加州承载比 CBR(California bearing ratio)-试验方法及视频

优酷链接

加州承载比CBR California bearing ratio是美国加利福尼亚州提出的一种评定基层材料承载能力的试验方法。承载能力以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征,并采用标准碎石的承载能力为标准,以相对值的百分数表示CBR值。这种方法后来也用于评定土基的强度。由于CBR的试验方法简单,设备造价低廉,在许多国家得到广泛应用。采用CBR法确定沥青路面厚度,有配套的图表,应用十分方便,受到工程技术人员的欢迎。

加州承载比(California bearing ratio,缩写为CBR)是一种用来评估道路基层材料机械强度的渗透测试。它是在二战前由加州公路局研发的。

该试验的方法是测量用一标准面积的压头贯入土壤样品的压力。测出这个压力后,除以标准压力,即以相同贯入度压进标准碎石材料所需的压力,便得到CBR值。美国材料试验协会的D1883-05和D1883-05标准、以及美国全州道路运输行政官协会的T193标准中都有对CBR的描述。

CBR值用来评估修筑公路时土壤的结构承载力。还可用来评估铺设机场跑道时的土壤承载力。CBR值越高,土壤表面越硬。被开垦的农田的CBR约为3,草皮或湿黏土的CBR约为4.75,潮湿沙土的CBR则可能达到10。高质量碎石的CBR超过80。标准压力是依据加州碎石灰岩,它的CBR为100。

 {\rm{CBR}} = \frac{P}{{{P_s}}}*100
CBR=CBR(%)
P=测试压力 [N/mm²]
Ps=标准压力 [N/mm²]

CBR承载比试验装置

一、概述

CBR又称加州承载比,是California Bearing Ratio的缩写,由美国加利福尼亚公路局首先提出来,用于评定路基土和路面材料的强度指标。在国外多采用CBR作为路面材料和路基土的设计参数。我国以前路基路面的设计规范中,对路面、路基的设计参数主要采用回弹模量指标,近年来,参考了国内外的实际情况,将CBR指标列入《公路路基设计规范》(JTJ 013—95)和《公路路基施工技术规范》(JTJ 033—95),作为路基填料选择的依据。因此CBR值的确定对于公路工程的路基路面设计及施工都有着非常重要的意义。

CBR-1型承载比试验仪适用于各种土和混合料(粒径小于40mm的土)在规定的试筒模内压实后进行承载比试验以确定所设计的路面、路面基层,底基层,路基材料层的承载能力,是土工试验必配仪器之一。

二、技术参数

最大载荷:30KN,50KN(可选)
载荷速度:1.0mm/min;1.25mm/min
贯入杆:Φ50mm * 100mm
工作台:Φ170mm
工作台行程:50mm
试件模:Φ152mm x 170mm(120、166)
仪器尺寸:310 x 310 x 930mm (L x W x H)
仪器重量:100Kg 

三、仪器说明

仪器由主机、量力环及贯入杆、加载板、百分表、膨胀量测定装置等组成。仪器具有体积小,出力大,操作方便等特点。本仪器除供承载比试验外,还可以对试件进行浸水膨胀试验。

四、浸水膨胀附件

1、试筒————-9个
2、透水板———–9块
3、多孔板———–9块
4、荷载板———–36块
5、贯入杆———–1根
6、百分表架———9个
7、百分表———–9只

五、室内CBR值试验原理

试验时,按路基施工时的最佳含水量及压实度要求在试筒内制备试件。为了模拟材料在使用过程中的最不利状态,加载前饱水四昼夜。在浸水过程中及贯入试验时,在试件顶面施加荷载板。以模拟路面结构对土基的附加应力。需要注意的是,贯入试验中,材料的承载能力越高,对其压入一定贯入深度所需施加的荷载越大。

试验过程

一、本试验适用范围

(1) 只用于在规定的试筒内制件后,对各种土和路面基层、底基层材料进行承载比试验。
(2) 混合料的最大粒径,应控制在25mm以内,最大不得超过40mm(圆孔筛);如为方孔筛,应控制在20mm以内,最大不得超过30mm 。
(3) 路基土或强度不随龄期增长的材料不需养护。

二、 仪器设备

(1) 圆孔筛:孔径40mm、25mm、20mm及5mm的筛各一个。
(2) 试筒:内径152mm、高170mm的金属圆筒;套环,高50mm;筒内垫块,直径151mm、高50mm;夯击底板,同击实仪。试筒的形式和主要尺寸如下图所示。
(3) 夯锤和导管:夯锤的底面直径50mm,总质量4.5kg 。夯锤在导管内的总行程为450mm。夯锤的形式和尺寸与重型击实试验法所用的相同。
(4) 贯入杆:端面直径50mm ,长约100mm 的金属柱。
(5) 路面材料强度试验仪或其他荷载装置:能量不小于50kN ,能调节贯入速度至每分钟贯入1mm ,可采用测力计式。
(6) 百分表:3个。
(7) 试件顶面上的多孔板(测试件吸水时的膨胀量)
(8) 多孔底板(试件放上后浸泡水中)。
(9) 测膨胀量时支承百分表的架子。
试筒尺寸示意图(尺寸单位:mm) 路面材料强度试验仪示意图多孔板(尺寸单位:mm) 百分表架(尺寸单位:mm)
(10) 荷载板:直径150mm,中心孔眼直径52mm,每块质量1.25kg ,若干块,并沿直径分为两个半圆。
(11) 水槽:浸泡试件用,槽内水位应高出试件顶面25mm。
荷载板(尺寸单位:mm)
(12) 其他:台秤(感量为试件用料量的0.1%)、拌和盘、直尺、滤纸、脱模器等与重型击实试验法相同。

三、 试料准备

(1) 将具有代表性的风干试料(必要时,也可以在50℃烘箱内烘干),用木锤或木碾捣碎,但应注意尽量不使土或粒料的单个颗粒破碎或不使其破碎程度超过施工中拌和机械的破碎程度。土团均应捣碎到通过5mm 的筛孔。
(2) 取有代表性的试料100kg,用40mm筛筛除大于40mm的颗粒,并记录超尺寸颗粒的百分数。
(3) 在预定做击实试验的前一天,取有代表性的试料测定其风干含水量,对于细粒土,试样应不少于100g;对于粒径小于25mm的中粒土,试样应不少于1000g;对于粒径小于40mm的粗粒土,试样应不少于2000g。

四、 试件制作

采用夯击法制作试件,步骤如下:
(1) 称试筒本身的质量m1 。将试筒固定在底板上,垫块放入筒内,并在垫块上放一张滤纸,安上套环。
(2) 一般要制3种试件,如每种试件要制作3个,则共制9个试件。3种试件均分三层夯击,差别是每层夯击次数分别为30次、50次和98次,使试件的干密度从低于95%到等于100%的最大干密度(9个试件共需试料约50kg)。
(3) 将已过筛的试料,用四分法逐次分小,至最后取出约50kg试料,再用四分法将取出的试料分成9份,每份约重5.0kg 。
(4) 按最佳含水量制备试件试样。将一份试料平铺于金属盘内,将事先计算得到的该份试料中应加的水量均匀地喷洒在试料上,如为细料土,所加水量应较最佳含水量小3%;对于中粒土和粗粒土,可直接按最佳含水量加水。用小铲将料充分拌和到均匀状态。如为石灰稳定土和水泥、石灰综合稳定土,可将石灰和试料一起拌匀,然后装入密闭容器或塑料口袋内浸润备用。
浸润时间:重粘土不得少于24h,轻粘土可缩短到12h,砂土可缩短到1h,天然砂砾土、红土砂砾,级配砾石可缩短到2h左右,含土很少的未筛分碎石、砂砾及砂可以缩短到1h 。制每个试件时,都要取样测定试料的含水量。对于细粒土(最大粒径5mm),每次取样100g,中粒土每次取样500g,粗粒土每次取样1000g。
(5) 如为水泥稳定土和水泥石灰综合稳定土,将所需的水泥加到浸润后的土中,并用小铲、泥刀或其他工具充分拌和到均匀状态。对于细粒土在拌和过程中加入适量的水,使水分达到最佳含水量。试样拌和后用湿布覆盖,以防蒸发。对于加有水泥的试样应在1h 内完成下述制作工作,拌和后超过1h 的试样应予以作废。
(6) 将击实筒放在坚实(最好是水泥混凝土) 地面上,取制备好的试样1.8kg 左右(其量应使击实后的试样略高于筒高的1/3,即高出1 ~2mm),倒入筒内。整平其表后稍加压紧,然后按所需击数进行第一层试样的击实(先击98次)。击实时,击锤应自由铅直落下,落高应为45cm。锤迹必须均匀分布于试样表面。第一层击实完后,检查该层的高度是否合适,以便调整以后两层的试样用量。用刮土刀或螺丝刀将已击实层的表面“拉毛”。然后,重复上述做法,进行其余两层试样的击实。最后一层试样击实后,试样超出试筒顶的高度不得大于6mm,超出高度过大的试件应该作废。
(7) 卸下套环,用直刮刀沿试筒顶修平压实的试件,表面不平整处用细粒土修补。取出垫块,称试筒和试件的质量m2并进行湿气养生(如不是石灰或水泥稳定土,则不需要养生)。
(8) 按步骤6和7制作其余两种试件。只是制作第二种试件时,每层的夯实次数为50次,制作第三种试件时,每层的夯击次数为30次。

五、 泡水测膨胀量

(1) 试件经过湿气养生3d后,如为素土,则在试件制成后,取下试件顶面的破残滤纸,放一张好的滤纸,并在上面安放附有调节装置的多孔板,在板上加足够的荷载板,使试件面上的压力等于该材料层上路面的压力。
(2) 将试筒与多孔底板一起放在水槽内(先不放水),并用拉杆将模具拉紧,安装百分表,并读取初读数。
(3) 向水槽内放水,使水自由进到试件的顶和底部。在泡水期间,槽内水面应保持在试件顶面上大约25mm。通常,试件要泡水96h。
(4) 在96h终了时,读取试件上百分表的终读数,并用下式计算膨胀量,其中原试件高为120mm。
(5) 从水槽中取出试件,倒出试件顶面的水,静置15 min 让其排水,然后卸去附加荷载和多孔板、底板及滤纸,并称量其质量m4 以计算试件的湿度和密度的变化。

六、 贯入试验

(1) 将泡水试验终了的试件放到路面材料强度试验仪的升降台上,调整扁球座,使贯入杆与此试件顶面全部接触,在贯入杆周围放置预定数量的半圆荷载板。
(2) 先在贯入杆上施加45N荷载,然后将测力和测变形的百分表指针都调到零点。
(3) 加荷,使贯入杆以1 ~1.25mm/min 的速度压入试件。记录测力环内百分表某些整读数(如20 、40 、60) 时的贯入量,并注意使贯入量为250×10 -2mm时,能有8个以上的读数。因此,测力环内百分表的第一个读数应是贯入量为20×10 -2mm左右。总贯入量应超过700 ×10-2mm。

七、 报告

(1) 材料的颗粒组成(包括40mm以上颗粒)。
(2) 最佳含水量。
(3) 最大干密度。
(4) 预期达到的干密度。
(5) 承载比(CBR)。承载比小于100,准确到5%;承载比大于100,准确到10%。
(6) 膨胀量(%)。

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.