基于灰色理论的RAP料级配评价研究

董明洁　刘　丹

(1.泛华建设集团有限公司　北京　100053；　2.北京中环世纪工程设计有限责任公司　北京　100097)

基于灰色理论的RAP料级配评价研究

董明洁1刘丹2

(1.泛华建设集团有限公司北京100053；2.北京中环世纪工程设计有限责任公司北京100097)

摘要针对旧路改建中RAP料作为柔性过渡层时其级配多变的情况，使用灰色关联度理论建立了以分计筛余通过率作为评价指标，以级配碎石底基层标准级配作为参考序列的评价体系，该方法克服了传统级配评价中级配曲线图形对比模糊，试验繁重的缺点，客观、量化地评价了RAP料的级配优劣，结合最大干密度试验和CBR值试验证明了灰色理论计算的正确性。

关键词RAP料级配灰色理论关联度权重

我国当前的高等级路面结构一般是在半刚性基层上摊铺沥青面层，这种路面结构在土基处理良好的情况下，一般是因为半刚性基层干缩裂缝的延展导致路面结构破坏。在进行旧沥青路面改建时，期望使用旧沥青路面的铣刨料(RAP料)在旧路和新路之间做一层柔性过渡层，隔绝拉应力的传递，防止旧路裂缝的传递。RAP料作为柔性过渡层，其力学性质应符合沥青路面柔性底基层的要求，RAP料的级配研究成为RAP料柔性过渡层研究的重点。RAP料相较于传统的级配碎石，其级配随着旧路的情况不同变化较大。普通级配碎石柔性底基层，其配合比方案通过级配曲线对比和试验确定，级配比较稳定，RAP料的级配并不具有这样的特点。本文通过引入灰色理论，客观、量化地评价RAP料级配的优劣，并使用最大干密度试验和CBR值，试验验证灰色理论的正确性。

1灰色理论评价RAP料级配

RAP料作为柔性过渡层使用时，其级配的评价参照级配碎石底基层的评价标准，以RAP料的筛分曲线和标准级配碎石曲线相吻合为最优[1]，每一种RAP料的筛分数据都可以看做一个评价序列，将标准级配碎石的筛分数据看作是参考序列，各种RAP料的筛分数据的优劣评价可以使用灰色理论[2]。选用《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)附录表D1中的数据作为级配碎石柔性底基层的标准级配，其筛分数据见表1[3]。

表1　级配碎石底基层标准级配

旧路的弯沉不仅反映了旧路的强度残留情况，同时也可以说明旧路的破坏程度，在试验路选择5段弯沉相差较大的路段，使用W2000铣刨机铣刨相同深度，得到5种RAP料的筛分曲线，5种筛分曲线和标准级配碎石的筛分曲线见图1。

由图1可见，不同弯沉段的RAP料具有的共同特点是粉料和粗集料较少，集料的粒径集中在1.18~26.5 mm之间，在图上可以看到，第四组的RAP料级配曲线最接近标准级配曲线，其余的在直接观察时，无法比较优劣，只能通过灰色理论判断。使用灰色理论进行评价时，使用各筛孔的分计筛余数据作为数据序列中的元素，得到评价的原始数据见表2。

图1　RAP料和标准级配碎石曲线对照图

表2　待评价的原始数据

由于进行评价的各数据量纲和数量级一致，不需要进行无量纲化处理。对于分计筛余的权重W确定，可以参照层次分析法[4](AHP)，确定关键筛孔为0.075,4.75,9.5和26.5 mm，认定关键筛孔的权重大于普通筛孔，关键筛孔的权重一致，得到表3所列的权重分布表。

表3　权重分布表

计算各RAP料的关联系数，得到表4。

表4　不同弯沉段关联度

由表4可见，各组RAP料的级配对于标准级配的关联度排序为第四组>第一组>第五组>第二组>第三组，第四组的RAP料级配最接近标准级配，在图1上也可以看出，第二组和第三组在曲线图上比较接近，所得的关联度数值也比较接近，第一组和第五组虽然在图上相距较远，但是由于其关键筛孔处的分计筛余数据与标准比较接近，所得的关联度接近且大于第二组和第三组。

2理论结果的试验验证

取上述的5组RAP料做最大干密度和CBR值试验，得到的实验数据见表5。

表5　RAP料最大干密度与CBR

由表5可见，最大干密度试验的排序为第四组>第一组>第二组>第五组>第三组，该排序与灰色理论分析第五组和第二组出现了颠倒，主要原因是第五组RAP料的集料粒径偏大，小于1.18 mm的过少，导致该组压实试件的空隙率大于其余组，因此最大干密度较小。CBR值的排序为第四组>第五组>第一组>第二组>第三组，该排序与灰色理论的排序结果比较可得，第一组和第五组交换了位置，但是可以看到，第一组和第五组的CBR值数据接近，灰色理论得到的关联度的数据也比较接近。根据以上的实验数据可以证明，灰色理论应用于RAP料的级配评价分析中是合理的。

3结语

灰色关联度分析的基本思路和RAP料的级配评价都是基于数据曲线的相似度做出的评价，二者是高度吻合的。RAP料的级配使用灰色关联度进行综合评价的方法简单易行，得到的数据客观且量化，便于分析使用。该方法可以解决级配曲线相似，差异程度低的RAP料级配的优劣判断，从长远的研究来看，建立RAP料级配数据与路面的PCI值之间关系，将灰色理论的评判结果与路面PCI值建立拟合关系，可以为路面改建方案提供较精确的预测参考，具有很好的实用价值。

参考文献

[1]徐云晴.级配碎石基层级配设计与应用研究[D].重庆: 重庆交通大学,2010.

[2]邓聚龙.灰色控制系统[M].武汉：华中理工大学出版社,1985.

[3]任重昕,刘双.灰色聚类法在林区路面性能综合评价中的应用[J].东北林业大学学报,2012(2):114-117.

[4]李济,李岩,李德峰.基于改进AHP法定权的模糊优选模型在地下水质评价中的应用[J].华北水利水电学院学报,2002,23(2):4-6.