土石混填材料孔隙率测定方法研究

摘要：本文结合孔隙率的定义，设计出了两种土石混填材料孔隙率测定的方法：真空抽气法和比重法。通过本文制定出的测定方法，可以快速准确地测出土石混填材料的孔隙率，从而间接评定其压实效果，指导检测和施工过程中质量的控制。

关键词:真空抽气法、比重法、孔隙率

一、土石混填材料研究现状

当前国内外对土石混合料的研究较少，且未制定出较为完善的路基技术标准，而现行的技术标准和规程对碎石土试验方法的规定较为模糊，通常采用灌砂法、灌水法、核子密度仪法进行干密度的测试，这将会在实际应用中带来不少的问题，给设计、施工、监理、检测等多个部门带来了许多现实操作的困难，严重影响了其在工程实践中的应用。因此，当前迫切地需要寻找一种可靠、简便的方法来检测碎土石混填材料的压实质量

区别于传统的试验方法，本文提出可通过借助孔隙率指标来评价碎石土的压实效果。并制定了试验步骤，施工过程中仅需控制碎石土的孔隙率达到设计要求的碾压遍数即可。

二、土石混填材料孔隙率定义

   土石混填材料的组成和土颗粒一样，亦是由固、液、气三相组成的。假定三者之间以图1的形式排列，W为重量，体积为V。

 可以得出以下各式

三、孔隙率测定方法研究

3.1真空抽气法

3.1.1、目的和试验原理

本试验是通过真空抽气的方法，将土石混填材料保持一定的真空度97.3kPa-98.7kPa（730mm-740mmHg）,使水能够完全进入材料孔隙，从而计算出土石混填材料的孔隙率。

3.1.2、仪器设备与材料

（1）真空泵

（2）压力表

（3）电子天平

（4）圆形金属筒（带有刻度）

（5）真空干燥箱

（6）无气蒸馏水

3.1.3、试验步骤

（1）准备工作

按照JTG E40-2007中T0110-1993或 T0111-1993的灌砂法或灌水法计算出试坑的体积V，将取出全部材料置于105±5℃烘箱中烘干至恒重。

（2）将试样置于圆形金属筒内，倒入无气蒸馏水，使水浸没试样且高出试样表面不少于5cm，记录水位刻度V₁。

（3）将装有水和试样的金属筒一起置于真空干燥箱，打开真空泵，使真空干燥箱内真空度在97.3kPa-98.7kPa下保持30min。

（4）打开释气阀，使真空干燥箱内压力恢复常压，使试样在水中继续静置一昼夜。取出金属筒，记录水位刻度V₂。

3.1.4、土石混填材料孔隙率的计算

土石混填材料孔隙率按下式进行计算:

3.2、比重法

3.2.1、目的和试验原理

本试验是将土石分离，分别用比重瓶法和虹吸筒法测试出土、石的比重，根据土石比例计算出土石混合材料的比重，从而计算出土石混填材料的孔隙率。

3.2.2、仪器设备与材料

（1） 比重瓶

（2）恒温水槽

（3）电子天平

（4）温度计

（5）虹吸筒

（6）圆孔筛（5mm）

（7）量筒

（8）烘箱

3.2.3、试验步骤

（1）准备工作

按照JTG E40-2007中T0110-1993或 T0111-1993的灌砂法或灌水法计算出试坑的体积V，称取全部材料质量m，并置于105±5℃烘箱中烘干至恒重m_s，计算出土石混合材料的干密度 。

（2）将烘干材料捻散，并过5mm圆孔筛，分离出土颗粒和石颗粒。并称量出两个组分的质量，并计算出两个组分所占比例P₁和P₂。

（3）将土颗粒材料按照JTG E40-2007中T0112-1993比重瓶法进行测试，计算出土颗粒比重G₁。

（4）将石颗粒材料按照JTG E40-2007中T0114-1993虹吸筒法进行测试，计算出石颗粒比重G₂。

3.2.4、土石混填材料孔隙率的计算

（1）土石混填材料含水率按下式进行计算:

四、结束语

本文根据土石混填路基和大规模场地回填的工程特点，对难以用压实度来迅速准确地控制施工质量时，采用孔隙率指标来间接评定，并制定出了真空抽气法和比重法两种试验方法和步骤，便于类似此类工程特点的检测应用。

参考文献

[1]《公路土工试验规程》JTG E40-2007

[2]《土工试验方法标准》GB/T 50123-1999