机制砂的品质取决于颗粒级配与形貌两大核心指标：优良级配可优化混凝土工作性能、节约水泥成本；粗糙多棱角的颗粒形貌增强与水泥石的咬合力，但针片状颗粒过多会严重影响混凝土强度与耐久性。传统筛分法仅能检测级配，无法表征粒形。动态图像法通过高速成像分析颗粒，既能提供高分辨率级配数据，又能完成粒形分析，完美解决传统局限。

实验仪器

采用丹东百特BeVision D3动态图像粒度粒形分析仪和BV-F10干法重力分散器分析机制砂的粒度和粒形。使用振动筛分仪和Tyler标准筛对样品进行筛分分析。

实验方法

BeVision D3测量条件：干法重力分散进样，500万像素CMOS相机，进样速率自动调节，测量颗粒数10万个，测试用时8分钟。

测试结果和讨论

粒度分析

图1. 不同粒径定义下的累积分布曲线

图2. 粒径参数对比

图1展示了面积等效径XA、最小费雷特直径XFmin及最小弦长XCmin的累积曲线。由于颗粒各向异性，不同等效方式得到不同粒径分布。如图2所示，面积等效径XA为与投影面积相等的圆直径；XFmin相当于卡尺测量的最小维度；XCmin等效于颗粒刚好穿过筛网的维度。对于球形颗粒或形状无弯曲和表面凹陷的颗粒，最小费雷特直径可以等效于筛分径。但对于弯曲或有表面凹陷的颗粒来说，最小弦长则与筛分径定义更加契合，其分布结果也与筛分分布更加接近。粒径参数之间的关系：XA＞XFmin＞XCmin≈筛分径。

筛分拟对

在选用最小弦长XCmin作为粒度表征参数的基础上，BeVision软件通过自动拟对功能能够直接输出与筛分法测量的分布数据相一致的粒径分布结果。

图3. XCmin粒径分布图 (※：振动筛；柱状图：BeVision D3)

表1. 振动筛测量结果

表2. BeVision D3测量结果

从以上数据可以看出，BeVision D3在每个粒径区间的含量与振动筛结果高度一致。筛分用户可快速切换方法而无需修改评价标准。

粒形分析

颗粒的纵横比越接近于0，形状越趋近于针状；纵横比越接近于1，形状越趋近于球形。

图4. 纵横比定义

优良颗粒（纵横比>0.45）能形成稳固的骨架结构，并与水泥石产生最佳的机械咬合力，是高强度混凝土的理想骨料。

图5. 优良颗粒（图中下方数字为纵横比）

针状颗粒（纵横比≤0.45）会导致混凝土需水量增加、流动性下降、长期强度受损，需要严格控制。

图6. 针、片状颗粒图（图中下方数字为纵横比）

石粉（XCmin<75μm）对混凝土的长期强度贡献度小，可能增加混凝土的需水量，降低混凝土的流动性。

图7. 粉末与碎石粉颗粒图（图中下方数字为粒径）

表3. 体积占比（Q：符合括号内条件的颗粒占总颗粒的含量）

分析针状颗粒的分布及含量。图8散点图为粒径vs纵横比分布，每个散点代表一个颗粒。从图中可知，机制砂颗粒纵横比与粒径相关，1000μm以上颗粒纵横比大于0.45；1000μm以下颗粒，粒径越小，纵横比小于0.45的针状颗粒数目越多。

图8. 机制砂样品颗粒纵横比

（上：纵横比vs粒径，下：纵横比体积分布）

结论

BeVision D3在8分钟内测量10万颗粒，效率极高且无需维护。测量结果与筛分法一致性极好，用户可快速切换方法提高效率、降低成本。同时，动态图像法能同步测量粒形并输出颗粒图像，帮助用户从粒径和粒形两方面全面分析机制砂质量。

丹东百特仪器有限公司是中国著名的粒度仪器制造企业，主要产品是激光粒度分析仪、纳米粒度及Zeta电位分析仪、显微图像粒度粒形分析仪等。产品销售到全国34个省市区，还出口到美国、德国、韩国、日本、巴西、俄罗斯等90多个国家，性能指标达到国际一流水平。百特的目标是“造精品仪器，创国际品牌，做百年企业”，在此基础上为用户创造最大价值。