機制砂的品質取決于顆粒級配與形貌兩大核心指標：優良級配可優化混凝土工作性能、節約水泥成本；粗糙多棱角的顆粒形貌增強與水泥石的咬合力，但針片狀顆粒過多會嚴重影響混凝土強度與耐久性。傳統篩分法僅能檢測級配，無法表征粒形。動態圖像法通過高速成像分析顆粒，既能提供高分辨率級配數據，又能完成粒形分析，完美解決傳統局限。

實驗儀器

采用丹東百特BeVision D3動態圖像粒度粒形分析儀和BV-F10干法重力分散器分析機制砂的粒度和粒形。使用振動篩分儀和Tyler標準篩對樣品進行篩分分析。

實驗方法

BeVision D3測量條件：干法重力分散進樣，500萬像素CMOS相機，進樣速率自動調節，測量顆粒數10萬個，測試用時8分鐘。

測試結果和討論

圖1展示了面積等效徑X_A、最小費雷特直徑X_Fmin及最小弦長X_Cmin的累積曲線。由于顆粒各向異性，不同等效方式得到不同粒徑分布。如圖2所示，面積等效徑X_A為與投影面積相等的圓直徑；X_Fmin相當于卡尺測量的最小維度；X_Cmin等效于顆粒剛好穿過篩網的維度。對于球形顆粒或形狀無彎曲和表面凹陷的顆粒，最小費雷特直徑可以等效于篩分徑。但對于彎曲或有表面凹陷的顆粒來說，最小弦長則與篩分徑定義更加契合，其分布結果也與篩分分布更加接近。粒徑參數之間的關系：X_A＞X_Fmin＞X_Cmin≈篩分徑。

在選用最小弦長X_Cmin作為粒度表征參數的基礎上，BeVision軟件通過自動擬對功能能夠直接輸出與篩分法測量的分布數據相一致的粒徑分布結果。

從以上數據可以看出，BeVision D3在每個粒徑區間的含量與振動篩結果高度一致。篩分用戶可快速切換方法而無需修改評價標準。

顆粒的縱橫比越接近于0，形狀越趨近于針狀；縱橫比越接近于1，形狀越趨近于球形。

優良顆粒（縱橫比>0.45）能形成穩固的骨架結構，并與水泥石產生最佳的機械咬合力，是高強度混凝土的理想骨料。

針狀顆粒（縱橫比≤0.45）會導致混凝土需水量增加、流動性下降、長期強度受損，需要嚴格控制。

石粉（X_Cmin<75μm）對混凝土的長期強度貢獻度小，可能增加混凝土的需水量，降低混凝土的流動性。

分析針狀顆粒的分布及含量。圖8散點圖為粒徑vs縱橫比分布，每個散點代表一個顆粒。從圖中可知，機制砂顆粒縱橫比與粒徑相關，1000μm以上顆粒縱橫比大于0.45；1000μm以下顆粒，粒徑越小，縱橫比小于0.45的針狀顆粒數目越多。

結論

BeVision D3在8分鐘內測量10萬顆粒，效率極高且無需維護。測量結果與篩分法一致性極好，用戶可快速切換方法提高效率、降低成本。同時，動態圖像法能同步測量粒形并輸出顆粒圖像，幫助用戶從粒徑和粒形兩方面全面分析機制砂質量。

本文作者：百特國際部 曹靜 甘維琛