瀝青混合料拌和質(zhì)量變異性影響研究

李靖言，黃 松，謝路璐

(1.唐山市交通建設(shè)質(zhì)量監(jiān)督處，河北 唐山 063000；2.廣西道路結(jié)構(gòu)與材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530007；3.廣西交通科學(xué)研究院，廣西 南寧 530007)

瀝青混合料拌和質(zhì)量變異性影響研究

李靖言1，黃 松2，3，謝路璐2，3

(1.唐山市交通建設(shè)質(zhì)量監(jiān)督處，河北 唐山 063000；2.廣西道路結(jié)構(gòu)與材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530007；3.廣西交通科學(xué)研究院，廣西 南寧 530007)

瀝青路面的施工質(zhì)量對其使用性能和養(yǎng)護(hù)運(yùn)營有十分重要的意義。文章依據(jù)拌和樓逐盤數(shù)據(jù)，分析混合料類型、拌和樓類型、生產(chǎn)時(shí)間等對瀝青混合料質(zhì)量變異性的影響，結(jié)果表明：隨著公稱最大粒徑的增大，混合料的生產(chǎn)質(zhì)量變異性基本呈現(xiàn)增大趨勢；不同型號拌和樓導(dǎo)致的瀝青混合料的質(zhì)量變異性是不同的；拌和樓開機(jī)時(shí)混合料的生產(chǎn)變異性較大，待拌和穩(wěn)定后，變異性較小，在拌和即將結(jié)束或者混合料改變時(shí)其變異性有增大趨勢。

瀝青路面；拌和樓；質(zhì)量變異性；施工質(zhì)量

0 引言

瀝青路面早期破壞嚴(yán)重與許多因素有關(guān)，其中如施工控制不到位，會導(dǎo)致路面施工變異性大，應(yīng)該引起足夠的重視。調(diào)查研究顯示，施工質(zhì)量問題在瀝青混凝土路面早期破壞以及耐久性不足中所占比例高達(dá)70%。大量試驗(yàn)證明，瀝青路面上諸多病害直接對施工質(zhì)量有波動影響，這些病害主要有原材料性能穩(wěn)定不好，沒有規(guī)范管理原材料，拌和樓控制精度不夠、施工機(jī)械性能不良、操作熟練性不足或施工工藝不夠合理等。因此，研究瀝青路面的施工變異性[1]，解決瀝青路面局部損壞，保證施工質(zhì)量均勻性，延長道路使用壽命，對減少瀝青道面工程施工質(zhì)量變異性具有重要意義[2]。

近年來，我國逐漸加大了對瀝青路面施工不均勻性相關(guān)研究，結(jié)果表明，施工變異性將加劇瀝青路面使用性能的快速衰減。沙慶林通過現(xiàn)場調(diào)查指出原材料的質(zhì)量波動和施工管理水平導(dǎo)致現(xiàn)場級配已嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)級配[1]；同濟(jì)大學(xué)孫立軍提到導(dǎo)致路面初期損壞的重要因素之一是瀝青混合料自身抗剪性能不足[3]；安徽省交通質(zhì)監(jiān)站與同濟(jì)大學(xué)通過對瀝青路面施工質(zhì)量變異水平及控制標(biāo)準(zhǔn)的研究，提出對壓實(shí)度指標(biāo)的要求應(yīng)考慮設(shè)計(jì)空隙率和路面初始空隙率分布特征和控制要求[4]。李兵分析了如何做好施工過程中質(zhì)量均勻性的控制和評價(jià)，檢測了數(shù)據(jù)的分散性，初步探討了采用管理學(xué)的理論基礎(chǔ)，建立了路面工程質(zhì)量控制體系[5]。

綜上所述，國內(nèi)外在瀝青混合料設(shè)計(jì)方面的研究較多，而在瀝青路面施工變異性方面的研究較少，在瀝青混合料拌和質(zhì)量變異性方面的研究就更少。因此，有必要對瀝青混合料拌和質(zhì)量變異性進(jìn)行研究，本文依據(jù)原材料實(shí)際檢測數(shù)據(jù)和拌和樓逐盤數(shù)據(jù)對瀝青路面的拌和質(zhì)量變異性進(jìn)行研究與分析，得出了一些重要結(jié)論，可以用于指導(dǎo)實(shí)踐生產(chǎn)。

1 瀝青混合料類型對拌和質(zhì)量變異性的影響研究

本文將分析3種間歇式拌和樓的逐盤數(shù)據(jù)以研究混合料生產(chǎn)變異性。本項(xiàng)目所用的瀝青混合料拌和樓類型有瑪蓮尼(MARINI)4000型和艾摩美迪(AMOMATIC)2000型，見圖1～2，其中瑪蓮尼4000型又分為2006年產(chǎn)和2010年產(chǎn)兩種。

圖1 瑪蓮尼(MARINI)拌和樓

圖2 艾摩美迪(AMOMATIC)拌和樓

對比MARINI-2006拌和樓的SMA-13、AC-20和ATB-25三種混合料之間的變異性，具體數(shù)據(jù)見表1。

表1 MARINI-2006拌合不同混合料時(shí)的變異性數(shù)據(jù)表

由表1可得出以下結(jié)論：(1)對比上述三種混合料的礦粉變異性，SMA-13的變異性最小，ATB-25的變異性最大；(2)對比粘合劑變異性，AC-20的變異性最小，ATB-25的變異性最大；(3)對比混合料級配變異性，熱料倉變異性、關(guān)鍵篩孔變異性和級配變異性均值三者的大小保持一致，即SMA-13的變異性最小，AC-20的變異性最大。

即使在使用同一臺拌和樓的情況下，混合料類型不同，瀝青混合料質(zhì)量變異性大小也不同。究其原因如下：(1)混合料類型不同，集料分級不同，集料分級未能考慮各檔集料實(shí)際用量，各檔用量不夠均衡，個(gè)別料斗供不應(yīng)求造成冷料級配出現(xiàn)波動；(2)SMA-13、AC-20和ATB-25三種瀝青混合料所采用的集料的料檔數(shù)不同，依照概率理論，AC-20和ATB-25的生產(chǎn)變異性就會相對較大，即AC-20和ATB-25的熱料倉變異性和混合料合成級配變異性明顯大于SMA-13，且由于AC-20和ATB-25均采用六檔集料，二者的生產(chǎn)變異性相差不大。

2 拌和樓類型對瀝青混合料拌和質(zhì)量變異性的影響研究

在不同拌和樓生產(chǎn)相同瀝青混合料時(shí)，可能會導(dǎo)致同一類型混合料之間的生產(chǎn)變異性水平不同，因此，有必要分析不同拌和樓生產(chǎn)相同混合料的變異性。本節(jié)根據(jù)瑪蓮尼-2006(1號機(jī))、瑪蓮尼-2010(2號機(jī))以及艾摩美迪-2002(3號機(jī))三種拌和樓的SMA-13，研究不同拌和樓同混合料的生產(chǎn)變異性。

2.1 拌和原料用量變異性

2號機(jī)和3號機(jī)的SMA-13拌和原料用量變異性經(jīng)過計(jì)算可以得出，計(jì)算結(jié)果見表2～3。

表2 MARINI-2010的SMA-13拌和原料用量變異性數(shù)值表

表3 AMOMATIC-2002的SMA-13拌和原料用量變異性數(shù)值表

由三種拌和樓的SMA-13拌和原料用量變異性數(shù)據(jù)見圖3。

圖3 三種拌和樓原料用量比例差值標(biāo)準(zhǔn)差對比圖

從圖3可得：(1)相同條件下，三種拌和樓的原料用量變異性相比，2號機(jī)最小；(2)就3#和4#熱料倉而言，三種拌和樓的熱料倉變異性相比，2號機(jī)遠(yuǎn)小于另外兩種；(3)就6#熱料倉而言，三種拌和樓的熱料倉變異性相比，1號機(jī)最大，另外兩種相差不大；(4)就粉料而言，三種拌和樓的熱料倉變異性相比，2號機(jī)最小，另外兩種相差不大；(5)就粘合劑而言，三種拌和樓的熱料倉變異性相比，3號機(jī)最大，另外兩種相差不大。

2.2 混合料級配變異性

經(jīng)過計(jì)算，MARINI-2010和AMOMATIC-2002的SMA-13混合料級配的變異性數(shù)據(jù)分別見表4和5。

表4 MARINI-2010的SMA-13瀝青混合料級配變異性數(shù)據(jù)表

表5 AMOMATIC-2002的SMA-13瀝青混合料級配變異性數(shù)據(jù)表

由三種拌和樓的SMA-13級配變異性數(shù)據(jù)見圖4。

圖4 三種拌和樓混合料級配比例差值標(biāo)準(zhǔn)差對比圖

由圖4以及前面的分析可知：(1)在樣本數(shù)據(jù)相等條件下，三種拌和樓的級配變異性相比，2號機(jī)遠(yuǎn)小于另外兩種；(2)對于1.18 mm及其以上篩孔，1號機(jī)的變異性大于3號機(jī)變異性，對于1.18 mm以下篩孔，1號機(jī)的變異性則小于3號機(jī)變異性。此外，三者均在9.5 mm、4.75 mm以及2.36 mm篩孔處成凸起狀。

由上述分析可知，在拌和樓不同的條件下，即使是同一類型瀝青混合料，其混合料的生產(chǎn)變異性也會不同，甚至差別很大。為了降低混合料的生產(chǎn)變異性，在符合規(guī)范要求以及經(jīng)濟(jì)條件允許情況下，盡量采用控制精度較高的拌和設(shè)備。

3 生產(chǎn)時(shí)間對瀝青混合料質(zhì)量變異性的影響

對于同種瀝青混合料而言，在拌和過程中，時(shí)間的不同(開始、中間和結(jié)束)也會導(dǎo)致變異性的不同。主要原因是在瀝青混合料的拌和生產(chǎn)過程中，從開機(jī)到瀝青混合料拌和穩(wěn)定需花費(fèi)一些時(shí)間，供料不均可能會出現(xiàn)在拌和將要結(jié)束時(shí)。因此，本節(jié)以瑪蓮尼-2006拌和樓拌和SMA-13為樣本，研究不同時(shí)間混合料的生產(chǎn)變異性。

3.1 不同拌和時(shí)間的拌和原料用量變異性

試驗(yàn)時(shí)分別取不同時(shí)間(開機(jī)、中間和結(jié)束)作為樣本分析各自的變異性，其中開機(jī)部分命名SMA-13(始)；中間部分命名SMA-13(中)；結(jié)束部分命名SMA-13(末)。原料用量比例差值均值和標(biāo)準(zhǔn)差對比見圖5～6。

圖5 原材料用量比例差值均值對比圖

圖6 原材料用量比例差值標(biāo)準(zhǔn)差對比圖

從圖5可得出：(1)對于3#倉、4#倉、5#倉以及粉料而言，三種不同時(shí)間的原料用量比例差值均值中，SMA-13(始)明顯小于另外兩段不同時(shí)間的；(2)中間和結(jié)束部分對應(yīng)的原料用量比例差值均值幾乎沒有差別。

從圖6可得出，(1)對于3#倉、5#倉、粉料和粘合劑而言，三種不同時(shí)間的原料用量比例差值標(biāo)準(zhǔn)差中，SMA-13(始)最大；(2)對于4#倉、5#倉而言，SMA-13(末)的原料用量比例差值標(biāo)準(zhǔn)值比SMA-13(中)大得多；(3)對于3#倉、粉料和粘合劑而言，SMA-13(中)和SMA-13(末)的原料用量比例差值標(biāo)準(zhǔn)值相差不大。

3.2 不同拌和時(shí)間的混合料級配變異性

通過對比三者對應(yīng)的混合料級配變異性，分別得出混合料級配比例差值均值對比和標(biāo)準(zhǔn)值對比圖(見圖7～8)。

圖7 混合料級配比例差值均值對比圖

圖8 混合料級配比例差值標(biāo)準(zhǔn)差對比圖

從圖7可得出，三種不同時(shí)間的混合料級配比例差值均值中，SMA-13(始)最大，后兩者的比例均值幾乎相同。從圖8可得出，三種不同時(shí)間的混合料級配比例差值標(biāo)準(zhǔn)值中，SMA-13(始)最大，SMA-13(中)最小。這表明，混合料級配存在較大變異性的時(shí)間是拌和樓開機(jī)時(shí)間段，隨著時(shí)間變長，拌和趨于穩(wěn)定后，變異性相應(yīng)也變小。

4 結(jié)語

(1)瀝青混合料類型不同，即使同一拌和樓生產(chǎn)，混合料的質(zhì)量變異性也不同。通過MARINI-2006的拌和數(shù)據(jù)分析了SMA-13、AC-20和ATB-25三種混合料的質(zhì)量變異性，其中SMA-13級配變異性最小，ATB-25最大。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，隨著公稱最大粒徑的增大，混合料的生產(chǎn)質(zhì)量變異性基本呈現(xiàn)增大趨勢。

(2)不同型號拌和樓導(dǎo)致瀝青混合料的質(zhì)量變異性不同。通過研究本工程所用MARINI-2006、MARINI-2010和AMOMATIC-2002三種拌和樓的SMA-13生產(chǎn)變異性，研究結(jié)果表明拌和樓生產(chǎn)的瀝青混合料的質(zhì)量變異性程度不同是由于拌和樓的控制精度不同導(dǎo)致的，其中MARINI-2010的控制精度最高，變異性最小。

(3)經(jīng)過對MARINI-2006拌和SMA-13的開機(jī)部分、中間部分和結(jié)束部分三段不同拌和時(shí)間的逐盤數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，拌和樓開機(jī)時(shí)瀝青混合料質(zhì)量變異性較大，其中4.75 mm篩孔通過率比例差值標(biāo)準(zhǔn)差最大，為1.217；待拌和穩(wěn)定后，變異性較小，此時(shí)4.75 mm篩孔通過率比例差值標(biāo)準(zhǔn)差仍最大，是0.587；在拌和即將結(jié)束時(shí)變異性又有增大趨勢，此時(shí)4.75 mm篩孔通過率比例差值標(biāo)準(zhǔn)差依然最大，為1.028。

[1]沙慶林.高速公路瀝青混凝土路面的早期損壞[J].公路，2004.11：76-82.

[2]郭大進(jìn).瀝青路面工程質(zhì)量過程控制的研究[D].西安：長安大學(xué)，2007.

[3]李 兵.高速公路瀝青混凝土路面質(zhì)量控制研究[D].南京：東南大學(xué)，2009.

[4]張肖寧.瀝青路面施工質(zhì)量控制與保證[M].北京：人民交通出版社，2009.

[5]邢照輝.SMA-16L瀝青混合料設(shè)計(jì)與施工.交通世界(建養(yǎng).機(jī)械)，2007(5)：118-121，18.

[6]林小平.基于混合交通分析的機(jī)場柔性基層瀝青道面輪轍控制研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2008.

Research on Mixing Quality Variability Influence of Asphalt Mixtures

LI Jing-yan1，HUANG Song2，3，XIE Lu-lu2，3

(1.Tangshan Transport Construction Quality Supervision Department，Tangshan，Hebei，063000；2 Guangxi Key Laboratory of Road Structure and Materials，Nanning，Guangxi，530007；3.Guangxi Trans-portation Research Institute，Nanning，Guangxi，530007)

The construction quality of asphalt pavement has great significance for its use performance and maintenance operations.Based on mixing plant disk data，this article analyzed the impact of mixture type，mixing plant type，and production time on the quality variability of asphalt mixtures，the results showed that：with the increase of nominal maximum particle size，the production quality variation of mix-tures basically showed an increasing trend；the quality variation of asphalt mixtures caused by different types of mixing plant was different；the production variability of mixtures was larger during the startup of mixing plant，and after the mixing became stable，the variability was smaller，and its variability showed the increasing trend when the mixing was about to finish or the mixtures changed.

Asphalt pavement；Mixing plant；Quality variability；Construction quality

李靖言(1988—)，助理工程師，主要研究方向：道路工程。

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.07.004

1673-4874(2015)07-0015-05

2015-06-03