基于车辙的沥青面层施工控制指标研究论文_赵瑜隆1, 崔峰2, 石祥玉2, 方郓龙1

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摘要:为了延缓沥青路面车辙病害的发生,在沥青路面施工调研的基础上,收集与沥青路面车辙相关的影响因素,利用层次分析法,明确沥青路面施工时需要重点控制的施工指标。根据层次分析法结果,各指标影响程度由大到小依次为级配、油石比、压实度、碾压温度和面层厚度。因此,为获得良好的沥青路面抗车辙性能,在沥青面层施工过程中,应重点控制级配、油石比和压实度等指标,以获得预期的施工质量。

关键词:沥青面层、施工过程、车辙、层次分析法、优化

1.前 言

沥青路面因表面平整、行车舒适等优点,在国内外得到了大量的使用。但是沥青路面在使用中也会出现一些问题,例如,车辙问题,世界各国都在积极的寻求解决的方法[1-3]。

众多研究深入分析了影响车辙的因素,分析了矿料、沥青和沥青混合料的材料性质等几个方面对路面高温性能的影响,并给出了如何减小车辙深度的建议(黄)。本文在此基础之上,进一步分析了各个车辙影响因素的重要性,通过层次分析法确定各个因素所占的比重,进而确定影响车辙的关键因素。

2.车辙形成机理

车辙问题是车辆荷载反复作用下沥青路面竖向永久变形的累积,主要出现在夏季。在渠化交通的重交通路段,由于一般沥青路面采用半刚性基层,车辙主要发生在沥青面层,并且其他层变形很小。

沥青路面的车辙变形由两部分组成。其中一部分是体积减小的压密变形,这是由沥青混合料的密实度增加所引起的。而另一部分则是体积不变的剪切变形,这种剪切变形会促使混合料发生侧向的位移,并引起侧向隆起变形。对出现车辙的路面上开挖沟槽观测沥青层变形现象,发现剪切变形是车辙形成的主要的原因,而压密变形仅仅占了车辙变形的较小部分[4-7]。

通过对沥青路面车辙形成的方式进行分析,我们可以将车辙分成如下的几个类型:

失稳型车辙:沥青路面中的材料会在荷载作用下进行移动,这样产生的车辙称为失稳型车辙。

磨耗型车辙:沥青路面的最上面一层的材料在众多因素的作用之下不断消耗而形成的。特别是在使用防滑链之后,发生的机会变大,更容易发生这种车辙。

结构型车辙:这种车辙一般是由路基变形开始,然后逐渐的向表面层进行转移引起的,车辙的形成是由于沥青面层路面在荷载作用下产生整体的变形而引起的。

3基于车辙的质控指标体系的确定

层次分析法(AHP)是对难以完全定量的复杂系统作出决策的模型和方法。方法尤其适合处理多目标和多准则的大系统问题,以及不能够定量决策和分析的复杂问题,并对其进行重要性排序。其基本思想是将问题的相关元素分解成目标、准则、方案等层次,并对每层中的两两不同元素定量表示其相对重要性,然后经过比较、判断和计算,进而得到相关元素在系统中的权重[8-10]。

3.1建立层次结构模型

根据影响沥青路面车辙的因素,建立层次结构,如下图1所示。根据查阅资料和询问相关的专家,我们从而提出影响沥青路面车辙的几个因素:压实度、油石比、面层厚度、碾压温度和矿料级配。

3.2构造判断矩阵

成对比较矩阵是表示本层所有因素针对上一层某一个因素的相对重要性的比较。成对比较矩阵的元素aij用1-9标度方法给出,采用两两比较的形式,专家们一般都能用“稍微重要”、“明显重要”、“强烈重要”和“极端重要”等定性描述的词汇来确定表1 成对比较阵标度量指标的相对重要性,具体情况如表5-1所示。

通过问卷调查的形式,选出具备一定相关的专业知识和实践经历的若干名具有丰富经验的施工人员进行调查,从而确定各个因素相对重要程度,近而给出合理的判断矩阵。判断矩阵以表格形式体现,具体见表2。

3.3权重指标计算与一致性检验

通过计算得出A1、A2、A3、A4、A5对最终的目标层的权重为[0.1191, 0.2442, 0.0454, 0.0902, 0.5011]。

通过计算得最大特征值为5.1851,C.I.=0.0018,一般而言,只要C.I.不大于0.1,即认为判断矩阵是满意的,故此矩阵的一致性是可以接受的。

所以在本次比较中可认为影响沥青路面车辙的指标排序分别为矿料级配、油石比、压实度、碾压温度和面层厚度。因而,在沥青面层施工过程中,应重点监控矿料级配、油石比和压实度等施工指标。

4.结 论

本文在对沥青路面车辙影响因素分析的基础上,运用层次分析法,确定选定的施工指标对沥青路面车辙的影响程度,并得到以下结论:

(1)根据调研结果,初选了施工过程中影响沥青路面车辙的指标,主要包括压实度、油石比、面层厚度、碾压温度和矿料级配。

(2)利用层次分析法确定各施工指标对沥青路面车辙的影响程度。各因素影响程度由强到弱依次为:矿料级配、油石比、压实度、碾压温度和面层厚度。

(3)车辙是沥青路面最为主要的病害之一,显著影响道路的寿命和服务功能,需要引起道路研究人员的重视。根据本研究结果,在沥青路面施工过程中,应注意对级配、油石比和压实度等指标的监控,以获得良好的抗车辙性能。

参考文献

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[3] 赵耀华. 基于性能的沥青路面施工控制技术研究[D].郑州:郑州大学, 2015.

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[5] 李克德, 李玉龙, 刘昌仁. 沥青混凝土路面施工质量动态控制技术应用[J]. 公路交通技术, 2010(3): 37-40.

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[9] 张公绪. 现代质量管理学[M]. 北京: 中国财政经济出版社, 1999

[10]郭大进. 沥青路面工程质量过程控制的研究[D]. 西安: 长安大学, 2007.

论文作者:赵瑜隆1, 崔峰2, 石祥玉2, 方郓龙1

论文发表刊物:《建筑实践》2019年第13期

论文发表时间:2019/10/16

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