建研微讲坛——水利工程砂砾压实度影响因素及测定方法

发布时间:2019-02-22 15:04    来源:中国路面机械网
 

关键词:建研微讲坛 水利工程 砂砾 压实度 影响因素 测定方法

摘要:“建研微讲坛”是《新家园》开设的一档栏目,以“微分享”的方式,邀请行业专家,讨论行业前沿话题,获得新知、未知。本期,我们邀请吴锦辉工程师,从案例出发,讲钢筋检测数值的判定及标准。

  建研微讲坛

  “建研微讲坛”是《新家园》开设的一档栏目,以“微分享”的方式,邀请行业专家,讨论行业前沿话题,获得新知、未知。本期,我们邀请吴锦辉工程师,从案例出发,讲钢筋检测数值的判定及标准。

  专家名片·姜吉伟

  二级主检工程师,主攻材料检测

  摘要

  砂砾石料广泛运用于建筑工程施工,砂砾压实度直接影响建筑工程质量。本文以某河道改造工程为例,分析了影响砂砾压实度的因素,阐述检测砂砾压实度的方法,通过砂砾填料的击实实验和压实检测,确定水利工程土样最大干密度和现场密度,以检测现场压实度。

  关键词:

  水利工程;最大干密度;压实度

  天然砂砾具有透水性强、抗压强度高、压实密度大、沉降变形小等工程特点,是良好的填方材料。但在工程实践中发现天然砂砾填筑路基压实度检测时,压实度现象普遍超密。通过大量的击实试验,得出主要是天然砂砾级配的不均匀性造成的。在集美区某河道改造工程大部分路基填充材料都是砂砾石料,通过试验找出压实度超密的解决方法,以更好地指导施工现场压实度检测,确保工程质量。

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  水利工程砂砾压实度概述

  土是由固体颗粒、液态自由水和气体组成的三相体,以土为骨架,水、气占据一定空洞充填孔隙,通常对土进行打击和碾压使大小土块、土颗粒重新排列和靠近,使小颗粒充填大颗粒之间的孔隙,而部分水和空气将排出,产生这种现象的结果是单位体积内土颗粒增加。由于土颗粒比重大于水、气而使单位体积的密度增大,减小孔隙率,称之为压实。而压实度就是土基施工现场实测干密度与室内标准击实实验得到最大干密度比值的百分数。此外,各种回填土必须要具有足够的整体稳定性、强度及水温稳定性等,这些都与其压实度有直接的关系。

  因此,要有效地控制压实的质量,首先要尽可能增大单位体积内固体颗粒的比例,即增大现场干密度,同时控制土的含水率在最优含水率附近。还有最大干密度的确定、现场干密度的测定和压实标准的取值等。

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  影响砂砾压实度的主要因素

  (一)含水率的影响

  砂砾的压实度与压实后的含水率呈正相关,当含水率处于最佳含水率时进行碾压,可以得到砂砾石料的最大干密度,此时砂砾的压实功能加大,压实度越好。

  (二)碾压工艺的影响

  砂砾石料在碾压机械的作用下,经过一定次数的碾压才能保证路面的压实度,如果碾压变数不够,机械工艺不足,就会影响碾压效果。

  (三)压实层厚度的影响

  砂砾石料基层要求摊铺厚度最大不超过20cm,最小不小于10cm,太厚则在压实过程中压力不能传达到底层,不能保证压实效果;太薄,压实过程中会出现过压的现象,也不能达到压实的理想效果。

  (四)砂砾粒径的影响

  砂砾粒径大小对压实度有较大影响,粒径太大,缝隙就多,含水率较大,路面的压实度就会降低。因此水利工程应选择合适的砂砾石料粒径,配合碾压机械及工艺,提高压实度。

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  水利工程砂砾压实度最大干密度和压实度的确定

  ——以集美灌口河道改造工程为例

  集美区灌口镇拐仔溪(东辉文山段)河道改造工程项目位于灌口镇东辉村,本工程主要建设内容包括河道箱涵、新建桥工程、景观步道工程、新建机耕桥工程、环库路、新建大坝及明渠工程。

  河道总长1742米,其中上游河道长662米,下游河道长1080米;上游河道长度318米、下游河道长度581.93米采用钢筋砼箱涵形式,其余河道断面采用斜坡式护岸。水库工程,坝长338.03米,最大坝高13.3米。其他工程:河道出水口设置跌坎,修建马仔墓溪拦河坝1座,新、改建桥梁4座,电力高压铁塔基础维护1处,新建景观水闸2座,架设管理房、水库放空管及水闸启闭供电电源,改建道路长及恢复村道等。工程的主要用料是砂砾石,河道两边及道路采用砂砾石材料,因此砂砾的压实度对工程建设质量至关重要。

  (一)最大干密度的计算方法

  在SL237-1999《土工试验规程》中,计算土料的最大干密度,采用击实法,本文也采用击实法计算砂砾最大干密度。击实法分为轻型击实和重型击实,轻型击实适用于粒径不大于5mm的粒料,重型击实适用于粒径不大于20mm的砂砾石。轻型击实试验中,当粒径大于5mm的颗粒含量小于30%时,应计算校正后的最大干密度,公式为:

  轻型击实试验中,当粒径大于5mm的颗粒含量小于30%时,应计算校正后的最优含水率,公式为:

  计算得到粒径不大于5mm的最大干密度为1.85g/cm³,最优含水率为15.4%,大于5mm颗粒的饱和面干表观密度为2.3g/cm³,饱和面干状态吸水率为7.6%,计算得出校正后的最大干密度为1.92g/cm³,最优含水率为13.9%。然后现场采用灌砂法、灌水法进行计算现场试样干密度和压实度。

  (二)砂砾最大干密度和压实度现场测验

  1.砂砾石料粗粒与最大干密度

  砂砾粗粒级别及及特性与砂砾最大干密度紧密相关,粗粒大于5mm,砂砾最大干密度随着粗粒的增大而增加;当粗粒大于20mm,砂砾最大干密度会逐渐减小。在某个水利项目中,我公司检测人员对于客户委托的原材料中大于20mm的样品进行筛除后(将超粒径颗粒剔除),参照SL237-1999的规定,对筛余样品进行击实试验,求出最大干密度为1.90g/cm³,最优含水率为14.3%。

  2.砂砾石料压实度检测

  对于该工程砂砾压实度的检测,现场采用灌水法对施工单位指定的测区进行检测,并对样品中粒径大于20mm的颗粒进行筛选后重新填入试坑,以剩余体积检测现场压实度。主要方法如下:

  (1)在河道路面选取一块50mm×50mm的空白路面进行清理,将表面的土层等清除掉,准备好样品,并对样品进行筛选,筛选出粒径大于20mm的颗粒并填入路面缝隙内。

  (2)在检测地点平整路面,并挖一个试坑,确定试坑大小及坑的深度。边挖边将坑内的试样装入盛土容器内,称试样质量,准确到10g,并应测定试样的含水率。

  (3)试坑挖好后,放上相应尺寸的套环,用水准尺找平,将大于试坑容积的塑料薄膜袋平铺于坑内,翻过套环压住薄膜四周。

  (4)记录储水筒内初始水位高度,拧开储水筒出水管开关,将水缓慢注入塑料薄膜袋中。当袋内水面接近套环边缘时,将水流调小,直至袋内水面与套环边缘齐平时关闭出水管,持续3-5min,记录储水筒内水位高度。

  (5)从试坑取出材料,测定其含水量。全部进行烘干进行20mm筛,测定砂砾的含量并测定最大干密度。

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  结论

  通过对水利工程现场检测,对砂砾石料的压实度得出以下结论:

  1.砂砾粒径大小与压实度密切相关。

  2.砂砾粒径大于20mm时,颗粒粒径越大,砂砾最大干密度和最佳含水量会产生变化。

  3.水利工程项目砂砾石料应根据项目情况选用粒径,有利于增强路面的压实度。

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