¿Cómo detectar la compactación de la subrasante de una carretera?
A medida que aumentan los requisitos de calidad de la sociedad para los proyectos de carreteras, también han mejorado el nivel de gestión, el sistema de monitoreo de calidad, los métodos de supervisión y el nivel de construcción mecanizada de los proyectos de construcción de carreteras. La calidad de compactación del pavimento de subrasante es uno de los indicadores internos más importantes de la gestión de la calidad de la construcción en ingeniería vial. Sólo compactando completamente la capa estructural de subrasante y pavimento se puede garantizar la resistencia, rigidez y suavidad de la subrasante y el pavimento, y se puede garantizar y extender la vida útil del proyecto de subrasante y pavimento. La calidad de la compactación de la subrasante de las carreteras se evalúa principalmente mediante datos y métodos de prueba específicos. El hecho de que estos métodos y datos de inspección de calidad sean científicos, verdaderos y efectivos afecta directamente la precisión de la evaluación de la calidad de la subrasante. La calidad de la compactación en obra se expresa en términos de grado de compactación. Para suelos de subrasante y bases de pavimento, la compactación se refiere a la relación entre la densidad seca real en el sitio y la densidad seca máxima obtenida mediante pruebas reales. Para pavimentos asfálticos, la compactación se refiere a la relación entre la densidad real lograda en el sitio y la densidad estándar interior.
1. Método para determinar la densidad estándar (densidad seca máxima) y el contenido de humedad óptimo.
La llamada compactación se refiere a la densidad aparente seca del suelo compactado y la sequedad estándar del suelo. Relación de densidad del suelo. Durante el proceso de compactación, las magnitudes relativas de las fuerzas de atracción y repulsión entre las partículas del suelo determinan la estructura del suelo compactado. Cuando el contenido de agua de la muestra de suelo es pequeño, la fuerza gravitacional entre las partículas es grande. Bajo cierta compactación externa, la fuerza gravitacional no se puede superar de manera efectiva y las partículas del suelo se mueven entre sí, por lo que el efecto de compactación es deficiente. Después de aumentar el contenido de agua, la película de agua combinada se espesa gradualmente y la gravedad disminuye. En las mismas condiciones de acción, las partículas del suelo son fáciles de mover y compactar, y el efecto de compactación es mejor cuando el contenido de agua aumenta hasta cierto nivel. Han aparecido partículas de suelo en los poros. Sin agua libre, el efecto de hinchazón de la película de agua unida ya no es significativo, por lo que la reducción de la gravedad no es muy significativa. Al mismo tiempo, a medida que aumenta el contenido de agua, el efecto del agua libre que llena los poros para evitar el movimiento de las partículas del suelo se vuelve gradualmente más significativo y el efecto de compactación disminuye en este momento. Por lo tanto, la calidad de la compactación de la calzada se puede juzgar eficazmente detectando la densidad seca del suelo.
Debido a factores como los diferentes niveles estructurales de los materiales de las carreteras, los métodos para determinar la densidad estándar interior también son diversos y algunos métodos deben mejorarse aún más en la práctica. La densidad seca máxima se refiere al valor de densidad seca máxima en la curva de compactación estándar (curva de joroba), y el contenido de humedad correspondiente es el contenido de humedad óptimo.
1.1 Métodos para determinar la subdensidad máxima y el contenido de humedad óptimo del suelo de subrasante.
Según las diferentes tensiones de carga de subrasante, los requisitos para la compactación de subrasante también son diferentes. Cuanto mayor sea la pendiente de la carretera, mayores serán los requisitos de resistencia del firme y mayores serán los requisitos de compactación del firme. Las normas de compactación de la calzada para autopistas y carreteras de primera categoría son: la calzada entre 0 y 80 cm no será inferior a 95, el terraplén entre 80 cm y 150 cm no será inferior a 93, y el terraplén no será inferior a 90 entre 150 cm y 150 cm. Para relleno cero y excavación cero, la zanja de 0 a 30 cm por debajo del fondo del camino no debe ser inferior a 95. En zonas especialmente áridas con precipitaciones medias anuales inferiores a 150 mm y bajos niveles freáticos (equivalentes a zonas con un coeficiente de humedad ≤ 0,25), el estándar de compactación se puede reducir de 2 a 3. Cuando la precipitación media anual supera los 2 000 mm, el coeficiente de humedad es >: 2. En zonas húmedas y zonas lluviosas que no se pueden secar, cuando el contenido de humedad del suelo natural supera el contenido de humedad óptimo de 5, se debe estabilizar antes. compactación.
Tanto el método de la mesa vibratoria como el método del compactador de vibración de superficie utilizan la vibración para medir la densidad seca máxima del suelo. El primero es más complejo en términos de equipo de prueba y operación, mientras que el segundo es relativamente simple y más cercano a las condiciones reales de compactación por vibración en el sitio. Por lo tanto, para el drenaje libre y no viscoso de arena, guijarros, cantos rodados, enrocados, etc., se recomienda primero el método del compactador vibratorio de superficie.
1.2 Método para determinar la densidad seca máxima y el contenido de humedad óptimo de la mezcla base del pavimento.
El método de cálculo teórico es un método científico para determinar la densidad seca máxima y el contenido de humedad óptimo.
1.2.1 Suelo calizo y gránulos estabilizados con cal
Según la densidad seca máxima ρ1 del conglomerante medida en el ensayo interior y la densidad relativa γ del árido, el conglomerante determinado y agregado La relación de masa de los materiales se convierte en la relación de volumen V1:V2, y se puede calcular la densidad seca máxima de la mezcla.
El contenido de humedad óptimo w0 del suelo calizo y del árido estabilizado con cal es el valor ponderado del contenido de humedad óptimo w1 del conglomerante y el contenido de humedad w2 del revestimiento saturado de árido. El contenido de humedad del recubrimiento saturado se refiere al contenido de humedad del agregado después de remojarlo en agua y sacarlo sin limpiar la superficie. Excepto para áridos con una absorción de agua extremadamente alta, el valor puede ser 3 para grava y 4 para piedra triturada.
1.2.2 Gránulos estabilizados con cemento
La densidad seca máxima ρ0 de este tipo de material está relacionada con la densidad seca máxima ρG del árido y la masa del cemento tras el endurecimiento. . Después de mezclar el cemento con agua, se seca en un horno a 105°C. Pesando la masa de cemento antes del ensayo y la masa de cemento endurecido después del secado, se puede obtener el incremento de agua de la hidratación del cemento. Dado que el cemento contiene agua hidratada, el contenido de humedad óptimo de los gránulos estabilizados con cemento no se puede determinar correctamente mediante el método del horno. Según experimentos comparativos, el contenido de humedad óptimo w0 de los gránulos estabilizados con cemento se compone del calor de hidratación del cemento, el contenido de humedad saturada de los agregados y el agua necesaria para mezclar el cemento (la relación agua-cemento es 0,5).
1.3 Método para determinar la densidad estándar de la mezcla asfáltica.
La densidad estándar de la mezcla asfáltica debe basarse en la densidad Marshall o densidad de la sección de prueba de la prueba de muestreo de la planta mezcladora de asfalto. Los métodos específicos son los siguientes: (1) El método de gravedad de agua es adecuado para muestras de concreto asfáltico denso Tipo I, pero no es adecuado para muestras de mezcla asfáltica con agregados altamente absorbentes de agua; el método de secado de superficie es adecuado para Tipo I o Tipo II; Hormigón asfáltico con superficies rugosas, pero no apto para probetas de mezcla asfáltica con absorción de agua superior a 2. El método de sellado con cera es adecuado para muestras de hormigón asfáltico Tipo I o Tipo II y muestras de mezcla de grava asfáltica con una tasa de absorción de agua superior a 2. Cuando la densidad no se puede determinar mediante el método de gravedad específica del agua o el método de secado de la superficie, se debe utilizar el método del sello de cera. Método de volumen, este método es adecuado para mezclas de grava asfáltica con grandes huecos y muestras de mezcla asfáltica de grado abierto con gran permeabilidad de huecos. Al realizar pruebas de densidad, el método de prueba debe seleccionarse adecuadamente en función de las características de la mezcla misma.
2. Métodos de prueba de densidad in situ
Los métodos de medición de compactación in situ comúnmente utilizados incluyen el método de cuchilla anular, el método de llenado de arena, el método del densímetro nuclear, etc.
2.1 Método de la cuchilla de anillo
Este método se utiliza principalmente para determinar la densidad de suelos arcillosos libres de áridos. Los instrumentos y equipos incluyen: cuchillo anular (diámetro interior 6 cm ~ 8 cm, altura 2 cm ~ 3 cm, espesor de pared 1,5 mm ~ 2 mm), balanza (sensibilidad 0,1 g), cuchillo reparador de suelos, sierra de alambre, vaselina, etc. El método de prueba es el siguiente:
(1) Aplique una capa de vaselina en la pared interior de la cuchilla anular con anticipación y coloque el borde de la cuchilla anular hacia abajo sobre el suelo en la posición de detección establecida.
(2) Utilice un cortador de suelo o una sierra de alambre para cortar la muestra de suelo en una muestra de suelo ligeramente más grande que el diámetro de la cuchilla anular y luego presione la cuchilla anular verticalmente hasta que la muestra de suelo se extienda fuera de la parte superior de la cuchilla del anillo corte el suelo residual para que quede al ras con la superficie de corte del anillo y use la muestra de suelo residual para medir el contenido de humedad.
(3) Limpie la pared exterior de la cuchilla anular y pese su masa, con una precisión de 0,1 g.
(4) Disposición de los resultados: Calcular la densidad seca de las muestras desenterradas y luego obtener el coeficiente de compactación k.
2.2 Método de llenado de arena
El El método de llenado de arena debe cumplir con los requisitos: cuando el tamaño máximo de partícula del agregado es inferior a 15 mm y el espesor de la capa de prueba es inferior a 150 mm, se debe utilizar un pequeño tubo de llenado de arena con un diámetro de φ100 mm. para la prueba cuando el tamaño de partícula del agregado sea igual o mayor a 15 mm, pero no mayor a 40 mm, y cuando el espesor de capa real medido sea mayor a 150 mm, pero no mayor a 200 mm, un tubo grande de llenado de arena; con un diámetro de φ150 mm para las pruebas. Los instrumentos y equipos requeridos incluyen: balde de llenado de arena (diámetro interior 100 mm, altura total 360 mm), frasco de graduación de metal, placa inferior, báscula de plataforma (peso 10 kg ~ 15 kg). , sensibilidad 5 g), medición de arena (tamaño de partícula 0,25 mm ~ 0,50 mm, peso 20 kg ~ 40 kg). El método de prueba es el siguiente:
(1) Al probar una sección ofertada, se debe calibrar la densidad de la arena utilizada.
(2) En el punto de prueba del coeficiente de compactación, seleccione un terreno plano de 40 cm × 40 cm y coloque la almohadilla horizontalmente en el punto de prueba.
(3) Perfore un orificio de prueba con un diámetro de 100 mm a lo largo del orificio central de la placa inferior. La profundidad del orificio de prueba es igual al espesor de la capa rodante. en una bolsa de plástico de masa conocida. Obtenga la masa de la muestra.
(4) Tome una muestra de suelo representativa del muestreo y realice una prueba de contenido de humedad.
(5) Instale el tambor de arena cilíndrico en la placa inferior, alinee la abertura inferior del tambor de arena cilíndrico con el orificio central y el orificio de prueba de la placa inferior, encienda el interruptor del tambor de arena cilíndrico , y coloque la arena medida que se inyecta en el orificio de prueba. Al pesar el cambio de peso de la arena en el barril de arena cilíndrico, se puede obtener el peso real medido de la arena inyectada en el orificio de prueba y luego se puede obtener el volumen del orificio de prueba.
(6) Después de la prueba, saque la arena del orificio de prueba para su uso posterior. Si la humedad de la arena medida cambia significativamente o se mezcla con impurezas, es necesario secarla y tamizarla nuevamente.
(7) Disposición de los resultados: Calcule la densidad seca de la muestra desenterrada y luego obtenga el coeficiente de compactación k.
2.3 Método del densímetro de humedad nuclear
Utilice esto Al medir la densidad de compactación de la superficie de la mezcla asfáltica utilizando el método de dispersión, el espesor de la capa medido en la superficie de la mezcla asfáltica no debe ser mayor que el espesor máximo determinado en función del rendimiento del instrumento. Cuando se utiliza para medir la densidad compactada y el contenido de humedad de la base del suelo o del material de base, se debe utilizar el método de transmisión directa después de la perforación y el espesor de la capa medida no debe ser superior a 20 cm. Los instrumentos y equipos necesarios incluyen: higrómetro de densidad nuclear, arena fina (0,1,5 mm ~ 0,3 mm), balanza o báscula de mesa, cepillo, etc. Los métodos de prueba y las precauciones son los siguientes:
(1) Determine la posición y precaliente el instrumento. El lugar de la prueba se determina mediante muestreo aleatorio, pero la distancia mínima desde el borde de la carretera u otros objetos no deberá ser inferior a 30 cm. La distancia entre los instrumentos nucleares y otras fuentes de radiación no será inferior a 10 m y los instrumentos se precalentarán según el tiempo prescrito. Si se utiliza el método de dispersión, el instrumento nuclear debe colocarse suavemente en la posición de prueba; si se utiliza el método de transmisión directa, la varilla de la fuente radiactiva debe bajarse e insertarse en el orificio previamente perforado.
(2) Encienda el instrumento y lea los datos. Cuando el instrumento está encendido, el probador está a 2 m de distancia del instrumento y las mediciones se toman de acuerdo con el tiempo de medición seleccionado. Cuando se alcanza el tiempo de medición, el probador lee el valor mostrado y se apaga rápidamente.
(3) Precauciones de seguridad de uso: ① Cuando el instrumento esté funcionando, todo el personal debe retirarse a un lugar a 2 m de distancia del instrumento (2) Cuando el instrumento no esté en uso, el mango debe estar; colocado en una posición segura y el instrumento debe colocarse Colóquelo en una caja de instrumentos especial y colóquelo en un lugar que cumpla con las normas de seguridad contra la radiación nuclear (3) El instrumento debe ser conservado y utilizado por personal calificado que haya sido evaluado por; los departamentos pertinentes.
La calidad de compactación del pavimento de subrasante es uno de los indicadores más importantes del tratamiento de la carretera. Para garantizar la resistencia del pavimento de subrasante, la capa estructural del pavimento de subrasante debe estar completamente compactada. Para carreteras asfaltadas, midiendo la densidad seca máxima, el contenido de humedad óptimo y la densidad estándar de la mezcla asfáltica de suelo de subrasante y material base de pavimento, y basándose en las necesidades reales de las características de la carretera, el método de cuchilla circular, el método de relleno de arena y el método nuclear. El método del medidor de densidad de humedad se utiliza de manera flexible. Realice pruebas de densidad en el sitio para obtener datos de prueba precisos, evaluar con precisión la calidad de compactación de la subrasante de la carretera y garantizar la seguridad del uso de la carretera.
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