T 0804—1994 無 機 結(jié) 合 料 穩(wěn) 定 材 料 擊 實 試 驗 方 法

1  適用范圍

1.1 本方法適用于不同級配形式和細(xì)、中、粗粒式水泥穩(wěn)定材料(在水泥水化前)、石灰穩(wěn)定材料及石灰(或水泥)粉煤灰穩(wěn)定材料的擊實試驗，以確定其最佳含水率和最大干密度。

1.2     試驗集料的公稱最大粒徑宜控制在37.5mm以內(nèi)。

1.3     試驗方法類別。本試驗方法分三類，各類擊實方法的主要參數(shù)列于表T0804-1。

表T 0804-1   試驗方法類別表

2  儀器設(shè)備

2.1     擊實筒：小型，內(nèi)徑100mm、高127mm 的金屬圓筒，套環(huán)高50mm,底座；大型，內(nèi)徑152mm、高170mm 的金屬圓筒，套環(huán)高50mm,直徑151mm和高50mm 的筒內(nèi)墊塊， 底座。

2.2    多功能自控電動擊實儀：擊錘的底面直徑50mm,總質(zhì)量4.5kg。擊錘在導(dǎo)管內(nèi)的總行程為450mm?？稍O(shè)置擊實次數(shù)，并保證擊錘自由垂直落下，落高應(yīng)為450mm,錘跡均勻分布于試樣面。

2.3    電子天平：量程不小于4000g, 感量0.01g

2.4    電子天平：量程不小于15kg, 感量0.1g。

2.5     方孔篩：孔徑53mm、37.5mm、26.5mm、19mm、4.75mm、2.36mm的篩各1個。

2.6    量筒：50mL、100mL和500mL的量筒各1個。

2.7    直刮刀：長200～250mm、寬30mm和 厚 3mm,一側(cè)開口的直刮刀，用以刮平和修飾粒料大試件的表面。

2.8    刮土刀：長150～200mm、寬約20mm的刮刀，用以刮平和修飾小試件的表面。

2.9     工字型刮平尺：30mm×50mm×310mm,  上下兩面和側(cè)面均刨平。

2.10     拌和工具：約400mm×600mm×70mm   的長方形金屬盤，拌和用平頭小鏟等。

2.11 脫模器。

2.12  測定含水率用的鋁盒、烘箱等其他用具。

2.13  游標(biāo)卡尺。

3  試驗準(zhǔn)備

3.1  將具有代表性的風(fēng)干試料(必要時，也可在50℃烘箱內(nèi)烘干)用木錘或木碾搗碎。 土團均應(yīng)搗碎到能通過4.75mm的篩孔。但應(yīng)注意不使粒料的單個顆粒破碎或不使其破碎程度超過施工中拌和機械的破碎率。

3.2    將已搗碎的具有代表性的試樣過4.75mm篩備用(用甲法或乙法做試驗)。

3.3    如試料中含有粒徑大于4.75mm 的顆粒，則先將試料過19mm 的篩，如存留在篩 孔19mm 篩的顆粒的含量不超過10%,則過26.5mm篩，留作備用(用甲法或乙法做試驗)。

3.4    如試料中粒徑大于19mm 的顆粒含量超過10%,則將試料過37.5mm篩，如存留在篩孔37.5mm篩的顆粒的含量不超過10%,則過53mm 的篩備用(用丙法做試驗)。

3.5     每次篩分后，均應(yīng)記錄超尺寸顆粒的百分率p。

3.6  在預(yù)定做擊實試驗的前一天，取有代表性的試料測定其風(fēng)干含水率。對于細(xì)粒材料，試樣應(yīng)不少于100g; 對于中粒材料，試樣應(yīng)不少于1000g; 對于粗粒材料的各種集料， 試樣應(yīng)不少于2000g

3.7     在試驗前用游標(biāo)卡尺準(zhǔn)確測量試模的內(nèi)徑、高和墊塊的高，以計算試筒的容積。

4  試驗步驟

4.1  在試驗前應(yīng)將試驗所需要的各種儀器設(shè)備準(zhǔn)備齊全，測量設(shè)備應(yīng)滿足精度要求； 調(diào)試擊實儀器，檢查其運轉(zhuǎn)是否正常。

4.2  甲 法

4.2.1     將已篩分的試樣用四分法逐次分小，至最后取出約10～15kg 試料。再用四 分法將已取出的試料分成5~6份，每份試料的干質(zhì)量為2.0kg(對于細(xì)粒材料)或2.5kg(對于中粒材料)。

4.2.2  預(yù)定5～6個不同含水率，依次相差0.5%～1.5%①,且其中至少有兩個大于和兩個小于最佳含水率。

注①:對于中、粗粒材料，在最佳含水率附近取0.5%,其余取1%。對于細(xì)粒材料，取1%,但對于粘土，特別是重粘土，可能需要取2%。

4.2.3      按預(yù)定含水率制備試樣。將1份試料平鋪于金屬盤內(nèi)，將事先計算得的該份試料中應(yīng)加的水量均勻地噴灑在試料上，用小鏟將試料充分拌和到均勻狀態(tài)(如為石灰穩(wěn)定材料、石灰粉煤灰綜合穩(wěn)定材料、水泥粉煤灰綜合穩(wěn)定材料和水泥、石灰綜合穩(wěn)定材 料，可將石灰、粉煤灰和試料一起拌勻),然后裝入密閉容器或塑料口袋內(nèi)浸潤備用。

浸潤時間要求：黏質(zhì)土12～24h,粉性土6～8h,砂性土、砂礫土、紅土砂礫、級配砂礫 等可縮短到4h 左右，含土很少的未篩分碎石、砂礫和砂可縮短到2h 。浸潤時間一般最長不應(yīng)超過24h。

應(yīng)加水量可按式(T 0804-1)計算。

                   (T   0804-1)

式 中：m_w——  混合料中應(yīng)加的水量(g);

       m_n—— 混合料中素土(或集料)的質(zhì)量(g),其原始含水率為 w_n, 即 風(fēng)干含水率(%);

m_c——混合料中水泥或石灰的質(zhì)量(g),   其原始含水率為w_c(%);

 w—— 要求達到的混合料的含水率(%)。

4.2.4      將所需要的穩(wěn)定劑(如水泥)加到浸潤后的試樣中，并用小鏟、泥刀或其他工具充分拌和到均勻狀態(tài)。水泥應(yīng)在試樣擊實前逐個加入，加有水泥的試樣拌和后，應(yīng)在1h內(nèi)完成下述擊實試驗，拌和后超過1h 的試樣，應(yīng)予作廢(石灰穩(wěn)定材料和石灰粉煤灰穩(wěn)定材料除外)。

4.2.5  試筒套環(huán)與擊實底板應(yīng)緊密聯(lián)結(jié)。將擊實筒放在堅實地面上，用四分法取制 備好的試樣400～500g(其量應(yīng)使擊實后的試樣等于或略高于筒高的1/5)倒入筒內(nèi)，整平其表面并稍加壓緊，然后將其安裝到多功能自控電動擊實儀上，設(shè)定所需錘擊次數(shù)，進行 第一層試樣的擊實。第一層擊實完后，檢查該層高度是否合適，以便調(diào)整以后幾層的試樣 用量。用刮土刀或改錐將已擊實層的表面“拉毛”,然后重復(fù)上述做法，進行其余四層試 樣的擊實。最后一層試樣擊實后，試樣超出筒頂?shù)母叨炔坏么笥?/span>6mm, 超出高度過大的 試件應(yīng)作廢。

4.2.6  用刮土刀沿套環(huán)內(nèi)壁削挖(使試樣與套環(huán)脫離)后，扭動并取下套環(huán)。齊筒頂細(xì)心刮平試樣，并拆除底板。如試樣底面略突出筒外或有孔洞，則應(yīng)細(xì)心刮平或修補。 最后用工字型刮平尺齊筒頂和筒底將試樣刮平。擦凈試筒的外壁，稱其質(zhì)量m?。

4.2.7     用脫模器推出筒內(nèi)試樣。從試樣內(nèi)部從上至下取兩個有代表性的樣品(可 將脫出試件用錘打碎后，用四分法采取),測定其含水率，計算至0.1%。兩個試樣的含水率的差值不得大于1%。所取樣品的數(shù)量見表T  0804-2(如只取一個樣品測定含水率，則 樣品的質(zhì)量應(yīng)為表列數(shù)值的兩倍)。擦凈試筒，稱重m?。

表T 0804-2 測穩(wěn)定材料含水率的樣品質(zhì)量

烘箱的溫度應(yīng)事先調(diào)整到110℃±1℃,待溫度恒定后將試件放入烘于。

4.2.8  按本方法4.2.3～4.2.7的步驟進行其余含水率下穩(wěn)定材料的擊實和測定工作。凡已用過的試樣， 一律不得重復(fù)使用。

4.3  乙 法

在缺乏內(nèi)徑100mm 的試筒時，以及在需要與承載比等試驗結(jié)合起來進行時，采用乙法進行擊實試驗。本法更適宜于公稱最大粒徑接近19mm的集料。

4.3.1  將已用過篩的試料用四分法逐次分小，至最后取出約30kg 試料。再用四分 法將取的試料分成5~6份，每份試料的干重約為4.4kg(對于細(xì)粒材料)或5.5kg(對于中粒材料)。

4.3.2  以下各步的做法與本方法4.2.2~4.2.8相同，但應(yīng)先將墊塊放入筒內(nèi)底板上，然后加料并擊實。所不同的是，每層需取制備好的試樣約900g(對于水泥或石灰穩(wěn)定細(xì)粒材料)或1100g(對于穩(wěn)定中粒材料),每層的錘擊次數(shù)為59次。

4.4  丙 法

4.4.1  將已過篩的試料用四分法逐次分小，至最后取出約33kg 試料。再用四分法 將取出的試料分成6份(至少要5份),每份重約5.5kg(風(fēng)干質(zhì)量)。

4.4.2     預(yù)定5～6個不同含水率，依次相差0.5%～1.5%。在估計最佳含水率左右 可只差0.5%～1%①。

注：①對于水泥穩(wěn)定類材料，在最佳含水率附近取0.5%;對于石灰、二灰穩(wěn)定類材料，根據(jù)具體情 況在最佳含水率附近取1%。

4.4.3  同4.2.3。

4.4.4 同4.2.4。

4.4.5 將試筒、套環(huán)與夯擊底板緊密地聯(lián)結(jié)在一起，并將墊塊放在筒內(nèi)底板上。擊實筒應(yīng)放在堅實地面上，取制備好的試樣1.8kg左右，其量應(yīng)使擊實后的試樣略高于筒高的1/3(高出1～2mm), 倒入筒內(nèi)，整平其表面，并稍加壓緊。然后將其安裝到多功能自控電動擊實儀上，設(shè)定所需錘擊次數(shù)，進行第一層試樣的擊實。第1層擊實完后檢查該層的高度是否合適，以便調(diào)整以后兩層的試樣用量。用刮土刀或螺絲刀將已擊實的表面“拉毛”,然后重復(fù)上述做法，進行其余兩層試樣的擊實。最后一層試樣擊實后，試樣超出試筒頂?shù)母叨炔坏么笥?/span>6mm,否則，試件應(yīng)作廢。

4.4.6    用刮土刀沿套環(huán)內(nèi)壁削挖(使試樣與套環(huán)脫離),扭動并取下套環(huán)。齊筒頂 細(xì)心刮平試樣，并拆除底板，取走墊塊。擦凈試筒的外壁，稱其質(zhì)量m?。

4.4.7     用脫模器推出筒內(nèi)試樣。從試樣內(nèi)部由上至下取兩個有代表性的樣品(可 將脫出試件用錘打碎后，用四分法采取),測定其含水率，計算至0.1%。兩個試樣的含水 率的差值不得大于1%。所取樣品的數(shù)量應(yīng)不少于700g, 如只取一個樣品測定含水率，則 樣品的數(shù)量應(yīng)不少于1400g。烘箱的溫度應(yīng)事先調(diào)整到110℃±1℃,以使放入的試樣能立即在110℃±1℃的溫度下烘干。擦凈試筒，稱其質(zhì)量m?.

4.4.8     按本方法4.4.3×4.4.7進行其余含水率下穩(wěn)定材料的擊實和測定。凡已用過的試料，一律不得重復(fù)使用。

5  計算

5.1 穩(wěn)定材料濕密度計算

按式(T0804-2)   計算每次擊實后穩(wěn)定材料的濕密度。

        (T  0804-2)

式中：ρ_w——穩(wěn)定材料的濕密度(g/cm3);

     m?——試筒與濕試樣的總質(zhì)量(g);

m?—— 試筒的質(zhì)量(g);   

V——試筒的容積(cm3)。

5.2    穩(wěn)定材料干密度計算

按式(T  0804-3)計算每次擊實后穩(wěn)定材料的干密度。

                           (T  0804-3)

 式中：ρ_d——試樣的干密度(g/cm3);

w——試樣的含水率(%)。

5.3  制圖

5.3.1  以干密度為縱坐標(biāo)，含水率為橫坐標(biāo)，繪制含水率—干密度曲線。曲線必須為凸形的，如試驗點不足以連成完整的凸形曲線，則應(yīng)進行補充試驗。

5.3.2     試驗各點宜采用二次曲線方法擬合，曲線的峰值點對應(yīng)的含水率及干密度即為最佳含水率和最大干密度。

5.4   超尺寸顆粒的校正

當(dāng)試樣中大于容許公稱最大粒徑的超尺寸顆粒的含量為5%～30%時，按下式對試 驗所得最大干密度和最佳含水率進行校正(超尺寸顆粒的含量小于5%時，可不進行校正)①。

(1)最大干密度按式(T   0804-4)校正。

                   (T   0804-4)

式中：——校正后的最大干密度(g/cm3);

Pdm——試驗所得的最大干密度(gem2);  

p——試樣中超尺寸顆粒的百分率(%);

Ga——超尺寸顆粒的毛體積相對密度。

(2)最佳含水率按式(T  0804-5)校正。

            (T  0804-5)

式中：——校正后的最佳含水率(%);  

w_opt—— 試驗所得的最佳含水率(%);

p——試樣中超尺寸顆粒的百分率(%); 

w  一超尺寸顆粒的吸水量(%)。

注①:超尺寸顆粒的含量少于5%時，它對最大干密度的影響位于平行試驗的誤差范圍內(nèi)。

6  結(jié)果整理

6.1 應(yīng)做兩次平行試驗，取兩次試驗的平均值作為最大干密度和最佳含水率。兩次重復(fù)性試驗最大干密度的差不應(yīng)超過0.0200g/cm3(穩(wěn)定細(xì)粒材料)和0.0400g/cm3(穩(wěn)定中粒材料和粗粒材料),最佳含水率的差不應(yīng)超過0.50%(最佳含水率小于10%)和 1.00%(最佳含水率不小于10%)。超過上述規(guī)定值，應(yīng)重做試驗，直到滿足精度要求。

6.2  混合料密度計算應(yīng)保留至小數(shù)點后4位，含水率應(yīng)保留至小數(shù)點后2位。

7  報告

試驗報告應(yīng)包括以下內(nèi)容：

(1)試樣的最大粒徑、超尺寸顆粒的百分率；

(2)無機結(jié)合料類型及劑量；

(3)所用試驗方法類別；

(4)最大干密度：

(5)最佳含水率，并附擊實曲線。

8  記 錄

本試驗的記錄格式見表T   0804-3。

表T 0804-3   穩(wěn)定材料擊實試驗記錄表

工程名稱                                結(jié)合料含水率(%)                

試樣編號                                  試驗方法                       

混合料名稱                             結(jié)合料劑量(%)                

集料含水率(%)                

試驗：                         校核：                     試驗日期：

條文說明

為保證擊實試驗結(jié)果的可靠性，在試驗過程中應(yīng)嚴(yán)格按照本方法要求的平行試驗次 數(shù)進行試驗。

預(yù)定含水率的確定，對于細(xì)粒材料，可參照其塑限估計素土的最佳含水率。 一般其最 佳含水率較塑限約小3%～10%,對于砂性土較塑限值小接近3%,對于黏質(zhì)土較塑限值 小約為6%～10%。天然砂礫土，級配集料等的最佳含水率與集料中細(xì)土的含量和塑性指數(shù)有關(guān)，一般在5%～12%范圍內(nèi)。對于細(xì)土少的、塑性指數(shù)為0的未篩分碎石，其最 佳含水率接近5%。對于細(xì)土偏多的、塑性指數(shù)較大的砂礫土，其最佳含水率約在10%左 右。水泥穩(wěn)定材料的最佳含水率與素土接近，石灰、粉煤灰穩(wěn)定材料的最佳含水率可能較 素土大1%～3%。

水泥遇水就要開始水化作用。從加水拌和到進行擊實試驗間隔的時間愈長，水泥的 水化作用和結(jié)硬程度就愈大。它會影響水泥混合料所能達到的密實度，間隔時間愈長，影 響愈大。例如，一種水泥砂礫混合料加水拌和后立即進行擊實試驗，得其干密度為2. 3700g/cm3,拌和后間隔1h 進行同樣的擊實試驗，得干密度為2.3000g/cm3;間隔4h,所得 干密度為2.1800g/cm3; 間隔8h, 所得干密度只有2.1000g/cm3 。間隔時間從1～8h, 所得 干密度分別只有無間隔時間的0.97、0.92、0.89,因此，加有水泥的試樣拌和后應(yīng)在1h 內(nèi) 完成擊實試驗。另外，石灰穩(wěn)定材料(特別是穩(wěn)定粘土類材料)擊實最大干密度在7d 以 內(nèi)其數(shù)值是逐漸減小的，因此也應(yīng)注意擊實試驗的時間。

不管是采用直徑100mm 還是直徑150mm 的試筒，擊實所用的錘都是錘擊面直徑為  50mm。對于直徑100mm 的試筒，應(yīng)在筒內(nèi)沿筒壁轉(zhuǎn)圈擊實。對于直徑150mm 的試筒， 在筒內(nèi)沿壁錘擊一圈(約6次)后應(yīng)到筒中心錘擊一次，然后再沿筒壁錘擊一圈并在筒中 心錘擊一次，如此反復(fù)進行，直到要求的總次數(shù)。采用符合要求的電動擊實儀，它能嚴(yán)格  保持上述條件。手工擊實時，還應(yīng)注意保持擊錘自由垂直落下和每次落高均為450mm。

對于含有礫石或碎石顆粒的中粒材料特別是粗粒材料，難于達到刮平。在整平過程 中，可允許某些大顆粒露出表面，但同時要取出部分顆粒，使表面有空洞或凹陷，這些空洞 或凹陷的體積盡可能的與表面突出的大顆粒體積相等。

根據(jù)同一種混合料多次擊試驗所得的n 個最佳干密度和最佳含水率各自的標(biāo)準(zhǔn)差 S,用S 得出此允許誤差。它表示兩次擊試驗的結(jié)果之差只有5%的概率會大于規(guī)定 的允許誤差。