CBR试验检测技术在公路工程中的应用

陆林

摘 要：本文先对CBR试验检测技术的影响因素、试验步骤以及原理进行分析，并以此为基础，借助实际工程，通过分析浸水时间、掺灰量以及掺加石灰改性土等内容对CBR值得影响效果，得到结论如下：击实功、含水量以及掺灰量都会对路基压实度产生影响;通过掺加石灰可以使黄土路基的稳定性和强度得以提高;黄土路基施工过程中，当掺灰量不改变的时候，击实次数应为70次，当击实次数相同时，石灰的掺量应为3%。

关键词：掺灰量;试验检测;CBR;公路工程

中图分类号：U416.1 文献标识码：A

0 引言

在我国经济发展的过程中，全国各个地区的公路覆盖率也不断增加。我国的地域辽阔且地形复杂，最典型的为黄土地区，在该地区中，路基填料主要为黄土，在雨水浸润后，其稳定性和强度都会下降。美国材料试验协会（ASTM）提出了CBR（加州承载比）检测方式，主要用于对路面基层的承载力进行检测。在国外，对路基土和路面设计参数进行设计的依据主要为CBR，而我国的设计主要以回弹模量为参考，本文在对路基填料进行选择时，主要以CBR试验和指标为依据。由于CBR技术具有设备价格合理、使用简单等优点，应用越来越广泛。

1 CBR的基本原理和试验检测的主要步骤

1.1 基本原理

在进行试验过程中，应对最不利的环境进行模拟，在试验前，应先将材料在水中浸4d，试验环境模拟最不利的情况，试验前首先将材料浸水4d。为了对室外路基对天然土基的应力进行模拟，在实施贯入试验时，应将一个荷载板增设在试件的顶面处，当试件材料强度增加时，荷载会随之增加，这时CBR值也会增加。

1.2 CBR试验检测的步骤

1.2.1 准备试料

在实施试验前，试验人员应先进行取样，CBR试验的结果主要取决于试样质量，因此在取样过程中，试验人员应以规范要求为基础，在对表层土清除之后，选择一个垂直面，分别在上中下三层，取同等质量的土样。按照规范要求可知，在试验之前，试验人员应使用5 mm的筛孔对土样进行处理，通过对以往的施工试验进行分析可知，施工现场的土样基本都不符合要求，还需进行烘干捣碎处理才能通过筛孔。除此之外，施工人员还应剔除大于40 mm的土颗粒，并对土颗粒的质量进行记录。由于含水量不同土样强度也不同，因此在试验前一天，试验人员应对土样的含水量进行测定，当含水量较大时，施工人员对其进行风干处理。

1.2.2 制备试件

在对试筒进行选择时，应以颗粒粒径为依据，在底板上放置试筒，并将套环、滤纸以及垫块按照相应的顺序进行放置。为了对试件的最大干密度进行确定，施工人员应对击实次数以及方法进行控制。在金属盘中放置土样，并使用四分法完成筛分，随后根据最佳含水量，对用水量进行计算，并喷洒在试样上，通常试样含水量应为2%左右。当遇到像水泥稳定土这种特殊土质时，检测人员应先浸湿土再添加水泥实施搅拌，并按照最佳含水量的标准控制细粒土含水量，为了减少水分蒸发，试验人员应使用密封塑料袋处理包裹试样。最后，试验人员应在试筒中倒入试料，并整平表面实施击实处理，击实第一层土样后，试验人员应对击实高度实施检验，当不符合要求时，应对其进行调整，为之后施工奠定基础。击实大试筒后，试样高度和筒高之差不应大于10 mm。当其满足要求时，施工人员应将垫块和套环取下，再整修试筒的表面，并对试筒和试件的总质量进行记录。

1.2.3 对膨胀量进行测量

在对素土实施检测时，为了使试件结构层压力和顶面压力保持一致，可以将5 kg的荷载施加在多孔板上。为了对试件泡水后的膨胀量继续测量，施工人员应将多孔板和试筒放在干燥的水槽中，拉紧模具并对数据进行记录。向水槽中放水，当其超过试件顶部25 mm时，应不再注水，并对浸水96 h后的数据进行记录，对膨胀量进行计算。最后，从水槽中取出试件，擦干表面的水后，静置15 min，将滤纸、底板以及多孔板卸除后对试样质量进行称取，并对湿度变化和试样密度进行计算。

1.2.4 贯入试验

以规范要求，按照1 mm/min～1.25 mm/min的速度实施贯入试验，进行试验过程中，应将荷载施加再试样顶部，先将45 N荷载施加在贯入杆上，最后对位移传感器和测力计实施归零处理。当贯入量是2.5 mm时，应有5组以上位移和力值读数。

1.3 对CBR试验影响因素进行分析

分别对表土、山皮土以及碎石土3个类型的土质的最大干密度、塑限以及液限等指标进行检测，并对CBR值的变化特点进行观察。其特点为：表土主要由淤泥质亚粘土组成，其土粒粒径相对较少，因此其所吸收的水分较多，膨胀量相对较大，CBR值较小;碎石土中几乎不含黏性土壤，土粒直径较大，因此其膨胀量相对较小，CBR值较大。

2 工程实践

2.1 工程概况

某高速公路在建设过程中，为了使其路基的稳定性和强度进一步提高，应对其黄土路基实施改性处理，本文主要使用掺加生石灰的方式进行处理，并采用不同的浸水条件、掺灰量和击实次数实施CBR试验，了解CBR试验结果与这些因素之间的关系，本文主要使用重型击实法对其进行施工。

2.2 掺灰量对压实度的影响

为了了解掺灰量、击实次数与路基密实度之间的关系，保障其他变量不变，改变击实次数、掺灰量并进行试验，对压实度进行测定，表1为试验结果。

通过对表1进行分析可知：

（1）当击实次数相同时，与不掺加石灰相比，掺加石灰会使压实度明显降低，当石灰掺量增加时，路基压实度会随之降低。这是因为掺加石灰后，会使黄土颗粒的凝聚力进一步降低，从而使石灰土塑性降低，与此同时，由于石灰会与水发生水化反应，会使黄土颗粒的内摩擦力增加，从而使压实效果受到影响。

（2）当掺灰量不变时，随着击实次数增加，路基压实度也会随之增加，但是变化量不断减小。

2.3 浸水时间对CBR的影响

保持击实次数为70次，并将掺加石灰后的黄土试样放在水中浸泡，浸水时间分别为1d、2d、3d、4d，并对CBR值实施检测，表2为其结果。

对表2进行分析可知，由表3 可知，不掺加石灰的黄土水稳定性较差，随着时间增加，其CBR值逐渐降低。不掺加黄土时，当浸水时间为1d时，此时的下降幅度最大。当掺加黄土后，随着浸水时间增加，CBR值先降低后升高。这主要是因为，掺加黄土后，灰土间会发生碳酸化结晶、固结反应、水胶连接作用和离子交换作用等。

2.4 掺灰量对CBR的影响

当浸水时间为4d时，改变掺灰量，并对CBR值实施检测，表3为其检测结果。

对上表进行分析可知，随着掺灰量增加，CBR值也会逐渐提高，当掺灰量为3%时，CBR值最大，再繼续增加灰量，CBR值则会降低。这是因为，石灰的膨胀率和塑性等相对较小，石灰土的密度相对较大，当石灰掺量较少时，其可以稳定黄土。而随着石灰掺量提高，黄土中石灰的分散均匀性较差，会使路基强度降低，因此黄土路基中石灰的最佳掺量应为3%。

3 结论

本文主要对CBR试验的步骤及检测原理实施分析，并以实际工程为意图，对黄土地区的路基CBR值进行分析，主要结论为：

（1）击实功、含水量以及掺灰量都会对路基压实度产生影响，为了使路基强度提高，施工人员可对这几个量进行控制。

（2）在浸水时间增加的过程中，路基的CBR值会先减小后增加，由此可知，石灰可以使黄土路基的稳定性和强度进一步提高。

（3）在黄土路基施工过程中，当掺灰量不变时，击实70次时，CBR值达到最大;在击实次数不变时，石灰掺量为3%时，CBR值最大。

参考文献：

[1]李萍，孔江伟，张玉秀，等.生石灰提高黄土路基CBR值的试验与应用[J].兰州理工大学学报，2010，36（02）：105-109.

[2]曹海伶.CBR试验检测技术在公路工程中的应用分析[J].交通世界，2019（13）：72-73.