沥青路面施工均匀性检测及评价分析
摘要：通过采用高精度激光平整度仪、路面激光纹理仪和全断面红外渗水设备对高速公路施工质量进行检测和评价。结果表明：路面IRI波峰位置基本都位于摊铺机发生停机点附近，从提高路面平整度方面考虑，在进行路面摊铺时，应尽量不停机收斗或少停机收斗；沥青路面进行全幅摊铺施工时，路幅中间位置受到的压实功往往会大于路幅边部，路幅中部平整度、构造深度和渗水系数均小于路幅边部，从全路面结构均匀性考虑，在施工中应特别注意路幅边部碾压，提高路面施工均匀性；快速无损检测技术相较于传统检测方法，具有速度快、范围广和对路面无损等优点，可以更直观和全面的检测评价高速公路日常施工质量。
关键词：沥青路面；均匀性；检测；分析 前言
对沥青路面离析的研究具有重要的工程意义和经济价值。特别是施工企业的有关人员, 了解沥青混凝土路面不均匀性的形成机理, 从而在施工中对其加以控制, 对提高路面的施工质量和使用性能具有十分重要的意义。
一，沥青路面施工均匀性评价
除上述无损检测方法外,在对沥青路面施工均匀性评价时,还有激光纹理仪检测方法、无核密度仪检测方法、红外热像仪检测方法等。这些方法主要用于检测沥青路面离析情况,通过检测判断路面的细离析、非离析、轻微离析、中度离析、重度离析等,分析每种离析现象的所占路面比例,综合评定离析路面施工质量 。某公路工程全长22.5km,检测时将其分为A、B、C、D四个不同标段,综合评定其均匀性,结果表明B标段整体均匀性最好,A标段最差,每个标段根据存在的问题有针对性地采取技术改进措施,确保沥青路面工程质量。
二，在沥青路面平整度检测的应用 2.1 平整度测试车结构组成及工作原理
2.1.1 测试车的结构组成
平整度检测设备是Dynatest 5051 RSP道路激光平整度测试车,包括横杠、激光器、便携式电脑、系统处理器、测试车、距离传感器等。这些部件相互联系和作用,统一安装于测试车内,促进其作用有效发挥,推动沥青路面平整度检测顺利进行。激光器由发光器、集光器等组成,安置于测试车前端横杠内,发射和收集激光束。系统处理器控制激光发生器,收集并处理集光器传送电信号,获取数据资料,满足测试工作需要,得出路面与光平面差值。便携式电脑也是测试过程中必须配备的工具,同时安装相应的工作软件,实现对测试过程的有效控制,掌握测试基本情况,为数据分析和处理创造条件。同时,计算机软件存贮标定参数和路面高程差,在软件支持下根据计算公式,计算国际平整度指标IRI值。为评定沥青路面平整度和均匀性提供数据支撑,有利于后续工作有效开展,对及时修复路面存在的缺陷也具有积极作用。
2.1.2 测试车工作原理
利用激光的光时差原理测定路面凸凹情况,测试前需要标定。检测路段确定后,测试车以恒定速度进入测试路段收集数据,得出路面与光平面的差值。在获取这些数据资料的前提下,将其输入电脑存储并由软件处理,得出平整度指标IRI值。某沥青路面通过平整度的检测,结果表明90%的路段平整度良好,满足施工规范标准,另外10%的路面需要采取措施修补和完善,进一步保障路面平整度。
2.2 平整度测试车和连续平整度仪工作效率对比
为证明平整度测试车在路面测试中的快速、高效、准确,将通过对比分析法来进行形象直观说明,将Dynatest5051 RSP道路激光平整度测试车和连续式平整度仪比较分析,设定对比指标,包括测速、测试人员、设备、间距四项指标。实际应用测得二者的对比情况如下:激光平整度测试车的测速30~100km/h、测试人员1~2人、设备为测试车、间距为16cm采集数据,任意长度输出IRI。连续式平整度仪的测速5~12km/h、测试人员2人、设备为牵引车和平整度仪、间距为每100m输出测试值。对比分析表明,激光平整度测试车测速更快,所需测试人员更少,
不仅能有效模拟路面实际使用情况,还能更加快速和准确地对路面平整度的性能进行评价。
三，沥青混合料离析的机理及其控制措施
沥青混合料级配离析主要包括沥青含量离析和粗细集料离析。粗细集料离析又可分为骨料离析和填料离析。其中, 沥青含量离析和填料离析主要是在拌和过程中形成的, 形成原因相对比较简单, 也相对比较容易控制。因此,本文主要对骨料离析进行探讨。
为了清楚地了解沥青混合料骨料离析和离析过程中粒料运动的物理力学现象, 根据骨料颗粒受力的特征的不同, 将路面施工阶段归纳为三个过程, 即装卸料过程;水平运输和传送过程;螺旋布料过程。
3.1 装卸料过程的离析及其控制措施
在这个运动的过程中, 由上述动能公式可以清楚地知道, 粗骨料颗粒由于质量较大, 动量也就较大, 细骨料颗粒则动量较小。此外, 当骨料颗粒向下滚落时, 同样的滚动速度, 粗骨料的转动惯量也相对较大。
当卸料中心形成堆状或斜面时, 混合料卸到堆体或斜体表面上。由受力情况可以明显地看出, 剪切力小于自重产生向下滑动分力, 或者颗粒向堆脚运动过程中克服阻力 (包括摩阻和黏结力) 所做的功小于颗粒所具有的动能时, 颗粒就会向坡脚运动。
因此, 当卸料中心形成锥体堆状或斜面时, 如果混合料颗粒卸到锥体或斜坡表面, 在阻力作用相同的情况下, 细骨料颗粒由于动量较小就停留在锥体表面上, 而粗骨料颗粒则能克服阻力继续往下运动, 相对集中在锥体脚或斜坡底。从而, 出现粗细骨料分离, 即骨料离析。也就出现了运输车厢板和车厢底粗骨料相对集中的离析现象。
分析表明, 降低抛投高度和倾倒料高度, 降低颗粒产生的动能, 有利于减少骨料离析的发生。因此, 装料过程要求运料车必须前后缓慢移动至少3次, 或者分次卸料, 要求按中间—前方—后方连续3次。这样可有效地避免混合料在装料
过程中形成集料窝而导致粗细颗粒分离的现象。采用合理的堆料技术, 就可以减少堆放集料离析。
3.2级配离析对路面结构均匀性的影响
级配离析的结果是粗集料局部集中。粗集料集中的区域细集料减少, 因而局部的空隙率偏大, 直接导致路面透水。结构层中的饱和水或过量水使其强度降低, 是导致沥青路面发生早期破坏的根本原因。
级配离析引起混合料的不均匀, 也导致混合料的和易性和压实性能的不一致, 因此导致路面结构压实度的不同, 可能出现局部空隙率偏大的现象。有试验显示, 压实度为100%, 实际相当于沥青混凝土的空隙率约为4%, 而压实度为96%时, 实际相当于沥青混凝土的空隙率约为8%。根据美国的透水性试验成果, 只要混合料的现场空隙率小于8%, 透水性不会成为一个明显的问题, 但当空隙率大于8%时, 透水性就很快地增加。因此, 混合料的离析和路面局部压实不均匀是造成路面局部水损害的主要原因, 也是造成路面早期破坏的原因。
级配离析还将导致路面结构层强度的降低, 因此在外部荷载作用下造成路面结构层裂缝, 抗车辙能力下降, 抗老化能力也下降。同时, 开裂的结构层在水和荷载的同时作用下, 加速了路面的破坏, 从而路面的使用性能下降,使用寿命缩短。
结语
在路面施工中沥青混合料的装卸、水平运输和传送、螺旋布料等阶段, 粗骨料颗粒受到的水平惯性力、离心力及自身重力大, 产生的动能大, 而细骨料受到的水平惯性力、离心力及自身重力小, 产生的动能小, 导致粗骨料颗粒容易产生离析。这是混合料离析产生的主要因素。因此在路面施工过程中, 要尽可能降低抛投高度和倾倒料高度, 以减少骨料颗粒的动量, 尽可能匀速运输和传送混合料, 以减小颗粒的惯性;尽可能降低螺旋布料器的转速, 加大旋转叶片 (带) 的半径, 以减少颗粒受到的离心力作用, 从而减少骨料离析。控制好这些主要环节, 可以极大地减少混合料离析的产生。
参考文献
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