廠拌熱再生質(zhì)量控制影響因素

牟銳亮 鄧應(yīng)玲

（重慶交通建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，中國(guó)重慶400000）

隨著瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)在我國(guó)的普遍發(fā)展，瀝青路面廠拌熱再生也開始在越來越多的養(yǎng)護(hù)工程中得到應(yīng)用。 瀝青路面廠拌熱再生（以下簡(jiǎn)稱“廠拌熱再生”）是一項(xiàng)瀝青路面修復(fù)技術(shù)，首先，采用專業(yè)的設(shè)備對(duì)舊瀝青路面進(jìn)行銑刨，將舊料運(yùn)回工廠后進(jìn)行破碎和篩分。然后，根據(jù)舊料中瀝青的含量、老化程度、碎石級(jí)配等指標(biāo)，摻入一定量的新集料、瀝青和再生劑，在拌和設(shè)備中進(jìn)行熱攪拌。 最后，按新建瀝青路面的方法進(jìn)行攤鋪、熨平、碾壓，形成新的路面結(jié)構(gòu)。 由于其施工工藝較為復(fù)雜，各環(huán)節(jié)之間間歇時(shí)間較長(zhǎng)，如果不加以控制，質(zhì)量很難得到保障。[1]

因此， 本文采用AHP 層次分析法對(duì)瀝青路面廠拌熱再生技術(shù)的施工質(zhì)量進(jìn)行了全面分析，以此確定出質(zhì)量的關(guān)鍵控制點(diǎn)。

1 再生過程質(zhì)量與影響因素

再生瀝青混合料的施工主要包括廢舊瀝青路面銑刨、再生瀝青混合料拌和、出料、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等幾道工序。通過分析，我們總結(jié)出，在幾個(gè)環(huán)節(jié)中，可能對(duì)質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素主要包括以下幾個(gè)方面：

1.1 RAP 舊料的變異性控制

RAP 舊料中的老舊瀝青的性能、 含量及其變異性是決定瀝青回收料是否能夠再生利用，以及確定利用比例的重要因素。 如果回收料中舊瀝青含量很低或嚴(yán)重老化（針入度小于10[0.01 毫米]），就很難與新瀝青材料相容，也就不適宜作為廠拌熱再生的原材料。[2]

1.2 再生混合料拌和的溫度控制

拌和樓生產(chǎn)時(shí)以混合料的拌和出料溫度為控制指標(biāo)， 調(diào)整RAP舊料和新集料預(yù)熱溫度以達(dá)到成品料拌和溫度要求；施工時(shí)以攤鋪溫度和壓實(shí)溫度為控制指標(biāo)。 嚴(yán)格控制攤鋪溫度，在攤鋪過程中應(yīng)隨時(shí)注意混合料溫度的監(jiān)控和取樣頻率，低溫混合料一律不允許攤鋪。

1.3 再生劑的添加量

在瀝青路面廠拌熱再生技術(shù)中，再生劑是生產(chǎn)原料中至關(guān)重要的一部分。 并且，由于其制造成本較高，所以在拌和時(shí)，加入量應(yīng)更加精確。以保證既能有效的恢復(fù)RAP 舊料中瀝青的使用性能，又能合理的降低工程造價(jià)。[3]

1.4 混合料的攤鋪

攤鋪前應(yīng)對(duì)攤鋪機(jī)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度不低于120℃；攤鋪機(jī)在攤鋪過程中應(yīng)保證混合料的供應(yīng)充足，攤鋪速度應(yīng)與自卸汽車的供料速度保持同步，中途不得停機(jī)；攤鋪機(jī)中混合料的高度應(yīng)不小于送料器高度的三分之二，以減少混合料的離析。

1.5 混合料的碾壓

為保證路面壓實(shí)度，碾壓過程應(yīng)遵循“高溫緊跟慢壓、振動(dòng)高頻低幅”的原則，無論初壓、復(fù)壓、終壓，都應(yīng)在規(guī)范規(guī)定的溫區(qū)內(nèi)進(jìn)行。

2 AHP 層次分析法及模型的建立

層次分析法（The Analytical Hierarchy Process 簡(jiǎn)稱AHP)是美國(guó)著名的運(yùn)籌學(xué)家T.L.Saaty 等人在20 世紀(jì)70 年代提出的一種定性與定量分析相結(jié)合的多準(zhǔn)則決策方法。這一方法是在對(duì)復(fù)雜決策問題的本質(zhì)、影響因素以及內(nèi)在關(guān)系等進(jìn)行深入分析之后，構(gòu)建一個(gè)層次結(jié)構(gòu)模型，然后利用較少的定量信息，把決策的思維過程數(shù)學(xué)化，從而為求解多目標(biāo)、多準(zhǔn)則或無結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜決策問題，提供一種簡(jiǎn)便的決策方法。

利用AHP 層次分析法建立的數(shù)學(xué)模型其步驟如下：

2.1 構(gòu)造層次分析結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)由三個(gè)等級(jí)層次組成，即：目標(biāo)層、準(zhǔn)則層以及方案層，其結(jié)構(gòu)形式如圖1 所示

2.2 構(gòu)造判斷矩陣

建立層次分析結(jié)構(gòu)后，以目標(biāo)層為中心，將所有準(zhǔn)則分別進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣A-B，簡(jiǎn)記為A：

其中，n 表示矩陣A 的階數(shù)，即準(zhǔn)則層因素的個(gè)數(shù)；cij表示比較結(jié)果。 在進(jìn)行比較時(shí)，采用指定等級(jí)進(jìn)行標(biāo)度，其含義如表1 所示。

表1 判斷矩陣標(biāo)度及其含義

2.3 層次單排序及矩陣一致性檢驗(yàn)判斷

計(jì)算出判斷矩陣A 的最大特征根及特征向量，進(jìn)行層次單排序，用權(quán)重表示。 具體計(jì)算步驟如下：

1）將判斷矩陣A 按列進(jìn)行歸一化處理。 將每個(gè)元素除以各自所在列元素之和。 即：

2）歸一后把各行元素相加，得：

3）相加結(jié)果分別除以m，就得到所求的權(quán)重：

4）計(jì)算判斷矩陣最大特征值：

式中，（AW）i表示矩陣A 乘以向量W 后所得新向量中的第i 個(gè)元素。

5）為保證構(gòu)造的判斷矩陣具有合理性，需對(duì)其進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。一致性指標(biāo)CI=（λmax-m） （m-1），當(dāng)隨機(jī)一致性比率CR=CI/RI＜0.10時(shí)，判斷矩陣具有滿意的一致性，否則需重新調(diào)整。 其中，平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI 的值見表2。

2.4 層次總排序

層次總排序即依模型層次結(jié)構(gòu)由上而下逐層計(jì)算，計(jì)算出最底層因素相對(duì)于最高層的相對(duì)重要性的排序值，最高層的總排序即為其層次總排序。

表2 判斷矩陣RI 數(shù)值表

3 AHP 法分析評(píng)價(jià)瀝青路面廠拌熱再生質(zhì)量控制因素指標(biāo)

瀝青路面廠拌熱再生過程質(zhì)量控制的好壞，直接關(guān)系到再生后的路面使用性能。 為了使質(zhì)量控制體系更加完善，本文以再生后的路面平整度、路面摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度、滲水系數(shù)四個(gè)指標(biāo)作為路面質(zhì)量控制的目標(biāo)，從材料的質(zhì)量、再生劑添加量的控制、拌和溫度、混合料拌和均勻性、路面壓實(shí)度六個(gè)方面進(jìn)行了深入的分析。具體AHP 層次分析模型見圖1。

圖1 廠拌熱再生質(zhì)量控制模型

表3 就地?zé)嵩偕|(zhì)量層次單排序

由于本模型方案層指標(biāo)較多， 因此計(jì)算過程采用MCE-AHP 軟件， 在此軟件中輸入已建立好的層次分析模型和研究得出的判斷矩陣，通過AHP 模型的計(jì)算方法，程序自動(dòng)運(yùn)算并輸出相應(yīng)的層次單排序、一致性檢驗(yàn)和層次總排序。

表4 就地?zé)嵩偕|(zhì)量層次單排序

表5 就地?zé)嵩偕|(zhì)量層次單排序

表6 就地?zé)嵩偕|(zhì)量層次單排序

表7 就地?zé)嵩偕|(zhì)量層次單排序

首先，以瀝青路面廠拌熱再生質(zhì)量為目標(biāo)，路面平整度、路面摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度、滲水系數(shù)四個(gè)指標(biāo)為準(zhǔn)則層，構(gòu)造判斷矩陣A，判斷矩陣A 以及運(yùn)算結(jié)果如表3。

由表3 可知，CR=0.0433＜0.10，表明判斷矩陣A 具有滿意一致性，對(duì)于瀝青路面廠拌熱再生質(zhì)量研究而言，單層權(quán)重為質(zhì)量管理水平綜合評(píng)判提供指標(biāo)權(quán)重分配向量。對(duì)于過程質(zhì)量中的平整度B1，判斷矩陣及運(yùn)算結(jié)果見表4。

從表4 可以看出，CR=0.0465＜0.10，表明判斷矩陣B1 具有滿意一致性，對(duì)于過程質(zhì)量中的摩擦系數(shù)B2，判斷矩陣及運(yùn)算結(jié)果見表5。

表8 就地?zé)嵩偕|(zhì)量層次單排序

由表5 可知，CR=0.091＜0.10，表明判斷矩陣B2 具有滿意一致性，對(duì)于過程質(zhì)量中的構(gòu)造深度B3，判斷矩陣及運(yùn)算結(jié)果見表6。

由表6 可以看出，CR=0.0797＜0.10，表明判斷矩陣B3 具有滿意一致性，對(duì)于過程質(zhì)量中的滲水系數(shù)B4，判斷矩陣及運(yùn)算結(jié)構(gòu)見表7。

由表7 可知，CR=0.082＜0.10，表明判斷矩陣B4 具有滿意一致性。最后，通過以上得出的數(shù)據(jù)，就可以得出就地?zé)嵩偕^程質(zhì)量控制因素總排序，見表8。

從表8 可以看出，對(duì)于瀝青路面廠拌熱再生質(zhì)量控制，各因素的最終權(quán)重值W={RAP 舊料的變異性，再生劑添加量，拌合溫度控制，混合料拌合均勻性， 混合料攤鋪溫度， 壓實(shí)度}={0.3075，0.0301，0.2798，0.1131，0.2043，0.0652}。 即瀝青路面廠拌熱再生質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素為RAP 舊料的變異性。

4 結(jié)論

影響瀝青路面廠拌熱再生質(zhì)量的因素很多，利用AHP 層次分析法對(duì)諸多影響因素進(jìn)行分析，認(rèn)為：

4.1 舊料變異性為廠拌熱再生質(zhì)量控制最關(guān)鍵影響因素， 為了合理控制舊料質(zhì)量，需對(duì)舊料進(jìn)行嚴(yán)格分檔，分開對(duì)方，控制舊料含水量

4.2 再生劑用量以及品質(zhì)對(duì)施工質(zhì)量影響也較大， 必須謹(jǐn)慎選擇再生劑的類型，同時(shí)在混合料的拌合過程必須精準(zhǔn)控制再生劑用量，不可偷工減料

4.3 雖然模型中壓實(shí)度對(duì)施工質(zhì)量的權(quán)重最小， 但是壓實(shí)度直接影響著瀝青路面的長(zhǎng)期使用性能，壓實(shí)不足可能造成瀝青路面的早期破壞，因此在施工過程壓實(shí)也是不可忽略的重要因素S

［1］張昌波.瀝青混凝土廠拌熱再生技術(shù)研究[D].長(zhǎng)安:長(zhǎng)安大學(xué),2006.

［2］楊平.瀝青路面廠拌熱再生利用研究[D].長(zhǎng)沙:長(zhǎng)沙理工大學(xué),2005.

［3］任栓哲.瀝青路面廠拌熱再生及其設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究[D].長(zhǎng)安:長(zhǎng)安大學(xué),2008.