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沪宁高速公路沥青路面养护施工过程变异性分析

时间:2022-05-19 15:44:26

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沪宁高速公路沥青路面养护施工过程变异性分析

沥青路面作为我国高等级公路的主要路面形式,有行驶舒适、开放交通快等优点。但在其服役期内,由于受到环境荷载、交通荷载等因素的耦合作用,早期病害重,会出现车辙、水损害、裂缝等问题,导致路面使用性能下降。因此,有效提高沥青路面的质量,延长其使用寿命成为道路工作者努力的目标。已有研究表明,沥青路面施工过程的变异性是导致路面产生早期病害的一个重要因素。由于沥青路面施工过程复杂,环环相扣,任一环节的波动均可能对路面的使用性能产生不利影响。施工过程中将各影响因素控制在合理范围内是路面使用性能得到保障的基本要求。

发芽指数可以衡量种子的发芽数,反映种子的发芽速度,还可以用来检测种子的活力。不同浓度的海水对厚萼凌霄种子发芽指数的影响数据见图3。

施工过程变异性分析与控制历年来就是道路工作者的研究热点。长沙理工大学李成[1]以宁道高速公路为依托,通过无损检测技术对路面数据进行大量的采集,并运用数理统计的方法,对变异数据的统计特征、变异方法等方面进行了详细的论述。长安大学陆瑞国[2]通过符合性检验方式,对沥青路面施工过程中的变异性进行了分析,并通过变异性误差传递的方法,分析了变异性对沥青混合料的动态模量的影响。李洁[3]采用类似的方法对沥青路面施工过程的变异性进行了分析,并在此基础上提出了可靠性的概念。

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对于沥青路面的变异性控制,张小锋[4]从施工前期原材料的准备、机械检查、沥青混合料摊铺、接缝施工处理等方面,探讨了沥青混凝土路面施工的技术要点,以确保路面的施工质量。张涛[5]、林方虎[6]、朱庆义[7]结合工程实际,总结了沥青路面施工过程中常见的问题,如原材料的变异、运输过程中的不规范,等等,并指出合理规范的施工过程是保证沥青路面性能的基本要求。

沥青路面施工过程复杂,现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—)[8]给出了施工过程需要监控的指标及其允许变化的范围。但在实际工程中,参考该规范中的指标要求进行施工,却无法完全保证混合料的路用性能。加上公路建设盲目赶工期这种现象的存在,也导致施工过程中的关键环节不能得到有效的控制,难以有效保障施工质量。因此,对施工过程进行变异性分析,找出变异的敏感过程和指标并对其进行合理控制是保障路用性能的有效手段。

虽然不少事业单位已经充分认识到了财务管理的重要性,并且积极采取各种措施改进优化事业单位的财务管理,但是在财务管理的具体组织实施方面,仍然存在着一些问题,主要表现在以下几方面:

沪宁高速公路路面养护工程采用改性SMA-13沥青混合料,对部分路段进行铣刨重铺。本文依托该路面养护工程,从原材料、级配、压实温度等多个方面对施工过程中的变异性进行分析,找出变异性强的过程和指标作为后续控制的重点,以期对沥青路面施工过程形成合理、有效的监控,保障路用性能。

1 变异性参数

在施工过程中,沥青路面的指标往往会产生波动。在统计学中,用标准差和变异系数表征数据的波动情况。标准差计算公式为

(1)

式中,xi为某次测定值;

为算术平均值。变异系数计算公式为

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(2)

对于单指标而言,采用标准差表征波动情况简单可行,但对于多种指标之间的比较,由于存在数量级和量纲之间的差异,用该参数表征存在一定问题。两个指标标准差相同表示两个指标与均值之间的波动情况相同,却无法说明指标的变异情况是否一致。变异系数可以消除量纲和数量级间的差异,因此,采用变异系数可以很好地表征随机变量的不稳定性。

2 材料变异性分析

2.1 沥青指标变异性

针入度、软化点和延度是沥青的三大指标。沥青针入度是指在规定的温度和时间内,标准针垂直贯入试样的深度,反映的是一定条件下的沥青黏度。软化点大多数情况下用来描述沥青的高温性能,常用环球法测试。延度是指在规定速度和温度下,拉伸标准试件两端直到断裂的长度,常用来表征沥青的低温性能。三大指标的变异性将会对混合料的性能产生重要影响。

该工程项目采用江苏宝利SBS改性沥青,本文对其进行为期3个月的不定期抽查,对三大指标进行试验,并进行变异性分析,沥青三大指标数据分析结果如表1所示。

表1 沥青三大指标数据分析结果

分析项日期针入度/0.1 mm延度/cm软化点/℃抽查值7.266234.582.28.162.635.282.78.862.434.681.68.1262.834.782.28.1562.835.382.58.1962.234.682.38.2163.135.782.28.2862.434.8829.163.135.282.39.362.835.381.59.2462.735.381.710.962.635.381.510.1262.735.581.610.2462.635.981.5平均值—62.6335.1481.99技术要求—50~80不小于30不小于60计算值标准差0.300.420.40变异系数/%0.471.190.48

通过对比表1中平均值与技术要求可知:沪宁高速公路路面养护工程中,沥青三大指标均满足相应的规范要求。通过计算值可知:指标的波动性虽存在一定的差异,但波动性较小,变异系数均低于1.2%;在三大指标中,针入度与软化点的变异性较小,延度的变异性较大,是前两者的3倍左右,在后续检测中,应当加强对延度指标的关注。

2.2 集料指标变异性

该工程所用的集料材质为玄武岩,分为3档:0~3 mm、5~10 mm、10~15 mm。为确保数据的随机性和代表性,采用不定期抽样调查,共6次(记为试验1到试验6),每次采用3组平行试验的均值作为最后的抽样结果。根据试验结果,各项指标均符合规范要求。其中,密度变异性很小,在0.5%以下,故不再展开叙述。对变异性较大的压碎值、针片状含量、砂当量等检测指标进行分析。

where Pais the power requirement to meet the actuator movement.

1) 压碎值分析

根据试验,沪宁高速公路上面层石料压碎值统计结果如图1所示。

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图1 沪宁高速公路上面层石料压碎值统计结果

由图1可知,该工程所用粗集料材质的压碎值测试结果均满足规范要求。经过计算,其变异系数为10.96%,虽然变异系数较大,但是距规范要求的上限值仍有较大的距离,故仍可得出集料质量较好的结论,但在后续工程中,压碎值的变化情况仍然需要重视。

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2) 针片状含量分析

根据试验,沪宁高速公路上面层石料针片状统计结果如图2所示。

图2 沪宁高速公路上面层石料针片状统计结果

由图2可知,该工程所用粗集料材质的针片状测试结果均满足规范要求,经过计算,其变异系数为16.32%,数值较大,应作为检测的重点指标。

3) 砂当量分析

根据试验,沪宁高速公路上面层细集料砂当量统计结果如图3所示。

图3 沪宁高速公路上面层细集料砂当量统计结果

由图3可知,从不同时间段自检数据来看,沪宁高速公路上面层细集料砂当量结果均满足要求,质量较稳定,变异系数为3%,指标波动较小。

经氧化处理后的废水流入沉淀池B,加氢氧化钠溶液使废水的pH保持在11 ~ 12的范围内,加氯化钙溶液令磷酸根沉淀。

3 施工主控参数变异性分析

沥青路面施工涉及的因素较多,各因素都存在一定的变异性,导致路面的实际性能达不到设计期望值。因此选取温度、沥青用量、混合料级配和压实度4个指标进行沥青路面的变异性分析,而路面厚度在施工过程中控制较好,故不再将其列为分析对象。

3.1 温度变异性分析

温度变异发生在混合料施工的全过程中,对混合料拌和均匀性、沥青老化、碾压均匀性、路面平整度等性能均会产生重要影响。本文对沥青混合料在施工过程中重要节点的温度数据进行采集,温度检测为期3 d,每天每节点检测10次。对采集的120组数据按照节点进行变异性分析,施工过程温度变异性分析结果如表2所示。

表2 施工过程温度变异性分析结果

节点温度均值/℃标准差/℃变异系数/%出厂温度180.33.672.04到场温度169.85.363.16摊铺温度163.96.033.68初压温度153.17.885.15

从表2可知,温度的变异性随着工序的进行不断增大。混合料的拌和由拌和站的计算机控制进行,拌和处于相对封闭的环境,与外界热量交换少,故混合料的出厂温度变异性小。随着工序的进行,混合料温度可高达170℃,由于环境温差大而产生热量交换,但不同部位的混合料与外界接触面不同,导致温度产生差异,且差异越来越明显,变异系数不断增大。

品牌管理是在管理机制、组织机制上落实品牌战略,并使品牌战略在既定的轨道上推进。其内容主要是品牌的创立、推广、维护和评估。

碾压是保障沥青路面路用性能的重要步骤。由于沥青混合料的黏弹塑性,压实效果受温度影响大,而压实温度又是温度变异性最大的一个环节,故在后续的施工控制中,需严格控制初压温度,以保证混合料的压实效果。

3.2 油石比变异性分析

油石比影响混合料的性能,过低的油石比会导致混合料骨料的黏结性、水稳定性和低温性能不足;过高的油石比又会严重降低混合料的高温性能。在施工期内不定期对拌和后的混合料进行取样、抽提,将获得的32组数据进行变异性分析,施工过程油石比变异性分析结果如表3所示。

表3 施工过程油石比变异性分析结果

油石比设计值/%油石比均值/%标准差/%变异系数/%6.05.990.020.33

由于现在拌和站的智能化控制程度和计量工具精度不断提高,油石比可以很好地控制在最佳值附近。从表3也可知油石比的变异系数仅为0.33%。因此,混合料油石比在现有施工水平下可以得到很好的控制,变异性较低。

3.3 混合料级配变异性分析

大量研究表明沥青混合料级配对混合料性能影响较大[9-10],级配的变异可能会导致混合料离析,从而使其性能严重下降。对不同日期拌和后的混合料进行抽提、筛分试验,获取37组级配数据并对其进行变异性分析,施工过程级配变异性分析结果如表4所示。

表4 施工过程级配变异性分析结果

筛孔尺寸/mm通过率均值/%目标级配/%级配上限/%级配下限/%标准差/%变异系数/%13.293.91001001000.530.579.569.695.2100901.221.754.7527.970.175501.154.132.362327.732221.034.491.1820.122.427160.683.40.615.91924140.674.20.313150.685.230.1511.812.816100.675.660.07510.411.31390.434.17

由表4可知,细集料的变异性大于粗集料。变异性主要发生在4.75 mm以下的筛孔,变异系数差距不大。考虑到4.75 mm、2.36 mm、0.075 mm筛孔通过率对混合料路用性能的影响程度较大[11-12],后续对混合料级配进行检测时,需对这3档加强重视。

3.4 路面压实度变异性分析

压实度不足是路面产生早期病害的主要因素之一,本文在路面摊铺结束后对路面进行取样,数据采集为期3 d,每次采集5个样本,测芯样的马氏密度,并对其进行变异性分析,施工过程压实度变异性分析结果如表5所示。

常发生的病害有:病毒病,发病后叶面出现黄绿相间的斑驳,扭曲畸形。防治方法是选用无病植株留种,增施有机肥,及时防治蚜虫,发病初期喷抗毒剂1号300倍液,10天一次,连喷3~4次。

表5 施工过程压实度变异性分析结果

压实度规范值/%不合格数/个压实度均值/%标准差/%变异系数/%≥98198.920.800.8

由表5可知,压实度的变异性不高,但压实度并非全部满足规范要求。在后续施工过程中,应将压实度列为检测的主要指标之一,以保障路面的使用性能。

4 结语

本文依托沪宁高速公路养护工程,对沥青路面原材料、施工过程中的主要控制参数进行了检测和变异性分析,得到以下5点结论。

(1) 沥青路面原材料存在一定的变异性。沥青三大指标变异性均不大,其中延度的变异性相对较大,应当作为沥青指标的控制重点。对于集料,应重点监控其压碎值和针片状含量。

(2) 温度变异性随着工序的进行不断增大,初压阶段的温度变异性远大于拌和、运输等阶段,因此在后续施工中应严格控制初压温度。

(3) 在现有的施工水平下,油石比在施工过程中变异性较小。

(4) 施工过程中,级配发生变异,细集料的变异性高于粗集料,根据数据分析,建议将4.75 mm、2.36 mm、0.075 mm 3档筛孔通过率作为重点控制指标。

(5) 压实度指标变异性虽小,但其对路面性能的影响显著,故仍应作为后续控制重点指标。

参考文献

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[2]陆瑞国.沥青路面施工质量的符合性检验[D].西安:长安大学, .

[3]李洁.沥青路面施工质量的符合性检验及可靠性评价[D].西安:长安大学, .

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[5]张涛.道路施工中对沥青路面施工质量的控制[J].黑龙江科技信息, (5):225.

[6]林方虎.沥青路面施工质量控制要点分析[J].公路与汽运, (6):49-51.

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