公路检测技术模块基础知识准备课件

模块1基础知识准备授课教师：朱明栓副教授公路检测

技术第一节概述一、公路检测技术的意义

能用定量的方法科学地评价工程质量；提供工程质量，加快工程进度，降低工程造价，推动施工技术的进步；是工程设计参数、施工质量控制、施工验收评定、养护管理决策及各种规范标准修订的主要依据。

二、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.试验检测依据试验检测规程、设计文件、技术标准特殊情况下可由用户提供检测要求。若现行标准缺少结果判断方法或结果判断方法不明确，用户应提供明确的结果判断方法。

规程主要有：1)JTGE40-2007《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》。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)JTGE51-2009《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)JTGE60-2008《公路路基路面现场测试规程》。

10)JTGE50-2006《公路工程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。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。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进行调整，但必须满足工程试验检测的需要。

2.根据工程项目实际情况，隧道工程、交通工程等专业可增加相应的试验检测项目。

(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。(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。第二节公路工程质量评定方法

（一）公路工程质量评定依据：

《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80-2004)工程项目的划分

（二）建设项目划分：单位工程分部工程分项工程

单位工程：在建设项目中，根据业主下达的任务和签订的合同，具有独立施工条件，可以单独作为成本计算的对象为单位工程；分部工程：在单位工程中，按结构部位、路段长度及施工特点或施工任务划分若干个分部工程。分项工程：在分部工程中，按不同的施工方法、材料、工序及路段长度等划分若干个分项工程。（三）公路工程质量评定程序施工单位自检监理抽检评定建设单位审定质检部门核查审定（四）工程质量评分方法分项工程分部工程单位工程合同段建设项目1、分项工程的评分方法

基本要求检查内容实测项目外观质量质量保证资料分项工程实测项目分值之和为100分，外观缺陷或资料不全时，予以扣分。分项工程评分=（实测项目中各检查项目得分之和）－（外观缺陷扣分）－（资料不全扣分）（1）基本要求检查按基本要求对工程进行认真检查。经检查不符合基本要求规定时，不得进行工程质量的检验和评定。

(2)实测项目评分

采用现场抽样方法，按照规定频率和下列计分方法对分项工程的施工质量直接进行检测评分。①合格率评分方法

按单点（组）测定值是否符合标准要求进行评定，并按合格率计分。检查项目评定分数=检查项目规定分数×合格率

3.1误差的基本概念

一、误差的含义（1）表示测量值与“真值”的差量。（2）表示一项试验估计值的不确定度，或者说描述了一项测量的精度。第三节试验检测数据处理二、误差的表示

1．绝对误差绝对误差是指实测值与被测量的真值之差，即：2．相对误差相对误差是指绝对误差与被测真值（或平均值）的比值，即：三、误差的分类1．系统误差在同一条件下，多次重复测试同一量时，误差的数值和符号有较明显的规律，由于这种误差多数情况下是由仪器或试验方法引起的，所以称为系统误差。误差系统误差随机误差过失误差2.随机误差（偶然误差）：在相同条件下，多次重复测试同一量时，出现误差的数值和符号没有明显的规律，它是由许多难以控制的微小因素造成的，具有较强的偶然性，所以称为随机误差或偶然误差。随机（偶然）误差的分布有以下几个特征：（1）在一定试验条件下，偶然误差的绝对值不会超过一定的限度。（2）绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机会多。（3）绝对值相等的正误差与负误差出现的概率几乎相等。3．过失误差：这类误差明显地偏离试验结果，它的发生主要是由于试验人员测错、读错、记错或计算错误等疏忽大意、不小心造成，或环境条件、试验对象的异常变化而引起的。四、误差的来源1、装置误差：主要由设备装置的设计制造、安装、调整与运用引起的误差。如试验机示借，等臂天平不等臂，仪器安装不垂直、偏心等。2、环境误差：由于环境因素而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。3、人为误差：测试者生理上的最小分辨力和固有习惯引起的误差。如对准示值读数时，始终偏高或偏低。4、方法误差：测试者未按规定的操作方法进行试验所引起的误差。如强度试验时试块放置偏心，加荷速度过快或过慢等。3.2抽样检验1、抽样检验概述1）由来

二次世界大战时期，美国军方采购军火时．在检验人员极度缺乏的情况下，为保证其大量购入军火的品质，专门组织一批优秀数理统计专家、依据数学统计理论，建立厂一套产品抽样检验模式。满足战时的需要。2）概念抽样是根据合同或标准所确定的方案，从被检批商品中抽取一定数量有代表性的、用于检验的单位商品的过程，并将检验结果与评定标准对照，决定合格与否。又称取样或拣样。3）用语⑴总体与样本。

总体就是提供被做为调查(或检查)的全体对象．或者称采取措施的对象。也常称为批，群体(批)大小常以N表示，亦称批量N。

个体就是组成总体的各个元素。

样本就是指我们从群体中(或批中)，抽取的部分个体。抽取的样本数量为样本容量常以n表示。被检批商品应为同一来源、同质的商品。组成被检批的基本单位称为单位商品。其划分形式有自然划分和按抽检需要人工划分两种。⑵不合格和不合格品

①不合格：单位产品的质量特性偏离技术标准（规范）要求，即不符合规定的。按单位产品质量特性的重要程度，某些行业可分为A类不合格、B类不合格和C类不合格。

A类不合格：单位产品极重要的质量特性不符合规定或重要的质量特性极不符合规定。

B类不合格：单位产品重要的质量特性不符合规定或质量特性严重不符合规定。

C类不合格：单位产品的一般质量特性不符合规定或质量特性轻微不符合规定。2、抽样检验的意义不采用无破损时检测需要抽样检测连续体或粉状混合物时，对全体物质不可能全进行检测产品量大、金额高、检验项目多必抽检收集质量信息，搞好和促进产品质量的改善

3、抽样检验的条件1）要明确批的划分。2）必须抽取能代表批的样本（1）单纯随机取样随机表或随机数骰子（2）分层取样（3）两级取样（4）系统取样测定路基弯沉、宽度等甲拌和机乙拌和机混合样品甲样品分层试验乙样品分层试验3）要明确检验标准4）要有统一的检测试验方法一、概述二、质量数据的修约规则（1）数值修约：按照一定的规则确定一直的位数，然后舍去某些数值后面多余的尾数的过程。3.3质量数据的整理数据计量值数据计数值数据（注意二者的区别）数据控制性数据验收行数据

1、修约间隔

修约间隔是指确定修约保留位数的一种方式。修约间隔的数值一经确定，修约值即应为该数值的整数倍。

例如指定修约间隔为0.1，修约值即应在0.1的整数倍中选取，相当于将数值修约到一位小数。又如指定修约间隔为100，修约值即应在100的整数倍中选取，相当于将数值修约到“百”数位。有效位数：对没有小数位且以若干个零结尾的数值，从非零数字最左一位向右数得到的位数减去无效零（即仅为定位用的零）的个数；对其他十进位数，从非零数字最左一位向右数而得到的位数，就是有效位数。

例1：35000，若有两个无效零，则为三位有效位数，应写为350×102；若有三个无效零，则为两位有效位数，应写为35×103。

例2：3.2，0.32，0.032，0.0032均为两位有效位数；0.0320为三位有效位数。

例3：12.490为五位有效位数；10.00为四位有效位数。

2、检测数据的修约规则

（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。例l：将13.2476修约到一位小数，得13.2。例2：将13.2476修约成两位有效位数，得13。

（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为0时，则进1，即保留的末位数字加1。例l：将1167修约到“百”数位，得12×102（特定时可写为1200）。

例2：将10.502修约到“个”数位，得11。（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。例1：修约间隔为0.1（或10-1）。拟修约数值修约值

2.0502.00.1500.2（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。例1：将下列数字修约至“十”数位。拟修约数值修约值

-255-26×10（特定时可写为-260）

-245-24×l0（特定时可写为-240）（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。

（7）拟舍弃的数字并非单独的一个数字时，不得对该数值连续进行修约，应按拟舍弃的数字中最左面的第一位数字的大小，按照上述各条一次修约完成。例如：修约15.4546，修约间隔为1

正确的做法：15.4546→15不正确的做法：15.4546→15.455→15.46→15.5→16四舍六入五考虑，五后非零则进一，五后皆零视奇偶，五前为偶应舍去，五前为奇则进一，不论数字多少位，都要一次修约成。

进舍规则三、有效数字▲在测量工作中，由于测量结果总会有误差，因此表示测量结果的位数不宜太多，也不宜太少，太多容易使人误认为测量精度很高，太少则会损失精度。▲单从有效数字来考虑，在数学上23与23.00两个数是相等的。而作为表示测量结果的数值，两者相差是很悬殊的。用23表示的测量结果，其误差可能为±0.5；

23.00表示的测量结果，其误差可能是±0.005。

▲有效数字：由数字组成的一个数，除最末一位数字是不确切值或可疑值外，其他数字皆为可靠值或确切值，则组成该数的所有数字包括末位数字称为有效数字，除有效数字外其余数字为多余数字。

▲一个数，有效数字占有的位数，即有效数字的个数，为该数的有效位数。对于0是否有效数字的判断方法：①整数前的0时多余数字；如00713②纯小数，在小数点后，非零数字前的0是多余数字；如0.0715③处于非零数字中间位置的0是有效数字；如7.03处于非0数字后面的0是否有效数字的判断：①非0数字后面的0用10的乘幂表示时，在10乘幂前面所有数字包括0皆为有效数字，如2.50x102②作为测量结果并注明误差的数值，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上面两种情况外的后面的0，是否有效数字难以判断，应避免采用。如71300▲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，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。

四、有效数字的计算法则1、加减运算应以各数中有效数字末位数的数位最高者为准（小数即以小数部分位数最少者为准），其余数均比该数向右多保留一位有效数字。例如：有4个凑整后的数字相加

41.3+3.012+0.322应写为：

41.3+3.01+0.32=44.332、乘除运算应以各数中有效数字位数最少者为准，其余数均多取一位有效数字，所得积或商也多取一位有效数字。例如，在0.0122×26.52×1.06892中，因第一个数0.0122的有效数字位数最少（3位），因此，第二、第三个数的有效数字位数取4位，所得积也取4个有效数字，由此得：

0.0122×26.52×1.069=0.34593、平方或开方运算其结果可比原数多保留一位有效数字。例如：5852=3.422×1054、对数运算所取对数位数应与真数有效数字位数相等。5、查角度的三角函数所用函数值的位数通常随角度误差的减小而增多。▲在所有计算式中，常数π，e的数值等的有效数字位数，可认为无限制，需要几位就取几位。▲表示精度时，一般取一位有效数字，最多取两位有效数字。五、数据的统计特征量

1、算术平均值

算术平均值是表示一组数据集中位置最有用的统计特征量，经常用样本的算术平均值来代表总体的平均水平。总体的算术平均值用μ表示，样本的算术平均值则用表示。如果n个样本数据为x1、x2、…、xn，那么，样本的算术平均值为：

2、加权平均值若对同一物理量用不同的方法或对同一物理量用不同的人去测定，测定的数据可能会受到某种因素的影响，这种影响的权重必须给予考虑，一般采用加权平均的方法进行计算。表达方法：3、中位数

在一组数据x1、x2、…、xn中，按其大小次序排序，以排在正中间的一个数表示总体的平均水平，称之为中位数，或称中值，用表示。n为奇数时，正中间的数只有一个；n为偶数时，正中间的数有两个，则取这两个数的平均值作为中位数，即：

例1：7名工人的日产量依次从小到大排列为16件、18件、22件、23件、26件、29件、31件；8名工人的日产量依次从小到大排列为16件、18件、22件、24件、26件、29件、31件、33件，分别求其中位数。

解：7名工人的日产量的中位数位次为8名工人的日产量的中位数位次为

4、极差

在一组数据中最大值与最小值之差，称为极差，记作R：

R=xmax-xmin5、标准偏差

标准偏差有时也称标准离差、标准差或称均方差，它是衡量样本数据波动性（离散程度）的指标。在质量检验中，总体的标准偏差σ一般不易求得。样本的标准偏差S按下式计算：

6、变异系数标准偏差是反映样本数据的绝对波动状况，当测量较大的量值时，绝对误差一般较大；而测量较小的量值时，绝对误差一般较小，因此，用相对波动的大小，即变异系数更能反映样本数据的波动性。

变异系数用Cv表示，是标准偏差S与算术平均值的比值，即：

1、正态分布

正态分布的概率密度函数3.4统计数据的分布特征正态分布曲线的特点：1、曲线以平均值为轴，左右两侧对称，即大于与小于平均值的概率相等；2、当x=μ，曲线处于最高点，当x向左右偏离时，曲线逐渐降低，整个曲线呈中间高，两边低；3、在σ不变的情况下，曲线的形状不变，但曲线的位置随着μ值变化二左右移动；4、曲线与横坐标所围的面积等于1.即常见的双边置信区间的几个重要数据：P{μ-σ<x<μ+σ}=68.26%P{μ-2σ<x<μ+2σ}=95.44%P{μ-3σ<x<μ+3σ}=99.73%P{μ-1.96σ<x<μ+1.96σ}=95.00%双边置信区间统一写成：μ-μ1-β/2σ<x<μ+μ1-β/2σβ:显著性水平1-β:置信水平,即保证率μ1-β/2:双边置信区间的正态分布临界值;单边置信区间:P{x<μ+σ}=P{x>μ-σ}=84.13%P{x<μ+2σ}=P{x>μ-2σ}=97.72%P{x<μ+3σ}=P{x>μ-3σ}=99.87%P{x<μ+1.645σ}=P{x>μ-1.645σ}=95.00%置信区间可统一表示为:x<μ+μ1-βσ或x＞μ-μ1-βσ

对于路基、路面压实度、弯沉、路面结构层厚度、半刚性基层材料强度、水泥混凝土抗折确定等检测项目，应采用数理统计方法进行记分。具体评定方法参见JTGF80-2004。下面以具体实例说明上述检测项目评定方法。3、t分布

正态分布适用于较大统计样本的统计数据，对小样本数据不能用正态分布的理论来处理，一般用类似正态分布的t分布

当t分布的样本容量n趋于无穷大时，t分布趋于正态分布

当n较小时，二者差距较大，且t分布的尾部比在标准正态分布的尾部有更大的概率。当总体标准偏差未知时，可用样本的S代替总体的标准偏差σ，则有

则平均值μ的双边置信区间为单边置信区间例题1：某路段水泥混凝土路面厚度检测数据见表1-10.保证率为95%，设计厚度25cm，厚度代表值允许偏差0.5cm，厚度极限值允许偏差1.0cm，试对该路段厚度进行评价。序号12345678910厚度hi(cm)25.124.825.124.624.725.435.225.324.724.9序号11121314151617181920厚度hi(cm)24.924.825.325.325.225.025.124.825.025.1序号21222324252627282930厚度hi(cm)24.724.925.025.425.225.125.025.025.525.4表2水泥混凝土路面板厚度检测结果解：经计算根据n=30，ɑ=95%，查表得代表性厚度h为算术平均值的下置信界限，即：=25.05cm，S=0.24cm因为表示该路段代表值厚度满足要求。

而所有测点的厚度均大于hmin=24cm，根据所以厚度评分为满分。3.5可疑数据的取舍方法

常用可疑数据的取舍方法有：拉依达法肖维纳特法格拉布斯法1、拉依达法当试验次数较多时，可简单地用3倍标准偏差（3S）作为确定可疑数据取舍的标准。

当某一测量数据（xi）与其测量结果的算术平均值之差大于3倍标准偏差时，用公式表示为：

则该测量数据应舍弃。例2试验室内进行混凝土配比的强度试验，其试验结果为（n=10）：23.0、24.5、26.0、25.0、24.8、27.0、25.5、31.0、25.4、25.8MPa，试用3S法决定其取舍。解：分析上述10个测量数据，xmin=23.0MPa和xmax=31.0MPa最可疑。故应首先判别xmin和xmax。经计算：=25.8MPa，S=2.10MPa由于故上述测量数据均不能舍弃。

2、肖维纳特法进行n次试验，其测量值服从正态分布，以概率1／（2n）设定一判别范围（-kxS，kxS），当偏差（测量值xi与其算术平均值之差）超出该范围时，就意味着该测量值xi是可疑的，应予舍弃。即

如果则将