承載比CBR試驗裝置

承載比（CBR）是評定路基土和路面材料的強度指標。承載比試驗在土工試驗中是一個(gè)重要而且相對復雜的試驗。CBR值的確定對于公路工程的路基路面設計及施工都有非常重要的意義。

1.CBR又稱(chēng)加州承載比，是CaliforniaBearing Ratio的縮寫(xiě)，由美國加利福尼亞公路局首先提出來(lái)，用于評定路基土和路面材料的強度指標。在國外多采用CBR作為路面材料和路基土的設計參數。我國以前路基路面的設計規范中，對路面、路基的設計參數主要采用回彈模量指標，近年來(lái)，參考了國內外的實(shí)際情況，將CBR指標列入《公路路基設計規范》（JTJ 013—95）和《公路路基施工技術(shù)規范》（JTJ 033—95），作為路基填料選擇的依據。因此CBR值的確定對于公路工程的路基路面設計及施工都有著(zhù)非常重要的意義。

所謂CBR值就是試料貫入量達到2.5mm或5mm時(shí)的單位壓力與標準碎石壓入相同貫入量時(shí)的標準荷載（7MPa或l0.5MPa）的比值，用百分數來(lái)表示。

試驗時(shí),按路基施工時(shí)的*含水量及壓實(shí)度要求在試筒內制備試件。為了模擬材料在使用過(guò)程中的zui不利狀態(tài)，加載前飽水四晝夜。在浸水過(guò)程中及貫入試驗時(shí)，在試件頂面施加荷載板。以模擬路面結構對土基的附加應力。需要注意的是，貫入試驗中，材料的承載能力越高，對其壓入一定貫入深度所需施加的荷載越大。

試驗的技術(shù)要求有如下幾點(diǎn)：

a）備料，試驗采用風(fēng)干試料，按四分法取樣，一次備足擊實(shí)CBR試驗所需試樣：

b）通過(guò)擊實(shí)試驗，求解試料的zui大干密度和*含水量;

C）按擊實(shí)所得*含水量制備CBR試件;

d）試件頂面加承載板浸水四晝夜;

e）做貫入試驗，加荷使貫入桿以lmm/min～1.25mm/min的速度壓入試件，記錄不同的貫入量及相應的荷載，總貫入量應超過(guò)7mm;

f）繪制單位壓力p與貫入量L間的關(guān)系曲線(xiàn)，必要時(shí)進(jìn)行原點(diǎn)修正;

g）從P—L關(guān)系曲線(xiàn)上讀取貫人量為2.5mm及 5mm時(shí)的單位壓力P2.5 （MPa）、P5（MPa），則 CBR2.5= P2.5/7*100%,CBR5= P5/105*100% ,一般采用CBR2.5 值作為材料承載比，如CBR5 > CBR2.5，則試驗重做;如果結果仍然如此，則采用 CBR5 值作為材料承載比。

關(guān)于CBR值室內試驗的詳細步驟及具體要求可參見(jiàn)《公路土工試驗規程》（JTJ 051—93）中的“承載比（CBR）試驗（T0134—93）”。較大尺寸的土顆粒會(huì )對貫入試驗的結果有一定的影響。

3.1 試樣的制取應有代表性并盡量與施工實(shí)際相符《公路土工試驗規程》（JTJ 051—93）中的“承載比（CBR）試驗（T0134—93）”18.0.1.2中規定：“試樣的zui大粒徑宜控制在25mm以?xún)?zui大不得超過(guò)38mm”。而在18.0.3中又有以下規定：“將具有代表性的風(fēng)干試料用木碾搗碎.但應盡量注意不使土或粒料的單個(gè)顆粒破碎。土團均應搗碎到通過(guò)5mm的篩孔”。對于以上的這些規定，容易讓人混淆：既然要過(guò)5mm的篩孔，何必要規定宜控制在25mm以?xún)?，zui大不得超過(guò)38mm呢?實(shí)際工作中，到底應過(guò)怎樣的篩才能保證試樣的代表性呢?筆者認為，應該視材料的具體情況而定。河北省虹宇儀器設備有限公司首要一點(diǎn)是，不使土的單個(gè)顆粒破碎。對于細粒土，應按要求過(guò)5mm的篩孔，這樣就會(huì )使土在取樣拌和時(shí)更加均勻。而對于一些含有較大尺寸的土或粒料就要過(guò)38mm的篩.超尺寸部分大于5%則進(jìn)行結果修正。CBR試驗規程中雖然允許25mm～38mm直徑的土顆粒存在，但這種尺寸的土顆粒會(huì )對貫入試驗的結果有一定的影響。因此，建議如果試樣中25mm～38mm直徑的土顆?？偭吭?%以下時(shí)，應將其剔除。這樣既考慮了土顆粒對貫入試驗的影響，又能保證試驗與施工實(shí)際相*.擊實(shí)試驗與CBR試驗試樣的制取也比較統

3.2 做好擊實(shí)試驗是CBR試驗中非常關(guān)鍵的一步

準確地求出土的zui大干密度和*含水量是做CBR試驗的前提和基礎，也是整個(gè)試驗中非常關(guān)鍵的一步。一旦擊實(shí)試驗的結果出現較大誤差，將直接影響CBR試驗結果的準確性，更甚則會(huì )導致CBR試驗無(wú)法進(jìn)行。在我站的委托試驗中，委托編號為2005265的CBR試驗就曾出現過(guò)以下情況：由某委托單位（施工單位）自行提供的擊實(shí)結果來(lái)進(jìn)行CBR試驗，河北省虹宇儀器設備有限公司當我們試驗室根據其提供的*含水量悶料后，憑經(jīng)驗發(fā)現土的含水量狀態(tài)與*含水量狀態(tài)有較大偏差。而且在試件成型時(shí)，采用96%的壓實(shí)度，又出現壓實(shí)非常困難的情況。對于正常的試驗來(lái)說(shuō)是很少出現這種情況的，這已經(jīng)在一定程度上證明了該單位提供的*含水量結果存在較大誤差。結果，在試件浸水1d后就發(fā)現測量膨脹量的百分表已經(jīng)被土體的膨脹力頂過(guò)了極限，CBR值也相當低，僅為3.5%。該種情況的土水穩性太差，是不能用作路基填料的。施工單位應根據試驗結果換土。但事實(shí)上,該土的CBR試驗結果*是由于擊實(shí)試驗的結果不準確而導致的，所以在進(jìn)行擊實(shí)試驗時(shí)一定要格外注意。

3.3 土樣制備中應注意的問(wèn)題

3.3.1 用*含水量進(jìn)行CBR土樣制備時(shí)，用干土法，因為濕土法也要先風(fēng)干土，再取樣測定土的天然含水量，這樣相對干土法的制備多了一步工序，在一定程度上增加了人為誤差。

3.3.2 如果試驗室沒(méi)有控制濕度和溫度的條件,要視室內的空氣濕度和溫度的情況，如果在溫度很高或者是空氣很干燥的情況下，應在悶料的場(chǎng)地周?chē)M(jìn)行灑水降溫和增加空氣濕度，不要開(kāi)風(fēng)扇。而如果是在春天或空氣非常潮濕的情況下，應用布擦干器具表面的水珠。

3.3.3 悶料前應將悶土的工具先潤濕，避免工具在拌土的過(guò)程中帶走應加的水分，但應掌握好潤濕工具的程度，既不能太濕也不能太干，拌和時(shí)用噴霧灑水器，使水分均勻地噴灑在土的表面（對于粘性土尤為重要），從而保證所拌和的土樣水分均勻且不成團。同時(shí)應掌握好拌和時(shí)問(wèn)，并注意切勿使水分在拌和的過(guò)程中散失，確保同組試件含水量的偏差在允許的范圍內。

進(jìn)行貫入試驗時(shí)，一般用百分表顯示數據。為了使精確度更高，可采用位移傳感器。貫人速度應控制為1mm/min～1.25mm/min。為使貫人量為250*10 -2mm時(shí)能有5個(gè)以上的讀數，測力計內的*個(gè)讀數應為貫入量30*10-2mm左右。由于不同土樣的CBR值不一樣，測力的百分表達到的幾個(gè)定值需要在讀取時(shí)臨時(shí)決定，試驗員要在試驗中多積累經(jīng)驗。試驗中若出現兩個(gè)貫人量百分表的示值不*的情況，應分別讀取并取其平均值。如果兩個(gè)值偏差比較大則應予注明，并查看是否由于灌入桿與試件不垂直造成，以便在數據分析時(shí)進(jìn)行考慮。

CBR圖規定以單位壓力助橫坐標，貫人量為縱坐標，繪制P-L關(guān)系曲線(xiàn)。當貫人曲線(xiàn)起點(diǎn)處的凹向與主體曲線(xiàn)相反時(shí)要進(jìn)行修正，修正的方法是在變曲率點(diǎn)引一切線(xiàn)與縱坐標交于O/點(diǎn)，并以O/為坐標系的原點(diǎn)。要注意的是，原點(diǎn)改變以后，單位壓力應平移到新原點(diǎn)（如圖1所示），壓力應隨著(zhù)平移后的原點(diǎn)變化。然而一般試驗員在進(jìn)行試驗時(shí)容易忽略這一點(diǎn)。

現行的《公路土工試驗規程》（JTJ 051—93）有關(guān)“承載比（CBR）試驗（T 0134—93）”一節中所規定的一些條款不夠具體，在實(shí)際試驗中經(jīng)過(guò)多次反復的操作，證明有些規定是值得探討的。

規程第18.0.2.5一節中規定：“路面材料強度儀或其他荷載裝置：能量不小于50kN，能調節貫入速度至每分鐘貫人lmm，可采用測力計式.. ”;第l8.0.4.7（3）一節中規定“.. 注意使貫人量達到250x10-2mm時(shí).能有5個(gè)以上的讀數..”。而在實(shí)際試驗中.當參照規范用50kN的測力計進(jìn)行試驗時(shí).貫入量到250*10-2mm時(shí)，測力環(huán)的指針一點(diǎn)反應都沒(méi)有，我們依次用30kN、10kN的測力環(huán)進(jìn)行試驗而結果都一樣，直至換上7.5kN的測力環(huán)，才能正常試驗。究其原因有以下幾點(diǎn)：a）由于規程所規定用能量不小于50kN的測力環(huán)裝置.考慮的可能是路面材料所達到的承載力較大所致;b）由于路基材料大多數是土，而土體本身承載力相對較小,故用大量程的測力環(huán)在壓力過(guò)小時(shí)無(wú)法顯示。因此，在路基土的CBR試驗中用7.5kN的測力環(huán)進(jìn)行試驗是比較合適的。

規程的第18.0.4.4一節中規定，用三層法或五層法的擊實(shí)試驗來(lái)進(jìn)行試樣的制件，而沒(méi)有指出其他制件方法。在實(shí)際試驗中，用擊實(shí)法制件，很難在控制試件高度的同時(shí)，還要達到路基對壓實(shí)度的要求。因為施工中路基的壓實(shí)度是不可能達到100%的，且在《公路工程質(zhì)量評定標準》中，對路基壓實(shí)度根據公路等級、填、挖方及路基深度等有不同程度的規定。河北省虹宇儀器設備有限公司CBR試驗中應該按土方路基中各層要求的壓實(shí)度進(jìn)行制件。那么在CBR試樣的制件時(shí)，建議采用靜壓法。引用的原則是根據《無(wú)機結合料的試驗規程》（JTJ 057—94）中的規定，對無(wú)側限抗壓試驗的制件要求用靜壓法。該方法成型的準確度達98%以上，在操作上比擊實(shí)法更簡(jiǎn)單、方便、快捷，水分不易損失，壓實(shí)度的要求容易控制。所以，實(shí)際操作中還是靜壓法比較*，且不與試驗原理相違背。

規程的18.0.4.6中第（3）點(diǎn)要求：“……槽內水面應保持在試件頂面以上大約25mm..”。這從字面上理解有兩種意思：a）試件中土樣表面的頂面，離水面的高度應保持在大約25mm以上：b）試件加了承載板以后試筒的頂面，離水面的高度應保持在大約25mm以上。*種理解使規程中的這項要求毫無(wú)意義，因為水面連承載板頂面都沒(méi)有浸過(guò)。對試件的吸水膨脹會(huì )有很大影響，故第二種理解才有道理，因為這個(gè)高度的規定是從水壓力對土吸入水分后會(huì )產(chǎn)生一定的影響所考慮的。

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