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T0842-2009无机结合料稳定材料振动压实试验方法

1 适用范围
1.1 本方法适用于水泥、石灰、石灰粉煤灰稳定中、粗粒材料的振动压实试验，以确定这些材料在振动压实条件下的最佳含水率和最大干密度。
1.2 试验集料的公称最大粒径宜控制在37.5mm以内。
2 仪器设备
2.1 钢模：内径152mm、高170mm、壁厚10mm;钢模套环：内径152mm、高50mm、壁厚10mm;筒内垫块：直径151mm、厚20mm;钢模底板：直径300mm、厚10mm以上各部件如图T0842-1所示，可用螺栓固定成一体。
2.2 振动压实机：如图T0842-2所示，配有φ150mm的压头，静压力、激振力和频率可调。对无机结合料稳定材料一般选用面压力约为0.1MPa①,激振力约6800N②,振动频率为28～30Hz的振实条件。
  注①:振动压实机依照振动压路机的压实原理设计，分为上车和下车系统，下车质量/整车质量应在0.6左右。一般选用上车配重为3块下车配重为6块(上车配重块约4.5kg/个，下车配重块约5.5kg/个),也可根据试验确定。
  注②:该值为计算值，采用偏心块夹角为60°,振动频率为28～30Hz时计算获得，实测激振力与被压实材料有关，一般大于该值，也可根据试验确定。
图T0842-1钢模、钢模套环及钢模底板示意图图T0842-2振动压实机示意图
1-钢模底盘；2-钢模；3-钢模套环；4-压头；5-下车系统；6-减振块；7-偏心块；8-上车系统；9-导向柱；10-机架；11-传动轴；12-电动机；13-变频器
2.3 15kg/0.1g电子天平：量程不小于15kg,感量0.1g；5kg/0.01g电子天平：量程不小于4000g,感量0.01g。
2.4 方孔筛：孔径37.5mm、31.5mm、26.5mm、19mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、0.6mm以及0.075mm的标准筛各一个。
2.5 量筒：50mL、100mL和500mL的量筒各1个,。
2.6 直刮刀：长200～250mm、宽30mm、厚3mm,一侧开口的直刮刀，用以刮平和修饰粒料大试件的表面。
2.7 工字型刮平尺：30mm×50mm×310mm,上下两面和侧面均刨平。
2.8 拌和工具：约400mm×600mm×70mm的长方形金属盘，拌和用平头小铲等。
2.9 脱模器。
2.10 测定含水率用的铝盒、金属盆、烘箱等其他用具。
2.11 用于固紧试模螺栓的板手、钳子、用于调节偏心块夹角的小榔头等。
3 试验准备
3.1 对集料进行筛分，按预定级配配好集料。如果集料的公称最大粒径不大于37.5mm,则直接备料；如果有大于37.5mm的粒径含量超过10%,则过37.5mm筛备用，筛分后记录超尺寸颗粒的百分率p。
3.2 在预定做击实试验的前一天，取有代表性的试料测定其风干含水率。细料材料应不少于100g,中粒材料应不少于1000g;粗粒材料应不少于2000g。同时测定石灰和水泥的含水率。
4 试验步骤
4.1 调节振动压实机上下车的配重块数、偏心块夹角和变频器的频率。
4.2 将准备好的粗、细集料按照预定的混合料级配配制5～6份，每份试料的干重约为5.5～6.5kg
4.3 预定5～6个不同含水率，依次相差1%～2%,且其中至少有两个大于和两个小于最佳含水率。
4.4 按预定含水率制备试样。
将1份试料平铺于金属盘内，将事先计算得到的该份试料中应加的水量均匀地喷洒在试料上，用小铲将试料充分拌和到均匀状态，然后装入密闭容器或塑料口袋内浸润备用。
应加水量可按式(T0842-1) 计算。(T0842-1)
式中：m。——混合料中应加的水量(g);
m—— 混合料中集料的质量(g),其原始含水率为w,即风干含水率(%);me——混合料中水泥或石灰的质量(g),其原始含水率为w。(%);
w——要求达到的混合料的含水率(%)。
4.5 将所需要的结合料，如水泥加到浸润后的试料中，并用小铲、泥刀或其他工具充分拌和到均匀状态。加有水泥的试料拌和后，应在1h内完成振实试验。拌和后超过1h的试样，应予作废(石灰稳定和石灰粉煤灰稳定除外)。
4.6 将钢模套环、钢模及钢模底板紧密联结，然后将其放在坚实地面上，将拌和好的混合料按四分法分成4份，将对角的两份依次倒入筒内，一边倒一边用直径20mm左右的木棒插捣。混合料应一次装完，整平其表面并稍加压紧，然后将钢模连同混合料放在振动压实机的钢质底板上，用螺栓将钢模底板与振动压实机底板固定在一起。
4.7 将振动压头对准钢模后，放下振动器，使振动压头与钢模内的混合料紧密接触。检查振动压实机上的螺栓及相关联接处，确定没有任何物品放在振动压实机上。
4.8 启动振动压实机开关，开始振动压实。仔细观察振实压实情况，120s后关闭机器。
4.9 振动完毕后，拉起振动压头。松开钢模底板的螺栓，将钢模连同经过振实的混合料一起卸下。用刮上刀沿套环内壁稍稍挖松振实后的混合料，以便使混合料与套环脱离，松开螺栓后小心扭动并取下钢模套环，然后检查钢模内振实后的材料高度是否合适。经过振实的混合料不得低于钢模的边缘，同时，振实后的混合料也不得高出钢模边缘10mm,否则作废。
4.10 齐钢模顶用刮土刀仔细刮平混合料，如混合料顶面略突出筒外或有孔洞，则应仔细刮平或修补。拆除底板，擦净钢模外壁，称取钢模与混合料的质量m。
4.11 用脱模器推出钢模内混合料。用锤将经过振实的混合料打碎后，从其中心部分取2000～2500g的混合料，装入金属盆中。将金属盆连同混合料一起放入110℃±1℃的烘箱中烘12h,测定其含水率，并计算相应的干密度。擦净试筒，称其质量m₂。
4.12 每完成一个试件的振动击实后，应对压头进行清理，方可进行下一个试件的振动击实。
5 计算
5.1 稳定材料湿密度计算按式(T0842-2)计算每次击实后稳定材料的湿密度。
式中：p——稳定材料的湿密度(g/cm³);
m₁——试筒与湿试样的合质量(g);
m₂——试筒的质量(g);
V——试筒的容积(cm³)。
5.2 稳定材料干密度计算按式(T0842-3)计算每次击实后稳定材料的干密度
式中：p₄——试样的干密度(g/cm³);
p₄—  稳定材料的湿密度(g/cm²),
w——试样的含水率(%)
5.3 制图
5.3.1 以干密度为纵坐标、含水率为横坐标，在普通直角坐标纸上绘制干密度—含水率的关系曲线。形曲线顶点的纵横坐标分别为稳定材料的最大干密度和最佳含水率，并确定最佳含水率、最大干密度和最佳压实状态下的振动压实时间。
5.3.2 如试验点不足以连成完整的驼峰形曲线，则应进行补充试验。
6 结果整理
6.1 混合料密度计算应保留小数点后4位有效数字，含水率应保留小数点后2位有效数字。
6.2 应做两次平行试验，两次试验最大干密度的差0.0400g/cm³,最佳含水率的差不应超过0.50%(最佳含水率小于10%)和1.00%(最佳含水率不小于10%)。
7 报告
报告应包括以下内容：
(1)试样的最大粒径、超尺寸颗粒的百分率；
(2)水泥的种类和强度等级，或石灰中有效氧化钙和氧化镁的含量；
(3)无机结合料类型及剂量；
(4)所用振动压实机的各参数；
(5)最大干密度；
(6)最佳含水率，并附振实曲线。
8 记录
本试验的记录格式见表T0842-1。
表 T0842-1稳定材料振动压实试验
工程名称结合料含水率(%)
试样编号试验方法
混合料名称结合料剂量(%)
集料含水率(%)
振动参数：频率：面压力：激振力：
试验序号2 4 5 6
干密度加水量(g)
筒+湿试样的质量(g)
筒的质量(g
湿试样质量(g
湿密度(g/cm
千密度g2M
含水号盒
盒+湿试样的质量(g)
盒+干试样的质量(g)
盒的质量(g)
水的质量(g)
干试样的质量(g)
含水率(%)
平均含水率(%)

条文说明

本方法可用于粗集料含量较大的稳定材料，一般来说，振动压实试验确定的最佳含水率小于击实试验确定的最佳含水率，最大干密度大于击实试验确定的最大干密度。由于还未建立起振动压实试验测试的干密度与击实试验和工程现场振动压实效果的相关关系，因此该试验方法主要用于室内研究。
对于水泥稳定类材料，从加水拌和到进行压实试验间隔的时间愈长，水泥的水化作用和结硬程度就愈大。因此要求以水泥为结合料的试验拌和后要在1h内完成试验。
由于振动容易对仪器造成损伤，在振动压实前需仔细检查仪器螺栓的紧固程度，操作时一定要遵守操作规程，不可疏忽大意。振动压实过程较短，应认真观察振动压实机压头是否达到跳起的状态，不要使振动压实机长时间在回弹跳起状态运行。
由于振动压实中水分的影响作用显著,高含水率下压头回弹跳起现象很难出现，振动时间太长会使试料大量挤出。因此，确定不同含水率下的压实效果时，中等或较低含水率下是以压头回弹跳起为控制条件；高含水率下是以试料挤出为停止振动压实的控制条件。
对于含有砾石或碎石颗粒的中粒料特别是粗粒料难于刮平。在整平过程中可允许某些大颗粒露出表面，但同时要取出某些颗粒使表面有些空洞，尽可能使突出的体积与空洞的体积相等。

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