高速公路基层无结合料强度检测相关性探讨

吉才波

(海南路桥工程有限公司，海南 三亚 572500)

一、引言

在一定荷载作用下，测定基层产生的回弹形变，能够有效反映出无结合材料基层整体强度，是检测基层承载能力最常用的一种方法，目前已得到广泛应用。根据野外考察经验，基层回弹弯沉的大小和外观状态之间有着明显的内在联系，随着路面弯沉的增大，基层表观状态明显变差。回弹值若在垂直荷载作用下为定值，回弹量值越大，则产生的垂直位移就越小。倘若竖向位移是定值，回弹量值越大，则其承受外部荷载的作用力也越大。因此从上述观点来看，回弹弯沉与室内、野外回弹模量应有一定的相关性。

二、无结合料概念

路基无结合料是由粗颗粒（粒径＞5mm）、细颗粒组成的混合料，其中颗粒粗的形成骨架结构，而混合成的是不连续分散相，细颗粒是它的分散介质，使其整体形成一种空间结构体。它的强度主要受颗粒间的摩擦之力、颗粒间的嵌挤力，以及粗细颗粒的黏结力等因素影响。

三、无结合料检测相关性探讨

本文就路面底基层级配碎石和天然砾石两种材料所测定的回弹模量和回弹弯沉值利用灰色关联分析和回归分析进行探讨。

（一）级配碎石无结合料室内回弹模量分析

利用质量因素灰色关联分析计算影响级配碎石室内回弹模量的含水量、干密度，成果如表1所示。

表1 级配碎石底基层在实验室内的回弹模量成果

（二）含水量影响室内级配碎石回弹模量分析

原材料的干密度若相同，表明材料含水量越大，对回弹模量影响越明显，含水量大小影响试验数，室内级配碎石回弹模量参数如表2所示。

由表2分析可知，按线性回归方程式分析,它的线性系数r=0.996即线性相关高度显著。回归方程为E1=276.5-39.5ω。

表2 含水量的大小影响到在室内测回弹模量成果

（三）级配碎石试验场回弹量、回弹弯沉分析

在路面底基层级配碎石试验场用φ=304mm承载板对其整层材料进行野外回弹模量测定，同时测定相应检测点的回弹量，检测成果如表3所示。

由表3分析可知，回弹模量与回弹弯沉进行指数回归，r3=0.717≥0.7即有较好的相关性，回归方程为lnL=5.355-0.0057E，经计算回弹模量平均匀值E=230MPa，均方差S=7.3MPa代表值ES=E-S=222.7 MPa

表3 级配碎石试验场回弹量、弯沉成果

（四）天然砾石底基层野外回弹模量与其对应测点轮隙弯沉分析

天然砾石底基层野外回弹模量与其对应测点轮隙弯沉实施测定比较，检测成果如表4所示。

表4 天然砾石底基层野外回弹模量与对应测点轮隙弯沉记录

四、无结合料室内回弹模量与野外回弹模量及回弹弯沉关系

天然砾石现场底基层压实度为92%～98%之间，含水量4.5%～1.3%之间不等，且天然砾石的级配也有一定的差异，因此各测点的测定结果差异较大。但根据表4的野外回弹模量与轮隙弯沉开展回归分析，相关系数r4=0.707＞0.7，说明仍有较好的相关性，且与底基层级配碎石试验场相关系数r3=0.717相当接近。由此可以确定野外回弹模量和室内回弹模量与回弹弯沉三者间的关系。

由表5可知，级配碎石底基层试验场含水量ω=4.0%，代入回归方程得E=118.5MPa为室内回弹模量，根据上表3可知，野外的回弹模量ESR代表值为222.7 Mpa。

表5 室内回弹模量和野外回弹模量与回弹弯沉关系表

应用层状体系反算法检验回归方程，例如：已知沥青面层设计弯沉Lr=0.061cm，10T黄河车的P=0.7MPa，当量圆半径δ=10.8cm，土基回弹模量E0=28MPa，级配碎石底基层E1=110MPa，厚度h1=30cm则路面底基层设计弯沉值Lr1=（2Pδ/E0）*a1F查双圆体系诺模图a1=0.39，综合修正系数F=0.64,则Lr1=0.135cm。

带入级配碎石回归方程得出lnL=5.355-0.0057x110，L=113x10-2mm，由此可见Lr1与L相近，验证效果良好，因此对现场底基层材料强度评定具有一定的适用性。

五、无结合料强度因素及检测

（一）影响无结合料基层强度的因素

无结合材料一般是由粗颗粒(粒径＞5mm)及细颗粒组成的混合材料。但混合材料是不连续的弥散相，细颗粒又是分散介质，使它形成整体的空间结构。所以无结合材料抗压强度满足使用这种方法建立的路面基层的检测方法。施工过程中混合材料(细粒、中粒或粗粒)的类型、颗粒含量、幼粒含量等因素都会影响强度。

（二）现有规范中对于强度检测的方法

按现行的《公路路面基层施工技术规范》和《公路工程检验评定标准》检测无结合料半刚性的基层强度，一般采用《公路工程无机结合料试验规程》规定的试验方法开展试验。

（三）实验室强度和野外强度的不同

试验室的压实度是一个预定数值，试验是用上、下压实法，能使部分材料密度相对均匀。但在野外作业，只能用上压方法压实，这样将造成现场上与下位置的密度不一致，出现下部位置的压实度要远远小于上部的压实度，造成差值较大，这种现象也在许多实践和文献中得到了有效的证实。由于现野外试件的高度与实验室标准试样高度不同，要想了解野外的强度情况，必须先找出标准试样与不同高度试样之间修复情况的修正关系。

（四）标准试件与不同高度试件的对比试验

为了解标准标本与不同高度标本之间的关系，本文在室内开展实验。

实验采用相同含水量、相同材料、相同剂量、相同密度的无结合料颗粒。但试件高度不相同，由此可以看出，不同高度的构件与标准件的强度相差较大。随着试件高度比的增加，试件的抗压强度也会降低。

六、结语

综上所述，要保证路面结构的强度和稳定性，关键是严格控制颗粒大小的组成，确保其符合要求，保证含水量合适并拌和均匀，且需要保证其碾压压实度符合要求。