关于公路现场密度检测方法的探讨

2010-12-31吴限

中国新技术新产品 2010年8期

关键词：灌砂法环刀碾压

吴限

（江苏省交通技师学院，江苏镇江 212006）

1 前言

压实度是指现场实际达到的密度与室内标准密度的比值。因此，压实度的测定主要包括写内标准密度（最大干密度）确定和现场密度试验。本文结合工程实践，对压实度测定中的现场密度试验作简要的分析和探讨。

2 现场密度检测方法

现场密度主要检测方法有灌砂法、环刀法、核子法、钻芯法。

2.1 灌砂法

适用范围：灌砂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。

原理：灌砂法是利用均匀颗粒的砂去置换试洞的体积，它是当前最通用的方法，很多工程都把灌砂法列为现场测定密度的主要方法。该方法可用于测试各种土或路面材料的密度，它的缺点是：需要携带较多量的砂，而且称量次数较多，因此它的测试速度较慢。根据施工实际情况和业主要求，在高速公路上主要运用灌砂法进行路基压实度检测。

试验步骤：按规定要求标定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量；标定量砂的单位质量；选试验地点，将其清扫干净；凿洞，取出全部凿松材料；将灌砂筒直接对准放在试坑上，打开储砂筒开关，让砂流入试坑内，直到储砂筒的砂不再下流时，关闭开关，称量剩余砂的质量；从挖出的全部材料中取有代表性样品，测定含水量；仔细取出试筒内量砂，以备下次试验时再用；计算灌砂密度。

注意事项：灌砂法是施工过程中最常用的试验方法之一。此方法表面上看起来较为简单，但实际操作时常常不好掌握，并会引起较大的误差；因为它是测定压实度的依据，故经常是质量检测监督部门与施工单位之间发生矛盾或纠纷的环节，因此应严格遵循试验的每个细节，以提高试验精度。为使试验做得准确，应注意以下几个环节：现场测试时，储砂筒中砂面高度和重量与室内标定时保持一致；尽量使用基板，确保试验精度；尽量使检测表面光滑平整。现场测试完后，要检查灌砂筒底板、基板与地面之间是否有砂子漏出，如有要将其单独清出，称其质量，计算密度时应扣除这部分质量；使用进行回收的量砂，下次使用前必需过筛洗净、烘干，并放置足够的时间，使其与标定时的洁净、干潮状况一致；每换一次量砂，都必须测定松方密度，漏斗中砂的数量也应该每次重做。因此，量砂宜事先准备较多数量。切勿到试验时临时找砂，又不作试验，仅使用以前的数据；现场含水量检测，通过烘干法与酒精法（淹没集料出现自由液面，燃烧三次）对比，其结果不超过1%，证明是可行的。但要注意的是所用酒精纯度必须要达到95%，劣质酒精不但不能充分燃烧反而会变成水份，影响检测结果；试坑深度应尽量等于标定时深度，坑壁笔直，上下口直径相等，避免上大下小或上小下大；灌砂时检测厚度应为整个碾压层厚，不能只取上部或者取下一个碾压层中。

2.2 环刀法

适用范围：适用于细粒土及无机结合料稳定细粒土的密度测试。但对无机结合料稳定细粒土，其龄期不宜超过2天，且宜用于施工过程中的压实度检验。

试验步骤：按工程需要取原状土或制备所需状态的扰动土样，整平两端，环刀内壁涂一薄层凡士林，刀口向下放在土样上。

用修土刀或钢丝锯将土样上部削成略大于环刀直径的土柱，然后将环刀垂直下压，边压边削，至土样伸出环刀上部为止，削去两端余土，使与环刀口面齐平，并用剩余土样测定含水量。

擦净环刀外壁，称环刀与土合质量，准确至0.1g。环刀法是测量现场密度的传统方法。国内习惯采用的环刀容积通常为200cm3，环刀高度通常约5cm。用环刀法测得的密度是环刀内土样所在深度范围内的平均密度。它不能代表整个碾压层的平均密度。由于碾压土层的密度一般是从上到下减小的，若环刀取在碾压层的上部，则得到的数值往往偏大，若环刀取的是碾压层的底部，则所得的数值将明显偏小。就检查路基土和路面结构层的压实度而言，我们需要的是整个碾压层的平均压实度，而不是碾压层中某一部分的压实度，因此，在用环刀法测定土的密度时，应使所得的密度能代表整个碾压层的平均密度。然而，这在实际检测中是比较困难的，只有使用环刀所取的土恰好是碾压层中间，环刀法所得的结果才可能与灌砂法的结果大致相同。另外，环刀法适用面较窄，对于含有粒料的稳定土及松散性材料无法使用。

2.3 核子密度湿度仪法

适用范围：适用于现场用核子密度仪以散射法或直接透射法测定路基材料的密度和含水量，并计算施工压实度，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试验。

该法是利用放射性元素测量土或路面材料的密度和含水量。这类仪器的特点是测量速度快，需要人员少。该类方法适用于测量各种土或路面材料的密度和含水量，有些进口仪器可贮存打印测试结果。它的缺点是，放射性物质对人体有害，另外需要打洞的仪器，在打洞过程中使洞壁附近的结构遭到破坏，影响测定的准确性。对于核子密度湿度仪法，可作施工控制使用，但需与常规方法比较，以验证其可靠性。

试验步骤：打开仪器箱，将仪器提手扶正，拧紧连接套，将仪器电源开关打开，使仪器进入预备状态，预热15分钟。将聚乙烯标准块放置在支架上，再将仪器放置在标准块上，进行测量标准计数。平整待测地面，如果不平要用小刀铲除突出点，用细土填满凹下点，以保证仪器底部与地面有良好的接触。测量记录。选择初始参数，包括预置测量时间、密度和绝对含水量修正值、测量序号、最大干密度，按下测量键，仪器发出鸣叫声，开始对土基进行测试，等仪器发出短促的鸣叫声时，即显示出所测结果，读数并记录。

注意事项：仪器工作时，所有人员均应退到距仪器2m以外的地方；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；仪器应由经有关部门审查合格的专人保管，专用使用。对从事仪器保管及使用的人员，应遵照有关核辐射检测的规定，不符合核防护规定的人员，不宜从事些项工作。

2.4 钻孔取芯法

适用范围：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样的密度，以评定沥青面层的施工压实度，同时适用于龄期较长的无机结合料稳定类基层和底层的密度检测。

原理：沥青混合料面层的施工压实度是指按规定方法测得的混合料试样的毛体积密度与标准密度之比，以百分率表示。对沥青混合料，国内外均以取样测定作为标准试验方法。

试验步骤：

（1）钻取芯样

按路面钻孔及切割取样方法钻取路面芯样，芯样直径不宜小于100mm。当一次钻孔取得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。如试件边角有松散颗粒，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。

按现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的沥青混合料试件密度试验方法测定试件的视密度或毛体积密度。当试件的吸水率小于2%时，采用水中重法或表干法测定；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。

注意事项：压实度的大小取决于实测的压实密度，同样也与标准密度的大小有关，但是目前对标准密度的规定并不统一，有些工程在压实度达不到时，便重新进行马歇尔试验，调整标准密度，使压实度达到要求，这样实际上是弄虚作假。为防止这种情况，新的检测方法规定了三种标准密度，一种是马歇尔击实试件密度；另一种是试验路段钻孔取样密度；第三种是由实测最大密度按空隙率折算的标准密度。在进行检测时，应结合工程实际情况，采用相应的标准密度。