压实度的大小取决于实测的压实密度,同样也与标准密度的大小有关。击实试验就是利用标准化的击实仪具,在模拟现场施工条件下,测定路基土及路面基层密度和相应含水率的关系,从而确定压实的最大干密度和相应最佳含水率,用以评价土的压实程度和指导施工。所以击实试验是控制路基路面压实度不可缺少的重要试验项目。
用击实试验模拟现场的压实,这是一种半经验方法。由于现场填筑碾压和室内击实试验具有不同的工作条件,两者之间的关系是根据工程实践经验求得的,但要求室内试验的击实功应相当于现场施工的压实功,因此很多国家的不同部门就可能有其自用的击实试验方法和仪器。
1.适用范围
本试验分轻型击实和重型击实。应根据工程要求和试样最大粒径按表2.1.2 选用击实试验方法。当粒径大于 40 mm 的颗粒含量大于 5% 且不大于30% 时,应对试验结果进行校正。粒径大于 40 mm 的颗粒含量大于30% 时,按表面振动压实法进行。
土的击实——适用范围及仪器设备
表2.1.2 击实试验方法种类
2.仪器设备
(1)标准击实仪(见图 2.1.1、图 2.1.2)。轻、重型试验方法和设备的主要参数应符合表2.1.2 中规定。
图2.1.1 击实筒(单位:mm)
1—套筒;2—击实筒;3—底板;4—垫块。
图2.1.2 击锤和导杆(单位:mm)
1—提手;2—导筒;3—硬橡皮垫;4—击锤。
(2)烘箱及干燥器。
(3)电子天平:称量 2 000 g,感量 0.01 g;称量 10 kg,感量 1 g。
(4)圆孔筛:孔径 40 mm、20 mm 和 5 mm 各 1 个。
(5)拌和工具:400 mm×600 mm、深 70 mm 的金属盘、土铲。
(6)其他:喷水设备、碾土器、盛土盘、量筒、推土器、铝盒、修土刀、平直尺等。
3.试 样
本试验可采用不同的方法准备试样,各方法可按表 2.1.3 准备试样。
土的击实——试样准备
表2.1.3 试 料 用 量
(1)干土法。过40 mm筛后,按四分法至少准备5个试样,分别加入不同水分(按 1%~3%含水率递增),将土样拌和均匀,拌匀后闷料一夜备用。
(2)湿土法。对于高含水率土,可省略过筛步骤,拣除大于 40 mm 的石子即可。保持天然含水率的第一个土样,可立即用于击实试验。其余几个试样,将土分成小土块,分别风干,使含水率按 2%~4% 递减。
4.试验步骤
土的击实——试验步骤
(1)根据土的性质和工程要求,按表2.1.2规定选择轻型或重型试验方法。选用干土法或湿土法。
(2)称取试筒质量 m1,准确至 1 g。将击实筒放在坚硬的地面上,在筒壁上抹一薄层凡士林,并在筒底(小试筒)或垫块(大试筒)上放置蜡纸或塑料薄膜。取制备好的土样分3~5 次倒入筒内。小筒按 3 层法时,每次约 800~900 g(其量应使击实后的试样等于或略高于筒高的 1/3);按五层法时,每次约 400~500 g(其量应使击实后的试样等于或略高于筒高的1/5)。对于大试筒,先将垫块放入筒内底板上,按 3 层法时,每层需试样 1 700 g 左右。整平表面,并稍加压紧,然后按规定的击数进行第一层土的击实,击实时击锤应自由垂直落下,锤迹必须均匀分布于土样面,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各层土的击实。小试筒击实后,试样不应高出筒顶面 5 mm;大试筒击实后,试样不应高出筒顶面 6 mm。
(3)用削土刀沿套筒内壁削刮,使试样与套筒脱离后,扭动并取下套筒,齐筒顶细心削平试样,拆除底板,擦净筒外壁,称筒与土的总质量 m2,准确至 1 g。
(4)用推土器推出筒内试样,从试样中心处取样测其含水率,计算至 0.1%,测定含水率用试样的数量按表 2.1.4 规定取样。
表2.1.4 测定含水率用试样的数量
(5)对于干土法或湿土法,将试样搓散,然后按本试验的方法进行洒水、拌和,但不需闷料,每次约增加2%~3% 的含水率,其中有两个大于和两个小于最佳含水率,所需加水量按下式计算:
式中 mw——所需的加水量,g;
mi——含水率 ω1时土样的质量,g;
ω i——土样原有含水率,%;
ω——要求达到的含水率,%。(www.xing528.com)
按上述步骤进行其他含水率试样的击实试验。
5.结果整理
(1)计算各含水率下的干密度。按下式计算击实后各点的干密度:
土的击实——结果整理
式中 dρ——干密度,g/cm3;
ρ——湿密度,g/cm3;
ω——含水率,%。
(2)求最大干密度和最佳含水率。
① 图解法。以干密度为纵坐标,含水率为横坐标,绘制干密度与含水率的关系曲线(见图2.1.3),曲线上峰值点的纵、横坐标分别为最大干密度和最佳含水率。如曲线不能绘出明显的峰值点应进行补点或重做。
② 三点二次插值法(抛物线插值法)。大量试验结果表明,击实试验所要求的最大干密度(ρdmax)就在该组试验数据中的最大值附近。同时,ρd-ω曲线的形状是一抛物线,所以,选取该组数据中ρd较大的 3 点(ω 1,ρd1),(ω 2,ρd2),(ω 3,ρd3)作为插值节点,其中 ω 1>ω 2>ω 3,按下述的三点二次插值法即可以求得最大干密度和最佳含水率。该方法的 n 次插值公式如下:
图 2.1.3 含水率与干密度的关系曲线
含水率ω/%
对上式求导,得到下式并令该式等于零得:
解此方程即可求出 ω,该值即最佳含水率 ω 0=ω。将 ω 代入式(2.1.5),得到 ρdmax=L(ω )。
(3)按下式计算饱和曲线的饱和含水率ωmax,并绘制饱和含水率与干密度的关系曲线图。
或
式中 ωmax——饱和含水率,计算至0.01;
ρ——试样的湿密度,g/cm3;
ρd——试样的干密度,g/cm3;
ρw——水在 4 °C 时的密度,g/cm3;
Gs——试样比重,对于粗粒土,则为土中粗细颗粒的混合比重;
ω——试样的含水率,%。
(4)当试样中有大于 40 mm 颗粒时,应先取出大于 40 mm 颗粒。并求得其百分率P,把小于 40 mm 部分作击实试验,按下面公式分别对试验所得的最大干密度和最佳含水率进行校正(适用于大于 40 mm 颗粒的含量小于 30% 时)。
最大干密度按下式校正:
式中 ρd′ max——校正后的最大干密度,g/cm3;
ρdmax——用粒径小于 40 mm 的土样试验所得的最大干密度,g/cm3;
P——试料中粒径大于 40 mm 颗粒的百分数,%;
——粒径大于 40 mm 颗粒的密度,计算至 0.01 g/cm3。
最佳含水率按下式校正:
式中 ω0′——校正后的最佳含水率,%;
ω0——用粒径小于 40 mm 的土样试验所得的最佳含水率,%;
P——试料中粒径大于 40 mm 颗粒的百分数,%;
ω 2——粒径大于 40 mm 颗粒的含水率,%。
(5)精度和允许差
最大干密度精确至0.01g/cm3;最佳含水率精确至0.1%。
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