沥青路面成型质量变异性动态控制

沥青路面成型质量变异性动态控制

摘 要：沥青路面具有很好的力学性能，既能保证行车舒适，又便于施工，易于养护，所以，沥青路面是我国高速公路的普遍选择。不过随着我国交通量增大，车载轴重的增加，很多沥青路面在早期就受到了严重的破坏，而且有些施工单位为了赶工期，为了加大经济效益就会降低相关指标的控制。本文对沥青路面成型质量变异性动态控制进行简单的分析，仅供参考。 关键词：沥青路面 质量变异性 动态控制

现阶段，我国很多高速公路的沥青路面在建设中都存在早期被破坏严重的情况，例如：车辙和坑槽、开裂。而被破坏的原因大多是由于设计、材料与施工等造成的。经过实践证明，沥青路面施工质量的控制属于动态控制的过程，要贯穿于施工的全程，只有做好全程的控制，才能按照偏差的发生情况，做好施工的调整工作，保证沥青路面的成型质量。 一、沥青路面质量存在的变异性特征

沥青路面施工会受到环境和材料、施工工艺等方面的因素影响，出现很多随机性和不稳定性变化，会导致沥青路面质量发生变异性。变异性的产生又会严重影响路面使用的寿命和性能，所以，沥青路面在竣工前，要抓好每个环节的质量指标变异性控制。本文以某A段高速公路为例，对路面数据进行采集和统计分析后，根据概率分布与变异范围，为沥青路面质量的分析提供参考。 1、数据分析的模型

根据A高速公路数据统计，可以把质量特征值与发生概率结合在一起，建立起数学的模型，即概率分布。可以分成连续型与离散型两种概率分布，一般连续型包括正态与对数正态，离散型包括泊松与二项分布。下面以正态和对数正太模型的建立为例，进行沥青路面质量存在的变异性特征进行分析。

正态分布属于统计学基本分布的形式，在形态角度分析，正态分布会表现为单峰和对称钟形的曲线，对称轴是X=μ，在X=μ可以取最大值。自X=μ点时，曲线两边就会慢慢靠近X轴，把X轴当作渐近线，而μ为一定系数时，曲线形状会以σ来确定。如果σ值大，曲线就会表现出矮而宽的特点，而总体分布也会发生分散，如果σ值小，曲线就会表现为高而窄，而总体分布也会发生集中。

分布的函数可以表示出：F（x）=??=

1

[2][1]

1 2πσ

??(

1

2

X?μ2

)dx σ

而密度函数是： ?? =

1 2πσ

)e2(

X?μ2

)σ

对数正态模型概率的统计，也要以随机的变量X作为基础，可以形成lnX，来服从概率的分布，将正态分布定义成可以满足对数的正态分布。 2、检测数据的变异范围

根据我国公路工程结构的设计标准，可以进行变异评价标准的确定。沥青路面的铺设，面层不同结构层变异性的大小和施工基层摊铺的方式有着很大的关系，使用摊铺机进行施工，产生变异系数小，使用推土机与平地机进行摊铺施工，就会产生较大的变异系数，变异系数的范围如表1所示。

表1：变异系数的范围

项目 弯沉

底基层厚度 基层厚度 面层厚度

高 52-68 11-14 10-12 7-8

变异系数% 中 29-51 7-11 7-9 4-6

低 20-28 4-6 4-6 2-3

[3]

某A段高速公路路线中标段指标的变异范围，从最大值到最小值，对所有数据进行统计。可以发现，施工时，沥青路面容易受结构材料影响，还容易受机械、环境与施工工艺等方面影响。要将沥青路面的变异性控制于一定范围内，就要在路面施工各环节进行相关指标的验收和控制。对施工环节各验收指标的变异性控制，就能实现沥青路面变异性的减小。根据统计分析，对施工中路面质量成型重要指标的控制，可以确定出变异指标程度与范围，以此确定施工质量是否在受控的状态下，而这需要及时发现，以相应的措施进行改进，为沥青路面质量的控制做好基础的保障工作。 二、沥青路面成型质量变异性动态控制 1、沥青路面压实度的变异性控制

压实度能够保证沥青的物理性质和力学性质，是满足设计要求十分重要的环节，只有压实度保持良好的状态才能降低车辙与坑槽等早期损害的发生。现阶段，我国对路面压实度检测的方法主要为：钻孔取芯、核子密度仪、无核密度仪等方法，较为常用的是钻孔取芯法。不过，这种检测方法还存在一些问题，例如：如果取样数量多就会使沥青路面板体的结构被破坏，任何钻孔都会成为路面薄弱的环节；钻孔修补也成为施工的难点，缺少完善修补的工具，也不具备专用的工具，会使钻孔位置路面的平整度出现问题，导致压实度无法达到要求；如果压实度的检测周期过长，就会使压实度的指标发生滞后性，使施工进度受到严重的影响。要避免压实度的检测造成路面板体结构破坏，就要通过监理企业和施工企业的配合工作，以共享芯样数据这种工作方法，当施工企业进行取芯，监理人员也要在现场，双方共同取芯，

[4]

这时取芯可以适当增加取芯的频率，保证芯样具有代表性，可以1000m进行一次取样。而压实度动态控制以移动变化的质量控制图，确定每0.5km作为分析的阶段，进行控制图的绘制。可以由绘制图观察质量平均值的变化，变化线会在质控的上下限发生波动，越是临近质控限点就越多，上下限的距离就越大，而极差也会产生很大的波动，表明施工的水平下降，在压实中存在异常的因素影响，要找到原因及时调整。例如：施工时由于外部环境的温度低，就会使混合料运输中因为保温不当导致混合料的温度过低，使压实度产生很大的波动。压实度数据要每天做好统计和分析，进行沥青路面的压实度数据拟合，以此对压实度分布进行判断。如表2所示，选择了15km的压实度数据，可以判定沥青路面的压实度实际产生变异小，而压实度数据多时，也可以进行图形的绘制，才能更直观的了解和分析。

表2：压实度的数据统计

样本数量 150

150 150

层位 上面层 中面层 下面层

平均值 99.92 99.93 100

最大值 102.8 103.1 103.2

最小值 97.3 97.5 97.5

标准差 1.13 1.18 1.25

变异系数 0.012 0.013 0.014

[5]

2

通过对表2分析，可以发现，如果做好路面压实度的控制，就能使施工保持正常的工序，如果数据集中于99.8，数据的分布就会过于零散，要提高施工工序的控制，保持碾压的均匀，而正态分布也会发生偏移，从99.0到102.8，趋于平顶。 2、压实度指标的变异因素 （1）温度的控制

碾压温度会影响沥青混合料的压实密度，如果温度过高，沥青混合料就会出现不稳定性，造成碾压的轮迹很难消除，形成推移和开裂，如果碾压的温度过低，这时混合料就不容易被压密，使压实的效果变差，出现空隙与矿料间隙的机率增加。从表3中可以看出，沥青混合料在施工中的温度和路面的空隙率有着很大的关系，可以看出温度对路面压实度的影响。

表3：沥青路面的施工温度和空隙率的关系（℃/%）

出场温度 150-167 145-168 153-170

平均到场温度 162 163 165

平均摊铺温度 159 162 163

平均碾压温度 154 158 160

平均空隙率 5.4 4.3 4.0

[6]

由表3可以发现，路面施工时一定要注意对温度控制，控制沥青混合料出场的温度，根据施工的规范进行温度范围的严格执行，防止运输中的温度损失。要组织合理的施工，缩短料车到场等待的时间，如遇气温过低或风速过大天气，就要加快路面摊铺和碾压的速度，防止热量的流失。 （2）平整度的变异性控制

[7]

以某A段高速公路为例，路面平整度以连续式的平整度仪器检测，而检测的结果要进行每天的汇总与计算，算出平均值和标准差及变异的系数，可以绘制出动态的管理图，进行平整度变异性观察与控制。平整度和压实度相同，在检测值上都具有滞后性，而平整度值也能反应出施工工艺的合理性，也能体现出施工单位的技术水平。而且平整度还有着遗传特点，如果下面层的平整度过大，就会导致中上面层的平整度也过大，而控制平整度最重要的就在于质量形成过程中控制。很多原因都会导致路面不平，不过，在根源与机理上进行分析，根本只有以下几方面原因。

沥青混合料：沥青混合料的质量会对路面平整度产生很大的影响，级配变异也会严重影响平整度，一般最大粒径和通过率是4.75与0.075mm，而筛孔的通过率也会影响平整度，一般最大粒径进行摊铺可以被带动，形成一条或者过长、过短小沟，会在前后左右进行移动，可以在矿料后形成空洞，以熨平板与夯实梁把碎石打碎再形成黑白花的面层，会影响铺筑层平整度。如果混合料的初压温太高，就会使压路机轮迹过于明显，导致表面的不平整，而温度太低又会使碾压无法保证密实度。摊铺机：沥青摊铺机进行摊铺作业时，以浮动熨平板和热沥青通过相互作用进行混合。由于摊铺的速度出现波动，混合料不均匀或者温度不均匀，都会使混合料内部和混合料及熨平板间力发生变化。 结束语：

综上所述，根据A段高速公路的实践施工证明，进行动态控制，可以进行有效的沥青路面施工质量变异性控制，能有效避免路面的早期破坏，还能使路面使用性得到提高，可以广泛应用于工程中。不过，动态控制技术并不完善，现阶段还存在很多问题，生产中如果发生异常还不能准确的判断出导致异常的原因，需要科研人员以工程实践中对动态控制进一步完善，才能保证公路工程的施工质量。 参考文献：

[1]黄卫,赵延庆.以弯沉为控制指标的柔性路面设计方法的可靠性分析[J].重庆市:重庆交通学院学报,2012.

[2]江帆.沥青路面施工质量动态控制方法和软件系统[D].长沙:湖南大学,2011,5. [3]梁锦棠.沥青路面动态控制技术在施工质量控制中的应用[J].广东建材,2012.

[4]张成.红外热像仪在沥青路面施工质量过程控制中的应用[D].西安：长安大学.2010,89-91.

[5]韦启学.公路工程施工质量动态控制应用技术研究[J],河南科学.2012, 26(5):587-589. [6]于新.高速公路沥青路面质量控制/质量保证（QC/QA）体系的研究[D]:南京:东南大

[8]