關(guān)于公路現(xiàn)場密度檢測方法的探討

吳限

（江蘇省交通技師學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212006）

1 前言

壓實(shí)度是指現(xiàn)場實(shí)際達(dá)到的密度與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)密度的比值。因此，壓實(shí)度的測定主要包括寫內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)密度（最大干密度）確定和現(xiàn)場密度試驗(yàn)。本文結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)壓實(shí)度測定中的現(xiàn)場密度試驗(yàn)作簡要的分析和探討。

2 現(xiàn)場密度檢測方法

現(xiàn)場密度主要檢測方法有灌砂法、環(huán)刀法、核子法、鉆芯法。

2.1 灌砂法

適用范圍：灌砂法適用于在現(xiàn)場測定基層（或底基層）、砂石路面及路基土的各種材料壓實(shí)層的密度和壓實(shí)度，也適用于瀝青表面處治、瀝青貫入式面層的密度和壓實(shí)度檢測，但不適用于填石路堤等有大孔洞或大孔隙材料的壓實(shí)度檢測。

原理：灌砂法是利用均勻顆粒的砂去置換試洞的體積，它是當(dāng)前最通用的方法，很多工程都把灌砂法列為現(xiàn)場測定密度的主要方法。該方法可用于測試各種土或路面材料的密度，它的缺點(diǎn)是：需要攜帶較多量的砂，而且稱量次數(shù)較多，因此它的測試速度較慢。根據(jù)施工實(shí)際情況和業(yè)主要求，在高速公路上主要運(yùn)用灌砂法進(jìn)行路基壓實(shí)度檢測。

試驗(yàn)步驟：按規(guī)定要求標(biāo)定灌砂筒下部圓錐體內(nèi)砂的質(zhì)量；標(biāo)定量砂的單位質(zhì)量；選試驗(yàn)地點(diǎn)，將其清掃干凈；鑿洞，取出全部鑿松材料；將灌砂筒直接對(duì)準(zhǔn)放在試坑上，打開儲(chǔ)砂筒開關(guān)，讓砂流入試坑內(nèi)，直到儲(chǔ)砂筒的砂不再下流時(shí)，關(guān)閉開關(guān)，稱量剩余砂的質(zhì)量；從挖出的全部材料中取有代表性樣品，測定含水量；仔細(xì)取出試筒內(nèi)量砂，以備下次試驗(yàn)時(shí)再用；計(jì)算灌砂密度。

注意事項(xiàng)：灌砂法是施工過程中最常用的試驗(yàn)方法之一。此方法表面上看起來較為簡單，但實(shí)際操作時(shí)常常不好掌握，并會(huì)引起較大的誤差；因?yàn)樗菧y定壓實(shí)度的依據(jù)，故經(jīng)常是質(zhì)量檢測監(jiān)督部門與施工單位之間發(fā)生矛盾或糾紛的環(huán)節(jié)，因此應(yīng)嚴(yán)格遵循試驗(yàn)的每個(gè)細(xì)節(jié)，以提高試驗(yàn)精度。為使試驗(yàn)做得準(zhǔn)確，應(yīng)注意以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：現(xiàn)場測試時(shí)，儲(chǔ)砂筒中砂面高度和重量與室內(nèi)標(biāo)定時(shí)保持一致；盡量使用基板，確保試驗(yàn)精度；盡量使檢測表面光滑平整?，F(xiàn)場測試完后，要檢查灌砂筒底板、基板與地面之間是否有砂子漏出，如有要將其單獨(dú)清出，稱其質(zhì)量，計(jì)算密度時(shí)應(yīng)扣除這部分質(zhì)量；使用進(jìn)行回收的量砂，下次使用前必需過篩洗凈、烘干，并放置足夠的時(shí)間，使其與標(biāo)定時(shí)的潔凈、干潮狀況一致；每換一次量砂，都必須測定松方密度，漏斗中砂的數(shù)量也應(yīng)該每次重做。因此，量砂宜事先準(zhǔn)備較多數(shù)量。切勿到試驗(yàn)時(shí)臨時(shí)找砂，又不作試驗(yàn)，僅使用以前的數(shù)據(jù)；現(xiàn)場含水量檢測，通過烘干法與酒精法（淹沒集料出現(xiàn)自由液面，燃燒三次）對(duì)比，其結(jié)果不超過1%，證明是可行的。但要注意的是所用酒精純度必須要達(dá)到95%，劣質(zhì)酒精不但不能充分燃燒反而會(huì)變成水份，影響檢測結(jié)果；試坑深度應(yīng)盡量等于標(biāo)定時(shí)深度，坑壁筆直，上下口直徑相等，避免上大下小或上小下大；灌砂時(shí)檢測厚度應(yīng)為整個(gè)碾壓層厚，不能只取上部或者取下一個(gè)碾壓層中。

2.2 環(huán)刀法

適用范圍：適用于細(xì)粒土及無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土的密度測試。但對(duì)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土，其齡期不宜超過2天，且宜用于施工過程中的壓實(shí)度檢驗(yàn)。

試驗(yàn)步驟：按工程需要取原狀土或制備所需狀態(tài)的擾動(dòng)土樣，整平兩端，環(huán)刀內(nèi)壁涂一薄層凡士林，刀口向下放在土樣上。

用修土刀或鋼絲鋸將土樣上部削成略大于環(huán)刀直徑的土柱，然后將環(huán)刀垂直下壓，邊壓邊削，至土樣伸出環(huán)刀上部為止，削去兩端余土，使與環(huán)刀口面齊平，并用剩余土樣測定含水量。

擦凈環(huán)刀外壁，稱環(huán)刀與土合質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.1g。環(huán)刀法是測量現(xiàn)場密度的傳統(tǒng)方法。國內(nèi)習(xí)慣采用的環(huán)刀容積通常為200cm3，環(huán)刀高度通常約5cm。用環(huán)刀法測得的密度是環(huán)刀內(nèi)土樣所在深度范圍內(nèi)的平均密度。它不能代表整個(gè)碾壓層的平均密度。由于碾壓土層的密度一般是從上到下減小的，若環(huán)刀取在碾壓層的上部，則得到的數(shù)值往往偏大，若環(huán)刀取的是碾壓層的底部，則所得的數(shù)值將明顯偏小。就檢查路基土和路面結(jié)構(gòu)層的壓實(shí)度而言，我們需要的是整個(gè)碾壓層的平均壓實(shí)度，而不是碾壓層中某一部分的壓實(shí)度，因此，在用環(huán)刀法測定土的密度時(shí)，應(yīng)使所得的密度能代表整個(gè)碾壓層的平均密度。然而，這在實(shí)際檢測中是比較困難的，只有使用環(huán)刀所取的土恰好是碾壓層中間，環(huán)刀法所得的結(jié)果才可能與灌砂法的結(jié)果大致相同。另外，環(huán)刀法適用面較窄，對(duì)于含有粒料的穩(wěn)定土及松散性材料無法使用。

2.3 核子密度濕度儀法

適用范圍：適用于現(xiàn)場用核子密度儀以散射法或直接透射法測定路基材料的密度和含水量，并計(jì)算施工壓實(shí)度，適用于施工質(zhì)量的現(xiàn)場快速評(píng)定，不宜用作仲裁試驗(yàn)或評(píng)定驗(yàn)收試驗(yàn)。

該法是利用放射性元素測量土或路面材料的密度和含水量。這類儀器的特點(diǎn)是測量速度快，需要人員少。該類方法適用于測量各種土或路面材料的密度和含水量，有些進(jìn)口儀器可貯存打印測試結(jié)果。它的缺點(diǎn)是，放射性物質(zhì)對(duì)人體有害，另外需要打洞的儀器，在打洞過程中使洞壁附近的結(jié)構(gòu)遭到破壞，影響測定的準(zhǔn)確性。對(duì)于核子密度濕度儀法，可作施工控制使用，但需與常規(guī)方法比較，以驗(yàn)證其可靠性。

試驗(yàn)步驟：打開儀器箱，將儀器提手扶正，擰緊連接套，將儀器電源開關(guān)打開，使儀器進(jìn)入預(yù)備狀態(tài)，預(yù)熱15分鐘。將聚乙烯標(biāo)準(zhǔn)塊放置在支架上，再將儀器放置在標(biāo)準(zhǔn)塊上，進(jìn)行測量標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)。平整待測地面，如果不平要用小刀鏟除突出點(diǎn)，用細(xì)土填滿凹下點(diǎn)，以保證儀器底部與地面有良好的接觸。測量記錄。選擇初始參數(shù)，包括預(yù)置測量時(shí)間、密度和絕對(duì)含水量修正值、測量序號(hào)、最大干密度，按下測量鍵，儀器發(fā)出鳴叫聲，開始對(duì)土基進(jìn)行測試，等儀器發(fā)出短促的鳴叫聲時(shí)，即顯示出所測結(jié)果，讀數(shù)并記錄。

注意事項(xiàng)：儀器工作時(shí)，所有人員均應(yīng)退到距儀器2m以外的地方；儀器不使用時(shí)，應(yīng)將手柄置于安全位置，儀器應(yīng)裝入專用的儀器箱內(nèi)，放置在符合核輻射安全規(guī)定的地方；儀器應(yīng)由經(jīng)有關(guān)部門審查合格的專人保管，專用使用。對(duì)從事儀器保管及使用的人員，應(yīng)遵照有關(guān)核輻射檢測的規(guī)定，不符合核防護(hù)規(guī)定的人員，不宜從事些項(xiàng)工作。

2.4 鉆孔取芯法

適用范圍：適用于檢驗(yàn)從壓實(shí)的瀝青路面上鉆取的瀝青混合料芯樣試樣的密度，以評(píng)定瀝青面層的施工壓實(shí)度，同時(shí)適用于齡期較長的無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基層和底層的密度檢測。

原理：瀝青混合料面層的施工壓實(shí)度是指按規(guī)定方法測得的混合料試樣的毛體積密度與標(biāo)準(zhǔn)密度之比，以百分率表示。對(duì)瀝青混合料，國內(nèi)外均以取樣測定作為標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。

試驗(yàn)步驟：

（1）鉆取芯樣

按路面鉆孔及切割取樣方法鉆取路面芯樣，芯樣直徑不宜小于100mm。當(dāng)一次鉆孔取得芯樣包含有不同層位的瀝青混合料時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)組合情況切割機(jī)將芯樣沿各層結(jié)合面鋸開分層進(jìn)行測定。

（2）測定試件密度

①將鉆取的試件在水中用毛刷輕輕刷凈粘附的粉塵。如試件邊角有松散顆粒，應(yīng)仔細(xì)清除。

②將試件晾干或用電風(fēng)扇吹干不少于24h，直至恒重。

按現(xiàn)行《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》的瀝青混合料試件密度試驗(yàn)方法測定試件的視密度或毛體積密度。當(dāng)試件的吸水率小于2%時(shí)，采用水中重法或表干法測定；當(dāng)吸水率大于2%時(shí)，用蠟封法測定；對(duì)空隙率很大的透水性混合料及開級(jí)配混合料用體積法測定。

注意事項(xiàng)：壓實(shí)度的大小取決于實(shí)測的壓實(shí)密度，同樣也與標(biāo)準(zhǔn)密度的大小有關(guān)，但是目前對(duì)標(biāo)準(zhǔn)密度的規(guī)定并不統(tǒng)一，有些工程在壓實(shí)度達(dá)不到時(shí)，便重新進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)密度，使壓實(shí)度達(dá)到要求，這樣實(shí)際上是弄虛作假。為防止這種情況，新的檢測方法規(guī)定了三種標(biāo)準(zhǔn)密度，一種是馬歇爾擊實(shí)試件密度；另一種是試驗(yàn)路段鉆孔取樣密度；第三種是由實(shí)測最大密度按空隙率折算的標(biāo)準(zhǔn)密度。在進(jìn)行檢測時(shí)，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況，采用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)密度。

3 小結(jié)

國家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，離不開公路的快速發(fā)展，而快速發(fā)展的前提是質(zhì)量，所以在施工中一定要把好質(zhì)量關(guān)，特別是施工檢測中的各項(xiàng)試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)。

[1]《路基路面試驗(yàn)檢測技術(shù)》.人民交通出版社.2004.北京.

[2]《公路工程現(xiàn)場測試技術(shù)》.人民交通出版社.2000.北京.