道路与铁道工程试验检测技术

湖南交通工程职业技术学院道路与铁道工程试验检测技术实验指导书（内部使用）公路工程教研室编写目录试验一土的标准击实试验…………………………………………1试验二压实度试验…………………………………………………3试验三贝克曼梁测定路基路面回弹弯沉试验……………………10试验四轻型触探试验………………………………………………13试验五水泥混凝土抗压强度试验…………………………………15试验一土的标准击实试验1.1试验目的在击实方法下测定土的最大干密度和最优含水率，是控制路堤、土坝和填土地基等密实度的重要指标。1.2试验原理土的压实程度与含水率、压实功能和压实方法有密切的关系。当压实功能和压实方法不变时，土的干密度随含水率增加而增加，当干密度达到某一最大值后，含水率继续增加反而使干密度减小，能使土达到最大密度的含水率，称为最优含水率Wop，与其相应的干密度称为最大干密度ρdmax。1.3仪器设备①击实仪：如附图1-1所示。锤质量2.5kg，筒高116mm，体积947.4cm3；②天平：称量200g，分度0.01g；③台称：称量10kg，分度值5g；④筛：孔径5mm；⑤其它：喷水设备、碾土器、盛土器、推土器、修土刀等。1.4操作步骤①制备土样：取代表性风干土样，放在橡皮板上用木碾碾散，过5mm筛，土样量不少于20kg。②加水拌和：预定5个不同含水量，依次相差2％，其中有两个大于和两个小于最优含水量。所需加水量按下式计算：0001式中：mw—所需加水质量，g；mwo—风干含水率时土样的质量，g；wo—土样的风干含水率，％；w—预定达到的含水率，％。按预定含水率制备试样，每个试样取2.5kg，平铺于不吸水的平板上，用喷水设备向土样均匀喷洒预定的加水量，并均匀拌和。③分层击实：取制备好的试样600～800g，倒入筒内，整平表面，击实27次，每层击实后土样约为击实筒容积1/3。击实时，击锤应自由落下，锤迹须均匀分布于土面。重复上述步骤，进行第二、三层的击实。击实后试样略高出击实筒（不得大于6mm）。④称土质量：取下套环，齐筒顶细心削平试样，擦净筒外壁，称土质量，准确至0.1g。⑤测含水率：用推土器推出筒内试样，从试样中心处取2个各约15～30g土测定含水率，平行差值不得超过1％。按2～4步骤进行其它不同含水率试样的击实试验。1.5试验注意事项①试验前，击实筒内壁要涂一层凡士林；②击实一层后，用刮土刀把土样表面刨毛，使层与层之间压密，同理，其它两层也是如此；③如果使用电动击实仪，则必须注意安全。打开仪器电源后，手不能接触击实锤。图1-1击实仪示意图图1-2~d关系曲1.6计算及绘图①按下式计算干密度：wd1式中：ρd—干密度，g/cm3；ρ—湿密度，g/cm3；w—含水率，％。②以干密度ρd为纵坐标，含水率ω为横坐标，绘制干密度与含水率关系曲线（图1-2）。曲线上峰值点所对应的纵横坐标分别为土的最大干密度和最优含水率。如曲线不能绘出准确峰值点，应进行补点。1.7试验记录（见附表1-1）土的标准击实试验附表1-1土样编号土粒比重试验者土样类别每层击数校核者风干含水率试验仪器试验日期试验序号干密度含水率筒加土质量(g)筒质量(g)湿土质量(g)密度(g/cm3)干密度(g/cm3)盒号盒加湿土质量(g)盒加干土质量(g)盒质量(g)水的质量(g)干土质量(g)含水率(%)平均含水率(%)⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⑴-⑵V301.014(6)-(7)(7)-(8)10010912345试验二压实度试验（一）灌砂法测定压实度试验一、目的和适用范围1、本试验法适用于在现场测定基层（或底基层）、砂石路面及路基土的各种材料压实层的密度和压实度，也适用于沥青表面处治、沥青贯入式路面层的密度和压实度检测，但不适用于填石路堤等有大孔洞或大孔隙材料的压实度检测。2、挖坑灌砂法测定密度和压实度时，应符合下列规定：(1)当集料的最大粒径小于15mm、测定层的厚度不超过150mm时，宜采用φ100mm的小型灌砂筒测试。(2)当集料的最大粒径等于或大于15mm，但不大于40mm，测定层的厚度超过150mm，但不超过200mm时，应用φ150mm的大型灌砂筒测试。二、仪具与材料本试验需要下列仪具与材料：1、灌砂筒：有大小两种，根据需要采用，形式和主要尺寸见图2-1及表2-1。当尺寸与表中不一致，但不影响使用时，亦可使用，储砂筒筒底中心有一圆孔，下部装一倒置的圆锥形漏斗，漏斗上端开口，直径与储砂筒的圆孔相同。漏斗焊接在一块铁板上，铁板中心有一圆孔与漏斗上开口相接，在储砂筒筒底与漏斗顶端铁板之间设有开关，开关为一薄铁板，一端与筒底及漏斗铁板铰接在一起，另一端伸出筒身外。开关铁板上也有一个相同直径的圆孔。2、金属标定罐：用薄铁板制作的金属罐，上端周围有一罐缘。3、基板：用薄铁板制作的金属方盘，盘的中心有一圆孔。4、玻璃板：边长约500~600mm的方形板。5、试样盘：小筒挖出的试样可用饭盒存放，大筒挖出的试样可用300mm×500mm×40mm的搪瓷盘存放。6、天平或台秤：称量10～15kg，感量不大于1g，用于含水量测定的天平精度，对细粒土、中粒土、粗粒土宜分别为0.01g、0.1g、1.0g。7、含水量测定器具：如铝盒、烘箱等。8、量砂：粒径0.30～0.60mm或0.25～0.50mm清洁干燥的均匀砂，约20～40kg，使用前须洗净、烘干，并放置足够的时间，使其与空气的湿度达到平衡。9、盛砂的容器：塑料桶等。10、其它：凿子、改锥、铁锤、长把勺、长把小簸箕、毛刷等。图2-1灌砂筒和标定罐(尺寸单位:mm)灌砂仪的主要尺寸表2-1结构小型灌砂筒大型灌砂筒储砂筒直径(mm)容积(cm3)10021201504600流砂孔直径(mm)1015金属标定罐内径(mm)外径(mm)100150150200金属方盘基板边长(mm)深(mm)中孔直径(mm)3504010040050150注：如集料的最大粒径超过40mm，则应相应地增大灌砂筒和标定罐的尺寸。如集料的最大粒径超过60mm，灌砂筒和现场试洞的直径应为200mm。三、方法与步骤1、按现行试验方法对检测对象试样用同种材料进行击实试验，得到最大干密度（maxd）及最佳含水量（ow）。2、按一.2的规定选用适宜的灌砂筒。3、按下列步骤标定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量。(1)在灌砂筒筒口高度上，向灌砂筒内装砂至距离筒顶15mm左右为止。称取装入筒内砂的质量m1，准确至1g。以后每次标定及试验都应该维持装砂高度与质量不变。(2)将开关打开，使灌砂筒筒底的流砂孔、圆锥形漏斗上端开口圆孔及开关铁板中心的圆孔上下对准，让砂自由流出，并使流出砂的体积与工地所挖试坑内的体积相当（或等于标定罐的容积），然后关上开关。(3)不晃动储砂筒的砂，轻轻地将罐砂筒移至玻璃板上，将开关打开，让砂流出，直到筒内砂不再下流时，将开关关上，并细心地取走灌砂筒。(4)收集并称量留在玻璃板上的砂或称量筒内的砂，准确至1g，玻璃板上的砂就是填满筒下部圆锥体的砂（m2）。(5)重复上述测量三次，取其平均值。4、按下列步骤标定量砂的单位质量rS(g/cm3)。(1)用水确定标定罐的容积V，准确至1mL。(2)在储砂筒中装入质量为m1的砂，并将灌砂筒放在标定罐上，将开关打开，让砂流出。在整个流砂过程中，不要碰动灌砂筒，直到储砂筒内的砂不再下流时，将开关关闭，取下灌砂筒，称取筒内剩余砂的质量（m3），准确至1g。(3)按式（1-1）计算填满标定罐所需砂的质量ma(g)：ma=m1-m2-m3（2－1）式中：ma———标定罐中砂的质量（g）；m1——装入灌砂筒内的砂的总质量（g）；m2——灌砂筒下部圆锥体内砂的质量（g）；m3——灌砂入标定罐后，筒内剩余砂的质量（g）。(4)重复上述测量三次，取其平均值。(5)按式（1-2）计算量砂的单位质量γS：rS=ma/V(2－2)式中：rS——量砂的单位质量(g/cm3)；V——标定罐的体积（cm3）。5、试验步骤（1）在试验地点，选一块平坦表面，并将其清扫干净，其面积不得小于基板面积。（2）将基板放在平坦表面上，当表面的粗糙度较大时，则将盛有量砂（m5）的灌砂筒放在基板中间的圆孔上，将灌砂筒的开关打开，让砂流入基板的中孔内，直到储砂筒内的砂不再下流时关闭开关。取下灌砂筒，并称量筒内砂的质量（m6），准确至1g。注：当需要检测厚度时，应先测量厚度后再进行这一步骤。（3）取走基板，并将留在试验地点的量砂收回，重新将表面清扫干净。（4）将基板放回清扫干净的表面上（尽量放在原处），沿基板中孔凿洞（洞的直径与灌砂筒一致）。在凿洞过程中，应注意不使凿出的材料丢失，并随时将凿松的的材料取出装入塑料袋中，不使水分蒸发。也可放在大试样盒内，试洞的深度应等于测定层厚度，但不得有下层材料混入，最后将洞内的全部凿松材料取出。对土基或基层，为防止试样盘内材料的水分蒸发，可分几次称取材料的质量。全部取出材料的总质量为mw，准确至1g。（5）从挖出的全部材料中取有代表性的样品，放在铝盒或洁净的搪瓷盘中，测定其含水量（w，以%计）。样品的数量如下：用小灌砂筒测定时，对于细粒土，不少于100g；对于各种中粒土，不少于500g。用大灌砂筒测定时，对于细粒土，不少于200g；对于各种中粒土，不少于是1000g；对于粗粒土或水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定材料，宜将取出的全部材料烘干，且不少于2000g，称其质量（md），准确至1g。注：当为沥青表面处治或沥青贯入式结构类材料时，则省去测定含水量步骤。（6）将基板安放在试坑上，将灌砂筒安放在基板中间（储砂筒内放满砂到要求质量m1），使灌砂筒的下口对准基板的中孔及试洞，打开灌砂筒的开关，让砂流入试坑内，在此期间，应注意勿碰动灌砂筒。直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关，仔细取走灌砂筒，并称量筒内剩余砂的质量（m4），准确至1g。（7）如清扫干净的平坦表面的粗糙度不大，可省去（2）和（3）的操作。在试洞挖好后，将灌砂筒直接对准放在试坑上，中间不需要放基板，打开筒开关，让砂流入试坑内，在此期间，应注意应注意勿碰动灌砂筒。直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关。仔细取走灌砂筒，并称量筒内剩余砂的质量（m′4），准确至1g。（8）仔细取出试筒内的量砂，以备下次试验时再用。若量砂的湿度已发生变化或量砂中混有杂质，则应该重新烘干、过筛，并放置一段时间，使其与空气的湿度达到平衡后再用。四、计算1、按式（2-3）或（2-4）计算填满试坑所用的砂的质量mb（g）：灌砂时，试坑上放在基板时：mb=m1-m4-（m5-m6）(2-3)灌砂时，试坑上不放基板时：mb=m1-mˊ4-m2(2-4)式中：mb——填满试坑的砂的质量（g）；m1——灌砂前灌砂筒内砂的质量（g）；m2——灌砂筒下部圆锥体内砂的质量（g）；m4、mˊ4——灌砂后，灌砂筒内剩余砂的质量（g）；m5-m6——灌砂筒下部圆锥体内及基板和粗糙表面间砂的合计质量（g）。2、按式(2-5)计算试坑材料的湿密度ρw(g/cm3)wwsbmm（2－5）式中:mw-——试坑中取出的全部材料的质量（g）；γs——量砂的单位质量(g/cm3)。3.按式(2－6)计算试坑材料的干密度ρd(g/cm3)。10.01wdw（2-6）式中:w——试坑材料的含水量（%）。4.当为水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定土的场合，可按式（2-7）计算干密度ρd(g/cm3)；ddsbmm（2－7）式中md——试坑中取出的稳定土的烘干质量（g）。5、按式（2－8）计算施工压实度：max100%ddk（2－8）式中：K——测试地点的施工压实度（%）。ρd——试样的干密度(g/cm3)；maxd——由击实试验得到的试样的最大干密度(g/cm3)。注：当试坑材料组成与击实试验的材料有较大差异时，可以试坑材料作标准击实，求取实际的最大干密度。各种材料的干密度均应准确至0.01g/cm3。五、试验记录见附表2-1。附表2-1灌砂法试验