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T0843-2009无机结合料稳定材料试件成型方法(圆柱形)

1 适用范围
本方法适用于无机结合料稳定材料径高比为1:1的圆柱形试件的静压成型，对于径高比为1:1.5或1:2试件的静压成型，在增加试模高度的前提下亦可参考本方法。
2 仪器设备
2.1 方孔筛：孔径53mm、37.5mm、31.5mm、26.5mm、4.75mm和2.36mm的筛各1个。
2.2 试模：粗粒材料，试模内径150mm、壁厚10mm、高应满足放入上下垫块后余150mm;中粒材料，试模内径100mm、壁厚10mm、高应满足放入上下垫块后余100mm;细粒材料，试模内径50mm、壁厚10mm、高应满足放入上下垫块后余50mm。适用于不同材料的试模尺寸如图T0843-1所示。
2.3 电动脱模器。
2.4 反力架：反力为400kN以上。
2.5 液压千斤顶：200～1000kN。
2.6 钢板尺：量程200mm或300mm,最小刻度1mm。φ150±0.2H11/C10a)大试模φ100±0.2H11/C10b)中试模φ50±0.2H11/C10c)小试模图T0843-1圆柱形试件和压块设计尺寸(尺寸单位；mm)
  注：H11/C10 表示垫块和试模的配合精度。
2.7 游标卡尺：量程200mm或300mm。
2.8 电子天平：量程不小于15kg,感量为0.1g;量程不小于4000g,感量为0.01g。
2.9 压力试验机：可替代千斤顶和反力架，量程不小于2000kN,行程、速度可调。
3 试验准备
3.1 试件的径高比一般为1:个，根据需要也可成型1:1.5或1:2的试件。试件需根据压实度水平成型，按照体积标准，采用静力压实法制备。
3.2 将具有代表性的风干试料(必要时，可在50℃烘箱内烘干),用木锤和木碾捣碎，但应避免破坏粒料的原粒径。按照公称最大粒径的大一级筛，将试料过筛并进行分类。
3.3 在预定做试验的前一天，取有代表性的试料测定其风干含水率。细粒材料应不少于100g;中粒材料应不少于1000g;粗粒材料应不少于2000g。
3.4 按照本规程T0804测定无机结合料稳定材料的最佳含水率和最大干密度。
3.5 根据击实结果，称取一定质量的风干试料，其质量随试件大小而变。对φ50mm×50mm的小试件，1个试件约需干试料180～210g;对于φ100mm×100mm的中试件，1个试件约需干试料1700～1900g;对于φ150mm×150mm的大试件，1个试件约需干试料
5700～6000g对于细粒材料，宜一次称取6个试件的料；对于中粒材料，宜一次称取一个试件的料；对于粗粒材料，宜一次只称取一个试件的料。
3.6 将准备好的试料分别装入塑料袋中备用。
4 试验步骤
4.1 调试成型所需要的各种设备，检查是否运行正常；将成型用的模具擦拭干净，并涂抹机油。成型中、粗粒材料时，试模筒的数量应与每组试件的个数相配套。上下垫块应与试模筒相配套，上下垫块能够刚好放入试筒内上下自由移动(一般来说，上下垫块直径比试筒内径小约0.2mm)且上下垫块完全放入试筒后，试筒内未被上下垫块占用的空间体积能满足径高比为1:1的设计要求。
4.2 根据试验目的和被稳定材料粒径成型相应数量的试件。
4.3 根据击实结果和无机结合料的配合比按式(T0843-1)计算每份料的加水量、无机结合料的质量。
4.4 将称好的试料放在长方盘(约400mm×600mm×70mm)内。向试料中加水拌料、闷料。石灰稳定材料、水泥和石灰综合稳定材料、石灰粉煤灰综合稳定材料、水泥粉煤灰综合稳定材料，可将石灰或粉煤灰和试料一起拌和，将拌和均匀后的混合料放在密闭容器或塑料袋中(封口)内浸润备用。
对于细粒材料(特别是黏质士),浸润时的含水率应比最佳含水率小3%;对于中粒材料和粗粒材料可按最佳含水率加水”;对于水泥稳定类材料，加水量应比最佳含水率小1%~2%。
  注①:应加的水量可按下式计算：(T0843-1)
式中：m——混合料中应加的水量(g);
m——混合料中素土(或集料)的质量(g); 其含水率w,(风干含水率)(%);
m——混合料中水泥或石灰的质量(g);其原始含水率w。(%)(水泥的w。通常很小，也可忽略不计):
w——要求达到的混合料的含水率(%)。
浸润时间要求为：黏质土12～24h,粉质土6～8h,砂类土、砂砾土、红土砂砾、级配砂砾等可缩短到4h左右，含土很少的未筛分碎石、砂砾及砂可缩短到2h。浸润时间一般不超过24h。
4.5 在试件成型前1h内，加入预定数量的结合料并拌和均匀。在拌和过程中，应将预留的水(对于细粒材料为3%,对于水泥稳定类为1%～2%)加入试料中，使混合料达到最佳含水率。拌和均匀的加有水泥的混合料应在1h内按下述方法制成试件，超过1h的混合料应作废。其他结合料稳定材料，混合料虽不受此限，但也应尽快制成试件。
4.6 用反力框架,和液压千斤顶，或采用压力试验机制件。
将试模配套的下垫块放入试模的下部，但外露20mm左右。将称量的规定数量m₂的稳定材料混合料分2～3次灌入试模中，每次灌入后用夯棒轻轻均匀插实。如制取φ50mm×50mm的小试件，则可将混合料一次倒入试模中，然后将与试模配套的上垫块放入试模内，也应使其外露20mm左右(即上、下垫块露出试模外的部分应相等)。
4.7 将整个试模(连同上、下垫块)放到反力框架内的千斤顶上(千斤顶下应放一扁球座)或压力机上，以1mm/min的加载速率加压，直到上下压柱都压入试模为止。维持压力2min。
4.8 解除压力后，取下试模，并放到脱模器上将试件顶出。用水,泥稳定有黏结性的材料(如黏质土)时，制件后可立即脱模；用水泥稳定无黏结性细粒材料时，最好过2～4h再脱模；对于中、粗粒材料的无机结合料稳定材料，也最好过2～6h脱模。
4.9 在脱模器上取试件时，应用双手抱住试件侧面的中下部，然后沿水平方向轻轻旋转，待感觉到试件移动后，再将试件轻轻抱起，放置到试验台上。切勿直接将试件向上拔起。
4.10 称试件的质量m₂,小试件精确至0.01g;中试件精确至0.01g;大试件精确至0.1g。然后用游标卡尺测量试件高度力；精确至0.1mm。检查试件的高度和质量，不满足成型标准的试件作为废件。
4.11 试件称量后应立即放在塑料袋中封闭，并用潮湿的毛巾覆盖，移放至养生室。
5 计算
单个试件的标准质量：
mo=V×Pamax×(1+W)×γ(T0843-2)
考虑到试件成型过程中的质量损耗，实际操作过程中每份试件的质量可增加0~2%,即：(T0843-3)每个试件的干料(包括被稳定材料和无机结合料)总质量：(T0843-4)每个试件中的无机结合料质量：外掺法(T0843-5)内掺法m₂=m₁×a(T0843-6)每个试件中干的被稳定材料质量：m₃=m₁-m.每个试件中的加水量：m、=(m₂+m₃)×w₀验算：
m₀=m₂+m₃+m₄
式中：V——试件体积(cm³);
wow— 混合料最佳含水率(%);
p——  混合料最大干密度(g/cm³);
y——混合料压实度标准(%);
m₀ 、m6——混合料质量(g);
m₁——干混合料质量(g);
m₂——无机结合料质量(g);
m₃——干的被稳定材料质量(g);
δ——计算混合料质量的冗余量(%);
α——无机结合料的掺量(%);
m。——加水质量(g)。
6 结果整理
6.1 小试件的高度误差范围应为0～10mm之间，中试件的高度误差范围应为0~ 1.5mm之间，大试件的高度误差范围应为0~2.0mm之间。
6.2 质量损失：小试件应不超过标准质量的5g,中试件应不超过25g,大试件应不超过50g。
7 记录
本试验的记录格式见表T0843-1。
表T0843-1稳定材料圆柱形试件成型记录表格
工程名称土质类型最佳含水率(%)试件压实度(%)混合料名称结合料类型及剂量(%)最大干密度(g/cm³)试件标准质量(g)编号直径(mm)高度(mm)质量(g)误差

条文说明

圆柱形试件是无机结合料稳定材料物理力学性能试验的基本形状之一，是强度试验、模量试验的标准试件。圆柱形试件尺寸一般分为三种规格，根据稳定材料粒径的大小而选择，稳定材料混合料的粒径越大，试件尺寸也越大。
为了便于试验操作，圆柱形试件尺寸的径高此一般为1:1,这也是目前我国相关试验的标准尺寸规格，尽管这种规格尺寸的试件在进行顶面压力试验时(如抗压强度试验  或抗压回弹模量试验)存在顶面的应力紊乱现象，有些研究人员认为试验结果失真，但是  通过我国“七五”期间相关的研究成果认为，这种试验结果与工程现场的结果基本吻合，且目前设计规范中的相关参数均采用这种方法测定的试验结果，因此，本规程仍采用这种规格试件做为标准试件。
在科学研究中，根据需要可采用径高比为11.5或1:2甚至1:2.5(或1:3)的试件，其成型方法同本规程。但需要注意，随着径高比的增加，不仅单个试件的质量显著增加，而且试件中部的压实、试件成型后的脱模等都将带来较大困难，这将对试验结果的稳定性产生影响。
成型试验根据试件尺寸的大小一般需要2～3d,大致分为三个步骤：成型前一天进行试料准备，包括闷料；然后第二天上午可进行压实成型；下午再进行脱模、称量。
试件是按一定标准密度或压实度成型的，因此需要对成型后试件的密度或压实度进行计算评价，以确保试件满足成型要求，即按照试件的实际几何尺寸计算试件的体积，然后根据试件实际质量计算出试件的密度，进而计算出试件压实度。一般要求成型后试件的压实度不超过标准压实度的±1%。
在成型过程中，一般情况下会有少量水分挤出，在计算试件干密度时可忽略。如果挤出水过多或出现试件难以压实成标准尺寸，说明原击实结果有问题，或者成型的配料计算有误，需要认真检查、复核，找出原因，重新成型。
对于粗粒式稳定材料(特别是水泥稳定类材料)由于细集料较少，在成型过程中，内壁涂机油是必要的。同时避免表面出现裂纹，应保持试模内壁光洁度，试模口无毛刺、变形，试筒垂度、试模直径公差满足要求。在脱模过程中为了减少对试件的损伤，延长脱模时间是必要的。用水泥稳定有黏结性的材料(如黏性土)时，制件后可立即脱模，用水泥稳定无黏结性材料时，最好过2～4小时再脱模；对于中、粗粒材料的无机结合料稳定材料，也最好过2～6个小时脱模。此外，对于所有试件在脱模过程中应做到轻拿轻放，防止脱模搬运过程中对试件的损伤。
实际使用的石灰有两种，一种是用块灰自行消解的消石灰粉(通常过2mm的筛),另一种是袋装生石灰粉。试验时采用的石灰应与施工现场所用石灰相同。当采用生石灰粉时，在制作试件前，须与被稳定材料拌和后一起进行浸润，且浸润时间不应少于3h,使生石灰粉能充分消解。否则，试件在养生过程中易由于生石灰粉膨胀而损坏。
400kN反力架和液压千斤顶适宜用于制备φ50mm×50mm的试件，也可用于制备φ100mm×100mm的试件。用于制备φ150mm×150mm的试件时，有时压力不够，宜采用不小于1000kN的压力机或反力架和千斤顶。制作试件时，要特别注意两端垫块是否均匀进入。如发现垫块的一侧已进入试模筒内并已与筒顶齐平，而另一侧尚未完全进入筒内，则应解除压力后旋转试模筒，然后再继续加压，直到垫块完全进入试模筒内。如加压过程中应注意，否则压力过大易将试模筒压坏(中间鼓出)。

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