广州市天河区建设工程质量监督检测室510663
摘要：以工程实际为依托，简述击实试验的作用机理；介绍击实试验指标在实际工程中的应用，包括在建筑地基压实质量验收中的实际应用及其要点；归纳和总结了击实试验的目的和意义。
关键词：击实试验；最优含水率；最大干密度；压实度；目的和意义
一、概述
压实度指标是控制公路路基工程、建筑地基工程质量的主要物理指标之一，压实度越高，地基的强度、刚度、稳定性、耐久性和承载力等特性就越高。压实度主要影响因素为：填筑土的含水率、分层压实的厚度，土的类别、夯实（或压实）功能的大小。
在堤防、土坝、机场、运动场、建筑等工程的地基填筑加固工程建设中，为了提高天然地基土或人工填土的承载力，降低土的压缩性性，都需要对其进行夯实或压密。施工前须通过室内击实试验，得到土的含水量（w）与干密度（ρd）的关系曲线图，从而得到土的最优含水率（wop）及其相应的最大干密度（ρdmax），从而为工程设计提供设计参数，为现场施工提供可靠的施工依据。
二、土工标准击实试验的机理
在计算土的物理性质指标时，通常认为土体是由水、空气和土颗粒三种相态组成。三相体的土体在一定的击实功或夯实功作用下，能使填筑土达到最大干密度所需的含水量称为最优含水量，最优含水量与下列因素有关；
（1）土的可塑性增大，最优含水量也增大，
（2）随着夯实功能的增大，最优含水量减少最大干密度增大，一般最优含水量接近于土的塑限。
在击实过程中，土的含水率几乎没变化，击实过程实际是土体孔隙内的空气被挤压排出的过程，随着空气的排出，土体体积减小、饱和度增加。若土的含水率过大，外力只能传递给土粒周围的水分和被封闭的空气，而不能直接作用于土粒上，土粒不能相互靠近，不能重新排列，因此消耗再大的击实功也很难改变土体的结构，从而不能有效地增大土体的密度，形成所谓的‘橡皮土’。反之，土粒含水率过小，土粒之间的粘聚力弱，土的密度亦不能有效的增大。土工击实试验就是在室内模拟现场施工机械和施工方法等条件下，测出填土的最大干密度（ρdmax）和相应的最优含水量(wop)，再结合现场压实填土的实测干密度（ρd），从而得出填土层的压实度(压实度等于填土的实测干密度（ρd）与最大干密度（ρdmax）的比值，一般以百分数表示)，以便控制现场施工质量，或检测填土的压实质量是否达到设计要求。其具体试验方法是取现场填筑土样4~10kg，至少分成5份，制备成不同含水量的填土试样，然后按规范要求的击实功分别在击实筒内进行击实，并测定击实筒内土的含水率和湿密度，得出不同的含水量（w）和相应的干密度（ρd）。在ρd-w坐标系上，以含水量w为横坐标，干密度ρd为纵坐标，绘出绘制出ρd-w关系曲线图，如图1。曲线的峰值点所对应的含水量和干密度分别为最优含水量(wop)及最大干密度(ρdmax)。最大干密度(ρdmax)表示在最优含水量(wop)和最佳压实状态下土体所能达到的最大干密度。
由图1可知，在一定的击实功下，当试样含水率小于最优含水率时，试样干密度随着含水率的增加而增加；当试样含水率大于最优含水量时，试样干密度随着含水量的增大而减小。在给定的击实功下，击实曲线存在一峰值点，峰值点对应的含水率叫即最优含水率(wop)，所对应的干密度(ρd)即最大干密度(ρdmax)。
由击实曲线可以看出，当含水量小于或大于最优含水率(wop)时，都达不到最大干密度(ρdmax)，从而不能达到最佳的击实效果。这是因为当土的含水量较小时，土粒周围的结合水膜较薄，土颗粒之间连接比较牢固，土颗粒之间摩擦力较强，外力作用下土粒不容易移动，击实时需要克服粒问较强的作用力，故在一定的击实功下难于击实；而当含水量较大时，土粒周围的结合水膜比较厚，土颗粒之间连接比较弱，虽然易于土粒的移动，但多余的水分不易及时排除土体外，导致击实过程中会产生一定的孔隙水压力，抵消了一部分击实功，由于以上原因阻碍了土粒间的相互靠近，因此也难于达到击实效果。土体含水率为优含水率(wop)时，土粒周围的结合水膜厚度适中，土粒间的连接相对较弱，同时土粒间又不存在多余的水分，易于达到击实效果，在一定的击实功的作用下能使土粒相互靠拢，并紧密排列，从而达到最大干密度（ρdmax）。实践证明，无论击实功有多大，土的饱和度都不能达到100%，在一定的含水量下，土被击实达到一定的湿密度时，饱和度一般在80%左右，正如图1所示，击实曲线一般都位于饱和曲线的左侧，原因是在击锤迅速冲击作用下，土中的空气不能完全、及时的排出，土体中的空气以吸附气体、密闭气体的形态滞留于土粒间，因此土的饱和度不能达到100%。
图1某道路路基填土击实试验ρd-W关系曲线
三、击实试验的目的和意义
1、击实试验目的
击实试验，可以获得土的最优含水量（wop）及其最大干密度（ρdmax）指标并以该指标为基础评定各种填土工程的压实质量（一般以压实度指标评价）和指导填土的施工。
击实试验指标是建筑物地基、道路地基、室内地坪及场地平整等施工和验收的重要依据。笔者基于实际工作中积累的实际经验，下面介绍击实试验在建筑物压实地基质量验收中的实际应用及其要点。以某工程为例，该工程为道路压实粘性土地基，设计要求压实度为≥95%。
如表1，用灌砂法求得各试验点压实粘性土的干密度（ρd），击实试验求得粘性土的最大干密度为1.917g/cm3（ρdmax），从而求得各试验点的压实度（ρd/ρdmax×100），以此评价压实度是否满足设计要求。
2、测定土击实特性和参数的意义
道路、机场跑道、运动场、堤坝、建筑物处理地基及基础回填等，一般都是用土作为填筑材料。因此工程施工经常遇到填土压实度的问题。填土由于经过搬运、人为和机械扰动，原状结构结构已被破坏，土的孔隙比大、空洞多，土质疏松且不均匀，因此填土的压缩系数大，承载力低，水
稳性差。为改善填土的工程特性，提高土的承载力，降低土的压缩性和渗透性，必须按一定的标准，通常采用重锤夯实（强夯）、机械夯实、碾压、振动等方法将土压实到一定的密实度，以满足建筑物或构筑物工程的承载力要求。
表1密度(压实度)试验一览表
测定的填筑参数和特性，常采用两种试验方法，即现场填筑试验和室内击实试验。现场填筑试验是在工程现场选一试验段或试验区，按设计要求的施工方法进行填筑，并同时进行相关的测试工作，以获得填筑条件和参数（包括土料、堆填方法，压实机械类型等）与填筑质量（效果）的关系，已选择最佳的施工方法，达到设计要求。该方法能反应现场施工的实际情况，但耗时及费用都较高，一般只在重要工程和大型工程中才进行现场填筑试验。室内土工击实试验是近似的模拟现场填筑的一种半经验性的试验。该方法是目前测定填土击实特性和参数的重要方法。试验的主要目的是获得土的最优含水量（wop）及其最大干密度（ρdmax），为工程设计提供初步的填筑参数。
参考文献
[1]《工程地质手册》第四版中国建筑工业出版社，2007
[2]《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）.北京：中国计划出版社，1999.
[3]钱家欢，殷宗泽.土工原理与计算[M].北京：中国水利水电出版社，1996.