无核密度仪在沥青路面压实质量检测中的应用
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0前言
在国内袁无损检测技术以及无核密度仪的应用
缺乏系统的研究和经验的积累遥目前袁我国在道路
建设方面沿用了大量的传统监测方法袁虽然稳定可
靠袁但是缺乏创新袁效率低下遥无损检测技术以其独
特的优势逐渐替代了传统检测方法袁它体积小巧尧
携带方便袁使其具有高效尧快速尧无损等优势袁在沥
青路面施工过程中袁作为路面质量控制手段袁无核
密度仪得到了广泛的应用[1-2]遥例如袁高杰等人采用
无核密度仪评价了西安市某市政道路的压实度分
布规律袁研究认为沥青路面的施工温度与压实度之
间没有位置上的对应关系[3]曰张争奇等人研究了摊
铺温度尧沥青混合料级配离析等因素对沥青路面密
度的非均匀性的作用机理袁结果表明温度只要高于
压实温度袁则摊铺温度对非均匀性的影响并不显著[4];
此外袁咸红伟等人的研究结果表明袁无核密度仪具有
快速尧精确尧适合大样本检测的有点袁非常适合于沥
青路面的无损检测[5]遥在国外袁例如美国尧法国尧德国
等发达国家袁以无核密度仪为代表的快速尧无损路面
检测技术已经成为沥青路面施工的常规做法遥
本文以江西省某段高速公路沥青路面试验段
施工为例袁说明了无核密度仪使用过程中具体的标定方法及其在施工过程中的应用研究遥该试验段施
工为厂拌热再生沥青路面袁其路面结构上面层为AC-16沥青混合料袁中面层为AC-20沥青混合料袁
在压实过程中随时用无核密度仪快速进行路面压
实度检测袁保证压实度在规定温度下达到规范要
求遥除此之外袁在施工过程中跟踪检测还可以发现
原材料比例尧原材料质量以及碾压工艺等方面的问
题袁以便及时分析原因[6]遥
1无核密度仪的标定
无核密度仪的工作方式是通过检测路面密度
来计算路面压实度遥其内部含有感应板袁通过感应
板发出探测磁场袁用探测磁场来检测路面的介电常
数袁再通过相应的信号处理袁将介电常数转换为密
度显示出来遥具体的使用方法很简单院首先在仪器
的操作界面输入相应的参数袁主要为所测试路面材
料的密度袁之后仪器的显示界面即会显示相应的压
实度示数遥为了更加合理的测试不同类型材料的密
度和压实度袁仪器可以通过改变自身电磁波强度来
达到相应的测量要求遥
无核密度仪的密度测试值可以通过对所测定材
料的标定来增加其精确度袁标定的种类主要是混合
料组成袁包括沥青含量以及沥青品种遥沥青混合料无核密度仪在沥青路面压实质量检测中
的应用
摘要院无核密度仪法以快速尧高效以及对路面无害的特点逐渐成为路面压实度检测的主要
手段遥本文主要介绍了无核密度仪的标定方法以及其在实际施工过程中的具体应用遥结果表
明袁无核密度仪的高效准确无损性是其可以完成实时检测的前提袁实现压实度分布特征的分
析袁是确保施工质量的重要手段遥关键词院无核密度仪曰碾压工艺曰压实度曰不均匀性王建霞，刘茶艳，邓建辉渊江西省高速公路投资集团有限责任公司上饶管理中心袁江西上饶335508冤
作者简介院王建霞渊1974-冤袁男袁江西余干人袁本科袁工程师袁主要从事高速公路养护管理工作遥
23窑窑集料级配需要另外独立标定袁通过对集料级配的标
定来获得相应的路面回归方程遥标定的方式主要是
对比比较袁一般是将无核密度仪的检测结果和常规
检测方法的结果进行对比袁分析差异后再进行仪器
的校正袁以确保无核密度仪的可靠性遥在国内袁无核
密度仪的校正主要是通过对比取芯法的实验结果
以及无核密度仪的实验结果袁对两者进行回归分析
观察差异后再校正遥在国际范围内袁主要是美国地
区袁无核密度仪的实验结果通常是直接当作控制沥
青路面质量的标准袁但也有部分州会对仪器进行校
正袁校正的方法也是对比取芯法的结果来进行袁取
芯的个数通常是3个~12个遥除此之外袁其他地区对
于仪器的校正也会出台相应的规定遥
标定的试验方法是先用无核密度仪在测试点
对路面相应位置进行密度测试袁之后再通过取芯机
将测试点的路面进行取芯操作袁对获得的芯样采用
水中重法进行测试袁对比分析无核密度仪测试结果
和芯样测试结果之间的关系遥因为有各种环境因素
和人为因素的影响袁测试数据的结果会产生随机误
差和系统误差袁但是误差的分布基本符合正态分布
规律袁因此采用排序分组的分析方法来处理异常
值袁排除异常值后再对剩余值进行回归分析袁用回
归方程进行计算遥根据回归分析的结果袁将参数带
入y芯=b+ax核关系式袁建立方程以便修正用无核密
度仪获得的数据袁让其接近取芯法获得的数据遥通
过计算可以得出a和b的值以及相关系数r的值袁r
值越接近于1袁则误差越小遥然后将a和b的值带入
回归方程袁从而得到无核密度仪密度与芯样密度的
关系曲线遥测试数据结果如图1所示
遥图1取芯法与无核密度仪的数据差异
2无核密度仪在实际施工过程中
的应用
2.1压实度分布
对整个试验段压实度的测量结果进行统计分
析袁绘出压实度分布图如图2所示遥图中袁1#至5#
为超车道行车方向从左至右的点位分布袁1#靠近中
央分隔带袁5#靠近隔壁行车道袁压实度测量数共有275个遥计算该路段压实度合格率结果为89.44%遥
由图2可见袁靠近中央分隔带一侧边缘和靠近行车
道一侧边缘压实度最低袁且低于规范要求袁仅分别
为86.1%尧87.8%遥这表明袁施工中对车道侧边的碾
压不足袁在后期施工中应尤为注意遥
图2试验段全段车道横断面压实度分布
将无核密度仪所测得的450个测点数据输入绘
图软件袁分别绘制两个段落的压实度分布云图袁结
果分别如图3尧图4所示遥由图3和图4的结果可
24窑窑见袁一是两段路面靠近中央分隔带一侧以及靠近行
车道一侧50cm~80cm部分的压实度显著低于路面
中部的压实度袁该现象在我国沥青路面施工中较为
常见袁主要是由于压路机在车道中央处的行驶次数
较多曰二是可观察到部分点位的压实度显著低于其
它点位袁这可能是运料车表层温度不足的混合料局
部温度离析造成的遥
图31#段落压实度分布云图
图42#段落压实度分布云图
2.2压实度形成规律
对无核密度仪进行标定后就可以开始应用和
指导施工袁沥青路面在施工过程中的主要问题是碾
压次数与时间的不平衡袁导致了路面出现局部压实
度不足及路面的不均匀遥在试验段摊铺压实的过程
中袁用无核密度仪对两种类型的沥青混合料进行实
时密度检测袁记录碾压次数与压实度的数据袁绘图
如图5所示遥
从图5中可以看出袁从现场混合料压实度的变
化趋势来看袁在摊铺阶段袁沥青混合料的压实度通
常为85%上下袁在压实的前期阶段袁路面的压实度
随碾压次数增加而相应的增大袁但是增大的幅度逐
渐减小遥碾压第1遍后袁压实度可以达到90%左右袁
之后的复压也可以逐渐提高压实度至95%袁再之后
压实度曲线逐渐平缓袁在第5遍时达到规范98%的
压实度要求遥碾压到第5遍的时候达到要求袁已经没
必要再进行碾压了袁如果再增加碾压遍数袁不仅会增
加人工成本和时间成本袁也会影响施工的进度遥
在整个试验段摊铺压实过程中袁通过无核密度
仪对压实过程实时监测袁找到碾压次数和压实密度的关系袁建立两者之间的关系曲线袁根据变化曲线
来确定整个施工段的施工方案袁包括施工时的机械
组合方式以及碾压的次数遥与此同时袁根据图5所
示的压实度变化曲线图袁可以在碾压过程中袁通过
随时检测路面密度来判断已经碾压次数袁从而推断
作业队是否有欠压尧漏压情况遥
图5现场施工过程中压实度的变化
2.3无核密度仪在解决沥青路面不均匀性问题的
应用
沥青混合料的不均匀性指的是经过摊铺压实
后的沥青路面层在一定区域内材料组成和设计不
符合而导致其路用性能发生改变袁无法达到预期的
使用目的袁发生部分区域的早期损坏现象遥按其产
生的原因分析袁产生早期损坏一是集料的离析二是
温度的离析遥集料的离析主要是指沥青混合料自身
搅拌的不均匀袁运料车在装料和卸料袁摊铺机械本
身原因引起的材料组成变化遥温度的离析是指混合
料在施工过程中发生的温度不均匀差异现象遥其主
要原因是混合料在露天环境下袁由于施工的先后时
间差异以及热量在施工过程中的损失产生的温度
差异造成的遥沥青混合料在摊铺压实过程中对于温
度的控制十分严格袁摊铺压实温度的差异会导致压
实结果的不均匀遥在达到碾压遍数后袁无核密度仪
可以即时对压实后的沥青混凝土路面进行密度检
测袁通过实测路面各区域的密度袁从密度的变化上
分析后能及时发现路面不均匀情况袁如果沥青路面
一定范围内无核密度仪的读数超出一定值时袁则可
以判断此处沥青混合料局部离析遥
在沥青路面摊铺压实过程中袁路面边缘处的压
实度达不到要求是一种常见的问题袁通过无核密度
25窑窑但混合料的水稳定性能尧抗疲劳性能尧抗老化性能
改善效果均比方案五要差袁且此方案使用了抗剥落
剂袁导致花岗岩沥青混合料高温稳定性能有所降低遥
综合来看袁方案五对花岗岩沥青混合料水稳定
性能尧抗疲劳性能尧抗老化性能尧高温稳定性能的改
善效果较好曰方案二由于掺加了抗剥落剂袁会降低
花岗岩沥青混合料的高温稳定性能曰方案四对于花
岗岩沥青混合料各项路用性能的改善效果较差遥综
上所述袁本文推荐选用方案五作为最佳改性方案遥
4结语
渊1冤在进行冻融劈裂试验时袁增加冻融循环次
数并计算相应的TSR值袁能够以更严苛的标准评价
沥青混合料的水稳定性能袁使得评价效果更加可靠遥渊2冤比较各方案下沥青混合料的车辙试验结果
可知袁除了方案二使用沥青抗剥落剂导致混合料高
温稳定性能下降之外袁其余三种改性方案均提高了
其高温稳定性能袁且方案五跃方案三跃方案四跃方案
一跃方案二遥渊3冤综合考虑不同方案下混合料的水稳定性能尧
抗疲劳开裂性能尧抗老化性能以及高温稳定性能这
几项路用性能和各改性方案下的经济性袁最终选取
方案五作为最佳改性方案遥
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策研究[D].武汉院武汉理工大学,2019.渊上接第13页冤仪可以更早地发现压实度不满足要求的地方并对
该处进行相应的补压操作袁以极小的代价及时解决
路面压实问题遥如果按照传统取芯测试压实度的方
法袁不仅检测过程会比较繁琐袁检测时间和检测结
果也会因操作人员和试验设备而异袁虽然也能发现
缘处压实不足的现象袁但是已经没有办法进行压
实遥无核密度仪在碾压遍数达到要求后即刻进行密
度检测袁判断碾压是否达到标准袁检测结果达不到
标准的要求立即进行处理遥同时袁用沥青路面达到
最大压实度时的数值和试验段同样碾压组合时达
到的压实度数值进行对比袁可以判断是否存在欠压
或是过压的问题遥面对出现的问题的现场找出原
因袁提出调整措施袁保证路面施工质量遥
3结语
渊1冤无核密度仪以其高效尧快速尧无损的特点袁
在路面压实度检测中拥有着难以替代的优势袁逐渐
成为沥青路面施工过程中质量控制的重要手段遥渊2冤在使用无核密度仪前袁要针对不同类型的
混合料袁和传统试验进行对比袁找出其相关性遥渊3冤相比于传统取芯测压实度的方法袁无核密
度仪可以实现高效的无损连续检测遥除此之外袁无
