基于灰色關(guān)聯(lián)理論的超厚水穩(wěn)碎石基層強度變異性影響因素分析

曹 暉 岳永和 李 波 李曉輝

（1甘肅路橋建設(shè)集團有限公司，甘肅 蘭州 730030；2蘭州交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

1 引言

對于半剛性基層瀝青路面，基層是主要的承重層。基層必須滿足一定的剛度、強度、抗沖刷性能、抗裂性能。在施工中，若施工質(zhì)量變異性大就會影響基層的整體質(zhì)量，形成薄弱面。薄弱面會導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)強度降低，導(dǎo)致瀝青路面的裂縫，進而導(dǎo)致面層破壞，降低路面使用壽命。

我國對瀝青路面的早期損壞方面的研究比較多，對于超厚寬幅一次性攤鋪水穩(wěn)基層變異研究卻很少。因此，本文采用灰色理論的分析方法對施工變異影響因素的主次關(guān)系開展研究，對于施工單位在現(xiàn)場施工中根據(jù)實際情況進行變異因素主次控制有著一定的指導(dǎo)作用，對于提高施工質(zhì)量，延長瀝青路面使用壽命、降低養(yǎng)護費用，具有十分重要的意義。

2 原材料選擇及配合比的設(shè)計

室內(nèi)試驗所用水泥為P.O32.5級水泥，所用石料為四檔，篩分結(jié)果如表1所示：

結(jié)合表1中集料的篩分結(jié)果以及本文采用的正交試驗，通過控制4.75mm篩孔通過率為25%、30%、35%(集料變異)，利用Excel的規(guī)劃求解法求得集料的配合比及級配曲線(如圖1)。

在此基礎(chǔ)上，首先進行了振動成型實試驗，確定了混合料的最大干密度、最佳含水量，并結(jié)合試件的體積算出成型試件所需質(zhì)量。

3 室內(nèi)試驗

3.1 正交表的選擇

在本文的試驗中，選取含水量、水泥劑量、級配(4.75mm篩孔通過率)作為主要影響基層施工質(zhì)量的三個因素，每個因素設(shè)有三個水平。參照現(xiàn)場的調(diào)研，含水量和水泥劑量的水平選取設(shè)計值、統(tǒng)計分布上下限區(qū)間特殊值，級配的水平選取4.75mm篩孔通過率的中值、上下限分布區(qū)間特殊值。因素水平選擇結(jié)果如表2所示。

圖1 級配曲線

本試驗選用L9正交表—4因素3水平，其中一因素選擇空列，具體各因素之間的安排如表3。

表1 各檔料篩分結(jié)果

表2 因素水平選擇結(jié)果

表3 各個因素之間的安排

3.2 試驗結(jié)果

通過振動成型機制作試件，在標準養(yǎng)護條件下嚴格按照規(guī)范《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》(JTG E51-2009)養(yǎng)護6d，浸水一天之后，對試件進行無側(cè)限抗壓強度測定，測定結(jié)果如表5。

表4 7d無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果

4 灰色關(guān)聯(lián)理論分析

4.1 灰色關(guān)聯(lián)分析的計算步驟

灰色系統(tǒng)理論的研究對象是部分信息已知，部分信息未知的小樣本，貧信息不確定性系統(tǒng)。它通過對部分已知信息的生成、開發(fā)去了解、認識現(xiàn)實世界，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行行為和演化規(guī)律的正確把握和描述。灰色系統(tǒng)理論提出了關(guān)聯(lián)度分析的概念，通過關(guān)聯(lián)度理清系統(tǒng)中各因素間的主次關(guān)系，找出影響最大的因素，把握矛盾的主要方面。所謂關(guān)聯(lián)度就是對兩個系統(tǒng)或兩個因素之間關(guān)聯(lián)性大小的度量。

4.2 灰色理論關(guān)聯(lián)度分析

1）參考序列和比較序列的選擇：

以水泥劑量、含水量、4.75mm通過率構(gòu)成比較序列，而7天無側(cè)限抗壓強度構(gòu)成參考序列。

2）數(shù)據(jù)的標準化處理

對數(shù)據(jù)進行標準化處理，使其轉(zhuǎn)換為可比較的數(shù)據(jù)序列。

表5 標準化數(shù)據(jù)

外部因素與抗壓強度關(guān)聯(lián)分析中，分辨系數(shù)為0.1，最小差值Δmin=0.04204，最大差值Δmax=2.56189。

3）計算關(guān)聯(lián)度

通過計算可得其外部因素與抗壓強度之間的關(guān)聯(lián)度分別為：r1= 0.4894，r2= 0.3646，r3= 0.3500。

5 結(jié)論

1）影響水穩(wěn)碎石基層變異的主要因素有水泥劑量、含水量、4.75mm通過率等。

2）通過灰色理論分析可知，在所選取的對強度可能會產(chǎn)生影響的這幾個主要因素中，水泥劑量對抗壓強度的影響最為顯著，含水量次之，最后是級配的變異。

3）在實際的施工現(xiàn)場中，應(yīng)對變異影響因素進行控制以提高施工質(zhì)量，尤其加強對水泥劑量的檢測。

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