应用构造深度表征沥青路面的离析

包秀宁 ，张肖宁，王端宜 ，黄文通
（ 华南理工大学 交通学院， 广东 广州 ５１０６４０）
摘要： 为了研究沥青路面的离析， 在生产实践分析的基础上提出离析的本质是沥青混合料颗粒组成、混合料结构和空
隙结构存在的变异。其具体表现形式是三者独自或组合出现的状态。之后为了判别离析 ， 提出以表面特性指标— ——构
１ 试验方法
在此试验研究中， 构造深度指标采用激光纹理 构造仪测量， 该测量方法可以方便快捷的测量大量 构造深度数据。试验通过对不同路段路面构造深度 的测量数据， 分析各段路面级配的差异状况。具体 试验方法是首先在待测路段划线将路幅宽度平均分 为若干分 （ 本试验分为 ４ 份） ， 然后用激光纹理构造 仪在各条均分线上分别测量路段的构造深度。
第 ２３ 卷 第 ９ 期 ２００６ 年 ９ 月
公路交通科技 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｉｇｈｗａｙ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
文章编号： １００２－ ０２６８ （２００６） ０９－ ００２０－ ０３
应用构造深度表征沥青路面的离析
Ｖｏｌ．２３ Ｎｏ．９ Ｓｅｐ．２００６
２３
１７
９．４ ６．５ ４．７
根据数据的一般特征， 假设测得的构造深度样 本符合正态分布。下面对此假设进行检验， 中面层路 段的检验结果见表 ２， 下面层路段的检验结果见表 ３。
表 ２ 中面层构造深度样本正态分布假设检验 Ｔａｂ．２ Ｍｉｄｄｌｅ ｌａｙｅｒ ｎｏｒｍａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓ ｔｅｓｔ ｏｆ ｓａｍｐｌｅ ｔｅｘｔｕｒｅ ｄｅｐｔｈ
第９期
包秀宁， 等： 应用构造深度表征沥青路面的离析
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结构的变异， 这也是现实生产中最普遍的现象。 不同的混合料颗粒结构和空隙结构对混合料的
强度、耐久性、疲劳特性、抗变形能力和抗水损害 等各方面性能有重要影响， 所以对离析的识别、检 验和分析对控制沥青路面的质量具有关键意义。然 而， 在现行规范中， 控制级配的抽样检查方法对离析 的控制缺乏实际作用。本研究通过对离析特征的分 析， 参考国外有关研究资料［５］， 提出以路面表面特性 指 标— ——构 造 深 度 来 反 映 沥 青 路 面 混 合 料 的 离 析 。 为了证实该分析方法的可行性， 在高速公路上进行 了试验研究。
在变异［３］。如果严格的分析， 沥青混合料的离析存在 ３ 种情况。
（ １） 沥青混合料的级配发生了改变， 路面上有的 地方细料集中， 有的地方粗料集中， 又由于粗细集料 的比表面积不同， 带来沥青含量的变化， 故而不同位 置的混合料结构发生改变， 空隙结构也随之改变。
（ ２） 沥青混合料 的级配没 有 发 生 变 化 ， 但 是 由 于在摊铺、碾压过程中混合料的温度、摊铺厚度或 碾压程度不同， 造成摊铺压实后不同位置的沥青混 合料颗粒结构分布形式不同， 空隙结构也不同［４］。
Ａｂｓ ｔｒａｃｔ： Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｏｆ ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｉｎ ｈｉｇｈｗａｙ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｅｓｓｅｎｃｅ ｏｆ ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ ｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ａｓ ｇｒａｄａｔｉｏｎ ｃｈａｎｇｅ， ｍｉｘｔｕｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｖｏｉｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ． Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｓ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ ａｒｅ ａｐｐｅａｒｅｄ ａｓ ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｏｒ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｇｒａｄａｔｉｏｎ， ｍｉｘｔｕｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｖｏｉｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ． Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇ ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｅｘｔｕｒｅ ｄｅｐｔｈ ｗａｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ． Ａｎｄ ｉｔ ｉｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｘｔｕｒｅ ｄｅｐｔｈ ｉｓ ｉｎ ｌｉｎｅ ｗｉｔｈ ｎｏｒｍａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｔｅｘｔｕｒｅ ｄｅｐｔｈ ｔｅｓｔ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｒａｄａｔｉｏｎ ａｎｄ ｖａｖｉａｔｉｏｎｓ ｏｎ ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｓａｍｅ ｇｒａｄａｔｉｏｎｓ， ｗｈｉｃｈ ｖａｌｉｄａｔｅｄ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔ； ｔｅｘｔｕｒｅ ｄｅｐｔｈ； ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ； ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ
（ ３） 混合料的级 配发生了 改 变 ， 摊 铺 碾 压 条 件 和过程也有变异， 从而造成混合料颗粒结构和空隙
收稿日期： ２００５－ ０５－ １２ 作者简介： 包秀宁 （１９７３－ ）， 女， 河北承德人， 博士研究生， 讲师， 研究方向为路面材料、道路设计与管理等． （ｂｘｎｉｎｇ＠ｔｏｍ．ｃｏｍ）
构造深 ｆ
度／ｍｍ
０．３５￣０．４ ４
０．４￣０．４５ ８
ｐｉ
０．０５８ ２４７ ０．１５２ ５７
ｎ ｐｉ
４．１９３ ７６６ １０．９８５
（ｆ－ ｎ ｐｉ）２ ／ｎ ｐｉ
２
χ０．０５ （ ２）
１５．１７８ ７７ ０．６６５ ７０５
０．４５￣０．５ ２４ ０．２５１ ３５７ １８．０９７ ７２
１．９２４ ９３１
０．７￣０．７５ １ ０．００２ ９１３ ０．２０９ ７６５
合计 ７２
４．９９８ ５９５ ５．９９１
由 表 ２ 和 表 ３ 可 以 看 出 ， ２ 个 样 本 的 统 计 量 χ２
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公路交通科技
Байду номын сангаас
第 ２３ 卷
２
都 小 于 在 显 著 性 水 平 ０．０５ 下 的 χ０．０５ ， 说 明 ２ 个 样 本 在显著性水平 ０．０５ 下都符合正态分布。
假设不成立
由表 ４ 可知， Ｚ 大 于 Ｚα／（２ α取 ０．０１ 也成立） ， 前 面的假设不成立。接受 ２ 个样本不属于同一总体的 判定， 这就说明对路面的构造深度测量数据的分析 可以用来判别路面级配的差异。 ２．２ 通过构造深度差异判断相同级配路段的级配变 异可行性
０．０８５ ６８４
０．４５￣０．５ １８ ０．２５６ ８９１ １８．４９６ １４
０．０１３ ３０９
０．５￣０．５５ ６ ０．１４５ ５７１ １０．４８１ １
０．２６６ ６４９
１４．０６３ ５
０．５５￣０．６ １０ ０．０４９ ７５６ ３．５８２ ３９８
合计 ７２
０．３８４ ７１７ ３．８４１
表 ３ 下面层构造深度样本正态分布假设检验 Ｔａｂ．３ Ｂａｓｅ ｌａｙｅｒ ｎｏｒｍａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓ ｔｅｓｔ ｏｆ ｓａｍｐｌｅｓ ｔｅｘｔｕｒｅ ｄｅｐｔｈ
２ 试验与结果分析
为 了 检 查 表 面 特 性 指 标— ——构 造 深 度 是 否 可 以
有效判别路面混合料的离析， 设计了 ２ 个层次的检 测试验。首先在不同级配的路段进行构造深度测量， 分析通过构造深度差异判别不同级配的可行性， 并 通过该数据的分析， 获得数据样本的概率分布函数［６］； 其次， 设计了在相同级配路面的不同路段处进行检 测， 分析以构造深度差异判断级配变异的可行性。 全部试验路段所采用的路面材料相同， 设计的施工 压实工艺也相同。路面集料为辉绿岩， 沥青采用台 湾 ＡＨ７０ 沥 青 。 压 实 工 艺 程 序 为 初 压 采 用 双 轮 钢 筒 式压路机压实 ２ 遍， 压实应从外侧往中心碾压， 相 邻碾压重叠 １／３ 轮宽， 压实 １ 幅为 １ 遍； 复压采用振 动压路机紧 接初压进行 ， 碾压不宜少 于 ４￣６ 遍， 至 压实度达到要求， 路面无明显轮迹； 终压紧接复压 进行， 用双钢轮压路机压实， 不宜小于 ２ 遍， 且压 实后路面无轮迹， 碾压温度要符合规范要求［７］。 ２．１ 通过构造深度差异判别不同级配的可行性
下面分析 ２ 个样本有无差异。如果 ２ 个样本来 自同一总体， 可以说明两段路面的构造深度测量结 果在统计意义上没有差异； 否则说明两段数据存在 差异， 即构造深度可以反映不同级配路面的差异。 两段路的构造深度数据作为 ２ 个独立样本， 且都符 合正 态 分 布 ， 样 本 平 均 值 以 μ１、μ２ 表 示 ， 样 本 标 准 差 以 σ１、σ２ 表 示 ， 具 体 数 值 见 表 ４。 为 了 检 验 ２ 个 样本提出下面假设：
造深度分析离析的方法， 并分析了路面检测构造深度数据的概率分布函数，证明其符合正态分布。最后设计不同级配
和变异的同一级配沥青路面的构造深度实验， 验证了以构造深度判别沥青路面离析的可行性。
关键词： 沥青路面； 构造深度； 离析； 可行性
中图分类号： Ｕ４１６．２１７
文献标识码： Ａ
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｓｅｇｒ ｅｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｓｐｈａｌｔ Ｐａｖｅｍｅｎｔ Ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｗｉｔｈ Ｔｅｘｔｕｒ ｅ Ｄｅｐｔｈ
ＢＡＯ Ｘｉｕ－ｎｉｎｇ ， ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｎｉｎｇ ， ＷＡＮＧ Ｄｕａｎ－ｙｉ ， ＨＵＡＮＧ Ｗｅｎ－ｔｏｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｔｒａｆｆｉｃ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ， Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６４０， Ｃｈｉｎａ）
０．５￣０．５５ １９ ０．２６０ ５７７ １８．７６１ ５４
０．００３ ０３１
０．５５￣０．６ ８ ０．１６９ ９８７ １２．２３９ ０４
１．４６８ ２０９
０．６￣０．６５ ７ ０．０６９ ７５３ ５．０２２ ２２２
０．９３６ ７１９
０．６５￣０．７ １ ０．０１７ ９９ １．２９５ ３１４ ６．５２７ ３
构造深
ｆ
ｐｉ
ｎ ｐｉ
度／ｍｍ
（ｆ－ ｎ ｐｉ）２ ／ｎ ｐｉ
２
χ０．０５ （ １）
０．３￣０．３５ ５ ０．０６８ ２３５ ４．９１２ ９３３
１７．５７９ ０６
０．３５￣０．４ １２ ０．１７５ ９１８ １２．６６６ １３
０．０１９ ０７４
０．４￣０．４５ ２１ ０．２７３ ６２２ １９．７００ ７５
Ｈ０： μ１＝μ２， Ｈ１： μ１≠μ２。
表 ４ 同一总体假设检验 Ｔａｂ．４ Ｏｎｅ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓ ｔｅｓｔ
级配 ＡＣ－ ２０Ⅰ ＡＣ－ ２５Ⅰ
结论
平 均 值／ｍｍ ０．４４４ ０．５０４
标 准 差／ｍｍ ０．０６８ ８４ ０．０７２ ０１
统计量 Ｚ
α Ｚα／２
７．４１３ ０．０５ １．９６
表 １ 配合比 Ｔａｂ．１ Ｇｒａｄａｔｉｏｎｓ
粒 径 ／ｍｍ
３１．５ ２６．５ １９ １６ １３．２ ９．５ ４．７５ ２．３６ １．１８ ０．６ ０．３ ０．１５ ０．０７５
通过 ＡＣ－２０Ⅰ －
１００ ９３ ８３．７ ７５ ６６．５ ４２．５ ２９．６ ２２．６ １８．２ １２
８．７
６．３
率／％ ＡＣ－２５Ⅰ １００ ９９．９ ８７．１ ７６．６ ６５．９ ５３．６ ３６．３ ２９
在 这 项 试 验 中 选 择 了 中 面 层 为 ＡＣ－２０Ⅰ型 级 配 和 下 面 层 为 ＡＣ－２５Ⅰ型 级 配 的 两 段 路 面 作 为 比 较 路 段， 配 合 比 如 表 １ 所 示［８］。 为 了 在 相 同 的 路 段 长 度 下 比 较 ， 每段路面长度 取 ２４０ ｍ 的测量数 据。然后 对测得的构造深度数据进行分析， 用 χ２ 分 布拟合检 验判断数据样本的分布函数， 并分析两段路面的数 据样本是否属于不同的总体。
优良的沥青路面结构性能和使用性能是道路建 筑者追求的目标， 但是要达到这个目标， 不仅要有 合格的原材料和良好的沥青混合料设计， 其最终的 实现还要通过混合料的生产、运输、摊铺和碾压等 施工环节来完成［１］， 所以施工工艺及其过程对沥青路 面质量的优劣具有非常重要的作用。沥青混合料发 生离析必然引起材料各项性能的改变， 进而直接影 响到路面质量的优劣［２］。因此， 施工过程中沥青混合 料的离析问题尤其引起关注。沥青混合料离析的普 遍概念是沥青混合料中大小颗粒集料的不均匀分布， 这只是一种表观的离析现象。沥青路面离析的本质 是沥青混合料颗粒组成、混合料结构和空隙结构存