基于灰色关联理论的超厚水稳碎石基层强度变异性影响因素分析

曹 晖 岳永和 李 波 李晓辉

（1甘肃路桥建设集团有限公司，甘肃 兰州 730030；2兰州交通大学 土木工程学院，甘肃 兰州 730070）

1 引言

对于半刚性基层沥青路面，基层是主要的承重层。基层必须满足一定的刚度、强度、抗冲刷性能、抗裂性能。在施工中，若施工质量变异性大就会影响基层的整体质量，形成薄弱面。薄弱面会导致路面结构强度降低，导致沥青路面的裂缝，进而导致面层破坏，降低路面使用寿命。

我国对沥青路面的早期损坏方面的研究比较多，对于超厚宽幅一次性摊铺水稳基层变异研究却很少。因此，本文采用灰色理论的分析方法对施工变异影响因素的主次关系开展研究，对于施工单位在现场施工中根据实际情况进行变异因素主次控制有着一定的指导作用，对于提高施工质量，延长沥青路面使用寿命、降低养护费用，具有十分重要的意义。

2 原材料选择及配合比的设计

室内试验所用水泥为P.O32.5级水泥，所用石料为四档，筛分结果如表1所示：

结合表1中集料的筛分结果以及本文采用的正交试验，通过控制4.75mm筛孔通过率为25%、30%、35%(集料变异)，利用Excel的规划求解法求得集料的配合比及级配曲线(如图1)。

在此基础上，首先进行了振动成型实试验，确定了混合料的最大干密度、最佳含水量，并结合试件的体积算出成型试件所需质量。

3 室内试验

3.1 正交表的选择

在本文的试验中，选取含水量、水泥剂量、级配(4.75mm筛孔通过率)作为主要影响基层施工质量的三个因素，每个因素设有三个水平。参照现场的调研，含水量和水泥剂量的水平选取设计值、统计分布上下限区间特殊值，级配的水平选取4.75mm筛孔通过率的中值、上下限分布区间特殊值。因素水平选择结果如表2所示。

图1 级配曲线

本试验选用L9正交表—4因素3水平，其中一因素选择空列，具体各因素之间的安排如表3。

表1 各档料筛分结果

表2 因素水平选择结果

表3 各个因素之间的安排

3.2 试验结果

通过振动成型机制作试件，在标准养护条件下严格按照规范《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)养护6d，浸水一天之后，对试件进行无侧限抗压强度测定，测定结果如表5。

表4 7d无侧限抗压强度试验结果

4 灰色关联理论分析

4.1 灰色关联分析的计算步骤

灰色系统理论的研究对象是部分信息已知，部分信息未知的小样本，贫信息不确定性系统。它通过对部分已知信息的生成、开发去了解、认识现实世界，实现对系统运行行为和演化规律的正确把握和描述。灰色系统理论提出了关联度分析的概念，通过关联度理清系统中各因素间的主次关系，找出影响最大的因素，把握矛盾的主要方面。所谓关联度就是对两个系统或两个因素之间关联性大小的度量。

4.2 灰色理论关联度分析

1）参考序列和比较序列的选择：

以水泥剂量、含水量、4.75mm通过率构成比较序列，而7天无侧限抗压强度构成参考序列。

2）数据的标准化处理

对数据进行标准化处理，使其转换为可比较的数据序列。

表5 标准化数据

外部因素与抗压强度关联分析中，分辨系数为0.1，最小差值Δmin=0.04204，最大差值Δmax=2.56189。

3）计算关联度

通过计算可得其外部因素与抗压强度之间的关联度分别为：r1= 0.4894，r2= 0.3646，r3= 0.3500。

5 结论

1）影响水稳碎石基层变异的主要因素有水泥剂量、含水量、4.75mm通过率等。

2）通过灰色理论分析可知，在所选取的对强度可能会产生影响的这几个主要因素中，水泥剂量对抗压强度的影响最为显著，含水量次之，最后是级配的变异。

3）在实际的施工现场中，应对变异影响因素进行控制以提高施工质量，尤其加强对水泥剂量的检测。

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