[分享]基于沥青质量变异性的关键控制指标研究

沥青路面施工过程中对沥青的控制主要依据相关规程进行检测，根据检测结果对照规范及指南判定其是否满足要求，但忽略了沥青变异性。通过对甘肃省内多条高速公路施工过程中基质沥青和SBS改性沥青检测数据进行收集和整理，分析了其技术指标变异性及其大小排序，并以此确定了控制基质沥青和改性沥青变异性大小主要控制指标和标准。

基质沥青 | SBS改性沥青 | 质量变异性 | 控制指标

沥青作为沥青混合料重要的组成部分，对沥青混合料性能有重要影响。配合比设计工作完成后，进场沥青与送样沥青之间技术指标出现差异是必然的。同时在施工过程中对于沥青的控制主要依据相关规程进行检测，根据检测结果对照规范及指南判定其是否满足要求，但往往都忽略了沥青变异性。因此有必要在施工过程中进行沥青质量变异性及其影响因素进行分析，并确定控制沥青质量变异性的控制指标，从而保证沥青质量的均匀性。

对多条高速公路用90#基质沥青针入度、软化点和延度三大指标检测数据进行收集，由于延度测试为

15℃延度，其数据超过100cm时停止试验，因此无法计算其平均值。本研究只对针入度及软化点进行计算分析，数据详见附表1。

从表1可以看出，90#基质沥青针入度和软化点能够满足规范要求，针入度变化范围为81～97(0.lmm)，平均值为87.5(0.lmm)，变异系数为4.23%。软化点变化范围为45.5℃～46.8℃，变异系数为1.5%。对比分析针入度和软化点变异系数，针入度变异系数大于软化点变异系数。

从图1可以看出，沥青针入度和软化点指标的分布近似符合正态分布，因此在其质量控制过程中可以采用正态分布的相关知识进行控制和分析。

对省内多条高速公路用改性沥青检测数据进行收集，计算其变异系数，计算结果见表2和表3。

参考规范对沥青3大指标及老化后指标的要求，从表2和表3可以看出，两个项目SBS改性沥青所检指标都能满足规范要求，但是各个指标在规范范围内又都出现了一定的波动。因此可以看出规范无法约束沥青指标的变异性。从改性沥青统计数据可以看出，改性沥青指标标准差大小排序为:软化点＞老化后5℃延度＞5℃延度＞针入度＞针入度比＞弹性恢复＞质量损失;变异系数大小排序为:质量损失＞老化后5℃延度＞软化点=针入度比＞5℃延度＞弹性恢复＞针入度。标准差反映组内个体间的离散程度，当需要比较两组数据离散程度大小的时候，如果两组数据的测量尺度相差太大，或者数据量纲的不同，直接使用标准差来进行比较不合适，此时就应当消除测量尺度和量纲的影响，而变异系数可以做到这一点。因此对不同量纲变异性的比较应采用变异系数。

(1)原材料的影响

沥青的生产原材料决定了沥青品质，因此在采购沥青时，对炼制沥青的原油资源及改性剂应加以足够重视。

(2)沥青的生产工艺的影响

生产沥青的工艺方法主要有:蒸馏法、氧化法、半氧化法、溶剂脱沥青法和调配法等。制造方法不同，沥青性质差异很大。

(3)运输、储存条件

沥青在运输、储存过程中，往往经历很长时间。这中间可能会引起沥青产生老化，使沥青的性质发生变化。特别是改性沥青，热储存时间较长时，检测指标必然产生变异。

(4)试验精度的影响

试验设备的精度、试验室的温度控制条件、试验方法、试验人员本身素质及操作熟练程度均会造成试验误差，这些都会导致沥青的技术指标产生变异。

查阅相关研究文献资料可以发现，沥青性能的变异会对沥青混合料的路用性能有重要影响。针入度与马歇尔稳定度、路面裂缝间存在着明显的趋势，随着针入度的降低，马歇尔稳定度逐渐增大，而沥青劲度模量增加，路面裂缝增多。同时软化点与车辙试验变形率间存在较强的相关性，当软化点提高5℃，车辙速率降低了近一半。而在严家伋版《道路建筑材料》中则明确表示:当沥青的针入度下降、粘度上升时，沥青混合料的粘聚力有明显的提高，且内摩擦角亦稍有提高。

结合数据分析，建议基质沥青采用针入度，改性沥青采用质量损失进行沥青变异的控制。由于沥青技术指标服从正态分布，可以采用正态分布的方法进行指标变异性控制，根据3σ准则计算基质沥青针入度，改性沥青老化后质量损失控制标准见表4。

通过对甘肃省内多条高速公路施工过程中基质沥青和SBS改性沥青检测数据进行收集和整理，分析了其质量变异性及影响因素，主要得到以下主要结论:

(1)沥青技术指标的分布近似符合正态分布，因此在其质量控制过程中可以采用正态分布的相关知识进行控制和分析。

(2)基质沥青针入度变异系数大于软化点变异系数，SBS改性沥青变异系数大小排序为:质量损失＞老化后5℃延度＞软化点=针入度比＞5℃延度＞弹性恢复＞针入度。

(3)根据变异系数大小排序，建议基质沥青和改性沥青变异性主要控制指标分别为针入度和老化后质量损失。依据3σ准则计算基质沥青针入度，改性沥青老化后质量损失变异性控制指标分别为±8(0.1mm)

和±0.003(%)。