《路基路面工程》.doc

道桥工程实验实 验 指 导 书蔡卡宏 编写广州大学路桥与建材实验室二00九年九月修订目 录1 路基密实度试验-22 土基回弹模量测试（承载板法）-53 路面弯沉测定-74 CBR试验-85 无机结合料稳定土的间接拉伸强度试验-116 道路噪音测定试验-127 路面平整度试验-148 路面构造深度试验-159 路面摩擦系数试验-1710 沥青混合料抗弯拉强度和弯拉回弹模量试验-1811 沥青混合料稳定度试验-2112 沥青混合料车辙试验-2413 沥青针入度试验-2714 沥青延度试验-2915 沥青软化点试验-3116 道路交通调查-3317 回弹法测试混凝土试块强度试验-3518 超声回弹法测试混凝土强度试验-3819 工字钢简支梁在静力荷载作用结构行为测试-42实验一 路基密实度试验一、实验目的本试验用于测定路基或路面材料的密度和含水量从而计算出土及路面材料的压实程度。二、仪器设备击实仪，天平，人工取土器（包括环刀、环盖、定向筒和击实锤系统）， 长杆贯人仪，核子密度湿度仪三、试验方法1、环刀法：（土力学实验）按有关试验方法对检测试样用同种材料进行击实试验，得到最大干密度及最佳含水量。（1）擦干净环刀，称取环刀质量W2，准确至0.1g。（2）在测点处刮平30cm30cm填土表面，去掉浮动及不平整部分，将取土环垂直打入压实层中，至环盖顶面与定向筒上口齐平为止，将环刀和试样挖出，用修土刀修平土块，称取土和环重W1。（3）湿土重：g1=W1-W2 图1 取土器（4）湿土容重：=g1/v, v：环刀体积 （5）取小部分土约30-50g，装入铝盒(各三个)，称取铝盒与湿土重W3和铝盒重W4（6）将含土铝盒烘干至恒重W5（7）土的含水量：WS=(W3-W4-W5)/W5（8）土的干容量：土的干容重：（9）若路基土的最大干密度为（由击实试验测出），则密实度：K=2、长杆贯入仪法：（1）在测点击入贯入仪，记取由入土080cm每10CM贯入所需的锤击次数N1N8（2）平均贯入次数：（3）若土基较坚硬：可记取入土50cm内每10cm的击入次数，则：土基弹性模量：3、核子密度湿度仪法：用核子密度湿度仪可以对施工质量的现场快速测定土含水量和密度，但不宜用作仲裁试验或评定验收的依据。操作步骤如下：（1）按“on”键后，仪器自检5分钟；（2）按“standard”键，再按“yes”键，输入欲测样本的控制湿度和密度值；（3）现场测定准备：土样和基层： 用位置板在欲测场地上画好位置，放上打孔板定位后用打孔柱打一个030cm的孔，对点放在密度仪；按“shift”和“mode”键，选择土样测定方式，按“time”键可选定测量时间（15秒、60秒、240秒钟）。沥青表面层：如果欲测沥青表面粗糙，可以用软砂或水泥粉沫来填充空隙（要让沥青暴露），放上仪器，如能摆动，可多用些软砂或水泥粉沫或更换测点。 按“shift”和“mode”键，选沥青测定方式，然后再选择马氏或空隙测定方式。(4) 测定：准备好后，将测杆放到待深度后锁紧，按“enter”键，仪器开始测量，根据选择的测量时间倒计时，仪器发出蜂鸣声，表示倒计时结束，这时显示屏显示各项测量参数。 图2 核子密度湿度仪测点定位(5) 储存：如需储数据，按“store”键，输入代号，再按“yes”键，储存认可，如不需要储存，按“no”键退出储存，仪器重新进入下一次测量状态。(6) 继续4、5步骤，可测不同深度的数据（打孔后用直接透射法测定，测定层的厚度不宜大于20cm。四、试验结果整理与分析MC仪测量水分是测定材料中的氢原子，在大多数情况下，氢原子存在自由水分子中，但蛇纹岩土、粘土、有机质中及石灰处理的土壤中，亦有一部分氢原子处于束缚状态而非自由水分中，此时仪器测出来的含水率偏高。此时可给仪器设置一个正确的偏置值，具体可按下列步骤进行。（1）对压实的具有均匀含水率的土壤，用本仪器测定湿度（DV）及含水量（H2O）。（2）从本仪器试验地取一份或多份土壤样本（150克200克）。（3）用烘干的方法测样本的平均含水率（MC）。（4）用下式计算实际水分密度，单位为g/3。水分密度（5）计算较正系数MBIAS=M-H2O，（H2O为第1项所测定结果）。（6）将MBIAS输入仪器中,用作同样土壤类型的所有其余现场测量。例如用MC仪测出： Dw= 2.0282g/3H2O=0.200g/3用烘干法测得实际含水率： Mc=9.0(%)核校之后的水分密度： 则MBIAS=0.172-0.200-0.028 g/3 按下式计算施工干密度及压实度： 式中：K测试地点施工压实度（%）含水量，以小数表示试样的湿密度（g/cm3）试样的干密度（g/cm3）由击实试验得到的试样的最大干密度（g/cm3）五、试验报告1. 测定路面密度及压实度的同时，应记录气温、路面的结构深度、沥青混合料类型、面层结构及测定厚度等数据和资料；2. 计算土基的密实度、弹性模量E0，压实度K。六、注意事项1. 仪器不用时就应锁好，只有受权受证的操作人员才能用仪器的锁匙。操作人员必须经过专门的严格培训。2. 放射源就放在探杆的头部，所以不应对准他人或用手去触摸它，测量人员应尽可能快速和保持2m以外的距离完成测点的测量。实验二 土基回弹模量测试（承载板法）一、实验目的测定土基的回弹模量值供路面设计用。在土基表面，用承载板逐级加载、卸载的方法，测出各级荷载作用下的回弹变形值，然后计算土基回弹模量。二、仪器设备1、设有反力架的解放CA10B型汽车一辆，作为加载反力架（后轴重60kN，轮胎内压0.5MPa）。2、刚性承载板一块，板厚20mm，直径为30cm。3、弯沉仪二台和相应数量的百分表、表架。4、80kN100kN油压千斤顶和测力仪器等。三、试验方法1、选定有代表性测点2、仔细平整土基表面，撒细砂填平土基凹处，砂子不可覆盖全部土基表面以避免形成一砂层。3、安置承载板，并用水平尺进行校正，使承载板置水平状态。 图3 承载板试验现场测试装置4、将试验车置于测点上，使系于加劲小横梁中部的垂球对准承载板中心，然后收起垂球。5、在承载板上安放千斤顶，上面衬垫钢圆筒和钢板，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与横梁中间，千斤顶及衬垫物必须保持垂直，以避免加压时千斤顶倾倒发生事故并影响测试数的准确性。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，百分表调整列到零或其他合适的初始位置上。7、测定土基的压力变形曲线。采用逐级加载卸载法，用经过标定的压力表或测力计控制加载重量。为了使加载和计算方便，加载数值可适当调整为整数。首先预压0.05Mpa（加载为3.54kN），使承载板与地基紧密接触，同时栓查百分表等稳定1min后，再按下列程序级进行加卸载测定，加载数值可适当调整为整数：荷载0.1Mpa时，每级增加0.02Mpa，以后每级增加0.01Mpa。每级卸载后百分表不再对零。每次加载卸稳定1 min后立即记取读数。两台弯沉仪变形值之差小于平均值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。8、测定总影响量。加载结束后取走千斤顶，重新读取百分表初读数，再将汽车开出10m 以外，读取终读数，两个百分表的终、初读数差即为总影响量a。各级压力的回弹变形值加该级的影响量后，则为计算回弹变形值。附表1-1是以解放牌CA10B为测试车的各级荷载影响量。若以其他车型，应选测定各级荷载的影响量。四、试验结果整理与分析1、绘制PL曲线。将各级计算回弹变形值点绘于标准计算纸上，排除异常点并绘出PL曲线，如果曲线起始部分出现反弯，可按附图1-1所示修正原点0，0则是修正后的原点。附表1-1 各级荷载影响量承载板压应力（Mpa）0.050.100.150.200.300.400.50影响量0.06a0.12a0.18a0.24a0.36a0.48a0.60a2、计算值。按式（附1-1）计算各级荷载下的土基回弹模量值；式中： 泊松比，可取=0.35； . D承载板直径（30cm）pi第i级承载板压力（MPa）；相对于pi的计算回弹变形值（cm）。取用1mm的点，用线性归纳法计算土基回弹模量Eo值五、试验报告1. 记录试验时所采用的汽车；2. 试验时天气情况；3. 试验时土基的含水量（）；4. 相应于各级荷载下的土基回弹模量Ei值；5. 计算土基回弹模量E0值。实验三 路面弯沉试验一、实验目的测试公路土基、基层和路面的回弹弯沉，用以评定其整体承载能力，可供路面结构设计使用。二、仪器设备1、标准车后轴为10吨的BZZ-100标准车；2、路面弯沉仪，记录仪，千斤顶；3、百分表及表架；4、路表温度计。三、试验方法（一）试验准备1、汽车加载：用砂、石装满、注意堆放均匀；2、称取汽车后轴重量：用地磅称重；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，将复写纸（下贴坐标纸）放在轮下，轻轻落下千斤顶，通过复写纸压现轮迹。然后再顶起汽车后轴，取出坐标纸，测算轮胎接地面积S；4、计算单位面积压力p及后轮当量圆直径D：5、测点选定：在行车道上每隔50-100米选一点，离路面边缘1-2米，应记录测点里程、位置和排水情况。（二）弯沉测量：1、将汽车一侧后轮停在测点上；2、将弯沉仪测头放在轮隙测点稍前的位置。整平弯沉仪；3、调整百分表，记取初读数；4、指挥汽车按时速5km/h左右驶离测点,待汽车驶出弯沉影响半径（约3米以上），汽车停止，待表针回转稳定后读数；四、试验结果整理与分析路面测点的回弹弯沉值为L=2(-) (0.01mm)五、试验报告1、 记录测试时路面温度；2、 测点的里程桩号及对应该点的弯沉值。实验四 CBR试验一、实验目的1、对各种土和路面基层及垫层材料CBR值进行试验测定。CBR值可用于评价路基及各材料性质，亦可用CBR值预估材料模量，用于路面设计。2、混合料的最大粒径应控制在20mm以内，不得超过40mm（圆孔筛）。如为方孔筛，应控制19mm以内，不得超过31.5mm。二、仪器设备1、孔径为40、25，5mm圆孔筛各一个。2、试筒内径152mm，高170mm。3、夯锤底面直径50mm，重45N;端面直径50mm，长100mm的贯人杆、百分表、测力环等。4、路面材料强度试验仪或其它载荷装置：最大加载能力不小于kN，能调节贯入速度到1mm/min。三、试验方法(一)试料准备将具有代表性的风干试料（必要时，也可以50烘干）用木锤或木碾捣碎，但应注意不使土或粒料的单个颗粒破碎或不使其破碎程度超过工中拦和机械和破碎程度。土团均应捣碎到通过5mm的筛孔。 图4 承载板试验现场测试装置采取有代表性的试料50kg，用40mm的筛筛除大于40mm的颗粒并记录超尺寸颗粒的百分率。在预定做击实试验的前一天，取有代表性的试料测定其风干含水量。最大粒径5mm，试样约1520g，最大粒径5mm，试样约50g，最大粒径20mm，试样约250g，最大粒径40mm，试样约500g。 (二)击实制作1、一般要制作三种试件，三种试件均分三层夯击，差别是三种试件的每层历程击次数分别为98，50和30次。使试件的干密度从低于95%至等于100%的最大干密度。每个试件纸需材料6kg。2、按最佳含水量制备试样。将一分试料平铺于金属盘内，将事先计算得的该分试料中应加的水量均匀地喷酒在试料上，如为细粒土，所加水量应较最佳含水量小3%；对于中粒土和粗粒土可直接按最佳含水量加水。3、将击实简放在坚实（最好是水泥混凝土）地面上，取制备好的试样1.8kg左右其量应使击实后试样略高于（高出12mm）简高的三分之一倒入简内。整平其表面后稍加压紧。然后按所需击数进行第一层试样的击实（共击98次）。击实时，击应自由铅直落下，落高应为45cm，锤迹必须均匀分布于试样表面。第1层击实完后，检渣该层的高度是否合适，以便函调整以后两层的试样用量。用刮刀或改锥将已击实的表面“刮松”。然后重复上述做法。进行其余两层试栏的击实。最后一层试样击实后，试样超出试筒项的高度不得大于6mm，超出高度过大的试件应该作废。4、卸下套环，用直刮刀沿试筒顶修平压实的试件，表面不平整处用细料修补。取出垫块，称试简和试件的重量m2并进行湿气养生（如不是石灰或水泥稳定上，则不需要养生）。5、按3.和4.两条制做其余两种试件。只是制第三产业种试件时，每层的夯击次数为50次，制第3种试件时，每层夯击次数30次。（三）贯入试验1、试验前应测试件含水量，亦可测膨胀量。将试件放到路面材料强度试验仪的升降台上。调整扁球座，使贯入杆与试件顶面全面接触。在贯入杆周围放置预定数量的圆荷载板。 2、先在贯入杆上施加45N荷载，然后将测力和测变形的面分表调到零。3、加荷。使贯入杆以每分钟1mm到1.25mm的速度压入试件。记录当贯入深度为0.25，0.5,0.75,1.0,1.25mm时的荷载。总贯入量应超过7mm。四、试验结果整理与分析1、绘制压力（单位压力）贯入量曲线。将单位压力作为横坐标，贯入量作为纵坐标，绘制单位压力贯入量关系曲线，见附图3-1。图上曲线，需要进行修正。修正时在变曲率点引一切线与纵坐标相交于O点，即为修正后的原点。2、一般采用贯入量为2.5mm时的单位压力（MPa）与标准压力之比作为材料的承载比。因此，承载比。同时计算贯入量为5.0mm时的承载比。承载比。如贯入量为5.0mm时的承载比大于2.5mm时，则试验要重新做。如结果仍然如此，则采用5.0mm时的承载比。3、计算试件的干密度。用下式计算试件的湿密度 式中：m2试筒和试件的合重（g）m1度筒的重量（g） 式中：W试料的含水量。 4、精度要求如根据3个平行试验结果计算得的承载比偏差系数Cv大于12%，则去掉一个偏离大的值，取其余2个结果的平均值。如Cv小于12%，且3个平行试验结构的干密度偏差小于0.03g/cm3，则取3个结果的平均值。如3个平行试验结果计算得的干密度的偏差超过0.03g/cm3，则去掉一个偏离大的值，取其余2个结果的平均值。5、绘承载比和干密度关系线。将3种试件得到的资料绘出承载出和干密的关系线，同时绘制试料击实曲线。然后根据所要求的材料的干密度。确定需用的承载比。五、试验报告1绘制压力（单位压力）贯入量曲线；2计算承载比；3计算试件的干密度；4绘承载比和干密度关系线。实验五 无机结合料稳定土的间接拉伸强度试验一、实验目的 测定水泥稳定土（包括稳定细粒土、中粒土和粗粒土）试件的间接抗拉强度。本试验法包括：按预定干密度用静力压实法制备试件以及用击锤法制备试件。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。其它稳定类材料可参考本法进行试验，所得强度值可用于评价稳定的力学性质，作为材料组成设计的参考指标，用于路面基层设计。二、仪器设备1、路面材料强度试验仪，应能测2kN20kN的压荷载。2、压条，断面为46mm的硬橡胶条或钢条，长度略大于试件高度。三、试验方法1、将已浸水一昼夜的试件从水中取出，有软布吸去试件表面的可见自由水、并称试件的重量。2、用游标卡尺量试件的高度h1，准确到0.1mm。3、在压力机的升降台上置一压条，将试件置在压条上（也可以不用压条），在试件的顶面也放一压条（上下压条与试件的接触线必须又是试试件的平分线，并与升降台垂直）。试验过程中，应使试验的形变等速增加，并保持速率为1mm/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（经过打碎）测定其含水量。四、试验结果整理与分析试件的间接拉伸强度用式（附6-1）计算： （附6-1）式中：S间接拉伸强度（MPa）;p破坏荷载（MN）d试年直径（m）h1试件长度（高度）（m）五、试验报告计算试件的间接拉伸强度实验六 道路噪音测定试验一、实验目的测定环境噪音，公路交通车辆噪音，以分析车型，车速和路面状况对噪音的影响，为交通环境保护提供技术依据。二、仪器设备HS6280型噪声频谱分析仪，声级计，雷达测速仪三、试验方法 1 选择测点：测点选择在公路路肩部分，离行车道中线5米；记录测定时间，路面状况（路面类型，纵横坡度表面状况和干湿类型）。 2 调整频谱分析仪： （1）时间设置：开机后，按“date/time”键，可通过数字键和“Fix”键完成设置，设置顺序分别为“年、月、日、时、分”每项应为两位数字，不足加0，后按“Fix”键完成设置；可按数字键来改变设置，再按“Fix”键来确定。 （2）测定方式的设置：本机测量方式有8种，设置方法为：先按Mode/0-9键为方式状态，再按该键为数字状态键，从而可选不同方式，“0-7”分别代表单次10秒、1、5、10、20分钟，1、8、24小时测量。 （3）声级的测量：置分析仪作用开关于“F”；置声级设定开关“set”位置，调“set”电估器到要求的规定声级，再将此开关置“means”位置，进行声级测量，只要所测声级超过规定值，过载指示灯就闪量。 （4）统计声级或需打印的测量：接通打印机，设置完时间，滤波器状态和测试方式后，便开始测量，按要求的测量时间测量完毕后便打印出结果。 3 调试雷达测速仪： （1）内部电路试验：将“关静噪开”转换开关，扳在“静噪”或“开”的位置均可，此时显示“188”，同时伴有峰鸣声，表明内部电路正常。 （2）状态音叉试验：把“限速静态度动态”转换开关扳在“静态”或“动态”位置，利用“88”和“120”音叉，进行静，动态音叉校准试验。 （3）工作方式操作： 静态工作方式固定位置上，监测驶近或驶离的车辆速度先接通电源，转换开关分别扳在“开”和“静态”位置，当有高于17公里/小时速度的车辆通过时，显示目标速度即为所测目标车速度。 动态工作方式：在运动的巡逻车上，监测驶近的车辆速度先接通电源，转换开关分别扳在“开”和“动态”位置，当巡逻车以高于20公里/小时的速度行驶时，绿色显示为自身速度；当有高于17公里/小时速度的车辆迎面驶近时，红色显示速度为目标车速。（目标速度为自身速度和目标车速之和） （4）限速操作：当需要限速报警时，将转换开关扳到“限速”位置，按压锁定开关，直置到所需要的限速值为止，然后可分别选择“静态”或“动态”开关。进行静态或动态限速报警，超速时自动锋鸣器会报警并显示速度，以达到自动报警目的。限速解除：将转换开关扳到“关”的位置即可。（5）作用距离控制操作：可调节距离调节旋钮，顺时针方向增大，反之减小。可检测800米左右处的大型车和400米左右处的小型车，交通量大时，或在市区用小值，开阔公路可用大值。（6）音量控制操作：可调节音量调节旋钮，顺转音大，逆转音小。（7）锁定开关操作：锁定开关用来锁定显示数值及关闭微电源，并兼作限速置数用。 当需要锁定显示数值（即车速）时，按压一下锁定开关。 解除锁定：应再按压一下锁定开关，即可重新开始监测车 限速置数：见步骤（4）。4同步测试：噪声仪和测速仪同步测试，同时记录车型车速和噪音测试结果。噪音分析仪能自动打印出测量结果，并画出声级百分率分布图，输出打印：Leg等效连续声级Lae-暴露声级Lmax,Lmin最大 最小声级L10，L50，L90-分别为10，50，和90%的累计声级L=101T规定的测量时间LPA某时刻T的瞬时A声级（dB）四、中国城市区域噪声标准 GB3096-82适用区域 昼夜（dB） 夜间（dB）居民文教区 50 40一类混合区 55 45二类混合区 商业中心区 60 50交通干线道路两侧 70 55实验七 路面平整度试验一、实验目的测定路面表面的真正平面的竖向偏差，用于评定路面状况，服务能力和汽车行驶质量。二、仪器设备卡车或面包车，颠簸累积仪，三米直尺三、试验方法路面平整度的测定有GMR断面仪法，APL惯性断面仪法，多轮断面仪法和非接触式（如激光，微波，红外线）式断面仪等，目前国内使用颠簸累积仪和三米直尺。颠簸累积仪是量测汽车后轴在车速V时相对于车身和车架的累积竖向位移，量测值RN以m/Km或次/Km计。国际通用的平整度指数是车速80Km/h测得的，IRI80与RNR 关系为：IRI80=a+b（RN）a、 b为回归常数，由每次标定确定各种路面与3m直尺间的最大容许间隙量h如表10-2所示。Lsh，则路面平整度符合求。3米直尺与路面间最大容许间隙量h 表10-2路面类型H（mm）施工验收养护沥青混凝土57沥青碎石57沥青上拌下贯式810沥青贯入式810沥青表面处治1013水泥混凝土一般道路5 高速道路3四、试验结果整理与分析测点的里程桩号及对应该点的平整度值。实验八 路面构造深度试验一、实验目的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。为汽车或飞机车轮行驶的平稳和安全提供科学数据。二、仪器设备人工铺砂仪（含量砂筒、推平板）、量砂、量尺三、试验方法（一） 准备工作 1 量砂准备：取洁净的细砂晾干、过筛，取0.150.3mm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， 图5 量砂筒和推平板过筛处理后方可使用。 2 按本规程附录A的方法，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。（二）试验方法 1 用扫帚或毛刷子将测点附近的路面清扫干净，面积不小于30