[建筑]淺談室內(nèi)承載比_____CBR

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。建筑淺談室內(nèi)承載比_CBR關(guān)于二灰土施工的幾個(gè)問題淺談室內(nèi)承載比（CBR）摘要 室內(nèi)加州承載比試驗(yàn)作為一種評定材料承載能力的試驗(yàn)方法，在試驗(yàn)過程中應(yīng)注意其關(guān)鍵事項(xiàng)，在由設(shè)計(jì)參考值向工地施工作業(yè)控制標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化過程，考慮工地試驗(yàn)室的實(shí)際工作條件，可采用擊實(shí)數(shù)與壓實(shí)度關(guān)系圖法。 1、前言：隨著建筑作業(yè)國際化發(fā)展，試驗(yàn)檢測中國家或部頒最新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)程和有關(guān)行業(yè)工作規(guī)范逐步與國際接軌，室內(nèi)承載比作為加州承載比試驗(yàn)的一項(xiàng)也逐步由設(shè)計(jì)參考值轉(zhuǎn)向工地施工作業(yè)的控制標(biāo)準(zhǔn)。 2、加州承載比試驗(yàn)的簡介加州承載比（Cal

2、ifornia Bearing Ratio）試驗(yàn)，簡稱CBR，可分為室內(nèi)與室外試驗(yàn)兩種，是評定材料承載能力的一種試驗(yàn)方法，最早由美國加州公路局提出，國外多采用其作為路面材料和路基土的設(shè)計(jì)參數(shù)，瀝青和水泥混凝土路面設(shè)計(jì)，多考慮采用CBR指標(biāo)。參考國內(nèi)外情況，我國公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范和公路路基施工技術(shù)規(guī)范已將CBR指標(biāo)列入其中，作為路基填料選擇的依據(jù)。路基填料最小強(qiáng)度要求可見下表路基填料最小強(qiáng)度和最大粒徑要求項(xiàng)目分類路面底面下深度（cm）填料最小強(qiáng)度CBR（%）填料最大粒徑(mm)高速、一級公路其它等級公路填方路基上路床0-308610下路床30-805410上路堤80-1504315下路堤150以下

3、3215零填及路塹路床0-3086103、詳述加州承載比試驗(yàn)加州承載比作為一種評定材料承載能力的試驗(yàn)方法，分為室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場試驗(yàn)兩種。室內(nèi)承載比是以材料抵抗局部荷載壓入變形的能力表征，并采用碎石的承載能力為標(biāo)準(zhǔn)，以相對值來表示。 3.1 室內(nèi)承載比試驗(yàn)工作原理室內(nèi)承載比試驗(yàn)是將土樣以其最佳含水量，最大干密度為控制值，分別采用30擊、50擊、90擊的不同擊數(shù)制備不同壓實(shí)程度的試件。試件加荷5公斤，泡水4天后，模擬路面的約束作用，仍加荷5公斤，用一端面直徑為50毫米，長約有00毫米的金屬桿，以1-1.25毫米/分的速度壓入該試件，油得荷載壓入變形曲線。分別取壓入變形為2.5毫米與5.0毫米的附加壓

4、力值(MPa)，將該值分別除以標(biāo)準(zhǔn)碎石壓入變形為2.5毫米與5.0毫米的承載比值，比較二值，如壓入變形5.0毫米的CBR值大于壓入變形2.5毫米的CBR值，則試驗(yàn)需要作，如結(jié)果仍是如此，則采用壓入變形5.0毫米的CBR。 3.2 加州承載比試驗(yàn)應(yīng)注意的事項(xiàng)1） 試樣的最大粒徑。2） 試件加荷泡水4天。3） 量力環(huán)計(jì)量標(biāo)定，確定力環(huán)的校正系數(shù)。4） 試件加荷貫入變形。這四項(xiàng)內(nèi)容是進(jìn)行加州承載比試驗(yàn)的關(guān)鍵，但目前這些方面仍存在爭議，具體情況筆者將就杭金衢高速公路的對比試驗(yàn)，在以下進(jìn)行詳述。 3.2.1 試樣的最大粒徑 現(xiàn)行公路土工試驗(yàn)規(guī)程（JTJ051-93）規(guī)定，CBR試驗(yàn)的代表試樣最大粒徑為3

5、8毫米，而在法國統(tǒng)一技術(shù)規(guī)程法國土工試驗(yàn)和地基勘察統(tǒng)一技術(shù)規(guī)程（草案）中對試樣的容許粒徑要求為20毫米。法國這一有關(guān)CBR試驗(yàn)規(guī)程雖只用于測定柔性公路結(jié)構(gòu)，其試驗(yàn)結(jié)果并不代表土的力學(xué)性質(zhì)，但在試樣的規(guī)定上，20毫米粒徑較38毫米粒徑要求合理。38毫米相對于貫入桿端面50毫米直徑來講，尺寸偏大，因而它能獨(dú)立地承擔(dān)貫入桿的加載作用，從而使其周圍的細(xì)粒土沒有參與承載作用，如此所得的CBR值分散性大，變異系數(shù)大，且試驗(yàn)結(jié)果缺乏代表性，以下是筆者對杭金衢項(xiàng)目就此對巖口渡假村的碎石土所做的對比性試驗(yàn)。一試樣取粒徑大于20毫米顆粒占據(jù)0%，粒徑小于20毫米顆粒占領(lǐng)市場60%，另一試樣取粒徑小于20毫米顆粒占

6、100%。具體數(shù)據(jù)如下 試驗(yàn)編號(hào)試件編號(hào)L=2.5mmCBR(%)L=2.5mm時(shí)變異系數(shù)Cv(%)L=2.5mmCBR(%)L=5.0mmCBR(%)L=5.0mm時(shí)CBR變異系數(shù)（%）L=5.0mmCBR(%)I1115.913.2123.6140.115.0155.42131.4127.1*3150.9*170.7II448.45.246.058.85.755.7544.855.7644.552.5注：L=壓入變形值 I：大于20毫米顆粒40%，小于20毫米占60%的試樣 II：小于20毫米顆粒上100% *：在變異系數(shù)大于12%的數(shù)組中，該數(shù)值由于偏離值最大而剔除 由一表不難看出，當(dāng)試

7、件的代表試樣顆粒尺寸大于20毫米時(shí)，試件CBR變異系數(shù)均大于12%，且對于同一種土源，不同顆粒尺寸對CBR值影響很大，大顆粒的存在，CBR值增加179.0%。因此，就筆者認(rèn)為，試樣顆粒尺寸應(yīng)控制在20毫米以內(nèi)。 3.2.2 試件泡水天數(shù)各國對CBR試件加荷泡水4天的要求是一致的，其目的是模擬材料在使用過程中處于最不利狀況進(jìn)行試驗(yàn)的。試件泡水4天，其飽和度一般可達(dá)75-95%,即能滿足設(shè)計(jì)要求。但由于各種因素影響，如當(dāng)?shù)馗蓾駹顩r、地形、排水、填筑狀況等因素不一致，路基填筑材料潮濕程度與試件泡水四晝夜有明顯差異。杭金衢高速公路途經(jīng)江漸一帶的第四系沉積帶，土質(zhì)為高液限粘土，筆者對該土做了試件不泡水與

8、泡水四晝夜的對比試驗(yàn)，結(jié)果如下：試驗(yàn)編號(hào)試件編號(hào)L=2.5mmCBR(%)L=2.5mm時(shí)變異系數(shù)Cv(%)L=2.5mmCBR(%)L=5.0mmCBR(%)L=5.0mm時(shí)CBR變異系數(shù)（%）L=5.0mmCBR(%)I150.5 10.347.444.510.641.9249.944.5341.836.8II48.0*12.26.57.56.57.156.36.666.97.2注：L=壓入變形值 I：不泡水試件 II：泡水四晝夜試件 *：在變異系數(shù)大于12%的數(shù)組中，該數(shù)值由于偏離值最大而剔除 由上表知，不泡水試件的CBR值較泡水四晝夜的CBR值增長近567.6%。可見，如果路基填土使用

9、狀態(tài)的不利因素并沒有達(dá)到最不利情況，那么根據(jù)不同填筑區(qū)域的CBR要求，強(qiáng)調(diào)沒有可能出現(xiàn)的最不利狀況，就有可能浪費(fèi)可利用的填筑土資源，造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)。因此在填筑材料的使用過程中，應(yīng)適當(dāng)考慮與實(shí)際情況相符合，遵照現(xiàn)場情況對試件的泡水時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。 3.2.3 量力環(huán)計(jì)量標(biāo)定量力玩具是CBR試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確的必要環(huán)節(jié)，它的應(yīng)力應(yīng)變是計(jì)量施加荷載大小的關(guān)鍵。就工程金屬材料來說，宏觀上，我們可認(rèn)為其性質(zhì)是均勻的，連續(xù)的，且是各向同性的，因而鋼環(huán)在不超過其使用范圍的的外力作用下將產(chǎn)生的變形，是彈性變形，它的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是線性的。我們可直接利用該環(huán)標(biāo)定值，根據(jù)試驗(yàn)過程的變形值計(jì)算力的大小。因而試驗(yàn)員應(yīng)在

10、試驗(yàn)前預(yù)計(jì)土的反力值來選用不同量程的量力環(huán)，以名材料的反力值超出量力玩具的量程，造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)的偏差。量力環(huán)在標(biāo)定中，可能存在的材料不均值性以及工作條件的限制，其標(biāo)定的值不是線性，在條件有限的情況下，可采用內(nèi)差法進(jìn)行取值計(jì)算。故在使用應(yīng)力環(huán)之前，必須請有關(guān)計(jì)量部門對應(yīng)力環(huán)進(jìn)行計(jì)量和校對，以保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。 3.2.4 試件加荷貫入變形在試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)員往往會(huì)忽略加荷貫入，而直接對貫入桿壓入試土中進(jìn)行力的測試，這無形中降低了土樣的承載力值。以下是砂類土在加荷貫入過程中，施加荷載板和未施加荷載板的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)編號(hào)試件編號(hào)L=2.5mmCBR(%)L=2.5mm時(shí)變異系數(shù)Cv(%)L=2.5

11、mmCBR(%)L=5.0mmCBR(%)L=5.0mm時(shí)CBR變異系數(shù)（%）L=5.0mmCBR(%)I1114.596103.5114.53.9111.42101.0113.2395.0106.4II492.35.587.1106.45.0100.6582.998.4686.297.0注：L=壓入變形值 I：試驗(yàn)過程中加荷載板 II：試驗(yàn)過程中不加荷載板對比以上數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，不難看出，該土樣施加荷載板比未施加荷載板的CBR值增加10.7%。考慮到路基成型后，填筑材料各顆粒間存在或大或小的聯(lián)結(jié)能力，形成了板體結(jié)構(gòu)，因而其具備整體受力性能，故在進(jìn)行土樣的室內(nèi)承載比試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意加荷蘭貫入過程施

12、加荷載板。4、工地試驗(yàn)室的CBR試驗(yàn)法 4.1 工地試驗(yàn)室進(jìn)行規(guī)范的CBR試驗(yàn)存在困難CBR試驗(yàn)用于評定填筑材料的承載力，其目標(biāo)是判定該材料在某一填筑區(qū)域能否滿足不利狀態(tài)的要求。按照公路土工試驗(yàn)規(guī)程中介紹CBR試驗(yàn)以30擊、50擊、90擊的擊數(shù)制備不同壓實(shí)程度的試件進(jìn)行承載比試驗(yàn)，然后繪制擊數(shù)密實(shí)度和擊數(shù)承載比的關(guān)系圖，從而確定填筑材料的不同密實(shí)程度的CBR值，即承盞能力值。此做法是可行的，但考慮到工地試驗(yàn)室作為施工過程的質(zhì)量控制質(zhì)檢機(jī)構(gòu)，應(yīng)從便捷快速的角度出發(fā)，及時(shí)滿足工地的實(shí)際需要。按照試驗(yàn)規(guī)程的試驗(yàn)步驟進(jìn)行，在試驗(yàn)器具數(shù)量有限的情況下，無疑會(huì)使試驗(yàn)時(shí)間拖長。假設(shè)試驗(yàn)室內(nèi)只有一套CBR試模

13、，一組CBR試驗(yàn)泡水4天，則其整套試驗(yàn)包括擊實(shí)、備料至少需18天。如工地上多種填筑土樣須進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)，則無法滿足需求。 4.2 工地試驗(yàn)室CBR試驗(yàn)方法-擊數(shù)與程度關(guān)系圖法 4.2.1 工地試驗(yàn)室CBR試驗(yàn)方法擊數(shù)與壓實(shí)程度關(guān)系圖法工作原理。工地試驗(yàn)室CBR試驗(yàn)方法-擊數(shù)與壓實(shí)程度關(guān)系圖法，即是試驗(yàn)區(qū)在施工前期進(jìn)行準(zhǔn)備工作，繪制尤其是不同土質(zhì)的擊數(shù)與壓實(shí)程度關(guān)系圖，在進(jìn)行CBR試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)所需的壓實(shí)程度確定擊數(shù)制件。試驗(yàn)步驟如下：1、對施工過程可能需要的填筑材料進(jìn)行大量的擊實(shí)試驗(yàn)。 不同土質(zhì)的填筑材料均以30擊、50擊、90擊（也可以經(jīng)驗(yàn)擊數(shù)）的擊數(shù)為橫坐標(biāo)，以其擊出的壓實(shí)程度值為縱坐標(biāo)，繪制擊數(shù)與壓實(shí)程度的關(guān)系圖。2、施工過程可根據(jù)填筑材料將用于的填筑區(qū)域所要求的壓實(shí)度值，由該種土質(zhì)的擊數(shù)與壓實(shí)程度關(guān)系圖查得相應(yīng)的擊數(shù)值略降下5次，進(jìn)行CBR試驗(yàn)的試件制備。在試驗(yàn)器材有限的情況下，只需7天就能提供數(shù)據(jù)結(jié)果。 4.2.2 工地試驗(yàn)室CBR試驗(yàn)方法-擊數(shù)與壓實(shí)程度關(guān)系圖法可行性探討CBR試驗(yàn)?zāi)康脑谟谂卸ㄔ摬牧显谀骋惶钪^(qū)域能否滿足不利狀態(tài)的要求。為滿足工地工程進(jìn)度的需要。在有限的工作條件下，簡略其試驗(yàn)，也能達(dá)到其規(guī)范要求。假