浅谈压实度试验中超尺寸颗粒的处理方法

摘要：路基压实度试验中超尺寸颗粒的处理方法路基现场干密度与室内最大干密度之比，得到路基压实度。但室内材料与现场填料的材质及粒径可能存在差异，这样得出的结果就不能真实地反映路基压实度。本文根据作者多年工作经验。以供参考。

关键词: 尺寸处理: 尺寸颗粒: 压实度

超尺寸处理的不要性

在公路路基施工中，经常会遇到所用材料中含有粒径大于击试验中规定尺寸的颗粒，这部分颗粒常被称作为超尺寸颗粒。在用压实度指标评定施工现场压实质量时，是采用施工现场所测得的干密度与在室内用击实试验所确定的最大干密度的比值来判断的。因此，在室内击实试验所采用的样品材料必须与施工现场的材料相同，否则就不能真实地评价施工现场的压实质量。

我们在室内击实实验中所侧得的某种材料最大干密度是采用已筛除了超尺寸颗粒材料（以后称合适点尺寸材料）的最大干密度。而在施工现场是采用含有超尺寸粒的内的全部材料进行施工的，在施工现场所测得的也是包含有超尺寸颗粒在内全部材料的干密度。也就是说我们在室内击实试验所测得的最大干密度进行调整或者对在施工现场所测得的干密度进行调整，才能对施工现场的压实质量进行真实的评价。

因为石颗粒的密度比土体密度大得多，所以某种材料中超尺寸颗粒含量越大，则该材料的最大干密度也越大。如果在施工现场所采用的材料中超尺寸颗粒含量超过标准时（一般以5%为界），未根据超尺寸颗粒的毛体积密度和所占质量百分率，调整室内击实试验所测得的最大干密度或施工现场所测的干密度，则施工现场的压实就很容易达到要求，甚至有超过100%的可能，而实际上现场的压实质量并不理想，可能根本不能达到标准要求。这将给工程留下严重的质量隐患，在以后的使用过程中，路面上好就极可能会发生裂缝，沉陷和水损坏，还有可能使整个路面产生剪切破坏。

二．超尺寸颗粒的处理方法

对于超尺寸颗粒的处理共有以下二种方法：

调整施工现场测得的干密度法（简称A法）

从施工现场样品中除去超尺寸颗粒，考虑除去的超吃了颗粒质量和体积，调整施工现场侧得的干密度。再将调整后的干密度与室内用何时尺寸的材料击实所确定的最大干密度相比得到其压实度。

假定现场压实度试验试洞中材料如***1-a所示，将其转换为***1-b。

***1.施工现场的材料

由此可得

式中：P′d为何时尺寸材料的干密度，即调整后的现场干密度；

Mo:何时尺寸材料的质量:

Vo：何时尺寸材料的体积;

Mt：全部材料的质量；

Vt；全部材料的体积；

Ms：超尺寸颗粒的质量；

Vs:超尺寸颗粒的体积，可用排水体积法测得。

经过对超尺寸颗粒调整后，压实度

K=×100

式中K：测试地点的施工压实度;

ρdm：合适尺寸材料的室内最大干密度。

按上式计算得出的压实度并不完全代表施工现场达到的压实质量，它仅反映了施工现场材料中合适尺寸颗粒所达到的压实度质量。

2.调整室内所测得的最大干密度法（B法）

在室内击实试验的样品中加入超尺寸颗粒，考虑加入的超尺寸颗粒的质量和体积，调整室内击实试验所测得的最大干密度。再将施工现场测定的干密度与调整后的最大干密度相比得到压实度。假定将超尺寸颗粒加入到室内用合适尺寸材料击实确定了最大干密度的样品中去而且超尺寸颗粒仍保持原来状态，超尺寸颗粒的毛体积与毛体积密度均未改变。。

可得到***2的情况。

***2.室内击实施样品的状态

由此可得：

再利用下列关系：

将①、②、③代入式（2）得：

上述各式中：ρ´dm：调整后材料的最大干密度；

P:粒的质量百分率（%）

ρdm：合适尺寸材料击实得到的最大干密度GS′：超尺寸颗粒的毛体积密度。

其余：同上

在已确定室内击实所得的合适尺寸材料最大干密码以及超尺寸颗粒毛体积密度情况下，利用式（3）进行计算调整后的最大干密度时，需要确定材料中超尺寸颗粒的质量百分率ρ

在此分二种情况进行分析。

在工程所用材料均匀、超尺寸颗粒含量没有变化，而且与室内所取样品相同时，可以采用室内击实试验所用材料中测得的超尺寸颗粒的质量百分率ρ，来进行计算调整后的最大干密度，不需要检测每个测点的超尺寸颗粒含量。《公路土工试验规程》中也就采用方法进行超尺寸颗粒处理的。

工程所用材料均匀，超尺寸颗粒含量没有变化的思想情况并不是经常碰到。在实际施工中最常用的天然沙砾和开山土石材料都是属于超尺寸颗粒含量变化不一的材料。在此情况下我们不能采用击实试验中所测的超尺寸颗粒质量百分率进行计算调整材料的最大干密度，而应该采用现场压实度试验每个试洞内的材料所测得超尺寸颗粒质量百分率分别进行计算调整后的最大干密度，再以没测点所测的干密度与其对应的最大干密度相比来得到压实度数据。

三、调整有效性的假设和要求

上述的两种调整方法都是假定在材料中筛去或加入超尺寸颗粒时，超尺寸颗粒只是简单的“悬浮”在其他合适尺寸颗粒材料中，但在实际施工中，只有在超尺寸颗粒含量较小时，才会类似于上述情况。而当尺寸颗粒含量较多时，这此超尺寸颗粒的互相嵌锁、架桥等作用会降低合适尺寸材料的密实度。正因为如此，在《公路土工试验规程》中规定密度替代式只适合大于38mm颗粒的含量小于30%时。

考虑到尺寸颗粒会对合适颗粒的干密度产生影响作用，引入修正系数“C”。

将式（1）改成式（4）

上述干密度替论式（1）和式（3）是经过严密的数学推导得出的，而修正系数“C”是变化的，受各种因素的影响。超尺寸颗粒的磨耗值、颗粒形状级配、含量以及划分超尺寸颗粒的粒径均对修正系数C产生影响。要通过试验得到不同因素影响下的C值是很困难的。实际应用时可以参考美国AASHTO推荐的值（见下表）

美国AASHTO的修正系数C

四、不同处理方法的比较

一般认为调整室内所测得的最大干密度（B法）优于调整现场所测得的干密度法（A法），因为B法是用现场所测得全部材料的干密度与调整后材料最大干密度相比，而A法只是反应合适尺寸颗粒所达到的压实结果，不能反映施工现场的真实密度。不过A法在对渗透性要求的路提和均匀细颗粒土中，偶尔有少数超尺寸颗粒情况下是比较合适用的。

在实际应用时，可根据不同材料才确定采用哪种方法处理。笔者认为，考虑超尺寸颗粒对合适尺寸颗粒干密度有影响作用的最大干密度调整是较符合实际的。

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