集料大數(shù)據(jù)庫質(zhì)量分析及相關(guān)建議

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摘要:基于新型道路材料國家工程實(shí)驗(yàn)室已建立的全國集料大數(shù)據(jù)庫，對(duì)某玄武巖料場(chǎng)生產(chǎn)的集料進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果與全國集料大數(shù)據(jù)庫中的同類集料數(shù)據(jù)相比較，利用該集料檢測(cè)數(shù)值與在大數(shù)據(jù)庫中數(shù)值的分布情況進(jìn)行排列統(tǒng)計(jì)，依據(jù)質(zhì)量分析結(jié)果，對(duì)集料的使用和生產(chǎn)提出建議。

關(guān)鍵詞:瀝青路面;玄武巖集料;檢測(cè)數(shù)據(jù);大數(shù)據(jù)庫排序;質(zhì)量分析;相關(guān)建議

引言

隨著我國公路瀝青路面建設(shè)的迅猛發(fā)展，如何提高瀝青路面使用質(zhì)量越來越備受關(guān)注。集料作為瀝青路面混合料的骨架和用量最多的材料，其質(zhì)量是確保瀝青混合料使用質(zhì)量的先決條件。集料檢測(cè)的結(jié)果可反映集料的不同特性和質(zhì)量，而質(zhì)量的高低勢(shì)必帶來瀝青路面使用質(zhì)量的差異［1］。我國地大物博，料源豐富，集料加工料場(chǎng)遍布各地。因各地的石料本身物理、力學(xué)性質(zhì)不同，各地料場(chǎng)生產(chǎn)加工水平也是有高有低。所以，用于工程建設(shè)的集料質(zhì)量很容易出現(xiàn)良莠不齊的現(xiàn)象。而如何區(qū)分集料質(zhì)量的高低和怎樣更好地應(yīng)用不同特性的集料，是目前公路建設(shè)行業(yè)需要重視和研究的問題。新型道路材料國家工程實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期致力于道路材料的試驗(yàn)研究工作，2018年已經(jīng)建立起全國集料檢測(cè)大數(shù)據(jù)庫。本文結(jié)合已建立的全國集料大數(shù)據(jù)庫，按照公路瀝青路面行業(yè)技術(shù)規(guī)范［2］要求，對(duì)某玄武巖料場(chǎng)生產(chǎn)的集料進(jìn)行全套質(zhì)量檢測(cè)。為了進(jìn)一步分析該集料質(zhì)量狀況，將此次集料檢測(cè)結(jié)果與全國集料大數(shù)據(jù)庫中的同類集料數(shù)據(jù)相比較，而后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)排名和質(zhì)量分析，最后提出集料使用和生產(chǎn)建議。

1集料質(zhì)量檢測(cè)

按照文獻(xiàn)［2－4］對(duì)某玄武巖粗集料質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。其質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果，見表1。

2集料質(zhì)量分析

2.1關(guān)鍵指標(biāo)選定

為了進(jìn)一步說明某玄武巖集料質(zhì)量狀況，選取對(duì)瀝青路面使用質(zhì)量影響較大的集料強(qiáng)度、加工水平、潔凈度、抗滑性、黏附性、吸水性共6個(gè)特性［2］，即將對(duì)應(yīng)集料的壓碎值、針片狀、含泥量、磨光值、黏附性、吸水率指標(biāo)作為集料質(zhì)量分析的關(guān)鍵性指標(biāo)。

2.2統(tǒng)計(jì)排名及樣本集料與庫中同類集料數(shù)據(jù)相比較

將此次集料檢測(cè)關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)與全國集料大數(shù)據(jù)庫中的同類集料數(shù)據(jù)(總樣品數(shù)量4250個(gè))相比較，進(jìn)行數(shù)值大小排名。具體方式為:運(yùn)用EXCEL軟件找出該樣本數(shù)值在大數(shù)據(jù)庫中所處的排列位數(shù)(根據(jù)檢測(cè)指標(biāo)的數(shù)值意義采取升序或降序排列)。通過該樣本數(shù)值排列位數(shù)與總樣本數(shù)量的比值關(guān)系，可用EXCEL計(jì)算得出該樣本數(shù)據(jù)優(yōu)于大數(shù)據(jù)庫中同類集料的百分比數(shù)量。例如，該樣本壓碎值指標(biāo)檢測(cè)數(shù)值為12.4%。由于壓碎值指標(biāo)的意義為壓碎值越低，石料抵抗壓碎的能力越高，也就是檢測(cè)結(jié)果越小越好。所以，大數(shù)據(jù)庫中該指標(biāo)的數(shù)值統(tǒng)計(jì)分布按升序排列。排列后找出樣本數(shù)據(jù)在大數(shù)據(jù)庫的數(shù)值排列為2461位，大數(shù)據(jù)庫中同類集料壓碎值指標(biāo)總樣本為4250個(gè)?？梢缘贸鲈摌颖緣核橹抵笜?biāo)數(shù)值排名優(yōu)于全國42.1%的同類玄武巖集料。同理，可計(jì)算出其余5個(gè)指標(biāo)在全國大數(shù)據(jù)庫的排名百分比。樣本集料與庫中同類集料數(shù)據(jù)比較，見圖1。

2.3關(guān)鍵指標(biāo)質(zhì)量特征分析

與數(shù)據(jù)庫中的全國玄武巖集料相比，利用各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)的數(shù)值大小排名情況，分析本文的某玄武巖集料關(guān)鍵指標(biāo)質(zhì)量特征:(1)根據(jù)壓碎值指標(biāo)的排名統(tǒng)計(jì)，該集料優(yōu)于全國42.1%的同類玄武巖集料。表明該集料母巖強(qiáng)度一般，石料抵抗壓碎的能力一般。(2)根據(jù)針片狀顆粒含量指標(biāo)的排名統(tǒng)計(jì)，該集料優(yōu)于全國28.6%的同類玄武巖集料。表明該集料的加工水平較差，石料整形加工工藝較差。(3)根據(jù)含泥量指標(biāo)的排名統(tǒng)計(jì)，該集料優(yōu)于全國27.9%的同類玄武巖集料，表明該集料潔凈程度較差。集料含泥量偏高不僅導(dǎo)致瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)中瀝青用量的增加，還將降低集料與瀝青膠結(jié)料的黏附能力，進(jìn)而降低瀝青混合料的抗水損害性能和耐久性能。(4)根據(jù)吸水率指標(biāo)的排名統(tǒng)計(jì)，該集料優(yōu)于全國14.3%的同類玄武巖集料。表明該集料吸水性較大、開口孔隙較多，用于瀝青混合料生產(chǎn)拌和，該集料將吸收較多的瀝青。(5)根據(jù)黏附性指標(biāo)的排名統(tǒng)計(jì)，該集料黏附性等級(jí)為5級(jí)(最高)水平。表明該集料與瀝青的黏附能力較高。在應(yīng)用于瀝青路面建設(shè)中，對(duì)提高瀝青路面抗水損害能力起到關(guān)鍵作用。(6)根據(jù)磨光值指標(biāo)的排名統(tǒng)計(jì)，該集料優(yōu)于全國97.6%的同類玄武巖集料。表明該集料抵抗輪胎磨光作用的能力較強(qiáng)，可應(yīng)用于瀝青路面表面層中，對(duì)提高路面抗滑、行車安全等方面起到積極作用。

2.4綜合質(zhì)量水平計(jì)算

基于全國集料大數(shù)據(jù)庫的集料綜合質(zhì)量水平評(píng)價(jià)目前還沒有較完善、成熟的體系方法，目前采取平均值法進(jìn)行評(píng)價(jià)。綜合以上6項(xiàng)指標(biāo)在全國集料大數(shù)據(jù)庫中的數(shù)值排名情況和分析結(jié)果，計(jì)算得出該玄武巖集料6項(xiàng)指標(biāo)綜合排名為:優(yōu)于全國51.8%的玄武巖集料。表明該集料的綜合質(zhì)量水平在國家工程實(shí)驗(yàn)室建立的全國玄武巖集料數(shù)據(jù)庫中處于中等水平。

3集料的使用和生產(chǎn)建議

鑒于該玄武巖集料針片狀顆粒含量、含泥量、吸水率指標(biāo)在全國大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中排名靠后(低于30%)，建議該集料在用于瀝青路面工程應(yīng)用時(shí)，采取如下措施，以提高集料使用質(zhì)量，進(jìn)而改善瀝青路面的性能。(1)該集料針片狀顆粒含量較高，在瀝青路面工程應(yīng)用中，易導(dǎo)致瀝青混合料較難壓實(shí)和降低施工和易性［5］。在目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意級(jí)配設(shè)計(jì)曲線盡量平緩、順直，并適當(dāng)減少3～5mm檔集料的用量和適當(dāng)增加細(xì)集料或礦粉的用量，以提高混合料的易壓實(shí)程度。在石料的后續(xù)生產(chǎn)加工中，料場(chǎng)應(yīng)采用三級(jí)破碎，即含有一級(jí)反擊式破碎、沖擊式破碎和反擊篩分聯(lián)合機(jī)的整形加工工藝進(jìn)行破碎，嚴(yán)格控制針片狀顆粒含量，優(yōu)化石料生產(chǎn)加工工藝，改善集料的后續(xù)生產(chǎn)加工水平。(2)該集料含泥量較高，在石料的生產(chǎn)加工中，應(yīng)注意石料破碎后的清洗，采用二級(jí)以上除塵工藝，并在生產(chǎn)后的料堆上采取料堆防護(hù)等措施，嚴(yán)格控制集料含泥量，以確保集料的潔凈程度。(3)該集料吸水率較大，在進(jìn)行瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)時(shí)，需適當(dāng)增加設(shè)計(jì)瀝青用量，以滿足瀝青混合料的礦料間隙率、瀝青飽和度、粉膠比、瀝青膜厚度等體積指標(biāo)的要求。同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，需嚴(yán)格控制熱拌瀝青混合料經(jīng)受的短期老化時(shí)間，盡量保持與室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)短期老化的條件相似，使現(xiàn)場(chǎng)混合料的體積指標(biāo)能夠貼合室內(nèi)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的結(jié)果。

4結(jié)語

本文通過基于新型道路材料國家工程實(shí)驗(yàn)室已建立的全國集料大數(shù)據(jù)庫和影響集料使用質(zhì)量的6個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，采用數(shù)值排名統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)某玄武巖集料進(jìn)行了質(zhì)量分析，并且根據(jù)質(zhì)量分析結(jié)果，對(duì)數(shù)值排名較低的指標(biāo)，分別給予該集料后續(xù)使用的專項(xiàng)建議。對(duì)集料的排名統(tǒng)計(jì)和質(zhì)量分析，可及時(shí)研判集料料源、生產(chǎn)加工等水平，不僅對(duì)各集料生產(chǎn)廠家客觀評(píng)判自身產(chǎn)品質(zhì)量、對(duì)標(biāo)找差、針對(duì)性地改善集料生產(chǎn)加工水平起到積極作用，還可供工程建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位更好地應(yīng)用集料和后續(xù)集料質(zhì)量控制研究參考。

參考文獻(xiàn)

［1］王霞，王建華．整體控制瀝青路用集料質(zhì)量的重要性［J］．科技信息，2010(9):346，417．

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［3］JTGE20—2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程［S］．北京:人民交通出版社，2011．

［4］JTGE42—2005公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程［S］．北京:人民交通出版社，2005．

［5］交通運(yùn)輸部安全與質(zhì)量監(jiān)督管理司，交通運(yùn)輸部職業(yè)資格中心．道路工程［M］．北京:人民交通出版社，2018．

作者：?jiǎn)稳?胡興國 單位：蘇交科集團(tuán)股份有限公司