CBR试验

承载比(CBR)一、CBR值的相关介绍1.1、承载比(CBR)又称加州承载比，是CaliforniaBearingRatio的缩写，由美国加利福尼亚公路局首先提出来，用于评定路基土和路面材料的强度指标。在国外多采用CBR作为路面材料和路基土的设计参数。我国以前路基路面的设计规范中，对路面、路基的设计参数主要采用回弹模量指标，近年来，参考了国内外的实际情况，将CBR指标列入《公路路基设计规范》和《公路路基施工技术规范》，作为路基填料选择的依据。因此CBR值的确定对于公路工程的路基路面设计及施工都有着非常重要的意义。1.2、CBR定义所谓CBR值就是试料贯入量达到2.5mm或5mm时的单位压力与标准碎石压入相同贯入量时的标准荷载(7MPa或l0.5MPa)的比值，用百分数来表示。1.3、目的和适用范围确定材料是否适宜做基层或底基层，本法只适用于在规定的试筒内制件后，对各种土和路面基层、底基层材料进行承载比试验。试件的最大粒径宜控制在20mm以内，最大不得超过40mm（圆孔筛）。1.4、室内CBR值试验原理试验时,按路基施工时的最佳含水量及压实度要求在试筒内制备试件。为了模拟材料在使用过程中的最不利状态，加载前饱水四昼夜。在浸水过程中及贯入试验时，在试件顶面施加荷载板。以模拟路面结构对土基的附加应力。需要注意的是，贯入试验中，材料的承载能力越高，对其压入一定贯入深度所需施加的荷载越大。二、CBR值试验步骤及注意事项2.1、备料，试验采用风干试料，按四分法取样，一次备足击实CBR试验所需试样；试样的制取应有代表性并尽量与施工实际相符《公路土工试验规程》中的“承载比(CBR)试验规定：“试样的最大粒径宜控制在20mm以内．最大不得超过40mm”。而又有以下规定：“将具有代表性的风干试料用木碾捣碎．但应尽量注意不使土或粒料的单个颗粒破碎。土团均应捣碎到通过5mm的筛孔”。对于以上的这些规定，容易让人混淆：既然要过5mm的筛孔，何必要规定宜控制在20mm以内，最大不得超过40mm呢?实际工作中，到底应过怎样的筛才能保证试样的代表性呢?视材料的具体情况而定。首要一点是，不使土的单个颗粒破碎。对于细粒土，应按要求过5mm的筛孔，这样就会使土在取样拌和时更加均匀。而对于一些含有较大尺寸的土或粒料就要过40mm的筛．超尺寸部分大于5％则进行结果修正。CBR试验规程中虽然允许20mm～40mm直径的土颗粒存在，但这种尺寸的土颗粒会对贯入试验的结果有一定的影响。因此，建议如果试样中25mm～38mm直径的土颗粒总量在5％以下时，应将其剔除。这样既考虑了土颗粒对贯入试验的影响，又能保证试验与施工实际相一致．击实试验与CBR试验试样的制取也比较统。土样制备中应注意：a、用最佳含水量进行CBR土样制备时，最好用干土法，因为湿土法也要先风干土，再取样测定土的天然含水量，这样相对干土法的制备多了一步工序，在一定程度上增加了人为误差。b、如果试验室没有控制湿度和温度的条件,要视室内的空气湿度和温度的情况，如果在温度很高或者是空气很干燥的情况下，应在闷料的场地周围进行洒水降温和增加空气湿度，最好不要开风扇。c、闷料前应将闷土的工具先润湿，避免工具在拌土的过程中带走应加的水分，但应掌握好润湿工具的程度，既不能太湿也不能太干，拌和时最好用喷雾洒水器，使水分均匀地喷洒在土的表面(对于粘性土尤为重要)，从而保证所拌和的土样水分均匀且不成团。同时应掌握好拌和时问，并注意切勿使水分在拌和的过程中散失，确保同组试件含水量的偏差在允许的范围内。2.2、通过击实试验，求解试料的最大干密度和最佳含水量；击实试验原理：通过人工或机械对土施加夯压能量，使土颗粒重新排列紧密，对于粗粒土，增强了表面摩擦力和嵌挤咬合力，对细粒土，增强颗粒间分子引力，从而在短时间内得到新的结构强度。击实试验方法：①试样制备分干法和湿法两面种，对一般土，干法制样和湿法制样所得击实结果有一定差异，对于具体试验应根据工程性质选择制备方法。a、干法制样：将代表性土样风干或低于50℃温度下烘干，放在橡皮板上用木碾碾散（应尽量注意不使土或粒料的单个颗粒破碎，改变土的性质），过筛拌匀备用。测定土样风干含水量W0,按土的塑限估计最佳含水量，并依次按相差2%的含水量制备一组试样（不小于5个），其中有两个大于和两个小于最佳含水量。将称好的m0质量的土平铺于不吸水的平板上，用喷水设备往土样上均匀喷洒预定mw的水量，静置一般时间后，装入塑料袋内静置备用。静置时间对高液限粘土不得少于24h，对低液限粘土不得小于12h。b、湿法制样：对天然含水量的土样过筛，并分别风干到所需的几组不同含水量备用。②试样击实：将击实筒放在坚硬的地面上，取制备好的土样按所选击实方法分3或5次倒入筒内。每层按规定的击实次数进行击实，注意每层之间的拉毛，要求击实后余土高度不超过筒顶面5mm-6mm。用修土刀齐筒顶削平试样，称筒和击实样土重后用推土器推出筒内试样，测定击实试样的含水量和推算击实后土样的湿密度。依次重复上述过程将所备不同预定含水量的土样击完。③结果整理：按下试计算击实后各点的干密度Pd;Pd=P/1+0.01w由半固态转到可塑状态的界限含水量称为塑限；由可塑状态到流动状态的界限含水量称为液限。土的塑限和液限都可通过试验得到。塑性指数和液性指数可以根据土的塑限和液限通过计算求得：塑性指数=液限含水量－塑限含水量；液性指数=（土的天然含水量－塑限含水量）÷塑性指数。规范上面有一句话，根据工程要求，选择轻型或重型试验方法。明确，我们目前高速公路、1、2级公路都是用重型击实，3、4级根据情况选择轻型击实法。做好击实试验是CBR试验中非常关键的一步准确地求出土的最大干密度和最佳含水量是做CBR试验的前提和基础，也是整个试验中非常关键的一步。一旦击实试验的结果出现较大误差，将直接影响CBR试验结果的准确性，更甚则会导致CBR试验无法进行。在我们的委托试验过程中发现，由某施工单位自行提供的击实结果来进行CBR试验，当我们试验室根据其提供的最佳含水量闷料后，凭经验发现土的含水量状态与最佳含水量状态有较大偏差。而且在试件成型时，采用96％的压实度，又出现压实非常困难的情况。对于正常的试验来说是很少出现这种情况的，这已经在一定程度上证明了该单位提供的最佳含水量结果存在较大误差。结果，在试件浸水1d后就发现测量膨胀量的百分表已经被土体的膨胀力顶过了极限，CBR值也相当低，仅为3.5％。该种情况的土水稳性太差，是不能用作路基填料的。施工单位应根据试验结果换土。但事实上,该土的CBR试验结果完全是由于击实试验的结果不准确而导致的，所以在进行击实试验时一定要格外注意。2.3、按击实所得最佳含水量制备CBR试件;a）称量试筒本身质量（m1），将试筒固定在底板上，放入垫块、滤纸，安上套环。b）将试料按规定的层数和每层击数击实，求试料的最大干密度和最佳含水量。c）将其余3份试料按最佳含水量制备三个试件。试料加水浸润时间，重粘土不少于24h，轻粘土12h，砂土1h，天然砂砾2h，取料测定每个试件的含水量。d）取备好的试料分3-5次倒入筒内（视最大粒径而定），五层法时每层试样约900g（细粒土）-1100g（粗粒土）；按三层法，每层试样1700g左右。（其量应使击实后试件高出1/3筒高1-2mm）。击实时锤应自由垂直落下，锤迹均匀分布于试样表面上。击实时每层表面应“拉毛”。大试筒击实后，试样不宜高出筒高5mm。e）修平击实试件，称取试筒和试样的质量（m2）。2.4、试件顶面加承载板浸水四昼夜；试件加了承载板以后试筒的顶面，离水面的高度应保持在大约25mm以上。泡水测膨胀量步骤：a）在试件表面放一张好滤纸，安装多孔板和荷载板，试件放入干水槽中，用拉杆将模具拉紧，安装百分表，读取初读数。b）向槽内放水，浸没试件顶部，保持水面在试件顶上约25mm，泡水4昼夜。c）泡水终了，读取百分表终读数，计算膨胀量d）取出试件，静置15min排水，卸去附加荷载、多孔板、底板、滤纸，并称量（m3）。2.5、做贯入试验：a）试件放在路强仪升降台上，使贯入杆与试件顶面全面接触，放上荷载板。b）先在贯入杆上施加45N荷载，然后将测力和测变形的百分表的指针调至零点。c）加荷使贯入杆以1-1.25mm/min的速度压力试件，记录测力计内百分表某些整读数（如20，40，60）时的贯入量，使贯入量为250×10-2mm时有5个以上读数。总贯入量应超过7mm;2.6、以单位压力P（kPa）为横座标，贯入量L(mm)为纵座标，绘制单位压力p与贯入量L间的关系曲线，必要时进行原点修正；原点修正的问题CBR图规定以单位压力助横坐标，贯人量为纵坐标，绘制P-L关系曲线。当贯人曲线起点处的凹向与主体曲线相反时要进行修正，修正的方法是在变曲率点引一切线与纵坐标交于O/点，并以O/为坐标系的原点。要注意的是，原点改变以后，单位压力应平移到新原点(如图1所示)，压力应随着平移后的原点变化。引入excel表2.7、从P—L关系曲线上读取贯人量为2.5mm及5mm时的单位压力P2.5(MPa)、P5(MPa)，则CBR2.5=P2.5／7*100％,CBR5=P5／105*100％,一般采用CBR2.5值作为材料承载比，如CBR5CBR2.5，则试验重做；如果结果仍然如此，则采用CBR5值作为材料承载比。如根据3个平行试验结果计算得到的承载比变异系数大于12%，则去掉一个偏离大的值，取其余2个结果平均值;如Cv小于12%,且3个平行试验结果计算的干密度偏差小于0.03g/cm3，取3个结果平均值;如3个平行试验结果计算的干密度偏差超过0.03g/cm3，则去掉1个偏离大的值，取其余2个结果的平均值。三、结果整理3.1、以单位压力（p）为横坐标，贯入量（l）为纵坐标，绘制p-l关系曲线。3.2、一般采用贯入量为2.5mm时的压力与标准压力之比作为材料的承载比（CBR），即：式中：CBR-承载比（%）P-贯入量为2.5mm时的单位压力（kPa）同时计算贯入量为5mm时的承载比：如贯入量为5mm时的承载比大于2.5mm时的承载比，则试验要重做，如结果仍然如此，则用5mm时的承载比。3.3、试件的湿密度用下式计算：3.4、试件的干密度用下式计算：3.5、泡水后试件的吸水量按下式计算：四、精度要求如根据3个平行试验结果计算得的承载比变异系数Cv大于12%，则去掉一个偏离大的值，取其余2个结果的平均值。如Cv小于12%，且3个平行试验结果计算的干密度偏差小于0.03g/cm3，则取3个结果的平均值。如3个试验结果计算的干密度偏差超过0.03g/cm3，则去掉一个偏离大的值，取其2个结果的平均值。五、报告5.1、材料的颗粒组成，最佳含水量（%）和最大干密度（g/cm3）。5.2、材料的承载比（%），承载比小于100%，准确到5%；承载比大于100%，准确到10%。5.3、材料的膨胀量（%）。六、试验过程中的相关问题6.1、土工试验CBR泡水试验中膨胀量、吸水量、干密度三者是关系是什么？膨胀量越大,吸水量越大，干密度越小6.2、规范上面推荐30、50、98击，在实际工作中需要根据土质和公路压实度要求确定我们的击实数。98击达到100%必须有，其他两个根据压实度需要调整。6.2、一条公路的上基层要求达到的压实度为94%，CBR大于等于8%对当地土体做了CBR试验，数据如下击实次数305098干密度1.781.912.06CBR2.24.19.4求此土是否可以用于上基层？由击实次数为98次（30次、50次、98次均应作3组）可知此土的最大干密度为2.06（单位略）当压实度K=94%时可求得所对应的干密度ρ=0.94*2.06=1.93从上表由内插法可求得当ρ=1.93时所对应的CBR=4.8%8%所以当路基压实度K=94%时,此土不可用于上基层