CNS 12383-2006 Method of test for resistance R-value and expansion pressure of compacted soils《夯实土壤阻力R值及膨胀压力试验法》.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 A328112383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 )夯實土壤阻力R值及膨脹壓力試驗法 Method of test for resistance R-value and expansion pressure of compacted soils 1. 適用範圍：本標準規定在實驗室中測試供路基、基層及底層使用之土壤或級配料，其阻力 R 值 (Resistance Value)及膨脹壓力之試驗方法。不論是否曾經

2、過改良處理 （攙和穩定料）之土壤或級配料均可使用本試驗法加以測試。試驗時須對土壤或級配料先作夯實。再以膨脹壓力測定儀及穩定儀進行測試。 2. 器具 2.1 揉搓夯壓機 (Kneading Compactor)：需能於夯腳 （如圖 1 所示） 施加 (2410 110)kPa之平均接觸壓力，並可於試驗中試體高度變化時仍持續維持此壓力。試驗期間，載重應能保持穩定，不得有跳動或衝擊等現象發生。將夯腳上之壓力，由 240 kPa增至 2070 kPa 其歷時應介於 0.07 0.20 秒間；施力 2070 kPa 後應保持介於 0.15 0.45 秒後進行解壓；壓力減除之歷時應不超過 0.6 秒。夯壓

3、機應有計數器或計時器用以量測施加至試樣之錘數，同時在夯實試樣時鋼模能作均速轉動，使鋼模每轉一圈均得獲夯擊 5 7 次。固定鋼模之鐵筐須能在夯實時穩固地束縛住鋼模。鐵筐底部須具一直徑 100.8 mm，高 12.7 mm 之金屬板。金屬板須與鐵筐連成一體，在金屬板之上方中央處應黏附直徑 100.0 mm，高 3.2 mm 之橡膠圓盤。揉搓夯壓機須具能分 20 次逐漸平均加土料於鋼模中之送料槽。（如圖 2 所示）送料槽之橫斷面宜為半圓形，橫斷截面積宜為 39 cm2，長度宜為 50.8 cm。 2.2 壓力試驗機：施壓能力不得低於 45 kN。 2.3 鋼模：內徑 (101.6 0.05)mm，高

4、 (127.0 0.20)mm（如圖 3 所示）。 2.4 橡膠圓盤：直徑 100 mm，厚 3 mm，其硬度儀測值 (Durometer Hardness)須為 (60 15)。 2.5 金屬墊柱：具實心壁之（試體）金屬墊柱，外徑 (100.3 0.13)mm，長 127.0 mm（如圖 8 所示）。 2.6 擠水指示儀：如圖 4 所示。 2.7 有孔圓銅盤：如圖 5 所示。 2.8 小濾紙：直徑 100.0 mm，厚度 0.15 mm，具平滑之表面、中等過濾速率、中等持滯 (Medium Retention)能力。 2.9 大濾紙：直徑 110 mm，厚度 0.15 mm，皺面、中快過濾速

5、率、中等持滯能力。 2.10 膨脹壓力測定儀：儀器及其附屬設備如圖 6 所示。對每一測試之試樣，在每一試驗日內應準備至少 3 組儀器供進行測試。 2.11 膨脹測微錶：刻劃應為 0.001 mm，須配有彎形扳手 (Allen Wrench)，如圖 6 所示。 2 CNS 12383, A 3281 2.12 穩定儀：穩定儀及其附屬設備，如圖 7 及圖 8 所示。 2.13 標準金屬試體：外徑 101.6 mm，高 152.2 mm，如圖 8 所示。 2.14 天平：應可稱達 5000 g，精密度須為 1 g。 2.15 試驗篩：應準備 25.0 mm、 19.0 mm 及 4.75 mm 篩

6、(1)。 註 (1)指符合 CNS 386試驗篩之規定者。（以下均同）。 2.16 雜項設備：包含攪拌皿、攪拌匙、大匙及附有緊密蓋之大容器。 圖 1 揉搓夯壓機之夯腳 5.08 cm rad0.64 cm rad0.64 cm rad 0.64 cm rad許可差 5.080.0051 cm0.640.051 cm 2.22 cm 5.08 cm rad 5.08 cm rad 2.22 cm2.22 cm5.08 cm 3 CNS 12383, A 3281 圖 2 夯壓機 圖 3 鋼模 備考： 內側之粗糙面乃藉平順切削而獲得。內徑為(101.6 0.01)mm。在製作之最後階段，以鑽頭研磨

7、出 90之尖角，尖角之尖端再磨出一個寬度 0.03 0.08 mm 之切口，切口深度為 0.05 mm，進口為 0.25 mm。製作時藉硫屬冷卻劑冷卻之。 101.60.05 mm1140.10 mm 在兩頭稍作毛口 0.4 mm45斜角，僅存在於兩端之外側。 1270.20 mm 250 4 CNS 12383, A 3281 圖 4 擠水指示儀 圖 5 有孔磷青銅圓盤 圖 6 膨脹壓力測定儀及附屬設備 424.0 mm 孔洞 有孔磷青銅圓盤44.5 mm100.8 mm測微錶表面 經校正之彈性鋼片放置測微錶之可調整栓填縫銅片之位置 量測試體高之設備 膨脹測微錶，每分度為 0.001 mm

8、調整高度之螺絲有孔磷青銅盤及桿 鋼模鋼架 上桿 轉盤 5 CNS 12383, A 3281 圖 7 維氏穩定儀 圖 8 穩定儀及其附屬設備 空氣調整閥 橡膠隔膜水平壓力錶 零調整指示錶變位轉數指示錶 底架幫浦標準金屬試體穩定儀底架試體 鋼模 金 屬 墊 柱 6 CNS 12383, A 3281 依下圖，根據 63 mm 高試體求得之 R 值作其他高度試體之 R 值修正。 （若試體高，介於 62 65 mm 間，則不需修正） 例：試體高 67 mm 修正前之 R 值 =50 修正後之 R 值 =54 圖 9 依試體高度修正其 R 值之圖表 修正前之 R 值 3. 準備土樣 3.1 剝離粗粒料

9、上之附著物，且將黏土塊打碎，使通過 4.75 mm 篩。 3.2 若有粒徑大於 19.0 mm，則須適度調整粒料之級配。調整之方法為：若粒徑小於 19.0 mm之粒料多於 75%，則選用通過 19.0 mm篩之粒料；若粒徑小於 25.0 mm之粒料少於 75%，則選用通過 25.0 mm 篩之粒料。 4. 準備試樣 4.1 取 4 份 1200 g 之粒料，添加估計達到飽和所需水量之 1/2 至 2/3（以擠水試驗估計飽和所需水量之方法參見第 4.3 節及第 4.4 節），攪拌至完全均勻後。置土樣於加蓋之容器內靜置一夜。在夯實前 試樣應加水達飽和。此達飽和前所需之最58 mm 61 mm 63

10、 mm 68 mm 66 mm 修正後之R值 7 CNS 12383, A 3281 後水量可藉所試驗之第一個試樣以擠水試驗測試之。 4.2 稱取足 够 之粒料，使經夯實後能獲致直徑 101.6 mm，高約 63.0 mm 之試體（夯實後所獲致之試體高在 62 mm 65 mm 範圍內均可接受）。 4.3 依下述之步驟以揉搓夯壓機夯填粒料入鋼模中。 (1) 置鋼模於固定鋼模之鐵筐中，如第 2.1 節鐵筐板上膠結有一直徑 100 mm，厚度為 3 mm 之橡膠圓盤，調整鋼模之高度，使鋼模底部距鐵筐底部之間距約為 3 mm。 (2) 先將供料槽下端 76 mm 之粒料推入鋼模，開動夯壓機，使夯腳實

11、粒料之壓力保持為 (1720 170)kPa(2)。 隨 後將槽內其餘粒料分 20 等分，分別推入鋼模，每一等分配合夯腳夯實一次。粒料填完後再加 10 次，藉以整平且砸牢樣之表面。 註 (2) 夯實時夯腳夯入粒料之深度不得超過 6 mm，若有超過 6 mm 時，應使用較低之夯實壓力。 (3) 在試樣表面舖上橡膠墊片，以 2410 kPa 之夯足壓力夯擊 100 次。在夯達 100次之前，若在鋼模底部發現已有水流出，則應立即停止夯擊。 4.4 擠水壓力試驗 (1)將鋼模併其中已夯妥之試體自揉搓夯壓機中取出，將已夯妥之試體表面以直徑 38 mm 之小夯棒以手動方式再夯平之。 (2) 擠水：於試體表

12、面放置一有孔圓銅 盤，再於有孔圓銅盤上放置一片小濾紙。將鋼模倒轉，置於擠水指示儀上， （濾紙此時已變更位置，位在試體之下方）。藉壓力試驗機以 8900 N/min.之均勻增壓 量對試體施加壓力，當壓力達 2070 kPa 時，試體中之水分應可擠出。此時試體之表面應可見充分溼潤，顯示試體已充分飽和。當擠水指示儀外部之顯示燈 (a)有 5 個燈亮起或 (b)有 3 個燈亮起且在鋼模底部已可見游離水，則停 止加壓且記錄此時單位面積上之壓力，此即為其擠水壓力值。擠水過程中，應注意擠水壓力 值不可超過 5520 kPa。 (3) 另取粒料，添加適度之水分，至少再作成另二個不同含水量之試體，使三個試體擠水

13、壓力之範圍約分布在 690 5520 kPa 之間，且該範圍應包括 2070 kPa(3)（若擠水壓力在此範圍之外，則表示所加水量為 過多或過少）。就體積變化較大（膨脹性較大）之土壤而言，可能須預備擠水壓力小於 690 kPa之試體，俾能依第 6 節所述之步驟，進行試驗，以取得足 够 低之膨脹壓力資料，而對該土壤之膨脹壓力，進行完整之分析。 註 (3) 高塑性黏土通常在施壓過程中，可能自鋼模底部或自金屬墊柱之四周擠出。若此現象發生時施壓力值已達 5520 kPa 且亮燈尚少於 5 個，則此土壤在報告中應記下 “R 值小於 5”之敘述。 若試驗粒料為粗料或清潔砂，有時需使用紙籃包裹試體方得進行試

14、驗。 5. 膨脹壓力測定儀之校正 在膨脹壓力測定儀之彈性鋼片中心處，施加一向上之力，同時藉膨脹測微錶量測彈性鋼片之變形量。若量測得之變形量在表 1 所列數值之許可差範圍內，則該彈性鋼 8 CNS 12383, A 3281 片視為已校正妥。 表 1 膨脹壓力測定儀彈性鋼片之校正標準讀值 施力值 kPa 測微錶讀值 (mm) 3.75 0.055 0.005 7.50 0.110 0.005 11.25 0.165 0.005 15.00 0.220 0.005 若膨脹測微錶讀值與表 1 中各值不符合，則鬆開鋼架，調整鋼架與彈性鋼片間之填縫銅片之位置。鎖固鋼架，再作測試，直至獲得所需之讀值為止。

15、 備考： 若干型式之膨脹壓力測定儀在填縫銅片之位置設有可調整高度之調整栓，以替代填縫銅片。 6. 膨脹壓力試驗 (1) 量測擠水壓力後，於鋼模上加蓋，讓試體回脹最少 30 分鐘。 (2) 將膨脹測微錶之單支點置於調整栓之 頂面，且將膨脹測微錶之量測端點觸及彈性鋼片之上方中心處。 (3) 藉彎形扳手升高或降低調整栓使膨脹測微錶讀數為 0.025 mm。 (4) 穩固地放置附有柄之有孔圓銅盤於鋼 模中已壓實試體之頂面，放置大濾紙於膨脹壓力測定儀之轉盤上，然後將鋼模連同試體放在轉盤之大濾紙上。 (5) 用手指施壓力使有孔圓銅盤與試體密 合。轉動膨脹壓力測定儀之轉盤使試體向上升起，圓銅盤之柄將推動彈性

16、鋼片，直至膨脹測微錶之讀值由 0.025 mm 回到 0。 (6) 若以上所有程序均妥善操作，依第 (3)項所述，此時應已施加了使彈性鋼片變形達 0.025 mm 之預設壓力。 (7) 放約 200 ml 水於鋼模內，使試體浸水膨脹壓力 16 24 小時。 備考：若鋼模中試體表面存在離水，則勿使試體之上下發生不受圍束之狀況。 (8) 浸水時間到達後，讀記校正後之彈性鋼片變形量 (準確至 0.001 mm)。若變形量大於 0.254 mm。 (9) 依下述公式推求膨脹壓力 (P)值： P=kd 式內， P：膨脹壓力 (kPa) k：彈性鋼片之彈性係數，於膨脹壓力試驗儀校正時計算得， (kPa/0

17、.025 mm)。 d：膨脹測微錶測讀得之彈性鋼片變形量， (mm) 7. 穩定儀之調整 (1) 調整穩定儀底架基部之銅鈕，使底架頂部距穩定儀上部內收環 (Tapered Ring)底部之間距為 89 mm。在此設定狀況下進行一切試驗。 9 CNS 12383, A 3281 (2) 置標準金屬試體於穩定儀中，調整穩 定儀氣室中之空氣量，使幫浦把手每轉動(2 0.05)轉，得使液壓自 34 kPa 增至 690 kPa。 8. 求 R 值 (1) 試體經膨脹壓力試 驗後，將試體表面之游離水倒掉 (4)，再將鋼模併同其中之試體置於穩定試驗儀之頂部，置金屬墊 柱於試體之頂面，將試體自鋼模壓入穩定儀

18、中，將穩定儀併試體、金屬墊柱等 於入夯壓機之中間，降低夯壓機之上承壓頭直至與金屬墊柱恰觸及（不加任何壓力於試體上）。 註 (4) 若試驗進行中所有水分均已自試體流失，則再加水於試體表面，維持 15 min 後，倒掉多餘水，繼續試驗。 (2) 對試體以變位幫浦 (Displacement Pump)施加 34 kPa 之水平壓力。然後使夯壓機以一均勻之變位速率 (1.3 mm/min)施加垂直壓力。 (3) 當重直壓力達 8900 N 時，停止加壓，同時記錄水平壓力 (Ph)，然後降低垂直壓力至 4450 N，再藉變位幫浦調整水平壓力至 34 kPa(5)。 註 (5) 如此將再降低夯壓機所施之

19、垂直壓力，但此項降低可忽略不計。 (4) 以約每秒 2 轉之轉速轉動穩定儀幫浦把手，將水平壓力自 34 kPa 增至 690 kPa增壓時，以穩定儀轉數錶記錄幫浦把手轉數。 (D) (5) 計算 R 值 11)P/P()D/5.2(100100Rhv+= 式內， Pv： 1100 kPa 時之垂直壓力， (kPa) Ph：當 Pv為 1100 kPa 時之水平壓力， (kPa) D：泵蒲把手之轉數，（次） 所求得之 R 值為夯實後試體高 62.0 650 mm 者之 R 值。若試體高介於 58.062.0 mm 間，或介 65.0 mm 68.0mm 間，則須藉圖 9 以修正為試體高 63.5 mm者之 R 值。 備考： 若欲求出另一指定擠水壓力（此壓力應在所試驗 3 個試體之擠水壓力範圍之內，如 2070 kPa）對應之 R 值，可先描繪擠水壓與對應 R 值之關係線，再藉內插法求得。 引用標準： CNS 386 試驗篩