厂拌热再生质量控制影响因素

牟锐亮 邓应玲

（重庆交通建设集团有限责任公司，中国重庆400000）

随着沥青路面养护技术在我国的普遍发展，沥青路面厂拌热再生也开始在越来越多的养护工程中得到应用。 沥青路面厂拌热再生（以下简称“厂拌热再生”）是一项沥青路面修复技术，首先，采用专业的设备对旧沥青路面进行铣刨，将旧料运回工厂后进行破碎和筛分。然后，根据旧料中沥青的含量、老化程度、碎石级配等指标，掺入一定量的新集料、沥青和再生剂，在拌和设备中进行热搅拌。 最后，按新建沥青路面的方法进行摊铺、熨平、碾压，形成新的路面结构。 由于其施工工艺较为复杂，各环节之间间歇时间较长，如果不加以控制，质量很难得到保障。[1]

因此， 本文采用AHP 层次分析法对沥青路面厂拌热再生技术的施工质量进行了全面分析，以此确定出质量的关键控制点。

1 再生过程质量与影响因素

再生沥青混合料的施工主要包括废旧沥青路面铣刨、再生沥青混合料拌和、出料、运输、摊铺、碾压等几道工序。通过分析，我们总结出，在几个环节中，可能对质量产生影响的因素主要包括以下几个方面：

1.1 RAP 旧料的变异性控制

RAP 旧料中的老旧沥青的性能、 含量及其变异性是决定沥青回收料是否能够再生利用，以及确定利用比例的重要因素。 如果回收料中旧沥青含量很低或严重老化（针入度小于10[0.01 毫米]），就很难与新沥青材料相容，也就不适宜作为厂拌热再生的原材料。[2]

1.2 再生混合料拌和的温度控制

拌和楼生产时以混合料的拌和出料温度为控制指标， 调整RAP旧料和新集料预热温度以达到成品料拌和温度要求；施工时以摊铺温度和压实温度为控制指标。 严格控制摊铺温度，在摊铺过程中应随时注意混合料温度的监控和取样频率，低温混合料一律不允许摊铺。

1.3 再生剂的添加量

在沥青路面厂拌热再生技术中，再生剂是生产原料中至关重要的一部分。 并且，由于其制造成本较高，所以在拌和时，加入量应更加精确。以保证既能有效的恢复RAP 旧料中沥青的使用性能，又能合理的降低工程造价。[3]

1.4 混合料的摊铺

摊铺前应对摊铺机进行预热，预热温度不低于120℃；摊铺机在摊铺过程中应保证混合料的供应充足，摊铺速度应与自卸汽车的供料速度保持同步，中途不得停机；摊铺机中混合料的高度应不小于送料器高度的三分之二，以减少混合料的离析。

1.5 混合料的碾压

为保证路面压实度，碾压过程应遵循“高温紧跟慢压、振动高频低幅”的原则，无论初压、复压、终压，都应在规范规定的温区内进行。

2 AHP 层次分析法及模型的建立

层次分析法（The Analytical Hierarchy Process 简称AHP)是美国著名的运筹学家T.L.Saaty 等人在20 世纪70 年代提出的一种定性与定量分析相结合的多准则决策方法。这一方法是在对复杂决策问题的本质、影响因素以及内在关系等进行深入分析之后，构建一个层次结构模型，然后利用较少的定量信息，把决策的思维过程数学化，从而为求解多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题，提供一种简便的决策方法。

利用AHP 层次分析法建立的数学模型其步骤如下：

2.1 构造层次分析结构

系统由三个等级层次组成，即：目标层、准则层以及方案层，其结构形式如图1 所示

2.2 构造判断矩阵

建立层次分析结构后，以目标层为中心，将所有准则分别进行两两比较，构造判断矩阵A-B，简记为A：

其中，n 表示矩阵A 的阶数，即准则层因素的个数；cij表示比较结果。 在进行比较时，采用指定等级进行标度，其含义如表1 所示。

表1 判断矩阵标度及其含义

2.3 层次单排序及矩阵一致性检验判断

计算出判断矩阵A 的最大特征根及特征向量，进行层次单排序，用权重表示。 具体计算步骤如下：

1）将判断矩阵A 按列进行归一化处理。 将每个元素除以各自所在列元素之和。 即：

2）归一后把各行元素相加，得：

3）相加结果分别除以m，就得到所求的权重：

4）计算判断矩阵最大特征值：

式中，（AW）i表示矩阵A 乘以向量W 后所得新向量中的第i 个元素。

5）为保证构造的判断矩阵具有合理性，需对其进行一致性检验。一致性指标CI=（λmax-m） （m-1），当随机一致性比率CR=CI/RI＜0.10时，判断矩阵具有满意的一致性，否则需重新调整。 其中，平均随机一致性指标RI 的值见表2。

2.4 层次总排序

层次总排序即依模型层次结构由上而下逐层计算，计算出最底层因素相对于最高层的相对重要性的排序值，最高层的总排序即为其层次总排序。

表2 判断矩阵RI 数值表

3 AHP 法分析评价沥青路面厂拌热再生质量控制因素指标

沥青路面厂拌热再生过程质量控制的好坏，直接关系到再生后的路面使用性能。 为了使质量控制体系更加完善，本文以再生后的路面平整度、路面摩擦系数、构造深度、渗水系数四个指标作为路面质量控制的目标，从材料的质量、再生剂添加量的控制、拌和温度、混合料拌和均匀性、路面压实度六个方面进行了深入的分析。具体AHP 层次分析模型见图1。

图1 厂拌热再生质量控制模型

表3 就地热再生质量层次单排序

由于本模型方案层指标较多， 因此计算过程采用MCE-AHP 软件， 在此软件中输入已建立好的层次分析模型和研究得出的判断矩阵，通过AHP 模型的计算方法，程序自动运算并输出相应的层次单排序、一致性检验和层次总排序。

表4 就地热再生质量层次单排序

表5 就地热再生质量层次单排序

表6 就地热再生质量层次单排序

表7 就地热再生质量层次单排序

首先，以沥青路面厂拌热再生质量为目标，路面平整度、路面摩擦系数、构造深度、渗水系数四个指标为准则层，构造判断矩阵A，判断矩阵A 以及运算结果如表3。

由表3 可知，CR=0.0433＜0.10，表明判断矩阵A 具有满意一致性，对于沥青路面厂拌热再生质量研究而言，单层权重为质量管理水平综合评判提供指标权重分配向量。对于过程质量中的平整度B1，判断矩阵及运算结果见表4。

从表4 可以看出，CR=0.0465＜0.10，表明判断矩阵B1 具有满意一致性，对于过程质量中的摩擦系数B2，判断矩阵及运算结果见表5。

表8 就地热再生质量层次单排序

由表5 可知，CR=0.091＜0.10，表明判断矩阵B2 具有满意一致性，对于过程质量中的构造深度B3，判断矩阵及运算结果见表6。

由表6 可以看出，CR=0.0797＜0.10，表明判断矩阵B3 具有满意一致性，对于过程质量中的渗水系数B4，判断矩阵及运算结构见表7。

由表7 可知，CR=0.082＜0.10，表明判断矩阵B4 具有满意一致性。最后，通过以上得出的数据，就可以得出就地热再生过程质量控制因素总排序，见表8。

从表8 可以看出，对于沥青路面厂拌热再生质量控制，各因素的最终权重值W={RAP 旧料的变异性，再生剂添加量，拌合温度控制，混合料拌合均匀性， 混合料摊铺温度， 压实度}={0.3075，0.0301，0.2798，0.1131，0.2043，0.0652}。 即沥青路面厂拌热再生质量控制的关键因素为RAP 旧料的变异性。

4 结论

影响沥青路面厂拌热再生质量的因素很多，利用AHP 层次分析法对诸多影响因素进行分析，认为：

4.1 旧料变异性为厂拌热再生质量控制最关键影响因素， 为了合理控制旧料质量，需对旧料进行严格分档，分开对方，控制旧料含水量

4.2 再生剂用量以及品质对施工质量影响也较大， 必须谨慎选择再生剂的类型，同时在混合料的拌合过程必须精准控制再生剂用量，不可偷工减料

4.3 虽然模型中压实度对施工质量的权重最小， 但是压实度直接影响着沥青路面的长期使用性能，压实不足可能造成沥青路面的早期破坏，因此在施工过程压实也是不可忽略的重要因素S

［1］张昌波.沥青混凝土厂拌热再生技术研究[D].长安:长安大学,2006.

［2］杨平.沥青路面厂拌热再生利用研究[D].长沙:长沙理工大学,2005.

［3］任栓哲.沥青路面厂拌热再生及其设备关键技术研究[D].长安:长安大学,2008.