《市政工程质量检测》教学课件-加州承载比(CBR)试验

CBR试验2『2.1▎室内承载比试验

『2.1▎室内承载比CBR试验『

2.1.1

▎定义和概述承载比(CBR)又称加州承载比，是California

Bearing

Ratio的缩写，由美国加利福尼亚公路局首先提出来，用于评定路基土和路面材料的强度指标。承载能力以材料载压入抵抗局部荷变形的能力表征，并采用标准碎石的承载能力为标准，以相对值的百分数表示CBR值。这种方法后来也用于评定土基的强度，即标准试件在贯入为2.5mm时所施加的试验荷载与标准碎石材料在相同贯入量时所施加的荷载之比值，以百分率表示。

由于CBR的试验方法简单，设备造价低廉，在许多国家得到广泛应用。采用CBR法确定沥青路面厚度，有配套的图表，应用十分方便，受到工程技术人员的欢迎。在国外多采用CBR作为路面材料和路基土的设计参数。我国参考了国内外的实际情况，将CBR指标列入《公路路基设计规范》和《公路路基施工技术规范》，作为路基填料选择的依据。因此CBR值的确定对于公路工程的路基路面设计及施工都有着非常重要的意义。《城镇道路工程施工质量验收规范》（CJJ1-2008）

《城市道路路基设计规范》CJJ194-2013

JTGD30-2015《公路路基设计规范》《公路路基施工技术规范》JTG-T3610-2019

CBR加州承载比是评定土基及路面材料承载能力的指标。CBR试验设备有室内实验与室外实验两种。室内用CBR实验装置，试件按路基施工的含水率及压实度要求在试桶内制备，在浸水过程中及压入实验时，在试件顶面施加环形砝码，其质量应根据预计的路面结构重力来确定。CBR野外实验方法基本上与室内试验相同，但其压入试验直接在土基顶面进行。有时，野外试验结果与室内试验结果不完全相同，这主要是由于土的含水率不一样，室内实验时，试件处于饱水状态，；野外试验时，土基处于施工时的湿度状态。所以对野外试验结果必须加以修正。贯入量（mm）2.557.51012.5标准压力（MPa）7.010.513.416.218.3

式中：p——对应于某一贯入度的土基单位压力，KPa；

Ps——相应贯入度的标准压力(见前表)，KPa。

计算CBR值时，取贯入度为0.25cm，但是当贯入度为0.25cm时的CBR值小于贯入度为0.5cm时的CBR值时，应采用后者为准。（老规范废止）

依据JTG3430—2020《公路土工试验规程》取两者的较大值作为该材料的承载比（CBR）。

『

2.1.2

▎目的和试用范围确定材料是否适宜做基层或底基层，本法只适用于在规定的试筒内制件后，对各种土和路面基层、底基层材料进行承载比试验。

试样的最大粒径宜控制在20mm以内，最大粒径不得超过40mm，且粒径在20～40mm的颗粒含量不宜超过5%。。

室内CBR值试验原理试验时,按路基施工时的最佳含水量及压实度要求在试筒内制备试件。为了模拟材料在使用过程中的最不利状态，加载前饱水四昼夜。在浸水过程中及贯入试验时，在试件顶面施加荷载板。以模拟路面结构对土基的附加应力。需要注意的是，贯入试验中，材料的承载能力越高，对其压入一定贯入深度所需施加的荷载越大。

1、GB/T50123-1999《土工试验方法标准》：本规程宜用于粒径在20mm以内，最大粒径不得超过40mm的试样。（废）GBT50123-2019《土工试验方法标准》：土样粒径应小于20mm。2、JTG

E40-2007公路土工试验规程

：本规程宜用于粒径在20mm以内，最大粒径不得超过40mm，且含量不超过5%。（废）JTG3430—2020《公路土工试验规程》试样的最大粒径宜控制在20mm以内，最大粒径不得超过40mm，且粒径在20～40mm的颗粒含量不宜超过5%。

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2.1.3

▎检测器具1圆孔筛：孔径40mm、20mm及5mm筛各1个。2试筒：内径152mm、高170mm的金属圆筒；套环，高50mm；筒内垫块，直径151mm、高50mm；夯击底板，同击实仪。试筒的型式和主要尺寸如图。

2.2.3夯锤和导管：夯锤的底面直径50mm，总质量4.5kg。夯锤在导管内的总行程为450mm，夯锤的形式和尺寸与重型击实试验法所用的相同。2.2.4贯入杆，端面直径50mm、长约100mm的金属柱。2.2.5路面材料强度仪或其他载荷装置，如图所示。能调节贯入速度至每分钟贯入1mm；测力环应包7.5kN、15kN、30kN、60kN、100kN和150kN等型号。

6百分表：3个。7试件顶面上的多孔板（测试件吸水时的膨胀量）。8多孔底板（试件放上后浸泡水中）。9测膨胀量时支承百分表的架子。10荷载板：直径150mm，中心孔直径52mm，每块质量1.25kg，共4块，并沿直径分为两个半圆块。11水槽：浸泡试件用，槽内水面应高出试件顶面25mm。12天平：称量2000g，感量0.01g；称量50kg，感量5g。13其他：拌和盘、直尺、滤纸、推土器等与击实试验相同。

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2.1.4

▎试样制备1、将具代表性的风干试料（必要时可在50℃烘箱内烘干）用木碾捣碎，但应尽量注意不使土或粒料的单个颗粒破碎。土团均应捣碎到通过5mm的筛孔。用40mm筛筛除大于40mm的颗粒，并记录超尺寸颗粒的百分数。2、采取有代表性的试料50kg，过40mm筛后按四分法取出约25kg。再用四分法将取出的试料分成4份，每份质量6kg，供击实试验和制试件之用。3、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。

试样的制取应有代表性并尽量与施工实际相符《公路土工试验规程》中的“承载比(CBR)试验规定：“试样的最大粒径宜控制在20mm以内．最大不得超过40mm”。而又有以下规定：“将具有代表性的风干试料用木碾捣碎．但应尽量注意不使土或粒料的单个颗粒破碎。土团均应捣碎到通过5mm的筛孔”。对于细粒土，应按要求过5mm的筛孔，这样就会使土在取样拌和时更加均匀。而对于一些含有较大尺寸的土或粒料就要过40mm的筛．超尺寸部分大于5％则进行结果修正。CBR试验规程中虽然允许20mm～40mm直径的土颗粒存在，但这种尺寸的土颗粒会对贯入试验的结果有一定的影响。因此，建议如果试样中25mm～38mm直径的土颗粒总量在5％以下时，应将其剔除。这样既考虑了土颗粒对贯入试验的影响，又能保证试验与施工实际相一致．击实试验与CBR试验试样的制取也比较统一。

1.击实法制样

取代表性的试料测定其风干含水率。按最佳含水率制备3个试件，掺水将试料充分拌匀后装入密闭容器或塑料口袋内浸润。浸润时间：黏性土不得小于24h，粉性土可缩短到12h，砂土可缩短到6h，天然砂砾可缩短到2h左右。注意：1）需要时，可制备三种干密度试件，使试件的干密度控制在最大干密度的90%～100%之间。如每种干密度试件制3个，则共制9个试件，9个试件共需试样约55kg。2）采用击实成型试件时，每层击数一般分别为30次、50次和98次。3）采用静压成型制件时，根据确定的压实度计算所需的试样量，一次静压成型。4）测含水量：用脱模机或推土器推出筒内试样，从试样中心处取样测其含水率，计算至0.1％。

取备好的试样分3次倒入筒内（每层约需试样1500～1750g，其量应使击实后的试样高出1/3筒高1～2mm）。整平表面，并稍加压紧，然后按规定的击数进行第一层试样的击实，击实时锤应自由垂直落下，锤迹必须均匀分布于试样面上。第一层击实完后，将试样层面“拉毛”，然后再装入套筒，重复上述方法进行其余每层试样的击实。大试筒击实后，试样不宜高出筒高10mm。

每击实3筒试件，取代表性试样进行含水率试验。

卸下套环，用直刮刀沿试筒顶修平击实的试件，表面不平整处用细料修补。取出垫块，称试筒和试件的质量（m2）。

2.预压法制样称试筒本身质量m1，将试筒固定在底座上，在底座上放一张滤纸。

将样分3次装入试筒内，用

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h50垫块进行加压，然后取出垫块，将试样层面“拉毛”，重复上述方法进行其余2、3层试样的加压。最后1层加压到垫块与击实筒顶面齐平并稳压1min，取出垫块，称试筒和试件的质量（m2）

3.泡水测膨胀量

a

在试样制成后，试件顶面放一张好滤纸，并在上安装附有调节杆的多孔板，在多孔板上加4块荷载板。

b

将试筒与多孔板一起放入槽（筒）内，并用拉杆将模具拉紧，安装百分表，并读取初读数。

c

向水槽（筒）内放水，使水自由进到试件的顶部和底部。在泡水期间，水面应保持在试件顶面以上大约25mm，试件要泡水4昼夜。

d

泡水终了时，读取试件上百分表的终读数，并用下式计算膨胀量：

f

从水槽中取出试件，倒出试件顶面的水，静置15min，让其排水，然后卸去附加荷载和多孔板、底板和滤纸，并称量（m3）。

『

2.1.5

▎试验步骤4.贯入试验a将泡水试验终了的试件放到路面材料强度试验仪的升降台上，调整偏球座，使贯入杆与试件顶面全面接触，在贯入杆周围放置4块荷载板。b先在贯入杆上施加45N荷载，然后将测力和测变形的百分表指针都调至零点。c加荷使贯入杆以1～1.25mm/min的速度压入试件，记录测力计内百分表某些整读数（如20、40、60）时的贯入量，并注意使贯入量为250×10-2mm时，能有5个以上的读数。

『

2.1.6

▎结果整理5.结果整理（1）以单位压力p为横坐标，贯入量L为纵坐标，绘制p-L关系曲线，如图所示。

取两者的较大值作为该材料的承载比（CBR）。JTG3430—2020《公路土工试验规程》

《土工试验方法标准》GBT50123-2019

《土工试验方法标准》GBT50123-2019《公路土工试验规程》JTG3430—2020

《公路土工试验规程》JTG3430-2020条文说明

一、选择题（1）室内CBR试验，贯入杆预压在CBR试件上的力是（）N。A.20;B.30;C.45;D.60。（2）确定材料是否适宜做基层或底基层，本法只适用于在规定的试筒内制件后，对各种土和路面基层、底基层材料进行承载比试验，试件的最大粒径宜控制在20mm以内，最大不得超过（）mm（圆孔筛）。A.35B.38C.40D.42（3）贯入试验中，材料的承载能力越高，对其压入一定贯入深度所需施加的荷载（）。A.越大;B.越小;C.没有固定规律;（4）土工试验CBR泡水试验中膨胀量、吸水量、干密度三者是关系是（）击。A.膨胀量越大,吸水量越大，干密度越小;B.膨胀量越大,吸水量越小，干密度越小;C.膨胀量越大,吸水量越大，干密度越大;D.膨胀量越大,吸水量越小，干密度越大。二、判断题

1．在CBR测试时，先在贯入杆施加55KN的力。（

）『

2.1.7

▎模拟题

三、案例题

一条高速公路的上基层要求达到的压实度为94%，CBR大于等于8%，对当地土体做了CBR试验，数据如下击实次数