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1、 無機結合料穩(wěn)定材料擊實試驗方法
1 適用范圍
1.1 本方法適用于在規(guī)定的試筒內,對水泥穩(wěn)定材料(在水泥水化前)、石灰穩(wěn)定材料及石灰(或水泥)粉煤灰穩(wěn)定材料進行擊實試驗,以繪制穩(wěn)定材料的含水量—干密度關系曲線,從而確定其最佳含水量和最大干密度。
1.2 試驗集料的公稱最大粒徑宜控制在37.5 mm以內(方孔篩)。
1.3 試驗方法類別。本試驗方法分三類,各類擊實方法的主要參數(shù)列于表T 0804-1。
表T 0804-1 試驗方法類別表
類別
錘的
質量
(kg)
錘擊面直徑(cm)
落高
(cm)
試筒尺寸
錘擊層數(shù)
每層錘擊次數(shù)
平均單位
擊實功
2、(J)
容許最大公稱粒徑(mm)
內徑(cm)
高
(cm)
容積(cm3)
甲
4.5
5.0
45
10.0
12.7
997
5
27
2.687
19.0
乙
4.5
5.0
45
15.2
12.0
2177
5
59
2.687
19.0
丙
4.5
5.0
45
15.2
12.0
2177
5
98
2.677
37.5
2 儀器設備
2.1 擊實筒:小型,內徑100mm、高127mm的金屬圓筒,套環(huán)高50mm,底座;大型,內徑152mm、高170mm的金屬圓筒,套環(huán)高50mm,直徑151mm和
3、高50mm的筒內墊塊,底座。
2.2 多功能自控電動擊實儀:擊錘的底面直徑50mm,總質量4.5kg。擊錘在導管內的總行程為450mm??稍O置擊實次數(shù),并保證擊錘自由垂直落下,落高應為450mm,錘跡均勻分布于試樣面。
2.3 電子天平:量程4OOOg,感量0.01g。
2.4 電子天平:量程15kg,感量0.lg。
2.5 方孔篩:孔徑53mm、37.5 mm、26.5mm、19mm、4.75 mm、2.36mm的篩各1個。
2.6 量筒:50mL、1OOmL和500mL的量筒各1個。
2.7 直刮刀:長200~250mm、寬30mm和厚3mm,一側開口的直刮刀,用以
4、刮平和修飾粒料大試件的表面。
2.8 刮土刀:長150~200mm、寬約20mm的刮刀,用以刮平和修飾小試件的表面。
2.9 工字形刮平尺:30mm×50mm×310mm,上下兩面和側面均刨平。
2.10 拌和工具:約400mm×600mm×70mm的長方形金屬盤、拌和用平頭小鏟等。
2.11 脫模器。
2.12 測定含水量用的鋁盒、烘箱等其他用具。
2.13 游標卡尺。
3 試驗準備
3.1 將具有代表性的風干試料(必要時,也可以在50℃烘箱內烘干)用木錘搗碎或用木碾碾碎。土團均應破碎到能通過4.75 mm的篩孔。但應注意不使粒料的單個顆粒破碎或不使其破碎程度
5、超過施工中拌和機械的破碎率。
3.2 如試料是細粒土,將已破碎的具有代表性的土過4.75mm篩備用(用甲法或乙法做試驗)。
3.3 如試料中含有粒徑大于4.75 mm的顆粒,則先將試料過19mm篩;如存留在19mm篩上的顆粒的含量不超過10%,則過26.5mm篩,留作備用(用甲法或乙法做試驗)。
3.4 如試料中粒徑大于19mm的顆粒含量超過10%,則將試料過37.5mm篩;如果存留在37.5mm篩上的顆粒的含量不超過10%,則過53mm的篩備用(用丙法試驗)。
3.5 每次篩分后,均應記錄超尺寸顆粒的百分率尸。
3.6 在預定做擊實試驗的前一天,取有代表性的試料測定其風干
6、含水量。對于細粒土,試樣應不少于100g;對于中粒土,試樣應不少于1OOOg;對于粗粒土的各種集料,試樣應不少于2OOOg。
3.7 在試驗前用游標卡尺準確測量試模的內徑、高和墊塊的厚度,以計算試筒的容積。
4 試驗步驟
4.1 準備工作
在試驗前應將試驗所需要的各種儀器設備準備齊全,測量設備應滿足精度要求;調試擊實儀器,檢查其運轉是否正常。
4.2 甲法
4.2.1 將已篩分的試樣用四分法逐次分小,至最后取出約10~15 kg試料。再用四分法將已取出的試料分成5~6份,每份試料的干質量為2.Og(對于細粒土)或2.5kg(對于各種中粒土)。
4.2.2預定5~6個不同
7、含水量,依次相差0.5%~1.5%①,且其中至少有兩個大于和兩個小于最佳含水量。
注①:對于中、粗粒土,在最佳含水量附近取0.5%,其余取1%。對于細粒土,取1%,但對于勃土,特別是重私土,可能需要取2%。
4.2.3 按預定含水量制備試樣。將1份試料平鋪于金屬盤內,將事先計算得的該份試料中應加的水量均勻地噴灑在試料上,用小鏟將試料充分拌和到均勻狀態(tài)(如為石灰穩(wěn)定材料、石灰粉煤灰綜合穩(wěn)定材料、水泥粉煤灰綜合穩(wěn)定材料和水泥、石灰綜合穩(wěn)定材料,可將石灰、粉煤灰和試料一起拌勻),然后裝人密閉容器或塑料口袋內浸潤備用。
浸潤時間要求:豁質土12~24h,粉質土6~8h,砂類土、砂礫土、紅土砂礫
8、、級配砂礫等可以縮短到4h左右,含土很少的未篩分碎石、砂礫和砂可縮短到2h。浸潤時間一般不超過24h。
應加水量可按式(T 0804-1)計算。
(T 0804-1)
式中:mw—混合料中應加的水量(g);
Mn—混合料中素土(或集料)的質量(g),其原始含水量為wn,即風干含
水量(%);
mc—混合料中水泥或石灰的質量(g),其原始含水量為w1c(%);
w—要求達到的混合料的含水量(%)。
4.2.4 將所需要的穩(wěn)定劑水泥加到浸潤后的試樣中,并用小鏟、泥刀或
9、其他工具充分拌和到均勻狀態(tài)。水泥應在土樣擊實前逐個加人。加有水泥的試樣拌和后,應在1h內完成下述擊實試驗。拌和后超過1h的試樣,應予作廢(石灰穩(wěn)定材料和石灰粉煤灰穩(wěn)定材料除外)。
4.2.5 試筒套環(huán)與擊實底板應緊密聯(lián)結。將擊實筒放在堅實地面上,用四分法取制備好的試樣400~500g(其量應使擊實后的試樣等于或略高于筒高的1/5)倒人筒內,整平其表面并稍加壓緊,然后將其安裝到多功能自控電動擊實儀上,設定所需錘擊次數(shù),進行第1層試樣的擊實。第1層擊實完后,檢查該層高度是否合適,以便調整以后幾層的試樣用量。用刮土刀或螺絲刀將已擊實層的表面“拉毛”,然后重復上述做法,進行其余4層試樣的擊實。最后
10、一層試樣擊實后,試樣超出筒頂?shù)母叨炔坏么笥?mm,超出高度過大的試件應該作廢。
4.2.6 用刮土刀沿套環(huán)內壁削挖(使試樣與套環(huán)脫離)后,扭動并取下套環(huán)。齊筒頂細心刮平試樣,并拆除底板。如試樣底面略突出筒外或有孔洞,則應細心刮平或修補。最后用工字形刮平尺齊筒頂和筒底將試樣刮平。擦凈試筒的外壁,稱其質量m1。
4.2.7 用脫模器推出筒內試樣。從試樣內部從上至下取兩個有代表性的樣品(可將脫出試件用錘打碎后,用四分法采取),測定其含水量,計算至0.1%。兩個試樣的含水量的差值不得大于1%。所取樣品的數(shù)量見表T 0804-2(如只取一個樣品測定含水量,則樣品的質量應為表列數(shù)值的兩倍)。擦凈試
11、筒,稱其質量m2。
表T 0804-2測穩(wěn)定材料含水量的樣品質量
公稱最大粒徑(mm)
樣品質量(g)
2.36
約50
19
約300
37.5
約1000
烘箱的溫度應事先調整到110℃左右,以使放入的試樣能立即在105~110℃的溫度下烘干。
4.2.8按本方法4.2.3~4.2.7的步驟進行其余含水量下穩(wěn)定材料的擊實和測定工作。凡已用過的試樣,一律不再重復使用。
4.3 乙法
在缺乏內徑10cm的試筒時,以及在需要與承載比等試驗結合起來進行時,采用乙法進行擊實試驗。本法更適宜于公稱最大粒徑達19mm的集料。
4.3.1 將已過篩的試料用四分法逐次分小
12、,至最后取出約30kg試料。再用四分法將所取的試料分成5~6份,每份試料的干質量約為4.4kg(細粒土)或5.5kg(中粒土)。
4.3.2 以下各步的做法與本方法4.2.2~4.2.8相同,但應該先將墊塊放人筒內底板上,然后加料并擊實。所不同的是,每層需取制備好的試樣約900g(對于水泥或石灰穩(wěn)定細粒土)或1100g(對于穩(wěn)定中粒土),每層的錘擊次數(shù)為59次。
4.4 丙法
4.4.1 將已過篩的試料用四分法逐次分小,至最后取約33kg試料。再用四分法將所取的試料分成6份(至少要5份),每份質量約5.5kg(風干質量)。
4.4.2 預定5~6個不同含水量,依次相差0.5%~
13、1.5%。在估計最佳含水量左右可只差0.5%~1%①。
注:①對于水泥穩(wěn)定類材料,在最佳含水量附近取0.5%;對于石灰、二灰穩(wěn)定類材料,根據(jù)具體情況在最佳含水量附近取1%。
4.4.3同4.2.3。
4.4.4同4.2.40。
4.4.5 將試筒、套環(huán)與夯擊底板緊密地聯(lián)結在一起,并將墊塊放在筒內底板上。擊實筒應放在堅實地面上,取制備好的試樣1.8kg左右[其量應使擊實后的試樣略高于(高出1~2mm)筒高的1/3]倒人筒內,整平其表面,并稍加壓緊。然后將其安裝到多功能自控電動擊實儀上,設定所需錘擊次數(shù),進行第1層試樣的擊實。第1層擊實完后檢查該層的高度是否合適,以便調整以后兩層的試樣用
14、量。用刮土刀或螺絲刀將已擊實的表面“拉毛”,然后重復上述做法,進行其余兩試樣的擊實。最后一層試樣擊實后,試樣超出試筒頂?shù)母叨炔坏么笥?mm。超出高度過大的試件應該作廢。
4.4.6 用刮土刀沿套環(huán)內壁削挖(使試樣與套環(huán)脫離),扭動并取下套環(huán)。齊筒頂細心刮平試樣,并拆除底板,取走墊塊。擦凈試筒的外壁,稱其質量m1。
4.4.7 用脫模器推出筒內試樣。從試樣內部由上至下取兩個有代表性的樣品(可將脫出試件用錘打碎后,用四分法采?。?,測定其含水量,計算至0.1%。兩個試樣的含水量的差值不得大于1%。所取樣品的數(shù)量應不少于700g,如只取一個樣品測定含水量,則樣品的數(shù)量應不少于1400g。烘箱的
15、溫度應事先調整到110℃左右,以使放人的試樣能立即在105~110℃的溫度下烘干。擦凈試筒,稱其質量m2。
4.4.8 按本方法4.4. 3 ~4.4.7進行其余含水量下穩(wěn)定材料的擊實和測定。凡已用過的試料,一律不再重復使用。
5 計算
5.1 穩(wěn)定材料濕密度計算
按式(T 0804-2)計算每次擊實后穩(wěn)定材料的濕密度。
(T 0804-2)
式中:—穩(wěn)定材料的濕密度(g/cm3) ;
m1—試筒與濕試樣的總質量(g);
m2—試筒的質量(g);
V—試筒的容積(cm3)。
5.2 穩(wěn)定材料干密度計算
16、
按式(T 0804-3)計算每次擊實后穩(wěn)定材料的干密度。
(T 0804-3),
式中:—試樣的干密度(g/cm3);
w—試樣的含水量(%)。
5.3 制圖
5.3.1 以干密度為縱坐標、含水量為橫坐標,繪制含水量一干密度曲線。曲線必須為凸形的,如試驗點不足以連成完整的凸形曲線,則應該進行補充試驗。
5.3.2 將試驗各點采用二次曲線方法擬合曲線,曲線的峰值點對應的含水量及干密度即為最佳含水量和最大干密度。
5.4 超尺寸顆粒的校正
當試樣中大于規(guī)定最大粒徑的超尺寸顆粒的含量為5%~30%時,按下列各式對試驗所得最大干密度和最佳含水量
17、進行校正(超尺寸顆粒的含量小于5%時,可以不進行校正)①。
(1)最大干密度按式(T 0804-4)校正。
(T0804-4)
式中:—校正后的最大干密度(g/cm3);
—試驗所得的最大干密度(g/cm3);
p—試樣中超尺寸顆粒的百分率(%);
—超尺寸顆粒的毛體積相對密度。
(2)最佳含水量按式(T 0804-5)校正。
(T 0804-5)
式中:—校正后的最佳含水量(%);
—試驗所得的最佳含水量(%);
—試樣中超尺寸顆粒的百分率(%);
—超尺寸顆粒的吸水量(%)。
注①:超尺寸顆粒的含量少于5%時,它對最大干密度的影響位
18、于平行試驗的誤差范圍內。
6 結果整理
6.1 應做兩次平行試驗,取兩次試驗的平均值作為最大干密度和最佳含水量。兩次重復性試驗最大干密度的差不應超過0.05歲cm 3(穩(wěn)定細粒土)和0.08盯em3穩(wěn)定中粒土和粗粒土),最佳含水量的差不應超過0.5%(最佳含水量小于10%)和1.0%(最佳含水量大于10%)。超過上述規(guī)定值,應重做試驗,直到滿足精度要求。
6.2 混合料密度計算應保留小數(shù)點后3位有效數(shù)字,含水量應保留小數(shù)點后1位有效數(shù)字。
7 報告
試驗報告應包括以下內容:
(1)試樣的最大粒徑、超尺寸顆粒的百分率;
(2)無機結合料類型及劑量;
(3)所用試驗方法類別;
(4)最大干密度(g/cm3);
(5)最佳含水量(%),并附擊實曲線。