淺談公路路基壓實(shí)度檢測(cè)方法
2012-02-07 來(lái)源：中國(guó)論文網(wǎng)
隨著社會(huì)對(duì)公路工程質(zhì)量要求的提高,公路建設(shè)項(xiàng)目管理水平、質(zhì)量監(jiān)控體系、監(jiān)管辦法和機(jī)械化施工水平也隨之提升。路基、路面壓實(shí)質(zhì)量是道路工程施工質(zhì)量管理最重要的內(nèi)在指標(biāo)之一,只有對(duì)路基、路面結(jié)構(gòu)層進(jìn)行充分壓實(shí),才能保證路基、路面的強(qiáng)度、剛度及路面的平整度,并可以保證及延長(zhǎng)路基、路面工程的使用壽命。公路路基壓實(shí)質(zhì)量,主要是靠具體的檢測(cè)方法和檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)定的,這些質(zhì)量檢測(cè)方法和檢測(cè)數(shù)據(jù)是否科學(xué)、真實(shí)、有效,直接影響著路基質(zhì)量評(píng)定是否準(zhǔn)確?，F(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)質(zhì)量用壓實(shí)度表示,對(duì)于路基土及路面基層,壓實(shí)度是指工地實(shí)際達(dá)到的干密度與實(shí)試驗(yàn)所得的最大干密度的比值;對(duì)瀝青路面,壓實(shí)度是指現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際達(dá)到的密度與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)密度的比值。
1、標(biāo)準(zhǔn)密度（最大干密度）和最佳含水量的確定方法
所謂壓實(shí)度,是指土被壓實(shí)后的干容重與該土的標(biāo)準(zhǔn)干密度之比。在壓實(shí)過(guò)程中,土顆粒間的引力和斥力的相對(duì)大小決定了壓實(shí)土的結(jié)構(gòu)。當(dāng)土樣的含水量較小時(shí),粒間引力較大,在一定的外部壓實(shí)功能作用下,還不能有效地克服引力而使土顆粒相對(duì)移動(dòng),這時(shí)壓實(shí)效果較差;增大含水量后,結(jié)合水膜逐漸增厚,引力減小,土顆粒在相同功能條件下易于移動(dòng)而擠密,所以壓實(shí)效果較好;當(dāng)含水量增大到一定程度后,孔隙中已出現(xiàn)了自由水,結(jié)合水膜的擴(kuò)大作用不再顯著,因而引力的減少也不是十分顯著,同時(shí)自由水填充在孔隙中阻止土顆粒移動(dòng)的作用卻隨著含水量的增加而漸漸顯著起來(lái),所以此時(shí)壓實(shí)效果反而下降。所以,通過(guò)檢測(cè)土壤的干密度能有效評(píng)判路基壓實(shí)度的質(zhì)量。
由于筑路材料結(jié)構(gòu)層次等因素的不同,確定室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)密度的方法也多樣化,有些方法需在實(shí)踐中進(jìn)一步完善。最大干密度是指在標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)曲線（駝峰曲線）上最大的干密度值,該值對(duì)應(yīng)的含水量即為最佳含水量。
1.1路基土的最大子密度和最佳含水量確定方法
根據(jù)路基受到的荷載應(yīng)力不同,路基壓實(shí)度要求也不同。公路等級(jí)高,對(duì)路基強(qiáng)度的要求則相應(yīng)提高,對(duì)路基壓實(shí)度的要求也應(yīng)高一些。高速、一級(jí)公路路基的壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于路床0～80 cm應(yīng)不小于95%,路堤80 cm～150 cm應(yīng)不小于93%,150 cm以下應(yīng)不小于90%;對(duì)于零填及路塹、路槽底面以下0～30 cm應(yīng)不小于95%。在平均年降雨量少于150mm且地下水位低的特殊干旱地區(qū)（相當(dāng)于潮濕系數(shù)≤0.25地區(qū)）的壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)可降低2%～3%。在平均年降雨量超過(guò)2 000 mm,潮濕系數(shù)> 2的過(guò)濕地區(qū)和不能晾曬的多雨地區(qū),天然土的含水量超過(guò)最佳含水量5%時(shí),應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定處理后再壓實(shí)。
振動(dòng)臺(tái)法與表面振動(dòng)壓實(shí)儀法均是采用振動(dòng)方法測(cè)定土的最大干密度,前者試驗(yàn)設(shè)備及操作較復(fù)雜,后者相對(duì)容易,且更接近于現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)碾壓的實(shí)際狀況。因此,對(duì)于砂、卵、漂石及堆石料等無(wú)黏聚性自由排水上而言,推薦優(yōu)先采用表面振動(dòng)壓實(shí)儀法。
1.2路面基層混合料最大干密度及最佳含水量確定方法
理論計(jì)算法,是較為科學(xué)的確定最大干密度和最佳含水量的方法。
1.2.1石灰土、二灰穩(wěn)定粒料
根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)得結(jié)合料的最大干密度ρ1和集料的相對(duì)密度γ,把已確定的結(jié)合料與集料的質(zhì)量比換算為體積比V1∶V2,則可計(jì)算混合料的最大干密度。
石灰土、二灰穩(wěn)定粒料的最佳含水量w0是結(jié)合料的最佳含水量w1和集料飽水裹覆含水量w2的加權(quán)值。飽水裹覆含水量是指把集料浸水飽和后取出,不擦去表面裹覆水時(shí)的含水量。除吸水率特大的集料外,此值對(duì)于礫石可以取3%,碎石可取4%。
1.2.2水泥穩(wěn)定粒料
此類材料的最大干密度ρ0與集料的最大干密度ρG和水泥硬化后的水泥質(zhì)量有關(guān)。水泥加水拌勻后,在105℃烘箱中烘干,稱試驗(yàn)前水泥質(zhì)量和烘干后硬化的水泥質(zhì)量,即可求得水泥水化的水增量。因水泥中含有水化水,故用烘箱法不能正確測(cè)出水泥穩(wěn)定粒料的最佳含水量。根據(jù)對(duì)比試驗(yàn),水泥穩(wěn)定粒料的最佳含水量w0,由水泥的水化水、集料的飽水裹覆含水量和拌和水泥所需要的水（水灰比為0.5）三者組成。
1.3瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)密度確定方法
瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)密度,以瀝青拌和廠取樣試驗(yàn)的馬歇爾密度或者試驗(yàn)段密度為準(zhǔn)。具體方法有:水中重法,適用于密實(shí)的Ⅰ型瀝青混凝土試件,不適用于采用了吸水性大的集料的瀝青混合料試件;表干法,適用于表面較粗,但較密實(shí)的Ⅰ型或Ⅱ型瀝青混凝土試件,不適用于吸水率大于2%的瀝青混合料試件;蠟封法,適用于吸水率大于2%的Ⅰ型或Ⅱ型瀝青混凝土試件以及瀝青碎石混合料試件,不能用水中重法或表干法測(cè)密度時(shí),應(yīng)用蠟封法測(cè)定;體積法,本法適用于空隙率較大的瀝青碎石混合料,及大空隙透水性開級(jí)配瀝青混合料試件。在進(jìn)行密度試驗(yàn)時(shí),應(yīng)根據(jù)混合料本身的特點(diǎn),適當(dāng)選擇試驗(yàn)方法。
2、現(xiàn)場(chǎng)密度試驗(yàn)檢測(cè)方法
目前,較為常用的現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度的測(cè)量方法有環(huán)刀法、灌砂法、核子密度儀法等。
2.1環(huán)刀法
該法主要使用于測(cè)定不含骨料的粘性土密度。儀器設(shè)備有:環(huán)刀（內(nèi)徑6 cm～8 cm,高2 cm～3 cm,壁厚1.5 mm～2 mm）、天平（感量0.1g）、修土刀、鋼絲鋸、凡士林等。試驗(yàn)方法如下:
（1）預(yù)先在環(huán)刀內(nèi)壁涂一層凡士林,在設(shè)定檢測(cè)位置將環(huán)刀的刀口向下放在土體上。
（2）通過(guò)修土刀或鋼絲鋸,將土樣削成略大于環(huán)刀直徑的土樣,然后將環(huán)刀垂直加壓,至土樣伸出環(huán)刀上部為止;削去兩端余土,使之與環(huán)刀口面齊平,并用剩余土樣測(cè)定含水量。
（3）擦凈環(huán)刀外壁,稱量其質(zhì)量,準(zhǔn)確至0.1g。
（4）結(jié)果整理:計(jì)算出土樣的干密度,進(jìn)而獲得壓實(shí)系數(shù)K。
2.2灌砂法
實(shí)行灌砂法,應(yīng)當(dāng)符合條件:當(dāng)集料的最大粒徑小于15mm、測(cè)定層的厚度不超過(guò)150 mm時(shí),宜采用Φ100 mm的小型灌砂筒測(cè)試;當(dāng)集料的粒徑等于或大于15 mm,但不大于40 mm,測(cè)定層的厚度超過(guò)150 mm,但不超過(guò)200 mm時(shí),應(yīng)用Φ150 mm的大型灌砂筒測(cè)試。所需儀器設(shè)備有:灌砂筒（內(nèi)徑100 mm、總高360 mm）、金屬標(biāo)定罐、基板、臺(tái)秤（稱量10 kg～15 kg,感量5 g）、量砂（粒徑0.25 mm～0.50 mm、重量20 kg～40 kg）、必要的挖取土設(shè)備。試驗(yàn)方法如下:
（1）對(duì)某一標(biāo)段進(jìn)行試驗(yàn)檢驗(yàn)時(shí),應(yīng)對(duì)所使用的量砂密度進(jìn)行標(biāo)定。
（2）在壓實(shí)系數(shù)檢測(cè)點(diǎn),選40 cm×40 cm的平坦地面,并將基板水平的置于檢測(cè)點(diǎn)上。
（3）沿基板的中孔鑿直徑100 mm的試洞,試洞深度等于碾壓層厚度,并將鑿出的土料全部放入已知質(zhì)量的塑料袋中,并獲得試樣的質(zhì)量。
（4）在取出的試樣中取出具有代表性的土樣進(jìn)行含水量試驗(yàn)。
（5）將罐砂筒安裝在基板上,使罐砂筒的下口對(duì)準(zhǔn)基板的中孔及試洞,打開罐砂筒開關(guān),讓量砂注入試洞,通過(guò)稱量罐砂筒中砂的重量變化來(lái)獲得注入試洞的量砂重量,進(jìn)而獲得試洞的體積。
（6）試驗(yàn)完畢取出試洞中的量砂,以備下次使用;若量砂的濕度發(fā)生明顯變化或混有雜質(zhì),則需重新烘干、過(guò)篩。
（7）結(jié)果整理:計(jì)算出土樣的干密度,進(jìn)而獲得壓實(shí)系數(shù)K。
2.3核子濕度密度儀法
本方法用于測(cè)定瀝青混合料面層的壓實(shí)密度時(shí),在表面用散射法測(cè)定,所測(cè)定瀝青面層的層厚應(yīng)不大于根據(jù)儀器性能決定的最大厚度。用于測(cè)定土基或基層材料的壓實(shí)密度及含水量時(shí)打洞后用直接透射法測(cè)定,測(cè)定層的厚度不宜大于20 cm。所需儀器設(shè)備有:核子密度濕度儀、細(xì)砂（0.15 mm～0.3 mm）、天平或臺(tái)稱、毛刷等。試驗(yàn)方法及注意事項(xiàng)如下:
（1）確定位置,預(yù)熱儀器。按照隨機(jī)取樣的方法確定測(cè)試位置,但與距路面邊緣或其它物體的最小距離不得小于30cm。核子儀距其他射線源不得少于10 m。按照規(guī)定的時(shí)間,預(yù)熱儀器。如用散射法測(cè)定時(shí),應(yīng)將核子儀平穩(wěn)地置于測(cè)試位置上;如用直接透射法測(cè)定時(shí),將放射源棒放下插入已預(yù)先打好的孔內(nèi)。
（2）打開儀器,讀取數(shù)據(jù)。打開儀器,測(cè)試員退出儀器2m以外,按照選定的測(cè)定時(shí)間進(jìn)行測(cè)量,到達(dá)測(cè)定時(shí)間后,讀取顯示的各項(xiàng)數(shù)值,并迅速關(guān)機(jī)。
（3）使用安全注意事項(xiàng):①儀器工作時(shí),所有人員均應(yīng)退到距儀器2m以外的地方;②儀器不使用時(shí),應(yīng)將手柄置于安全位置,儀器應(yīng)裝入專用的儀器箱內(nèi),放置在符合核幅射安全規(guī)定的地方;③儀器應(yīng)由經(jīng)有關(guān)部門審查合格的專人保管,專人使用。
路基、路面壓實(shí)質(zhì)量是道路治理最重要的指標(biāo)之一,為保證路基、路面的強(qiáng)度,必須對(duì)路基路面結(jié)構(gòu)層進(jìn)行充分壓實(shí)。對(duì)瀝青道路來(lái)說(shuō),通過(guò)對(duì)路基土、路面基層材料最大干密度、最佳含水量及瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)密度的測(cè)定,根據(jù)道路特點(diǎn)實(shí)際需要,靈活運(yùn)用環(huán)刀法、灌砂法、核子濕度密度儀法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)密度檢測(cè),獲得準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù),準(zhǔn)確評(píng)價(jià)道路路基壓實(shí)度的質(zhì)量,確保道路使用安全。
