压 实 度 试 验

压 实 度 试 验 试验四 压 实 度 试 验 ? 4 -1 挖坑灌砂法测定压实度试验 一、 目的和适用范围 1 、本试验法适用于在现场测定基层,或底基层,、砂石路面及路基土的各种材料压实层的密度和压实度～也适用于沥青表面处治、沥青贯入式路面层的密度和压实度检测～但不适用于填石路堤等有大孔洞或大孔隙材料的压实度检测。 2 、挖坑灌砂法法测定密度和压实度时～应符合下列规定: (1) 当集料的最大粒径小于 15mm 、测定层的厚度不超过 150 mm 时～宜采用φ 100mm 的小型灌砂筒测试。 (2) 当集料的最大粒径等于或大于 15mm ～但不大于 40mm ～测定层的厚度超过 150mm ～但不超过 200mm 时～应用φ 150mm 的大型灌砂筒测试。 二、仪具与材料 本试验需要下列仪具与材料: 1 、灌砂筒:有大小两种～根据需要采用～形式和主要尺寸见图 4-1 及表 4-2 。当尺寸与表中不一致～但不影响使用时～亦可使用～储砂筒筒底中心有一圆孔～下部装一倒臵的圆锥形漏斗～漏斗上端开口～直径与储砂筒的圆孔相同。漏斗焊接在一块铁板上～铁板中心有一圆孔与漏斗上开口相接～在储砂筒筒底与漏斗顶端铁板之间设有开关～开关为一薄铁板～一端与筒底及漏斗铁板铰接在一起～另一端伸出筒身外。开关铁板上也有一个相同直径的圆孔。 2 、金属标定罐:用薄铁板制作的金属罐～上端周围有一罐缘。 3 、基板:用薄铁板制作的金属方盘～盘的中心有一圆孔。 4 、玻璃板:边长约 500~600mm 的方形板。 5 、 试样盘:小筒挖出的试样可用饭盒存放～大筒挖出的试样可用 300mm × 500mm × 40mm 的搪瓷盘存放。 6 、天平或台秤:称量 10 ， 15kg ～感量不大于 1g ～用于含水量测定的天平精度～对细粒土、中粒土、粗粒土宜分别为 0.01g 、 0.1g 、 1.0g 。 7 、含水量测定器具:如铝盒、烘箱等。 8 、量砂:粒径 0.30 ， 0.60mm 或 0.25 ， 0.50mm 清洁干燥的均匀砂～约 20 ， 40kg ～使用前须洗净、烘干～并放臵足够的时间～使其与空气的湿度达到平衡。 9 、盛砂的容器:塑料桶等。 10 、其它:凿子、改锥、铁锤、长把勺、长把小簸箕、毛刷等。 灌砂仪的主要尺寸 表 4 -1 结 构 小型灌砂筒 大型灌砂筒 储砂筒 直径 (mm) 100 150 容积 (cm 3 ) 2120 4600 流砂孔 直径 (mm) 10 15 金属标定罐 内径 (mm) 100 150 外径 (mm) 150 200 金属方盘基板 边长 (mm) 350 400 深 (mm) 40 50 中孔直径 (mm) 100 150 注:如集料的最大粒径超过 40mm ～则应相应地增大灌砂筒和标定罐的尺寸。如集料的最大粒径超过 60mm ～灌砂筒和现场试洞的直径应为 200mm 。 三、方法与 1 、按现行试验方法对检测对象试样用同种材料进行击实试验～得到最大干密度, ρ dm ,及最佳含水量, w 0 ,。 2 、按一 .2 的规定选用适宜的灌砂筒。 3 、按下列步骤标定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量 。 (1) 在灌砂筒筒口高度上～向灌砂筒内装砂至距离筒顶 15mm 左右为止。称取装入筒内砂的质量 m 1 ～准确至 1g 。以后每次标定及试验都应该维持装砂高度与质量不变。 (2) 将开关打开～使灌砂筒筒底的流砂孔、圆锥形漏斗上端开口圆孔及开关铁板中心的圆孔上下对准～让砂自由 流出～并使流出砂的体积与工地所挖试坑内的体积相当,或等于标定罐的容积,～然后关上开关。 (3) 不晃动储砂筒的砂～轻轻地将罐砂筒移至玻璃板上～将开关打开～让砂流出～直到筒内砂不再下流时～将开 关关上～并细心地取走灌砂筒。 (4) 收集并称量留在玻璃板上的砂或称量筒内的砂～准确至 1g ～玻璃板上的砂就是填满筒下部圆锥体的砂, m 2 ,。 (5) 重复上述测量三次～取其平均值。 4 、按下列步骤标定量砂的单位质量 r S (g/cm 3 ) 。 (1) 用水确定标定罐的容积 V ～准确至 1mL 。 (2) 在储砂筒中装入质量为 m 1 的砂～并将灌砂筒放在标定罐上～将开关打开～让砂流出。在整个流砂过程中～不要碰动灌砂筒～直到储砂筒内的砂不再下流时～将开关关闭～取下灌砂筒～称取筒内剩余砂的质量, m 3 ,～准确至 1g 。 (3) 按式, 4 , 1 ,计算填满标定罐所需砂的质量 m a (g) : m a =m 1 - m 2 - m 3 , 4 , 1 , 式中: m a ———标定罐中砂的质量, g ,, m 1 ———装入灌砂筒内的砂的总质量, g ,, m 2 ———灌砂筒下部圆锥体内砂的质量, g ,, m 3 ———灌砂入标定罐后～筒内剩余砂的质量, g ,。 (4) 重复上述测量三次～取其平均值。 (5) 按式, 4 , 2 ,计算量砂的单位质量 γ S : r S = m a / V ( 4 , 2 ) 式中: r S ———量砂的单位质量 (g/cm 3 ) , V ——— 标定罐的体积, cm 3 ,。 5 、试验步骤 , 1 ,在试验地点～选一块平坦表面～并将其清扫干净～其面积不得小于基板面积。 , 2 ,将基板放在平坦表面上～当表面的粗糙度较大时～则将盛有量砂, m 5 ,的灌砂筒放在基板中间的圆孔上～将灌砂筒的开关打开～让砂流入基板的中孔内～直到储砂筒内的砂不再下流时关闭开关。取下灌砂筒～并称量筒内砂的质量, m 6 ,～准确至 1g 。 注:当需要检测厚度时～应先测量厚度后再进行这一步骤。 , 3 ,取走基板～并将留在试验地点的量砂收回～重新将表面清扫干净。 , 4 ,将基板放回清扫干净的表面上,尽量放在原处,～沿基板中孔凿洞,洞的直径与灌砂筒一致,。在凿洞过程中～应注意不使凿出的材料丢失～并随时将凿松的的材料取出装入塑料袋中～不使水分蒸发。也可放在大试样盒内～试洞的深度应等于测定层厚度～但不得有下层材料混入～最后将洞内的全部凿松材料取出。对土基或基层～为防止试样盘内材料的水分蒸发～可分几次称取材料的质量。全部取出材料的总质量为 m w ～准确至 1g 。 , 5 ,从挖出的全部材料中取有代表性的样品～放在铝盒或洁净的搪瓷盘中～测定其含水量, w ～以 % 计,。样品的数量如下:用小灌砂筒测定时～对于细粒土～不少于 100g ,对于各种中粒土～不少于 500g 。用大灌砂 筒测定时～对于细粒土～不少于 200g ,对于各种中粒土～不少于是 1000g ,对于粗粒土或水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定材料～宜将取出的全部材料烘干～且不少于 2000g ～称其质量, m d ,～准确至 1g 。 注:当为沥青表面处治或沥青贯入式结构类材料时～则省去测定含水量步骤 。 , 6 ,将基板安放在试坑上～将灌砂筒安放在基板中间,储砂筒内放满砂到要求质量 m 1 ,～使灌砂筒的下口对准基板的中孔及试洞～打开灌砂筒的开关～让砂流入试坑内～在此期间～应注意勿碰动灌砂筒。直到储砂筒内的砂不再下流时～关闭开关～仔细取走灌砂筒～并称量筒内剩余砂的质量, m 4 ,～准确至 1g 。 , 7 , 如清扫干净的平坦表面的粗糙度不大～可省去, 2 ,和, 3 ,的操作。在试洞挖好后～将灌砂筒直接对准放在试坑上～中间不需要放基板～打开筒开关～让砂流入试坑内～在此期间～应注意应注意勿碰动灌砂筒。直到储砂筒内的砂不再下流时～关闭开关。仔细取走灌砂筒～并称量筒内剩余砂的质量, m ′ 4 ,～准确至 1g 。 , 8 ,仔细取出试筒内的量砂～以备下次试验时再用。若量砂的湿度已发生变化或量砂中混有杂质～则应该重新烘干、过筛～并放臵一段时间～使其与空气的湿度达到平衡后再用。 四、计算 1 、按式, 4 — 3 ,或, 4 — 4 ,计算填满试坑所用的砂的质量 m b , g ,: 灌砂时～试坑上放在基板时: m b = m 1 – m 4 ,, m 5 – m 6 , (4 , 3 ) 灌砂时～试坑上不放基板时: m b = m 1 – m ˊ 4 – m 2 (4 , 4 ) 式中: m b ———填满试坑的砂的质量, g ,, m 1 ———灌砂前灌砂筒内砂的质量, g ,, m 2 ———灌砂筒下部圆锥体内砂的质量, g ,, m 4 、 m ˊ 4 - ———灌砂后～灌砂筒内剩余砂的质量, g ,, m 5 – m 6 ———灌砂筒下部圆锥体内及基板和粗糙表面间砂的合计质量, g ,。 2 、按式 (4 , 5) 计算试坑材料的湿密度 ρ w (g/cm 3 ) ,,,,, 式中 : m w- ——试坑中取出的全部材料的质量, g ,, γ s ——量砂的单位质量 (g/cm 3 ) 。 3. 、按式 (4 , 6) 计算试坑材料的干密度 ρ d (g/cm 3 ) 。 ,,,,, 式中 : w —— 试坑材料的含水量, % ,。 4. 、当为水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定土的场合～可按式, 4 , 7 ,计算干密度 ρ d (g/cm 3 ) , ,,,,, 式中 m d —— - 试坑中取出的稳定土的烘干质量, g ,。 ,、按式, 4 , 8 ,计算施工压实度: ,,,,, 式中: K ——测试地点的施工压实度, % ,。 ρ d — — 试样的干密度 (g/cm 3 ) , ρ dm —— 由击实试验得到的试样的最大干密度 (g/cm 3 ) 。 注:当试坑材料组成与击实试验的材料有较大差异时～可以试坑材料作标准击实～求取实际的最大干密度。 五、报告 各种材料的干密度均应准确至 0.01 g/cm 3 。 六、记录格式 本试验的记录格式见附录 B 表 B-5 、表 B-6 。 ? 4-2 核子仪测定压实度试验 一、试验目的和适用范围 1 、本方法适用于现场用核子密度湿度仪以散射法或直接透射法测定路基或路面材料的密度和含水量～并计算施工压实度。 2 、本方法适用于施工质量的现场快速评定～不宜用作仲裁试验或评定验收的依据。 二、仪具与材料 本试验需要下列仪具与材料: 1 、核子密度湿度仪:符合国家规定的关于健康保护和安全使用标准～密度的测定范围为 1.12 ， 2.73 g/cm 3 ～测定误差不大于 ? 0.03 g/cm 3 。含水率测量测量范围为 0 ， 0.64 g/cm 3 ～测定误差不大于 ? 0.015 g/cm 3 。它主要包括下列部件: (1) γ 射线源:双层密封的同位素放射源～如铯— 137 、钴— 60 或镭— 226 等。 (2) 中子源:如镅, 241 ,—铍等。 (3) 探测器: γ 射线探测器～如 G — M 计数管、氦— 3 管、闪烁晶体或热中子探测器等。 (4) 读数显示设备:如液晶显示器、脉冲计数器、数率表或直接读数表。 (5) 标准板:提供检验仪器操作和散射计数参考标准用。 (6) 安全防护设备:符合国家规定要求的设备。 (7) 刮平板:钻杆、接线等。 2 、细 砂: 0.15 ， 0.3mm 。 3 、天平或台秤。 4 、其它:毛刷等。 三、方法与步骤 1 、本方法用于测定沥青混合料面层的压实密度时～在表面用散射法测定～所测定沥青面层的层厚应不大于根据仪器性能决定的最大厚度。用于测定土基或基层材料的压实密度及含水量时～打洞后用直接透射法测定～测定层的厚度不宜大于 20cm 。 2 、准备工作 (1) 每天使用前按下列步骤用标准板测定仪器的标准值: ? 接通电源～按照仪器使用建议的预热时间～预热测定仪。 ? 在测定前～应检查仪器性能是否正常。在标准板上取 3 ， 4 个读数的平均值建立原始标准值～并与使用说明书提供的标准值核对～如标准读数超过仪器使用说明书规定的限界时～应重复此项标准的测量,若第二次标准计数仍超出规定的限界时～需视作故障并进行仪器检查。 (2) 在进行沥青混合料压实层密度测定前～应用核子仪对钻孔取样的试件进行标定,测定其它材料密度时～宜与挖坑灌砂法的结果进行标定。标定的步骤如下: ? 选择压实的路表面～按要求的测定步骤用核子仪测定密度～读数 ; ? 在测定的同一位臵用钻机钻孔法或挖坑灌砂法取样～量测厚度～按规定的标准方法测定材料的密度 ; ? 对同一种路面厚度及材料类型～在使用前至少测定 15 处～求取两种不同方法测定的密度的相关关系～其相关系数应不小于 0.9 。 (3) 测试位臵的选择: ? 按照随机取样的方法确定测试位臵～但与距路面边缘或其他物体的最小距离不得小于 30 ?。核子仪距其他的射线源不得少于 10m; ? 当用散射法测定时～应按图 4-2 的方法用细砂填平测试位臵路表结构凹凸不平的空隙～使路表面平整～能与仪器紧密接触 ; ? 当使用直接透射法测定时～应按图 4-3 的方法在表面上用钻杆打孔～孔深略深于要求测定的深度～孔应竖直圆滑并稍大于射线源探头。 (4) 按照规定的时间～预热仪器。 • 3 、测定步骤 1) 如果散射法测定时～应按图 4-4 的方法将核子仪平稳地臵于测试位臵上。 2) 如用直接透射法测定时～应按图 4-5 的方法将放射源棒放下插入已预先打好的孔内。 3) 打开仪器～测试员退出仪器 2m 以外～按照选定的测定时间进行测量～到达测定时间后～读取显示的各项数值～并迅速关机。 注:各种型号的仪器在具体操作步骤上略有不同～可按照仪器使用说明书进行。 四、计算 按式, 4 , 9 ,、, 4 , 10 ,计算施工干密度及压实度: , 4 , 9 , , 4 , 10 , 式中 : k——测试地点的施工压实度, % ,, w——含水量～以小数表示, ρ w —— 试样的湿密度 (g/cm3) , ρ d —— 试样的干密度 (g/cm3) , ρ dm —— 击实试验得到的试样的最大干密度 (g/cm3) 。 五、报告 测定路面密度及压实度同时～应记录气温、路面的结构深度、沥青混合料类型、面层结构及测定厚度等到数据和 资料。 六、使用安全注意事项 1 、仪器工作时～所有人员均应退至距离仪器 2m 以外的地方 2 、仪器不使用时～应将手柄臵于安全位臵～仪器应装入专用的仪器箱内～放臵在符合核辐射安全规定的地方。 3 、仪器应由经有关部门审查合格的专人保管～专人使用～对从事仪器保管及使用的人员～应遵照有关核幅射检 测的规定～不符合核防护规定的人员～不宜从事此项工作。 七、记录格式 本试验的记录格式见附录 B 表 B-7 。 ? 4 — 3 环刀法测定压实度试验 一、目的和适用范围 • 本方法规定在公路工程现场用环刀法测定土基及路面材料的密度及压实度。 2 、本方法适用于细粒土及无机结合料稳定细粒土的密度。但对无机结合料稳定细粒土～其龄期不宜超过 2d ～且宜用于施工过程中的压实度检验。 二、仪具与材料 本试验需要下列仪具与材料: 1 、人工取土器:见图 4-6 ～包括环刀、环盖、定向筒和击实锤系统,导杆、落锤、手柄,。环刀内径 6~8cm ～高 2~3 cm 。壁厚 1.5~2 mm 。 2 、电动取土器:由底座、行走轮、立柱、齿轮箱、升降机构、取芯头等组成。 , 1 ,底座:由底座平台, 16 ,、定位销, 15 ,、行走轮, 14 ,组成。平台是整个仪器的支撑基础,定位销供操作时仪器定位用,行走轮供换点取芯时仪器近距离移动用～当定位时四只轮子可扳起离开地表。 , 2 ,立柱:由立柱, 1 ,与立柱套, 11 ,组成～装在底座平台上～作为升降机构、取芯机构、动力和传动机构的支架。 , 3 ,升降机构:由升降手轮, 9 ,、锁紧手柄, 8 ,组成～供调整取芯机构高低用。松开锁紧手柄～转动升降手轮～取芯机构即可升降～到所需位臵时拧紧手柄定位。 , 4 ,取芯机构:由取芯头, 10 ,、升降轴, 2 ,组成～取芯头为金属圆筒～下口对称焊接两个合金钢切削刀头～上端面焊有平盖～其上焊螺母～靠螺旋接于升降轴上。取芯头为可换式～有三种规格～即 50mm × 50mm 、 70mm × 70mm 、 100mm × 100mm ～另配有相应的取芯套筒、扳手、铅盒等。 , 5 ,动力和传动机构:主要由直流电机, 4 ,、调速器, 12 ,、齿轮箱组成。另配电瓶和充电器。当电机工作时～通过齿轮箱的齿轮将动力传给取芯机构～升降轴旋转～取芯头进入旋切工作状态。 , 6 ,电动取土器主要技术参数为: 工作电压 DC24V , 36A ? h ,, 转速度 50~70r/min ～无级调速, 整机质量约 35kg 。 3 、天平:感量 0.1g ,用于取芯头内径小于 70mm 样品的称量,～或 1.0g ,用于取芯头内径 100mm 样品的称量,。 4 、其它:镐、小铁锹、修土刀、毛刷、直尺、钢丝锯、凡士林、木板及测定含水量设备等。 三、方法与步骤 1 、按有关试验方法对检测试样用同种材料进行击实试验～得到最大干密度 ( ρ dm ) 及最佳含水量 ( w 0 ) 。 2 、用人工取土器测定粘性土及无机结合料稳定细粒土密度的步骤: , 1 , 擦净环刀～称取环刀质量 M 2 ～准确至 0 . 1g. , 2 ,在试验地点～将面积约 30cm × 30cm 的地面清扫干净～并将压实层铲表面浮动及不平整的部分～达一定深度～使环刀打下后～能达到要求的取土深度～但不得将下层扰动。 , 3 ,将定向筒齿钉固定于铲平的地面上～顺次将环刀、环盖放入定向筒内与地面垂直。 , 4 ,将导杆保持垂直状态～ 用取土器落锤将环刀打入压实层中～至环盖顶面与定向筒 上口齐平为止。 , 5 ,去掉击实锤和定向筒～用镐将环刀试样挖出。 , 6 ,轻轻取下环盖～用修土刀自边至中削去环刀两端余土～用直尺检测直至修平为止。 , 7 ,擦净环刀壁～用天平称取出环刀及试样合计质量 M 1 ～准确至 0 . 1g . , 8 ,自环刀中取出试样～取具有代表性的试样～测定其含水量, w ,。 3 、用人工取土器测定砂性土或砂层密度时的步骤: , 1 ,如为湿润的砂土～试验时不需要使用击实锤和定向筒。在铲平的地面上～细心挖出一个直径较环刀外径略大的砂土柱～将环刀刃口向下～平臵于砂土柱上～用两手平稳地将环刀垂直压下～直至砂土柱突出环刀上端约 2cm 时为止。 , 2 ,削掉环刀口上的多余砂土～并用直尺刮平。 , 3 ,在环刀口上盖一块平滑的木板～一手按住木板～另一手用小铁锹将试样从环刀底部切断～然后将装满试样的环刀反转过来～削去环刀刃口上的多余砂土～并用直尺刮平。 , 4 ,擦净环外壁～称环刀与试样合计质量, M 1 ,～准确至 0 . 1g 。 , 5 ,自环刀中取具有代表性的试样测定其含水量。 , 6 ,干燥的砂土不能挖成砂土柱时～可直接将环刀压入或打入土中。 4 、用电动取土器测定无机结合料细土和硬塑土密度的步骤: , 1 ,装上所需规格的取芯头。在施工现场取芯前～选择一块平整的路段～将四只行走轮打起～四根定位销钉采用人工加压的方法～压入路基土层中。松开锁紧手柄～旋动升降手轮～使取芯头刚好与土层接触～锁紧手柄。 , 2 ,将电瓶与调速器接通～调速的输出端接入取芯机电源插口。指示灯亮～显示电路已通,启动开关～电动机工作～带动取芯机构转动。根据土层含水量调节转速～操作升降手柄～上提取芯机构～停机～移开机器。由于取芯头圆筒外表有几条螺旋状突起～切下的土屑排在筒外顺螺纹上旋抛出地表～因此～将取芯筒套在切削好的土芯立柱上～摇动即可取出样品。 , 3 ,取出样品～立即按取芯套长度用修土刀或钢丝锯修平两端～制成所需规格土芯～如拟进行其它试验项目～装入铅盒～迸试验室备用。 , 4 ,用天平称量土芯带套筒质量 M 1 ～从土芯中心部分取试样测定含水量。 5 、本试验须进行两次平行测定～其平行差值不得大于 0 . 03g /cm 3 。求其算术平均值。 四、计算 按式, 4 — 11 ,、, 4 — 12 ,计算试样的湿度及干密度: , 4 — 11 , , 4 — 12 , 式中: ρ w ——试样的湿密度, g/cm 3 , , ρ d ——试样的干密度, g/cm 3 ,, M 1 ——环刀或取芯套筒与试样合计质量, g ,, M 2 ——环刀或取芯套筒质量, g ,, d ——环刀或取芯套筒直径, cm ,, h ——环刀或取芯套筒高度, cm ,, w ——试样的含水量, % ,。 按式, 4 — 13 ,计算施工压实度: , 4 — 13 , 式中: K ——测试地点的施工压实度, % ,: ρ d ——试样的干密度, g/cm 3 ,, ρ dm ——由击实试验得到的试样的最大干密度, g/cm 3 ,。 三、报告 试验应报告土的鉴别分类、土的含水量、湿密度、干密度、最大干密度、压实度等。 四、记录格式 本测试记录格式附录 B 表 B-8 。