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压实度检测的常规方法及注意点

压实度检测的常规方法及注意点

一、压实度检测原理

压实度是控制土料、无机结合料、砂砾混合料及沥青混合料等压实质量的主要指标之一。压实度反应了现场压实后填筑材料的密实状况。压实度越高,密度越大,材料整体性能越好。例如:在道路施工中,对路基、路面结构层进行充分碾压后,才能保证其强度和刚度,投入使用后不致出现路面下沉、凹陷、裂缝。在房屋建筑工程中,为使浇筑的地坪不致下沉出现开裂,对基础回填也有压实度要求。

所谓压实度是指在施工现场抽取的样土经烘干至恒重测得的干密度与室内标准击实所得的最大干密度的比值。例如:10%灰土层现场取样的干密度为1.61g/cm3,设计压实度指标为≥97%,标准击实的最大干密度为1.67g/cm3取样的压实度为1.61/1.67=96.4%,不符合设计要求。

二、击实实验

土样的密度与含水量的关系如下图所示:

密度

最大干密度

含水量

最佳含水量

密度随含水量的不断增大而增大,当达到最大值时,随含水量的不断增大而减小。标准击实试验就是获得土样的干密度与含水量的关系曲线,然后求得最大干密度下的含水量即最佳含水量。

标准击实试验根据击实功的不同分为重型击实和轻型击实二种。实验室试验一般是通过调整击实锤重量及落距、样土体积来转换轻型或重型试验。选择何种试验方法应根据施工技术要求及施工工艺来确定。在实际操作中采用选择何种试验方法必须要明确。因为二者由于击实功的不同,所得的干密度相差甚远,对以此为基准计算得出的压实度结果截然不同。通常是道路、场地等按市政道路设计要求的应采用重型击实;一般的房屋建筑工程回填以轻型击实为多。

标准击实的作用:一是取得的最佳含水量可为实际施工中提供材料含水量的控制指标;二是为以后的压实度检测提供最大干密度标准值。

(一)、试样制备的注意点

1、试样含水量的确定

标准击实的试件一般制备6个,其中5个是用作正常实验,一个备用。在制备试件时应注意控制试件的预估最佳含水量。通常是土样的塑性指标,若不知塑性指标时可根据经验来确定。即:素土为:14%左右、5%灰土为:14%左右、7%灰土为:16%左右、9%灰土为:18%左右、砂石混合料为:5%左右、二灰碎石为:8%左右。其中灰土混合料的含灰量与含水量是成正比的,含灰量高预估最佳含水量就相应提高;砂石混合料中砂的比例大,预估最佳含水量应相应增大;同理二灰碎石的二灰比例大,预估最佳含水量应相应增大。确定预估最佳含水量后,根据预估最佳含水量按一定等距确定5个试件的含水量。例如:素土的5个试件含水量分别为:10%、12%、14%、16%、18%。

2、试样土的搅拌与浸润

盛放试样的容器需保证不吸水,甚至可用湿布将容器擦拭一遍。加水可用洒水壶均匀喷洒。加水后,试样土必须反复搅拌均匀,否则会导致平行含水量测定的不准确或数据作废。试样土搅拌均匀后应放入密封容器中浸润24小时,浸润时间不能过短以保证水分充分均匀扩散。

(二)、试件制作的注意点

在试件的制作中应注意控制试件的高度,试件高度控制在高于试样筒3mm,不宜过高或过低,否则会影响击实功及试件不容易削平。对于无经验的初试者可尝试以下方法:若分5层击实的,将试样土平均分成5份,逐份加入击实。同理分3层的将试样土平均分成3份,逐份加入击实。每层击实完毕后应将样土表面刨毛,后再加入第二份样土进行击实,这样可使层间能充分结合。

当一个试样击实完毕后,对高出试样筒的余土沿筒口削除,尽量与试样筒口平齐,否则会影响试件密度的准确性。因为计算试件的湿密度是以试样筒的容积作为试件的体积,以试件质量除以试样筒的容积得出试件湿密度。如果试件高出试样筒,则湿密度会偏大,反之则偏小。

在试件中取含水量测定样品时注意取样需具有代表性,取样部位宜分别在试

件高度三分之一、三分之二左右处部位各取一个,质量约10~30克左右进行平行含水量测试。建议多取几个样品测试,因为当二个样品的含水量之差大于2%时,该组数据无效。

二、现场压实度检测

压实度检测的方法有:灌砂法、环刀法、灌水法、直接称量法、取土器法、蜡封法等。最常用的方法是灌砂法和环刀法。为使试验做得准确,在检测前注意观察现场样品材料组成与击实试验的材料是否有较大差异,若有较大差异时,应以现场样品材料作标准击实,求取实际的最大子密度。特别是在检测灰土压实度时可将取得的样品同时进行灰剂量检测。这样做的好处是鉴别现场灰土的实际含灰量是否过高或过低。因为含灰量过高或过低均会影响压实度的准确性。例如含灰量过高,实际干密度就偏低,压实度就偏低;含灰量过低,实际干密度就偏高,压实度就偏高。

(一)、灌砂法测定压实度

灌砂法是利用事先测得松方密度的量砂量测试坑的体积,称出试坑内土样的质量算出湿密度,然后测出土样的含水量,即可计算出土样的干密度。当取样数量较多时,可多置备几套灌砂设备,采取流水作业的,即一部分测试人员挖坑取样,另一部分测试人员灌砂测量试坑体积,可使测试速度加快很多。灌砂完毕后可将试坑中心部位的量砂回收以降低损耗。

灌砂法测定压实度的注意点:

1、仪器的选用:目前常用的试验仪器有二种,一种是适用于《土工试验方法标准》(GB/50123-1999)规范的仪器,另一种是适用于《公路工程元机结合料稳定材料试验规程》(JTJ057-94)规范的仪器。选用是应根据适用标准选取。

2、量砂使用前应时效即放置足够长的时间,使其与空气的湿度达到平衡。时效后再进行松方密度标定。回收量砂时应注意试坑壁周围的量砂不能直接使用,因为可能改部分量砂已吸收了土中的水分而改变了密度。对回收的量砂须要过筛除去其他杂物否则会影响量砂的松方密度。使用不同批次的量砂均应重新标定其松方密度,绝对不能以原有密度取代。

3、测试前应将测试部位表面铲平至密实层,表面疏松露部分不应包括在试样质量中。由于测试部位表面总会有较多的凹陷或凸起,影响试坑体积的准确性。

因此宜先测定一次包括基板孔在内的表面粗糙体积量砂的质量,在计算试坑用砂质量时与锥体用砂质量一并扣除。

4、土层一般是分层压实的,因此在挖试坑前先要了解测试层的厚度。在挖坑时应沿基板内孔垂直打下,保证试坑周壁笔直,不能出现上大下小或上小下大的坑洞,否则会使检测密度偏大或偏小。同时需要控制试坑的深度,不能太浅,也不能过深穿入下层。太浅会影响试样密度的准确性,但过深进入下一土层会使下层的土料混人试样中,不能代表测试层密度。

5、为了避免取出的试样土中水分蒸发,可预先称取一个塑料袋的质量,将试样土料放入塑料袋并密封。称量时不需再从塑料袋中取出,可连塑料袋一起称量后在扣除塑料袋质量。

6、如果凿出的材料中混有树枝、石块等杂物不能算入材料质量中,应将这些杂物仍放入试坑中,不计入试坑体积。

7、灌砂过程中随时注意灌砂筒内量砂位置的变化,当量砂不再流动,此时试坑内量砂才为灌满。方能取下量砂筒称量剩余砂质量。

8、灌砂过程中应注意勿碰动灌砂筒以及周围不得有较大的震动,否则会影响量砂的松方密度。

(二)、环刀法测定压实

环刀法是测量现场密度及压实度的传统方法,通常采用的环刀容积为200cm3,环刀高度为5cm。该方法操作简单快捷,适用于细粒土及无机结合料稳定细粒土的检测,但对于含有粒料的稳定土及松散性材料无法使用。

环刀法测定压实度的注意点:

1、用环刀法测得的密度是环刀内土样所在深度范围内的平均密度。它不能代表整个碾压层的平均密度。由于碾压土层的密度一般是从上大下小,若取在上部,则得压实度会偏大,取在底部,则会偏大。因此取样的深度应在土层的中间部位。

2、在取样前将压实层铲去表面浮动及不平整的部分,达到一定深度,环刀垂直打下至要求的取土深度,且土柱突出环刀上端约2cm左右,此时注意不得扰动下层。

3、从土层中取出试样时,土柱要在环刀下端留有足够的余量。如果环刀中

的土样低于环刀口,最好重新取样。

4、切削环刀二端多余的土时一定要注意与环刀口齐平,不得高出或低于环刀口。因为环刀内的土样质量即使相差很小但对压实度也会产生较大的影响,特别是当压实度处于技术要求的临界状态时错判的可能性很大。

5、若试样与环刀一并称重,称重前应将环刀外壁擦拭干净,不能留有一点余土,否则也会影响压实度的准确性,

6、环刀使用前应仔细观察环刀是否变形,一旦发现变形就不得使用。因为变形的环刀其容积就不是200cm3,对样品密度的测定有较大的影响。

7、测定含水量的样品应从具有代表性的土芯中心部分挖取。

以上二种方法表面上看起来较为简单,但实际操作时常常不好掌握,并会引起较大误差;又因为它是测定压实度的依据,故经常是质量检测监督部门与施工单位之间发生矛盾或纠纷的环节,因此应严格遵循试验的每个细节,以提高试验精度。