道路與橋梁工程試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)第一篇第2章路基路面壓實(shí)度檢測(cè).ppt

1,第2章 路基路面壓實(shí)度檢測(cè),2,2.1概述 大量的室內(nèi)試驗(yàn)和工程實(shí)踐表明：壓實(shí)使土和路面材料的強(qiáng)度大大增加；壓實(shí)使土基和路面結(jié)構(gòu)層的塑性變形明顯減少。 路基和路面基層、底基層的壓實(shí)度以重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)，瀝青混凝土面層壓實(shí)度以馬歇爾穩(wěn)定度擊實(shí)成型標(biāo)準(zhǔn)或試驗(yàn)路密實(shí)度為準(zhǔn)。 路基土和路面材料的含水量測(cè)定方法有烘干法、灑精燃燒法、比重法和碳化鈣氣壓法等，此不贅述。本章主要介紹現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)材料密度的測(cè)定方法。 2.2環(huán)刀法、灌砂法和灌水法測(cè)定壓實(shí)度 2.2.1環(huán)刀法測(cè)定壓實(shí)度 環(huán)刀法適用于公路工程現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定細(xì)粒土及無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土的密度。 （1）儀器與材料 1）電動(dòng)取土器。由底座、行走輪、立柱、升降機(jī)構(gòu)、取芯頭等組成。,3,2）人工取土器。包括環(huán)馬、環(huán)蓋、定向筒和擊實(shí)錘等。 3）天平。感量0.1 g(用于取芯頭內(nèi)徑50 mm,70 mm樣品的稱量)或感量1.0 g（用于內(nèi)徑100 mm樣品的稱量）。 4）其他。鐵錘、鑿子、鋁盒、修土刀、鋼絲鋸、凡士林、毛刷等。 （2）測(cè)試步驟 1）擦凈環(huán)刀或取芯套筒，稱其質(zhì)量m2，準(zhǔn)確至0.1 g。 2）在試驗(yàn)地點(diǎn)，選一塊約30 cm30 cm的平坦地面，并將其清掃干凈。 3）將環(huán)刀垂直打入試樣中，至土樣伸出環(huán)刀上部為止；或開(kāi)動(dòng)電機(jī)，將取芯套筒鉆入試樣中。 4）將試樣連同環(huán)刀一起挖出，注意使土樣伸出環(huán)刀下部，削去兩端余土，使土樣與環(huán)刀口面齊平，并將剩余土樣適量裝入鋁盒中，測(cè)定其含水量w(烘干法或?yàn)⒕紵?，或按取芯套筒長(zhǎng)度制成所需的規(guī)格土芯。,4,5）擦凈環(huán)刀或取芯套筒外壁，稱環(huán)刀或取芯套筒與試樣的合計(jì)質(zhì)量m1,準(zhǔn)確至0.1 g。 （3）結(jié)果整理 計(jì)算濕密度： 計(jì)算干密度： 計(jì)算施工壓實(shí)度： 式中：m1環(huán)刀或取芯套筒與試樣的合計(jì)質(zhì)量，g; m2環(huán)刀或取芯套筒質(zhì)量，g； V環(huán)刀或取芯套筒的容積，cm3; w含水量（%）； 0試樣的最大干密度，g/cm3。,5,6,2.2.2灌砂法測(cè)定壓實(shí)度 灌砂法適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定細(xì)粒土、砂類土和礫類土壓實(shí)層和基層、底基層、瀝青貫入式面層等的密實(shí)度。 （1）儀器與材料 1）灌砂筒。 2）金屬標(biāo)定罐。內(nèi)徑為100 mm(或150 mm)、高為150 mm的金屬罐（可用薄鐵皮制作），上端周圍有一罐緣。 3）基板。邊長(zhǎng)為350 mm、深為40 mm的金屬方盤，盤中心有一直徑為100 mm(或150 mm)的圓孔。 4）打洞及洞中取料的合適工具。如鑿子、鐵錘、長(zhǎng)把勺、長(zhǎng)把小簸箕、毛刷等。,7,圖1.2.1灌砂筒和標(biāo)定罐（單位：mm）,8,5）玻璃板。邊長(zhǎng)約為500 mm的方形板。 6）鋁飯盒或金屬方盤。存放挖出的試樣。 7）臺(tái)秤。稱量1015 kg，感量5 g。 8）其他。鋁盒、天平、烘箱等。 9）量砂。粒徑為0.250.5 mm的清潔干燥的均勻砂，2040 kg。 （2）儀器標(biāo)定 確定灌砂筒下部圓錐體內(nèi)砂的質(zhì)量。其步驟如下： 1）在儲(chǔ)砂筒內(nèi)裝灌砂。 2）將開(kāi)關(guān)打開(kāi)，讓砂流出，并使流出砂的體積與工地所挖試洞體積相當(dāng)（或等于標(biāo)定罐的容積）。然后關(guān)上開(kāi)關(guān)，并稱量筒內(nèi)砂的質(zhì)量m5,準(zhǔn)確至1 g。 3）將灌砂筒放在玻璃板上，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，讓砂流出，直到筒內(nèi)砂不再下流時(shí)，關(guān)上開(kāi)關(guān)，并細(xì)心地取走灌砂筒下部圓錐體的砂。,9,4）重復(fù)上述量測(cè)至少3次，最后取其平均值m2,準(zhǔn)確至1 g。 (3)確定量砂的密度s(g/cm3) 1)用水確定標(biāo)定罐的容積V（cm3）。 標(biāo)定罐的體積按下式計(jì)算： 2)在儲(chǔ)砂筒中裝滿質(zhì)量為m1的砂，并將灌砂筒放在標(biāo)定罐上，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，讓砂流出，直到儲(chǔ)砂筒內(nèi)的砂不再下流時(shí)，關(guān)閉開(kāi)關(guān)。取下灌砂筒，稱量筒內(nèi)剩余的砂質(zhì)量，準(zhǔn)確至1 g。 3）重復(fù)上述測(cè)量至少3次，最后取其平均值m3，準(zhǔn)確至1 g。 4）按下式計(jì)算填滿標(biāo)定罐所需砂的質(zhì)量m： 式中：m1灌砂入標(biāo)定罐前，筒內(nèi)砂的質(zhì)量，g;,10,m2灌砂筒下部圓錐體內(nèi)砂的平均質(zhì)量，g； m3灌砂入標(biāo)定罐后，筒內(nèi)剩余砂的質(zhì)量，g。 5）按下式計(jì)算砂的密度s: (4)測(cè)試步驟 1)在試驗(yàn)地點(diǎn)，選一塊約40 cm40 cm的平坦表面，并將其清掃干凈，將基板放在此平坦表面上。 2）取走基板，將流在試驗(yàn)地點(diǎn)的量砂收回，重新將表面清掃干凈。 3）從挖出的全部試樣中取出有代表性的樣品，放入鋁盒中，測(cè)定其含水量w。 4）將基板安放在試洞上，將灌砂筒安放在基板中間（儲(chǔ)砂筒內(nèi)放滿砂到恒質(zhì)量m1,使灌砂筒的下口對(duì)準(zhǔn)基板的中孔及試洞。,11,5）若清掃干凈的平坦表面上粗糙度不大，則不需要放置基板，將灌砂筒直接放在已挖好的試洞上，打開(kāi)筒的開(kāi)關(guān)，讓砂流入試洞內(nèi)。 6）取出試洞內(nèi)的砂，以備下次試驗(yàn)時(shí)使用。 7）若試洞內(nèi)有較大空隙，量砂可能進(jìn)入空隙時(shí)，則應(yīng)按試洞外形松弛地放入一層柔軟的紗布，然后再進(jìn)行灌砂工作。 （5）結(jié)果整理 填灌試洞所需砂的質(zhì)量mb按下式計(jì)算： 灌砂時(shí)試洞上放有基板的情況 灌砂時(shí)試洞上不放基板的情況 式中：m1灌砂入試洞前筒內(nèi)砂的質(zhì)量，g；,12,m2灌砂筒下部圓錐體內(nèi)砂的平均質(zhì)量，g; m4灌砂入試洞后筒內(nèi)剩余砂的質(zhì)量，g； （m5-m6）灌砂筒下部圓錐體內(nèi)及基板和粗糙表面間砂的總質(zhì)量，g。 測(cè)試地點(diǎn)試樣的濕密度可按下式計(jì)算： 式中：mt試洞中取出砂的全部土樣的質(zhì)量，g； mb填滿試洞所需砂的質(zhì)量，g； s量砂的密度,g/cm3。 試樣的干密度d、壓實(shí)度K的計(jì)算公式同式(1.2.2)和式(1.2.3)。 2.2.3灌水法測(cè)定壓實(shí)度 灌水法亦稱水袋法，適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)粗粒土和巨粒土的密度。,13,14,（1）儀器與材料 1）座板。 2）薄膜。 3）儲(chǔ)水筒。 4）臺(tái)秤。 5）其他。 （2）測(cè)試步驟 1）根據(jù)試樣的最大粒徑按表1.2.3確定試坑尺寸。,15,2)按確定的試坑直徑劃出坑口輪廓線。 3）在整平的地表上，將座板固定。 4）在輪廓線內(nèi)用挖掘工具沿座板下挖至要求深度，將落于坑內(nèi)的試樣裝入盛土容器內(nèi)，并測(cè)定含水量。 5）將塑料薄膜沿坑底、坑壁緊密貼地鋪好。 6）記錄儲(chǔ)水筒內(nèi)初始水位高度。 （3）結(jié)果整理 細(xì)粒與石粒應(yīng)分開(kāi)測(cè)定含水量，按下式求出整體的含水量： 式中：f細(xì)粒料部分的含水量（%）； c粗粒料部分的含水量（%）； Pf細(xì)粒料的干質(zhì)量與全部材料干質(zhì)量之比。,16,座板部分的容積為 式中：h1座板部分注水前儲(chǔ)水筒內(nèi)水位高度，cm； h2座板部分注水后儲(chǔ)水筒內(nèi)水位高度，cm; Aw儲(chǔ)水筒斷面面積，cm2。 試坑容積按下式計(jì)算： 式中：H1試坑注水前儲(chǔ)水筒內(nèi)水位高度，cm； H2試坑注水后儲(chǔ)水筒內(nèi)水位高度,cm。 按下式計(jì)算試樣濕密度： 式中：mp取自試坑內(nèi)的試樣質(zhì)量，g。,17,灌水法密度試驗(yàn)記錄格式如表1.2.4所示，干密度計(jì)算公式同式（1.2.2）。,18,2.3鉆芯法測(cè)定瀝青面層壓實(shí)度 鉆芯法適用于檢驗(yàn)從壓實(shí)的瀝青路面上鉆取的瀝青混合料芯樣試樣的密度，以評(píng)定面層的施工壓實(shí)度。 2.3.1儀器與材料 1）路面取芯機(jī)。 2）路面切割機(jī)。 3）天平。 4）其他。溢流水槽、吊籃、石蠟、卡尺、毛刷、小勺、鎬、鍬、取樣袋（容器）等。 2.3.2鉆芯取樣 1）在選取采樣地點(diǎn)的路面上，先用粉筆對(duì)個(gè)別取樣位置作出標(biāo)記或劃出切割路面的大致面積。,19,2）將鉆機(jī)牢固地安放在取樣地點(diǎn)，垂直對(duì)準(zhǔn)路面放下鉆頭。 3）開(kāi)放冷卻水，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，徐徐壓下鉆桿，鉆取芯樣，但不得使勁下壓鉆頭。特鉆透全厚后，上抬鉆桿，拔出鉆頭，停止轉(zhuǎn)動(dòng)，不使芯樣損壞，取出芯樣，試樣不得破碎。 4）當(dāng)切割機(jī)切割時(shí)，將鋸片對(duì)準(zhǔn)切割位置，開(kāi)放冷卻水，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，徐徐壓下鋸片到要求深度（厚度），仔細(xì)向前推進(jìn)，到需要長(zhǎng)度后抬起鋸片，四面全部鋸畢后用鎬或鐵鍬仔細(xì)取出試樣。 5）將鉆取的芯樣或切割的試塊，妥善盛放于盛樣器中，必要時(shí)用塑料袋封裝。 6）對(duì)取樣的鉆孔或被切割的路面坑洞，應(yīng)采用同類型材料填補(bǔ)壓實(shí)。 2.3.3測(cè)定試件密度 1）將鉆取的試件在水中用毛刷輕輕刷凈粘附的粉塵。,20,2）將試件晾干或用電風(fēng)扇吹干不少于2 h，直到恒重，稱取試件在空氣中的質(zhì)量ma(g)。 3）測(cè)定試件的體積V（cm3），測(cè)試方法視試件的吸水率或空隙率而定。 試件的吸水率Sa是指試件吸水體積占瀝青混合料部分體積的百分率，按下式計(jì)算： 式中：mw試件的水中質(zhì)量，g。 mf試件的表干質(zhì)量，g。 當(dāng)試件的吸水率小于2%時(shí)，采用水中重法或表干法測(cè)定。 水中重法： 表干法： 式中：w常溫水的密度，約為1 g/cm3。,21,當(dāng)試件的吸水率大于2%時(shí)，用蠟封法測(cè)定。體積計(jì)算公式可參見(jiàn)瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程(JTJ 05293)。 空隙率很大的透水性混合料及開(kāi)級(jí)配混合料用體積法測(cè)定。 圓柱體試件的毛體積： 棱柱體試件的毛體積： 式中：d圓柱體試件的直徑，cm； h試件的高度，cm； l試件的長(zhǎng)度，cm； b試件的寬度，cm。 4）計(jì)算試件的視密度或毛體積密度s:,22,5)計(jì)算瀝青面層的壓實(shí)度K： 式中：0瀝青混合料的標(biāo)準(zhǔn)密度，g/cm3。 利用馬歇爾擊實(shí)試件成型密度或試驗(yàn)路面鉆孔取樣的密度。,23,2.4核子儀測(cè)定壓實(shí)度 在施工現(xiàn)場(chǎng)，用核子密度濕度儀以散射法或直接透射法可以快速測(cè)定路基或路面材料的密度和含水量，并計(jì)算施工壓實(shí)度。由于核子儀測(cè)定的結(jié)果誤差較大，不宜用作仲裁試驗(yàn)或評(píng)定驗(yàn)收的依據(jù)。 2.4.1儀器與材料 1）核子密度濕度儀。 2)細(xì)砂。粒徑0.150.30 mm。 3）其他。天平或臺(tái)秤、毛刷等。 2.4.2儀器標(biāo)定 測(cè)定瀝青混合料壓實(shí)層密度前，用核子儀對(duì)鉆孔取樣的試件進(jìn)行標(biāo)定；測(cè)定其他材料的密度時(shí)，宜與灌砂法的結(jié)果進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定步驟如下： 1）選擇壓實(shí)層的表面，按要求的測(cè)定步驟用核子儀測(cè)定密度，讀數(shù)。,24,2）在測(cè)定的同一位置用鉆芯法或灌砂法取樣，量取厚度，按規(guī)定的程序測(cè)定材料的密度。 3）對(duì)同一種路面厚度及材料類型，在使用前至少測(cè)定15處，求取兩種不同方法測(cè)定的密度的相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)應(yīng)不小于0.9。 2.4.3核子儀測(cè)量材料密度的方法 1）用散射法測(cè)定時(shí)，先用細(xì)砂填平測(cè)試位置路面結(jié)構(gòu)凸凹不平的空隙，使路表面平整，能與儀器緊密接觸，然后按圖1.2.2的方法將核子儀平穩(wěn)地置于測(cè)定位置上。 2）用直接透射法測(cè)定時(shí)，先在測(cè)試層表面上用鉆桿打孔，孔深略深于要求測(cè)定的深度，孔應(yīng)豎直圓滑并稍大于射線源探頭。然后按圖1.2.3的方法將放射源探頭放下，插入預(yù)先打好的孔內(nèi)。 3）打開(kāi)儀器，測(cè)試員退出儀器2 m以外，按照選下的測(cè)定時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，至,25,達(dá)測(cè)定時(shí)間后，讀取顯示的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并迅速關(guān)機(jī)。 4）結(jié)束整理。根據(jù)核子儀顯示的濕密度和含水量，按式（1.2.2）計(jì)算干 密度。 圖1.2.2散射法 圖1.2.3直接透射法,26,2.5路基路面壓實(shí)度評(píng)定 路基、路面壓實(shí)度以13 km長(zhǎng)的路段為檢驗(yàn)評(píng)定單元，現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度抽樣檢查 的頻率規(guī)定如