灌砂法及环刀法测定压实度作业指导说明书.doc

挖坑灌砂法测定压实度实验指引书
1 目和合用范畴
1.1 本实验法合用于在现场测定基层(或底基层)、砂石路面及路基土各种材料压实层密度和压实度，也合用于沥青表面处治、沥青贯入式路面层密度和压实度检测，但不合用于填石路堤等有大孔洞或大孔隙材料压实度检测。
1.2 用挖坑灌砂法测定密度和压实度时，应符合下列规定：
(1)当集料最大粒径不大于13.2mm、测定层厚度不超过150mm时，宜采用φ100mm小型灌砂筒测试。
(2)当集料最大粒径等于或不不大于13.2mm，但不不不大于31.5mm，测定层厚度超过150mm,但不超过200mm时，应用φ150mm大型灌砂筒测试。
2 仪具与材料技术规定
本实验需要下列仪具与材料：
(1)灌砂筒:有大小两种，依照需要采用。型式和重要尺寸见图1及表1。当尺寸与表中不一致，但不影响使用时，亦可使用。上部为储砂筒，筒底中心有一种圆孔，下部装一倒置圆锥形漏斗，漏斗上端面开口，直径与储砂筒底中心有一种圆孔，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，开关铁板上也有一种相似直径圆孔。

图1 灌砂筒和标定罐(尺寸单位:mm)

结 构

小型罐砂筒

大型灌砂筒

储砂筒
直径（㎜）
100
150
容积（㎝3）
2120
4600
流沙桶
直径（㎜）
10
15
金属标定罐
内径（㎜）
100
150
外径（㎜）
150
200
金属方向基板
边长（㎜）
350
400
深（㎜）
40
50
中孔
直径（㎜）
100
150

表1 灌砂仪重要尺寸规定
注：如集料最大粒径超过31.5mm，则应相应地增大灌砂筒和标定罐尺寸。如集料最大粒径超过53mm，灌砂筒和现场试洞直径应为200mm。
(2)金属标定罐:用薄铁板制作金属罐，上端周边有一罐缘。
(3)基板:用薄铁板制作金属方盘，盘中心有一圆孔。
(4)玻璃板边长约500--600mm方形板。
(5)试样盘:小筒挖出试样可用饭盒存储。大筒挖出试样可用300mm×500mm×40mm搪瓷盘存储。
(6)天平或台秤:称量10--15kg，感量不不不大于1g。用于含水量测定天平精度，对细粒土、中粒土、粗粒土宜分别为0.01g、0.1g、1.0g。
(7)含水量测定器具:如铝盒、烘箱等。
(8)量砂:粒径0.30——0.60mm清洁干燥砂，约20——40kg，使用前须洗净、烘干，并放置足够时间，使其与空气湿度达到平衡。
(9)盛砂容器:塑料桶等。
(10)其他:凿子、改锥、铁锤、长把勺、长把小簸箕、毛刷等。
3 办法与环节

3.1 按现行实验办法对检测对象试样用同一种材料进行击实实验，得到最大干密度ρe及最佳含水量。
3.2 按1.2规定选用适当灌砂筒。
3.3 按下列环节标定灌砂筒下部圆锥体内砂质量：
(1)在灌砂筒筒口高度上，向灌砂筒内装砂至距筒顶15mm左右为止，称取装入筒内砂质量m1，精确至1g。后来每次标定及实验都应当维持持装砂高度与质量不变。
(2)将开关打开，使灌砂筒筒底流砂孔、圆锥形漏斗上端开口圆孔及形状铁板中心圆上下对准，让砂自由流出，并使流出砂体积与工地所挖坑内体积相称(或等于标定罐容积)，然后关上开关。
(3)不晃动储砂筒砂，轻轻地将罐砂筒移至玻璃板上，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砂或称量筒内砂，精确至1g。玻璃板上砂就是填满筒下部圆锥体砂(m2)。
(5)重复上述测量三次，取其平均值。
3.4 按下列标定量砂松方密度ρs(g/cm3)；
(1)用水拟定标定罐容积V，精确至1mL。
(2)在储砂筒中装入质量为m1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，直到储砂筒内砂不再下流时，将开关关闭。取下灌砂筒，称取筒内剩余质量(m3)，精确至1g。
(3)按式(1)计算填满标定罐所需砂质量ma(g):
ma=m1-m2-m3a (1)
式中：ma——标定罐中砂质量(g)；
m1——装入灌砂筒内砂总质量(g)；
m2——灌砂筒下部圆锥体内砂质量(g)；
m3——灌砂入标定罐后，筒内剩余砂质量(g)；
(4)重复上述测量三次，取其平均值。
(5)按式(2)计算量砂松方密度ρs；
ρs =ma/V (2)
式中:ρs——量砂单位质量(g/cm)
V——标定罐体积(cm3)
3.5 实验环节
(1)在实验地点，选一块平坦表面，并将其清扫干净，其面积不得不大于基板面积。
(2)将基板放在平坦表面上，当表面粗糙度较大时，则将盛有量砂(m5)灌砂筒放在基板中间圆孔上，将灌砂筒开关打开，让砂流入基板中孔内，直到储砂筒内砂不再下流时关闭开关。取下灌砂筒，并称量筒内砂质量(m6)，精确至1g。
注:当需要检测厚度时，应先测量厚度后再进行这一环节。
(3)取走基板，并将留在实验地点量砂收回，重新将表面清扫干净。
(4)将基板放回清扫干净表面上(尽量放在原处)，沿基板中孔凿洞(洞直径与灌砂筒一致)。在凿洞过程中，应注意不使凿出材料丢失，并随时将凿松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。试洞深度应等于测试层厚度，但不得有下层材料混入，最后将洞内所有凿松材料取出。对土基或基层，为防止试样盘内材料水分蒸发，可分几次称取材料质量。所有取出材料总质量为mw，精确至1g。
(5)从挖出所有材料中取有代表性样品，放在铝盒或干净搪瓷盘中，测定其含水量(ω，以%计)。样品数量如下:用小灌砂筒测定期，对于细粒土，不少于100g;对于各种中粒土，不少于500g。用大灌砂筒测定期，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，宜将取出所有材料烘干，且不少于g，称其质量(md)，精确至1g。 d
注:当为沥青表面转入式构造类材料时，则省去测定含水量环节。
(6)将基板安放在试坑上，将灌砂筒安放在基板中间(储砂筒内放满砂到规定质量m)，使灌1砂筒下口对准基板中孔及试洞，打开灌砂筒开关，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，并称量筒内剩余砂质量(m4)，精确至1g。
(7)如清扫干净平坦表面粗糙度不大，也可省去(2)和(3)操作。在试洞挖好后，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。直到储砂筒内砂不再下流时，关闭开关。仔细取走灌砂筒，并称量剩余砂质量(m′4)，精确至1g。
(8)仔细取出试筒内量砂，以备下次实验时再用。若量砂湿度已发生变化或量砂中混有杂质，则应当重新烘干、过筛，并放置一段时间，使其与空气湿度达到平衡再用。
4 计算
4.1 按式(3)或(4)计算填满试坑所用砂质量mb(g)：
灌砂时，试坑上放有基板时：
mb=m1-m4-(m5 -m6) (3)
灌砂时，试坑上不放基板时：
mb=m1-m′4-m2 (4)
式中：mb ——填满试坑砂质量(g)；
m1 ——灌砂前灌砂筒内砂质量(g)；
m2 ——灌砂筒下部圆锥体内砂质量(g)；
m4、m′4 ——灌砂后，灌砂筒内剩余质量(g)；
(m5 -m6) ——灌砂筒下部圆锥体内及基板和粗糙表面间砂共计质量(g)；
4.2 按式(5)计算试杭材料湿密度ρw(g/㎝3)：
ρw=mw/mb ×ρs (5)
式中：mw——试坑中取出所有材料质量(g)
ρs——量砂松方密度(g/cm3)
4.3 按式(6)计算试杭材料干密度ρd(g/㎝3)：
ρd=ρw/(1+0.01ω) (6)
式中:ω——试坑材料含水量(%)。
4.4 当为水泥、石灰、粉煤等无机结合料稳定土场合，可按式(7)计算干密度(g/cm)：
ρd=md/mb×ρs (7)
式中:md——试坑中取出稳定土烘干质量(g)。
4.5 按式(8)计算施工压实度：
K=ρd/ρc×100 (8)
式中： K——测试地点施工压实度(%)；
ρd——试样干密度(g/㎝3)；
ρc——由击实实验得到试样最大干密度(g/㎝3)。
注:当试坑材料构成与击实实验材料有较大差别时，可以试坑材料作原则击实，求取实最大干密度。
5 报告
各种材料干密度均应精确至0.01g/㎝3

环刀法测定压实度作业指引书

1目及合用范畴  
1.1本办法在施工现场用环刀法测定坝基密度及压实度。
1.2本办法合用于细粒土及无机结合料稳定细粒土密度，且宜用于施工过程中压实度实验。
2仪器与设备
（1）人工取土器，涉及环刀、环盖、定向筒和击实锤系统（导杆、落锤、手柄）。环刀内径6～8cm，高2～3cm，壁厚1.5～2mm。 
（2）电动取土器：由底座、行走轮、立柱、齿轮箱、升降机构、取芯头等构成。
（3）天平：感量0.1g（用于取芯头内径不大于 70mm样品称量），或1.0g（用于取芯头内径100㎜样品质量）
（4）其他；镐、小铁锹、修土刀、毛刷、直尺、钢丝锯、凡士林、木板及测定含水量设备等。 
3办法与环节
3.1按关于实验办法对检测试样用同种材料进行击实实验，得到最大干密度及最佳含水量。
3.2用人工取土器测定粘性土及无机结合料稳定细粒土密度环节： 
（1）擦净环刀，称取环刀质量m2，精确至0.1g。 
（2）在实验地点，将面积约30cm×30cm地面清扫干净，并将压实层铲去表面浮动及不平整某些，达一定深度，使环刀打下后，能达到规定取土深度但不得将下层扰动。 
（3）将定向筒钉固定于铲平地面上，顺次将环刀、环盖放入定向筒内与地面垂直。
（4）将导杆保持垂直状态，用取土器落锤将环刀打入压实层中，至环盖顶面与定向筒上口齐平为止。 
（5）去掉击实锤和定向筒，用镐将环刀及试样挖出。
（6）轻轻取下环盖，用修土刀自边至中削去环刀两端余土，用直尺检测直至修平为止。 
（7）擦净环刀外壁，用天平称取出环刀及试样共计质量m1，精确至0.1g。
（8）自环刀中取出试样，取具备代表性试样，测定其含水量ω。
3.3用人工取土器测定砂性土或沙层密度环节：
（1） 如为湿润砂土，实验时不需要使用击实锤和定向筒。在铲平地面上，细心挖出一种直径较环刀外径略大砂土柱，将环刀刃口向下，平置于砂土柱上，用两手平稳地将环刀垂直压下，直至砂土柱突出环刀上端约 2cm 时为止。
（2） 削掉环刀口上多余砂土，并用直尺刮平。
（3） 在环刀口上盖一块平滑木板，一手按住木板，另一手用小铁锹将试样从环刀底部切断，然后将装满试样环刀反转过来，削去环刀刃口上多余砂土，并用直尺刮平。
（4） 擦净环外壁，称环刀与试样共计质量m1，精确至 0.1g 。
（5） 自环刀中取具备代表性试样测定其含水量ω。
（6） 干燥砂土不能挖成砂土柱时，可直接将环刀压入或打入土中。
3.4 用电动取土器测定无机结合料细土和硬塑土密度环节：
（1） 装上所需规格取芯头。在施工现场取芯前，选取一块平整路段，将四只行走轮打起，四根定位销钉采用人工加压办法，压入路基土层中。松开锁紧手柄，旋动升降手轮，使取芯头刚好与土层接触，锁紧手柄。
（2）将电瓶与调速器接通，调速输出端接入取芯机电源插口。批示灯亮，显示电路已通；启动开关，电动机工作，带动取芯机构转动。依照土层含水量调节转速，操作升降手柄，上提取芯机构，停机，移开机器。由于取芯头圆筒外表有几条螺旋状突起，切下土屑排在筒外顺螺纹上旋抛出地表，因而，将取芯筒套在切削好土芯立柱上，摇动即可取出样品。
（3）取出样品，及时按取芯套长度用修土刀或钢丝锯修平两端，制成所需规格土芯，如拟进行其他实验项目，装入铅盒，迸实验室备用。
（4）用天平称量土芯带套筒质量m 1 ，从土芯中心某些取试样测定含水量ω。
3.5 本实验须进行两次平行测定，其平行差值不得不不大于0.03g /cm 3 。求其算术平均值。
4 计算
4.1按式(1)、(2)计算试样湿度及干密度：
ρ=4×（m1-m2）/πd2h （1）

ρd=ρ/(1+0.01ω) （2）

式中： ρ ——试样湿密度（ g/cm 3 ） ；
ρd ——试样干密度（ g/cm 3 ）；
m1 ——环刀或取芯套筒与试样共计质量（ g ）；
m2——环刀或取芯套筒质量（ g ）；
d ——环刀或取芯套筒直径（ cm ）；
h ——环刀或取芯套筒高度（ cm ）；
ω——试样含水量（ % ）。
4.2按式3计算施工压实度： 　
K=ρd/ρc×100 （3）
式中： K ——测试地点施工压实度（ % ）：
ρd ——试样干密度（ g/cm 3 ）；
ρc ——由击实实验得到试样最大干密度（ g/cm 3 ）。
5报告
实验应报告土鉴别分类、含水率、湿密度、干密度、最大密度、压实度等。
压实度评估
1 路基和路面基层、底基层压实度是以重型击实实验法为准。沥青层压实度应以《公路沥青路面施工技术规范》（JTG D30）规定为准。对于干旱、潮湿地区或过湿土，可以现行《公路路基设计规范》（JTG D30）、《公路路基施工技术规范》（JTG F10）规定压实度原则进行评估。
2 原则密度应做平行实验，求其平均值作为现场检查原则值。对于均匀性差路基土质和路面构造层材料，应依照实际状况增补原则密度实验，求得相应原则值。
3 路基、路面压实度应以1~3km长路段为检查评估单元，按本原则各关于
章节规定检测频率进行现场压实度抽样检查，求算每一测点压实度Ki。细粒土现场压实度检查可采用灌砂法或环刀法；粗粒土及路面构造层压实度检查可采用灌砂法、水袋法或钻孔取样蜡封法。应用核子密度仪时，应经对比实验检查，确认其可靠性。
检查评估段压实度代表值K（算术平均值下置信界限)为：
K=k-taS/√n≥K0
式中：k——检险评估段内各测点压实度平均值;
ta——t分布表中随测点数和保证率(或置信度a)面变系数；采用保证率，高速公路、一级公路: 基层、底基层为99%，路基、路面
面为95%;其她公路:基层、底基层为95%，路基、路面面层为90%;
S——检测值原则差;
n——检测点数;
K0 ——压实度原则值。
路基、基层和底基层: K≥K0,且单点压实度Ki所有不不大于或等于规定值减2个百分点时，评估路段压实度合格率为100%；当K≥K0,且单点压实度Ki所有不不大于或等于规定极值时，按规定至不低于规定值减2个百分点测点数计算合格率。
K＜K0,或某单点压实度K不大于规定极值时，该评估路段压实度为不合格，相应分项工程评为不合格.
路基施工段落短时，分层压实度应所有符合规定，且样本数不少于6个，
沥青面层:当K≥K0,且所有测点不不大于成等于规定值减1个百分点时，评估路段压实度台格率为100%；当K>K0时，按测定值不低于规定值减1个百分点测点数计算合格率。
当K＜K0时，评估路段压实度应为不合格，相应分项工程评为不合格。
表 ta/√n值
n
保证率

n
保证率
99%
95%
90%

99%
95%
90%
2
22.501
4.465
2.176

21
0.552
0.376
0.289
3
4.021
1.686
1.089

22
0.537
0.367
0.289
4
2.270
1.177
0.819

23
0.523
0.358
0.282
5
1.676
0.953
0.686

24
0.510
0.350
0.275
6
1.374
0.823
0.603

25
0.498
0.342
0.269
7
1.188
0.734
0.544

26
0.487
0.335
0.264
8
1.060
0.670
0.500

27
0.477
0.328
0.258
9
0.966
0.620
0.466

28
0.467
0.322
0.253
10
0.892
0.580
0.437

29
0.458
0.316
0.248
11
0.833
0.546
0.414

30
0.449
0.310
0.244
12
0.785
0.518
0.393

40
0.383
0.266
0.239
13
0.744
0.494
0.376

50
0.340
0.237
0.206
14
0.708
0.473
0.361

60
0.308
0.216
0.184
15
0.678
0.455
0.347

70
0.285
0.199
0.167
16
0.651
0.438
0.355

80
0.266
0.186
0.155
17
0.626
0.423
0.324

90
0.249
0.175
0.145
18
0.605
0.410
0.314

100
0.236
0.166
0.136
19
0.586
0.398
0.305

＞100
2.3265/
√n
1.6449/
√n
1.2815/
√n
20
0.568
0.387
0.297

路面构造层压实度检查原则

检查项目
沥青砼面层和沥青碎（砾）石面层
稳定粒料基层
和底基层
高速公路
一级公路
其她公路
基层
底基层
高速公路一级公路
其她公路
高速公路一级公路
其她公路
规定之或容许偏差
代表值
≥实验室原则密度96%(*98%)
≥最大理论密度92%（*94）
≥实验段密度98%（*99%）
≥98
≥97
≥96
≥95
极值
≥94
≥93
≥92
≥91
检查办法和频率
每200米测1点。核子（无核）密度仪每200米1处，每处5点
每200米测2点