체 분석

Sieve analysis
그란울로메트리
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기본개념
입자 크기 · 곡물크기
크기 분포 · 형태학
방법 및 기술
메쉬 눈금 · 광학 과립측정학
체 분석 · 토양 그라데이션

관련개념
과립 · 세밀한 재료
광물질분진 · 패턴인식
동적광 산란

A체분석(또는 입도 분석 시험)은 연습이나 과정 시민 engineering[1]과 화학 engineering[2]안의 물질이 체의 점진적으로 작은 그물코 크기의 시리즈를 통과했고 재료의 ofst의 양을 가늠하고 허용함으로썬 입자상 물질의 입자 크기 분포(또한 총 5라고 불리는)평가에 사용하는opped 각 체에 의해 전체 질량의 일부로서

크기 분포는 재료가 사용 중인 방식에 매우 중요한 경우가 많다. 체 분석은 모래, 부순 바위, 점토, 화강암, 장석, 석탄, 토양, 광범위한 제조 분말, 곡물씨앗을 포함한 모든 종류의 비유기적 또는 유기적 세밀한 물질에 대해 정확한 방법에 따라 최소 크기로 감소시킬 수 있다. 입자 사이징의 간단한 기술인 만큼, 아마도 가장 흔한 기술일 것이다.[3]

절차

그라데이션 테스트에 사용되는 체.
체 분석을 위해 사용되는 기계식 셰이커.

그라데이션 테스트는 실험실에서 골재 샘플에 대해 수행된다. 일반적인 체 분석은 등급이 매쉬 크기의 철망 스크린이 있는 를 사용한다.

가장 큰 스크린 개구부를 가진 상단 체에 대표적인 무게의 샘플을 붓는다. 기둥의 각 하부 체는 위의 체보다 개구부가 작다. 베이스에는 리시버라고 불리는 팬이 있다.

기둥은 일반적으로 기계식 셰이커에 배치되는데, 이 기계식 셰이커는 보통 정해진 기간 동안 모든 재료를 화면 개구부에 노출시켜 구멍에 들어갈 수 있을 정도로 작은 입자가 다음 층으로 떨어질 수 있도록 한다. 흔들림이 끝나면 체에 매달린 재질의 무게를 재어준다. 그런 다음 각 체의 표본 질량을 총 질량으로 나누어 체에 유지되는 비율을 부여한다. 그런 다음 각 체의 평균 입자 크기를 분석하여 컷오프 포인트 또는 특정 크기 범위를 얻은 다음 화면에 캡처한다.

이 시험 결과는 골재의 특성을 설명하고, 콘크리트 혼합물 및 아스팔트 혼합물에 적합한 골재를 선정하는 등 다양한 토목 목적에 적합한지, 물 생산 웰 스크린 사이징 등에 활용된다.

이 테스트의 결과는 골재의 그라데이션 유형을 식별하기 위한 그래픽 형태로 제공된다. 이 테스트의 전체 절차는 미국시험재료학회(ASTM) C 136과[4] 미국도로교통관계자협회(AASHTO) T 27에[5] 요약되어 있다.

체의 둥지 아래에 있는 골재에 적합한 체 크기로 가장 작은 골재를 통과하는 골재를 수집한다. 그러면 둥지 전체가 동요하고, 메쉬 개구부보다 지름이 작은 물질은 체를 통과한다. 골재가 팬에 도달한 후, 각 체에 유지되는 재료의 양을 재어준다.[6]

준비

시험을 실시하기 위해서는 원본을 통해 충분한 골재 표본을 얻어야 한다. 시료를 준비하려면 골재를 철저히 혼합하여 시험에 적합한 크기로 줄여야 한다. 표본의 총 질량도 필요하다.[6]

결과.

로그 체 크기 대비 누적 합격률의 그래프.

결과는 통과율 대 체 크기 그래프로 표시된다. 그래프에서 체 크기 척도는 로그로 되어 있다. 각 체를 통과하는 골재 비율을 찾으려면 먼저 체에 남아 있는 비율을 찾는다. 이를 위해 다음과 같은 방정식을 사용한다.

%Retained = i a W_{Sieve}}{}}}{ 100%

여기서 W는Sieve 체에 있는 골재의 질량이고 W는Total 골재의 총 질량이다. 다음 단계는 각 체에 남아 있는 골재의 누적 백분율을 찾는 것이다. 이를 위해 체에 각각 유지되는 골재 총량과 이전 체에 있는 양을 합산한다. 집계의 누적 백분율 통과율은 100%에서 유지된 백분율을 빼면 알 수 있다.

%Cumulation Passing = 100% - %Cumulation Retent.

그런 다음 값은 y축을 통과하는 누적 백분율과 x축의 로그 체 크기를 그래프로 표시한다.[6]

%Passing 방정식에는 두 가지 버전이 있다. .45 전력식은 .45 전력 그라데이션 차트에 표시되는 반면, %Passing은 세미로그 그라데이션 차트에 표시되는 것이 더 단순하다. 통과율 그래프의 버전은 .45 전력 차트와 .45 통과 공식을 사용하여 표시된다.

.45 전력 비율 합격 공식

% 패싱 = = L e g a g a - i }}}{Aggregate_x100%

위치:

Largest - (mm)에서 사용하는 가장 큰 직경 체이다.
Aggregatemax_size - (mm) 단위의 표본에서 가장 큰 Aggregate 조각.

합격률수식

%Passing = B a }}}}:{W_Total}}}}x100%

위치:

WBelow - 체내 골재의 총 질량은 현행 체의 골재를 포함하지 않고, 체내의 총 질량이다.

WTotal - 표본 내 모든 골재의 총 질량.

방법들

체 분석은 측정할 소재에 따라 방법이 다르다.

던지기 동작

여기 던지기 동작이 샘플에 작용한다. 수직 투척 운동에는 전체 체이빙 표면에 표본 양이 분포되도록 하는 약간의 원형 운동이 중첩된다. 입자들은 수직 방향으로 가속된다(위쪽으로 던져진다). 공중에서 그들은 자유회전을 수행하고 그들이 뒤로 떨어질 때 체의 그물망에 있는 개구부와 상호작용을 한다. 입자가 개구부보다 작으면 체를 통과한다. 만약 그것들이 더 크면, 그것들은 던져진다. 매달린 상태에서 회전 운동은 입자가 다시 떨어질 때 메쉬에 다른 방향을 나타낼 확률을 증가시켜 결국 메쉬를 통과할 수 있다. 현대적인 체 셰이커는 전자파 드라이브로 봄-매스 시스템을 움직이며 그 결과 발생하는 진동을 체 스택으로 전달한다. 진폭과 체이빙 시간은 디지털로 설정되며 통합 제어 장치에 의해 지속적으로 관찰된다. 따라서 체이빙 결과는 재현 가능하고 정밀하다(중대한 분석을 위한 중요한 전제 조건). 진폭 및 체이빙 시간과 같은 파라미터의 조정은 다양한 재료 유형에 대한 체이빙을 최적화하는 데 도움이 된다. 이 방법은 실험실 분야에서 가장 흔하다.[7]

수평

수평 체 셰이커에서 체 스택은 평면에서 수평 원을 그리며 움직인다. 수평 체 셰이커는 바늘 모양, 평평함, 길이 또는 섬유 모양의 표본에 사용하는 것이 바람직하다. 수평 방향은 몇 개의 흐트러진 입자만이 메쉬로 들어가 체가 그렇게 빨리 막히지 않는다는 것을 의미하기 때문이다. 큰 체이빙 영역은 예를 들어 건설 자재와 골재의 입자 크기 분석에서 접하는 것과 같은 많은 양의 샘플을 체이빙할 수 있다.

탭핑

태핑 체이빙

수평 원형의 운동은 탭핑 임펄스에 의해 만들어지는 수직 운동 위에 놓여 있다. 이러한 운동 공정은 손으로 체에 거르는 특성이 있으며 던지기 동작 체 셰이커보다 밀도가 높은 입자(예: 연마재)의 체이빙이 더 높다.

젖은

대부분의 체 분석은 건조하게 실시된다. 그러나 일부 어플리케이션들은 젖은 체에 의해서만 실행될 수 있다. 분석해야 하는 샘플이 예를 들어 건조되어서는 안 되는 서스펜션일 때 또는 샘플이 매우 미세한 분말일 때(대부분 45µm), 건조한 체 처리 과정에서 응집되는 경향이 있을 때, 이러한 경향은 체 메쉬가 막히는 결과를 초래하며, 이는 추가적인 체 처리 과정을 불가능하게 만들 것이다. 마른 공정처럼 체를 적시는 공정이 설치되는데 체를 쌓으면 체를 깎는 기계에 클램프로 고정하고 시료를 체 위에 얹는다. 상단 체 위에 체에 추가로 체이빙 과정을 지지하는 물 분무 노즐이 배치된다. 리시버를 통해 배출되는 액체가 투명해질 때까지 헹굼을 수행한다. 체에 남은 샘플 잔여물은 건조하고 무게를 재야 한다. 체에 적신 경우, 샘플의 부피를 바꾸지 않는 것이 매우 중요하다(부기, 용해 또는 액체와 반응하지 않음).

에어 원형 제트

에어제트 체이빙 기계는 뭉치는 경향이 있고 진동 체이빙으로 분리될 수 없는 매우 미세한 가루에 이상적으로 적합하다. 이 체이빙 방법의 효과성에 대한 이유는 다음 두 가지 요소에 기초한다. 체이빙 챔버 내부의 회전 슬롯 노즐과 챔버에 연결된 강력한 산업용 진공 청소기. 진공청소기는 체이빙 챔버 내부에 진공을 발생시키고 슬롯 노즐을 통해 신선한 공기를 흡입한다. 노즐의 좁은 슬릿을 통과할 때 공기 흐름이 가속되어 체 메시를 향해 날아가 입자를 분산시킨다. 그물망 위로는 에어제트가 체 표면 전체로 분산돼 체 그물을 통해 저속으로 빨려 들어간다. 따라서 미세한 입자는 메쉬 개구부를 통해 진공 청소기로 운반된다.

그라데이션의 종류

A 밀도 그라데이션
촘촘한 그라데이션은 다양한 크기의 골재와 대략 같은 양의 표본을 가리킨다. 촘촘한 그라데이션으로 물질 사이의 공극은 대부분 입자로 채워진다. 촘촘한 그라데이션은 그라데이션 그래프에 고른 곡선을 만든다.[8]
좁은 그라데이션
균일한 그라데이션이라고도 하며, 좁은 그라데이션은 대략 같은 크기의 골재를 가진 표본이다. 그라데이션 그래프의 곡선은 매우 가파르고, 골재의 작은 범위를 차지한다.[6]
갭 그라데이션
갭 그라데이션은 중간 크기 범위에서 골재가 거의 없는 표본을 가리킨다. 이것은 거칠고 미세한 골재만을 낳는다. 곡선은 그라데이션 그래프의 중간 크기 범위에서 수평이다.[6]
개방형 그라데이션
개방형 그라데이션은 미세한 골재 입자가 거의 없는 골재 샘플을 말한다. 이것은 많은 공기의 공극을 초래한다. 공기의 공극을 메울 미세한 입자가 없기 때문이다. 그라데이션 그래프에서 작은 크기 범위에서 수평인 곡선으로 나타난다.[6]
풍부한 그라데이션
풍부한 그라데이션은 작은 크기의 입자 비율이 높은 골재 표본을 말한다.[8]

체의 종류

직조 와이어 메쉬 체

직조 와이어 메시 체는 ISO 3310-1의 기술 요건에 따른다.[9] 이러한 체는 보통 20마이크로미터에서 3.55밀리미터 사이의 공칭 구경을 가지며 직경은 100~450밀리미터에 이른다.

구멍난 판 체

천공 플레이트 체는 ISO 3310-2를 준수하며 1mm ~ 125mm 범위의 원형 또는 사각 공칭 개구부를 가질 수 있다.[10] 체의 지름은 200~450mm이다.

미국 표준 체스

ASTM 체로도 알려진 미국 표준 체는 ASTM E11 표준을 준수한다.[11] 이러한 체의 공칭 구멍은 20마이크로미터에서 200밀리미터까지 다양하지만, 체의 크기는 8인치(203mm)와 12인치(305mm)에 불과하다.

체 분석의 한계

체 분석은 일반적으로 수십 년 동안 입자 크기를 기준으로 물질 품질을 모니터링하는 데 사용되어 왔다. 거친 소재의 경우 #100 망사(150μm)까지 범위가 넓은 체의 경우 체 분석과 입자 크기 분포가 정확하고 일관적이다.

단, 100 메쉬보다 미세한 재료의 경우 드라이 체이빙의 정확도가 현저히 떨어질 수 있다. 입자를 만드는 데 필요한 기계적 에너지가 개구부를 통과하고 입자 자체와 입자 간 및 화면 간 표면 흡인 효과가 입자 크기가 감소함에 따라 증가하기 때문이다. 젖은 체 분석은 분석된 물질이 액체의 영향을 받지 않는 경우(분산 제외)를 이용할 수 있다. 적합한 액체에서 입자를 정지시키는 것은 체를 통해 미세한 물질을 건조한 물질을 흔드는 것보다 훨씬 효율적으로 운반한다.

체 분석은 모든 입자가 원형(구형) 또는 거의 그렇게 될 것으로 가정하고 입자 직경이 화면의 사각 개구부 크기보다 작을 때 사각 개구부를 통과한다. 길쭉하고 평평한 입자의 경우, 체 분석은 믿을 수 있는 질량 기반 결과를 산출하지 못할 것이다. 보고된 입자 크기는 입자가 구형이라고 가정하고, 실제로 길쭉한 입자가 스크린을 종단방향으로 통과할 수 있지만, 만약 그 입자가 스스로 측면으로 나타난다면 그렇게 하는 것을 막을 수 있기 때문이다.

특성.

그라데이션은 대량 밀도, 물리적 안정성 및 투과성을 포함하여 골재의 많은 특성에 영향을 미친다. 세심한 그라데이션 선택으로 높은 대량밀도, 높은 물리적 안정성, 낮은 투과성을 달성할 수 있다. 이것은 포장 설계에서 물에 대한 저항성을 가진 실용적이고 안정적인 혼합이 중요하기 때문에 중요하다. 개방적인 그라데이션으로 미세한 입자가 부족하여 체적 안정성이 적당하고 투과성이 상당히 높은 편이어서 상대적으로 대량 밀도가 낮다. 풍부한 그라데이션으로 대량 밀도도 낮아지고, 신체적 안정성도 낮아지며, 투과성도 낮아진다. 그라데이션은 특정 엔지니어링 애플리케이션에 대해 원하는 특성을 달성하기 위해 영향을 받을 수 있다.[8]

엔지니어링 응용 프로그램

그라데이션은 일반적으로 사용되는 각 엔지니어링 애플리케이션에 대해 지정된다. 예를 들어, 기초는 굵은 골재만을 요구할 수 있으므로 개방적인 그라데이션이 필요하다. 체 분석은 주어진 토양 표본의 입자 크기 분포를 결정하므로 토양의 기계적 성질을 쉽게 식별할 수 있다. 이러한 기계적 특성은 주어진 토양이 제안된 엔지니어링 구조를 지원할 수 있는지 여부를 결정한다. 그것은 또한 토양에 어떤 변형이 적용될 수 있는지 그리고 최대의 토양 강도를 달성할 수 있는 최선의 방법을 결정하는 데 도움이 된다.

참고 항목

참조

  1. ^ Amsterdam, Errol Van (2000). Construction Materials for Civil Engineering. Juta and Company Ltd. p. 16. ISBN 978-0-7021-5213-9.
  2. ^ Albright, Lyle (2008-11-20). Albright's Chemical Engineering Handbook. CRC Press. p. 1718. ISBN 978-0-8247-5362-7.
  3. ^ 2005년 CRC 프레스, Donald Mcglinchey의 "벌크 고형물의 특성"에서 p231.
  4. ^ ASTM International - Standards Worldwide. (2006). ASTM C136-06. http://www.astm.org/cgi-bin/SoftCart.exe/DATABASE.CART/REDLINE_PAGES/C136.htm?E+mystore
  5. ^ AASHTO The Voice of Transport. T0 27. (2006년) http://bookstore.transportation.org/item_details.aspx?ID=659
  6. ^ a b c d e f 포장 인터랙티브. 그라데이션 테스트. (2007). http://pavementinteractive.org/index.php?title=Gradation_Test
  7. ^ Texas Department of Transportation (January 2016). "Test Procedure for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates" (PDF). Texas DOT. Retrieved 2016-12-24.
  8. ^ a b c M.S. Mamluk와 J.P. Zaniewski, Materials for Civil and Construction Engineers, Addison-Wesley, Menlo Park CA, 1999.
  9. ^ ISO/TC 24/SC 8. Test sieves -- Technical requirements and testing -- Part 1: Test sieves of metal wire cloth. ISO 3310-1:2000. ISO. p. 15.
  10. ^ ISO/TC 24/SC 8. Test sieves -- Technical requirements and testing -- Part 2: Test sieves of perforated metal plate. ISO 3310-2:2013. ISO. p. 9.
  11. ^ Subcommittee: E29.01. Standard Specification for Woven Wire Test Sieve Cloth and Test Sieves. ASTM E11 - 13. ASTM International. p. 9.

외부 링크