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来源：职称驿站所属分类：交通运输论文 发布时间：2012-07-13浏览：203次
摘要：本文通过洋河滨河路风积沙路基的填筑，标准击实、振动台法、相对密度法确定风积沙标准最大干密度的对比试验。针对风积沙的压实特性，分析研究了3种试验方法的压实机理，提出了风积沙确定标准最大干密度的试验方法及提高压实标准的建议，并在施工现场测试分析，证明应用效果较好。
关键词：路基，最大干密度，试验方法，效果
0引言
路基路面材料压实程度和压实质量的控制是用压实度来衡量。压实度是路基土压实后的干密度与路基土的标准最大干密度的比值，以百分率表示。一般土的标准最大干密度是按照标准击实试验方法，在最佳含水量时得到的最大干密度。
我们在洋河风积沙填筑路基的实验中发现，对于不同类别的风积沙，使用标准重型击实试验所得的标准最大干密度在现场施工检测中，压实度非常容易达到要求，甚至经常出现超过100%的现象。针对这一问题，我们选取不同类别的典型风积沙进行重型标准击实、振动台法和相对密度三种方法的对比试验。
1典型风积沙的物理特性
按照《公路工程土工试验规程》的规定，以0.074mm以下颗粒的含量不同，风积沙分为3大类（SP、SF、SM）。在试验中选择了具有代表性的典型沙样进行，其颗粒组成,如表1所示。
表1风积沙沙样的颗粒组成
沙样
编号 各级留筛质量百分数（%） 沙样
代号
2 2～1 1～0.5 0.5～0.25 0.25～0.074 0.074
沙样b 0.060 0.030 0.170 2.126 83.988 13.626 SF
沙样c 0 0.008 0.032 0.038 80.818 19.104 SM
沙样d 0 0.010 0.014 0.038 95.746 4.192 SP
沙样e 0 0.005 0.030 0.018 98.254 1.692 SP
沙样f 0.008 0.012 0.040 0.068 97.146 2.726 SP
从表1可知，风积沙的颗粒含量主要集中在0.25～0.074mm的范围内，大于0.25mm的颗粒含量不到总质量的3.0%，大于0.074mm的颗粒含量超过了总质量的75%，故定名为细沙。风积沙样的颗粒颗径很细，而且级配不良、沙粒均匀。
2试验方法
2.1风积沙的重型标准击实
按照《公路土工试验规程（JTJ051-93）》中的T0131－93规定，进行备料和试验。
2.2振动台法试验
按照《公路土工试验规程（JTJ051-93）》中的T0132－93规定，进行备料和试验。考虑到施工的可行以及标准击实的结论，选择含水量为干燥和饱和2种状态进行击实。
2.3相对密度法试验
按照《公路土工试验规程（JTJ051-93）》中的T0123－93规定，进行备料和试验。
3试验结果与分析
3.1试验结果
利用以上各种试验方法测定的最大干密度结果,见表2。
表2不同试验方法所得的干密度
沙样名称 标准击实 振动平台 相对密度
干燥状态（g/cm3） 饱和状态（g/cm3） 干燥状态（g/cm3） 饱和状态（g/cm3） 最小干密度（g/cm3） 最大干密度（g/cm3）
沙样b 1.705 1.676 1.741 1.648 1.323 1.696
沙样c 1.650 1.685 1.643 1.564 1.346 1.585
沙样d 1.653 1.696 1.754 1.671 1.422 1.681
沙样e 1.682 1.676 1.726 1.638 1.427 1.664
沙样f 1.726 1.702 1.688 1.609 1.427 1.675
注：①干燥状态指风积沙处于风干状态，含水量在0.3%～1.7%之间;
②饱和状态指击实筒下口在第二层击实时仍有水析出的最小含水状态。
3.2试验结果机理分析
(1)标准重型击实试验法是用一定质量的锤，从规定的高度落下，对沙样进行击实。主要依靠锤的竖向冲击力及横向产生的波动力使沙样颗粒互相靠近、嵌挤。风积沙在干燥状态下，其粘结力和摩擦力主要与沙样的级配有关。在沙样含细颗粒较多时，颗粒之间的粘聚力增大、摩擦力也相对增大，而致使沙样在同样的击实功下，干密度随着细颗粒含量的增大而减小；随着水份的增多，级配较好的沙样在同样的击实功下，能够达到较高的干密度。
(2)振动台法是沙样在顶面承受静荷载和底面垂直动荷载的作用，使整个土样同时受到垂直方向的振动作用。振动平台底部所传递的垂直振动力使得颗粒充分发挥振动，以及在顶部的试块压力下增大冲击作用，振动材料处于振动状态中。在粘聚力小的情况下，主要克服减小材料颗粒之间的内摩擦力，颗粒容易移到密实、稳定状态，粗集料嵌挤形成骨架，而粗集料之间的空隙由较小的颗粒所填充，材料形成密实状态。随着风积沙中的粘、粉颗粒含量的增大，材料之间的粘聚力增大，风积沙颗粒的充分振动受到很大的影响，相对的由于粗颗粒减小、空隙增大，从而使得干密度降低。
(3)相对密度试验测定最大干密度采用的是振动锤击法，在沙样的顶部采用锤击，在沙样的侧面采用振动方式，使整个沙样处于锤击振动状态之中。对于风积沙来说，振动锤击法兼有振动和锤击的2种优点，能够使沙样受到充足的振动和锤击。但是根据风积沙的相对密度结果来看，其值均小于振动法和标准击实，这是因为相对密度的振动锤击功小于振动法和标准击实法。
3.3三种方法的适用性效果分析
现行的压实机械中，大吨位振动压路机已十分普及，其有效压实功中，挤压、振动、揉搓等共同作用，使被压对象达到密实状态。
风积沙由于其特殊的级配组成，击实中要克服的摩擦力、粘聚力涉及到其颗粒的形状、级配、粉粘粒含量、含水量等，并且这些涉及因素相互作用、相互影响。工程实际中一般压实干密度，均可超过93％的压实度—采用标准击实试验所得的标准最大干密度，换言之，现有的压实机械与现行的击实试验的吻合性不佳。尚若增加标准击实试验的击实功（增加锤重，或击实行程长度，或击实次数）则有可能破坏风积沙的级配，也有另立标准之困难，因此建议增加压实度标准为宜。
风积沙特殊的级配是其影响压实的主要矛盾，其中影响摩擦力的主要因素——风积沙颗粒形状是由风积而成的特性十分相似，而影响粘性的粉粘粒(d＜0.074mm)含量和饱和含水量（施工中便于控制又接近最佳的含水量），在较大的压实功作用下，相当于一个等量影响值。标准重型击实试验（干燥状态）在击实过程中，抓住了风积沙影响压实的主要矛盾——颗粒级配及其形状，与工程机械碾压的模拟性好。而振动平台法，似乎应该与碾压振动机械的模拟性更好，但由于其激振力是自下而上的传递，与碾压振动机械对风积沙的激振力是自上而下的传递恰好相反，对于颗粒十分均匀的风积沙，相当一部分颗粒始终有漂浮的趋势，而不象碾压振动机械对沙颗粒的作用——始终有找缝隙下钻的趋势。如此振动平台试验颗粒级配及其形状的敏感性与自上而下的压实机械的激振力吻合性较差。相对密度试验，击实功小，击实力也小，所以其与压实机械压实效果的吻合性差。
由于在实际施工中普遍采用的施工机械为重型压实机械和实际行驶的重型汽车，因此必须采取较高的压实标准，通过我们近2年对风积沙采用这3种方法最大干密度确定方法的大量试验，发现标准击实方法所得最大干密度（干燥状态）与工程实践采用湿压工艺的吻合性较好。而风积沙一般被运用到公路的路基或垫层中，按规范其压实度为93％，但由于标准最大干密度试验的困惑，建议其值由93％变为96％。
4工程实践与试验对比分析
为了得到合理标准最大干密度的确定方法，施工规范规定，采用重型压实机械在最佳含水量附近碾压6～8遍的干密度作为基准，此干密度与标准击实、振动平台及相对密度法取得的最大干密度的比值与所建议的压实度96％相比较，哪一种方法取得的压实度符合程度较好，该法即做为标准最大干密度的试验方法。
现场试验时采用三明重机器厂生产的YZ16轮胎驱动光轮振动压路机进行碾压，风积沙的碾压遍数均为7遍（其中静压3遍，振动4遍）。压实度样本总数各为18组（b,c）、20组（d,e,f），对几种风积沙按照不同的标准最大干密度所取得的压实度进行评价分析，结果见表3。
表3压实效果分析
沙样编号 试验方法 压实度最大值（%） 压实度最小值（%） 压实度平均值（%） 压实度代表值（%） 合格率（%）
沙样b 标准击实 101.76 94.43 98.32 97.45 100.00
相对密度(Dr) 107.97 81.22 95.66 92.48 72.22
振动平台 99.66 92.48 96.28 95.43 88.89
沙样c 标准击实 104.67 96.97 102.10 99.18 100.00
相对密度(Dr) 146.31 105.28 132.95 128.53 100.00
振动平台 105.11 97.38 100.02 101.27 100.00
沙样d 标准击实 105.32 92.31 95.39 97.23 85.00
相对密度(Dr)
振动平台 99.26 86.99 89.90 91.63 40.00
沙样e 标准击实 110.67 95.38 98.49 97.77 100.00
相对密度(Dr)
振动平台 98.10 92.95 95.98 95.28 85.00
沙样f 标准击实 103.57 95.37 99.02 97.86 100.00
相对密度(Dr)
振动平台 105.90 97.52 101.25 100.06 100.00
注：1.压实度代表值置信度为90%;
2.合格率中规定极值为96%～2%=94%
从表3可以看出：采用标准击实试验获取的最大标准干密度进行压实度评价，压实度代表值稳定。按设计压实度代表值96%进行评价，5种沙样除d得分85以外，其余均得分100。采用振动平台法试验获取的最大标准干密度进行压实度评价，压实度代表值起伏较大，若按96%的压实度进行评价，沙样b,d,e得分为零，其余为满分；若按93%的压实度进行评价，沙样d得分为零，其余为满分。如此评价有失公允，未能反映真实情况。而采用相对密度Dr进行评价，沙样c,b最大相对密度均达100%以上，这是由于最大干密度获取时，击实功较碾压击实功小，获取的最大干密度太小所致，所以该方法也不适合于风积沙这种特殊级配材料的压实评价。
5结语
采用标准重型击实，在干燥状态下取样的最大干密度与工程实际的吻合性较好，同时应将原93％的压实度提高到96％。需要说明的是击实在最后一层的倒数21击，应加垫板（有小孔的）进行。
参考文献
1金效仪主编.路基路面工程［M］.北京：人民交通出版社，1998.
2沙庆林编著.公路压实与压实标准［M］.北京：人民交通出版社，2000.
3徐培华，陈忠达主编.路基路面试验检测技术［M］.北京：人民交通出版社，2000.
《风积沙垫层最大干密度的确定方法及应用效果分析》
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文章名称： 风积沙垫层最大干密度的确定方法及应用效果分析
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