1926

требований к основным операциям технологического процесса приготовления асфальтобетонной смеси, повышения качества продукции и эффективности работы установок, а также улучшения санитарно-гигиенических условий работы обслуживающего персонала.

Важная тенденция в развитии технологического оборудования – расширение механизации и автоматизации различных операций технологического процесса приготовления смесей.

Увеличение выпуска высокопроизводительного оборудования дает возможность существенно увеличить суммарную производительность парка машин, повысить производительность труда на АБЗ и получить значительную экономию материальных ресурсов.

Весьма большое влияние на качество асфальтобетонной смеси оказывает точность дозирования ее компонентов.

Большое внимание уделяется хранению, транспортированию на заводе

идозированию в смесителе одного из важнейших структурирующих компонентов смеси – минерального порошка.

На точность дозирования минерального порошка значительное влияние оказывают его слеживание, образование сводов в выходных отверстиях. Для предотвращения слеживания минерального порошка при использовании механического транспорта используется принцип постоянной циркуляции материала по всем элементам агрегата, включая бункера.

Обеспечение стабильности качества продукции. Средний уровень качества продукции – основная, но недостаточная характеристика. Средние показатели качества продукции можно получить как из весьма плотно примыкающих друг к другу результатов испытаний, так и из весьма широко рассеянных отдельных результатов по рассматриваемому показателю качества. Чем меньше рассеяние показателя качества, тем выше однородность продукции, тем выше ее качество.

Однородность продукции – это степень постоянства значений показателей качества. Ее можно рассматривать в пространстве (по ширине, длине, толщине дорожного сооружения) и во времени (в точение рабочей смены, недели, месяца или года).

Недостаточная однородность дорожного сооружения приводит к сокращению его сроков службы, преждевременному появлению деформаций

иразрушений, снижению безопасности движения.

Однородность дорожных сооружений в значительной мере зависит от точности и стабильности выполнения технологических операций, зависящих, в свою очередь, от совершенства дорожно-строительных машин и технологического оборудования. Так, в связи с ростом интенсивности и скоростей движения все большее значение приобретают устройства шероховатых дорожных покрытий. Как известно, наиболее распространенный метод повышения шероховатости – поверхностная обработка покрытия, требующая минимального количества щебня на единицу площади проез-

121

жей части. Однако качество шероховатости поверхностных обработок в значительной степени зависит от равномерного распределения вяжущего материала по ширине проезжей части.

Равномерность распределения вяжущих материалов по ширине покрытия необходимо улучшать.

Для повышения точности и стабильности состава изготавливаемых асфальтобетонных смесей необходимо обеспечить точность сортировки горячей смеси.

Производительность, состав минеральной смеси, расход топлива для нагрева материалов – это управляемые факторы. К управляемым факторам следует отнести гранулометрический состав песка и щебня, их влажность, температуру, а также неравномерности подачи материалов питающими и транспортными устройствами.

Высокая влажность минеральных материалов приводит к забивке горловины бункеров агрегатов питания. Изменение производительности смесительной установки приводит к изменению степени загрузки сушильного барабана и тем самым влияет на теплообменные свойства барабана. На конечную температуру нагретых материалов оказывает влияние состав смеси, в частности содержание минерального порошка

Перечисленные факторы в одних случаях суммируются и усиливают режим высушивания, в других случаях действуют в противоположных направлениях, компенсируя влияние друг на друга, и режим высушивания протекает нормально. С учетом вероятностей сложения и компенсации возмущающих воздействий теплопроизводительность топочного агрегата находится в пределах 40–120 % от номинальной. Отсюда видно, что в существующих сушильных барабанах невозможно регулировать процесс высушивания в столь широких пределах.

Исследования показали, что температура готовой смеси после выпуска из смесителя весьма неустойчивая (рис. 3.9).

Рис. 3.9. Гистограмма температур готовой асфальтобетонной смеси, измеренных в отдельных случайных замесах рабочей смены смесительной установки

122

В серийных отечественных и зарубежных сушильных барабанах также не обеспечивается поддержание температуры газов в узких пределах.

Проблема управления тепловым режимом сушильного барабана сводится к поддержанию требуемого уровня двух выходных параметров: температуры нагрева минеральных материалов и температуры уходящих газов. Оба параметра должны быть обеспечены при заданной производительности сушильной установки.

Эффективное регулирование тепловым процессом отечественных сушильных барабанов может быть обеспечено путем модернизации топочного агрегата и самого сушильного барабана. Во-первых, топочные агрегаты должны обеспечивать регулирование длины и излучательной способности факела. Регулирование теплопроизводительности требуется поддерживать в диапазоне 0,4–1,2 от номинальной. Во-вторых, необходимо увеличивать длину радиационной зоны сушильного барабана.

Ритмичность производства и однородность продукции. Резерв роста эффективности дорожно-строительного производства – максимальная загрузка оборудования, рациональное использование рабочего времени, увеличение фондоотдачи. Все эти факторы могут привести и к повышению качества продукции. При правильном использовании таких резервов обеспечивается ритмичность производства. Аритмичность в дорожном строительстве приводит ко многим отрицательным явлениям, вследствие которых простаивают дорожно-строительные машины и оборудование, увеличивается продолжительность строительства, снижаются темпы роста производительности труда, снижается качество продукции. Планирование и обеспечение в процессе производства ритмичного выполнения дорожностроительных работ может привести к устранению указанных недостатков.

где Х – среднее арифметическое значение годовых объемов работ для определенной классификационной группы автомобильных дорог;

– среднее квадратичное отклонение годовых объемов работ. Наиболее вероятные значения показателей Рт, подсчитанные с помо-

щью методов математической статистики в зависимости от группы работ, колеблются в пределах 75–82 %.

С показателем ритмичности непосредственно связана однородность качества продукции как на отдельных участках дороги, так и на различных дорогах. Однородность качества можно рассматривать в пределах строительного сезона, месяца, недели или одной смены.

Организационно-технологическая деятельность дорожностроительного управления (ДСУ) имеет непосредственное влияние на

123

аритмичность дорожно-строительного потока и однородность готовой продукции. Так, по наблюдениям ритмичности работы дорожностроительного отряда, укладывающего асфальтобетонное покрытие на автомагистрали тремя параллельно движущимися асфальтоукладчиками, среднее квадратичное отклонение сменной длины готового участка со-

ставляет 90,4 м при среднем арифметическом значении Х = 552 м. Тогда сменная аритмичность работы Рт = 84 %.

Более детальное исследование неоднородности готового асфальтобетонного покрытия, устроенного тремя параллельно движущимися асфальтоукладчиками, показало, что качество устройства заметно изменяется в пределах исследуемой смены. Таким образом была получена важная информация о неоднородности асфальтобетонного покрытия вдоль дороги.

Качество устройства асфальтобетонного покрытия оценивали по объемной массе асфальтобетона, характеризующей в некоторой степени его степень уплотнения. Для определения объемной массы применяли радиометрические приборы. Измерения проводили последовательно в течение 14 рабочих смен. При этом было получено более 790 результатов измерений объемной массы асфальтобетона. Степень уплотнения покрытия оценивали в начале рабочей смены и далее каждый час до ее конца. Таким образом, в каждый час смены производили измерения в семи точках поперечного сечения проезжей части. Статистические характеристики неоднородности асфальтобетонного покрытия, устроенного в различное время смены, приведены в табл. 3.2.

Таблица 3 . 2

Изменение плотности асфальтобетона во время рабочей смены можно разделить на пять зон (рис. 3.10).

124

I и III зоны – некоторое уменьшение степени уплотнения в начале рабочей смены и в обеденное время из-за организационных недостатков;

II и IV зоны – максимальное уплотнение асфальтобетона в условиях ритмичной работы и налаженного технологического процесса;

V зона – постоянное падение степени уплотнения по мере приближения конца рабочей смены (организационные недостатки).

Четкая организация paбот по укладке асфальтобетонных смесей и контроль за работой уплотняющих машин способствуют повышению не только средних значений плотности, по и увеличению однородности покрытия

(рис. 3.11).

Высверливание более 800 кернов из готовых асфальтобетонных покрытий и их испытания показали, что неравномерное распределение числа проходов уплотняющих машин приводит к пониженной плотности асфальтобетона на краях проезжей части. Существенное понижение плотности и повышение водонасыщения асфальтобетона наблюдается для кернов, высверленных из зоны стыков двух смежных полос, укладываемых одним и тем же асфальтоукладчиком.

3.7. Статистические методы контроля и обеспечения качества

Роль технического контроля в обеспечении качеством продукции.

Контроль качества играет особую роль в комплексной системе управления качества продукции дорожного строительства. При управлении качеством установление, обеспечение и поддержание необходимого уровня качества продукции осуществляется путем систематического контроля. Он должен применяться при проектировании, производстве и эксплуатации продукции.

125

В промышленности под контролем качества чаще всего понимают отделение брака от доброкачественной продукции. В дорожном строительстве под контролем качества понимают испытание отобранных проб готовой продукции или полуфабрикатов и сопоставление результатов с требованиями стандартов, технических условий или проектного решения. Как видно, цели и функции контроля качества уже и его эффективность ниже, чем управления качеством, при котором организуются целенаправленные воздействия на условия и факторы, влияющие на качество продукции. В связи с этим объединение в группу нескольких методов и приборов, предназначенных для контроля качества одной или нескольких операций, нельзя считать системой управления качеством. Особенностью контроля качества продукции дорожного строительства является то, что исключение брака из готового земляного полотна, покрытия или моста часто невозможно. В связи с этим возникает необходимость в создании такого метода управления качеством, который воздействовал бы не только на качество изготовления полуфабрикатов и готовой продукции, но и на проектные решения. При управлении качеством необходима регламентация качества исходных материалов, учет эффективности контроля качества и опыта эксплуатации готовой продукции.

Рассмотрим структурные связи и функции контроля качества в основных стадиях строительства (рис. 3.12).

Рис. 3.12. Структурная схема функциональных связей системы контроля

качества продукции

Основные элементы системы представлены следующими блоками: материалы – проект – технология – продукция – эксплуатация – управляющий орган. Остальные элементы (блоки) дополняют основную цепь и делают ее управляемой. К ним относятся: входной контроль, текущий контроль, приемочный контроль, оценочный контроль, управляющие воздействия и корректировка. Отличительный признак этой структурной схемы – наличие между двумя смежными структурными элементами производства

126

хотя бы одного элемента контроля или корректировки. Таким образом, между блоками «материалы» и «проект» включается блок «входной контроль», а между блоками «материалы» и «производство» – блок «текущий контроль». При переходе от производства к продукции или полуфабрикатам также включается блок «текущий контроль».

Между блоками «продукция» и «эксплуатация» в системе включен блок «приемочный контроль». При приемке земляного полотна или дорожного покрытия необходимо достоверно определить геометрические, физико-механические, прочностные и деформативные характеристики материала. Вся эта информация нужна для оценки начального качества дороги. Результаты приемочного контроля дают возможность оценить точность выполнения проектных решений. Кроме того, они служат основой составления прогнозов долговечности и надежности дорожного сооружения.

Всистему управления качеством вновь включен так называемый эксплуатационный контроль. Его цель – сбор и систематизация информации за время эксплуатации дорожного сооружения об изменениях прочностных характеристик, возникновении и развитии различных деформаций, о частичных или массовых разрушениях и их причинах, интенсивности движения, климатических и местных природных факторах, фактических межремонтных сроках и др. Сбор такой информации необходимо продолжать ряд лет с тем, чтобы обобщить массовый материал наблюдений и получить выводы о надежности материалов и конструкций.

Вблок «управляющий орган» входит объединенная группа научных и инженерно-технических работников. Это аналитико-исполнительный центр, учитывающий результаты всех видов контроля и проектные решения. В деятельности этой группы различаются два направления:

оперативное управление качеством – информация поступает непосредственно от блока «текущий контроль» и немедленно принимается решение о корректировке проекта, применяемых материалов или технологического процесса;

перспективное управление качеством, т.е. корректировка основных решений технической политики в области качества с учетом результатов приемочного контроля, условий эксплуатации, а также результатов и выводов эксплуатационного контроля. Это управление качеством продукции в более широком масштабе и на более продолжительное время. Целенаправленность и точность долгосрочных корректировок зависят от объективности поступившей информации и достоверности прогнозов в области дорожного строительства.

Статистические методы контроля и обеспечения качества. Науч-

ный подход к проблеме управления качеством невозможен без применения статистических методов обеспечения качества. В связи с этим в различных областях промышленного производства, машиностроения, приборостроения и т.д. появилось понятие «статистическое» управление качеством. Стати-

127

стическое регулирование технологического процесса заключается в том, что в определенные моменты времени из совокупности единиц продукции, прошедших контролируемый процесс, извлекают выборку и измеряют контролируемый параметр. По результатам измерений принимают решение о корректировке процесса или о продолжении процесса без корректировки.

Внедрение в производство статистических методов регулирования должно основываться на результатах предварительной оценки точности и стабильности технологических процессов. Точность и стабильность технологических процессов в дорожном строительстве исследованы недостаточно, а некоторые процессы вообще не исследованы. Наибольший объем информации о точности и стабильности технологических процессов получен на асфальтобетонных заводах, однако и эти исследования нужно считать лишь начальными.

Статистическое управление качеством основывается на применении контрольных карт, которые оправдали себя в различных отраслях производства. Известны два типа контрольных карт: типа Шьюхарта и кумулятивных сумм. Каждый тип контрольных карт представляет собой способ активного контроля качества технологического процесса.

При статистическом регулировании уровня наладки технологического процесса используют контрольные карты средних арифметических Х или

медиан Х , а при статистическом регулировании рассеяния значений параметров технологического процесса – контрольными картами среднеквадратических отклонений и размахов R.

Применение контрольных карт типа Х /R Шьюхарта. Сущность

контроля качества на основе контрольной карты Х /R заключается в статистической проверке наладки технологического процесса в определенные промежутки времени. По значениям контролируемого параметра в после-

довательных выборках контрольные карты Х /R позволяют своевременно обнаруживать разладку технологического процесса и принимать меры к ее устранению. Техника контрольных карт – это, по сути дела, не что иное, как статистический метод проверки определенной статистической гипотезы. Он переработан для использования в практических целях, упрощен и путем непосредственного включения в технологический процесс позволяет обеспечить текущий контроль производства.

В начале производства технологический процесс настраивают на номинальное (проектное) значение контролируемого параметра. С течением времени в технологическом процессе могут произойти отклонения от установленного уровня, обусловливаемые случайными и систематическими погрешностями.

Качество изготавливаемой продукции может заметно ухудшаться, если отклонения в технологическом процессе превышают заданный допуск. Поэтому через определенные, заранее установленные промежутки времени

128

берут пробы готовой продукции или проводят серию измерений контролируемого параметра и на основе полученных и индивидуальных значений X1, X2, …, Xn проверяют статистическую гипотезу.

Применение статистического метода проверки статистической гипотезы о настройке (состоянии) технологического процесса возможно при условии, что контролируемый параметр Х имеет нормальное (гауссовское)

распределение с математическим ожиданием и дисперсией 2. При этом статистическая гипотеза Но формулируется в виде следующего допущения:

среднее значение контролируемого параметра Х , рассчитанное из n индивидуальных значений, существенно не отличается от номинального (проектного) значения а. Гипотеза не отвергается, если при 0 = а удовлетворено неравенство

где zа – критическое значение отклонения, при котором с заданной вероятностью а ошибки гипотеза Но отвергается. Оно рассчитывается из соотношения

При известном среднеквадратичном (стандартном) отклонении и номинальном заданном контролируемом параметре при постоянном объеме п выборки можно рассчитать контрольные границы:

Если среднее значение Х контролируемого параметра технологического процесса находится внутри указанных границах, т.е. если

Рн Х Рв, (3.19)

топроцесснужносчитатьнастроеннымправильно(свероятностьюошибкиа). В некоторых случаях процесс может находиться в статистически под-

контрольном состоянии. Если же выборочное среднее значение Х выходит за верхнюю Рв или нижнюю Рн контрольную границу, то этим подается сигнал о необходимости остановки производства и проверки настройки технологического процесса.

129

В дорожном строительстве как стабильность параметров технологических процессов, так и показателей качества продукции еще недостаточно исследована и часто дисперсия контролируемых показателей остается неизвестной. Поэтому как неравенство (3.17), так и контрольные границы (3.18) и (3.19) можно рассчитать лишь путем подстановки оценок среднеквадратического отклонения σˆ = S, полученных на основе предварительных выборочных исследований.

Для оценки неизвестного параметра нормально распределенной генеральной совокупности применяются три наиболее важных метода.

Согласно первому методу, при предварительных исследованиях извлекают к выборок по п проб продукции, например, асфальтобетонной смеси. Для каждой из к проб рассчитывают среднее значение Хi :

гдеХi – результаты измерений, полученные во всех m предварительных

исследованиях.

Тогда по m = кn индивидуальным значениям дисперсии S2 вычисляется по формуле

130