無核密度儀在機場瀝青道面施工質量檢測中的應用研究

蔡唐濤

摘要：通過使用無核密度儀對壓實狀況進行評價的實際案例，研究了機場跑道碾壓施工工藝、密度分布規律和溫度變化規律。根據實測數據得到了碾壓遍數與密度和溫度、溫度與壓實效果的相關關系，以及同一斷面不同位置的壓實情況，研究結論可為同類型施工提供借鑒。

關鍵詞：無核密度儀；壓實度檢測；碾壓遍數；碾壓溫度

中圖分類號：U416.217文獻標志碼：B

0引言

無核密度儀在中國道路施工中的應用也是最近幾年才開始的，因此對無核密度儀的技術性能與操作等方面尚沒有全面、嚴謹的研究，更缺乏基于中國特殊的環境條件、原材料、施工方式的探索，只局限于在國外研究基礎上進行測試使用[14]。

國內部分科研工作者對無核密度儀也進行相關研究，其中張爭奇等采用PQI301快速無損地定量檢測瀝青混凝土路面的密度變化情況，對施工質量進行動態控制和評估，分析了瀝青混凝土路面在橫向和縱向的非均勻性及其原因。肖立波通過使用2701B與室內水中重法進行對比試驗，分析2701B的相關性，提出在公稱最大粒徑較小瀝青面層密度檢測中具有較高的精度。徐科采用PQI301檢測瀝青路面空隙率變化情況，利用擬合優度的檢驗及偏度、峰度檢驗拒絕空隙率分布的正態假設。周志剛等利用PQI301無核密度儀與鉆芯后表干法測試密度（壓實度）進行對比試驗，驗證PQI301檢測現場熱再生瀝青路面密度的準確性和有效性，得出在一定溫度下碾壓遍數與再生瀝青混合料壓實度的關系。

本文依托實際的瀝青路面工程，針對碾壓方式、碾壓次數對于壓實度與壓實溫度的影響，以及溫度與壓實度的相關性方面進行了詳細的分析，為無核密度儀在實際施工中用于施工質量控制的可行性提供有力的保障[56]。

1工程簡介

昆明新機場是國家機場布局規劃確定的中國面向東南亞、南亞和連接歐亞的國家大型門戶樞紐機場，位于云南省昆明市官渡區長水村附近，在昆明市東北方向，距市中心直線距離約24.5 km，是國家在“十一五”期間惟一新建的大型樞紐機場。

昆明新機場一期工程建設兩條長度為4 000 m，垂直間距為1 950 m的遠距獨立運行的平行瀝青跑道，其中A跑道寬60 m，B跑道寬45 m，是國內首次在大型機場建設中采用瀝青道面的跑道，也是綠色昆明新機場的示范工程之一。跑道兩端有約500 m左右的水泥混凝土道面連接段，跑道中間瀝青段道面長3 410 m，瀝青結構層總厚度為30 cm，兩側道肩為75 m寬的水泥混凝土。A、B跑道的結構形式見表1和圖1。

表1A、B道面結構形式

A道面結構B道面結構

50 mm SMA13（6%SBS改性殼牌70瀝青）50 mm SMA13（6%SBS改性歡喜嶺AB70瀝青）

65 mm AC20（5% SBS改性歡喜嶺AB70瀝青+0.3%抗車轍劑）65 mm AC20（5%SBS改性歡喜嶺AB70瀝青+0.3%抗車轍劑）

65 mm AC20（端部5%SBS改性歡喜嶺AB70瀝青、中部4% SBS改性歡喜嶺AB70瀝青）65 mm AC20（端部5%SBS改性歡喜嶺AB70瀝青、中部4% SBS改性歡喜嶺AB70瀝青）

100 mm ATB25基層（歡喜嶺AB70瀝青）100 mm ATB25基層（歡喜嶺AB70瀝青）

10～20 mm AC5上鋪土工布10～20 mm AC5上鋪土工布

圖1A、B道面結構

2檢測指標確定

通常，按照形成原因瀝青混凝土道面的非均勻性可分為：集料離析、溫度離析與壓實不均勻3類。各類非均勻性均表現為瀝青混凝土道面在部分區域的密度不均勻。為綜合研究瀝青混凝土道面非均勻性類型及成因，進而制定合適的質量控制措施，現將不均勻性分為如下2類：將混合料中集料的不均勻分布定義為集料離析非均勻性；將溫度離析和壓實不均勻定義為壓實非均勻性。本文主要對壓實非均勻性進行探討。

瀝青混凝土道面壓實非均勻性產生的原因主要為溫度離析與壓實不均勻，其表現為部分區域混合料孔隙率的不均勻性，該區域由于沒有形成穩定的內部結構，極易導致早期病害的產生，如車轍、松散、裂縫等[7]。壓實非均勻性主要由以下因素導致：一是混合料局部壓實溫度的降低；二是壓實機械組合不合理或壓實功不足。

3無核密度儀用于瀝青道面壓實狀況評價

壓實度作為保證瀝青混凝土道面面層結構強度和使用壽命的重要指標，直接影響瀝青混凝土道面的整體強度、穩定性以及長期使用的耐久性。傳統的檢測方法主要為現場鉆心取樣法，由于該法不能較好地模擬現場施工的實際情況，因此對指導現場施工有一定的局限性。2701B型無核密度儀作為一種無損檢測設備，可在碾壓施工過程中對路面密度進行實時監控，因而對碾壓施工具有極佳的指導意義[8]。

本文對A跑道中面層進行測試（見圖2），以2701B測試值反映瀝青面層施工過程中現場壓實的情況，結合實時測得的密度數據換算出壓實度，并繪制碾壓遍數與密度值、碾壓遍數與溫度的關系圖進行綜合分析。

結合現場碾壓施工情況，每間隔60 m選取1個橫斷面，各橫斷面上間隔25 m選取1個檢測點，在不影響施工的每個橫斷面選取6個檢測點。碾壓前用噴漆做直徑約為150 mm的圓弧形標記，并確保與上次測試方向基本保持一致。

對標記檢測點采用無核密度儀進行現場測試時，在每次膠輪碾壓2遍之后進行一次密度測試，測試同時也要測試每次碾壓后的平均溫度。待7遍碾壓結束后整理對應橫斷面

的密度測試數據，分析整個斷面的壓實均勻性及溫度隨壓實遍數的下降情況。為使研究數據具有代表性，本次隨機選取5個橫斷面數據。

從表2可以看出，隨著碾壓施工的進行，測試溫度逐漸減小，密度逐漸增大，終密度保持在2.37～2.45 g·cm-3范圍內，終壓溫度在80 ℃左右。在不同碾壓遍數下相關規律存在一定差異，現對不同碾壓遍數下密度與溫度的關系分析如下。