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针状指数、片状指数检测

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发布时间：2025-06-01 19:13:29 更新时间：2025-05-31 19:13:29

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

针状指数与片状指数检测：评估骨料颗粒形态的关键指标

在建筑、道路工程和混凝土制备等领域，骨料（砂石）的颗粒形状对其物理力学性能（如堆积密度、空隙率、工作性、强度及耐久性）有着至关重要的影响。针状颗粒（指长度显著大于其他两个维度的颗粒）和片状颗粒（指厚度显著小于其他两个维度的颗粒）的存在，会显著降低骨料的堆积密实度，增加空隙率，进而影响混凝土或沥青混合料的强度和稳定性，增加水泥或沥青的用量，并可能导致离析和耐久性问题。因此，准确测定骨料的针状指数和片状指数是评价骨料质量、确保工程性能不可或缺的环节。针状指数通常定义为试样中长度大于该粒级平均粒径1.8倍的针状颗粒质量占试样总质量的百分率；片状指数则定义为试样中厚度小于该粒级平均粒径0.6倍的片状颗粒质量占试样总质量的百分率。规范的检测对于控制材料质量、优化配合比设计和保障工程安全具有重要意义。

检测项目

核心检测项目包含以下两项：

1. 针状指数 (Flakiness Index)： 衡量骨料中针状颗粒含量的百分比。针状颗粒被定义为颗粒的最大尺寸（长度）大于该颗粒所在粒级平均粒径规定倍数（通常是1.8倍）的颗粒。

2. 片状指数 (Elongation Index)： 衡量骨料中片状颗粒含量的百分比。片状颗粒被定义为颗粒的最小尺寸（厚度）小于该颗粒所在粒级平均粒径规定倍数（通常是0.6倍）的颗粒。

通常需要对不同粒级的骨料分别进行测定，以全面了解其颗粒形态分布。

检测仪器

进行针状指数和片状指数检测需要以下专用仪器：

1. 游标卡尺或电子数显卡尺： 用于精确测量颗粒的长度、宽度和厚度三个维度。

2. 片状规准仪 (Flakiness Gauge)： 一种带有一系列不同宽度狭缝的金属板，用于快速、批量地筛分片状颗粒。颗粒能否通过特定宽度的狭缝即判断其是否为片状。

3. 针状规准仪 (Elongation Gauge)： 一种带有不同长度间隙（或槽口）的装置（通常与片状规准仪结合使用），颗粒能否卡在特定长度的间隙中即判断其是否为针状。

4. 标准试验筛： 用于将骨料试样分成不同的粒级。

5. 天平： 感量不大于试样质量的0.1%，用于称量试样和各部分的质量。

6. 烘箱： 用于烘干试样至恒重。

7. 其他辅助器具： 盛料容器、刷子、搪瓷盘等。

检测方法

主要检测方法依据相关国家标准或行业规范进行，核心步骤如下：

1. 试样制备： 将骨料烘干至恒重，冷却至室温。用标准方孔筛将试样筛分成表1所列的不同粒级（例如：4.75-9.5mm, 9.5-16mm, 16-19mm等）。称取每个粒级的试样质量（m₀）。

2. 片状指数测定：

将某一粒级的试样逐粒放入片状规准仪相应的狭缝中（狭缝宽度为该粒级平均粒径的0.6倍）。
能通过该狭缝的颗粒即为片状颗粒。
收集通过狭缝的颗粒（片状颗粒）并称其质量（m_f）。
该粒级片状指数 FI = (m_f / m₀) × 100%。

3. 针状指数测定：

将测定片状指数后剩余的、未能通过片状规准仪狭缝的颗粒（非片状颗粒）逐粒放入针状规准仪相应的槽口（槽口长度为该粒级平均粒径的1.8倍）。
颗粒的长度方向能卡在槽口内的颗粒即为针状颗粒。
收集针状颗粒并称其质量（m_e）。
该粒级针状指数 EI = (m_e / m₀) × 100%。

4. 结果计算与报告：

分别计算每个粒级的片状指数和针状指数。
计算总试样的片状指数和针状指数（按各粒级质量加权平均）。
报告各粒级及总试样的针状指数和片状指数结果。

注：有时也使用卡尺直接测量每个颗粒的三维尺寸（长度L、宽度W、厚度T），分别计算每个颗粒的长厚比（L/T）和长宽比（L/W），然后根据定义（如L/T > 3 判定为针状，L/W > 3 或 T/W < 0.6 判定为片状）统计针状和片状颗粒的比例。此方法精度高但更耗时，多用于科研或仲裁检验。

检测标准

针状指数和片状指数的检测必须严格遵循国家或行业颁布的技术标准，确保结果的可比性和权威性。主要标准包括：

1. GB/T 14685-2022 《建设用卵石、碎石》： 这是中国国家标准，对用于普通混凝土的碎石和卵石的针状、片状颗粒含量（该标准将两者合并定义为“针片状颗粒含量”）的定义、试验方法（使用规准仪法）和限值要求（不同强度等级混凝土的限值不同）做出了明确规定。

2. GB/T 14684-2022 《建设用砂》： 该标准对机制砂和混合砂的石粉含量及其中所含的泥块、云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐等杂质进行了规定，机制砂的石粉内容要求检测其亚甲蓝值（MB值）以判定其中粘土类杂质含量。严格来说，针片状主要针对粗骨料（碎石、卵石），砂的细度模数、颗粒级配、石粉含量和MB值是更关键的指标。

3. JTG E42-2005 《公路工程集料试验规程》： 中国交通部行业标准，主要用于公路工程沥青混合料和基层用集料。其中T0311-2005规定了粗集料针片状颗粒含量（游标卡尺法），T0312-2005规定了粗集料针片状颗粒含量（规准仪法）。该规程详细描述了两种检测方法的步骤。

4. ASTM D4791 《Standard Test Method for Flat Particles, Elongated Particles, or Flat and Elongated Particles in Coarse Aggregate》： 美国材料与试验协会标准，适用于粗骨料。该标准也规定了使用游标卡尺测量法（直接测量颗粒三维尺寸）来测定针状颗粒（长厚比大于规定值）、片状颗粒（宽厚比大于规定值）或针片状颗粒（长宽比大于规定值）的含量百分比。

5. BS EN 933-3:2012 《Tests for geometrical properties of aggregates - Part 3: Determination of particle shape - Flakiness index》： 欧洲标准，专门规定片状指数的测定方法（使用片状规准仪）。针状指数通常在BS EN 933-4等标准中规定。

执行检测时，务必依据产品用途（混凝土、沥青、基层等）和项目要求（合同、技术规格书）选择对应的、现行有效的标准规范。