CNS 12382-2006 Method of test for the California Bearing Ratio (CBR)《夯实土样加州载重比试验法》.pdf

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1、 1 印月 95 11 月 本標準非經本局同意得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 號 ICS 93.080.01 A328012382經濟部標準檢驗局印 公布日期 修訂公布日期 77 8 月 11 日 95 11 月 16 日 (共 9 頁 )夯實土樣加州載重比試驗法 Method of test for the California Bearing Ratio(CBR) 1. 適用範圍 1.1 本標準規定量測路基、基層或底層材 料，經由試驗室夯實所得試體承載力之試驗方法。 1.2 材料中含有大於試驗篩 19 mm CNS 386 以上之粒料時，應取通過 19 mm 之部分進行試驗，同時停

2、留在 4.75 mm 至 75 mm 間材料量之比例維持不變。 1.3 本試驗法可量測土壤於規定壓實試驗 中所得之最佳含水量或含水量範圍及規定乾密度時之 CBR 值，此乾密度通常以 CNS 11777土壤含水量與密度關係試驗法（標準式夯實試驗法）或 CNS 11777-1土壤含水量與密度關係試驗法（改良式夯實試驗法）所得最大乾密度之百分比表示。 1.4 本標準中所列數值以國際單位制 (SI)為準。 2. 要義與應用 2.1 本試驗法用於評估道路與機場舖面所 用路基、基層與底層材料（含再生材料）之潛在強度。經由本試驗法求得之 CBR值可為數種柔性舖面設計方法之一部分。 2.2 在非凝聚性、粗料土

3、壤等夯實土樣之含水量對 CBR 值影響較小之情況，或設計過程時容許不同夯實含水量導致之影響， CBR 之試驗可依規定夯實能量所得之最佳含水量 (OMC)決定，此時之乾密度通常為工地壓實規範規定之最低壓實度。在夯實土樣含水量對 CBR 之影響未知或意欲將此影響計算在內時，則 CBR依壓實規範中允許之含水量範圍決定。 2.3 隨時間發展強之自膠結材，其備樣 標準依工程之評估。如須工程司指示，須將試樣適當養護至可測代表長期 CBR 值之情況為止。 3. 器具 3.1 鋼模：鋼模須為金屬製圓柱形，其內徑為 (152.4 0.7)mm，高度為 (177.80.5)mm，另搭配以高度約 50 mm 之延伸

4、鋼模以及可適宜固定於鋼模任一端之有孔底板（如圖 1）。每種待試土樣應有 3 個以上之鋼模供進行試驗之用。 3.2 夯錘：符合 CNS 11777 或 CNS 11777-1 之規定。 3.3 墊塊：金屬製圓形間距墊塊，直徑為 (150.8 0.8)mm，高度為 (61.4 0.2)mm(1)（參見圖 1）。 註 (1) 鋼模高度為 177.8 mm 時（如圖 1），須使用高度 61.4 mm 之墊塊，以便獲得符合 CNS 11777 及 CNS 11777-1 規定，壓實厚度為 116.4 mm 之試體。 2 CNS 12382, A 3280 圖1加州載重比試驗器M 101.56g 立面圖

5、可得2.270.04kg之厚度平面圖 載重板(可為分裂式或溝槽式) 測微錶焊接夾片平面圖 焊接機械螺釘9.5mm之鑽孔，在夾片與角架間填以之填縫片165.1 mmA A B C B A B D G H F B mA A R S 立面圖立面圖立面圖 平面圖 平面圖 P N N M L M 111.54g 長度依 試驗條鋼製貫入棒鋼製間距墊塊載重板可得2.270.04kg之厚度量測膨脹之鋼製三角架M E E B I KI J K側視圖 Z O Q P F U T E X Y G V W A 1.6mm立面圖 鋼模及延伸鋼模組合墊塊把柄M 111.56g 9.5 mmM 101.56g 114.3

6、mm76.2 mm36.1 mm間距 墊塊鋼模 延伸鋼模 平面圖 1.6mm孔洞M 101.56g 42-1.6mm直徑鑽孔等間距排列立面圖 銅製調整桿及板t rs g p n 6.3 mm19.0 mmg c d k f m h 3 CNS 12382, A 3280 3.4 膨脹測器：包括一個附有調整桿之圓銅板及裝設測微錶之三角架（如圖 1 所示）。銅板直徑為 (149.21.6)mm，其上穿有多個 1.6 mm 直徑之孔。裝設測微錶之三角架可安置於延伸鋼模上。 表 1 加州載重比試驗器具之材質、尺度及許可差 量測膨脹之三角架 載重板 墊塊 材質 鋼鐵 鋼鐵 鋼鐵 尺度 A B C D E

7、 F G H I J K L M N P 單位 mm 6.3 12.7 63.5 120.6 9.5 1.6 152.4 190.5 76.2 95.2 19.0 54.0 149.2 150.8 61.4許可差 mm 1.6 0.8 0.2 附有延伸鋼模之鋼模 貫入棒 材質 鋼鐵 鋼鐵 尺度 A E F G O P Q T U V W X Y Z A R S 單位 mm 6.3 9.5 1.6 152.4 177.8 61.4 88.9 158.0 238.1 165.1 212.7 23.8 33.3 50.8 6.3 69.8 49.6許可差 mm 0.7 0.5 0.2 0.2調整桿及

8、板 材質 銅 尺度 c d e f g h k m n p r s t 單位 mm 5.6 11.9 3.2 46.04 50.8 69.8 75.4 19.0 28.6 9.5 6.3 107.9 149.2許可差 mm 1.6 備考：若未註明許可差，則所示之尺度為概略值。表中符號與圖 1 同。 3.5 測微錶：兩組測微錶，衝程均為 25 mm，並可量測至 0.02 mm。 3.6 載重板：一個環狀金屬載重板，中間孔徑約為 54.0 mm 及數個開長槽或裂分兩半之金屬載重板，所有板之外徑皆為 (149.2 1.6)mm 並具有 (2.27 0.04)kg(2)之質量（如圖 1）。 註 (2)

9、 裂分為兩半之載重板，其質量仍須為 (2.27 0.04)kg。 3.7 貫入棒：圓柱形斷面之 金屬貫入棒，直徑為 (49.6 0.2)mm（即面積為 1935 mm2），其長度不小於 102 mm（參見圖 1）。 3.8 加壓設備：能夠施以均勻增加之荷重，而將貫入棒以 1.3 mm/min 之均勻速率貫入試體。加壓設備之最小能量如表 2 所示。 3.9 浸水槽：能夠維持水面高於試體頂面 25 mm 之水槽。 3.10 烘箱：溫度可以維持在 (110 5) 恆溫以烘乾試體之烘箱。 3.11 含水量容器：符合 CNS 5091試驗室土壤含水量測定法之規定。 3.12 雜項設備：攪拌盤、攪拌匙、鋼

10、直尺、濾紙及磅秤等。 4 CNS 12382, A 3280 表 2 加壓設備之最小能量 可量測之最大 CBR值 加壓設備之最小能量 (kN) 20 11.2 50 22.3 50 44.5 4. 試樣 4.1 除了下述規定外，土樣之處理與試樣之準備須依 CNS 11777 或 CNS 11777-1 中152.4 mm 夯模之相關要求。 4.1.1 如果土樣全部通過試驗篩 19.0 mm CNS 386 時，則以原土樣級配進行夯實試體之準備。如果土樣有停留 19.0 mm 篩上時，則移除 19.0 mm 篩上之材料並以剩餘試樣中通過 19.0 mm 並停留 4.75 mm 上之等量材料替代。

11、 4.1.2 最佳含水量 (OMC)時之載重比：從 35 kg 以上之試樣中選擇大約 11 kg 之代表性試樣進行夯實試驗。其他剩餘試樣分成每個質量約 6.8 kg 之 3 個代表性試樣。 4.1.3 以含水量範圍決定時之載重比：從 113 kg 以上之試樣中分別選擇至少五個質量各約 6.8 kg 之代表性試樣。依 CNS 11777 或 CNS 11777-1 規定進行夯實試驗，以求得各個夯實曲線。 5. 含水量與密度關係試驗 5.1 最佳含水量時之載重比：由第 4.1 節所述備樣中取出 11 kg 之 土 樣，依 CNS 11777或 CNS 11777-1 規定求得最佳含水量與最大乾密度

12、。土樣若含停留 19.0 mm 篩之材料，則可依第 4.1.1 節，以替代法備料進行夯實試樣 (3)。 註 (3) 以 101.6 mm鋼模進行夯實試驗求得之最大乾密度可能比以 152.4 mm模試驗求得者稍高。 5.2 以含水量範圍決定之載重比：由第 4.1 節所述備樣中數個質量各約 6.8 kg 之試樣，除了必須使用 CBR 鋼模及每個試體必須進行貫入試驗外，應依 CNS 11777或 CNS 11777-1 之規定求得最佳含水量與最大乾密度。每層夯打 10 下與 25 下之完整夯實曲線亦應求得，同樣每個 夯打後之試體均須進行貫入試驗。如前述所有夯打動作均應在 CBR 模內進行。若規定之單

13、位質量接近或等於最大乾密度時，則應包含每層超過 56 下之夯打能量。 備考： 當對數座標 軸以夯實能量 (J/m3)為單位時，單位乾質量與夯實能量之半對數圖通常成直線關係，此圖有助於確立包含指定單位乾質量與含水量範圍在內之夯實能量跟每層之夯打數。夯實能量 1J=INm。 5.2.1 若須測定浸水之 CBR 值，則在每個試體夯打前與夯打後之剩餘樣品中各取代表性試樣，依 CNS 5091 規定測定含水量，若欲測定未經浸水之 CBR 值，則依 CNS 11777 或 CNS 11777-1 之規定取含水量試樣求取平均含水量。 6. 試驗程序 6.1 最佳含水量時之載重比 6.1.1 準備 3 個試樣

14、分別進行夯實試驗，使其夯實後密度在依第 5.1 節求得最大乾 5 CNS 12382, A 3280 密度之 95%以下至 100%以上之範圍。 備考： 通常 3 個夯實樣品之每層夯打次數分別為 10、 30 與 65 下。以 CBR模製作試體，欲得依 CNS 11777 之 D 法試驗所得最大乾密度之 100%時，每層夯打次數須要超過 56 下，這是因為夯實試驗之樣品可重複使用，而 CBR 樣品之混和、夯打僅有 1 次之故。 6.1.2 將鋼模固定於底板，加上延伸模後稱重至最近之 5 g。將間距墊塊放入模內，於墊塊上置放 1 張粗濾紙。 6.1.3 將第 4.1.2節所述準備好之 3 個 6

15、.8 kg試樣分別充分加水攪拌均勻使達第 5.1節所得之最佳含水量。 6.1.4 若依 CNS 11777 求取最大乾密度時，將土樣約等分 3 層充填入模並以規定夯錘逐層夯打，或依 CNS 11777-1 時，則將土樣約等分 5 層，再逐層夯打，均使夯打後深度約為 125 mm，惟每層自選定之最少夯打次數（如 10 下）開始，使得夯實後密度可在最大乾密度之 95%以下。 6.1.5 依 CNS 5091 決定土樣開始夯 打前及夯打程序結束後之含水量（即兩個試樣），細粒土樣之含水量試樣質量至少 100 g，粗粒土樣則為 500 g 以上。 6.1.6 移除延伸鋼模，使用鋼直尺刮修 夯實後土樣面使

16、與模頂齊平，表面不平處應以細料補平。移除墊塊，在有 孔底板上舖放一張粗濾紙，將鋼模連同夯實土樣倒轉置於濾紙上，使土樣 面與濾紙接觸。固定鋼模與底板後裝上延伸鋼模。稱鋼模與試體之質量至 5 g。 6.1.7 依據第 6.1.4 節與第 6.1.6 節所述之方法，夯實另外兩個 6.8 kg 之土樣，此時第 2 個試樣與第 3 個試樣每層之夯打次數為 30 下及 65 下。 6.2 含水量範圍時之載重比 6.2.1 依第 5.2 節之規定準備試樣。每個試樣均以 CBR 鋼模進行夯實。依夯打次數 10 下、 25 下與 56 下之夯實能量所得各夯實曲線之每個試體均須進行貫入試驗。若規定之單位質量在最大

17、乾密度之 100%或其附近時，夯實能量應包含每層夯打次數超過 56 下者。 7. 浸水 7.1 置放附有調整桿之有孔鋼板於鋼模內 試體上，再於鋼板上加足夠之載重板，其產生之壓力等於現場中待試土樣上基層 、 底層及面層之質量所產生之載重。最小之總質量為 4.54 kg，而逐次增加之質量須為 2.26 kg。 7.2 將附有測微錶之三角架置於模上，讀取測微錶讀數即為初始讀值。 7.3 鋼模連試體浸於水中，使水分能夠自 由進出試體頂面與底面。浸水過程中，維持模內與模外水槽之水面高出試體頂面約 25 mm。將試體浸水 96 小時（ 4 天）。 備考： 若試驗得知透水性高之粒料土壤，縮短浸水時間不影響試

18、驗結果時可縮短浸水時間（但不得少於 24 小時），反之，對某些黏性土壤而言，則可能須要超過 4 天之浸水時間。 7.4 浸水 96 小時後，讀取測微錶讀數是為最後讀值。計算以初始試體長度為基準之膨脹百分比如下式： 6 CNS 12382, A 3280 膨脹百分比 (%)=)mm()mm(試體浸水前之長化試體浸水前後長之變100 7.5 自浸水槽中取出鋼模連試體，傾倒掉模內試體頂之水分後向下排水 15 分鐘。倒水時應小心注意不得擾動試體。倒水後移除載重板及有孔鋼板。 備考： 若須求取試體浸水後與排水後之平均濕密度時，則於排水後應稱試體之質量。 8. 貫入試驗 8.1 載重：在試體上置放等於浸水

19、時之環 狀或開槽式載重。為避免柔軟土樣擠入環狀載重板之孔內，於放置第 1 塊載重板後，先將貫入棒施加 44 N 之壓力於試體上，之後剩餘之載重板沿著貫入棒四周放妥。 8.2 裝置貫入棒：貫入棒施加 44 N 壓力後，將貫入深度及載重兩只測微錶歸零。 8.3 貫入壓力：施加適當壓力使貫入棒能以 1.3 mm/min 之均勻速率貫入。於貫入深度為 0.64、 1.27、 1.91、 2.54、 3.81、 5.08 及 7.62 mm 時，分別記錄所施加之壓力值。必要時同時記錄貫入深度為 10.16 及 12.70 mm 時之壓力值。 備考： 必要時可測定試體頂面下 25 mm 土樣之含水量。細粒

20、土樣之含水量樣品質量須 100 g 以上，粗粒土樣則須 500 g 以上。 9. 計算 9.1 應力應變曲線：繪製每只試體經貫入試 驗後之應力應變曲線如圖 2。某些情況之貫入試驗，初始之貫入深度與貫入 壓力不成比例導致曲線上凹。為求真實之應力應變關係，須要向下延長曲線之 直線段使與橫座標軸相交，以調整原點之位置來修正接近原點之上凹曲線（參閱圖 2 之虛線部分）。 7 CNS 12382, A 3280 圖 2 貫入深度與貫入壓力曲線之修正 貫入深度， mm 9.2 加州載重比 (CBR)值：對每一試體應求取其在 2.54 mm 及 5.08 mm 時之修正貫入壓力值。 CBR 值係取貫入深度為

21、 2.54 mm 及 5.08 mm 時之修正貫入壓力值，分別除以標準貫入壓力值 6.9 MPa 及 10.3 MPa(70.36 kgf/cm2及 105.03 kgf/cm2)再乘以 100 之百分比而得，計算公式如下： CBR=標準貫入壓值修正後貫入壓值100 9.2.1 CBR 值通常選用貫入深度為 2.54 mm 時計算所得值。當貫入深度為 5.08 mm時之百分比較大，則應重新試驗 。若此校核試驗之結果相似，則應採用貫入深度為 5.08 mm 時之結果為 CBR 值。 9.3 針對一種含水量時之 CBR 值：根據 3 個試體所得之資料繪製 CBR 與乾密度之關係曲線如圖 3，再依最

22、大乾密度之規 定百分比（一般該值為工程規範所規定之最小壓實度）求得 CBR 值。 修正上凹曲線之原點貫入 2.5 mm時之修正貫入壓力值 貫入 5.1 mm時之修正貫入壓力值 無須修正 貫入壓力，KPa 8 CNS 12382, A 3280 圖 3 乾密度與 CBR 值之關係圖 模製試體時之乾密度， kg/m3例：依 CNS 11777 求得之試體最大乾密度為 1986 kg/m3。 求：土壤在 95%最大乾密度時之 CBR 值。 解： 1986 kg/m3之 95%為 1887 kg/m3，則乾密度等於 1887 kg/m3時之 CBR 值為 52。 9.4 針對含水量範圍時之 CBR 值

23、：根據 3 種不同夯實能量進行夯實試驗所得之資料繪圖如圖 4 所示。圖中資料代表規定之含水量範圍內相對應之土壤情形。報告中選擇出具之 CBR 值為規定含水量範圍內（如圖例規定 OMC 1.5%），規範要求之最小乾密度與夯實試驗所得乾密度間之最低 CBR 值。 每層夯打 10 下每層夯打 30 下每層夯打 65 下試體浸水後之CBR 9 CNS 12382, A 3280 圖 4 以含水量範圍及最小乾密度決定之 CBR 備考： 圖 4 中載重板質量為 22.68 kg，所有試體使用 CBR 模子， 4.536 kg 夯鍾，457 mm 落距夯打 5 層並浸水 4 天後貫入。圖中符號。代表每層夯打

24、 56下， 為 25 下 則為 10 下。 10. 報告：每一試體之報告應包含下述資料： (1) 夯實能量（每層之夯打次數）。 (2) 模製試體之乾密度（以最大乾密度之百分比表示）。 (3) 試體模製時之含水量， %。 (4) 膨脹百分比（試體原尺寸之百分比） (5) CBR 值， %。 引用標準： CNS 386 試驗篩 CNS 5091 試驗室土壤含水量測定法 CNS 11777 土壤含水量與密度關係試驗法（標準式夯實試驗法） CNS 11777-1 土壤含水量與密度關係試驗法（改良式夯實試驗法） 粉質黏土 (CL)LI=37 PI=14 曲線旁之數字為模製試體之含水量 % 模製試體之乾密度， kg/m3模製試體之 含水(乾質之百分比) ， % 95%改良式 最大乾密度 95%改良式最大乾密度修正後CBR值乾密度，kg/m3零 空 隙曲線G=2.72修正後CBR值