Kurz gesagt, ASTM-Standardsiebe sind eine Reihe von Präzisionssieben, die zur Trennung von Materialien nach Partikelgröße verwendet werden und alle den detaillierten Spezifikationen des ASTM E11-Standards entsprechen. Diese Spezifikationen schreiben nicht nur die genaue Größe der quadratischen Öffnungen im Drahtgewebe vor, sondern auch den Drahtdurchmesser, das Konstruktionsmaterial und die statistische Gleichmäßigkeit des Gewebes. Diese strenge Standardisierung stellt sicher, dass die Ergebnisse der Partikelgrößenanalyse in verschiedenen Laboren und Branchen genau, konsistent und reproduzierbar sind.
Die wichtigste Erkenntnis ist, dass ASTM-Siebe keine zufällige Ansammlung von Sieben sind. Sie sind ein sorgfältig entwickeltes System, bei dem die Öffnungsgrößen aufeinanderfolgender Siebe einer präzisen mathematischen Progression folgen, was eine standardisierte und aussagekräftige Analyse der Partikelgrößenverteilung ermöglicht.
Die Grundlage: ASTM E11 Spezifikation
Das gesamte System der standardisierten Prüfsiebe wird durch ASTM E11, „Standard Specification for Woven Wire Test Sieve Cloth and Test Sieves“ (Standard-Spezifikation für Prüfsiebgewebe aus Drahtgeflecht und Prüfsiebe), geregelt. Dieses Dokument ist das Fundament der zuverlässigen Partikelanalyse.
Was der Standard vorschreibt
ASTM E11 geht weit über die bloße Auflistung von Öffnungsgrößen hinaus. Es stellt die physikalische Qualität des Siebes selbst sicher und legt Toleranzen für die durchschnittliche Öffnungsgröße, die maximale Abweichung für einzelne Öffnungen und den Durchmesser des Drahtes fest, der zum Weben des Gewebes verwendet wird.
Dies stellt sicher, dass ein Sieb Nr. 40 eines Herstellers funktionell identisch mit einem Sieb Nr. 40 eines anderen Herstellers ist, was für den Vergleich von Ergebnissen unerlässlich ist.
Materialien und Konstruktion
Siebe bestehen typischerweise aus Messing- oder Edelstahlrahmen und -gewebe. Edelstahl ist langlebiger, korrosionsbeständiger und der Standard für die meisten modernen Labor- und Qualitätskontrollanwendungen. Die Rahmen sind in Standarddurchmessern (z. B. 3, 8 und 12 Zoll) und Höhen (voll oder halb) erhältlich, um in mechanische Siebschüttler zu passen.
Die Siebreihen verstehen
Die Genialität des ASTM-Systems liegt in der logischen Abfolge der Öffnungsgrößen. Dies ermöglicht die Erstellung einer Partikelgrößenverteilungskurve und nicht nur eines einfachen Bestehens-/Nichtbestehens-Tests.
Das Prinzip der √2-Progression
Der Hauptsatz von Standardsieben basiert auf einer √2 (Quadratwurzel aus 2) Progression. Das bedeutet, dass die Öffnungsgröße jedes aufeinanderfolgenden Siebes in der Reihe ungefähr 1,414-mal kleiner ist als die des vorhergehenden.
Wenn Partikelgrößen aufgetragen werden, ist eine logarithmische Skala oft am nützlichsten. Diese geometrische Progression erzeugt gleiche Intervalle auf einer logarithmischen Skala, was die Datenanalyse und -darstellung intuitiv macht.
US-Siebnummer vs. Öffnungsgröße
Die „Siebnummer“ kann verwirrend sein. Bei gröberen Sieben (z. B. Nr. 4 bis Nr. 100) entspricht die Nummer ungefähr der Anzahl der Öffnungen pro Zoll (linear).
Bei feineren Sieben (unter Nr. 100) ist die Nummer eine nominelle Bezeichnung, die nicht mehr direkt mit den Öffnungen pro Zoll zusammenhängt. In allen Fällen ist das entscheidende Maß die Öffnungsgröße in Millimetern (mm) oder Mikrometern (µm).
Häufige ASTM E11 Siebgrößen
Diese Tabelle zeigt eine Auswahl gängiger Siebe aus der Hauptreihe. Der vollständige Standard enthält Zwischengrößen, die eine feinere Abstufung erzeugen.
| US-Sieb-Nr. | Öffnung (mm) | Öffnung (µm) | Typische Verwendung |
|---|---|---|---|
| 1" | 25.4 | 25400 | Grober Kies |
| 3/4" | 19.0 | 19000 | Kies, Zuschlagstoffe |
| 1/2" | 12.5 | 12500 | Kies, Zuschlagstoffe |
| 3/8" | 9.5 | 9500 | Erbsenkies |
| Nr. 4 | 4.75 | 4750 | Definiert die Grenze zwischen Kies und Sand |
| Nr. 8 | 2.36 | 2360 | Grober Sand |
| Nr. 16 | 1.18 | 1180 | Mittlerer Sand |
| Nr. 30 | 0.600 | 600 | Feiner Sand |
| Nr. 50 | 0.300 | 300 | Feiner Sand, Pulver |
| Nr. 100 | 0.150 | 150 | Schluffiger Sand, Pulver |
| Nr. 200 | 0.075 | 75 | Definiert die Grenze zwischen Sand und Schluff/Ton |
| Nr. 400 | 0.038 | 38 | Feine Pulver (z. B. Zement) |
Verständnis der Kompromisse und häufigen Fallstricke
Die korrekte Verwendung von Sieben ist ebenso wichtig wie der Besitz der richtigen Siebe. Ungenaue Ergebnisse sind oft auf Verfahrensfehler und nicht auf fehlerhafte Geräte zurückzuführen.
Kalibrierung und Verschleiß
Siebgewebe können verschleißen, und Drähte können sich dehnen oder brechen, was zu größeren als den spezifizierten Öffnungen führt. Regelmäßige Sichtprüfung auf Beschädigungen und eine zeitweise Neukalibrierung oder Zertifizierung anhand eines Mastersatzes sind für die Qualitätskontrolle von entscheidender Bedeutung.
Überlastung und Verstopfung der Probe
Der häufigste Fehler ist die Verwendung einer zu großen Probenmenge auf einem Sieb. Dies verhindert, dass einzelne Partikel eine Chance haben, durch eine Öffnung zu fallen, ein Phänomen, das als Siebverstopfung (Blinding) bezeichnet wird. Dies führt zu einem künstlich hohen Materialanteil, der auf dem Sieb zurückbleibt, und verfälscht die Ergebnisse.
Drahtgeflecht vs. Lochblech
Das übliche Bild eines Siebes ist das Drahtgeflecht, das für Sand, Pulver und feine Zuschlagstoffe verwendet wird. Für die Prüfung sehr grober Materialien wie großer Gesteine und Bauzuschlagstoffe werden stattdessen Lochblechsiebe mit runden oder quadratischen Löchern verwendet, die in Blech gestanzt sind.
So wählen Sie den richtigen Siebstapel aus
Die benötigten Siebe hängen vollständig von dem Material ab, das Sie analysieren, und dem Ziel Ihrer Prüfung ab.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf einer allgemeinen Partikelgrößenverteilung liegt: Verwenden Sie einen Standard-"Stapel" von Sieben aus der √2-Progression, wie Nr. 4, 8, 16, 30, 50, 100 und 200, um eine umfassende Kurve zu erhalten.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Einhaltung einer bestimmten Produktspezifikation liegt: Sie müssen die genauen Siebgrößen verwenden, die in der Standardmethode oder im Vertrag festgelegt sind (z. B. eine bestimmte DOT- oder Baustoffspezifikation).
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Trennung feiner Pulver von Sand liegt: Das Sieb Nr. 200 ist das wichtigste, da es die Standardtrennlinie zwischen Sand und feineren „Feinteilen“ (Schluff und Ton) darstellt.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Bestimmung eines einzelnen „Bestanden/Nicht bestanden“-Schwellenwerts liegt: Möglicherweise benötigen Sie nur ein oder zwei bestimmte Siebe, um zu prüfen, ob ein Material feiner oder gröber als eine erforderliche Größe ist.
Letztendlich kommt die Beherrschung der Siebanalyse daher, dass man versteht, dass die ASTM-Standards eine gemeinsame Sprache zur Beschreibung der Welt der Partikel bieten.
Zusammenfassungstabelle:
| US-Sieb-Nr. | Öffnung (mm) | Öffnung (µm) | Typische Verwendung |
|---|---|---|---|
| 1" | 25.4 | 25400 | Grober Kies |
| Nr. 4 | 4.75 | 4750 | Definiert die Grenze zwischen Kies und Sand |
| Nr. 8 | 2.36 | 2360 | Grober Sand |
| Nr. 30 | 0.600 | 600 | Feiner Sand |
| Nr. 100 | 0.150 | 150 | Schluffiger Sand, Pulver |
| Nr. 200 | 0.075 | 75 | Definiert die Grenze zwischen Sand und Schluff/Ton |
| Nr. 400 | 0.038 | 38 | Feine Pulver (z. B. Zement) |
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