CN105973733B - 一种粒料基层压实质量的检测装置、检测方法及评价方法 - Google Patents

一种粒料基层压实质量的检测装置、检测方法及评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于道路工程领域，具体公开了一种用于粒料基层压实质量的检测装置，包括：试筒、门架；门架设置有成型结构或测试结构；成型结构包含第一横梁、升降机构、振动器、压板，压板可在所述试筒中上下运动；测试结构包含第二横梁、落锤动态变形模量测试仪。检测方法：首先制备满足标准高度要求的试件，再对试件进行多次冲击测试，记录冲击测试时荷载板的沉陷值，并验证所述沉陷值是否符合误差允许范围，最后利用沉陷值计算无结合料粒料的动态变形模量，并将其作为粒料基层压实质量的检测指标。以及评价方法：以动态变形模量为评价指标，来评价粒料基层的压实质量。通过本发明的检测装置、检测方法和评价方法能客观地指导现场压实质量的控制。

Description

一种粒料基层压实质量的检测装置、检测方法及评价方法
技术领域
本发明涉及道路工程领域，具体涉及一种粒料基层压实质量的检测装置、检测方法及评价方法，主要应用于超粒径无结合料粒料基层。
背景技术
路面基层是路面结构的主要承重层，我国现行技术规范规定，路面基层通常分为无机结合料稳定类和粒料类。无机结合料稳定类主要有水泥稳定土、石灰稳定土、石灰工业废渣稳定土及综合稳定土，这类基层呈现半刚性结构，具有一定的抗拉强度、抗疲劳强度、良好的水稳定特性，综合性能优越但造价较高。粒料基层是由呈颗粒状的松散材料组成的基层，不加任何结合料，俗称无结合料粒料基层或柔性粒料基层，主要包括级配碎石、级配砾石、符合级配的天然砂砾、部分砾石经轧制或掺配而成的级配碎砾石、泥结碎石、泥灰结碎石、填隙碎石等，其强度形成主要取决于颗粒间的摩擦力、嵌挤力、粗颗粒与细颗粒之间的粘结力。该基层材料造价低，常用于低造价农村公路，可采用沿线天然砂砾、开挖碎石等无结合料粒料作为基层，降低了工程造价，保护了自然环境。
现行规范中没有规定关于超粒径无结合料粒料基层压实质量检测的装置和方法。传统采用贯入法、灌砂法、水袋法或承载板测定压实质量，或采用标准吨位压路机碾压后测定材料沉降量的深浅来判断是否达到压实要求，无论采用上述哪种方法，对于公路建设中超粒径的无结合料粒料基层来说，事实上不仅操作上技能欠缺，粒料均匀性不一，数据也失去了实际压实控制的意义；同时实际工程中采用表面振动压实仪成型试件，并以施工现场测定的材料的干密度与标准干密度之比值压实度作为压实质量标准。一般来说，对 于匀质基层材料这种检测方法是合适的，而对于非匀质的超粒径无结合料粒料基层(最大粒径为80mm)，此方法就不适用了。室内试验仪器对材料粒径限制最大为60mm，但基层所采用的无结合料粒料最大粒径一般为80mm，对于规范中规定的对于粒径大于60mm的采用缩尺法，改变了原粒料级配，并不能真实反映材料压实特性，对现场施工指导缺乏客观真实性。其原因是非均质超粒径无结合料粒料中含石量的多少直接影响其密实值，在室内试验得到的标准干密度值，随粗粒料的含石量增加而增大，因此试验数据的变异系数大，缺乏实际指导意义。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种粒料基层压实质量的检测装置，主要应用于超粒径无结合料粒料基层。
本发明的另一个目的在于提供一种粒料基层压实质量的检测方法和评价方法，通过该检测方法可以得到的无结合料粒料的动态变形模量，并通过无结合料粒料的动态变形模量评价无结合料粒料基层的压实质量。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
(一)一种粒料基层压实质量的检测装置，包括：
试筒，所述试筒的上端敞开；门架，所述门架的下方放置所述试筒，所述门架具有两个立柱；所述门架设置有成型结构或测试结构：所述成型结构包含设置在所述门架顶部的第一横梁，所述第一横梁的中心处上设置有升降机构，所述升降机构下部连接有振动器，所述振动器的下端连接有水平设置的压板，所述压板可在所述试筒中上下运动；所述测试结构包含设置在所述门架顶部的第二横梁和落锤动态变形模量测试仪，所述落锤动态变形模量测试仪具有导向杆，所述导向杆的上端与所述第二横梁的中心处相连接，所述 落锤动态变形模量测试仪还具有荷载板，所述荷载板可置于所述试筒中。
本发明以门架与成型结构构成对无结合料粒料试件的成型装置，通过升降机构和振动器不断的对装入试筒中的试件振动夯压，使得其达到测试条件，当试筒中的试件满足测试条件后，使用有门架和测试结构构成的测试装置，主要通过落锤动态变形模量测试仪对试筒中的试件测试，以判定试件动态变形模量，判断试件的压实状况。
进一步地，所述立柱与所述第一横梁或所述第二横梁的连接为可拆式连接；可拆式连接即构成组合式连接，节省了成本，并且也便于转运。
进一步地，所述立柱与所述第一横梁或所述第二横梁通过销轴连接，所述立柱上设置有多个定位销孔。定位销孔的设置可以调整第一横梁或第二横梁相对于试件的位置，使得结构的适用性增强。
进一步地，所述升降机构包括升降电机，所述升降电机具有竖直的螺旋升降杆，所述螺旋升降杆与所述振动器相连。
进一步地，所述振动器上设置有水平桁架，所述立柱上设置有导向槽，所述水平桁架的两端与所述导向槽间隙配合。进一步地，所述水平桁架的两端设置有导轮。
进一步地，所述试筒的内壁上沿圆周方向设置有多个纵向的测量尺。
进一步地，所述压板上分布有多个透气孔。
本发明的进一步改进还在于：
所述导向杆上设置有校准平台，所述校准平台的校准平面与所述导向杆的轴线相垂直。
进一步地，所述试筒的内径为300～400mm，高度为350～400mm。
进一步地，所述底板的厚度为10～20mm，边长为500～550mm。
进一步地，所述荷载板的直径小于所述试筒内径2～5mm，其厚度为20mm。
(二)一种粒料基层压实质量的检测方法，基于上述粒料基层压实质量的检测装置，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，制备粒料基层压实质量检测用试件：
子步骤a，向烘干的无结合料粒料中加入水，使粒料达到饱和状态，拌合均匀，闷料，待用；
子步骤b，取闷料后的无结合料粒料，并称取一个试件所需的用量，均分成等量的两份；
子步骤c，先将其中一份无结合料粒料均匀装入试筒中；
子步骤d，用捣棒在所述试筒内将无结合料粒料插捣夯实，使所述无结合料粒料表面平整且呈凸圆弧面；
子步骤e，将装有无结合料粒料的试筒固定在底座上，使所述振动器下端的压板接触所述试筒中的无结合料粒料，启动振动器，振动压实85～95s；
子步骤f，然后将另一份无结合料粒料均匀装入所述试筒中，并依次按照子步骤d、子步骤e的操作进行插捣夯实和振动压实；
子步骤g，通过所述试筒内壁上的测量尺量取振动压实后试件的高度，检验所述试件的高度是否满足试件的标准高度的要求；若不满足，调整试件所需的无结合料粒料的质量，重新制备试件；
步骤2，清除满足标准高度的试件的表面浮土；
步骤3，将所述荷载板放在所述试件的表面；
步骤4，将落锤动态变形模量测试仪中的落锤悬挂在控制手杆上，推动控制手杆使落锤自由落下，当落锤弹起后再次将其悬挂在控制手杆上，并推动控制手杆使落锤自由落下，如此重复操作，使落锤对试件进行多次冲击测试， 并记录每次冲击测试后所述荷载板的沉陷值；
步骤5，验证所述沉陷值是否符合误差允许范围，如不符合，则按照步骤4中的操作重新进行测试；
步骤6，按照下式
Evd＝22.5/S
计算所述无结合料粒料的动态变形模量，式中：Evd为动态变形模量，单位为MPa；S为荷载板的平均沉陷值，单位为mm；将所述无结合料粒料的动态变形模量作为检测粒料基层压实质量的指标。
进一步地，步骤1的子步骤g中，所述试件的标准高度为348～352mm。
进一步地，步骤5中，所述沉陷值的误差允许范围为0～10％，以所述多次冲击测试的沉陷值的平均值为基准。
进一步地，步骤5中，所述沉陷值精确至0.1mm。
进一步地，步骤1的子步骤g中，所述试件的上表面均匀分布有多个高度测量点，量取后得到试件的多个测量高度，所述试件的多个测量高度分别满足试件的标准高度的要求。
进一步地，步骤1的子步骤g中，若所述试件的高度不满足试件的标准高度的要求，按照下式
调整试件所需的无结合料粒料的质量，并按照子步骤a～子步骤g的操作重新制备试件，直到振动压实后的试件的高度满足要求；式中，m为调整后无结合料粒料的质量，m1为原无结合料粒料的质量，h1为原无结合料粒料质量所得试件的平均高度，h0为试件的标准高度。
进一步地，步骤1的子步骤a中，所述闷料的时间为0.5～1h。
进一步地，步骤1的子步骤d中，所述振动器的功率0.75～2.2kW，振动频率为30～50Hz，激振力为50～80kN。
进一步地，所述荷载板的周围距离所述试筒内壁至少10mm。
(三)一种粒料基层压实质量的评价方法，基于上述粒料基层的检测方法，其特征在于，以所述无结合料粒料的动态变形模量为评价指标，评价所述粒料基层的压实质量。
进一步地，所述粒料基层的压实质量的评价指标为：无结合料粒料为天然砂砾时，所述无结合料粒料的动态变形模量大于等于50MPa；无结合料粒料为纯碎石时，所述若所述无结合料粒料的动态变形模量大于等于55MPa，无结合料粒料为风化碎石时，所述无结合料粒料的动态变形模量大于等于35MPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的技术方案通过利用简单的门架结构，组成成型装置和测试装置，并且利用落锤动态变形模量测试仪，提供了现有技术中缺少的检测超粒径无结合料粒料动态变形模量的装置，该装置结构简单、操作方便、能够适应用于工地与实验室不同的应用场合。
基于该装置，本发明提供了超粒径无结合料粒料动态变形模量的检测方法和评价方法，通过该测定方法可以得到超粒径无结合料粒料的动态变形模量，其能客观反映粒料的压实质量，本发明以无结合料粒料的动态变形模量为评价指标，来评价粒料基层的压实质量的好坏，进而指导现场压实质量的控制；本发明方法补充了现行规范中关于超粒径无结合料粒料的反映压实质量的试验方法，并且操作简便、使用方便，可有效地提升试验效率，提高后 续性能试验的准确性。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
图1是本实施例的门架立柱的示意图；
图2是本实施例中的成型装置正视示意图；
图3是本实施例中的图2中的A处的局部放大示意图；
图4是本实施例中的试筒的半剖视示意图；
图5是本实施例中的压板的俯视示意图；
图6是本实施例中的测试装置的正视示意图；
图7是本实施例中的图6中的B处的局部放大图；
图8是本实施例中的图6中的C处的局部放大图；
图中：1、试筒；101、底座；102、测量尺；2、立柱；201、定位销孔；301、第一横梁；302、第二横梁；4、升降电机；401、螺旋升降杆；402、竖杆；403、扣盖；5、振动器；501、连杆；502、压板；6、水平桁架；601、导轮；602、横杆；7、校准平台；701、导向杆；702、阻尼元件；703、轴套；704、水平气泡，705、调平螺母；8、钩锁落锤；801、控制手杆；802，挂钩锁体；803、落锤；804、圆环扶手；805、挂钩；901、荷载板；902、位移传感器；903、压力传感器；904、第一压力盖；905、第二压力盖。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
实施例1
参照图1、图2和图4，本实施例的这种粒料基层压实质量的检测装置，包括：试筒1，试筒1为圆柱筒体，试筒1的上端敞开；进一步地，试筒1的内壁上沿圆周均匀设置有四个测量尺102，测量尺102被铆接于试筒1的内侧壁上，主要用于观测试筒1内试件的高度；试筒1放置于门架的正下方，试筒1放置于底座101上，底座101锚固在平台上。
门架由平台和固定在平台上的两根立柱2组成，立柱2为槽钢，槽钢的槽口相对设置，立柱2上可以安装第一横梁301或第二横梁302使得门架组成相应不同的装置，所以立柱2与所述第一横梁301或所述第二横梁302的连接为可拆式连接；可拆式连接即构成组合式连接，节省了成本，并且也便于运转。进一步地，立柱2上设置有多个定位销孔201。定位销孔201的设置可以调整第一横梁201或第二横梁302相对于试件的位置，使得结构的适应性增强。
参照图2、图3和图5，立柱2上安装有成型结构：即所述门架顶部设置有第一横梁301，即立柱上通过销孔销轴连接第一横梁301，第一横梁301的本体为矩形管，第一横梁301的中心处上设置有升降机构，所述升降机构包括升降电机4，升降电机4安装于第一横梁301上，升降电机4具有竖直的螺旋升降杆401，所述螺旋升降杆401的下端旋转连接有一竖杆402，竖杆402的上端设有凸台座，凸台座与螺旋升降杆401的下端通过扣盖403轴向固定连接。
竖杆402与所述振动器5的上部中心处固定连接相连；振动器5上还通过焊接连接有水平桁架6，水平桁架6具有两个横杆602，横杆602与竖杆402焊接连接，横杆602的两端转动连接有导轮601，导轮601正好位于立柱2的槽口内，该槽口具有导向槽的作用，导轮601可以沿着立柱2的槽上下滑行； 采用四个导轮601有助于提高水平桁架6和振动器5的水平稳定性。振动器5的下端连接有连杆501，连杆501的下端连接有水平设置的压板502，压板502上分布有若干个透气孔；伴随螺旋升降杆401的上下运动，压板502可在所述试筒1中上下运动，并伴随振动器5的振动，以夯压试筒1中的试件。
通过观察试筒1中测量尺102，在试筒1中的试件已达到合适的夯压标准，拆除立柱2上安装的成型结构，换装上第二横梁302和落锤动态变形模量测试仪，即：
参照图6、图7和图8，测试结构：所述门架顶部设置有第二横梁302，即立柱2的上部通过销轴连接有第二横梁302，第二横梁302为矩形管件，第二横梁302的中心处开设有中心孔，中心孔中套入校准平台7，校准平台7的校准平面与所述导向杆701的轴线相垂直，校准平台7包括轴套703，轴套703套入第二横梁302的中心孔内。轴套703的内部为螺纹孔，该螺纹孔与导向杆701的上端螺纹连接；轴套703的上部焊接有一环形平板，该环形平板高出第二横梁302的上平面的，该环形平板的上平面与导向杆701的轴线相垂直，并且该环形平板的上表面设置有水平气泡704，在环形平板与第二横梁的上表面之间安装的调平螺母705；观察水平气泡704，调节调平螺母705以调节导向杆701竖直。
导向杆701的上部设置有钩锁落锤8，钩锁落锤8包括控制手杆801，挂钩锁体802，落锤803，圆环扶手804，挂钩805；挂钩锁体802焊接于导向杆701的上端，挂钩锁体802的偏心位置对称设置有两个控制腔，控制腔中固定有一根销轴，销轴上转动连接有控制手杆801；控制腔的下部开设有通孔，落锤803上的挂钩805从通孔伸入控制腔中，并挂在控制手杆801下部的折钩上，落锤803上焊接有圆环扶手804。操作人员手持圆环扶手804提升落锤803至控制手杆801处钩住，查看水平气泡704，确定导向杆701竖直，推动控制手杆801，可释放落锤803。
导向杆701的下端套有阻尼元件702，阻尼元件702下设置有压力传感器903、位移传感器902和荷载板901，所述荷载板901可置于所述试筒1中。荷载板901的中心处螺纹连接有第二压力盖905，第二压力盖905上设有一凸台，该凸台上套有第一压力盖904，第一压力盖904上部设有一凸台，该凸台与导向杆701下端头的凹孔相间隙配合，并且第一压力盖904的上表面与阻尼元件702的底端面接触；第二压力盖905具有内腔，在荷载板901的中心处安装有位移传感器902，在第二压力盖805的上部安装有压力传感器903，位移传感器902和压力传感器903的信号引出线由第二压力盖905的侧壁引出，并与外部的数据处理显示器相连接，以完成数据分析处理。
落锤803被释放落下，沿着导向杆701冲击阻尼元件702，阻尼元件702将冲击力传向第一压力盖904，第一压力盖904作用于第二压力盖905和压力传感器903，第二压力盖905作用于荷载板901，荷载板901作用在试件上，试件振动，引起荷载板振动，振动被位移传感器902接收，随后压力传感器903和位移传感器902将信号传送到外部的数据处理单元。
本发明以门架与成型结构构成对无结合料粒料试件的成型装置，通过升降机构和振动器5不断的对装入试筒1中的时间振动夯压，使得其达到测试条件，当试筒1中的试件满足测试条件后，使用有门架和测试结构构成的测试装置，主要通过落锤动态变形模量测试仪对试筒1中的试件测试，以判定其动态变形模量，判断试件的压实状况。
实施例2
本实施例粒料基层压实质量的检测方法所用到的检测装置中，底板的厚 度为20mm、边长为500mm；门架高为120cm；压板和透气压板的直径为328mm、厚度为20mm；试筒的内径为330mm、高度为360mm；荷载板的直径为300mm、厚度为20mm。
本实施例以天然砂砾基层为例，天然砂砾基层的压实质量的检测方法包括以下步骤：
步骤1，制备粒料基层压实质量检测用试件：
子步骤a，向烘干的无结合料粒料中加入水，使粒料达到饱和状态，拌合均匀，闷料1h，待用；
子步骤b，将闷料后的无结合料粒料按照四分法取料，并称取一个试件所需的用量44kg，均分成等量的两份；
子步骤c，先将其中一份无结合料粒料均匀装入试筒中；
子步骤d，用捣棒在所述试筒内将无结合料粒料插捣夯实，沿试筒周边插捣10～15次，中间8～10次，使所述无结合料粒料表面平整且呈凸圆弧面；
子步骤e，将装有无结合料粒料的试筒固定在底座上，使所述振动器下端的压板接触所述试筒中的无结合料粒料，启动振动器，振动压实90s；所述振动器的功率0.75～2.2kW，振动频率为45Hz，激振力为50～80kN。
子步骤f，然后将另一份无结合料粒料均匀装入所述试筒中，并依次按照子步骤d、子步骤e的操作进行插捣夯实和振动压实；
子步骤g，通过所述试筒内壁上的测量尺量取振动压实后试件的高度，所述试件的四个方向的高度分别为342.3mm、344.1mm、343.8mm、342.9mm，由于上述四个方向的高度均不满足试件的标准高度348～352mm的要求，所以该试件废弃。按照下式
调整试件所需的无结合料粒料的质量；式中，m为调整后无结合料粒料的质量，m1为原无结合料粒料的质量，h1为原无结合料粒料质量所得试件的平均高度，h0为试件的标准高度；并按照子步骤a～子步骤g的操作重新制备试件，读取重新制备的试件四个方向的高度分别为349.5mm、349.9mm、350.7mm、349.1mm，均满足试件的标准高度348～352mm的要求，因此，该试件合格，可作为测试时使用的试件。
步骤2，清除满足标准高度的试件表面浮土；
步骤3，将所述荷载板放在所述试件的表面，所述荷载板的周围距离所述试筒内壁至少10mm，且导向杆保持垂直；
步骤4，将落锤动态变形模量测试仪中的落锤悬挂在控制手杆上，推动控制手杆使落锤自由落下，当落锤弹起后再次将其悬挂在控制手杆上，并推动控制手杆使落锤自由落下，如此重复操作，使落锤对试件进行3次冲击测试，并记录冲击测试时所述荷载板的沉陷值，分别为0.396mm、0.405mm、0.356mm；
步骤5，上述各沉陷值均符合所述误差允许范围；
步骤6，按照下式计算动态变形模量Evd
Evd＝22.5/S
式中：Evd为动态变形模量，单位为MPa；S为荷载板的平均沉陷值，单位为mm；本实施例天然砂砾动态变形模量的试验数据见表1。
表1天然砂砾动态变形模量试验数据
将所述无结合料粒料的动态变形模量作为粒料基层压实质量指标，根据工程实践验证，本实施例天然砂砾的动态变形模量值58.3MPa，满足JTG/TF20-2015《公路路面基层施工技术细则》规定要求，表明本实施例的天然砂砾基层的压实质量良好。
实施例3
本实施例以天然砂砾基层为例，天然砂砾基层的压实质量的检测方法同实施例2相同，所不同的是：
步骤1制备试件过程中，闷料0.7h，称取一个试件所需的用量44.5kg。对制备的试件高度进行测量，试件四个方向的高度分别为349.5mm、350.2mm、350.7mm、349.6mm，均满足试件标准高度348～352mm的要求。
对上述试件进行3次冲击测试后，荷载板的沉陷值，分别为0.476mm、0.485mm、0.454mm，符合误差允许范围10％；计算所得的动态变形模量的试验数据见表2。
表2天然砂砾动态变形模量试验数据
将所述无结合料粒料的动态变形模量作为粒料基层压实质量指标，根据工程实践验证，本实施例天然砂砾的动态变形模量值47.7MPa，不满足JTG/TF20-2015《公路路面基层施工技术细则》规定要求，表明本实施例的天然砂砾基层的压实质量较差。
实施例4
本实施例以天然砂砾基层为例，天然砂砾基层的压实质量的检测方法同实施例2相同，所不同的是：
步骤1制备试件过程中，闷料0.5h，称取一个试件所需的用量45kg。对制备的试件高度进行测量，试件四个方向的高度分别为351.4mm、351.8mm、350.6mm、350.1mm，均满足试件标准高度348～352mm的要求。
对上述试件进行3次冲击测试后，荷载板的沉陷值，分别为0.493mm、0.421mm、0.425mm，不符合误差允许范围10％，该测试值舍弃。重新进行冲击测试，测得的沉陷值分别为0.432mm、0.448mm、0.470mm，满足允许范围10％，计算所得的动态变形模量的试验数据见表3。
表3天然砂砾动态变形模量试验数据
将所述无结合料粒料的动态变形模量作为粒料基层压实质量指标，根据工程实践验证，本实施例天然砂砾的动态变形模量值50.0MPa，满足JTG/TF20-2015《公路路面基层施工技术细则》规定要求，表明本实施例的天然砂砾基层的压实质量良好。
实施例5
本实施例以开挖纯碎石基层为例，开挖纯碎石基层的压实质量的检测方法同实施例2相同，所不同的是：
步骤1制备试件过程中，闷料0.5h，称取一个试件所需的用量43kg。对制备的试件高度进行测量，试件四个方向的高度分别为352.8mm、353.5mm、353.9mm、353.1mm，均不满足试件标准高度348～352mm的要求，则试件废弃，重新调整粒料的质量，计算的调整后粒料的质量为42.6kg，重新制备试件，测得试件四个方向的高度分别为348.8mm、349.5mm、349.1mm、348.3mm，均满足试件标准高度348～352mm的要求。
对上述试件进行3次冲击测试后，荷载板的沉陷值分别为0.335mm、0.313mm、0.275mm，不符合误差允许范围10％，该测试值舍弃。重新进行冲击测试，测得的沉陷值分别为0.308mm、0.339mm、0.294mm，符合允许范围10％，计算所得的动态变形模量的试验数据见表4。
表4开挖纯碎石动态变形模量试验数据
将所述无结合料粒料的动态变形模量作为粒料基层压实质量指标，根据工程实践验证，本实施例开挖纯碎石的动态变形模量值71.7MPa，满足JTG/TF20-2015《公路路面基层施工技术细则》规定要求，表明本实施例的开挖纯碎石基层的压实质量良好。
实施例6
本实施例以开挖纯碎石基层为例，开挖纯碎石基层的压实质量的检测方法同实施例2相同，所不同的是：
步骤1制备试件过程中，闷料1h，称取一个试件所需的用量42.5kg。对制备的试件高度进行测量，试件四个方向的高度分别为350.4mm、350.9mm、351.2mm、350.7mm，均满足试件标准高度348～352mm的要求。
对上述试件进行3次冲击测试后，荷载板的沉陷值分别为0.393mm、0.394mm、0.440mm，符合误差允许范围10％，计算所得的动态变形模量的试验数据见表5。
表5开挖纯碎石动态变形模量试验数据
将所述无结合料粒料的动态变形模量作为粒料基层压实质量指标，根据 工程实践验证，本实施例开挖纯碎石的动态变形模量值55.0MPa，满足JTG/TF20-2015《公路路面基层施工技术细则》规定要求表明本实施例的开挖纯碎石基层的压实质量良好。
实施例7
本实施例以开挖纯碎石基层为例，开挖纯碎石基层的压实质量的检测方法同实施例2相同，所不同的是：
步骤1制备试件过程中，闷料1h，称取一个试件所需的用量42.7kg。对制备的试件高度进行测量，试件四个方向的高度分别为350.7mm、350.9mm、351.8mm、352.4mm，因其中352.4mm的高度不满足试件标准高度348～352mm的要求，则试件废弃，重新调整粒料的质量，计算的调整后粒料的质量为42.5kg，重新制备试件，测得试件四个方向的高度分别为349.7mm、349.5mm、349.4mm、348.7mm，均满足试件标准高度348～352mm的要求。
对上述试件进行3次冲击测试后，荷载板的沉陷值分别为0.445mm、0.438mm、0.456mm，符合误差允许范围10％，计算所得的动态变形模量的试验数据见表6。
表6开挖纯碎石动态变形模量试验数据
将所述无结合料粒料的动态变形模量作为粒料基层压实质量指标，根据工程实践验证，本实施例开挖纯碎石的动态变形模量值50.4MPa，不满足JTG/TF20-2015《公路路面基层施工技术细则》规定要求，表明本实施例的开挖纯碎石基层的压实质量较差。
实施例8
本实施例以开挖风化碎石基层为例，开挖风化碎石基层的压实质量的检测方法同实施例2相同，所不同的是：
步骤1制备试件过程中，闷料0.7h，称取一个试件所需的用量44kg。对制备的试件高度进行测量，试件四个方向的高度分别为351.9mm、351.2mm、350.8mm、350.3mm，均满足试件标准高度348～352mm的要求。
对上述试件进行3次冲击测试后，荷载板的沉陷值分别为0.573mm、0.618mm、0.585mm，符合误差允许范围10％，计算所得的动态变形模量的试验数据见表7。
表7开挖风化碎石动态变形模量试验数据
将所述无结合料粒料的动态变形模量作为粒料基层压实质量指标，根据工程实践验证，本实施例开挖风化碎石的动态变形模量值38.0MPa，满足JTG/TF20-2015《公路路面基层施工技术细则》规定要求，表明本实施例的开挖风化碎石基层的压实质量良好。
实施例9
本实施例以开挖风化碎石基层为例，开挖风化碎石基层的压实质量的检测方法同实施例2相同，所不同的是：
步骤1制备试件过程中，闷料1h，称取一个试件所需的用量45kg。对制备的试件高度进行测量，试件四个方向的高度分别为352.4mm、352.9mm、353.2mm、353.7mm，均不满足试件标准高度348～352mm的要求，则试件废弃，重新调整粒料的质量，计算的调整后粒料的质量为44.6kg，重新制备试件，测得试件四个方向的高度分别为349.4mm、349.1mm、348.6mm、349.3mm， 均满足试件标准高度348～352mm的要求。
对上述试件进行3次冲击测试后，荷载板的沉陷值分别为0.673mm、0.628mm、0.628mm，符合误差允许范围10％，计算所得的动态变形模量的试验数据见表8。
表8开挖风化碎石动态变形模量试验数据
将所述无结合料粒料的动态变形模量作为粒料基层压实质量指标，根据工程实践验证，本实施例开挖风化碎石的动态变形模量值35.0MPa，满足JTG/TF20-2015《公路路面基层施工技术细则》规定要求，表明本实施例的开挖风化碎石基层的压实质量良好。
实施例10
本实施例以开挖风化碎石基层为例，开挖风化碎石基层的压实质量的检测方法同实施例2相同，所不同的是：
步骤1制备试件过程中，闷料0.5h，称取一个试件所需的用量44.3kg。对制备的试件高度进行测量，试件四个方向的高度分别为350.1mm、349.7mm、349.4mm、348.7mm，均满足试件标准高度348～352mm的要求。
对上述试件进行3次冲击测试后，荷载板的沉陷值分别为0.689mm、0.713mm、0.719mm，符合误差允许范围10％，计算所得的动态变形模量的试验数据见表9。
表9开挖风化碎石动态变形模量试验数据
将所述无结合料粒料的动态变形模量作为粒料基层压实质量指标，根据 工程实践验证，本实施例开挖风化碎石的动态变形模量值31.8MPa，不满足JTG/T F20-2015《公路路面基层施工技术细则》规定要求，表明本实施例的开挖风化碎石基层的压实质量较差。
动态变形模量是在动荷载作用下动应力与动应变参数比值，能够反映试验测试点的动态承载力。因此，本发明通过测试无结合料粒料成型试件的动态变形模量来表征粒料基层的压实质量，动态变形模量值越大，变形值越小，则粒料基层越密实。
根据以上实施例可知，本发明以粒料的动态变形模量为指标，来评价粒料基层的压实质量的好坏，进而确定出不同类型的无结合料粒料的动态变形模量的控制标准如表10所示。
表10无结合料粒料Evd控制标准
材料类型 Evd控制标准值(MPa)
天然砂砾 ≥50
纯碎石 ≥55
风化碎石 ≥35
注：开挖风化碎石原则上尽量减少使用，若压碎值及风化程度满足工程要求，且受沿线地材限制的偏远山区乡村道路可考虑适度应用。
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种粒料基层压实质量的检测方法，用于非匀质的超粒径无结合料粒料基层的压实质量检测，基于粒料基层压实质量的检测装置，其特征在于，所述粒料基层压实质量的检测装置包括：
试筒(1)，所述试筒(1)的上端敞开；
门架，所述门架的下方放置所述试筒(1)；所述门架设置有成型结构或测试结构；
所述成型结构包含设置在所述门架顶部的第一横梁(301)，所述第一横梁(301)的中心处上设置有升降机构，所述升降机构下部连接有振动器(5)，所述振动器(5)的下端连接有水平设置的压板(502)，所述压板(502)可在所述试筒(1)中上下运动；
所述测试结构包含设置在所述门架顶部的第二横梁(302)和落锤动态变形模量测试仪，所述落锤动态变形模量测试仪具有导向杆(701)，所述导向杆(701)的上端与所述第二横梁(302)的中心处相连接，所述落锤动态变形模量测试仪还具有荷载板(901)，所述荷载板(901)可置于所述试筒(1)中；
所述门架具有两个立柱，所述立柱与所述第一横梁或所述第二横梁通过销轴连接，所述立柱上设置有多个定位销孔；
所述振动器上设置有水平桁架，所述立柱上设置有导向槽，所述水平桁架的两端与所述导向槽间隙配合，所述水平桁架的两端设置有导轮；
所述检测方法包括以下步骤：
步骤1，制备粒料基层压实质量检测用试件：
子步骤a，向烘干的无结合料粒料中加入水，使粒料达到饱和状态，拌合均匀，闷料，待用；
子步骤b，取闷料后的无结合料粒料，并称取一个试件所需的用量，均分成等量的两份；
子步骤c，先将其中一份无结合料粒料均匀装入试筒中；
子步骤d，用捣棒在所述试筒内将无结合料粒料插捣夯实，使所述无结合料粒料表面平整且呈凸圆弧面；
子步骤e，将装有无结合料粒料的试筒固定在底座上，使所述振动器下端的压板接触所述试筒中的无结合料粒料，启动振动器，振动压实85～95s；
子步骤f，然后将另一份无结合料粒料均匀装入所述试筒中，并依次按照子步骤d、子步骤e的操作进行插捣夯实和振动压实；
子步骤g，量取振动压实后试件的高度，检验所述试件的高度是否满足试件的标准高度；若不满足，调整试件所需的无结合料粒料的质量，重新制备试件；
步骤2，清除满足标准高度的试件的表面浮土；
步骤3，将所述荷载板放在所述试件的表面；
步骤4，将落锤动态变形模量测试仪中的落锤悬挂在控制手杆上，推动控制手杆使落锤自由落下，当落锤弹起后再次将其悬挂在控制手杆上，并推动控制手杆使落锤自由落下，如此重复操作，使落锤对试件进行多次冲击测试，并记录每次冲击测试后所述荷载板的沉陷值；
步骤5，验证所述沉陷值是否符合误差允许范围，如不符合，则按照步骤4中的操作重新进行冲击测试；
步骤6，按照下式
Evd＝22.5/S
计算所述无结合料粒料的动态变形模量，式中：Evd为动态变形模量，单位为MPa；S为荷载板的平均沉陷值，单位为mm；
将所述无结合料粒料的动态变形模量作为检测粒料基层压实质量的指标。
2.根据权利要求1所述的粒料基层压实质量的检测方法，其特征在于，步骤1的子步骤g中，所述试件的标准高度为348～352mm。
3.根据权利要求1所述的粒料基层压实质量的检测方法，其特征在于，步骤5中，所述沉陷值的误差允许范围为0～10％，以所述多次冲击测试的沉陷值的平均值为基准。
4.根据权利要求1所述的粒料基层压实质量的检测方法，其特征在于，步骤1的子步骤g中，所述试件的上表面均匀分布有多个高度测量点，量取后得到试件的多个测量高度，所述试件的多个测量高度分别满足试件的标准高度的要求。
5.根据权利要求1所述的粒料基层压实质量的检测方法，其特征在于，步骤1的子步骤g中，若所述试件的高度不满足试件的标准高度的要求，按照下式
调整试件所需的无结合料粒料的质量，并按子步骤a～子步骤g的操作重新制备试件，直到振动压实后的试件的高度满足要求；式中，m为调整后无结合料粒料的质量，m1为原无结合料粒料的质量，h1为原无结合料粒料质量所得试件的平均高度，h0为试件的标准高度。
6.根据权利要求1所述的粒料基层压实质量的检测方法，其特征在于，步骤1的子步骤a中，所述闷料的时间为0.5～1h。
7.根据权利要求1所述的粒料基层压实质量的检测方法，其特征在于，步骤1的子步骤e中，所述振动器的功率0.75～2.2kW，振动频率为30～50Hz，激振力为50～80kN。
8.一种粒料基层压实质量的评价方法，基于权利要求1所述的粒料基层的检测方法，其特征在于，以所述无结合料粒料的动态变形模量为评价指标，评价所述粒料基层的压实质量。
9.根据权利要求8所述的粒料基层压实质量的评价方法，其特征在于，所述粒料基层的压实质量的评价指标为：无结合料粒料为天然砂砾时，所述无结合料粒料的动态变形模量大于等于50MPa；无结合料粒料为纯碎石时，所述无结合料粒料的动态变形模量大于等于55MPa，无结合料粒料为风化碎石时，所述无结合料粒料的动态变形模量大于等于35MPa。
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