李燕軍 溫宏平

(山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西太原 030006)

0 引言

隨著社會的發(fā)展，道路與橋梁作為永久性的公共建筑物，有廣泛的社會性。因此，路基路面的壓實(shí)度檢測在保證工程質(zhì)量和公路正常運(yùn)營方面，都起著十分重要的作用。壓實(shí)程度不夠是造成路面早期破壞的主要原因之一。壓實(shí)度是公路工程中所做的最多的檢測項(xiàng)目之一，只有充分的壓實(shí)，方可確保路基路面的剛度、強(qiáng)度和平整度，延長工程使用壽命。而在如何確定現(xiàn)場壓實(shí)質(zhì)量的問題上，有很多種方法供我們采用，哪種方法更方便、快捷，準(zhǔn)確性更高，填筑路基路面的材料種類繁多，針對不同的材料，應(yīng)當(dāng)根據(jù)施工的要求采用恰當(dāng)?shù)姆椒z測，來獲得準(zhǔn)確的壓實(shí)數(shù)據(jù)。例如用土石混填的路基就不宜用環(huán)刀法，最好用灌砂法。瀝青混合料就可以用核子密度儀進(jìn)行檢驗(yàn)。按照相關(guān)規(guī)程規(guī)定，檢測密實(shí)度的方法目前常用的有灌砂法、核子密度濕度儀法、環(huán)刀法、鉆芯法、無核密度儀法等。下文將一一介紹各種檢測方法，通過工程的大量實(shí)踐，逐一介紹每種方法的適用范圍、試驗(yàn)準(zhǔn)備、方法步驟、數(shù)據(jù)處理、注意事項(xiàng)、優(yōu)缺點(diǎn)等。

1 路基路面壓實(shí)度的檢測方法［2］

1.1 灌砂法

本試驗(yàn)適用于現(xiàn)場測定細(xì)粒土、砂類土和礫類土的密度。試樣最大粒徑一般不得超過15 mm。測定密度層的厚度為150 mm～200 mm。其基本原理是利用粒徑0.30 mm～0.60 mm清潔干凈的均勻砂，從一定高度自由下落到試洞內(nèi)，用標(biāo)準(zhǔn)砂來置換試洞中的集料，并結(jié)合集料的含水量來推算出試樣的實(shí)測干密度。1)目的與適用范圍。本法適于現(xiàn)場測定底基層或基層、土材料等壓實(shí)層的密度檢測;不適于填石路堤或者有大孔隙或大空洞的材料密實(shí)度檢測。2)儀器和材料技術(shù)要求。灌砂筒:灌砂筒有大小兩種，根據(jù)需要采用。天平或臺秤:稱量10 kg～15 kg，感量不大于1 g(見圖1)。3)方法與步驟。首先通過擊實(shí)試驗(yàn)，得到此種材料的最大干密度及最佳含水率。標(biāo)定灌砂筒下部圓錐體內(nèi)砂的體積，標(biāo)定量砂的單位質(zhì)量。

1.2 環(huán)刀法

環(huán)刀法測得碾壓層的密度是自下而上增加的，若環(huán)刀取在碾壓層的下部，測得的結(jié)果就偏小，若檢測的是碾壓層上部，則所測得數(shù)值就偏大，而我們要知道的是整個(gè)結(jié)構(gòu)層的平均壓實(shí)度，而不是碾壓層中某一部分的壓實(shí)度，所以在用環(huán)刀法測定土的密實(shí)度時(shí)，最好能代表整個(gè)碾壓層的平均密實(shí)度。

1)目的與適用范圍。

適用于細(xì)粒土及無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土的密度。但對于無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土，其齡期不宜超過2 d。

圖1 灌砂筒示意圖

2)注意事項(xiàng)。

環(huán)刀最好是打入到壓實(shí)層的中部位置，有利于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。截取環(huán)刀時(shí)，不要擾動環(huán)刀上下底面之間的材料。

1.3 核子密度濕度儀測定壓實(shí)度的試驗(yàn)方法

1)目的與適用范圍。

本法適于現(xiàn)場以散射法或直接透射法測定路基或路面材料的密度及含水率。本方法還可檢測土、碎石、土石混合物、瀝青混合料和非硬化的水泥混凝土等材料。

2)試驗(yàn)儀具設(shè)備與材料技術(shù)要求。

核子密度濕度儀:密度范圍:1.12 g/cm3～2.73 g/cm3，誤差不大于 ±0.03 g/cm3，含水率范圍為 0 g/cm3～0.64 g/cm3，細(xì)砂要求粒徑為0.15 mm ～0.3 mm。

3)試驗(yàn)方法與步驟。

a.電源接通，預(yù)熱儀器。

b.確定測試位置，但距路面邊緣或其他物體的最小距離不得小于30 cm。核子儀距其他的射線源不得小于20 m。

c.如果是散射法測定，路表結(jié)構(gòu)凹凸不平的空隙用細(xì)砂填平，表面平整，將核子儀平穩(wěn)地置于測試位置上，保證接觸緊密。

d.直接透射法測定，在待測點(diǎn)上用鉆桿打孔，孔深略深于要求測定的深度，孔應(yīng)豎直圓滑并稍大于射線源探頭。

e.打開儀器，測試員退出儀器2 m以外，符合輻射防護(hù)規(guī)定的人員安全距離。按照規(guī)定的測定時(shí)間進(jìn)行測量，達(dá)到測定時(shí)間后，讀取顯示的各項(xiàng)數(shù)值，并迅速關(guān)機(jī)裝箱。

4)計(jì)算施工干密度及壓實(shí)度:

其中，k為壓實(shí)度，%;w為含水量;ρw為濕密度，g/cm;ρd為干密度，g/cm;ρc為標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)檢測的試樣最大干密度，g/cm。

1.4 鉆芯法測定瀝青面層壓實(shí)度的試驗(yàn)方法

1)適用范圍。

鉆芯法適用于檢驗(yàn)鉆取的瀝青混合料芯樣試件的密度，以評定瀝青面層的施工壓實(shí)度，也可以測齡期較長的無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基層和底基層的密實(shí)度。

2)方法和步驟。

a.鉆取芯樣。b.測定試件密度。c.將試件晾干或用電風(fēng)扇吹干不少于24 h，直至恒重。d.通常情況下，采用表干法測試試件的毛體積相對密度;對吸水率大于2%的試件，宜采用蠟封法測定試件的毛體積相對密度。

3)計(jì)算:

其中，K為瀝青面層的壓實(shí)度，%;ρs為瀝青混合料芯樣試件的實(shí)際密度，g/cm3;ρ0為瀝青混合料的標(biāo)準(zhǔn)密度，g/cm3。

1.5 無核密度儀測定法

1)目的與適用范圍。

本方法適用于現(xiàn)場無核密度儀快速測定瀝青路面各層瀝青混合料的密度，但測定結(jié)果不宜用于評定驗(yàn)收或仲裁。無核密度儀是一種無損檢測手段，只是目前其使用效果未經(jīng)過足夠驗(yàn)證。

2)儀器與材料。

無核密度儀和標(biāo)準(zhǔn)密度塊，對無核密度儀的要求如下:探頭要求無核，無電容，用于野外測量。探測深度大于4 cm;精度為0.003 g/cm3。

3)方法與步驟。

在進(jìn)行瀝青混合料壓實(shí)層密度測定前，應(yīng)用無核密度儀與鉆孔取樣的試件進(jìn)行標(biāo)定。在正式測量前應(yīng)正確的選擇測量場地，把儀器放置平穩(wěn)，保證儀器不晃動。為了確保精度測量，應(yīng)保證儀器與測量面緊密接觸。

4)計(jì)算。

按下式計(jì)算壓實(shí)度:

其中，K為測試地點(diǎn)的施工壓實(shí)度;P1為由無核密度儀測定的壓實(shí)瀝青混合料的實(shí)際密度，一組不少于13個(gè)點(diǎn)，取平均值，g/cm3;P2為瀝青混合料的標(biāo)準(zhǔn)密度，g/cm3。

2 路基路面壓實(shí)度各檢測方法的相互比較

2.1 檢測速度

對于低劑量灰土，一個(gè)人挖一個(gè)坑大概要20 min，稱量余砂計(jì)算大概要用5 min，綜合起來則為測一個(gè)要用25 min。核子密度濕度儀法需要2個(gè)人打眼需要1 min，測量要1 min，每個(gè)為2 min，最多為3 min，是灌砂法的8倍多，而且核子密度濕度儀快速無損連續(xù)簡單。

2.2 安全問題

在輻射區(qū)域內(nèi)停留的時(shí)間越短受到的輻射劑量就越少。輻射強(qiáng)度及其影響隨著人離放射源距離的增加而急劇下降。例如離放射源的距離增加至兩倍，受到的輻射量就只有原來的1/4，距離增至3倍，輻射能量降至1/9，依此類推。在核子儀中，源罐就可以起到屏蔽輻射這種防護(hù)作用。適用范圍比較表見表1。

表1 各試驗(yàn)方法適用范圍比較表

檢測時(shí)間比較表見表2。

表2 各試驗(yàn)方法檢測時(shí)間比較表

實(shí)驗(yàn)原理比較表見表3。

3 結(jié)語

壓實(shí)度是依靠各種檢測手段來獲得的反映材料密度的數(shù)據(jù)，我們的檢測手段多種多樣，路基路面填筑的材料也多種多樣，要想得到反映壓實(shí)材料的密度真值，切實(shí)指導(dǎo)施工現(xiàn)場，就要求工程技術(shù)人員熟練掌握每種測定方法的優(yōu)缺點(diǎn)、適用范圍、操作步驟，針對不同的材料，切合實(shí)際的采用相應(yīng)的方法才能掌握材料的實(shí)際壓實(shí)效果。同時(shí)，每種方法的特性要求技術(shù)人員實(shí)事求是，在實(shí)際施工過程中，探索和創(chuàng)造更加便捷、準(zhǔn)確、科學(xué)的檢測手段。

［1］和 松.公路工程試驗(yàn)檢測人員考試用書［M］.第2版.北京:人民交通出版社，2012.3.

［2］JTG E60-2008，公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程［S］.