集料大数据库质量分析及相关建议

摘要:基于新型道路材料国家工程实验室已建立的全国集料大数据库，对某玄武岩料场生产的集料进行检测，并将检测结果与全国集料大数据库中的同类集料数据相比较，利用该集料检测数值与在大数据库中数值的分布情况进行排列统计，依据质量分析结果，对集料的使用和生产提出建议。

关键词:沥青路面;玄武岩集料;检测数据;大数据库排序;质量分析;相关建议

引言

随着我国公路沥青路面建设的迅猛发展，如何提高沥青路面使用质量越来越备受关注。集料作为沥青路面混合料的骨架和用量最多的材料，其质量是确保沥青混合料使用质量的先决条件。集料检测的结果可反映集料的不同特性和质量，而质量的高低势必带来沥青路面使用质量的差异［1］。我国地大物博，料源丰富，集料加工料场遍布各地。因各地的石料本身物理、力学性质不同，各地料场生产加工水平也是有高有低。所以，用于工程建设的集料质量很容易出现良莠不齐的现象。而如何区分集料质量的高低和怎样更好地应用不同特性的集料，是目前公路建设行业需要重视和研究的问题。新型道路材料国家工程实验室长期致力于道路材料的试验研究工作，2018年已经建立起全国集料检测大数据库。本文结合已建立的全国集料大数据库，按照公路沥青路面行业技术规范［2］要求，对某玄武岩料场生产的集料进行全套质量检测。为了进一步分析该集料质量状况，将此次集料检测结果与全国集料大数据库中的同类集料数据相比较，而后进行统计排名和质量分析，最后提出集料使用和生产建议。

1集料质量检测

按照文献［2－4］对某玄武岩粗集料质量进行检测。其质量检测结果，见表1。

2集料质量分析

2.1关键指标选定

为了进一步说明某玄武岩集料质量状况，选取对沥青路面使用质量影响较大的集料强度、加工水平、洁净度、抗滑性、黏附性、吸水性共6个特性［2］，即将对应集料的压碎值、针片状、含泥量、磨光值、黏附性、吸水率指标作为集料质量分析的关键性指标。

2.2统计排名及样本集料与库中同类集料数据相比较

将此次集料检测关键指标数据与全国集料大数据库中的同类集料数据(总样品数量4250个)相比较，进行数值大小排名。具体方式为:运用EXCEL软件找出该样本数值在大数据库中所处的排列位数(根据检测指标的数值意义采取升序或降序排列)。通过该样本数值排列位数与总样本数量的比值关系，可用EXCEL计算得出该样本数据优于大数据库中同类集料的百分比数量。例如，该样本压碎值指标检测数值为12.4%。由于压碎值指标的意义为压碎值越低，石料抵抗压碎的能力越高，也就是检测结果越小越好。所以，大数据库中该指标的数值统计分布按升序排列。排列后找出样本数据在大数据库的数值排列为2461位，大数据库中同类集料压碎值指标总样本为4250个。可以得出该样本压碎值指标数值排名优于全国42.1%的同类玄武岩集料。同理，可计算出其余5个指标在全国大数据库的排名百分比。样本集料与库中同类集料数据比较，见图1。

2.3关键指标质量特征分析

与数据库中的全国玄武岩集料相比，利用各项关键指标的数值大小排名情况，分析本文的某玄武岩集料关键指标质量特征:(1)根据压碎值指标的排名统计，该集料优于全国42.1%的同类玄武岩集料。表明该集料母岩强度一般，石料抵抗压碎的能力一般。(2)根据针片状颗粒含量指标的排名统计，该集料优于全国28.6%的同类玄武岩集料。表明该集料的加工水平较差，石料整形加工工艺较差。(3)根据含泥量指标的排名统计，该集料优于全国27.9%的同类玄武岩集料，表明该集料洁净程度较差。集料含泥量偏高不仅导致沥青混合料配合比设计中沥青用量的增加，还将降低集料与沥青胶结料的黏附能力，进而降低沥青混合料的抗水损害性能和耐久性能。(4)根据吸水率指标的排名统计，该集料优于全国14.3%的同类玄武岩集料。表明该集料吸水性较大、开口孔隙较多，用于沥青混合料生产拌和，该集料将吸收较多的沥青。(5)根据黏附性指标的排名统计，该集料黏附性等级为5级(最高)水平。表明该集料与沥青的黏附能力较高。在应用于沥青路面建设中，对提高沥青路面抗水损害能力起到关键作用。(6)根据磨光值指标的排名统计，该集料优于全国97.6%的同类玄武岩集料。表明该集料抵抗轮胎磨光作用的能力较强，可应用于沥青路面表面层中，对提高路面抗滑、行车安全等方面起到积极作用。

2.4综合质量水平计算

基于全国集料大数据库的集料综合质量水平评价目前还没有较完善、成熟的体系方法，目前采取平均值法进行评价。综合以上6项指标在全国集料大数据库中的数值排名情况和分析结果，计算得出该玄武岩集料6项指标综合排名为:优于全国51.8%的玄武岩集料。表明该集料的综合质量水平在国家工程实验室建立的全国玄武岩集料数据库中处于中等水平。

3集料的使用和生产建议

鉴于该玄武岩集料针片状颗粒含量、含泥量、吸水率指标在全国大数据统计中排名靠后(低于30%)，建议该集料在用于沥青路面工程应用时，采取如下措施，以提高集料使用质量，进而改善沥青路面的性能。(1)该集料针片状颗粒含量较高，在沥青路面工程应用中，易导致沥青混合料较难压实和降低施工和易性［5］。在目标配合比设计时，应注意级配设计曲线尽量平缓、顺直，并适当减少3～5mm档集料的用量和适当增加细集料或矿粉的用量，以提高混合料的易压实程度。在石料的后续生产加工中，料场应采用三级破碎，即含有一级反击式破碎、冲击式破碎和反击筛分联合机的整形加工工艺进行破碎，严格控制针片状颗粒含量，优化石料生产加工工艺，改善集料的后续生产加工水平。(2)该集料含泥量较高，在石料的生产加工中，应注意石料破碎后的清洗，采用二级以上除尘工艺，并在生产后的料堆上采取料堆防护等措施，严格控制集料含泥量，以确保集料的洁净程度。(3)该集料吸水率较大，在进行沥青混合料目标配合比设计时，需适当增加设计沥青用量，以满足沥青混合料的矿料间隙率、沥青饱和度、粉胶比、沥青膜厚度等体积指标的要求。同时在现场施工时，需严格控制热拌沥青混合料经受的短期老化时间，尽量保持与室内试验时短期老化的条件相似，使现场混合料的体积指标能够贴合室内目标配合比设计的结果。

4结语

本文通过基于新型道路材料国家工程实验室已建立的全国集料大数据库和影响集料使用质量的6个关键指标，采用数值排名统计方法，对某玄武岩集料进行了质量分析，并且根据质量分析结果，对数值排名较低的指标，分别给予该集料后续使用的专项建议。对集料的排名统计和质量分析，可及时研判集料料源、生产加工等水平，不仅对各集料生产厂家客观评判自身产品质量、对标找差、针对性地改善集料生产加工水平起到积极作用，还可供工程建设单位、设计单位、施工单位更好地应用集料和后续集料质量控制研究参考。

参考文献

［1］王霞，王建华．整体控制沥青路用集料质量的重要性［J］．科技信息，2010(9):346，417．

［2］JTGF40—2004公路沥青路面施工技术规范［S］．北京:人民交通出版社，2004．

［3］JTGE20—2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程［S］．北京:人民交通出版社，2011．

［4］JTGE42—2005公路工程集料试验规程［S］．北京:人民交通出版社，2005．

［5］交通运输部安全与质量监督管理司，交通运输部职业资格中心．道路工程［M］．北京:人民交通出版社，2018．

作者：单瑞 胡兴国 单位：苏交科集团股份有限公司