粗颗粒土击实试验检测
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发布时间:2025-05-30 18:44:34 更新时间:2025-05-29 18:44:34
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作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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粗颗粒土(通常指粒径大于5mm的颗粒含量超过总质量50%的土石混合料,如砾石土、卵石土、碎石土、块石土等)是水利、交通、建筑等工程领域中广泛使用的填筑材料。其工程性能,尤其是压实密度,直接关系到构筑物的稳定性、变形特性和抗渗能力。粗颗粒土击实试验检测是确定这类材料在特定压实能量(锤击功)下所能达到的最大干密度及其对应的最优含水率的核心室内试验方法。通过该试验,可为现场碾压施工提供关键的质量控制参数,指导选择适宜的压实机械、碾压遍数和含水率控制范围,确保填筑体达到设计要求的密实度,从而保障工程的安全与耐久。与细粒土相比,粗颗粒土的击实试验在试样尺寸、仪器规格、颗粒处理及试验方法上均有显著的特殊性。
粗颗粒土击实试验的核心检测项目包括:
1. 最大干密度 (Maximum Dry Density - MDD): 在给定的击实功(标准或重型)下,单位体积的干土颗粒所能达到的最大质量。这是评价填土压实效果的最重要指标。
2. 最优含水率 (Optimum Moisture Content - OMC): 使土样在给定击实功下达到最大干密度时所对应的含水率。含水率过高或过低,均难以达到最佳压实效果。
3. 级配分析 (Gradation Analysis): 虽然非直接击实试验项目,但试验前通常需对土样进行颗粒分析,了解其粒径分布,以便确定适用的击实方法(标准击实法或表面振动法)和处理超粒径颗粒。
4. 超粒径颗粒处理 (Oversize Particle Treatment): 记录并说明试验中如何处理超过仪器允许最大粒径的颗粒(通常采用等量替代法或相似级配法)。
粗颗粒土击实试验所需的仪器设备相比细粒土更为大型和特殊:
1. 击实仪: * 重型击实仪 (Modified Proctor Compaction Apparatus): 最常用。主要部件包括: * 击实筒: 金属圆筒,内径通常为152mm 或 300mm(根据最大粒径选择),高度约200mm-300mm。 * 击锤: 锤质量4.5kg (常用) 或更大。 * 落高: 457mm (18英寸)。 * 导筒与底板: 保证击锤垂直自由落下。 * 超大型击实筒 (如直径600mm): 用于含特大粒径(>75mm或更大)的土样。 * 标准击实仪 (Standard Proctor Compaction Apparatus): 锤质量2.5kg,落高305mm (12英寸),筒尺寸较小,较少用于粗颗粒土。
2. 天秤: 量程和精度需满足试样质量要求(通常量程≥30kg,感量≤1g)。 3. 烘箱: 用于测定含水率,温度能保持在105-110℃。 4. 方孔筛: 一套符合试验要求孔径的筛子(如100mm, 75mm, 60mm, 40mm, 20mm, 10mm, 5mm等),用于筛分、级配分析和超粒径处理。 5. 拌和工具: 铲子、铁盘等,用于均匀拌和土样与预定水量。 6. 推土器: 用于从击实筒中推出击实后的试样。 7. 修土刀、刮土板: 用于修整试样表面。 8. 盛土容器和量水设备等。
粗颗粒土击实试验(以重型击实法为例)的主要步骤:
1. 试样制备: * 取代表性土样,风干或烘干后碾散。 * 进行颗粒分析试验,确定粒径分布。 * 超粒径处理: 若土样中含有超过击实筒内径1/5或规定尺寸(如40mm, 75mm)的颗粒(超粒径),需采用等量替代法。即剔除超粒径颗粒,并用保留部分土样中粒径为5mm~超粒径下限的颗粒按比例替代(保持整体级配相似),并记录替代率。也可采用相似级配法。 * 根据预估的最优含水率,准备至少5个不同含水率(如低于最优2-3%、接近最优、高于最优2-3%等)的试样,含水率间隔通常为1-2%。 * 按预定含水率计算所需加水量,将土样分层洒水拌和均匀,密封浸润规定时间(通常≥12小时),使水分均匀分布。
2. 分层击实: * 称量击实筒和底板质量。 * 将击实筒固定在底板上,筒内壁涂一薄层润滑油。 * 取制备好的湿土样,分3层(对于152mm筒)或更多层(对于更大筒)装入筒内。 * 每层装入后,用击锤按规定的锤击次数(对4.5kg锤,重型击实通常为每层56击)均匀击实整个表面。击锤应自由垂直落下,落高457mm。 * 击实一层后,将层面“拉毛”后再装入下一层土样。
3. 脱模称重: * 最后一层击实完成后,小心取下导筒和套环。 * 用修土刀沿击实筒内壁修整,使试样略高出筒顶(<2-5mm)。 * 擦净击实筒外壁,称量筒+湿土+底板总质量。 * 用推土器将试样从筒中推出。
4. 含水率测定: * 在推出的试样中心位置,取代表性土样(≥500g)测定含水率。
5. 计算与绘图: * 计算每个试样的湿密度(ρ = 湿土质量 / 击实筒体积)。 * 根据湿密度和测得的含水率(ω),计算干密度(ρd = ρ / (1 + 0.01ω) )。 * 以含水率ω为横坐标,干密度ρd为纵坐标,绘制击实曲线。 * 从击实曲线上找出峰值点,其对应的纵坐标即为最大干密度(ρdmax),对应的横坐标即为最优含水率(ωop)。
粗颗粒土击实试验需严格遵循国家或行业标准规范,主要标准包括:
1. GB/T 50123-2019 《土工试验方法标准》: 这是中国最重要的土工试验国家标准。其中第14章“击实试验”对粗粒土(含巨粒土)的试验目的、适用范围、仪器设备、操作步骤、计算和记录等进行了详细规定,包括等量替代法和相似级配法处理超粒径颗粒的要求。
2. JTG 3430-2020 《公路土工试验规程》: 中国交通行业标准。其中的T 0131-2019 “击实试验”专门针对公路工程中各类土(包括粗粒土和巨粒土)的击实试验方法,内容与GB/T 50123基本协调,但针对公路特点可能有细微差异。
3. SL 237-1999 《土工试验规程》: 中国水利行业标准。其中的“击实试验(SL237-011-1999)”也规定了粗粒土击实试验方法,水利工程中对特大粒径土石料(堆石料)有特殊要求时可能参考此标准或专项研究。
核心参数规定(以GB/T 50123-2019 重型击实为例): * 击实筒尺寸: 内径152mm(适用于
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
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