公路检测技术模块路基路面压实度检测课件

模块2-6路基(路面)压实度检测授课教师：朱明栓公路检测技术压实度概述灌砂法检测路基压实度环刀法检测路基压实度灌水法检测路基压实度核子密度仪法检测路基压实度路基（路面）压实度评定路基(路面)压实度检测

意义：路基、路面压实质量是道路工程施工质量管理最重要的内在指标之一。大量的室内试验和工程实践表明只有对路基、路面结构层进行充分压实，才能保证路基、路面的强度、刚度及路面的平整度，并保证其使用质量。

压实度概述路基压实的作用：增加路基强度减少路基变形增强水稳性与强度稳定性,为路面铺筑奠定好基础.路基压实不足的危害：造成路基不均匀下沉，路面开裂、车辙、裂缝、沉陷及剪切破坏等病害,合格路基检测的三大指标:压实度,路基强度(CBR);土基弹模(弯沉)路基压实的作用对于路基、路面半刚性基层及粒料类柔性基层而言，压实度是指工地上实际达到的干密度与室内标准击实实验所的最大干密度的比值；对沥青面层、沥青稳定基层而言，压实度是指现场达到的密度与室内标准密度的比值。压实度的不同表述标准（最大干）密度的确定一、路基土的最大干密度和最佳含水量的确定

不同性质的土的最大干密度确定方法及各方法的适用范围见表。试验方法适用范围土的粒粗轻型、重型击实法小试筒适用粒径不大于25mm的土；大试筒适用粒径不大于38mm的土。细粒土粗粒土振动台法①本方法适用于通过0.074mm标准筛的干颗粒质量百分比不大于15％的无粘性自由排水粗粒土和巨粒土；②对于最大颗粒大于60mm的巨粒土，因受试筒容许最大粒径的限制，宜按相似级配法的规定处理。巨粒土表面振动压实仪法同上巨粒土

二、路面基层混合料最大干密度及最佳含水量的确定

常见的路面基层材料有半刚性基层及粒料基层，粒料类基层最大干密度的确定可参照粗粒土和巨粒土的振动台法。半刚性材料基层材料按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTJ057－94）执行，用标准击实法求得。但当粒料含量大于50％时，采用理论计算法求得。

三、沥青混合料标准密度确定

沥青混合料标准密度，以沥青拌和厂取样试验的马歇尔试件密度或试验路芯样密实度为难。可采用表5-2中的方法进行密度试验。压实沥青混合料密度试验方法及适用范围比较方法适用范围水中重法仅适用于很密实的沥青混凝土试件，不适用于采用了吸水性大的集料的的沥青混合料试件。表干法适用于表面粗糙但较密实的密级配沥青混凝土试件，但适用于吸水率不大于2%的沥青混合料试件。蜡封法适用于吸水率大于2%的半开级配沥青混凝土试件，抗滑表层混合料以及粗粒式沥青混合料试件。体积法适用于空隙率较大的沥青碎石混合料及大空隙透水性开级配沥青混合料试件。实际工作中如何控制压实质量

1.在压实过程中，为保证压实质量，施工现场自检人员应边施工边检查压实度以便及时调整。

2.但实际施工时路基用土有着很大差别，经常由于沿线取土，地貌、地层等的变化造成土的来源不一，使土颗粒组成不均匀，特别是路堤底部填土中不可避免的存在较大尺寸的土块使得在一定的压实功能和含水率下，难以压实,原因就是由于路基填料变化频繁，施工单位的试验人员和工程监理人员不能及时的根据土样的变化取样试验。

3.当压实干密度远远大于要求值时，表明压实度过度或土质发生了变化；当压实干密度小于要求值时，表明压实度不够。针对这些情况要找出原因并及时采取措施以达到要求的压实度。如改变碾压工艺、增加压实机械的重量或重新做标准击实试验等。每一压实层均应检验压实度，合格后方可填筑下一层。4.施工时，应根据不同的土质，不同的压实标准选择相应的压实机具，确定最佳压实厚度，压实遍数，掌握好碾压速度，准确控制最优含水率，以保证得到最大干密度。5.路基填土应均匀一致，不得混杂，超大颗粒填料应剔除或加大压实功能，严禁调料中混入种植土、腐质土或泥沼土等劣质土，应尽量选择集中取土，避免沿线取土。6.击实试验用土应对施工路段所用土场进行实地踏勘，确认所用土样取自同一土场，保证土样的代表性和指导施工标准干密度的准确性。7.施工时应严格控制压实含水率，并使土料的含水率尽量保持一致。实际工作中如何控制压实质量实际工作中如何控制判断是否达到压实质量在路基施工中，土的最佳含水量和最大干密度是两个十分重要的指标。压实前应测定填土的含水量使之接近最佳含水量。土中含水量过大时，应作翻晒处理；当含水量较小时，应适当洒水补充水分，使含水量适宜。石灰稳定土和水泥稳定土等含有无机结合料的土，成型后本身反应还需要一定量的水，在碾压时更应严格控制含水量。判断土是否接近最佳含水量可采用简易鉴定方法:

用手捏土（或灰土等）可成团，较费劲，手掌无水印，土团自50ｃｍ处落在地上散成蒜瓣状，自100ｃｍ高处落在坚实地面上即松散，出现这些现象即表明土已接近最佳含水量。在实验室中，尽可能参照工程施工技术规范要求，做好最佳含水量的验证检测。一、试验原理：用均匀颗粒的砂去置换洞的体积。基本原理是利用粒径0.30～0.60mm或0.25～0.50mm清洁干净的均匀砂，从一定高度自由下落到试洞内，按其单位重不变的原理来测量试洞的容积（即用标准砂来置换试洞中的集料），并根据集料的含水量来推算出试样的实测干密度。灌砂法检测路基压实度二、适用范围适用于各种材料的路基土、也可用于沥青表处、沥青贯入室路面。不适用于填石路基等有大孔洞或大孔隙材料的压实度检测现在测定路基压实度的标准方法。优点是:测定值精确；缺点是:需要携带较多量的砂，而且称量次数较多，因此它的测试速度较慢操作较复杂，须经常测定标准砂的密度和锥体重三、仪具与材料（1）灌砂筒有大小两种，为一金属圆筒(可用镀锌铁皮制作)有大小两种，上部储砂筒,小筒容积为2120cm3，大筒容积为4600cm3，筒底中心有一个圆孔。

下部装一倒置的圆锥形漏斗，漏斗上端开口，直径与储砂筒的圆孔相同，漏斗焊接在一块铁板上，铁板中心有一圆孔与漏头上开口相接。自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，开关铁板上也有一个相同直径的圆孔。（2）金属标准罐用薄铁板作金属罐，用于小罐砂筒的内径为100mm，高150mm，用于大灌砂筒的直径为150mm，高200mm，上端周围均有一罐缘。（3）基板用薄铁板制作的金属方盘，盘中心有一圆孔。

(4）玻璃板边长约500mm~600mm的方形板

(5）试样盘小筒挖出的试样可用饭盒存放、大筒挖出的试样可用300mm×500mm×40mm的搪瓷盘存放（6）天平或台称称量10-15kg，数量不大于1g，用于含水量测定的天平精度，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清洁干燥的均匀砂，约20-40kg，使用前须洗净烘干，并放置足够的时间，使其与空气的湿度达到平衡。（9）盛砂的容器：塑料桶等。

（10）其它：凿子、改锥、铁锤、长把勺、长把小簸箕、毛刷等。四、方法与步骤4.1测定主要包括:(1)室内标准密度（最大干密度）确定：

按现行试验方法。对检测对象试样用同种材料进行击实试验，得到最大干密度及最佳含水量。(2)现场沙密度试验：利用灌砂筒进行现场沙密度试验：(3)现场土密度试验挖出现场土，秤重，利用已测定密度沙去置换试洞的体积，求土的容重(4)确定压实度

4.2按规定选用适宜的灌砂筒1）当集料的最大粒径小于13.2mm，测定层的厚度不150mm时，宜采用φ100mm的小型灌砂洞测试。(2）当集料的最大粒径大于或等于13.2mm，但不大于31.5mm，测定层的厚度不超过200mm时，应用φ150mm的大型灌砂筒测试4.3标定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量，步骤如下：（1）在灌砂筒筒口高度上，向灌砂筒内装砂至筒顶的距离不超过15mm左右为止。称取筒内砂的质量m1，准确至1g，以后每次标定及试验都应该维持与高度装砂质量不变。

（2）将开关打开，使灌砂筒筒底的流砂孔、圆锥形漏斗上端开口圆孔及开关铁板中心的圆孔上下对准，让砂自由流出，并使流出砂的体积与工地所挖试坑内的体积相当(或等于标定罐的容积)，然后关上开关，此步骤不能省略，它是为使量砂处于测量时的状态，以准确地得到量砂的体积。（3）不晃动灌砂筒的砂，轻轻地将灌砂筒移至玻璃板上，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的砂或称量筒内的砂，准确至1g，玻璃板上的砂就是填满筒下圆锥体的砂(m2)。

(5）重复上述测量三次，取其平均值。4.4标定量砂的单位质量rs(g/cm3)其步骤如下：（1）用水确定标定罐的容积v，准确至1mL。（2）在灌砂筒中装入质量为m1的砂，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，直到灌砂筒内的砂不再下流时，将开关关闭，取下灌砂筒，称取筒内剩余砂的质量(m3)，准确至1g。（3）按下式计算填满标定罐所需砂的质量ma(g)：

ma=m1-m2-m3

式中:ma—标定罐中砂的质量(g)m1—灌砂筒装入标定罐砂的总质量(g)m2—灌砂筒下部圆锥体内砂的质量(g)m3—灌砂筒装入标定罐后，筒内剩余砂的质量(g)。（4）重复上述测量三次，取其平均值。（5）按下式计算量砂的单位质量r(g/cm3)rs=ma/V

其中：rs---量砂的单位质量(g/cm3)V----标定罐的体积（cm3）4.5试验步骤:

（1）在试验地点,选一块平坦表面,并将其清扫干净,其面积不小于基板面积。（2）将基板放在平坦表面上,如果表面粗糙度较大,则将盛有量砂(m5)的灌砂筒放在基板中间圆孔上。将罐砂筒的开关打开，让砂流入基板的中孔内，直到储砂筒内的砂不再下流时关闭开关。取下灌砂并称量筒内砂的质量(m6),准确至1g。

（3）取走基板，并将留在试验地点的量砂收回，重新将表面清扫干净。

（4）将基板放回清扫干净的表面上(尽量放在原处)，沿基板中孔凿洞(洞的直径与灌砂筒一致)。

在凿洞的过程中，应注意不使凿出的材料丢失，并随时将凿松的材料取出装入塑料袋中，不要使水分蒸发。也可放在大试样盆内。试洞深度等于测定层厚度，但不得有下层材料混入，最后将洞内的全部凿松材料取出。对土基或基层，为防止试样盘内材料的水份蒸发，可分几次称取材料的质量，全部取出材料的总质量为mW，准确至1g。（5）从挖出的全部材料中取有代表性的样品，放在铝盒或清净的搪瓷盒内，测定其含水量(ω以%计)。样品的数量如下：

用小灌砂筒测定时，对于细粒土，不少于100g，对于各种中粒土，不少于500g。

用大灌砂筒测定时，对于细粒土，不少于200g，对于各种中粒土，不少于是1000g，对于粗粒土或水泥、石灰，粉煤灰等无机结合稳定土，不少于2000g，称其质量md。

（6）将基板安放在试坑上，将灌砂筒安放在基板中间(储砂筒内放满砂到要求质量m1)，使灌砂筒的下口对准基板的中孔及试洞。打开灌砂筒的开关，让砂流入试坑中。在此期间，应注意勿碰动灌砂筒。直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关。仔细取走灌砂筒，并称量剩余砂的质量(m4)准确至1g。（7）如清扫干净的平坦表面的粗糙度不大，也可省去（2）和（3）的操作。在试洞挖好后，将灌砂筒的下口对准放在试坑上，中间不需要放基板。打开筒的开关，让砂流入试坑内。在此期间，应注意勿碰动灌砂筒，并称量剩余砂的质量(m'4)，准确至1g。（8）仔细取出试筒内的量砂，以备下次试验时再用。若量砂的湿度已发生变化或量砂中混有杂质，则应该重新烘干、过筛，并放置一段时间，使其与空气的湿度达到平衡后再用。4.6计算

1、按下式计算填满试坑所用的砂质量mb(g):

灌砂时，试坑上放基板时:mb=m1－m4－(m5－m6)

灌砂时，试坑上不放基板时，mb=m1－m’4－m22、按下式计算试坑材料的湿密度(湿容重)ρW(g/cm3)：

ρW=mW/mb×rs3、

按下式计算试坑材料的干密度pd(g/cm3)：

ρd＝ρw/（1+0.01ω）4、当以水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定土的场合，可按下式计算干密度pd(g/cm3)。ρd=md/mb×rs

5、按下式计算施工压实度(K)

K=ρd/ρc×100环刀法检测路基压实度

一、适用范围及特点

环刀法适用于公路工程现场测定细粒土及无机结合料稳定细粒土的密度。但对于无机结合料稳定细粒土，其龄期不宜超过2d，且宜于施工过程中的压实度检验。由于取样深度较浅，故检测值偏大。

优点：速度快

缺陷：无法测定平均值

用环刀法测得的密度是环刀内土样所在深度范围内的平均密度。它不能代表整个碾压层的平均密度。

一、适用范围及特点

常用环刀：环刀容积200cm3，环刀高度约5cm。

环刀打入深度：浅，压实度偏大

深，压实度偏小

原因：碾压层的密度一般是从上到下减小的，若环刀取在碾压层的上部，则得到的数值往往偏大，若环刀取的是碾压层的底部，则所得的数值将明显偏小，只有使环刀所取的土恰好是碾压层中间的土，环刀法所得的结果才可能与灌砂法的结果大致相同。二、检测器具材料

1.人工取土器：包括环刀、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：有底座、行走轮、立柱、齿箱、升降机构、取芯头等组成。

(1)底座：由底座平台、定位销、行车轮组成。

(2)立柱：由立柱与立柱套组成，装在底座平台上，作为升降机构、取芯机构、动力和传动机构的支架。

(3)升降机构：由升降手轮、锁紧手柄组成。

(4)取芯机构：有取芯头、升降轴组成，取芯头为金属圆筒，有三种规格，即，50mm×50mm、70mm×70mm、100mm×100mm。

(5)动力和传动机构：主要由直流电机、调速器、齿轮箱组成。另配电瓶和充电器。3.天平：感量0.1g(取芯头内径小于70mm样品的称量)，或1.0g（取芯头内径小于100mm样品的称量）。

4.其它：镐、小铁楸、修土刀、毛刷、直尺、钢丝踞、凡士林、木板及测定含水量设备等。电动取土器

三、检测方法与步骤

1.击实试验：确定最大干密度及最佳含水量。

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的步骤：

(1)擦净环刀，称取环刀质量M2，准确至0.1g。

(2)测点准备。

(3)取土。

(4)修平土样。

(5)称取环刀及试样合计质量M1，准确至0.1g。

(6)测定土含水量（w）。3.用人工取土器测定砂性土或砂层密度时的步骤

(1)如为湿润的砂土，在铲平的地面挖出一个直径较环刀外径略大的砂土柱，将环刀向下垂直压下，直到环刀上端突出约２cm时为止。

(2)修平。

(3)称环刀与试样合计质量（m1）。准确至0.1g。

(4)测定土样含水量。

(5)干燥的砂土不能挖成砂土柱时，可直接将环刀压入或打入土中。

4.用电动取土器测定无机结合料稳定细粒土和硬塑土密度的步骤：

(1)仪器准备及定位。

(2)钻芯。

(3)取芯、修平。

(4)用天平称量土芯加套筒质量M1，

(5)测定土含水量。

5．本试验须进行两次平行测定，其平行差值不得大于0.03g/cm3，求其算术平均值。

四、检测结果计算

1．按下列各式分别计算试样的湿密度及干密度

式中：ρw--试样的湿密度（g/cm3）；

ρd--试样的干密度（g/cm3）；

m1--环刀或取芯套筒与试样合计质量（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）；

w--试样的含水量（%）。2.按下试计算施工压实度：

式中：K--测试地点的施工压实度（%）；

ρd--试样的干密度（g/cm3）；

ρc--击实试验得到的试样的最大干密度（g/cm3）

灌水法检测路基压实度

灌水法检测压实度试验方法适用于现场测定最大粒径小于60mm的粗粒土和巨粒土的密度。灌水法属于对压实土面的破坏性量测方法，是利用水去置换试洞的体积。灌水法相比于灌砂法优点在于适用于巨粒土的检测，费用低，但其缺点在于误差较灌砂法更大。一、适用范围及特点核子密度仪法检测路基压实度

在施工现场用核子仪密度湿度仪以散射法或直接透射法可以快速测定路基或路面材料的密度和含水量，并计算施工压实度。用于测定土或基层材料的压实度及含水量时,打洞后用直接透射法测定，测定层的厚度不宜大于20cm。由于核子仪测定的结果误差较大，不宜用作仲裁试验或评定验收的依据。

一、适用范围及特点该法是利用放射性元素测量土或路面材料的密度和含水量。该类方法适用于测量各种土或路面材料的密度和含水量。它的缺点是，放射性物质对人体有害。可用于施工控制、但不可以用于质量检验。

一、适用范围及特点二、检测器具与材料

（1）核子密度湿度仪：密度测定范围1.12-2.73g/㎝3，测定误差不大于±0.03g/㎝3。含水率测定范围是0-0.64g/㎝3，测定误差不大于±0.015g/㎝3。

二、检测器具与材料

1.核子密度湿度仪主要包括下列部件：

(1)γ射线源

(2)中子源

(3)探测器：γ射线探测器

(4)读数显示设备：如液晶显示器,脉冲计数器,数率表

(5)标准板：提供检验仪器操作和散射计数参考标准用。

(6)安全防护设备：符合国家规定要求的设备。

(7)刮平板、钻杆、接线等。

2.细砂：