采用無核密度儀對瀝青路面進行均勻性評價的探討

魏艷玲

（山西省交通科學研究院，山西 太原 030006）

0 引言

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

目前用于評價瀝青路面施工質量的檢測手段有多種，如鉆芯法、核子密度或無核密度法、激光構造深度法等。傳統的鉆芯取樣法會對路面造成破壞；核子密度儀雖然能夠對路面實施無損快速檢測，但是放射線會對人體健康造成危害；激光構造深度儀只能檢測瀝青路面表面的缺陷，在深度方向上有關均勻性的信息無法獲取；而無核密度儀（PQI）則可以克服上述缺點，它基于材料介電常數與密度相關的原理，可以檢測路面整層厚度范圍內材料的均勻性，具有快速檢測、無放射源、設備尺寸小、便于操作等特點，在路面施工質量檢測工作中有很好的實際應用價值[2]。因此，本文結合廣東省某項目無核密度儀檢測瀝青路面均勻性的使用經驗，總結其檢測路面均勻性的方法。

1 無核密度儀的工作原理及檢測步驟

該項目采用北京歐亞中興ZXL-305瀝青無核密度儀進行檢測，無核密度儀工作原理（如圖1）所示，根據瀝青路面材料的密度與介電常數之間存在一定的比例關系，通過感應板產生探測磁場來測試壓實瀝青混合料的介電常數，然后利用電子部件將場信號轉換成密度。在無核密度儀的設置菜單中輸入所測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的壓實度讀數，同時，無核密度儀通過調整電磁波強度來改變穿透深度，從而合理地進行不同厚度、不同級配類型瀝青混合料壓實度的檢測。

圖l無核密度儀工作原理示意圖

2 瀝青路面離析評價方法

為了避免高溫對設備性能造成不良影響，在瀝青路面施工后第二天進行檢測，選定縱向長度200 m作為檢測區域，區域內每10 m為一個檢測斷面，每個斷面布7個檢測點，檢測點數共70個。無核密度儀檢測后，在檢測區域的中間和邊部共選13個測點鉆取芯樣，進行PQI標定，完成標定后儀器檢測的數據會根據標定系數進行一次修正，用修正后的密度數據進行空隙率計算。對瀝青路面離析的評價依據路面空隙率指標，不同空隙率區間代表不同的離析程度。本項目設計空隙率指標為3%～6%，離析程度分別按照細離析、非離析、中度粗離析、重度粗離析劃分：空隙率0～3%為細離析，3%～6%為非離析，6%～10%為中度粗離析，10%～15%為重度粗離析，通過分析同時會得出不同程度離析所占百分比。

3 工程應用實例

無核檢測在下面層試驗段開始進行實施，施工樁號為K82+000—K82+560右幅，鋪筑長度為420 m混合料類型為GAC-25C粗粒式瀝青混凝土，設計寬度為15.25 m，厚度為9 cm，最佳油石比4.2%，設計空隙率為3.0%～6.0%，混合料級配采用骨架密實型，設計級配范圍及目標級配見表1，集料采用揭西縣龍潭石場閃長巖，瀝青為殼牌70號瀝青。后場出料采用1臺德基DG5000型瀝青混凝土拌和樓出料，每盤料出料間隔時間不少于50 s，生產能力平均為每小時320 t。

表1 瀝青混合料設計級配 %

瀝青面層碾壓結束后，在試驗段內選取10 m段落K82+100—K82+109進行網格布設。測量網格橫向布設14個點，每個點間距1 m。

本文取其中1臺攤鋪機攤鋪斷面進行分析。

3.1 獲取檢測數據

該項目對線路全長范圍內瀝青路面每一個結構層的每一個施工段落均進行了無核密度檢測和芯樣檢測，下面選擇其中一個檢測區K82+100—K82+109段右幅下面層無核密度檢測結果進行分析（表2），共鉆取13個芯樣。

表2 無核密度儀檢測數據 g/cm3

3.2 無核密度儀PQI標定及測值修正

由于無核密度儀檢測結果與芯樣檢測結果之間有一定的偏差，需要對無核密度檢測結果進行修正。在室內用水中重法測定芯樣毛體積密度，同一測點的儀器測值與芯樣密度比較得到標定系數（如表3），計算結果表明無核儀檢測結果與鉆芯法檢測結果具有較好的相關性，相關系數為0.924 984。檢測數據修正結果如表4。

表3 標定系數計算表

3.3 計算空隙率

室內用真空法測得混合料理論最大密度為2.551 g/cm3，用修正后的密度數值依據《公路瀝青路面施工技術規范》進行空隙率計算，結果如表5，不同角標表示不同空隙率范圍。

3.4 壓實度評價

設計要求馬歇爾密度壓實度大于等于97%，理論密度壓實度大于等于93%，室內對混合料進行馬歇爾試驗，馬歇爾密度為2.458 g/cm3，對所取芯樣計算其壓實度，如表6。

表6 芯樣壓實度檢測結果

由表6可以看出芯樣的壓實度檢測結果與表5中的無核儀分析結果基本一致，細離析處壓實度相對偏高，粗離析處點壓實度相對偏低。

3.5 離析程度評價

對表4的空隙率分布情況進行分析，計算不同空隙率區間所占百分比，如表7，空隙率分布情況用圖2進行表現。

表7 離析程度劃分標準及離析程度評價

圖2 空隙率分布圖

從圖2、表7可以得出：本次檢測共70點，在空隙率0%～3%區間內9點，占總檢測點數12.9%；空隙率3%～6%區間內49點，占總檢測點數70.0%；在空隙率6%～10%區間內12點，占總檢測點數17.1%；由此可知所施工段落施工均勻性總體較好，其中17.1%的中度粗離析經現場分析主要集中在攤鋪機兩側邊部或收斗區域內，是機械攤鋪或壓實容易發生離析或碾壓不到位的區域，屬于系統原因造成的密度相對偏小。因此在施工中應加強對邊部的碾壓，其中由于收斗造成的離析，在實際施工中要減少收斗的次數，確保面層質量滿足設計和規范要求，提高均勻性。

4 結語

路面均勻性是路面質量優良等級判定的重要控制指標，特別需要對于施工路段進行空隙率、密度、表面構造深度進行大樣本檢測，以定性評價施工段面層的質量，而無損檢測方法是實現大樣本、高頻率要求的理想檢測手段。本文通過無核密度儀對瀝青混凝土路面的均勻性評價，可以快速和無損地對瀝青路面進行檢測和評價，具有良好的應用前景。特別是可以較早地發現瀝青面層的離析區域，在實際施工過程中有針對性地采取技術措施，這樣大大降低了由于離析或空隙率超出設計范圍造成的病害，對提高瀝青面層使用壽命具有非常重要的現實意義。

a）此方法得到的結論與目測路面表面狀況較為吻合。

b）利用測點空隙率分布情況可以了解離析所在位置，對于離析較嚴重的部位及時查找原因，進行調整。

c）無核密度儀檢測結果與鉆芯法檢測具有很好的相關性，利用此方法比較客觀、直接地了解路面施工的均勻性，具有較強的施工指導意義。同時可以實現快速、高效連續檢測，可以作為路面質量控制手段之一。