T 0842-2009 無機結合料穩(wěn)定材料振動壓實試驗方法

1  適用范圍

1.1  本方法適用于水泥、石灰、石灰粉煤灰穩(wěn)定中、粗粒材料的振動壓實試驗，以確定這些材料在振動壓實條件下的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)。

2 儀器設備

2.1     鋼模：內(nèi)徑152mm、高170mm、壁厚10mm;鋼模套環(huán)：內(nèi)徑152mm、高50mm、壁厚10mm;筒內(nèi)墊塊：直徑151mm、厚20mm;鋼模底板：直徑300mm、厚10mm 以上各部件如圖T  0842-1所示，可用螺栓固定成一體。

2.2    振動壓實機：如圖T 0842-2所示，配有φ150mm 的壓頭，靜壓力、激振力和頻率可調(diào)。對無機結合料穩(wěn)定材料一般選用面壓力約為0.1MPa①,激振力約6800N②,振動頻率為28～30Hz的振實條件。

注①:振動壓實機依照振動壓路機的壓實原理設計，分為上車和下車系統(tǒng)，下車質(zhì)量/整車質(zhì)量應 在0.6左右。 一般選用上車配重為3塊下車配重為6塊(上車配重塊約4.5kg/ 個，下車配重塊約 5.5kg/個),也可根據(jù)試驗確定。

注②:該值為計算值，采用偏心塊夾角為60°,振動頻率為28～30Hz時計算獲得，實測激振力與被 壓實材料有關，一般大于該值，也可根據(jù)試驗確定。

圖T 0842-1   鋼模、鋼模套環(huán)及鋼模底板示意圖

圖T 0842-2   振動壓實機示意圖

1-鋼模底盤；2-鋼模；3-鋼模套環(huán)；4-壓頭；5-下車系統(tǒng)；6-減振塊；7-偏心塊；8-上車系統(tǒng)；9-導向柱；10-機架；11-傳動軸； 12-電動機；13-變頻器

2.3    電子天平：量程不小于15kg,感量0.1g;量程不小于4000g,感量0.01g。

2.4    方孔篩：孔徑37.5mm、31.5mm、26.5mm、19mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、0.6mm 以及0 . 075mm 的標準篩各 一 個。

2.5    量筒：50mL、100mL和500mL的量筒各1個。

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

2.7    工字型刮平尺：30mm×50mm×310mm, 上下兩面和側面均刨平。

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

2.9 脫模器。

2.10  測定含水率用的鋁盒、金屬盆、烘箱等其他用具。

2.11  用于固緊試模螺栓的板手、鉗子、用于調(diào)節(jié)偏心塊夾角的小榔頭等。

3  試驗準備

3.1 對集料進行篩分，按預定級配配好集料。如果集料的公稱最大粒徑不大于  37.5mm, 則直接備料；如果有大于37.5mm 的粒徑含量超過10%,則過37.5mm 篩備用，篩分后記錄超尺寸顆粒的百分率p。

3.2  在預定做擊實試驗的前一天，取有代表性的試料測定其風干含水率。細料材料應 不少于100g,中粒材料應不少于1000g; 粗粒材料應不少于2000g。同時測定石灰和水泥的含水率。

4 試驗步驟

4.1 調(diào)節(jié)振動壓實機上下車的配重塊數(shù)、偏心塊夾角和變頻器的頻率。

4.2 將準備好的粗、細集料按照預定的混合料級配配制5～6份，每份試料的干重約為 5.5～6.5kg。

4.3 預定5～6個不同含水率，依次相差1%～2%,且其中至少有兩個大于和兩個小 于最佳含水率。

4.4    按預定含水率制備試樣。

將1份試料平鋪于金屬盤內(nèi)，將事先計算得到的該份試料中應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)，然后裝入密閉容器或塑料口袋內(nèi)浸潤 備用。

應加水量可按式(T  0842-1)計算。 

          (T 0842-1)

式中：m_w——混合料中應加的水量(g);

m_n—— 混合料中集料的質(zhì)量(g),其原始含水率為w_n,即風干含水率(%); 

m_c——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(%)。

4.5    將所需要的結合料，如水泥加到浸潤后的試料中，并用小鏟、泥刀或其他工具充分拌和到均勻狀態(tài)。加有水泥的試料拌和后，應在1h 內(nèi)完成振實試驗。拌和后超過1h 的試樣，應予作廢(石灰穩(wěn)定和石灰粉煤灰穩(wěn)定除外)。

4.6 將鋼模套環(huán)、鋼模及鋼模底板緊密聯(lián)結，然后將其放在堅實地面上，將拌和好的混合料按四分法分成4份，將對角的兩份依次倒入筒內(nèi)，一邊倒一邊用直徑20mm左右的木棒插搗?；旌狭蠎淮窝b完，整平其表面并稍加壓緊，然后將鋼模連同混合料放在振動壓實機的鋼質(zhì)底板上，用螺栓將鋼模底板與振動壓實機底板固定在一起。

4.7    將振動壓頭對準鋼模后，放下振動器，使振動壓頭與鋼模內(nèi)的混合料緊密接觸。 檢查振動壓實機上的螺栓及相關聯(lián)接處，確定沒有任何物品放在振動壓實機上。

4.8  啟動振動壓實機開關，開始振動壓實。仔細觀察振實壓實情況，120s 后關閉機器。

4.9 振動完畢后，拉起振動壓頭。松開鋼模底板的螺栓，將鋼模連同經(jīng)過振實的混合 料一起卸下。用刮土刀沿套環(huán)內(nèi)壁稍稍挖松振實后的混合料，以便使混合料與套環(huán)脫離， 松開螺栓后小心扭動并取下鋼模套環(huán)，然后檢查鋼模內(nèi)振實后的材料高度是否合適。經(jīng) 過振實的混合料不得低于鋼模的邊緣，同時，振實后的混合料也不得高出鋼模邊緣10mm,否則作廢。

4.10 齊鋼模頂用刮土刀仔細刮平混合料，如混合料頂面略突出筒外或有孔洞，則應仔 細刮平或修補。拆除底板，擦凈鋼模外壁，稱取鋼模與混合料的質(zhì)量m?。

4.11 用脫模器推出鋼模內(nèi)混合料。用錘將經(jīng)過振實的混合料打碎后，從其中心部分 取2000～2500g的混合料，裝入金屬盆中。將金屬盆連同混合料一起放入110℃±1℃的 烘箱中烘12h, 測定其含水率，并計算相應的干密度。擦凈試筒，稱其質(zhì)量m?。

4.12 每完成一個試件的振動擊實后，應對壓頭進行清理，方可進行下一個試件的振動擊實。

5 計算

5.1    穩(wěn)定材料濕密度計算

按式(T 0842-2)計算每次擊實后穩(wěn)定材料的濕密度。

(T 0842-2)

式中：p_w——穩(wěn)定材料的濕密度(g/cm3); 

m?——試筒與濕試樣的合質(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 0842-3)計算每次擊實后穩(wěn)定材料的干密度。

(T 0842-3)

式中：ρ_d——試樣的干密度(g/cm3);

ρ_w——穩(wěn)定材料的濕密度(g/cm2); 

w——試樣的含水率(%)

5.3 制圖

5.3.1     以干密度為縱坐標、含水率為橫坐標，在普通直角坐標紙上繪制干密度—含水率的關系曲線。凸形曲線頂點的縱橫坐標分別為穩(wěn)定材料的最大干密度和最佳含水率，并確定最佳含水率、最大干密度和最佳壓實狀態(tài)下的振動壓實時間。

5.3.2  如試驗點不足以連成完整的駝峰形曲線，則應進行補充試驗。

6  結果整理

6.1 混合料密度計算應保留小數(shù)點后4位有效數(shù)字，含水率應保留小數(shù)點后2位有效 數(shù)字。

6.2    應做兩次平行試驗，兩次試驗最大干密度的差0.0400g/cm3,最佳含水率的差不 應超過0.50%(最佳含水率小于10%)和1.00%(最佳含水率不小于10%)。

7 報告

報告應包括以下內(nèi)容：

(1)試樣的最大粒徑、超尺寸顆粒的百分率；

(2)水泥的種類和強度等級，或石灰中有效氧化鈣和氧化鎂的含量；

(3)無機結合料類型及劑量；

(4)所用振動壓實機的各參數(shù)；

(5)最大干密度；

(6)最佳含水率，并附振實曲線。

8  記 錄

本試驗的記錄格式見表T    0842-1。

表T  0842-1穩(wěn)定材料振動壓實試驗

工程名稱                 

試樣編號                  

混合料名稱               

集料含水率(%)           

結合料含水率(%)            

試驗方法                               

結合料劑量(%)                

振動參數(shù)：頻率：      面壓力：          激振力：           

試驗：                      校核：                      試驗日期：

條文說明

本方法可用于粗集料含量較大的穩(wěn)定材料， 一般來說，振動壓實試驗確定的最佳含水 率小于擊實試驗確定的最佳含水率，最大干密度大于擊實試驗確定的最大干密度。由于還未建立起振動壓實試驗測試的干密度與擊實試驗和工程現(xiàn)場振動壓實效果的相關關 系，因此該試驗方法主要用于室內(nèi)研究。

對于水泥穩(wěn)定類材料，從加水拌和到進行壓實試驗間隔的時間愈長，水泥的水化作用 和結硬程度就愈大。因此要求以水泥為結合料的試驗拌和后要在1h 內(nèi)完成試驗。

由于振動容易對儀器造成損傷，在振動壓實前需仔細檢查儀器螺栓的緊固程度，操作時一定要遵守操作規(guī)程，不可疏忽大意。振動壓實過程較短，應認真觀察振動壓實機壓頭 是否達到跳起的狀態(tài)，不要使振動壓實機長時間在回彈跳起狀態(tài)運行。

由于振動壓實中水分的影響作用顯著,高含水率下壓頭回彈跳起現(xiàn)象很難出現(xiàn)，振動時間太長會使試料大量擠出。因此，確定不同含水率下的壓實效果時，中等或較低含水率下是以壓頭回彈跳起為控制條件；高含水率下是以試料擠出為停止振動壓實的控制條件。

對于含有礫石或碎石顆粒的中粒料特別是粗粒料難于刮平。在整平過程中可允許某些大顆粒露出表面，但同時要取出某些顆粒使表面有些空洞，盡可能使突出的體積與空洞 的體積相等。