基于灰色理論的RAP料級配評價研究

董明潔　劉　丹

(1.泛華建設集團有限公司　北京　100053；　2.北京中環世紀工程設計有限責任公司　北京　100097)

基于灰色理論的RAP料級配評價研究

董明潔1劉丹2

(1.泛華建設集團有限公司北京100053；2.北京中環世紀工程設計有限責任公司北京100097)

摘要針對舊路改建中RAP料作為柔性過渡層時其級配多變的情況，使用灰色關聯度理論建立了以分計篩余通過率作為評價指標，以級配碎石底基層標準級配作為參考序列的評價體系，該方法克服了傳統級配評價中級配曲線圖形對比模糊，試驗繁重的缺點，客觀、量化地評價了RAP料的級配優劣，結合最大干密度試驗和CBR值試驗證明了灰色理論計算的正確性。

關鍵詞RAP料級配灰色理論關聯度權重

我國當前的高等級路面結構一般是在半剛性基層上攤鋪瀝青面層，這種路面結構在土基處理良好的情況下，一般是因為半剛性基層干縮裂縫的延展導致路面結構破壞。在進行舊瀝青路面改建時，期望使用舊瀝青路面的銑刨料(RAP料)在舊路和新路之間做一層柔性過渡層，隔絕拉應力的傳遞，防止舊路裂縫的傳遞。RAP料作為柔性過渡層，其力學性質應符合瀝青路面柔性底基層的要求，RAP料的級配研究成為RAP料柔性過渡層研究的重點。RAP料相較于傳統的級配碎石，其級配隨著舊路的情況不同變化較大。普通級配碎石柔性底基層，其配合比方案通過級配曲線對比和試驗確定，級配比較穩定，RAP料的級配并不具有這樣的特點。本文通過引入灰色理論，客觀、量化地評價RAP料級配的優劣，并使用最大干密度試驗和CBR值，試驗驗證灰色理論的正確性。

1灰色理論評價RAP料級配

RAP料作為柔性過渡層使用時，其級配的評價參照級配碎石底基層的評價標準，以RAP料的篩分曲線和標準級配碎石曲線相吻合為最優[1]，每一種RAP料的篩分數據都可以看做一個評價序列，將標準級配碎石的篩分數據看作是參考序列，各種RAP料的篩分數據的優劣評價可以使用灰色理論[2]。選用《公路瀝青路面設計規范》(JTG D50-2006)附錄表D1中的數據作為級配碎石柔性底基層的標準級配，其篩分數據見表1[3]。

表1　級配碎石底基層標準級配

舊路的彎沉不僅反映了舊路的強度殘留情況，同時也可以說明舊路的破壞程度，在試驗路選擇5段彎沉相差較大的路段，使用W2000銑刨機銑刨相同深度，得到5種RAP料的篩分曲線，5種篩分曲線和標準級配碎石的篩分曲線見圖1。

由圖1可見，不同彎沉段的RAP料具有的共同特點是粉料和粗集料較少，集料的粒徑集中在1.18~26.5 mm之間，在圖上可以看到，第四組的RAP料級配曲線最接近標準級配曲線，其余的在直接觀察時，無法比較優劣，只能通過灰色理論判斷。使用灰色理論進行評價時，使用各篩孔的分計篩余數據作為數據序列中的元素，得到評價的原始數據見表2。

圖1　RAP料和標準級配碎石曲線對照圖

表2　待評價的原始數據

由于進行評價的各數據量綱和數量級一致，不需要進行無量綱化處理。對于分計篩余的權重W確定，可以參照層次分析法[4](AHP)，確定關鍵篩孔為0.075,4.75,9.5和26.5 mm，認定關鍵篩孔的權重大于普通篩孔，關鍵篩孔的權重一致，得到表3所列的權重分布表。

表3　權重分布表

計算各RAP料的關聯系數，得到表4。

表4　不同彎沉段關聯度

由表4可見，各組RAP料的級配對于標準級配的關聯度排序為第四組>第一組>第五組>第二組>第三組，第四組的RAP料級配最接近標準級配，在圖1上也可以看出，第二組和第三組在曲線圖上比較接近，所得的關聯度數值也比較接近，第一組和第五組雖然在圖上相距較遠，但是由于其關鍵篩孔處的分計篩余數據與標準比較接近，所得的關聯度接近且大于第二組和第三組。

2理論結果的試驗驗證

取上述的5組RAP料做最大干密度和CBR值試驗，得到的實驗數據見表5。

表5　RAP料最大干密度與CBR

由表5可見，最大干密度試驗的排序為第四組>第一組>第二組>第五組>第三組，該排序與灰色理論分析第五組和第二組出現了顛倒，主要原因是第五組RAP料的集料粒徑偏大，小于1.18 mm的過少，導致該組壓實試件的空隙率大于其余組，因此最大干密度較小。CBR值的排序為第四組>第五組>第一組>第二組>第三組，該排序與灰色理論的排序結果比較可得，第一組和第五組交換了位置，但是可以看到，第一組和第五組的CBR值數據接近，灰色理論得到的關聯度的數據也比較接近。根據以上的實驗數據可以證明，灰色理論應用于RAP料的級配評價分析中是合理的。

3結語

灰色關聯度分析的基本思路和RAP料的級配評價都是基于數據曲線的相似度做出的評價，二者是高度吻合的。RAP料的級配使用灰色關聯度進行綜合評價的方法簡單易行，得到的數據客觀且量化，便于分析使用。該方法可以解決級配曲線相似，差異程度低的RAP料級配的優劣判斷，從長遠的研究來看，建立RAP料級配數據與路面的PCI值之間關系，將灰色理論的評判結果與路面PCI值建立擬合關系，可以為路面改建方案提供較精確的預測參考，具有很好的實用價值。

參考文獻

[1]徐云晴.級配碎石基層級配設計與應用研究[D].重慶: 重慶交通大學,2010.

[2]鄧聚龍.灰色控制系統[M].武漢：華中理工大學出版社,1985.

[3]任重昕,劉雙.灰色聚類法在林區路面性能綜合評價中的應用[J].東北林業大學學報,2012(2):114-117.

[4]李濟,李巖,李德峰.基于改進AHP法定權的模糊優選模型在地下水質評價中的應用[J].華北水利水電學院學報,2002,23(2):4-6.