淺談公路路基壓實度檢測方法
2012-02-07 來源：中國論文網(wǎng)
隨著社會對公路工程質(zhì)量要求的提高,公路建設(shè)項目管理水平、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,只有對路基、路面結(jié)構(gòu)層進(jìn)行充分壓實,才能保證路基、路面的強(qiáng)度、剛度及路面的平整度,并可以保證及延長路基、路面工程的使用壽命。公路路基壓實質(zhì)量,主要是靠具體的檢測方法和檢測數(shù)據(jù)來評定的,這些質(zhì)量檢測方法和檢測數(shù)據(jù)是否科學(xué)、真實、有效,直接影響著路基質(zhì)量評定是否準(zhǔn)確。現(xiàn)場壓實質(zhì)量用壓實度表示,對于路基土及路面基層,壓實度是指工地實際達(dá)到的干密度與實試驗所得的最大干密度的比值;對瀝青路面,壓實度是指現(xiàn)場實際達(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
所謂壓實度,是指土被壓實后的干容重與該土的標(biāo)準(zhǔn)干密度之比。在壓實過程中,土顆粒間的引力和斥力的相對大小決定了壓實土的結(jié)構(gòu)。當(dāng)土樣的含水量較小時,粒間引力較大,在一定的外部壓實功能作用下,還不能有效地克服引力而使土顆粒相對移動,這時壓實效果較差;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而擠密,所以壓實效果較好;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,同時自由水填充在孔隙中阻止土顆粒移動的作用卻隨著含水量的增加而漸漸顯著起來,所以此時壓實效果反而下降。所以,通過檢測土壤的干密度能有效評判路基壓實度的質(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,有些方法需在實踐中進(jìn)一步完善。最大干密度是指在標(biāo)準(zhǔn)擊實曲線（駝峰曲線）上最大的干密度值,該值對應(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,路基壓實度要求也不同。公路等級高,對路基強(qiáng)度的要求則相應(yīng)提高,對路基壓實度的要求也應(yīng)高一些。高速、一級公路路基的壓實度標(biāo)準(zhǔn),對于路床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)）的壓實度標(biāo)準(zhǔn)可降低2%～3%。在平均年降雨量超過2 000 mm,潮濕系數(shù)> 2的過濕地區(qū)和不能晾曬的多雨地區(qū),天然土的含水量超過最佳含水量5%時,應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定處理后再壓實。
振動臺法與表面振動壓實儀法均是采用振動方法測定土的最大干密度,前者試驗設(shè)備及操作較復(fù)雜,后者相對容易,且更接近于現(xiàn)場振動碾壓的實際狀況。因此,對于砂、卵、漂石及堆石料等無黏聚性自由排水上而言,推薦優(yōu)先采用表面振動壓實儀法。
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)試驗測得結(jié)合料的最大干密度ρ1和集料的相對密度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的含水量。除吸水率特大的集料外,此值對于礫石可以取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出水泥穩(wěn)定粒料的最佳含水量。根據(jù)對比試驗,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的馬歇爾密度或者試驗段密度為準(zhǔn)。具體方法有:水中重法,適用于密實的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密度時,應(yīng)用蠟封法測定;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配瀝青混合料試件。在進(jìn)行密度試驗時,應(yīng)根據(jù)混合料本身的特點,適當(dāng)選擇試驗方法。
2、現(xiàn)場密度試驗檢測方法
目前,較為常用的現(xiàn)場壓實度的測量方法有環(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)定檢測位置將環(huán)刀的刀口向下放在土體上。
（2）通過修土刀或鋼絲鋸,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:計算出土樣的干密度,進(jìn)而獲得壓實系數(shù)K。
2.2灌砂法
實行灌砂法,應(yīng)當(dāng)符合條件:當(dāng)集料的最大粒徑小于15mm、測定層的厚度不超過150 mm時,宜采用Φ100 mm的小型灌砂筒測試;當(dāng)集料的粒徑等于或大于15 mm,但不大于40 mm,測定層的厚度超過150 mm,但不超過200 mm時,應(yīng)用Φ150 mm的大型灌砂筒測試。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。試驗方法如下:
（1）對某一標(biāo)段進(jìn)行試驗檢驗時,應(yīng)對所使用的量砂密度進(jìn)行標(biāo)定。
（2）在壓實系數(shù)檢測點,選40 cm×40 cm的平坦地面,并將基板水平的置于檢測點上。
（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。
（5）將罐砂筒安裝在基板上,使罐砂筒的下口對準(zhǔn)基板的中孔及試洞,打開罐砂筒開關(guān),讓量砂注入試洞,通過稱量罐砂筒中砂的重量變化來獲得注入試洞的量砂重量,進(jìn)而獲得試洞的體積。
（6）試驗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、過篩。
（7）結(jié)果整理:計算出土樣的干密度,進(jìn)而獲得壓實系數(shù)K。
2.3核子濕度密度儀法
本方法用于測定瀝青混合料面層的壓實密度時,在表面用散射法測定,所測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。用于測定土基或基層材料的壓實密度及含水量時打洞后用直接透射法測定,測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）、天平或臺稱、毛刷等。試驗方法及注意事項如下:
（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)定的時間,預(yù)熱儀器。如用散射法測定時,應(yīng)將核子儀平穩(wěn)地置于測試位置上;如用直接透射法測定時,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,測試員退出儀器2m以外,按照選定的測定時間進(jìn)行測量,到達(dá)測定時間后,讀取顯示的各項數(shù)值,并迅速關(guān)機(jī)。
（3）使用安全注意事項:①儀器工作時,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,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,必須對路基路面結(jié)構(gòu)層進(jìn)行充分壓實。對瀝青道路來說,通過對路基土、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)密度的測定,根據(jù)道路特點實際需要,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)場密度檢測,獲得準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù),準(zhǔn)確評價道路路基壓實度的質(zhì)量,確保道路使用安全。
