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摘要:为了检测土的压实质量,土工击实试验是最为常用的方法,公路土工击实试验结果的准确性至关重要。就实际公路工程检测中影响试验准确性的因素进行深入分析,以期对提升试验结果的准确性、保障公路建设的质量有所帮助。
关键词:土工击;实试验检测;思考
前言
在进行公路土工击实试验中所检测最大干密度的准确性与真实性是对路基工程质量和成本产生影响的主要因素,若在施工前所检测土的最大干密度值比实际值要小,那么就会导致公路施工质量的降低,若比实际值要大,那么,就会导致公路工程成本的增加,在一定程度上造成了不必要的浪费。进一步研究怎样才能获取更加精确的干密度值就显得非常有必要,对对土体压实造成影响的因素进行分析,保证公路土工击实试验检测的准确性。
1、概述
1.1土的特性及压实度指标的重要求
土是地壳表层的岩石风化后产生的松散堆积物,它具有三个特性:1、土是散性材料,不是连续的固体,因此在一定程度上具有流动性;2、土是三相体,是由颗粒(固相)、水(液相)和气体(气相)所组成的三相体系,不是由单一材料构成;3、土是自然地质的历史产物,非人工制造产物,基于此,土具有不同于其他建筑材料的特征。一般的建筑材料可由设计人员制定品种和型号,品种、型号一旦确定,力学性质参数也随之确定,土则不同。由于土是自然地质历史产物,各种土的颗粒大小和矿物成分差别很大,土的三相间的数量比例不尽相同,而且土粒与其周围的水分交叉发生了复杂的物理和化学作用,因此,造成了土的物理性质的复杂性。
压实度是控制填筑工程质量的主要技术指标之一,除了受填筑土的含水量,松铺厚度,土质及压实功能等因素影响外,还受衡量压实度的标准密度这一尺度因素影响,压实度可靠的一个重要前提就是要求最大干密度准确并与测点实际干密度相对应。做标准击实试验的目的是为了获取填筑土的最大干密度ρdmax和相应的最佳含水量ωopt,而此项试验的结果受人为因素影响较大,人为主观随意性的结果易导致工程质量事故的发生。标准击实试验是控制基础压实质量不可缺少的重要试验项目,本应认真对待,然而实际情况并非如此,有些试验人员并没有按照相关要求去做,得出的标准密度往往偏离其真实值,从而使压实度产生偏差,进而引起质量事故。通过我多年的实际试验观察,对标准击实试验中容易忽视而又影响较大的几个问题进行分析,以引起足够重视。
1.2土工击实的综合分析
土的压实主要是一个挤出土中气体的过程。土工标准击实试验主要是指土试样在固定的压实功作用下,土颗粒被动的减小空隙被重新排列紧密目的在于提高土的密实程度,增加颗粒之间嵌挤形成的咬合力和颗粒表面的摩擦力以及颗粒间的分子吸引力。土工标准击实试验就是利用标准方法与标准化的仪器最大限度地模拟施工现场的填筑情况,利用标准化的仪器测出土体的最优含水率与最大干密度以此来指导施工。击实所得到的土最大干密度的真实性和准确性是影响工程的成本与质量的主要因素。
1.3土工标准击实的重要性
土工标准击实试验就是利用规范规定的自由落锤装置经过试验测得土试样的干密度和含水率之间的曲线关系,从而确定土的最大干密度和最优含水率的一种试验方法。试验的时候将同一土场的同一种土试样配制成含水率依次递减约2%的五个土样,其中要求两个试样的含水率大于塑限,两个土试样的含水率小于塑限,一个试样的土的含水率接近塑限。分别在击实筒中以同样的击实功进行击实,然后测定击实后的含水量。试验结果显示当土试样的不同含水量的土经过击实以后其干密度也不同,据此可绘出关系曲线,称为击实曲线。
2实验结果影响因素
2.1制样方法的影响
击实功能主要依靠土体颗粒遭受挤压实现,土体在烘干的时候,土体中的某些胶质或有机质被灼烧分解,失去胶粒与水作用的活性;同时土体颗粒间存在的封闭气泡受高温影响逐渐减少消失,击实使土体颗粒体积发生永久性减小,试验得到的干密度较高。湿法或者风干法制备土体样本时较少受高温影响,土体颗粒间的气泡得以保存,气泡承担相当大比重的击实功并转化为孔隙压力,在击实时气泡体积暂时性减小,土体颗粒遭受的击实功仅能使土体颗粒的定向排列更加紧密,土体击实后有较大的回弹空间,土体体积减小程度较小,试验得到的干密度自然较小。由黏土土体压缩性质影响,黏土一般不建议使用烘干法制备土样,以烘干法与湿法制备为主。干土法是将试样风干或低温烘干碾碎过筛,湿法是将天然含水率的试样碾碎过筛。干土法按四分法至少准备5个试样,分别加入不同水分,(按2%~5%含水率递增),拌匀后闷料一夜备用。湿土法对于高含水率土可省略过筛步骤,用手拣出大于40mm粗石子即可。保持天然含水率的第一个试样可直接用于实验,其余试样将土分成小土块,分别风干,含水率按2%~3%递增。在试验前需对原状土样的均匀度与杂质含量进行分析,保证力学试验与物理试验所选土样具有一致性。为使土样含水量均匀,降低土样密度差异,扰动土试样制备时需要将加水量均匀喷洒在土样上保持湿润,时间为24h左右。若在击样法制备试样时分层击样,需要保证每一层土样密度一致。
2.2击实方法影响
大量试验实践以及资料表明,击实类型对土工击实试验结果有较大影响。最大干密度随着击实功的增加而增加,最优含水量则与之相反,随着击实功增加而减小,轻型击实方法与重型击实方法得到的最优含水量相差2%,轻型击实较重型击实得到的最优含水量高。
2.3土样重复使用
土样重复使用在土工击实试验中一般是不宜采用的,《公路土工试验规程》所列的两种制备土样方法均有明确提示。但也有一些试验指导类书籍提出了土样重复使用的干土法,即将具有典型性的风干土样或者低于50℃烘干的土样,置于橡皮板上碾碎过筛,小击实筒用四分法取过筛之后的土样3kg左右,大击实筒取6.5kg左右。土样重复使用的情况在土工击实试验中普遍发生,但这样做无疑会对试验结果产生一定的影响,主要表现为重复使用的土样与初次使用的土样含水量的差异。究其原因,主要是因为土工击实试验中需要对土样反复夯实,致使土体颗粒内在结构发生改变,粒径减小而表面积增大,颗粒吸水能力大幅提升,最优含水量相应增加,所以重复使用的土样最优含水量远比初次使用的大。
2.4余土高度因素
击实试验中土样的体积受击实筒限制具有固定性,而标准击实功是将余土高度视为零进行的,实际操作不可能达到理想标准,影响土工击实试验的结果。余土高度越高,试验结果误差越大,余土高度增加,干密度相应减小,反之亦然。标准击实曲线是在理想试验状态下,单位体积功作用下干密度与含水量的变化曲线,实际试验所得的干密度与含水量曲线与标准曲线之间存在一定差距。
2.5含水量的控制
含水量对击实试验结果的影响较大,在土样制备阶段,可以采用的方法为:称量10kg检定合格的电子天平。将天平托盘先置于天平去皮重,把准备好的2.5kg土样倒入盘中用喷雾器喷水,直至天平指数达到需要的湿土重为止,然后对土样密封保存,放置时间为一昼夜,不宜超过36h,否则土样水分损失过多,影响试验结果的准确性。
结束语
总之,在选用试验标准的时候要严格按照施工技术条款要求选取,在没有施工技术要求的时候要根据实际施工要求、施工部位进行标准选取。现场施工的控制含水率越接近实验室出据的最优含水率,并严格按规范进行现场压实施工,所得到的最大干密度就越接近试验室出据的该土体的最大干密度,就越能保证压实度的实现。
参考文献
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