道路与铁道工程试验检测技术汇总.docx
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道路与铁道工程试验检测技术汇总
湖南交通工程职业技术学院
道路与铁道工程试验检测技术
实验指导书
（内部使用）
公路工程教研室编写
目录
试验一土的标准击实试验…………………………………………1
试验二压实度试验…………………………………………………3
试验三贝克曼梁测定路基路面回弹弯沉试验……………………10
试验四轻型触探试验………………………………………………13
试验五水泥混凝土抗压强度试验…………………………………15
试验一土的标准击实试验
1.1试验目的
在击实方法下测定土的最大干密度和最优含水率，是控制路堤、土坝和填土地基等密实度的重要指标。
1.2试验原理
土的压实程度与含水率、压实功能和压实方法有密切的关系。
当压实功能和压实方法不变时，土的干密度随含水率增加而增加，当干密度达到某一最大值后，含水率继续增加反而使干密度减小，能使土达到最大密度的含水率，称为最优含水率Wop，与其相应的干密度称为最大干密度ρdmax。
1.3仪器设备
①击实仪：
如附图1-1所示。
锤质量2.5kg，筒高116mm，体积947.4cm
；
②天平：
称量200g，分度0.01g；
③台称：
称量10kg，分度值5g；
④筛：
孔径5mm；
⑤其它：
喷水设备、碾土器、盛土器、推土器、修土刀等。
1.4操作步骤
①制备土样：
取代表性风干土样，放在橡皮板上用木碾碾散，过5mm筛，土样量不少于20kg。
②加水拌和：
预定5个不同含水量，依次相差2％，其中有两个大于和两个小于最优含水量。
所需加水量按下式计算：
式中：
mw—所需加水质量，g；
mwo—风干含水率时土样的质量，g；
wo—土样的风干含水率，％；
w—预定达到的含水率，％。
按预定含水率制备试样，每个试样取2.5kg，平铺于不吸水的平板上，用喷水设备向土样均匀喷洒预定的加水量，并均匀拌和。
③分层击实：
取制备好的试样600～800g，倒入筒内，整平表面，击实27次，每层击实后土样约为击实筒容积1/3。
击实时，击锤应自由落下，锤迹须均匀分布于土面。
重复上述步骤，进行第二、三层的击实。
击实后试样略高出击实筒（不得大于6mm）。
④称土质量：
取下套环，齐筒顶细心削平试样，擦净筒外壁，称土质量，
准确至0.1g。
⑤测含水率：
用推土器推出筒内试样，从试样中心处取2个各约15～30g土测定含水率，平行差值不得超过1％。
按2～4步骤进行其它不同含水率试样的击实试验。
1.5试验注意事项
①试验前，击实筒内壁要涂一层凡士林；
②击实一层后，用刮土刀把土样表面刨毛，使层与层之间压密，同理，其它两层也是如此；
③如果使用电动击实仪，则必须注意安全。
打开仪器电源后，手不能接触击实锤。
图1-1击实仪示意图图1-2
关系曲
1.6计算及绘图①按下式计算干密度：
式中：
ρd—干密度，g/cm3；
ρ—湿密度，g/cm3；
w—含水率，％。
②以干密度ρd为纵坐标，含水率ω为横坐标，绘制干密度与含水率关系曲线（图1-2）。
曲线上峰值点所对应的纵横坐标分别为土的最大干密度和最优含水率。
如曲线不能绘出准确峰值点，应进行补点。
1.7试验记录（见附表1-1）
土的标准击实试验
附表1-1
土样编号土粒比重试验者
土样类别每层击数校核者
风干含水率试验仪器试验日期
试验序号
干密度
含水率
筒加土质量
（g）
筒
质
量
（g）
湿土质量
（g）
密
度
（g/cm3）
干
密
度
（g/cm3）
盒
号
盒加湿土质量
（g）
盒加干土质量
（g）
盒质量
（g）
水的
质量
（g）
干土
质量
（g）
含水率
（%）
平均含水率
（%）
⑴
⑵
⑶
⑷
⑸
⑹
⑺
⑻
⑼
⑽
⑾
⑿
⑴-⑵
（6）-（7）
（7）-（8）
1
2
3
4
5
试验二压实度试验
（一）灌砂法测定压实度试验
一、目的和适用范围
1、本试验法适用于在现场测定基层（或底基层）、砂石路面及路基土的各种材料压实层的密度和压实度，也适用于沥青表面处治、沥青贯入式路面层的密度和压实度检测，但不适用于填石路堤等有大孔洞或大孔隙材料的压实度检测。
2、挖坑灌砂法测定密度和压实度时，应符合下列规定：
（1）当集料的最大粒径小于15mm、测定层的厚度不超过150mm时，宜采用φ100mm的小型灌砂筒测试。
（2）当集料的最大粒径等于或大于15mm，但不大于40mm，测定层的厚度超过150mm，但不超过200mm时，应用φ150mm的大型灌砂筒测试。
二、仪具与材料
本试验需要下列仪具与材料：
1、灌砂筒：
有大小两种，根据需要采用，形式和主要尺寸见图2-1及表2-1。
当尺寸与表中不一致，但不影响使用时，亦可使用，储砂筒筒底中心有一圆孔，下部装一倒置的圆锥形漏斗，漏斗上端开口，直径与储砂筒的圆孔相同。
漏斗焊接在一块铁板上，铁板中心有一圆孔与漏斗上开口相接，在储砂筒筒底与漏斗顶端铁板之间设有开关，开关为一薄铁板，一端与筒底及漏斗铁板铰接在一起，另一端伸出筒身外。
开关铁板上也有一个相同直径的圆孔。
2、金属标定罐：
用薄铁板制作的金属罐，上端周围有一罐缘。
3、基板：
用薄铁板制作的金属方盘，盘的中心有一圆孔。
4、玻璃板：
边长约500~600mm的方形板。
5、试样盘：
小筒挖出的试样可用饭盒存放，大筒挖出的试样可用300mm×500mm×40mm的搪瓷盘存放。
6、天平或台秤：
称量10～15kg，感量不大于1g，用于含水量测定的天平精度，对细粒土、中粒土、粗粒土宜分别为0.01g、0.1g、1.0g。
7、含水量测定器具：
如铝盒、烘箱等。
8、量砂：
粒径0.30～0.60mm或0.25～0.50mm清洁干燥的均匀砂，约20～40kg，使用前须洗净、烘干，并放置足够的时间，使其与空气的湿度达到平衡。
9、盛砂的容器：
塑料桶等。
10、其它：
凿子、改锥、铁锤、长把勺、长把小簸箕、毛刷等。
图2-1灌砂筒和标定罐（尺寸单位:
mm）
灌砂仪的主要尺寸表2-1
结构
小型灌砂筒
大型灌砂筒
储砂筒
直径（mm）
容积（cm3）
100
2120
150
4600
流砂孔
直径（mm）
10
15
金属标定罐
内径（mm）
外径（mm）
100
150
150
200
金属方盘基板
边长（mm）
深（mm）
中孔直径（mm）
350
40
100
400
50
150
注：
如集料的最大粒径超过40mm，则应相应地增大灌砂筒和标定罐的尺寸。
如集料的最大粒径超过60mm，灌砂筒和现场试洞的直径应为200mm。
三、方法与步骤
1、按现行试验方法对检测对象试样用同种材料进行击实试验，得到最大干密度（
）及最佳含水量（
）。
2、按一.2的规定选用适宜的灌砂筒。
3、按下列步骤标定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量。
（1）在灌砂筒筒口高度上，向灌砂筒内装砂至距离筒顶15mm左右为止。
称取装入筒内砂的质量m1，准确至1g。
以后每次标定及试验都应该维持装砂高度与质量不变。
（2）将开关打开，使灌砂筒筒底的流砂孔、圆锥形漏斗上端开口圆孔及开关铁板中心的圆孔上下对准，让砂自由流出，并使流出砂的体积与工地所挖试坑内的体积相当（或等于标定罐的容积），然后关上开关。
（3）不晃动储砂筒的砂，轻轻地将罐砂筒移至玻璃板上，将开关打开，让砂流出，直到筒内砂不再下流时，将开关关上，并细心地取走灌砂筒。
（4）收集并称量留在玻璃板上的砂或称量筒内的砂，准确至1g，玻璃板上的砂就是填满筒下部圆锥体的砂（m2）。
（5）重复上述测量三次，取其平均值。
4、按下列步骤标定量砂的单位质量rS（g/cm3）。
（1）用水确定标定罐的容积V，准确至1mL。
（2）在储砂筒中装入质量为m1的砂，并将灌砂筒放在标定罐上，将开关打开，让砂流出。
在整个流砂过程中，不要碰动灌砂筒，直到储砂筒内的砂不再下流时，将开关关闭，取下灌砂筒，称取筒内剩余砂的质量（m3），准确至1g。
（3）按式（1-1）计算填满标定罐所需砂的质量ma（g）：
ma=m1-m2-m3（2－1）
式中：
ma———标定罐中砂的质量（g）；
m1——装入灌砂筒内的砂的总质量（g）；
m2——灌砂筒下部圆锥体内砂的质量（g）；
m3——灌砂入标定罐后，筒内剩余砂的质量（g）。
（4）重复上述测量三次，取其平均值。
（5）按式（1-2）计算量砂的单位质量γS：
rS=ma/V（2－2）
式中：
rS——量砂的单位质量（g/cm3）；
V——标定罐的体积（cm3）。
5、试验步骤
（1）在试验地点，选一块平坦表面，并将其清扫干净，其面积不得小于基板面积。
（2）将基板放在平坦表面上，当表面的粗糙度较大时，则将盛有量砂（m5）的灌砂筒放在基板中间的圆孔上，将灌砂筒的开关打开，让砂流入基板的中孔内，直到储砂筒内的砂不再下流时关闭开关。
取下灌砂筒，并称量筒内砂的质量（m6），准确至1g。
注：
当需要检测厚度时，应先测量厚度后再进行这一步骤。
（3）取走基板，并将留在试验地点的量砂收回，重新将表面清扫干净。
（4）将基板放回清扫干净的表面上（尽量放在原处），沿基板中孔凿洞（洞的直径与灌砂筒一致）。
在凿洞过程中，应注意不使凿出的材料丢失，并随时将凿松的的材料取出装入塑料袋中，不使水分蒸发。
也可放在大试样盒内，试洞的深度应等于测定层厚度，但不得有下层材料混入，最后将洞内的全部凿松材料取出。
对土基或基层，为防止试样盘内材料的水分蒸发，可分几次称取材料的质量。
全部取出材料的总质量为mw，准确至1g。
（5）从挖出的全部材料中取有代表性的样品，放在铝盒或洁净的搪瓷盘中，测定其含水量（w，以%计）。
样品的数量如下：
用小灌砂筒测定时，对于细粒土，不少于100g；对于各种中粒土，不少于500g。
用大灌砂筒测定时，对于细粒土，不少于200g；对于各种中粒土，不少于是1000g；对于粗粒土或水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定材料，宜将取出的全部材料烘干，且不少于2000g，称其质量（md），准确至1g。
注：
当为沥青表面处治或沥青贯入式结构类材料时，则省去测定含水量步骤。
（6）将基板安放在试坑上，将灌砂筒安放在基板中间（储砂筒内放满砂到要求质量m1），使灌砂筒的下口对准基板的中孔及试洞，打开灌砂筒的开关，让砂流入试坑内，在此期间，应注意勿碰动灌砂筒。
直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关，仔细取走灌砂筒，并称量筒内剩余砂的质量（m4），准确至1g。
（7）如清扫干净的平坦表面的粗糙度不大，可省去
（2）和（3）的操作。
在试洞挖好后，将灌砂筒直接对准放在试坑上，中间不需要放基板，打开筒开关，让砂流入试坑内，在此期间，应注意应注意勿碰动灌砂筒。
直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关。
仔细取走灌砂筒，并称量筒内剩余砂的质量（m′4），准确至1g。
（8）仔细取出试筒内的量砂，以备下次试验时再用。
若量砂的湿度已发生变化或量砂中混有杂质，则应该重新烘干、过筛，并放置一段时间，使其与空气的湿度达到平衡后再用。
四、计算
1、按式（2-3）或（2-4）计算填满试坑所用的砂的质量mb（g）：
灌砂时，试坑上放在基板时：
mb=m1-m4-（m5-m6）（2-3）
灌砂时，试坑上不放基板时：
mb=m1-mˊ4-m2（2-4）
式中：
mb——填满试坑的砂的质量（g）；
m1——灌砂前灌砂筒内砂的质量（g）；
m2——灌砂筒下部圆锥体内砂的质量（g）；
m4、mˊ4——灌砂后，灌砂筒内剩余砂的质量（g）；
m5-m6——灌砂筒下部圆锥体内及基板和粗糙表面间砂的合计质量（g）。
2、按式（2-5）计算试坑材料的湿密度ρw（g/cm3）
（2－5）
式中:
mw-——试坑中取出的全部材料的质量（g）；
γs——量砂的单位质量（g/cm3）。
3.按式（2－6）计算试坑材料的干密度ρd（g/cm3）。
（2-6）
式中:
w——试坑材料的含水量（%）。
4.当为水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定土的场合，可按式（2-7）计算干密度ρd（g/cm3）；
（2－7）
式中md——试坑中取出的稳定土的烘干质量（g）。
5、按式（2－8）计算施工压实度：
（2－8）
式中：
K——测试地点的施工压实度（%）。
ρd——试样的干密度（g/cm3）；
——由击实试验得到的试样的最大干密度（g/cm3）。
注：
当试坑材料组成与击实试验的材料有较大差异时，可以试坑材料作标准击实，求取实际的最大干密度。
各种材料的干密度均应准确至0.01g/cm3。
五、试验记录
见附表2-1。
附表2-1
灌砂法试验记录表
一、标定灌砂筒锥体内砂的质量m2（g）
二、标定量砂的密度rs（g/cm3）
第1
次
第2
次
第3
次
第1
次
第2
次
第3
次
（筒+砂）质量m（g）
（筒+砂）质量m1（g）
（筒+砂）质量m1（g）
放砂后
（筒+筒内余砂）m3（g）
圆锥体内砂的质量m2（g）
填满标定罐砂ma（g）=m1-m2-m3
ma平均值（g）
三、标定量砂的单位质量rs（g/cm3）
标定罐容积V（ml）
量砂的单位质量rs（g/cm3）=ma/V
灌入试洞前
筒加砂重
m1（g）
填满试洞
所需砂重.
mb（g）
灌砂筒下部
圆锥体内砂重
m2（g）
湿试样重
mw（g）
灌砂入试洞后
筒加剩余砂重
m4、mَ4（g）
湿试样
容重
Pw=（mw/V）（g/cm3）
灌砂筒下部圆锥体
内及基板和地面粗
糙表面间砂的合重
m5-m6（g）
含水量
w（%）
计算过程：
（二）环刀法测定压实度试验
一、目的和适用范围
1、本方法规定在公路工程现场用环刀法测定土基及路面材料的密度及压实度。
2、本方法适用于细粒土及无机结合料稳定细粒土的密度。
但对无机结合料稳定细粒土，其龄期不宜超过2d，且宜用于施工过程中的压实度检验。
二、仪具与材料
本试验需要下列仪具与材料：
1、人工取土器：
包括环刀、环盖、定向筒和击实锤系统（导杆、落锤、手柄）。
环刀内径6~8cm，高2~3cm。
壁厚1.5~2mm。
2、电动取土器：
由底座、行走轮、立柱、齿轮箱、升降机构、取芯头等组成。
3、天平：
感量0.1g（用于取芯头内径小于70mm样品的称量），或1.0g（用于取芯头内径100mm样品的称量）。
4、其它：
镐、小铁锹、修土刀、毛刷、直尺、钢丝锯、凡士林、木板及测定含水量设备等。
三、方法与步骤
1、按有关试验方法对检测试样用同种材料进行击实试验，得到最大干密度（
）及最佳含水量（
）。
2、用人工取土器测定粘性土及无机结合料稳定细粒土密度的步骤：
（1）擦净环刀，称取环刀质量M2，准确至0.1g.
（2）在试验地点，将面积约30cm×30cm的地面清扫干净，并将压实层铲表面浮动及不平整的部分，达一定深度，使环刀打下后，能达到要求的取土深度，但不得将下层扰动。
（3）将定向筒齿钉固定于铲平的地面上，顺次将环刀、环盖放入定向筒内与地面垂直。
（4）将导杆保持垂直状态，用取土器落锤将环刀打入压实层中，至环盖顶面与定向筒上口齐平为止。
（5）去掉击实锤和定向筒，用镐将环刀试样挖出。
（6）轻轻取下环盖，用修土刀自边至中削去环刀两端余土，用直尺检测直至修平为止。
（7）擦净环刀壁，用天平称取出环刀及试样合计质量M1，准确至0.1g.
（8）自环刀中取出试样，取具有代表性的试样，测定其含水量（w）。
3、用人工取土器测定砂性土或砂层密度时的步骤：
（1）如为湿润的砂土，试验时不需要使用击实锤和定向筒。
在铲平的地面上，细心挖出一个直径较环刀外径略大的砂土柱，将环刀刃口向下，平置于砂土柱上，用两手平稳地将环刀垂直压下，直至砂土柱突出环刀上端约2cm时为止。
（2）削掉环刀口上的多余砂土，并用直尺刮平。
（3）在环刀口上盖一块平滑的木板，一手按住木板，另一手用小铁锹将试样从环刀底部切断，然后将装满试样的环刀反转过来，削去环刀刃口上的多余砂土，并用直尺刮平。
（4）擦净环外壁，称环刀与试样合计质量（M1），准确至0.1g。
（5）自环刀中取具有代表性的试样测定其含水量。
（6）干燥的砂土不能挖成砂土柱时，可直接将环刀压入或打入土中。
4、用电动取土器测定无机结合料细土和硬塑土密度的步骤：
（1）装上所需规格的取芯头。
在施工现场取芯前，选择一块平整的路段，将四只行走轮打起，四根定位销钉采用人工加压的方法，压入路基土层中。
松开锁紧手柄，旋动升降手轮，使取芯头刚好与土层接触，锁紧手柄。
（2）将电瓶与调速器接通，调速的输出端接入取芯机电源插口。
指示灯亮，显示电路已通；启动开关，电动机工作，带动取芯机构转动。
根据土层含水量调节转速，操作升降手柄，上提取芯机构，停机，移开机器。
由于取芯头圆筒外表有几条螺旋状突起，切下的土屑排在筒外顺螺纹上旋抛出地表，因此，将取芯筒套在切削好的土芯立柱上，摇动即可取出样品。
（3）取出样品，立即按取芯套长度用修土刀或钢丝锯修平两端，制成所需规格土芯，如拟进行其它试验项目，装入铅盒，迸试验室备用。
（4）用天平称量土芯带套筒质量M1，从土芯中心部分取试样测定含水量。
5、本试验须进行两次平行测定，其平行差值不得大于0.03g/cm3。
求其算术平均值。
四、计算
按式（2-9）、（2-10）计算试样的湿度及干密度：
（2-9）
（2-10）
式中：
ρw——试样的湿密度（g/cm3）；
ρd——试样的干密度（g/cm3）；
M1——环刀或取芯套筒与试样合计质量（g）；
M2——环刀或取芯套筒质量（g）；
d——环刀或取芯套筒直径（cm）；
h——环刀或取芯套筒高度（cm）；
w——试样的含水量（%）。
按式（2-11）计算施工压实度：
（2-11）
式中：
K——测试地点的施工压实度（%）：
ρd——试样的干密度（g/cm3）；
——由击实试验得到的试样的最大干密度（g/cm3）。
五、试验记录
见附表2-2。
试验三贝克曼梁测定路基路面回弹弯沉试验
一、目的和适用范围
1、本方法适用于测定各类路基路面的回弹弯沉，用以评定其整体承载能力，可供路面结构设计使用。
沥青路面的弯沉以路表温度20℃时为准，在其他温度测试时，对厚度大于5cm的沥青路面，弯沉值应予温度修正。
二、仪具与材料
本试验需要下列仪具与材料：
1、标准车：
双轴、后轴双侧4轮的载重车，其标准轴荷载、轮胎尺寸、轮胎间隙及轮胎气压等主要参数应符合表4-1的要求。
测试车可根据需要按公路等级选择，高速公路、一级及二级公路应采用后轴10t的BZZ－100标准车；其他等级公路可采用后轴6t的BZZ－60标准车。
2、路面弯沉仪：
由贝克曼梁、百分表及表架组成。
贝克曼梁由合金铝制成，上有水准泡，其前臂（接触路面）与后臂（装百分表）长度比为2:
1。
弯沉仪长度有两种：
一种长3.6m，前后臂分别为2.4m和1.2m；另一种加长的弯沉仪长5.4m，前后臂分别为3.6m和1.8m。
当在半刚性基层沥青路面或水泥混凝土路面上测定时，宜采用长度为5.4m的贝克曼梁弯沉仪，并采用BZZ-100标准车。
弯沉采用百分表量得，也可用自动记录装置进行测量。
3、接触式路表温度计：
端部为平头，分度不大于1℃。
4、其它：
皮尺、口哨、白油漆或粉笔、指挥旗等。
测定弯沉用的标准车参数表3-1
标准轴载等级
BZZ－100
BZZ－60
后轴标准轴载P（kN）
100±1
60±1
一侧双轮荷载（kN）
50±0.5
30±0.5
轮胎充气压力（MPa）
0.70±0.05
0.50±0.05
单轮传压面当量圆直径（cm）
21.30±0.5
19.50±0.5
轮隙宽度
应满足能自由插入弯沉仪测头的测试要求
三、试验方法
1、准备工作
（1）检查并保持测定用标准车的车况及刹车性能良好，轮胎内胎符合规定充气压力。
（2）向汽车车槽中装载（铁块或集料），并用地磅称量后轴总质量，符合要求的轴重规定。
汽车行驶及测定过程中，轴载不得变化。
（3）测定轮胎接地面积：
在平整光滑的硬质路面上用千斤顶将汽车后轴顶起，在轮胎下方铺一张新的复写纸，轻轻落下千斤顶，即在方格纸印上轮胎印痕，用求积仪或数方格的方法测算轮胎接地面积，准确至0.1cm2
（4）检查弯沉仪百分表测量灵敏情况。
（5）当在沥青路面上测定时，用路表温度计测定试验时气温及路表温度（一天中气温不断变化，应随时测定），并通过气象台了解前5d的平均气温（日最高气温与最低气温的平均值）。
（6）记录沥青路面修建或改建时的材料、结构、厚度、施工及养护等情况。
2、测试步骤
（1）在测试路段布置测点，其距离随测试需要而定。
测点应在路面行车车道的轮迹带上，并用白油漆或粉笔划上标记。
（2）将试验车后轮轮隙对准测点后约3~5cm处的位置上。
（3）将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处，与汽车方向一致，梁臂不得碰到轮胎，弯沉仪测头置于测点上（轮隙中心前方3~5cm处）并安装百分表于弯沉仪的测定杆上，百分表调零，用手轻轻叩打弯沉仪，检查百分表是否稳定归零。
弯沉仪可以单侧测定，也可以双侧同时测定。
（4）测定者吹哨发令指挥汽车缓缓前进，百分表随路面变形的增加而持续向前转动。
当表针转到最大值时，迅速读取初读数L1。
汽车仍在继续前进，表针反向回转，待汽车驶出弯沉影响半径（约3m以上）后，吹口哨或挥动指挥红旗，汽车停止。
待表针回转稳定后，再次读取终读数L2。
汽车前进的速度宜为5km/h左右。
3、弯沉仪的支点变形修正
（1）当采用长度为3
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