張銀博，李耀業(yè)

（新疆交通建設集團股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830016）

1 引言

隨著公路建設行業(yè)的迅速發(fā)展，市場競爭日益加劇，對高速公路項目建設與管理提出了更高的要求[1]。瀝青混合料拌和質量對瀝青路面使用性能具有重要的影響[2]，在拌和階段，現行生產質量控制體系多為抽檢評估，檢測較少，數據滯后，過程控制較弱，質量問題不能及時解決。此外，評價結果較單一，質量評價不具有連貫性，對拌和過程中瀝青混合料質量指導作用有待提高。

傳統瀝青混合料質量管理模式局限性大、效率低，在解決控制動態(tài)性強問題方面表現不足，也無法適應新形勢下項目管理要求[3]?，F有的研究主要集中在原材料的結構模型[4]、瀝青混合料的級配設計[5]、路面施工質量控制[6]及病害研究[7]等方面，針對瀝青混合料拌和階段質量控制的研究較少。如何快速準確地收集生產數據并開展質量評價，成為瀝青混合料拌和階段亟須解決的問題。宋勝利等[8]開發(fā)了基于壓力傳感器的遠程監(jiān)控系統，該技術對傳感器靈敏度較為嚴格，且抗干擾能力差。李正中等[9]提出了基于打印數據流的監(jiān)控系統，但該技術在實際拌和過程中時效性較差。信息化和工程裝備智能化的發(fā)展為解決上述問題提供了有效技術手段[10]。

在不影響正常拌和解決監(jiān)控時效性的基礎上，開發(fā)出一套瀝青混合料拌和質量實時監(jiān)控及評價系統，實現生產過程數據實時采集和判斷、生產運行數據智能分析評價、質量分析結果及時反饋和施工過程動態(tài)管理，對確保瀝青混合料生產質量，提高瀝青路面使用性能具有重要意義。

2 瀝青混合料拌和質量動態(tài)監(jiān)控系統

2.1 監(jiān)控系統

瀝青混合料拌和站動態(tài)質量監(jiān)控系統是在已有拌和樓質量控制系統的基礎上，對拌和站設備終端加裝數據采集儀，將每盤采集的質量數據及時上傳至信息平臺，由服務器遠程監(jiān)控場（站）拌和站設備工作的穩(wěn)定性。該系統的建立，實現了對瀝青混合料拌和站生產的礦料級配、油石比、拌和站溫度和施工生產總量等關鍵質量數據準確采集并進行實時傳輸，系統具備數據運算分析、評定判斷和智能預警的功能，可與日常試驗室檢測形成聯動，快速糾偏。

2.2 監(jiān)控設備

拌和站設備終端加裝數據采集儀為工控機，集成數據采集、通訊等單元模塊。工作流程為：共享拌和站數據庫原始數據；產生數據時，采集單元從數據庫中按照固定格式獲取原始數據；通訊單元將采集到的原始數據實時傳輸到服務器；服務器按照計算模型處理、分析、評判數據的合理性，通過預警系統分級報警，實現實時提醒；最終在web端通過圖表進行直觀展示。

2.3 系統功能

瀝青混合料拌和站動態(tài)質量監(jiān)控系統主要由配比管理、生產數據聯網、超標預警和閉合等模塊組成，自動采集每盤拌和溫度、拌和時間、各檔材料用量、瀝青用量等。包括查詢功能和數據報警功能。

2.3.1 查詢功能

瀝青混合料監(jiān)控系統對瀝青混合料拌合樓計量的數據進行采集后上傳至服務器，并根據工程實際需要進行匯總、分析，提供與混合料質量相關的各項數據信息，管理方能夠方便、快捷、真實地查詢相關數據信息，提高項目的管理效益。

①查看生產狀態(tài)。

實時查詢?yōu)r青混合料拌合樓工作狀態(tài)，以圖表的形式反映當前數據，并及時更新。管理人員每天實時查看，可了解瀝青混合料拌和樓是否正在運轉，每天運轉狀況等，同時可起到督促并協助解決施工中遇到的阻工、設備故障等影響質量和進度的事件。

②質量情況。

通過系統可以查詢任意時間段內混合料級配、溫度、油石比、產量等，方便管理人員對混合料質量進行控制。

③總量校核。

監(jiān)控系統的總量校核方式有逐盤校核和總量校核。逐盤校核是對每一盤采集到的各原材料質量進行校核；總量校核是對選定時間段范圍內所使用的各原材料質量、混合料總質量進行匯總。

2.3.2 數據報警功能

針對關鍵材料用量、關鍵篩孔通過率、油石比以及溫度、攪拌時間等質量控制要素進行超標判斷和預警推送，通過數據報警，可實現以下三方面功能，從而有效地對混合料質量進行控制。

①原材用量控制。

通過數據監(jiān)控，針對集料、瀝青、礦粉等原材料超出或低于設定參數范圍的數據進行報警，項目管理人員根據報警數據對拌和站原材料使用情況進行管控。

②混合料質量變異監(jiān)控。

拌和站質量監(jiān)控系統，可以解決拌和樓由于其自身控制系統的缺陷造成混合料的瀝青用量、級配變異等問題，并能有效解決試驗頻率不夠、取樣代表性不強以及試驗周期長等問題。

③混合料變異趨勢控制。

瀝青混合料動態(tài)質量監(jiān)控系統對各原材料、混合料數據進行采集分析，生成波動曲線圖和統計表格，逐盤分析瀝青混合料拌和過程中的合成級配波動和各擋材料用量偏差。同時通過生成波動曲線圖對比不同日期全線圖的變化，能夠分析各參數的變化趨勢。

3 試驗數據分析

動態(tài)質量監(jiān)控系統主要通過實時采集集料、瀝青、礦粉重量和拌和溫度，分析評判瀝青混合料級配、油石比、溫度來控制質量。依托某高速公路下面層AC-25C瀝青路面施工，以工地試驗室現場檢測和抽提試驗數據為依據，分析系統采集數據的準確性和精度，為瀝青混合料質量評價模型建立提供數據支持。拌和站為意大利生產的瑪連尼4000型，如圖1所示，系統平臺如圖2所示。

圖1 瑪連尼4000型拌和樓

圖2 動態(tài)質量監(jiān)控系統

3.1 級配、油石比對比

系統通過監(jiān)控拌和站生產配合比實現數據的設定和改動，使用改動后的數據模擬拌和站實際生產過程，同時對模擬生產結果進行分析，繪制按照新配合比生產的級配曲線。選擇系統獲取油石比以及0.075mm、2.36mm和4.75mm關鍵篩孔通過率進行穩(wěn)定性分析，結果如圖3～圖6所示。

圖3 系統監(jiān)控油石比波動圖

針對瀝青混合料生產級配，通過連續(xù)3 天拌和站取樣進行抽提試驗與系統對應日期采集獲得生產數據對比，結果如圖7 所示。同時，抽提試驗得到油石比如圖8所示。

圖4 系統監(jiān)控0.075mm篩孔波動圖

圖5 系統監(jiān)控2.36mm篩孔波動圖

圖6 系統監(jiān)控4.75mm篩孔波動圖

圖7 系統采集級配與抽提試驗數據關系圖

圖8 系統采集油石比與試驗數據曲線

由圖3～圖6可知，系統監(jiān)控油石比以及0.075mm、2.36mm 和4.75mm 關鍵篩孔通過率監(jiān)控數據整體較穩(wěn)定，除0.075mm 篩孔通過率整體稍大于級配中值外，油石比以及2.36mm 篩孔和4.75mm 篩孔通過率均值圍繞級配中值上下波動，滿足規(guī)范要求。由圖7、圖8 可知，油石比、級配監(jiān)控數據與室內抽提試驗數據基本吻合，系統監(jiān)測油石比波動范圍較小。因此，動態(tài)質量監(jiān)控系統采集的生產數據表現出較好的準確性，可以反映拌和階段瀝青混合料關鍵參數的情況。

3.2 溫度對比

為判斷系統監(jiān)測瀝青混合料出場溫度準確性，采用插入式溫度計對現場每車最后一鍋瀝青混合料進行溫度測量，圖9 為現場采集混合料溫度，系統監(jiān)測溫度與現場采集溫度關系如圖10所示。

圖9 瀝青混合料現場溫度采集

圖10 系統采集溫度與現場采集溫度曲線圖

由圖10 可知，由采用插入式溫度計測量每車最后一鍋瀝青混合料的溫度浮動可知，瑪連尼拌和站性能較為穩(wěn)定，系統監(jiān)測溫度與現場采集溫度基本一致，能夠反映實際拌和溫度。

4 質量評價模型建立

4.1 指標選取及模型建立

拌合站監(jiān)控系統質量評價模型是基于拌合站監(jiān)控系統能直接監(jiān)控的指標，對瀝青混合料質量控制指標篩選，選擇油石比、溫度以及0.075mm、2.36mm和4.75mm關鍵篩孔通過率進行研究。瀝青混合料生產質量評價指數（BQI）是描述瀝青混合料質量狀況的具體指標，計算公式見式（1）。

根據BQI的計算結果，對瀝青混合料質量設定“優(yōu)、良、中、差”四個檔次作為評價標準，見表1。

表1 拌和質量評價標準

4.2 關鍵參數權重確定

本文采用問卷調查法確定油石比、溫度以及0.075mm、2.36mm和4.75mm關鍵篩孔通過率等關鍵參數的權重，問卷對象主要為建設單位、設計單位、監(jiān)理單位和施工單位及科研院所。關鍵參數權重值匯總見表2。

表2 關鍵參數權重匯總值

4.3 質量評價

根據確定的關鍵參數權重指標，結合評價指標計算公式，建立評價計算模型見式（2）。

為了確定瀝青混合料質量控制關鍵參數，針對某高速公路一天生產的瀝青混合料超出質量管控范圍情況，按式（2）計算評價指標并進行質量評定，結果得分為：[0.4×（1-28/285）+0.2×（1-8/285）+0.15×（1-9/285）+0.15×（1-5/285）+0.1×（1-8/285）]×100=94 分，質量評定結果為良。計算結果表明，該瀝青混合料拌和質量總體較好，但拌和質量穩(wěn)定性有待進一步提高。

4.4 應用效能

①提高項目管理的真實性。瀝青混合料動態(tài)質量監(jiān)控系統所有監(jiān)測數據均來自施工過程中各項質量檢測結果及系統科學嚴謹的演算，項目管理者通過網絡查看真實的質量檢測、分析和統計結果，為解決問題提供可靠、真實的數據，有效避免傳統控制方法中人為、環(huán)境等因素引起的數據失真。

②提高項目管理的效率和及時性。系統數據上傳為實時上傳，管理者可遠程實時查看過程數據，實現了由低效率的事后檢測向高效率的實時監(jiān)測的轉變。

③提高項目管理決策的針對性。監(jiān)控系統可以將瀝青路面施工中各個質量數據通知項目管理方，對出現的問題及時報警并進行初步分析，促進各方予以重視并解決。達到事前控制、事中監(jiān)控、事后分析的目的。

5 結語

本文基于瀝青混合料生產過程中管控的不足，提出了采用信息化技術實時管控的方案，通過與試驗室數據的對比分析，確定了信息化手段監(jiān)控數據的準確性，在此基礎上建立評價模型，通過問卷調查法確定關鍵參數的權重系統，最終建立瀝青混合料拌和質量評價體系。得到主要結論如下：

①瀝青混合料動態(tài)質量監(jiān)控系統能夠實時動態(tài)評判級配、油石比、溫度等指標，并能進行預警提示。

②系統監(jiān)控油石比、溫度以及0.075mm、2.36mm和4.75mm關鍵篩孔通過率等關鍵參數與試驗室數據基本吻合，在波動范圍內，能夠證明系統的準確性，為質量評價模型建立提供了數據支撐。

③通過關鍵參數權重確定，建立的瀝青混合料評價模型以“優(yōu)、良、中、差”為評價標準，可為瀝青混合料拌和質量控制提供參考。