土工试验作业指导书
为确保土工试验结果的准确性和可靠性,使试验工作程序化、规范化,并符合职业安全健康、环境管理要求,特编制此检测作业指导书。 1 主要内容与使用范围
1.1 本指导书规定了建材试验人员具备的资格。所用的仪器、试验标准、评定标准的内容。
1.2 包括土工的试验方法、合格指标。
1.3 本指导书依据GB/T50123-1999、TB10102-2004标准规程的要求编写,适用于工业与民用建筑、水利、交通、铁路等各类工程的地基土及填筑土料的基本性能试验。 2. 引用标准
2.1 GB/T50123-1999《土工试验方法标准》 2.2 TB10102-2004《铁路土工试验方法》 2.3 JTJ053-1993《公路土工试验规程》 3. 检测人员
3.1检测人员必须经过专业技术培训取得省、部级建材试验员资格证书。同时取得上岗合格证的检测人员从事试验, 由授权签字人、技术监督人进行质量教育和试验交底, 授权签字人、技术监督人进行操作质量监督, 发现问题及时纠正. 3.2检测人员的配备如下表
4 仪器设备:
4.1 试验试验使用的设备及计量器具必须在其检定合格证有效期内使用, 并按照操作规程作好设备使用记录,发现问题及时处理。
4.2 试验设备在运转过程中,严禁进行检修、调试、润滑和保养。 4.3 试验所需主要仪器设备见表4.3。
表4.3 主要仪器设备一览表
5 土工试验的一般规定
5.1 土工的试验应经过建设单位(或监理工程师)见证取样。
5.2 土工的试验均由委托单位指定检测依据,试验方法按委托单位提供的检测依据进行试验。
6 试样制备和饱和 6.1 试样制备:
6.1.1 本试验方法适用于颗粒粒径小于60mm 的原状土和扰动土。
6.1.2 根据力学性质试验项目要求,原状土样同一组试样间密度的允许差值为0.03g/cm3;扰动土样同一组试样的密度与要求的密度差值不得大于±0.01g/cm3,一组试样的含水率与要求的含水率之差不得大于±1%。 6.1.3 试样制备所需的主要仪器设备,应符合下列规定:
1 细筛:孔径0.5mm 、2mm 。 2 洗筛:孔径0.075mm 。
3 台秤和天平:称量10kg ,最小分值5g ;称量5000g ,最小分度值1g ;称量1000g ,最小分度值0.5g ;称量500g ,最小分值0.1g ;称量200g ,最小分值0.01g 。
4 环刀:不锈钢材料制成,内径61.8mm 和79.8mm ,高20mm ;内径61.8mm ,高40mm 。
5 击实器、压样器
6 抽气设备:应附真空表和真空缸。
7 其他:包括切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿缸、喷水设备等。 6.1.4 原状土试样制备,应按下列步骤进行:
1 将土样筒按标明的上下方向放置,剥去腊封和胶带,开启土样筒取出土样。检查土样结构,当确定土样已受扰动或取土质量不符合规定时,不应制备力学性质试验的试样。
2 根据试验要求用环刀切取土样时,应在环刀内壁涂一薄层凡士林,刃口向下放在土样上,将环刀垂直下压,并用切土刀沿环刀外侧切削土样,边压边削至土样高出环刀,根据试样的软硬采用钢丝锯或切土刀两端土样,擦净环刀外壁,称环刀和土的总质量。
3 从余土中取代表性试样测定含水率。比重、颗粒分析、界限含水率等项试验的取样,应按第6.1.5条2款步骤的规定进行。
4 切削试样时,应对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述,对低塑性和高灵敏度的软土,制样时不得扰动。
6.1.5 扰动土试样的备样,应按下列步骤进行:
1 土样从筒或包装袋中取出,对土样的颜色、气味、夹杂物和土类及均匀程度进行描述,并将土样切成碎块,拌和均匀,取代表性土样测定含水率。
2 对均匀和含有机质的土样,宜采用天然含水率状态下代表性土样,供颗粒分析、界限含水率试验。对非均质土应根据试验项目取足够数量的土样,置于通风处凉干至可碾散为止。对砂土和进行比重试验的土样宜在105~110℃温度下烘干,对有机质含量超过5%的土、含石膏和硫酸盐的土,应在65~70℃温度下烘干。
3 将风干或烘干的土样放在橡皮板上用木碾碾散,对不含砂和 的土样,可用碎土器碾散(碎土器不得将土粒破碎)。
4 散后的粗粒土和细粒土,应按GB/T50123—1999中B.0.1的要求过筛。对含细粒土的砾质土,应先用水浸泡并充分搅拌,使粗细颗粒分离后按不同试验项目的要求进行过筛。
6.1.6 扰动土试样的制作,应按下列步骤进行:
1 试样的数量视试验项目而定,应有备用试样1~2个。
2 将碾散的风干土样通过孔径2mm 或5mm 的筛,取筛下足够试验用的土样,充分拌匀,测定风干含水率,装入保湿缸或塑料袋内备用。
3 根据试验所需的土量与含水率,制备试验所需的加水量应按下式计算:
m w =m0/ (1+0.01w0) ³0.01(w1-w 0) (6.1.6-1)
式中:m w ——制备试样所需的加水量(g );
m 0——湿土(或风干土)质量(g ); w 0——湿土(或风干土)含水率(%); w 1——制样要求的含水率(%)。
4 称取过筛的风干土样平铺于搪瓷盘内,将水均匀喷洒于土样上,充分拌匀后装入盛土容器内盖紧,湿润一昼夜,砂土的湿润时间可酌减。
5 测定湿润土样不同位置处的含水率,不应少于两点,含水率差值应符合本标准6.1.2条的规定。
6 根据环刀容积及所需的干密度,制样所需的湿土量应按下式计算:
m 0=(1+0.01w0) ρd V (6.1.6-2)
式中: ρd ——试样的干密度(g/cm3);
V ——试样体积(环刀容积)(cm 3)。 7 扰动土制样可采用击样法和压样法。
1)击样法:将根据环刀容积和要求干密度所需质量的湿土倒入装有环刀的击样器内,击实到所需密度。
2)压样法:将根据环刀容积和要求干密度所需质量的湿土倒入装有环刀的击样器内,以静压力通过活塞将土样压紧到所需密度。
8 取出带有试样的环刀,称环刀和试样总质量,对不需要饱和,且不立即进行试验的试样,应存放在保湿器内备用。
6.2 试样饱和
6.2.1 试样饱和宜根据土样的透水性能,分别采用下列方法:
1 采用浸水饱和法。
2 系数大于10-4cm/s的细粒土,采用毛细管饱和法;渗透系数小于、等于10-4cm/s的细粒土,采用抽气饱和法。 6.2.2 毛细管饱和法,应按下列步骤进行:
1 选用框式饱和器,试样上、下放滤纸和透水板,装入饱和器内,并旋转螺母。
2 将装好的饱和器放入水箱内,注入清水,水面不宜将试样浸没,关箱盖,浸水时间不得少于两昼夜,使试样充分饱和。
3 取出饱和器,松开螺母,取出环刀,擦干外壁,称环刀和试样的总质量,并计算试样的饱和度。当饱和度低于95%时,应继续饱和。 6.2.3 试样的饱和度应按下式计算:
S r =(ρsr -ρd )G s /ρd ²e (6.2.3-1)
或
S r =wsr G s /e (6.2.3-2)
式中: Sr ——试样饱和度(%);
wsr ——试样饱和后的含水率(%);
ρsr ——试样饱和后的密度(g/cm3); G s ——土粒比重;
e ——试样的孔隙比。
6.2.4 抽气饱和法,应按下列步骤进行;
1 选用叠式或框式饱和器和真空饱和装置。在叠式饱和器下夹板的正中,依次放置透水板、滤纸、带试样的环刀、滤纸、透水板,如此顺序重复,由上向下重叠到拉杆高度,将饱和器上夹板盖好后,拧紧拉杆上的螺母,将各环刀在上、下夹板间夹紧。
2 将装有试样的饱和器放入真空缸内,真空缸和盖之间涂一薄层凡士林,盖紧。将真空缸与抽气机接通,启动抽气机,当真空压力表读数接近当地一个大气压时(抽气时间不得少于1h ),微开夹管,使清水徐徐注入真空缸,在注水过程中,真空压力表读数宜保持不变。
3待水淹没饱和器后停止抽气。开夹使空气进入真空缸,静止一段时间,细粒土宜为10h ,使试样充分饱和。
4 打开真空缸,从饱和器内取出带环刀的试样,称环刀和试样的总质量,并计算饱和度。当饱和度低于95%时,应继续抽气饱和。
7 试验方法和步骤 7.1 含水率试验
7.1.1 本方法适用于粗粒土、细粒土、有机质土和冻土。 7.1.2 试验步骤:
1 取具有代表性的试样15~30g 或用环刀中的试样,有机质土、砂类土和整体状构造冻土为50g ,放入称量盒内,盖上盒盖,称盒加湿土质量,准确至0.01g 。
2 打开盒盖,将盒置于烘箱内,在105~110℃的恒温下烘至恒重。烘干时间对粘土、粉土不得少于8h ,对砂土不得少于6h ,对含有机质超过干土质量5%的土,应将温度控制在65~70℃的恒重下烘至恒重。
3 将称量盒从烘箱中取出,盖上盒盖,放入干燥容器内冷却至室温,称盒加干土质量,准确至0.01g 。
7.1.3 试验的含水率ω0,按下式计算,准确至0.1%;
ω0=(m0/md -1) ³100 (7.1.3)
式中: md ——干土质量(g );
m 0——湿土质量(g )。
7.1.4 对层状和网状构造的冻土含水率试验应按下列步骤进行:用四分法切取200~500g 试样(视冻土结构均匀程度而定,结构均匀少取,反之多取)放入搪瓷盘中,称盘和试样质量,准确至0.1g 。待冻土试样融化后,调成均匀糊状(土太湿时,多余的水分让其自然蒸发或用吸球吸出,但不得将土粒带出;土太干时,可适当加水),称土糊和盘质量,准确至0.1g 。从糊状土中取样测定含水率,其试验步骤和计算按本标准1.0.3、1.0.4条进行。
7.1.5 层状和网状冻土的含水率ω,应按下式计算,准确至0.1%。
ω=[(m1/m2)(1+0.01wh )-1]³100 (7.1.5)
式中: ω——含水率(%);
m 1——冻土试样质量(g ); m 2——糊状试样质量(g ); ωh ——糊状试样的含水率(%)。
7.1.6 本试验必须对两个试样进行平行测定,测定的差值:当含水率小于40%时为1%;当含水率等于、大于40%时为2%,对层状和网状构造的冻土不大于3%。取两个测值的平均值,以百分数表示。
7.2 密度试验
7.2.1 环刀法:
1 本试验方法适用于细粒土。
2 主要仪器设备:
1)环刀:内径61.8mm 和79.8mm ,高度20mm 。
2)天平:称量500g ,最小分度值0.1g ;称量200g ,最小分度值0.01g 。 3 环刀法测定密度,应按本指导书6.1.4条2款的步骤进行。 4 湿密度计算,按下式计算:
ρ0=m0/V (7.2.1-1)
式中 ρ0—试样的湿密度(g/cm3),准确到0.01 g/cm3。
5 干密度计算,按下式计算:
ρd =ρ0/(1+0.01w0) (7.2.1-2)
6 本试验应进行两次平均测定,两次测定的差值不得大于0.03 g/cm3,取两次测定的平均值。 7.2.2 灌砂法
1
2 主要仪器设备1) 组成(如图)。漏斗和容砂瓶。
2) 天平:称量500g ,最小分度值3 10.50mm ,密度宜选用2)称其质量。
3)将密度测定器竖立,灌砂漏斗口向下,关阀门,向灌砂漏斗中注满标准砂,打开阀门使灌砂漏斗内的标准砂漏入容砂瓶内,继续向漏斗中注砂漏入瓶内,当砂停止流动时迅速关闭阀门,倒掉漏斗中多余的砂,称容砂瓶、灌砂漏斗和标准砂的总质量,准确至5g 。试验中应避免震动。
4)倒出容砂瓶内的标准砂,通过漏斗向容砂瓶内注水至水面高出阀门,关阀门,倒掉漏斗中多余的水,称容砂瓶、漏斗和水的总质量,准确至5g ,并测定水温,准确至0.5℃。重复测定3次,3次测定之间的差值不得大于3mL ,取3次测定的平均值。
4 容砂瓶的容积,应按下式计算:
V r =(mr2-m r1)/ ρwr (9)
式中 Vr ——容砂瓶容积(mL );
有孔径为13mm
m r2——容砂瓶、漏斗和水的总质量(g ); m r1——容砂瓶和漏斗的质量(g );
ρwr ——不同水温时水的密度(g/cm3),如表(7.2.2)。
表7.2.2 -1 水 的 密 度
5 标准砂的密度,应按下式计算:
ρs =(mrs -m r1)/Vr (7.2.2-1)
式中 ρs ——标准砂的密度(g/cm3);
m rs ——容砂瓶、漏斗和标准砂的总质量(g )。 6 灌砂法试验,应按下列步骤进行:
1)根据试样的最大粒径,确定试坑尺寸见表7.2.2-2。
表7.2.2-2 试坑尺寸(mm )
2)将选定的试验处的试坑地面整平,除去表面松散的土层。
3)按确定的试坑直径划出坑口轮廓线,在轮廓线内下挖至要求深度,边挖边将坑内的试样装入盛土容器内,称试样质量。
4)向容砂瓶内注满砂,关阀门,称容砂瓶、漏斗和砂的总质量,准确至10g 。 5)将密度测定器倒置(容砂瓶向上)于挖好的坑口上,打开阀门,使砂注入使坑。在注砂过程中不应震动。当砂注满试坑时关闭阀门,称容砂瓶、漏斗和余砂的总质量,准确至10g ,并计算注满试坑所用的标准砂质量。
7 试样的密度,应按下式计算:
ρ0=mp /(ms /ρs ) (7.2.2-2)
式中 ms ——注满试坑所用标准砂的质量(g )。
8 试样的干密度,应按下式计算,准确至0.01 g/cm3。
ρd =mp /(1+0.01w1)/(ms /ρs ) (7.2.2-3)
7.3 土粒比重试验(比重瓶法)
7.3.1 一般规定:
1 本试验方法适用于粒径小于5mm 的各类土。 2 土颗粒的平均比重,应按下式计算:
Gsm =1/(P 1/GS1+P2/GS2) (7.3.1-1)
式中 Gsm ——土颗粒平均比重;
G S1——粒径大于、等于5mm 的土颗粒比重; G S2——粒径小于5mm 土颗粒比重;
P 1 ——粒径大于、等于5mm 的土颗粒质量占试样总质量的百分比(%); P 2 ——粒径小于5mm 的土颗粒质量占总质量的百分比(%)。
3 本试验必须进行两次平行测定,两次测定的差值不得大于0.02,取两次测值的平均值。 7.3.2 主要仪器设备:
1 比重瓶:100mL 或50mL ; 2 恒温水浴:准确度为±1℃; 3 砂浴:可调节温度;
4 天平:称量200g, 精度0.001g ;
5 温度计:刻度为0~50℃, 最小分度值为0.5℃;
7.3.3 比重瓶的校准:
1 将比重瓶洗净、烘干,置于干燥箱内,冷却后秤量,准确至0.001g 。 2 将煮沸经冷却的纯水注入比重瓶。对长颈比重瓶注水至刻度处;对短颈比重瓶应注满纯水,塞紧瓶塞,多余水自瓶塞毛细管中溢出,将比重瓶放入恒温水槽直至瓶内水温稳定。取出比重瓶,檫干外壁,称瓶水总质量,精确至0.001g ,测定恒温水槽内水温,精确至0.5℃
3 调节数个恒温水槽内的温度,温度差宜为5℃,测定不同温度下的瓶、水总质量。每个温度时均应进行量词平行测定,两次测定的差值不得大于0.002g ,取两次测值的平均值,绘制温度与评、水总质量的关系曲线。
7.3.3 试样制备,按照本指导书第6.1.5条1、2款的步骤进行。
7.3.4 试验步骤:
1 将比重瓶烘干。称取烘干试样15g (当用50mL 的比重瓶时,称取试样10g )装入比重瓶,称试样和瓶的总质量,准确至0.001g 。
2 向比重瓶内注入半瓶纯水,摇动比重瓶,并在砂浴上煮沸,煮沸时间自悬液沸腾起砂土不少于30min ,粘土、粉土不得少于1h 。沸腾后调节砂浴温度,比重瓶内悬液不得溢出。对砂土宜用真空抽气法;对含有可溶盐、有机质和亲水性胶体的土必须用中性液体(煤油)代替纯水,采用真空抽气法排气,真空表读数宜接近当地一个大气负压值,抽气时间不少于1h 。
注:用中性液体,不能用煮沸法。
3 将煮沸经冷却的纯水(或抽气后的中性液体)注入装有试样悬液的比重瓶。将比重瓶置于恒温恒温水浴内至温度稳定,且瓶内上部悬液澄清。取出比重瓶,擦干凭外壁,称比重瓶、水、试样总质量,精确至0.001g ;并应测定瓶内的水温,准确至0.5℃。
4 从温度与瓶、水总质量的关系曲线中查得各试验温度下的瓶、水总质量。
7.3.5 土的比重Gs ,按下式计算:
Gs=md ²G iT /(mbw +md -m bwa ) (7.3.5)
式中 mbw ——比重瓶、水总质量(g );
mbwa ——比重瓶、水、试样总质量(g );
GiT ——T ℃时纯水或中性液体的比重;
md ——试样质量(g )。
7.4 颗粒分析试验
7.4.1 本试验方法适用于粒径小于、等于60mm ,大于0.075mm 的土。
7.4.2 仪器设备:
1 分析筛:
1)粗筛:孔径为60、40、20、10、5、2mm 。
2)细筛:孔径为2.0、1.0、0.5、0.25、0.075mm 。
2 天平:称量5000g ,最小分度值1g ;称量1000g ,最小分度值0.1g ;称
3 振筛机:筛析过程中应能上下震动。
4 其他:烘箱、研钵、瓷盘、毛刷等。
7.4.3筛析法的取样数量,应符合表7.4.3的规定
表7.4.3 取样数量
7.4.4 试验步骤:
1 按本标准表7.4.3的规定称取试样的质量,应精确到0.1g ,试样数量超过500g 时,应精确至1g 。
2 将试样过2mm 筛,称筛上和筛下的试样质量。当筛下的试样质量小于试样总质量的10%时,不作细筛分析;筛上的试样质量小于试样总质量的10%时,不作粗筛分析。
3 取筛上的试样倒入依次叠好的粗筛中,筛下的试样倒入依次叠好的细筛中,进行筛析。细筛宜置于振筛机上震筛,振筛时间宜为10~15min。再按由上而下的顺序将各筛取下,称各级筛上及底盘内试样的质量,应精确到0.1g 。
4 筛后各级筛上和筛底上的试样质量的总和与筛前试样总质量的差值,不
得大于试样总质量的1%。
7.4.5 含有细粒土颗粒的砂土的筛析法试验,应按下列步骤进行:
1 按本标准上表的规定称取代表性试样,置于盛水容器中充分搅拌,使试样的粗细颗粒完全分离。
2 将容器中的试样悬液通过2mm 筛,取筛上的试样烘至恒重,称烘干试样质量,应准确到0.1g ,并按本标准1.1.4条3、4款的步骤进行粗筛分析,取筛下的试样悬液,用带橡皮条的研杆研磨,再过0.075mm 筛,并将筛上试样烘至恒重,称烘干试样质量,应准确至0.1g ,然后按本标准1.1.4条3、4款的步骤进行细筛分析。
3 当粒径小于0.075mm 的试样质量大于试样总质量的10%时,应按本标准密度计法或移液管法测定小于0.075mm 的颗粒组成。
7.4.6 小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比,应按下式计算: X=ma /mb ²d x (7.4.6)
式中 X—小于某粒径的试样质量占总质量的百分比(%);
m a —小于某粒径的试样质量(g ); m b —细筛分析时为所取的试样质量;粗筛分析时为试样总质量(g ); d x —粒径小于2mm 的试样质量占试样总质量的百分比(%)。
7.4.7 以小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比为纵坐标,颗粒粒径为横坐标,在单对数坐标上绘制颗粒大小分布曲线。
7.4.8 必要是计算级配指标:不均匀系数和曲率指数。
1 不均匀系数按下式计算:
C u =d60/d10 (7.4.8-1)
式中 Cu ——不均匀系数;
d 60——限制粒径,颗粒大小分布曲线上的某粒径,小于该粒径的土含量
占总质量的60%;
d 10——有效粒径,颗粒大小分布曲线上的某粒径,小于该粒径的土含量
占总质量的60%。
2 曲率系数按下式计算:
C c =d230/(d10²d 60) (7.4.8-2)
式中 Cc ——曲率系数;
d 60——颗粒大小分布曲线上的某粒径,小于该粒径的土含量占总质量的
30%。
7.5 界限含水率试验
7.5.1 本试验方法适用于粒径小于0.5mm 以及有机质含量不大于试样总质量 5%的土。
7.5.2 主要仪器设备:
1 光电式液塑限联合测定仪:圆锥质量为:76g ,试样杯内径为40mm ,高度为30mm 。
2 天平:称量200g ,精度0.01g 。
7.5.3 试验步骤:
1 本试验宜采用天然含水率试样,当土样不均匀时,采用风干试样,当试样中含有粒径大于0.5mm 的土粒和杂物时,应过0.5mm 筛。
2 当采用天然含水率土样时,取代表性土样250g ;采用风干试样时,取0.5mm 筛下的代表性土样200g ,将试样放在橡皮板上用纯水将土样调成均匀膏状,放入调土皿,浸润过夜。
3 将制备的试样充分调拌均匀,填入试样杯中,填样时不应留有空隙,对较干的试样应充分搓揉,密实地填入试样杯中,填满后刮平表面。
4 将试样杯放在联合测定仪的升降座上,在圆锥上抹一薄层凡士林,接通电源,使电磁铁吸住圆锥。
5 调节零点,将屏幕上的标尺调在零点,调整升降座、使圆锥尖接触试样表面,指示灯亮时圆锥在自重下沉试样,经5s 后测读圆锥下沉深度(显示在屏幕上),取出试样杯,挖去锥尖入土处的凡士林,取锥体附近的试样不少于10g ,放入称量盒内,测定含水率。
6 将全部试样再加水或吹干并调匀,重复本条3至5款的步骤分别测定第二点、第三点试样的圆锥下沉深度及相应的含水率。液塑限联合测定应不少于三点。
7.5.4 试样的含水率应按标准式(7.1.3)计算。
7.5.5 以含水率为横坐标,圆锥入土深度为纵坐标在双对数坐标纸上绘制关系
曲线,三点应在一直线上。当三点不在一直线上时,通过高含水率的点和其余两点连成二条直线,在下沉为2mm 处,查得相应的2个含水率,当两个含水率的差值小于2%时,应以两点含水率的平均值与高含水率的点连一直线,当两个含水率的差值大于、等于2%时,应重做试验。
7.5.6 在含水率与圆锥下沉深度的关系图上查得下沉深度为17mm 所对应的含水率为液限,查得下沉深度为10mm 所对应的含水率为10mm 液限,取值以百分数表示,准确至0.1%。
7.5.7 塑性指数应按下式计算:
IP =ωL -ωP
式中 IP ——塑性指数
ωL ——液限(%)
ωP ——塑限(%)
7.5.8 液性指数应按下式计算:
IL =(ωO -ωP )/ IP
式中 IL ——液性指数,计算至0.01。
7.6 击实试验
7.7.1 本试验分轻型击实和重型击实。轻型击实试验适用于;粒径小于5mm 的粘性土,重型击实试验适用于粒径不大于20mm 的土。采用三层击实时,最大粒径不大于40mm 。
7.7.2 轻型击实试验的单位体积实功约592.2kJ/m3,轻型击实试验的单位体积实功约2684.9kJ/m3。
7.7.3 主要仪器设备:
1)数显电动击实仪:主要部件规格见表7.7.3。
表7.7.3 击实仪主要部件规格表
2)击实仪的击锤应配导筒,击锤与导筒间应有足够的间隙使锤能自由下落;电动操作的击锤必须有控制落距的跟踪装置和锤击点按一定角度(轻型53.5°,重型45°)均匀分布的装置(重型击实仪中心点每圈要加一击)。
3)天平:称量200g ,最小分度值0.01g 。
4)台称:称量10kg ,最小分度值5g 。
5)标准筛:孔径为20mm 、40mm 和5mm 。
6)试样推出器:宜用螺旋式千斤顶或液压式千斤顶,但无此类装置,亦可用刮刀和修土刀从击实筒中取出试样。
7.7.4 试样制备分为干法和湿法两种。
1 干法制备试样应按下列步骤进行:用四分法取代表性土样20kg (重型为50kg ),风干碾碎,过5mm (重型过20mm 或40mm )筛,将筛下土样拌匀,并测定土样的风干含水率。根据土的塑性预估最优含水率,并按本标准第 条 款的步骤制备5个不同含水率的一组试样,相邻2个含水率的差值宜为2%。
注:轻型击实中5个含水率中应有2个大于塑性,2个小于塑性,1个接近塑性。 2 湿法制备试样应按下列步骤进行:取天然含水率的代表性土样20kg (重型为50kg ),碾碎,过5mm 筛(重型过20mm 或40mm ),将筛下土样拌匀,并测定土样的天然含水率。根据土样的塑性预估最优含水率,按本条第一款注的原则选择至少5个含水率的土样,分别将天然含水率的土样风干或加水进行制备,应使制备好的土样水分均匀分布。
7.7.5 试验步骤:
1 将击实仪平稳置于刚性基础上,击实筒于底座连接好,安装好护筒,在击实筒内壁均匀涂一层润滑油。称取一定量试样,倒入击实筒内,分层击实,轻型击实试样为2~5kg ,分3层,每层25击;重型击实试样为4~10kg ,分5层,每层56击,若分3层,每层94击。每层试样高度宜相等,每层交界处的土面应刨毛。击实完成时。超出击实筒顶的试样高度应小于6mm 。
2 卸下护筒,用直刮刀修平击实筒顶部的试样,拆除底版,试样底部若超出筒外,也应修平,擦净筒外壁,称筒与试样的总质量,准确至1g ,并计算试样的湿密度。
3 用推土器将试样从击实筒中推出,取2个代表性试样测定含水率,2个含水率的差值应不大于1%。
4 对不同含水率的试样依次击实。
7.7.6 试样的干密度应按下式计算:
ρd =ρ0/(1+0.01wi ) (7.7.6)
式中 wi —某点试样的含水率(%)。
7.7.7 干密度和含水率的关系曲线,应在直角坐标纸上绘制。并应取曲线峰值点相应的纵坐标为击实试样的最大干密度,相应的横坐标为击实试样的最优含水率。当关系曲线不能绘出峰值点时,应进行补点,土样不宜重复使用。
7.7.8 气体体积等于零(即饱和度100%)的等值线应按下式计算,并应将计算值绘于本标准图的关系曲线上。
ωset =(ρw /ρd -1/Gs ) ³100 (7.7.8)
式中 ωset ——试样的饱和含水率(%);
ρw ——温度4℃时水的密度(g/cm3);
ρd ——试样的干密度(g/cm3);
G s ——土颗粒比重。
7.7.9 轻型击实试验中,当试样中粒径大于5mm 的土质量小于或等于试样总质量的30%时,应对最大干密度和最优含水率进行校正。
1 最大干密度应按下式校正:
ρ'dmax =1/[(1-P5)/ ρdmax +P5/(ρw ²G s2)] (7.7.9-1)
式中 ρ'dmax ——校正后试样的最大干密度(g/cm3);
P 5——粒径大于5mm 土的质量百分数(%); G s2——粒径大于5mm 土粒的饱和面比重。
注:饱和面比重指当土粒呈饱和面干状态时的土粒总质量与相当土粒总体积的纯水4℃
时质量的比值。
2 最优含水率应按下式进行校正,计算至0.1%。
ω'opt =ωopt (1-P5)+P5²ωab (7.7.9-2)
式中 ω'opt ——校正后试样的最优含水率(%);
ωopt ——击实试样的最优含水率(%);
ωab ——粒径大于5mm 土粒的吸着含水率(%)。
人工地基垫层压实系数
压实系数
压实系数指工地试样的干密度与由击实验得到的试样最大干密度指比值K 。路基的压实质量以施工压实度K (%)表示。 路堤、路堑和路堤基层均应进行压实。
压实土基的意义:研究表明,压实土基的作用在于提高土体的密实度,降低土体的透水性,减小毛细水的上升高度,以防止水分积聚和侵蚀而导致土基软化,或因浆胀而引起不均匀变形。
压实原理:利用机械的方法来改变土的结构,以达到提高土基强度和稳定性的目的。
影响土基压实度的内在因素主要是含水量和土的性质,外在因素有压实功能,压实工具以及方法等。
压实系数是经验取值。标贯值与承载力有直接关系:N63.5 ;砂土 N=10、15、30、50 时的承载力分别在150、200、300、400左右。
在地基主要受力层范围内,按不同结构类型,要求压实系数达到0.94至0.96以上,一般都是在这个范围进行取值。
国家规范中似乎是没有明文规定,但是据我所知有很多省份都出台了一些相关规定,下面是某省的地方规定的一个截取: “第二条
回填土必须分层夯实,每层虚铺厚度不得超过300mm (在狭窄处填土当单人手夯时,每层虚铺厚度不得超过100mm )。草皮、木块、毛竹料等有机物质不得进入回填土内。严禁水沉法回填土方。”
不同的土壤类别对应不同的系数,需要根据当地的实际情况查表得到。
回填土压实系数的具体范围值0.9到0.98
普通房建工程基础一般是0.95,房心和室外一般是0.93;
压实系数是指现场单位体积压实后重量与实验室作出的单位体积最大击实重量的比值。
(1)承载力的确定。经过人工压实(或夯实) 的3∶7灰土垫层,当压实系数控制在0.97及干土重度不小于14.5~15.0 kN/m3时,其容许承载力可达300 kPa以上。对于2∶8灰土,当压实系数控制在0.97及干土重度不小于14.8~15.5 kN/m3时,其容许承载力可达300 k Pa。
(2)灰土垫层材料配比。灰土中石灰用量在一定范围内,其强度随灰土用量的增大而提高,但当超过一定限值后,强度则增加很小,并且有逐渐减小的趋势。1∶9灰土只能改善土和压实性能,2∶8和3∶7灰土一般作为最优含灰率,但与石灰的等级有关,通常应以CaO+MgO所含总量达到8%左右为最佳。
灰土中土不仅作填料用,而且参与化学作用,尤其是土中的粘粒或胶粒具有一定活性和胶结性。含量越多,灰土强度越高,土粒粒径不得大于15 mm。灰土垫层的施工,应严格按有关规程进行。
(3)灰土的质量检验。一般采用环刀取样,测定其干土重度。质量标准可按压实系数确定,一般为0.93~0.95。管道基础压实系数一般采用0.95,不得小于0.90。
地下室外墙与基坑侧壁间隙应灌注素混凝土,或采用灰土、级配砂石、压实性较好的素土分层夯实,其压实系数不宜小于0.94
6 基础施工完毕,其周围的灰、砂、砖等,应及时清除,并应用素土在基础周围分层回填夯实,至散水垫层底面或至室内地坪垫层底面止,其压实系数不宜小于0.93。
8.4.2 地下工程施工超出设计地面后,应进行室内和室外填土,填土厚度在1m 以内时,
其压实系数不得小于0.93,填土厚度大于1m 时,其压实系数不宜小于0.95。
第10.1.2条 在压实填土的过程中,应分层取样检验土的干密度和含水量. 每50-100m2面积内应有一个检验点,根据检验结果求得的压实系数,不得低于表6.3.4的规定,对碎石土干密度不得低于2.0t/m3。
4.2.7 承台和地下室外墙与基坑侧壁间隙应灌注素混凝土,或采用灰土、级配砂石、压实性较好的素土分层夯实,其压实系数不宜小于0.94。(建筑桩基技术规范)
4.2.7 承台和地下室外墙的肥槽回填土质量至关重要。在地震和风载作用下,可利用其外侧土抗力分担相当大份额的水平荷载,从而减小桩顶剪力分担,降低上部结构反应。但工程实践中,往往忽视肥槽回填质量,以至出现浸水湿陷,导致散水破坏,给桩基结构在遭遇地震工况下留下安全隐患。设计人员应加以重视,避免这种情况发生。一般情况下,采用灰土和压实性较好的素土分层夯实;当施工中分层夯实有困难时,可采用素混凝土回填。
路基路面承载力
、 目的和适用范围
1.1 本方法适用于测定各类路基路面的回弹弯沉,用以评定其整体承载能力,可供路面结构设计使用。
1.2 沥青路面的弯沉以路表温度20℃时为准,在其他温度测试时,对厚度大于5cm 的沥青路面,弯沉值应予温度修正。
2、 引用标准
JTJ059-95《公路路基路面现场测试规程》
3、 仪具与材料
本试验需要下列仪具与材料:
3.1 标准车:双轴、后轴双侧4轮的载重车,其标准轴荷载、轮
胎尺寸、轮胎间隙及轮胎气压等主要参数应符合表1的要求。测试车可根据需要按公路等级选择,高速公路、一级公路及二级公路应采用后轴10t 的BZZ-100标准车;其他等级公路可采用后轴6t 的BZZ-60标准车。
测定弯沉用的标准车参数 表 1
3.2 路面弯沉仪:由贝克曼梁、百分表及表架组成,贝克曼梁 由合金铝制成,上有水准泡,其前臂(接触路面)与后臂(装百分表)长度比为2∶1。弯沉仪长度有两种:一种长3.6m, 前后臂分别为2.4m 和1.2m; 另一种加长的弯沉仪长5.4m, 前后臂分别为3.6m 和1.8m. 当在半刚性基层沥青路面或水泥混凝土路面上测定时, 宜采用长度为5.4m 的贝克曼梁弯沉仪, 并采用BZZ-100标准车. 弯沉采用百分表量得, 也可用自动记录装置进行测量.
3.3 接触式路表温度计:端头为平头, 分度不大于1℃.
3.4 其他:皮尺、口哨、白油漆或粉笔、指挥旗等.
4、 试验方法
4.1 准备工作
(1) 查并保持测定用标准车的车况及刹车性能良好, 轮胎内 胎符合规定充气压力.
(2) 汽车车槽中装载(铁块或集料), 并用地中衡或野外承重测
试仪称量后轴总质量, 符合要求的轴重规定, 汽车行驶及测定过程中, 轴重不得变化.
(3) 测定轮胎接地面积:在平整光滑的硬质路面上用千斤顶
将汽车后轴顶起, 在轮胎下方铺一张新的复写纸, 轻轻落下千斤顶, 即在方格纸上印上轮胎印痕, 用求积仪或数方格的方法测算轮胎接地面积, 准确至0.1cm²。
(4) 查弯沉仪百分表测量灵敏情况。
(5) 在沥青路面上测定时,用路表温度计测定试验时气温及
路表温度(一天中气温不断变化,应随时测定),并通过气象台了解前5d 的平均气温(日最高气温与最低气温的平均值)。
(6) 记录沥青路面修建或改建时材料、结构、厚度、施工及养护等情况。
4.2 路基路面回弹弯沉测试步骤
(1) 测试路段布置测点,其距离随测试需要而定。测点应在路面行车车道的轮迹带上,并用白油漆或粉笔划上标记
(2) 将试验车后轮轮隙对准测点后约3—5cm 处的位置上。
(3) 将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处,与汽车方向一致,梁臂不得碰到轮胎,弯沉仪测头置于测点上(轮隙中心前方3—5cm 处),并安装百分表于弯沉仪的测定杆上,百分表调零,用手指轻轻叩打弯沉仪,检查百分表是否稳定回零。 弯沉仪可以是单侧测定,也可以是双侧同时测定。
(4) 测定者吹哨发令指挥汽车缓缓前进,百分表随路面变形的增加而持续向前转动。当表针转动到最大值时,迅速读取初读数L 1。汽车仍在继续前进,表针反
向回转,待汽车驶出弯沉影响半径(约3m 以上)后,吹口哨或挥动指挥红旗,汽车停止。待表针回转稳定后,再次读取终读数L 2。汽车前进的速度宜为5Km/h
左右。
4.3 弯沉仪的支点变形修正
(1) 当采用长度为3.6m 的弯沉仪对半刚性基层沥青路面、水泥混凝土路面等进行弯沉测定时,有可能引起弯沉仪支座处变形,因此测定时应检验支点有无变形。此时应用另一台检验用的弯沉仪安装在测定用弯沉仪的后方,其测点架于测定用弯沉仪的支点旁。当汽车开出时,同时测定两台弯沉仪的弯沉读数,如检验用弯沉仪百分表有读数,即应该记录并进行支点变形修正。当在同一结构层上测定时,可在不同位置测定5次,求取平均值,以后每次测定时以此作为修正值。支点变形修正的原理如图1所示。
(2) 当采用长度为5.4m 的弯沉仪测定时,可不进行支点变形修正。
图1弯沉仪支点变形修正原理
5、结果计算及温度修正
5.1 路面测点的回弹弯沉值依式(1)计算:
L T =(L 1-L 2)³2 (1)
式中:L T ——在路面温度T 时的回弹弯沉值(0.01mm );
L 1——车轮中心临近弯沉仪测头时百分表的最大读数(0.01mm );
L 2——汽车驶出弯沉影响半径后百分表的最终读数(0.01mm )。
5.2 当需要进行弯沉仪支点变形修正时,路面测点的回弹弯沉
值按式(2)计算。
L T =(L 1-L 2)³2+(L 3-L 4)³6 (2)
式中:L 1——车轮中心临近弯沉仪测头时测定用弯沉仪的最大读数(0.01mm );
L 2——汽车驶出弯沉影响半径后用弯沉仪的最终读数(0.01mm );
L 3——车轮中心临近弯沉仪测头时检验用弯沉仪的最大读数(0.01mm );
L 4——汽车驶出弯沉影响半径后检验用弯沉仪的终读数(0.01mm )。
注:此式适用于测定用弯沉仪支座处有变形,但百分表架处路面已无变形的情况。
5.3 沥青面层厚度大于5cm 的沥青路面,回弹弯沉值应进行温
度修正,温度修正及回弹弯沉的计算宜按下列步骤进行。
(1) 测定时的沥青层平均温度按式(3)计算:
T=(T 25+Tm +Te )/ 3 (3)
式中:T ——测定时沥青层平均温度(℃);
T 25——根据T0由图2决定的路表下25mm 处的温度(℃);
T m ——根据T 0由图2决定的沥青层中间深度的温度(℃);
T e ——根据T 0由图2决定的沥青层底面处的温度(℃)。
图2中T 0为测定时路表温度与测定前5d 日平均气温的平均值之和(℃),日平
均气温为日最高气温与最低气温的平均值。
图(2) 沥青层平均温度的决定
注:线上的数字为从路表下的不同深度(mm )
(2) 采用不同基层的沥青路面弯沉值的温度修正系数K ,根据沥青层平均温度T 及沥青层厚度,分别由图(3)及图(4)求取。
图(3)路面弯沉温度修正系数曲线(适用于粒料基层及沥青稳定基层)
(3) 沥青路面回弹弯沉按式(4)计算:
图(4)路面弯沉温度修正系数曲线(适用于无机结合料稳定的半刚性基层)
L 20 =LT ³ K (4)
式中:K ——温度修正系数;
L 20——换算为20℃的沥青路面回弹弯沉值(0.01mm );
L T ——测定时沥青面层内平均温度为T 时的回弹弯沉值(0.01mm )。
b) 按式(5)计算每一个评定路段的代表弯沉:
Lr=L+ZaS (5)
式中:Lr ——一个评定路段的代表弯沉(0.01mm );
L ——一个评定路段内经各项修正后的各测点弯沉的平均值(0.01mm ); S ——一个评定路段内经各项修正后的全部测点弯沉的标准差(0.01mm ); Za ——与保证率有关的系数,采用下列数值:
高速公路、一级公路 Za=2.0
二级公路 Za=1.645
二级以下公路 Za=1.5
5、 报告
报告应包括下列内容:
(1) 弯沉测定表、支点变形修正值、测试时的路面温度及温度修正值。
(2) 每一个评定路段的各测点弯沉的平均值、标准差及代表弯沉。
8 记录、报告和资料保管
8.1记录
土工试验原始记录由试验人员填写,技术监督人审核。
8.2 报告
土工试验报告经授权签字人审核后发放。
8.3 试验报告和原始记录存档,期限为5年。
土工试验作业指导书
为确保土工试验结果的准确性和可靠性,使试验工作程序化、规范化,并符合职业安全健康、环境管理要求,特编制此检测作业指导书。 1 主要内容与使用范围
1.1 本指导书规定了建材试验人员具备的资格。所用的仪器、试验标准、评定标准的内容。
1.2 包括土工的试验方法、合格指标。
1.3 本指导书依据GB/T50123-1999、TB10102-2004标准规程的要求编写,适用于工业与民用建筑、水利、交通、铁路等各类工程的地基土及填筑土料的基本性能试验。 2. 引用标准
2.1 GB/T50123-1999《土工试验方法标准》 2.2 TB10102-2004《铁路土工试验方法》 2.3 JTJ053-1993《公路土工试验规程》 3. 检测人员
3.1检测人员必须经过专业技术培训取得省、部级建材试验员资格证书。同时取得上岗合格证的检测人员从事试验, 由授权签字人、技术监督人进行质量教育和试验交底, 授权签字人、技术监督人进行操作质量监督, 发现问题及时纠正. 3.2检测人员的配备如下表
4 仪器设备:
4.1 试验试验使用的设备及计量器具必须在其检定合格证有效期内使用, 并按照操作规程作好设备使用记录,发现问题及时处理。
4.2 试验设备在运转过程中,严禁进行检修、调试、润滑和保养。 4.3 试验所需主要仪器设备见表4.3。
表4.3 主要仪器设备一览表
5 土工试验的一般规定
5.1 土工的试验应经过建设单位(或监理工程师)见证取样。
5.2 土工的试验均由委托单位指定检测依据,试验方法按委托单位提供的检测依据进行试验。
6 试样制备和饱和 6.1 试样制备:
6.1.1 本试验方法适用于颗粒粒径小于60mm 的原状土和扰动土。
6.1.2 根据力学性质试验项目要求,原状土样同一组试样间密度的允许差值为0.03g/cm3;扰动土样同一组试样的密度与要求的密度差值不得大于±0.01g/cm3,一组试样的含水率与要求的含水率之差不得大于±1%。 6.1.3 试样制备所需的主要仪器设备,应符合下列规定:
1 细筛:孔径0.5mm 、2mm 。 2 洗筛:孔径0.075mm 。
3 台秤和天平:称量10kg ,最小分值5g ;称量5000g ,最小分度值1g ;称量1000g ,最小分度值0.5g ;称量500g ,最小分值0.1g ;称量200g ,最小分值0.01g 。
4 环刀:不锈钢材料制成,内径61.8mm 和79.8mm ,高20mm ;内径61.8mm ,高40mm 。
5 击实器、压样器
6 抽气设备:应附真空表和真空缸。
7 其他:包括切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿缸、喷水设备等。 6.1.4 原状土试样制备,应按下列步骤进行:
1 将土样筒按标明的上下方向放置,剥去腊封和胶带,开启土样筒取出土样。检查土样结构,当确定土样已受扰动或取土质量不符合规定时,不应制备力学性质试验的试样。
2 根据试验要求用环刀切取土样时,应在环刀内壁涂一薄层凡士林,刃口向下放在土样上,将环刀垂直下压,并用切土刀沿环刀外侧切削土样,边压边削至土样高出环刀,根据试样的软硬采用钢丝锯或切土刀两端土样,擦净环刀外壁,称环刀和土的总质量。
3 从余土中取代表性试样测定含水率。比重、颗粒分析、界限含水率等项试验的取样,应按第6.1.5条2款步骤的规定进行。
4 切削试样时,应对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述,对低塑性和高灵敏度的软土,制样时不得扰动。
6.1.5 扰动土试样的备样,应按下列步骤进行:
1 土样从筒或包装袋中取出,对土样的颜色、气味、夹杂物和土类及均匀程度进行描述,并将土样切成碎块,拌和均匀,取代表性土样测定含水率。
2 对均匀和含有机质的土样,宜采用天然含水率状态下代表性土样,供颗粒分析、界限含水率试验。对非均质土应根据试验项目取足够数量的土样,置于通风处凉干至可碾散为止。对砂土和进行比重试验的土样宜在105~110℃温度下烘干,对有机质含量超过5%的土、含石膏和硫酸盐的土,应在65~70℃温度下烘干。
3 将风干或烘干的土样放在橡皮板上用木碾碾散,对不含砂和 的土样,可用碎土器碾散(碎土器不得将土粒破碎)。
4 散后的粗粒土和细粒土,应按GB/T50123—1999中B.0.1的要求过筛。对含细粒土的砾质土,应先用水浸泡并充分搅拌,使粗细颗粒分离后按不同试验项目的要求进行过筛。
6.1.6 扰动土试样的制作,应按下列步骤进行:
1 试样的数量视试验项目而定,应有备用试样1~2个。
2 将碾散的风干土样通过孔径2mm 或5mm 的筛,取筛下足够试验用的土样,充分拌匀,测定风干含水率,装入保湿缸或塑料袋内备用。
3 根据试验所需的土量与含水率,制备试验所需的加水量应按下式计算:
m w =m0/ (1+0.01w0) ³0.01(w1-w 0) (6.1.6-1)
式中:m w ——制备试样所需的加水量(g );
m 0——湿土(或风干土)质量(g ); w 0——湿土(或风干土)含水率(%); w 1——制样要求的含水率(%)。
4 称取过筛的风干土样平铺于搪瓷盘内,将水均匀喷洒于土样上,充分拌匀后装入盛土容器内盖紧,湿润一昼夜,砂土的湿润时间可酌减。
5 测定湿润土样不同位置处的含水率,不应少于两点,含水率差值应符合本标准6.1.2条的规定。
6 根据环刀容积及所需的干密度,制样所需的湿土量应按下式计算:
m 0=(1+0.01w0) ρd V (6.1.6-2)
式中: ρd ——试样的干密度(g/cm3);
V ——试样体积(环刀容积)(cm 3)。 7 扰动土制样可采用击样法和压样法。
1)击样法:将根据环刀容积和要求干密度所需质量的湿土倒入装有环刀的击样器内,击实到所需密度。
2)压样法:将根据环刀容积和要求干密度所需质量的湿土倒入装有环刀的击样器内,以静压力通过活塞将土样压紧到所需密度。
8 取出带有试样的环刀,称环刀和试样总质量,对不需要饱和,且不立即进行试验的试样,应存放在保湿器内备用。
6.2 试样饱和
6.2.1 试样饱和宜根据土样的透水性能,分别采用下列方法:
1 采用浸水饱和法。
2 系数大于10-4cm/s的细粒土,采用毛细管饱和法;渗透系数小于、等于10-4cm/s的细粒土,采用抽气饱和法。 6.2.2 毛细管饱和法,应按下列步骤进行:
1 选用框式饱和器,试样上、下放滤纸和透水板,装入饱和器内,并旋转螺母。
2 将装好的饱和器放入水箱内,注入清水,水面不宜将试样浸没,关箱盖,浸水时间不得少于两昼夜,使试样充分饱和。
3 取出饱和器,松开螺母,取出环刀,擦干外壁,称环刀和试样的总质量,并计算试样的饱和度。当饱和度低于95%时,应继续饱和。 6.2.3 试样的饱和度应按下式计算:
S r =(ρsr -ρd )G s /ρd ²e (6.2.3-1)
或
S r =wsr G s /e (6.2.3-2)
式中: Sr ——试样饱和度(%);
wsr ——试样饱和后的含水率(%);
ρsr ——试样饱和后的密度(g/cm3); G s ——土粒比重;
e ——试样的孔隙比。
6.2.4 抽气饱和法,应按下列步骤进行;
1 选用叠式或框式饱和器和真空饱和装置。在叠式饱和器下夹板的正中,依次放置透水板、滤纸、带试样的环刀、滤纸、透水板,如此顺序重复,由上向下重叠到拉杆高度,将饱和器上夹板盖好后,拧紧拉杆上的螺母,将各环刀在上、下夹板间夹紧。
2 将装有试样的饱和器放入真空缸内,真空缸和盖之间涂一薄层凡士林,盖紧。将真空缸与抽气机接通,启动抽气机,当真空压力表读数接近当地一个大气压时(抽气时间不得少于1h ),微开夹管,使清水徐徐注入真空缸,在注水过程中,真空压力表读数宜保持不变。
3待水淹没饱和器后停止抽气。开夹使空气进入真空缸,静止一段时间,细粒土宜为10h ,使试样充分饱和。
4 打开真空缸,从饱和器内取出带环刀的试样,称环刀和试样的总质量,并计算饱和度。当饱和度低于95%时,应继续抽气饱和。
7 试验方法和步骤 7.1 含水率试验
7.1.1 本方法适用于粗粒土、细粒土、有机质土和冻土。 7.1.2 试验步骤:
1 取具有代表性的试样15~30g 或用环刀中的试样,有机质土、砂类土和整体状构造冻土为50g ,放入称量盒内,盖上盒盖,称盒加湿土质量,准确至0.01g 。
2 打开盒盖,将盒置于烘箱内,在105~110℃的恒温下烘至恒重。烘干时间对粘土、粉土不得少于8h ,对砂土不得少于6h ,对含有机质超过干土质量5%的土,应将温度控制在65~70℃的恒重下烘至恒重。
3 将称量盒从烘箱中取出,盖上盒盖,放入干燥容器内冷却至室温,称盒加干土质量,准确至0.01g 。
7.1.3 试验的含水率ω0,按下式计算,准确至0.1%;
ω0=(m0/md -1) ³100 (7.1.3)
式中: md ——干土质量(g );
m 0——湿土质量(g )。
7.1.4 对层状和网状构造的冻土含水率试验应按下列步骤进行:用四分法切取200~500g 试样(视冻土结构均匀程度而定,结构均匀少取,反之多取)放入搪瓷盘中,称盘和试样质量,准确至0.1g 。待冻土试样融化后,调成均匀糊状(土太湿时,多余的水分让其自然蒸发或用吸球吸出,但不得将土粒带出;土太干时,可适当加水),称土糊和盘质量,准确至0.1g 。从糊状土中取样测定含水率,其试验步骤和计算按本标准1.0.3、1.0.4条进行。
7.1.5 层状和网状冻土的含水率ω,应按下式计算,准确至0.1%。
ω=[(m1/m2)(1+0.01wh )-1]³100 (7.1.5)
式中: ω——含水率(%);
m 1——冻土试样质量(g ); m 2——糊状试样质量(g ); ωh ——糊状试样的含水率(%)。
7.1.6 本试验必须对两个试样进行平行测定,测定的差值:当含水率小于40%时为1%;当含水率等于、大于40%时为2%,对层状和网状构造的冻土不大于3%。取两个测值的平均值,以百分数表示。
7.2 密度试验
7.2.1 环刀法:
1 本试验方法适用于细粒土。
2 主要仪器设备:
1)环刀:内径61.8mm 和79.8mm ,高度20mm 。
2)天平:称量500g ,最小分度值0.1g ;称量200g ,最小分度值0.01g 。 3 环刀法测定密度,应按本指导书6.1.4条2款的步骤进行。 4 湿密度计算,按下式计算:
ρ0=m0/V (7.2.1-1)
式中 ρ0—试样的湿密度(g/cm3),准确到0.01 g/cm3。
5 干密度计算,按下式计算:
ρd =ρ0/(1+0.01w0) (7.2.1-2)
6 本试验应进行两次平均测定,两次测定的差值不得大于0.03 g/cm3,取两次测定的平均值。 7.2.2 灌砂法
1
2 主要仪器设备1) 组成(如图)。漏斗和容砂瓶。
2) 天平:称量500g ,最小分度值3 10.50mm ,密度宜选用2)称其质量。
3)将密度测定器竖立,灌砂漏斗口向下,关阀门,向灌砂漏斗中注满标准砂,打开阀门使灌砂漏斗内的标准砂漏入容砂瓶内,继续向漏斗中注砂漏入瓶内,当砂停止流动时迅速关闭阀门,倒掉漏斗中多余的砂,称容砂瓶、灌砂漏斗和标准砂的总质量,准确至5g 。试验中应避免震动。
4)倒出容砂瓶内的标准砂,通过漏斗向容砂瓶内注水至水面高出阀门,关阀门,倒掉漏斗中多余的水,称容砂瓶、漏斗和水的总质量,准确至5g ,并测定水温,准确至0.5℃。重复测定3次,3次测定之间的差值不得大于3mL ,取3次测定的平均值。
4 容砂瓶的容积,应按下式计算:
V r =(mr2-m r1)/ ρwr (9)
式中 Vr ——容砂瓶容积(mL );
有孔径为13mm
m r2——容砂瓶、漏斗和水的总质量(g ); m r1——容砂瓶和漏斗的质量(g );
ρwr ——不同水温时水的密度(g/cm3),如表(7.2.2)。
表7.2.2 -1 水 的 密 度
5 标准砂的密度,应按下式计算:
ρs =(mrs -m r1)/Vr (7.2.2-1)
式中 ρs ——标准砂的密度(g/cm3);
m rs ——容砂瓶、漏斗和标准砂的总质量(g )。 6 灌砂法试验,应按下列步骤进行:
1)根据试样的最大粒径,确定试坑尺寸见表7.2.2-2。
表7.2.2-2 试坑尺寸(mm )
2)将选定的试验处的试坑地面整平,除去表面松散的土层。
3)按确定的试坑直径划出坑口轮廓线,在轮廓线内下挖至要求深度,边挖边将坑内的试样装入盛土容器内,称试样质量。
4)向容砂瓶内注满砂,关阀门,称容砂瓶、漏斗和砂的总质量,准确至10g 。 5)将密度测定器倒置(容砂瓶向上)于挖好的坑口上,打开阀门,使砂注入使坑。在注砂过程中不应震动。当砂注满试坑时关闭阀门,称容砂瓶、漏斗和余砂的总质量,准确至10g ,并计算注满试坑所用的标准砂质量。
7 试样的密度,应按下式计算:
ρ0=mp /(ms /ρs ) (7.2.2-2)
式中 ms ——注满试坑所用标准砂的质量(g )。
8 试样的干密度,应按下式计算,准确至0.01 g/cm3。
ρd =mp /(1+0.01w1)/(ms /ρs ) (7.2.2-3)
7.3 土粒比重试验(比重瓶法)
7.3.1 一般规定:
1 本试验方法适用于粒径小于5mm 的各类土。 2 土颗粒的平均比重,应按下式计算:
Gsm =1/(P 1/GS1+P2/GS2) (7.3.1-1)
式中 Gsm ——土颗粒平均比重;
G S1——粒径大于、等于5mm 的土颗粒比重; G S2——粒径小于5mm 土颗粒比重;
P 1 ——粒径大于、等于5mm 的土颗粒质量占试样总质量的百分比(%); P 2 ——粒径小于5mm 的土颗粒质量占总质量的百分比(%)。
3 本试验必须进行两次平行测定,两次测定的差值不得大于0.02,取两次测值的平均值。 7.3.2 主要仪器设备:
1 比重瓶:100mL 或50mL ; 2 恒温水浴:准确度为±1℃; 3 砂浴:可调节温度;
4 天平:称量200g, 精度0.001g ;
5 温度计:刻度为0~50℃, 最小分度值为0.5℃;
7.3.3 比重瓶的校准:
1 将比重瓶洗净、烘干,置于干燥箱内,冷却后秤量,准确至0.001g 。 2 将煮沸经冷却的纯水注入比重瓶。对长颈比重瓶注水至刻度处;对短颈比重瓶应注满纯水,塞紧瓶塞,多余水自瓶塞毛细管中溢出,将比重瓶放入恒温水槽直至瓶内水温稳定。取出比重瓶,檫干外壁,称瓶水总质量,精确至0.001g ,测定恒温水槽内水温,精确至0.5℃
3 调节数个恒温水槽内的温度,温度差宜为5℃,测定不同温度下的瓶、水总质量。每个温度时均应进行量词平行测定,两次测定的差值不得大于0.002g ,取两次测值的平均值,绘制温度与评、水总质量的关系曲线。
7.3.3 试样制备,按照本指导书第6.1.5条1、2款的步骤进行。
7.3.4 试验步骤:
1 将比重瓶烘干。称取烘干试样15g (当用50mL 的比重瓶时,称取试样10g )装入比重瓶,称试样和瓶的总质量,准确至0.001g 。
2 向比重瓶内注入半瓶纯水,摇动比重瓶,并在砂浴上煮沸,煮沸时间自悬液沸腾起砂土不少于30min ,粘土、粉土不得少于1h 。沸腾后调节砂浴温度,比重瓶内悬液不得溢出。对砂土宜用真空抽气法;对含有可溶盐、有机质和亲水性胶体的土必须用中性液体(煤油)代替纯水,采用真空抽气法排气,真空表读数宜接近当地一个大气负压值,抽气时间不少于1h 。
注:用中性液体,不能用煮沸法。
3 将煮沸经冷却的纯水(或抽气后的中性液体)注入装有试样悬液的比重瓶。将比重瓶置于恒温恒温水浴内至温度稳定,且瓶内上部悬液澄清。取出比重瓶,擦干凭外壁,称比重瓶、水、试样总质量,精确至0.001g ;并应测定瓶内的水温,准确至0.5℃。
4 从温度与瓶、水总质量的关系曲线中查得各试验温度下的瓶、水总质量。
7.3.5 土的比重Gs ,按下式计算:
Gs=md ²G iT /(mbw +md -m bwa ) (7.3.5)
式中 mbw ——比重瓶、水总质量(g );
mbwa ——比重瓶、水、试样总质量(g );
GiT ——T ℃时纯水或中性液体的比重;
md ——试样质量(g )。
7.4 颗粒分析试验
7.4.1 本试验方法适用于粒径小于、等于60mm ,大于0.075mm 的土。
7.4.2 仪器设备:
1 分析筛:
1)粗筛:孔径为60、40、20、10、5、2mm 。
2)细筛:孔径为2.0、1.0、0.5、0.25、0.075mm 。
2 天平:称量5000g ,最小分度值1g ;称量1000g ,最小分度值0.1g ;称
3 振筛机:筛析过程中应能上下震动。
4 其他:烘箱、研钵、瓷盘、毛刷等。
7.4.3筛析法的取样数量,应符合表7.4.3的规定
表7.4.3 取样数量
7.4.4 试验步骤:
1 按本标准表7.4.3的规定称取试样的质量,应精确到0.1g ,试样数量超过500g 时,应精确至1g 。
2 将试样过2mm 筛,称筛上和筛下的试样质量。当筛下的试样质量小于试样总质量的10%时,不作细筛分析;筛上的试样质量小于试样总质量的10%时,不作粗筛分析。
3 取筛上的试样倒入依次叠好的粗筛中,筛下的试样倒入依次叠好的细筛中,进行筛析。细筛宜置于振筛机上震筛,振筛时间宜为10~15min。再按由上而下的顺序将各筛取下,称各级筛上及底盘内试样的质量,应精确到0.1g 。
4 筛后各级筛上和筛底上的试样质量的总和与筛前试样总质量的差值,不
得大于试样总质量的1%。
7.4.5 含有细粒土颗粒的砂土的筛析法试验,应按下列步骤进行:
1 按本标准上表的规定称取代表性试样,置于盛水容器中充分搅拌,使试样的粗细颗粒完全分离。
2 将容器中的试样悬液通过2mm 筛,取筛上的试样烘至恒重,称烘干试样质量,应准确到0.1g ,并按本标准1.1.4条3、4款的步骤进行粗筛分析,取筛下的试样悬液,用带橡皮条的研杆研磨,再过0.075mm 筛,并将筛上试样烘至恒重,称烘干试样质量,应准确至0.1g ,然后按本标准1.1.4条3、4款的步骤进行细筛分析。
3 当粒径小于0.075mm 的试样质量大于试样总质量的10%时,应按本标准密度计法或移液管法测定小于0.075mm 的颗粒组成。
7.4.6 小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比,应按下式计算: X=ma /mb ²d x (7.4.6)
式中 X—小于某粒径的试样质量占总质量的百分比(%);
m a —小于某粒径的试样质量(g ); m b —细筛分析时为所取的试样质量;粗筛分析时为试样总质量(g ); d x —粒径小于2mm 的试样质量占试样总质量的百分比(%)。
7.4.7 以小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比为纵坐标,颗粒粒径为横坐标,在单对数坐标上绘制颗粒大小分布曲线。
7.4.8 必要是计算级配指标:不均匀系数和曲率指数。
1 不均匀系数按下式计算:
C u =d60/d10 (7.4.8-1)
式中 Cu ——不均匀系数;
d 60——限制粒径,颗粒大小分布曲线上的某粒径,小于该粒径的土含量
占总质量的60%;
d 10——有效粒径,颗粒大小分布曲线上的某粒径,小于该粒径的土含量
占总质量的60%。
2 曲率系数按下式计算:
C c =d230/(d10²d 60) (7.4.8-2)
式中 Cc ——曲率系数;
d 60——颗粒大小分布曲线上的某粒径,小于该粒径的土含量占总质量的
30%。
7.5 界限含水率试验
7.5.1 本试验方法适用于粒径小于0.5mm 以及有机质含量不大于试样总质量 5%的土。
7.5.2 主要仪器设备:
1 光电式液塑限联合测定仪:圆锥质量为:76g ,试样杯内径为40mm ,高度为30mm 。
2 天平:称量200g ,精度0.01g 。
7.5.3 试验步骤:
1 本试验宜采用天然含水率试样,当土样不均匀时,采用风干试样,当试样中含有粒径大于0.5mm 的土粒和杂物时,应过0.5mm 筛。
2 当采用天然含水率土样时,取代表性土样250g ;采用风干试样时,取0.5mm 筛下的代表性土样200g ,将试样放在橡皮板上用纯水将土样调成均匀膏状,放入调土皿,浸润过夜。
3 将制备的试样充分调拌均匀,填入试样杯中,填样时不应留有空隙,对较干的试样应充分搓揉,密实地填入试样杯中,填满后刮平表面。
4 将试样杯放在联合测定仪的升降座上,在圆锥上抹一薄层凡士林,接通电源,使电磁铁吸住圆锥。
5 调节零点,将屏幕上的标尺调在零点,调整升降座、使圆锥尖接触试样表面,指示灯亮时圆锥在自重下沉试样,经5s 后测读圆锥下沉深度(显示在屏幕上),取出试样杯,挖去锥尖入土处的凡士林,取锥体附近的试样不少于10g ,放入称量盒内,测定含水率。
6 将全部试样再加水或吹干并调匀,重复本条3至5款的步骤分别测定第二点、第三点试样的圆锥下沉深度及相应的含水率。液塑限联合测定应不少于三点。
7.5.4 试样的含水率应按标准式(7.1.3)计算。
7.5.5 以含水率为横坐标,圆锥入土深度为纵坐标在双对数坐标纸上绘制关系
曲线,三点应在一直线上。当三点不在一直线上时,通过高含水率的点和其余两点连成二条直线,在下沉为2mm 处,查得相应的2个含水率,当两个含水率的差值小于2%时,应以两点含水率的平均值与高含水率的点连一直线,当两个含水率的差值大于、等于2%时,应重做试验。
7.5.6 在含水率与圆锥下沉深度的关系图上查得下沉深度为17mm 所对应的含水率为液限,查得下沉深度为10mm 所对应的含水率为10mm 液限,取值以百分数表示,准确至0.1%。
7.5.7 塑性指数应按下式计算:
IP =ωL -ωP
式中 IP ——塑性指数
ωL ——液限(%)
ωP ——塑限(%)
7.5.8 液性指数应按下式计算:
IL =(ωO -ωP )/ IP
式中 IL ——液性指数,计算至0.01。
7.6 击实试验
7.7.1 本试验分轻型击实和重型击实。轻型击实试验适用于;粒径小于5mm 的粘性土,重型击实试验适用于粒径不大于20mm 的土。采用三层击实时,最大粒径不大于40mm 。
7.7.2 轻型击实试验的单位体积实功约592.2kJ/m3,轻型击实试验的单位体积实功约2684.9kJ/m3。
7.7.3 主要仪器设备:
1)数显电动击实仪:主要部件规格见表7.7.3。
表7.7.3 击实仪主要部件规格表
2)击实仪的击锤应配导筒,击锤与导筒间应有足够的间隙使锤能自由下落;电动操作的击锤必须有控制落距的跟踪装置和锤击点按一定角度(轻型53.5°,重型45°)均匀分布的装置(重型击实仪中心点每圈要加一击)。
3)天平:称量200g ,最小分度值0.01g 。
4)台称:称量10kg ,最小分度值5g 。
5)标准筛:孔径为20mm 、40mm 和5mm 。
6)试样推出器:宜用螺旋式千斤顶或液压式千斤顶,但无此类装置,亦可用刮刀和修土刀从击实筒中取出试样。
7.7.4 试样制备分为干法和湿法两种。
1 干法制备试样应按下列步骤进行:用四分法取代表性土样20kg (重型为50kg ),风干碾碎,过5mm (重型过20mm 或40mm )筛,将筛下土样拌匀,并测定土样的风干含水率。根据土的塑性预估最优含水率,并按本标准第 条 款的步骤制备5个不同含水率的一组试样,相邻2个含水率的差值宜为2%。
注:轻型击实中5个含水率中应有2个大于塑性,2个小于塑性,1个接近塑性。 2 湿法制备试样应按下列步骤进行:取天然含水率的代表性土样20kg (重型为50kg ),碾碎,过5mm 筛(重型过20mm 或40mm ),将筛下土样拌匀,并测定土样的天然含水率。根据土样的塑性预估最优含水率,按本条第一款注的原则选择至少5个含水率的土样,分别将天然含水率的土样风干或加水进行制备,应使制备好的土样水分均匀分布。
7.7.5 试验步骤:
1 将击实仪平稳置于刚性基础上,击实筒于底座连接好,安装好护筒,在击实筒内壁均匀涂一层润滑油。称取一定量试样,倒入击实筒内,分层击实,轻型击实试样为2~5kg ,分3层,每层25击;重型击实试样为4~10kg ,分5层,每层56击,若分3层,每层94击。每层试样高度宜相等,每层交界处的土面应刨毛。击实完成时。超出击实筒顶的试样高度应小于6mm 。
2 卸下护筒,用直刮刀修平击实筒顶部的试样,拆除底版,试样底部若超出筒外,也应修平,擦净筒外壁,称筒与试样的总质量,准确至1g ,并计算试样的湿密度。
3 用推土器将试样从击实筒中推出,取2个代表性试样测定含水率,2个含水率的差值应不大于1%。
4 对不同含水率的试样依次击实。
7.7.6 试样的干密度应按下式计算:
ρd =ρ0/(1+0.01wi ) (7.7.6)
式中 wi —某点试样的含水率(%)。
7.7.7 干密度和含水率的关系曲线,应在直角坐标纸上绘制。并应取曲线峰值点相应的纵坐标为击实试样的最大干密度,相应的横坐标为击实试样的最优含水率。当关系曲线不能绘出峰值点时,应进行补点,土样不宜重复使用。
7.7.8 气体体积等于零(即饱和度100%)的等值线应按下式计算,并应将计算值绘于本标准图的关系曲线上。
ωset =(ρw /ρd -1/Gs ) ³100 (7.7.8)
式中 ωset ——试样的饱和含水率(%);
ρw ——温度4℃时水的密度(g/cm3);
ρd ——试样的干密度(g/cm3);
G s ——土颗粒比重。
7.7.9 轻型击实试验中,当试样中粒径大于5mm 的土质量小于或等于试样总质量的30%时,应对最大干密度和最优含水率进行校正。
1 最大干密度应按下式校正:
ρ'dmax =1/[(1-P5)/ ρdmax +P5/(ρw ²G s2)] (7.7.9-1)
式中 ρ'dmax ——校正后试样的最大干密度(g/cm3);
P 5——粒径大于5mm 土的质量百分数(%); G s2——粒径大于5mm 土粒的饱和面比重。
注:饱和面比重指当土粒呈饱和面干状态时的土粒总质量与相当土粒总体积的纯水4℃
时质量的比值。
2 最优含水率应按下式进行校正,计算至0.1%。
ω'opt =ωopt (1-P5)+P5²ωab (7.7.9-2)
式中 ω'opt ——校正后试样的最优含水率(%);
ωopt ——击实试样的最优含水率(%);
ωab ——粒径大于5mm 土粒的吸着含水率(%)。
人工地基垫层压实系数
压实系数
压实系数指工地试样的干密度与由击实验得到的试样最大干密度指比值K 。路基的压实质量以施工压实度K (%)表示。 路堤、路堑和路堤基层均应进行压实。
压实土基的意义:研究表明,压实土基的作用在于提高土体的密实度,降低土体的透水性,减小毛细水的上升高度,以防止水分积聚和侵蚀而导致土基软化,或因浆胀而引起不均匀变形。
压实原理:利用机械的方法来改变土的结构,以达到提高土基强度和稳定性的目的。
影响土基压实度的内在因素主要是含水量和土的性质,外在因素有压实功能,压实工具以及方法等。
压实系数是经验取值。标贯值与承载力有直接关系:N63.5 ;砂土 N=10、15、30、50 时的承载力分别在150、200、300、400左右。
在地基主要受力层范围内,按不同结构类型,要求压实系数达到0.94至0.96以上,一般都是在这个范围进行取值。
国家规范中似乎是没有明文规定,但是据我所知有很多省份都出台了一些相关规定,下面是某省的地方规定的一个截取: “第二条
回填土必须分层夯实,每层虚铺厚度不得超过300mm (在狭窄处填土当单人手夯时,每层虚铺厚度不得超过100mm )。草皮、木块、毛竹料等有机物质不得进入回填土内。严禁水沉法回填土方。”
不同的土壤类别对应不同的系数,需要根据当地的实际情况查表得到。
回填土压实系数的具体范围值0.9到0.98
普通房建工程基础一般是0.95,房心和室外一般是0.93;
压实系数是指现场单位体积压实后重量与实验室作出的单位体积最大击实重量的比值。
(1)承载力的确定。经过人工压实(或夯实) 的3∶7灰土垫层,当压实系数控制在0.97及干土重度不小于14.5~15.0 kN/m3时,其容许承载力可达300 kPa以上。对于2∶8灰土,当压实系数控制在0.97及干土重度不小于14.8~15.5 kN/m3时,其容许承载力可达300 k Pa。
(2)灰土垫层材料配比。灰土中石灰用量在一定范围内,其强度随灰土用量的增大而提高,但当超过一定限值后,强度则增加很小,并且有逐渐减小的趋势。1∶9灰土只能改善土和压实性能,2∶8和3∶7灰土一般作为最优含灰率,但与石灰的等级有关,通常应以CaO+MgO所含总量达到8%左右为最佳。
灰土中土不仅作填料用,而且参与化学作用,尤其是土中的粘粒或胶粒具有一定活性和胶结性。含量越多,灰土强度越高,土粒粒径不得大于15 mm。灰土垫层的施工,应严格按有关规程进行。
(3)灰土的质量检验。一般采用环刀取样,测定其干土重度。质量标准可按压实系数确定,一般为0.93~0.95。管道基础压实系数一般采用0.95,不得小于0.90。
地下室外墙与基坑侧壁间隙应灌注素混凝土,或采用灰土、级配砂石、压实性较好的素土分层夯实,其压实系数不宜小于0.94
6 基础施工完毕,其周围的灰、砂、砖等,应及时清除,并应用素土在基础周围分层回填夯实,至散水垫层底面或至室内地坪垫层底面止,其压实系数不宜小于0.93。
8.4.2 地下工程施工超出设计地面后,应进行室内和室外填土,填土厚度在1m 以内时,
其压实系数不得小于0.93,填土厚度大于1m 时,其压实系数不宜小于0.95。
第10.1.2条 在压实填土的过程中,应分层取样检验土的干密度和含水量. 每50-100m2面积内应有一个检验点,根据检验结果求得的压实系数,不得低于表6.3.4的规定,对碎石土干密度不得低于2.0t/m3。
4.2.7 承台和地下室外墙与基坑侧壁间隙应灌注素混凝土,或采用灰土、级配砂石、压实性较好的素土分层夯实,其压实系数不宜小于0.94。(建筑桩基技术规范)
4.2.7 承台和地下室外墙的肥槽回填土质量至关重要。在地震和风载作用下,可利用其外侧土抗力分担相当大份额的水平荷载,从而减小桩顶剪力分担,降低上部结构反应。但工程实践中,往往忽视肥槽回填质量,以至出现浸水湿陷,导致散水破坏,给桩基结构在遭遇地震工况下留下安全隐患。设计人员应加以重视,避免这种情况发生。一般情况下,采用灰土和压实性较好的素土分层夯实;当施工中分层夯实有困难时,可采用素混凝土回填。
路基路面承载力
、 目的和适用范围
1.1 本方法适用于测定各类路基路面的回弹弯沉,用以评定其整体承载能力,可供路面结构设计使用。
1.2 沥青路面的弯沉以路表温度20℃时为准,在其他温度测试时,对厚度大于5cm 的沥青路面,弯沉值应予温度修正。
2、 引用标准
JTJ059-95《公路路基路面现场测试规程》
3、 仪具与材料
本试验需要下列仪具与材料:
3.1 标准车:双轴、后轴双侧4轮的载重车,其标准轴荷载、轮
胎尺寸、轮胎间隙及轮胎气压等主要参数应符合表1的要求。测试车可根据需要按公路等级选择,高速公路、一级公路及二级公路应采用后轴10t 的BZZ-100标准车;其他等级公路可采用后轴6t 的BZZ-60标准车。
测定弯沉用的标准车参数 表 1
3.2 路面弯沉仪:由贝克曼梁、百分表及表架组成,贝克曼梁 由合金铝制成,上有水准泡,其前臂(接触路面)与后臂(装百分表)长度比为2∶1。弯沉仪长度有两种:一种长3.6m, 前后臂分别为2.4m 和1.2m; 另一种加长的弯沉仪长5.4m, 前后臂分别为3.6m 和1.8m. 当在半刚性基层沥青路面或水泥混凝土路面上测定时, 宜采用长度为5.4m 的贝克曼梁弯沉仪, 并采用BZZ-100标准车. 弯沉采用百分表量得, 也可用自动记录装置进行测量.
3.3 接触式路表温度计:端头为平头, 分度不大于1℃.
3.4 其他:皮尺、口哨、白油漆或粉笔、指挥旗等.
4、 试验方法
4.1 准备工作
(1) 查并保持测定用标准车的车况及刹车性能良好, 轮胎内 胎符合规定充气压力.
(2) 汽车车槽中装载(铁块或集料), 并用地中衡或野外承重测
试仪称量后轴总质量, 符合要求的轴重规定, 汽车行驶及测定过程中, 轴重不得变化.
(3) 测定轮胎接地面积:在平整光滑的硬质路面上用千斤顶
将汽车后轴顶起, 在轮胎下方铺一张新的复写纸, 轻轻落下千斤顶, 即在方格纸上印上轮胎印痕, 用求积仪或数方格的方法测算轮胎接地面积, 准确至0.1cm²。
(4) 查弯沉仪百分表测量灵敏情况。
(5) 在沥青路面上测定时,用路表温度计测定试验时气温及
路表温度(一天中气温不断变化,应随时测定),并通过气象台了解前5d 的平均气温(日最高气温与最低气温的平均值)。
(6) 记录沥青路面修建或改建时材料、结构、厚度、施工及养护等情况。
4.2 路基路面回弹弯沉测试步骤
(1) 测试路段布置测点,其距离随测试需要而定。测点应在路面行车车道的轮迹带上,并用白油漆或粉笔划上标记
(2) 将试验车后轮轮隙对准测点后约3—5cm 处的位置上。
(3) 将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处,与汽车方向一致,梁臂不得碰到轮胎,弯沉仪测头置于测点上(轮隙中心前方3—5cm 处),并安装百分表于弯沉仪的测定杆上,百分表调零,用手指轻轻叩打弯沉仪,检查百分表是否稳定回零。 弯沉仪可以是单侧测定,也可以是双侧同时测定。
(4) 测定者吹哨发令指挥汽车缓缓前进,百分表随路面变形的增加而持续向前转动。当表针转动到最大值时,迅速读取初读数L 1。汽车仍在继续前进,表针反
向回转,待汽车驶出弯沉影响半径(约3m 以上)后,吹口哨或挥动指挥红旗,汽车停止。待表针回转稳定后,再次读取终读数L 2。汽车前进的速度宜为5Km/h
左右。
4.3 弯沉仪的支点变形修正
(1) 当采用长度为3.6m 的弯沉仪对半刚性基层沥青路面、水泥混凝土路面等进行弯沉测定时,有可能引起弯沉仪支座处变形,因此测定时应检验支点有无变形。此时应用另一台检验用的弯沉仪安装在测定用弯沉仪的后方,其测点架于测定用弯沉仪的支点旁。当汽车开出时,同时测定两台弯沉仪的弯沉读数,如检验用弯沉仪百分表有读数,即应该记录并进行支点变形修正。当在同一结构层上测定时,可在不同位置测定5次,求取平均值,以后每次测定时以此作为修正值。支点变形修正的原理如图1所示。
(2) 当采用长度为5.4m 的弯沉仪测定时,可不进行支点变形修正。
图1弯沉仪支点变形修正原理
5、结果计算及温度修正
5.1 路面测点的回弹弯沉值依式(1)计算:
L T =(L 1-L 2)³2 (1)
式中:L T ——在路面温度T 时的回弹弯沉值(0.01mm );
L 1——车轮中心临近弯沉仪测头时百分表的最大读数(0.01mm );
L 2——汽车驶出弯沉影响半径后百分表的最终读数(0.01mm )。
5.2 当需要进行弯沉仪支点变形修正时,路面测点的回弹弯沉
值按式(2)计算。
L T =(L 1-L 2)³2+(L 3-L 4)³6 (2)
式中:L 1——车轮中心临近弯沉仪测头时测定用弯沉仪的最大读数(0.01mm );
L 2——汽车驶出弯沉影响半径后用弯沉仪的最终读数(0.01mm );
L 3——车轮中心临近弯沉仪测头时检验用弯沉仪的最大读数(0.01mm );
L 4——汽车驶出弯沉影响半径后检验用弯沉仪的终读数(0.01mm )。
注:此式适用于测定用弯沉仪支座处有变形,但百分表架处路面已无变形的情况。
5.3 沥青面层厚度大于5cm 的沥青路面,回弹弯沉值应进行温
度修正,温度修正及回弹弯沉的计算宜按下列步骤进行。
(1) 测定时的沥青层平均温度按式(3)计算:
T=(T 25+Tm +Te )/ 3 (3)
式中:T ——测定时沥青层平均温度(℃);
T 25——根据T0由图2决定的路表下25mm 处的温度(℃);
T m ——根据T 0由图2决定的沥青层中间深度的温度(℃);
T e ——根据T 0由图2决定的沥青层底面处的温度(℃)。
图2中T 0为测定时路表温度与测定前5d 日平均气温的平均值之和(℃),日平
均气温为日最高气温与最低气温的平均值。
图(2) 沥青层平均温度的决定
注:线上的数字为从路表下的不同深度(mm )
(2) 采用不同基层的沥青路面弯沉值的温度修正系数K ,根据沥青层平均温度T 及沥青层厚度,分别由图(3)及图(4)求取。
图(3)路面弯沉温度修正系数曲线(适用于粒料基层及沥青稳定基层)
(3) 沥青路面回弹弯沉按式(4)计算:
图(4)路面弯沉温度修正系数曲线(适用于无机结合料稳定的半刚性基层)
L 20 =LT ³ K (4)
式中:K ——温度修正系数;
L 20——换算为20℃的沥青路面回弹弯沉值(0.01mm );
L T ——测定时沥青面层内平均温度为T 时的回弹弯沉值(0.01mm )。
b) 按式(5)计算每一个评定路段的代表弯沉:
Lr=L+ZaS (5)
式中:Lr ——一个评定路段的代表弯沉(0.01mm );
L ——一个评定路段内经各项修正后的各测点弯沉的平均值(0.01mm ); S ——一个评定路段内经各项修正后的全部测点弯沉的标准差(0.01mm ); Za ——与保证率有关的系数,采用下列数值:
高速公路、一级公路 Za=2.0
二级公路 Za=1.645
二级以下公路 Za=1.5
5、 报告
报告应包括下列内容:
(1) 弯沉测定表、支点变形修正值、测试时的路面温度及温度修正值。
(2) 每一个评定路段的各测点弯沉的平均值、标准差及代表弯沉。
8 记录、报告和资料保管
8.1记录
土工试验原始记录由试验人员填写,技术监督人审核。
8.2 报告
土工试验报告经授权签字人审核后发放。
8.3 试验报告和原始记录存档,期限为5年。