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浅析击实试验的影响因素和指导意义

发表时间：2020/12/28 来源：《基层建设》2020年第24期作者：华后攀

[导读] 摘要：路基工程质量的好坏，压实度是最重要的内在指标之一，保证路基的强度、整体稳定性。

        中南安全环境技术研究院股份有限公司湖北武汉 430000
        摘要：路基工程质量的好坏，压实度是最重要的内在指标之一，保证路基的强度、整体稳定性。在击实试验的过程中，影响土的最优含水率和最大干密度因素较多，通过对这些影响因素的分析，提高土的击实效果，达到击实试验的目的。
        关键词：击实试验压实最大干密度最优含水率
        土作为筑路材料时，需要获得路基压实的最大干密度和相应的最佳含水量。击实试验就是确定试验土的密度和相应的含水量关系，借以了解土的压实性能，做为指导施工的控制指标。试验时将符合规范要求的同一种土，配制成若干份不同含水率的试样，用同样的压实能量分别对每一份试样进行击实后，测定各试样击实后的含水率w和干密度ρd，从而绘制含水率与干密度关系曲线，此关系曲线称为压实曲线，如图1所示。在压实曲线上的干密度的峰值，称为最大干密度ρdmax；与之相对应的含水率，称为最优含水率Wo，它表示在击实功能一定的情况下，达到最大干密度时的含水率。

        图1 压实曲线
        1　最大干密度和最优含水率影响因素
        1.1　击实功能的影响
        击实功能是指每单位体积所消耗的能量，击实功能愈大，得到的最优含水率愈小，相应的最大干密度愈高，可见击实功能是影响击实效果的一个重要因素，通过击实功能影响击实效果的主要表现有：
        （1）土样的重复使用与否的影响在原理上是有差异的，重复使用土样时，击实功能对土的影响较大，不重复使用土样时，土所受功能影响较小，两者的最优含水率和最大干密度略有不同。表1、表2是对同一种土，分别采用土样不重复使用和土样重复使用的干土法所做的击实试验结果对比。
        表1 土样不重复使用时的击实试验结果

表2土样重复使用时的击实试验结果

        从表1和表2可看出，两者的最大干密度基本相近，但最优含水率却有所不同，土重复使用时的最优含水率要比土不重复使用的要大。产生最优含水率的变化的主要原因是土体在反复受击实功能的影响下，即土体在击实锤的反复夯打下，土体的颗粒结构及胶结状况发生了变化，使土体的粒径变细，而造成土粒的比表面积增大。土粒的比表面积的变化，使土体的性质具有一定的粘性土的特征，所以其最优含水率相应发生了变化。
        （2）余土高度的影响试样击实后总会有部分土超过筒顶高，这部分土柱称为余土高度。标准击实试验所得的击实曲线是指余土高度为零时的单位体积击实功能下土的干密度和含水率的关系曲线。但由于在实际的操作中总会存在或多或少的余土高度，如果余土高度过大，则压实曲线上的干密度就不再是一定功能下的干密度，试验结果的误差会增大。表3分别是对同一土样按同一含水率，在击实后余土高度控制在3～6 mm与7～11 mm时的干密度的结果对比。从表3可知，余土高度控制在7～11 mm时的干密度要比余土高度在3～6 mm低。这是因为随着余土高度的增加，试样的单位体积相对增大，则试样所受的单位体积击实功能相应减小。
        表3 不同余土高度时干密度试验结果

（3）每层试样高度对结果的影响。击实试验时，试样是分3层装入试筒的，每层试样高度宜相等，两层交界处的土面应刨毛．每层试样高度约为筒高的三分之一。表4是对同一种土进行击实试验时，每层试样高度基本一致与不一致的干密度比对结果。
表4 每层试样高度不同时干密度试验结果

        从表4中可看出，1#和2#样的每层试样高度基本一致，其干密度约为1.85×103 kg/m3，3#、4#、5#样的每层高度都不一致，其干密度比1#和2#样要低。如果装入试筒的试样的每层高度均等时，土体的这时所受的击实功能是最大的，则其干密度也是最大的。当有一层高度大于筒高的三分之一时，由于体积相对增大，则其所击实功能相对减小，土体的密实度相对变小；当这一层土体高度小于筒高的三分之一时，土体浪费掉了一部分能量（击实功能），土体总体承受的击实功能减弱，使土体的压实不能达到最大。
        1.2试样中大颗粒均匀性的影响
        试样中常夹有较大的不易破碎的颗粒，对最优含水率和最大干密度结果的准确性有一定的影响。在试验中，先将较大颗粒筛出，然后将筛出的大颗粒均匀地掺入每份所要配制的试样中，不要出现彼多此少的情况，否则试样的干密度会出现异常，表5是对同一种土按同一含水率，分别掺入不同含量大颗粒所做的击实试验结果对比。
        表5 大颗粒（碎石）掺入量不同时干密度试验结果

        从表5可看到试样中的大颗粒掺入量均匀时，试样的干密度基本保持一致，而大颗粒掺入量不均匀时，试样的干密度呈现一定的离散性，从而影响最大干密度和最优含水率的结果准确性。
        2.击实试验的指导意义
        击实试验的最大干密度和最优含水率主要用于指导施工和检测，为保证达到规定的压实度，关键是控制填土的含水量。含水量控制在多少范围内可以通过击实曲线得到。
        如：高速公路填土压实度规定达到95%，根据图1最大干密度2.03求得现场压实密度：
        ρ=2.03×0.95=1.93，可以在图中找到纵坐标为1.93的点对应的横坐标为5.2和12.0，所以在该填土施工时控制含水率范围5.2-12.0之间。含水量控制区间确定后，根据土质和压路机性能确定填土厚度和碾压遍数，加速施工进度，降低成本。
        3结语
        室内击实试验方法的步骤较简单，通过以上几点主要影响因素的分析，我们知道在试验过程中，对土的最优含水率和最大干密度的影响因素却很多。在实际的工作中，试验人员一定要严格执行规范的要求，降低各种因素的影响，为现场施工和路基质量检测提供有效的指导性数据。
        参考文献：
        1 击实试验中最大干密度和最优含水率因素分析[J].米建华.河南水利与南水北调.2011（20）
        2 击实试验中土的液塑限及含水率关系探讨[J].江燕芳.建材与装饰.2016（08）