高速公路基層無結合料強度檢測相關性探討

吉才波

(海南路橋工程有限公司，海南 三亞 572500)

一、引言

在一定荷載作用下，測定基層產生的回彈形變，能夠有效反映出無結合材料基層整體強度，是檢測基層承載能力最常用的一種方法，目前已得到廣泛應用。根據野外考察經驗，基層回彈彎沉的大小和外觀狀態之間有著明顯的內在聯系，隨著路面彎沉的增大，基層表觀狀態明顯變差。回彈值若在垂直荷載作用下為定值，回彈量值越大，則產生的垂直位移就越小。倘若豎向位移是定值，回彈量值越大，則其承受外部荷載的作用力也越大。因此從上述觀點來看，回彈彎沉與室內、野外回彈模量應有一定的相關性。

二、無結合料概念

路基無結合料是由粗顆粒（粒徑＞5mm）、細顆粒組成的混合料，其中顆粒粗的形成骨架結構，而混合成的是不連續分散相，細顆粒是它的分散介質，使其整體形成一種空間結構體。它的強度主要受顆粒間的摩擦之力、顆粒間的嵌擠力，以及粗細顆粒的黏結力等因素影響。

三、無結合料檢測相關性探討

本文就路面底基層級配碎石和天然礫石兩種材料所測定的回彈模量和回彈彎沉值利用灰色關聯分析和回歸分析進行探討。

（一）級配碎石無結合料室內回彈模量分析

利用質量因素灰色關聯分析計算影響級配碎石室內回彈模量的含水量、干密度，成果如表1所示。

表1 級配碎石底基層在實驗室內的回彈模量成果

（二）含水量影響室內級配碎石回彈模量分析

原材料的干密度若相同，表明材料含水量越大，對回彈模量影響越明顯，含水量大小影響試驗數，室內級配碎石回彈模量參數如表2所示。

由表2分析可知，按線性回歸方程式分析,它的線性系數r=0.996即線性相關高度顯著。回歸方程為E1=276.5-39.5ω。

表2 含水量的大小影響到在室內測回彈模量成果

（三）級配碎石試驗場回彈量、回彈彎沉分析

在路面底基層級配碎石試驗場用φ=304mm承載板對其整層材料進行野外回彈模量測定，同時測定相應檢測點的回彈量，檢測成果如表3所示。

由表3分析可知，回彈模量與回彈彎沉進行指數回歸，r3=0.717≥0.7即有較好的相關性，回歸方程為lnL=5.355-0.0057E，經計算回彈模量平均勻值E=230MPa，均方差S=7.3MPa代表值ES=E-S=222.7 MPa

表3 級配碎石試驗場回彈量、彎沉成果

（四）天然礫石底基層野外回彈模量與其對應測點輪隙彎沉分析

天然礫石底基層野外回彈模量與其對應測點輪隙彎沉實施測定比較，檢測成果如表4所示。

表4 天然礫石底基層野外回彈模量與對應測點輪隙彎沉記錄

四、無結合料室內回彈模量與野外回彈模量及回彈彎沉關系

天然礫石現場底基層壓實度為92%～98%之間，含水量4.5%～1.3%之間不等，且天然礫石的級配也有一定的差異，因此各測點的測定結果差異較大。但根據表4的野外回彈模量與輪隙彎沉開展回歸分析，相關系數r4=0.707＞0.7，說明仍有較好的相關性，且與底基層級配碎石試驗場相關系數r3=0.717相當接近。由此可以確定野外回彈模量和室內回彈模量與回彈彎沉三者間的關系。

由表5可知，級配碎石底基層試驗場含水量ω=4.0%，代入回歸方程得E=118.5MPa為室內回彈模量，根據上表3可知，野外的回彈模量ESR代表值為222.7 Mpa。

表5 室內回彈模量和野外回彈模量與回彈彎沉關系表

應用層狀體系反算法檢驗回歸方程，例如：已知瀝青面層設計彎沉Lr=0.061cm，10T黃河車的P=0.7MPa，當量圓半徑δ=10.8cm，土基回彈模量E0=28MPa，級配碎石底基層E1=110MPa，厚度h1=30cm則路面底基層設計彎沉值Lr1=（2Pδ/E0）*a1F查雙圓體系諾模圖a1=0.39，綜合修正系數F=0.64,則Lr1=0.135cm。

帶入級配碎石回歸方程得出lnL=5.355-0.0057x110，L=113x10-2mm，由此可見Lr1與L相近，驗證效果良好，因此對現場底基層材料強度評定具有一定的適用性。

五、無結合料強度因素及檢測

（一）影響無結合料基層強度的因素

無結合材料一般是由粗顆粒(粒徑＞5mm)及細顆粒組成的混合材料。但混合材料是不連續的彌散相，細顆粒又是分散介質，使它形成整體的空間結構。所以無結合材料抗壓強度滿足使用這種方法建立的路面基層的檢測方法。施工過程中混合材料(細粒、中粒或粗粒)的類型、顆粒含量、幼粒含量等因素都會影響強度。

（二）現有規范中對于強度檢測的方法

按現行的《公路路面基層施工技術規范》和《公路工程檢驗評定標準》檢測無結合料半剛性的基層強度，一般采用《公路工程無機結合料試驗規程》規定的試驗方法開展試驗。

（三）實驗室強度和野外強度的不同

試驗室的壓實度是一個預定數值，試驗是用上、下壓實法，能使部分材料密度相對均勻。但在野外作業，只能用上壓方法壓實，這樣將造成現場上與下位置的密度不一致，出現下部位置的壓實度要遠遠小于上部的壓實度，造成差值較大，這種現象也在許多實踐和文獻中得到了有效的證實。由于現野外試件的高度與實驗室標準試樣高度不同，要想了解野外的強度情況，必須先找出標準試樣與不同高度試樣之間修復情況的修正關系。

（四）標準試件與不同高度試件的對比試驗

為了解標準標本與不同高度標本之間的關系，本文在室內開展實驗。

實驗采用相同含水量、相同材料、相同劑量、相同密度的無結合料顆粒。但試件高度不相同，由此可以看出，不同高度的構件與標準件的強度相差較大。隨著試件高度比的增加，試件的抗壓強度也會降低。

六、結語

綜上所述，要保證路面結構的強度和穩定性，關鍵是嚴格控制顆粒大小的組成，確保其符合要求，保證含水量合適并拌和均勻，且需要保證其碾壓壓實度符合要求。