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承载比检测

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发布时间：2025-06-02 00:45:44 更新时间：2025-06-01 00:45:45

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

承载比检测概述

承载比（California Bearing Ratio, CBR）检测是岩土工程和道路工程领域一项至关重要的室内土工试验，主要用于评估路基土、基层及底基层材料（如砾石、碎石、砂土、稳定土等）在受控条件下的承载能力或强度。其核心原理是测量特定贯入深度下，材料抵抗标准尺寸贯入杆贯入所需的荷载强度，并将其与标准碎石材料的强度进行对比。得到的CBR值（百分比形式）是衡量材料力学性能的关键指标，广泛应用于公路、机场跑道、停车场等结构的设计、材料选择和质量控制中，为预测路面的永久变形和确定路面结构层的厚度提供科学依据。

检测项目

承载比检测的核心项目是测定材料在规定压实度和浸泡饱水状态下的承载比（CBR值）。根据相关标准（如JTGE40），主要包含以下具体检测内容：

1. 材料选择与制备： 确定被测材料（原状土或重塑土），按最佳含水率或指定含水率制备试样。
2. 试样制备： 将制备好的材料分三层（或五层）按规定的压实功（标准击实或重型击实）在CBR试筒（内径152mm，高170mm）内击实成型，达到目标干密度（通常为最大干密度的95%或100%）。
3. 饱水处理（浸泡）： 将制备好的试样（连同试筒）放入水槽中进行浸泡饱水（通常为4天或96小时），并在试样顶部放置规定数量的贯入块（通常为4.5kg的荷载板）以模拟上覆压力。此过程会测量并记录试样的膨胀量。
4. 贯入试验： 将饱水后的试样连同试筒置于试验机上，以恒定速率（通常为1mm/min）将标准尺寸的贯入杆（直径50mm）垂直压入试样中。连续测量并记录贯入深度（通常为0mm到7.5mm或12.5mm）与所施加的荷载（单位压力）之间的关系。
5. CBR值计算： 根据荷载-贯入量曲线，读取贯入量为2.5mm和5.0mm时所对应的单位压力。分别计算这两个贯入量下材料的CBR值（材料单位压力与标准碎石材料在该贯入量下单位压力的比值，乘以100%）。通常以5.0mm贯入量的CBR值为准，若2.5mm贯入量的CBR值更大，则采用该值。
6. 膨胀量测定： 记录浸泡饱水期间试样的膨胀变形量，这也是评价材料性能的重要指标之一。

检测仪器

进行承载比检测通常需要以下主要仪器设备：

1. CBR试验仪： 这是核心设备，主要包括：
    - 加载框架： 提供足够的刚度和反力，通常为机械式（如杠杆加载）或液压式（更常用）。
    - 测力系统： 力传感器或压力环，量程满足要求（如50kN），精度至少为1%。用于实时测量施加的贯入力。
    - 位移测量系统： 位移传感器或百分表，量程通常为10-20mm，精度0.01mm。用于测量贯入杆的贯入深度。
    - 贯入杆： 标准圆柱体，直径50mm，长度100mm以上，端部为平面。
    - 数据采集系统： 自动记录荷载（力）和位移（贯入量）数据，并绘制荷载-贯入量曲线（现代设备多配备）。
2. CBR试筒： 金属圆筒，内径152±0.5mm，高170±1mm，配有可拆卸的底板和顶板（多孔板）。
3. 击实装置： 包括击实锤（重4.5kg或2.5kg）、导向杆和落高控制装置（457mm或305mm），用于在试筒内制备标准密度的试样。
4. 膨胀测量装置： 百分表（量程10mm，精度0.01mm）及其支架，用于测量浸泡期间试样的膨胀量。
5. 泡水水槽： 能容纳多个试筒（带试样）进行浸泡。
6. 贯入块（荷载板）： 通常为4.5kg的圆盘，置于试样顶部模拟上覆压力。
7. 其他辅助工具： 试样制备工具（拌合锅、铲子、称量设备）、推土器（用于推出试筒内试样）、恒温烘箱、天平、刮刀等。

检测方法

承载比检测遵循标准化的试验流程，主要步骤概括如下：

1. 试样制备：
    a. 取代表性土样，风干或烘干后粉碎过筛（通常过19mm筛）。
    b. 测定土样的风干含水率。
    c. 按最佳含水率（通过击实试验确定）或指定含水率计算所需加水量，均匀喷洒并拌合闷料。
    d. 称取计算好的每层土料质量。
    e. 将试筒固定，安装底板和垫块（高50mm）。
    f. 分层（3层或5层）将土料装入试筒，每层用击实锤（如4.5kg锤，落高457mm）按规定的击实次数（如每层56击）均匀击实。
    g. 击实完成后，刮平顶面，脱模（取下垫块和底板），称取试样和试筒总质量，计算湿密度和干密度。
2. 饱水浸泡：
    a. 在试样顶面放置滤纸和多孔板。
    b. 安装好膨胀量测定装置（百分表）。
    c. 将试筒（带试样）放入水槽中，向槽中注水，使水面高出试样顶面约25mm。
    d. 立即在顶面放上贯入块（4.5kg）。
    e. 浸泡96小时（4天）。期间定期记录百分表读数以计算膨胀量。
3. 贯入试验：
    a. 浸泡结束后，取出试筒（带试样），吸去顶面多余水分。
    b. 卸下贯入块和多孔板。
    c. 将试筒（带试样）置于CBR试验机的升降台上。
    d. 安装贯入杆（直径50mm），使杆端面与试样顶面轻微接触（初始荷载接近零）。
    e. 安装荷载传感器（或压力环）和位移传感器（或百分表）。
    f. 设置贯入速率（通常1.0~1.3mm/min），启动加载系统进行贯入。
    g. 连续记录贯入深度（通常到7.5mm或12.5mm）和对应的荷载值。
4. 结果计算：
    a. 绘制荷载（单位压力，kPa）与贯入量（mm）的关系曲线（p-l曲线）。
    b. 从曲线上读取贯入量l=2.5mm和l=5.0mm时所对应的单位