灌砂法基本原理

2 灌砂法基本原理

灌砂法（标准方法，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）基本原理是利用粒径0.30～0.60mm或0.25～0.50mm清洁干净的均匀砂，从一定高度自由下落到试洞内，按其单位重不变的原理来测量试洞的容积（即用标准砂来置换试洞中的集料），并根据集料的含水量来推算出试样的实测干密度。

3 灌砂筒的选用及室内标定

3.1 根据集料的最大粒径选用灌砂筒

（1）当试样的最大粒径小于15mm、测定层的厚度不超过150mm时，宜采用φ100mm的小型灌砂筒测试。

（2）当试样的最大粒径等于或大于15mm，但不大于40mm,测定层的厚度不超过150mm，但不超过200mm时，应用φ150mm的大型灌砂筒测试。

（3）如集料的最大粒径达到40mm～60mm或超过60mm时，灌砂筒和现场试洞的直径以200mm为宜。

工地上普遍应用φ150mm的灌砂筒，它的测深为150mm,其所测压实度仅为这150mm 的压实度。但是现场压实层厚度往往在200mm左右，而且一般压实度在压实表层都比较高，往下就难以保证，因此在山区现场含碎石较多的集料应采用φ200mm的大灌砂筒检测为宜。

3.2 室内量砂标定的准确与否对压实度的影响

（1）储砂筒中砂面高度、砂的总重对量砂密度的影响

《公路土工试验规程》（JTJ 051-93）中对筒内砂的高度和质量都做了明确规定。筒内砂的高度与筒顶的距离不超过15mm，原因是不同砂面高度的砂，其下落速度不同，因而灌进标定罐内砂的密实程度也不同，这就直接影响了量砂的密度。因此，储砂筒中砂面高度必须严格控制；另外，筒内砂的质量准确至1g。每次标定及以后的试验都维持这个质量不变。因为标定时，只要砂总重相同, 即砂的自重一样，显然其下落速度也能保持一致，从而提

高量砂使用的准确性。实践证明，现场测试时，储砂筒中砂面高度和重量与室内标定时保持一致，大大提高了检测数据的准确性。

（２）标定罐深度对量砂密度的影响

通过试验结果发现标定罐深度每减1cm，砂密度大约降低1.2%。可见其深度不同对砂密度影响较大。因此，现场试洞深度应尽量与室内标定罐深度一致。

（３）砂的颗粒级配组成对量砂密度的影响

不同颗粒粒径组成的砂，其级配不同，密度也明显不同，故每次检测使用时量砂必需采用标准砂（0.30～0.60mm 或0.25～0.50mm），而且要保持砂的洁净干燥。

由上述可见，储砂筒砂面高度、砂的总重、标定罐深度、砂的颗粒组成等均在一定程度上影响量砂的密度。量砂密度标定准确与否，也将影响路基压实度的检测精度。所以，在进行路基压实度检测之前，标定工作不容忽视，必须引起足够的重视。

4 现场检测注意事项

4.1 现场测试时，储砂筒中砂面高度和重量与室内标定时保持一致。

4.2 尽量使用基板，确保试验精度。

4.3 尽量使检测表面光滑平整。现场测试完后，要检查灌砂筒底板、基板与地面之间是否有砂子漏出，如有要将其单独清出，称其质量，计算密度时应扣除这部分质量。

4.4 使用进行回收的量砂，下次使用前必需过筛洗净、烘干，并放置足够的时间，使其与标定时的洁净、干潮状况一致。

4.5 现场含水量检测，通过烘干法与酒精法（淹没集料出现自由液面，燃烧三次）对比，其结果不超过1％，证明是可行的。但要注意的是所用酒精纯度必须要达到95％，劣质酒精不但不能充分燃烧反而会变成水份，影响检测结果。

4.6 试坑深度应尽量等于标定时深度，坑壁笔直，上下口直径相等，避免上大下小或上小下大。

灌砂法检测路基压实度技术要点

一、路基检测方法概述

保证路基应有强度和稳定性的一项最经济有效的技术措施是路基压实，而现场路基压实的质量通常用压实度来衡量。路基压实度的检测有环刀法、灌砂法、核子密度仪法等试验方法，而灌砂法是路基压实度检测中最常用的试验方法，适用于现场测定细粒土、砂类土和砾类土的密度。灌砂法虽简单易学，但影响测试结果的因素较多，如果掌握不好，容易引起较大误差或错误。如何保证灌砂法检测路基压实度的精度，作者结合近几年在几条公路上的实践经验对这方面进行了分析与探讨。

二、土的最大干密度的确定

压实度就是土在压实后达到接近最大干密度的程度，施工压实度公式：

K=ρd /ρc ×100

式中：K——测设地点的施工压实度（％）；

ρd——试样的干密度（g/cm3）；

ρc——由击实试验得到的试样的最大干密度（g/cm3）。

试样最大干密度ρc 的值通过击实试验方法来确定，而且土质不同它的值也不相同。

（一）击实试验方法的选取

《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）中明确规定，路基压实度以重型击实试验法为准。

现在各国使用的击实试验方法分为轻型击实试验法和重型击实试验法，两种击实试验法的差异主要是击实功能的差别，重型击实试验法的单位击实功比轻型击实试验法要提高4.5倍，这样对同样的土质来讲，采用重型击实试验法时其最大干密度提高（经试验一般可提高6％～20％）。但有的施工单位却仍使用轻型击实试验法，这样得出的最大干密度值比实际要小，导致计算得到的压实度值偏大。

（二）不同类土最大干密度的确定

不同性质的土其最大干密度差别很大，因此应严格按规范中相关规定来确定不同土类、不同取土场的土的最大干密度。有些施工单位及监理单位为了省事，施工段中仅用一个或极少数几个最大干密度值，当用土数量、土类发生变化和取土场更换时也不去重新做击实试验来确定该类土的最大干密度，而是仍采用原来的试验值，这样所选取的最大干密度已经没有了代表性，从而使计算得到的压实度不能真正反映实际压实质量。

三、灌砂筒的选用

施工中用灌砂法测定压实度时，应符合下列规定：

1．当集料的最大粒径小于13.2mm，测定层的厚度不超过150mm时，宜采用φ100mm 的小型灌砂筒测试。

2．当集料的最大粒径等于或大于13.2mm，但不大于31.5mm，测定层的厚度不超过200mm时，应用φ150mm的大型灌砂筒测试。

3．如集料的最大粒径超过31.5mm，则应相应地增大灌砂筒和标定罐的尺寸，灌砂筒的直径以200mm或大于200mm为宜。

目前市面上只有φ150mm的大型灌砂筒和φ100mm的小型灌砂筒两种，工地上普遍应用φ150mm的灌砂筒，它的测深为150mm，其所测压实度仅为这150mm的压实度。但是近几年压实机械压实功能增大，相应的压实层厚度往往超过200mm左右，而且路基填方如为砾类土，最大粒径往往超过31.5mm，如果再继续用φ150mm的灌砂筒测出的压实度结果的准确性就可想而知了，这就需要相关部门制定出新的灌砂筒标准来适应各种路基填料的要求。

四、量砂松方密度的标定

（一）储砂筒中砂面高度、砂的总重对量砂密度的影响

《公路土工试验规程》中对筒内砂的高度和质量都做了明确规定。筒内砂的高度与筒顶的距离不超过15mm，原因是不同高度的砂，其下落速度不同，因而灌进标定罐内砂的密实程度也不同，这就直接影响了量砂的密度。因此，储砂筒中砂面高度必须严格控制。另外，筒内砂的质量准确至1g，每次标定及以后的试验都维持这个质量不变，因为标定时，只要砂总重相同，即砂的自重一样，显然其下落速度也能保持一致，从而提高量砂使用的准确性。实践证明，现场测试时，储砂筒中砂面高度和重量与室内标定时保持一致，大大提高了检测数据的准确性。

（二）标定罐深度对量砂密度的影响

砂的密度随着标定罐深度的变化其数值有较明显的变化。《公路土工试验规程》中说明：标定罐深度减少2.5cm，砂的密度约降低1％。现在假定土样最大干密度为1.78g/cm3，灌砂筒和砂的总质量为7000g，锥体及基板和粗糙面间砂的总质量为850g，灌砂后筒和砂的质量为3100g，湿土重4000g，含水量10％，如果采用20cm标定罐标定的砂的密度1.433g/cm3，得出碾压层的压实度为96.0％，如果采用15cm标定罐来标定砂的密度，其数值应该是1.405g/cm3，那么，此时压实度为94.1％。由此看来，对于同一个试坑，采用不同标定罐标