(二)弯沉值的测试方法--
试验一 回弹弯沉测试方法
一、概 述
国内外普遍采用回弹弯沉值来表示路基路面的承载能力,回弹弯沉值越大,承载能力越小,反之则越大。通常所说的回弹弯沉值是指标准后轴载双轮组轮隙中心处的最大回弹弯沉值。在路表测试的回弹弯沉值可以反映路基、路面的综合承载能力。回弹弯沉值在我国已广泛使用且有很多的经验及研究成果,它不仅用于路面结构的设计中(设计回弹弯沉);用于施工控制及施工验收中(竣工验收弯沉值);同时还用在旧路补强设计中,是公路工程的一个基本参数,所以正确的测试具有重要的意义。
(一)弯沉值的几个概念
1、弯沉
弯沉是指在规定的标准轴载作用下,路基或路面表面轮隙位置产生的总垂直变形(总弯沉)或垂直回弹变形值(回弹弯沉),以0.01mm为单位。
2、设计弯沉值
根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、公路等级、面层和基层类型而确定的路面弯沉设计值。
3、竣工验收弯沉值
竣工验收弯沉值是检验路面是否达到设计要求的指标之一。,当路面厚度计算以设计弯沉值为控制指标时,则验收弯沉值应小于或等于设计弯沉值;当厚度计算以层底拉应力为控制指标时,应根据拉应力计算所得的结构厚度,重新计算路面弯沉值,该弯沉值即为竣工验收弯沉值。
(二)弯沉值的测试方法
弯沉值的测试方法较多,目前用的最多的是贝克曼梁法,在我国已有成熟的经验,但由于其测试速度等因素的限制,各国都对快速连续或动态测定进行了研究,现在用得比较普遍的有法国洛克鲁瓦式自动弯沉仪,丹麦等国家发明并几经改进形成的落锤式弯沉仪(FWD),美国的振动弯沉仪等。
二、贝克曼梁法
1(试验目的和适用范围
(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。
(2)本方法测定的路基、柔性路面的回弹弯沉值可供交工和竣工验收使用。
(3)本方法测定的路面回弹弯沉可为公路养护管理部门制定养路修路计划提供依据。
(4)沥青路面的弯沉以标准温度20?时为准,在其他温度(超过20土2?范围)测试时,对厚度大于5cm的沥青路面,弯沉值应予温度修正。
2(仪具与材料
(1)测试车: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要求。测试车可根据需要按公路等级选择,高速公路,一级及二级公路应采用后轴100kN的BZZ-100;其他等级公路也可采用后轴60kN的BZZ-60。
(2)路面弯沉仪:由贝克曼梁、百分表及表架组成,贝克曼梁由铝合金制成,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。
1
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;弯沉值采用百分表量得,也可用自动
记录
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装置进行测量。
(3)接触式路面温度计:端部为平头,分度不大于1?。
(4)其它:皮尺、口哨、白油漆或粉笔、指挥旗等。
3(试验方法与步骤
1)试验前准备工作
(1)检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)向汽车车槽中装载(铁块或集料),并用地中衡称量后轴总质量,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
2的方法测算轮胎接地面积、精确至0.1cm 。
(4)检查弯沉仪百分表测量灵敏情况。
(5)当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。
2)测试步骤
(1)在测试路段布置测点,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 ~ 5m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 。汽车仍在继续前进,表针反向回转:待汽车1
驶出弯沉影响半径(3m以上)后,吹口哨或挥动红旗指挥停车。待表针回转稳定后读取终读数 L 。汽车前进的速度宜为5km/h左右。 2
4(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的弯沉仪的后方,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,可在不同的位置测定5次,求平均值,以后每次测定时以此作为修正值。
(2)当采用长5(4m的弯沉仪测定时,可不进行支点变形修正。
5(结果计算及温度修正
1)计算测点的回弹弯沉值。
2)进行弯沉仪支点变形修正时,计算路面测点的回弹弯沉值。
2
3)沥青面层厚度大于5cm且路面温度超过(20土2)?范围时,回弹弯沉值应进行温度修正,温度修正有两种方法:
’(1)计算平均值和标准差时,应将超出L 土(2,3)s的弯沉特异值舍弃。对舍弃的弯沉值过大的点,应找出其周围界限,进行局部处理。用两台弯沉仪同时进行左右轮弯沉值测定时,应按两个独立测点什:不能采用左右两点的平均值。
(2)弯沉代表值不大于设计要求的弯沉值时得满分;大于时得零分。
若在非不利季节测定时,应考虑季节影响系数。
试验二 压实度试验检测方法
路基、路面压实质量是道路工程施工质量管理最重要的内在指标之一,只有对路基、路面结构层进行充分压实,才能保证路基、路面的强度。刚度及路面的平整度,并可以保证及延长路基、路面工程的使用寿命。
现场压实质量用压实度表示,对于路基土及路面基层,压实度是指工地实际达到的干密度与室内标准击实试验所得的最大于密度的比值;对沥青路面,压实度是指现场实际达到的密度与室内标准密度的比值。
一、现场密度试验检测方法
(一)灌砂法
灌砂法是利用均匀颗粒的砂去置换试洞的体积,它是当前最通用的方法,很多工程都把灌砂法列为现场测定密度的主要方法。该方法可用于测试各种土或路面材料的密度,它的缺点是:需要携带较多量的砂,而且称量次数较多,因此它的测试速度较慢。
采用此方法时,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150mm时,宜采用Φ100mm的小型灌砂筒测试。
(2)当集料的粒径等于或大于15mm,但不大于40mm,测定层的厚度超过150mm,但不超过200mm时,应用Φ150mm的大型灌砂筒测试。
1(仪具与材料
(1)灌砂筒:有大小两种,根据需要采用。储砂筒筒底中心有一个圆孔,下部装一倒置的圆锥形漏斗,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,储砂筒筒底与漏斗之间没有开关。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5m,6oomm的方形板。
(5)试样盘:小筒挖出的试样可用铝盒存放,大筒挖出的试样可用3oomm×5oomm× 40mm的搪瓷盘存放。
(6)天平或台称: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 及0.25,0.50mm清洁干燥的均匀砂,约2040kg,使用前须洗净、烘干,并放置足够长的时间,使其与空气的湿度达到平衡。
3
(9)盛砂的容器:塑料桶等。
(10)其他:凿子、改锥、铁锤、长把勺、小簸箕、毛刷等。
2(试验方法与步骤
(1)标定筒下部圆锥体内砂的质量
?在灌砂筒筒口高度上,向灌砂筒内装砂至距筒顶15mm左右为止。称取装入筒内砂的质量m ,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。1
?将开关打开,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(可等于标定罐的容积),然后关上开关,称灌砂筒内剩余砂质量 m ,准确至1g。5
?不晃动储砂筒的砂,轻轻地将灌砂筒移至玻璃板上,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。
?收集并称量留在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锥体的砂m 。 2
?重复上述测量三次,取其平均值。
(2)标定量砂的单位质量γ。
?用水确定标定罐的容积V,准确至1mL。
?在储砂筒中装人砂并称重,并将灌砂简放在标定罐上,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准确至1g。
?计算填满标定罐所需砂的质量。
?重复上述测量三次,取其平均值。
?计算量砂的单位质量。
(3)试验步骤
?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。
?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准确至1g。当需要检测厚度时,应先测量厚度后再进行这一步骤。
?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。
?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,应注意勿使凿出的材料丢失,并随时将凿出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 ,准确至1g。w
?从挖出的全部材料中取出有代表性的样品,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1000g对于粗粒土或水泥、石灰、粉煤灰等元机结合料稳定材料,宜将取出的全部材料烘干,且不少于2000g,称其质量m ,准确至1g。当为沥青表面处治或沥青贯人结d
构类材料时,则省去测定含水量步骤。
4
?将基板安放在试坑上,将灌砂筒安放在基板中间(储砂筒内放满砂质量m),使灌1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。小心取走灌砂筒,并称量筒内剩余砂的质量m ,准确到1g。 4
?如清扫干净的平坦表面的粗糙度不大,也可省去上述?和?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,小心取走灌砂筒,
’并称量剩余砂的质量m ,准确至1g。 4
?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,并放置一段时间,使其与空气的温度达到平衡后再用。
3(计算
(1)计算填满试坑所用的砂的质量m。b
(2)计算试坑材料的湿密度ρ。w
(3)计算试坑材料的干密度ρ。d
(4)水泥、石灰粉、煤灰等无机结合料稳定土,计算干密度ρ。 d
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。
4(试验中应注意的问题
灌砂法是施工过程中最常用的试验方法之一。此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。为使试验做得准确,应注意以下几个环节:
(1)量砂要
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。量砂如果重复使用,一定要注意晾干,处理一致,否则影响量砂的松方密度。
(2)每换一次量砂,都必须测定松方密度,漏斗中砂的数量也应该每次重做。因此量砂宜事先准备较多数量。切勿到试验时临时找砂,又不作试验;仅使用以前的数据。
(3)地表面处理要平整,只要表面凸出一点(即使1mm),使整个表面高出一薄层,其体积也算到试坑中去了,会影响试验结果。因此本方法一般宜采用放上基板先测定一次粗糙表面消耗的量砂,按公式计算填坑的砂量,只有在非常光滑的情况下方可省去此操作步骤。
(4)在挖坑时试坑周壁应笔直,避免出现上大下小或上小下大的情形:这样就会使检测密度偏大或偏小。
(5)灌砂时检测厚度应为整个碾压层厚,不能只取上部或者取到下一个碾压层中。
(二)环刀法
3环刀法是测量现场密度的传统方法。国内习惯采用的环刀容积通常为200cm ,环刀高度通常约5cm。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到下减小的,若环刀取在碾压层的上部,则得到的数值往往偏大,若环刀取的是碾压层的底部,则所得的数值将明显偏小,就检查路基土和路面结构层的压实度而言,我们需要的是整个碾压层的平均压实度,而不是碾压层中某一部分的压实度,因此,在用环刀法测定土的密度时,应使所得密度能代表整个碾压层的平均密度。然而,这在实际检测中是比较困难的;只有使环刀所取的土恰好是碾压层
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中间的土,环刀法所得的结果才可能与灌砂法的结果大致相同。另外,环刀法适用面较窄,对于含有粒料的稳定土及松散性材料无法使用。
1.仪具与材料
(1)人工取土器或电动取土器:人工取土器包括环刀、环盖、定向筒和击实锤系统(导杆。落锤、手柄)。环刀内径6,8cm,高23cm,壁厚1.52mm。
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。
电动取土器主要技术参数为:
工作电压DC24V(36Ah);
转速5070r,min,无级调速;整机质量约35kg;
(2)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)。
(3)其他: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。
2(试验方法与步骤
(1)用人工取土器测定粘性土及无机结合料稳定细粒土密度
?擦净环刀,称取环刀质量m ,准确至0.1g。 2
?在试验地点,将面积约30cm×30cm的地面清扫干净。并将压实层铲去表面浮动及不平整的部分,达到一定深度,使环刀打下后,能达到要求的取土深度,但不得扰动下层。
?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。
?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。
?去掉击实锤和定向筒,用镐将环刀及试样挖出。
?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。
?擦净环刀外壁,用天平称取环刀及试样合计质量m ,准确至0.1g。1
?自环刀中取出试样,取具有代表性的试样,测定其含水量。
(2)用人工取土器测定砂性土或砂层密度
?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,平置于砂土柱上,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。
?削掉环刀口上的多余砂土,并用直尺刮平。
?在环刀上口盖一块平滑的木板,一手按住木板,另一只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转过来,削去环刀刃口上部的多余砂土,并用直尺刮平。
?擦净环刀外壁,称环刀与试样合计质量m ,精确至0.1g。 1
?自环刀中取具有代表性的试样测定其含水量。
?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。
(3)用电动取土器测定元机结合料细粒土和硬塑土密度
?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
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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。
?将电瓶与调速器接通,调速器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,将取芯套筒套在切削好的土芯立柱上,摇动即可取出样品。
?取出样品,立即按取芯套筒长度用修土刀或钢丝锯修平两端,制成所需规格土芯,如拟进行其他试验项目,装入铝盒,送试验室备用。
?用天平称量土芯带套筒质m,从土芯中心部分取试样测定含水量。1
3(计算
按课本公式分别计算试样的湿密度 ρ 。及干密度ρ。wd
(三)核子密度湿度仪法
该法是利用放射性元素(通常是 射线和中子射线)测量土或路面材料的密度和含水量。这类仪器的特点是测量速度快,需要人员少。该类方法适用于测量各种土或路面材料的密度和含水量,有些进口仪器可贮存打印测试结果。它的缺点是,放射性物质对人体有害,另外需要打洞的仪器,在打洞过程中使洞壁附近的结构遭到破坏,影响测定的准确性,对于核子密度湿度仪法,可作施工控制使用,但需与常规方法比较,以验证其可靠性。
1、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
3围为1.12,2.73g/cm ,测定误差不大于? 0.03 ,含水率测量范围为0,0.64 , 测定误差
3不大于 ? 0.015 g/cm 。它主要包括下列部件:
? γ 射线源:双层密封的同位素放射源,如铯一137 、钴,60 或镭-226等。
?中子源:如镅(241)一铍等。
?探测器:γ射线探测器或中子探测器等。
?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。
?标准板:提供检验仪器操作和散射计数参考标准用。
?安全防护设备:符合国家规定要求的设备。
?刮平板、钻杆、接线等。
(2)细砂:0.15,0.3mm。
(3)天平或台称。
(4)其他:毛刷等。
2、试验方法与步骤
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. 。
1)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,按照仪器使用说明书建议的预热时间,预热测定仪。
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?在测定前,应检查仪器性能是否正常,在标准板上取34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校对,如标准读数超过使用说明书规定的界限时,应重复此标准的测量,若第二次标准计数仍超出规定的界限时,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,应用核子法对钻孔取样的试件进行标定;测定其他材料密度时,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,记录读数;
?在测定的同一位置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)测试位置的选择
?按照随机取样的方法确定测试位置,但与距路面边缘或其他物体的最小距离不得小于30cm。核子仪距其他射线源不得少于10m。
?当用散射法测定时,应用细砂填平测试位置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。
2)测定步骤
(1)如用散射法测定时,应将核子仪平稳地置于测试位置上。
(2)如用直接透射法测定时,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。
各种型号的仪器具体操作步骤略有不同,可按照仪器使用说明书进行。
3、使用安全注意事项
(1)仪器工作时,所有人员均应退到距仪器2m以外的地方。
(2)仪器不使用时,应将手柄置于安全位置,仪器应装入专用的仪器箱内,放置在符合核幅射安全规定的地方。
(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。
(四)钻芯法测定沥青面层密度
沥青混合料面层的施工压实度是指按规定方法测得的混合料试样的毛体积密度与标准密度之比,以百分率表示。对沥青混合料,国内外均以取样测定作为标准试验方法。
1、仪具与材料
(1)路面取芯钻机。
(2)天平:感量不太于0.1g。
(3)溢流水槽。
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(4)吊篮。
(5)石蜡。
(6)其他:卡尺、毛刷、勺、取样袋(容器)、电风扇。
2、试验方法与步骤
1)钻取芯样
按“路面钻孔及切割取样方法”钻取路面芯样,芯样直径不宜小于Φ100mm 。当一次钻孔取得的芯样包含有不同层位的沥青混合料时,应根据结构组合情况用切割机将芯样沿各层结合面锯开分层进行测定。
2)测定试件密度
(1)将钻取的试件在水中用毛刷轻轻刷净粘附的粉尘。如试件边角有松散颗粒,应仔细清除。
(2)将试件晾干或用电风扇吹干不少于24h,直至恒重。
按现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ 052 - 93)的沥青混合料试件密度试验方法测定试件的视密度或毛体积密度。当试件的吸水率小于2,时,采用水中重法或表干法测定;当吸水率大于2,时,用蜡封法测定;对空隙率很大的透水性混合料及开级配混合料用体积法测定。
3、计算
(1)当计算压实的沥青混合料的标准密度采用马歇尔击实试件成型密度或试验路段钻孔取样密度时、沥青面层的压实度计算是芯样的视密度或毛体积度除以标准密度乘100。
(2)由沥青混合料实测最大密度计算压实度时,进行空隙率折算,作为标准密度,再计算压实度。
4、试验检测中应注意的问题
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。但目前对标准密度的规定并不统一,有些工程在压实度达不到时便重新进行马歇尔试验,调整标准密度使压实度达到要求,这样实际上是弄虚作假。为防止这种情况,新的检测方法规定了三种标准密度,一种是马歇尔击实试件密度;一种是试验路段钻孔取样密度;第三种是由实测最大密度按空隙率折算的标准密度。在进行检测时,应结合工程实际情况,采用相应的标准密度。
(五)落锤频谱式路基压实度快速测定仪
落锤频谱式路基压实度快速测定仪是利用落锤的冲击使土体产生反弹力、,并利用低频测出土体响应值的一种不测含水量就能得到路基压实度的测试仪器。检测时,不需挖坑;每测一个点,只需2,3min。该仪器体积小(仪器外形尺寸:320mm ×140mm ×300mm,冲击架高460mm),质量轻(8.8kg),携带使用方便;既可在施工工地现场使用,也可在实验室土槽中使用。
1、工作原理
在已碾压的路基表面上:使落锤自由落下,接触地面时,土体表面随即产生一反弹力。从理论上讲,土体愈密实,吸能作用愈弱坝,反弹力愈强。反弹力随即使加速度传感器工作,记录加速度值。经过电荷放大器的前置放大;并以电压信号输出、随即又通过低通滤彼器,进入峰值采样保持电路。然后,再由阀值触发电路,进入10位数(精度高)A/D模数转换电路,CPU8098单片机进行数据处理,最后,由LED显示器显示,同时,由16针打印机输出压实度数值。
2、使用技术要点
(1)压实度曲线的标定
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路基压实度曲线的标定工作十分重要,应在仪器各部分功能正常的情况下进行。标定工作实质上就是制作标定线,这种工作一般在试验室内进行。
标定时一定要选择工程所使用的土类,而且,选择的土类要具有工程代表性,这是确保标定精度的必要条件。压实度标定就是建立压实度加速度传感器响应值与压实度大小的关系曲线。
(2)测点数与测点布置
路基压实度测定以两次平均值作为测点压实度数值。如两次压实度测值的相对误差超过1%呢,则需要进行第三次实测,利用三次平均值作为压实度最终结果。几次测定测点位置的安排主要取决于落锤的底面直径以及路基土冲击后回弹恢复的时间t。当t=1min之内,就要将落锤的位置向旁侧移动1.50d的距离作第二次测定;当t=3min时,则可在同一位置测定第二次,这样的安排不会引起误差。
二、压实度检测结果评定
路基、路面压实度以1,3km长的路段为检验评定单元,按要求的检测频率及方法进行现场压实度抽样检查,求算每一测点的压实度K 。 i
压实度评定要点是:
(1)控制平均压实度的置信下限:以保证总体水平;
(2)规定单点极值不得超出给定值,防止局部隐患;
(3)规定扣分界限以区分质量优劣。
计算检验评定段的压实度代表值K(算术平均值的下置信界限) :
1(路基、基层和底基层:K?K ,且单点压实度K 全部大于等于规定值减2个百分0i
点时,评定路段的压实度可得规定满分;当K?K ,且单点压实度全部大于等于规定极值0
时,对于测定值低于规定值减2个百分点的测点,按其占总检查点数的百分率计算扣分值。
K
规范
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已给出了不同的自然区划和土质的回弹模量值的推荐值,具体参见《公路沥青路面设计规范》(JTJ014一97)中附录E“土基回弹模量参考值”表。但由于土基回弹模量的改变将会影响路面设计的厚度,所以建议有条件时最好直接测定,而且随着施工质量的提高)回弹模量值的检验将会作为控制施工质量的一个重要指标。测定回弹模量的方法,目前国内常用的主要有:承载板法、贝克曼梁法和其他间接测试方法(如贯入仪测定法和CBR测定法等)。
一、承载板法
1(目的和适用范围
(1)本方法适用于在现场土基表面,通过承载板对土基逐级加载、卸载的方法,测出每级荷载下相应的土基回弹变形值,经过计算求得土基回弹模量。
(2)本方法测定的土基回弹模量可作为路面设计参数使用。
2(仪具与材料
(1)加载设施:载有铁块或集料等重物、后轴重不小于60kN的载重汽车一辆。在汽车大梁的后轴之后约80cm处,附设加劲小梁一根作反力架。汽车轮胎充气压力为0(50MPa。
(2)现场测试装置,由千斤顶、测力计(测力环或压力表)及球座组成。
(3)刚性承载板一块,板厚20mm,直径为Φ30cm ,直径两端设有立柱和可以调整高度的支座供安放弯沉仪测头,承载板放在土基表面上。
(4)路面弯沉仪两台,由贝克曼梁、百分表及其支架组成。
(5)液压千斤顶一台,80,100KN,装有经过标定的压力表或测力环,其容量不小于土基强度,测定精度不小于测力计量程的1,100。
(6)秒表。
(7)水平尺。
(8)其他:细砂、毛刷、垂球、镐、铁锹、铲等。
3(试验前准备工作
(1)根据需要选择有代表性的测点,测点应位于水平的路基上,土质均匀,不含杂物;
(2)仔细平整土基表面,撒干燥洁净的细砂填平土基凹处,砂子不可覆盖全部土基表面避免形成一层。
(3)安置承载板,并用水平尺进行校正,使承载板置水平状态。
(4)将试验车置于测点上,在加劲小梁中部悬挂垂球测试,使之恰好对准承载板中心,然后收起垂球。
(5)在承载板上安放千斤顶,上面衬垫钢圆筒,并将球座置于顶部与加劲横梁接触。如用测力环时,应将测力环置于千斤顶与横梁中间,千斤顶及衬垫物必须保持垂直,以免加压时千斤顶倾倒发生事故并影响测试数据的准确性。
(6)安放弯沉仪,将两台弯沉仪的测头分别置于承载板立柱的支座上,百分表对零或其他合适的初始位置。
4(测试步骤
(1)用千斤顶开始加载,注视测力环或压力表,至预压0.05MPa、稳压1min,使承载
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板与土基紧密接触,同时检查百分表的工作情况是否正常,然后放松千斤顶油门卸载,稳压1min,将指针对零或记录初始读数。
(2)测定土基的压力一变形曲线。用千斤顶加载,采用逐级加载卸载法,用压力表或测力环控制加载量,荷载小于0.1MPa时,每级增加0.02MPa,以后每级增加0.04MPa左右。为了使加载和计算方便,加载数值可适当调整为整数。每次加载至预定荷载后,稳定1min,立即读记两台弯沉仪百分表数值,然后轻轻放开千斤顶油门卸载至0,待卸载稳定1min后,再次读数,每次卸载后百分表不再对零。当两台弯沉仪百分表读数之差小于平均值的30,时,取平均值。如超过30,,则应重测,当回弹变形值超过1mm时,即可停止加载。
(3)各级荷载的回弹变形和总变形,按以下方法计算:
回弹变形L=(加载后读数平均值一卸载后读数平均值)×调弯沉仪杠杆比
总变形L’ =(加载后读数平均值一加载初始前读数平均值)×调弯沉仪杠杆比
(4)测定汽车总影响量a。最后一次加载卸载循环结束后,取走千斤顶,重新读取百分表初读数,然后将汽车开出10m以外,读取终值数,两只百分表的初、终读数差之平均值乘弯沉仪杠杆比即为总影响量a。
(5)在试验点下取样,测定材料含水量。取样数量如下:
最大粒径不大于5mm,试样数量约120g;
最大粒径不大于25mm,试样数量约250g;
最大粒径不大于40mm,试样数量约500g。
(6)在紧靠试验点旁边的适当位置,用灌砂法或环刀法或其他方法测定土基的密度。
5.计算
(1)各级压力的回弹变形加上该级的影响量后,则为计算回弹变形值。表6-7是以后轴重60KN的标准车为测试车的各级荷载影响量的计算值。当使用其它类型测试车时,计算各级压力下的影响量 a。 i
(2)将各级计算回弹变形值点绘于标准计算纸上,排除显著偏离的异常点并绘出顺滑的P一L曲线,如曲线起始部分出现反弯,应修正原点。
(3)计算相应于各级荷载下的土基回弹模量值。
(4)取结束试验前的各回弹变形值按线形回归方法计算土基回弹模量E值。0
6(
报告
软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载
1)本实验采用的标准记录格式。
2)试验报告应记录下列结果:
(1)试验时所采用的汽车;
(2)近期天气情况;
(3)试验时土基的含水量;
(4)土基密度和压实度;
(5)相应于各级荷载下的土基回弹模量值;
(6)土基回弹模量值。
二、贝克曼梁法
1、目的和适用范围
本方法适用于在土基、厚度不小于1m的粒料整层表面,用弯沉仪测试各侧点的回弹弯
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沉值,通过计算求得该材料的回弹模量值的试验;也适用于在旧路表面测定路基路面的综合回弹模量。
2、试验方法与步骤
1)准备工作
(1)选择洁净的路基表面、路面表面作为测点,在测点处作好标记并编号。
(2)无结合料粒料基层的整层试验段(试槽)应符合下列要求:
?整层试槽可修筑在行车带范围内或路肩及其他合适处,也可在室内修筑,但均应适于用汽车测定弯沉。
?试槽应选择在干燥或中湿路段处,不得铺筑在软土基上。
?试槽面积不小于3m×2m,厚度不宜小于lm。铺筑时,先挖3m×2m×lm(长×宽×深)的坑,然后用欲测定的同一种路面材料按有关施工规定的压实层厚度分层铺筑并压实,直至顶面,使其达到要求的压实度标准。同时应严格控制材料组成,配比均匀一致,符合施工质量要求。
?试槽表面的测点问距布置在中间2m×lm的范围内,可测定23点。
2)测试步骤
按上述方法选择适当的标准车,实测各测点处的路面回弹弯沉值L。如在旧沥青面层i 上测定时,应读取温度,并按规定的方法进行测 定弯沉值的温度修正,得到标准温度20?时的弯沉值。
3、计算
(1)计算全部测定值的算术平均值、单次测量的标准差和自然误差。
(2)计算各测点的测定值与算术平均值的偏差值山,并计算较大的偏差与自然误差之比di /r 。当某个测点观测值di /r的值大于d,r极限值时则应舍弃该测点,然后重新计 0 0
算所余各测点的算术平均值(L,)及标准差(s)。
(3)计算代表弯沉值。
(4)计算土基、整层材料的回弹模量(E)或旧路的综合回弹模量。1
4、报告
报告应包括弯沉测定表、计算的代表弯沉、采用的泊松比及计算得到的材料回弹模量等,对沥青路面应报告测试时的路面温度。
三、其它间接测试方法
土基回弹模量也可用长杆贯入综合次数法和CBR间接推算法来求算。长杆贯入综合次数法是利用长杆贯入仪,试验时记录测头击人土中每10cm所需的锤击次数,直至贯入土中80cm为止。综合贯入次数是按布辛公式以距路基表面深度为5cm、15cm、25cm、 35cm、45cm、55cm、66cm和75cm时压应力略加调整作为各层的权数。
CBR值间接推算法是利用CBR测试结果关系式求算E值。
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试验四 水泥混凝土芯样劈裂强度试验方法
水泥混凝土路面强度的控制指标是弯拉或劈裂强度。由于弯拉强度试件成型及试验过程比较麻烦,现多用劈裂强度来代替。
需要强调的一点是快速无破损方法与传统的钻芯试验方法比较,有其较大的优势,但不能代替钻芯的劈裂强度试验结果,也不能代替试验室标准条件下的弯拉强度,不适宜作为仲裁试验或工程验收的最终依据。
1、目的和适用范围
从硬化混凝土结构物中钻取和检查芯样,测定芯样的劈裂抗拉强度,作为评定结构品质的主要指标。
2、仪具与材料
(1)压力机。
(2)劈裂夹具、木质三合板垫条。
3、试验方法与步骤
1)检查
(1)外观检查:每个芯样应详细描述有无裂缝、接缝、分层、麻面或离析等情况,必要时应记录以下事项:
?集料情况:估计集料的最大粒径、形状及种类,粗细集料的比例与级配。
?密实性:检查并记录存在的气孔及其位置、尺寸与分布情况。必要时应拍下照片。
(2)测量
?测平均直径d :在芯样的中间及两面各1/4处按两个垂直方向测量三对数值确定芯m
样的平均直径d ,精确到1.0mm。 m
?测平均长度L ;取芯样直径两端侧面测定钻取后芯样的长度及端面加工后的长度,m
精确至1.0mm。
(3)表面密度:如有必要,应测定芯样的表观密度。
2)试验步骤
O(1)试件的制作:试件两端平面应与它的轴线相垂直,误差不应大于士1,端面凹凸每100mm不超过0.05mm,承压线凹凸不应大于0.25mm。
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(2)湿度控制:试验前试件应在(20士2)?的水中浸泡40h,从水中取出后立即进行试验。如有专门要求,可用其他养护或湿度控制条件。
(3)劈裂试验
?将试件、劈裂垫条和垫层放在压力机上,借助夹具两侧杆,将试件对中。
?开动压力机,当压力机压板与夹具垫条接近时调整球座使压力均匀接触试件。当压力加到5kN时,将夹具的侧杆抽出,以(60土4)N,s的速度连续、均匀加荷,直至试件劈裂为止,记下破坏荷载,精确至0.01KN。
4、计算
计算芯样劈裂抗拉强度R。a
试验五 平整度试验检测方法
一、概 述
平整度是路面施工质量与服务水平的重要指标之一。它是指以规定的标准量规,间断地或连续地量测路表面的凹凸情况,即不平整度的指标。路面的平整度与路面各结构层次的平整状况有着一定的联系,即各层次的平整效果将累积反映到路面表面上,路面面层由于直接与车辆及大气接触,不平整的表面将会增大行车阻力,并使车辆产生附加振动作用。这种振动作用会造成行车颠簸,影响行车的速度和安全及驾驶的平稳和乘客的舒适,同时,振动作用还会对路面施加冲击力,从而加剧路面和汽车机件损坏和轮胎的磨损,并增大油耗。而且,不平整的路面会积滞雨水,加速路面的破坏。因此,平整度的检测与评定是公路施工与养护的一个非常重要的环节。
平整度的测试设备分为断面类及反应类两大类。断面类实际上是测定路面表面凹凸情况的,如最常用的3m直尺及连续式平整度仪,还可用精确测定高程得到;反应类测定路面凹凸引起车辆振动的颠簸情况。反应类指标是司机和乘客直接感受到的平整度指标,因此它实际上是舒适性能指标,最常用的测试设备是车载式颠簸累积仪。现已有更新型的自动化测试役备,如纵断面分析仪,路面平整度数据采集系统测定车等。国际上通用国际平整度指数IRI衡量路面行驶舒适性或路面行驶质量,可通过标定试验得出IRI与标准差ó 或单向累计值VBI之间的关系。
二、平整度测试方法
(一)3m直尺法
3m直尺测定法有单尺测定最大间隙及等距离(1.5m)连续测定两种。两种方法测定的路面平整度有较好的相关关系。前者常用于施工质量控制与检查验收,单尺测定时要计算出测定段的合格率;等距离连续测试也可用于施工质量检查验收,要算出标准差,用标准差来表示平整程度。
1、试验目的和适用范围
用于测定压实成型的路基、路面各层表面的平整度,以评定路面的施工质量及使用质量。
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2、测试要点
(1)在测试路段路面上选择测试地点
?当为施工过程中质量检测需要时,测试地点根据需要确定,可以单杆检测;
?当为路基、路面工程质量检查验收或进行路况评定需要时,应首尾相接连续测量10尺。除特殊需要外,应以行车道一侧车轮轮迹(距车道线80,100cm)带作为连续测定的标准位置。
?对旧路面已形成车辙的路面,应取车辙中间位置为测定位置,用粉笔在路面上作好标记。
(2)测试要点
?在施工过程中检测时,按根据需要确定的方向,将3m直尺摆在测试地点的路面上。
?目测3m直尺底面与路面之间的间隙情况,确定间隙为最大的位置。
?用有高度标线的塞尺塞进间隙处,量记最大间隙的高度,精确至0(2mm。
?施工结束后检测时,按现行《公路工程质量检验评定标准》(JTJ071-98)的规定,每1处连续检测10尺,按上述步骤测记10个最大间隙。
3、计算
单杆检测路面的平整度计算,以3m直尺与路面的最大间隙为测定结果、连续测定10尺时,判断每个测定值是否合格,根据要求计算合格百分率,并计算10个最大间隙的平均值。
4、报告
单杆检测的结果应随时记录测试位置及检测结果。连续测定10尺时,应报告平均值、不合格尺数、合格率。
(二)连续式平整度仪法
1、试验目的与适用范围
用于测定路表面的平整度,评定路面的施工质量和使用质量,但不适用于在己有较多坑槽、破损严重的路面上测定。
2、仪器设备
(1)连续式平整度仪:
除特殊情况外,连续式平整度仪的标准长度为3m,其质量应符合仪器标准的要求。中间为一个3m长的机架,机架可缩短或折叠,前后各有4个行走轮,前后两组轮的轴间距离为3m。机架中间有一个能起落的测定轮。机架上装有蓄电源及可拆卸的检测箱,检测箱可采用显示。记录、打印或绘图等方式输出测试结果。测定轮上装有位移传感器,自动采集位移数据时,测定间距为10cm,每一计算区间的长度为100m,100m输出一次结果。当为人工检测,无自动采集数据及计算功能时,应能记录测试曲线。机架头装有一牵引钩及手拉柄,可用人力或汽车牵引。
(2)牵引车:小面包车或其他小型牵引汽车。
(3)皮尺或测绳。
3、试验要点
(1)选择测试路段路面测试地点,同3m直尺法。
(2)将连续式平整度测定仪置于测试路段路面起点上。
(3)在牵引汽车的后部,将平整度的挂钩挂上后,放下测定轮,启动检测器及记录仪,
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随即启动汽车,沿道路纵向行驶、横向位置保持稳定,并检查平整度检测仪表上测定数字显示、打印、记录的情况。如检测设备中某项仪表发生故障,即停车检测,牵引平整度仪的速度应均匀,速度宜为5km/h,最大不得超过12km,h。
在测试路段较短时,亦可用人力拖拉平整度仪测定路面的平整度。但拖拉时应保持匀速前进。
4、计算
(1)连续式平整度测定仪测定后,可按每10cm间距采集的位移值启动计算:100m计算区问的平整度标准差,还可记录测试长度、曲线振幅大于某一定值(3mm、5mm、8mm、10mm等)的次数、曲线振幅的单向(凸起或凹下)累计值及以3m机架为基准的中点路面偏差曲线图,并打印输出。当为人工计算时,在记录曲线上任意设一基准线,每隔一定距离(宜为1.5m)读取曲线偏离基准线的偏离位移值d 。 i
(2)每一计算区间的路面平整度以该区间测定结果的标准差表示。
(3)计算一个评定路段内各区间平整度标准差的平均值、标准差、变异系数。
5、报告
试验应列表报告每一个评定路段内各测定区间的平整度标准差。各评定路段平整度的平均值、标准差、变异系数以及不合格区间数。
(三)车载式颠簸累积仪法简介
1、目的和适用范围
(1)本方法规定用车载式颠簸累积仪测量车辆在路面上通行时后轴与车厢之间的单向位移累积值VBI表示路面的平整度,以cm/km计。
(2)本方法适于测定路面表面的平整度,以评定路面的施工质量和使用期的舒适性。但不适用于已有较多坑槽、破损严重的路面上测定。
2、主要设备
本试验需要下列仪具:
(1)车载式颠簸累积仪:由机械传感器、数据处理器及微型打印机组成,传感器固定安装在测试车的底板上。仪器的主要技术性能指标如下:
?测试速度:可在30,50km/h范围内选定;
?最小读数:1cm;
?最大测试幅值:?30cm;
?最大显示值:9999cm;
?系统最高反应频率:5KH; z
(2)测试车:旅行车、越野车或小轿车。
3、工作原理
测试车以一定的速度在路面上行驶,由于路面上的凹凸不平状况,引起汽车的激振,通过机械传感器可测量后轴同车厢之间韵单向位移累积值VBI,以cm,km计。VBI越大,说明路面平整性越差,人体乘坐汽车时越不舒适。
4、使用技术要点
(1)仪器安装应准确、牢固、便于操作。
(2)测试速度以32km/h为宜,一般不宜超过40km/h。
5、注意事项
(1)检测结果与测试车机械系统的振动特性和车辆行驶速度有关。减振性能好,则VBI测值小;车速越高,VBI测值越大。因此必须通过对机械系统的良好保养和检测时严格
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控制车速来保持测定结果的稳定性。
(2)用车载式颠簸累积仪测出的颠簸累积值VBI,与用连续式平整仪测出的标准差σ概念不同,可通过对比试验;建立两者的相关关系,将VBI值换算为σ,用于路面平整度评定。
(3)通过大量研究观察得出:σ=0.6IRI
(4)国际平整度指数IRI是国际上公认的衡量路面行驶舒适性或路面行驶质量的指数。也可通过标定试验,建立VBI与IRI的相关关系,将颠簸累积仪测出的颠簸累积值VBI换算为国际平整度指数IRI。
关于车载式颠簸累积仪测定平整度试验方法可详见《公路路基路面现场测试规程》(JTJ059-95)。
6、报告
(1)应列表报告每二个评定路段内各测定区向的颠簸累积值,各评定路段颠簸累积值的平均值、标准差、变异系数。
(2)测试速度
(3)试验结果与国际平整度指数等其他平整度指标建立的相关关系式、参数值、相关系数。
试验六 路面抗滑性能试验检测方法
一、概 述
路面抗滑性能是指车辆轮胎受到制动时沿表面滑移所产生的力。通常,抗滑性能被看作是路面的表面特性,并用轮胎与路面间的摩阻系数来表示。表面特性包括路表面细构造和粗构造,影响杭滑性能的因素有路面表面特性、路面潮湿程度和行车速度。
路表面细构造是指集料表面的粗糙度,它随车轮的反复磨耗而渐被磨光。通常采用石料磨光值(PSV)表征抗磨光的性能。细构造在低速(30~ 50km/h以下)时对路表抗滑性能起决定作用。而高速时主要作用的是粗构造,它是由路表外露集料问形成的构造、功能是使车轮下的路表水迅速排除,以避免形成水膜。粗构造由构造深度表征。
抗滑性能测试方法有:制动距离法、偏转轮拖车法(横向力系数测试、摆式仪法)构造深度测试法(手工铺砂法,电动铺砂法、激光构造深度仪法)。
路面的抗滑摆值是指用标准的手提式摆式摩擦系数测定仪测定的路面在潮湿条件下对摆的摩擦阻力。路表构造深度是指一定面积的路表面凹凸不平的开口孔隙的平均深度。路面横向摩擦系数是指用标准的摩擦系数测定车测定,当测定轮与行车方向成一定角度且以一定速度行驶时,轮胎与潮湿路面之间的摩擦阻力与试验轮上荷载的比值。
高速、一级公路的路面应具有良好的抗滑性能,其沥青路面抗滑性能应符合要求,二级及三级公路应根据各路段的具体情况采取必要的技术措施、以提高路面杭滑性能。在设计高速、一级公路的沥青表面层时,应选用抗滑,耐磨石料,其石料磨光值应大于42。高速、
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一级公路的摩擦系数宜在竣工后第一个夏季采用摩擦系数测定车,以(50土1) km,h的车速测定横向力系数(SFC);宏观构造深度应在竣工后第一个夏季用铺砂法或激光构造深度仪测定,此时的测定值应符合规定的竣工验收值的要求。
对于水泥混凝土路面抗滑标准用构造深度表示:对高速、一级公路,构造深度TD为0.8mm,对于其他公路:TD为0.6m。
上述抗滑标准仅为设计阶段的抗滑标准。公路在养护过程中,也有养护的具体标准。
鉴于路面抗滑性能测试方法较多,下面仅介绍常见的试验方法。
二、构造深度测试方法
(一)手工铺砂法
1、目的与适用范围
本方法适用于测定沥青路面及水泥混凝土路面表面构造深度,用以评定路面表面的宏观粗糙度、路面表面的排水性能及抗滑性能。
2、仪具与材料
(1)人工铺砂仪:由圆筒、推平板组成。
?量砂筒:一端是封闭的,容积为(25土0.15)mL,可通过称量砂筒中水的质量以确定其容积V,并调整其高度,使其容积符合要求。带一专门的刮尺将筒口量砂刮平。
?推平板:推平板应为木制或铝制,直径50mm, 底面粘一层厚1(5mm的橡胶片,上面有一圆柱把手。
?刮平尺:可用30cm钢尺代替。
(2)量砂:足够数量的干燥洁净的匀质砂,粒径为0.15,0.3mm。
(3)量尺;钢板尺、钢卷尺,或采用将直径换算成构造深度作为刻度单位的专用的构造深度尺。
(4)其他:装砂容器(小铲)、扫帚或毛刷、挡风板等。
3、方法与步骤
1)准备工作
(1)量砂准备:取洁净的细砂晾干、过筛,取0.15,0.3mm的砂置适当的容器中备用。量砂只能在路面上使用一次,不宜重复使用。回收砂必须经干燥、过筛处理后方可使用。
(2)对测试路段按随机取样选点的方法,决定测点所在横断面位置。测点应选在行车道的轮迹带上,距路面边缘不应小于1m。
2)试验步骤
?用扫帚或毛刷子将测点附近的路面清扫干净;面积不小于30cm×30cm。
?用小铲装砂沿筒向圆筒中注满砂,手提圆筒上方,在硬质路面上轻轻地叩打3次,使砂密实,补足砂面用钢尺一次刮平。不可直接用量砂筒装砂,以免影响量砂密度的均匀性。
?将砂倒在路面上,用底面粘有橡胶片的推平板,由里向外重复做摊铺运动,稍稍用力将砂细心地尽可能地向外摊开;使砂填入凹凸不平的路表面的空隙中,尽可能将砂摊成圆形,并不得在表面上留有浮动余砂。注意摊铺时不可用力过大或向外推挤。
?用钢板尺测量所构成圆的两个垂直方向的直径,取其平均值,准确至5mm。
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?按以上方法,同一处平行测定不少于3次,3个测点均位于轮迹带上,测点间距3,5m。该处的测定位置以中间测点的位置表示。
4、计算
(1)计算路面表面构造深度测定结果。
(2)每一处均取3次路面构造深度的测定结果的平均值作为试验结果,精确至0.1mm。
(3)计算每一个评定区间路面构造深度的平均值、标准差、变异系数。
5、报告
(1)列表逐点报告路面构造深度的测定值及3次测定的平均值,当平均值小于0.2mm时,试验结果以,0.2mm表示。
(2)每一个评定区间路面构造深度的平均值、标准差、变异系数。
(二)电动铺砂法
1、目的和适用范围
本方法适用于测定沥青路面及水泥混凝土路面表面构造深度,用以评定路面表面的宏观粗糙度及路面表面的排水性能和抗滑性能。
2、仪具与材料
(1))电动铺砂仪:利用可充电的直流电源将量砂通过砂漏铺设成宽度5cm、厚度均匀一致的器具。
(2)量砂:足够数量的干燥洁净的匀质砂,粒径为0.15,0.3。
(3)标准量筒:容积50mL。
(4)玻璃板:面积大于铺砂器,厚5mm。
(5)其他:直尺、扫帚、毛刷等。
3、方法与步骤
1)准备工作
(1)量砂准备:取洁净的细砂,晾干,过筛,取0.15,0.3mm的砂置适当的容器中备用。已在路面上使用过的砂如回收重复使用时应重新过筛并晾干。
(2)对测试路段按随机取样选点的方法,决定测点所在横断面的位置、测点应选在行车道的轮迹带上,距路面边缘不应小于1m。
2)电动铺砂器标定
(1)将铺砂器平放在玻璃板上,将砂漏移至铺砂器端部。
(2)将灌砂漏斗口和量筒口大致齐平。
通过漏斗向量筒中缓缓注入准备好的量砂至高出量筒成尖顶状,用直尺沿筒口一次刮平,其容积为50mL。
(3)将漏斗口与铺砂器砂漏上口大致齐平。将砂通过漏斗均匀倒入砂漏,漏斗前后移动,使砂的表面大致齐平。但不得用任何其他工具刮动砂。
(4)开动电动马达,使砂漏向另一端缓缓运动,量砂沿砂漏底部铺成宽5cm的带状,待砂全部漏完后停止。
(5)L 及L的平均值决定量砂的摊铺长度L ,精确至1mm: 120
(6)重复标定3次,取平均值决定L ,精确至1mm。 0
标定应在每次测试前进行,用同一种量砂,由同一试验员承担测试。
3)测试步骤
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(1)将测试地点用毛刷刷净,面积大于铺砂仪。
(2)将铺砂仪沿道路纵向平稳地放在路面上,将砂漏移至端部。
(3)按上述电动铺砂器标定(2)~(5)相同的步骤,在测试地点摊铺50mL量砂,量取摊铺长度L及L 。计算L,准确至1mm。 12
(4)按以上方法,同一处平行测定不少于3次,3个测点均位于轮迹带上,测点间距3,5m,该处的测定位置以中间测点的位置表示。
4、计算
(1)计算铺砂仪在玻璃板上摊铺的量砂厚度t。0
(2)计算路面构造深度TD:
(3)每一处均取3次路面构造深度的测定结果的平均值作为试验结果,精确至0.1mm。
(4)计算每一个评定区间路面构造深度的平均值、标准差、变异系数。
5、报告
(1)列表逐点报告路面构造深度的测定值及3次测定的平均值;当平均值小于0(2mm时,试验结果以<0.2mm表示。
(2)每一个评定区间路面构造深度的平均值、标准差、变异系数。
三、摆式仪测定路面抗滑值试验方法
1.、目的和适用范围
本方法适用于以摆式摩擦系数测定仪(摆式仪)测定沥青路面及水泥混凝土路面的抗滑值,用以评定路面在潮湿状态下的抗滑能力。
2、仪具与材料
(1)摆式仪:摆及摆的连接部分总质量为(1500土30)g,摆动中心至摆的重心距离为(410 土 5)mm ,测定时摆在路面上滑动长度为(126土1)mm ,摆上橡胶片端部距摆动中心的距离为508mm,橡胶片对路面的正向静压力为(22.2土0(5N
(2)橡胶片:用于测定路面抗滑值时的尺寸为6(35 mm×25.4mm×76.2mm,橡胶质量应符合标准的要求。当橡胶片使用后,端部在长度方向上磨损超过1.6mm或边缘在宽度方向上磨耗超过3.2mm,或有油污染时,即应更换新橡胶片;新橡胶片应先在干燥路面上测10次后再用于测试。橡胶片的有效使用期为1年。
(3)标准量尺:长126mm。
(4)洒水壶。
(5)橡胶刮板。
(6)路面温度计:分度不大于1?。
(7)其他;皮尺式钢卷尺、扫帚、粉笔等。
3、方法与步骤
1)准备工作
(1)检查摆式仪的调零灵敏情况,并定期进行仪器的标定。当用于路面工程检查验收时,仪器必须重新标定。
(2)对测试路段按随机取样方法,决定测点所在横断面位置。测点应选在行车车道的轮迹带上,距路面边缘不应小于1m,并用粉笔作出标记。测点位置宜紧靠铺砂法测定构造深度的测点位置,并与其一一对应。
2)试验步骤
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(1)仪器调平
?将仪器置于路面测点上,并使摆的摆动方向与行车方向一致。
?转动底座上的调平螺栓,使水准泡居中。
(2)调零。
?放松上、下两个紧固把手,转动升降把手,使摆升高并能自由摆动,然后旋紧紧固把手。
?将摆向右运动,按下安装于悬臂上的释放开关,使摆上的卡环进入开关槽,放开释放开关,摆即处于水平位置,并把指针抬至与摆杆平行处。
?按下释放开关,使摆向左带动指针摆动,当摆达到最高位置后下落时,用左手将摆杆接住,此时指针应指向零。若不指零时,可稍旋紧或放松摆的调节螺母,重复本项操作,直至指针指零。调零允许误差为土1BPN。
(3)校核滑动长度
?用扫帚扫净路面表面,并用橡胶刮板清除摆动范围内路面上的松散粒料。
?让摆自由悬挂,提起摆头上的举升柄,将底座上垫块置于定位螺丝下面,使摆头上的滑溜块升高,放松紧固把手,转动立柱上升降把手、使摆缓缓下降。当滑块上的橡胶片刚刚接触路面时,即将紧固把手旋紧,使摆头固定。
?提起举升柄,取下垫块,使摆向右运动。然后,手提举升柄使摆慢慢向左运动,直至橡胶片的边缘刚刚接触路面。在橡胶片的外边摆动方向设置标准尺,尺的一端正对准该点。再用手提起举升柄,使滑溜块向上抬起,并使摆继续运动至左边,使橡胶片返回落下再一次接触地面,橡胶片两次同路面接触点的距离应在126mm(即滑动长度)左右。若滑动长度不符合标准时,则升高或降低仪器底正面的调平螺丝来校正,但需调平水准泡,重复此项校核直至滑动长度符合要求,而后,将摆和指针置于水平释放位置。校核滑动长度时应以橡胶片长边刚刚接触路面为准,不可借摆力量向前滑动,以免标定的滑动长度过长。
(4)用喷壶的水浇洒试测路面,并用橡胶刮板刮除表面泥浆。
(5)再次洒水,并按下释放开关,使摆在路面滑过,指针即可指示出路面的摆值。但第一次测定,不做记录。当摆杆回落时,用左手接住摆,右手提起举长柄使滑溜块升高,将摆向右运动,并使摆杆和指针重新置于水平释放位置。
(6)重复(5)的操作测定5次,并读记每次测定的摆值,即BPN,5次数值中最大值与最小值的差值不得大于3BPN。如差数大于3BPN时,应检查产生的原因,并再次重复上述各项操作,至符合规定为止。取5次测定的平均值作为每个测点路面的抗滑值(即摆值 F),取整数,以BPN表示。 B
(7)在测点位置上用路表温度计测记潮湿路面的温度,精确至1?。
(8)按以上方法,同一处平行测定不少于3次,3个测点均位于轮迹带上,测点问距3~5m。该处的测定位置以中间测点的位置表示。每一处均取3次测定结果的平均值作为试验结果,精确至1BPN。
4、抗滑值的温度修正
当路面温度为T时测得的值为F ,必须换算成标准温度20?的摆值F 。BTB20
5、报告
(1)测试日期、测点位置、天气情况、洒水后潮湿路面的温度,并描述路面类型汐卜观、结构类型等。
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(2)列表逐点报告路面抗滑值的测定值F 、经温度修正后的F 及3次测定的平BTB20均值。
(3)每一个评定路段路面抗滑值的平均值、标准差、变异系数。
6、精密度与允许差同一个测点;重复5次测定的差值不大于3BPN。
四、抗滑性能检测中应注意的问题
1、在使用摆式仪前必须按照说明书或者按照《公路工程集料试验规程》(JTJ058-94)中附录A的方法对摆式仪进行标定,否则所测数据缺乏可靠性。
2、用摆式仪法测定时“标定滑动长度”是一个非常重要的环节,标定时应取滑溜块与路面正好轻轻接触的点进行量取。切不可给摆锤一个力,让它有滑动后再量取,这样标定,则滑动长度偏长,所测摆值偏大。
3、在用手工铺砂法测路面构造深度时,不同的人进行测试,所测结果往往差别较大,其原因较多,例如装砂的方法不标准,摊砂用的推平板不标准,最主要的是砂摊开到多大程度为止,各人掌握得不一。为了使测试结果准确可靠,在前面介绍时对容易产生误差的地方都有明确的规定,且摊开时用“尽可能向外摊平使砂填入凹凸不平的路表面空隙中,在地表面上形成一薄层”的提法。测试时应严格掌握操作方法中的细节问题。
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试验七 路面结构层厚度试验检测方法
一、概 述
在路面工程中,各个层次的厚度是和道路整体强度密切相关的。在路面设计中,不管是刚性路面,还是柔性路面,其最终要决定的,都是各个层次的厚度,只有在保证厚度的情况下,路面的各个层次及整体的强度才能得到保证。除了能保证强度外,严格控制各结构层的厚度,还能对路面的标高起到一定的控制作用,是一个非常重要的指标。所以在《公路工程质量检验评定标准》(JTJ071一98)中,路面各个层次的厚度的分值较高。
路面各结构层厚度的检测一般与压实度同时进行,当用灌砂法进行压实度检查时,可量取挖坑灌砂深度即为结构层厚度。当用钻芯取样法检查压实度时,可直接量取芯样高度。结构层厚度也可以采用水准仪量测法求得,即在同一测点量出结构层底面及顶面的高程,然后求其差值。这种方法无需破坏路面,测试精度高。目前,国内外还有用雷达、超声波等方法检测路面结构层厚度。
对于基层或砂石路面的厚度可用挖坑法测定,沥青面层与水泥混凝土路面板的厚度应用钻孔法测定。
二、厚度检测方法
(一)挖坑法
(1)根据现行规范的要求,随机取样决定挖坑检查的位置。如为旧路,该点有坑洞等显著缺陷或接缝时,可在其旁边检测。
(2)选一块约40cm ×40 cm的平坦表面作为试验地点,用毛刷将其清扫干净。
(3)根据材料坚硬程度,选择镐、铲、凿子等适当的工具,开挖这一层材料,直至层位底面。在便于开挖的前提下,开挖面积应尽量缩小,坑洞大体呈圆形,边开挖边将材料铲出,置于搪瓷盘中。
(4)用毛刷将坑底清扫,确认为坑底面下一层的顶面。
(5)将钢板尺平放横跨于坑的两边,用另一把钢尺或卡尺等量具在坑的中部位置垂直伸至坑底,测量坑底至钢板尺的距离,即为检查层的厚度,以cm计,精确至0.1cm。
(二)钻孔取样法
(1)根据现行规范的要求,随机取样决定挖坑检查的位置。如为旧路,该点有坑洞等显著缺陷或接缝时,可在其旁边检测。
(2)用路面取芯钻孔机钻孔,芯样的直径应为100mm。如芯样仅供测量厚度,不作其他试验,对沥青面层与水泥混凝土板也可用直径50mm的钻头,对基层材料有可能损坏试件时,也可用直径150mm的钻头,但钻孔深度必须达到层厚。
(3)仔细取出芯样,清除底面灰尘,找出与下层的分界面。
(4)用钢板尺或卡尺沿圆周对称的十字方向四处量取表面至上下层界面的高度,取其平均值,即为该层的厚度,精确至0(1cm。
(三)施工过程中的简易方法
在施工过程中,当沥青混合料尚未冷却时,可根据需要,随机选择测点,用大改锥插入量取或挖坑量取沥青层的厚度(必要时用小锤轻轻敲打),但不得使用铁镐等扰动四周的
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沥青层。挖坑后清扫坑边,架上钢板尺,用另一钢板尺量取层厚,或用改锥插入坑内量取深度后用尺读数,即为层厚,以cm计,精确至0(1cm。
三、填补试坑或钻孔
按下列步骤用取样层的相同材料填补试坑或钻孔:
(1)适当清理坑中残留物,钻孔时留下的积水应用棉纱吸干。
(2)对无机结合料稳定层及水泥混凝土路面板,按相同配比用新拌的材料并用小锤击实。水泥混凝土中宜掺加少量快凝早强的外掺剂。
(3)对无结合料粒料基层,可用挖坑时取出的材料,适当加水拌和后分层填补,并用小锤 击实。
(4)对正在施工的沥青路面,用相同级配的热拌沥青混合料分层填补并用加热的铁锤或热夯压实。旧路钻孔也可用乳化沥青混合料修补。
(5)所有补坑结束时,宜比原面层略鼓出少许,用重锥或压路机压实平整。
补填工序如有疏忽、易成为隐患而导致开裂,因此,所有挖坑、钻孔均应仔细做好。
四、结构层厚度的评定
1(路面厚度是关系质量和造价的重要指标,既不能给承包商提供偷工减料的可能机会,又考虑正常施工条件下的厚度偏差情况,采用平均值的置信下限作为否决指标,单点极值作为扣分指标。
2(计算一个评定路段检测的厚度的平均值、标准差、变异系数,并计算代表厚度。
3(当厚度代表值大于等于设计厚度减代表值允许偏差时,则按单个检查值的偏差是否超过极值来评定合格率和计算应得分数;当厚度代表值小于设计厚度减去代表值允许偏差时,则厚度指标评为零分。
4(沥青面层一般按沥青铺筑层总厚度进行评定,但高速公路和一级公路多分2 ~3层铺筑,还应进行上面层厚度检查和评定。
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试验八 土的物理性质试验检测方法
在道路建设中,土可被用作建筑材料,如作为路基、路面的构筑物;土也可作为建筑物周围的介质或环境,如隧道、涵洞及地下建筑等。土和建筑是密不可分的,以致人们把建筑行业统称为土木工程。然而,由于土是土粒、空气和水所组成的三相松散体,三相成分的比例不同,所运用的环境不同,使其物理和力学特性变为十分复杂。所以,对土进行试验和检测是道路设计、施工和科研必不可少的工作,某种意义上讲是设计、施工和科研的基础。
工程概念上的土是由固体颗粒、水和气体三部分所组成的三相体系。固体部分一般由矿
物质所组成,有时含有有机质,由它构成土的骨架。土骨架问布满相互贯通的孔隙,这些孔隙有时完全被水充满,称为饱和土;有时一部分被水占据,另一部分被气体占据,称为非饱和土;有时也可能完全充满气体,称为干土。这三种组成部分本身的性质以及它们之间的比例关系和相互作用决定土的物理力学性质及工程状态,一般可用相应的指标表示它们的物理性质及状态情况,工程设计和工程检验中要用到这些指标。
一、含水量试验方法
(一)概述
土的工程性质之所以复杂,其主要原因是含水量在土的三相物质中形成一不确定的因素,含水量的变化将使土的一系列物理力学性质随之而异。土中含水量的不同,可使土成为坚硬的、可塑的或流动的土;反映在土的力学性质方面,能使土的结构强度、孔隙压力、有效应力及稳定性发生变化。因此,土的含水量测试是研究土的物理力学性质不可缺少的工作。
(二)含水量的基本概念
土中的水分为强结合水、弱结合水及自由水。工程上含水量定义为土中自由水的质量与土粒质量之比的百分数,一般认为在100?-110?温度下能将土中自由水蒸发掉。
(三)烘干法
烘干法是测定含水量的标准方法,适用于粘质土、粉质土、砂类土和有机质土类。
1.仪器设备
(1)烘箱:可采用电热烘箱或温度能保持105?-110?的其他能源烘箱,也可用红外线烘箱。
(2)天平:感量0.01g。
(3)其他:干燥器、称量盒等。
2(试验步骤
(1)取具有代表性试样,细粒土15,30g,砂类土、有机土为50g,放入称量盒内,立
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即盖好盒盖,称质量。称量时,可在天平一端放上与该称量盒等质量的砝码,移动天平游码,平衡后称量结果即为湿土质量。
(2)揭开盒盖,将试样和盒放入烘箱内,在温度105?,110?恒温下烘干。烘干时间对细粒上不得少于8h,对砂类土不得少于6h。对含有机质超过5,的土,应将温度控制在65?,70?的恒温下烘干。
(3)将烘干后的试样和盒取出,放人干燥器内冷却(一般只需0.5,1h即可。冷却后盖好盒盖,称质量,准确至0.01g)。
3.结果整理
4.精密度和允许差
本试验须进二次平行测定,取其算术平均值,允许平行差值应符合要求。
对于粗粒土,称量盒可采用铝制饭盒、瓷盆等,相应的土样也应多些。
(四)酒精燃烧法
在土样中加入酒精,利用酒精能在土上燃烧,使土中水分蒸发,将土样烘干。一般应烧三次,本法是快速测定法中较准确的一种,现场测试中用的较多。
1.仪器设备
(1)称量盒。
(2) 天平:感量0,01g
(3)酒精:纯度95,。
(4)滴管、火柴、调土刀等。
2(试验步骤
(1)取代表性试样(粘质土5,10g,砂类土20,30g)放入称量盒内,称湿土质量。
(2)用滴管将酒精注入放有试样的称量盒中,直至盒中出现自由液面为止。为使酒精在试样中充分混合均匀,可将盒底在桌面上轻轻敲击。
(3)点燃盒中酒精,燃至火焰熄灭。
(4)将试样冷却数分钟,按第2、3步的方法重新燃烧两次。
(5)待第三次火焰熄灭后,盖好盒盖,立即称干土质量,准确至0.1。
其余同烘干法。
(五)含水量的其他测试方法
1、红外线照射法
标准烘干法和非标准法的区别在于烘千方式的不同。红外线照射法系将上样置于红外线灯光之下烘干,通常将土样放于距光源5,15cm距离内照射约1h左右即可干燥。试验证明,用此法所得结果较烘干含水量略大1,左右。红外干燥箱体积小,有商业产品。
2、炒干法用锅将试样炒干,适用于砂上及含砾较多的土。
3、实容积法
此法是利用根据波义耳一马略特定律设计的土壤水分速测仪,它通过测定土中固相、液相的体积,按土的经验比重值换算出土的含水量,适用于粘性土。对于少量的试样测试快,而对批量试样则操作过于繁杂。
4、微波加热法
微波是一种超高频的电磁波,微波加热就是通过微波发生器产生微波能,再把这个微波能用波导输送到微波加热器中,加热器中物体受到微波作用后就自身发热。对于土中的水
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分子来说,其电荷分正、负两种,在微波场作用下不断快速排列和换向,这种运动使水分子本身发热、蒸发。
微波加热器可用商业产品家用微波炉,一批土样一般几分钟就可烘干。经试验对比多数土的测试结果与标准烘干法相对误差小于1.5%。但对一些含金属矿物质的土不适用,因为一些金属物质本身在微波作用下发热,其温度会超过:100?,从而损坏微波炉。
5、碳化钙气压法
碳化钙为吸水剂。将一定量的湿土样和碳化钙置于体积一定的密封容器中,吸水剂与土中的水发生化学反应,产生乙炔气体,乙炔气体在密封容器中产生的压强与土中水分子质量成正比。通过测气体压强就可换算出相应的含水量。
美国1967年就将此法列入公路规程,我国现行《公路土工试验规程》也列入了此法。此法的缺点是要求一种性能稳定的电石粉,而这种要求对试验需求量小,商业社会的今天不易达到。
(六)特殊土的含水量测试方法
1、含石膏土和有机质土的含水量测试法
含石膏土和有机质土的烘干温度在110?时,对含石膏土会失去结晶水,对含有机质土其有机成分会燃烧,测试结果将与含水量定义不符。这种试样的干燥宜用真空干燥箱在近乎1个大气压力作用下将土干燥,或将烘箱温度控制在75?-80?,干燥8h以上为好。
2、无机结合料稳定土的含水量测试法
无机结合料在国外常称为水硬性结合料。它主要指水泥。石灰。粉煤灰和石灰或水泥粉煤灰,所用术语水泥稳定土、石灰稳定土、石灰粉煤灰稳定土等都是总称。
如水泥与水拌和就要发生水化作用,在较高温度下水化作用发生较快。因此,需将水泥混合料放在原为室温的烘箱内,再启动烘箱升温,则在升温过程中水泥与水的水化作用发生较快,而烘干法又不能除去已与水泥发生水化作用的水,这样得出的含水量往往偏小,所以应提前将烘箱升温到110?,使放入的水泥混合料一开始就能在105?,110?的环境下烘干。另外(烘干后冷却时应用硅胶作干燥剂。
二、密度试验方法
(一)概述
密度是土的基本物理性质指标之一,无论在室内试验或野外勘查以及施工质量控制中均须测定密度。测定密度常用的方法有环刀法、蜡封法、灌砂法、灌水法等。环刀法操作简便而准确,在室内和野外普遍采用;不能用环刀削的坚硬、易碎、含有粗粒、形状不规则的土,可用蜡封法、灌砂法、灌水法一般在野外应用。
在密度测试中,m较易获得,难的是V值。V值的检测操作受人为因素影响很大。
(二)环刀法
此法采用一定体积的环刀切削土样,使土按环刀形状充满其中,测环刀中土重,根据已知环刀的体积就可按定义计算土的密度。有不同型号的环刀可供选用。室内测试时,应结合我国仪器设备情况,可选用剪切、压缩、渗透仪环刀。施工现场检查填土密度时,因每层土压实程度上下不均,而每一层压实厚度达20-30cm,环刀容积过小,取土深度稍有变化,所测密度误差较大,为此可选用大容积环刀提高测试精度。
1、仪器设备
(1)环刀:内径6,8cm,高2,3m,壁厚1.5,2mm。
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(2)天平:感量0.1g。
(3)其他:修土刀、钢丝锯、凡士林等。
2、试验步骤
(1)按工程需要取原状土或制备所需状态的扰动土样,整平两端,环刀内壁涂一薄层凡士林,刀口向下放在土样上。正比。通过测气体压强就可换算出相应的含水量。
(2)用修土刀或钢丝锯将土样上部削成略大子环刀直径的土柱,然后将环刀垂直下压,边压边削,至土样伸出环刀上部为止,削去两端余土,使与环刀口面齐平,并用剩余土样测定含水量。
(3)擦净环刀外壁,称环刀与土合质量m,准确至0.1g。 1
3、结果整理
4、精密度和允许差
3本试验须进行二次平行测定,取其算术平均值,其平行差值不得大于0.03g/cm。
(三)蜡封法
3此法系将不规则的土样(体积不小于5cm)称其自然质量后,浸入熔化的石蜡中,使土样被石蜡所包裹,而后称其在空气中重与在水中重,并按公式计算土样密度。
此法所得密度值较其它方法大,这是因为在任何情况下难以避免熔蜡浸人土内孔隙中的缘故。
1、仪器设备
(1)天平:感量0(01分
(2)烧杯、细线、石蜡、针、削上刀等。
2、试验步骤
3(1)用削土刀切取体积大于30 cm试件,削除试件表面的松、浮土以及尖锐棱角,在天平上称量,准确至0.01g。取代表性上样进行合水量测定。
(2)将石蜡加热至刚过熔点,用细线系住试件侵入石蜡中,使试件表面覆盖一薄层严密的石蜡,若试件蜡膜上有气泡,需用热针刺破气泡,再用石蜡填充针孔,涂平孔口。
(3)待冷却后,将蜡封试件在天平上称量,准确至0.01g。
(4)利用细线将蜡封试件置于天平一端,使其浸浮在盛有蒸馏水的烧杯中,注意试件不要接触烧杯壁,称蜡封试件的水下质量,准确至0.01g,并测量蒸馏水的温度。
(5)将蜡封试件从水中取出,擦干石蜡表面水分,在空气中称其质量,将其与?)中所称质量相比,若质量增加,表示水分进入试件中;若浸人水分质量超过0.03g,应重做。
3、结果整理
其余同环刀法。
(四)现场坑试法
对含有碎砾石的土层或人工填土层无法用环刀取样,则可在现场测点挖一测坑,挖的同时测其挖出土石的质量和含水量,挖出的土质量一般不少于300kg对不规则的试坑体积测、量,可用不透水的薄膜袋放在坑内,然后向袋中灌水并测所灌水的体积,并按定义计算土的密度。也可按灌砂法测定体积。
三、液塑限试验方法
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(一)概述
细粒土随着土中含水量的不同,分别处于各种不同的状态。1911年瑞典农学家阿太堡将土从液态过渡到固态的过程分为五个阶段,规定了各个界限含水量,称为阿大堡限度。土的界限含水量和土的机械组成、土粒的矿物成分,比表面积、表面电荷强度等一系列因素有关,是这些因素的综合反映。塑性高表示土中胶体粘粒含量大,同时也表示粘土中可能含有蒙脱石或其他高活性的胶体粘粒较多。因此,界限含水量尤其是液限、较好地反映出土的某些物理力学特性,如压缩性、胀缩性等,对工程来说,有实用意义的主要是土的液限、塑限和缩限。液限是土可塑状态的上限含水量,塑限是土可塑状态的下限含水量。含水量低于缩限,水分蒸发时土体积不再缩小。事实上,上从粘滞流动状态到可塑状态、从可塑状态到半固体状态的性质和直观变化都是渐变的。因此,在两者之间建立确定的界限都带有一定的任意性。也就是说,其他的物质例如水从液态变到气态或从液态变到固态有直观的温度临界点,而土随含水量的变化从一状态到另一状态无明显可见的含水量临界点,这就促使各国、各行业土木工程人员实行行业约定和规范,先后发展用碟式仪法。圆锥仪法、搓条法以及联合测定法来区分和测定土的界限含水量。我国通用圆锥仪法测土的液限含水量,搓条法测土的塑限含水量,或联合法测土的液限和塑限含水量。但各行业间由于历史原因,用同样方式测试时,所采用的仪器的具体尺寸、质量和测试标准不相同,这是测试工作者和应用人员必须注意的问题。
(二)液限塑限联合测定法
1、仪器设备
LP-100型液塑限联合测定仪;锥质量为100g锥角为30?,读数显示形式宜采用光电式、游标式、百分表式。
2、试验主要步骤
取有代表性的天然含水量或风干土样进行试验。如上中含有大于0.5mm的土粒或杂物时,应将风干土样用带橡皮头的研杵研碎或用木棒在橡皮板上压碎,过0.5m的筛。取代表性上样200g,分开放人三个盛上皿中,加不同数量的蒸馏水,使土样的含水量分别控制在液限(a点)、略大于塑限(c点)和二者的中间状态b点)附近。用调土刀调匀,密封放置18h以上。
将制备好的土样充分搅拌均匀,分层装人盛土杯中,试杯装满后,刮成与杯边齐平。
给圆锥仪锥尖涂少许凡士林,将装好土样的试杯放在联合测定仪上,使锥尖与土样表面刚好接触,然后按动落锥开关,测记经过5s锥的入土深度h。
去掉锥尖入土处的凡士林,测盛土杯中土的含水量w。
重复以上步骤对已制备的其他两个含水量的土样进行测试。
3、结果整理
在二级双对数坐标纸上,以含水量w为横坐标,锥入深度h为纵坐标,点绘a、b、c三点含水量的h-w图,连接三点,应成一条直线。
在h-w图上,查得纵坐标入土深度h=20mm所对应的横坐标的含水量w即为该土样的液限含水量w L
(三)塑限含水量的搓条试验法
搓条法测土的塑限为国内外过去常用的基本方法。虽然其标准不易掌握,人为因素较大,但由于历史原因,用其结果已设计建造了大量工程,积累了许多经验,目前在确定塑限标准时仍以联合测定法为基本依据之一。
试验按联合测定法备土料,然后取含水量接近塑限的试样一小块,先用手搓成椭圆形,然后用手掌在毛玻璃板上轻轻滚搓。当土条搓至直径为3mm时,其产生裂缝并开始断裂,
30
则这时土条的含水量即为土的塑限含水量,收集3,5g滚搓后合格的土条测其含水量。
四、相对密度试验方法
(一)概述
土的密实程度通常指单位体积中固体颗粒的含量。土颗粒含量多,土就密实;土颗粒含量少,土就疏松。但对于无粘性土来说这种表示密实度的方法有明显缺点,主要是这种表示方法没有考虑到粒径级配这一重要因素的影响。例如取两种不同级配的砂土进行分析,假定第一种砂是理想的均匀圆球,不均匀系数C=1.0。若这种砂处于最密实的排列,理论上U
可以算出这时的孔隙比e,0.35。如果砂的比重G=2.65,则最密实时的干密度р=1.96g,Sd3cm。第二种砂是同样的理想圆球,但其级配中除大的圆球外,还有小的圆球可以充填孔隙,即不均匀系数Cu,1.0,显然这种砂最密时的孔隙比e,0.35。这就是说,如果两种砂都具有同样的孔隙比e=0.35,但对于第一种砂已处于最密实状态,而对第二种砂则不是最密实状态。
工程上为了更好地表明粗粒土所处的密实状态,采用将现场土的孔隙比与该种土所能达到最密实时的孔隙比e和最松时的孔隙比e相对比的办法来表示现场土孔隙比为e时的minmax
密实度。这种度量密实度的指标称为相对密度Dr
公路路基填方工程用击实试验结果控制施工质量,对粘性上来说是很好的,但对于粗粒土,因其理论和实践上不适用于一般粘性土所表示的击实关系曲线,所以用压实度指标控制粗粒土路基的压实质量不尽合理,建议用Dr。作为压实质量控制指标。
(二)仪器设备
33 (1)量筒:容积为500cm及100cm两种,后者内径应大于6cm.
(2)长颈漏斗:颈管内径约1.2cm,颈口磨平。
(3)锥形塞:直径约1.5cm的圆锥体镶于铁杆上。
(4)砂面拂平器。
(5)电动最小孔隙比仪,如无此种仪器,可有下列(6)-(8)的设备。
(6)金属容器,有以下两种:
3 ?容积250cm,内径5cm,高度12.7cm。
3 ?容积1000c m,内径10cm,高度12.7cm。
(7)振动仪。
(8)击锤:锤重1.25kg高度:150mm,锤座直径50mm。
(三)试验步骤
1、最大孔隙比的测定
(1)取代表性试样约1.5kg,充分风干(或烘于),用手搓揉或用圆木棉在橡皮板上碾散,并拌和均匀。
(2)将锥形塞杆自漏斗下口穿入,并向上提起,使锥体堵住漏斗管口:一并放入体积
31000cm量筒中,使其下端与量筒底相接。
(3)称取试样700g,准确至1g,均匀倒入漏斗中,将漏斗与塞杆同时提高,移动塞杆使锥体略离开管口,管口应经常保持高出砂面约1,2cm,使试样缓缓且均匀分布地落入量筒中。
(4)试样全部落入量筒后取出漏斗与锥形塞,用砂面拂平器将砂面拂平,勿使量筒振
3动,然后测读砂样体积,估读至5cm。
(5)以手掌或橡皮塞堵住量筒口,将量筒倒转,缓慢地转动量筒内的试样,并回到原来
31
3位置,如此重复几次,记下体积的最大值,估读至5cm。
(6)取上述两种方法测得较大体积值,计算最大孔隙比。
2、最小孔隙比的测定
(1)取代表性试样约4kg,按最大孔隙比测定的步骤处理。
(2)分三次倒入容器振击,先取上述试样600,800(其数量应使振击后的体积略大于
3容器容积的1/3)倒入1000c m容器内,用振动仪以各(150,200)次,min的速度敲打容器两侧,并在同一时间内,用击锤于试样表面锤击30,60)次,min,直至砂样体积不变为止(一般约5,10min时)。敲打时要用足够的力量使试样处于振动状态。振击时,粗砂可用较少击数,细砂应用较多击数。
(3)如用电动最小孔隙比试验仪时、当试样同上法装入容器后,开动电机,进行振击试验。
(4)按上述方法进行后两次加上的振动和锤击,第三次加上时应先在容器口上安装套环。
(5)最后一次振毕,取下套环,用修上刀齐容器顶面削去多余试样,称量,准确至1g,计算其最小孔隙比。
(四)结果整理
(1)计算最小与最大于密度;
(2)计算最大与最小孔隙比
(3)计算相对密度,计算至0.01
(五)精密度和允许差
最小与最大干密度,均须进行两次平行测定,取其算术平均值,其平行差值不得超过
30.03g/cm。
上述方法适用于颗粒直径小于5mm的土,且粒径2,5m的试样质量不大于试样总质量的15,。
五、颗粒分析试验方法
(一)概述
组成土体的颗粒是大小不同粒径的集合体,土粒粒径的大小和级配与土的工程性质紧密相关,土的颗粒分析试验就是测定土的粒径大小和级配状况,为土的分类、定名和工程应用提供依据。分析的方法有直接法和间接法,对于粒径大于0.074mm的土用筛析法直接测试;对于粒径为0.002-0.074mm的土一般用水析法间接测试。
(二)筛折法
1、试验原理
筛析法是将土样通过逐级减小孔径的一组标准筛子。对于通过某一筛孔的土粒,可以认为其粒径恒小于该筛的孔径,反之,遗留在筛上的颗粒,可以认为其粒径恒大于该筛的孔径。这样即可把土样的大小颖粒按筛孔径大小逐级加以分组和分析。
2、适用范围
粒径d,0.074mm的土。
3、仪器设备
细筛:孔径为2mm、0.5mm、0.25mm、0.074mm。
4、试验步骤
将土样放在橡皮板上风干,用木碾将粘结的土团充分碾散拌匀,用四分法取代表性土样备用。
将四分法取出的代表性土样称取100,4000g(土样的粒径越大称取的数量越多)。
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将试样过孔径为2mm的细筛,分别称出筛上和筛下土的质量。
取2mm筛上试样倒人依次叠好的粗筛(孔径为60mm、40mm、20mm、10mm、5mm)的最上层筛中;取2mm筛下的土样倒人依次叠好的细筛(孔径为2mm、0.5mm、0.25mm、0.074mm)的最上层筛中进行筛析,若2mm筛下的土不超过试样总质量的10%,则可省略细筛分析。同样,2mm筛上的土如不超过试样总质量的10,,则可省略粗筛分析,筛析时细筛可放在摇筛机上振摇,振摇时间、般为10,15min。
依次将留在各筛上的土称重。要求备细筛及底盘内土质量总和与原来所取2mm筛下试样质量之差不得大于1,,同样各粗筛及2mm筛下的土质量和与试样质量之差不得大于1%。
5、计算及绘图
以小于某粒径的土质量百分数为纵坐标,颗粒直径的对数值为横坐标,绘制颗粒大小分配曲线。
(三)比重计法和吸管法
1、试验原理
比重计和吸管法分析是水析法的一种,实质为静水沉降法,其基本原理认为0.002,0.2mm粒径的土粒在水或液体中靠自重下沉时应作等速运动,运动的规律符合斯托克斯定律。定律认为土粒越大,在静水中沉降速度越快。反之,土粒越小、沉降速度越慢。
在进行粒度成分分析时,先把一定重力W,的干土制成一定体积的悬液,搅拌均匀后,S
各种粒径的士在悬液中是均匀分布的,即各种粒径在悬液中的浓度在不同深度处都是相等的。
静置一段时间t后,悬液中粒径为d的颗粒以相应的沉降速度u在水中沉降占较粗的iii
颗粒在悬液中沉降较快,较细的颗粒则沉降较慢,在深度L处,沉降速度为u,L,t,所iiii以在L深度范围内,肯定已没有大于d的颗粒,则在Li深度一微小区段内的悬液中只有等ii
于及小于d的颗粒,而且等于及小于d颗粒的浓度与开始均匀悬液中等于及小于d的浓度iii相等。
从以上分析可看出,只要时间一定,则某一深度处等于及小于d的粒径就已知。同样i
只要测出同一时间内同深度处的悬液密度,则d相应的含量就已知。悬液的密度p可用比ii重计测读,也可用吸管吸取L处的悬液测定。 i
2、适用范围
1934年凡尔塞国际土壤物理学代表会议规定,斯托克斯公式只适用于直径为0.2,0.002mm的颗粒。当颗粒直径过大时,其沉降速度超过公式所允许的速度,则颗粒在液体中沉降时会产生素流现象,而不是等速运动。如颗粒直径过小,则胶体颗粒遇水后成为悬浮物质,由于水分子的作用力而相互撞击,永不停止,产生布朗运动,从而改变了原颗粒在液体中沉降的特性,故不能正确地量测其下沉速度。
3、方法概述
对于比重计法,首先将一定体积液体中的土加以搅拌,使其均匀分散于整个悬液内。自此时算起,在其后某一时间(t)将比重计放入悬液中,观测液面所达到的比重计刻度。这样,可以利用已知的t及L算得相应的等值粒径d和推求在全部悬液中所含等于和小于d的颗粒密度及其所占质量百分比。以此两项结果,在半对数纸上绘制颗粒大小分配曲线。移液管法根据斯托克斯定律计算出某一粒径的颗粒沉降至某一深度所需要的时间,在此时刻内用吸管在该深度处吸取一定体积的悬液。将吸出的悬液烘干称重;就可把不同粒级的质量测定出来以确定土的颗粒组成。
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试验九 土的力学性质试验检测方法
一、击实试验方法
(一)概述
土作为筑路材料时,需要在模拟现场施工条件下,获得路基土压实的最大干密度和相应的最佳含水量。击实试验就是为了这种目的利用标准化的击实仪具,试验土的密度和相应的含水量的关系,所以击实试验是控制路基压实质量不可缺少的重要试验项目。
用击实试验模拟现场土的压实,这是一种半经验方法,由于土的现场填筑碾压和室内击
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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,因此很多国家以及一个国家的不同部门就可能有其自用的击实试验方法和仪器。
(二)试验方法的类型
击实试验分轻型和重型两类。
(三)试验方法
1、试样制备
试样制备分子法和湿法两种,对一般土,干法制样和湿法制样所得击实结果有一定差异,
对于具体试验应根据工程性质选择制备方法。
(1)干法制样:将代表性土样风干或在低于50?温度下烘干,放在橡皮板上用木碾碾散,过筛(筛号视粒径大小而定)拌匀备用。
测定土样风干含水量w。,按土的塑限估计最佳含水量,并依次按相差约2,的含水量制备一组试样(不少于5个),其中有两个大于和两个小于最佳含水量。
按确定含水量制备试样。将称好的啊质量的土平铺于不吸水的平板上,用喷水设备往
土样上均匀喷洒预定m的水量,静置一段时间后,装入塑料袋内静置备用。静置时间对高w
液限粘土不得少于24h对低液限粘土不得少于12h。
(2)湿法制样:对天然含水量的土样过筛(筛孔视粒径大小而定),并分别风干到所需的几组不同含水量备用。
2、试样击实
将击实筒放在坚硬的地面上,取制备好的土样按所选击实方法分3或5次倒入筒内,每
层按规定的击实次数进行击实)要求击完后余土高度不超过试筒顶面5mm。
用修土刀齐筒顶削平试样,称筒和击实样土重后用推土器推出筒内试样,测定击实试样的含水量和测算击实后土样的湿密度,依次重复上述过程将所备不同预定含水量的上样击完。
3、.结果整理
计算击实后各点的干密度p。 d
以干密度p为纵坐标,含水量w为横坐标,绘p-w关系曲线,曲线上峰值点的纵、横dd
坐标分别为最大干密度和最佳含水量。
4、注意问题
当土样中大于5mm粒径的土含量小于总含量的30%时,求出试料中粒径大于5mm颗粒含量的P值。取出大于5mm颗粒,仅把小于5mm粒径的土做击实试验。
(四)无机结合料稳定土的击实试验方法
1、概述
无机结合料在国外常称水硬性结合料,它主要指水泥、石灰、粉煤灰和石灰或水泥粉煤灰。所用术语水泥稳定土、石灰稳定土、石灰粉煤灰稳定土等都是总称。
水泥遇水就要开始水化作用,从加水拌和到进行击实试验间隔的时间愈长,水泥的水化作用和结硬程度就愈大。水化作用会影响水泥混合料所能达到的密实度,间隔时间愈长,
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影响愈大,所以,水泥不参与土与其他混合料的浸润过程,仅在击实前1h内将其和已浸润过的料进行拌和。另外,含水量的测试也应采用无机结合料稳定土的含水量测试法。
2、试验方法
试料的准备可参照常规土击实法进行。试件制备时,先将除水泥以外的设计料按比例称取并充分拌和均匀。
给试样配水后将其装入密封容器或塑料口袋内浸润备用。击实前1h内将所需要的稳定剂水泥加至浸润后的试料中并且拌和均匀。
击实过程类似于普通土击实过程)击实后含水量应按无机结合料稳定土含水量的要求测定。资料整理过程也类同于普通土击实方法。
当试样中大于规定最大粒径的超尺寸颗粒的含量为5,,30%时,按公式对试验所得最大干密度和最佳含水量进行校正。
3、注意事项
(1)试验集料的最大粒径宜控制在25mm以内,最大不得超过40mm(圆孔筛)。
(2)试料浸润时间:粘性土12-24h,粉性土6-8h,砂性土、砂砾土、红土砂砾、级配砂砾等4h左右,含土很少的未筛分碎石、砂砾和砂等2h。
(3)试料浸润后才加水泥,并应在1h内完成击实试验,拌和后超过1h的试样,应予作废。
石灰可与试料一起拌匀后浸润。
(4)试料不得重复使用。
3(5)应做两次平行试验,两次试验最大于密度的差不应超过0.05g/cm(稳定细粒土)
3和0.08/cm(稳定中粒土和粗粒土),最佳含水量的差不应超过0.5,(最佳含水量小于10,)和1.0,(最佳含水量大于10%)。
二、直剪试验方法
(一)概述
土的抗剪强度是土的一个重要力学指标。当估算地基承载力、
评价
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地基稳定性、计算边坡稳定性以及支挡结构物的土压力时都需用土的抗剪强度指标。
土的抗剪强度是土体在力系作用下抵抗破坏的极限剪切应力。
(二)试验方法
直接对试样施加剪力的设备叫直剪仪,常用的直剪仪分应力控制式和应变控制式两种。应力控制式是分级施加等量水平剪力于土样使之受剪,应变控制式是等速推动剪切容器使土样等速位移受剪。目前普遍使用的是应变式直剪仪。
为求得土的抗剪强度参数c、Φ值,通常至少需要4个以上土样,以同样的方法分别在不同的法向压力σ、σ、σ、„作用下测出相应的破坏剪应力τ、τ、τ„的值,根据这些123123σ、τ值,即可在直角坐标图中绘出抗剪强度曲线。
无论粘性土的抗剪强度试验,还是天然粘性土地基加荷过程中孔隙水压力的消散,即荷载在土体中产生的应力全部转化为有效应力,均需要一定的固结时间来完成,因此,土的固结过程实质上也是土体强度不断增长的过程,对于同一种土,即使是在同一法向压力下,由于剪切前试样的固结过程和剪切时土样的排水条件不同,其强度指标也不相同。为了近似地模拟现场土体的剪切条件,即按剪切前的固结程度、剪切时的排水条件即加荷快慢情况,把直剪试验分为快剪、固结快剪和慢剪三种试验方法。
1、快剪试验
快剪试验就是在对试样施加法向压力和剪力时,都不允许试样产生排水固结,由于在
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直剪仪上下盒之问存在缝隙,要严格控制不排出一点水分是不可能的,为了消除这种影响,一般在试样上下放置不透水有机玻璃圆块代替透水石,并在圆块周边涂抹凡士林以阻止水分从缝隙中逸出。待施加预定法向压力后,马上施加水平推力,并用较快的速率在3-5min内将试样剪损。对某些渗透性强、含水量高、密度低的土要求在30-50s内剪损。这种方法是用来模拟现场的土体较厚、渗透性较小、施工速度较快、基本上来不及固结就迅速加载而剪切的情况。
2、固结快剪试验
先使试样在法向压力作用下达到完全固结,然后施加水平荷载进行剪切,在剪切时不让孔隙水排出,即不允许试样在剪切过程中发生固结,则剪切时要求与快剪方法相同。这种试验方法用来模拟现场土体在自重和正常荷载作用下已达到完全固结状态,以后又遇到突然施加的荷载或因上层较薄、惨透性较小、施工速度较快的情况。
3、慢剪试验
先使试样在法向压力作用下达到完全固结,然后按1,4h将土样慢速施加水平剪力直至土样被剪损为止,这种试验方法是模拟现场土体已充分固结后才开始逐步缓慢地承受荷载的情况,此法所测定的强度指标可用于有效应力分析。
(三)试验的主要技术与要求
1、剪切速率的影响
剪切速率对砂土杭剪强度的影响很少,常可忽略不计,但对粘性土抗剪强度的影响则比较明显,粘性上的抗剪强度一般情况都会随剪切速度加快而增大。较灵敏的土,剪切速率降低十倍时,其抗剪强度则可降低5%,8,。
(一)压缩试验的基本原理
压缩试验是研究土体一维变形特性的测试方法,试验系将试样放在限制侧向变形的压缩容器内,分级施加垂直压力,测记加压后不同时间的压缩变形,直至各级压力下的变形量趋于某一稳定标准为止。然后将各级压力下最终的变形与相应的压强绘成曲线,从而求得压缩指标值。
土的压缩主要是孔隙体积的减小,所以关于土的压缩变形常以其孔隙比的变化来表示。试验资料整理时,可根据试样压缩前后的体积变化求出压缩变形和孔隙比的关系,即e-p曲线,也可整理成e-lgp曲线。
(二)压缩试验的资料分析
根据压缩试验所得的e-p和e-lgp曲线可整理出以下资料:
1(压缩系数
2(压缩指数
3(a和C的关系 c
4. 体积压缩系数
5(压缩模量
6. 变形模量
7(先期固结压力P
根据e-lgp曲线按规范方法确定。
(三)试验的主要技术问题
1、荷重等级的影响
按固结试验结果估算的沉降量一般与实测的沉降量相差较大,这是由于固结理论和应力计算与实际情况有所差异,以及土样结构受到不同程度的扰动等原因所致,一般现场建筑物传给地基内部各部位的压力比较缓慢,而试验室里的固结压力则是很快地传递到试样上。荷重率小,则压缩作用进行得缓慢,对土的触变破坏较小,且其结构强度得以部分恢复,因
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而沉降量小;反之快速加荷或荷重率很大,则会得到较大的沉降量。这种现象对塑性指数较大的粘上或结构强度小、密度低的软土表现尤为明显,一般情况下可按试验规范确定的荷重率加荷,对特别研究的具体工程也可按自定的荷重率加荷。
2、稳定标准的影响
沉降的稳定时间取决于试样的透水性和流变性质。土样的粘性愈大,达到稳定所需的时间也愈长。某些软粘土要达到完全稳定,需几天甚至几周时间,这是因为一般粉性土在荷重作用下产生的体积变化是由两部分组成,一部分是由于有效应力的增加贩产生的主固结,另一部分是在不变的有效应力作用下产生的次固结。规定不同的稳定时间,会得出不同的压缩曲线。《公路土工试验规程》(JTJ051-93)确定稳定时间为24h,但多数规程是以某一时间内沉降差为稳定标准,而科研工作则多以主次固结为稳定标准。
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试验十 土工原位测试方法
原位测试与钻探取样土工分析是相互补充的,原位测试可以克服室内土工分析的以下缺
点:
(1)钻探取样及室内制备试样所发生的土的扰动;
(2)在有些上层中难以采取原状土,例如饱和的疏松砂、流塑软塑的软粘土以及含砾石的土等;
(3)土样尺寸小,在测定层状或裂隙性粘土时,有明显的尺寸效应;
(4)因土样数量有限,无论在平面上还是深度部如此。
原位测试可在原位的应力条件、土的天然含水量下进行土的试验,有些原位测试还有这
样的优点,即可取得在深度上连续的记录,提供土层在深度上变化的完整信息。研究并利用这些信息,可以大大减少钻探取样的数量,并把数量有限的钻探工作布置在代表性地段或布置在待重点研究的地段上。
原位测试可分为两大类:一类是在小应变条件下进行测试;另一类是在大应变条件下进行测试。后者又可分为单测定土的强度和除测定土的强度外还提供应力应变信息。
1、钻孔波速试验
这一试验方法属于小应变条件的原位测试方法,在均质的或成层上层中,理论上波速与
上层的弹性模量和泊松比有关。因此,如在现场测得了波速,就可计算上的弹性模量和泊松
比。为了测定波速,在震源处引发一次冲击,而在离开震源某一距离处放置一检波器,以测定波通过该指定距离所需的时间,它是在土的勘察中常用的试验方法。
在钻孔地面孔口外设置震源,在沿钻孔不同深度处设检波器,可测得从孔口至不同深度的波速,这种方法称为沿孔法,也称为检层法。也可利用两个垂直孔,在一个孔中一定深度处设置震源,而在另一孔相应深度处设置检波器,可直接测定波从一孔到另一孔在不同深度的土层中的波速,这种方法称为跨孔法。
2、十字板剪力试验
这种方法适用于原位测定饱水软粘土的不排水抗剪强度。由于它避免了钻探时土的扰动
以及取土样的扰动,而直接在原位应力条件下测定土的抗剪强度,所以它是一种有效的原位测试方法。
十字板剪力试验是在预钻的钻孔孔底,把有4个叶片的十字板头插至规定深度,施加扭转力矩,直至土体破坏;或是不用钻探,直接将十字板压入土中不同深度,测土体破坏抗扭力矩,则不可计算排水抗剪强度c(也即十字板抗剪强度S)。 ur
3、标准贯入试验
标准贯入试验是利用规定的落锥能量将圆筒形的贯入器打入钻孔底土中,根据贯入的难
易程度来判定土的物理力学性质。
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标准贯入装置锤重63.5kg,自由落距76cm,贯入器外径51mm,内径35mm,长500mm,为两个半圆管合成,下部有贯人器管靴。贯入器上端连接外径42mm钻杆。在将贯入器打入上层时,先打入15cm不计击数,继续贯入土中30cm,记录其锤击数即标准贯入击数
N。
标准贯入试验对估定砂类土的天然密度是十分有用的,N与砂类土密实度的经验关系见
有关规范。
在利用标准贯入击数N估算土的承载力、强度参数和变形参数时,还应考虑有些因素对N值的影响,因此要作相应的修正。例如:杆长的修正、土层自重压力和侧压力的修正、地下水位的修正等。
遇到硬卵石层或食碎石的粘土层,可将贯入器换为锥形探头,即成圆锥动力触探试验。
4、静力触探试验
静力触探试验就是将一金属圆锥形探头,用静力以一定的贯入速度贯入土中,根据测得的探头贯入阻力可间接地确定土的物理力学性能。静力触探具有明显的优点:连续、快速、灵敏,简便。因此,已得到广泛地使用,静力触探的不足在于:不能对土进行直接的观察和描述;测试深度还不能太深(一般小于50m,个别情况当采取一些辅助手段,可达70m)。
静力触探头有单桥及双桥两种。单桥探头可测得探头的比贯入阻力P;双桥探头可测s得锥尖阻力q和探头摩擦筒的侧摩阻力f。利用Ps或q与f,根据经验可以划分土层。也caca
可以确定土的物理力学性质。在这方面有大量文献资料可供参考。
5、平板载荷试验
载荷试验是一种最古老的原位测试方法,它是在与建筑物基础工作相似的受荷条件下,对天然条件下的地基土测定加于承载板的压力与沉降的关系,实质上是基础的模拟试验。根据压力与沉降的关系,可以测定上的变形模量、评定地基土的承载力。对于不能用小尺寸试样试验的填土、含碎石的土等,最适宜用载荷试验。
试验时,可用维持荷载直至沉降稳定,再加下一级荷载直至破坏荷载;也可以用一定的沉降速率(例如2.5mm,min的速度)使载荷板压入土中,测定荷载与沉降关系,这时所施加的最大荷载相应于不排水抗剪强度所提供的极限荷载。
利用荷载-沉降曲线(p-s曲线)的初始直线段,可求得土的变形模量E。o
6、螺旋压板荷载试验
以螺旋板作为载荷板,旋入地下预定深度,用千斤顶通过传力杆向螺旋压板施加压力,同时测量载荷板的沉降值。当一个深度试验完毕后,可再旋入到下一个深度进行试验,螺旋压板载荷试验可用于砂土,也可用于粘性土,但旋入螺旋板时对土有一定的扰动。
7、旁压试验
通过旁压器弹性膜的横向膨胀,对土施加压力,使土体产生相应的横向变形,从而测得压力与变形的关系曲线,称为旁压曲线,并由此可求得土的变形模量和地基承载力,旁压试验实质上是横向的载荷试验,故也可称为横压试验。旁压试验按旁压器的就位方式分为两类:
(1)预钻式旁压试验。在预先钻好的钻孔中,把旁压钻头放入预定深度,进行旁压试验。
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(2)自钻式旁压试验。在旁压探头下端装一圆筒形刃具,加压使刃具切入士中,进入刃具内的土则用一旋转的切削钻头破碎,用泥浆或冲洗液将碎土循环携带到地面,这样边钻进边把旁压器下沉到预定深度,进行旁压试验。
自钻式旁压试验的优点是旁压器就位时,土的原仅侧向应力可认为没有释放过。而预钻式旁压试验则不同,由于预先钻孔,孔壁应力已释放。
旁压试验近年来发展迅速,因为从应力条件来说,旁压试验相当于轴对称圆柱穴扩张,其弹塑性解已得到解决。而其他原位测试手段,应力情况比较复杂。旁压试验设备轻便、操作简易、测试快速,其优点是明显的。但旁压试验为横向加压,与一般工程上的竖向加荷不同,对于各向异性上层来说,横向与竖向的力学性能是不同的。
试验十一 水泥或石灰剂量测定方法
(一)EDTA滴定法
1、目的和适用范围
(1)本试验方法适用于在工地快速测定水泥和石灰稳定土中水泥和石灰的剂量,并可用以检查拌和的均匀性。用于稳定的土可以是细粒土,也可以是中粒土和粗粒土。本方法不受水泥和石灰稳定土龄期(7d以内)的影响。工地水泥和石灰稳定土含水量的少量变化(土2,),实际上不影响测定结果。用本方法进行一次剂量测定,只需10min左右。
(2)本方法也可以用来测定水泥和石灰稳定土中结合料的剂量。
2、仪器设备
(1)滴定管(酸式)50mL,1支。
(2)滴定台,1个。
(3)滴定管夹,1个。
(4)大肚移液管: 10mL, 10支。
(5)锥形瓶(即三角瓶):200mL,20个。
(6)烧杯:2000mL(或1000mL),1只;300mmL,10只
(7)容量瓶:1000mL,1个。
(8)搪瓷杯:容量大于1200mL,10只。
(9)不锈钢棒(或粗玻璃棒),10根。
(10)量筒:100mL和5mL,各1只;50mL,2只。
(11)棕色广口瓶:60mL,1只(装钙红)。
(12)托盘天平:称500g、感量0.5g和称量100g、感量0.1g,各1台。
(13)秒表1只。
(14)表面皿:Φ9cm,10个。
(15)研钵:Φ12-Φ13cm,1个。
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(16)土样筛:筛孔2.0mm或2.5mm,1个。
(17)洗耳球(1两或2两),1个。
(18)精密试纸:1)pHI2-pH14。
(19)聚乙烯桶20L,1个(装蒸馏水);10L,2个(装氯化按及EDTA二钠标准液);5L,1个(装氢氧化钠)。
(20)毛刷、去污粉、吸水管、塑料勺、特种铅笔、厘米纸。
(21)洗瓶(塑料)500mL,1只。
3、试剂
3(1)0.1mol/m乙二胺四乙酸二钠(简称EDTA二钠)标准液:准确称取EDTA二钠(分析纯)37.226g,用微热的无二氧化碳蒸馏水溶解,待全部溶解并冷至室温后淀容至1000mL。
(2)10%氯化铵(NHCl)溶液:将5mg氯化铰(分析纯或化学纯)放在10L聚乙烯4
桶内,加蒸馏水4500mL,充分振荡,使氯化按完全溶解。也可以分批在1000mL的烧杯内配制,然后倒人塑料桶内摇匀。 、
(3)1.8,氢氧化钠(内含三乙醇胺)溶液:用100g架盘天平称18g氢氧化钠(NaOH)分析纯),放人洁净干燥的1000mL烧杯中,加入1000mL蒸馏水使其全部溶解,待溶解冷至室温后,加入2mL三乙醇胺(分析纯),搅拌均匀后储于塑料桶中。
(4)钙红指示剂:将0.2g钙试剂羟酸钠(分子式CHONSNa,分子量460.39)与211372
20g预先在105?烘箱中烘1h的硫酸钾混合,一起放人研钵中,研成极细粉未,储于棕色广口瓶中,以防吸潮。
4、准备标准曲线
(1)取样:取工地用石灰和集料,风干后分别过2.0mm或2.5mm筛,用烘干法或酒精燃烧法测其含水量(如为水泥可假定其含水量为0%)。
(2)混合料组成的计算:
(3)准备5种试样,每种2个样品(以水泥集料为例),如下:
1种:称2份300g集料分别放在2个搪瓷杯内,集料的含水量应等于工地预期达到的最佳含水量。集料中所加的水应与工地所用的水相同(300g为湿质量)。
2种:准备2份水泥剂量为2,的水泥土混合料试样,每份均重300g,并分别放在2个搪瓷杯内。水泥土混合料的最佳含水量应等于工地预期达到的最佳含水量。混合料中所加的水应与工地所用的水相同。
3种、4种、5种:各准备2份水泥剂量分别为4,、6,、8,的水泥土混合料试样,每份均重300g并分别放在6个搪瓷杯内,其他要求同1种。
(4)取一个盛有试样的搪瓷杯,在杯内加600mL10,氯化按溶剂,用不锈钢搅拌棒充分搅拌3min(每分钟搅110,120次)。如水泥(或石灰)土混合料中的土是细粒土,则也可以用1000 mL具塞三角瓶代替搪瓷杯,手握三角瓶(瓶口向上)用力振荡3min(每分钟120次?5次),以代替搅拌棒搅拌,放置沉淀4min[如4min后得到的是混浊悬浮液,则应增加放置沉淀时间,直到出现澄清悬浮液为止,并记录所需的时间,以后所有该种水泥(或石灰)土混合料的试验,均应以同一时间为准,然后将上部清液转移到300mL烧杯内,搅匀,加盖表面皿待测。
(5)用移液管吸取上层(液面下1-2cm)悬浮液10.0mL放人200mL的三角瓶内,用量筒量取500mL1.8,氢氧化钠(内含三乙醇胺)倒入三角瓶中,此时溶液出值为12.5,13.0
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(可用pH12~pH14精密试纸检验),然后加入钙红指示剂(体积约为黄豆大小),摇匀,溶剂呈玫瑰红色。用EDTA二钠标准液滴定到纯蓝色为终点,记录EDTA二钠的耗量(以mL计,读至0.1mL)。
( 6)对其他几个搪瓷杯中的试样,用同样的方法进行试验,并记录各自EDTA二钠的耗量。
(7)以同一水泥或石灰剂量混合料消耗EDTA二钠毫升数的平均值为纵坐标,以水泥或石灰剂量(,)为横坐标制图。两者的关系应是一根顺滑的曲线。如素集料或水泥或石灰改变,必须重做标准曲线。
5、试验步骤
(1)选取有代表性的水泥土或石灰土混合料,称300g放在搪瓷杯中,用搅拌棒将结块搅散,加600mLl0%氯化铵溶液,然后如前述步骤那样进行试验。
(2)利用所绘制的标准曲线,根据所消耗的EDTA二钠毫升数,确定混合料中的水泥或石灰剂量。
6(注意事项
(1)每个样品搅拌的时间、速度和方式应力求相同,以增加试验的精度。
(2)做标准曲线时,如工地实际水泥剂量较大,素集料和低剂量水泥的试样可以不做,而直接用较高的剂量做试验,但应有两种剂量大于实用剂量,以及两种剂量小于实用剂量。
(3)配制的氯化铰溶液最好当天用完,不要放置过久,以免影响试验的精度。
(二)直读式测钙仪法
1、目的和适用范围
本试验方法适用于测定新拌石灰土中石灰的剂量
2、仪器设备
(1)钙离子选择性电极(PVC薄膜),1支。
(2)饱和甘汞电极,232或330)型1支。
(3)直读式测钙仪,1台。
(4)架盘天平:感量0.1g及0.5g,各1台。
(5)量简:1000mL、200wmL、50mL,各1只。
(6)具塞三角瓶1000mL,10个(或搪瓷杯10个);500ml,4个。
(7)烧杯:2000mL,1个;300mL,10个;50mL,15个。
(8)容量瓶:1000mL,1个。
(9)塑料瓶(桶):10L,2个;1000mL,3个;250mL,2个。
(10)土壤筛:2mm或2.5mm筛孔,1个。
(11)大肚移液管:100mL,1支。
(12)干燥器:1个。
(13)表面皿:90mm,10个;50mm,15个。
(14)计时器:二只。
(15)搅拌子:20只。
(16)电炉、石棉网,各1个。
(17)洗瓶:500mL,1个。
(18)其他:吸水管,洗耳球,粗、细玻璃棒,试剂勺。
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3、制备溶液
(1)10%氯化钠溶液
将100mg氯化钠放人大烧杯中,加水(饮用水即可)900ml,搅拌均匀后,存放于塑料桶内保存。
-13(2)10mol/m氯化钙标准溶液
将分析纯碳酸钙(CaCO)在180?烘箱中烘2h后,取出放入干燥器内冷却45min。用3
万分之一天平或千分之一天平准确称取已冷却的碳酸钙10.009g放人300mL烧杯中,盖上表面皿。用少许蒸馏水润湿后,从杯口用吸水管沿杯壁逐滴滴人1:5稀盐酸(18mL盐酸加90mL蒸馏 水)并轻摇杯子,使碳酸钙全部溶解。然后用洗瓶吹洗表面皿和杯壁,移至电炉上加热并保持微沸5min,以驱除二氧化碳。冷却后转移至1000ml容量瓶中,用蒸馏水多次沿杯壁冲洗烧杯,将冲洗的水一并倒人容量瓶中。当蒸馏水加到约950ml左右时,再用20,氢氧化钠调至中性,使pH值为7。最后用蒸馏水稀释至刻度,反复摇匀,静置后倒人1000mL塑料瓶中备用。
-23(3)10mol/m氯化钙标准溶液
-13 用大肚移液管吸取100mL10mol/m氯化钙标准溶液放入1000mL容量瓶中,加蒸馏水 稀释到刻度后,充分摇匀;转入1000ml塑料瓶中备用。
-33 (4)10mol/m氯化钙标准溶液
-23 用大肚移液管吸取100mL10mol/m氯化钙标准溶液放人1000mL容量瓶中,加蒸馏水稀释到刻度后,充分摇匀;转入1000ml塑料瓶中备用。
(5)氯化钾饱和溶液
用感量为0.1g的架盘天平称分析纯氯化钾(KCl)70g,放入300mL烧杯中,用量筒取200mL蒸馏水倒入烧杯内,用玻璃棒充分搅动,溶液中应留有结晶(溶液呈过饱和状态),移入塑性瓶中备用。
(6)20,氢氧化钠溶液
用感量0.1g的架盘天平迅速称取40g分析纯氢氧化钠(NaOH)放入300mL烧杯中,加入160mL新煮沸并冷却的蒸馏水。用玻璃棒充分搅匀后,转入塑料瓶中备用(若用玻璃瓶装,瓶塞改用橡皮塞,避免因久放瓶塞打不开)。
4、准备仪器和电极
-13(1)钙电极:在测定的一天,应将内参比电极从套管中取出)向管中滴入10mol/m氯化钙标准溶液15滴左右,再将内参比电极装回管内。在每天进行测定之前,将钙电极有
-23薄膜的一端放在10mol/m氯化钙标准溶液中浸泡2h,使电极洁化。使用前取出电极,用水冲洗并以软纸吸干电极上的水分。
(2)甘汞电极:检查内液面是否与上部加液口平,若内液面低时,拔去加液口橡皮帽并用滴管添加氯化钾饱和溶液。测定时拔去上端加液口橡皮帽和下端橡皮帽,用水冲洗并以软纸吸干水分。
(3)仪器:在测定前接通钙仪电源,使仪器预热20min。
5、准备石灰土标准剂量浸提液
(1)土样:将现场土通过孔径2mm或2.5mm的筛。
(2)石灰:将现场所用石灰通过孔径2mm或2.5mm的筛后,贮入具塞的容器内备用。
(3)测定土和石灰的风干含水量。
(4)确定石灰土的最佳含水量。
(5)计算6%、14,石灰土中石灰、土和水的质量。
(6)石灰土标准剂量浸提液的制备:
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用准备好的土和石灰配制6,、14,的石灰土标准剂量浸提液供标定仪器用。用感量为0.1g和0.5g的架盘天平按本条(5)中计算得的量分别称取准备好的土样和石灰,制备以上两种剂量的石灰土混合料各300g,分别放人1000ml具塞三角瓶(或搪瓷杯)中,混匀,用刻度吸管(或量筒)加入本条(5)中计算得的水量,再用量筒加入10,氯化按溶液600ml。盖紧塞子用手振荡(或用不锈钢棒搅拌)2min保持每分钟120次?5次,静止4min后将上部清液倒入干燥、洁净的500mL具塞三角瓶中,摇匀,瓶外加贴标签,供以后标定仪器时用。当石灰品种、土质和水质相同时,制备的6%、14,石灰土标准剂量浸提液可供连续标定10d之用。
6、标定仪器
将上述制备好的标准液分别倒出25,30mL于干燥、洁净的50mL烧杯中,各加入一只搅拌子。先将6%标准液放在直读式测钙仪上,待仪器开始搅拌后放人钙电极和甘汞电极,停止搅拌后,调整校正?旋钮,使之显示6.0;采样读数结束。将电极提起,取下6%标准液,用水冲洗电极并用软纸吸干电极上的水。再将装有14,标准液的烧杯放在直读式测钙仪上,开始搅拌后,放入钙电极和甘汞电极。停止搅拌后,调整校正?旋钮,使之显示14.0。如此重复2,3次。每次用6%和14,标准液校正均能显示6.0和14.0时,仪器标定即完毕。
7、试验步骤
(1)从施工现场同一位置取约1000g具有代表性的石灰上试样。
经进一步拌匀之后,使其全部通过2mm或2.5mm筛孔。
(2)用感量0.5g的架盘天平称取两分石灰土试样各300g,并分别放入两个1000mL具塞三角瓶中,每个三角瓶中加10,氯化铰溶液6oomL。盖紧塞子用手振荡(或用不锈钢棒搅拌2min,保持每分钟l20次?5次。静止4min后将25-30mL待测液倒入干燥、洁净的50mL烧杯中。加入一只搅拌子并放在直读式测钙仪上,仪器开始搅拌后,放入钙电极和甘汞电极,待停止搅拌后,仪器显示的数值即为该样品的石灰剂量。再重复测试一次,取两次测试结果的平均值。
8、注意事项
(1)在计算6,和14%混合料的组成时,应使混合料的最佳含水量与施工碾压时的最佳含水量相近。
(2)若土、石灰或水质有变化时,必须重新配制6,和14%(或16%、18,)石灰土标准剂量浸提液,并用它标定仪器。
(3)制备每个样品的浸提液时,搅拌的时间、速度和方式应力求相同,配制的氯化按溶液当天用完,不宜放置过久。
(4)所用器具必须用水冲洗干净。
(5)每测完一个样品应用蒸馏水或自来水冲洗电极,并用软纸吸干后再测一个样品。
(6)若进行全天测试,午间休息时可将钙电极薄膜端浸泡在10,30ml氯化钙标准溶液中,下午测定前不必进行活化。下午测定结束后应用水冲洗电极,并用软纸将水吸干,套上橡皮帽,然后挂起干放保存,次日用前再进行活化。
(7)在连续使用时,钙电极的内参比液应每周更换一次,以保证试验的稳定性。
三、氧化钙和氧化镁含量测试方法
(一)有效氧化钙的测试方法
1、目的和适用范围
本方法适用于测定各种石灰的有效氧化钙含量。
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2、仪器设备
(1)筛子:0.15mm,1个。
(2)烘箱:50-250?,1台。
(3)干燥器:Φ25cm,1个。
(4)称量瓶:Φ30mmx50mm,10个。
(5)瓷研钵::Φ12-13mm,1个。
(6)分析天平:万分之一,1台。
(7)架盘天平:感量0.1g,1台。
(8)电炉:1500W,1个。
(9)石棉网:20cmx20cm,1块。
(10)玻璃珠:Φ3mm,1袋(0.25kg)。
(11)具塞三角瓶:250mL,20个。
(12)漏斗:短颈,3个。
(13)塑料洗瓶,1个。
(14)塑料桶:20L,1个。
(15)下口蒸馏水瓶:5000mL,1个。
(16)三角瓶:300mL,10个。
(17)容量瓶:250mL、1000mL,各1个。 (18)量筒:200mL、100mL、50mL、5mL,各1个。 (19)试剂瓶:250mL、1000mL,各5个。 (20)塑料试剂瓶:1L,1个。
(21)烧杯:50mL,5个;250mL(或300mL),10个。 (22)棕色广口瓶:60mL;4个;250ml,5个。 (23)滴瓶:60mL,3个。
(24)酸滴定管:50mL,2支。
(25)滴定台及滴定管夹,各1套。
(26)大肚移液管:25mL、50mL,各1支。 (27)表面皿:7cm,10块。
(28)玻璃棒:8mmx250mm及4mmxl80mm,各10支。 (29)试剂勺:5个。
(30)吸水管:8mmX150mm,5支。
(31)洗耳球:大、小各1个。
3、试剂
(1)蔗糖(分析纯)。
(2)酚酞指示剂:称取0.5g酚酞溶于5OmL95%乙醇中。 (3)0.1,甲基橙水溶液:称取0.05g甲基橙溶于50mL蒸馏水中。
(4〕0.5N盐酸标准溶液:将42mL浓盐酸(相对密度1.19)稀释至IL,按下述方法标
定其当量浓度后备用。
称取约0.800-1.000g(准确至0.002g)已在180?烘干2h的碳酸钠,置于250mL三角瓶中,
加100mL水使其完全溶解;然后加入2,3滴0.1,甲基橙指示剂,用待标定的盐酸标准溶
液滴定,至碳酸钠溶剂由黄色变为橙红色,将溶液加热至沸,并保持微沸3min,然后放在
冷水中冷却至室温,如此时橙红色变为黄色,则再用盐酸标准溶液滴定,至溶液出现稳定橙
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红色时为止。
计算盐酸标准溶液的当量浓度。
4、准备试样
(1)生石灰试样:将生石灰样品打碎,使颗粒不大于2mm。拌和均匀后用四分法缩减至200g左右,放在瓷研体中研细,再经四分法缩减几次至剩下20g左右。将研磨所得石灰样品通过)0.10mm的筛,从此细样中均匀挑取10余克,置于称量瓶中在100?烘干1h,贮于干燥器中,供试验用。
(2)消石灰试样:将消石灰样品用四分法缩减至10余克左右,如有大颗粒存在须在瓷研钵中磨细至无不均匀颗粒存在为止。置于称量瓶中在105?-110?烘干1h,贮于干燥器中,供试验用。
5、试验步骤
称取约0.5g(用减量法称准至0.0005g)试样放入干燥的250mL具塞三角瓶中,取5g蔗糖覆盖在试样表面,投入干玻璃珠15粒,迅速加入新煮沸并已冷却的蒸馏水50mL,立即加塞振荡15min(如有试样结块或粘于瓶壁现象,则应重新取样)。打开瓶塞,用水冲洗瓶塞及瓶壁,加入2-3调酚酞指示剂,以0.5N盐酸标准溶液滴定(滴定速度以每秒2-3滴为宜),至溶液的粉红色显著消失并在30s内不再复现即为终点。
6、计算
有效氧化钙的百分含量(X)按公式计算。 1
7、精密度或允许误差
对同一石灰样品至少应做两个试样和进行两次测定,并取两次结果的平均值代表最终结果。
(二)氧化镁的测试方法
1、目的和适用范围
本试验方法适用于测定各种石灰的总氧化镁含量。
2、仪器设备
同有效氧化钙的测定。
3、试剂
(1)1:10盐酸:将1体积盐酸(相对密度1.19)以10体积蒸馏水稀释。
(2)氢氧化铵一氯化按缓冲溶液(pH,10):将67.5g氯化按溶液于300ml无二氧化碳蒸馏水中,加浓氢氧化铵(相对密度为0.90)570mL,然后用水稀释至1000mL。
(3)酸性铬蓝K萘酚绿B(1:2.5)混合指示剂:称取0.3g酸性铬蓝K和0.75g萘酚绿B与50g已在105?烘干的硝酸钾混合研细,保存于棕色广口瓶中。
(4)EDTA二钠标准溶液:将10gEDTA二钠溶于温热蒸馏水中,待全部溶解并冷至室温后,用水稀释至1000mL。
(5)氧化钙标准溶液:精确称取1.7848g在105?烘干(2h)的碳酸钙(优级纯),置于25mL烧杯中,盖上表面皿。从杯嘴缓慢滴加1:10盐酸100mL,加热溶解,待溶液冷却后,移人1000mL的容量瓶中,用新煮沸冷却后的蒸馏水稀释至刻度摇匀,此溶液:1mL相当于1mg氧化钙。
(6)20%的氢氧化钠溶液:将20g氢氧化钠溶于80mL蒸馏水中。
(7)钙指示剂:将0.2g钙试剂羟酸钠和20g已在105?烘干的硫酸钾混合研细,保存于棕色广口瓶中。
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(8)10,酒石酸钾钠溶液:将10g酒石酸钾钠溶于90mL蒸馏水中。
(9)三乙醇胺(1:2)溶液:将1体积三乙醇胺以2体积蒸馏水稀释摇匀。
4、EDTA二钠标准溶液与氧化钙和氧化镁关系的标定
精确吸取50mL氧化钙标准溶液放于300mL三角瓶中,用水稀释至100mL左右;加入钙指示剂0.1g,以20%氢氧化钠溶液调整溶液碱度到出现酒红色;再过量加3-4mL,以EDTA二钠
标准液滴定,至溶液由酒红色变成纯蓝色为止。
计算EDTA二钠标准溶液对氧化钙滴定度。
计算EDTA二钠标准溶液对氧化镁的滴定度(TMgO)。
5、试验步骤
称取约0.5g(准确至0.0005g试样,放入250mL烧杯中,用水湿润,加30mLl:10盐酸,用表面皿盖住烧杯,加热近沸并保持微沸8-10min。用水把表面皿洗净,冷却后把烧杯内的沉淀及溶液移入250mL容量瓶中,加水至刻度摇匀。待溶液沉淀后,用移液管吸取25mL溶液,放入250mL角瓶中,加50mL水稀释后,加酒石酸钾钠溶液1mL、三乙醇胺溶液5mL,再加入铵-铵缓冲溶液10mL、酸性铬蓝K-茶酚绿B指示剂约0.1g。用EDTA二钠标准溶液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色时即为终点,记下耗用EDTA标准溶液体积V1。
再从同一容量瓶中用移液管吸取25mL溶液;置于300mL三角瓶中,加水150mL稀释后,加三乙醇胺溶液5mL及20%氢氧化钠溶液5ml,放入约0.1g钙指示剂、用EDTA二钠标准溶液滴定,至溶液由酒红色变为纯蓝色即为终点,记下耗用KDTA二钠标准溶液体积V。 2
6、计算
氧化镁的百分含量(X)按公式计算。 2
7、精密度或允许误差
对同一石灰样品至少应做两个试样和进行两次测定,取两次测定结果的平均值代表最终结果。
(三)有效氧化钙和氧化镁合量的简易测试方法
1、范围
本试验方法适用于氧化镁含量在5,以下的低镁石灰。
2、仪器设备
有效氧化钙测定,除(11)、(17)中的250mL、(18)中的100mL及50mL、(19)中的250mL,(20)、(21)、(22)、(25)、(27)项所列仪器之外。
3、试剂
(1)1N盐酸标准液:取83mL(相对密度1.19)浓盐酸以蒸馏水稀释至1000mL,溶液当量浓度的标定与有效氧化钙的测定所述0.5N盐酸溶液的标定方法相同,但无水碳酸钠的称量应为1.5-2g。
(2)1%酚酞指示剂。
4、试验步骤
迅速称取石灰试样0.8-1.0g(准确至0.0005g,放入300mL三角瓶中加入150mL新煮沸并已冷却的蒸馏水和10颗玻璃珠。瓶口上插一短颈漏斗,加热5min,但勿使沸腾,迅速冷却。滴入酚酞指示剂2滴,在不断摇动下以盐酸标准液滴定,控制速度为每秒2-3滴,至粉红色完全消失,稍停,又出现红色,继续滴入盐酸。如此重复几次,直至5min内不出现红
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色为止。如滴定过程持续半小时以上,则结果只能作参考。
5、计算有效钙镁含量的比。
6、精密度或允许误差
对同一石灰样品至少应做两个试样和进行两次测定,并取两次测定结果的平均值代表最终结果。
四、无侧限抗压强度试验方法
1、目的和适用范围
本试验方法适用于测定无机结合料稳定土(包括稳定细粒土、中粒土和粗粒土)试件的无侧限抗压强度,有室内配合比设计试验及现场检测,本试验方法包括:按照预定干密度用静力压实法制备试件以及用锤击法制备试件,试件都是高:直径=1:1的圆柱体。应该尽可能用静力压实法制备等干密度的试件。
室内配合比设计试验和现场检测两者在试料准备上是不同的,前者根据设计配合比称取试料并拌和,按要求制备试件;后者则在工地现场取拌和的混合料作试料,并按要求制备试件。
2、取样频率
2在现场按规定频率取样,按工地预定达到的压实度制备试件。试件数量每2000m或每工作班:无论稳定细粒土、中粒土或粗粒土,当多次试验结果的偏差系数Cv?10,时,可为6个试件;Cv=10,-15%时,可为9个试件;Cv,15,时,则需13个试件。
3、仪器设备
(1)圆孔筛:孔径40mm、25mm(或20mm)及5mm的筛各一个。
(2)试模:适用于下列不同土的试模尺寸为:
细粒土(最大粒径不超过10mm):试模的直径×高,50mmX50mm;
中粒土(最大粒径不超过25mm):试模的直径×高,100mmx100mm;
粗粒土(最大粒径不超过40mm):试模的直径×高,150mmxl50mm。
(3)脱模器。
(4)反力框架:规格为400kN以上。
(5)液压千斤顶(200,1000kN)。
(6)击锤和导管:击锤的底面直径50mm,总质量4.5kg,击锤在导管内的总行程为450mm。
(7)密封湿气箱或湿气池:放在保持恒温的小房间内。
(8)水槽:深度应大于试件高度50mm。
(9)路面材料强度试验仪或其他合适的压力机,但后者的规格应不大于200kN。
(10)天平:感量0.01g
(11)台秤:称量10kg,感量5g
(12)量筒、拌和工具、漏斗、大小铝盒、烘箱等。
4、试件制备
1)试料准备
将具有代表性的风干试料(必要时,也可以在50?烘箱内烘干)用木锤和木碾捣碎,
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但应避免破碎粒料的原粒径。将土过筛并进行分类,如试料为粗粒土,则除去大于40mm的颗粒备用一口试料为中粒土,则除去大于25mm或20mm的颗粒备用;如试料为细粒土,则除去大于10mm的颗粒备用。
在预定做试验的前一天,取有代表性的试料测定其风干含水量。对于细粒土,试样应不少于100g;对于粒径小于25mm的中粒土,试样应不少于1000g;对于粒径小于40mm的粗粒土,试样的质量应不少于2000g。
2)按《公路工程元机结合料稳定材料试验规程》(JTJ057-94)中T0804-94确定元机结合料混合料的最佳含水量和最大干密度。
3)配制混合料
(1)对于同一无机结合料剂量的混合料,需要制备相同状态的试件数量(即平行试验的数量)与土类及操作的仔细程度有关。对于无机结合料稳定细粒土,至少应该制6个试件;对于无机结合料稳定中粒土和粗粒土,至少分别应该制9个和13个试件。
(2)称取一定数量的风干土并计算干土的质量,其数量随试件大小而变。对于50mm×50mm的试件,1个试件约需干土180,210g;对于100mm×100mm的试件,1个试件约需干土1700,1900g对于150mm×l50mm的试件,1个试件约需干土5700,6000g。
对于细粒土,可以一次称取6个试件的土;对于中粒土,可以一次称取3个试件的土;
对于粗粒土,一次只称取一个试件的土。
(3)将称好的土放在长方盘(约400mm×600mm×70mm)内。向土中加水,对于细粒土(特别是粘性土)使其含水量较最佳含水量小3,,对于中粒土和粗粒土可按式加水。将土和水拌和均匀后放在密闭容器内浸润备用。如为石灰稳定土和水泥、石灰综合稳定土,可将石灰和土一起拌匀后进行浸润。
浸润时间:粘性土12,24h粉性土6,8h;性土、砂砾土、红土砂砾、级配砂砾等可以缩短到4h左右;含土很少的未筛分碎石、砂砾及砂可以缩短到2h。
(4)在浸润过的试料中,加入预定数量的水泥或石灰(水泥或石灰剂量按干土即干集料质量的百分率计)并拌和均匀。在拌和过程中,应将预留的3%的水(对于细粒土)加入土中,使混合料的含水量达到最佳含水量。拌和均匀的加有水泥的混合料应在1h内按下述方法制成试件,超过1h的混合料应该作废。其他结合料稳定土的混合料虽不受此限,但也应尽快制成试件。
将试模的下压柱放入试模的下部,但外露2cm左右,将称量的规定数量的稳定土混合料m(g)分2-3次灌入试模中(利用漏斗),每次灌入后用夯棒轻轻均匀插实。如制的是1
50mm×50mm的小试件,则可以将混合料一次倒入试模中,然后将上压柱放入试模内,应使上压柱也外露2cm左右(即上下压柱露出试模外的部分应该相等)。
将整个试模(边同上下压柱)放到反力框架内的千斤顶上(千斤顶下应放一扁球座),加压直到上下压柱都压入试模为止。维持压力1min,解除压力后,取下试模,拿去上压柱,
2并放到脱模器上将试件顶出(利用千斤顶和下压柱)。称试件的质量m,小试件准确到1g;中试件准确到2g;大试件准确到5g。然后用游标卡尺量试件的高度h,准确到0.1mm。
用击锤制件步骤同前,只是用击锤(可以利用做击实试件的锤,但压柱顶面需要垫一块牛皮或胶皮,以保护锤面和压柱顶面不受损伤)将上下压柱打入试模内
5、养生
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试件从试模内脱出并称量后,应立即放到密封湿气箱和恒温室内进行保温保湿养生。但中试件和大试件应先用塑料薄膜包覆,有条件时,可采用蜡封保湿养生。养生时间视需要而定,作为工地控制,通常都只取7d,整个养生期间的温度,在北方地区应保持20?,在南方地区应保持25?土2?。
养主期的最后一天,应该将试件浸泡在水中,水的深度应使水面在试件顶上约2.5m。
3在浸泡水前,应再次称试件的质量m。在养生期间,试件质量的损失应该符合下列规定:试件不超过1g;中试件不超过4g;大试件不超过10g。质量损失超过此规定的试件,应该作废。
6、无侧限抗压强度试验
(1)将已浸水一昼夜的试件从水中取出,用软的旧布吸试件表面的可见自由水,并称试件的质量m。 4
(2)用游标卡尺量试件的高度h,准确到0.1mm。 1
(3)将试件放到路面材料强度试验仪的升降台上(台上先放一扁球座),进行抗压试验。
试验过程中,应使试件的形变等速增加,并保持速率约为lmm,min记录试件破坏时的最大压力P(N)。
(4)从试件内部取有代表性的样品(经过打破)测定其含水量w。1
7、计算试件的无侧限抗压强度Rc。
若干次平行试验的偏差系数Cv(%)应符合下列规定:
小试件 不大于10,
中试件 不大于15,
大试件 不大于20%
8、强度评定
如为现场检测,需按下述方法对无侧限抗压强度进行评定。
(1)评定路段试样的平均强度Rc应满足规范要求。
(2)评定路段内无机结合料稳定材料强度评为合格时得满分,不合格时得零分。
9、报告
报告应包括以下内容:
(1)材料的颗粒组成;
(2)水泥的种类和标号或石灰的等级;
(3)确定最佳含水量时的结合料用量以及最佳含水量(,)和最大干密度(g/cm3);
(4)水泥或石灰剂量(,)或石灰(或水泥)、粉煤灰和集料的比例:
3(5)试件干密度(准确到0.01g/cm)或压实度;
(6)吸水量以及测抗压强度时的含水量(%);
(7)对抗压强度:小于2.0MPa时,采用两位小数,并用偶数表示;大于2.0MPa时,采用1位小数;
(8)若干个试验结果的最小值和最大值、平均值Rc、标准差S、偏差系数Cv和95,概率的值R。 c0.95
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