路基路面试验检测技术
路基路面试验检测技术
试验指导书
试验一 路面取样
一• 目的和适用范围
1 、本方法适用于用路面取芯机或路面切割机在现场钻取或切割路面的代表性试样。
2 、本方法适用于对水泥混凝土面层、沥青混合料面层或水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定基层取样,以测定其密度或其它物理力学性质。
3 、本方法钻孔采取芯样的直径不小于最大集料粒径的 3 倍。 二、仪具与材料
本方法需要下列仪具与材料:
1 、路面取芯钻机:牵引式(可用手推)或车载式,钻机由发动机或电力驱动。钻头直径根据需要决定,宜采用直径φ 100mm 的金刚石钻头,对无机结合料稳定基层取样也可采用φ 150mm 钻头,均有淋水冷却装置。
2 、路面切割机:手推式或牵引式,由发动机或电力驱动,也可利用汽车动力由液压泵驱动,附金刚石锯片,有淋水冷却装置。 3 、台秤。
4 、盛样器(袋)或铁盘等。 5 、干冰(固体 CO 2 ) 6 、试样标签。
7 、其它:镐、铁锹、量尺(绳)、毛刷、硬纸、棉纱等。 三、方法与步骤 1 、准备工作
( 1 )确定路段。可以是一个作业段、一天完成的路段,或按规定选取一定长度的检查路段。
( 2 )按公路路基路面随机取样选点的方法确定取样的位置。 ( 3 )将取样位置清扫干净。 2 、采样步骤
( 1 )在选取采样地点的路面上,先用粉笔对钻孔位置作出标记或划出切割路面的大致面积,切割路面的面积根据目的和需要确定。
( 2 )钻机牢固安放在取样地点,垂直对准路面放下钻头。 ( 3 )开放冷却水,启动马达,徐徐压下钻杆,钻取芯样,但不得使劲下压钻头。待钻透全厚后,上抬钻杆,拔出钻头,停止转动,不使芯样损坏,取出芯样。沥青混合料电芯样及水泥混凝土芯样可用清水漂洗干净备用。
注:当试验需要不能用水冷却时,应采用干钻孔,此时为保护钻头,可先用干冰 3kg 放在取样位置上冷却路面约 1h, 钻孔时通以低温 CO 2 等冷却气体以代替冷却水。
( 4 )用切割面切割时将锯片对准切割位置,开放冷却水,启动马达,徐徐压下锯片到要求深度(厚度),仔细向前推进,到需要长度后抬起锯片,四面全部锯毕后用镐或铁锹仔细取出试样。取得的路面试块应保持边角完整,颗粒不得散失。
( 5 )采取的路面混合料试样应整层取样,试样不得破碎。 ( 6 )将钻取的芯样或切割的试块,妥善盛放于盛样器中,必要时用塑料袋封装。
( 7 )填写样品标签,一式两份,一份粘贴在度样上,另一份作为记录备查。度样标签的示例如图 1 — 1 。
( 8 )对取样的钻孔或被切割的路面坑洞。应采用同类型材料填补压实,但取样时留下的水分应用棉纱等吸走,待干燥后再补坑。
图 1 — 1 试样签示例
试验二 路基路面几何尺寸测试方法
• 目的与适用范围
本方法适用于路基路面各部分的宽度、高程、横坡及中线偏位等到几何尺寸的检测,以供道路施工过程、路面交工验收及旧路调查使用。 二、仪具与材料
本方法使用下列仪具与材料: 1 、长度量具:钢尺。
2 、经纬仪,全站仪,精密水准仪,塔尺。 3 、其它:粉笔等。 三、方法与步骤 1 、 准备工作
( 1 )在路基或路面上准确恢复桩号。
( 2 )根据有关施工规范或工程质量检验评定标准的要求,按公路路基路面随机取样选点的方法,在一个检测路段内选取测定的断面位置及里程桩号,在测定断面作上标记。通常将路面宽度、横坡、高程及中线偏位选取在同一断面位置,且宜在整数桩号上测定。
( 3 )根据道路设计的要求,确定路基路面各部分的设计宽度边界位置,在测定位置上用粉笔作上记号。
( 4 )根据道路设计的要求,确定设计高程的纵断面位置,在测定位置上用粉笔作上记号。
( 5 )根据道路设计的要求,在与中线垂直的横断面上确定成型后路面的实际中心线位置。
( 6 )根据道路设计的路拱形状,确定曲线与直线部分的交界位置及路面与路肩(或硬路肩)的交界处,作为横坡检验的基准;当有路缘石或中央分隔带时,以两侧路缘石为横坡测定的基准点,用粉笔作上记号。
2 、路基路面各部分的宽度及总宽度测定应按下列步骤执行: 用钢尺沿中心线垂直方向上水平量取路基路面各部分的宽度,以 m 表示,对高速公路及一级公路,准确至 0.005m ;对其他等级公路,准确至 0.01m 。测量时量尺应保持水平,不得将尺贴紧路面量取,也不得使用皮尺。
3 、纵断面高程测定应按下列步骤执行:
(1) 将精密水平仪架设在路面平顺处调平,将塔尺竖立在中线的测定位置上,以路线附近的水准点高程作为基准,测记测定点的高程读数,以 m 表示,准确至 0.001m 。
(2) 连续测定全部测点,并与水准点闭合。 4 、路面横坡度测定应按下列步骤执行:
( 1 )对设有中央分隔带的路面:将精密水准仪架设在路面平顺处调平,将塔尺分别竖立在路面与中央分隔带分界的路缘带边缘 d 1 及路面与路肩交界处(或外侧路缘石边缘)的标记 d 2 处, d 1 与 d 2 两测点必须在同一横断面上,测量 d 1 与 d 2 处的高程,记录高程读数,以 m 表示,准确至 0.001m 。
( 2 )对无中央分隔带的路面:将精密水平仪架设在路面平顺处调平,将塔尺分别竖立在路拱曲线与直线部分的交界位置 d 1 及路面与路肩交界处(或硬路肩)的交界位置 d 2 处, d 1 与 d 2 两测点必须在同一横断面上,测量 d 1 与 d 2 处的高程,记录高程读数,以 m 表示,准确至 0.001m 。
(3) 用钢尺测量两测点的水平距离,以 m 表示,对高速公路及一级公路,准确至 0.005m ;对其他等到级公路,准确至 0.01m 。 5 、测量实际路面中心线与设计路面中心线的距离作为中心偏位 △ cL ,以 cm 表示 ,对高速公路及一级公路,准确至0 . 5 cm ;对其他等到级公路,准确至 1.0 cm 。 四、计算
1 、按式( 2 - 1 )计算各个断面的实测宽度 B li 与设计宽度 B 0i 之差。总宽度为路基路面各部分宽度之和:
△ B i =B 1i -B 0i ( 2 — 1 )
式中: B 1i ——各断面的实测宽度( m ); B 0i ——各断面的设计宽度( m );
△ B i ——各断面的宽度和设计宽度的差值( m )。
2 、按式( 2-2 )计算各个断面的实测高程 h 1i 与设计高程 h 0i 之差:
△ h i = h 1i -h 0i ( 2 — 2 )
式中: h 1i ——各个断面的纵断面实测高程( m ); h 0i ——各个断面的纵断面设计高程( m );
△ h i ——各个断面的纵断面高程和设计高程的差值( m )。 3 、各测定断面的路面横坡按式( 2 — 3 )计算,准确至一位小数。按式( 2 — 4 )计算实测横坡 i 1i 与设计横坡 i 0i 之差:
i 1i =( d 1i — d 2i )/B 1i ( 2 — 3 ) • i i = i 1i — i 0i ( 2 — 4 )
式中: i 1i ——各测定断面的横坡( % );
d 1i 及 d 2i —— 四 、 3 所述各断面测点 d 1 及 d 2 处的高程读数( m );
B 1i ——各断面测点 d 1 与 d 2 之间的水平距离( m ); i 0i ——各断面的设计横坡( % );
△ i i ——各断面的横坡和设计横坡的差值( % )。
4 、根据附录 A 的方法计算一个评定段内各测定断面的宽度、高程、横坡以及中线偏位的平均值、标准差、变异系数,但加宽及超高部分的测定值不参加计算。 五、报告
1 、以评定路段为单位列出桩号及宽度、高程、横坡以及中线偏位测定的记录表,记录平均值、标准差、变异系数,注明不符合规范要求的断面。
2 、纵断面高程测试报告中应报告实测高程与设计高的差值,低于设计高程为负,高于设计高程为正。
3 、路面横坡测试报告中应报告实测横坡与设计横坡的差值,小于设计横坡为负,大于设计横坡为正。 六、记录格式
本测试结果的记录格式见附录 B 表 B-1 、表 B-2 、表 B-3 。
试验三 路面厚度测试方法
一、目的与适用范围
本方法适用于路面各层施工完成后的厚度检验及工程交工验收检查使用。
二、仪具与材料
本方法根据需要选用下列仪具和材料:
1 、挖坑用镐、铲、凿 ` 子、锤子、小铲、毛刷。
2 、取样用路面取芯钻机及钻头、冷却水。钻头的标准直径为φ 100mm ,如芯样仅供测量厚度,不作其他试验时,对沥青面层与水泥混凝土板也可用直径φ 50mm 的钻头,对基层材料有可能损坏试件时,也可用直径φ 150mm 的钻头,但钻孔深度均必须达到层厚。 3 、量尺:钢板尺、钢卷尺、卡尺。 4 、补坑材料:与检查层位的材料相同。
5 、补坑用具:夯、热夯、水等。 6 、其它:搪瓷盘、棉纱等。 三、方法与步骤
1 、基层或砂石路面的厚度可用挖坑法测定,沥青面层及水泥混凝土路面板的厚度应用钻孔法测定。
2 、用挖坑法测定厚度应按下列步骤执行:
( 1 )根据现行规范的要求,按公路基路面现场测试随机选点的方法,随机取样决定挖坑检查的位置。如为旧路,该点有坑洞等到显著缺陷或接缝时,可在其旁边检测。
( 2 )选一块约定 40cm × 40cm 的平坦表面作为试验地点,用毛刷将其清扫干净。
( 3 )根据材料坚硬程度,选择镐、铲、凿子等适当的工具,开挖这一层材料,直至层位底面。在便于开挖的前提下,开挖面积应尽量缩小,坑洞大体呈圆形,边开挖边将材料铲出,置搪瓷盘中。 ( 4 )用毛刷将坑底清扫,确认为下一层的顶面。
( 5 )将钢板尺平放横跨于坑的两边,用另一把钢尺或卡尺等量具在坑的中部位置垂直伸至坑底,测量坑底至钢板尺的距离,即为检查层的厚度,以 cm 计,准确至 0.1 cm 。
3 、用钻孔样法测定厚度应按下列步骤执行:
( 1 )根据现行规范的要求,按公路路基路面随机取样选点的方法,决定钻孔检查的位置。如为旧路,该点有坑洞等显著缺陷或接缝时,可在其旁边检测。
( 2 )按试验一的方法用路面取芯钻机钻孔,芯样的直径应符合二 .1 的要求,钻孔深度必须达到层厚。
( 3 )仔细取出芯样,清除底面灰土,找出与下层的分界面。 ( 4 )用钢板尺或卡尺沿圆周对称的十字方向四处量取表面至上下层界面的高度,取其平均值,即为该层的厚度,准确至 0.1cm 。 4 、在施工过程中,当沥青混合料尚未冷却时,可根据需要,随机选择测点,用大改锥插入量取或挖坑量取沥青层的厚度(必要时用小锤轻轻敲打),但不得使用铁镐等扰动四周的沥青层。挖坑后清扫坑边,架上钢板尺,用另一钢板尺量取层厚,或用改锥插入坑内量取深度后用尺读数,即为层厚,以 cm 计,准确至 0 . 1cm 。 5 、按下列步骤用取样层的相同材料填补试坑或钻孔:
( 1 )适当清理坑中残留物,钻孔时留下的积水应用棉纱吸干。
( 2 )对无机结合料稳定层及水泥混凝土路面板,应按相同配比用新拌的材料分层填补并用小锤压实。水泥混凝土中宜掺加少量快凝早强的外掺剂。
( 3 )对无结合料粒料基层,可用挖坑时取出的材料,适当加水拌和后分层补填,并用小锤压实。
( 4 )对正在施工的沥青路面,用相同级配的热拌沥青混合料分层填补并用加热的铁锤或热夯压实。旧路钻孔也可用乳化沥青混合料修补。
( 5 )所有补坑结束时,宜比原面层略鼓出少许,用重锤或压路机压实平整。
注:补坑工序如有疏忽、遗留或补得不好,易成为隐患而导致开裂,因此,所有挖坑钻孔均应仔细做好。 四、 计算
1 、按式( 3 — 1 )计算实测厚度 T li 与设计厚度 T oi 之差。
• T i = T li - T oi ( 3 — 1 )
式中: T li ——路面的实测厚度( cm ) ; T oi ——路面的设计厚度;
Δ T i ——路面实测厚度与设计度的差值 ( cm )。
2 、按本书附录 A 的方法,计算一个评定路段检测的厚度的平均值、标准差、变异系数,并计算代表厚度。
3 、当为检查路面总厚度时,则将各层平均厚度相加即为路面总厚度。 五 、报告
路面厚度检测报告应列表填写,并记录与计算之差,不足设计厚度为负,大于设计厚度为正。 六 、记录格式
本检测结果的记录格式见附录 B 表 B-4 。
试验四 压 实 度 试 验
§ 4 -1 挖坑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 150 mm 时,宜采用φ 100mm 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φ 150mm 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 4-1 及表 4-2 。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 4-1 灌砂筒和标定罐 ( 尺寸单位 :mm)
灌砂仪的主要尺寸 表 4 -1
结 构 储砂筒 直径 (mm) 容积 (cm 3 ) 直径 (mm) 内径 (mm) 外径 (mm) 边长 (mm) 深 (mm) 中孔直径 (mm) 小型灌砂筒 100 2120 10 100 150 350 40 100 大型灌砂筒 150 4600 15 150 200 400 50 150 流砂孔 金属标定罐 金属方盘基板 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( ρ dm )及最佳含水量( w 0 )。 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 m 1 ,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( m 2 )。 (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 r S (g/cm 3 ) 。 (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 m 1 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( m 3 ),准确至 1g 。
(3) 按式( 4 - 1 )计算填满标定罐所需砂的质量 m a (g) :
m a =m 1 - m 2 - m 3 ( 4 - 1 )
式中: m a ———标定罐中砂的质量( g ); m 1 ———装入灌砂筒内的砂的总质量( g ); m 2 ———灌砂筒下部圆锥体内砂的质量( g ); m 3 ———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( 4 - 2 )计算量砂的单位质量 γ S :
r S = m a / V ( 4 - 2 )
式中: r S ———量砂的单位质量 (g/cm 3 ) ;
V ——— 标定罐的体积( cm 3 )。
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( m 5 )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( m 6 ),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 m w ,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( m d ),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 m 1 ),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( m 4 ),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( 4 — 3 )或( 4 — 4 )计算填满试坑所用的砂的质量 m b ( g ):
灌砂时,试坑上放在基板时:
m b = m 1 – m 4 -( m 5 – m 6 ) (4 - 3 )
灌砂时,试坑上不放基板时:
m b = m 1 – m ˊ 4 – m 2 (4 - 4 )
式中: m b ———填满试坑的砂的质量( g ); m 1 ———灌砂前灌砂筒内砂的质量( g ); m 2 ———灌砂筒下部圆锥体内砂的质量( g );
m 4 、 m ˊ 4 - ———灌砂后,灌砂筒内剩余砂的质量( g ); m 5 – m 6 ———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 (4 - 5) 计算试坑材料的湿密度 ρ w (g/cm 3 )
(4-5)
式中 : m w- ——试坑中取出的全部材料的质量( g );
γ s ——量砂的单位质量 (g/cm 3 ) 。
3. 、按式 (4 - 6) 计算试坑材料的干密度 ρ d (g/cm 3 ) 。
(4-6)
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( 4 - 7 )计算干密度 ρ d (g/cm 3 ) ;
(4-7)
式中 m d —— - 试坑中取出的稳定土的烘干质量( g )。 5、按式( 4 - 8 )计算施工压实度:
(4-8)
式中: K ——测试地点的施工压实度( % )。
ρ d — — 试样的干密度 (g/cm 3 ) ;
ρ dm —— 由击实试验得到的试样的最大干密度 (g/cm 3 ) 。
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。 五、报告
各种材料的干密度均应准确至 0.01 g/cm 3 。 六、记录格式
本试验的记录格式见附录 B 表 B-5 、表 B-6 。
§ 4-2 核子仪测定压实度试验
一、试验目的和适用范围
1 、本方法适用于现场用核子密度湿度仪以散射法或直接透射法测定路基或路面材料的密度和含水量,并计算施工压实度。
2 、本方法适用于施工质量的现场快速评定,不宜用作仲裁试验或评定验收的依据。 二、仪具与材料
本试验需要下列仪具与材料:
1 、核子密度湿度仪:符合国家规定的关于健康保护和安全使用标准,密度的测定范围为 1.12 ~ 2.73 g/cm 3 ,测定误差不大于 ± 0.03
g/cm 3 。含水率测量测量范围为 0 ~ 0.64 g/cm 3 ,测定误差不大于 ± 0.015 g/cm 3 。它主要包括下列部件:
(1) γ 射线源:双层密封的同位素放射源,如铯— 137 、钴— 60 或镭— 226 等。
(2) 中子源:如镅( 241 )—铍等。
(3) 探测器: γ 射线探测器,如 G — M 计数管、氦— 3 管、闪烁晶体或热中子探测器等。
(4) 读数显示设备:如液晶显示器、脉冲计数器、数率表或直接读数表。
(5) 标准板:提供检验仪器操作和散射计数参考标准用。 (6) 安全防护设备:符合国家规定要求的设备。 (7) 刮平板:钻杆、接线等。 2 、细 砂: 0.15 ~ 0.3mm 。 3 、天平或台秤。 4 、其它:毛刷等。 三、方法与步骤
1 、本方法用于测定沥青混合料面层的压实密度时,在表面用散射法测定,所测定沥青面层的层厚应不大于根据仪器性能决定的最大厚度。用于测定土基或基层材料的压实密度及含水量时,打洞后用直接透射法测定,测定层的厚度不宜大于 20cm 。 2 、准备工作
(1) 每天使用前按下列步骤用标准板测定仪器的标准值:
① 接通电源,按照仪器使用说明书建议的预热时间,预热测定仪。 ② 在测定前,应检查仪器性能是否正常。在标准板上取 3 ~ 4 个读数的平均值建立原始标准值,并与使用说明书提供的标准值核对,如标准读数超过仪器使用说明书规定的限界时,应重复此项标准的测量;若第二次标准计数仍超出规定的限界时,需视作故障并进行仪器检查。
(2) 在进行沥青混合料压实层密度测定前,应用核子仪对钻孔取样的试件进行标定;测定其它材料密度时,宜与挖坑灌砂法的结果进行标定。标定的步骤如下:
① 选择压实的路表面,按要求的测定步骤用核子仪测定密度,读数 ; ② 在测定的同一位置用钻机钻孔法或挖坑灌砂法取样,量测厚度,按规定的标准方法测定材料的密度 ;
③ 对同一种路面厚度及材料类型,在使用前至少测定 15 处,求取两种不同方法测定的密度的相关关系,其相关系数应不小于 0.9 。 (3) 测试位置的选择:
① 按照随机取样的方法确定测试位置,但与距路面边缘或其他物体的最小距离不得小于 30 ㎝。核子仪距其他的射线源不得少于 10m; ② 当用散射法测定时,应按图 4-2 的方法用细砂填平测试位置路表结构凹凸不平的空隙,使路表面平整,能与仪器紧密接触 ; ③ 当使用直接透射法测定时,应按图 4-3 的方法在表面上用钻杆打孔,孔深略深于要求测定的深度,孔应竖直圆滑并稍大于射线源探头。 (4) 按照规定的时间,预热仪器。
图 4-2 用细砂填平测试位置的方法 图 4-3 在路表面上打孔的方法
图 4-4 用散射法测定的方法 图 4-5 用直接透射法测定的方法 •
• 3 、测定步骤
1) 如果散射法测定时,应按图 4-4 的方法将核子仪平稳地置于测试位置上。
2) 如用直接透射法测定时,应按图 4-5 的方法将放射源棒放下插入已预先打好的孔内。
3) 打开仪器,测试员退出仪器 2m 以外,按照选定的测定时间进行测量,到达测定时间后,读取显示的各项数值,并迅速关机。 注:各种型号的仪器在具体操作步骤上略有不同,可按照仪器使用说明书进行。 四、计算
按式( 4 - 9 )、( 4 - 10 )计算施工干密度及压实度:
( 4 - 9 )
( 4 - 10 )
式中 : k——测试地点的施工压实度( % ); w——含水量,以小数表示;
ρ w —— 试样的湿密度 (g/cm3) ; ρ d —— 试样的干密度 (g/cm3) ;
ρ dm —— 击实试验得到的试样的最大干密度 (g/cm3) 。
五、报告
测定路面密度及压实度同时,应记录气温、路面的结构深度、沥青混合料类型、面层结构及测定厚度等到数据和资料。 六、使用安全注意事项
1 、仪器工作时,所有人员均应退至距离仪器 2m 以外的地方 2 、仪器不使用时,应将手柄置于安全位置,仪器应装入专用的仪器箱内,放置在符合核辐射安全规定的地方。
3 、仪器应由经有关部门审查合格的专人保管,专人使用,对从事仪器保管及使用的人员,应遵照有关核幅射检测的规定,不符合核防护规定的人员,不宜从事此项工作。 七、记录格式
本试验的记录格式见附录 B 表 B-7 。
§ 4 — 3 环刀法测定压实度试验
一、目的和适用范围
• 本方法规定在公路工程现场用环刀法测定土基及路面材料的密度及压实度。
2 、本方法适用于细粒土及无机结合料稳定细粒土的密度。但对无机结合料稳定细粒土,其龄期不宜超过 2d ,且宜用于施工过程中的压实度检验。 二、仪具与材料
本试验需要下列仪具与材料:
1 、人工取土器:见图 4-6 ,包括环刀、环盖、定向筒和击实锤系统(导杆、落锤、手柄)。环刀内径 6~8cm ,高 2~3 cm 。壁厚 1.5~2 mm 。
2 、电动取土器:如图 4-7 所示。由底座、行走轮、立柱、齿轮箱、升降机构、取芯头等组成。
( 1 )底座:由底座平台( 16 )、定位销( 15 )、行走轮( 14 )组成。平台是整个仪器的支撑基础;定位销供操作时仪器定位用;行走轮供换点取芯时仪器近距离移动用,当定位时四只轮子可扳起离开地表。
( 2 )立柱:由立柱( 1 )与立柱套( 11 )组成,装在底座平台上,作为升降机构、取芯机构、动力和传动机构的支架。 ( 3 )升降机构:由升降手轮( 9 )、锁紧手柄( 8 )组成,供调整取芯机构高低用。松开锁紧手柄,转动升降手轮,取芯机构即可升降,到所需位置时拧紧手柄定位。
( 4 )取芯机构:由取芯头( 10 )、升降轴( 2 )组成,取芯头为金属圆筒,下口对称焊接两个合金钢切削刀头,上端面焊有平盖,其上焊螺母,靠螺旋接于升降轴上。取芯头为可换式,有三种规格,即 50mm × 50mm 、 70mm × 70mm 、 100mm × 100mm ,另配有相应的取芯套筒、扳手、铅盒等。
( 5 )动力和传动机构:主要由直流电机( 4 )、调速器( 12 )、齿轮箱组成。另配电瓶和充电器。当电机工作时,通过齿轮箱的齿轮将动力传给取芯机构,升降轴旋转,取芯头进入旋切工作状态。
( 6 )电动取土器主要技术参数为: 工作电压 DC24V ( 36A · h ); 转速度 50~70r/min ,无级调速; 整机质量约 35kg 。
图 4-7 电动取土器
1- 立柱; 2- 升降轴; 3- 电源输入; 4- 直流电机; 5- 升降手柄; 6 、 7- 电源指示; 8- 锁紧手柄;
• 9- 升降手轮; 10- 取芯头; 11- 立柱套; 12- 调速器; 13- 电瓶; 14- 行走轮; 15- 定位销; 16- 底座平台
3 、天平:感量 0.1g (用于取芯头内径小于 70mm 样品的称量),或 1.0g (用于取芯头内径 100mm 样品的称量)。
4 、其它:镐、小铁锹、修土刀、毛刷、直尺、钢丝锯、凡士林、木板及测定含水量设备等。 三、方法与步骤
1 、按有关试验方法对检测试样用同种材料进行击实试验,得到最大干密度 ( ρ dm ) 及最佳含水量 ( w 0 ) 。
2 、用人工取土器测定粘性土及无机结合料稳定细粒土密度的步骤: ( 1 ) 擦净环刀,称取环刀质量 M 2 ,准确至 0 . 1g. ( 2 )在试验地点,将面积约 30cm × 30cm 的地面清扫干净,并将压实层铲表面浮动及不平整的部分,达一定深度,使环刀打下后,能达到要求的取土深度,但不得将下层扰动。
( 3 )将定向筒齿钉固定于铲平的地面上,顺次将环刀、环盖放入定向筒内与地面垂直。
( 4 )将导杆保持垂直状态, 用取土器落锤将环刀打入压实层中,至环盖顶面与定向筒 上口齐平为止。
( 5 )去掉击实锤和定向筒,用镐将环刀试样挖出。
( 6 )轻轻取下环盖,用修土刀自边至中削去环刀两端余土,用直尺检测直至修平为止。
( 7 )擦净环刀壁,用天平称取出环刀及试样合计质量 M 1 ,准确至 0 . 1g .
( 8 )自环刀中取出试样,取具有代表性的试样,测定其含水量( w )。
3 、用人工取土器测定砂性土或砂层密度时的步骤:
( 1 )如为湿润的砂土,试验时不需要使用击实锤和定向筒。在铲平的地面上,细心挖出一个直径较环刀外径略大的砂土柱,将环刀刃口向下,平置于砂土柱上,用两手平稳地将环刀垂直压下,直至砂土柱突出环刀上端约 2cm 时为止。
( 2 )削掉环刀口上的多余砂土,并用直尺刮平。
( 3 )在环刀口上盖一块平滑的木板,一手按住木板,另一手用小铁锹将试样从环刀底部切断,然后将装满试样的环刀反转过来,削去环刀刃口上的多余砂土,并用直尺刮平。
( 4 )擦净环外壁,称环刀与试样合计质量( M 1 ),准确至 0 . 1g 。
( 5 )自环刀中取具有代表性的试样测定其含水量。
( 6 )干燥的砂土不能挖成砂土柱时,可直接将环刀压入或打入土中。
4 、用电动取土器测定无机结合料细土和硬塑土密度的步骤:
( 1 )装上所需规格的取芯头。在施工现场取芯前,选择一块平整的路段,将四只行走轮打起,四根定位销钉采用人工加压的方法,压入路基土层中。松开锁紧手柄,旋动升降手轮,使取芯头刚好与土层接触,锁紧手柄。
( 2 )将电瓶与调速器接通,调速的输出端接入取芯机电源插口。指示灯亮,显示电路已通;启动开关,电动机工作,带动取芯机构转动。根据土层含水量调节转速,操作升降手柄,上提取芯机构,停机,移开机器。由于取芯头圆筒外表有几条螺旋状突起,切下的土屑排在筒外顺螺纹上旋抛出地表,因此,将取芯筒套在切削好的土芯立柱上,摇动即可取出样品。
( 3 )取出样品,立即按取芯套长度用修土刀或钢丝锯修平两端,制成所需规格土芯,如拟进行其它试验项目,装入铅盒,迸试验室备用。
( 4 )用天平称量土芯带套筒质量 M 1 ,从土芯中心部分取试样测定含水量。
5 、本试验须进行两次平行测定,其平行差值不得大于 0 . 03g /cm 3 。求其算术平均值。 四、计算
按式( 4 — 11 )、( 4 — 12 )计算试样的湿度及干密度:
式中: ρ w ——试样的湿密度( g/cm 3 ) ;
ρ d ——试样的干密度( g/cm 3 );
M 1 ——环刀或取芯套筒与试样合计质量( g );M 2 ——环刀或取芯套筒质量( g ); d ——环刀或取芯套筒直径( cm ); h ——环刀或取芯套筒高度( cm );
w ——试样的含水量( % )。
按式( 4 — 13 )计算施工压实度:
( 4 — 11 )
( 4 — 12 )
( 4 — 13 )
式中: K ——测试地点的施工压实度( % ):
ρ d ——试样的干密度( g/cm 3 );
ρ dm ——由击实试验得到的试样的最大干密度( g/cm 3 )。
三、报告
试验应报告土的鉴别分类、土的含水量、湿密度、干密度、最大干密度、压实度等。 四、记录格式
本测试记录格式附录 B 表 B-8 。
§ 4-4 钻芯法测定沥青面层实度试验
一、目的和适用范围
1 、压实沥青混合料面层的施工压实度是指按规定方法采取的混合料试样的毛体积密度与标准之比,以百分率表示。
2 、 本方法适用于检验从压实的沥青路面上钻取的沥青混合料芯样试件的密度,以评定沥青面层的施工压实度。 二、仪具与材料
本试验需要下列仪具与材料: • 路面取芯钻机。
• 天平:感量不大于 0 . 1 g 。 • 溢流水槽。 • 吊篮。 • 石蜡。
• 其它:卡尺、毛刷、小勺、取样袋(容器)、电风扇。 三、方法与步骤 1 、钻取芯样
按试验一“路面钻孔切割取样方法 ”钻取路面芯样,芯样直径不宜小于 φ 100 mm 。当一次钻孔取得的芯样包含有不同层位的沥青混
合料时,应根据结构组合情况用切割机将芯样沿各层结合面锯开分层进行测定。 2 、测定试件密度
( 1 )将钻取的试件在水中用毛刷轻轻刷净粘附的粉尘。如试件边角有浮松颗粒,应仔细清除。
( 2 )将试件晾干或用电风扇吹干不少于 24h ,直至恒重。 ( 3 )按现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程( JTJ052 — 2000 )》的沥青混合料试验方法测定试件毛体积密度ρ f 。当试件的吸水率小于 2% 时,采用表干法测定(如果用表观密度代替毛体积密度,那么,表观密度ρ s 采用水中重法测定);当吸水率大于 2% 时,用蜡封法测定;对空隙率很大的透水性混合料及开级配混合料用体积法测定。
注:在测定沥青混合料密度的方法中,水中重法最为简单,也是我国长期使用的传统方法,但在美国的试验方法中,没有水中重法,只有表干法与蜡封法。水中重法测定的是表观密度,与表干法、蜡封法、体积法测定的毛体积密度在意义上是不同的。但是当试件非常致密,几乎不吸水时,试件的表干质量与空中质量差别极小。例如,马歇尔试件可能相差仅 1g ,仅占试件质量的 0.1% ,采用水中重法测定的表观密度与表干法测定的毛体积密度相差不超过 0.01g /cm 3 , 计算的空隙率相差约 0.2% ,基本上在试验误差范围内。为此,在这种
情况下,用水中重法测定的表观密度代替表干法测定的毛体积密度是可以的,这将使工程上的试验工作大为简化。
3 、根据现行的《公路沥青中面施工技术规范( JTJ032 — 94 )》的规定,确定计算压实度的标准密度。 四、计算
1 、当计算压实度的沥青混合料的标准密度采用马歇尔击实试件成型密度或试验路段钻孔取样密度时,沥青面层的压实度按式( 4 — 14 )计算:
(4 — 14)
式中: K ——沥青面层的压实度( % )
ρ f ——沥青混合料芯样试件的毛体积密度(或表观密度)( g/cm
3 );
ρ 0 ——沥青混合料的标准密度( g/cm 3 )。
2 、由沥青混合料的标准密度计算压实度时,应按式( 4 — 15 )进行空隙率折算,作为标准密度,再按式( 4 — 14 )计算压实度:
( 4 — 15 )
式中: ρ t ——沥青混合料的实测最大密度( g/cm 3 ); ρ 0 ——沥青混合料的标准密度( g/cm 3 ); VV ——试样的空隙率( % )。
按附录 A 的方法,计算一个评定路段检测的压实度的平均值、标准差、变异系数,并计算代表压度。 五、报告
压实度试验报告应记载压实度检查的标准密度及依据,并列表表示各测点的试验结果。 六、记录格式
本试验的记录格式见附录 B 表 B-9 。
试 验 五 平 整 度
§ 5-1 3m 直尺测定平整度试验
一、目的和适用范围
1 、本方法规定用 3m 直尺测定等距离路表面的最大间隙表示路基路面的平整度, 以 mm 计。
2 、本方法适用于测定压实成型的路面各层表面的平整度,以评定路面的施工质量及使用质量,也可用于路基表面成型后的施工平整度检测。
二、仪具与材料
本试验需要下列仪具与材料
1 、 3m 直尺:硬木或铝金钢制,底面平直,长 3m 。
2 、楔形塞尺:木或金属制的三角形塞尺,有手柄。塞尺的长度与高度之比不小于 10 ,宽度不大于 15mm ,边部有高度标记,刻度精度不小于 0.2mm ,也可使用其他类型的量尺。 3 、其它:皮尺或钢尺、粉笔等。
三、方法与步骤 1 、 准备工作
• 按有关规范规定选择测试路段。
(2) 在测试路段路面上选择测试地点:当为施工过程中质量检测需要时,测试地点根据需要确定,可以单杆检测;当为路基路面工程质量检查验收或进行路况评定需要时,应连续测量 10 尺。除特殊需要者外,应以行车道一侧车轮轮迹(距车道线 80~ 100cm )作为连续测定的标准位置。对旧路已形成车辙的路面,应取车辙中间位置为测定位置,用粉笔在路面上作好标记。 ( 3 ) 清扫路面测定位置处的污物。 2 、 测试步骤
(1) 在施工过程中检测时,按根据需要确定的方向,将 3m 直尺摆在测试地点的路面上。
(2) 目测 3m 直尺底面与路面之间的间隙情况,确定间隙为最大的位置。
(3) 用有高度标线的塞尺塞进间隙处,量记其最大间隙的高度( mm ),准确到 0.2mm 。
(4) 施工结束后检测时,按现行《公路工程质量检验评定标准》 (JTJ071 — 98) 的规定,每车道每 200m 测 2 处每处连续检测 10 尺,按上述 (1)~(3) 的步骤测记 10 个最大间隙。 四、计算
单杆检测路面的平整度计算,以 3m 直尺与路面的最大间隙为测定结果,连续 测定 10 尺时,判断每个测定值是否合格,根据要求计算合格百分率,并计算 10 个最大的间隙的平均值。 五、报告
单杆检测结果应随时记录测试位置及检测结果。连续测定 10 尺时,应报告 平均值,不合格尺数、合格率。 六、记录格式
本试验的记录格式见附录 B 表 B-10 。
§ 5-2 连续式平整度仪测定平整度试验
一、目的和适用范围
1 、 本方法规定用连续式平整度仪量测路面的不平整度的标准差 ( σ ) ,以表示路面的平整度,以 mm 计。
2 、本方法适用于测定路表面的平整度 ,评定路面的施工质量和使用质量,不适用于在已有较多坑槽、破损严重的路面上测定。 二、仪具
本试验需要下列仪具
1 、 连续式平整度仪:构造如示意图 5-1 。除特殊情况外,连续度仪的标准长度为 3m ,其质量应符合仪器标准的要求。中间为一个 3m 长的机架,机架可缩短或折叠,前后各有 4 个行车轮,前后两组轮的轴间距离为 3m 。机架中间有一个能起落的测定轮。机架上装有蓄电池电源及可拆卸的检测箱,检测箱可采用显示、记录、打印或绘图等方式输出测试结果。测定轮上装有位移传感器距离传感器等检测器,自动采集位移数据时,测定间距为 10cm ,每一计算区间的长度为 100m , 100m 输出一次结果。当为人工检测、无自动采集数据及计算功能时,应能记录测试曲线。机架头装有一牵引钩及手拉柄,可用人力或汽车牵引。
2 、牵引车:小面包车或其它小型牵引汽车。 • 皮尺或测绳。
三、 试验步骤 1 、准备工作 (1) 选择测试路段。
(2) 当为施工过程中质量检测需要时,测试地点根据需要决定,当路面工程质量检查验收或进行路况评定需要时,通常以行车道一侧车轮轮迹带作为连续测定的标准位置,对旧路已形成车辙的路面,取一侧车辙中间位置为测定位置。按适用范围的规定,在测试路段路面上确定测试位置,当以内侧轮迹带( IWP )或外侧轮迹带( OWP )作为测定位时,测定位置距车道标线 80~ 100cm 。 (3) 清扫路面测定位置处的脏物。
(4) 检查仪器检测箱各部分是否完好、灵敏,并将各连接线接妥,安装记录设备。 2 、 试验步骤
(1) 将连续式平整度测定仪置于测试路段路面起点上。
(2) 在牵引汽车的后部,将平整度的挂钩挂上后,放下测定轮,启动检测器及记录仪,随即启动汽车,沿道路纵向行驶,横向位置保持稳
定,并检查平整度检测仪表上测定数字显示、打印、记录的情况。如遇检测设备中某项仪表发生故障,即须停止检测。牵引平整度仪的速度应保持匀速,速度宜为 5km/h ,最大不得超过 12km/h 。 在测试路段较短时,亦可用人力拖拉平整度仪测定路面的平整度,但拖拉时应保持匀速前进。 四、计算
1 、连续式平整度测定仪测定后,按每 10cm 间距采集的位移值自动计算每 100m 计算区间的平整度标准差 (mm) ,还可记录测试长度( m )、曲线振幅大于某一定值(如 3 、 5 、 8 、 10mm 等)的次数、曲线振幅的单向 ( 凸起或凹下 ) 累计值及以 3m 机架为基准的中点路面偏差曲线图,计算打印。当为人工计算时,在记录曲线上任意设一基准线,每隔一定距离(宜为 1.5m )读取曲线偏离基准线的偏离位移值 d i 。
2 、每一计算区间的路面平整度以该区间测定结果的标准差表示,按式( 5 - 1 )计算:
(5---1)
式中: σ i ———各计算区间的平整度计算值( mm );
d i ———以 100m 为一个计算区间,每隔一定距离(自动采集间距
为 10cm ,人工采集间距为 1.5m )采集的路面凹凸偏差位移值 (mm) ;
N ———计算区间用于计算标准差的测试数据个数。
3 、按附录 A 的方法计算一个评定路段内各区间平整度标准差的平均值、标准差、变异系数。 五、报告
试验应列表报告每一个评定路段内各测定区间的平整度标准差、各评定路段平整度的平均值、标准差、变异系数以及不合格区间数。 六、记录格式
本试验的记录格式见附录 B 表 B-11 。
试验六 回 弹 模 量 试 验
§ 6-1 承载板测定土基回弹模量试验
一、目的和适用范围
1 、本方法适用于在现场土基表面,通过承载板对土基逐级加载、卸载的方法,测出每级荷载下相应的土基回弹变形值,经过计算求得土基回弹模量。
2 、本方法测定的土基回弹模量可作为路面设计参数使用。 二、仪器与材料
本试验需要下列仪器与材料:
1 、加载设施:载有铁块或集料等重物、后轴重不小于 60kN 的载重汽车一辆,作为加载设备。,在汽车大梁的后轴之后约 80cm 处,附设加劲小梁一根作反力架。汽车轮胎充气压力 0.50MPa 。 2 、现场测试装置,如图 6-1 所示,由千斤顶、测试力计(测力环或压力表)及球座组成。
3 、刚性承载板一块,板厚 20mm ,直径为φ 30cm ,直径两端设有立柱和可以调整高度的支座,供安放弯沉仪测头,承载板安放在土基表面上。
4 、 路面弯沉仪两台,由贝克曼梁、百分表及支架组成。
5 、液压千斤顶一台, 80 ~ 100kN ,装有经过标定的压力表或测力环,其容量不小于土基强度,测定精度不小于测力计量程的 1/100 。 6 、秒表。 7 、水平尺。
8 、其它:细砂、毛刷、垂球、镐、铁锹、铲等。 三、方法与步骤 1 、准备工作
( 1 )根据需要选择有代表性的测点,测点应位于水平的路基上,土质均匀,不含杂物;
( 2 )仔细平整土基表面,撒干燥洁净的细砂填平土基凹处,砂子不可覆盖全部土基表面,避免形成一层砂面。
(3) 安置承载板,并用水平尺进行校正,使承载板置于水平状态。
(4) 将试验车置于测点上,在加劲小梁中部悬挂垂球测试,使之恰好对准承载板中心,然后收起垂球。
(5) 在承载板上安放千斤顶,上面衬垫钢圆筒、钢板,并将球座置于顶部与加劲横梁接触。如用测力环时,应将测力环置于千斤顶与横梁中间,千斤顶衬垫物必须保持垂直,以免加压时千斤顶倾倒发生事故并影响测试数据的准确性。
(6) 安放弯沉仪,将两台弯沉仪的测头分别置于承载板立柱的支座上,百分表对零或其它合适的初始位置上。 2 、测试步骤
( 1 )用千斤顶开始加载,注视测力环或压力表,至预压 0.05MPa ,稳压 1min ,使承载板与土基紧密接触,同时检查百分表的工作情况是否正常,然后放松千斤顶油门卸载,稳压 1min 后,将指针对零或记录初始读数。
( 2 )测定土基的压力一变形曲线。用千斤顶加载,采用逐级加载卸载法,用压力表或测力环控制加载量,荷载小于 0.1MPa 时,每级增加 0.02MPa, 以后每级增加 0.04MPa 左右。为了使加载和计算方便,加载数值可适当调整为整数。每次加载至预定荷载( P )后,稳定 1min ,立即读记两台弯沉仪百分表数值,然后轻轻放开千斤顶油门卸载至 0 ,待卸载稳定 1min 后,再次读数,每次卸载后百分表不再对零。当两台弯沉仪百分表读数之差小于平均值的 30% 时,
取平均值。如超过 30% ,则应重测。当回弹变形值超过 1mm 时,即可停止加载。
( 3 )各级荷载的回弹变形和总变形,按以下方法计算: 回弹变形( L ) = (加载后读数平均值—卸载后读数平均值)×弯沉仪杠杆比
总变形( L ′ ) = (加载后读数平均值—加载初始前读数平均值)×弯沉仪杠杆比
( 4 )测定总影响量α。最后一次加载卸载循环结束后,取走千斤顶,重新读取百分表初读数,然后将汽车开出 10m 以外,读取终读数,两只百分表的初、终读数差之平均值即为总影响量α。 ( 5 )在试验点下取样,测定材料含水量。取样数量如下: 最大粒径不大于 5mm ,试样数量约 120g ; 最大粒径不大于 25mm ,试样数量约 250g ; 最大粒径不大于 40mm ,试样数量约 500g ;
( 6 )在紧靠试验点旁边的适当位置,用灌砂法或环刀法等测定土基的密度。 四、计算
1 、各级压力的回弹变形值加上该级的影响量后,则为计算回弹变形值。表 6-1 是以后轴重 60KN 的标准车为测试车的各级荷载影响量的计算值。当使用其它类型测试车时,各级压力下的影响量 a i 按式( 6 - 1 )计算:
( 6 - 1 )
式中: T 1 ——测试车前后轴距( m );
T 2 ——加劲小梁距后轴距离( m ); D ——承载板直径( m ); Q ——测试车后轴重( N ); P i ——该级承载板压力( MPa ); a ——总影响量( 0.01mm ) ;
a 1 ——该级压力的分级影响量( 0.01mm )。
各级荷载影响量确 表 6-1
承载板压力( MPa ) 影 响 量 0.05 0.10 0.15 0.20 0.30 0.40 0.50 0.06a 0.12a 0.18a 0.24a 0.36a 0.48a 0.60a
• 2 、将各级计算回弹变形值点绘于标准计算纸上,排除显著偏离的异常点并绘出顺滑的 P ~ L 曲线,如曲线起始部分出现反弯,应按图 6-2 所示修正原点 O , O ′ 则是修正后的原点。
图 6-2 修正原点示意图
3 、按( 6 - 2 )计算相应于各级荷载下的土基回弹模量 E i 值:
( 6 - 2 )
式中: E 1 ——相应于各级荷载下的土基回弹模量( MPa );
μ 0 ——土的泊松比,根据部颁路面设计规范规定选用; D ——承载板直径 30cm ;
P i ——承载板压力( MPa );
L i ——相对于荷载 P i 时的回弹变形( cm )。
4 、取结束试验前的各回弹变形值按线性回归方法由式( 6 - 3 )计算土基回弹模量 E 0 值:
( 6 - 3 )
式中: E 0 ——土基回弹模量( MPa );
μ 0 ——土的泊松比,根据部颁路面设计规范规定选用; L i ——结束试验前的各级实测回弹变形值; P i ——对应于 L i 的各级压力值。
五、报告
试验报告应记录下列结果: 1 、试验时所采用的汽车。 2 、近期天气情况。
3 、试验时土基的含水量( % )。
4 、土基密度和压实度。
5 、相应于各级荷载下的土基回弹模量 E i 值。 6 、土基回弹模量 E 0 值( MPa )。 六、记录格式
本试验的记录格式见附录 B 表 B-12 。
§ 6-2 贝克曼梁测定路基路面回弹模量试验
一、目的和适用范围
本方法适用于在土基、厚度不小于 1m 的粒料整层表面,用弯沉仪测试各测点的回弹弯沉值,通过计算求得该材料的回弹模量值的试验;也适用于在旧路表面测定路基路面的综合回弹模量。 二、仪器和仪具 本试验需要下列仪具:
( 1 )标准车:按试验七的规定选用。
( 2 )路面弯沉仪:由贝克曼梁、百分表及表架组成。贝克曼梁由合金铝制成,上有水准泡,其前臂(接触路面)与后臂(装百分表)长度比为 2:1 ,标准弯沉仪前后臂分别为 240mm 和 120mm ,加长弯沉仪分别为 360mm 和 180mm . 。弯沉采用百分表量得。 ( 3 )路表温度计:分度不大于 1 ℃ 。 ( 4 )接长杆:φ 16mm ,长 500mm 。 ( 5 )其它:皮尺、口哨、粉笔、指挥旗等。 三、方法与步骤 1 、准备工作
( 1 )选择洁净的路基路面表面作为测点,在测点处作好标记并编号。
( 2 )无结合料粒料基层的整层试验段(试槽)应符合下列要求: ① 整层试槽可修筑在行车带范围内或路肩及其他合适处,也可在室内修筑,但均应适于用汽车测定弯沉。
②试槽应选择在干燥或中湿路段处,不得铺筑在软土基上。 ③试槽面积不小于 3m × 2m ,厚度不宜小于 1m 。铺筑时,先挖 3m × 2m × 1m (长×宽×深)的坑,然后用欲测定的同一种路面材料按有关施工规范规定的压实层厚度分层铺筑并压实,直至顶面,使其
达到要求的压实度标准。同时应严格控制材料组成,配比均匀一致,符合施工质量要求。
④试槽表面的测点间距可按图 6-3 布置在中间 2m × 1m 的范围内,可测定 23 点。
图 6-3 试槽表面的测点布置(单位 : cm )
2 、测试步骤
按试验七中§ 7 — 1 的方法选择适当的标准车,实测各测点处的路面回弹弯沉值 L i 。如
在旧沥青面层上测定时,应读取温度,并按试验七中§ 7 — 1 的方法进行测定弯沉值的温度修正,得到标准温度 20 ℃ 时的弯沉值。 四、计算
1 、按式( 6 - 4 )、( 6 - 5 )、( 6 - 6 )计算全部测定值的算述平均值( L )、单次测量的标准差( S )和自然误差( r 0 ):
( 6 - 4 )
( 6 - 5 )
r 0 =0.675 × S ( 6 - 6 )
式中: L ——回弹弯沉的平均值( 0.01mm );
S ——回弹弯沉测定值的标准差( 0.01mm ); r 0 ——回弹弯沉测定值的自然误差( 0.01mm ); L i ——各测点的回弹弯沉值( 0.01mm ); N ——测点总数。
2 、计算各测点的测定值与算术平均值的偏差值 d i = L I - L ,并计算较大的偏差与自然误差之比 d i / r 0 。当某个测点观测值的 d i / r 0 值大于表 6-2 中的 d / r 极限值时则应舍弃该测点,然后重复四 .1 的步骤计算所余各测点的算术平均值( L )及标准差( S )。
相应于不同观测次数的 d / r 极限值 表 6-2
N d / r 5 2.5 10 2.9 15 3.2 20 3.3 50 3.8
3 、按 (6 - 7) 计算代表弯沉值:
L i = L+S (6 - 7)
式中: L i ——计算代表弯沉;
L ——舍弃不合要求的测点后所余各测点弯沉的算术平均值; S ——舍弃不合要求的测点后所余各测点弯沉的标准差。
4 、按( 6 - 8 )计算土基、整层材料的回弹模量( E 1 )或旧路的综合回弹模量:
( 6 - 8 )
式中: E i ——计算的土基、整层材料的回弹模量或旧路的综合回弹模量( MPa );
P ——测定车轮的平均垂直荷载( MPa );
δ——测定用标准车双圆荷载单轮传压面当量圆的半径( cm );
μ ——测定层材料的泊松比,根据部颁路面设计规范的规定取用;
α——弯沉系数,为 0.712 。 五、报告
报告应包括弯沉测定表、计算的代表弯沉、采用的泊松比及计算得到的材料回弹模量 E I 等,对沥青路面应报告测试时的路面温度。
六、记录格式
本试验的记录格式见附录 B 表 B-13 。
试验七 承载能力试验
---------- 贝克曼梁测定路基路面回弹弯沉试验
一、目的和适用范围
1 、本方法适用于测定各类路基路面的回弹弯沉,用以评定其整体承载能力,可供路面结构设计使用。
• 沥青路面的弯沉以路表温度 20 ℃ 时为准,在其他温度测试时,对厚度大于 5cm 的沥青路面,弯沉值应予温度修正。
二、仪具与材料
本试验需要下列仪具与材料:
1 、标准车:双轴、后轴双侧 4 轮的载重车,其标准轴荷载、轮胎尺寸、轮胎间隙及轮胎气压等主要参数应符合表 7-1 的要求。测试车可根据需要按公路等级选择,高速公路、一
级及二级公路应采用后轴 10t 的 BZZ - 100 标准车;其他等级公路可采用后轴 6t 的 BZZ - 60 标准车。
2. 、路面弯沉仪:由贝克曼梁、百分表及表架组成。贝克曼梁由合金铝制成,上有水准泡,其前臂(接触路面)与后臂(装百分表)长度比为 2 : 1 。弯沉仪长度有两种:一种长 3.6m ,前后臂分别为 2.4m 和 1.2m ;另一种加长的弯沉仪长 5.4m ,前后臂分别为 3.6m 和 1.8m 。当在半刚性基层沥青路面或水泥混凝土路面上测定时,宜采用长度为 5.4m 的贝克曼梁弯沉仪,并采用 BZZ-100 标准车。弯沉采用百分表量得,也可用自动记录装置进行测量。 3 、接触式路表温度计:端部为平头,分度不大于 1 ℃ 。 4 、其它:皮尺、口哨、白油漆或粉笔、指挥旗等。
测定弯沉用的标准车参数 表 7-1
标 准 轴 载 等 级 后轴标准轴载 P ( kN ) 一侧双轮荷载 (kN)
BZZ - 100 100 ± 1 50 ± 0.5 BZZ - 60 60 ± 1 30 ± 0.5
轮胎充气压力 (MPa) 单轮传压面当量圆直径 (cm) 轮隙宽度 0.70 ± 0.05 0.50 ± 0.05 21.30 ± 0.5 19.50 ± 0.5 应满足能自由插入弯沉仪测头的测试要求
三、试验方法 1 、准备工作
( 1 )检查并保持测定用标准车的车况及刹车性能良好,轮胎内胎符合规定充气压力。
( 2 )向汽车车槽中装载(铁块或集料),并用地磅称量后轴总质量,符合要求的轴重规定。汽车行驶及测定过程中,轴载不得变化。 ( 3 )测定轮胎接地面积:在平整光滑的硬质路面上用千斤顶将汽车后轴顶起,在轮胎下方铺一张新的复写纸,轻轻落下千斤顶,即在方格纸印上轮胎印痕,用求积仪或数方格的方法测算轮胎接地面积,准确至 0.1cm 2
( 4 )检查弯沉仪百分表测量灵敏情况。
( 5 )当在沥青路面上测定时,用路表温度计测定试验时气温及路表温度(一天中气温不断变化,应随时测定),并通过气象台了解前 5d 的平均气温(日最高气温与最低气温的平均值)。
( 6 )记录沥青路面修建或改建时的材料、结构、厚度、施工及养护等情况。 2 、测试步骤
( 1 )在测试路段布置测点,其距离随测试需要而定。测点应在路面行车车道的轮迹带上,并用白油漆或粉笔划上标记。 ( 2 )将试验车后轮轮隙对准测点后约 3~ 5cm 处的位置上。 ( 3 )将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处,与汽车方向一致,梁臂不得碰到轮胎,弯沉仪测头置于测点上(轮隙中心前方 3~ 5cm 处)并安装百分表于弯沉仪的测定杆上,百分表调零,用手轻轻叩打弯沉仪,检查百分表是否稳定归零。
弯沉仪可以单侧测定,也可以双侧同时测定。
( 4 )测定者吹哨发令指挥汽车缓缓前进,百分表随路面变形的增加而持续向前转动。当表针转到最大值时,迅速读取初读数 L 1 。汽车仍在继续前进,表针反向回转,待汽车驶出弯沉影响半径(约 3m 以上)后,吹口哨或挥动指挥红旗,汽车停止。待表针回转稳定后,再次读取终读数 L 2 。汽车前进的速度宜为 5km/h 左右。 3 、弯沉仪的支点变形修正
( 1 )当采用长度为 3.6m 的弯沉仪对半刚性基层沥青路面、水泥混凝土路面等进行弯沉测定时,有可能引起弯沉仪支座处变形,因此测定时应检测支点有无变形。此时应用另一台检测用的弯沉仪安装在测定用弯沉仪的后方,其测点架于测定用弯沉仪的支点旁。当汽车开出时,同时测定两台弯沉仪的弯沉读数,如检测用弯沉仪百分表有读数,即应该记录并进行支点变形修正。当在同一结构层上测定时,可在不同位置测定 5 次,求取平均值,以后每次测定时以此作为修正值。支点变形修正的原理如图 7-1 所示。
( 2 )当采用长度为 5.4m 的弯沉仪测定时,可不进行支点变形修正。
图 7-1 弯沉仪支点变形修正原理
四、结果计算及温度修正
1 、路面测点的回弹沉值依式( 7 - 1 )计算:
L T = (L 1 -L 2 ) × 2 ( 7 - 1 )
式中: L T ——在路面温度 T 时的回弹弯沉值( 0.01mm )。
L 1 ——车轮中心临近弯沉仪测头时百分表的最大读数( 0.01mm ) ; L 2 ——汽车驶出弯沉影响半径后百分表的终读数( 0.01mm ) .
2 、当需要进行弯沉仪支点弯形修正时,路面测点的回弹弯沉值式( 7 - 2 )计算:
L T =(L 1 -L 2 ) × 2+(L 3 -L 4 ) × 6 ( 7 - 2 )
式中: L 1 ——车轮中心临近弯沉仪测头时测定用弯沉仪的最大读数( 0.01mm );
L 2 ——汽车驶出弯沉影响半径后测定用弯沉仪的最终读数
( 0.01mm );
L 3 ——车轮中心临近弯沉仪测头时检验用弯沉仪的最大读数
( 0.01mm );
L 4 ——汽车驶出弯沉影响半径后检验用弯沉仪的终读数
( 0.01mm );
注:此式适用于测定用弯沉仪支座处有变形,但百分表架处路面已无变形的情况。
3 、沥青面层厚度大于 5cm 的沥青路面,回弹弯沉值应进行温度修正,温度修正及回弹弯沉的计算宜按下列步骤进行。 (1) 测定时的沥青层平均温度按式( 7 - 3 )计算:
T = ( T 25 + T m + T e )/3 ( 7 - 3 )
式中: T ——测定时沥青层平均温度(℃);
L 25 ——根据 T 0 由图 7-2 决定的路表下 25mm 处的温度(℃); L m ——根据 T 0 由图 7-2 决定的沥青层中间深度的温度(℃); L 2 ——根据 T 0 由图 7-2 决定的沥青层底面处的温度(℃)。
图 7-2 中 T 0 为测定时路表温度与测定前 5d 日平均气温的平均值之和(℃),日平均气温为日最高气温与最低气温的平均值。 ( 2 )采用不同基层的沥青路面弯沉值的温度修正系数 K ,根据沥青层平均温度 T 及沥青层厚度,分别由图 7-3 及图 7-4 求取。 ( 3 )沥青路面回弹弯沉按式( 7 - 4 )计算:
L 20 = L T × K ( 7 - 4 )
式中: K ——温度修正系数;
L 20 ——换算 20 0 C 的沥青路面回弹弯沉值( 0.01mm ) L T ——测定时沥青面层内平均温度为 T 时的回弹弯沉值( 0.01mm ) .
图 7-2 沥青层平均温度的决定
注:线上的数字为从路表下的不同深度( mm )
图 7-3 路面弯沉温度修正系数曲线 ( 适用于粒料基层及沥青稳定
基层 )
图 7-4 路面弯沉温度修正系数曲线 ( 适用于无机结合料稳定的半
刚性基层 )
4 、按式( 7 - 4 )计算每一个评定路段的代表弯沉:
L r = L + Z a S ( 7 - 4 )
式中 : L r ——个评定路段的代表弯沉( 0.01mm );
L ——个评定路段内经各项修正后和各测点弯沉的平均值
( 0.01mm );
S ——个评定路段内经各项修正生的全部测点弯沉的标准点
( 0.01mm ) ;
Z a ——与保证率有关和系数,当设计弯沉值按《公路沥青路面设计
规范》( JTJ014-97 )确定时,采用:
层 位 沥青面层 路 基
Z a 高速公路、一级公路 二、三级公路 1.645 1.5 2.0 1.645
五、报告
报告应括下列内容:
1 、弯沉测定表、支点变形修正值,测试时的路面温度及温度修正值。 2 、每一个评定路段的各测点弯沉的平均值、标准差及代表弯沉。 六、记录格式
本试验的记录格式见附录 B 表 B-14 。
试验八 抗滑性能试验
§ 8-1 手工铺砂法测定路面构造深度试验
一、目的与适用范围
本方法适用于测定沥青路面及水泥混凝土路面表面构造深度,用以评定路面表面的宏观粗糙度,路面表面的排水性能及抗滑性能。 二、仪具与材料
本试验需要下列仪具与材料:
1 、人工铺砂仪:由圆筒、推平板组成。
( 1 )量砂筒:形状尺寸如图 8-1 所示,一端是封闭的。容积为 25 ± 0.15mL ,可通过称量砂筒中水的质量以确定其容积 V ,并调整其高度,使其容积符合规定要求,带一专门的刮尺将筒口砂刮平。 ( 2 )推平板:形状尺寸如图 8-2 所示,推平板应为木制或铝制,直径 50mm ,底面粘一层厚 1.5mm 的橡胶片,上面有一圆柱把手。 ( 3 )刮平尺:可用 30cm 钢板尺代替。
2 、量砂:足够数量的干燥洁净的匀质砂,粒径 0.15~ 0.3mm 。 3 、量尺:钢板尺、钢卷尺,或采用按式( 8 - 1 )将直径换算成构造深度作为刻度单位的专用的构造深度尺。
4 、其它:装砂容器(小铲)、扫帚或毛刷、挡风板等。
图 8-1 量砂筒(单位:㎜) 图 8-2 推平板 (单位:㎜)
三、方法与步骤 1 、准备工作
( 1 )量砂准备:取洁净的细砂晾干、过筛,取粒径为 0.15~ 0.3mm 的砂置于适当的容器中备用。量砂只能在路面上使用一次,不宜重复使用。回收砂必须干燥、过筛处理后方可使用。
( 2 )按公路路基路面现场测试随机选点的方法,对测试路段进行随机取样选点,决定测点所在横断面位置。测点应选在行车道的轮迹带上,距路面边缘不应小于 1m 。 2 、试验步骤
(1) 用扫帚或毛刷子将测点附近的路面清扫干净,面积不小于 30cm × 30cm 。
(2) 用小铲将砂沿筒向圆筒中注满砂,手提圆筒上方,在硬质路表面上轻轻叩打 3 次,使砂密实,补足砂面用钢尺一次刮平。 注:不可直接用量砂筒装砂,以免影响量砂密度的均匀性。 (3) 将砂倒在路面上,用底面粘有橡胶片的推平板,由里向外重复做摊铺运动,稍稍用力将砂细心地尽可能的向外摊开,使砂填入凹凸不平的路表面的空隙中,尽可能将砂摊成圆形,并不得在表面上留有浮动余砂。注意摊铺时不可用力过大或向外推挤。
(4) 用钢板尺测量所构成圆的两个垂直方向的直径,取其平均值,准确至 5mm 。
(5) 按以上方法,同一处平行测定不少于 3 次, 3 个测点均位于轮迹带上,测点间距 3~ 5m 。该处的测定位置以中间测点的位置表示。 四、计算
1 、路面表面构造深度测定结果按( 8 — 1 )计算:
( 8 -1)
式中: TD—— 路面表面的构造深度( mm );
V —— 砂的体积 ( 25cm 3 ) ; D—— 摊开砂的平均直径( mm )。
2 、每一处均取 3 次路面构造深度的测定结果的平均值作为试验结果,准确至 0.1mm 。
3 、按附录 A 的方法计算每一个评定区间路面构造深度的平均值,标准差、变异系数。 五、报告
1 、列表逐点报告路面构造深度的测定值及 3 次测定的平均值,当平均值小于 0.2mm 时,试验结果以< 0.2mm 表示。
2 、每一个评定区间路面构造深度的平均值、标准差、变异系数。 六、记录格式
本试验的记录格式见附录 B 表 B-15 。
§ 8-2 摆式仪测定路面抗滑值试验
一、目的和适用范围
本方法适用于以摆式摩擦系数测定仪(摆式仪)测沥青路面及水泥混凝土路面的抗滑值,用以评定路在潮温状态下的的抗滑能力。 二、仪具与材料
本试验需要下列仪具及材料:
1 、摆式仪:形状结构如图 8-3 所示,摆及摆的连接部分总质量为 1500 ± 30g ,摆动中心至摆的重心距离为 410 ± 5mm ,测定时摆在路面上滑动长度为 126 ± 1mm ,摆上橡胶片端部距摆动中心的距离为 508mm 。橡胶片对路面的正向静压力为 22.2 ± 0.5N 。 2 、橡胶片:当用于测定路面抗滑值时的尺寸为 6.35mm × 25.4mm × 76.2mm ,橡胶质量应符合表 8-1 的要求。当橡胶片使用后,端部在长度方向上磨耗超过 1.6mm ,或边缘在宽度方面上磨耗超过 3.2mm ,或有油类污染时,即应更换新橡胶片。新橡胶片应先在干燥路面上测试 10 次后再于测试。橡胶片的有效使用期为 1 年。 3 、标准量尺:长 126mm 。
橡胶物理性能技术要求
表 8-1
性能指标 弹性( % ) 温 度( ℃) 0 10 20 30 40 43 ~ 49 58 ~ 65 66 ~ 73 71 ~ 77 74 ~ 79 硬度 55 ± 5 4 、洒水壶。 5 、橡胶刮板。
6 、路面温度计:分度不大于 1 ℃ . • 其它:皮尺或钢卷尺、扫帚、粉笔等。
三、方法与步骤 1、准备工作
(1)检查摆式仪的调零灵敏情况,并定期进行仪器的标定。当用于路面工程检查验收时,仪器必须重新进行标定。
(2)按公路路基路面现场测试随机取样的方法,对测试路段进行随机取样选点,决定测点所在横断面位置。测点应选在行车车道的轮迹带上,距路面边缘不应小于 1m ,并用粉笔作出标记。测点位置宜紧靠铺砂法测定构造深度的测点位置,一一对应。
2、试验步骤 (1)仪器调平
① 将仪器置于路面测点上,并使摆的摆动方向与行车方向一致。 ② 转动底座上的调平螺栓,使水准泡居中。 (2)调零
①放松上、下两个紧固把手,转动升降把手,使摆升高并能自由摆动,然后旋紧紧固把手。
②将摆向右运动,按下安装于悬臂上的释放开关,使摆上的卡环进入开关槽,放开释放开关,摆即处于水平释放位置,并把指针抬至与摆杆平行处。
③按下释放开关,使摆向左带动指针摆动,当摆动达到最高位置后下落时,用左手将摆杆接住,此时指针应指零。若不指零时,可稍旋紧或放松摆的调节螺母,重复本项操作,直至指针指零。调零允许误差为± 1BPN 。 ( 3 )校核滑动长度
①用扫帚扫净路面表面,并用橡胶刮板清除摆动范围内路面上的松散粒料。
②让摆自由悬挂,提起摆头上的举升柄,将底座上垫块置于定位螺丝下面,使摆头上的滑溜块升高。放松紧固把手,转动立柱上升降把手,使摆缓缓下降。当滑溜块上的橡胶片刚刚接触路面时,即将紧固把手旋紧,使摆头固定。
③提起举升柄,取下垫块,使摆向右运动。然后,手提举升柄使摆慢慢向左运动,直至橡胶片的边缘刚刚接触路面。在橡胶片的外边摆动方向设置标准量尺,尺的一端正对该点。再用手提起举升柄,使滑溜块向上抬起,并使摆继续运动至左边,使橡胶片返回落下再一次接触路面,橡胶片两次同路面接触点距离应在 126mm (即滑动长度)左右。若滑动长度不符标准时,则升高或降低仪器底正面的调平螺丝来校正,但需调平水准泡,重复地校核直至使滑动长度符合要求。而后,将摆和指针置于水平释放位置。
注;校核滑动长度时,应以橡胶片长边刚刚接触路面为准,不可借摆力量向前滑动,以免标定的滑动长度过长 。
( 4 )用喷壶的水浇洒试测路面,并用橡胶刮板刮除表面泥浆。 ( 5 )再次洒水,并按下释放开关,使摆在路面滑过,指针即可指示出路面的摆值。但第一次测定,不做记录,当摆杆回落时,用左手接住摆,右手提起举升柄使滑溜块升高,将摆向右运动,并拿摆杆和指针重新置于水平释放位置。
( 6 )重复( 5 )的操作测定 5 次,并读记每次测定的摆值,即 BPN 。 5 次数值中最大值与最小值的差值不得大于 3BPN 。如差数大于 3BPN 时,应检查产生的原因,并再次重复上述各项操作,至符合规定为止。取 5 次测定的平均值作为每个测点路面的抗滑值(即摆值 F B ) , 取整数,以 BPN 表示。
(7)在测点位置上用路表温度计测记潮湿路面的温度,准确至 1 ℃ 。
(8)按以上方法,同一处平行测定不少于 3 次, 3 个测点均位于轮迹带上,测点间距 3 ~ 5m 。该处的测定位置以中间测点位置表示。每一处均取 3 次测定结果的平均值作为试验结果,精确至 1BPN 。 四、抗滑值的温度修正
当路面温度为 T (℃)时测得的摆值为 F BT ,必须按式( 8 — 2 )换算成标准温度 20 ℃ 的摆值 F B20 。
F B20 = F BT + △ F ( 8 — 2 )
式中: F B20 ——换算成标准温度 20 ℃ 时的摆值( BPN );
F BT ——路面温度 T 时测得的摆值( BPN );
T——测定的路表潮湿状态下的温度(℃);
△ F ——温度修正值,按表 8-2 采用。
温 度 值 正 值 表 8-2
温度 F (℃) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 温度修正值△ -6 -4 -3 -1 0 + 2 + 3 + 5 + 7 F 五、报告
1 、测试日期、测点位置、天气情况、洒水后潮湿路面的温度,并描述路面类型、外观、结构类型等。
2 、列表逐点报告路面抗滑值的测定值 F BT 、经温度修正后的 F B20 及 3 次测定的平均值。
3 、每一个评定路段路面抗滑值的平均值、标准差、变异系数。 六、精密度与允许差
同一个测点,重复 5 次测定的差值应不大于 3BPN 。 七、记录格式
本试验的记录格式见附录 B 表 B-16 。
试验九 无机结合料稳定土的无侧限抗压强度试验
一、目的和适用范围
本试验方法适用于测定无机结合料稳定土(包括稳定细粒土、中粒土、粗粒土)试件的无侧限抗压强度。本试验方法包括:按照预定干密度用静力压实法制备试件以及用锤击法制备试件。试件都是高 : 直径 =1 : 1 的圆柱体。应尽可能用静力压实法制备等干密度的试件 ① 。 其它稳定材料或综合稳定土的抗压强度试验应参照本法。 注①:用击锤制备最大干密度的试件往往会遇到困难。 二、仪器设备
1 、圆孔筛:孔径 40mm 、 25mm (或 20mm )及 5mm 的筛各一个。 2 、试模:
细粒土(最大粒径不超过 10mm ):试模的直径×高 = 50mm × 50mm ; 中粒土(最大粒径不超过 25mm ):试模的直径×高 = 100mm × 100mm ;
粗粒土(最大粒径不超过 40mm ):试模的直径×高 = 150mm × 150mm ;
3 、脱模器。
4 、反力框架:规格为 40kN 。
5 、液压千斤顶( 200kN ~ 500kN )。
6 、夯锤和导管:击锤的底面直径 50mm ,总质量 4.5 kg 。击锤在导管内的总行程为 450 mm 。
7 、密封湿气箱或湿气池放在能保持恒温的小房间内 ① 。 8 、水槽:深度大于试件高度 50mm 。
9 、路面材料强度试验仪或其它的压力机,但后者的规格应不大于 200kN 。
10 、天平:感量 0.01g 。
11 、台秤:称量 10kg ,感量 5g 。
12 、量筒、拌和工具、漏斗、大小铝盒、烘箱等。
注①:约 6 ~ 8m 2 ,高 2m 。热天用空调保持恒温,冷天用温度控制器和电炉保持恒温。 三、试料准备
将具有代表性的风干试料(必要时也可以在 50 ℃ 烘箱内烘干),用木锤和木碾捣碎,但应避免破碎改变粒料的原粒径。将土过筛并进
行分类。如试料为粗粒土,则除去大于 40mm 的颗粒备用;如试料为中粒土则除去大于 25mm 或 20mm 的颗粒备用;如试料为细粒土则除去大于 10mm 的颗粒备用。
在预定做试验的前一天,取有代表性的试料测定其风干含水量。对于细粒土,试样应不少于 100g ;对于中粒土(粒径小于 25mm ),试样应不小于 1000g ;对于粗粒土(粒径小于 40mm ),试样应不小于 2000g 。
四、按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》( JTJ 057-94 )中 T0804-94 确定无机结合料混合料的最佳含水量和最大干密度。 五、制试件
1 、对于同一无机结合料剂量的混合料,需要制相同状态的试件数量(即平行试验的数量)与土类及操作的仔细程度有关。对于无机结合料稳定细粒土,至少应制 6 个试件;对于无机结合料稳定中粒土和粗粒土,至少分别应制 9 个和 13 个试件。
2 、称取一定数量的风干土,并计算干土的质量,其数量随试件大小而变。对于 50mm × 50mm 的试件, 1 个试件约要干土 180 ~ 210g ;对于 100mm × 100mm 的试件, 1 个试件约需干土 1700 ~ 1900g ;对于 150mm × 150mm 的试件, 1 个试件约需干土 5700- -6000g 。
对于细粒土,可以一次称取 6 个试件的土;对于中粒土,可以一次称取 3 个试件的土;对于粗粒土,一次只称取 1 个试件的土。 3 、将称好的土放在长方盘内,向土中加水,对于细粒土(特别是粘性土)使其含水量较最佳含水量小 3%, 对于中粒土和粗粒土可按最佳含水量加水 ① 。将土和水拌和均匀后放在密闭的容器内浸润备用。如为石灰稳定土和水泥石灰综合稳定土,可将石灰和土一起拌匀后进行浸润。 浸润时间:
粘性土 12 ~ 24h ,粉性土 6 ~ 8h ,砂性土、砂砾土、红土砂砾、级配砂砾等可以缩短到 4h 左右,含土很少的未筛分碎石、砂砾及砂可以缩短到 2h 。
注①:应加水量可按下式计算: Qw =
× 0.01 W -
× 0.01Wn -
× 0.01 Wc
式中 : Q w ——混合料中应加的水量( g );
Q n ——混合料中素土(或集料)的质量( g );其含水量为 W n (风
干含水量)( % );
Q c ——混合料中水泥或石灰的质量( g );其原始含水量为 W c
( % )(水泥的 W c 通常很小,也可以忽略不计);
W ——要求达到的混合料的含水量( % )。
4 、在浸润过的试料中 , 加入预定数量的水泥或石灰 ① 并拌和均匀。在拌和过程中,应将预留的 3% 的水(对于细粒土)加入土中,使混合料的含水量达到最佳含水量,拌和均匀的加有水泥的混合料应在 1h 内按下述方法制成试件,超过 1h 的混合料应该作废,其它结合料稳定土,混合料虽不受此限,但也应尽快制成试件。 注①:水泥或石灰剂量均按干土(即干集料)质量的百分率计。
六、按预定的干密度制件
1 、用反力框架和液压千斤顶制件。
制备一个预定干密度的试件,需要的稳定土混合料数量 m 1 (g) 随试模的尺寸而变。 m 1 = ρ d V(1+ w )
式中: V ——试模的体积;
W ——稳定土混合料的含水量( % ); ρ d ——稳定土试件的干密度( g/cm 3 )。
将试模的下压柱放入试模的下部 ① ,并外露 2cm 左右。将称量的规定数量 m 2 (g) 的稳定土混合料分 2 ~ 3 次灌入试模中(用漏斗),每次灌入后用夯棒轻轻均匀插实。如制的是 50mm × 50mm 的小试件,则可以将混合料一次倒入试模中,然后将上压柱放入试模内,应使其也外露 2cm 左右(即上下压柱露出试模外的部分应该相等)。 将整个试模(连同上下压柱)放到反力框架内的千斤顶上(千斤顶下应放一扁球座),加压直到上下压柱都压入试模为止,维持压力 1min ,解除压力后,取下试模,拿去上压柱,并放到脱模器上将试件顶出 ② (利用千斤顶和下压柱)。称试件的质量 m 2 ,小试件准确到 1g ;中试件准确到 2g ;大试件准确到 5g ③ 。然后用游标卡尺量试件的高度 h ,准确到 0.1mm 。 2 、用击锤制件。
其步骤同前。只是用击锤(可以利用做击实试验的锤,但压柱顶面需要垫一块牛皮或胶皮,以保护锤面和压柱顶面不受损伤)将上下压柱打入试模内。
注:① 事先在试模的内壁及土下压柱的底面涂一薄层机油。
② 用水泥稳定有粘结性的材料时,制件后可以立即脱模,用水泥稳定无粘结性材料时,最好过几小时再脱模。
③ 小试件指 50mm × 50mm 的试件,中试件指 100mm × 100mm 的试件,大试件指 150mm × 150mm 的试件。下同。 七、养生
试件从试模内脱出并称量后,应立即放到密封湿气箱和恒湿室内进行保温保湿养生。但中试件和大试件应先用塑料薄膜包复,有条件时,可采用蜡封保湿养生。养生时间视需要而定,作为工地控制,通常都只取 7d 。整个养生期间的温度,在北方地区应保持 20 ± 2 ℃ 。在南方地区应保持 25 ± 2 ℃ 。
养生期的最后一天,应该将试件浸泡在水中,水的深度应使水面在试件顶上约 2.5cm 。在浸泡水中之前,应再次称试件的质量 m 3 。在养生期间,试件质量的损失应该符合下列规定:小试件不超过 1g ;中试件不超过 4g ;大试件不超过 10g 。质量损失超过此规定的试件,应该作废。 八、试验步骤
1 、将已浸水一昼夜的试件从水中取出,用软的旧布吸去试件表面的可见自由水,并称试件的质量 m 4 。
2 、用游标卡尺量试件的高度 h 1 ,准确到 0.1mm 。
3 、将试件放到路面材料强度试验仪的升降台上(台上先放一扁球座),进行抗压试验。试验过程中,应使试件的形变等速增加,并保持速率约为 1mm /min 。记录试件破坏时的最大压力 P ( N )。 4 、从试件内部取有代表性的样品(经过打破),测定其含水量 w 1 。 九、计算
试件的无侧限抗压强度 R C 用下列相应的公式计算: 对于小试件: R C = P / A =0.00051 P (MPa) 对于中试件: R C = P / A =0.000127 P (MPa) 对于大试件: R C = P / A =0.000057 P (MPa) 式中: P ——试件破坏时的最大压力( N );
A ——试件的截面积( A= π D 2 /4 , D —试件的直径(单位 mm )。
十、精密度或允许误差
若干次平行试验的偏差系数 C v ( % )应符合下列规定: 小试件 不大于 10% 。 中试件 不大于 15% 。 大试件 不大于 20% 。
十一、报告
报告应包括以下内容: 1 、材料的颗粒组成;
2 、水泥的种类和标号或石灰的等级;、
3 、确定最佳含水量时的结合料用量以及最佳含水量( % )和最大干密度( g/cm 3 ) ;
4 、水泥或石灰的剂量( % )或石灰(或水泥)、粉煤灰和集料的比例;
5 、试件干密度(准确到 0.01g / cm 3 )或压实度; 6 、吸水量以及测抗压强度时的含水量( % );
7 、抗压强度:小于 2.0MPa 时,采用两位小数,并用偶数表示;大于 2.0MPa 时,采用 1 位小数;
8 、若干个试验结果的最小值和最大值、平均值 、标准差 S 、偏差系数 C v 和 95% 概率的值 R c0.95 (= - 1.645S) 。 十二、记录格式
本试验的记录格式见附录 B 表 B-17 。
试验十 承载比( CBR )试验
一、目的和适用范围
1 、本试验方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。
2 、试样的最大粒径宜控制在于 25mm 以内,最大不得超过 38mm 。 二、仪器设备
1 、 圆孔筛:孔径 38mm 、 25mm 、 20mm 及 5mm 筛各 1 个。 2 、 试筒:内径 152mm 、高 170mm 的金属圆筒;套环,高 50mm ;筒内垫块,直径 151mm 、高 50mm ;夯击底板,同击实仪。试筒的形式和主要尺寸如图 10-1 所示。也可用击实试验的大击实筒。 3 、夯锤和导管:夯锤的底面直径 50mm ,总质量 4.5kg 。夯锤在导管内的总行程为 450mm ,夯锤的形式和尺寸与重型击实试验法所用的相同。
4 、贯入杆:端面直径 50mm 、长约 100mm 的金属柱。
5 、路面材料强度仪或其它荷载装置:能量不小于 50kN ,能调节贯入速度至每分钟贯入 1mm ,要采用测力计式,如图 10-2 所示。 6 、百分表: 3 个。
7 、试件顶面上的多孔板(测试件吸水时的膨胀量),如图 10-3 所示。
8 、多孔底板(试件放在后浸泡水中)。
9 、测膨胀量时支承百分表的架子,如图 10-4 所示。
10 、承载板:直径 150mm ,中心孔眼直径 52mm ,每块质量 1.25kg ,共 4 块,并沿直径分为两个半圆块,如图 10-5 所示。 11 、水槽:浸泡试件用,槽内水面应高出试件顶面 25mm 。 12 、其它:台秤,感量为试件用量的 0.1% ;拌和盘;直尺;滤纸;脱模器等与击实试验相同。 三、试样
1 、将具有代表性的风干试料(必要时可在 50 ℃ 烘箱内烘干),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。
2 、采取有代表性的试料 50kg ,用 38mm 筛筛除大于 38mm 的颗粒,并记录超尺寸颗粒的百分数。将已过筛的试料按四分法取出约
25kg ,再用四分法将取出的试料分成 4 份,每份质量 6kg ,供击实试验和制试件之用。
3 、在预定做击实试验的前一天,取有代表性的试料测定其风干含水量。测定含水量用的试样,数量可参照表 10-1 规定取样。
测定含水量用试样的数量 表 10-1
最大粒径( mm ) <5 约 5 约 19 约 38 试样质量( g ) 15 ~ 20 约 50 约 250 约 500 个数 2 1 1 1
四、试验步骤
1 、称试筒本身质量( m 1 ),将试筒固定在底板上,将垫块放入筒内,并在垫块上放一张滤纸,安上套环。
2 、 将 1 份试料,按重型击实试验法Ⅱ -2 规定的层数和每层击数,求试料的最大干密度和最佳含水量。
3 、 将其余 3 份试料,按最佳含水量制备 3 个试件,将一份试料铺于金属盘内,按事先计算得的该份试料应加的水量均匀地喷洒在试料上。
用小铲将试料充分拌和到均匀状态,然后装入密闭容器或塑料口袋内浸润备用。
浸润时间:重粘土不得少于 24h ,轻粘土可缩短到 12h ,砂土可缩短到 1h ,天然砂砾可缩短到 2h 左右。 制每个试件时,都要取样测定试料的含水量。
注:需要时,可制备三种干密度试件。如每种干密度试件制 3 个,则共制 9 个试件。每层击数分别为 30 、 50 和 98 次,使试件的干密度从低于 95% 到等于 100% 的最大干密度。这样 9 个试件共需试料约 55kg 。
4 、将试筒放在坚硬的地面上,取备好的试样分 3~5 次倒入筒内(视最大粒径而定)。按五层法时,每层需试样约 900g (细粒土) ~ 1100g (粗粒土);按三层法时,每层需试样 1700g 左右(其量应使击实后的试样高出 1/3 筒高 1~ 2mm )。整平表面,并稍加压紧,然后按规定的击数进行第一层试样的击实,击实时锤应自由垂直落下,锤迹必须均匀分布于试样面上。每一层击实完后,将试样层面“拉毛”,然后再装入套筒。重复上述方法进行其余每层试样的击实,试筒击实制件完成后,试样不宜高出筒高 10mm 。
5 、卸下套环,用直刮刀沿试筒顶修平击实的试件,表面不平整处用细料修补。取出垫块,称量筒和试件的质量( m 2 )。 6 、泡水测膨胀量的步骤如下:
(1) 在试件制成后,取下试件顶面的破残滤纸,放一张好滤纸,并在上安装附有调节杆的多孔板,在多孔板上加 4 块荷载板,如图 10-5 所示。
(2) 将试筒与多孔板一起放入槽内(先不放水),并用拉杆将模具拉紧,安装百分表,并读取初读数。
(3) 向水槽内放水,使水自由进到试件的顶部和底部,在泡水期间,槽内水面应保持在试件顶面以上大约 25mm 。通常试件要泡水 4 昼夜。
(4) 泡水终了时,读取试件上百分表的终读数,并用式(1 0 —1)计算膨胀量:
膨胀量 = 泡水后试件高度变化 / 原试件高( 120mm ) × 100 ( 10
- 1 )
(5) 从水槽中取出试件,倒出试件顶面的水,静置 15min ,让其排水,然后卸去附加荷载和多孔板、底板和滤纸,并称其质量 (m 3 ) ,以计算试件的湿度和密度的变化。 • 贯入试验
( 1) 将泡水试验终了的试件放到路面材料强度试验仪的升降台上,调整偏球座,使贯入杆与试件顶面全面接触,在贯入杆周围放置 4 块荷载板。
( 2) 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都调至零点。
( 3) 加荷使贯入杆以 1 : 1.25mm /min 的速度压入试件,记录测力计内百分表某些整读数(如 20 、 40 、 60 )时的贯入量,并注意使贯入量为 250 × 10 -2 mm 时,能有 5 个以上的读数。因此,测力计内的第一个读数应是贯入量 30 × 10 -2 mm 左右。
五、结果整理
1 、以单位压力( p )为横坐标,贯入量( l )为纵坐标, p — l 关系曲线,如图 10-6 所示。图上曲线 1 是合适的,曲线 2 开始段是凹曲线,需要进行修正。修正时,在变曲率点引一切线,与纵坐标交于 O ′ 点, O ′ 即为修正后的原点。
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:
CBR = p / 7000 × 100 ( 10-2 )
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: CBR = p / 10500 × 100 ( 10-3 ) 式中: CBR ——承载比, % ;
p ——贯入量为 5mm 时的单位压力, kPa 。
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,则采用 5mm 时的承载比。
3 、试件的湿密度用式( 10 - 4 )计算:
ρ w = ( m 2 - m 1 ) /2177 ( 10 - 4 )
式中: ρ w ————试件的湿湿密度( g/cm 3 ); m 2 ————试筒和试件的合质量( g ); m 1 ————试筒的质量( g ); 2177 ————试筒的容积( cm 3 )。
4 、试件的干密度用式( 10 - 5 )计算:
ρ d = ρ w / ( 1+0.01 w ) ( 10 - 5 )
试中: ρ d ————试件的干密度( g/cm 3 );
w ————试件的含水量。
5. 泡水后试件的吸水量按式( 10 - 6 )计算:
w a = m 3 - m 2 ( 10 - 6 )
式中: w a ————泡水后试件的吸水量( g ); m 3 ————泡水后试筒和试件的合质量( g ); m 2 ————试筒和试件的合质量( g )。
六、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 C V 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 C V 小于 12% ,且 3 个平行试验结果计算的干密度偏差小于 0.03g /cm
3 ,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 /cm 3 ,则去掉一个偏离大的值,取其 2 个结果的平均值。 七、报告
1 、材料的颗粒组成,最佳含水量( % )和最大干密度( g/cm 3 )。 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% 。 3 、材料的膨胀量( % )。
4 、当制备三种干密度试件,对应所需压实度的 CBR 求取方法如图 10-7 ,其膨胀量求取方法相同。图 10-7 对应于所需压实度的 CBR 求取方法。
图 10-7 对应于所需压实度的 CBR 求取方法
八、记录格式
本试验的记录格式见附录 B 表 B-18 、表 B-19 。
附录 A 检测路段数据整理方法
一、目的与适用范围
1 、根据相关规范的规定计算一个评定路段内测定值的平均值、标准差、变异系数,计算测定值与设计值之差,按照数理统计原理计算一个评定路段内测定值的代表值。
2 、计算代表值所使用的保证率,根据相关规范的规定采用。 二、计算
1 、按式( A — 1 )计算实测值 X i 与设计值 X 0 之差:
△ X i = X i — X 0 ( A — 1 )
式中: X i ——各个测点的测定值;
X 0 ——设计值;
△ X i ——实测值 X i 与设计值 X 0 之差。
2 、测定值的平均值、标准差、变异系数、绝对误差、精度性质等按式( A — 2 )、( A — 3 )、( A — 4 )、( A — 5 )、( A — 6 )计算:
( A — 2 )
( A — 3 )
( A — 4 )
( A — 5 )
( A — 6 )
式中: X i ——各个测点的测定值;
N ——一个评定路段内的测点数; X ——一个评定路段内测定值的平均值;
C V ——一个评定路段内测定值的变异系数( % ); m x ——一个评定路段内测定值的绝对误差; P x ——一个评定路段内测定值的试验精度( % )。
3 、计算一个评定路段内测定值的代表值时,对单侧检验的指标,按式( A — 7 )计算;对双侧检验的指标,按式( A — 8 )计算:
( A — 7 ) ( A — 8 )
式中: X ′ ——一个评定路段内测定值的代表值;
t α 或 t α /2 —— t 分布表中随自由度( N-1 )和置信水平α
(保证率)而变化的系数,见附表 A — 1 。 三、报告
1 、根据工程需要及现行规范规定,列出一个评定路段内测定值的记录表,记录平均值、标准差、变异系数及代表值,注明不符合规范要求的测点。
2 、当无特殊规定时,可疑数据的舍弃宜按照 k 倍标准差作为舍弃标准,即在资料分析中,舍弃那些在 X ± kS 范围以外的测定值,然后再重新计算整理。当试验数据 N 为 3 、 4 、 5 、 6 个时, k 值分别为 1.15 、 1.46 、 1.67 、 1.82 , N 等于或大于 7 时, k 值宜采用 3 。
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