摘要：击实试验是用锤体击实试样以了解试样的压实特性的一种方法。这个方法是用不同的击实功分别锤击不同含水量的试样，并测定相应的干密度，绘制试样的含水量-干密度关系曲线，从而确定其最大干密度和最佳含水量，为工程的设计、施工及质量检测、控制提供依据。
关键词：击实试样修平；试样体积精确测量；灌水法
击实试验是用锤体击实试样以了解试样的压实特性的一种方法。这个方法是用不同的击实功分别锤击不同含水量的试样，并测定相应的干密度，绘制试样的含水量-干密度关系曲线，从而确定其最大干密度和最佳含水量，为工程的设计、施工及质量检测、控制提供依据。
一、现行规范关于击实实验的要求
在现行关于击实试验的规范，如《公路工程无机结合料稳定材料试验规程JTG E51-2009》 中的《T0804-1994 无机结合料稳定材料击实试验方法》；《公路土工试验规程JTG E40-2007》 中的《T0131-2007土的击实试验》；《铁路工程土工试验规程TB 10102-2010》中的《24.击实试验》；《土工试验方法标准GB/T 50123-1999》中的《10.击实试验》 里面，关于不同含水量试样的击实方法及试验操作做出了详细要求，但是唯独在每种试样击实结束后击实筒内试样体积测量的方法值得商榷，现行规范对此操作项的要求将导致试样体积测量的精度出现误差从而导致相应含水量下的试样干密度出现偏差失真。
二、现行规范关于击实试验试样体积测量出现的问题
《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTG E51-2009中：4.2.5最后一层试样击实后，试样超出试筒顶的高度不得大于6mm，超出试件作废。4.4.6（丙法）用刮土刀沿套环内壁削挖（使试样与套环脱离），扭动并取下套环，齐筒顶细心刮平试样，并拆除底板，取走垫块，擦净使用外壁，称其质量。
《公路土工试验规程》JTG E40-2007中：4.2大试筒击实后，试样不应高出筒顶面6mm。4.3 用修土刀沿套筒内壁削刮，使试样与套筒脱离后，扭动并取下套筒，齐套筒细心削平试样，拆除底板，擦净筒外壁，称量，准确至1g。
《铁路工程土工试验规程》TB 10102-2010中24.0.6.3 应使最后的击实面超出击实筒顶不大于6mm，击实完成后拆去护筒，用切土刀修平击实筒顶部的试样，拆除底板，试样底面超出筒外时，也应修平，擦净击实筒的外壁，称击实筒和试样的总质量，准确至5g。
《土工试验方法标准》GB/T 50123-1999 10.0.5.2 击实完成时，超出击实筒顶的试样高度应小于6mm。卸下护筒，用直刮刀修平击实筒顶部的试样，拆除底板，试样底部若超出筒外，也应修平，擦净筒外壁，称筒与试样的总质量，准确至1g，并计算试样的湿密度。
以上规范无一例外，均是要求在最后一层击实结束后，采用修土刀修平试样表面，也就是说此时的试样表面必须是可修状态。而现有规范的要求，之所以要求修平击实结束后的试样顶端，是结合了大量试验数据总结出来的，也就是控制“余土高度”；即指击实试验完成后，超过击实筒上沿的部分土柱高度。因为标准击实曲线是指在余土高度为零时单位体积击实功下干密度和含水率的等功能曲线。由于试验中人为操作因素，必将留有不同程度的余土，而余土势必影响试验结果，且随着余土的高度增加，试样的单位体积相对增大，所受的单位体积击实功相应减小，此时曲线上各点对应的不是所试验的击实功下的干密度 而导致结果偏离并会导致实验数据分散。大量试验结果表明，余土高度不超过6mm时最终检测值才能控制在允许误差范围内。
在细粒土击实试验中试样顶面平齐击实筒修平试样是可以实现的，但是我认为不管试样是何种粒径何种材料组成，都不应该在试样最后一层击实结束后进行人为修平。因为击实试验本质上是在极短的时间内对击实筒内试样施加一个巨大的冲击能，其加载历时很短，冲击能主要以振动波的形式在试样内传播，一部分调整试样颗粒排列使试样颗粒更加紧密，另一部分则消耗于摩擦热、空气中传播的声波及锤底气流阻力等。试样在受到锤击时，表面往下一定深度的试样受到标准击实功的影响，材料间紧密度已经形成，如果再次人为修平会影响击实锤对试样冲击能造成材料挤密的状态发生改变，也可以理解成人为扰动已击实试样的密实度。
若是中、粗粒土或者无机结合料稳定材料的击实试验，砂石击实试验等，在击实最后一层结束后，试样表面附着许多不同粒径的石子、颗粒凸起，并且超过击实筒表面，但是没有超过规范要求的“余土高度”，见图1。
此时如何才能算是修平顶部试样？将众多石子、颗粒凸起剔除并用细粒料修补平整，人为取出石子会改变试样应有的湿密度，即使人工对凹坑修补，也会改变被击实试样间的黏结紧密压实状态，达不到试样在标准击实功击实下应有的密实度，因为击实锤作用于击实表面的击实功产生了凹凸不平，在人工后期修补时，人工施加的压实功如何能与相应的标准击实冲击能一致？最主要的是细粒料的吸水率远大于石子等大颗粒，人为采用细粒料进行剔除石子后的凹坑修补，也是人为改变击实试样含水率的行为，还是不对。
与其出现余土，为何不能略低于击实筒，击实完成后不必人为扰动上部击实面，只要使样品击实表面最高处略低于击实筒上沿，最好也就是若干毫米的高度，在不拆除套筒和垫块的情况下，将击实垫块击实筒和击实套筒整体平移到已经调平的水平工作台面，在击实试样表面敷上超薄塑料膜，注入20℃纯水（相应密度ρ为0.9982g/cm³）至套筒顶面平齐，获得水质量m1，即获得水体积V1（V1=m1/ρ）；并且塑料薄膜在受到水重力挤压过程中会变形紧贴试样表面和击实筒内壁，并随着水位上升水的重力将薄膜与试样和击实筒内壁间的空气挤压出去，保证塑料薄膜密实紧贴试样和击实筒内壁（如图2）。用事先标定过的击实筒加套筒垫块时的标准体积V（如图3）减去V1也就获得击实试样的真实体积V2，称取击实试样的质量m2，即获得样品在标准击实情况下获得的真实的湿密度ρw，按相应标准取样测得试样的含水量w，获得样品的干密度ρd，然后根据不同含水量的样品绘制干密度-含水量曲线，获得击实样品的最大干密度和最佳含水量。
三、现行规范进行击实试样修平体积测量与采用不修平直接灌水法进行击实试样体积测量对击实试验结果的影响比对
1.采用《公路工程无机结合料稳定材料试验规程JTG E51-2009》 中的《T0804-1994 无机结合料稳定材料击实试验方法（丙类）》对4.5%水泥稳定碎石无机结合料稳定材料进行重型击实试验，击实试样修平，试验数据如下：
2.采用《公路工程无机结合料稳定材料试验规程JTG E51-2009》 中的《T0804-1994 无机结合料稳定材料击实试验方法（丙类）》对4.5%水泥稳定碎石无机结合料稳定材料进行重型击实试验，击实试样不修平直接灌水法进行击实试样体积测量，试验数据如下：
四、数据分析结论及相关想法
根据两组比对试验的原始记录数据可以看出，修平的击实试样湿密度比不修平直接灌水法进行试样体积测量的试样湿密度要小，而在单个试样的含水量相比上反而变大，可最终在最大干密度和最佳含水量的比较上，修平的击实试样的最大干密度2.364g/cm³、最佳含水量4.4%比不修平直接灌水法进行试样体积测量的试样的最大干密度2.368g/cm³、最佳含水量4.5%在数值上偏小。
为何会出现这种情况？因为在击实试样混合料准备阶段，因为无法精确预知击实所需试样的精确质量以及试验过程中的损耗，所以按照经验值拌和试样会多出余量，在击实结束时无法精确控制击实高度也会导致出现所谓的“余土高度”。剩余料越多，剩余料的颗粒组成不同也会直接影响击实成型的试样含水量和湿密度，而且粗集料与细集料占剩余料的比例悬殊越大对击实试样的实验结果影响越明显！简单点说，细集料吸水能力较粗集料强，剩余料中粗集料越多，对应的击实试样的湿密度就会偏小而含水量偏高，剩余料中的粗集料偏少而细集料较多则击实试样湿密度偏高且的含水量也会相应降低。因为击实剩余料的出现，直接导致在中、粗粒土击实试验时，分几层击实，每层击实的配料粒径组成在放料时对粗细料的选取都会因为人为操作造成对结果的影响。击实试验剩余料的出现也从本质上导致击实试样的湿密度因人为因素造成的扰动偏离，而这一失真偏离与击实剩余料有关，剩余料越多，剩余料的级配密度越大，对击实样品的湿密度影响越大，所以控制剩余料成为影响击实试验精度的关键一环。
所以，杜绝出现击实剩余料现象，从根本上解决后期试样因超高作废问题，因为“余土高度”试样修平导致击实试样的人为扰动问题，实验人员经验问题等。直接在拌合料时控制试样总量，确保拌和多少料击实多少料，并且试样表面略低于击实筒上表面，这样含水量问题，试样密度人为影响的问题都不存在了。
论文作者:孙鑫
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/10
标签：试样论文; 含水量论文; 密度论文; 体积论文; 套筒论文; 无机论文; 剩余论文; 《基层建设》2017年第15期论文;