Wie berechnet man die Siebanalyse? Hauptpartikelgrößenverteilung für die Qualitätskontrolle

Im Wesentlichen ist die Berechnung einer Siebanalyse ein Prozess der Umwandlung des Rohgewichts des Materials, das auf einer Reihe gestapelter Siebe zurückgehalten wird, in ein standardisiertes Format. Dies beinhaltet die Ermittlung des Prozentsatzes der Gesamtprobe, der von jedem Sieb zurückgehalten wird, und, was am wichtigsten ist, die Berechnung des kumulativen Prozentsatzes des Materials, das durch jedes Sieb hindurchgeht.

Der Kernzweck der Berechnungen bei der Siebanalyse besteht darin, Rohmassenmessungen in eine Partikelgrößenverteilungskurve umzuwandeln. Diese Kurve, ausgedrückt als „Prozent Durchgang“, ist die universelle Sprache zum Verständnis und zur Spezifikation der Beschaffenheit von körnigen Materialien wie Boden und Gesteinskörnung.

Das Ziel: Von Rohgewichten zu einer Korngrößenkurve

Eine Siebanalyse oder Korngrößenprüfung bestimmt den Anteil verschiedener Partikelgrößen in einer gegebenen Probe. Die Berechnung ist der letzte Schritt in einem Prozess, der mit sorgfältiger Messung und mechanischer Sortierung beginnt.

Der Siebstapel und die Anfangsdaten

Bevor mit der Berechnung begonnen wird, wird das Material durch einen Stapel von Sieben mit progressiv kleiner werdenden Öffnungen von oben nach unten geschüttelt.

Die wesentlichen Daten, die Sie erfassen müssen, sind die Gesamtmasse zu Beginn der trockenen Probe und die Masse des Materials, das auf jedem einzelnen Sieb zurückgehalten wird, einschließlich des festen Bodens ganz unten, der die feinsten Partikel auffängt.

Überprüfung Ihrer Messungen

Ein kritischer erster Prüfschritt besteht darin, die Massen zu summieren, die auf allen Sieben plus dem Boden zurückgehalten wurden. Diese Summe sollte der ursprünglichen Probenmasse sehr nahe kommen. Eine Abweichung von mehr als wenigen Prozentpunkten kann auf einen Verfahrensfehler oder einen Probenverlust hindeuten.

Der schrittweise Berechnungsprozess

Das Ziel ist es, eine Tabelle zu erstellen, die letztendlich den kumulativen Prozentsatz des Durchgangs für jede Siebgröße anzeigt. Befolgen Sie diese vier Schritte für jedes Sieb in Ihrem Stapel, beginnend mit dem obersten (größte Öffnung).

Schritt 1: Masse zurückgehalten berechnen

Dies ist die direkteste Messung. Es ist einfach das Gewicht des Materials, das nach Abschluss des Schüttelns auf jedem Sieb verbleibt.

Wenn beispielsweise das Gewicht Ihres #4-Siebs mit Material 550 g und sein Leergewicht (Tara) 400 g beträgt, beträgt die zurückgehaltene Masse 150 g.

Schritt 2: Prozentsatz zurückgehalten berechnen

Dies wandelt die individuelle Masse auf jedem Sieb in einen Prozentsatz der gesamten Probe um.

Die Formel lautet: (% Zurückgehalten) = (Masse auf Sieb zurückgehalten / Gesamtmasse der Anfangsprobe) * 100

Unter Verwendung unseres Beispiels mit einer Gesamtprobenmasse von 2000 g: (150 g / 2000 g) * 100 = 7,5 %. Dies bedeutet, dass das #4-Sieb 7,5 % des gesamten Materials zurückgehalten hat.

Schritt 3: Kumulierter Prozentsatz zurückgehalten berechnen

Dies ist eine laufende Summe. Für jedes Sieb addieren Sie seinen Prozentsatz zurückgehalten zur Summe aller Prozentsätze zurückgehalten auf den Sieben darüber.

Der kumulierte Prozentsatz zurückgehalten des obersten Siebes ist einfach sein eigener Prozentsatz zurückgehalten. Für jedes darunter liegende Sieb addieren Sie seinen individuellen Prozentsatz zum kumulierten Wert des Siebes direkt darüber.

Schritt 4: Kumulierter Prozentsatz Durchgang berechnen

Dies ist der letzte und wichtigste Wert. Er gibt an, welcher Prozentsatz der gesamten Probe kleiner ist als die aktuelle Siebgröße.

Die Formel ist einfach: (% Durchgang) = 100% - (Kumulierter % Zurückgehalten)

Wenn der kumulierte Prozentsatz zurückgehalten auf dem #4-Sieb 7,5 % beträgt, dann beträgt der kumulierte Prozentsatz Durchgang 100 % - 7,5 % = 92,5 %. Dieses Ergebnis bedeutet, dass 92,5 % der Probe aus Partikeln bestehen, die klein genug sind, um durch das #4-Sieb zu passen.

Verständnis der Kompromisse und Fallstricke

Genaue Berechnungen hängen vollständig von genauen physikalischen Tests ab. Irreführende Ergebnisse lassen sich oft auf Verfahrensfehler und nicht auf mathematische Fehler zurückführen.

Die Gefahr der Überlastung

Zu viel Material auf die Siebe zu häufen, ist ein häufiger Fehler. Dies „verstopft“ das Gewebe, verhindert, dass kleinere Partikel hindurchgelangen, und erhöht künstlich das gemessene zurückgehaltene Gewicht auf gröberen Sieben.

Unzureichendes Schütteln

Eine unzureichende Schüttelzeit oder -energie bedeutet, dass die Partikel nicht ausreichend sortiert werden. Dies führt oft dazu, dass ein übermäßiger Materialanteil auf den oberen Sieben zurückgehalten wird und nicht genügend auf den unteren, wodurch die gesamte Verteilung verzerrt wird.

Probenverlust beim Transfer

Der Verlust von Material, insbesondere feinem Staub, beim Wiegen und Umfüllen kann die Ergebnisse erheblich beeinflussen. Deshalb ist der Vergleich des endgültigen Gesamtgewichts mit dem Anfangsgewicht ein entscheidender Qualitätskontrollcheck.

Anwendung auf Ihr Projekt

Die endgültigen „Prozent Durchgang“-Werte werden verwendet, um eine Korngrößenkurve zu erstellen und das Material für seinen beabsichtigten technischen Zweck zu klassifizieren.

• Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Qualitätskontrolle von Beton oder Asphalt liegt: Sie vergleichen Ihre berechneten „Prozent Durchgang“-Werte mit den in den Projektstandards festgelegten oberen und unteren Grenzwerten (z. B. ASTM C33).
• Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Bodenklassifizierung für den Bau liegt: Die Schlüsselberechnungen sind die Prozentsätze, die durch die Siebe #4 und #200 hindurchgehen, da diese Werte bestimmen, ob ein Boden hauptsächlich Kies, Sand oder Feinteile gemäß Systemen wie USCS ist.
• Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf fortgeschrittenem geotechnischem Design liegt (z. B. Filter oder Drainage): Sie verwenden die vollständige Korngrößenkurve, um wichtige Kennzahlen wie D10, D30 und D60 zu ermitteln, die dann zur Berechnung der Einheitlichkeitskoeffizienten (Cu) und Krümmungskoeffizienten (Cc) verwendet werden, um die Materialleistung zu bewerten.

Durch die korrekte Durchführung dieser Berechnungen verwandeln Sie eine einfache Probe von Gesteinskörnung in ein vorhersagbares und zuverlässiges technisches Material.

Zusammenfassungstabelle:

Berechnungsschritt	Formel	Zweck
Masse zurückgehalten	Siebgewicht - Tara-Gewicht	Ermittlung des Materialgewichts auf jedem Sieb
% Zurückgehalten	(Masse zurückgehalten / Gesamtprobenmasse) * 100	Umrechnung in Prozentsatz der Gesamtprobe
Kumulierter % Zurückgehalten	Summe von % Zurückgehalten für das aktuelle und alle gröberen Siebe	Laufende Summe des zurückgehaltenen Materials
% Durchgang	100% - Kumulierter % Zurückgehalten	Wichtigstes Ergebnis: Prozentsatz feiner als Siebgröße

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