​【技术】基于PQI的沥青路面离析评价研究

基于PQI的沥青路面离析评价研究

张硕周

濮阳市公路管理局 河南 濮阳 457000

摘要：本文借助PQI的快速无损、大样本的检测优势，可保证基于统计学参量的沥青路面施工质量评价。首先考虑了摊铺过程的摊铺离析，在此基础上针对路面施工中的集料离析、温度离析以及弱压实产生的路面密度的变异性，采用统计学方法定量评价施工中的离析程度。

关键词：沥青路面；离析评价；PQI

1.路面摊铺横向离析确定方法

在级配离析检测中，PQI不仅可以检测路面摊铺纵向密度的变异性，还可以检测出路面摊铺横向密度的变异性。在路面施工质量评价中，应着重考虑摊铺机械对路面离析的影响。

摊铺机因自身机械问题造成的路面沿摊铺横向的离析属于系统原因，并非人为因素所造成的，在施工机械未得到改良之前，往往难以消除，故在质量评价中予以剔除。仅考虑拌和级配离析、摊铺、碾压中的温度离析以及弱压实的影响。

为了避免摊铺机固有离析对路面施工质量评价结果造成干扰，首先运用统计学参数对施工状态良好条件下摊铺的路面横向均匀性进行评价，确定正常条件下允许路面横向空隙率变异性。

1.1统计量介绍

为了确定路面摊铺横向离析，考虑将摊铺路面分为多个检测道，借鉴ASTM（美国材料与试验协会）对比试验分析方法，视摊铺机在各检测道的摊铺行为为独立试验过程，从而引入检测道间标准偏差Sxave、检测道间数据重复性标准偏差SR、检测道间数据一致性统计量h这3个统计量及检测道间一致性检验临界值hcrit和kcrit这两个评定标准来全面分析和评价路面横向摊铺离析。

1.2路面摊铺横向离析的确定

考虑路面施工自身的非均匀性，选取连续摊铺，温度控制良好、碾压充分的路段，计算摊铺机横向自身离析的变化规律。

表1为中面层路面PQI检测数据，取样间隔为：横断面间距为1.5m，距边0.75cm，纵断面间距为2m，采集PQI密度数据见表1。

表1  PQI检测路面密度数据

序号	密度kg/m3
1	2446	2525	2516	2468	2536	2422	2456	2525	2522	2458
2	2559	2436	2466	2508	2516	2484	2519	2531	2544	2466
3	2462	2444	2431	2423	2484	2532	2559	2466	2506	2524
4	2469	2454	2425	2512	2446	2492	2494	2482	2499	2536
5	2419	2400	2438	2526	2484	2535	2554	2493	2512	2516
6	2532	2464	2561	2563	2416	2411	2438	2503	2461	2420
6	2488	2539	2501	2419	2459	2433	2510	2446	2425	2428
8	2415	2459	2458	2486	2469	2524	2426	2639	2610	2455
9	2498	2500	2533	2543	2393	2566	2396	2436	2503	2433
10	2496	2523	2406	2543	2465	2516	2455	2485	2495	2516

对上述数据进行统计学计算，得到如下统计量，见表2。

表2 路面横断面摊铺离析统计

统计量	Sr	Sxave	SR	da
统计结果	13.5	18.8	22.3	42

通过检测标准路段的密度状况，确定摊铺机固有离析率对应的密度标准偏差为22.3。那么，当路面摊铺横向密度标准偏差大于此值时，即可认定路面发生了离析状况。

2.离析的评定

纵向间隔30m，横向间隔1m，距边0.75m，检测长度约2.5km。所得三维密度图，如图1所示。

图1 路面PQI检测密度状况图

图1中蓝颜色部分显示路面低密度区域，红颜色显示高密度区域，由图可知，路面密度整体表现为不均匀性，这与沥青混合料的复杂性以及施工工艺有关；全幅式摊铺机摊铺边缘存在密度较低的状况；同时，由于未能在有效压实温度范围内完成碾压，也出现了整片的局部低密度区域，可能由于初压温度、复压温度或者碾压指数较低的原因。

2.1路面摊铺横向离析的评价

参考离析率划分标准，初步确定路面摊铺横向离析标准如表3所示。

表3  路面摊铺横向离析划分标准

离析程度 统计量	无离析	轻微离析	中等离析	严重离析
Sxave	≦SR	SR-1.5SR	1.5SR-2SR	>2SR
d	≦da	da-1.5da	1.5da-2da	>2da

统计路面横向离析数据如下表4所示。

表4  路面摊铺断面离析检测数据统计

离析程度 统计量	无离析	轻微离析	中等离析	严重离析
Sxave（%）	81	10	4	5
d（%）	80	10	5	5

组间标准偏差Sxave与检测道间一致性统计量h在评价路面摊铺横向离析状况时具有一致性，其中Sxave表征了各单元路面的横断面标准差，d表征了各单元路段横断面各点间的极差；从各离析程度的统计可以看出，Sxave统计结论为路面轻微离析为主，无离析横断面占81%，存在少量的中等离析与严重离析断面，符合正态分布规律；d统计结论为：路面无离析占80%，轻微离析各占少量，体现出一种均布分布，其合理性有待于进一步验证。因此，建议采用组间标准差Sxave评价路面的横断面离析程度。

2.2路面摊铺纵向离析的评价

采用横断面上各点密度均值表征该路段的密实状况来评价路面摊铺纵向离析，并以路面离析程度百分率衡量路面的施工质量。

分析路面密度图可知，路面边缘0.75m处离析发生率较高，往往对路面横断面均值影响较为显著。故在确定路面纵向施工离析时，应剔除横断面边缘点的影响，选择横断面2-6点密度均值评价路面纵向施工质量。

表5 路面纵向离析检测数据统计

离析程度	细集料离析	无离析	轻微离析	中等离析	严重离析
空隙率	0-3	3-6	6-9	9-11	>11
统计检测值(%)	0	69	20	1	0

借助表3离析评价标准，将路面密度换算为路面空隙率，并统计如表5所示，路面纵向离析统计结果为：无离析为69%，轻微离析为20%，统计指标能够真实反映路面的施工质量状况。

2.3路面整体离析状况评价

路面整体离析状况即路面横断面离析与纵断面离析的综合评价，可以采用上述离析评价结果综合求得，也可根据整段路面所有点统计结果确定路面整体施工的离析程度。

（1）采用整个路面检测点确定路面离析程度

为了定量反映路面的离析程度以及统一各种离析程度指标，由此引入路面离析率的概念：考虑路面施工非均匀性对路面质量的影响，按照不同路面离析程度的影响大小，分别赋予不同的权重，并计算得到路面整体离析状况的量化指标。如表6所示：

表6  离析率计算表

离析状态	细集料离析		无离析	轻微离析		中等离析	严重离析
压实度状况	0-1.5	1.5-3	3-6	6-8	8-9	9-11	>11
加权值	1	0.5	0	0.5	1	1.5	2
统计检测值（%）	0	0	81	16	2	1	0
离析率（%）	=0*81+0.5*16+1*2+1.5*1+2*0=11.5%

考察路段路面离析率为11.5%，路面处于优良状态。

（2）综合路面横向离析以及纵向离析统计路面离析程度

采用上述分析的路面横向离析与纵向离析结果加权计算路面的整体离析状况，其中路面横向离析与纵向离析权重分别取0.5，如表7所示：

表7 路面整体离析状况表

离析状态	无离析	轻微离析	中等离析	严重离析
横断面离析	81	10	4	5
纵向离析	69	20	1	0
整体离析	80	15	2.5	2.5

由表7可以得出，路面质量状况以无离析、轻微离析为主，其中轻微离析约占15%，与采用整个路面检测点确定路面离析程度结论类似。

综上述，整体摊铺路面80%以上的路面没有发生离析，中等以上离析占5%，这也是不可避免的，温度、湿度、测量方式、碾压等等因素，都影响了路面的密室状态。总体来说，路面施工质量处在优良状态。

3.结论

沥青路面非均匀性等级可以通过PQI检测路面厚度密度的变化来进行量化。研究认为，为了最大限度获取路面的平整度，采用全幅式路面摊铺产生的路面带状粗集料离析属于施工中的不可控因素，在施工非均匀性评价中应予以考虑，故本文提出分别采用摊铺横向、摊铺纵向以及路面整体离析三种评价模式评价路面施工质量。

由于沥青路面的非均匀性最终体现在沥青路面层的密度差异，因此,可采用PQI可快速无损地对沥青路面质量进行检测和评价，并及时作出施工质量调控措施，以此减少路面非均匀性，提高沥青路面的性能和使用寿命。综上所述，PQI评价方法具有良好的经济效益和应用前景。