路基压实度试验

路基压实度试验

传统检验

通常采用环刀法、填砂法、核密度计法。

①环刀法是一种破坏性试验方法，适用于无骨料的细粒土。具有设备简单、操作方便的优点；缺点是由于土质的限制，当环刀打入土中时，产生的应力使土体松散，壁厚较大时产生的应力，使干密度降低。

②填砂法是一种破坏性试验方法，适用于各种土壤。优点是测量值准确；缺点是操作复杂，必须经常测定标准砂的密度和锥重。

③核密度计法是一种无损测量方法。它可以快速测量湿密度和含水量，满足现场快速无损的要求，具有操作方便、显示直观的优点，但与填砂法相比，只能使用。

填砂法

填砂法是目前最常用的方法，用颗粒均匀的砂代替测试孔的体积。填砂法被列为许多工程现场密度测量的主要方法。该方法可用于测试各种土壤或路面材料的密度。它的缺点是需要携带的沙子多，称量的次数多，所以测试速度慢。

采用该方法时，应满足以下要求:

(1)当骨料最大粒径小于15mm，被测层厚度小于150mm时，宜采用100mm的小型灌砂桶进行检测。

(2)当骨料粒径等于或大于15毫米，但不大于40毫米，被测层厚度超过150毫米，但不大于200毫米时，用φ150毫米的大灌砂桶进行试验。

1.仪器和材料

(1)灌砂桶:有两种尺寸，根据需要采用。储砂桶底部中心有一个圆孔，下部装有一个倒锥形漏斗。漏斗上端开口，直径与储砂桶圆孔相同。漏斗焊接在铁板上，铁板中心的圆孔与漏斗上的开口相连。储砂桶底部和漏斗之间没有开关。开关铁板上还有一个同样直径的圆孔。

(2)金属校准罐:由薄铁板制成的金属罐，上端有罐缘。

(3)底板:由薄铁板制成的金属方板，中间有圆孔。

(4)玻璃板:边长约5m ~ 600mm的正方形板。

(5)样品托盘:小管出土的样品可存放在铝盒中，大管出土的样品可存放在300mm×500mm×40mm的搪瓷托盘中。

(6)天平或台秤:重10 ~ 15公斤，灵敏度不超过1克，用于含水量测定的天平，细粒土、中粒土、粗粒土的准确度分别为0.01克、0.1克、1.0克。

(7)含水量测量仪器:如铝盒、烘箱等。

(8)测砂:干净干燥均匀的砂，粒径0.30 ~ 0.60 mm，0.25~0.50mm，约2040kg，使用前必须清洗干燥，放置足够长的时间，与空气体的湿度平衡。

(9)盛沙容器:塑料桶等。

(10)其他:凿子、螺丝刀、锤子、长勺子、小簸箕、刷子等。

2.测试方法和步骤

(1)校准圆筒下部锥体中的砂子质量

(1)在灌砂桶口的高度上，向灌砂桶内灌砂，直到灌砂桶距桶顶约15毫米。根据桶m1中沙子的质量，精确到1g。今后的每次校准和试验都应保持装砂高度和质量不变。

(2)打开开关，让砂自由流出，使流出砂的体积等于施工现场挖的试验坑的体积(可等于校准罐的体积)，然后关闭开关，称量灌砂桶中剩余的砂量m5，精确到1g。

③不要摇动储砂桶内的砂子，轻轻将填砂桶移至玻璃板上，打开开关让砂子流出，关闭开关直到桶内的砂子不再往下流，小心取下填砂桶。

(4)收集并称量留在板上的沙子或量筒中的沙子，精确度为1克。玻璃板上的沙子是填充圆锥体的沙子m2。

⑤重复上述测量三次，取平均值。

(2)标准量砂的单位质量γ。

(1)用水确定校准罐的体积v，精确到1mL。

(2)用人工砂填充储砂桶并称重，将填砂卡放在校准罐上，打开开关让砂流出，在整个砂流过程中不要触摸填砂桶，关闭开关直到砂不再流下，取出填砂桶，称量桶中剩余的砂精确到1g。

③计算填充校准罐所需的沙子质量。

④重复上述测量三次，取平均值。

⑤计算砂的单位质量。

(3)测试步骤

(1)在试验现场，选择一个平整的表面，并对其进行清洁，其面积不得小于基底面积。

②将基板放在平坦的表面上。当表面粗糙度较大时，将盛有一定量沙子的灌砂桶放在基板中间的圆孔上，打开灌砂桶的开关，让沙子流入基板中间的孔中，关闭开关，直到储砂桶中的沙子不再向下流动。取下灌砂桶，说计量桶里的沙子质量精确到1g。当需要检测厚度时，应在此步骤之前测量厚度。

③拿走基底，收回留在试验现场的砂子，再次清洁表面。

④将基板放回清洁后的表面(尽可能放到位)，沿基板上的孔钻孔(孔的直径与灌砂桶的直径相同)。在钻孔过程中，应注意不要丢失凿好的材料，凿好的材料应随时取出并用塑料袋包装，以免蒸发水分，也可以放在大的样品盒中。测试孔的深度应等于被测层的厚度，但下层不得有混合材料。最后，应将孔中所有碎裂的材料取出。对于土壤基层或基层，为了防止样品盘中的材料水分蒸发，可以对材料质量进行多次称重。取出的所有材料的总质量为mw，精确到1g。

⑤从所有挖掘材料中取出有代表性的样品，放入铝盒或干净的搪瓷托盘中，测量其含水量(w，in%)。样品数量如下:(1)用小灌砂桶测量时，细粒土不少于100克；对于各种中粒土，不少于500g。用大填砂桶测量时，细粒土不小于200g；对于各种中粒土，不小于1000g对于粗粒土或有机粘合剂稳定的材料，如水泥、石灰和粉煤灰，建议将取出的所有材料干燥，不少于2000克，并称量其质量m d，精确至1克。对于沥青表面处理或沥青渗透结构材料，省略测量含水量的步骤。

6.将底板放在试验坑上，将灌砂桶放在底板中间(储砂桶内装砂块m ^ 1)，将灌砂桶下口对准底板中间孔和试验孔，打开灌砂桶开关，让砂流入试验坑。在此期间，注意不要触摸填砂桶，直到储砂桶中的沙子不再向下流动。小心地拿走灌砂桶，称出计量桶中剩余的砂为m4，精确到1g。

7.如果清洁后的平整表面粗糙度不大，也可以省略上述操作②和③。试孔挖好后，将灌砂桶直接对准试孔，不要将基体放在中间。打开桶的开关，让沙子流入测试坑。在此期间，应注意不要触摸填砂桶。关闭开关，直到储砂桶中的砂不再向下流动，小心地取出填砂桶，称出剩余砂块m'4至1g。

8.小心地取出试管中测得的沙子，以便下次测试时再次使用。如果被测砂的湿度发生变化或被测砂中混入杂质，应重新干燥、过筛并放置一段时间，使其在空气体温度达到平衡后可重复使用。

3.计算

(1)计算用于填充试验坑的砂的质量mb。

(2)计算测试坑材料的湿密度ρw。

(3)计算试坑材料的干密度ρd。

(4)水泥、石灰粉、粉煤灰等无机结合料稳定土壤，计算干密度ρ d。

当试验坑的材料成分与压实试验的材料成分大不相同时，可使用试验坑材料进行标准压实，以获得实际的最大亚密度。

4.测试中应注意的问题

填砂法是施工过程中最常用的试验方法之一。这种方法表面上看起来简单，但在实践中往往很难掌握，会造成很大的误差；由于它是衡量压实度的依据，往往是质检、监理部门与施工单位发生矛盾或纠纷的环节，所以要严格遵循试验的每一个细节，提高试验的准确性。为了使测试准确，应注意以下环节:

(1)砂量应加以调节。如果重新使用被测砂，必须对其进行干燥和一致的处理，否则会影响被测砂的松散密度。

(2)每次换砂必须测量容重，每次都要重做漏斗中的砂量。所以砂量要提前准备好。试验期间暂不找砂，也不做试验；仅使用以前的数据。

(3)地面处理应平整。只要表面凸出一点点(甚至1mm)，整个表面就会被薄薄的一层抬高，其体积会计入测试坑，影响测试结果。因此，在这种方法中，通常建议在放置基底之前测量粗糙表面消耗的砂量一次，并根据公式(6-7)计算坑中填充的砂量。该操作步骤只能在非常平稳的条件下省略。

(4)挖坑时，试验坑的周壁应平直，以免出现试验密度过大或过小的情况。

(5)填砂时检测的厚度应为整个碾压层的厚度，而不仅仅是上部或下一个碾压层的厚度。

填砂法测试步骤

首先，在测试现场选择一个平坦的表面，其面积不得小于基底的面积，并将其清理干净。将基底放在这个平坦的表面上，沿着基底上直径为100毫米的孔钻孔。在钻孔过程中，应注意不要丢失钻孔的样品，松动的材料应随时取出，放在已知质量的塑料袋中并密封。试孔的深度应等于碾压层的厚度。钻孔后，称量这个袋子里的所有样品，精确到1g。样品的总质量是通过减去已知塑料袋的质量得到的。

然后从所有出土样品中抽取有代表性的样品，放入铝盒中，用酒精燃烧法测定其含水量。

最后，将填砂筒直接放在开挖的试验孔上，然后在填砂筒内填充砂子，使填砂筒的下开口与试验孔对齐。打开灌砂桶开关，让沙子流入测试孔。直到灌砂桶里的沙子不再往下流，关闭开关，拿走灌砂桶，称量量筒里剩余的沙子，精确到1g。

试验隧道内砂的质量=砂达到满缸时的质量-填砂后缸内剩余砂的质量-锥体的质量。

路基土的湿密度可以用开挖土的总质量除以试验隧道中的砂质量，再乘以标准砂的密度来计算。干密度等于湿密度/(1+0.01*含水量)

压实度等于土壤干密度/土壤最大干密度*100%

在路基施工过程中，为了控制路基压实质量，提高现场压实机械的工作效率，有必要重点关注四个方面:

首先，通过实验准确确定不同类型填料的最大干密度和最佳含水量。

第二，现场控制填土的含水量。在实际施工中，填土的含水量是影响压实效果的关键指标。路基施工中含水量过大时，应疏松干燥或掺灰以降低含水量；当含水量过低时，应将其松开并喷水，以达到更好的含水量。

三、分层填筑，分层碾压。施工前，必须确定填筑层的压实厚度。最大压实厚度一般不超过20厘米。

第四，加强现场检查和控制。填筑路基时，每层碾压完毕后，应及时检测压实度、平整度、中线标高、路基宽度等指标，各项指标符合要求后，方可进行上层填筑。

核密度湿度计法

这种方法使用放射性元素(通常是射线和中子射线)来测量土壤或路面材料的密度和含水量。这种仪器的特点是测量速度快，人员少。这种方法适用于测量各种土壤或路面材料的密度和含水量，一些进口仪器可以存储和打印测试结果。其缺点是放射性物质对人体有害，需要仪器钻孔，会破坏洞壁附近的结构，影响测量精度。核密度湿度计法可用于施工控制，但需要与常规方法进行比较，以验证其可靠性。

1.仪器和材料

(1)核密度湿度计:符合国家卫生防护和安全使用标准，密度测量范围为1.12 ~ 2.73 g/cm3，测量误差不大于0.03，含水量测量范围为0 ~ 0.64，测量误差不大于0.015 g/cm3。它主要包括以下组件:

① γ射线源:双密封同位素放射源，如铯-137、钴-60或镭-226等。

②中子源:如镅(241)-铍。

③探测器:γ射线探测器或中子探测器等。

④阅读显示设备:如液晶显示器。脉冲计数器、速率计或直读表。

⑤标准板:用于为检验仪器的操作和散射计数提供参考标准。

⑤安全防护设备:符合国家规定要求的设备。

6.刮平板、钻杆、配线等。

(2)细砂:0.15 ~ 0.3 mm

(3)天平或平台秤。

(4)其他:刷子等。

2.测试方法和步骤

用这种方法测量沥青混合料表面的压实密度时，用散射法测量表面，沥青表面的实测层厚不应大于根据仪器性能确定的最大厚度。用于测量土基或基材的压实密度和含水量时，钻孔后用直接透射法测量，被测层厚度不应大于20厘米。

1)准备工作

(1)每天使用前，按以下步骤用标准板测量仪器的标准值:

(1)打开电源，按照仪器说明书中建议的预热时间预热测试仪。

②测定前，检查仪器性能是否正常。取标准板上34个读数的平均值，建立原始标准值，用说明书提供的标准值校对。如果标准读数超过说明书中规定的限值，应重复测量该标准。如果第二个标准计数仍然超过规定的限值，则应视为故障，应检查仪器。

(2)在测量沥青混合料压实层的密度之前，用核子法校准钻孔取样的试样；当测量其他材料的密度时，应使用开挖和填砂方法的结果进行校准。校准步骤如下:

(1)选择压实的路面，按要求的测量步骤用核子仪测量密度，并记录读数；

(2)在确定的同一位置用钻机钻孔法或挖砂充填法取样，测量厚度，按标准规定的方法确定材料的密度；

③对于相同的路面厚度和材料类型，使用前至少测量15处，计算两种不同方法测得的密度的相关性，相关系数应不小于0.9。

(3)测试位置的选择

(1)按随机抽样的方法确定试验位置，但离道路边缘或其他物体的最小距离不得小于30cm。核仪器应与其他辐射源至少相距10米。

②散射法测量时，应使用细砂填补试验位置路面结构的不平整空空隙，使路面平整，并能与仪器紧密接触。

(3)采用直接透射法时，应在表面钻孔，钻孔深度略深于所需深度，孔应垂直光滑，略大于辐射源的探头。

(4)按规定时间，预热仪器。

2)确定步骤

(1)使用散射法时，核仪器应平稳地放置在测试位置。

(2)采用直接透射法时，放下放射源棒，插入预制孔。

(3)打开仪器，测试仪将在2m外退出仪器，然后按照选定的测量时间进行测量。测量时间结束后，读取显示值并快速关闭。

各类仪器的具体操作步骤略有不同，可根据仪器说明书进行。

3.使用安全预防措施

(1)仪器工作时，所有人员应退到离仪器2m以外的地方。

(2)仪器不使用时，手柄应放置在安全位置，仪器应安装在专用仪器箱内，放置在符合核辐射安全要求的地方。

(3)仪器由相关部门考核合格的专门人员保管和使用。从事仪器储存和使用的人员应遵守核辐射检测的规定，不符合核防护规定的人员不得从事此项工作。

传统检测方法存在的问题

传统的路基压实度检测方法，无论是环刀法、填砂法还是核测法，都停留在结果检测上，而环刀法和填砂法也是破坏性检测，不仅操作麻烦、费时费力，而且耗费大量的财产和许多其他缺陷。

公路路基压实质量主要由压实系数控制。但对于高等级铁路和公路，如铁路客运专线，路基压实质量主要由地基反力系数K30、动变形模量Evd、变形模量Ev2、孔隙率N、压实系数k来控制，在路基压实过程中，为了检测上述指标，主要依靠现场“取样”试验方法。这种路基质量检测方法在路基质量控制和施工经济性方面存在以下缺点:

1)全断面的质量由个别点的检测结果来代表，不能反映路基全断面的压实质量。

2)质量控制只是结果控制，不是过程控制。

3)超压无法控制。

4)包装不均匀时，取样点很难有代表性。

综上所述，实时、无损的路基检测仪已经成为路基压实度检测的迫切需求，压实度过程检测的研究也成为压路机行业的一大发展方向。

智能检测

ICCC基本密实度检测仪是由四川旺旺工业自动化控制技术有限公司和西南交通大学共同研发的，其精度和稳定性较同类产品有较大提高。该仪器不仅可以准确测量压实度、振动频率、压路机行驶速度和道路面积图，还可以通过cmv输出(cmv是国际压实度评价标准的参数。通过系数拟合，可以方便地显示为用户使用的任何评价参数。还可以作为压路机自动化、智能化的终端平台，为“单机智能化、定点控制、智能集群”等压路机发展方向提供了可行的路径。同时通过扩展可以得到“地温”、“压路机倾角”以及各种复杂环境的数据支持。

1.安装在压路机上，实时显示压路效果，并将效果图转化为直观的压路面积图，通过cmv输出真实有效的路基压实质量反映；

2.用于路面压实效果的验收和质量检验。它可以输出并打印出被检测路段的压实效果图，直观地为压实检测提供数据支持。

与传统优势相比

1.它实现了过程中的无损检测，响应问题更快，大大提高了施工过程和效率，避免了因检测结果造成的人力物力损失；

2.ICCC的存储和传输功能为施工过程提供连续准确的检测数据，为路基压实质量提供有力保证；

3.连续、实时、准确地反映路基横断面压实的真实质量，避免带面取点的检测误差；

4.简单直观地反映压实质量。ICCC探测仪利用彩色平面图直观、实时地显示路基压实区域的压实质量。

5.操作简单。压路机操作人员利用压实过程中的实时地基反力系数，对路基压实过程进行控制，增强了路基压实质量控制的针对性；

6、中文显示，体积小，重量轻，支撑滚轮专属配件，安装方便；

7.设置滚筒专用电源接口，实现连续不间断检测。

技术参数

精度误差:2%(以填砂法为参考点)

显示器:800×600触摸LED液晶屏，全中文显示；

通信接口:标准网络接口，两个USB，支持u盘数据导出；

模数:24位，

动态范围:整个系统达到100dB；

DC准确度:优于0.01%华氏度；；

存储容量:标准4GB固态存储(可选扩展容量)；

供电方式:支持压路机12/24 V DC供电；

工作温度:-10℃~ 60℃；

最大尺寸:218×131×65毫米

重量:1.5公斤

防护等级:IP52(防止大颗粒灰尘进入，防止飞溅)