AASHTO t193.doc

加州承载比标准试验方法AASHTO编号：T 193-10 1.范围1.1本试验方法涵盖了公路路基、底基层和试验室压实试样基材的加州承载比（CBR）的确定。本试验方法的主要目的包括但不限于评价最大粒径小于19 毫米（3/4英寸）的粘性材料的强度。1.2当对所含颗粒最大粒径大于19 毫米（3/4英寸）的材料进行试验时，本试验方法可以改变材料的粒度，以便用于试验的材料能够全部通过19 毫米（3/4英寸）的筛子，而4.75毫米（4号）至75毫米粒组的所有砂砾通过筛子的情况保持不变。虽然这一试样制备方法在传统上被用于避免加州承载比试验仪器测试含有大颗粒材料时的固有误差，但与最初的材料相比，改性材料可能会有显著不同的强度性能。然而，已通过本试验方法对粒度被改变的材料进行了试验，在此基础上建立了一个大型的经验库，根据使用本程序所进行试验的结果获得了令人满意的设计方法，这些设计方法正在使用过程中。1.3过去的时间表明，相对于更细的材料而言，那些有很大一部分颗粒留在4.75毫米（4号）筛上的材料的加州承载比变化程度更大。因此，可能要对这些材料进行更多的试验，以便确定可靠的加州承载比。1.4本试验方法能够确定材料的加州承载比，材料的最佳含水量或含水量范围通过规定的压实试验和规定的干单位质量确定。干单位质量通常为T99或T180压实试验得到的最大干单位质量的百分数。1.5要求进行试验的机构应规定加州承载比需要的含水量或含水量范围以及干单位质量。1.6除非要求进行试验的机构另有规定或者已经证明不会对材料试验结果产生影响，所有试样应在贯入之前予以浸泡。1.7以国际单位制的数值为标准。2.参考文件2.1AASHTO标准：M 92，试验用金属丝-布筛M 145，公路建设用土壤和土壤-集料混合物T 2，骨料取样T 87，试验用扰动土和土壤-集料试样的干法制备T 88，土壤粒度分析T89，土壤液限的确定T90，土壤塑限和塑性指数的确定T99，用2.5千克（5.5磅）撞锤下落305毫米（12英寸）确定的土壤水分-密度关系T180，用4.54千克（10磅）撞锤下落457毫米（18英寸）确定的土壤水分-密度关系T 265，在试验室中确定土壤的含水量3.意义和用途3.1本试验方法用于评价路基、底基层和基层材料的潜在强度，包括用于公路和机场路面的可回收材料的潜在强度。通过本试验获得的加州承载比数值是多个可灵活变通的路面设计方法的必不可少的一部分。3.2当压实含水量对加州承载比影响不大时，例如无粘性材料、粗粒材料，或在设计程序中为不同压实含水量的影响考虑容许误差时，加州承载比可通过规定压实作用力时的最佳含水量确定。规定的干单位质量通常为机构的现场压实规定所允许的压实百分数最小值。3.3当压实含水量对加州承载比的影响未知，或需要对此影响进行说明时，加州承载比根据一个含水量范围确定，通常为机构的现场压实规定所允许的现场压实含水量范围。3.4必须根据岩土工程评价确定试样制备准则，试样材料为强度随时间增加的自胶结材料（和其他材料）。应按照工程师的指导，对自胶结材料进行适当养护，直至可以测得代表长期使用条件的承载比。4.仪器设备4.1模子-模子应为圆柱形，金属材质，内径152.40 0.66 毫米（6.0 0.026英寸），高度177.80 0.46 毫米（7.0 0.018英寸），带一个高度大约50毫米（2.0英寸）的伸长套环，带一个可安装至模子任一端的穿孔底盘。（见图1）。最好能为每一个土壤试样配备至少三个模子。TS-1aT 193-2 2010年美国国家公路和运输官员协会。版权所有。未经许可进行复制将追究法律责任AASHTO 焊缝机用螺钉钻孔9.5毫米，在夹子和框架之间有0.03毫米的垫片平面图平面图平面图正面图2.270.04千克的厚度超载砝码（可以是对开式或槽式）夹子刻度盘焊缝侧面图用于确定膨胀的钢质三脚架随试验条件不同而变化 正面图 正面图 正面图 钢质贯入活塞 钢质分隔盘 超载砝码 2.270.04千克的厚度带膨胀套环的钢质模子间隔盘的把手 正面图 1.6毫米的孔1.6毫米的孔滚花均匀分布的钻孔 正面图 青铜质可调杆和板 膨胀套环模子间隔盘图1-加州承载比试样装置测量结果表用于确定膨胀的三脚架超载间隔盘材料钢 *钢 *维度ABCDEFGHIJKL*M*N*P公制单位，毫米6.312.763.5120.69.51.6152.4190.576.295.219.054.0149.2150.861.37 公差，毫米1.60.80.25英制单位，英寸1/41/22 1/24 3/43/81/1667 1/233 3/43/42 1/85 7/85 15/162.416 公差，毫米1/161/320.01带伸长套环的模子活塞材料钢*钢*维度AEFG*OPQT*U*V*WXYZARS*公制单位，毫米6.39.51.6152.40177.8061.3788.9158.0238.1165.1212.723.833.350.86.369.849.63 公差，毫米0.660.460.250.13英制单位，英寸1/43/81/16672.4163 1/26 7/329 3/86 1/28 3/815/161 15/1621/42 3/41.954 公差，毫米0.0260.0180.010.005可调整的杆和盘材料青铜维度cde*fghkmn*p*rst公制单位，毫米5.611.93.246.0450.869.875.419.028.69.56.3107.9149.2 公差，毫米1.6英制单位，英寸7/3215/321/81 13/1622 3/42 31/323/41 1/83/81/44 1/45 7/8 公差，毫米1/16图1-续TS-1aT 193-4 2010年美国国家公路和运输官员协会。版权所有。未经许可进行复制将追究法律责任AASHTO4.2间隔盘圆形金属间隔盘，直径150.8 0.8 毫米（515/16 1/32 英寸），高度 61.37 0.25 毫米（2.416 0.01 英寸）。（见图1）注解1当使用高度 177.80 毫米（7.0 英寸）的模子时（图1），间隔盘的高度应为 61.37 毫米（2.416 英寸），以便压实试样的厚度符合T 99和T 180中对试样厚度的要求，即 116.43 毫米（4.584 英寸）。4.3撞锤T 99 或T 180中规定的撞锤。4.4测量膨胀的装置包括一个带可调整杆（图1）的膨胀板和一个刻度盘指示器三角架支撑（图1）。膨胀板为金属材质，直径149.2 1.6 毫米（57/8 1/16 英寸），穿孔直径为 1.6毫米（1/16英寸）。用于支撑刻度盘指示器的三脚架用于安装模子膨胀环。4.5每一个指示器的摆度为25毫米（一英寸），可以读到0.02毫米（0.001英寸）。4.6超载砝码一个中间带孔的环形金属砝码，孔径大约54.0毫米（21/8英寸），几个槽式或对开式金属砝码，每个砝码直径149.2 毫米（57/8 1/16 英寸），质量 2.27 .04 千克（5 0.10磅）（图 1）（注 2）。注解2当使用对开试式砝码时，一对的质量应为 2.27 0.04 千克（5 0.10 榜）。4.7贯入活塞圆形截面金属活塞，直径49.63 0.13 毫米（1.954 0.005 英寸），面积1935 平方毫米（3 平方英寸），长度不小于 102 毫米（4 英寸）。（见图 1）4.8加载装置压缩式装置，用于将贯入活塞压入试样内，能够均匀地施加荷载，直至以1.3毫米/分钟（0.05英寸/分钟）的速率测试材料所需的荷载值。4.9浸泡槽适于将水位保持在高于试样顶部25毫米（1英寸）。4.10干燥炉恒温调节炉，用于烘干含水分的试样，能够将温度保持在110 5C（230 9F）。4.11含水量容器按照T 265中的规定。4.12其他工具如混合盘、勺、直尺、滤纸、天平等。5.试样5.1试样的处理和制备应符合T 99或T 180中给出的关于在 152.4毫米（6英寸）模子中压实的程序，下述情况除外。5.1.1如果所有材料通过19.0毫米（3/4-英寸）的筛子，应将全部粒度用于制备压缩试样，不需要调整。如果19.0毫米的筛子上留有材料，应将其去除，替换为相同数量的通过19.0毫米的筛子但却留在4.75毫米（4号）筛子上的材料，该材料是由不用于试验的样品部分分离得到的。5.1.2最佳含水量时的承载比从一个质量为35 千克（75 磅）的试样上选取质量大约11千克（25磅）的有代表性的一部分，用于水分-密度试验，从试样剩余部分离出三个有代表性的部分，每一部分大约6.8千克（15磅）。5.1.3一定范围含水量时的承载比从一个质量113千克（250磅）或更重的试样上选取至少5个有代表性的部分，每一部分大约6.8千克（15磅），用于确定每一条压实曲线。6.水分-密度关系6.1最佳含水量时的承载比使用5.1部分中描述的11千克（25磅）的这一部分，按照T 99或T 180规定的压实方法来确定最佳含水量和最大干密度。如果试样含有留在19.0毫米（3/4英寸）筛子的材料，使用5.1中所述的土壤（注3），则先前完成的针对同一材料的压实试验可被刚描述的压实试验代替。注解3从101.6毫米（4英寸）直径模子压实试验中获得的最大干单位质量稍微大于从152.4毫米（6英寸）模子或加州承载比模子压实试验中获得的最大干容重。6.2一定范围含水量时的承载比使用5.1部分中描述的6.8千克（15磅）试样，按照T 99（方法D）或T 180（方法D）规定的压实方法来确定最佳含水量和最大干密度，应使用加州承载比模子，每一个试样应进行贯入，以便确定加州承载比。另外，要确定每一压实层打击25次和10次的完整水分-密度关系，每一个压实试样应进行贯入。所有压实都在加州承载比模子中进行。当规定的单位质量等于或接近100%最大干单位质量时，每一层打击56次以上（注4）的压缩力有必要包含在内。注解4当在对数标度上绘制压缩力（焦/立方米，即英尺-磅/立方英尺）时，干单位质量对压缩力的半对数图通常显示他们为直线关系。这类绘图有助于确定每一层的压缩力和打击次数，他们是确定规定干单位质量和水分含量范围边界所需要的。6.2.1如果需要确定浸泡的加州承载比，取一有代表性的材料试样，在这一试样压实开始时确定含水量，对于用剩余材料制作的三个试样，在每一试样压实后确定含水量。用T 265确定含水量。如果需要确定未浸泡的加州承载比，要想得到平均含水量，则按照T 99或T 180取含水量试样。7.程序7.1最佳含水量时的承载比：7.1.1一般情况下，三个试样必须压实，使他们的压实密度介于6.1部分中确定的最大干密度的95%（或更低）至100%（或更高）。注解5一般情况下，试样1、2、3分别适合于每层打击10次、30次、65次。通常情况下，当模制T99（方法D）确定的最大干密度100%的加州承载比试样时，需要56次以上的打击；这是因为水分-密度试验的试验是重复利用的，而加州承载比试样是拌合且只压实一次的。注解6一些实验室可能更喜欢测试一个试样，将试样压实至按照T99或T180确定的最佳含水量时的最大干密度。7.1.2将模子夹在底盘上，拴上伸长套环，称重精确到5克（0.01磅）。将间隔盘插入模子中，在盘子顶部放一张滤纸。7.1.3用充足的水拌合5.1.2部分中配备的三个6.8千克（15磅）试样，以便获得6.1部分中确定的最佳含水量。7.1.4将三部分土壤-水混合物的第一份压入模子中，如果最大干密度为T99确定的，则使用合适的撞锤，分三个相等厚度的层压实，如果最大干密度为T180确定的，则分五个相等厚度的层压实，总压实厚度约为125毫米，用选定的最少打击次数对每一层进行压实，以便获得的压实密度为最大密度的95%或更低百分比。7.1.5在压实程序开始和结束时确定被压实材料的含水量（两个试样）。细粒土壤的每一个含水分的试样的质量最少应为100克，粗粒土壤的每一个含水分的试样的质量最少应为500克。应按照T265（在试验室中确定土壤的含水量）确定含水量。7.1.6去掉伸长套环，用直尺将压实土削减到与模子顶部齐平。表面的不平整之处用细粒材料修补。去掉间隔盘，在穿孔底盘上放一张粗孔滤纸，将模子和压实土颠倒，放置在滤纸上，让压实土与滤纸接触。将穿孔底盘夹到模子上，拴上套环。确定模子和试样的质量，精确到5克（0.01磅）。7.1.7按照7.1.4至7.1.6部分中确定的程序压实其他两个6.8千克（15磅）的试样部分，但要用中间的打击次数来压实第二个试样，用最多的打击次数压实第三个试样。7.2一定含水量时的承载比：7.2.1按照6.2部分制备试样。所有压实都在加州承载比模子中进行。用于确定每层打击10次、25次、56次的压缩力压实曲线所用的每一个试样应予以贯入。当规定的单位质量等于或接近100%最大干单位质量时，每一层打击56次以上的压缩力有必要包含在内。 8.浸泡8.1将带可调杆的膨胀板置于模子内的土样上，施加足够的环形砝码，使荷载强度等于被测材料之上的底基层和基层以及面层的质量。 重质量最少为4.54千克。额外质量应增加2.26千克。8.2将带刻度盘指示器的三脚架置于模子顶部，进行初次刻度盘读数。8.3将模子浸入水中，让水自由接触试样的顶部和底部。在浸泡期间，维持模子和浸泡槽中的水位高于试样顶部大约25毫米（1英寸）。浸泡试样96小时（4天）。注解7如果试验证明较短的浸泡时间不影响试验结果，易于排水的土壤-骨料材料可浸泡较短时间（不小于24小时）。对于一些粘性土，可能要求浸泡时间大于四天。8.4在96小时结束时，从浸泡的试样上进行最后一次刻度盘读数，按照占初始试样长度的百分比来计算膨胀率。（1）8.5将试样从浸泡槽中取出，让水从顶部流出，向下排水15分钟。在排水期间，注意不要扰动试样表面。排水后，去除超载砝码、穿孔板和顶滤纸。注解8试样的质量可在排水后确定，此时条件已允许确定已经过浸泡和排水的材料的平均湿密度。9.贯入试验9.1施加超载将几个圆形和槽式砝码放置在试样上，超载重量与浸泡期间采用的超载重量相等。为了防止软材料移位进入超载砝码的孔中，在将一个超载砝码置于试样上之后，用44牛顿（10磅）的荷载将贯入活塞就位。将贯入活塞就位后，将剩余的超载砝码置于活塞周围。9.2将活塞就位用44牛顿（10磅）的荷载将贯入活塞就位，然后将贯入度刻度盘指示器和荷载指示器调置于零位。9.3施加荷载向贯入活塞施加荷载，使其贯入速度均匀地保持在1.3毫米（0.05英寸）每分钟。记录当贯入度为0.64、1.27、 1.91、2.54、3.81、5.08和7.62毫米（0.025、0.050、0.075、 0.100、 0.150、 0.200和 0.300 英寸）时的荷载。如果需要，可读取贯入度10.16 和 12.70 毫米（0.400和0.500 英寸）时的荷载。注解9如果需要，可以在试验后确定上部25毫米（1英寸）的含水量。对于细粒土壤，含水试样至少称量100克，对于颗粒土壤，含水试样至少称量500克。10.计算10.1应力-应变曲线为每一个试样绘制图2所示的应力-应变（对贯入深度的阻力）曲线。在某些情况下，贯入阻力未能随初始贯入成比例地增加，因此，曲线可能向上凹。为了获得真实的应力-应变关系，需对起点附近呈上凹状的曲线进行修正，可将应力-应变曲线的直线部分向下延伸，直至与横坐标相交，从而调整起点的位置。（见短划线）贯入度，毫米贯入阻力，千帕不需要修正贯入度5.1毫米时的修正荷载值贯入度2.5毫米时的修正荷载值上凹形曲线调整后的起点图2应力-应变曲线的修正10.2加州承载比对于每一试样，应确定贯入度2.54和5.08毫米（0.10和0.20英寸）时的修正荷载值。加州承载比的数值以百分比表示，用2.54和5.08毫米（0.10和0.20英寸）时的修正的荷载值分别除以标准荷载值6.9 和 10.3 兆帕（1000和1500 磅/平方英寸），并将比率乘以100。（2）10.2.1加州承载比通常在贯入度2.54毫米（0.10英寸）时选取。如果在贯入度5.08毫米（0.20英寸）时的比率较大，试验应重做。如果校核试验也得出相似结果，应使用在贯入度5.08毫米（0.20英寸）时的比率。10.3为单一含水量设计的加州承载比利用从三个试样得到的数据，绘制图3所示的加州承载比-模制