路基路面工程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)(定)

1、路基路面工程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)擊實(shí)試驗(yàn)一、概述在工程建設(shè)中，經(jīng)常會(huì)遇到填土或松軟地基，為了改善這些土的工程性質(zhì)，常采用壓實(shí)的方法使土變得密實(shí)。擊實(shí)試驗(yàn)就是模擬施工現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)條件，采用錘擊方法使土體密度增大、強(qiáng)度提高、沉降變小的一種試驗(yàn)方法。土在一定的擊實(shí)效應(yīng)下，如果含水率不同，則所得的密度也不相同，擊實(shí)試驗(yàn)的目的是測(cè)定試樣在一定擊實(shí)次數(shù)下或某種壓實(shí)功能下的含水率與干密度之間的關(guān)系，從而確定土的最大干密度和最優(yōu)含水率，為施工控制填土密度提供設(shè)計(jì)依據(jù)。擊實(shí)試驗(yàn)分輕型擊實(shí)試驗(yàn)和重型擊實(shí)試驗(yàn)兩種方法。輕型擊實(shí)試驗(yàn)適用于粒徑小于5mm的粘性土，其單位體積擊實(shí)功約為592.2kJ/m3；重型擊實(shí)試驗(yàn)適用于粒徑不大于

2、20mm的土，其單位體積擊實(shí)功約為2684.9kJ/m3。二、壓實(shí)原理土的壓實(shí)程度與含水率、壓實(shí)功能和壓實(shí)方法有著密切的關(guān)系，當(dāng)壓實(shí)功能和壓實(shí)方法不變時(shí)，土的干密度先是隨著含水率的增加而增加，但當(dāng)干密度達(dá)到某一最大值后，含水率的增加反而使干密度減小。能使土達(dá)到最大密度的含水率，稱為最優(yōu)含水率（或稱最佳含水率），其相應(yīng)的干密度稱為最大干密度。土的壓實(shí)特性與土的組成結(jié)構(gòu)、土粒的表面現(xiàn)象、毛細(xì)管壓力、孔隙水和孔隙氣壓力等均有關(guān)系，所以因素是復(fù)雜的。壓實(shí)作用使土塊變形和結(jié)構(gòu)調(diào)整并密實(shí)，在松散濕土的含水率處于偏干狀態(tài)時(shí)，由于粒間引力使土保持比較疏松的凝聚結(jié)構(gòu)，土中孔隙大都相互連通，水少而氣多。因此，在一

3、定的外部壓實(shí)功能作用下，雖然土孔隙中氣體易被排出，密度可以增大，但由于較薄的強(qiáng)結(jié)合水水膜潤(rùn)滑作用不明顯，以及外部功能不足以克服粒間引力，土粒相對(duì)移動(dòng)便不顯著，所以壓實(shí)效果就比較差。當(dāng)含水率逐漸加大時(shí)，水膜變厚、土塊變軟，粒間引力減弱，施以外部壓實(shí)功能則土粒移動(dòng)，加上水膜的潤(rùn)滑作用，壓實(shí)效果漸佳。在最佳含水率附近時(shí)，土中所含的水量最有利于土粒受擊時(shí)發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，以致能達(dá)到最大干密度；當(dāng)含水率再增加到偏濕狀態(tài)時(shí)，孔隙中出現(xiàn)了自由水，擊實(shí)時(shí)不可能使土中多余的水和氣體排出，而孔隙壓力升高卻更為顯著，抵消了部分擊實(shí)功，擊實(shí)功效反而下降。在排水不暢的情況下，經(jīng)過(guò)多次的反復(fù)擊實(shí)，甚至?xí)?dǎo)致土體密度不加大而土

4、體結(jié)構(gòu)被破壞的結(jié)果，出現(xiàn)工程上所謂的“橡皮土”現(xiàn)象。三、儀器設(shè)備1、擊實(shí)儀，有輕型擊實(shí)儀和重型擊實(shí)儀兩類(lèi)，其擊實(shí)筒、擊錘和導(dǎo)筒等主要部件（見(jiàn)圖1、2所示）；2、稱量200g的天平，感量0.01g；3、孔徑為5mm的標(biāo)準(zhǔn)篩；4、稱量10kg的臺(tái)秤，感量1g；5、其他，如噴霧器、盛土容器、修土刀及碎土設(shè)備等。 四、操作步驟1、將具有代表性的風(fēng)干土樣，對(duì)于輕型擊實(shí)試驗(yàn)為20kg，對(duì)于重型擊實(shí)試驗(yàn)為50kg。碾碎后過(guò)5mm的篩，將篩下的土樣拌勻，并測(cè)定土樣的風(fēng)干含水率。2、根據(jù)土的塑限預(yù)估最優(yōu)含水率，加水濕潤(rùn)制備不少于五個(gè)含水率的試樣，含水率依次相差為2%，且其中有兩個(gè)含水率大于塑限，兩個(gè)含

5、水率小于塑限，一個(gè)含水率接近塑限。按式（1）計(jì)算制備試樣所需的加水量：（a）2.5kg擊錘 （b）4.5kg擊錘 圖2 擊錘與導(dǎo)筒1-提手 2-導(dǎo)筒 3-硬橡皮墊 4-擊錘（a）輕型擊實(shí)筒 （b）重型擊實(shí)筒 圖1 擊實(shí)筒1-套筒 2-擊實(shí)筒 3-底板 4-墊塊 （1）式中 所需的加水量（g）； 風(fēng)干含水率（%）； 風(fēng)干含水率時(shí)土樣的質(zhì)量（g）； 要求達(dá)到的含水率（%）。3、將試樣平鋪于不吸水的平板上，按預(yù)定含水率用噴霧器噴灑所需的加水量，充分?jǐn)嚭筒⒎謩e裝入塑料袋中靜置24h。4、將擊實(shí)筒固定在底座上，裝好護(hù)筒，并在擊實(shí)筒內(nèi)涂一薄層潤(rùn)滑油，將攪和的試樣分層裝入擊實(shí)筒內(nèi)。對(duì)于輕型擊實(shí)試驗(yàn)

6、，分三層，每層25擊；對(duì)于重型擊實(shí)試驗(yàn)，分五層，每層56擊，兩層接觸土面應(yīng)刨毛，擊實(shí)完成后，超出擊實(shí)筒頂?shù)脑嚇痈叨葢?yīng)小于6mm。5、取下導(dǎo)筒，用刀修平超出擊實(shí)筒頂部和底部的試樣，擦凈擊實(shí)筒外壁，稱擊實(shí)筒與試樣的總質(zhì)量，準(zhǔn)確至1g，并計(jì)算試樣的濕密度。6、用推土器將試樣從擊實(shí)筒中推出，從試樣中心處取兩份一定量土料（輕型擊實(shí)試驗(yàn)為1530g，重型擊實(shí)試驗(yàn)為50100g）測(cè)定土的含水率，兩份土樣的含水率的差值應(yīng)不大于1%。五、成果整理1、按式（2）計(jì)算干密度： （2） 式中 干密度（g/cm3），準(zhǔn)確至0.01g/cm3； 密度（g/cm3）； 含水率（%）。2、按式（3）計(jì)算飽和含水率： （3）式

7、中 飽和含水率（%）；其余符號(hào)同前。3、以干密度為縱坐標(biāo)，含水率為橫坐標(biāo)，繪制干密度與含水率的關(guān)系曲線及飽和曲線，干密度與含水率的關(guān)系曲線上峰點(diǎn)的坐標(biāo)分別為土的最大密度與最優(yōu)含水率，如不連成完整的曲線時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)試驗(yàn)。4、輕型擊實(shí)試驗(yàn)中，當(dāng)試樣中粒徑大于5mm的土質(zhì)量小于或等于試樣總質(zhì)量的30%時(shí)，應(yīng)對(duì)最大干密度和最優(yōu)含水率進(jìn)行校正。（1）按式（4）計(jì)算校正后的最大干密度： （4）式中 校正后試樣的最大干密度（g/cm3）； 粒徑大于5mm土粒的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（%）； 粒徑大于5 mm土粒的飽和面干比重，飽和面干比重是指當(dāng)土粒呈飽和面干狀態(tài)時(shí)的土?？傎|(zhì)量與相當(dāng)于土?？傮w積的純水4時(shí)質(zhì)量的比值。（

8、2）按式（5）計(jì)算校正后的最優(yōu)含水率 （5）式中 校正后試樣的最優(yōu)含水率（%）；擊實(shí)試樣的最優(yōu)含水率（%）；粒徑大于5mm土粒的吸著含水率（%）；其余符號(hào)同前。5、試驗(yàn)記錄擊實(shí)試驗(yàn)記錄見(jiàn)表1表1擊實(shí)試驗(yàn)記錄工程名稱 試驗(yàn)者工程編號(hào) 計(jì)算者試驗(yàn)日期 校核者試驗(yàn)儀器： 土樣類(lèi)別： 每層擊數(shù)：估計(jì)最優(yōu)含水率： 風(fēng)干含水率： 土粒比重：試驗(yàn)次數(shù)123456干密度加 水 量g        筒加土重g(1)       筒 重g(2)  

9、;     濕 土 重g(3)(1)-(2)      筒 體 積cm3(4)       密 度g/cm3(5)(3)/(4)      干 密 度g/cm3(6)(5)/1+0.001w      含水率盒 號(hào)g       

10、 盒加濕土質(zhì)量g(1)       盒加干土質(zhì)量g(2)       盒 質(zhì) 量g(3)       水 質(zhì) 量g(4)(1)-(2)      干土質(zhì)量g(5)(2)-(3)      含 水 率%(6)(4)/(5)   &#

11、160;  平均含水率%        壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)方法(灌砂法) 壓實(shí)度是路基路面施工質(zhì)量檢測(cè)的關(guān)鍵指標(biāo)之一，表征現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)后的密實(shí)狀況，壓實(shí)度越高，密實(shí)度越大，材料整體性能越好。因此，路基路面施工中，碾壓工藝成為施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵工序。 對(duì)于路基土、路面半剛性基層及粒料類(lèi)柔性基層而言，壓實(shí)度是指工地實(shí)際達(dá)到的干密度與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)所得的最大干密度的比值；對(duì)瀝青面層、瀝青穩(wěn)定基層而言，壓實(shí)度是指現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際達(dá)到的密度與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)密度的比值。灌砂法是利用均勻顆粒的砂去置換試洞的體積，它是當(dāng)前最通用的

12、方法，很多工程都把灌砂法列為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定密度的主要方法。該方法可用于測(cè)試各種土或路面材料的密度，它的缺點(diǎn)是：需要攜帶較多的量砂，而且稱量次數(shù)較多，因此它的測(cè)試速度較慢。 采用此方法時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）當(dāng)集料的最大粒徑小于15mm、測(cè)定層的厚度不超過(guò)150mm時(shí)，宜采用100mm的小型灌砂筒測(cè)試。（2）當(dāng)集料的粒徑等于或大于15mm，但不大于40mm，測(cè)定層的厚度超過(guò)150mm，但不超過(guò)200mm時(shí)，應(yīng)用150mm的大型灌砂筒測(cè)試。1儀具與材料（1）灌砂筒：有大小兩種，根據(jù)需要采用。型式和主要尺寸見(jiàn)圖1及表1。儲(chǔ)砂筒筒底中心有一個(gè)圓孔，下部裝一倒置的圓錐形漏斗，漏斗上端開(kāi)口，直接與儲(chǔ)砂筒的圓孔

13、相同。漏斗焊接在一塊鐵板上，鐵板中心有一圓孔與漏斗上開(kāi)口相接。儲(chǔ)砂筒筒底與漏斗之間設(shè)有開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)鐵板上也有一個(gè)相同直徑的圓孔。圖1 灌砂筒和標(biāo)定罐（單位mm）（2）金屬標(biāo)定罐：用薄鐵板制作的金屬罐，上端周?chē)幸还蘧?。灌砂儀的主要尺寸 表1結(jié) 構(gòu)小型灌砂筒大型灌砂筒儲(chǔ)砂筒直徑（mm）100150容積（cm3）21204600流砂孔直徑（mm）1015金屬標(biāo)定罐內(nèi)徑（mm）100150外徑（mm）150200金屬方盤(pán)基板邊長(zhǎng)（mm）350400深（mm）4050中孔直徑（mm）100150注：如集料的最大粒徑超過(guò)40mm，則應(yīng)相應(yīng)地增大灌砂筒和標(biāo)定罐的尺寸。如集料的最大粒徑超過(guò)60mm，灌砂筒和現(xiàn)

14、場(chǎng)試洞的直徑應(yīng)為200mm。（3）基板：用薄鐵板制作的金屬方盤(pán)，盤(pán)的中心有一圓孔。（4）玻璃板：邊長(zhǎng)約500600mm的方形板。（5）試樣盤(pán)：小筒挖出的試樣可用鋁盒存放，大筒挖出的試樣可用300mm×500mm×40mm的搪瓷盤(pán)存放。（6）天平或臺(tái)稱：稱量1015kg，感量不大于1g。用于含水量測(cè)定的天平精度，對(duì)細(xì)粒土、中粒土、粗粒土宜分別為0.01g、0.1g、1.0g。（7）含水量測(cè)定器具：如鋁盒、烘箱等。（8）量砂：粒徑0.300.60mm及0.250.50mm清潔干燥的均勻砂，約2040kg，使用前須洗凈、烘干，并放置足夠長(zhǎng)的時(shí)間，使其與空氣的濕度達(dá)到平衡。（9）盛

15、砂的容器：塑料桶等。（10）其他：鑿子、改錐、鐵錘、長(zhǎng)把勺、小簸箕、毛刷等。2試驗(yàn)方法與步驟（1）標(biāo)定筒下部圓錐體內(nèi)砂的質(zhì)量在灌砂筒筒口高度上，向灌砂筒內(nèi)裝砂至距筒頂15mm左右為止。稱取裝入筒內(nèi)砂的質(zhì)量m1，準(zhǔn)確至1g。以后每次標(biāo)定及試驗(yàn)都應(yīng)該維持裝砂高度與質(zhì)量不變。將開(kāi)關(guān)打開(kāi)，讓砂自由流出，并使流出砂的體積與工地所挖試坑內(nèi)的體積相當(dāng)（可等于標(biāo)定灌的容積），然后關(guān)上開(kāi)關(guān)，稱灌砂筒內(nèi)剩余砂質(zhì)量m5，準(zhǔn)確至1g。不晃動(dòng)儲(chǔ)砂筒的砂，輕輕地將灌砂筒移至玻璃板上，將開(kāi)關(guān)打開(kāi)，讓砂流出，直到筒內(nèi)砂不再下流時(shí)，對(duì)開(kāi)關(guān)關(guān)上，并細(xì)心地取走灌砂筒。收集并稱量留在板上的砂或稱量筒內(nèi)的砂，準(zhǔn)確至1g。玻璃板上的砂就

16、是填滿錐體的砂m2。重復(fù)上述測(cè)量三次，取其平均值。（2）標(biāo)定量砂的單位質(zhì)量用水確定標(biāo)定罐的容積V，準(zhǔn)確至1mL。在儲(chǔ)砂筒中裝入質(zhì)量為m1的砂，并將灌砂筒放在標(biāo)定罐上，將開(kāi)關(guān)打開(kāi)，讓砂流出，在整個(gè)流砂過(guò)程中，不要碰動(dòng)灌砂筒，直到砂不再下流時(shí)，將開(kāi)關(guān)關(guān)閉。取下灌砂筒，稱取筒內(nèi)剩余砂的質(zhì)量m3，準(zhǔn)確至1g。按式（1）計(jì)算填滿標(biāo)定罐所需砂的質(zhì)量： （1）式中：標(biāo)定罐中砂的質(zhì)量，g； 裝入灌砂筒內(nèi)的砂的總質(zhì)量，g； 灌砂筒下部圓錐體內(nèi)砂的質(zhì)量，g； 灌砂入標(biāo)定罐后，筒內(nèi)剩余砂的質(zhì)量，g。重復(fù)上述測(cè)量三次，取其平均值。按式（2）計(jì)算量砂的單位質(zhì)量： （2）式中：量砂的單位質(zhì)量，g/cm3； 標(biāo)定罐的體積，

17、g/cm3。（3）試驗(yàn)步驟在試驗(yàn)地點(diǎn)，選一塊平坦表面，并將其清掃干凈，其面積不得小于基板面積。將基板放在平坦表面上。當(dāng)表面的粗糙度較大時(shí)，則將盛有量砂m5的灌砂筒放在基板中間的圓孔上，將灌砂筒的開(kāi)關(guān)打開(kāi)，讓砂流入基板的中孔內(nèi)，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，并稱量筒內(nèi)砂的質(zhì)量m6，準(zhǔn)確至1g。當(dāng)需要檢測(cè)厚度時(shí)，應(yīng)先測(cè)量厚度后再進(jìn)行這一步驟。取走基板，并將留在試驗(yàn)地點(diǎn)的量砂收回，重新將表面清掃干凈。將基板放回清掃干凈的表面上（盡量放在原處），沿基板中孔鑿洞（洞的直徑與灌砂筒一致）。在鑿洞過(guò)程中，應(yīng)注意勿使鑿出的材料丟失，并隨時(shí)將鑿出的材料取出裝入塑料袋中，不使水分蒸發(fā)，也可放在大

18、試樣盒內(nèi)。試洞的深度應(yīng)等于測(cè)定層厚度，但不得有下層材料混入，最后將洞內(nèi)的全部鑿松材料取出。對(duì)土基或基層，為防止試樣盤(pán)內(nèi)材料的水分蒸發(fā)，可分幾次稱取材料的質(zhì)量。全部取出材料的總質(zhì)量為mw，準(zhǔn)確至1g。從挖出的全部材料中取出有代表性的樣品，放在鋁盒或潔凈的搪瓷盤(pán)中，測(cè)定其含水量（，以%計(jì)）。樣品的數(shù)量如下：用小灌砂筒測(cè)定時(shí)，對(duì)于細(xì)粒土，不少于100g；對(duì)于各種中粒土，不少于500g。用大灌砂筒測(cè)定時(shí)，對(duì)于細(xì)粒土，不少于200g；對(duì)于各種中粒土，不少于1000g；對(duì)于粗粒土或水泥、石灰、粉煤灰等無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料，宜將取出的全部材料烘干，且不少于2000g，稱其質(zhì)量md，準(zhǔn)確至1g。當(dāng)為瀝青表面處治

19、或?yàn)r青貫入結(jié)構(gòu)類(lèi)材料時(shí)，則省去測(cè)定含水量步驟。將基板安放在試坑上，將灌砂筒安放在基板中間（儲(chǔ)砂筒內(nèi)放滿砂質(zhì)量m1），使灌砂筒的下口對(duì)準(zhǔn)基板的中孔及試洞，打開(kāi)灌砂筒的開(kāi)關(guān)，讓砂流入試坑內(nèi)。在此期間，應(yīng)注意勿碰動(dòng)灌砂筒。直到儲(chǔ)砂筒內(nèi)的砂不再下流時(shí)，關(guān)閉開(kāi)關(guān)。小心取走灌砂筒，并稱量筒內(nèi)剩余砂的質(zhì)量m4，準(zhǔn)確到1g。如清掃干凈的平坦表面的粗糙度不大，也可省去上述和的操作。在試洞挖好后，將灌砂筒直接對(duì)準(zhǔn)放在試坑上，中間不需要放基板。打開(kāi)筒的開(kāi)關(guān)，讓砂流入試坑內(nèi)。在此期間，應(yīng)注意勿碰動(dòng)灌砂筒。直到儲(chǔ)砂筒內(nèi)的砂不再下流時(shí)，關(guān)閉開(kāi)關(guān)，小心取走灌砂筒，并稱量剩余砂的質(zhì)量，準(zhǔn)確至1g。仔細(xì)取出試筒內(nèi)的量砂，以備下

20、次試驗(yàn)時(shí)再用，若量砂的濕度已發(fā)生變化或量砂中混有雜質(zhì)，則應(yīng)該重新烘干、過(guò)篩，并放置一段時(shí)間，使其與空氣的溫度達(dá)到平衡后再用。3計(jì)算（1）按式（3）或（4）計(jì)算填滿試坑所用的砂的質(zhì)量：灌砂時(shí)，試坑上放有基板時(shí)： （3）灌砂時(shí)，試坑上不放基板時(shí)： （4）式中：填滿試坑的砂的質(zhì)量，g； 灌砂前灌砂筒內(nèi)砂的質(zhì)量，g； 灌砂筒下部圓錐內(nèi)砂的質(zhì)量，g；灌砂后，灌砂筒內(nèi)剩余砂的質(zhì)量，g；灌砂筒下部圓錐體內(nèi)及基板和粗糙表面間砂的合計(jì)質(zhì)量，g。（2）按下式計(jì)算試坑材料的濕密度： （5）式中：試坑中取出的全部材料的質(zhì)量，g； 量砂的單位質(zhì)量，g/cm3。（3）按下式計(jì)算試坑材料的干密度： （6）式中：試坑材料的含

21、水量，%。（4）水泥、石灰、粉煤灰等無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土，可按下式計(jì)算干密度： （7）式中：試坑中取出的穩(wěn)定土的烘干質(zhì)量，g。當(dāng)試坑材料組成與擊實(shí)試驗(yàn)的材料有較大差異時(shí)，可以試坑材料作標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)，求取實(shí)際的最大干密度。4試驗(yàn)中應(yīng)注意的問(wèn)題灌砂法是施工過(guò)程中最常用的試驗(yàn)方法之一。此方法表面上看起來(lái)較為簡(jiǎn)單，但實(shí)際操作時(shí)常常不好掌握，并會(huì)引起較大誤差；又因?yàn)樗菧y(cè)定壓實(shí)度的依據(jù)，故經(jīng)常是質(zhì)量檢測(cè)監(jiān)督部門(mén)與施工單位之間發(fā)生矛盾或糾紛的環(huán)節(jié)，因此應(yīng)嚴(yán)格遵循試驗(yàn)的每個(gè)細(xì)節(jié)，以提高試驗(yàn)精度。為使試驗(yàn)做得準(zhǔn)確，應(yīng)注意以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：（1）量砂要規(guī)則。量砂如果重復(fù)使用，一定要注意晾干，處理一致，否則影響量砂的松方密度。（2）每換一次量砂，都必須測(cè)定松方密度，漏斗中砂的數(shù)量也應(yīng)該每次重做。因此量砂宜事先準(zhǔn)備較多數(shù)量。切勿到試驗(yàn)時(shí)臨時(shí)找砂，又不作試驗(yàn)，僅使用以前的數(shù)據(jù)。（3）地表面處理要平整，只要表面凸出一點(diǎn)（即使1mm），使整個(gè)表面高出一薄層，其體積也算到試坑中去了，會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果。因此本方法一般宜采用放在基板先測(cè)定一次粗糙表面消耗的量砂，按式（3）計(jì)算