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普洛克特压实试验:基本指南

普洛克特压实试验:基本指南

普氏压实试验

普罗克特压实试验确定了特定类型的土壤可以通过控制压实力在最佳含水量下压实的最大单位重量. 这是最常见的室内土壤试验,也是所有工程填筑路基的基础, 人行道上, 和结构填充. 将现场实测的压实填料密度与普洛克特试验结果进行比较,以确定土的密度程度.

土壤是可用的最基本和最便宜的建筑材料. 纵观整个人类历史, 从原始的土冢到现代的州际公路的建设项目都被取消了, 取代, 填满, 或者将土壤表面塑形以适应路面和结构, 或者把土方工程本身变成一种结构. 经验和实验告诉我们,夯实土壤可以使装置更持久, 还有其他一些优势.

土壤压实的好处

  • 提高了承载力和稳定性
  • 渗透性(水力传导率)降低
  • 冻融循环引起的隆起减少
  • 侵蚀可以控制
  • 沉降减少

因为土壤是天然材料, 如果没有特定的测试,几乎不可能准确地预测它们的性质,以供工程应用. 通过自然压实来控制土壤的特性提出了一些问题. 我们知道,几乎任何机械压实力都会使土壤更加致密, 但是哪种方法最适合每种土壤类型? 水分有什么作用呢? 最重要的是, 我们在实验室测试中发现的最大土壤密度与我们在野外发现的土壤密度有什么关系?

普洛克特测试的历史和使用

人们早就知道土壤的水分含量, 尤其是粘性土壤, 对建筑设备压实它们的效率有直接影响吗. 但由于土壤是天然材料,理想的水分含量和最大干重因每种土壤类型而异, 最佳单位重量和理想含水率的问题无法回答.

标准的监督

1933年,拉尔夫. 普洛克特, 加州大学的一名学生, 加州大学伯克利分校, 建立了一个实验室程序,可以很容易地确定土壤样品的实际最大密度以及达到该密度所需的最佳水分含量. 这个概念今天被称为湿度-密度关系测试, 土壤的实验室压实特性, 或者仅仅是标准的普洛克特测试, 并在ASTM中详细说明 D698 和AASHTO T 99 测试方法. 对于同一土壤,单位重量和水分含量实地测试现在可以用实验室值的百分比表示, 使设计师更容易指定需要什么,并记录在该领域中所执行的工作的适用性. 除了, 知道了最佳的水分含量,就可以清楚地指导被压实的土壤是应该变得更干还是更湿,以使每个人的工作更容易.

修改后的代理人

在第二次世界大战后期和50年代后期, 更大的飞机和更重的动力载荷, 卡车交通越来越频繁,对路面和土质路基的需求也越来越大. 有时压实土通过了基于标准普洛克特值的密度测试,但在荷载作用下仍然偏转过大,无法承受增加的力. 简而言之, 密度太低, 而最适宜的湿度对于这些增加的负荷来说太高了. 同时, 现场压实设备越来越大,效率也越来越高, 使土壤在含水量较低的情况下具有较高的密度成为可能. 1958年,经过改进的普洛克特试验被引入美国材料试验协会(ASTM) D1557 和AASHTO T 180 在更高的负载下帮助处理这些应用程序.

标准版vs改良版普洛克特

试验程序相似,但改进方法的实验室压实工作量较高. 使用10lb (4.54公斤)锤子18英寸(457.2毫米)自由落体而不是5.5lb (2.49公斤)锤与12英寸(304.9毫米)下降. 这导致在较低的最佳水分含量下,土壤最大密度较高. 今天,改进后的普洛克特与标准的普洛克特同时使用. 方法的选择是根据项目的要求和规范. 这篇博文将关注土壤压实的重要性(特别是普洛克特测试), 测试是如何执行的, 必要的设备, 和有用的技巧.

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什么是普洛克特测试?

标准和修改后的普洛克特测试程序是直接的. 将含水率逐渐增高的预备土样压入已知体积的模具中, 重, 然后它们的单位重量以磅/立方英尺或公斤/立方米计算. 单位重量将随着含水率的增加而增加,从而达到最佳含水率, 然后下降超过这个点. 每个压实周期或“点”的干单位重量是通过修正水分含量来计算的. 将结果与水平轴上的水分和垂直轴上的干单位重量作图,形成一条定义最大干密度和最佳含水率的曲线.

注:根据土壤样品的最大颗粒尺寸,标准和修改后的测试方法中都有不同的测试程序. 这种变化会影响样品的制备, 测试实践, 以及所需设备的类型. 鼓励读者仔细阅读和理解ASTM或AASHTO测试方法.

普洛克压实试验设备:

压实检测设备 执行实验室检验所需要的检验所也是直接和广泛的. 下面的列表就是一个好的开始:

    • 天天p锤子 是否用手工操作的落锤将标准或改良的普洛克土样压实到压实模具中
    • 土壤机械压实工具 用合适的锤击次数自动压紧普洛克特密度试样,达到预定次数后关闭.
    • 不锈钢直尺  在模具中对普洛克特密度样品进行分级和修整
    • 平衡或规模 符合D4753和1g可读性,称量干燥单元样品压实后
    • 干燥箱 保持均匀性230±9°F(110±5°C),用于水分含量的测定
    • 测试筛子 用于粒度测定

普洛克特压实测试程序

对于土方作业中建议使用的每种土壤材料,都获得了具有代表性的散装现场样品. 散装样品所需的重量约为潮湿样品的50磅至100磅(23公斤至45公斤), 取决于指定的测试方法. 回到实验室, 样品的处理从逐渐风干到所需水分开始, 通常比预期的最佳湿度低10%或更多. 对于粘性土, 这可以通过分解块和分散样品在开放的托盘上加快.

一旦土壤足够脆弱,分解就可以进行得更彻底. 仔细阅读和理解您的特定测试方法是很重要的,因为有几个变量会影响样品制备的这一阶段. 适用于大多数标准和改良版的普洛克特变体, 这意味着减少更细的材料通过一个4.75mm(#4)或9.5毫米(3/8in)筛. 较粗的材料留作粒度测定,在某些情况下,按比例添加回最终试样中. 在这一阶段,试样分解和粗粒度测定常常同时进行.

4或5个样品准备的压实点增加水分含量,将托住估计的最佳水分含量. 这需要一些猜测,经验总是有帮助的. 大多数粘性土壤的近似最佳水分可以通过人工挤压成一块,使其粘在一起,但在“弯曲”时干净地分成两部分来估算。. 标本重量约为5lb (2.4英寸(102毫米)的模具和13磅(5磅)的模具各重3kg.9公斤),以确保足够的压实体积,以适当地填满模具. 加水并充分混合,使每个试样的水分含量增加约2%. 准备好的标本放置在封闭的容器中,进行规定数量的浸泡时间,最长可达16小时,以进行适当的水分调理. 容器可以是密封的金属罐,但重型拉链袋很好地完成了这一步.

注:本文是用于执行ASTM D698和D1557或AASHTO T 99或T 180测试方法中描述的普洛克特湿度/密度关系测试的设备和技术的信息指南. 本文所包含的信息并不打算取代这些已发布的测试方法的规范或测试协议.

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压实过程

对于每一分的普洛克特, 操作者按要求的方法,将试样按三到五层(升降机)的方式压入预称重的土壤压实模组中. 将人工土壤压实锤举起至其最大高度,并允许其自由落在土壤样品上,以达到所需的打击次数. 对于标准的proctor,锤子重5磅.5lb (2.5公斤),下落12英寸(305毫米). 改进后的普洛克特方法使用10lb锤,落差18in (457mm)进行压实. 自动/机械压实机也可使这一过程更容易. 压实后, 领子被取下, 用直边工具小心地修整多余的土壤,使压实的土壤与模具顶部齐平. 小的空隙可以人工填充多余的样品. 然后称重并记录带有样品的模具,然后将土壤从模具中挤出. 通过烘箱干燥获得样品的样品,以确定准确的水分含量, 后续的样品也会重复这个过程.

潮湿的密度, 或单位重量, 每个压实试件的计算方法是将土壤质量(减去模具装配)除以模具的体积. 要求干密度,用湿密度除以湿度百分数除以100,再加1.

对于每个初始点, 土壤的质量和单位重量将增加,因为额外的水分润滑颗粒,并允许他们固结到一个更密集的状态(更少的空气空隙),使用相同的压实力. 大约在第三点之后(如果你很幸运并且你的估计是正确的),样品的质量将会随着水的体积到达一个点而减少,在这个点上,水会在给定的体积内取代土壤颗粒. 这表明,最佳的水分已经超过,并有另一个点超越,将使它更容易时,构建最终的压实曲线.

击实曲线

每个样品的重量用于计算湿单位重量,烘箱干燥的湿度用于确定每个点的干单位重量.

普氏压实曲线

绘制普洛克特压实试验结果

结果被绘制在一个图表上,即干单位重量与. 含水率,将显示曲线关系,允许最大干重和最佳水分每种土壤类型被建立.

普洛克特压实测试结果

绘制湿密度、干密度和饱和度曲线的例子

饱和曲线, 或者零空隙率曲线, 是在理论100%饱和水平(零空隙)下的土壤密度与水分的关系图。. 绘制曲线的点是根据在100%饱和时调整水分含量的样品材料的压实干单位重量计算出来的, 使用ASTM D698标准测试方法中规定的公式, 其中:

ASTM D698普氏试验饱和点公式

当在土壤压实曲线上绘制干单位重量时,饱和度曲线可作为指导. 压实曲线的湿侧应大致平行于饱和度曲线. 在理论上, 如果两条曲线相交, 在测试中出现了一个错误, 计算, 或者绘制结果图.

当进行磁场密度测试时, 将单位干重与普洛克特测试的最大干重进行比较,以计算压实率的百分比. 当要求的密度在现场难以达到时, 含水率应与实验室试验得出的最佳含水率进行比较. 如果田间湿度相差超过2%或3%, 它变得更加难以压缩到所需的密度. 农田的湿度可以通过曝气/切割土壤或加水来调节.

提示

  • 重型塑料冷冻袋是一个方便的选择,储存和湿度的个别压缩样本.
  • 在准备单个压实试样时, 多准备几个不需要花太多时间, 以防你的估计有一点偏差. 一个放在干燥的一边,另一个放在潮湿的一边,盖住底部.
  • 有些方法和材料需要在最终的试样中加入粗糙的天然材料. 当你分解大样品时,把你的大码样品放在一边. 现在对粗料进行筛分也很方便,减少了搬运.
  • 使用一个 样本喷射器 加速从模具中去除夯实的土壤, 提高了测试速度和效率,更容易获得具有代表性的水分样品.
  • 运行5到6个点的proctor测试可能对体力要求很高, 特别是使用一个改良的普洛克特,用一个10磅重的锤子,用56次打击将五层压实. 如果你最近一直不去健身, 你也许需要我帮你个忙, 或者更好的是, 考虑一个 土壤机械压实机. 该装置省力,大大提高了重复性和准确性.

我们希望这篇博客文章能够帮助你理解使用著名的ASTM/AASHTO方法对土壤进行普罗克特压实试验的程序和设备. 吉尔森提供完整系列的土壤压实和普洛克特设备及配件. 请 loveBet爱博体育下载 有问题或讨论您的应用程序.

关于作者本·巴克斯