[发明专利]模拟现场碾压效果的公路基层材料圆柱体试件制备方法

说明书

技术领域

本发明属于交通土建工程领域，涉及一种模拟现场碾压效果的公路(底)基层材料圆柱体试件制备方法。该方法操作简便快速，制备的试件性能的测试结果客观真实反映(底)基层材料实际性能，且重现性好。

背景技术

目前，采用击实试验方法确定公路(底)基层材料最大干密度ρ_dmax和最佳含水量w_o，按照击实试验方法的ρ_dmax和w_o用静力压实法制备公路(底)基层材料圆柱体试件，其原理和步骤如下：

(1)击实法确定公路(底)基层材料的ρ_dmax和w_o，实验步骤为：

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，每份风干质量约为4.4kg(细粒土)或5.5kg(中粒土或粗粒土)。

②预定5～6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w_o，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152mm×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，计算湿密度。

⑤用脱模器推出筒内试样，从试样上部和下部分别取两个代表性样品，置于110℃烘箱内烘干至恒重，测定其含水量w，计算干密度ρ_d。

⑥重复步骤②～⑤做法，测试其余含水量下(底)基层材料w和ρ_d，绘制ρ_d～w关系曲线，驼峰形曲线顶点的纵横坐标分别为ρ_dmax和w_o。

(2)静力压实法制备公路(底)基层材料圆柱体试件，其制备步骤为：

①在预定做试验的前一天，取有代表性的试料测定其风干含水量。称取制备一个试件所需的试料质量为5700～6000g。

②将称取的试料放在长方形铁盘当中，向试料中加水直至达到击实法确定的w_o，并拌合均匀后放在密闭容器内浸润4h左右备用。

③在浸润过的试料中，加入所需的无机结合料并拌合，得到混合料。

④制备一个预定压实度的试件所需的混合料质量m＝0.01Kρ_dmaxV(1+0.01w_o)，K为预定压实度(％)，V为试件的体积(cm³)，ρ_dmax和w_o分别为击实法确定的混合料最大干密度(g/cm³)和最佳含水量(％)。

⑤将厚约40mm的下压柱放入试模下部并外露20mm左右，所述试模的内径150mm×高度(230±10mm)。将质量为m的混合料装入的试模中，然后将上压柱放入试模内并使其也外露20mm左右。

⑥将整个试模(连同上下压柱)放到反力框架的千斤顶或压力机上，加压直到上下压柱都压入试模为止，并维持压力1min。

⑤解除压力后，取下试模，并放到脱模器上将试模内混合料顶出，即为制备的圆柱体试件。

申请人分析了上述试验规程中的击实法确定公路(底)基层材料ρ_dmax和w_o，以及利用静力压实制备试件的方法，已经远远不能适应科技发展和交通发展的需要，其主要存在的缺陷如下：

1)击实法确定ρ_dmax和w_o存在如下缺点：

①室内击实对材料的压实作用机理与现场振动碾压作用机理不同；

②室内击实功与实际生产振碾功不匹配，室内击实功基于8～12吨静力压路机提出的，而生产实际已普遍采用18～22吨可调频调幅振动压路机；

③最佳含水量确定含水量过程中，烘干法测试的击实后试件含水量因随着颗粒靠拢出现颗粒间部分水分被挤压出来以及烘干混合料过程中水化反应消耗的部分水，使得测试含水量比拌和时的含水量要小，与实际生产过程不相符；

④击实试验分三层装试样击实，这与实际现场生产过程中不吻合，模拟施工效果差；