D6913和D7928取代D422粒度分析
这篇客座文章是由 杰克杰曼. 他是北京大学土木与环境工程学院的研究教授 塔夫斯大学.
粒径分布(PSD)的测定是最需要的土壤表征测试之一. 结果可用于工程参数的分类和估计. 几乎每一个地质测试实验室都进行了这些测量. 不幸的是，PSD结果中的散射是远远不能接受的. 的 AASHTO资源能力测试程序数据 提供一个关于这种分散的优秀例子. 为了改善现状, ASTM土壤和岩石委员会D18已停止使用D422/D421来测量土壤的粒度分布. D422已被两个新标准所取代. D6913为粗粒部分的筛分分析标准，D7928为细粒部分的沉降分析标准.
杰曼教授 塔夫茨大学土木与环境工程系的前任主席，也是D18委员会的前任主席，参与了用新标准取代D422的最初决定. 他也是负责编写新标准的任务小组的成员，现在是修订的技术联系人.
放弃D422的决定是在近20年前做出的. 然后用了大约15年的时间来制定和投票新标准. D6913法案于2004年首次通过，D7928法案于2017年首次通过，因此两者都存在了很长时间. D422作为有效标准一直保留到2016年，以方便过渡. 不幸的是，由于种种原因，新标准的采用非常缓慢. D422在这个行业中根深蒂固. 它在建筑规范中有广泛的规定, 建设规范, 以及各种政府机构的文件. 除了, 大多数实验室例行执行测试程序，检验机构提供认证. 这些因素加上新文件的篇幅，已证明是取得接受的一个巨大障碍.
多年来，D422一直因各种缺点而受到批评. 最主要的问题是，它是一个一刀切的标准.
该程序需要以下步骤:
- 风干
- 在10号筛上分离
- 筛掉残留的部分
- 通过部分的比重计
- 在200号洗衣机上清洗
- 筛掉残留的部分.
然后将结果组合以获得完整的PSD. 这一过程适用于某些土壤，但并非适用于所有土壤. 风干需要时间，会产生结块，还会改变一些粘土矿物. 处理大量干燥的土壤会产生粉尘危害，并促进细颗粒与粗颗粒的分离. 并不总是需要同时进行筛析和沉降分析. 在干净的沙子上使用比重计或在细粒度样品上进行筛分分析是浪费时间和金钱.
D422还有几个严重的技术问题. 该标准缺乏对材料取样和次取样所用程序的控制. 这可能是导致结果分散的主要原因. 该标准对试样所需的材料量有不一致的标准. 该标准是基于样品中的最大颗粒尺寸，但对于3/8英寸尺寸需要太多的材料，而对于1英寸尺寸则需要太少的材料.5英寸及以上尺寸. 它没有规定如何减少从整个样品到测试样品的材料质量，也没有说明对+ 10分数进行次采样.
新标准解决了D422的局限性，并以合理的物理原理为基础，考虑了材料属性. 这些标准提供了不同的工作流程，以适应最大粒径, 可用材料的数量, 需要其他类型的测试. 这些工作流程为测试结果的精确度提供了必要的质量控制措施，并允许过程中的变化来提高测试效率.
该标准要求将给定尺寸的质量通过值报告为1%. 设定这样一个目标，就有可能建立防御控制. 该准则是根据最大粒径计算最小干质量要求的基础. 它限制了在分析中包含或排除最大颗粒之一的影响. 该准则适用于测试样品的收集以及为分析的各个部分获得的任何子样品. 它为过程中的任何步骤提供了一个简单的统一标准. 它还允许技术人员使用不同的筛子来分离样品，这取决于正在进行的其他测试或调整不同的粒度分布. 然而，它确实如此, 在处理大颗粒材料时，显著增加了所需的试样质量.
确保筛分操作是有效的，是一个严重的问题. D6913为此添加了两个控件. 第一个被称为重载标准. 这设置了在筛分操作结束时可以保留在给定筛上的最大质量. 计算是基于将完全覆盖筛子表面的一层颗粒的质量. 随着颗粒变小，允许的层数从1到6不等. 这个限制是为了确保每个粒子都有机会通过一个开口. 第二个控制是评价筛振器有效性的要求. 该标准提供了详细的设备评估过程，并设定了通过的数值标准.
D6913是一个很长的标准，主要是因为它提供了灵活性，以适应不同的材料和情况. 给定由最小试样质量和筛超载所建立的约束条件, 有必要分段进行筛分分析. 该标准根据最大粒径分为3种不同的工作流程. 单套筛分采用一排筛，适用于最大粒度为3/8英寸左右的筛分. 单分离复合筛分采用两个筛架，适用于最大颗粒约为1英寸时. 双重分离复合筛分采用三排筛，使用时最大颗粒在1寸以上.
D6913提供了使该过程更容易和更有效的选项. 例如，可以用两种不同的方法获得样品或子样品的干质量. 干质量可以在测试前使用样品或基于湿样品质量和伴生样品含水量获得. 对于细小的样品，干燥然后处理是快速和容易的. 然而, 高细粒含量的材料在潮湿的条件下更容易加工, 所以同伴样本方法效果更好.
沉淀标准D7928与D422的比重计部分非常相似. 的 procedure covers processing from the minus 3/8 inch size with the test performed on <#10 or finer material. 结果以超过#10(或更小)尺寸的百分比表示. 材料必须在潮湿的条件下制备. 分散剂以粉末的形式加入，浆料隔夜回火. 比重计的尺寸改变，以满足目前可用的设备. 提供了比重计校准方程，以消除运行配套气缸的需要. 这些变化很小，但使测试更有效.
新标准比D422更长、更复杂. 我相信，要让业界接受这些标准，还需要大量的教育和培训. 然而, 一旦实验室制定了内部程序, 测试应该与使用D422一样简单和快速. ASTM和D18积极参与提供教育工具. 例如，电子学习模块正在开发中，预计将于今年夏天推出. 这些培训视频将为程序提供视觉支持，并举例说明工作流程，以展示如何将标准应用于各种材料. 此外，将在标准中增加视频内容，以说明实践中的程序. 几个月前, 我在ASTM网络研讨会上介绍了这两个标准的发展背景. 点击此处可免费获得本次网络研讨会 在这里.
参与! ASTM标准通过协商一致的投票过程不断修订. D7928法案将在小组委员会层面进行投票，D6913法案将在今年夏天进行投票. 如果你有兴趣发表意见的话, 加入ASTM并参与标准制定过程是很容易的. 成为会员没有资格要求，每年的费用仅为75美元. 有关更多信息，请使用此 link.