如何测量室内CBR值？

对于粒径在25 mm 以内(最大粒径不得超过38 mm)的各种土质路面基层、底基层材料,在试验室内用规定的试筒制成标准试件,在路面材料强度仪上进行承载比试验,即可测定材料的CBR 值。

1)仪器设备

①圆孔筛。 孔径φ38 mm,φ25 mm,φ20 mm 及φ5 mm 筛各1 个。

②试筒。 内径φ152 mm、高170 mm 的金属圆筒;套环,高50 mm,夯击底板,同击实仪。试筒的形式和主要尺寸如图4.10 所示,也可用击实试验的大击实筒。

③夯锤和导管。 夯锤的底面直径φ50 mm,总质量4.5 kg。 夯锤在导管内的总行程为450 mm,夯锤的形式、尺寸和重型击实试验法所用的相同。

④贯入杆。 端面直径φ50 mm、长约100 mm 的金属杆。

⑤路面材料强度仪或其他荷载装置。 重量不小于50 kN,能调节贯入速度至每分钟贯入1 mm,可采用测力计式,如图4.11 所示。

图4.10　承载比试筒(单位:mm)

1—试筒;2—套环;3—夯击底板;4—拉杆

图4.11　路面材料强度仪

1—框架;2—量力环;3—贯入杆;4—百分表;5—试件;6—升降台;7—蜗轮蜗杆箱;8—摇把

⑥百分表3 个。

⑦试件顶面上的多孔板。 用于测试吸水时的膨胀量,如图4.12 所示。

⑧多孔底板(试件放上后浸泡水中)。

⑨测膨胀量时支撑百分表的架子。

⑩荷载板。 直径φ150 mm,中心孔眼直径φ52 mm,每块质量1.25 kg,共4 块,并沿直径分为两个半圆块,如图4.13 所示。

图4.12　带调节杆的多孔板(单位:mm)

图4.13　荷载板(单位:mm)

水槽。 浸泡试件用,槽内水面应高出试件顶面25 mm。

其他。 台秤,感量为试件用量的0.1%;拌和盘、直尺、滤纸、脱模器等与击实试验相同。

2)准备工作

①将具有代表性的风干试料(必要时可在50 ℃烘箱内烘干)用木碾捣碎,但应尽量注意不使土或粒料的单个颗粒破碎。 土团均应捣碎到通过5 mm 的筛孔。

采取有代表性的试料50 kg,用38 mm 筛筛除大于38 mm 的颗粒,并记录超尺寸颗粒的百分数。 将已过筛的试料按四分法取出约25 kg,再用四分法将取出的试料分成4 份,每份质量为6 kg,供击实试验和制试件之用。

在预定做击实试验的前一天,取有代表性的试料测定其风干含水率。(www.xing528.com)

②称试筒本身质量m1,将其固定在底板上,将垫块放入筒内,并在垫块上放一张滤纸,安上套环。

③将1 份试料,按重型击实试验法进行击实试验(规定分3 层,每层击数98 次),求试料的最大干密度和最佳含水率。

④将其余3 份试料,按最佳含水率制备3 个试件。 将1 份试料平铺于金属盘内,按事先计算得的该份试料应加的水量均匀地喷洒在试料上。

用小铲将试料充分拌和到均匀状态,然后装入密闭容器或塑料口袋内浸润备用。 浸润时间:重黏土不得少于24 h,轻黏土可缩短到12 h,砂土可缩短到1 h,天然砂砾可缩短到2 h。

制每个试件时,都要取样测定试料的含水率。

需要时,可制备3 种干密度试件。 如每种干密度试件制备3 个,则共制9 个试件。 每层击实数分别为30,50 和98 次,使试件的干密度从低于95%到等于100%的最大干密度不等。这样,9 个试件共需试料约55 kg。

⑤将试筒放在坚硬的地面,取备好的试样分3 ~5 次倒入筒内(视最大粒径而定)。 用五层法时,每层需试样900(细粒土) ~1 100 g(粗粒土);用三层法时,每层需试样1 700 g 左右(其量应使击实后的试样高出1/3 筒高的1 ~2 mm)。 整平表面,并稍加压紧,然后按规定的击数进行第一层击实。 击实时,锤应自由落下,锤迹必须均匀分布于试样面上。 第一层击实完后,将试样层面“拉毛”,然后再装入套筒,重复上述方法进行其余每层试样的击实。 大试筒击实后,试样不宜高出筒高10 mm。

⑥卸下套环,用直刮刀沿试筒顶修平击实的试件,表面不平整处用细料修补。 取出垫块,称试筒和试件的质量m2。

⑦泡水测膨胀量的步骤如下:

a.在试件制成后,取下试件顶面的残破滤纸,放一张好滤纸,并在上安装附有调节杆的多孔板,在多孔板上加4 块荷载板。

b.将试筒与多孔板一起放入槽内(先不放水),并用拉杆将模具拉紧,安装百分表,并读取初读数。

c.向水槽内放水,使水自由进到试件的顶部和底部。 在泡水期间,槽内水面应保持在试件顶面以上大约25 mm。 通常试件要泡水4 昼夜。

d.泡水终了时,读取试件上百分表的终读数,并用下式计算膨胀量:

从水槽中取出试件,倒出试件顶面的水,静置15 min,让其排水,然后卸去附加荷载和多孔板、底板和滤纸,并称量m3,以计算试件的湿度和密度的变化。

3)贯入试验

①将泡水试验终了的试件放在路面材料强度试验仪的升降台上,调整偏球座,使贯入杆与试件顶面全面接触,在贯入杆周围放置4 块卸荷板。

②先在贯入杆上施加45 N 荷载,然后将测力和测变形的百分表的指针都调整至零点。

③加荷将贯入杆以1 ~2.5 mm/min 的速度压入试件,记录测力计内百分表某些整读数(如20,40,60)时的贯入量,并注意使贯入量为250 ×10 -2mm 时能有5 个以上的读数。 因此,测力计内的每一个读数应使贯入量为30 ×10 -2mm 左右。

4)结束整理

贯入试验记录格式如表4.10 所示,以单位压力p 为横坐标,贯入量l 为纵坐标,绘制p-l关系曲线,如图4.14 所示。 图中曲线1 是合适的;曲线2 开始段是凹曲线,需要进行修正。修正时,在变曲率点引一切线,与纵坐标交于O′点,O′点即为修正后的原点。

表4.10　承载比贯入试验记录

从图4. 14 上查得贯入量分别为2. 5 mm 和5.0 mm时对应的单位压力,按式(4.19)和式(4.20)计算CBR 值。

精度要求:若根据3 个平行试验结果计算得出的承载比变异系数Cv 大于12%,则去掉一个偏离大的值,取其余2 个结果的平均值;若Cv 不大于12%,且3 个平行试验结果计算的干密度偏差小于0.03 g/cm3,则取3 个结果的平均值;若3 个试验结果计算的干密度偏差超过0.03 g/cm3,则去掉一个偏离大的值,取其余2 个结果的平均值。

图4.14　单位压力p 与贯入量l 的关系曲线