瀝青混合料拌和質量影響因素分析及控制研究

崔家悅，張 巍，王景鑫

（1.新疆農業(yè)大學交通與物流工程學院，新疆 烏魯木齊 830052；2.滄州交通學院軌道交通學院，河北 滄州 061110）

公路對交通運輸事業(yè)和中國經(jīng)濟的發(fā)展起著至關重要的作用，交通運輸業(yè)逐漸成為經(jīng)濟發(fā)展的重要組成板塊。一方面，由于交通運輸量增加，尤其是各種重荷載車輛增加，對公路質量的要求越來越高；另一方面，人們出行對公路的舒適性、安全性要求越來越高，而瀝青路面比其他路面性能要高，所以瀝青路面在中國的使用越來越廣泛。但目前一些路段在通車后會出現(xiàn)泛油、車轍等病害，這些病害嚴重影響了路面的質量，給人們出行帶來不便。經(jīng)調查，瀝青混合料的拌和質量是影響路面質量的關鍵因素。由此可見，必須嚴格把控瀝青混合料的拌和質量，對影響瀝青混合料拌和質量加強控制并提出有效的解決措施，才能發(fā)揮出瀝青混凝土的性能，讓人們的出行更舒適、更安全。

1 瀝青混合料原材料質量控制

原材料的優(yōu)劣是影響瀝青混合料的重要因素，也是路面質量好壞的基礎，因此對原材料的質量要嚴格把控[1]。原材料需符合規(guī)范標準、指標正常、質量好且分倉放好。

1.1 粗集料的控制

粗集料應選擇粗糙、粘結性強、耐磨性高的機制碎石，且其形狀應為符合級配標準具備棱角的多面立體。這樣的顆粒具有很好的摩擦力，且強度高。應確保進倉的集料清潔、干燥和無雜質，以防在瀝青混合料拌和過程中出現(xiàn)質量問題，確保后續(xù)道路正常施工。

1.2 細集料的控制

細集料應選擇干燥、干凈且有棱角的機制砂和天然砂，它們會減小顆粒之間的空隙，使瀝青混合料更加穩(wěn)定，但這些材料的最大粒徑需在5 mm 以下。

1.3 填充料的控制

填充料應選擇無團粒、無雜質的大理石、白云石及石灰石等物質，還應滿足水的質量分數(shù)在1%之下的條件，進場前要進行全面檢測，確保填充料的配比精確從而增加瀝青的粘度。

1.4 瀝青的控制

瀝青是瀝青混合料中主要且關鍵的材料，其質量的優(yōu)劣對拌和質量會造成直接影響。在滿足當?shù)貧夂虻那疤嵯?，應從信譽良好的商家店中采購，選擇高粘度、含臘量低及具備抗老化等性能的瀝青[2]。在進場時，根據(jù)相關規(guī)定，對瀝青材料的針入度、軟化點和延度等相關指標進行全面檢測并留有樣本，符合規(guī)范標準時方可入場。因此，應嚴格把控瀝青的質量及各項指標，確保瀝青混合料生產過程的質量，為工程建設提供堅實的保障[3]。

2 瀝青混合料拌和過程中的質量控制

為確保工程建設路面的質量與安全，必須進行馬歇爾試驗、抽提試驗和篩分試驗，通過試驗結果對拌和工作進行動態(tài)調整，減小誤差，使路面質量達到最佳狀態(tài)。

2.1 拌和溫度的控制

應合理處理瀝青和集料的溫度，瀝青溫度過高會使瀝青混合料的水穩(wěn)性較差，瀝青溫度過低會使瀝青混合料的耐久性較差。同時根據(jù)氣候的不同對出場溫度進行適當調整，一般早晨第一鍋料的溫度比正常溫度高10 ℃，以補償運料車溫度[4]，而中午的出場溫度一般比正常溫度低5～10 ℃。生產過程中需時刻控制好溫度，從而減少浪費，大大提升瀝青混合料的拌和質量。

2.2 拌和時間的控制

現(xiàn)有的瀝青混合料攪拌站以間歇式拌和機為主，間歇式拌和機使材料拌和有序、效率更高。一定要嚴格把控拌和時間，因為拌和時間對瀝青混合料的質量至關重要。拌和時間過短，會造成瀝青混合料粗細集料不均勻，從而產生離析；拌和時間過長，會導致瀝青老化，失去黏性。

2.3 過程中整體質量的把控

為了保證瀝青混合料的拌和質量，可以采用工程質量過程控制的方式對整體質量進行科學把控[5]?，F(xiàn)有的最流行和最有效的質量改進方法是統(tǒng)計過程控制，休哈特控制圖是應用較為廣泛的控制圖方法。休哈特控制圖是由美國的休哈特博士提出的質量管理工具，目的是通過了解和控制μ、σ這2 個參數(shù)實現(xiàn)，其中μ為總體標準差，σ為總體平均值。通過此科學算法，使工程施工不再是單純的事后檢驗，可減少工程成本，保證工程質量和效率。

作為工業(yè)4.0 行業(yè)細分下的重要板塊，建筑工業(yè)化在工程建設領域受到了特別的關注。建筑工業(yè)4.0 是建筑產業(yè)的信息化和工業(yè)化，體現(xiàn)了傳統(tǒng)建筑行業(yè)人工操作方式向建筑自動化的轉變，因此，科學利用統(tǒng)計學知識把瀝青混合料質量動態(tài)控制納入“統(tǒng)計過程控制”中進行“實時監(jiān)控”[6-7]。將每次檢測篩選的數(shù)據(jù)繪制成管理圖，將拌和過程繪制成正態(tài)分布圖，及時排除異常情況，可有效提高瀝青混合料的拌和質量。

控制圖如圖1 所示，主要包括均值控制圖和極差控制圖，圖上有3 條控制界限，即中心值CL、上控制界限UCL和下控制界限LCL[8]。

圖1 控制圖

圖1 中，均值x控制圖的上、下控制界限為：

同理，極差R控制圖上的控制界限為：

在瀝青拌和過程中，油石比是影響瀝青混合料質量的主要因素。通過對某工程項目瀝青拌和站中ARAC-13G 型混合料產品的油石比的數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，隨機抽取了120 個油石比數(shù)據(jù)，每組樣本分為4 個，并對每組數(shù)據(jù)的平均值和極差進行計算，具體如表1所示。

表1 ARAC-13G 型混合料油石比

對于R控制圖，由式（3）和（4）得UCL=0.34，CL=0.15，LCL=0。

控制圖如圖2 所示。極差R控制圖如圖3 所示。由圖2、圖3 可以看出，控制圖中第22 號樣本超出控制下線，其他分布均勻；極差R控制圖中第10、24號樣本超出上控制線，整體上下線波動大。通過分析發(fā)現(xiàn)，熱料倉篩分計量系統(tǒng)出現(xiàn)異常，導致熱料倉與設定值的偏差較大。經(jīng)過調整，系統(tǒng)趨于正常。實時排查施工異常和隱患，提高了施工效率和質量[9]。

圖2 控制圖

圖3 極差R 控制圖

3 結語

在道路項目的建設中瀝青混合料的拌和質量控制起著十分關鍵的作用，通過對原材料、配合比、拌和溫度及拌和時間的全方位質量控制，把握好每一個環(huán)節(jié)，對拌和過程的質量控制要高度重視，熟練掌握施工的流程和規(guī)范，提出相應的措施，以提升瀝青混合料拌和質量。

通過對某施工項目數(shù)據(jù)的采集，采用-R管理圖的方法進行檢驗，使生產過程處于“受控”狀態(tài)，一旦出現(xiàn)波動較大的異?，F(xiàn)象，立即查找問題，采取措施恢復正常。數(shù)理統(tǒng)計學的應用可有效地提高路面施工質量，節(jié)省運行成本，為企業(yè)謀求長遠發(fā)展。