沥青混合料拌和质量影响因素分析及控制研究

崔家悦，张 巍，王景鑫

（1.新疆农业大学交通与物流工程学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2.沧州交通学院轨道交通学院，河北 沧州 061110）

公路对交通运输事业和中国经济的发展起着至关重要的作用，交通运输业逐渐成为经济发展的重要组成板块。一方面，由于交通运输量增加，尤其是各种重荷载车辆增加，对公路质量的要求越来越高；另一方面，人们出行对公路的舒适性、安全性要求越来越高，而沥青路面比其他路面性能要高，所以沥青路面在中国的使用越来越广泛。但目前一些路段在通车后会出现泛油、车辙等病害，这些病害严重影响了路面的质量，给人们出行带来不便。经调查，沥青混合料的拌和质量是影响路面质量的关键因素。由此可见，必须严格把控沥青混合料的拌和质量，对影响沥青混合料拌和质量加强控制并提出有效的解决措施，才能发挥出沥青混凝土的性能，让人们的出行更舒适、更安全。

1 沥青混合料原材料质量控制

原材料的优劣是影响沥青混合料的重要因素，也是路面质量好坏的基础，因此对原材料的质量要严格把控[1]。原材料需符合规范标准、指标正常、质量好且分仓放好。

1.1 粗集料的控制

粗集料应选择粗糙、粘结性强、耐磨性高的机制碎石，且其形状应为符合级配标准具备棱角的多面立体。这样的颗粒具有很好的摩擦力，且强度高。应确保进仓的集料清洁、干燥和无杂质，以防在沥青混合料拌和过程中出现质量问题，确保后续道路正常施工。

1.2 细集料的控制

细集料应选择干燥、干净且有棱角的机制砂和天然砂，它们会减小颗粒之间的空隙，使沥青混合料更加稳定，但这些材料的最大粒径需在5 mm 以下。

1.3 填充料的控制

填充料应选择无团粒、无杂质的大理石、白云石及石灰石等物质，还应满足水的质量分数在1%之下的条件，进场前要进行全面检测，确保填充料的配比精确从而增加沥青的粘度。

1.4 沥青的控制

沥青是沥青混合料中主要且关键的材料，其质量的优劣对拌和质量会造成直接影响。在满足当地气候的前提下，应从信誉良好的商家店中采购，选择高粘度、含腊量低及具备抗老化等性能的沥青[2]。在进场时，根据相关规定，对沥青材料的针入度、软化点和延度等相关指标进行全面检测并留有样本，符合规范标准时方可入场。因此，应严格把控沥青的质量及各项指标，确保沥青混合料生产过程的质量，为工程建设提供坚实的保障[3]。

2 沥青混合料拌和过程中的质量控制

为确保工程建设路面的质量与安全，必须进行马歇尔试验、抽提试验和筛分试验，通过试验结果对拌和工作进行动态调整，减小误差，使路面质量达到最佳状态。

2.1 拌和温度的控制

应合理处理沥青和集料的温度，沥青温度过高会使沥青混合料的水稳性较差，沥青温度过低会使沥青混合料的耐久性较差。同时根据气候的不同对出场温度进行适当调整，一般早晨第一锅料的温度比正常温度高10 ℃，以补偿运料车温度[4]，而中午的出场温度一般比正常温度低5～10 ℃。生产过程中需时刻控制好温度，从而减少浪费，大大提升沥青混合料的拌和质量。

2.2 拌和时间的控制

现有的沥青混合料搅拌站以间歇式拌和机为主，间歇式拌和机使材料拌和有序、效率更高。一定要严格把控拌和时间，因为拌和时间对沥青混合料的质量至关重要。拌和时间过短，会造成沥青混合料粗细集料不均匀，从而产生离析；拌和时间过长，会导致沥青老化，失去黏性。

2.3 过程中整体质量的把控

为了保证沥青混合料的拌和质量，可以采用工程质量过程控制的方式对整体质量进行科学把控[5]。现有的最流行和最有效的质量改进方法是统计过程控制，休哈特控制图是应用较为广泛的控制图方法。休哈特控制图是由美国的休哈特博士提出的质量管理工具，目的是通过了解和控制μ、σ这2 个参数实现，其中μ为总体标准差，σ为总体平均值。通过此科学算法，使工程施工不再是单纯的事后检验，可减少工程成本，保证工程质量和效率。

作为工业4.0 行业细分下的重要板块，建筑工业化在工程建设领域受到了特别的关注。建筑工业4.0 是建筑产业的信息化和工业化，体现了传统建筑行业人工操作方式向建筑自动化的转变，因此，科学利用统计学知识把沥青混合料质量动态控制纳入“统计过程控制”中进行“实时监控”[6-7]。将每次检测筛选的数据绘制成管理图，将拌和过程绘制成正态分布图，及时排除异常情况，可有效提高沥青混合料的拌和质量。

控制图如图1 所示，主要包括均值控制图和极差控制图，图上有3 条控制界限，即中心值CL、上控制界限UCL和下控制界限LCL[8]。

图1 控制图

图1 中，均值x控制图的上、下控制界限为：

同理，极差R控制图上的控制界限为：

在沥青拌和过程中，油石比是影响沥青混合料质量的主要因素。通过对某工程项目沥青拌和站中ARAC-13G 型混合料产品的油石比的数据进行监测，随机抽取了120 个油石比数据，每组样本分为4 个，并对每组数据的平均值和极差进行计算，具体如表1所示。

表1 ARAC-13G 型混合料油石比

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

控制图如图2 所示。极差R控制图如图3 所示。由图2、图3 可以看出，控制图中第22 号样本超出控制下线，其他分布均匀；极差R控制图中第10、24号样本超出上控制线，整体上下线波动大。通过分析发现，热料仓筛分计量系统出现异常，导致热料仓与设定值的偏差较大。经过调整，系统趋于正常。实时排查施工异常和隐患，提高了施工效率和质量[9]。

图2 控制图

图3 极差R 控制图

3 结语

在道路项目的建设中沥青混合料的拌和质量控制起着十分关键的作用，通过对原材料、配合比、拌和温度及拌和时间的全方位质量控制，把握好每一个环节，对拌和过程的质量控制要高度重视，熟练掌握施工的流程和规范，提出相应的措施，以提升沥青混合料拌和质量。

通过对某施工项目数据的采集，采用-R管理图的方法进行检验，使生产过程处于“受控”状态，一旦出现波动较大的异常现象，立即查找问题，采取措施恢复正常。数理统计学的应用可有效地提高路面施工质量，节省运行成本，为企业谋求长远发展。