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關(guān)于承載比CBR試驗論文
承載比（CBR）是評定路基土和路面材料的強度指標(biāo)。承載比試驗在土工試驗中是一個重要而且相對復(fù)雜的試驗,。CBR值的確定對于公路工程的路基路面設(shè)計及施工都有非常重要的意義,。（技術(shù)/4406818由河北省虹宇儀器設(shè)備有限公司提供）
1.CBR又稱加州承載比，是California Bearing Ratio的縮寫,，由美國加利福尼亞公路局首先提出來,，用于評定路基土和路面材料的強度指標(biāo)。在國外多采用CBR作為路面材料和路基土的設(shè)計參數(shù),。我國以前路基路面的設(shè)計規(guī)范中,，對路面、路基的設(shè)計參數(shù)主要采用回彈模量指標(biāo),，近年來,，參考了國內(nèi)外的實際情況，將CBR指標(biāo)列入《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTJ 013—95）和《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 033—95）,，作為路基填料選擇的依據(jù),。因此CBR值的確定對于公路工程的路基路面設(shè)計及施工都有著非常重要的意義。
2 .CBR值室內(nèi)試驗過程簡介
2.1 CBR定義
所謂CBR值就是試料貫入量達(dá)到2.5mm或5mm時的單位壓力與標(biāo)準(zhǔn)碎石壓入相同貫入量時的標(biāo)準(zhǔn)荷載（7MPa或l0.5MPa）的比值,，用百分?jǐn)?shù)來表示,。
2.2 室內(nèi)CBR值試驗原理
試驗時,按路基施工時的*含水量及壓實度要求在試筒內(nèi)制備試件。為了模擬材料在使用過程中的zui不利狀態(tài),，加載前飽水四晝夜,。在浸水過程中及貫入試驗時，在試件頂面施加荷載板,。以模擬路面結(jié)構(gòu)對土基的附加應(yīng)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。
2.3 試驗技術(shù)要求
試驗的技術(shù)要求有如下幾點：
a）備料,，試驗采用風(fēng)干試料,，按四分法取樣，一次備足擊實CBR試驗所需試樣：
b）通過擊實試驗,，求解試料的zui大干密度和*含水量,；
C）按擊實所得*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(yīng)的荷載,，總貫入量應(yīng)超過7mm;
f）繪制單位壓力p與貫入量L間的關(guān)系曲線，必要時進(jìn)行原點修正,；
g）從P—L關(guān)系曲線上讀取貫人量為2.5mm及 5mm時的單位壓力P2.5 （MPa）,、P5（MPa），則 CBR 2.5= P2.5／7*100％, CBR5= P5／105*100％ ,一般采用CBR 2.5 值作為材料承載比，如CBR5 > CBR 2.5，則試驗重做,；如果結(jié)果仍然如此，則采用 CBR5 值作為材料承載比,。
關(guān)于CBR值室內(nèi)試驗的詳細(xì)步驟及具體要求可參見《公路土工試驗規(guī)程》（JTJ 051—93）中的“承載比（CBR）試驗（T0134—93）”,。較大尺寸的土顆粒會對貫入試驗的結(jié)果有一定的影響。
3. CBR試驗的幾點體會
3.1 試樣的制取應(yīng)有代表性并盡量與施工實際相符《公路土工試驗規(guī)程》（JTJ 051—93）中的“承載比（CBR）試驗（T0134—93）”18.0.1.2中規(guī)定：“試樣的zui大粒徑宜控制在25mm以內(nèi)．zui大不得超過38mm”,。而在18.0.3中又有以下規(guī)定：“將具有代表性的風(fēng)干試料用木碾搗碎．但應(yīng)盡量注意不使土或粒料的單個顆粒破碎,。土團(tuán)均應(yīng)搗碎到通過5mm的篩孔”。對于以上的這些規(guī)定,，容易讓人混淆：既然要過5mm的篩孔,，何必要規(guī)定宜控制在25mm以內(nèi)，zui大不得超過38mm呢?實際工作中,，到底應(yīng)過怎樣的篩才能保證試樣的代表性呢?筆者認(rèn)為,，應(yīng)該視材料的具體情況而定,。首要一點是,，不使土的單個顆粒破碎,。對于細(xì)粒土,，應(yīng)按要求過5mm的篩孔,，這樣就會使土在取樣拌和時更加均勻,。而對于一些含有較大尺寸的土或粒料就要過38mm的篩．超尺寸部分大于5％則進(jìn)行結(jié)果修正,。CBR試驗規(guī)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對貫入試驗的結(jié)果有一定的影響,。因此,，建議如果試樣中25mm～38mm直徑的土顆粒總量在5％以下時,，應(yīng)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際相一致．擊實試驗與CBR試驗試樣的制取也比較統(tǒng)
3．2 做好擊實試驗是CBR試驗中非常關(guān)鍵的一步
準(zhǔn)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(chǔ),，也是整個試驗中非常關(guān)鍵的一步,。一旦擊實試驗的結(jié)果出現(xiàn)較大誤差,，將直接影響CBR試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性,，更甚則會導(dǎo)致CBR試驗無法進(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(xiàn)過以下情況：由某委托單位（施工單位）自行提供的擊實結(jié)果來進(jìn)行CBR試驗，當(dāng)我們試驗室根據(jù)其提供的*含水量悶料后,，憑經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)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,，采用96％的壓實度，又出現(xiàn)壓實非常困難的情況,。對于正常的試驗來說是很少出現(xiàn)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(jié)果存在較大誤差,。結(jié)果,，在試件浸水1d后就發(fā)現(xiàn)測量膨脹量的百分表已經(jīng)被土體的膨脹力頂過了極限,，CBR值也相當(dāng)?shù)?，僅為3.5％。該種情況的土水穩(wěn)性太差,，是不能用作路基填料的。施工單位應(yīng)根據(jù)試驗結(jié)果換土,。但事實上,該土的CBR試驗結(jié)果*是由于擊實試驗的結(jié)果不準(zhǔn)確而導(dǎo)致的,，所以在進(jìn)行擊實試驗時一定要格外注意。
3.3 土樣制備中應(yīng)注意的問題
3.3.1 用*含水量進(jìn)行CBR土樣制備時,，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 如果試驗室沒有控制濕度和溫度的條件,要視室內(nèi)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(yīng)在悶料的場地周圍進(jìn)行灑水降溫和增加空氣濕度,，不要開風(fēng)扇。而如果是在春天或空氣非常潮濕的情況下,，應(yīng)用布擦干器具表面的水珠,。
3.3.3 悶料前應(yīng)將悶土的工具先潤濕,，避免工具在拌土的過程中帶走應(yīng)加的水分，但應(yīng)掌握好潤濕工具的程度,，既不能太濕也不能太干，拌和時用噴霧灑水器,，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(tuán)。同時應(yīng)掌握好拌和時問,，并注意切勿使水分在拌和的過程中散失，確保同組試件含水量的偏差在允許的范圍內(nèi),。
3.4 CBR試驗的讀數(shù)
進(jìn)行貫入試驗時,，一般用百分表顯示數(shù)據(jù),。為了使度更高,，可采用位移傳感器。貫人速度應(yīng)控制為1mm／min～1.25mm／min,。為使貫人量為250*10 -2mm時能有5個以上的讀數(shù),，測力計內(nèi)的*個讀數(shù)應(yīng)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(dá)到的幾個定值需要在讀取時臨時決定,，試驗員要在試驗中多積累經(jīng)驗,。試驗中若出現(xiàn)兩個貫人量百分表的示值不一致的情況,，應(yīng)分別讀取并取其平均值,。如果兩個值偏差比較大則應(yīng)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(shù)據(jù)分析時進(jìn)行考慮,。
3.5 原點修正的問題
CBR圖規(guī)定以單位壓力助橫坐標(biāo),，貫人量為縱坐標(biāo),，繪制P-L關(guān)系曲線,。當(dāng)貫人曲線起點處的凹向與主體曲線相反時要進(jìn)行修正，修正的方法是在變曲率點引一切線與縱坐標(biāo)交于O/點,，并以O(shè)/為坐標(biāo)系的原點,。要注意的是,，原點改變以后,，單位壓力應(yīng)平移到新原點（如圖1所示）,，壓力應(yīng)隨著平移后的原點變化,。然而一般試驗員在進(jìn)行試驗時容易忽略這一點,。
4. 關(guān)于CBR試驗的探討
現(xiàn)行的《公路土工試驗規(guī)程》（JTJ 051—93）有關(guān)“承載比（CBR）試驗（T 0134—93）”一節(jié)中所規(guī)定的一些條款不夠具體,，在實際試驗中經(jīng)過多次反復(fù)的操作,，證明有些規(guī)定是值得探討的,。
4.1 儀器設(shè)備方面
規(guī)程第18.0.2.5一節(jié)中規(guī)定：“路面材料強度儀或其他荷載裝置：能量不小于50kN,，能調(diào)節(jié)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(jié)中規(guī)定“.. 注意使貫人量達(dá)到250x10-2mm時．能有5個以上的讀數(shù)..”,。而在實際試驗中．當(dāng)參照規(guī)范用50kN的測力計進(jìn)行試驗時．貫入量到250*10-2mm時，測力環(huán)的指針一點反應(yīng)都沒有,，我們依次用30kN、10kN的測力環(huán)進(jìn)行試驗而結(jié)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：a）由于規(guī)程所規(guī)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(dá)到的承載力較大所致；b）由于路基材料大多數(shù)是土,，而土體本身承載力相對較小,故用大量程的測力環(huán)在壓力過小時無法顯示,。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,。
4.2 試驗步驟方面
規(guī)程的第18.0.4.4一節(jié)中規(guī)定,，用三層法或五層法的擊實試驗來進(jìn)行試樣的制件，而沒有指出其他制件方法,。在實際試驗中,，用擊實法制件，很難在控制試件高度的同時,，還要達(dá)到路基對壓實度的要求,。因為施工中路基的壓實度是不可能達(dá)到100％的，且在《公路工程質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)》中,，對路基壓實度根據(jù)公路等級,、填、挖方及路基深度等有不同程度的規(guī)定,。CBR試驗中應(yīng)該按土方路基中各層要求的壓實度進(jìn)行制件,。那么在CBR試樣的制件時，建議采用靜壓法,。引用的原則是根據(jù)《無機(jī)結(jié)合料的試驗規(guī)程》（JTJ 057—94）中的規(guī)定,，對無側(cè)限抗壓試驗的制件要求用靜壓法。該方法成型的準(zhǔn)確度達(dá)98％以上,，在操作上比擊實法更簡單,、方便、快捷,，水分不易損失,，壓實度的要求容易控制。所以,，實際操作中還是靜壓法比較*,，且不與試驗原理相違背。
4.3 堆積中有個別規(guī)定不明確
規(guī)程的18.0.4.6中第（3）點要求：“……槽內(nèi)水面應(yīng)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(yīng)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(yīng)保持在大約25mm以上,。*種理解使規(guī)程中的這項要求毫無意義,，因為水面連承載板頂面都沒有浸過。對試件的吸水膨脹會有很大影響，故第二種理解才有道理,，因為這個高度的規(guī)定是從水壓力對土吸入水分后會產(chǎn)生一定的影響所考慮的,。
5 結(jié)語
為了更好地掌握承載比（CBR）的試驗技術(shù)，更好地服務(wù)于公路工程事業(yè),，筆者結(jié)合自己的工作實際談了幾點體會,，也提出了一些值得探討的問題，希望能起到拋磚引玉的作用,，以使各位同仁對承載比（CBR）試驗有更進(jìn)一步的認(rèn)識,，并為一些初次接觸該試驗的同行提供一點參考。
參考文獻(xiàn)
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【2】JTG F80／1—2004,，公路工程質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)【S】
【3】JTJ 013—95，公路路基設(shè)計規(guī)范【S】
【4】JTJ 033—95,，公路路基施工技術(shù)規(guī)范【S】
【5】JTJ 057—94,，無機(jī)結(jié)合料試驗規(guī)程【S】