公路瀝青路面施工現場試驗檢測技術探討

王朋飛

(中犇檢測認證有限公司，河南 鄭州 450000)

0 引 言

公路瀝青路面的建設投資大，社會影響廣泛，如何通過科學高效的現場試驗檢測技術對施工質量進行嚴格把控，是施工過程和交竣工驗收評定工作中一項極為重要的環節，直接影響到路面的工期進度和使用年限。瀝青路面檢測技術也是整個公路行業設備科技水平的重要代表，高效、精確的反映客觀性能是追求的目標。因此，本文就公路瀝青路面施工現場試驗檢測中重要的檢測內容和新型檢測技術進行分析探討。

1 試驗檢測數據處理

1.1 數據處理原則與方法

公路瀝青路面施工質量的檢測是以各項試驗數據為基礎的，按照不同類別、不同方法測試得到的原始數據必須以數理統計和概率論為基礎進行科學的分析處理，才能真實有效的反映客觀規律。在大量的工程實踐中，有些數據需要經過一系列無量綱化處理后才具有可比性，而有些數據本身就存在各種誤差，甚至面對一些偏離較大的數據應進行剔除。瀝青路面質量檢測中，對無限總體中的個體進行逐一測試顯然也不可能做到，特別是需要進行破壞性試驗的項目，及所包含的個體數量不大也不可取，因此可以通過抽樣檢測的方法在總體樣本中抽出小部分進行。

1.2 數據表達與分析

如何對通過試驗檢測得到的大量數據進行深入分析，以便得到各類數據與變量之間的關系并采用合適的方法進行表達，甚至通過數學解析的方法定量的給出各參數之間的函數表達式是數據處理的重要任務之一。目前常用的檢測數據表達方法有表格法、圖示法和公式法，表格法簡單方便，能清晰看出各項數據具體的數值和最終結果，簡明扼要，是圖示法和公式法的基礎，但要分析出各個數據的增減關系就顯得不夠直接。圖示法卻可以一目了然的看清各個數據的變化規律，但無法進行深入的數學分析和預估。公式法通常是由試驗數據回歸得到的經驗公式，能從數學的角度定量的反映出各參數變化以及可以進行科學的延伸預估，但表征的公式精確度有時并不高。長期的工程實踐和理論分析均表明，在進行公路工程相關試驗檢測數據處理時，平均值法所產生的誤差偏大，最小二乘法確定的回歸方程所產生的誤差最小，這主要是因為當數據的偏差平方和最小時，所以擬合的直線最優。

2 瀝青路面結構和表面功能檢測方法

2.1 彎沉檢測技術

盡管近些年人們對于路面結構強度性能以及破壞形態進行深入研究，對彎沉指標的評價意義進行了反思，但從試驗檢測的角度，路面結構整體強度的評價，特別是交工驗收時采用彎沉指標已經是行業共識，一般彎沉值越小代表路面綜合承載能力越大。常用的彎沉測試方法就是貝克曼梁法，目前屬于我國相關技術規范的標準方法，由于瀝青路面在不同溫度下的性能差異極大，因此通常規定在標準溫度為20 ℃時進行測試，測試車的后軸為標準軸載100 kN，相關參數如表1所示。

表1 貝克曼梁測定彎沉用標準軸載參數

彎沉測試的方法和對車輛實際情況的模擬是一個不斷發展的過程。傳統的貝克曼梁法經過幾十年的實踐檢驗，已經被廣泛接受，也累積了大量的試驗檢測數據，但依據杠桿原理的貝克曼梁所測試彎沉是一種靜態彎沉，實際路面確實在車輛運動及振動狀態下做出的響應，表現的是一種動態強度特點。不僅如此，貝克曼梁法整個操作過程自動化程度不高，基本靠人工操作和讀數，檢測速度明顯偏慢，精度不高，受檢測人員主觀影響較大。因此，為了克服貝克曼梁上述缺點，使得彎沉測試結果能高效、準確的反映路面的實際狀況，近年來逐漸發展了能表征動態的落錘式彎沉儀和快速便捷的激光彎沉儀。

落錘式彎沉儀可以模擬車輛沖擊作用下的彎沉值，速度快、精度高、無損路面，可以通過計算機自動采集和分析數據，經過研究，通過落錘式彎沉儀的動態彎沉數據以及彈性層狀體系相關理論，可以反算出瀝青路面各結構層的回彈模量，這在對公路路面改造項目中的舊路評價有著重要意義。落錘式彎沉儀有一整套設備，包括測試車、計算機、落錘液壓系統等，進行檢測時，到達指定測試點時，通過計算機控制液壓系統啟動落錘，自由落下的重錘以一定沖擊力(50 kN)作用于直徑30 cm的承載板上，在通過承載板傳遞到路面，使得達到路面的壓力為0.7 MPa，與標準軸載輪壓保持一致，此時路面產生豎向變形即動態彎沉。與貝克曼梁單點測試不同的是，落錘式彎沉儀在沿落錘中線周邊2.5 m范圍內布置了多個位移傳感器，可以量測出彎沉盆的形狀。

激光彎沉儀主要構造包括5大部分，激光器、光電轉化測頭、放大器、電橋及顯示表頭。與傳統貝克曼梁不同，激光彎沉儀依靠發射的光線為臂長，可以有很大的測試距離，由于激光光線精度高、發射角度窄且成紅色，遠處仍能清晰可見，操作簡易，便攜性好，數據能自動采集。激光彎沉儀測試原理可以通過光電流的強弱，實時測出瀝青路面的回彈彎沉數值，硅光電池測頭的變動距離對光電流的強弱有著直接的影響，光電流少時，落入小孔的激光量也相對較少，對應的路面回彈模量小，反之則路面回彈模量大。

2.2 路表抗滑功能及相關指標

瀝青路面表面功能中抗滑性能是重要內容，直接關系到行車安全。在行車速度較低時，一般是集料表面的粗糙度，即細構造起到決定作用，可以通過原材料磨光值指標進行試驗，在行車速度較高時，一般是瀝青路面宏觀的粗構造起到決定性作用，主要功能是通過表面構造紋理，使得車輪下雨水受壓下有溢流的通道，避免形成水漂。粗構造的試驗檢測方法主要有三種，擺式儀法、鋪砂法以及摩擦系數測定車法，其中擺式儀法是通過一定高度的擺錘自由下擺時，擺錘底部的橡膠滑塊與地面產生摩擦而消耗能量，造成擺錘無法回到原來的高度，回擺高度越小認為路面的摩阻力越大，評價指標為摩擦擺值BPN。鋪砂法是將固定體積的標準砂攤鋪在待測點上，通過量測砂的平均覆蓋面積計算攤鋪厚度，即為評價指標構造深度。摩擦系數測定車法相比于前兩種，測試速度最快，并且沒有測點限制，通過安裝在車試車上具有一定偏轉角度的標準輪胎在雨天受到的側向摩阻力與試驗輪的載重之比進行評價，指標為橫向力系數SFC。

3 路面雷達測試技術

長期以來我國對施工后瀝青路面結構層厚度、層間粘結狀況以及脫空等病害的檢測大多采用鉆孔取芯的辦法，這種技術對路面會造成一定的損傷，當有雨水進入時容易引發其他病害。路面雷達測試系統無需要對路面取樣，檢測速度快、自動化程度高、精度也較高，是一種新型非破損路面檢測技術，其測試原理是由于路面各層材料的電介質不同，電介質常數的突變處可以看成不同結構層的分界面，因此雷達發出的電磁脈沖波在不同層位返回的時間存在不同，利用這種時間差異判斷不同材料的厚度。路面雷達測試系統的檢測速度可以達到80 km/h以上，最大探測深度可達到60 cm，滿足常規路面結構層全厚度范圍。整個雷達檢測系統智能化很高，可以實時進行數據采集、儲存、計算分析，自動分析出路面各層厚度、空隙部位、破損程度等，其精度呈現出隨深度的增加逐漸變小的特點，但一般不會大于深度的5%。路面雷達測試系統還可以將檢測的數據可視化，生成路面彩色三維圖、雷達波形圖等，大大方便了其應用。

圖1 雷達測試系統路面三維示意圖

4 結 語

公路瀝青路面施工現場的試驗檢測是保障工程質量的重要組成部分，通過嚴格高效的檢測能夠充分發現施工以及設計中存在的問題，可以推動新材料、新技術的應用。研究為進一步理解公路瀝青路面試驗檢測數據處理特點，熟悉代表路面結構整體強度的彎沉檢測技術、代表路表抗滑性能的各項指標以及路面雷達等新檢測技術提供了分析依據。