分析灌砂法检测压实度有哪些优点
关键词：公路路基,压实度,灌砂检测技术
1.公路路基的压实度
公路路基的压实度是指现场材料压实后的干密度与该材料的标准干密度之比， 计算公式如下：
式中， K为测试地点的施工压实度(%); ρc为试验中得到的试样最大干密度(g/cm3); ρd为试样的干密度(g/cm3); ρw为试坑材料的含水量(%); w为试坑材料的含水量(%); mw为试坑中取出的全部材料的质量(g); mb为填满试坑的砂的质量(g); Ys为量砂的单位质量(g/cm3)。
公路路基主要包括半刚性基层和柔性基层两大类， 其中柔性基层是主要以碎石为代表的粒料类基层和以沥青为代表的沥青稳定类基层。 半刚性基层最大干密度主要是按照公路工程无机结合料稳定材料试验规程标准进行击实法确定，如果一旦粒料含量过高时击实法测量就受到了限制， 也就因此不能够准确地测量出最大干密度， 而且按照工程施工规范要求的压实度成型， 所测得的有关参数也不准确， 若以此进行施工就不能保证工程质量。所以目前主要用理论计算法、 振动击实法等进行最大干密度确定， 其中理论计算法主要根据半刚性基层材料的体积组成， 利用结合料和粒料级配组成与密度综合确定混合料的最大干密度，主要用于无机结合料稳定粒料类材料。
2.灌砂法检测技术的应用
灌砂法的基本原理是利用粒径为0.30mm～0.60mm的清洁干燥的砂，从灌砂筒中自由下落到试洞中，即用标准砂来置换试洞中的试样， 从而测定试洞的体积， 并根据试样的含水率计算试样的干密度。 灌砂法检测技术适用于现场测定公路路基或者砂石路面以及路基土各种材料的压实度和密实度检测。下面将对灌砂法检测技术的应用进行具体分析。
2.1灌砂筒选择
当试样的最大粒径小于15mm、 测定层的厚度不超过150mm时，应选择直径为100mm的小型灌砂筒; 当试样的最大粒径等于或者大于15mm，但不大于40mm， 且测定层的厚度超过150mm， 但不超过200mm时， 应使用直径为150mm的大型灌砂筒测试; 当集料的最大粒径超过40mm时， 应该选择直径为200mm的灌砂筒。
灌砂筒确定好后就要标定筒下部圆锥体内砂的质量， 在灌砂筒筒口高度上，向灌砂筒内装砂直到距离筒顶部15mm处为止，然后称取筒内砂的质量M1并精确到1g。 称完后将筒盖打开使砂自由流出，并且让留出的砂体积与施工现场采取样本的体积相当， 然后称筒内剩余砂的质量M5同样精确到1g。 不停地晃动筒内的余砂， 轻轻地将筒移至玻璃板上， 打开筒盖让余砂自然流出， 此时玻璃板上的砂就是填满锥体的砂M2， 对以上过程重复三次求得平均值。
2.2现场检测
根据现场施工的实际情况选择好相应的灌砂筒， 然后标定砂的单位质量， 用水确定标定罐的容积并精确到1ml。在储砂筒中装入质量为M1的砂，并将灌砂筒放在标定罐上， 打开筒盖让砂自然流出， 在整个过程中确保灌砂筒的稳定，当筒内的砂不再下流时取下灌砂筒， 称取筒内余砂的质量M3并精确到1g。 计算出填满标定罐的砂子的质量， 即M=M1-M2-M3， 重复三次上述过程求得平均值。在试点将基板放在表面，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， 将灌砂筒的筒盖打开，让砂自然流到基板的中孔内。 直到筒内的砂不再下流为止， 取下灌砂筒并称量筒内余砂质量M6，精确到1g。从挖出的全部材料中取出具有代表性的样品，放在试验器皿当中， 测定其含水量。 样品用小灌砂筒测定时对于细粒土，应该不少于100g， 对于各种中粒土， 应该不少于500g; 用大灌砂筒测定时，对于细粒土， 应该不少于200g， 对于各种中粒土， 应该不少于1 000g，对于粗粒土或者水泥、 石灰以及粉煤灰等无机结合材料， 应该取出全部材料将其烘干， 并且不少于2 000g， 称其重量并精确到1g。 在试洞挖好后， 将灌砂筒直接对准放在试坑上， 打开开关让砂自然流出， 在此期间要保持灌砂筒的稳定， 当筒内的砂不再下流时测量余砂的质量并精确到1g。 仔细取出试筒内的量砂， 为下次试验做备用， 如果量砂的湿度已经发生变化或者混有杂质，则应该重新进行烘干及过滤处理，并且放置在外一段时间与空气湿度达到平衡后再使用。 最后对测量的数值进行计算， 当试坑材料组成与击实试验的材料存在较大差异时， 可以用试坑材料做标准进行击实， 求取实际的最大干密度。
2.3灌砂法检测的质量控制
按要求进行压实后再填筑路基， 利用置换的方式加强地基， 换填部分的压实度应不小于90%。 软土厚度薄，并且存在2m以上的硬壳层的路段， 采用堆载预压处理。 对于路基土、 路面半刚性基层以及粒料类柔性基层而言， 压实度就是指施工区域的土地实际达到的干密度与室内标准击实试验所得的最大干密度的比值，对于沥青面层以及沥青稳定基层而言， 压实度就是指现场实际达到的密度与室内标准密度的比值， 压实度是填土工程的质量控制指标。 先取压实前的土样送试验室测定其最佳含水量时的干密度，此为试样干密度。 再取由击实试验后所得试样的最大干密度， 用实际干密度除以最大干密度即是土的实际压实度。 用此数与标准规定的压实度比较， 也就得到了公路路基土的压实程度是否达到质量标准。根据国家颁布的《公路工程技术标准》(JTG B01—2003)。
路面路基的压实度评定要点是， 控制平均压实度的置信下限， 以保证整体水平。 规定单点极值不得超出规定值， 防止局部隐患。 规定扣分界限以区分质量的优劣。当路面路基的单点压实度全部大于或者等于规定值时， 说明评定路段的压实度合格。 此外， 在公路路基施工过程中由于混合料中碎石粒径不稳定， 造成了混合料的最大干容重不固定，每一层甚至每一段填料的最大干容重均不一样，所以用灌砂法检测常出现压实度超密的现象， 因此现场监理需要对路基的每一层确定最大干容量3
3.结语
综上所述， 伴随着我国公路建设的快速发展，公路施工质量成为了影响人们出行安全的关键所在， 而路基是公路的主体部分， 与路面共同承受着交通荷载的作用， 所以路面路基的压实度直接关系到整个道路的使用安全性以及稳定性，因此要对路面路基压实度进行工程试验检测， 通过一系列的试验客观地评定各种施工材料的质量， 并推广一些新材料、 新技术以及新工艺的应用， 然后合理地控制公路建设的工程质量，从而促进我国公路基础设施建设上升到一个新高度。
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本文选自《技术物理教学》。 《技术物理教学》坚持党的基本路线，贯彻党的教育方针，推进高、中职物理教材建设，深化物理教改革，提高教与学的水平。以高职、中职、中专等物理教师和学生为主，兼顾其它层次学校的师生以及其它物理教学工作者。主要栏目有教学研究、问题讨论、实验教学、学生园地、物理学家贡献。