轻型和重型击实试验对比分析

王 栋

(山西省建筑设计研究院，山西太原 030013)

1 概述

多年建筑经验表明，在进行土方的压实作业过程中，正确的进行土体的压实工作，在合理的参数指标基础上，选择合理的压实方法，可以在保证达到较好压实质量指标的条件下，大大的节省费用［1］。工程中常用压实度来控制工地压实质量［2］。将室内击实试验得到的土体最大干密度作为标准控制工地现场施工时所要求达到的干密度。室内击实试验是模拟工程实际情况，在室内利用击实仪，将土体按照一定的标准试验方法进行击实，测定土体击实后的干密度与含水量之间的关系，并确定最大干密度及最优含水量，从而在现场通过压实度对压实施工质量进行控制，检验施工过程中压实度是否达到有关规定。事实上，土体在现场的碾压或夯实与室内击实试验是有区别的。室内击实试验也分为标准轻型与重型两种，二者反映的击实能不同，得到的击实曲线也不同。因此，有必要探讨两种击实试验之间的差异，为合理选择击实能与击实方法提供参考。

2 轻型与重型击实试验

我国各行业对轻型和重型击实试验的击实标准规定有所不同，但相差不大［3-5］。SL 237-1999土工试验规程和GB/T 50123-1999土工试验方法标准中击实标准的规定基本相同，JTJ 051-93公路土工试验规程中击实标准在锤底直径、落距、击实筒尺寸和层击数等方面与前二者有略微的差别。GB/T 50123-1999中轻、重型击实标准有关参数见表1。

表1 轻、重型击实标准参数

轻型击实和重型击实试验的过程和步骤及有关区别如下:

1)取一定数量的风干土样进行碾压。其中轻型约20 kg，重型约为50 kg。2)将碾压后的土样过筛，轻型击实试验过5 mm筛，重型击实试验过20 mm筛。拌匀后测定土样的风干含水率。3)根据塑限预估最优含水率，并制备一组至少5个以上不同含水率的试样。每两个含水率之间的差值约为2%，其中轻型击实试验的预估含水率中2个大于塑限，1个接近塑限，2个小于塑限。重型击实试验应至少有3个预估含水率小于塑限。按照公式:mw=来计算加水量。4)将一定质量的土样按预定含水率均匀喷洒所需加水量，拌匀后密封、静置备用。一般静置的时间为一昼夜。5)将击实仪置于坚实平整的地面上，在击实筒内壁和地板上涂抹凡士林，连接击实筒及护筒。将制备好的试样按一定质量进行分层击实。轻型击实法每层土体质量约为600 g～800 g，分3层进行击实，每层击数为25。重型击实法每层土体质量约为900 g～1 100 g，分5层进行击实，每层56击。注意每层交接面处应进行刨毛，并使得击实完成后超出击实筒顶的试样高度不超过6 mm。6)刮平击实筒顶部和底部的余土后秤取击实筒连同试样的质量，精确至1 g。7)取出试样，从试样中心处取一定质量的土样进行含水率测定，称量精确至0．01 g。试样的含水率应取2个平行测定的结果。平行差不大于1%。8)对其余预配含水率下的试验重复上述步骤。9)计算各不同含水率下击实试样的干密度，绘制击实曲线，并测定最大干密度和最优含水量。

3 同种土在不同击实方法下的击实结果比较

试验选用液限为16．1%，塑性指数为9．9%，比重为2．7的低液限粉土分别进行室内轻型和重型击实试验。试验结果如表2和图1所示。

表2 同种土轻型和重型击实试验结果

图1 同种土在轻型和重型击实下的击实曲线

可见，同种土在不同的击实方法下得到的最优含水量和最大干密度有较大的差异。随着击实能增加，最优含水量减小，最大干密度增大。从压实度定义可以看出，室内击实试验得到的最大干密度对判别压实质量是非常重要的参数。在进行压实度的计算时，应特别注意得到最大干密度所采用的击实标准。若现场击实能大于室内击实采用的击实能，则会出现压实度假性偏大，无法保证工程安全;反之若现场击实能小于室内击实采用的击实能，虽可提高填筑时土体的安全性和稳定性，但却会造成压实度值偏低，难以达到规范要求而使得施工难度和工程造价大幅增加。

4 采用重型击实标准控制路基压实质量

有关试验研究表明，各种不同类型的土体采取重型击实方法得到的最大干密度均比轻型击实方法得到的最大干密度要大，平均增大7% ～12%，且土体的塑性指数越高，最大干密度增大的幅值越大。近年来，随着道路交通压力的逐渐增大，提高路基压实质量的要求迫不及待［6，7］。表3是我国在某一时期分别采取的以轻型和重型击实为标准的最低压实度要求。从表中可以看出，采用重型击实标准的压实度值虽比采用轻型标准的压实度值小2%～3%，但由于重型击实的最大干密度是轻型击实最大干密度的1．07倍～1．12倍，因此按照重型击实标准控制的压实度要求计算的路基土在施工现场需达到的干密度仍然大于按轻型击实控制的干密度。可见，采用重型击实标准控制路基的压实度质量，将提高实际压实时土体的干密度，增加路基土的强度。

表3 不同击实标准下的压实度控制

5 结语

上述研究结果表明，同种土在重型击实和轻型击实下得到的击实曲线不同，重型击实得到的最大干密度大于轻型击实得到的最大干密度，而前者的最优含水率小于后者的最优含水率。根据不同击实标准判定土体的压实质量存在较大的差异。现场压实时，应注意采用与室内击实试验一致的击实能，这样计算的压实度才具有真实的可比性。否则将造成压实质量与实际不符，无法保证工程的安全性。此外，最大干密度和最优含水量对于路基压实质量均具有重要的意义。随着压实机械的多样化和压实方法的不断改进，研究最大干密度和最优含水量受这些因素的影响，将对准确控制填土压实质量具有实际的工程意义。

［1］赵继志，唐质勇．采用重型击实标准提高路基压实质量［J］．交通运输工程学报，2004，4(2):14-18．

［2］任本杰，郭兆清．基于标准击实试验中值得注意问题的分析［J］．工程与建设，2006，20(3):241-243．

［3］GB/T 50123-1999，土工试验方法标准［S］．

［4］SL 237-1999，土工试验规程［S］．

［5］JTJ 051-93，公路土工试验规程［S］．

［6］刘义新，鲁教银，吴 军．轻型击实与重型击实在市政道路工程中的应用［J］．山西建筑，2007，33(30):293．

［7］郑丽君．土的轻型与重型击实试验结果的统计分析［J］．岩矿测试，2006，25(3):297-298．