高速公路施工過程中瀝青質(zhì)量控制研究

李永振，梁 皓，姜 峰，魏 慧，樊 亮

(山東省交通科學(xué)研究院，山東 濟南 250031)

高速公路施工過程中瀝青質(zhì)量控制研究

李永振，梁 皓，姜 峰，魏 慧，樊 亮

(山東省交通科學(xué)研究院，山東 濟南 250031)

通過采用工地試驗室檢測和送檢第三方檢測兩種手段相結(jié)合的方式，統(tǒng)計分析某高速公路路面施工過程中的瀝青原材料檢測數(shù)據(jù)，對比兩種手段對瀝青原材料質(zhì)量的控制效果，得到在高速公路施工過程中可以推廣應(yīng)用的瀝青原材料質(zhì)量控制的一些措施和建議。

瀝青；統(tǒng)計分析；影響因素

伴隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，我國公路建設(shè)事業(yè)也得到了飛速的發(fā)展，由于瀝青路面維修成本低，建設(shè)周期短等優(yōu)點，我國高速公路大部分修筑的都是瀝青路面[1]。由于經(jīng)濟的發(fā)展，交通量荷載增大和超載現(xiàn)象的增多，造成了許多瀝青路面病害的發(fā)生，因此開展瀝青路面施工過程質(zhì)量控制的研究顯得十分必要。在瀝青路面中瀝青主要起著黏結(jié)劑的作用，瀝青原材料的質(zhì)量嚴(yán)重影響著路面的路用性能。

本文在對某高速公路路面施工過程中瀝青原材料質(zhì)量控制方面，采用工地試驗室指標(biāo)檢測和送檢第三方檢測手段，對兩者檢測的試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，目的在于探尋更加符合工程實際的控制瀝青原材料質(zhì)量控制的合理措施及建議。

1 瀝青檢測方案及統(tǒng)計分析方案

1.1 瀝青檢測方案

在該工程中共用到三種瀝青，分別是道路石油瀝青70號、SBS改性瀝青、巖瀝青改性瀝青。瀝青樣品的指標(biāo)均是按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTG E20-2011)[2]中的方法檢測。三種瀝青采用同樣的取樣方法，具體的取樣方法是：每生產(chǎn)一車瀝青就會取樣，在工地實驗室檢測針入度、軟化點、延度等三大指標(biāo)；每500噸取樣送第三方檢測單位檢測，按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)[3]中的指標(biāo)要求檢測全套指標(biāo)，以此種方法來嚴(yán)格控制瀝青質(zhì)量。通過對工地實驗室的瀝青檢測數(shù)據(jù)分析來檢驗工地實驗室的試驗水平，檢驗工地實驗室對瀝青質(zhì)量的控制情況。

1.2 統(tǒng)計分析方案

統(tǒng)計方法為CNAS-GL02《能力驗證結(jié)果的統(tǒng)計處理和能力評價指南》，利用平均值、樣本數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差及穩(wěn)健變異系數(shù)等參數(shù)來評價。其中直方圖中寬度表示數(shù)據(jù)范圍的間隔，高度表示給定間隔內(nèi)數(shù)據(jù)出現(xiàn)的頻次，變化的高度形態(tài)表示數(shù)據(jù)的分布情況。直方圖常見的幾種情況：正常型、孤島型或雙峰型、鋸齒型。正常型直方圖說明基本符合正態(tài)分布；孤島型或雙峰型即在正常型直方圖旁邊出現(xiàn)一個小直方圖，形同孤島，或者直方圖上出現(xiàn)兩個雙峰，孤島型說明數(shù)據(jù)采集過程中有短暫異常的因素存在，雙峰型說明數(shù)據(jù)采集中存在兩個不同的數(shù)據(jù)總體；鋸齒型直方圖即各組長方形大量出現(xiàn)參差不齊的形狀，說明在該指標(biāo)的實驗收集中存在測量誤差較大的情況，常見原因為實驗條件控制和數(shù)據(jù)修約等帶來的誤差等[4]。

2 試驗數(shù)據(jù)分析

2.1 工地實驗室數(shù)據(jù)分析

2.1.1 SBS改性瀝青工地實驗室性質(zhì)數(shù)據(jù)QC

圖1 SBS改性瀝青針入度直方圖

圖2 SBS改性瀝青軟化點直方圖

圖3 SBS改性瀝青延度直方圖

圖4 SBS改性瀝青針入度QC圖

經(jīng)過對工地實驗室SBS改性瀝青三大指標(biāo)檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理分析：

(1)工地實驗室對瀝青三大指標(biāo)的檢測數(shù)據(jù)的變異系數(shù)都很小，直方圖均呈現(xiàn)正常型，說明實驗室的檢測結(jié)果離散性不大，實驗室水平是值得認可的。

(2)由工地實驗室對SBS改性瀝青的三大指標(biāo)質(zhì)量控制QC圖可知，工地實驗室對SBS改性瀝青針入度和延度的測定水平是很好的，在軟化點的測試上，雖然有些數(shù)據(jù)是滿足該高速公路設(shè)計文件中SBS改性瀝青技術(shù)要求的，但超過了大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計上的臨界值，說明工地實驗室在這個指標(biāo)上的測定上還是存在一定問題的，需要工地實驗室調(diào)查原因，采取校正措施。

圖5 SBS改性瀝青軟化點QC圖

圖6 SBS改性瀝青延度QC圖

2.1.2 巖瀝青改性瀝青工地實驗室性質(zhì)數(shù)據(jù)QC

表2 巖瀝青改性瀝青描述性統(tǒng)計結(jié)果

圖7 巖瀝青改性瀝青針入度直方圖及正太分布曲線圖

圖8 巖瀝青改性瀝青軟化點直方圖及正太分布曲線圖

圖9 巖瀝青改性瀝青針入度QC圖

圖10 巖瀝青改性瀝青軟化點QC圖

經(jīng)過對工地實驗室?guī)r瀝青改性瀝青三大指標(biāo)檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理分析：

(1)從不同日期巖瀝青改性瀝青的指標(biāo)圖可以知道，前期的針入度指標(biāo)偏大，軟化點偏低，一部分是由于實驗條件的控制不夠嚴(yán)導(dǎo)致的，另一部分是由于巖瀝青的摻量偏低導(dǎo)致的。針入度指標(biāo)的直方圖呈現(xiàn)正方形，符合正態(tài)分布，而軟化點指標(biāo)直方圖呈現(xiàn)雙峰型，是由于《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTG E20-2011)軟化點測試方法T0606-2011中軟化點值修約至0或者0.5的倍數(shù)造成的。

(2)從描述性統(tǒng)計結(jié)果可知，雖然很多數(shù)據(jù)是滿足該高速公路設(shè)計文件中巖瀝青改性瀝青技術(shù)要求的，但是超過了統(tǒng)計上的臨界值，說明在巖瀝青改性瀝青生產(chǎn)過程中，工地實驗室在巖瀝青改性瀝青的質(zhì)量控制上只是從單值方面來控制的，應(yīng)該從大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計上查找原因，采取校正措施，增強對瀝青質(zhì)量控制的能力。

2.2 對于第三方檢測的瀝青指標(biāo)的分析

送往第三方檢測的道路石油瀝青70號樣品共43個，檢測結(jié)果均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)[2]中道路石油瀝青70號的技術(shù)要求。SBS改性瀝青樣品32個，檢測結(jié)果均滿足該高速公路設(shè)計文件中SBS改性瀝青技術(shù)要求。巖瀝青改性瀝青樣品31個，檢測結(jié)果均滿足《巖瀝青路用技術(shù)要求》(DB37/T 2536-2014)[5]中巖瀝青改性瀝青技術(shù)要求。

2.2.1 道路石油瀝青70號性質(zhì)數(shù)據(jù)QC

(1)從統(tǒng)計結(jié)果可知針入度大部分集中在62～720.1mm之間，軟化點大部分集中在46～49℃之間，延度大部分集中在20～43cm之間。所有結(jié)果均沒有超過統(tǒng)計上的臨界值，說明道路石油瀝青的質(zhì)量很穩(wěn)定。道路石油瀝青延度指標(biāo)的變異系數(shù)較大，這是由于每批次基質(zhì)瀝青不同，質(zhì)量差別較大造成的，雖然總體變化較大，但是每個樣品均滿足規(guī)范要求。

(2)三大指標(biāo)直方圖直方圖中，針入度指標(biāo)呈現(xiàn)鋸齒形，軟化點呈現(xiàn)正常型，延度指標(biāo)呈現(xiàn)雙峰型，和工地試驗室內(nèi)的檢測指標(biāo)直方圖不同，說明工地試驗室在指標(biāo)檢測和在實驗條件的控制上以及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性上存在問題，另一部分原因是由于瀝青發(fā)育時間不夠造成的工地試驗室和第三方檢測試驗數(shù)據(jù)上的差異。

表3 道路石油瀝青70號第三方檢測數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計結(jié)果

圖11 道路石油瀝青70號針入度直方圖

圖12 道路石油瀝青70號軟化點直方圖

圖13 道路石油瀝青70號延度直方圖

圖14 道路石油瀝青70號針入度QC圖

圖15 道路石油瀝青70號軟化點QC圖

圖16 道路石油瀝青70號延度QC圖

2.2.2 SBS改性瀝青性質(zhì)數(shù)據(jù)QC

從統(tǒng)計結(jié)果可知針入度大部分集中在54～570.1mm之間，軟化點大部分集中在76～82℃之間，延度大部分集中在30～38cm之間。其中針入度指標(biāo)的直方圖雖然呈現(xiàn)鋸齒形，是由于瀝青生產(chǎn)過程中發(fā)育時間不夠，一部分改性劑未溶脹完全造成的，雖然所有結(jié)果均沒有超過統(tǒng)計上的臨界值，但也應(yīng)該加強在瀝青生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制。

表4 SBS改性瀝青第三方檢測數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計結(jié)果

圖17 SBS改性瀝青針入度直方圖

圖18 SBS改性瀝青軟化點直方圖

圖20 SBS改性瀝青針入度QC圖

圖21 SBS改性瀝青軟化點QC圖

圖22 SBS改性瀝青延度QC圖

2.2.3 巖瀝青改性瀝青的性質(zhì)數(shù)據(jù)QC

從統(tǒng)計結(jié)果可知針入度大部分集中在35～40(0.1mm)之間，軟化點大部分集中在56～58℃之間，15℃延度大部分集中在9～15cm之間。三大指標(biāo)的直方圖基本呈現(xiàn)正常型，所有結(jié)果均沒有超過統(tǒng)計上的臨界值，說明巖瀝青改性瀝青的質(zhì)量是合格的，說明巖瀝青改性瀝青的生產(chǎn)過程中對質(zhì)量的控制還是很好的。

表5 巖瀝青改性瀝青第三方檢測數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計結(jié)果

圖23 巖瀝青改性瀝青針入度直方圖

圖24 巖瀝青改性瀝青軟化點直方圖

圖25 巖瀝青改性瀝青延度直方圖

圖26 巖瀝青改性瀝青針入度QC圖

圖27 巖瀝青改性瀝青軟化點QC圖

圖28 巖瀝青改性瀝青延度QC圖

3 結(jié)論

(1)工地試驗室檢測三大指標(biāo)，能夠快速檢測瀝青的初期質(zhì)量，起到快速檢測的作用，不耽誤工期。

(2)第三方檢測進行不定期的抽樣，檢測瀝青的全面指標(biāo)，以防工地只檢測三大指標(biāo)造成的檢測指標(biāo)過少產(chǎn)生的質(zhì)量檢測漏洞。

(3)通過第三方檢測全套指標(biāo)并進行統(tǒng)計分析的方式，能夠查找到工地試驗室由于實驗室條件、試驗控制條件、試驗人員操作、以及試驗數(shù)據(jù)的修約等方面存在的問題，及時反饋，可以更好的控制瀝青原材料的質(zhì)量。

(4)通過工地檢測和第三方檢測兩種檢測方式的組合，統(tǒng)計分析整個瀝青路面施工過程中的瀝青原材料檢測數(shù)據(jù)，很好的保證了該高速公路工程建設(shè)期間瀝青原材料的質(zhì)量，是一種值得推薦使用的原材料質(zhì)量控制方式。

[1] 楊 軍．聚合物改性瀝青[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007年.

[2] 交通部公路科學(xué)研究所.JTG E20-2011 公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程[S]．北京：人民交通出版社，2011.

[3] 交通部公路科學(xué)研究所.JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S]．北京：人民交通出版社，2005.

[4] 劉 杰,樊 亮.瀝青檢測指標(biāo)統(tǒng)計與試驗影響因素分析[J].山東交通科技,2013(3):7-9.

[5] 山東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.DB37/T 2536-2014，巖瀝青路用技術(shù)要求[S]．2014.

StudyonAsphaltQualityControlofConstructionProcessofHighway

LiYongzhen,LiangHao,JiangFeng,WeiHui,FanLiang

(Shandong Traffic Science Research Institute，Jinan 250031,China)

Through the combination of site testing and third-party detection, a statistical analysis was carried out about the detection data on asphlat material utilitzed in highway pavement construction process. The quality control effect for each method was compared, before concluding some strategies and suggestions on the quality control of asphalt raw materials used in highway construction process.

asphalt;analysis;influence factors

2017-09-19

李永振(1988—)，山東鄄城人，工程師，從事道路工程新材料研發(fā)和試驗工作。

TE135+.6

A

1008-021X(2017)22-0094-06

(本文文獻格式：李永振，梁皓，姜峰，等.高速公路施工過程中瀝青質(zhì)量控制研究[J].山東化工，2017，46(22)：94-99.)