李文强
广东中致检测技术有限公司 广东省云浮市 527300
摘要：随着我国社会经济的快速发展，高等级公路逐渐覆盖全国各地区。我国疆域辽阔，地质条件复杂，尤其在西北地区以黄土为典型。将黄土直接作为路基填料，受到雨水浸润后其强度和稳定性显著下降。加州承载比（下面简称CBR）是由美国材料试验协会（ASTM）对路面基层承载力提出的一种标准试验方法。国外大多将CBR作为路面材料和路基土的设计参数，而我国在沥青路面设计中采用回弹模量作为设计指标，将CBR指标及试验作为选择路基填料的依据。由于CBR技术使用简单且设备价格合理，因此，在我国很多地区得到广泛应用，本文主要对CBR试验检测技术的原理及试验步骤进行分析，依托实际工程，评价其在公路工程实际应用中的效果。
关键词：CBR试验；检测技术；公路工程
1 CBR原理及试验检测步骤
1.1 基本原理
试验环境模拟最不利的情况，试验前首先将材料浸水4d，为模拟室外路基对天然土基产生的附加应力，进行贯入试验时应在试件顶面增设一个荷载板，试件材料的强度越大，则贯入量为2.5mm或5.0mm的荷载就越大，即测得的CBR值越大。
1.2 CBR试验检测
1.2.1 试料准备
试验前首先需要取样，试样质量直接决定CBR试验结果，因此，取样时必须严格按照规范要求，清除表层土后对同一垂直面的上中下三层分别选取等质量的土样。根据规范要求，土样需要通过5mm的筛孔，但根据以往经验发现，施工现场选取土样一般都不满足要求，需要经烘干捣碎后方可顺利通过5mm的筛孔。此外，还需将大于40mm的土颗粒剔除并记录这部分土颗粒质量。试验前一天需要测定土样的含水量，不同的含水量条件会对强度造成影响，当含水量过大时应进行风干。针对不同的土颗粒大小，土样质量有一定要求，具体见表1。
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1.2.2 试件制备
根据颗粒粒径选择合适的试筒，将试筒置于底板上，并按顺序依次放置垫块、滤纸和套环。为使试件达到最大干密度，需确定击实方法和击实次数。将土样放置在金属盘内，采用四分法对其进行筛分，以最佳含水量为标准，向试样上喷洒之前计算好的用水量，以确保试样含水量保持在±2%左右。当土质较特殊时，如水泥稳定土，需将土浸湿后添加水泥进行搅拌，以最佳含水量为标准对细粒土的含水量进行控制，为防止水分蒸发，将试验用试样装入密封的塑料袋中。最后，将准备好的试料倒入试筒内，表面初整平后进行击实，第一层击实后需要对其击实高度进行检验，不合格应及时进行调整，以便对后面两层进行击实，并将试样层面进行“拉毛”。重复上述方法进行其余每层试样的击实试验。大试筒击实后，试样不宜高出筒高10mm。满足规范要求后取下套环和垫块，对试筒表面进行修整，记录试件和试筒总质量。
1.2.3 膨胀量测量
若对素土进行检测，同时为保证试件顶面压力和结构层压力保持一致，可以设置多孔板以便施加5.0kg的荷载。为测量试件泡水后的膨胀量，将试件试筒和多孔板一起置于水槽中（先不放水），拉紧模具并安放百分表，读取表中数据。当水浸入到试件顶部25mm时停止注水，浸水96h后读取百分表数据，计算膨胀量。最后将试件从水槽中取出，将表面水擦拭干净后放置15min，卸除多孔板、底板和滤纸后称取试样质量，计算试样密度和湿度变化。
1.2.4 贯入试验
根据规范要求采用1.0～1.25mm/min速度进行贯入试验，试验时也需在试样顶部施加荷载以增加荷载板重量，先在贯入杆上施加45N荷载，然后将测力计和位移传感器数据归零。使贯入量为2.5mm时，能有5个以上的力值、位移读数。
1.3 CBR试验影响因素分析
分别对碎石土、山皮土和表土3种类型土质的液限、塑限、最大干密度等指标检测的基础上，分析其CBR值变化特点，见图1。
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由图1可知，由于碎石土不含有黏性土壤，且其颗粒粒径较大，所以在浸水后膨胀量最小，CBR值最大，而表土大都由淤泥质亚黏土组成，其土颗粒粒径较小，吸收较多水分导致膨胀量增大，CBR值最小。
2 工程实践
2.1 工程概况
某高速公路位于我国西北部地区，为提高公路路基强度和稳定性，对该地区黄土路基进行改性，本文选用掺加生石灰的方式，分别在不同击实次数、不同掺灰量和浸水条件下进行CBR试验，研究其对CBR试验结果的影响。本文采用重型击实法，生石灰掺量分别为1%、2%、3%和4%，试件分三层击实，每层击实次数分别为30、50、70和98，检测在不浸水条件下和浸水1d、2d、3d、4d条件下的CBR值。试验按照《公路土工试验规程》（JTG E40—2007）进行。
2.2 掺灰量对压实度的影响
为研究黄土路基在掺加石灰后对其密实度的影响，本文按照以上要求制作试件并测其压实度，试验结果见表2。
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由表2可知：
（1）在击实次数相同的条件下，掺加石灰后的压实度明显小于不掺加石灰的，且随着石灰掺量的逐渐增加，路基压实度逐渐降低，主要由于掺加石灰后黄土颗粒之间的凝聚力降低，导致石灰土塑性下降，同时黄土路基中一部分水分与石灰产生水化作用，增加了黄土颗粒之间的内摩擦力，进而影响压实效果。
（2）在掺灰量相同的条件下，随着每层击实次数的增加，黄土路基压实度逐渐提升，但可压实空间在逐渐减小。
2.3 浸水时间对CBR的影响
选择击实次数为70次，对掺加石灰的黄土试样在浸水1d、2d、3d、4d后的CBR值进行检测，见表3。
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通过分析可知，CBR值随着掺灰量的增加逐渐增大，在掺灰量为3%时达到最大值，之后继续增加掺灰量，CBR值反而降低，主要因为石灰掺量在很少时可以对黄土起到稳定作用，石灰本身的塑性、膨胀率等参数减小使得石灰土密度增大。当石灰掺量继续增加导致石灰在黄土中的分散均匀性变差，部分石灰在土壤中以自由灰的形式分布，从而使路基强度下降，因此，针对黄土路基，推荐石灰最佳掺量为3%。
3 结论
本文通过对CBR试验检测原理及试验步骤进行研究，依托实际工程，对掺加石灰的黄土地区路基CBR值进行检测，得出以下结论：
（1）路基压实度和掺灰量、含水量及击实功均有关系，不能仅通过提高击实功来增大路基强度。
（2）黄土路基CBR值随浸水时间的增加逐渐减小，但浸水后期强度逐渐增大，说明石灰可以显著提高黄土路基的强度和稳定性。
（3）针对黄土路基，掺灰量相同条件下击实70次的CBR值最大，在击实次数相同的条件下推荐石灰最佳掺量为3%。
参考文献
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