擊實試驗中試樣制備的改進

王少鋒，張尚芳 ，宋芳芳

（1.山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟南 250013；2.煙臺禹興水利質(zhì)量檢測中心，山東 煙臺 264001）

擊實試驗是土工試驗中的一個重要的試驗項目，是水利工程中筑壩、防洪堤、公路路基和機場跑道等工程施工中不可缺少的土工試驗項目。擊實試驗的目的是在試驗室內(nèi)采用標準的擊實方法，測定在某種壓實功能下土的含水率與密度的關(guān)系，從而確定土的最大干密度和最優(yōu)含水率，以求用最小的壓實功能得到符合工程設(shè)計要求的壓實度，為工程設(shè)計和現(xiàn)場碾壓提供壓實性資料。因此，為了經(jīng)濟而有效地把填土壓實到設(shè)計要求的壓實度，必需對填土的壓實性進行試驗，這是搞好填土工程的重要問題之一，所以筑壩、筑堤以及路基等工程施工前一定要把土場的土料送到試驗室進行擊實試驗。

1 擊實試驗的原理及標準擊實試驗

1.1 擊實試驗的原理

用錘擊的方法使土中的空氣自孔隙逸出，土顆粒得到重新排列，隨著土的含水率的不同，土顆粒的排列也在變化，當土顆粒的排列達到密度最大時的干密度與其相對應(yīng)的含水率就是擊實試驗所得參數(shù)最大干密度和最優(yōu)含水率，這就是擊實試驗的原理。由此可見，土的壓實度與含水率、壓實功能和壓實方法有著密切的關(guān)系，當壓實功能和壓實方法不變時，土的干密度隨著含水率的增加而增加，至某一含水率時干密度達到最大值，如果再繼續(xù)增加含水率則干密度呈減小趨勢。標準擊實試驗分為輕型擊實試驗和重型擊實試驗，由于其擊實功能的不同，所應(yīng)用的工程也不同。輕型擊實試驗一般用于水利工程中的筑壩、筑堤及房屋的地基等，適用于粒徑小于5 mm的土樣；重型擊實試驗則用于公路路基、機場跑道等工程，適用于粒徑小于20 mm的土樣，輕型擊實與重型擊實儀器設(shè)備的技術(shù)性能見表1。

表1 輕（重）擊實儀技術(shù)性能對比表

1.2 標準擊實試驗

首先將委托土樣進行風(fēng)干，然后對風(fēng)干土樣進行碾散并過篩，把篩下土樣拌勻后測試土樣的風(fēng)干含水率，再根據(jù)土的塑限預(yù)估土的最優(yōu)含水率。按依此相差2%的含水率制備一組試樣（不少于5個），其中有2個試樣的含水率大于塑限，2個試樣的含水率小于塑限，1個試樣的含水率接近塑限。將制備好的試樣放入密閉的盛土器中靜止備用，一般高液限粘土靜止時間不少于24 h，低液限粘土靜止時間不低于12 h。如果土樣中粒徑大于5 mm的顆粒小于總土重的30%時，要對試驗結(jié)果進行校正，得出校正后的最大干密度和最優(yōu)含水率。輕型擊實試驗分3層，每層25擊進行擊實；重型擊實試驗分5層，每層56擊進行擊實，然后繪制同一擊實功能下干密度與含水率的關(guān)系曲線，在這條曲線中干密度的峰值就是最大干密度，最大干密度所對應(yīng)的含水率就是最優(yōu)含水率。

2 試樣制備的改進

擊實試驗中用塑限預(yù)估最優(yōu)含水率的方法，會因試驗人員的工作經(jīng)驗與檢測水平的不同，使預(yù)估的最優(yōu)含水率的數(shù)值產(chǎn)生偏差，在試樣制備時容易出現(xiàn)試樣偏干或偏濕的情況，導(dǎo)致繪制的干密度與含水率關(guān)系曲線中沒有干密度的峰值而使整個試驗前功盡棄。用塑限預(yù)估最優(yōu)含水率還需做界限含水率試驗以求得塑限值，這樣不僅延長了試驗周期也增加了試驗成本。

根據(jù)幾十年的工作經(jīng)驗，對擊實試驗中的試樣制備方法進行了改進，以輕型擊實試驗為例：首先將委托土樣進行風(fēng)干，對風(fēng)干土樣進行碾散后過5 mm的篩，把篩下土樣拌勻后稱取6份土樣，每份土樣重2 200 g，倒在1 m見方的塑料布上備用。預(yù)定一個含水率下的灑水量，例如預(yù)定含水率18%的灑水量是200 ml，先按2%含水率的遞增進行試樣制備，那么含水率20%、22%、24%的灑水量就分別是240 ml、280 ml、320 ml，此時制備的土樣已經(jīng)比較濕了，再按2%含水率遞減進行試樣制備，含水率16%、14%的灑水量分別是160 ml、120 ml，共制備了6個試樣（備6擊5）。將6個試樣按規(guī)定時間進行飽和，飽和好的試樣在做擊實試驗時，先把最干和最濕的2個試樣放在一邊備用，對其余4個試樣進行擊實試驗，假如含水率20%的試樣擊實后濕土質(zhì)量最重，那么此點的干密度是或接近最大干密度值，所對應(yīng)的含水率是或接近最優(yōu)含水率。根據(jù)《土工試驗規(guī)程》中規(guī)定要有2個含水率大于最優(yōu)含水率，2個含水率小于最優(yōu)含水率的試驗方法，大于最優(yōu)含水率的2個點就是制備試樣22%和24%，小于最優(yōu)含水率的2個點是制備試樣18%和16%（14%的制備試樣可棄之不用）。假如含水率18%的試樣擊實后濕土質(zhì)量最重，那么大于含水率18%的2個點就是制備樣20%和22%（24%的制備試樣可棄之不用），小于含水率18%的兩個點就是制備試樣16%和14%，用這種方法做擊實試驗，其試驗結(jié)果可以保證繪制出的干密度與含水率關(guān)系曲線中出現(xiàn)干密度的峰值及對應(yīng)的最優(yōu)含水率數(shù)值。

3 結(jié)語

通過對擊實試驗試樣制備這一試驗步驟的改進，省略了含水率和界限含水率的試驗過程，縮短了試驗周期，節(jié)約了試驗成本，此方法比用塑限預(yù)估最優(yōu)含水率的方法容易掌握，對擊實試驗有較實用的價值。