概念
普氏擊實試驗是指在最適宜的緊密狀態下確定土壤含水量和乾密度的一種試驗,它是在室內研究土壓實性的基本方法。
試驗目的
普氏擊實試驗的試驗目的是測定試樣在一定的缶實次數下或某種壓實功能下的含水率與乾密度之間的關係,從而確定土的最大幹密度和最優含水率,為施工控制路堤、土壩或填土地基密實度提供設計依據。
試驗原理
當擊數一定時,只有在某一含水率下才能獲得最佳的擊實效果,且含水率對土的乾密度影響是明顯的。含水率較低時,因粘粒間引力較大,土粒較難相對移動,一定的外加壓實功作用不足以使土達到更緊密狀態。此時增加含水率,使粒面結合水膜變厚,粒間相對移動和靠攏的阻力減小。如土的飽和度還較低,則它會更易於被壓實,故乾密度增大。當含水率超過相應的最優含水率時,土已接近飽和,空氣所占比例很小,其在孔隙中被水包圍而處於封閉狀態。孔隙水和氣體在瞬間夯擊或短時間碾壓時來不及被擠出,同時有很大一部分擊實功被孔隙中的水所吸收(轉化為孔隙水壓力),而土粒骨架所受到的力較小,擊實僅能導致土粒更高程度的定向排列,土體幾乎不發生永久的體積變化。因而,乾密度反而隨著含水率的增加而減小。
試驗時將同一種土配製成若干份不同含水量的試樣,用同樣的擊實能量分別對每一份試樣進行試驗,然後測定各試驗中擊實後的含水量和乾重度,從而繪製含水量與乾重度的關係曲線,稱之為擊實曲線。
當含水量較低時,土的乾重度也逐漸增大,表明擊實效果逐步提高;當含水量超過某一限值時,乾重度隨著含水量增大而減小,即擊實曲線上出現一個重度峰值(即最大幹重度),相應於這一峰值的含水量就是最優含水量。
主要試驗儀器
普氏擊實試驗的主要試驗儀器有:①擊實儀,它是由擊實筒、擊錘和護筒組成;②擊實儀的擊錘應配導筒,擊錘與導筒應有足夠的間隙使錘能下落;電動操作的擊錘必須有控制落距的跟蹤裝置和錘擊點按照一定角度(輕型53.5度)均勻分布的裝置;③天平。稱量200g,最小分度值為0.01g;稱量5000 g,最小分度值為1.0g;④台秤,稱最10 g,最小分度值為5 g;⑤標準篩。孔徑可為40,20,5mm;⑥試樣推出器。適宜用螺旋式千斤頂或液壓千斤頂;⑦其他:電熱烘箱,噴水設備,碾土器,盛土盤,量筒,稱量盒,修土刀,保濕器,塑膠袋,潤滑油等。
試驗步驟
普氏擊實試驗的試驗步驟如下:
①將擊實儀平穩置於剛性基礎上,擊實筒與底座連線好,裝好護筒,並在擊實筒內壁均勻塗一薄層潤滑油,將攪和的試樣2~5kg分層裝入擊實筒內擊實。對於普氏擊實試驗,分3層,每層25擊。分層裝樣時,每層試樣高度宜相等,兩層交界處的土面應刨毛,擊實完成後,超出擊實筒頂的試樣高度應小於6mm;
②卸下護筒,用直刮刀修平超出擊實筒頂部的試樣,拆除底板,試樣底部若超出筒外,也應修平,擦淨擊實筒外壁,稱擊實筒與試樣的總質量,準確至1g,並計算試樣的濕密度;
③用推土器將試樣從擊實筒中推出,從試樣中心處取2個一定量土料(約為15~30g)測定土的含水率,2個含水率的差值應不大於1%;
④重複以上步驟對不同含水率的試樣依次擊實。
在擊實試驗過程中,因為土中的部分顆粒由於反覆擊實而破碎,會改變土的顆粒級配,同時試樣被擊實後要恢復到原來鬆散狀態比較困難,特別是高塑性黏土,再加水時更難以浸透,因而會影響試驗結果。所以進行擊實試驗時,土樣不宜重複使用。
試驗結果計算
①按下式計算試樣的乾密度:
ρ=ρ/(1+w)
式中: ρ為試樣的乾密度,單位為g/cm ,準確至0.01; ρ為試樣的密度,單位為g/cm ; w為某點試樣的含水率。
②按下式計算試樣的飽和含水率(飽和度100%時的試樣含水率):
w = (ρ/p-1/G )×100
式中: w為試樣的飽和含水率,單位為%,準確至0.01。