道路与桥梁工程试验检测技术第一篇第2章路基路面压实度检测.ppt

1,第2章 路基路面压实度检测,2,2.1概述 大量的室内试验和工程实践表明：压实使土和路面材料的强度大大增加；压实使土基和路面结构层的塑性变形明显减少。 路基和路面基层、底基层的压实度以重型击实标准为准，沥青混凝土面层压实度以马歇尔稳定度击实成型标准或试验路密实度为准。 路基土和路面材料的含水量测定方法有烘干法、洒精燃烧法、比重法和碳化钙气压法等，此不赘述。本章主要介绍现场压实材料密度的测定方法。 2.2环刀法、灌砂法和灌水法测定压实度 2.2.1环刀法测定压实度 环刀法适用于公路工程现场测定细粒土及无机结合料稳定细粒土的密度。 （1）仪器与材料 1）电动取土器。由底座、行走轮、立柱、升降机构、取芯头等组成。,3,2）人工取土器。包括环马、环盖、定向筒和击实锤等。 3）天平。感量0.1 g(用于取芯头内径50 mm,70 mm样品的称量)或感量1.0 g（用于内径100 mm样品的称量）。 4）其他。铁锤、凿子、铝盒、修土刀、钢丝锯、凡士林、毛刷等。 （2）测试步骤 1）擦净环刀或取芯套筒，称其质量m2，准确至0.1 g。 2）在试验地点，选一块约30 cm30 cm的平坦地面，并将其清扫干净。 3）将环刀垂直打入试样中，至土样伸出环刀上部为止；或开动电机，将取芯套筒钻入试样中。 4）将试样连同环刀一起挖出，注意使土样伸出环刀下部，削去两端余土，使土样与环刀口面齐平，并将剩余土样适量装入铝盒中，测定其含水量w(烘干法或洒精燃烧法)，或按取芯套筒长度制成所需的规格土芯。,4,5）擦净环刀或取芯套筒外壁，称环刀或取芯套筒与试样的合计质量m1,准确至0.1 g。 （3）结果整理 计算湿密度： 计算干密度： 计算施工压实度： 式中：m1环刀或取芯套筒与试样的合计质量，g; m2环刀或取芯套筒质量，g； V环刀或取芯套筒的容积，cm3; w含水量（%）； 0试样的最大干密度，g/cm3。,5,6,2.2.2灌砂法测定压实度 灌砂法适用于现场测定细粒土、砂类土和砾类土压实层和基层、底基层、沥青贯入式面层等的密实度。 （1）仪器与材料 1）灌砂筒。 2）金属标定罐。内径为100 mm(或150 mm)、高为150 mm的金属罐（可用薄铁皮制作），上端周围有一罐缘。 3）基板。边长为350 mm、深为40 mm的金属方盘，盘中心有一直径为100 mm(或150 mm)的圆孔。 4）打洞及洞中取料的合适工具。如凿子、铁锤、长把勺、长把小簸箕、毛刷等。,7,图1.2.1灌砂筒和标定罐（单位：mm）,8,5）玻璃板。边长约为500 mm的方形板。 6）铝饭盒或金属方盘。存放挖出的试样。 7）台秤。称量1015 kg，感量5 g。 8）其他。铝盒、天平、烘箱等。 9）量砂。粒径为0.250.5 mm的清洁干燥的均匀砂，2040 kg。 （2）仪器标定 确定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量。其步骤如下： 1）在储砂筒内装灌砂。 2）将开关打开，让砂流出，并使流出砂的体积与工地所挖试洞体积相当（或等于标定罐的容积）。然后关上开关，并称量筒内砂的质量m5,准确至1 g。 3）将灌砂筒放在玻璃板上，打开开关，让砂流出，直到筒内砂不再下流时，关上开关，并细心地取走灌砂筒下部圆锥体的砂。,9,4）重复上述量测至少3次，最后取其平均值m2,准确至1 g。 (3)确定量砂的密度s(g/cm3) 1)用水确定标定罐的容积V（cm3）。 标定罐的体积按下式计算： 2)在储砂筒中装满质量为m1的砂，并将灌砂筒放在标定罐上，打开开关，让砂流出，直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关。取下灌砂筒，称量筒内剩余的砂质量，准确至1 g。 3）重复上述测量至少3次，最后取其平均值m3，准确至1 g。 4）按下式计算填满标定罐所需砂的质量m： 式中：m1灌砂入标定罐前，筒内砂的质量，g;,10,m2灌砂筒下部圆锥体内砂的平均质量，g； m3灌砂入标定罐后，筒内剩余砂的质量，g。 5）按下式计算砂的密度s: (4)测试步骤 1)在试验地点，选一块约40 cm40 cm的平坦表面，并将其清扫干净，将基板放在此平坦表面上。 2）取走基板，将流在试验地点的量砂收回，重新将表面清扫干净。 3）从挖出的全部试样中取出有代表性的样品，放入铝盒中，测定其含水量w。 4）将基板安放在试洞上，将灌砂筒安放在基板中间（储砂筒内放满砂到恒质量m1,使灌砂筒的下口对准基板的中孔及试洞。,11,5）若清扫干净的平坦表面上粗糙度不大，则不需要放置基板，将灌砂筒直接放在已挖好的试洞上，打开筒的开关，让砂流入试洞内。 6）取出试洞内的砂，以备下次试验时使用。 7）若试洞内有较大空隙，量砂可能进入空隙时，则应按试洞外形松弛地放入一层柔软的纱布，然后再进行灌砂工作。 （5）结果整理 填灌试洞所需砂的质量mb按下式计算： 灌砂时试洞上放有基板的情况 灌砂时试洞上不放基板的情况 式中：m1灌砂入试洞前筒内砂的质量，g；,12,m2灌砂筒下部圆锥体内砂的平均质量，g; m4灌砂入试洞后筒内剩余砂的质量，g； （m5-m6）灌砂筒下部圆锥体内及基板和粗糙表面间砂的总质量，g。 测试地点试样的湿密度可按下式计算： 式中：mt试洞中取出砂的全部土样的质量，g； mb填满试洞所需砂的质量，g； s量砂的密度,g/cm3。 试样的干密度d、压实度K的计算公式同式(1.2.2)和式(1.2.3)。 2.2.3灌水法测定压实度 灌水法亦称水袋法，适用于现场测粗粒土和巨粒土的密度。,13,14,（1）仪器与材料 1）座板。 2）薄膜。 3）储水筒。 4）台秤。 5）其他。 （2）测试步骤 1）根据试样的最大粒径按表1.2.3确定试坑尺寸。,15,2)按确定的试坑直径划出坑口轮廓线。 3）在整平的地表上，将座板固定。 4）在轮廓线内用挖掘工具沿座板下挖至要求深度，将落于坑内的试样装入盛土容器内，并测定含水量。 5）将塑料薄膜沿坑底、坑壁紧密贴地铺好。 6）记录储水筒内初始水位高度。 （3）结果整理 细粒与石粒应分开测定含水量，按下式求出整体的含水量： 式中：f细粒料部分的含水量（%）； c粗粒料部分的含水量（%）； Pf细粒料的干质量与全部材料干质量之比。,16,座板部分的容积为 式中：h1座板部分注水前储水筒内水位高度，cm； h2座板部分注水后储水筒内水位高度，cm; Aw储水筒断面面积，cm2。 试坑容积按下式计算： 式中：H1试坑注水前储水筒内水位高度，cm； H2试坑注水后储水筒内水位高度,cm。 按下式计算试样湿密度： 式中：mp取自试坑内的试样质量，g。,17,灌水法密度试验记录格式如表1.2.4所示，干密度计算公式同式（1.2.2）。,18,2.3钻芯法测定沥青面层压实度 钻芯法适用于检验从压实的沥青路面上钻取的沥青混合料芯样试样的密度，以评定面层的施工压实度。 2.3.1仪器与材料 1）路面取芯机。 2）路面切割机。 3）天平。 4）其他。溢流水槽、吊篮、石蜡、卡尺、毛刷、小勺、镐、锹、取样袋（容器）等。 2.3.2钻芯取样 1）在选取采样地点的路面上，先用粉笔对个别取样位置作出标记或划出切割路面的大致面积。,19,2）将钻机牢固地安放在取样地点，垂直对准路面放下钻头。 3）开放冷却水，启动电动机，徐徐压下钻杆，钻取芯样，但不得使劲下压钻头。特钻透全厚后，上抬钻杆，拔出钻头，停止转动，不使芯样损坏，取出芯样，试样不得破碎。 4）当切割机切割时，将锯片对准切割位置，开放冷却水，启动电动机，徐徐压下锯片到要求深度（厚度），仔细向前推进，到需要长度后抬起锯片，四面全部锯毕后用镐或铁锹仔细取出试样。 5）将钻取的芯样或切割的试块，妥善盛放于盛样器中，必要时用塑料袋封装。 6）对取样的钻孔或被切割的路面坑洞，应采用同类型材料填补压实。 2.3.3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。,20,2）将试件晾干或用电风扇吹干不少于2 h，直到恒重，称取试件在空气中的质量ma(g)。 3）测定试件的体积V（cm3），测试方法视试件的吸水率或空隙率而定。 试件的吸水率Sa是指试件吸水体积占沥青混合料部分体积的百分率，按下式计算： 式中：mw试件的水中质量，g。 mf试件的表干质量，g。 当试件的吸水率小于2%时，采用水中重法或表干法测定。 水中重法： 表干法： 式中：w常温水的密度，约为1 g/cm3。,21,当试件的吸水率大于2%时，用蜡封法测定。体积计算公式可参见沥青及沥青混合料试验规程(JTJ 05293)。 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。 圆柱体试件的毛体积： 棱柱体试件的毛体积： 式中：d圆柱体试件的直径，cm； h试件的高度，cm； l试件的长度，cm； b试件的宽度，cm。 4）计算试件的视密度或毛体积密度s:,22,5)计算沥青面层的压实度K： 式中：0沥青混合料的标准密度，g/cm3。 利用马歇尔击实试件成型密度或试验路面钻孔取样的密度。,23,2.4核子仪测定压实度 在施工现场，用核子密度湿度仪以散射法或直接透射法可以快速测定路基或路面材料的密度和含水量，并计算施工压实度。由于核子仪测定的结果误差较大，不宜用作仲裁试验或评定验收的依据。 2.4.1仪器与材料 1）核子密度湿度仪。 2)细砂。粒径0.150.30 mm。 3）其他。天平或台秤、毛刷等。 2.4.2仪器标定 测定沥青混合料压实层密度前，用核子仪对钻孔取样的试件进行标定；测定其他材料的密度时，宜与灌砂法的结果进行标定。标定步骤如下： 1）选择压实层的表面，按要求的测定步骤用核子仪测定密度，读数。,24,2）在测定的同一位置用钻芯法或灌砂法取样，量取厚度，按规定的程序测定材料的密度。 3）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。 2.4.3核子仪测量材料密度的方法 1）用散射法测定时，先用细砂填平测试位置路面结构凸凹不平的空隙，使路表面平整，能与仪器紧密接触，然后按图1.2.2的方法将核子仪平稳地置于测定位置上。 2）用直接透射法测定时，先在测试层表面上用钻杆打孔，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。然后按图1.2.3的方法将放射源探头放下，插入预先打好的孔内。 3）打开仪器，测试员退出仪器2 m以外，按照选下的测定时间进行测量，至,25,达测定时间后，读取显示的各项数据，并迅速关机。 4）结束整理。根据核子仪显示的湿密度和含水量，按式（1.2.2）计算干 密度。 图1.2.2散射法 图1.2.3直接透射法,26,2.5路基路面压实度评定 路基、路面压实度以13 km长的路段为检验评定单元，现场压实度抽样检查 的频率规定如