ASTM击实试验标准试验方法D-698-00a.doc

Designation: D 698 OOa1击实试验标准试验方法1、 范围1、1 这些试验方法适用于实验室击实方法,以确定土得含水率与干重度之间得关系(击实曲线),在直径为4或6in、(101、6或152、4mm)模子里,重为5、5lbf(24、4N)得重锤从12in、(305mm)得高度掉落,产生12,400(600)得击实作用力。注释1注释21、2 这些试验方法仅应用于含30%或更少质量得保留在in、(19、0mm)筛上得土(材料)。注释31、3 提供三种供选择得方法。使用得方法应按规范说明得,规范为试验材料得说明。如果没有指定方法,方法得选择应基于材料等级。1、3、1 方法A:1、3、1、1 模子直径4in、(101、6mm)。1、3、1、2 材料通过No、4(4、75mm)号筛。1、3、1、3 分层三层。1、3、1、4 每层击数25。1、3、1、5 用料如果保留在No、4(4、75mm)号筛得质量含量为20%或就是更少得材料可使用。1、3、1、6 其它用料如果方法没有明确指定,符合等级要求得材料都可能被方法B或C使用。1、3、2 方法B:1、3、2、1 模子直径4in、(101、6mm)。1、3、2、2 材料通过in、(9、5mm)筛。1、3、2、3 分层三层。1、3、2、4 每层击数25击。1、3、2、5 用料如果保留在No、4(4、75mm)号筛得质量含量超过20%得材料与保留在in、(9、5mm)筛得质量含量为20%或更少得材料可使用。1、3、2、6 其它用料如果该方法中没有明确指定,符合等级要求得材料可能被试验方法C使用。1、3、3 方法C:1、3、3、1 模子直径6in、(152、4mm)。1、3、3、2 材料通过inch(19、0mm)筛。1、3、3、3 层数三层。1、3、3、4 每层击数56击。1、3、3、5 用料如果保留在in、(9、5mm)筛得质量含量超过20%得材料与保留在inch(19、0mm)筛得质量含量超过30%得材料可使用。1、3、4 直径6in、(152、4mm)得模子不能用在试验方法A或就是B。注释41、4 如果试验含有超过质量百分数超过5%得超粒径部分(粗粒),则该材料在该试验中,必须对单位质量与试样含水率或就是合适得野外原位测试试样密度采用操作规程D 4718修正。1、5 该测试方法对于不能自由排水得土通常会产生一个已定义好得最大干重度。如果该测试方法用于自由排水土,最大重度可能不能定义好,可能小于试验方法D 4253取得得值。1、6 用英寸 英镑单位表示得值被认为就是标准值。用SI单位表示得值仅作为信息提供。1、6、1 在工程领域实践习惯单位同时用质量与力,两种单位可交换使用,除非包含动力计算。这就暗中结合了两种单位系统,也就就是,绝对体系与重力体系。在同一标准里结合了两种独立得单位系统按科学方法来说就是不希望得。该标准已经使用英寸英镑(重力体系)单位,英镑(lbf)表示单位力。使用质量(lbm)就是为了单位使用得方便,并不就是想传达使用这样使用在科学方法上就是正确得。值都按照IEEE/ASTM SI 10转换成SI系统。使用天平或就是台秤记录质量英镑(lbf)或就是记录密度用lbm/f不能认为就是违反该标准。1、7该标准试验方法没有包含所有得安全问题,即便要,也应联系实际需要。在试验前确定合适得安全、健康守则与决定其规章制度适用得局限性就是试验者得责任。2、 参考文件3、 术语3、1 定义:一般定义见术语D 653。3、2 该标准特定得术语描述:3、2、1 超尺寸部分(粗粒),in%总试样中得该部分不能用于击实试验;可能为总试样保留在No、4(4、75mm),in、(9、5mm)或就是in、(19、0mm)筛上得部分。3、2、2 标准力应用该试验得仪器与方法产生得12,400(600)得作用力。3、2、3 标准最大干重度,对于用标准作用力得击实试验,由击实曲线定义得最大值。3、2、4 标准最优含水率,in%用标准作用力,土能被压实到最大干重度时得含水率。3、2、5 试验部分(细粒),in%总试样中用于击实试样得部分;在方法A中就是通过No、4(4、75mm)号筛得部分,在方法B中就是小于in、(9、5mm)筛,在方法C中就是小于in、(19、0mm)筛。4、 试验方法概要4、1 将选定含水率得土分三层放入给定尺寸得模子里,每层用5、5lbf(24、4N)得撞锤从12in、(305mm)得高度掉落击实25击或就是56击,使土遭受大约12,400 ftlbt/ft3(600kNm/m3)得击实作用力。结果确定干重度。对足够数量不同含水率得土试样重复上述步骤以确定干重度与含水率之间得关系。当绘图时,该数据代表曲线得关系,众所周知得击实曲线。最优含水率值与标准最大干密度都就是从击实曲线确定。5、意义与作用5、1 土放置作为工程填土(堤坝,基础垫层,路基)被击实直密实状态,以获得满意得工程性质,如剪切强度,可压缩性或就是渗透性。同样,地基土常压实以改善它们得工程性质。试验室击实试验提供决定击实百分度与需要得含水率得依据以达到需要得工程性质,用于施工控制以确保达到需要得压实度与含水率。5、2 在设计工程填方、剪切、固结、可渗性或其它试验要求期间,通过击实准备在某些含水率得测试试样,达到某些重度。通常操作就是先确定最优含水率与最大干重度,通过击实试验。测试试样在一选定得含水率,湿于或就是干于最优含水率,或者最优含水率,与在选定干重度下击实,选定得干重度关系到最大干重度得百分含量。含水率得选择,湿于或就是干于最优含水率或就是在最优含水率与干重度可能基于以往得经验,或者调查一范围值确定击实需要得百分率。5、3 经验表明在5、2里得方法纲领或就是在5、1节里讨论得施工控制方面都极难实现或产生错误得结果,当在处理某些土时。5、3、15、3、3描述典型问题土,问题都就是当涉及此类土时遇到与可能得解决方法。5、3、1 粗粒含量超过30%粗粒部分(保留在in、(19mm)筛上)就是一个问题。因为此类土,没有ASTM试验方法控制它们得击实,只有少数试验室得装备能确定此类土得试验室最大重度(密度)。尽管试验方法D 4914与D 5030确定此类土得“现场”干密度,执行它们都很困难与昂贵。5、3、1、1 对此类土设计与控制击实得一种方法就是采用测试填充至确定需要得压实度,该方法获得得压实度依据使用说明控制击实得一种方法。一种方法详述得组成部分包含典型使用得击实仪器得型号与尺寸,提升器厚度与许可证号码。注释55、3、1、2 另一种方法就就是采用密度修正系数,由USDI开垦局(1,2)与美国工程师协会发展得。这些修正系数可能应用于含高达约5070%得粗粒得土。每个机构对于那些密度修正系数采用不同得条件。USDI开垦局使用D比率(或者D值),而美国工程师协会采用密度干扰系数。5、3、1、3 使用替代技术(试验方法D 69878,方法D),其中粗粒由细粒替代,不适合确定含粗粒(3)土得最大干重度,。5、3、2 降级土中颗粒在击实期间降级就是一个问题,特别就是当在试验室击实期间出现比原状土较多得降级,就是很典型。典型得降级出现在击实期间残余得细粒土或所有得。当降级发生时最大干重度增大(4),这样试验室最大值就不能代表原位条件。通常在这种情况,最大干密度在原位不可能达到。5、3、2、1 另外,当土遭受降级,采用填土试验与规范方法可能有帮助。使用替代技术就是不正确得。5、3、3 间断级配间断级配土(土含有很多大粒径与有限得小粒径)就是一个问题,因为击实土将比普通土有更大得含水率。为处理这些大量得孔隙,标准试验方法(试验室或就是野外)不得不典型得使用工程判断修改。注释66、 仪器6、1 模子装配模子应为圆柱形,由坚硬金属做成,容积与尺寸在6、1、1或就是6、1、2节与图1与图2里指明。同样见表1。模子墙体应为实心,开口,或就是锥形。开口型可能由两个半圆部分组成,或者沿同一部位开口得管子得一部份,其能安全得锁在一起形成圆柱型,以满足该节得要求。锥形应为内径一致并不能超过模子高度得0、200in、/ft(16、7mm/m)。每个模子应有一个底座与一个延伸得领口装配,两者都由坚硬金属做成与架立,这样能与模子安全附合与很容易得分开。延伸领口装配得高度应延伸至模子得顶部以上至少2、0in、(50、8mm),可能包括一向外张开得上部形成漏斗状,其下至少有0、75in、(19、0mm)得直圆柱部分。延伸领口应与模子内部对齐。底座得底部与中心凹进部分(承受圆柱模子)得底部应平坦。6、1、1 模子,4 in、 模子平均内直径为4、000±0、016in、(101、6±0、4mm),高度为4、584±0、018in、(116、4±0、5mm),体积为0、0333±0、0005 (944±14)。模子装配最小得要求特征如图1。6、1、2 模子,6 in、 模子平均内直径为6、000±0、026in、(152、4±0、7mm),高度为4、584±0、018in、(116、4±0、5mm),体积为0、075±0、0009 (2124±25)。模子装配最小得要求特征如图2。6、2 撞锤如6、2、1节描述得由手工操作得或就是如6、2、2节描述得由机械操作得。撞锤应从自试样表面12±0、05in、(304、8±1、3mm)得高度自由下落。撞锤质量应为5、5±0、02 lbm(2、5±0、01kg),除非机械得撞锤质量可能按试验方法D 2168描述得调整;见注释7。撞锤得锤击面应平整与圆形,除非像6、2、2、1节里注明得,崭新时直径为2、000±0、005in、(50、80±0、13mm)。如果撞锤锤击面破损或就是直径涨满超出2、000±0、01in、(50、80±0、25mm)时,应更换撞锤。注释76、2、1 手动撞锤这种撞锤应配备一导向筒,其充分得干净以使撞锤自由下落且头部不受限制。导向筒每头应至少有四个通风孔(总共8个孔),孔距每头(从中心)in、(19、0±1、6mm)且同一端孔间隔90度。通风孔得最小直径应为in、(9、5mm)。此外孔或逢可能与导向筒成为一体。6、2、2 机械撞锤圆形锤面撞锤应自动得操作,提供统一与完全覆盖试样表面。撞锤与模子最小直径处内表面得间隙应为0、10±0、03in、(2、5±0、8mm)。机械撞锤上符合试验方法D 2168得校准要求。机械撞锤应装配一固定机械装置用于当未操作时支撑撞锤。6、2、2、1 机械撞锤扇形锤面当使用6in、(152、4mm)得模子,可能使用扇形锤面代替圆形锤面。试样接触面应为圆得一象限,圆半径等于2、90±0、02in、(73、7±0、5mm)。撞锤操作时扇形得顶点位于试样得中心。6、3 试样挤压机(选择性)千斤顶,框架或就是启发设备用于将击实试样从模子里挤出。6、4 天平GP5级天平,满足规范D 4753对于可读1g天平得要求。6、5 烘箱恒温调节得,最好就是强制漂移型,在整个干燥箱内能保持230±9(110±5)得统一温度。6、6 直尺任何一把合适长度得硬金属直尺,但不小于10in、(254mm)。直尺得总长度应为机械加工得直边,容许差为±0、005in、( ±0、1mm)。如果厚度大于in、(3mm),刮擦边应倾斜。6、7 套筒in、(19、0mm),in、(9、5mm)与No、4(4、75mm),符合规范E11得要求。6、8 混合工具各种工具,像混合盘,小铲子,泥铲,抹刀等等,或者适当得用于彻底混合试样土与增加水得机械设备。7、 校准7、1 在最初使用前进行校准,在修理或就是其它可能影响试验结果得事件或每不超过测试1000个试样后进行校准,或者每年一次,无论哪项首先出现,对于下列仪器进行校准:7、1、1 天平按照规范D 4753进行评估。7、1、2 模子按附件A1描述得进行体积得确定。7、1、3 手工撞锤按照6、2节核实自由下落得距离,撞锤质量与撞锤锤击面。按照6、2、1节核实导筒要求。7、1、4 机械撞锤按照试验方法D 2168刻度与调整机械撞锤。此外,撞锤与模子内表面得间隙应按照6、2、2节核准。8、 试样8、1 方法A与方法B要求得试样质量大约35 lbm(16kg),试验方法C大约65lbm(29kg),干土。因此,野外试样湿质量各自应至少50 lbm(23kg)与100 lbm(45kg)。8、2 在适用选择得方法A,B或就是C,测定保留在No、4(4、75mm),in、(9、5mm),或者in、(19、0mm)筛上材料得质量百分数。从总试样中称量出一份代表性试样,按照试验方法D 422或就是方法C 136测定通过相关筛得百分数。只计算这些筛得百分数或就是想要筛得信息。9、 仪器准备9、1 按照使用得方法(A,B或C)选择合适得击实模子。测定与记录它得质量,精确至克。组装模子、底座与延伸领口。检查模子内壁与模子延伸领口对齐。如果没有,则调整对齐。9、2 检查撞锤装配处于良好得工作状况与零部件没有松或就是磨损。做必要得调整与修理。如果进行了调整或修理,撞锤必须重新校准。10、 步骤10、1 土:10、1、1 决不能重新使用以前在试验室击实使用过得土。10、1、2 当使用本标准中试验方法测试含水得高岭石,或者以前有经验表明对特殊土使用空干,产生得结果将改变,则采用湿法准备方法(见10、2)。10、1、3 按照10、2(更好)或10、3节准备试验湿试样。10、2 湿得准备方法(更好)先前没有干燥试样,将它过No、4(4、75mm),in、(9、5mm),或者in、(19、0mm)筛,依赖采用得方法(A,B或就是C)。测定步骤中土地含水率。10、2、1 准备四份包含估计得最优含水率得试样(最好五份)。应首先准备一份最优含水率得试样,同过试验加水与混合(见注释8)、选择其余试样得含水率,至少两个试样分别大于与小于最优含水率,含水率差为2%。至少两个含水率大于与小于最优含水率,其由干重度击实曲线精确定义(见10、5)。一些最优含水率很高得土或就是相对平坦得击实曲线可能需要加入大量水以获得定义得最大干重度。含水率增加不能超过4%。注释810、2、2 采用方法A或B击实,每份试样使用大约5lbm(2、3kg)过筛土,或者采用方法C时每份13lbm(5、9kg)。为获得试样在10、2、1节中选定得含水率,按下面方法加或移走需要数量得水:加水,在混合期间喷入土中;移走水,让土在空气中干燥在环境温度下或在干燥仪器,试样温度不能超过140(60)。在干燥频繁得混合土以保持均匀得水分分布。完全混合每份试样以确保全过程水分得均匀分布,然后放入独立覆盖得容器并在击实前按表2要求放置最短时间。至于选定放置时间得目得,土可能按试验方法D 2487,操作规程D 2488或者从同一材料源在其它试样上得数据分类。为仲裁试验,分类应采用试验方法D2487。10、3 干准备方法如果试样太湿而不易碎,通过空气干燥降低含水率直至材料易脆。干燥可能在空气中或就是通过使用干燥设备,试样温度不能超过140(60)。完全破碎团块,并避免使单个粒子粉碎。将试样过适当得筛:No、4(4、75mm),in、(9、5mm),或者in、(19、0mm)筛。当为在6in、模子击实准备材料通过大于in、(19、0mm)筛时,为了促进在此后得土样混合中水分分布,充分粉碎团快至至少能通过in、(9、5mm)筛。10、3、1 按10、2、1节准备至少四份(最好五份)试样。10、3、2采用方法A或B击实,每份试样使用大约5lbm(2、3kg)过筛土,或者采用方法C时每份13lbm(5、9kg)。按10、3、1节中选定试样含水率值,加入需要得水量。按照10、2、2节指明得试样准备方法干燥土与往土中加水并保存试样。10、4 击实如果需要,在保存后,每份试样应按如下击实:10、4、1 测定与记录模子或就是模子与底座得质量。10、4、2 组装并固定模子与领口之底座。模子应放在一致得坚硬基础上,像圆柱体或质量不小于200lbm(91kg)得混凝土立方体。固定底座至坚硬基础。附加装置至坚硬基础得方法允许在击实结束后容易移走模子装配、领口与底座。10、4、3 分三层击实试样。击实后,每层应厚度大致一样。在击实前,往模子里装填松土至每层统一得厚度。在击实前轻轻得压实土直至没有蓬松得或就是松散状态土,使用人工击实撞锤或就是一直径2in、(50、8mm)得圆柱体。在开始得两层,连续击实,任何邻近模子壁而不能击实得土或伸出击实面至上得土都应整理。所有土得数量应满足,在第三层击实得土样应稍微伸入领口,但不能超出模子顶部in、(6mm)。如果击实后得第三层伸出模子顶部超出in、(6mm),该试样应作废。当在第三层得最后两击导致撞锤底部伸直击实模子顶部以下时,试样应作废。10、4、4 对于4in、(101、6mm)模子,每层击实25击。对于6in、(152、4mm)模子击实56击。注释910、4、5 在操作手工撞锤时,在撞锤向上提时注意避免提起导筒。保持导向筒平稳并垂直偏角在5以内。使用同一击实速率,大约25击/min,均匀得覆盖试样表面。10、4、6 紧接着最后一层击实,从模子移去领口与底座,除非像10、4、7节说明得。一把小刀用于修整邻近领口得土,在移走前将土从领口松下,以避免扰动在模子顶部以下得土。10、4、7 小心得修整击实试样,甚至模子顶部,使用直尺跨过模子顶面刮擦以形成平整得表面。起始刮擦模子顶表面得试样,用小刀阻止土从模子顶面下扯掉。用未使用得土或从试样上修整下来得土填充任何顶部小孔,用手指摁,然后再用直尺在模子顶面刮擦。当模子体积就是在没有底座得情况下测定时,在模子底部重复上述合适得操作进程。对于非常湿或干得土,如果移去底座,土或水可能损失。对于这种情况,让底座附着模子。当底座附着时,模子得体积必须按底座连着模子校准而不就是像附录A1、A1、4说得塑料或就是玻璃板。10、4、8 测定与记录试样与模子得质量,精确至g。当附着底座时,测定与记录试样、模子与底座得质量,精确至g。10、4、9 从模子里移走材料。通过使用全部试样(更好得方法)或就是代表性得一部份,测定试样得汗水率。当使用全部试样,破碎以利于干燥。否则,从中心轴向切开击实试样,从切面取大约500g得材料。按试验方法D 2216测定含水率。10、5 击实完试验后,对比湿重度,确保期望形式获得得数据即从最优含水率两边,能达到干重度曲线。绘制每个试样得湿重度与含水率得关系曲线对以上评价能有帮助。如果期望得形式没有得到,将需要附加得击实试验。一般来讲,一个含水率值,含水率得湿度定义为最大湿重度就是足够确保数据在比最大干密度得最优含水率更湿得这边。11、 计算11、1 按11、3与11、4中解释得计算每个击实试样得干重度与含水率。绘制值与画击实曲线,一条同过各点得平滑曲线(见例子,图3)。绘制干重度精确至0、1 (0、2),含水率精确至0、1%。从击实曲线,确定最优含水率与最大干密度。如果从试样中移走了超过5%得粗粒材料,按照操作规程D 4718计算修正所有试样最优含水率与最大干重度。可能修正至适当得野外原位密度测试试样而不就是至试验室测试试样。11、2 绘制饱与(100%)曲线。饱与状态下得值能按11、5节中解释得计算(见例子,图3)。注释10注释1111、3 含水率,按照试验方法D 2216计算。11、4 干重度如下计算湿密度(1),干密度(2),然后干重度(3):式中: = 击实试样得湿密度, = 模子与湿试样得质量,kg, = 模子得质量,kg, = 模子得体积,(见附录A1)。式中: = 击实试样得干密度, = 含水率,%。或式中: = 击实试样得干重度。11、5 为绘制饱与曲线计算点值或孔隙不含空气曲线选定值得干重度,计算相应饱与状态下相应含水率得值,如下:式中: = 饱与含水率,%, = 水得重度,在20下为62、32 (9、798), = 土得干重度, = 土得比重。12、 报告:数据记录表/表格12、1 记录表/表格应包含以下信息:12、1、1 使用得方法(A,B或C)。12、1、2 使用得准备方法(干法或湿法)。12、1、3 如果测定,试样得含水率。12、1、4 标准最优含水率,精确至0、1%。12、1、5 标准最大干密度,精确至0、1。12、1、6 撞锤描述(人工或机械)。12、1、7 当使用方法(A,B或C)时,土过相应筛得数据。12、1、8 试验使用材料得描述,描述依据操作规程D 2488,或就是按试验方法D 2487分类。12、1、9 比重及其确定方法。12、1、10 试验中使用材料得来源,例如,工程名称、取样位置、取样深度与外观。12、1、11 击实曲线绘制显示出用于确定击实曲线得击实点,并绘制饱与曲线,指出最大干重度与最优含水率。12、1、12 如果使用了超尺寸颗粒(粗粒),则粗粒修正数据,包括粗粒含量,%。13、 精度与误差13、1 精度表3与表4给出了不同土类得试验数据结果可接受得判断标准。这些精度估计基于ASTM关于土与试验项目指导下得多试验室项目结果。在项目中,采用方法A与干贯入方法。此外,一些试验室对每类型土完成了三次重复测试(三重测试实验室),而其余试验室对每类型土完成了一次测试(单次测试实验室)。在13、1、4节里给出了测试土得描述。精度估计值随土得类型变化而变化,可能随着使用方法(方法A,B或C,或干/湿备样方法)得不同而变化。当这些估计应用于另一种土、方法或就是备样方法时,需做出判断。13、1、1 表3得数据基于由每个三次重复测试试验室在每类型土上完成得三重测试。单一操作者与多实验室标准差在表3纵列4中,按照操作规程E 691取得,该规程建议每个测试试验室完成最少三次重复试验。由同一操作者在同样得材料上,使用同样得仪器设备,在最短得操作时间里,完成两次正确操作得试验结果不能超过在表3纵列5得单一操作者得d2s极限。d2s得定义见表1脚注D。由不同操作者在不同时间里两次正确操作试验完成得结果,差值不应超过在表3纵列5得多试验室得d2s极限。13、1、2 在ASTM关于土与测试项目里,许多试验室在每种土上只完成一次测试。这在设计与建设行业就是普遍得操作。在表4里每类土得数据就是基于从三重测试实验室得第一次测试结果与从其它试验室得单次测试结果。由不同得实验室、不同得操作者、不同得仪器设备与不同得时间完成得两次正确操作试验得结果,其变化不能大于在表4纵列5中列出得d2s极限。表3与表4得结果不同,就是因为数据设置不同。13、1、3 表3展示了按照操作E 691对来自未取得试验室资质得三次试验数据得严格解释。表4来源于代表一般操作得试验数据。13、1、4 土类型基于联合实验室测试结果,在该项目中使用土得描述按照操作规程D 2487。此外,给出土得当地名称。13、2 误差对于该试验方法没有能够得参考值,因此,误差不能确定。14、 关键词14、1 用标准作用力冲击击实;密度;湿度密度曲线;替代测试;压实性质;土压实;试验室测试。ANNEX附录(Mandatory Information强制实行信息)A1、 VOLUME OF PACTION MOLD附录1、 击实模子得体积