路基路面压实度实验（ 挖坑灌砂法）

一、实验目的和适用范围

1、本实验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、沥青贯入式路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。

2、用挖坑灌砂法测定密度和压实度时，应符合下列规定：

（1）当集料的最大粒径小于15mm、测定层的厚度不超过150mm时，宜采用φ100mm的小型灌砂筒测试。

（2）当集料的最大粒径等于或大于15mm，但不大于40mm，测定层的厚度超过 150mm，但不超过200mm时，应用φ150mm的大型灌砂筒测试。

二、仪具与材料

（1）灌砂筒：有大小两种，根据需要采用。型式和主要尺寸见图1及表1。当尺寸与表中不一致，但不影响使用时，亦可使用。储砂筒筒底中心有一个圆孔，下部装一倒置的圆锥形漏斗，漏斗上端开口，直径与储砂筒的圆孔相同。漏斗焊接在一块铁板上，铁板中心有一圆孔与漏斗上开口相接。在储砂筒筒底与漏斗顶端铁板之间设有开关。开关为一薄铁板，一端与筒底及漏斗铁板铰接在一起，另一端伸出筒身外。开关铁板上也有一个相同直径的圆孔。

（2）金属标定罐：用薄铁板制作的金属罐，上端周围有一罐缘。

（3）基板：用薄铁板制作的金属方盘，盘的中心有一圆孔。

（4）玻璃板：边长约500～600mm的方形板。

表1  灌砂仪的主要尺寸                 

注：如集料的最大粒径超过40mm，则应相应地增大灌砂筒标定罐地尺寸。如集料的最大粒径超过60mm，灌砂筒和现场试洞的直径应为200mm。

 

        

图1 灌砂筒和标定罐

（5）试样盘：小筒挖出的试样可用饭盒存放，大筒挖出的试样可用300mm×500mm×40mm的搪瓷盘存放。

（6）天平或台秤：称量10～15kg，感量不大于1g。用于含水量测定的天平精度，对细粒土、中粒土、粗粒土宜分别为0.01g、0.1g、1.0g。

（7）含水量测定器皿：如铝盒、烘箱等。

（8）量砂：粒径0.30～0.60mm或0.25～0.50mm清洁干燥的均匀砂，约20～40kg，使用前须洗净、烘干并放置足够的时间，使其与空气的湿度达到平衡。

（9）盛砂的容器：塑料桶等。

（10）其他：凿子、改锥、铁锤、长把勺、长把小簸箕、毛刷等。

 

三、方法与步骤

1、按现行实验方法对检测对象试样用同种材料进行击实实验，得到最大干密度（ρ_c）及最佳含水量。

2、按规定选用适宜的罐砂筒。

3、按下列步骤标定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量：

（1）在罐砂筒筒口高度上向灌砂筒内装砂至距筒顶15mm左右为止。称取装入简内砂的质量m₁，准确至1g。以后每次标定及实验都应该维持装砂高度与质量不变。

（2）将开关打开，使灌砂筒筒底的流砂孔、圆锥形漏斗上端开口圆孔及开关铁板中心的圆孔上下对准，让砂自由流出，并使流出砂的体积与工地所挖试坑内的体积相当（或等于标定罐的容积），然后关上开关。

（3）不晃动储砂简的砂，轻轻地将灌砂筒移至玻璃板上将开关打开，让砂流出，直到筒内砂不再下流时，将开关关上，并细心地取走灌砂筒。

（4）收集并称量留在玻璃板上的砂或称量筒内的砂，准确至1g。玻璃板上的砂就是填满筒下部圆锥体的砂（m₂）。

（5）重复上述测量三次，取其平均值。

4、按下列步骤标定量砂的单位质量γ_s（g/cm³）：

（l）用水确定标定罐的容积V，准确至lmL。

（2）在储砂筒中装人质量为m₁的砂，并将灌砂筒放在标定罐上，将开关打开，让砂流出。在整个流砂过程中，不要碰动灌砂筒，直到储砂筒内的砂不再下流时，将开关关闭。取下灌砂筒，称取筒内剩余砂的质量（m₂），准确至1g。

（3）接下式计算填满标定罐所需砂的质量m_a（g）：

m_a=m₁-m₂-m₃

式中：m₀——标定罐中砂的质量（g）；

m_l——装入灌砂筒内的砂的总质量（g）；

m₂——灌砂筒下部圆锥体内砂的质量（g）；

m₃——灌砂入标定罐后，筒内剩余砂的质量（g）。

（4）重复上述测量三次，取其平均值。

（5）按下式计算量砂的单位质量γ_s：

式中：γ_s——量砂的单位质量（g/cm³）；

V——标定罐的体积（cm³）。

 

 

 

5、实验步骤

（l）在实验地点，选一块平坦表面，并将其清扫干净，其面积不得小于基板面积。

（2）将基板放在平坦表面上。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，将灌砂筒的开关打开，让砂流入基板的中孔内，直到储砂筒内的砂不再下流时关闭开关。取下灌砂筒，并称量筒内砂的质量（m₆），准确至1g。

（3）取走基板，并将留在实验地点的量砂收回，重新将表面清扫干净。

（4）将基板放回清扫干净的表面上（尽量放在原处），沿基板中孔凿洞（洞的直径与灌砂筒一致）。在凿洞过程中，应注意不使凿出的材料丢失，并随时将凿松的材料取出装入塑料袋中，不使水分蒸发。也可放在大试样盒内。试洞的深度应等于测定层厚度，但不得有下层材料混入，最后将洞内的全部凿松材料取出。对土基或基层，为防止试样盘内材料的水分蒸发，可分几次称取材料的质量。全部取出材料的总质量为m_w，准确至1g。

 

（5）从挖出的全部材料中取有代表性的样品，放在铝盒或洁净的搪瓷盘中，测定其含水量（w，以％计）。样品的数量如下：用小罐砂筒测定时，对于细粒土，不少于100g；对于各种中粒土，不少于 500g。用大灌砂筒测定时，对于细粒土，不少于 200g，对于各种中粒土，不少于1000g，对于粗粒土或水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定材料，宜将取出的全部材料烘干，且不少于2 000g，称其质量（m_d），准确至1g。

（6）将基板安放在试坑上，将灌砂筒安放在基板中间（储砂筒内放满砂到要求质量m₁），使灌砂筒的下口对准基板的中孔及试洞，打开灌砂筒的开关，让砂流入试坑内。在此期间，应注意勿碰动灌砂筒。直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关。仔细取走灌砂筒，并称量筒内剩余砂的质量（m₄。），准确至1g。

（7）如清扫干净的平坦表面的粗糙度不大，也可省去（2）和（3）的操作。在试坑挖好后，将灌砂筒直接对准放在试坑上，中间不需要放基板。打开筒的开关，让砂流入试坑内。在此期间，应注意勿碰动灌砂筒。直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关。仔细取走灌砂筒，并称量剩余砂的质量（ ），准确至1g。

（8）仔细取出试筒内的量砂，以备下次实验时再用。若量砂的湿度已发生变化或量砂中混有杂质则应该重新烘干、过筛，并放置一段时间，使其与空气的湿度达到平衡后再用。 

  

四、计算公式

1、按下式计算填满试坑所用的砂的质量m_b（g）：

罐砂时，试坑上放有基板时：

罐砂时，试坑上不放基板时：

式中：m_b——填满试坑的砂的质量（g）；

m₁——罐砂前灌砂筒内砂的质量（g）；

m₂——灌砂筒下部圆锥体内砂的质量（g）；

m₄、 ——罐砂后，灌砂筒内剩余砂的质量（g）；

m₅－m₆——灌砂筒下部圆锥体内及基板和粗糙表面间砂的合计质量（g）。

2、按下式计算试坑材料的湿密度ρ_w（g/cm³）：

式中：m_w——试坑中取出的全部材料的质量（g）；

γ_s——量砂的单位质量（g/cm³）。

 

 

 

 

3、按下式计算试坑材料的干密度ρ_d（g/cm³）：

式中：ω——试坑材料的含水量（％）。

4、当为水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定土的场合，可按下式计算干密度ρ_d（g/cm³）：

式中：m_d——试坑中取出的稳定土的烘干质量（g）。

5、按下式计算施工压实度：

式中：K——测试地点的施工压实度（％）；

ρ_d——试样的干密度（g/cm³）；

ρ_c——由击实实验得到的试样的最大干密度（g/cm³）。

 

五、实验报告

压实度实验现场检测记录表

各种材料的干密度均应准确至0.01 g/cm³