T 0921—2019挖坑灌砂测试压实度方法

1适用范围

1.1本方法适用于现场测试基层或底基层、砂石路面及路基结构的压实度，以评价结构层的压实质量。

1.2本方法不适用于填石路堤等有大孔洞或大空隙的结构压实度测试。

2仪具与材料技术要求

(1)灌砂设备：灌砂设备包括灌砂筒、标定罐和基板。

①灌砂筒：金属材质，形式和主要尺寸如图T 0921所示，并符合表T 0921-1的规定。灌砂筒上部为储砂筒，下部为圆锥体漏斗，筒底与漏斗顶端铁板之间设有开关。灌砂筒的选择：测试前，应根据填料粒径及测试层厚度选择不同尺寸的灌砂筒，并符合表T 0921-2的规定。

②标定罐：金属材质，上端有罐缘，形式和主要尺寸如图T 0921所示，并符合表T 0921-1的规定。

图T 0921灌砂筒和标定罐(尺寸单位：mm）

1－开关；2-罐缘

③基板：金属材质的方盘，盘中心有一圆孔，主要尺寸符合表T 0921-1的规定。

表T 0921-1灌砂设备的主要尺寸要求

注：储砂筒的容积可按照检测层厚度不同而适当调整，其他指标不变，以保证灌砂过程连续。

表T 0921-2灌砂筒类型(单位：mm）

注：路基填料最大粒径超过100mm的，应采用其他方法测试压实度；当挖坑过程中存在超过规范规定粒径的10%的填料时，应另在附近选点重做。试验过程中若发现储砂筒内砂不足以填满试坑时，说明灌砂筒尺寸过小，应选择较大尺寸的灌砂筒重新试验，而不应在试验过程中添加量砂。

(2)玻璃板：边长约为500～600mm的方形板。

(3)试样盘和铝盒：小筒挖出的试样可用铝盒存放，大筒挖出的试样可用300mm×500mm×40mm的搪瓷试样盘存放。

(4)电子秤：分度值不大于1g。

(5）电子天平：用于含水率测试时，对细粒土、中粒土、粗粒土的分度值宜分别为0.01g、0.1g、1.0g。

(6)含水率测试设备：铝盒、烘箱、微波炉等。

(7)量砂：粒径0.3～0.6mm清洁干燥的砂，约为20～40kg。使用前应洗净、烘干，筛分至符合要求并放置24h以上，使其与空气的湿度达到平衡。

（8）盛砂的容器：塑料桶等。

（9）温度计：分度值不大于1℃。

（10）其他：凿子、改锥、铁锤、长把勺、长把小簸箕、毛刷等。

3方法与步骤

3.1准备工作

(1)按照有关标准和规程对结构层填料进行击实试验，得到最大干密度p。

(2)按本方法第2部分规定选用灌砂设备。

(3)标定灌砂设备下部圆锥体内砂的质量：

①在储砂筒筒口高度上，向储砂筒内装砂至距筒顶15mm±5mm。称取装入筒内砂的质量m₁,准确至1g。以后每次标定及试验都应维持装砂高度与质量不变。

②将开关打开，让砂自由流出，并使流出砂的体积与标定罐的容积相当(或等于工地所挖试坑的体积),然后关上开关。

③不晃动储砂筒，轻轻地将灌砂筒移至玻璃板上，将开关打开，让砂流出，直到筒内砂不再下流时，将开关关闭，取走灌砂筒。

④称量留在玻璃板上的砂或称量储砂筒内砂的质量，准确至1g。玻璃板上的砂质量就是圆锥体内砂的质量m₂。

⑤重复上述测量3次，取其平均值。

(4)标定量砂的松方密度ps:

①用15～25℃的水确定标定罐的容积V,准确至1mL。

②在储砂筒中装入质量为m₁的砂，并将灌砂筒放在标定罐上，将开关打开，让砂流出。在整个流砂过程中，不要碰灌砂筒，直到储砂筒内的砂不再下流时，将开关关闭。取下灌砂筒，称取筒内剩余砂的质量m₃,准确至1g。

③按式(T 0921-1）计算填满标定罐所需砂的质量。

m=m₁-m₂-m₃(T 0921-1)

式中：m——标定罐中砂的质量(g）;

m₁——装入储砂筒内砂的质量(g）;

m₂——灌砂筒下部圆锥体内砂的质量(g）;

m₃——灌砂入标定罐后，筒内剩余砂的质量(g）。

④重复上述测量3次，取其平均值。

⑤按式(T 0921-2）计算量砂的松方密度。

ρs=ma/V

式中：ρs——量砂的松方密度(g/cm³）;

V——标定罐的体积(cm³）。

3.2测试步骤

(1)在试验地点，选一块平坦表面，将其清扫干净，面积不得小于基板面积。

(2)将基板放在平坦表面上。当表面的粗糙度较大时，将盛有量砂(m₁）的灌砂筒放在基板中孔上，做好基板位置标识。将灌砂筒的开关打开，让砂流入基板中孔内，直到储砂筒内的砂不再下流时关闭开关。取下灌砂筒，并称量储砂筒内砂的质量m₅,准确至1g。

(3)取走基板，收回留在试验地点未混入杂质的量砂，重新将表面清扫干净。

(4)将基板放回原处并固定，沿基板中孔凿洞(洞的直径与灌砂筒直径一致）。在凿洞过程中，不应使凿出的材料丢失，并随时将凿松的材料取出装入塑料袋中或大铝盒内密封，防止水分蒸发。试洞的深度应等于测试层厚度，但不得有下层材料混入。称取洞内材料质量m,准确至1g。当需要测试厚度时，应先测量厚度后再称量材料总质量。

(5)从挖出的全部材料中取有代表性的试样，放在铝盒或洁净的搪瓷盘中，按照《公路土工试验规程》(JT GE40—2007）的有关规定测试其含水率w。单组取样数量如下：用小灌砂筒测试时，对于细粒土，不少于100g;对于各种中粒土，不少于500g。用中灌砂筒测试时，对于细粒土，不少于200g;对于各种中粒土，不少于1000g;对于粗粒土或水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定材料，宜将取出的材料全部烘干，且不少于2000g,称取其质量m。用大型灌砂筒测试时，宜将取出的材料全部烘干，称取其质量m。

(6)储砂筒内放满砂到要求质量m,将基板安放在试坑原位上。灌砂筒安放在基板中间，下口对准基板中孔，打开灌砂筒开关，让砂流入试坑内。在此期间，不应碰灌砂筒，直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关。取走灌砂筒，并称量筒内剩余砂的质量m₄,准确至1g。

(7)如清扫干净的平坦表面粗糙度不大，也可省去步骤(2）和(3）的操作。在试洞挖好后，将灌砂筒直接对准试坑，中间不需要放基板。打开灌砂筒开关，让砂流入试坑内。在此期间，不应碰灌砂筒，直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关。取走灌砂筒，并称量剩余砂的质量m4,准确至1g。

（8）取出储砂筒内的量砂，以备下次试验时再用。

（9）取走基板，将留在试坑内未混入杂质的量砂收回。将坑内剩余量砂清理干净后，回填与被测结构同材质的填料，并用铁锤分3~4层夯实。

（10）回收的量砂烘干、过筛，并放置24h以上，使其与空气的湿度达到平衡后可以继续使用。若量砂中混有杂质，则应废弃。

4数据处理

4.1按式(T 0921-3）或式(T 0921-4）计算填满试坑所用砂的质量。灌砂时，试坑上放有基板：

mb=m₁-m₄-(m₁-m₅)

灌砂时，试坑上不放基板：

mb=m1-mˊ4-m2

式中：mb——填满试坑所用砂的质量(g）;

m₁——灌砂前灌砂筒内砂的质量(g）;

m₂——灌砂筒下部圆锥体内砂的质量(g）;

m₄、mˊ4——灌砂后，储砂筒内剩余砂的质量(g）;

(m₁-m₅)——灌砂筒下部圆锥体内及基板和粗糙表面间砂的合计质量(g）。

4.2按式(T 0921-5）计算试坑材料的湿密度。

ρw=mw/mb×ρs

式中：ρw——试坑材料的湿密度(g/cm³）;

m——试坑中取出的全部材料的质量(g）;

ρs——量砂的松方密度(g/cm³）。

4.3按式(T 0921-6）计算试坑材料的干密度。

ρd=ρw/（1+0.01w）

式中：ρd——试坑材料的干密度(g/cm³）;

w——试坑材料的含水率(%）。

4.4当为水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定土时，可按式(T 0921-7）计算干密度。

ρd=md/mb×ρs

(T 0921-7)式中：

Pa——当为水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定土时的干密度(g/cm³）;

mb——试坑中取出的稳定土的烘干质量(g）。

4.5按式(T 0921-8）计算施工压实度。

K=ρd/ρc×100

(T 0921-8)式中：Pa——试样的干密度(g/cm³）;

P一由击实等试验得到的最大干密度(g/cm³）。

5报告

本方法应报告下列技术内容：

(1)测试位置信息(桩号、层位等）。

(2)干密度、最大干密度。

(3）压实度。

条文说明

本方法的修订参考《土工试验方法标准》(GB/t 50123—1999）、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JT GE51—2009）、《公路土工试验规程》(JT GE40—2007）、《铁路工程土工试验规程》(t B10102—2010）以及美国AASHt O标准等试验方法编写，同时引入近期国内成熟的研究成果。修订的内容主要包括灌砂筒类型选择、板厚修订、材质统一，同时增加灌砂高度、标定时温度等。

挖坑灌砂法是施工过程中现场测试最常用的试验方法之一，是标准方法。此方法表面上看颇为简单，但实际操作时试验人员经常掌握不好，引起较大误差，又因为它是测试压实度的依据，所以是质量检测部门与施工单位之间发生矛盾的主要环节，因此应严格遵循试验方法的每个细节。提高试验精度，尽量注意以下环节：

(1)量砂要规则，每换一批次量砂，都需要重新测试圆锥体内砂的质量和松方密度。试坑内回收的量砂未经处理不得重复使用，因此量砂宜事先多准备，切勿到试验时临时找砂。

(2)灌砂筒的选择应遵循以填料粒径为主，测试层厚度为辅的原则。《公路路基施工技术规范》(JT GF10—2006）中规定“一般情况下，路基填料最大粒径应为100mm(路床、零填或挖方路基）或150mm(路堤）”,本方法规定了填料最大粒径小于或等于100mm时灌砂筒尺寸，当最大粒径在100～150mm时，检测机构一般根据实际情况选用直径超过250mm的灌砂筒或采用灌水法测试压实度，如果挖坑过程中发现超过规范规定粒径的10%的填料时一般另选点重做；对于粒径允许值更大的土石路基或填石路基，一般选用沉降差法控制压实质量。

超粒径现象在实际测试过程中时有发生，遇到这类问题时，测试人员需首先分析属于离析现象还是属于偶发性现象或普遍性现象。对于离析现象需通知施工人员进行处理；对于偶发性现象需根据超粒径尺寸百分率确定是否另外选点，不建议依据《公路土工试验规程》(JT GE40—2007）对超粒径颗粒进行校正(原因：方法复杂、代表性差、无数据支持）；对于普遍性现象可采用其他方法测试压实质量，或重做击实试验，对于粒径规律性强的填料，也可通过多组击实试验找到压实度修正系数和填料不同级配间的关系，从而对压实度测试结果进行校正，但需注意仅限于地区或具体建设项目。

(3)量砂的松方密度标定结果直接影响压实度测试结果，因此在标定时尽量使标定罐深度与试坑深度相近。现场试验数据表明，当标定罐深度每增加5cm时，量砂松方密度增加0.15%左右，对现场测试结果无实质影响，所以在大规模施工检测中可以用深度为15cm的标定罐标定的量砂松方密度测试不同厚度的压实层，但层厚不应超过30cm。

(4）含水率测试可以采用快速测试的方法，根据研究结果，微波炉测试细粒土含水率与烘干法测试含水率结果的相关性在99%左右，因此可以研究使用微波炉测试细粒土的含水率。

(5)地表面要处理平整，因为只要表面凸出一点(即使1mm）,使整个表面高出一薄层，其体积便算到试坑中去了，再加上基板厚度，将较大程度地影响试验结果，因此本方法一般先放上基板测试一次粗糙表面消耗的量砂。只有在非常平整的情况下方可省去此步骤。