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灌砂法检测原位密度(GB/T 50123-2019)若干问题探讨

作者:而立居士发布时间:2022-11-15分类:工程检测浏览:867评论:0


导读:一、灌砂法基本原理灌砂法适用于检测细粒土、砂类土和砾类土的原位密度,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。其基本原理是利用粒径0.25mm~0.50mm清洁干净的均...

一、灌砂法基本原理



灌砂法适用于检测细粒土、砂类土和砾类土的原位密度,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。其基本原理是利用粒径0.25mm~0.50mm清洁干净的均匀量砂,从一定高度自由下落到试坑内,按其单位重不变的原理来测量试坑的容积(即用标准砂来置换试坑中的土),并根据土的含水量来计算出试样的实测干密度。主要用于检测回填土、回填砂砾料、路面基层等需碾压密实工程的压实度检测。


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二、选点及检测频率



选点是否得当,直接影响到压实度的检测结果。选点太少,位置不客观,没代表性,很难反映实际情况;选点太多,不但没必要,而且浪费时间,降低工作效率。因此,正确的选点在工程施工中具有很强的实际指导意义。


不同的施工技术规范或验收规范对压实度的检测频率和取样范围规定不尽相同。如SL 631-2012《水利水电工程单元工程质量验收评定标准——土石方工程》规定黏性土检测频率为1次/(100m3~200m3),砾质土1次/(200m3~500m3),砂砾料回填按1000 m3~5000m3取1个试验,但每层测点不少于10个。测点中应至少有1~2个点分布在设计边坡线以内30cm处,或与岸坡结合处附近。SL 260-2014《堤防工程施工规范》规定每次检测的施工作业面不宜过小,机械筑堤时不宜小于600m2,人工筑堤或老堤价高培厚时不宜小于300m2,每层取样数量自检时可控制在填筑量每100m3~150m3取样1个,抽检量可为自检量的1/3,但至少应有3个。实际检测时应根据设计文件或合同的约定选择相应的参考规范。


若在检测中发现有个别点压实度较低时,可在现场查找出该点然后在该试坑(距原坑边5cm的位置)旁边再选两点进行复核。若该两点压实度合格,证明该点在初次检测时可能是由于试验人员的操作不当所为。若两点压实度都不合格则证明该点压实度不合格。所以进行压实度检测时选点应得当检测频率也要满足规范要求。这样检测结果才能较客观的反映工程质量的实际情况。




三、关于是否使用套环的问题



GB/T 50123-2019《土工试验方法标准》规定了使用套环和不使用套环两种方法。一般灌砂法不用套环,直接在刮平的地面上挖试坑,然后灌砂求其体积。但这样往往由于地面没有刮平,使所测试试坑体积不够准确;采用套环,以套环上缘为一固定基准平面,先灌砂测定基准平面至地面之间的体积。挖试坑后,再测此基准平面至坑底之间的体积,两者之差即为试坑体积。这样击实地面不平,亦无影响。但此法增加了一个工序,称量达6次之多,不但试验时间较长,而且增加了称量的累计误差,使累积误差较大,也是比较明显的缺点。

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用套环法时,挖试坑前很难将套环内的量砂取净,所以标准中允许有一些量砂留在环内。但当挖试坑时,必须将此量砂和试样一同取出。如试坑直径较小时,可将套环内地面剥掉一薄层,以便将套环内量砂全部取出。




四、现场含水量的检测



现场含水量的检测结果直接影响到压实度的检测结果。若含水量偏大,则压实度偏小。反之含水量偏小,则压实度偏大。所以含水量的检测是灌砂法检测压实度中至关重要的一步。在含水量检测中我们应该注意以下几点:


1)土样的选取:为防止水分蒸发,取试坑中部有代表性土样2份,迅速装入铝盒中,盖上盒盖后迅速称量、编号。


2)土样的数量:对于粘性土取30g~50g,对于砂类土取50g~100g。


3)含水量的检测:在施工现场一般采用快速检测方法,即酒精燃烧法,每一铝盒内的土样应充分燃烧3次,将水份全部烧出。也可拿回室内采用烘箱法检测。


4)结果整理:取两次含水量的平均值为该点含水量的代表值。




五、湿密度计算中两个量砂密度的问题



依据GB/T 50123-2019《土工试样方法标准》的规定,灌砂法湿密度应按下式计算。


式中有2个密度数据,但量砂明明是同一种,主要是因为往试坑内灌砂时量砂的平均密度ρls,和挖试坑前往套环内灌砂时量砂的平均密度ρ’ls不一致,因为两者量砂下落的高度不一致,下落的高度越高,得出来量砂堆积越紧密,其平均密度也就越大,因此不应简单地将两者取相等。而应在试验后根据现场两种不同落距的情况对量砂的密度分别进行标定。





六、量砂平均密度的标定



因GB/T 50123-2019《土工试验方法标准》未明确规定量砂平均密度的测试方法,一般情况下可以按照以下方法对量砂平均密度进行标定。


采用15℃~25℃的水确定标定罐的容积V,准确至1mL,再将量砂装满标定罐,称出其总质量m,重复上述测量三次,取平均值作为量砂的平均密度。所用标定罐的深度应与现场检测实际落距一致,以分别标定出ρls和ρ’ls


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七、现场检测注意事项



1)灌砂条件:本试验是以标准物质(量砂)作为计量体积,所以标准物质的密度应稳定。因此,应在相同条件下(如落距、速度等)灌量砂,使其与校验量砂密度时一致,否则会引起过大的误差。


2)套环使用:检测时,地表面应处理平整,若凹凸不平应使用套环,以减少试验误差,尽量使检测表面光滑平整。


3)量砂的使用:量砂应规则,使用进行回收的量砂,下次使用前必须过筛洗净、烘干,并放置足够的时间,使其与标定时洁净、干潮状况一致,以保证量砂密度。换砂时应重新标定量砂密度,确保试验准确性。


4)试坑的形状:试坑的形状应该是空的圆柱体,但施工单位往往会将坑挖成锅底的形状,尤其是在接近试坑底部的位置。前面我们谈到就每一压实层而言,越向下的部位其压实度越小,所以,这样形状的试坑将导致较松散部位的土取出的相对较少,导致测得的压实度值偏大。


5)试坑的尺寸:按照GB/T 50123-2019《土工试样方法标准》的要求,试坑尺寸与土的最大粒径相关。但一般情况下试坑的深度应该等于测定层的厚度,且不得有下层材料混入,若每压实层厚为20cm,试坑深度也应该是20cm。由于现场操作时,挖坑这道工序往往由工人完成,其挖坑深度经常达不到要求。压路机在碾压过程中其应力分布成倒三角形,所以就每一层压实而言,越向下的部位其压实度越小。因而,坑的深度不够,将导致测得的压实度偏大。因此试坑直径和大小应严格按照GB/T 50123-2019的要求控制,但深度不应大于本层的压实层厚度。


6)灌砂的时间正确的做法是观察边缘处标准砂不在流动后还需要等十几秒钟再停止灌砂。因为我们无法直接观察到中心部位砂子的流动情况,而且砂子的流动是从中心开始而后才向边缘扩展的。如果提前结束灌砂,势必导致灌入的标准砂质量偏少,从而导致测得的压实值偏大。


7)含水量的选取:在选取含水量时,应将试坑内的土壤迅速均匀搅拌,然后再取含水量。



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