浅论击实试验的影响因素摘要本文从击实试验的试验步骤出发，研究其中每一步影响试验结果的因素，并针对每个因素进行多次试验，从而得到其关系对比曲线以更好的为实际工程服务。
关键词：击实试验；影响因素Elementary Discussion on the compaction test's impact factorsAbstractThis article is beginning from the test procedure of the compaction test, it study every impact factors on the results of the test in each step of the procedure.And we tests many times of each factors, so as to get the test relationship, then we can get better contrast curve for practical engineering services.Key Words:Compaction test; Impact factors浅论击实试验的影响因素1、基本理论室内击实试验是近似的模拟现场填筑情况,利用标准化的击实仪器和规定的标准方法,可测出土的最大干密度和最优含水量,为工程设计提供初步的填筑标准。
用这种方法在现场控制施工质量,保证在一定的施工条件下,压实填土达到设计要求的压实度标准。
击实试验是填土工程施工中不可缺少的重要试验项目。
土的击实是指用重复性的冲击动荷载将土压密,由于击实功是瞬时作用于土体,土体内的气体有所排除,但含水量基本不变,土块或土粒被移动靠近,土的孔隙体积变小,密实度增大。
土的压实程度一般用干密度来表示,它与土的含水量和击实功的关系密切。
研究土的击实性的目的在于揭示击实作用下的干密度、含水量和击实功三者之间的关系和基本规律,从而选定适合工程需要的填土的干密度和与之相应的含水量。
在同一击实功的作用下,土在不同含水量时得到不同的干密度,当含水量较小时,随着含水量的增加,击实后土的干密度不断增加,但当含水量较高时,随着含水量的增加,击实后土的干密度反而降低。
在击实曲线上可找到某一峰值,称为最大干密度,与之相应的含水量称为最优含水量,它表示在一定的击实功作用下,达到最大干密度时的含水量。
2、试验步骤2.1试样制备试样制备分为干法制备和湿法制备。
1）干法制备取一定量的代表性干土样（轻型约为20kg，重型约为50kg），放在橡皮板上用木碾碾散（也可用碾土器碾散），并分别按下列方法备样。
（1）轻型击实试验过5mm筛，将筛下土样拌匀，并测定土样的风干含水率。
根据土的塑限预估最优含水率；（2）重型击实试验过20mm或40mm筛，将筛下土样拌匀，并测定土样的风干含水率。
按依次相差约2%的含水率制备一组（不少于5个）试样，其中至少有3个含水率小于塑限的试样。
然后计算加水量。
；（3）将一定量土样平铺于不吸水的盛土盘内（轻型击实取土样约2.5kg，重型击实取土样约6.5kg），按预定含水率用喷水设备往土样上均匀喷洒所需加水量，拌匀并装入塑料袋内或密封于盛土器内静置备用。
静置时间分别为：高液限粘土（CH）不得少于24h，低液限粘土（CI.）可酌情缩短，但不应少于12h。
2）湿法制备取天然含水率的代表性土样(轻型为20kg，重型为50kg）碾散，按重型和轻型击实要求过筛，将筛下土样拌匀，分别风干或加水到所要求的不含水率。
制备试样时必须使土样中含水率分布均匀。
取天然含水率的代表性土样20kg（重型为50kg），碾碎，过5mm筛（重型过20mm或40mm），将筛下土样拌匀，并测定土样的天然含水率。
根据土样的塑限预估最优含水率，按本条（1）款注的原则选择至少5个含水率的土样，分别将天然含水率的土样风干或加水进行制备，应使制备好的土样水分均匀分布。
2.2试样击实1）将击实仪放在坚实的地面上，击实简内壁和底板涂一薄层润滑油，联接好击实简与底板，安装好护筒。
检查仪器各部件及配套设备的性能是否正常，并做好记录；2）从制备好的一份试样中称取一定量土料，分3层或5层倒入击实筒内并将土面整平，分层击实。
对于分3层击实的轻型击实法，每层土料的质量为600g~800g（其量应使击实后试样的高度略高于击实筒的1/3），每层25击；对于分5层或3层击实的重型击实法，每层土料的质量宜为900g~1 100g（其量应使击实后的试样高度略高于击实筒的1/5），每层56击或94击，如为手工击实，应保证使击锤自由铅直下落，锤击点必须均匀分布于土面上；如为机械击实，可将定数器拨到所需的击数处，按动电钮进行击实。
重型击实试验应保证作用到击实筒中央土层上的功能与周围土层相等（击实仪中心点每圈加一击）。
击实后的每层试样高度应大致相等，两层交接面的土面应刨毛。
击实完成后，超出击实简顶的试样高度应小于6mm；3）用修土刀沿护简内壁削挖后，扭动并取下护筒，测出超高（应取多个测值平均，准确至0.1mm）。
沿击实简顶细心修平试样，拆除底板。
如试样底面超出简外，亦应修平。
擦净筒外壁，称量，准确至lg；4）用推土器从击实筒内推出试样，从试样中心处取2个一定量土料（轻型为15g~30g，重型为50g~100g）平行测定土的含水率，称量准确至0.0lg，含水率的平行误差不得超过1%。
3、影响击实试验的因素3.1土样准备方法的影响土样的准备方法不同,所得的击实试验结果就不同。
对比不同准备土样进行试验结果表明(表1),最大干密度以烘干土样最大,风干土样次之,天然土样最小,最佳含水率以烘干土样最小,风干土样次之,天然土样最大。
根据土体压缩实质,因为在烘干过程中,土体颗粒间封闭气泡随着水分散失而逐渐消失,击实功能主要由土体颗粒承担,从而土体发生永久性体积变化,得到较高的干密度。
而在湿法制料或风干法制料过程中,土体内部封闭气泡绝大部分得以保存,这样很大一部分击实功由孔隙气体分担,转化为孔隙压力,击实时气泡体积减小只是短暂的,土体颗粒实际所受击实功并不大,仅能使颗粒更高程度地定向排列,土体击实后回弹量较大,很难发生显著的永久性体积变形,得到的干密度显然比烘干法击实试验所得的干密度小,能达到的密实度相对较小,压实效果较差。
通过以上分析,建议在工程实践中采用天然土准备土样最为安全。
表1 天然土、风干土、烘干土击实试验结果比较土样最大干密度/g·cm-3最佳含水率/%天然土 1.64 18.12风干土 1.67 18.39烘干土 1.69 17.943.2余土高度的影响试样击实后,击实筒内的土与击实筒高度往往并不完全吻合,一般来说,总会有部分土超过或未达到筒顶高度,这部分土的高度称为余土高度。
试验中,由于余土高度不一,各点所受的击实功不同,使得击实曲线上各点不是在等功能下得到的干密度,从而增加其离散性,影响试验结果。
因此,必须严格控制好余土高度。
为此进行了大量试验,得出在含水率相同时,余土高度与干密度的关系曲线如图1所示。
图1 余土高度与干密度的关系曲线在相同含水率时,余土高度越大,干密度越小。
理论上,余土高度越高,单位体积功就越大,从而干密度会越大。
实际上,在击实过程中,并不能使筒表面土达到同样的高度,这就导致筒表面高度与密度皆不均匀,从而出现以上现象。
为了使试验结果更加准确,建议在击实过程中,要准确计算出每层要加土的质量。
3.3含水量的影响通过击实试验我们可以得出含水率和干密度的关系曲线，如图2所示：图2 含水率与干密度的关系曲线从上图可以看到含水量对击实试验结果的影响。
击实曲线的这种现象说明粘性土在含水量低时,土粒表面的结合水膜薄,击实过程中,土颗粒间的作用力以引力为优势,在一定的外力击实功能下,颗粒相对错动困难,并趋向于形成任意排列,干密度就低。
随着含水量的增加,结合水膜增厚,击实过程中,颗粒间排斥力增大,颗粒错动容易,因此颗粒定向排列增多,干密度也就相应增大。
当含水量超过某一值后,虽仍能使土颗粒间引力减小,但颗粒间结合水膜承担了一部分击实功,粒间所受的有效应力减小,土体不易压实,继续增加含水量,只能使密度降低。
3.4润滑剂的影响击实试验中,在击实筒及护筒内壁均匀地抹上一薄层凡士林,从而减少土体与筒壁的摩擦力,即减少克服摩擦力所做的功Wf。
当击实功及击实方法不变,即击实试验的击实功总功W总保持不变时,认为抹有凡士林与未抹凡士林两种情况下,土体间的摩阻力相同,克服土体间的摩阻力所做的功wf1相等,因此,土体所获的实际击实功w=W总-Wf-wf1增大,使得土体的干密度增大。
图3为抹有凡士林和未抹凡士林的击实试验结果。
图3 抹有凡士林与未抹凡士林两种情况下的击实曲线从试验结果可得,抹有凡士林土的ρdmax比未抹凡士林土的ρdmax要大,对应的含水率wop则相反要小。
从图3可以看出,当w<wop时,干密度相差较大;当w>wop时,干密度相差较小。
这是由于w<wop时,土处于偏干状态,土体与筒壁的摩擦力较大。
抹了凡士林之后,使得土体与筒壁的摩擦力减小,克服摩擦力所做的功也相应减少,从而使得土体所获得的实际击实功增大。
因此,抹有凡士林的干密度较未抹凡士林的干密度要大;当w>wop时,土处于偏湿状态,此时土体中有大量的自由水存在,起到一定的润滑作用,减少了凡士林对击实效果的影响。
因此,抹有凡士林与未抹凡士林情况下的干密度相差不大。
3.5击实功大小的影响土的最大干密度和最佳含水率是随击实功和击实条件而变化的。
随着击实功的增加,最大干密度增大,而最佳含水率则减小。
因此,各国都规定某一击实功作为击实试验的标准。
公路土工试验规程中规定轻型击实及重型击实两种标准,轻型击实适用于粒径小于20 mm的粘性土,采用3层击实时,其单位体积击实功为598.2 kJ/m3;而重型击实适用于粒径大于20mm的土,采用3层击实时,其单位体积击实功为2 687 kJ/m3,同一种土由于击实功及压实条件不同,其试验结果是不一样的。
表2为同一种土分别采用轻型击实及重型击实两种击实标准所得的试验结果。
从表2可以看出,同一种土随着击实功的增加,最大干密度增大,最佳含水率减小。
表2 不同击实功试验结果比较试验方法击实层数每层击数击实功/kJ·m-3ωop/%Ρdmax/g·cm-3轻型击实 3 27 598.2 17.6 1.80重型击实 3 27 2687 11.3 2.034、结论通过对室内击实试验过程分析得到如下结论:(1)不同的试验方法得出不同的最优含水率及最大干密度。
因此,室内击实试验应根据现场条件选择合适的试验方法。