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压实填土最大干密度若干问题的探讨

陕西路桥集团有限公司王剑锋

1、前言
填方在公路建设中占很大比例,对填土质量的控制一直是路基施工中质量控制的重要环节,规范规定采用压实度作为填土压实施工及验收质量的控制标准。具体作法是根据压实填土在公路工程建设中的使用条件和设计要求，确定一个标准压实度，作为质量控制和验收标准。现场检测压实土层的干密度，其与最大干密度比值为实际压实度。实际压实度不低于标准压实度，为压实合格，否则，为压实不合格，同时要求含水在最佳含水量附近。
在实际检测时经常出现压实度大于１００％的情况，很多人认为这不正常，究竟压实度大于１００％正确与否，怎样判断实测结果的正确性，本文通过对标准击实试验求得的最大干密度及理论推导的绝对最大干密度的分析，提出一些观点和见解。
2、由标准击实试验求得的最大干密度
室内标准击实试验采用击实仪，按单位体积击实功为轻（598.2KJ/m3）和重型（2687kJ/m3）两种，目前公路规范规定用重型击实试验为标准求得某一土料的最大干密度。调制不同含水量的土料，经击实后求出不同含水量下的干密度，做干密度和含水量曲线，求得该土料的最大干密度ρdm和最佳含水量W。
根据土的击实理论，最大干密度随击实功的增加而逐渐增大，反之最佳含水量逐渐减小，同时这种增大和减少是递减的。根据此理论和对标准击实试验理论的分析，可以得出，由标准击实试验求得的最大干密度是相对于标准击实功下的最大干密度，它不是理论上的绝对最大干密度，是相对的最大干密度。土料在击实和压实的短暂过程中，发生着复杂的分子间能量转化，土料最大干密度，不仅与压实功的大小有关，而且与土料的种类、成分及成因密切相。
3、理论推导绝对最大干密度
土是由固体颗粒、空气和水组成的三相体系，对应于某一含水量下的土料，可通过理论推导出它的绝对最大干密度。假设土体内土粒体积Ｖs＝１，则孔隙体积Ｖv＝e，土体体积Ｖ＝Ｖ＋Ｖ＝１＋e。土粒比重Ｇs，土体含水量Ｗ（单位为％），饱和度为Ｓr（单位为％）。土体的干密度
ρd=MS/V=ρS*VS/（1+e）=GS*ρW/（1+e）①

式中ρd－干密度，单位g／㎝３；ρs土粒干密度，单位g／㎝３；Ｍs土粒质量，单位g；Ｖ土体体积，单位㎝３；ＶＶ孔隙体积，单位㎝３；Ｖｗ水的体积，单位㎝３；ρＷ水的密度，单位g／㎝３；ｅ土体的空隙比

由Sr=Vw/Vv=W*ρs/ρw/e=w*GS/e②

得ｅ＝ｗ*GS/Sr③

将③式代①得ρd＝GS*ρw/（１+ｗ*GS/（１+ｗ*GS））④
从上式可以看出，在土料一定下，当土体饱和度Ｓｒ＝１００％时，即土体中空气全部排出，孔隙为水所充满时，土体的干密度得到绝对最大值，即下式：
ρdmax=GS*ρw/（1+ｗ*GS）⑤
若含水量采用百分数表达，则为

ρdmax=GS*ρw/（1+0.01ｗ*GS）⑥
从⑤或⑥式可看出，当土料一定时，其颗粒Ｇｓ比重一定，水的密度ρＷ为定值，相应于某一个含水量，就可以求得其对应的绝对最大干密度。
４、两种最大干密度的比较及在工程中的应用
在工程实践中，经常遇到检测的干密度大于击实试验求得的最大干密度，相应压实度大于１００％的现象，通过以上分析，这种现象是正常的。但是当压实度大于１００％，检验的干密度大于试验最大干密度时，其大于多少是正常，其理论界限是多少，对于这个问题，由理论计算的绝对最大干密度可以正确回答。当含水量检测正确时，检测的干密度小于绝对最大干密度，其值及相应的压实度为正常值，检测的干密度大于绝对最大干密度，其值一定是错误的。
现有一工程实例，某高速公路正在进行上路床的施工，填土材料为低液限粘土，室内击实试验求得的最大干密度ρdm＝1.9g＼㎝３，最佳含水量为Ｗ０＝13％，土粒比重2.70g＼㎝３。对１００米长路段检测６组数据，其中有两组数据压实度大于１００％，现用绝对最大干密度进行检验，结果见表１

序号检测数据压实度（％）绝对最大干密度（g/㎝３）判断结果含水量（％）干密度（g/㎝３）１13.61.911011.97正确２13.21.86981.99正确３13.81.83961.97正确４13.31.83961.99正确５12.81.85972.01正确６13.01.911012.0正确

从中可以看出，两个测点压实度达到１０１％，其对应的干密度与绝对最大干密度相比，仍然有一定差距，土体压实仍有空间和潜力，同时说明室内击实试验求得的最大干密度偏小。随着科技的发展和机械工业的进步，机械化设备不断更新，由标准击实试验求得的最大干密度已日益显得偏小，难以适应施工中的设备能级状况和高速公路对压实质量的要求，因此，最大干密度的试验标准不能一成不变，应不断发展和修订；同时填土的最大干密度是有极限的，不能无限增大的。
５、结论
标准击实试验求的最大干