承載比CBR試驗(yàn)裝置 返回列表頁(yè)

承載比（CBR）是評(píng)定路基土和路面材料的強(qiáng)度指標(biāo)。承載比試驗(yàn)在土工試驗(yàn)中是一個(gè)重要而且相對(duì)復(fù)雜的試驗(yàn)。CBR值的確定對(duì)于公路工程的路基路面設(shè)計(jì)及施工都有非常重要的意義。

1.CBR又稱加州承載比，是CaliforniaBearing Ratio的縮寫(xiě)，由美國(guó)加利福尼亞公路局首先提出來(lái)，用于評(píng)定路基土和路面材料的強(qiáng)度指標(biāo)。在國(guó)外多采用CBR作為路面材料和路基土的設(shè)計(jì)參數(shù)。我國(guó)以前路基路面的設(shè)計(jì)規(guī)范中，對(duì)路面、路基的設(shè)計(jì)參數(shù)主要采用回彈模量指標(biāo)，近年來(lái)，參考了國(guó)內(nèi)外的實(shí)際情況，將CBR指標(biāo)列入《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ 013—95）和《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 033—95），作為路基填料選擇的依據(jù)。因此CBR值的確定對(duì)于公路工程的路基路面設(shè)計(jì)及施工都有著非常重要的意義。

所謂CBR值就是試料貫入量達(dá)到2.5mm或5mm時(shí)的單位壓力與標(biāo)準(zhǔn)碎石壓入相同貫入量時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)荷載（7MPa或l0.5MPa）的比值，用百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。

試驗(yàn)時(shí),按路基施工時(shí)的*含水量及壓實(shí)度要求在試筒內(nèi)制備試件。為了模擬材料在使用過(guò)程中的zui不利狀態(tài)，加載前飽水四晝夜。在浸水過(guò)程中及貫入試驗(yàn)時(shí)，在試件頂面施加荷載板。以模擬路面結(jié)構(gòu)對(duì)土基的附加應(yīng)力。需要注意的是，貫入試驗(yàn)中，材料的承載能力越高，對(duì)其壓入一定貫入深度所需施加的荷載越大。

試驗(yàn)的技術(shù)要求有如下幾點(diǎn)：

a）備料，試驗(yàn)采用風(fēng)干試料，按四分法取樣，一次備足擊實(shí)CBR試驗(yàn)所需試樣：

b）通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)，求解試料的zui大干密度和*含水量;

C）按擊實(shí)所得*含水量制備CBR試件;

d）試件頂面加承載板浸水四晝夜;

e）做貫入試驗(yàn)，加荷使貫入桿以lmm/min～1.25mm/min的速度壓入試件，記錄不同的貫入量及相應(yīng)的荷載，總貫入量應(yīng)超過(guò)7mm;

f）繪制單位壓力p與貫入量L間的關(guān)系曲線，必要時(shí)進(jìn)行原點(diǎn)修正;

g）從P—L關(guān)系曲線上讀取貫人量為2.5mm及 5mm時(shí)的單位壓力P2.5 （MPa）、P5（MPa），則 CBR2.5= P2.5/7*100%,CBR5= P5/105*100% ,一般采用CBR2.5 值作為材料承載比，如CBR5 > CBR2.5，則試驗(yàn)重做;如果結(jié)果仍然如此，則采用 CBR5 值作為材料承載比。

關(guān)于CBR值室內(nèi)試驗(yàn)的詳細(xì)步驟及具體要求可參見(jiàn)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ 051—93）中的“承載比（CBR）試驗(yàn)（T0134—93）”。較大尺寸的土顆粒會(huì)對(duì)貫入試驗(yàn)的結(jié)果有一定的影響。

3.1 試樣的制取應(yīng)有代表性并盡量與施工實(shí)際相符《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ 051—93）中的“承載比（CBR）試驗(yàn)（T0134—93）”18.0.1.2中規(guī)定：“試樣的zui大粒徑宜控制在25mm以內(nèi).zui大不得超過(guò)38mm”。而在18.0.3中又有以下規(guī)定：“將具有代表性的風(fēng)干試料用木碾搗碎.但應(yīng)盡量注意不使土或粒料的單個(gè)顆粒破碎。土團(tuán)均應(yīng)搗碎到通過(guò)5mm的篩孔”。對(duì)于以上的這些規(guī)定，容易讓人混淆：既然要過(guò)5mm的篩孔，何必要規(guī)定宜控制在25mm以內(nèi)，zui大不得超過(guò)38mm呢?實(shí)際工作中，到底應(yīng)過(guò)怎樣的篩才能保證試樣的代表性呢?筆者認(rèn)為，應(yīng)該視材料的具體情況而定。河北省虹宇儀器設(shè)備有限公司首要一點(diǎn)是，不使土的單個(gè)顆粒破碎。對(duì)于細(xì)粒土，應(yīng)按要求過(guò)5mm的篩孔，這樣就會(huì)使土在取樣拌和時(shí)更加均勻。而對(duì)于一些含有較大尺寸的土或粒料就要過(guò)38mm的篩.超尺寸部分大于5%則進(jìn)行結(jié)果修正。CBR試驗(yàn)規(guī)程中雖然允許25mm～38mm直徑的土顆粒存在，但這種尺寸的土顆粒會(huì)對(duì)貫入試驗(yàn)的結(jié)果有一定的影響。因此，建議如果試樣中25mm～38mm直徑的土顆粒總量在5%以下時(shí)，應(yīng)將其剔除。這樣既考慮了土顆粒對(duì)貫入試驗(yàn)的影響，又能保證試驗(yàn)與施工實(shí)際相*.擊實(shí)試驗(yàn)與CBR試驗(yàn)試樣的制取也比較統(tǒng)

3.2 做好擊實(shí)試驗(yàn)是CBR試驗(yàn)中非常關(guān)鍵的一步

準(zhǔn)確地求出土的zui大干密度和*含水量是做CBR試驗(yàn)的前提和基礎(chǔ)，也是整個(gè)試驗(yàn)中非常關(guān)鍵的一步。一旦擊實(shí)試驗(yàn)的結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，將直接影響CBR試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，更甚則會(huì)導(dǎo)致CBR試驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行。在我站的委托試驗(yàn)中，委托編號(hào)為2005265的CBR試驗(yàn)就曾出現(xiàn)過(guò)以下情況：由某委托單位（施工單位）自行提供的擊實(shí)結(jié)果來(lái)進(jìn)行CBR試驗(yàn)，河北省虹宇儀器設(shè)備有限公司當(dāng)我們?cè)囼?yàn)室根據(jù)其提供的*含水量悶料后，憑經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)土的含水量狀態(tài)與*含水量狀態(tài)有較大偏差。而且在試件成型時(shí)，采用96%的壓實(shí)度，又出現(xiàn)壓實(shí)非常困難的情況。對(duì)于正常的試驗(yàn)來(lái)說(shuō)是很少出現(xiàn)這種情況的，這已經(jīng)在一定程度上證明了該單位提供的*含水量結(jié)果存在較大誤差。結(jié)果，在試件浸水1d后就發(fā)現(xiàn)測(cè)量膨脹量的百分表已經(jīng)被土體的膨脹力頂過(guò)了極限，CBR值也相當(dāng)?shù)停瑑H為3.5%。該種情況的土水穩(wěn)性太差，是不能用作路基填料的。施工單位應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果換土。但事實(shí)上,該土的CBR試驗(yàn)結(jié)果*是由于擊實(shí)試驗(yàn)的結(jié)果不準(zhǔn)確而導(dǎo)致的，所以在進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)時(shí)一定要格外注意。

3.3 土樣制備中應(yīng)注意的問(wèn)題

3.3.1 用*含水量進(jìn)行CBR土樣制備時(shí)，用干土法，因?yàn)闈裢练ㄒ惨蕊L(fēng)干土，再取樣測(cè)定土的天然含水量，這樣相對(duì)干土法的制備多了一步工序，在一定程度上增加了人為誤差。

3.3.2 如果試驗(yàn)室沒(méi)有控制濕度和溫度的條件,要視室內(nèi)的空氣濕度和溫度的情況，如果在溫度很高或者是空氣很干燥的情況下，應(yīng)在悶料的場(chǎng)地周圍進(jìn)行灑水降溫和增加空氣濕度，不要開(kāi)風(fēng)扇。而如果是在春天或空氣非常潮濕的情況下，應(yīng)用布擦干器具表面的水珠。

3.3.3 悶料前應(yīng)將悶土的工具先潤(rùn)濕，避免工具在拌土的過(guò)程中帶走應(yīng)加的水分，但應(yīng)掌握好潤(rùn)濕工具的程度，既不能太濕也不能太干，拌和時(shí)用噴霧灑水器，使水分均勻地噴灑在土的表面（對(duì)于粘性土尤為重要），從而保證所拌和的土樣水分均勻且不成團(tuán)。同時(shí)應(yīng)掌握好拌和時(shí)問(wèn)，并注意切勿使水分在拌和的過(guò)程中散失，確保同組試件含水量的偏差在允許的范圍內(nèi)。

進(jìn)行貫入試驗(yàn)時(shí)，一般用百分表顯示數(shù)據(jù)。為了使精確度更高，可采用位移傳感器。貫人速度應(yīng)控制為1mm/min～1.25mm/min。為使貫人量為250*10 -2mm時(shí)能有5個(gè)以上的讀數(shù)，測(cè)力計(jì)內(nèi)的*個(gè)讀數(shù)應(yīng)為貫入量30*10-2mm左右。由于不同土樣的CBR值不一樣，測(cè)力的百分表達(dá)到的幾個(gè)定值需要在讀取時(shí)臨時(shí)決定，試驗(yàn)員要在試驗(yàn)中多積累經(jīng)驗(yàn)。試驗(yàn)中若出現(xiàn)兩個(gè)貫人量百分表的示值不*的情況，應(yīng)分別讀取并取其平均值。如果兩個(gè)值偏差比較大則應(yīng)予注明，并查看是否由于灌入桿與試件不垂直造成，以便在數(shù)據(jù)分析時(shí)進(jìn)行考慮。

CBR圖規(guī)定以單位壓力助橫坐標(biāo)，貫人量為縱坐標(biāo)，繪制P-L關(guān)系曲線。當(dāng)貫人曲線起點(diǎn)處的凹向與主體曲線相反時(shí)要進(jìn)行修正，修正的方法是在變曲率點(diǎn)引一切線與縱坐標(biāo)交于O/點(diǎn)，并以O(shè)/為坐標(biāo)系的原點(diǎn)。要注意的是，原點(diǎn)改變以后，單位壓力應(yīng)平移到新原點(diǎn)（如圖1所示），壓力應(yīng)隨著平移后的原點(diǎn)變化。然而一般試驗(yàn)員在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)容易忽略這一點(diǎn)。

現(xiàn)行的《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ 051—93）有關(guān)“承載比（CBR）試驗(yàn)（T 0134—93）”一節(jié)中所規(guī)定的一些條款不夠具體，在實(shí)際試驗(yàn)中經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的操作，證明有些規(guī)定是值得探討的。

規(guī)程第18.0.2.5一節(jié)中規(guī)定：“路面材料強(qiáng)度儀或其他荷載裝置：能量不小于50kN，能調(diào)節(jié)貫入速度至每分鐘貫人lmm，可采用測(cè)力計(jì)式.. ”;第l8.0.4.7（3）一節(jié)中規(guī)定“.. 注意使貫人量達(dá)到250x10-2mm時(shí).能有5個(gè)以上的讀數(shù)..”。而在實(shí)際試驗(yàn)中.當(dāng)參照規(guī)范用50kN的測(cè)力計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí).貫入量到250*10-2mm時(shí)，測(cè)力環(huán)的指針一點(diǎn)反應(yīng)都沒(méi)有，我們依次用30kN、10kN的測(cè)力環(huán)進(jìn)行試驗(yàn)而結(jié)果都一樣，直至換上7.5kN的測(cè)力環(huán)，才能正常試驗(yàn)。究其原因有以下幾點(diǎn)：a）由于規(guī)程所規(guī)定用能量不小于50kN的測(cè)力環(huán)裝置.考慮的可能是路面材料所達(dá)到的承載力較大所致;b）由于路基材料大多數(shù)是土，而土體本身承載力相對(duì)較小,故用大量程的測(cè)力環(huán)在壓力過(guò)小時(shí)無(wú)法顯示。因此，在路基土的CBR試驗(yàn)中用7.5kN的測(cè)力環(huán)進(jìn)行試驗(yàn)是比較合適的。

規(guī)程的第18.0.4.4一節(jié)中規(guī)定，用三層法或五層法的擊實(shí)試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行試樣的制件，而沒(méi)有指出其他制件方法。在實(shí)際試驗(yàn)中，用擊實(shí)法制件，很難在控制試件高度的同時(shí)，還要達(dá)到路基對(duì)壓實(shí)度的要求。因?yàn)槭┕ぶ新坊膲簩?shí)度是不可能達(dá)到100%的，且在《公路工程質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》中，對(duì)路基壓實(shí)度根據(jù)公路等級(jí)、填、挖方及路基深度等有不同程度的規(guī)定。河北省虹宇儀器設(shè)備有限公司CBR試驗(yàn)中應(yīng)該按土方路基中各層要求的壓實(shí)度進(jìn)行制件。那么在CBR試樣的制件時(shí)，建議采用靜壓法。引用的原則是根據(jù)《無(wú)機(jī)結(jié)合料的試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ 057—94）中的規(guī)定，對(duì)無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)的制件要求用靜壓法。該方法成型的準(zhǔn)確度達(dá)98%以上，在操作上比擊實(shí)法更簡(jiǎn)單、方便、快捷，水分不易損失，壓實(shí)度的要求容易控制。所以，實(shí)際操作中還是靜壓法比較*，且不與試驗(yàn)原理相違背。

規(guī)程的18.0.4.6中第（3）點(diǎn)要求：“……槽內(nèi)水面應(yīng)保持在試件頂面以上大約25mm..”。這從字面上理解有兩種意思：a）試件中土樣表面的頂面，離水面的高度應(yīng)保持在大約25mm以上：b）試件加了承載板以后試筒的頂面，離水面的高度應(yīng)保持在大約25mm以上。*種理解使規(guī)程中的這項(xiàng)要求毫無(wú)意義，因?yàn)樗孢B承載板頂面都沒(méi)有浸過(guò)。對(duì)試件的吸水膨脹會(huì)有很大影響，故第二種理解才有道理，因?yàn)檫@個(gè)高度的規(guī)定是從水壓力對(duì)土吸入水分后會(huì)產(chǎn)生一定的影響所考慮的。

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