采用無核密度儀對(duì)瀝青路面進(jìn)行均勻性評(píng)價(jià)的探討

魏艷玲

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

0 引言

路面離析是指在路面某一區(qū)域內(nèi)瀝青混合料組分分布不均勻，通常歸類為級(jí)配離析、溫度離析、壓實(shí)離析等[1]，瀝青混凝土路面的破壞通常集中在路面離析的部位。

目前用于評(píng)價(jià)瀝青路面施工質(zhì)量的檢測(cè)手段有多種，如鉆芯法、核子密度或無核密度法、激光構(gòu)造深度法等。傳統(tǒng)的鉆芯取樣法會(huì)對(duì)路面造成破壞；核子密度儀雖然能夠?qū)β访鎸?shí)施無損快速檢測(cè)，但是放射線會(huì)對(duì)人體健康造成危害；激光構(gòu)造深度儀只能檢測(cè)瀝青路面表面的缺陷，在深度方向上有關(guān)均勻性的信息無法獲??；而無核密度儀（PQI）則可以克服上述缺點(diǎn)，它基于材料介電常數(shù)與密度相關(guān)的原理，可以檢測(cè)路面整層厚度范圍內(nèi)材料的均勻性，具有快速檢測(cè)、無放射源、設(shè)備尺寸小、便于操作等特點(diǎn)，在路面施工質(zhì)量檢測(cè)工作中有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值[2]。因此，本文結(jié)合廣東省某項(xiàng)目無核密度儀檢測(cè)瀝青路面均勻性的使用經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)其檢測(cè)路面均勻性的方法。

1 無核密度儀的工作原理及檢測(cè)步驟

該項(xiàng)目采用北京歐亞中興ZXL-305瀝青無核密度儀進(jìn)行檢測(cè)，無核密度儀工作原理（如圖1）所示，根據(jù)瀝青路面材料的密度與介電常數(shù)之間存在一定的比例關(guān)系，通過感應(yīng)板產(chǎn)生探測(cè)磁場(chǎng)來測(cè)試壓實(shí)瀝青混合料的介電常數(shù)，然后利用電子部件將場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成密度。在無核密度儀的設(shè)置菜單中輸入所測(cè)試路面材料的最大理論密度，即可在無核密度儀顯示屏上直接獲得相應(yīng)的壓實(shí)度讀數(shù)，同時(shí)，無核密度儀通過調(diào)整電磁波強(qiáng)度來改變穿透深度，從而合理地進(jìn)行不同厚度、不同級(jí)配類型瀝青混合料壓實(shí)度的檢測(cè)。

圖l無核密度儀工作原理示意圖

2 瀝青路面離析評(píng)價(jià)方法

為了避免高溫對(duì)設(shè)備性能造成不良影響，在瀝青路面施工后第二天進(jìn)行檢測(cè)，選定縱向長(zhǎng)度200 m作為檢測(cè)區(qū)域，區(qū)域內(nèi)每10 m為一個(gè)檢測(cè)斷面，每個(gè)斷面布7個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)點(diǎn)數(shù)共70個(gè)。無核密度儀檢測(cè)后，在檢測(cè)區(qū)域的中間和邊部共選13個(gè)測(cè)點(diǎn)鉆取芯樣，進(jìn)行PQI標(biāo)定，完成標(biāo)定后儀器檢測(cè)的數(shù)據(jù)會(huì)根據(jù)標(biāo)定系數(shù)進(jìn)行一次修正，用修正后的密度數(shù)據(jù)進(jìn)行空隙率計(jì)算。對(duì)瀝青路面離析的評(píng)價(jià)依據(jù)路面空隙率指標(biāo)，不同空隙率區(qū)間代表不同的離析程度。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)空隙率指標(biāo)為3%～6%，離析程度分別按照細(xì)離析、非離析、中度粗離析、重度粗離析劃分：空隙率0～3%為細(xì)離析，3%～6%為非離析，6%～10%為中度粗離析，10%～15%為重度粗離析，通過分析同時(shí)會(huì)得出不同程度離析所占百分比。

3 工程應(yīng)用實(shí)例

無核檢測(cè)在下面層試驗(yàn)段開始進(jìn)行實(shí)施，施工樁號(hào)為K82+000—K82+560右幅，鋪筑長(zhǎng)度為420 m混合料類型為GAC-25C粗粒式瀝青混凝土，設(shè)計(jì)寬度為15.25 m，厚度為9 cm，最佳油石比4.2%，設(shè)計(jì)空隙率為3.0%～6.0%，混合料級(jí)配采用骨架密實(shí)型，設(shè)計(jì)級(jí)配范圍及目標(biāo)級(jí)配見表1，集料采用揭西縣龍?zhí)妒瘓?chǎng)閃長(zhǎng)巖，瀝青為殼牌70號(hào)瀝青。后場(chǎng)出料采用1臺(tái)德基DG5000型瀝青混凝土拌和樓出料，每盤料出料間隔時(shí)間不少于50 s，生產(chǎn)能力平均為每小時(shí)320 t。

表1 瀝青混合料設(shè)計(jì)級(jí)配 %

瀝青面層碾壓結(jié)束后，在試驗(yàn)段內(nèi)選取10 m段落K82+100—K82+109進(jìn)行網(wǎng)格布設(shè)。測(cè)量網(wǎng)格橫向布設(shè)14個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)間距1 m。

本文取其中1臺(tái)攤鋪機(jī)攤鋪斷面進(jìn)行分析。

3.1 獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)

該項(xiàng)目對(duì)線路全長(zhǎng)范圍內(nèi)瀝青路面每一個(gè)結(jié)構(gòu)層的每一個(gè)施工段落均進(jìn)行了無核密度檢測(cè)和芯樣檢測(cè)，下面選擇其中一個(gè)檢測(cè)區(qū)K82+100—K82+109段右幅下面層無核密度檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析（表2），共鉆取13個(gè)芯樣。

表2 無核密度儀檢測(cè)數(shù)據(jù) g/cm3

3.2 無核密度儀PQI標(biāo)定及測(cè)值修正

由于無核密度儀檢測(cè)結(jié)果與芯樣檢測(cè)結(jié)果之間有一定的偏差，需要對(duì)無核密度檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正。在室內(nèi)用水中重法測(cè)定芯樣毛體積密度，同一測(cè)點(diǎn)的儀器測(cè)值與芯樣密度比較得到標(biāo)定系數(shù)（如表3），計(jì)算結(jié)果表明無核儀檢測(cè)結(jié)果與鉆芯法檢測(cè)結(jié)果具有較好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.924 984。檢測(cè)數(shù)據(jù)修正結(jié)果如表4。

表3 標(biāo)定系數(shù)計(jì)算表

3.3 計(jì)算空隙率

室內(nèi)用真空法測(cè)得混合料理論最大密度為2.551 g/cm3，用修正后的密度數(shù)值依據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行空隙率計(jì)算，結(jié)果如表5，不同角標(biāo)表示不同空隙率范圍。

3.4 壓實(shí)度評(píng)價(jià)

設(shè)計(jì)要求馬歇爾密度壓實(shí)度大于等于97%，理論密度壓實(shí)度大于等于93%，室內(nèi)對(duì)混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，馬歇爾密度為2.458 g/cm3，對(duì)所取芯樣計(jì)算其壓實(shí)度，如表6。

表6 芯樣壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果

由表6可以看出芯樣的壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果與表5中的無核儀分析結(jié)果基本一致，細(xì)離析處壓實(shí)度相對(duì)偏高，粗離析處點(diǎn)壓實(shí)度相對(duì)偏低。

3.5 離析程度評(píng)價(jià)

對(duì)表4的空隙率分布情況進(jìn)行分析，計(jì)算不同空隙率區(qū)間所占百分比，如表7，空隙率分布情況用圖2進(jìn)行表現(xiàn)。

表7 離析程度劃分標(biāo)準(zhǔn)及離析程度評(píng)價(jià)

圖2 空隙率分布圖

從圖2、表7可以得出：本次檢測(cè)共70點(diǎn)，在空隙率0%～3%區(qū)間內(nèi)9點(diǎn)，占總檢測(cè)點(diǎn)數(shù)12.9%；空隙率3%～6%區(qū)間內(nèi)49點(diǎn)，占總檢測(cè)點(diǎn)數(shù)70.0%；在空隙率6%～10%區(qū)間內(nèi)12點(diǎn)，占總檢測(cè)點(diǎn)數(shù)17.1%；由此可知所施工段落施工均勻性總體較好，其中17.1%的中度粗離析經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)分析主要集中在攤鋪機(jī)兩側(cè)邊部或收斗區(qū)域內(nèi)，是機(jī)械攤鋪或壓實(shí)容易發(fā)生離析或碾壓不到位的區(qū)域，屬于系統(tǒng)原因造成的密度相對(duì)偏小。因此在施工中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)邊部的碾壓，其中由于收斗造成的離析，在實(shí)際施工中要減少收斗的次數(shù)，確保面層質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，提高均勻性。

4 結(jié)語(yǔ)

路面均勻性是路面質(zhì)量?jī)?yōu)良等級(jí)判定的重要控制指標(biāo)，特別需要對(duì)于施工路段進(jìn)行空隙率、密度、表面構(gòu)造深度進(jìn)行大樣本檢測(cè)，以定性評(píng)價(jià)施工段面層的質(zhì)量，而無損檢測(cè)方法是實(shí)現(xiàn)大樣本、高頻率要求的理想檢測(cè)手段。本文通過無核密度儀對(duì)瀝青混凝土路面的均勻性評(píng)價(jià)，可以快速和無損地對(duì)瀝青路面進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià)，具有良好的應(yīng)用前景。特別是可以較早地發(fā)現(xiàn)瀝青面層的離析區(qū)域，在實(shí)際施工過程中有針對(duì)性地采取技術(shù)措施，這樣大大降低了由于離析或空隙率超出設(shè)計(jì)范圍造成的病害，對(duì)提高瀝青面層使用壽命具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

a）此方法得到的結(jié)論與目測(cè)路面表面狀況較為吻合。

b）利用測(cè)點(diǎn)空隙率分布情況可以了解離析所在位置，對(duì)于離析較嚴(yán)重的部位及時(shí)查找原因，進(jìn)行調(diào)整。

c）無核密度儀檢測(cè)結(jié)果與鉆芯法檢測(cè)具有很好的相關(guān)性，利用此方法比較客觀、直接地了解路面施工的均勻性，具有較強(qiáng)的施工指導(dǎo)意義。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)快速、高效連續(xù)檢測(cè)，可以作為路面質(zhì)量控制手段之一。