专利名称：：一种测定公路基层材料最大干密度的实验方法
技术领域：
：本发明应用于交通土建工程领域，涉及一种模拟公路基层现场碾压效果、操作简便、结果可靠、重现性好的公路基层材料最大干密度A^和最佳含水量W的测定方法。
背景技术：
：目前，广泛采用《公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTJ057-94)》中的重型击实法确定公路基层材料A^和w。，其原理和试验步骤如下(1)在预定做击实试验前一天，取代表性的试料测定其风干含水量，称取试料至少5份，每份风干质量约5.5kg。(2)预定56个不同含水量，依次相差1%~2%，且其中至少有两个大于和两个小于、，按预定含水量制备试样，将所需要的无机结合料加到浸润后的试料中拌和均匀。(3)取制备好的试样1.8kg左右倒入内径152mmX高120mm击实筒内(试样厚约4cm左右)，整平其表面，并稍加压紧后，进行第一层试样的击实，共击实98次；第一层击实完毕，用刮土刀或改锥将击实表面"拉毛"，然后重复上述做法，进行其余两层试样的击实；最后一次试样击实后，试样超出筒顶的高度不得大于6mm，超出高度过大的试件应作废。(4)取下套环，并用刮土刀齐筒顶细心刮平试样，擦除底板，取走垫块，擦净试筒外壁，称重。(5)用脱模器推出筒内试样。从试样内部从上到下取两个代表性的样品，置于ll(TC烘箱内烘干至恒重，测定其含水量w，并计算干密度^。(6)重复步骤(2)~(5)做法，测试其余含水量下基层材料w和^，绘制&w关系曲线，驼峰形曲线顶点的纵横坐标分别为和w。。重型击实方法特点分析如下(1)重型击实方法落后于生产实际。首先，室内击实法是通过施加冲击荷载对被压材料进行压实的，而现场振动压实是通过高频振动作用使材料压密的；其次，重型击实方法击实功是根据8~12吨压路机提出的，而目前公路基层压实普遍采用1822吨可调频调幅振动压路机，重型击实试验的击实功与目前压实设备不相匹配。(2)含水量测试方法不科学。含水量是基层材料所含水分占干料的质量百分数。首先，在不断击实作用下击实筒内颗粒逐渐靠拢，颗粒孔隙间水分随着颗粒靠拢而逐渐被挤出，这样击实完毕后试料含水量比击实开始时拌和含水量要小；其次，击实完毕后，混合料烘干812h测试含水量过程中水化反应又消耗试样中部分水分，使得测试含水量又比击实后含水量要小。而工程实际施工过程中基层材料从碾压开始到碾压结束过程中，基层材料含水量是基本不变的。(3)模拟效果差、试验重现性差和操作烦杂首先，重型击实试验对试样击实分三层进行，这与实际现场施工过程中一层(厚度1520cm)碾压不吻合；其次，分层装料及分层击实厚度、击实后拉毛处理以及击实后对试样表面整平处理会因试验人员的不同而影响击实效果。最后，从备料过程中测集料风干含水量、试样分三层装入击实筒并分层各击实98次、烘干S12h测含水量的过程操作烦杂、耗时长。
发明内容本发明的目的在于提供一种能充分模拟现场施工过程和现场碾压效果的测定公路基层材料最大干密度的实验方法，且要求操作简便、结果可靠、重现性好。具体实施过程如下(1)将试料置烘箱中烘干至恒重，温度为105士5。C,时间为46小时；(2)取一份试料，加入试料质量0~25%的无机结合料，得到混合料；将水加入混合料中拌和均匀，当无机结合料为水泥时，Wl=4.0~4.5%，当无机结合料为石灰粉煤灰时，Wl=6.06.5%，w是第1次试验时加入试样的拌和含水率；(3)将以上混合料装入直径x高度二150mmxl50mm的试模当中，并将试模固定到振动仪上，振动击实100秒120秒，振动仪参数配置为振动频率30士2Hz、激振力7.6士0.2kN、名义振幅1.4土0.2mm、工作重量3.0士0.4kN、上车系统1.2±0.2kN、下车系统1.8±0.2kN;(4)用脱模器将试模中的混合料完整推出，即为试验用试样，计算试样的干密度&d、丄，附2为试样质量，r为试样体积；F1+0.01,(5)计算振动成型前后混合料质量差m;—附2，其中m7为振动击实前混合料质量，当m「附2〈50g，w,.+1=w,.+0.3%，当w/—附2^50g，w,.+1=w「0.5%;^为第/次试验时加入试样的拌和含水率(％)，/=1，2，3，4，5;(6)根据步骤(3)(5)方法重复五次试验，得到五组试样的拌和含水量和干密度，绘制干密度一含水量关系曲线，横坐标为拌和含水量，纵坐标为干密度，曲线峰值所对应的干密度为最大干密度、对应的含水量为最佳含水量。采用本发明测试的基层材料的最大干密度和最佳含水量与现场实际碾压效果吻合，操作过程与现场实际施工过程相符，试验结果稳定；且省略了测集料风干含水量、取样烘干测试样含水量、层间拉毛处理和试样表面整平处理等步骤，并简化了装料过程，使工作效率大大提高；上述这些表明本发明操作简便、结果可靠、重现性好。附图是水泥稳定碎石混合料干密度一含水量曲线图；下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。具体实施例方式(1)将试验用的试料(石灰岩)置于烘箱当中，温度调整为105°C，烘干5小时。从烘干的试料当中取出5份试料，每份质量为5000g。(2)取一份试料平铺于金属盘中，加入200g水泥(4.0%水泥用量)，拌合均匀。将218g(拌合含水量为4.2%)水均匀的喷洒在混合料上并拌合均匀。(3)将加水拌合均匀的混合料装入直径X高度=150mmX150mm的试模当中，装料前，称得试模质量为15231g。按照四分法将混合料尽量全部装入试模当中，称重为20641g，减去试模质量，算得实际装料质量附〃/尸5410g。将装有混合料的试模固定在振动仪上，将振动仪参数设置为为振动频率30Hz、激振力7.6kN、名义振幅1.4mm、工作重量3.0kN、上车系统1.2kN、下车系统1.8kN。启动仪器进行振动击实，时间为100秒。(4)将试模取下，用脱模器小心推出混合料试件，称重得到m^产5384g。用游标卡尺测量试件的高度为11.98cm，经计算得试样的干密度^(1)=53842.441g/cm;rx7.52xll.981+0.01x4.2(5)振动击实前后混合料的质量差w—附2^=26g，小于50g，因此确定第2次试验时的加水量巧为4.5%。按照上述试验方法重复进行，试验结果见表l。表1水泥稳定碎石振动击实试验结果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>(6)以含水量为横坐标，以干密度为纵坐标，绘制干密度一含水量曲线，如图l。图中曲线峰值所对应的干密度2.432g/cm3为最大干密度、对应的含水量4.3%为最佳含水量。权利要求1、一种测定公路基层材料最大干密度的实验方法，其特征在于，包括以下步骤(1)将试料置烘箱中烘干至恒重，温度为105±5℃，时间为4～6小时；(2)取一份试料，加入试料质量0～25％的无机结合料，得到混合料；将水加入混合料中拌和均匀，当无机结合料为水泥时，w1＝4.0～4.5％，当无机结合料为石灰粉煤灰时，w1＝6.0～6.5％，w1是第1次试验时加入试样的拌和含水率；(3)将以上混合料装入直径×高度＝150mm×150mm的试模当中，并将试模固定到振动仪上，振动击实100秒～120秒，振动仪参数配置为振动频率30±2Hz、激振力7.6±0.2kN、名义振幅1.4±0.2mm、工作重量3.0±0.4kN、上车系统1.2±0.2kN、下车系统1.8±0.2kN；(4)用脱模器将试模中的混合料完整推出，即为试验用试样，计算试样的干密度m2为试样质量，V为试样体积；(5)计算振动成型前后混合料质量差m1—m2，其中m1为振动击实前混合料质量，当m1—m2<50g，wi+1＝wi+0.3％，当m1—m2≥50g，wi+1＝wi—0.5％；wi为第i次试验时加入试样的拌和含水率(％)，i＝1，2，3，4，5；(6)根据步骤(3)～(5)方法重复五次试验，得到五组试样的拌和含水量和干密度，绘制干密度—含水量关系曲线，横坐标为拌和含水量，纵坐标为干密度，曲线峰值所对应的干密度为最大干密度、对应的含水量为最佳含水量。全文摘要本发明公开了一种测定公路基层材料最大干密度的实验方法，将混合料装入试模当中，固定到振动仪上，振动击实100秒～120秒，振动仪参数配置为振动频率30±2Hz、激振力7.6±0.2kN、名义振幅1.4±0.2mm、工作重量3.0±0.4kN、上车系统1.2±0.2kN、下车系统1.8±0.2kN；计算试样的干密度，重复五次试验，得到五组试样的拌和含水量和干密度，绘制干密度-含水量关系曲线，横坐标为拌和含水量，纵坐标为干密度，曲线峰值所对应的干密度为最大干密度、对应的含水量为最佳含水量。本发明操作简便、结果可靠、重现性好。文档编号E02D33/00GK101503884SQ20091002141公开日2009年8月12日申请日期2009年3月6日优先权日2009年3月6日发明者戴经梁,章建龙,蒋应军,磊陈,陈忠达申请人:长安大学