沥青混合料拌和质量变异性影响研究

李靖言，黄 松，谢路璐

(1.唐山市交通建设质量监督处，河北 唐山 063000；2.广西道路结构与材料重点实验室，广西 南宁 530007；3.广西交通科学研究院，广西 南宁 530007)

沥青混合料拌和质量变异性影响研究

李靖言1，黄 松2，3，谢路璐2，3

(1.唐山市交通建设质量监督处，河北 唐山 063000；2.广西道路结构与材料重点实验室，广西 南宁 530007；3.广西交通科学研究院，广西 南宁 530007)

沥青路面的施工质量对其使用性能和养护运营有十分重要的意义。文章依据拌和楼逐盘数据，分析混合料类型、拌和楼类型、生产时间等对沥青混合料质量变异性的影响，结果表明：随着公称最大粒径的增大，混合料的生产质量变异性基本呈现增大趋势；不同型号拌和楼导致的沥青混合料的质量变异性是不同的；拌和楼开机时混合料的生产变异性较大，待拌和稳定后，变异性较小，在拌和即将结束或者混合料改变时其变异性有增大趋势。

沥青路面；拌和楼；质量变异性；施工质量

0 引言

沥青路面早期破坏严重与许多因素有关，其中如施工控制不到位，会导致路面施工变异性大，应该引起足够的重视。调查研究显示，施工质量问题在沥青混凝土路面早期破坏以及耐久性不足中所占比例高达70%。大量试验证明，沥青路面上诸多病害直接对施工质量有波动影响，这些病害主要有原材料性能稳定不好，没有规范管理原材料，拌和楼控制精度不够、施工机械性能不良、操作熟练性不足或施工工艺不够合理等。因此，研究沥青路面的施工变异性[1]，解决沥青路面局部损坏，保证施工质量均匀性，延长道路使用寿命，对减少沥青道面工程施工质量变异性具有重要意义[2]。

近年来，我国逐渐加大了对沥青路面施工不均匀性相关研究，结果表明，施工变异性将加剧沥青路面使用性能的快速衰减。沙庆林通过现场调查指出原材料的质量波动和施工管理水平导致现场级配已严重偏离设计级配[1]；同济大学孙立军提到导致路面初期损坏的重要因素之一是沥青混合料自身抗剪性能不足[3]；安徽省交通质监站与同济大学通过对沥青路面施工质量变异水平及控制标准的研究，提出对压实度指标的要求应考虑设计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过程中质量均匀性的控制和评价，检测了数据的分散性，初步探讨了采用管理学的理论基础，建立了路面工程质量控制体系[5]。

综上所述，国内外在沥青混合料设计方面的研究较多，而在沥青路面施工变异性方面的研究较少，在沥青混合料拌和质量变异性方面的研究就更少。因此，有必要对沥青混合料拌和质量变异性进行研究，本文依据原材料实际检测数据和拌和楼逐盘数据对沥青路面的拌和质量变异性进行研究与分析，得出了一些重要结论，可以用于指导实践生产。

1 沥青混合料类型对拌和质量变异性的影响研究

本文将分析3种间歇式拌和楼的逐盘数据以研究混合料生产变异性。本项目所用的沥青混合料拌和楼类型有玛莲尼(MARINI)4000型和艾摩美迪(AMOMATIC)2000型，见图1～2，其中玛莲尼4000型又分为2006年产和2010年产两种。

图1 玛莲尼(MARINI)拌和楼

图2 艾摩美迪(AMOMATIC)拌和楼

对比MARINI-2006拌和楼的SMA-13、AC-20和ATB-25三种混合料之间的变异性，具体数据见表1。

表1 MARINI-2006拌合不同混合料时的变异性数据表

由表1可得出以下结论：(1)对比上述三种混合料的矿粉变异性，SMA-13的变异性最小，ATB-25的变异性最大；(2)对比粘合剂变异性，AC-20的变异性最小，ATB-25的变异性最大；(3)对比混合料级配变异性，热料仓变异性、关键筛孔变异性和级配变异性均值三者的大小保持一致，即SMA-13的变异性最小，AC-20的变异性最大。

即使在使用同一台拌和楼的情况下，混合料类型不同，沥青混合料质量变异性大小也不同。究其原因如下：(1)混合料类型不同，集料分级不同，集料分级未能考虑各档集料实际用量，各档用量不够均衡，个别料斗供不应求造成冷料级配出现波动；(2)SMA-13、AC-20和ATB-25三种沥青混合料所采用的集料的料档数不同，依照概率理论，AC-20和ATB-25的生产变异性就会相对较大，即AC-20和ATB-25的热料仓变异性和混合料合成级配变异性明显大于SMA-13，且由于AC-20和ATB-25均采用六档集料，二者的生产变异性相差不大。

2 拌和楼类型对沥青混合料拌和质量变异性的影响研究

在不同拌和楼生产相同沥青混合料时，可能会导致同一类型混合料之间的生产变异性水平不同，因此，有必要分析不同拌和楼生产相同混合料的变异性。本节根据玛莲尼-2006(1号机)、玛莲尼-2010(2号机)以及艾摩美迪-2002(3号机)三种拌和楼的SMA-13，研究不同拌和楼同混合料的生产变异性。

2.1 拌和原料用量变异性

2号机和3号机的SMA-13拌和原料用量变异性经过计算可以得出，计算结果见表2～3。

表2 MARINI-2010的SMA-13拌和原料用量变异性数值表

表3 AMOMATIC-2002的SMA-13拌和原料用量变异性数值表

由三种拌和楼的SMA-13拌和原料用量变异性数据见图3。

图3 三种拌和楼原料用量比例差值标准差对比图

从图3可得：(1)相同条件下，三种拌和楼的原料用量变异性相比，2号机最小；(2)就3#和4#热料仓而言，三种拌和楼的热料仓变异性相比，2号机远小于另外两种；(3)就6#热料仓而言，三种拌和楼的热料仓变异性相比，1号机最大，另外两种相差不大；(4)就粉料而言，三种拌和楼的热料仓变异性相比，2号机最小，另外两种相差不大；(5)就粘合剂而言，三种拌和楼的热料仓变异性相比，3号机最大，另外两种相差不大。

2.2 混合料级配变异性

经过计算，MARINI-2010和AMOMATIC-2002的SMA-13混合料级配的变异性数据分别见表4和5。

表4 MARINI-2010的SMA-13沥青混合料级配变异性数据表

表5 AMOMATIC-2002的SMA-13沥青混合料级配变异性数据表

由三种拌和楼的SMA-13级配变异性数据见图4。

图4 三种拌和楼混合料级配比例差值标准差对比图

由图4以及前面的分析可知：(1)在样本数据相等条件下，三种拌和楼的级配变异性相比，2号机远小于另外两种；(2)对于1.18 mm及其以上筛孔，1号机的变异性大于3号机变异性，对于1.18 mm以下筛孔，1号机的变异性则小于3号机变异性。此外，三者均在9.5 mm、4.75 mm以及2.36 mm筛孔处成凸起状。

由上述分析可知，在拌和楼不同的条件下，即使是同一类型沥青混合料，其混合料的生产变异性也会不同，甚至差别很大。为了降低混合料的生产变异性，在符合规范要求以及经济条件允许情况下，尽量采用控制精度较高的拌和设备。

3 生产时间对沥青混合料质量变异性的影响

对于同种沥青混合料而言，在拌和过程中，时间的不同(开始、中间和结束)也会导致变异性的不同。主要原因是在沥青混合料的拌和生产过程中，从开机到沥青混合料拌和稳定需花费一些时间，供料不均可能会出现在拌和将要结束时。因此，本节以玛莲尼-2006拌和楼拌和SMA-13为样本，研究不同时间混合料的生产变异性。

3.1 不同拌和时间的拌和原料用量变异性

试验时分别取不同时间(开机、中间和结束)作为样本分析各自的变异性，其中开机部分命名SMA-13(始)；中间部分命名SMA-13(中)；结束部分命名SMA-13(末)。原料用量比例差值均值和标准差对比见图5～6。

图5 原材料用量比例差值均值对比图

图6 原材料用量比例差值标准差对比图

从图5可得出：(1)对于3#仓、4#仓、5#仓以及粉料而言，三种不同时间的原料用量比例差值均值中，SMA-13(始)明显小于另外两段不同时间的；(2)中间和结束部分对应的原料用量比例差值均值几乎没有差别。

从图6可得出，(1)对于3#仓、5#仓、粉料和粘合剂而言，三种不同时间的原料用量比例差值标准差中，SMA-13(始)最大；(2)对于4#仓、5#仓而言，SMA-13(末)的原料用量比例差值标准值比SMA-13(中)大得多；(3)对于3#仓、粉料和粘合剂而言，SMA-13(中)和SMA-13(末)的原料用量比例差值标准值相差不大。

3.2 不同拌和时间的混合料级配变异性

通过对比三者对应的混合料级配变异性，分别得出混合料级配比例差值均值对比和标准值对比图(见图7～8)。

图7 混合料级配比例差值均值对比图

图8 混合料级配比例差值标准差对比图

从图7可得出，三种不同时间的混合料级配比例差值均值中，SMA-13(始)最大，后两者的比例均值几乎相同。从图8可得出，三种不同时间的混合料级配比例差值标准值中，SMA-13(始)最大，SMA-13(中)最小。这表明，混合料级配存在较大变异性的时间是拌和楼开机时间段，随着时间变长，拌和趋于稳定后，变异性相应也变小。

4 结语

(1)沥青混合料类型不同，即使同一拌和楼生产，混合料的质量变异性也不同。通过MARINI-2006的拌和数据分析了SMA-13、AC-20和ATB-25三种混合料的质量变异性，其中SMA-13级配变异性最小，ATB-25最大。进一步研究发现，随着公称最大粒径的增大，混合料的生产质量变异性基本呈现增大趋势。

(2)不同型号拌和楼导致沥青混合料的质量变异性不同。通过研究本工程所用MARINI-2006、MARINI-2010和AMOMATIC-2002三种拌和楼的SMA-13生产变异性，研究结果表明拌和楼生产的沥青混合料的质量变异性程度不同是由于拌和楼的控制精度不同导致的，其中MARINI-2010的控制精度最高，变异性最小。

(3)经过对MARINI-2006拌和SMA-13的开机部分、中间部分和结束部分三段不同拌和时间的逐盘数据分析发现，拌和楼开机时沥青混合料质量变异性较大，其中4.75 mm筛孔通过率比例差值标准差最大，为1.217；待拌和稳定后，变异性较小，此时4.75 mm筛孔通过率比例差值标准差仍最大，是0.587；在拌和即将结束时变异性又有增大趋势，此时4.75 mm筛孔通过率比例差值标准差依然最大，为1.028。

[1]沙庆林.高速公路沥青混凝土路面的早期损坏[J].公路，2004.11：76-82.

[2]郭大进.沥青路面工程质量过程控制的研究[D].西安：长安大学，2007.

[3]李 兵.高速公路沥青混凝土路面质量控制研究[D].南京：东南大学，2009.

[4]张肖宁.沥青路面施工质量控制与保证[M].北京：人民交通出版社，2009.

[5]邢照辉.SMA-16L沥青混合料设计与施工.交通世界(建养.机械)，2007(5)：118-121，18.

[6]林小平.基于混合交通分析的机场柔性基层沥青道面轮辙控制研究[D].上海：同济大学，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—)，助理工程师，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