沥青路面施工质量信息化控制技术研究

摘要

在沥青路面施工过程中，施工质量控制不足以及施工变异性都是影响路面最终质量的重要因素，而且沥青路面的使用寿命和服务水平会因任意环节的质量缺陷而缩短和降低。如何将信息技术与具体的施工机械结合，实现对施工过程某些质量参数的控制，是保证沥青路面施工质量的均匀性与稳定性的关键。故本文提出建立道路施工质量信息化监控方案，对拌和、运输以及摊铺环节的施工质量进行远程监控。
　　首先，结合大量工程数据以及室内实验，对生产过程中各参数数据的变异性及其影响进行分析，并且通过设计正交试验研究了油石比、级配以及温度的施工变异性对路面高温、低温、水稳等性能的影响，最终确定沥青含量、级配以及温度等作为沥青路面施工质量过程控制的关键参数，为下一步各过程信息化控制研究提供方向性指导。
　　其次，基于道路施工过程信息化监控方案的设计原理，以拌和站为主要监控目标，通过控制终端(IPC)、GPRS数据终端等设备构成拌和站数据采集设备定时扫描本地数据库进行数据采集，得到油石比、各关键筛孔通率以及温度等关键参数;建立了以控制图原理为基础的后台动态预警机制，通过报警规则和换料判别对关键指标数据判断分析、短信预警。
　　第三，结合传热学相关理论，采用有限元软件ABAQUS建立了内沥青混合料的温度场模型，对影响运输过程温度离析的重要因素，包括时间、环境温度、覆盖情况以及太阳辐射等因素进行了分析，并且通过射频识别技术(RFID)建立了以运输时间为控制要素的运料车信息化监控机制，对运输车辆进行管控。
　　第四，研究了铺面温度离析，通过在摊铺机上加装的以红外温度传感器阵列以及距离传感器等外部硬件设备为基础的沥青路面摊铺温度实时采集设备，对摊铺速度和铺面温度的准确测量;利用GS+Version和ArcGIS软件对各空间插值法进行比较，优选三次样条函数将铺面离散的温度点数据扩展为面数据，并且开发了基于MATLAB摊铺温度云图绘制程序，直观地展示铺面温度分布情况。
　　最后，构建了信息化监控平台，给用户提供一种方便快捷的访问方式，实时查询当前各环节的施工状况;同时通过平台历史数据查询和分析功能获取施工数据，并结合平台图表分析结果，有助于对阶段性生产质量进行评价总结，以及查找拌和过程中存在的问题和原因，进行施工改进。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 沥青路面施工质量控制技术研究现状

1．2．2 沥青路面施工信息化控制技术研究现状

1．3 主要研究内容及技术路线

第二章 沥青路面施工过程关键参数变异性影响分析

2．1 关键参数选取

2．2 沥青含量

2．2．1 沥青含量变异性

2．2．2 沥青含量变异性对沥青路面使用性能的影响

2．3 混合料级配

2．3．1 沥青混合料级配变异性

2．3．2 沥青混合料级配变异性对沥青路面性能的影响

2．4 混合料温度

2．4．1 沥青混合料温度变异性

2．4．2 沥青混合料温度变异性对沥青路面使用性能的影响

2．5 各参数影响性分析

2．5．1 配合比设计

2．5．2 正交试验设计

2．6 本章小结

第三章 基于拌和站信息化监控的沥青混合料质量控制技术研究

3．1 道路施工过程信息化监控方案设计

3．2 沥青拌和站信息化监控技术

3．2．1 数据采集与传输

3．2．2 数据处理与分析

3．2．3 信息预警与反馈

3．2．4 室内试验辅助分析

3．3 沥青拌和站信息化监控平台

3．4 工程应用分析

3．5 本覃小结

第四章 运料车温度场分析以及信息化监控技术研究

4．1 运输过程混合料温度场模型

4．1．1 传热机理

4．1．2 沥青混合料运料车传热模型的构建

4．1．3 运料车温度场模型参数的确定

4．2 运料车温度场模型计算与分析

4．2．1 运料车温度场计算模型验证

4．2．2 单因素运料车温度场影响分析

4．2．3 多因素对运料车温度场综合影响分析

4．3 运料车信息化监控技术

4．3．1 数据采集方法与设备

4．3．2 运输信息化监控平台

4．3．3 工程应用分析

4．4 本章小结

第五章 基于温度离析的沥青路面摊铺过程信息化监控技术

5．1 摊铺温度离析实时采集设备

5．1．1 温度采集设备

5．1．2 速度、距离采集设备

5．1．3 数据处理终端

5．1．4 其他设备

5．1．5 设备原理构造

5．2 摊铺温度场云图绘制方法

5．2．1 数据扩展

5．2．2 点云绘制

5．3 摊铺过程信息化监控平台

5．3．1 实时监控及预警

5．3．2 波动及云图分析

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要研究成果

6．2 进一步研究展望

致谢

参考文献