
承載比試驗儀承載比(CBR)試驗方法CBR又稱加州承載比,是Califomia Bearing Ratio的縮寫,由美國加利福尼亞州公路局首先提出來的,用於評定路基土和路面材料的強度指标.在國外多採用CBR作爲路面材料和路基土的設計參數.
目前我國已将CBR值列入《公路路基設計規範》(JTJO13-95),《公路路基施工技術規範》(JTJ033-95)和《公路瀝青路面設計規範》(JTJ014-97),作爲路基填料選擇的依據.
1.3.1 承載比試驗儀<室内>CBR試驗方法
一,目的和适用範圍
1.本試驗方法隻适用於在規定的試筒内制件後,對各種土和路面基層,底基層材料進行承載比試驗.
2.試樣的zui大粒徑宜控制在25mm以内,zui大不得超過38mm.
二,承載比試驗儀儀器設備
1.圓孔篩:孔徑38mm,25mm,20mm及5mm篩各1個.
2.試筒:内徑152mm,高170mm的金屬圓筒;套環,高50mm;筒内墊塊,直徑151mm,高50mm;夯擊底闆,同擊實儀.試筒的形式和主要尺寸如圖1-11所示.
3.夯錘和導管:夯錘的底面直徑50mm,總質量4.5kg.夯錘在導管内的總行程爲450mm,夯錘的形式和尺寸與重型擊實試驗法所用的相同.
4.貫入杆:端面直徑50mm,長約100mm的金屬柱.
5.路面材料強度儀或其它荷載裝置:能量不小於50kN,能調節貫入速度至每分鍾貫入1mm,可採用測力計式,如圖1-12所示.
6.百分表:3個.
7.試件頂面上的多孔闆(測試件吸水時的膨脹量),如圖1-13所示.
8.多孔底闆(試件放上後浸泡水中).
9.測膨脹量時支承百分表的架子,如圖1-14所示.
10.荷 載闆:直徑150mm,中心孔眼直徑52mm,每塊質量1.25kg,共4塊,並沿直徑分爲兩個半圓塊,如圖1-15所示.
11.水槽:浸泡試件用,槽内水面應高出試件頂面25mm.
12.其它:台秤,感量爲試件重量的0.1%;拌和盤;直尺;濾紙;脫模器等
與擊實試驗相同.
三,承載比試驗儀試樣
1.将具有代表性的風幹試料(必要時可在50℃烘箱内烘幹),用木碾搗碎,但應盡量注意不使土或粒料的單個顆粒破碎.土團均應搗碎到通過5mm的篩孔.
2.採取有代表性的試料50kg,用38mm篩篩除大於38mm的顆粒,並記錄超尺寸顆粒的百分數.将已過篩的試料按四分法取出約25kg,再用四分法将取出的試料分成4份,每份質量6kg,供擊實試驗和制試件之用.
3.在預定做擊實試驗的前一天,取有代表性的試料測定其風幹含水量.
四,承載比試驗儀試驗步驟
1.稱試筒本身質量m1,将試筒固定在底闆上,将墊塊放入筒内,並在墊塊上放一張濾紙,安上套環.
2.将1份試料,按3層每層98次進行擊實,求試料的zui大幹密度和*含水量.
3.将其餘3份試料,按*含水量制備3個試件,将一份試料鋪於金屬盤内,按事先計算得的該份試料應加的水量均勻地噴灑在試料上.
用小鏟将試料充分拌和到均勻狀态,然後裝入密閉容器或塑料口袋内浸潤備用.
浸潤時間:重粘土不得少於24h,輕粘土可縮短到12h,砂土可縮短到1h,天然砂礫可縮短到2h左右.
制每個試件時,都要取樣測定試料的含水量.
注:需要時,可制備三種幹密度試件.如每種幹密度試件制3個,則共制9個試件.每層擊數分别爲30,50和98次,使試件的幹密度從低於95%到等於100%的zui大幹密度.這樣,9個試件共需試料約55kg.
4.将試筒放在堅硬的地面上,取備好的試樣分3~5次倒入筒内(視zui大粒徑而定).按五層法時,每層需試樣約900g(細粒土)~1100g(粗粒土);按三層法時,每層需試樣1700g左右(其量應使擊實後的試樣高出1/3筒高1~2mm).整平表面,並稍加壓緊,然後按規定的擊數進行*層試樣的擊實,擊實時錘應自由垂直落下,錘迹必須均勻分布於試樣面上.每一層擊實完後,将試樣層面"拉毛",然後再裝入套筒.重複上述方法進行其餘每層試樣的擊實,試筒擊實制件完成後,試樣不宜高出筒高10mm.
5.卸下套環,用直刮刀沿試筒頂修平擊實的試件,表面不平整處用細料修補.取出墊塊,稱量筒和試件的質量m2.
6.泡水測膨脹量的步驟如下:
(1)在試件制成後,取下試件頂面的破殘濾紙,放一張好濾紙,並在上安裝附有調節杆的多孔闆,在多孔闆上加4塊荷載闆,如圖1-15所示.
(2)将試筒與多孔闆一起放入槽内(先不放水),並用拉杆将模具拉緊,安裝百分表,並讀取初讀數.
(3)向水槽内放水,使水自由進到試件的頂部和底部,在泡水期間,槽内水面應保持在試件頂面以上大約25mm.通常試件要泡水4晝夜.
(4)泡水終瞭時,讀取試件上百分表的終讀數,並用下式計算膨脹量:
(5)從水槽中取出試件,倒出試件頂面的水,靜置15min,讓其排水,然後卸去附加荷載和多孔闆,底闆和濾紙,並稱其質量m3,以計算試件的濕度和密度的變化.
7.承載比試驗儀貫入試驗
(1)将泡水試驗終瞭的試件放到路面材料強度試驗儀的升降台上,調整偏球座,使貫入杆與試件頂面全面接觸,在貫入杆周圍放置4塊荷載闆.
(2)先在貫入杆上施加45N荷載,然後将測力和測變形的百分表的指針都調至零點.
(3)加荷 使貫入杆以1~1.25mm/min的速度壓入試件,記錄測力計内百分表某些整讀數(如20,40,60)時的貫入量,並注意使貫入量爲250×10-2mm時,能有5個以上的讀數.因此,測力計内的*個讀數應是貫入量30×10-2mm左右.
五,承載比試驗儀結果整理
1.以單位壓力(p)爲橫坐标,貫入量()爲縱坐标,繪制p——關系曲線,如圖1-16所示.圖上曲線1是合适的,曲線2開始段是凹曲線,需要進行修正.修正時,在變曲率點引一切線,與縱坐标交於0′點,0′即爲修正後的原點.
2.一般採用貫入量爲2.5mm時的壓力與标準壓力之比作爲材料的承載比(CBR),即:
式中 CBR——承載比(%);
p——貫入量爲2.5mm時的單位壓力(kPa).
同時計算貫入量爲5mm時的承載比:
如貫入量爲5mm時的承載比大於2.5mm時的承戴比,則試驗要重做,如結果仍然如此,則採用5mm時的承載比.
3.試件的濕密度用下式計算:
式中 ρW——試件的濕密謀(g/cm3);
m2——試筒和試件的合質量(g);
m1——試筒的質量(g);
2177——試筒的容積(cm3).
4.試件的幹密度用下式計算:
式中 ρd——試件的幹密度(g/cm3);
ω——試件的含水量.
5.泡水後試件的吸水量按下式計算:
式中 ωa——泡水後試件的吸水量(g);
m3——泡水後試筒和試件的合質量(g);
m2——試筒和試件的合質量(g).
6.本試驗記錄格式如表1-7和1-8.
貫入試驗記錄 表1-7承載比試驗儀
土樣編号___________ 試驗者___________
zui大幹密度1.69g/cm3 計算者___________
*含水量 18% 校核者___________
每層擊數 27 試驗日期_________
試件編号_________
量力環校正系數C=2398.25N/0.01mm,貫入杆面積A=19.635cm2
l=2.5mm時 p=611kPa
l=5mm時 p=690kPa
荷載測力計百分表
讀數R
單位壓力p
(MPa)
百分表讀數
(0.01mm)
貫入量承載比試驗儀
(mm)
0.9
110
60.5
0.61
1.8
220
106.5
1.07
2.9
354
151
1.51
4.0
489
194
1.94
4.8
586
240.5
2.41
5.1
623
286
2.86
5.4
660
335
3.34
5.6
684
383
3.83
5.6
684
488
4.88
膨脹量試驗記錄 表1-8承載比試驗儀
膨
脹
量
試驗次數
項目
計 算 式
1
2
3
筒号
(1)
泡水前試件(原試件)高度(mm)
(2)
120
120
120
泡水後試件高度(mm)
(3)
128.6
136.5
133
膨脹量(%)
(4)
7.167
13.75
10.83
膨脹量平均值(%)
10.58
密
度
筒質量m1(g)
(5)
6660
4640
5390
筒+試件質量m2(g)
(6)
10900
8937
9790
筒體積(cm3)
(7)
2177
2177
2177
濕密度ρW(g/cm3)
(8)
1.948
1.974
2.021
含水量ω(%)
(9)
16.93
18.06
26.01
幹密度ρd(g/cm3)
(10)
1.666
1.672
1.604
幹密度平均值(g/cm3)
1.674
吸
水
量
泡水後筒+試件合質量m3(g)
(11)
11530
9537
10390
吸水量ωa(g)
(12)
(11)—(6)
600
600
吸水量平均值(g)
610
六,承載比試驗儀精度要求
如根據3個平行試驗結果計算得的承載比變異系數CV大於12%,則去掉一個偏離大的值,取其餘2個結果的平均值.如CV小於12%,且3個平行試驗結果計算的幹密度偏差小於0.03g/cm3,由取3個結果的平均值.如3個試驗結果計算的幹密度偏差超過0.03g/cm3,則去掉一個偏離大的值,取其2個結果的平均值.
七,承載比試驗儀報告
1.材料的顆 粒組成,*含水量(%)和zui大幹密度(g/cm3).
2.材料的承載比(%),承載比小於100%,準確到5%;承載比大於100%,準確到10%.
3.材料的膨脹量(%).
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