王西峰
(中交二航局第四工程有限公司, 安徽 蕪湖 241000)
壓實(shí)度是檢驗(yàn)路基填筑施工質(zhì)量的重要檢測手段,為了保證土體的壓實(shí)質(zhì)量,要對相應(yīng)的填料采取室內(nèi)土工擊實(shí)試驗(yàn),檢測出最準(zhǔn)確的最大干密度以及最佳含水率。室內(nèi)土工擊實(shí)試驗(yàn)的檢測結(jié)果將引導(dǎo)現(xiàn)場施工,本試驗(yàn)通常需要選擇 5種以上含水率不同的填料進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)檢測,確定最佳含水率,找出不同填筑土體的最大干密度。
土的擊實(shí)試驗(yàn)就是土顆粒在不排水的前提下重新整合的過程,必須保證土體的水分在飽和度以下,室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)就是通過科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的擊實(shí)方法檢測土的最大干密度以及最佳含水率之間的關(guān)系。因?yàn)槊總€工程項(xiàng)目的的施工要求不同,每項(xiàng)施工所使用的材料不一樣,所以選擇的填筑材料也不一樣,因此對不同的施工要選擇不同的擊實(shí)試驗(yàn)方法。
擊實(shí)試驗(yàn)進(jìn)行過程中,向土試樣施加固定的壓力,從而使土試樣顆粒之間的縫隙漸漸減小,進(jìn)而重新緊密排列,以達(dá)到提高土試樣密度的目的,這樣可以提高土試樣顆粒分子之間的相互吸引力以及土試樣顆粒排列組合過程中形成的咬合力。目前常用的擊實(shí)試驗(yàn)有兩種方法,分別是:輕型擊實(shí)試驗(yàn)和重型擊實(shí)試驗(yàn)。輕型擊實(shí)試驗(yàn)的操作方法是分為三層填筑土樣,每一層用錘敲擊27回,重型擊實(shí)試驗(yàn)也是分為三層填筑土樣,每一層用錘敲擊98回,同時重型擊實(shí)試驗(yàn)也可以分為5層填筑土樣,每一層用錘敲擊27回,在進(jìn)行室內(nèi)土工擊實(shí)試驗(yàn)的時候根據(jù)所選用的填筑材料,選擇合適的擊實(shí)試驗(yàn)方法[1]。要記住輕型擊實(shí)儀適用的土質(zhì)粒徑要小于5mm的細(xì)粒土質(zhì),重型擊實(shí)儀在擊實(shí)5層填筑材料適用的土質(zhì)粒徑要小于20mm的土質(zhì),重型擊實(shí)儀在擊實(shí)3層填筑材料適用的土質(zhì)粒徑要小于40mm的土質(zhì)。
對室內(nèi)土工擊實(shí)試驗(yàn)具體的擊實(shí)又分為干法和濕法兩種。通常對于含水率較高的土最合適的擊實(shí)方法是濕法,含水率低的土則應(yīng)該選擇干法,這主要是因?yàn)楦煞ㄊ峭ㄟ^把試驗(yàn)所用的土樣進(jìn)行風(fēng)干或者低溫烘干,之后把樣土碾碎過篩等工序。濕法是把天然含水率的樣土進(jìn)行碾碎過篩工序,含水率較高的土可以不用過篩。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),含水率較高的土體通過干法算出的土樣的最大干密度比濕法算出的值大,而土體的最佳含水率則比濕法的小,這主要是由于土體的含水率過高時,把大部分土團(tuán)原結(jié)構(gòu)破壞重新排列幾乎不可能,而在實(shí)際的施工過程中,
土體粉碎之后,通過使用風(fēng)干或者烘干的土試樣制取方式進(jìn)行制取的土樣,很難達(dá)到過篩的要求,所以計(jì)算得出的土樣的密度較大,含水率相對較小。對于含水率相對較低的土體來說,土體更容易被粉碎,因此,干法與濕法兩種試驗(yàn)方法得到的結(jié)果并沒有較大的差距,所以在對含水率較高的土體進(jìn)行試驗(yàn)時濕法更為合理,如果采取干法進(jìn)行檢測,會導(dǎo)致土體壓實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)提高,在施工的時候很難達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),那么必然會使施工的相關(guān)檢測不符合標(biāo)準(zhǔn),同時也會使施工的成本增加。
在制取擊實(shí)試驗(yàn)土試樣的過程中,使用的方法不同,會得到不同的試驗(yàn)結(jié)果。例如:風(fēng)干、烘干土試樣制取方式得到的試樣,它們的密度以及含水率都存在著輕微的差別,通過進(jìn)行試驗(yàn),得知使用烘干土試樣制取方式的土樣密度最大,風(fēng)干土樣較低。而含水率則是烘干土樣最低,風(fēng)干土樣最高。
通過上述的試驗(yàn)可知,對于土樣密度影響最大的烘干試樣,這是因?yàn)槭褂煤娓芍苽渫翗拥倪^程中,土料被迫喪失其應(yīng)有的含水率,從而導(dǎo)致土樣顆粒間的封閉,可是在較短的時間內(nèi)形成的封閉氣泡數(shù)量較少,土體顆粒是承受擊實(shí)功能的主體,并使土體產(chǎn)生永久性的體積改變,最后得到的土體的干密度過高。與此同時,土樣在烘干的過程中經(jīng)過粉碎過篩的工序會有較多的細(xì)小顆??梢詫ν馏w顆粒之間的孔隙進(jìn)行填充,從而使土體的密實(shí)度得到增強(qiáng)。
濕法在土料制備的時候,土料中含有部分的水分,雖然在試驗(yàn)前通過暴曬以及風(fēng)干處理,但到最后土樣中依然留有相應(yīng)的含水率,所以土體內(nèi)還保存下了一定數(shù)量的封閉氣泡,這至少在進(jìn)行室內(nèi)土工擊實(shí)試驗(yàn)的時候孔隙氣承擔(dān)了一定的擊實(shí)功從而轉(zhuǎn)變?yōu)榭紫秹毫?,在擊?shí)的過程中氣泡的體積減小現(xiàn)象只是暫時的,在土體擊實(shí)工作完成之后會存在較大的回彈現(xiàn)象,導(dǎo)致土體變形。而且采取濕法制備時,土樣不能輕易粉碎進(jìn)行篩處理,這會使土體間存在大的顆粒,對部分孔隙不能很好的完成填充工作,所以在實(shí)際中建議采用風(fēng)干土樣或是天然土樣進(jìn)行試驗(yàn)。
室內(nèi)土工擊實(shí)試驗(yàn)最重要的部分之一就是擊實(shí)筒,在有關(guān)的試驗(yàn)規(guī)定中明確指出,土體體積不能超過擊實(shí)筒頂面6mm,在這樣的標(biāo)準(zhǔn)下,土樣受到的總擊實(shí)功是一樣的,密度也具有較高的可比性。但是在實(shí)際的施工中,擊實(shí)筒中都存在一定量的余土,余土的存在對試驗(yàn)結(jié)果有一定的影響,如果在試驗(yàn)的時候余土的高度過高會使結(jié)果存在一定的誤差。相關(guān)試驗(yàn)顯示,擊實(shí)筒內(nèi)增加的余土高度使土樣的單位體積增大,實(shí)際的擊實(shí)功減小,土樣的干密度以及含水率會存在變化,試驗(yàn)結(jié)果不夠準(zhǔn)確。因此,在進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)的時候,要控制好擊實(shí)筒內(nèi)余土的高度,如果超過相應(yīng)的規(guī)定必須重做,在進(jìn)行土試樣量添加的過程中,試驗(yàn)檢測人員需要記錄土量的增加量,通過科學(xué)的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算,并記錄下的數(shù)據(jù)得到準(zhǔn)確的加土量。擊實(shí)試驗(yàn)將之分為三層進(jìn)行,第一層的土量高度在筒口5cm下的位置,第二層達(dá)到筒口,第三層達(dá)到護(hù)筒頂,并且保證三層的土量差異不大。此外,規(guī)格不一樣的擊實(shí)筒對試驗(yàn)的結(jié)果也有一定的影響,所以在進(jìn)行相應(yīng)試驗(yàn)的時候要結(jié)合檢驗(yàn)的要求選擇合適的擊實(shí)筒。
土體的含水率對土體的壓實(shí)工作的效果影響較大,土體中的含水率過高或是過小都不利于土體的壓實(shí)工作,土體的含水率相對較少的時候,土體內(nèi)顆粒表面的結(jié)合水膜會變得較薄,強(qiáng)結(jié)合水會減少。土體是通過引力把顆粒結(jié)合起來的,所以當(dāng)含水率較小的時候,顆粒之間的相對錯動會變得較為困難,而且會出現(xiàn)任意排列的問題,土體的密實(shí)度就得不到保證,從而導(dǎo)致土體的最大干密度與實(shí)際相比偏低,如果土體的含水率相對較高,那么情況就會恰好相反[3]。但是,當(dāng)土體的含水率超過相應(yīng)的數(shù)值之后,土體顆粒間的引力仍然會減小,可顆粒之間的結(jié)合水膜能夠承擔(dān)一定的擊實(shí)功,這樣顆粒間的有效應(yīng)力就會減弱,使土體的壓實(shí)工作更難,含水率的繼續(xù)增加會使土體的干密度降低。所以為了保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,對土體的含水率要進(jìn)行控制。
綜上所述,在進(jìn)行室內(nèi)土工擊實(shí)試驗(yàn)的時候,為了保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,要盡可能選擇烘干土樣或是風(fēng)干土樣,對擊實(shí)筒余土的高度要嚴(yán)格控制,同時土體的含水率也要適當(dāng),此外相關(guān)試驗(yàn)檢測人員要嚴(yán)格按照相應(yīng)的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)操作。避免各種因素的影響,保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。