公路工程建设中的CBR试验检测技术

公路工程建设中的CBR试验检测技术

周童童

身份证号码：370283199507104332

   摘 要: CBＲ 试验检测技术可检测工程原材料的质量，为公路工程建设活动的开展打下坚实的基础，为公路工程施工质量提供保障。CBＲ 试验检测技术所含细节丰富，鉴于此，简述 CBＲ 试验检测原理，梳理 CBＲ 试验检测涉及的流程以及具体操作要点，包含前期准备、试件的制备、膨胀量的测量等。

关键词: 公路工程; CBＲ 试验; 浸水时间

1. 公路工程 CBＲ 值概述

CBＲ 即加州承载比，是评价公路路基及路面材料的强度指标，其中回弹模量属于重要的设计参数。随着理论的深化和经验的积累，CBＲ 试验检测技术的应用水平逐步提高，CBＲ 值可作为公路路基填筑材料选择中的重要依据，对填料的合理选择有指导意义。CBＲ 试验检测的关键在于测定标准面积压头真实灌注的试样压力，用测定结果除以标准压力后获得的数据则为 CBＲ 值。CBＲ 值对材料性质有指向作用，若 CBＲ 值偏高，表明现场土壤硬度大，不同区域的 CBＲ值存在差异，通常开垦处置后的农田 CBＲ 值约为 3，湿度较大的沙土约为 10，部分地区的高质量碎石的 CBＲ 值高达 80，即 CBＲ 值可以作为现场土壤特性的重要反映途径。CBＲ 试验检测的基本原理是: 公路工程建设环境复杂，材料在使用中难免遇到不良因素，为模拟材料在此工况下的应用状况以及评估材料是否具有可行性，需在加载前对材料做持续 4 d的浸泡处理，再安排贯入试验，借助此模拟方式反映路基施加给土基的附加应力; 在施加应力时，为尽可能准确地模拟真实状况，在试件顶面施加 IBA 荷载板; 若建材强度增加，贯入量为 25 mm 或 50 mm 的荷载加大，CBＲ 值增加。

2. 影响 CBＲ 值的主要因素

不同路基填料的贯入度不尽相同，建设成型路基的强度也存在差异。为保证路基填料达到质量要求，宜组织 CBＲ试验检测，根据试验测定的 CBＲ 值评价填料的强弱，以测定的结果为参考，进行路基的合理化设计与建设。CBＲ 值受多项因素的影响，此处对几项主要的影响因素展开分析。

（1）土的矿物构成及成分。原生矿物、次生矿物、有机矿物等均是公路路基填料种常见的矿物材料，其中原生矿物包含石英、云母、钾长石等; 次生矿物包含可溶性与不可溶性两种类型的矿物。黏土矿物属于颇具代表性的不可溶性矿物，在与水接触后产生水膜，有润滑、减摩的作用，根据此特点可知，若土壤由高岭石、蒙脱石、伊利石组成，土壤的摩擦力相对较小。（2）土体的剪切强度。粘聚力和内摩擦力是决定土体剪切强度的两项关键指标，即便剪切阻力、内摩擦、孔隙比等均会对路基填料的土体剪切强度造成影响，但对于塑性指数一致或较接近的土体而言，影响程度相对有限，矿物成分、颗粒大小、水含量等仍是对 CBＲ 值造成影响的主要因素。

3. 公路土工 CBＲ 试验检测方法

3. 1 试验参数

（1）确定最大载荷，取值为 30～ 50 kN，具体根据公路工程现场状况在该区间内做合理的选择。（2） 确定载荷速度，主要是从 10 ～ 125 mm/min 中予以选择。（3） 准备贯入杆、工作台，尺寸分别为 φ50 mm×100 mm、φ170 mm，进场时安排检验，要求规格、表观形态、稳定性各方面均无误。（4） 配置测量仪器，尺寸为 310 mm×310 mm×930 mm，使用前安排检验，保证测量仪器的精度满足 CBＲ 试验检测要求，以便试验检测的高效进行。CBＲ 试验检测采用的仪器体积偏小，功能可靠且操作便捷，是承载力试验检测中的重要工具，同时也可借助仪器精准测量材料浸水膨胀量。

3. 2 试验材料的准备

干燥、振捣破碎、过筛、含水量测定、重量控制均是 CBＲ试验检测中重要的原材料准备工作，具体要点如下。（1）对试料做风干或烘干处理，连续振捣直至达到破碎状态，经过处理后的土团需顺利通过 5 mm 的筛网。（2） 取 40 mm 的筛网，对 100 t 的试料做过筛处理，剔除粒径超 40 mm 的颗粒，并确定此部分颗粒在总质量中的占比。（3）材料的强度由于含水量的变化而存在差异，因此在正式试验前 1 d 安排试料风干含水量的测定，供后续对比分析使用。根据材料类型控制试件的重量，考虑细粒土、中粒土及粒径≤40 mm 的粗粒土三类，各自的试样重量要求分别为: 超过 100 g、不低于 1 000 g、不低于 2 000 g。

3.3试件的制备

CBＲ 试验所需的试件采用夯击法制作成型，具体作业要点如下。（1）精准测量试筒自重，记录数据，随后置于底板上，向试筒内依次放入垫块、滤纸、套环，将试验所需的材料配置到位。（2）试件类型取 3 种，每种为 3 个，分别对各试件做 3 层夯击处理，依次夯击 30、50、98 次，有序夯击后，借助外力作用促进试料由松散转变为密实，直至达到最大干密度。在本次CBＲ 试验检测中，共采用 9 个试件，总重量达到 50 kg。（3）试料经过过筛处理后，保证粒径的合理性，再以四分法筛分，最终获得满足试验要求的试料( 共 50 kg) ，根据试件数量要求均匀划分为 9 份。（4）以材料的最佳含水量为准，以规范的方式制备试件。向金属盘内平铺试料，根据预先设定的用水量将适量的水均匀洒在试料上，用工具铲子做充分的拌和，得到均匀性较好的试料。若采用的是石灰稳定土，则直接将试料与石灰混合至均匀的状态，随后装至密闭的容器内。在试件制备环节，操作人员必须严格检测材料浸润时间并采取控制措施，不同材料的浸润时间要求各异，例如重黏土、轻黏土的浸润时间分别在 24 h 以上、12 h，砂土、碎石的浸润时间以 1 h 为宜，级配砾石以 2 h 为宜。（5） 若 CBＲ 试验检测围绕水泥稳定土进行，提前对土料做浸润处理，再向其中掺入水泥试料，用铲子搅拌直至试料达到均匀分布状态。细粒土搅拌环节，以最佳含水量为依据，动态控制掺水量，尽可能使实际水量接近最佳含水量，以保证试验的顺利进行以及试验结果的可靠性。试料搅拌完成后，及时覆盖湿布，以免出现水分蒸发、散失问题。试验材料中需掺入水泥时，考虑到水泥易固结的特点，制作时间需控制在 60 min以内，以免由于水泥固结而导致试验材料无法正常使用。若由于安排不善或其他原因而导致掺入水泥的试件搁置时间在60 min 以上的，不具备使用的价值，视为废料处理。（6）向平整、稳固的地面放置击实筒，取出 18 kg 制备好的试样后完全倒入其中，采取整平、压实措施，使表面具有平整性和密实性。逐层依次击实，试验人员用击锤沿着垂直方向下落，下落高度以 45 cm 较为合适，此击实方式下可取得较好的击实效果。首层击实完成后，检测此层的高度，将实测结果与设计要求做对比分析，根据实测结果对后续各层的用量做灵活的调整。试验材料经过击实处理后，用专用工具拉毛。按前述提及的方法逐层施工，这期间加强对每层质量的检验与控制。（7） 取下套环，顺试筒的顶面适度修整试件并予以压实。若表层缺乏平整性，取细粒土进行填补，使表层修复至平整的状态。在确认表观质量无误后，取出垫块，经过称量后确定筒和试件的重量，记录检测数据，再用湿气安排养生。

3.4浸水并测算膨胀量

按如下方法做浸水处理，根据浸水期间的测量数据测算试件的膨胀量。（1）对制备成型的试件做 3 d 的湿气养生，若试件由素土制备而成，取出顶面原有的滤纸，置入新的滤纸。在试件顶面放置多孔板，以此优化试件的顶面压力，获得足够的荷载，更有效地满足结构层压力要求。（2）向未采取防水措施的水槽中置入试筒与多孔底板，拉紧模具使其保持稳定的状态，配置百分表，采集初始数据并予以记录，作为后续对比分析的依据。（3）向水槽中充水，使水进入试件的顶、底部，水槽内水面应在顶面以上 25 mm 左右。为满足浸水要求，通常需持续96 h 的浸水处理。（4） 原试件高度取 120 mm，浸水后，读取百分表的数值，基于实测数据测算膨胀量。（5） 将水槽中的试件取出，清理附着在试件顶面的积水，转至室温环境中，放置约 15 min，尽可能加速排水。此后，依次卸去滤纸、多孔板与底板，称量试件的重量，根据实测数据计算密度并与初始数据做对比分析，分析密度的变化特性。

参 考 文 献:

［1］ 马翔．公路工程中 CBＲ 试验检测技术的应用研究［J］．安徽建筑，2021，48( 6) : 172，186．

［2］ 张宁宁．分析公路建设中试验检测技术的应用［J］．工程建设与设计，2020，68( 1) : 153－154，158