用微波炉加热法测定工地现场路基土方压实度含水量的研究.doc

用微波炉加热法测定工地现场路基土方压实度含水量的研究定含水量报不方便对大多数路基填筑施工来说,最常用的方法是酒精燃烧法(下简称酒精法),此方法的优点是操作简便,使用设备少,测定含水量用时相对较短(通常2o一3O分钟),其缺点是测定结果不稳定,有时因误差太而导致数据无效徽渡炉的使用已有50多年的历史.2O多年前,由于技术方面的限制.微波炉生产成本高导致它在工之间.微波在真空或空气中的传播速度和光的传播速度一样微波炉的微波工作频率为2450MHz,波长为12.2cm.由于微波有致热,反射,可透射及直线传播的特性.所.利用微波工作原理而生产的微渡炉,具有对物体进行干燥,脱水,解冻,加热等功能.我们正是根据微波炉的丘述特性.考虑使用家用微波炉来测定施工现场压实路基的含水量.通过大量的室内,室外对比试验样含水量是一种快速,简便,准确的方法2对比试验2.1试验目的按照土工试验的规定,烘干法测定的土样含水量作为标准含水量,在相同的条件下采用微波加热法涣f定土样的含水量,根据两者对比试验的结果,找到用微波法加热肘最接近标准含水量所用的加热时间.瑚l?Communication&Societ3黼程22试验原理和方案由土的物理性质可知,上L|的水分包括士颗粒之液态形式存在的水l自由水l和士颗枇表面吸附的表面结合水,其中表面结台水又由强结合水(吸着承J和弱结台水(薄膜水)组成.用烘干法测定含水量时,主要是依靠电力产生的热量将土体中的自由水和部分薄膜水烘干.以便得到土体中的含水量由于吸着水紧密地吸跗在土颗粒的表面,受土颗粘的引力较大,烘干法状态下的加热温度,不足以使吸着水蒸发,所,烘干法(标准方法)得到的禽水量,实际卜不包古土体中全部吸着水的重量但在采用微波洼加热时,土体中的水分是靠微波的高频振荡引起水分子之间的相互摩擦而产生热量.使得水分子蒸发后排出土体外,所以当采用微波加热时,如果土体加热时间短,则土体中的自由水和部分薄膜水不能完全排出,此时得到的含水量要比标准含水量小;如果加热时自_过长,可能使全部的自由水,薄膜木和大f;分吸着水排出土体外,此时得到的含水鞋比标准含水量大所,用微波法删定土体禽水量时,微波加热的时问是试验的关键.另外,根据微波炉的使用特点可知,当采用微波加热烘干物体中的水分时,在一定时间下,烘干的效果还与一次放炉内物体的总质量有关,即在达到相同的烘干效果时,一次放人炉内的总质量愈重,则需要的加热时间禽长;反之,需要的加热时间愈短根据微波炉的上述两个特点,我们在制定微波加热试验方案时充分考虑了不同土样总质量(一次若干个土样)在不同加热时间下的含水量,通过与烘干法得到的标准含水量进行对比,最终得到利用微波加热时,不同总质量下的最佳加热时间.对比试验分为室内对比试验和宰外工地现场对比试验两部分2.3试验仪器微波炉:格蔓任WD800B型烘箱DGF30H(;10i24土样制备按照现行的土工试验规程,在试验室内分别制备粉土和粘土两种试样,其技术指标如土样1:低液限粉士(cIi,液限29.5,塑性指数153一土样2:高液限粘土【CH),液限:54.8,塑性指数278土样质量:接现行土工试验规程,每个土样为l530克,平均为20克:2.5试验过程用微波加热法分别测定土样】和土样2的含水量,试验条件为不同总质量I40克,120克,200克),不同加热时间(5分钟,6分钟,7分钟,9分钟,12分钟,15分钟,情况下的名义含水量:用烘干法同时测定制备土样的含水量作为标准含水量2.6试验结果2.6i土样1的试验结果根据拟定的试验方案,土样i的试验结果见表1:由表l可以看出一次救微波炉内的质量为40克,】20克和200克时,用微波法测得的含水蕈与烘干法得到的表】微波nu热法含水量(%)一次放加热炉内的总时间组数微波差质量r,【分钟)个别值.值值(%)5ll5I5l5.呖1510006l5l499l49215O115.07l5.27150500l31533l51315.071515.091507l5l2008:r401526l5221531l544l528I510l5270233I512l494152515291577l5.14152502l315.151485翌l52ll5.25I5I60l2l4.8715.0815141533I4舯l4.9414701506l49915.0915101515315【丌l518l5l2l5152.15z4b一06】l486l503l4.92】4991501l506l4980.06大干l207】151614.96l515】5341533I53215210l79】l487l4.93l506】5I91488】487l495009l2】l496l5.21153615】6】541l52915.230l9l511543l5.45l556l53l】5l8】5l215.3405】l48614861506l4.75l4791465】485l46914.59145314.760282l493l509l496l5_皿l484】5I5】50I5l4I5f101477l5.呖一0.0115I9】5仇l506l5.】4】526】5l915I415c巧15.II1485太于2OO7l】505】528I499l5嗍l5I7l510l50l15l715.131510I5lll】5I5】5l2I507l503150415091526l494l5.07l494I507一O.o3l21527151715呖l5】0l52515301505l515l5.181532?l5l8I515l415151525l527l522】524152lI52ll5.291525I5220.】8烘下法含水量r%1ll50l】491150515l5031512】5041506150215.培1506】496】5.04&Society室内对比试验结果汇总表2一谯放加热微波加热法含水量(%)烘干与炉内的总时间组獭平均微波差质量(分钟)个别值值值(%】5322.56228722722238224721.81翌.470.0463翌.502295225l22712295翌.5222.田一026太于403226723262297231823.1422.80229905693235223562343229123.5623272338095l232355227523(粥23.1922.9823l923l3075122272232222522.0922.06219022l50286222.86227022.4222522255223722.8722632220225323.01翌.832202不太于120123l4232223O022.892297237723170.749236323132326382307234223.320.89l22231323.04229323l9230622.9623252304229823.122318232723.】一0.6吕I522.223722452206翌22092185218521.51217321.99O446122642226221022.02Z27122l52230224822.33225l22.350.嗍不大于200712285翌2299翌.6022田22882274翌.352305223l翌770349l232823l7235722田23232309232923.552290230523l807512l2341236422.91443l230423.o423.1923582328085烘干涪舍水量(%)l22.452276223122.41228l22l52219翌.培翌3522552233翌.542243工地现场对比试验结果表3土样1加热样品徽渡加热法古水量f%)烘干法含水量烘干法与微质量波法的差值编号5(克)十别值平均值(%)(%)40l5.181550l5.15313一004654017.41)1750l7.45174100480l5啦l5.231553l5t5l5.15300.1)780l73417.4817281729l7.35174l0.064018.36t78ll8.06174l一O65环箬4015551503l5.301530O401662164816.55l6950.4玎嚣41)培4518621818590.0541)209620802o明2l040l6士;40培4l18&18盟l8.8oO284019l2l9.319.08l8.970.】栏嚣柏146514531459l5.22O401830l8.7218.5ll8.2o03l嚣4019翌19.24l923l8.60一0柏205819.632o1020200l嚣40l8041779l7.921689一10340l9.461977l9.&197o0.嗍554017.5117l0l7.3017300标准含水量相比.误差最小时所对应的加热时间分别为6,5,6分钟.262土样2的试验结果见表2.由表2町以看出,一次放微波炉内的质量为40克,120克和200克时,用微渡法测得含水量与烘干法得到的标准含水量相比,相对误差最小时所对应的加热时间分别为5,6分钟根据室内试验土样12的试验结果,我们可以得到以下的结论:微波法烘干含水量的最佳时间应为56分钟:当一次放炉内的土样总质量一定时,随着烘干时间的增加.微波法测得的含水量有增大的趋向.当烘干时间一定时,随着一次放人炉内土样的质量的增加,微波法测得的含水量有减小的趋向微波法测定的含水量与烘干法(标准方法)之间的差值,均不大于10%,满足规范要求.2.7室外工地现场对比试验根据室内试验的结果,我们在工地现场用环刀取回土样,然后用微波法测定含水量,同时用烘干法进行对比,试验结果见表3.从试验结果来看,在18组对比试验中,除仅有1组数据异常,误差超过1.O%以外,其余均满足规范要求3.结论和建议3.I结论(下转38页)鼹值:.1,2IrI一2192.568.7:1238NPa占总张拉应力m的8.87%22216m跨空心板应力损失计算采甩两端张拉,其中0x值为:N10=00436RadX=7.8mN26=02094Radx=78m橡胶抽芯拔管道中N1筋跨中应力损失:u0+kx=055x0.0436+0001578=00357查表得p=0035.应力损失:1.0035x1395=488MP且波纹管道中Nl筋跨中应力损失:e+kx=0.1750.0436+0o0O8x7.S:0.O)39查表得B=0.0138应力损失:12r1.00t381395=19.3NPa两种成孔工艺引起的应力损失差值:l=一l一l2=488193=295MPa占总张拉应力的2.1%橡胶抽芯拔管道中m舫跨中应力损失:Ix0+h=055x0.2094+0.01)157.8:0.1269查表得13=0tt9应力损失:0.119x1.395=l66.0NPa波纹管道中N2筋跨中应力损失:0+h=O.175xO20940.01108x7.8=0.429查表得13=00420应力损失:盯_】一2=0.0420l395=58.6MPa两种戚孔工艺引起的应力损失差值:IH2ll一12rl2:166.058.6=107.4NPa占总张拉应力k的7.7%:3.计算结果分析从以上计算数据中可看出,两种成孔工艺引起的预应力损失差值随着预应力筋弯起角度越大.其差别越大;故16m,20m跨两种预应力空心扳中.N1筋差别不太,分别倥为21%和2.4%,而N2筋差别就比较大,分别为7.7%和8.9%设计中,张拉控制应力为o=075R.:1395NPa.规范规定,任何情M下张拉控制应力都不能超过标准强度Rn的80%.为补偿抽拔管工艺成孔增加的预应力损失,施工中在原张拉控制应力的基础上N1,2钢束全部超张5%,(即盯L=0.79R),保证预应力空心板设计预加应力基本不变.4.施I盾量保证措施为辟证椽胶抽芯成孔质量,施工过程中从以下几个方面加以质量控制:(1)施工中橡胶管内插入钢绞线芯,以增强橡胶管的刚度;【2J为确保成孔质量.抽芯时问通过试验测定,一般以砼强度达到0.408Mpa为宜II31抽拔操作时不应损伤结构砼;(4)穿索前对孔道注水检查孔道是否通畅,发现孔道堵塞,有残留物或者有串孔现象时要及时盘上理.5.经济效果简支梁后张法预应力结构,预应力孔道线型简单,一般可采用橡胶抽苍成孔,有教地减少了预应力孔道的成孔事故.避免了孔道堵塞修复影响结构的整体质量.在费用方面,困橡胶抽芯设备一次性投,具有良好的重复周期性使用,对规模生产的预制场能节省太量啵纹管的材料,降低工程成本(上接41页)通过上的室内,室外对比试验可得到如下的结论:使用家用微波炉测定路基用土的古水量,测定结果的精度满足规范的要求.微波测定含水量的方法,与酒精法相比具有准确,腆速和可靠的优点;与烘箱法相比具有简便,省时和经济的优t点微波法适用干一般土质含水量的测定,对于塑性指数较小的粉土,砂土效果更好微波法烘干的时间通常为56分鞫奠|帅Icommeinn&Soeiet钟.用微渡法删定含冰量时,一次放入炉内的土样总质量以不大于120克为宜.3