土方路基填料的最大干密度的确定探讨

2018-03-26李慧强

建材与装饰 2018年52期

李慧强

（鹤山市建设工程质量检测中心广东省鹤山市 529700）

前言

截止到目前，土方路基填料最大干密度的主要确定方式击实试验，该方式的整个过程极为繁琐，需要做好试样抽取、处理和曲线图绘制等，最终根据曲线图绘制来确定最大干密度以及最佳含水率。在具体实验过程中，后一步容易受到前一步操作的制约，应确保每一步骤的规范操作，只有这样，才能确保最终结果具备较高的准确性。

1 土源情况分析

由于不同地区的地质成因不相同，导致不同深度的土质区别差异化很大。截止到目前，各地土方路基填料来源主要涉及到的渠道有两个，其中一个是业主提供的取土坑，另一种是对其他各个工程中的弃土进行收购。在此过程中，所提取的土体深度一般在2.5m左右，站在单个取土坑角度来说，其取土面积并不会太大，这也导致土的层理变化并不明显，土源质量更加稳定和可控。但随着各个城市土地资源较为匮乏，各种弃土收购成为了土方路基填料的主要来源。由于该类土源结构极为复杂，在取土位置和取土深度上也无法得到合理控制，而且土质混合显得更加严重，为土方路基填料最大干密度确定带来了极大影响。图1是广东省某城市建筑弃土土堆之中的三种不同类型土质示意图，第一部分土样颜色为褐色，土质为淤泥质图，第二部分的土质颜色为棕黄色，类型为亚黏土，第三部分主要是淤泥质粘土。

图1 不同类型土质示意图

2 土方路基填料的最大干密度的确定

2.1 土样抽取

在整个土方路基填料最大干密度确定上，需要确保所抽取的土样具备一定的代表性，这也是提升最终结果准确性的关键所在。因此，在填料试样抽取上，应该以代表性为主，将提取坑作为土源，让选取的试样具备更强代表性，为后续实验提供基础条件。但对于购买的弃土土源，其构成具备很强特殊性，在试样抽取上，存在很多不确定因素，增加后续试验难度。为此，在该类抽样过程中，工员需要对弃土来源进行查询，并对不同土堆之中的土质情况进行检测，以现场土质为主，对其检测单元进行有效划分，在条件允许时候，整个检测工作也能与具体的弃土单位直接形成对接关系，将其运送到指定位置。在具体代表性试样抽取过程中，应该以“十”形或者是“米”形为主，设置9个取样位置，在取样数量确定上，不能少于正常试验数量的2倍，确保试验的完整性[1]。

2.2 试样制备

该实验过程中所需要的土样需要尽可能采取自然风干策略，将其中的含水量降到最低，一旦遇到阴雨天气，可以借助于烘箱等将土样水分蒸发，烘箱温度以50℃为宜。在土样风干过程之中，还要注意不能受到雨水侵袭，否则会对最终结果产生影响。除此之外，在试样风干上，工作人员还要对其中存在的结块进行处理，通过碾碎操作，让试样处理速度提升，并将土样的准备时间缩短，避免由于过分干燥，增加土体分子之间的粘结度，以及土样颗粒之间的受损程度。除了土样之中的个别杂质之外，还要进行全部碾碎过筛操作，确保土样不会受到任何人为因素干扰，降低试验结果的准确性。另外，在试样碾碎过筛之后，还要确保击实试验之中的用料含水量降低最低。当土样风干操作结束之后，可以将其分装到塑料袋之中进行密封，该操作以四分法为主。不同击实试验所需要的样品质量如下：①小试筒，体积为997cm3，根据不同土质来确定质量，范围在2000～2500g之间。②利用大试筒将样品和无机结合料材料混合到一起，其中，具体的样品数量为5000g，大试筒的体积为2177cm3。在不同击实试验小组配置过程中，每组可以配置5～6个样品，如果是开展平行试验，工作人员可以进行同步准备工作。

2.3 击实试验和试样制备

2.3.1 预定含水率确定

在预定含水率确定过程中，主要涉及到三种方式：①参考具体的土体塑限，对其含水率进行预估，一般来说，素土的最佳含水率塑限集中在60%左右；②对同地区同类型土的含水率进行参考；③根据实际经验来确定。每一组的击实试验之中，需要配置5～6个不同的含水率试样，而且在含水率分布上，其中2个试样的含水率需要比最佳含水率更小，还要有两个试样大于预定含水率，这样才能确保试验结果具备较高稳定性。在具体含水率配置跨度上，也应该根据具体土质情况进行详细考虑，一般以1～3%为宜，如果试样的塑性指数较小，应该以小跨度为标准开展配置工作。

2.3.2 拟配试样用水量计算

在击实试验开展的前一天，工作人员需要对土样风干含量率进行检测，为试样的配水量确定提供基础。另外，在试样含水量配置之前，需要对各个含水率试样进行计算，确定好无机结料的具体数值，并由上级人员审核无误之后，方可继续下一步操作。在配料工作开展上，人们还应该根据具体天气状况对加水量进行计算，具体范围是0.1～0.3%，从而对整个试验过程中的含水量损失进行补偿。在素土浸润上，人们可以按照具体含水量情况和要求，将水一次性加入到样品之中进行搅拌，随后闷浸一晚上。当上述工作结束之后，可以继续添加一些填料，如水泥、石灰等，在浸润方式和浸润时间确定上，应按照具体无机结合料种类进行确定。以掺水泥的填料为例，除了水泥之外，其他材料均需要按照之前预定的配置用量进行添加，之后进行搅拌操作，在混合均匀之后方可用于浸润操作。在击实试验开展之前，需要将水泥逐个加入，并做好搅拌操作。需要注意的是，整个实验应该在水泥加入的1h之内完成，否则试样将会作废，而且试样的浸润时间也不会超过24h。黏性土质的浸润时间一般为12～24h，粉质土一般为6～8h，如果是砂类土，可以将时间缩短到4h左右[2]。

2.4 土的击实试验

站在公路工程土方路基填料角度来说，所采用的击实试验方法和标准一般以重型为主，具体来看，细粒土会选用小击实筒，填料数量为5层，每层的锤击次数为27次，也可以选择大筒，填料数量为3层，每层的锤击次数为98次。另外，在每层锤击过程中，可以利用4.5kg的击锤炒年糕45cm高位置处进行下落击实。在击实操作开始之前，可以在试筒壁上抹一层凡士林，之后在筒底或者是垫块之上放置好塑料薄膜，便于击实操作完成之后，完成试筒的取下操作。在击实操作过程中，工作人员还需要注意装料均匀性放置，将击锤自由落下，当击实工作完成之后，人们需要对击实厚度进行详细检查，并作出适当调整工作，直到与相关标准相符。当击实工作结束之后，工作人员还要做好筒内削刮工作，这样一来，试样和套筒才能实现完全脱离，为击实高度测量创造有利条件。还要将试样周边的物质清除出去，并将中间试样迅速碾碎，提升含水量测量结果的代表性。最后，工作人员应确保含水量样品抽取工作保持迅速状态，还要在密闭容器之中开展，在降低水量损失同时，避免对含水量真实性产生过大影响。

2.5 数据处理

当击实操作全部完成之后，整个试样的湿密度计算可以根据以下公式进行：

该式中：pw代表试样的湿密度，单位为g/cm3；m1代表试筒和湿试样总质量，单位为g；m2代表试筒质量，单位为g；V代表试筒的总体积。

在干密度计算上，可以利用以下公式进行：

该式中：pd代表试样干密度，w代表试样含水量。

小组试样的干密度数值应伴随着含水量的提升而提升，随后再逐渐降低，呈现出抛物线状态。另外，各个小组的击实结果应确保最大干密度值两侧分布两个逐步降低的数值，否则在后续需要进行有效的补点检测操作。

2.6 数据分析

截止到目前，在最大干密度确定上，依然以图解法为主，并根据相关规定和标准进行曲线绘制。当曲线与检测点相接近时，检测数值的离散性大大降低，而具体的曲线绘制方式选择，还要根据路基调料类型进行最终确定。从具体的干密度和含水量关系曲线之中可以看出，顶峰所在的干密度和含水率代表着整个试验的最大干密度和最佳含水量。工作人员还可以根据具体的平行检测结果之后的平均值计算，将其作为最终的研究结果。如果在试验结束之后，得到的两个最大干密度数值偏差大于0.05g/cm3，最佳含水量偏差超过0.5%，可以判定该试验结果无效，此时工作人员需要重新进行检测或者是补点操作。如果是稳定的单一土源，击实试验的准确程度将会大幅提升，可以直接在施工现场之中开展控制工作。如果土源种类多样，人们可以根据具体的铺筑试验段情况，对最终结果进行再次验证，确保整个试验的准确程度不会受到任何影响[3]。