ASTM击实试验标准试验方法

Designation: D 698 - OOaε1

击实试验标准试验方法

1. 范围

这些试验方法适用于实验室击实方法，以确定土的含水率和干重度之间的关系（击实曲线），在直径为4或6in.（或）模子里，重为的重锤从12in.（305mm）的高度掉落，产生12,4003

ft-(6003

/ft

lbf

kN-)的击实作用力。

m

/m

注释1-

注释2-

这些试验方法仅应用于含30%或更少质量的保留在

3-in.筛上的土（材料）。

4

注释3-

提供三种供选择的方法。使用的方法应按规范说明的，规范为试验材料的说明。如果没有指定方法，方法的选择应基于材料等级。

1.3.1 方法A：

1.3.1.1 模子-直径4in.。

1.3.1.2 材料-通过号筛。

1.3.1.3 分层-三层。

1.3.1.4 每层击数-25。

1.3.1.5 用料-如果保留在号筛的质量含量为20%或是更少的材料可使用。

1.3.1.6 其它用料-如果方法没有明确指定，符合等级要求的材料都可能被方法B或C使用。

1.3.2 方法B：

1.3.

2.1 模子-直径4in.。

1.3.

2.2 材料-通过

3-in.筛。

8

1.3.

2.3 分层-三层。

1.3.

2.4 每层击数-25击。

1.3.

2.5 用料-如果保留在号筛的质量含量超过20%的材料和保留在

3-in.

8

筛的质量含量为20%或更少的材料可使用。

1.3.

2.6 其它用料-如果该方法中没有明确指定，符合等级要求的材料可能被试验方法C使用。

1.3.3 方法C：

1.3.3.1 模子-直径6-in.。

1.3.3.2 材料-通过

3-inch筛。

4

1.3.3.3 层数-三层。

1.3.3.4 每层击数-56击。

1.3.3.5 用料-如果保留在

3-in.筛的质量含量超过20%的材料和保留在

8

3-inch筛的质量含量超过30%的材料可使用。

4

1.3.4 直径6-in.的模子不能用在试验方法A或是B。

注释4-

如果试验含有超过质量百分数超过5%的超粒径部分（粗粒），则该材料在该试验中，必须对单位质量和试样含水率或是合适的野外原位测试试样密度采用操作规程D 4718修正。

该测试方法对于不能自由排水的土通常会产生一个已定义好的最大干重度。如果该测试方法用于自由排水土，最大重度可能不能定义好，可能小于试验方法D 4253取得的值。

用英寸- 英镑单位表示的值被认为是标准值。用SI单位表示的值仅作为信息提供。

1.6.1 在工程领域实践习惯单位同时用质量和力，两种单位可交换使用，除非包含动力计算（Ma

F ）。这就暗中结合了两种单位系统，也就是，绝对体系和重力体系。在同一标准里结合了两种独立的单位系统按科学方法来说是不希望的。该标准已经使用英寸-英镑（重力体系）单位，英镑（lbf）表示单位力。使用质量（lbm）是为了单位使用的方便，并不是想传达使用这样使用在科学方法上是正确的。值都按照IEEE/ASTM SI 10转换成SI系统。使用天平或是台秤记录质量英镑（lbf）或是记录密度用lbm/f3t不能认为是违反该标准。

该标准试验方法没有包含所有的安全问题，即便要，也应联系实际需要。在试验前确定合适的安全、健康守则和决定其规章制度适用的局限性是试验者的责任。

2. 参考文件

3. 术语

定义：一般定义见术语D 653。

该标准特定的术语描述：

3.2.1 超尺寸部分（粗粒），C P in%-总试样中的该部分不能用于击实试验；可能为总试样保留在，83-in.或是43-in.筛上的部分。

3.2.2 标准力-应用该试验的仪器和方法产生的12,4003/ft lbf ft -(6003/m m kN -)的作用力。

3.2.3 标准最大干重度，m ax d γ，3/ft lbf （3/m kN ）-对于用标准作用力的击实试验，由击实曲线定义的最大值。

3.2.4 标准最优含水率，w ，in%-用标准作用力，土能被压实到最大干重度时的含水率。

3.2.5 试验部分（细粒），F P in%-总试样中用于击实试样的部分；在方法A 中是通过（）号筛的部分，在方法B 中是小于83-in.筛，在方法C 中是小于43-in.筛。

4. 试验方法概要

将选定含水率的土分三层放入给定尺寸的模子里，每层用的撞锤从12-in.(305-mm)的高度掉落击实25击或是56击，使土遭受大约12,400 ft-lbt/ft 3(600kN-m/m 3)的击实作用力。结果确定干重度。对足够数量不同含水率的土试样重复上述步骤以确定干重度和含水率之间的关系。当绘图时，该数据代表曲线的关系，众所周知的击实曲线。最优含水率值和标准最大干密度都是从击实曲线确定。

5.意义和作用

土放置作为工程填土（堤坝，基础垫层，路基）被击实直密实状态，以获得满意的工程性质，如剪切强度，可压缩性或是渗透性。同样，地基土常压实以改善它们的工程性质。试验室击实试验提供决定击实百分度和需要的含水率的依据以达到需要的工程性质，用于施工控制以确保达到需要的压实度和含水率。

在设计工程填方、剪切、固结、可渗性或其它试验要求期间，通过击实准备在某些含水率的测试试样，达到某些重度。通常操作是先确定最优含水率（o w ）和最大干重度（m ax d γ），通过击实试验。测试试样在一选定的含水率（w ），湿于或是干于最优含水率（o w ），或者最优含水率（o w ），和在选定干重度下击实，选定的干重度关系到最大干重度（m ax d γ）的百分含量。含水率的选择（w ），湿于或是干于最优含水率（o w ）或是在最优含水率（o w ）和干重度（m ax d γ）可能基于以往的经验，或者调查一范围值确定击实需要的百分率。

经验表明在里的方法纲领或是在节里讨论的施工控制方面都极难实现或产生错误的结果，当在处理某些土时。5.3.1描述典型问题土，问题都是当涉及此类土时遇到和可能的解决方法。

5.3.1 粗粒-含量超过30%粗粒部分（保留在43-in.(19-mm)筛上）是一个问题。因为此类土，没有ASTM 试验方法控制它们的击实，只有少数试验室的装备能确定此类土的试验室最大重度（密度）。尽管试验方法D 4914和D 5030确定此类土的“现场”干密度，执行它们都很困难和昂贵。

5.3.1.1 对此类土设计和控制击实的一种方法是采用测试填充至确定需要的压实度，该方法获得的压实度依据使用说明控制击实的一种方法。一种方法详述的组成部分包含典型使用的击实仪器的型号和尺寸，提升器厚度和许可证号码。 注释5-

5.3.1.2 另一种方法就是采用密度修正系数，由USDI 开垦局（1，2）和美国工程师协会发展的。这些修正系数可能应用于含高达约50-70%的粗粒的土。每个机构对于那些密度修正系数采用不同的条件。USDI 开垦局使用D 比率（或者D-值），而美国工程师协会采用密度干扰系数（c I ）。

5.3.1.3 使用替代技术（试验方法D 698-78，方法D ），其中粗粒由细粒替代，

。

不适合确定含粗粒（3）土的最大干重度，

d

m ax

5.3.2 降级-土中颗粒在击实期间降级是一个问题，特别是当在试验室击实期间出现比原状土较多的降级，是很典型。典型的降级出现在击实期间残余的细粒土或所有的。当降级发生时最大干重度增大（4），这样试验室最大值就不能代表原位条件。通常在这种情况，最大干密度在原位不可能达到。

5.3.2.1 另外，当土遭受降级，采用填土试验和规范方法可能有帮助。使用替代技术是不正确的。

5.3.3 间断级配-间断级配土（土含有很多大粒径和有限的小粒径）是一个问题，因为击实土将比普通土有更大的含水率。为处理这些大量的孔隙，标准试验方法（试验室或是野外）不得不典型的使用工程判断修改。

注释6-

6. 仪器

模子装配-模子应为圆柱形，由坚硬金属做成，容积和尺寸在6.1.1或是节和图1和图2里指明。同样见表1。模子墙体应为实心，开口，或是锥形。开口型可能由两个半圆部分组成，或者沿同一部位开口的管子的一部份，其能安全的锁在一起形成圆柱型，以满足该节的要求。锥形应为内径一致并不能超过模子高度的0.200in./ftm)。每个模子应有一个底座和一个延伸的领口装配，两者都由坚硬金属做成和架立，这样能与模子安全附合和很容易的分开。延伸领口装配的高度应延伸至模子的顶部以上至少2.0in.（），可能包括一向外张开的上部形成漏斗状，其下至少有0.75in.的直圆柱部分。延伸领口应与模子内部对齐。底座的底部和中心凹进部分（承受圆柱模子）的底部应平坦。

6.1.1 模子，4 in. –模子平均内直径为±.±，高度为±0.018in.±0.5mm),

体积为±3ft (944±143cm )。模子装配最小的要求特征如图1。

6.1.2 模子，6 in. – 模子平均内直径为±.±，高度为±0.018in.±0.5mm),体积为±3ft (2124±253cm )。模子装配最小的要求特征如图2。

撞锤-如6.2.1节描述的由手工操作的或是如节描述的由机械操作的。撞锤应从自试样表面12±0.05in.±1.3mm)的高度自由下落。撞锤质量应为± lbm （±0.01kg ），除非机械的撞锤质量可能按试验方法D 2168描述的调整；见注释

7。撞锤的锤击面应平整和圆形，除非像节里注明的，崭新时直径为±0.005in.±0.13mm)。如果撞锤锤击面破损或是直径涨满超出±0.01in.±0.25mm)时，应更换撞锤。

注释7-

6.2.1 手动撞锤-这种撞锤应配备一导向筒，其充分的干净以使撞锤自由下落且头部不受限制。导向筒每头应至少有四个通风孔（总共8个孔），孔距每头（从中心）16143 -in.±且同一端孔间隔90度。通风孔的最小直径应为83-in.。此外孔或逢可能与导向筒成为一体。

6.2.2 机械撞锤-圆形锤面-撞锤应自动的操作，提供统一和完全覆盖试样表面。撞锤和模子最小直径处内表面的间隙应为±.±。机械撞锤上符合试验方法

D 2168的校准要求。机械撞锤应装配一固定机械装置用于当未操作时支撑撞锤。

6.2.2.1 机械撞锤-扇形锤面-当使用6-in.的模子，可能使用扇形锤面代替圆形锤面。试样接触面应为圆的一象限，圆半径等于±.±。撞锤操作时扇形的顶点位于试样的中心。

试样挤压机（选择性）-千斤顶，框架或是启发设备用于将击实试样从模子里挤出。

天平-GP5级天平，满足规范D 4753对于可读1-g 天平的要求。

烘箱-恒温调节的，最好是强制漂移型，在整个干燥箱内能保持230±9℉

（110±5℃）的统一温度。

直尺-任何一把合适长度的硬金属直尺，但不小于10in.(254mm)。直尺的总长度应为机械加工的直边，容许差为±0.005in.( ±0.1mm)。如果厚度大于

1-in.(3mm)，刮擦边应倾斜。

8

套筒-

3in.(19.0mm)，83in.(9.5mm)和(4.75mm)，符合规范E11的要求。

4

混合工具-各种工具，像混合盘，小铲子，泥铲，抹刀等等，或者适当的用于彻底混合试样土和增加水的机械设备。

7. 校准

在最初使用前进行校准，在修理或是其它可能影响试验结果的事件或每不超过测试1000个试样后进行校准，或者每年一次，无论哪项首先出现，对于下列仪器进行校准:

7.1.1 天平-按照规范D 4753进行评估。

7.1.2 模子-按附件A1描述的进行体积的确定。

7.1.3 手工撞锤-按照节核实自由下落的距离，撞锤质量和撞锤锤击面。按照节核实导筒要求。

7.1.4 机械撞锤-按照试验方法D 2168刻度和调整机械撞锤。此外，撞锤和模子内表面的间隙应按照节核准。

8. 试样

方法A和方法B要求的试样质量大约35 lbm（16kg），试验方法C大约65-lbm （29-kg），干土。因此，野外试样湿质量各自应至少50 lbm（23kg）和100 lbm （45kg）。

在适用选择的方法A，B或是C，测定保留在，

3-in.，或者43-in.筛上材

8

料的质量百分数。从总试样中称量出一份代表性试样，按照试验方法D 422或是方法C 136测定通过相关筛的百分数。只计算这些筛的百分数或是想要筛的信息。

9. 仪器准备

按照使用的方法（A，B或C）选择合适的击实模子。测定和记录它的质量，

精确至克。组装模子、底座和延伸领口。检查模子内壁和模子延伸领口对齐。如果没有，则调整对齐。

检查撞锤装配处于良好的工作状况和零部件没有松或是磨损。做必要的调整和修理。如果进行了调整或修理，撞锤必须重新校准。

10. 步骤

土：

10.1.1 决不能重新使用以前在试验室击实使用过的土。

10.1.2 当使用本标准中试验方法测试含水的高岭石，或者以前有经验表明对特殊土使用空干，产生的结果将改变，则采用湿法准备方法（见）。

10.1.3 按照(更好)或节准备试验湿试样。

湿的准备方法（更好）-先前没有干燥试样，将它过，

3-in.，或者43-in.

8

筛，依赖采用的方法（A，B或是C）。测定步骤中土地含水率。

10.2.1 准备四份包含估计的最优含水率的试样（最好五份）。应首先准备一份最优含水率的试样，同过试验加水和混合（见注释8）.选择其余试样的含水率，至少两个试样分别大于和小于最优含水率，含水率差为2%。至少两个含水率大于和小于最优含水率，其由干重度击实曲线精确定义（见）。一些最优含水率很高的土或是相对平坦的击实曲线可能需要加入大量水以获得定义的最大干重度。含水率增加不能超过4%。

注释8-

10.2.2 采用方法A或B击实，每份试样使用大约5-lbm(2.3kg)过筛土，或者采用方法C时每份13-lbm(5.9kg)。为获得试样在节中选定的含水率，按下面方法加或移走需要数量的水：加水，在混合期间喷入土中；移走水，让土在空气中干燥在环境温度下或在干燥仪器，试样温度不能超过140℉（60℃）。在干燥

频繁的混合土以保持均匀的水分分布。完全混合每份试样以确保全过程水分的均匀分布，然后放入独立覆盖的容器并在击实前按表2要求放置最短时间。至于选定放置时间的目的，土可能按试验方法D 2487，操作规程D 2488或者从同一材料源在其它试样上的数据分类。为仲裁试验，分类应采用试验方法D2487。

干准备方法-如果试样太湿而不易碎，通过空气干燥降低含水率直至材料易脆。干燥可能在空气中或是通过使用干燥设备，试样温度不能超过140℉（60℃）。完全破碎团块，并避免使单个粒子粉碎。将试样过适当的筛：，

3-in.，或者43-in.

8

筛。当为在6-in.模子击实准备材料通过大于

3-in.筛时，为了促进在此后的土

4

样混合中水分分布，充分粉碎团快至至少能通过

3-in.筛。

8

10.3.1 按节准备至少四份（最好五份）试样。

10.3.2采用方法A或B击实，每份试样使用大约5-lbm(2.3kg)过筛土，或者采用方法C时每份13-lbm(5.9kg)。按节中选定试样含水率值，加入需要的水量。按照节指明的试样准备方法干燥土和往土中加水并保存试样。

击实-如果需要，在保存后，每份试样应按如下击实：

10.4.1 测定和记录模子或是模子和底座的质量。

10.4.2 组装并固定模子和领口之底座。模子应放在一致的坚硬基础上，像圆柱体或质量不小于200-lbm（91-kg）的混凝土立方体。固定底座至坚硬基础。附加装置至坚硬基础的方法允许在击实结束后容易移走模子装配、领口和底座。

10.4.3 分三层击实试样。击实后，每层应厚度大致一样。在击实前，往模子里装填松土至每层统一的厚度。在击实前轻轻的压实土直至没有蓬松的或是松散状态土，使用人工击实撞锤或是一直径2-in.的圆柱体。在开始的两层，连续击实，任何邻近模子壁而不能击实的土或伸出击实面至上的土都应整理。所有土的

数量应满足，在第三层击实的土样应稍微伸入领口，但不能超出模子顶部

1-in.(6-mm)。如果击实后的第三层伸出模子顶部超出41-in.(6-mm)，该试样4

应作废。当在第三层的最后两击导致撞锤底部伸直击实模子顶部以下时，试样应作废。

10.4.4 对于4-in.模子，每层击实25击。对于6-in.模子击实56击。

注释9-

10.4.5 在操作手工撞锤时，在撞锤向上提时注意避免提起导筒。保持导向筒平稳并垂直偏角在5℃以内。使用同一击实速率，大约25击/min，均匀的覆盖试样表面。

10.4.6 紧接着最后一层击实，从模子移去领口和底座，除非像节说明的。一把小刀用于修整邻近领口的土，在移走前将土从领口松下，以避免扰动在模子顶部以下的土。

10.4.7 小心的修整击实试样，甚至模子顶部，使用直尺跨过模子顶面刮擦以形成平整的表面。起始刮擦模子顶表面的试样，用小刀阻止土从模子顶面下扯掉。用未使用的土或从试样上修整下来的土填充任何顶部小孔，用手指摁，然后再用直尺在模子顶面刮擦。当模子体积是在没有底座的情况下测定时，在模子底部重复上述合适的操作进程。对于非常湿或干的土，如果移去底座，土或水可能损失。对于这种情况，让底座附着模子。当底座附着时，模子的体积必须按底座连着模子校准而不是像附录A1、说的塑料或是玻璃板。

10.4.8 测定和记录试样和模子的质量，精确至g。当附着底座时，测定和记录试样、模子和底座的质量，精确至g。

10.4.9 从模子里移走材料。通过使用全部试样（更好的方法）或是代表性的一部份，测定试样的汗水率。当使用全部试样，破碎以利于干燥。否则，从中心轴向切开击实试样，从切面取大约500-g的材料。按试验方法D 2216测定含水率。

击实完试验后，对比湿重度，确保期望形式获得的数据即从最优含水率两边，能达到干重度曲线。绘制每个试样的湿重度和含水率的关系曲线对以上评价能有帮助。如果期望的形式没有得到，将需要附加的击实试验。一般来讲，一个含水率值，含水率的湿度定义为最大湿重度是足够确保数据在比最大干密度的最优含水率更湿的这边。

11. 计算

按和中解释的计算每个击实试样的干重度和含水率。绘制值和画击实曲线，一条同过各点的平滑曲线（见例子，图3）。绘制干重度精确至3

lbf3

/ft

/m

kN，含水率精确至%。从击实曲线，确定最优含水率和最大干密度。如果从试样中移走了超过5%的粗粒材料，按照操作规程D 4718计算修正所有试样最优含水率和最大干重度。可能修正至适当的野外原位密度测试试样而不是至试验室测试试样。

绘制饱和（100%）曲线。饱和状态下的值能按节中解释的计算（见例子，图

3）。

注释10-

注释11-

含水率，w -按照试验方法D 2216计算。

干重度-如下计算湿密度（Eq 1），干密度（Eq 2），然后干重度（Eq 3）：

式中：

m ρ = 击实试样的湿密度，3/m Mg ，

t M = 模子和湿试样的质量，kg ，

md M = 模子的质量，kg ，

V = 模子的体积，3m （见附录A1）

。

式中：

d ρ = 击实试样的干密度，3/m Mg ，

w = 含水率，%。

或

式中：

d γ = 击实试样的干重度。

为绘制饱和曲线计算点值或孔隙不含空气曲线选定值的干重度，计算相应饱和状态下相应含水率的值，如下：

式中：

sat w = 饱和含水率，%，

w γ = 水的重度，在20℃下为 3/ft lbf （3/m kN ），

d γ = 土的干重度，3/ft lbf （3/m kN ），

s G = 土的比重。

12. 报告：数据记录表/表格

记录表/表格应包含以下信息：

12.1.1 使用的方法（A ，B 或C ）。

12.1.2 使用的准备方法（干法或湿法）。

12.1.3 如果测定，试样的含水率。

12.1.4 标准最优含水率，精确至%。

12.1.5 标准最大干密度,精确至3/ft lbf 。

12.1.6 撞锤描述（人工或机械）。

12.1.7 当使用方法（A ，B 或C ）时，土过相应筛的数据。

12.1.8 试验使用材料的描述，描述依据操作规程D 2488，或是按试验方法D 2487分类。

12.1.9 比重及其确定方法。

12.1.10 试验中使用材料的来源，例如，工程名称、取样位置、取样深度和

外观。

12.1.11 击实曲线绘制显示出用于确定击实曲线的击实点，并绘制饱和曲线，指出最大干重度和最优含水率。

12.1.12 如果使用了超尺寸颗粒（粗粒），则粗粒修正数据，包括粗粒含量，

p，%。

c

13. 精度和误差

精度-表3和表4给出了不同土类的试验数据结果可接受的判断标准。这些精度估计基于ASTM关于土和试验项目指导下的多试验室项目结果。在项目中，采用方法A和干贯入方法。此外，一些试验室对每类型土完成了三次重复测试（三重测试实验室），而其余试验室对每类型土完成了一次测试（单次测试实验室）。在13.1.4节里给出了测试土的描述。精度估计值随土的类型变化而变化，可能随着使用方法（方法A，B或C，或干/湿备样方法）的不同而变化。当这些估计应用于另一种土、方法或是备样方法时，需做出判断。

13.1.1 表3的数据基于由每个三次重复测试试验室在每类型土上完成的三重测试。单一操作者和多实验室标准差在表3纵列4中，按照操作规程E 691取得，该规程建议每个测试试验室完成最少三次重复试验。由同一操作者在同样的材料上，使用同样的仪器设备，在最短的操作时间里，完成两次正确操作的试验结果不能超过在表3纵列5的单一操作者的d2s极限。d2s的定义见表1脚注

D。由不同操作者在不同时间里两次正确操作试验完成的结果，差值不应超过在表3纵列5的多试验室的d2s极限。

13.1.2 在ASTM关于土和测试项目里，许多试验室在每种土上只完成一次测试。这在设计和建设行业是普遍的操作。在表4里每类土的数据是基于从三重测试实验室的第一次测试结果和从其它试验室的单次测试结果。由不同的实验室、不同的操作者、不同的仪器设备和不同的时间完成的两次正确操作试验的结果，其变化不能大于在表4纵列5中列出的d2s极限。表3和表4的结果不同，是因为数据设置不同。

13.1.3 表3展示了按照操作E 691对来自未取得试验室资质的三次试验数据的严格解释。表4来源于代表一般操作的试验数据。

13.1.4 土类型-基于联合实验室测试结果，在该项目中使用土的描述按照操作规程D 2487。此外，给出土的当地名称。

误差-对于该试验方法没有能够的参考值，因此，误差不能确定。

14. 关键词

用标准作用力冲击击实；密度；湿度-密度曲线；替代测试；压实性质；土压实；试验室测试。

ANNEX附录

(Mandatory Information强制实行信息)

A1. VOLUME OF COMPACTION MOLD附录1. 击实模子的体积