集料大數據庫質量分析及相關建議

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摘要:基于新型道路材料國家工程實驗室已建立的全國集料大數據庫，對某玄武巖料場生產的集料進行檢測，并將檢測結果與全國集料大數據庫中的同類集料數據相比較，利用該集料檢測數值與在大數據庫中數值的分布情況進行排列統計，依據質量分析結果，對集料的使用和生產提出建議。

關鍵詞:瀝青路面;玄武巖集料;檢測數據;大數據庫排序;質量分析;相關建議

引言

隨著我國公路瀝青路面建設的迅猛發展，如何提高瀝青路面使用質量越來越備受關注。集料作為瀝青路面混合料的骨架和用量最多的材料，其質量是確保瀝青混合料使用質量的先決條件。集料檢測的結果可反映集料的不同特性和質量，而質量的高低勢必帶來瀝青路面使用質量的差異［1］。我國地大物博，料源豐富，集料加工料場遍布各地。因各地的石料本身物理、力學性質不同，各地料場生產加工水平也是有高有低。所以，用于工程建設的集料質量很容易出現良莠不齊的現象。而如何區分集料質量的高低和怎樣更好地應用不同特性的集料，是目前公路建設行業需要重視和研究的問題。新型道路材料國家工程實驗室長期致力于道路材料的試驗研究工作，2018年已經建立起全國集料檢測大數據庫。本文結合已建立的全國集料大數據庫，按照公路瀝青路面行業技術規范［2］要求，對某玄武巖料場生產的集料進行全套質量檢測。為了進一步分析該集料質量狀況，將此次集料檢測結果與全國集料大數據庫中的同類集料數據相比較，而后進行統計排名和質量分析，最后提出集料使用和生產建議。

1集料質量檢測

按照文獻［2－4］對某玄武巖粗集料質量進行檢測。其質量檢測結果，見表1。

2集料質量分析

2.1關鍵指標選定

為了進一步說明某玄武巖集料質量狀況，選取對瀝青路面使用質量影響較大的集料強度、加工水平、潔凈度、抗滑性、黏附性、吸水性共6個特性［2］，即將對應集料的壓碎值、針片狀、含泥量、磨光值、黏附性、吸水率指標作為集料質量分析的關鍵性指標。

2.2統計排名及樣本集料與庫中同類集料數據相比較

將此次集料檢測關鍵指標數據與全國集料大數據庫中的同類集料數據(總樣品數量4250個)相比較，進行數值大小排名。具體方式為:運用EXCEL軟件找出該樣本數值在大數據庫中所處的排列位數(根據檢測指標的數值意義采取升序或降序排列)。通過該樣本數值排列位數與總樣本數量的比值關系，可用EXCEL計算得出該樣本數據優于大數據庫中同類集料的百分比數量。例如，該樣本壓碎值指標檢測數值為12.4%。由于壓碎值指標的意義為壓碎值越低，石料抵抗壓碎的能力越高，也就是檢測結果越小越好。所以，大數據庫中該指標的數值統計分布按升序排列。排列后找出樣本數據在大數據庫的數值排列為2461位，大數據庫中同類集料壓碎值指標總樣本為4250個。可以得出該樣本壓碎值指標數值排名優于全國42.1%的同類玄武巖集料。同理，可計算出其余5個指標在全國大數據庫的排名百分比。樣本集料與庫中同類集料數據比較，見圖1。

2.3關鍵指標質量特征分析

與數據庫中的全國玄武巖集料相比，利用各項關鍵指標的數值大小排名情況，分析本文的某玄武巖集料關鍵指標質量特征:(1)根據壓碎值指標的排名統計，該集料優于全國42.1%的同類玄武巖集料。表明該集料母巖強度一般，石料抵抗壓碎的能力一般。(2)根據針片狀顆粒含量指標的排名統計，該集料優于全國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)根據含泥量指標的排名統計，該集料優于全國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致瀝青混合料配合比設計中瀝青用量的增加，還將降低集料與瀝青膠結料的黏附能力，進而降低瀝青混合料的抗水損害性能和耐久性能。(4)根據吸水率指標的排名統計，該集料優于全國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拌和，該集料將吸收較多的瀝青。(5)根據黏附性指標的排名統計，該集料黏附性等級為5級(最高)水平。表明該集料與瀝青的黏附能力較高。在應用于瀝青路面建設中，對提高瀝青路面抗水損害能力起到關鍵作用。(6)根據磨光值指標的排名統計，該集料優于全國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，可應用于瀝青路面表面層中，對提高路面抗滑、行車安全等方面起到積極作用。

2.4綜合質量水平計算

基于全國集料大數據庫的集料綜合質量水平評價目前還沒有較完善、成熟的體系方法，目前采取平均值法進行評價。綜合以上6項指標在全國集料大數據庫中的數值排名情況和分析結果，計算得出該玄武巖集料6項指標綜合排名為:優于全國51.8%的玄武巖集料。表明該集料的綜合質量水平在國家工程實驗室建立的全國玄武巖集料數據庫中處于中等水平。

3集料的使用和生產建議

鑒于該玄武巖集料針片狀顆粒含量、含泥量、吸水率指標在全國大數據統計中排名靠后(低于30%)，建議該集料在用于瀝青路面工程應用時，采取如下措施，以提高集料使用質量，進而改善瀝青路面的性能。(1)該集料針片狀顆粒含量較高，在瀝青路面工程應用中，易導致瀝青混合料較難壓實和降低施工和易性［5］。在目標配合比設計時，應注意級配設計曲線盡量平緩、順直，并適當減少3～5mm檔集料的用量和適當增加細集料或礦粉的用量，以提高混合料的易壓實程度。在石料的后續生產加工中，料場應采用三級破碎，即含有一級反擊式破碎、沖擊式破碎和反擊篩分聯合機的整形加工工藝進行破碎，嚴格控制針片狀顆粒含量，優化石料生產加工工藝，改善集料的后續生產加工水平。(2)該集料含泥量較高，在石料的生產加工中，應注意石料破碎后的清洗，采用二級以上除塵工藝，并在生產后的料堆上采取料堆防護等措施，嚴格控制集料含泥量，以確保集料的潔凈程度。(3)該集料吸水率較大，在進行瀝青混合料目標配合比設計時，需適當增加設計瀝青用量，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的要求。同時在現場施工時，需嚴格控制熱拌瀝青混合料經受的短期老化時間，盡量保持與室內試驗時短期老化的條件相似，使現場混合料的體積指標能夠貼合室內目標配合比設計的結果。

4結語

本文通過基于新型道路材料國家工程實驗室已建立的全國集料大數據庫和影響集料使用質量的6個關鍵指標，采用數值排名統計方法，對某玄武巖集料進行了質量分析，并且根據質量分析結果，對數值排名較低的指標，分別給予該集料后續使用的專項建議。對集料的排名統計和質量分析，可及時研判集料料源、生產加工等水平，不僅對各集料生產廠家客觀評判自身產品質量、對標找差、針對性地改善集料生產加工水平起到積極作用，還可供工程建設單位、設計單位、施工單位更好地應用集料和后續集料質量控制研究參考。

參考文獻

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

［2］JTGF40—2004公路瀝青路面施工技術規范［S］．北京:人民交通出版社，2004．

［3］JTGE20—2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程［S］．北京:人民交通出版社，2011．

［4］JTGE42—2005公路工程集料試驗規程［S］．北京:人民交通出版社，2005．

［5］交通運輸部安全與質量監督管理司，交通運輸部職業資格中心．道路工程［M］．北京:人民交通出版社，2018．

作者：單瑞 胡興國 單位：蘇交科集團股份有限公司