市政道路工程基层工程材料检测的承载比试验步骤详解

市政道路基层是路面结构的承重核心，其承载能力直接决定道路使用寿命。承载比（CBR）试验作为评价基层材料抗变形能力的关键方法，通过模拟现场湿度条件（泡水处理）和加载过程，量化材料在特定变形下的承载力。本文围绕CBR试验的完整流程，从试样制备、试件成型到加载计算，逐一详解关键步骤及操作细节，为基层工程质量控制提供实操指南。

一、试验前的试样制备

取代表性土样过20mm筛（去除大颗粒），晾干至手可捏碎状态，称取5kg备用。根据经验估计最佳含水率（细粒土约12%-18%），向土样中加入适量清水，搅拌均匀后密封放置24小时，让水分充分渗透到土颗粒内部，避免后续击实时出现局部干湿不均。

进行重型击实试验：将调整好含水率的土样分5层装入击实筒（内径152mm、高度170mm），每层装入量约1kg，用4.5kg重的击锤从457mm高度自由下落，每层均匀击实27次。击实完成后，用直尺刮去筒顶多余的土，称取击实筒+土的总重量，计算每层的干密度，最终确定土样的最大干密度和对应的最佳含水率。

二、CBR试件的成型

根据击实试验得到的最大干密度，计算制备一个CBR试件所需的土量：试件体积≈π×(152/2)²×170≈308cm³，若最大干密度为1.8g/cm³，干土重量=308×1.8≈554g，湿土重量=干土重量×(1+最佳含水率/100)（例如最佳含水率15%时，湿土重≈637g）。

将调整好含水率的湿土分5层装入CBR试筒（与击实筒尺寸一致），每层击实27次（击锤落高、击数与重型击实一致）。击实完成后，用直尺刮平试筒顶部的土，称取试筒+试件的总重量，计算试件的实际干密度——需达到最大干密度的95%以上（符合设计对基层压实度的要求）。用游标卡尺测量试件高度，要求为170mm±2mm，若偏差超过范围，需重新装样击实。

三、试件的泡水处理

CBR试验的核心是模拟基层材料在现场的湿度变化，因此试件需经过泡水处理。首先在试件顶面放置一块直径148mm、厚度5mm的圆形钢板（荷载板），其直径略小于试筒内径（152mm），确保不与试筒内壁接触。

根据设计要求的上覆压力（如10kPa），在荷载板上添加砝码，使总荷载模拟现场上覆土层的重量（试筒受力面积≈0.18m²，10kPa对应荷载≈180N，需添加约18kg砝码，实际可根据砝码规格调整）。将装有荷载板和砝码的试筒轻轻放入水槽，水槽内预先加入清水，水面高度需没过试件顶面25mm（用钢尺测量确认）。

试件泡水时间严格控制为4天（96小时），期间每天检查一次：若水面下降，及时补充清水；若试件出现倾斜或移动，轻轻调整至正确位置；若发现试件表面有裂缝或鼓包，说明土样稳定性不足，需重新制备试件。

四、加载试验的设备调试

CBR加载试验需用到CBR试验仪，主要由加载架、量力环、位移计、升降台和速率控制器组成。试验前需对设备进行校准：量力环需用标准荷载（如10kN、20kN）校准，得到量力环系数（单位：N/0.01mm，例如某量力环系数为50N/0.01mm，即指针每偏转0.01mm对应50N荷载）；位移计（百分表）需归零，确保测量精度；速率控制器调整至1mm/min（规范规定的标准加载速率）。

将泡水后的试件从水槽中取出，用干毛巾轻轻擦去表面的水，放置在试验仪的升降台上。调整升降台高度，使试筒中心与加载头中心对齐（观察加载头与试筒内壁的间隙是否均匀）。将原来的荷载板和砝码重新放在试件顶面，再将加载头（直径150mm，与试筒内径匹配）放在荷载板上，确保接触紧密。

五、加载试验与数据记录

开始加载前，先施加一个小荷载（约45N），使试件与加载系统接触紧密，然后将量力环和位移计的指针归零。启动速率控制器，按1mm/min的速率匀速上升升降台（或下降加载头），同时开始记录数据：每变形0.5mm（如0.5mm、1.0mm、1.5mm……）记录一次量力环的读数，直到试件变形达到2.5mm（若变形至5.0mm时荷载仍未下降，可继续测至5.0mm）。

加载过程中需密切观察试件状态：若试件表面出现明显裂缝或鼓包，说明试件即将破坏，需加快记录频率（如每0.1mm记录一次）；若荷载突然下降（量力环指针突然回退），说明试件已破坏，立即停止加载并记录此时的变形和荷载值。试验完成后，缓慢降低升降台，取下加载头、荷载板和砝码，将试件从试筒中取出，观察内部破坏形态（如剪切破坏、压碎破坏）并记录。

六、试验结果的计算

首先将量力环的读数转换为荷载值：荷载值（N）=量力环读数（0.01mm）×量力环系数（N/0.01mm）（例如读数200、系数50N/0.01mm，荷载=10kN）。

然后计算不同变形下的CBR值：CBR（%）=（试件在某变形下的荷载/该变形下的标准荷载）×100%。规范规定的标准荷载为：变形2.5mm时13.2kN，变形5.0mm时20.0kN。例如试件变形2.5mm时荷载为8kN，CBR值=（8/13.2）×100%≈60.6%；变形5.0mm时荷载为12kN，CBR值=60%，此时取2.5mm时的结果（取较大值）。

为保证结果准确性，需制备3个平行试件，分别进行试验，取3个结果的算术平均值作为最终CBR值（若某试件结果与平均值偏差超过15%，需舍去并重新测试）。

七、试验关键注意事项

土样预处理要彻底：大于20mm的颗粒需全部筛除，避免试件密度不均；含水率调整后需密封24小时，确保水分均匀渗透。击实操作要规范：击锤需自由下落，每层击数准确（27次），击实顺序从试筒边缘向中心，避免出现“死角”。

泡水时间严格控制4天，水面高度准确（没过试件25mm）；加载速率保持1mm/min，过快会使荷载偏大，过慢会使荷载偏小；加载时需确保加载头、荷载板、试件中心对齐，避免偏心加载导致结果偏差。

数据记录要及时准确，每0.5mm变形记录一次荷载；平行试件必做，结果偏差超15%需重新测试。这些细节直接影响试验结果的准确性，需严格遵守。