第一章道路工程试验检测技术基础知识

第一节概述一、道路工程试验检测的意义

二、道路工程试验检测方法

1.分类

1)作为学术研究手段进行的试验检测。

2)作为设计(shèjì)依据参数进行的试验检测。

3)作为工程质量控制检查或质量保证进行的试验检测。

4)作为竣工验收评定进行的试验检测。

5)作为积累技术资料进行的养护管理或后评估试验检测。

6)作为工程质量事故调查分析进行的试验检测。

2.道路工程试验检测有关规程

1)JTJ051—1993《公路土工试验规程》。

2)JTJ052—2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》。共三十二页第一节概述3)JTGE30—2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》。

4)JTGE41—2005《公路工程岩石试验规程》。

5)JTJ055—1983《公路工程金属试验规程》。

6)JTJ056—1984《公路工程水质分析操作规程》。

7)JTJ057—1994《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》。

8)JTGE42—2005《公路工程集料试验规程》。

9)JTJ059—1995《公路路基路面现场测试规程》。

10)JTJ/T060—1998《公路土工合成材料试验规程》。

3.试验取样与检测原始数据的处理

(１)试验取样对于进场的原材料，试验人员应按规定频率(pínlǜ)进行取样送样，取样应具有代表性并按照相关规程所规定的方法进行。

1)抽样方法为随机抽样。共三十二页第一节概述2)样本大小的确定。

3)样本确定后，抽样人应以适当的方式将样本封存，并由样本所在单位以适当的方式运往检测部门，运输(yùnshū)过程中不得损坏样品(样本中的每一个个体)的外观和性能。

4)抽样结束后，由抽样人填写样品登记表。

5)对样品进行试验检测。

6)对于比较重要的检测项目，若采用专用检测设备，应通过试验确定其检测数据的重复性。

(２)检测原始数据的整理试验检测原始记录是试验检测结果的如实记载，不允许随意更改，也不允许进行删减。

1)检测数据的有效位数应与检测系统的准确度相适应，不足部分以“0”补齐，以便使测试数据位数相等。共三十二页第一节概述2)同一参数检测数据个数少于3时用算术平均值法求算代表值；测试个数大于3时，建议采用数理统计方法求算代表值。

3)对于每一单元内检测结果中的异常值应用格拉布斯(Grabbs)法进行判断，各试验室平均值中的异常值应用狄克逊(Dixon)法进行判断，且应合理区分可剔除异常值和不可剔除异常值。

４)整理后的数据应填入原始记录的相应部分。

三、试验检测工作制度

1.岗位责任制度

2.试验仪器设备管理制度

3.仪器设备购置、验收、维修、降级(jiàngjí)和报废制度

4.技术资料文件保管及保密制度

5.检测事故分析报告制度共三十二页第一节概述1)样品丢失、零部件丢失或样品损坏。

2)样品生产单位提供的技术资料丢失或失密，检测报告丢失，原始记录丢失或失密。

3)由于检测人员、检测仪器设备、检测条件不符合检测工作要求，或试验方法有误，或数据差错(chācuò)而造成的检测结果错误。

4)检测过程中发生人身伤亡。

5)检测过程中发生仪器设备损害。

6.样品管理制度

(1)样品的保管制度样品保管应由专人负责。

(2)样品的验后处理检测工作结束，检测结果经核实后，应将样品送样品保管室保管，需保留样品的应立即通知送样单位前来领取。

7.试验室环境与安全管理共三十二页第一节概述四、试验检测机构的资质要求试验检测机构应具有交通主管部门批准的公路工程试验检测机构相应等级资质证书，并应在规定的范围内从事试验检测工作。1.临时资质条件可根据合同文件和工程规模(guīmó)进行调整，但必须满足工程试验检测的需要。

共三十二页第一节概述2.根据工程项目(xiàngmù)实际情况，隧道工程、交通工程等专业可增加相应的试验检测项目(xiàngmù)。

(1)土工室土工室主要负责土的物理和力学性质试验，路面基层材料配合比设计，路基、路面基层施工现场抽检等工作。

(2)砂石室砂石室负责水泥混凝土及沥青混合料用粗集料的物理力学性质试验、浆砌工程用石料的技术性质试验。

(3)水泥及混凝土室水泥及混凝土室负责水泥物理力学性质试验、混凝土配合比设计、水泥混凝土技术性质试验、混凝土工程施工抽检。

(4)沥青及混合料室沥青及混合料室负责沥青的技术性质试验、沥青混合料配合比设计、沥青混合料技术性质试验、沥青路面工程施工检测。共三十二页第一节概述(5)化学室化学室负责土、砂石材料、石灰、粉煤灰、水泥等原材料的化学分析试验以及合成材料的化学分析试验。

(6)养生室养生室用于强度试件的标准养生，可控制温度(20±2)℃，相对湿度大于90％。

(7)力学室力学室负责原材料或混合材料的力学性能试验，如金属材料的机械性能试验、砂石材料的力学性能试验、混凝土的强度试验等。

(8)检测室检测室负责道路与桥梁工程结构现场检测工作，如路基路面的平整度、弯沉、回弹模量试验，路面的摩擦系数、透水性检测，桥梁的桩基检测、荷载试验等。

(9)料棚料棚用于堆放(duīfànɡ)试验材料，使各种试验材料免受风吹雨淋。

(10)办公室办公室负责试验室日常管理工作。共三十二页第二节抽样(chōuyànɡ)检验基础一、总体与样本

二、抽样检验的类型

1)质量检测手段的可靠性。

2)抽样检验方法的科学性。

3)抽样检验方案的科学性。

1.非随机抽样

2.随机抽样

1)从整批中，任意抽取(chōuqǔ)100件。

2)从整批中，先分成10组，每组为10箱，然后分别从各组中任意抽取10件。

3)从整批中，分别从每箱中任意抽取1件。

4)从整批中，任意抽取10箱，对这10箱进行全数检验。共三十二页第二节抽样检验(jiǎnyàn)基础(1)单纯随机抽样在总体(zǒngtǐ)中，直接抽取样本的方法即为单纯随机抽样。

(2)系统抽样有系统地将总体分成若干部分，然后从每一个部分抽取一个或若干个个体，组成样本的抽样方法称为系统抽样。

1)将比较大的工程分为若干部分，再根据样本容量的大小，在每部分按比例进行单纯随机抽样，将各部分抽取的样品组合成一个样本进行检验。

2)间隔定时法，即每隔一定的时间，从工作面抽取一个或若干个样品进行检验。

3)间隔定量法，即每隔一定数量的产品，抽取一个或若干个样品进行检验。共三十二页第二节抽样检验(jiǎnyàn)基础(3)分层抽样一项工程或工序往往是由若干不同的班组施工的，分层抽样法就是根据此类情况，将工程或工序分为若干层进行抽样检验。

三、随机事件及其频率(pínlǜ)

1.随机事件与随机变量

(１)事件与随机事件在一定组合条件下所发生的事情称为“事件”。

1)必然事件，即在一定条件下必然会发生的事情，如钢筋的抗拉强度大于混凝土的抗拉强度等。

2)不可能事件，即在一定条件下不可能发生的事情，如混凝土的抗拉强度大于钢筋的抗拉强度等。共三十二页第二节抽样(chōuyànɡ)检验基础3)随机事件，即在一定条件下，发生的可能性为不确定的事情，如实际混凝土构件强度的测定值。

(２)随机变量随机变量是指随机事件出现的种种数值结果。

1)连续型随机变量，即可在X1～X2之间取任意值的变量。

2)离散型随机变量。

2.机率与频率

(1)机率任一事件客观上出现的可能性，称为机率，又称概率、可能率。

(2)频率在若干次随机试验中，事件A出现的次数f与试验总次数(其中(qízhōng)含A未出现的试验次数)n的比值，称为事件A的频率，可表示为W(A)。

四、统计数据的特征量共三十二页第二节抽样检验(jiǎnyàn)基础1.算术平均值

2.中位数

3.极差

4.标准偏差

5.变异系数

五、路基路面现场(xiànchǎng)随机取样方法

1.测定区间或断面确定方法

1)路段确定。

2)将确定的测试路段划分为一定长度的区间或按桩号间距(一般为20m)划分若干个断面，并按1，2，…，T进行编号，其中T为总的区间数或断面数。共三十二页第二节抽样检验(jiǎnyàn)基础3)从布袋中随机摸出一块硬纸片，硬纸片上的号数即为随机数表中的栏号，从1～28栏中选出该栏号所对应的一栏。

4)按照(ànzhào)测定区间数、断面数的频度要求(总的取样数为n，当n＞30时应分次进行)，依次找出与A列中01，02，…，n对应的B列中的值，共n对对应的A、B值。

5)将n个B值与总的区间数或断面数T相乘，四舍五入成整数，即得到n个断面的编号。

1)1km总长的断面数T=(1000÷20)个=50个，编号为1，2，…，50。

2)从布袋中摸出一块硬纸片，其编号为14，即使用随机数表的第14栏。

3)从第14栏A列中挑出小于20所对应的B列数值，将B与T相乘，四舍五入得到20个编号，并得到20个断面的桩号，如表1-2所示。共三十二页第二节抽样检验(jiǎnyàn)基础2.测点位置确定方法

1)从布袋中任意取出一块硬纸片，纸片上的号数即为随机数表中的栏号。

2)按照测点数的频度要求(总的取样数为n)依次找出栏号的取样位置数，每个栏号均有A、B、C三列。

3)确定取样位置的纵向距离，找出与A列中相对应的B列中的数值，以此(yǐcǐ)数乘以检测区间的总长度，并加上该段的起点桩号，即可得出取样位置距该段起点的距离或桩号。

4)确定取样位置的横向距离，找出与A列中相对应的C列中的数值，以此数乘以路基路面的宽度，再减去宽度的１／２，即得出取样位置离路中心线的距离。

1)选定的随机数栏为栏号3。共三十二页第二节抽样(chōuyànɡ)检验基础2)栏号3中从上至下小于6的数依次为：01、06、03、02、04及05。

3)随机数表栏号3的B列中与这6个数相应的数为0.175、0.310、0.494、0.699、0.838、及0.977。

4)取样路段长度1000m，计算得出6个乘积(取样位置与该段起点的距离)分别为175m、310m、494m、699m、838m、977m。

5)随机数表栏号3的C列中与A列数值相应的数为0.647、0.043、0.929、0.073、0.166及0.494。

6)路面(lùmiàn)宽度为10m，计算得6个乘积分别是6.47m、0.43m、9.29m、0.73m、1.66m及4.94m。共三十二页第二节抽样检验(jiǎnyàn)基础六、抽样检验(jiǎnyàn)的评定方法图1-1抽样检验评定原理共三十二页第三节试验(shìyàn)检测数据的分析一、真值

1.理论真值

2.规定真值

3.相对真值

二、误差

1.误差的表示方法

(1)绝对误差

1)它是有单位的，与测量(cèliáng)时采用的单位相同。

2)它能表示测量的数值是偏大还是偏小以及偏离程度。

3)它不能确切地表示测量所达到的精确程度。

(2)相对误差共三十二页第三节试验检测(jiǎncè)数据的分析1)它是无单位的，通常以百分数表示(biǎoshì)，而且与测量所采用的单位无关。

2)能表示误差的大小和方向，当被测真值(或实测值)相等时，相对误差大者绝对误差亦大。

3)能表示测量的精确程度。

2.误差的来源

(1)装置误差装置误差主要指设备装置的设计制造、安装、调整与运用所引起的误差，如试验机示值误差，等臂天平不等臂，仪器安装不垂直、偏心等。

(2)环境误差环境误差指由于各种环境因素达不到要求的标准状态所引起的误差，如混凝土养护条件达不到标准的温度、湿度要求等。共三十二页第三节试验检测数据(shùjù)的分析(3)人员误差人员误差指测试者生理上的最小分辨力和固有习惯引起的误差。

(4)方法误差方法误差指测试者未按规定的操作方法进行试验所引起的误差。

3.误差的分类

(1)系统误差在同一条件(tiáojiàn)下，多次重复测试同一量时，误差的数值和正负号有较明显的规律。

(2)随机误差在相同条件下，多次重复测试同一量时，出现误差的数值和正负号没有明显的规律，它是由许多难以控制的微小因素造成的，如原材料特性的正常波动、试验条件的微小变化等。

(3)过失误差过失误差明显地歪曲试验结果，如测错、读错、记错或计算错误等。共三十二页第三节试验(shìyàn)检测数据的分析三、有效数字

1)若把多余数字的“0”用10的乘幂来表示，使其与有效数字分开，这样在10的乘幂前面所有数字包括“0”皆为有效数字。

2)作为测量结果并注明误差值的数值，其表示的数值等于或大于误差值的所有数字，包括“0”皆为有效数字。

3)上面两种情况外的数后面的“0”则很难判断是有效数字还是多余数字，因此应避免采用这种不确切的表示方法。

在测量或计量中应取多少位有效数字，可根据下述准则判定：1)对不需要标明误差的数据(shùjù)，其有效位数应取到最末一位数字为可疑数字(也称不确切或参考数字)。

2)对需要标明误差的数据，其有效位数应取到与误差同一数量级。

共三十二页第三节试验检测(jiǎncè)数据的分析四、数字修约

1.修约间隔0.5单位修约(半个单位修约)是指修约间隔为指定(zhǐdìng)数位的0.5单位，即修约到指定(zhǐdìng)数位的0.5单位。0.2单位修约是指修约间隔为指定数位的0.2单位，即修约到指定数位的0.2单位。共三十二页第三节试验检测(jiǎncè)数据的分析2.数值修约进舍规则

1)拟舍弃数字的最左一位数字小于5时，则舍去，即保留的各位数字不变。

2)拟舍弃数字的最左一位数字大于5；或者是5；而且后面的数字并非全部(quánbù)为0时，则进1，即保留的末位数字加1。

3)拟舍弃数字的最左一位数字为5，而后面无数字或全部为0时，若被保留的末位数字为奇数(1，3，5，7，9)则进1，为偶数(2，4，6，8，0)则舍弃。

4)负数修约时，先将它的绝对值按上述三条规定进行修约，然后在修约值前面加上负号。共三十二页第三节试验检测数据(shùjù)的分析5)0.5单位修约时，将拟修约数值乘以2，按指定数位依进舍规则修约，所得数值再除以2。

6)0.2单位修约时，将拟修约数值乘以5，按指定数位依进舍规则修约，所得数值再除以5。

3.数值修约注意事项

1)拟修约数字应在确定修约后一次修约获得结果，而不得(bude)多次按进舍规则连续修约。

2)在具体实施中，有时测量与计算部门先将获得数值按指定的修约数位多一位或几位报出，而后由其他部门判定。共三十二页第三节试验检测(jiǎncè)数据的分析①报出数值最右的非0数字为5时，应在数值后面加“(+)”号或“(－)”号或不加符号，以分别表明已进行过舍、进或未舍未进。

②如果(rúguǒ)判定报出值需要进行修约，当拟舍弃数字的最右一位数字为5而后面无数字或全部为0时，数值后面有(+)号者进1，数值后面有(－)号者舍去，其他仍按进舍规则进行。

15.454615.5(－)15

15.520315.5(+)16共三十二页第三节试验检测数据(shùjù)的分析五、有效数字计算法则(fǎzé)

1.加减运算2.乘除运算

0.0122×26.52×1.069=0.3459

3.平方或开方运算

4.对数运算

5.查角度的三角函数

6.常数值和因子

7.精度表示

六、可疑数据的取舍方法

1.拉依达法

2.肖维纳特法共三十二页第三节试验检测数据(shùjù)的分析3.格拉布斯法七、数据的表达方法

1.表格法

2.图示法

1)在直角坐标系中绘制测量数据的图形时，应以横坐标为自变量，纵坐标为对应的函数量。

2)坐标纸的大小与分度的选择(xuǎnzé)应与测量数据的精度相适应。共三十二页第三节试验(shìyàn)检测数据的分析3)坐标轴应注明分度值的有效数字和名称、单位，必要时还应标明试验条件，坐标的文字(wénzì)书写方向应与该坐标轴平行，在同一图上表示不同数据时应该用不同的符号加以区别。

4)曲线平滑方法。

3.经验公式法

1)描绘曲线，即以自变量为横坐标，函数量为纵坐标，将测量数据描绘在坐标纸上，并把数据点描绘成测量曲线。

2)对所描绘的曲线进行分析，确定公式的基本形式。

①如果数据点描绘出来的基本上是直线，则可用一元线性回归方法确定直线方程。共三十二页第三节试验(shìyàn)检测数据的分析②如果数据点描绘出来的是曲线，则要根据曲线的特点判断曲线属于何种类型。判断时可参考现成的数学曲线形状加以选择，对选择的曲线则按一元非线性回归方法处理。

③如果测量曲线很难判断属何种类型，则可按多项式回归处理。

3)曲线