ISO 20290-52023 混凝土骨料.机械和物理财产的试验方法.第5部分用筛分法测定粒度分布标准立项发展报告

混凝土骨料机械和物理性能试验方法第5部分：筛分法测定粒度分布标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:AggregatesforConcrete—TestMethodsforMechanicalandPhysicalProperties—Part5:DeterminationofParticleSizeDistributionbySievingMethod摘要混凝土骨料作为混凝土的重要组成部分，其颗粒级配与粒度分布直接影响混凝土拌合物的和易性、力学性能及耐久性能。国际标准ISO20290-5:2023《混凝土骨料机械和物理性能试验方法第5部分：用筛分法测定粒度分布》由国际标准化组织（ISO）正式发布，为全球混凝土骨料粒度分布的筛分法测定提供了统一、规范的技术依据。本报告围绕该标准的立项背景、技术内容、编制过程及应用价值展开系统论述，梳理了标准的主要技术框架与试验程序，包括试验原理、仪器设备要求、取样与缩分方法、筛分操作步骤、结果计算与表达方式及试验报告要求等核心内容。同时，本报告对该标准的编制单位——国际标准化组织ISO/TC71混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土技术委员会的组织架构和技术工作进行了介绍。该标准的实施对于提升混凝土骨料质量检测的一致性和国际互认性具有重要意义，建议各相关检测机构、生产企业及科研单位尽快采用该标准，推动我国混凝土骨料试验方法标准与国际接轨。关键词：混凝土骨料；粒度分布；筛分法；国际标准；ISO20290-5；试验方法Keywords:Concreteaggregates;Particlesizedistribution;Sievingmethod;Internationalstandard;ISO20290-5;Testmethods一、引言1.1研究背景混凝土是当今世界上用量最大、应用最广泛的建筑材料。骨料（又称集料）在混凝土中占据约60%～80%的体积比例，其颗粒级配、粒形、表面特征及物理力学性能对混凝土的各项性能指标产生决定性影响。其中，粒度分布是评价骨料质量最基础也是最重要的技术指标之一，直接关系到混凝土拌合物的和易性、水泥用量的经济性以及硬化混凝土的强度、密实度和耐久性能。长期以来，不同国家和地区在骨料粒度分布测定方法上存在一定差异，导致检测结果缺乏可比性，影响了国际贸易和技术交流。为统一试验方法，国际标准化组织（ISO）制定了ISO20290系列标准，其中第5部分专门规定采用筛分法测定骨料粒度分布的试验方法。1.2标准立项的意义ISO20290-5:2023标准的发布实施具有多方面的重要意义：第一，统一了全球范围内混凝土骨料筛分试验的方法要求和技术指标，促进了检测结果的一致性和可比性；第二，为混凝土骨料的生产质量控制、工程验收及贸易结算提供了国际公认的技术依据；第三，推动了混凝土骨料试验检测技术的规范化发展，有利于提升行业整体技术水平；第四，为各国制定或修订相关国家标准提供了重要的参考框架。二、标准概述2.1标准基本信息-标准编号：ISO20290-5:2023-标准名称：混凝土骨料机械和物理性能试验方法第5部分：用筛分法测定粒度分布-英文名称：Aggregatesforconcrete—Testmethodsformechanicalandphysicalproperties—Part5:Determinationofparticlesizedistributionbysievingmethod-标准状态：现行-发布机构：国际标准化组织（ISO）-发布日期：2023年2月3日-发布年份：2023年-分类号：混凝土和混凝土制品-国别：国际组织-语言：英语-标准版本说明：该标准以电子版加密PDF格式发行，文件大小约1分钟可下载，带有水印保护，需安装FileOpen插件阅览，电脑需联网验证，限制累计3台电脑共打印5次。-标准售价：541.0元人民币（约合75瑞士法郎）2.2标准体系定位ISO20290系列标准是国际标准化组织针对混凝土骨料机械和物理性能试验方法制定的系列标准。该系列标准从不同维度对骨料性能的测试方法进行了系统规定，主要包括：-ISO20290-1：混凝土骨料机械和物理性能试验方法第1部分：密度和吸水率的测定-ISO20290-2：混凝土骨料机械和物理性能试验方法第2部分：粒形指数的测定-ISO20290-3：混凝土骨料机械和物理性能试验方法第3部分：坚固性（抗冻融）的测定-ISO20290-4：混凝土骨料机械和物理性能试验方法第4部分：骨料破碎值的测定-ISO20290-5：混凝土骨料机械和物理性能试验方法第5部分：用筛分法测定粒度分布作为该系列标准的第5部分，ISO20290-5:2023在整个标准体系中占据基础性地位。粒度分布作为骨料最基本的物理性能指标，是其他各项力学性能试验的基础和前提，也是骨料质量评定中最常用的检测项目。三、标准主要技术内容3.1适用范围该标准规定了采用筛分法测定混凝土骨料粒度分布的试验方法。标准适用于天然骨料和人工骨料（包括再生骨料），涵盖粗骨料和细骨料的粒度分布测定。该标准适用于最大公称粒径不超过某一规定值的骨料（通常为125mm以下），试验通过一系列标准筛逐级筛分来测定各粒级骨料的质量百分比分布。3.2试验原理筛分法的基本原理是将干燥至恒重的骨料试样置于一套孔径自上而下依次递减的标准筛上，通过振动或手工摇动使骨料颗粒按粒径大小逐级分离。小于筛孔尺寸的颗粒通过该层筛落入下一层筛，大于筛孔尺寸的颗粒则留在该层筛上。通过称量各层筛上残留骨料的质量，可计算出各粒级骨料占总试样质量的百分比，从而获得骨料的粒度分布曲线。该方法操作简便、仪器设备通用性强、结果直观可靠，是目前国内外测定骨料粒度分布应用最广泛的方法。3.3仪器设备要求标准对试验所用仪器设备提出了明确的技术要求，主要包括：3.3.1标准筛标准筛的筛框应为圆形，由金属材料制成，筛网为金属丝编织网或金属孔板。筛孔尺寸应符合ISO3310-1或ISO3310-2的规定，常用筛孔尺寸系列涵盖从0.063mm到125mm的标准系列。标准对各筛孔的允许偏差、筛网张紧平整度、筛框尺寸等均有详细规定。3.3.2干燥设备应配备通风良好的烘箱，温度能控制在（110±5）℃范围内，用于试样的干燥处理。3.3.3天平称量设备精度要求为试样质量的0.1%，最小分度值应满足称量精度的要求。3.3.4摇筛机应能满足水平振动和垂直振动（拍击）的组合运动要求，振动频率和振幅应可调节。3.3.5辅助器具包括搪瓷盘、毛刷、分样器、四分法工具、盛样容器等辅助器具。3.4取样与缩分试样的取样与缩分是保证试验结果准确性的关键环节。标准对取样方法、试样数量、缩分程序等方面作出了具体规定：-取样方法：应按相应产品标准或供需双方约定的方法从料堆、皮带运输机、船舶或车厢等部位进行取样，确保试样具有充分的代表性。-最小试样质量：根据骨料的最大公称粒径确定所需最小试样质量，粒径越大所需试样越多。例如，最大公称粒径为32mm的粗骨料，最小试样质量约为10kg。-缩分方法：可采用分样器法或四分法进行试样缩分。无论采用哪种方法，均应保证缩分后试样仍能代表原样品的颗粒级配特征。3.5试验程序标准规定的试验程序主要包括以下步骤：1.试样制备：将取得的骨料试样置于（110±5）℃烘箱中干燥至恒重，冷却至室温后称量其质量。2.筛组安装：按照孔径由大到小的顺序将标准筛自上而下叠装，底部放置底盘。根据骨料的最大公称粒径选取合适的筛孔组合。3.筛分操作：将试样倒入顶层筛中，加盖后置于摇筛机上振筛，或采用手工摇动方式。筛分时间应能使试样充分分级，一般不少于10分钟。4.逐层称量：筛分结束后，依次取下各层筛，仔细收集筛上残留骨料并分别称量记录。5.检查筛分充分性：继续手工筛分1分钟，若通过该层筛的骨料质量不超过该层筛上残留骨料总质量的0.1%，则认为筛分充分。6.细骨料的附加要求：对于细骨料（粒径小于5mm），应进行干筛和湿筛结合的试验方法，以保证细微颗粒的充分分离。3.6结果计算与表达3.6.1分计筛余各层筛上残留骨料质量占试样总质量的百分比，按下式计算：aᵢ=(mᵢ/M)×100%式中：aᵢ为第i层筛的分计筛余百分比（%）；mᵢ为第i层筛上残留骨料的质量（g）；M为试样总质量（g）。3.6.2累计筛余各层筛及比其孔径大的所有筛层上残留骨料质量之和占试样总质量的百分比：Aᵢ=a₁+a₂+…+aᵢ3.6.3通过率（筛余量）通过第i层筛的骨料质量占试样总质量的百分比：Pᵢ=100%-Aᵢ3.6.4细度模数对于细骨料，标准还规定了细度模数（FinenessModulus）的计算方法：FM=∑Aᵢ/100（其中i取指定系列筛孔）细度模数是评价细骨料粗细程度的重要指标，在混凝土配合比设计中具有重要应用价值。3.6.5结果表达试验结果应以表格形式记录各层筛的筛孔尺寸、分计筛余量、分计筛余百分比、累计筛余百分比和通过率，并绘制粒度分布曲线（级配曲线）。计算结果精确至0.1%。3.7试验报告标准对试验报告的内容提出了明确要求，报告应包含以下信息：-标准编号及试验方法-试样来源、种类及标识信息-骨料的最大公称粒径-试样的干燥质量及缩分方法-各层筛的筛孔尺寸、分计筛余、累计筛余和通过率-粒度分布曲线（如适用）-细度模数（如适用）-试验过程中的任何偏离或异常情况-试验日期及试验人员信息3.8精密度要求标准附录中给出了试验方法的精密度数据，包括重复性限和再现性限。重复性条件下，两次独立试验结果之差不应超过规定的重复性限值；再现性条件下，不同实验室间的试验结果之差不应超过规定的再现性限值。精密度数据来源于国际实验室间的比对试验结果。四、编制单位介绍4.1ISO/TC71技术委员会ISO20290-5:2023标准由国际标准化组织（ISO）下设的ISO/TC71混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土技术委员会（Concrete,reinforcedconcreteandprestressedconcrete）负责制定和修订。ISO/TC71成立于1947年，是ISO最早成立的技术委员会之一，负责混凝土及其相关领域的国际标准化工作。该技术委员会秘书处长期由印度标准局（BIS）承担。TC71的工作范围涵盖混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土的材料、设计、施工、试验方法和质量评定等方面的标准化工作。4.2组织结构与工作分工ISO/TC71下设多个分技术委员会（SC）和工作组（WG），与本标准密切相关的组织机构包括：-SC1：混凝土试验方法——负责混凝土拌合物和硬化混凝土的取样、试验方法标准化。-SC3：混凝土生产和应用——负责混凝土生产、施工和验收方面的标准制定。-WG2：骨料试验方法——直接负责骨料物理力学性能试验方法（包括ISO20290系列标准）的制修订工作。ISO/TC71的技术工作遵循ISO/IEC导则的规定，按照新工作项目提案（NWIP）、工作草案（WD）、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）和最终国际标准草案（FDIS）等阶段逐级推进，确保标准制定的公开性、透明性和协商一致性。4.3标准制定过程ISO20290-5:2023标准的制定经历了系统而严谨的程序。在WG2工作组的组织下，来自各成员国（包括中国、英国、德国、日本、澳大利亚、印度等）的专家共同参与了标准的起草和讨论工作。在CD和DIS阶段，各成员国对标准草案进行了投票和意见反馈，工作组针对各方提出的技术意见进行了多轮讨论和修改，最终形成了各方共同认可的国际标准文本。4.4中国参与情况中国是ISO的常任理事国，长期以来积极参与ISO/TC71的各项标准化活动。中国建筑材料科学研究总院有限公司、中国建筑科学研究院有限公司等国内骨干科研机构作为国内技术对口单位，组织国内专家参与ISO/TC71的技术工作，及时跟踪并反馈国际标准制定动态，在国际标准制修订中发挥了建设性作用。五、标准应用与影响5.1国际应用现状ISO20290-5:2023作为国际通用的骨料筛分试验方法标准，已被多个国家和地区采用或参考。许多国家的国家标准在制定骨料粒度分布测定方法时，均参考或采纳了该标准的技术内容，促进了全球范围内骨料质量检测技术方法的协调一致。5.2在我国的应用展望我国现行的骨料筛分试验方法主要依据GB/T14684《建设用砂》和GB/T14685《建设用卵石、碎石》等国家标准。我国标准在基本原理和试验程序上与ISO20290-5:2023基本一致，但在具体技术参数（如筛孔尺寸系列、试样最小质量、精密度数据等）方面存在一定差异。随着我国建材行业标准化工作不断与国际接轨，建议相关标准化技术机构加强对ISO20290-5:2023的跟踪研究和对比分析。在条件成熟时，可考虑将该国际标准等同采用或修改采用为我国国家标准，以促进国内外检测结果互认，便利国际贸易和技术交流。5.3对行业的影响该标准的实施将产生积极而深远的影响：（1）对骨料生产企业而言，按照国际通行的检测方法控制产品质量，有助于提升产品竞争力，开拓国际市场。（2）对混凝土生产企业和施工单位而言，采用与国际贸易接轨的检测方法，有利于确保原材料质量的稳定性和一致性，保障混凝土工程质量。（3）对检测机构和科研单位而言，采用统一的国际标准有助于提高检测数据的权威性和可比性，便于开展学术交流和技术合作。六、修订与维护机制ISO标准实行定期系统评审制度，一般每五年进行一次系统评审（SystematicReview），以确认标准是否继续有效、需要修订或应予废止。ISO20290-5:2023自2023年发布以来，将进入正常的标准维护周期。在后续的维护过程中，ISO/TC71将根据技术发展和应用反馈情况，适时启动标准的修订工作。技术的发展和实践经验的积累是推动标准持续改进的动力。随着新型骨料（如再生骨料、轻骨料、机制砂等）的广泛应用，以及测试仪器自动化、智能化水平的不断提升，ISO20290-5在未来修订过程中可能需要考虑以下技术议题：-自动筛分仪器与传统筛分方法的等效性问题；-干筛法与湿筛法对不同类型骨料的适用性优化；-再生骨料因表面附着砂浆而对筛分结果产生的特殊影响及其处理；-数字图像法、激光粒度