CN102345269A

CN102345269A - 一种基于无核密度仪的橡胶沥青压实工艺方法

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Publication number: CN102345269A
Application number: CN2011101975876A
Authority: CN
Inventors: 杨国良; 吴旷怀; 周煌; 周岭; 李燕枫; 包秀宁; 张宏武; 李军; 黄博彦
Original assignee: Guangzhou University
Current assignee: Guangzhou University
Priority date: 2011-07-14
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2031-07-14
Also published as: CN102345269B

Abstract

本发明是基于无核密度仪的橡胶沥青压实工艺方法，属于无损检测领域。该方法首先通过橡胶沥青路面试验路采集密度数据，绘制两者关系图，对无核密度仪读数进行标定，然后再利用无核密度仪对橡胶沥青路面沥青层压实度进行实时监控与压实优化。本发明在不破坏橡胶沥青路面沥青结构层的前提下，可简单、快速、准确地对橡胶沥青面层压实度进行控制，并对压路机碾压工艺进行优化。本发明具有现场操作简便、无辐射、无破损、检测成本低等优点。

Description

一种基于无核密度仪的橡胶沥青压实工艺方法

技术领域

本发明涉及一种橡胶沥青压实工艺方法，具体的说，是涉及一种基于无核密度仪的橡胶沥青压实工艺方法，属于无损检测领域。

背景技术

在橡胶沥青路面施工过程中，橡胶沥青混凝土面层压实度是一个重要控制指标。快速、准确检测压实度对保证施工进度和及时反映施工质量显得尤为重要。目前测量沥青路面压实度主要有表干法、蜡封法、水中重法和核子密度仪法等。但表干法、蜡封法、水中重法等传统的测量方法需要钻芯取样，会对路面造成不同程度的破坏；核子密度仪虽然能够做到对路面实行无损的快速检测，但是需要向路面发射放射线，对人体的身体健康造成一定程度的危害。并且这些测试方法的测试速度相对较慢，即便使用核子密度仪，测试时间也需1-2分钟，不能满足在沥青路面面层碾压过程中进行实时检测的要求。

随着技术的发展，在过去的三十多年中，先后有数十种无核密度检测技术形成商品，比如GeoGauge、EDG、PT和PQI等等，这些技术多是利用电磁波在材料中的能量吸收和损耗来检测材料的密度。但到目前，任何一项无核技术都距离取代核子仪还相差遥远，因为沥青混合料的组成成分、沥青、集料、空气和水都有不同的介电常数，如果沥青混合料被碾压(即密度增加)，混合料中各种成分的相互比例发生变化，材料总的介电常数发生变化，从而对电磁波的能量吸收的能力产生变化。电磁密度仪通过检测电磁波能量的吸收和损耗的程度，来反映材料的密度变化。但这样测得的密度变化是一种相对的变化，而不是密度的绝对值的变化，其检测结果不能用于质量控制和验收。

与此同时，橡胶沥青是一种新型的路面材料，其最佳压实工艺和压路机碾压组合在业界一直存在争议，特别是在要不要采用重型轮胎压路机进行碾压方面存在较大分歧。从而往往导致橡胶沥青路面压实度达不到设计要求，施工质量得不到保障，并很可能引起路面的早期破坏。

综上所述，现在还没有一种简单、快速、安全及实时监控检测橡胶沥青压实度的方法。而生产中对此类方法的需求是非常迫切的。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种利用无核密度仪对橡胶沥青路面沥青层压实度进行实时监控与压实工艺的新方法，该方法在不破坏橡胶沥青路面沥青结构层的前提下，可简单、快速、准确地对橡胶沥青面层压实度进行控制，并对压路机碾压工艺进行优化。

本发明的一种基于无核密度仪的橡胶沥青压实工艺方法，是按以下步骤进行检测的：

1)无核密度仪的标定。

a)在橡胶沥青路面试验路各面层铺筑完毕，并经检验合格后，分别均匀选定5点，做好标注。

b)启动无核密度仪，设置好所要检测橡胶沥青面层厚度代表值，在步骤a)标注点位置处分别实测其密度。

c)在步骤b)完成后，立即在相应位置处钻取芯样，并做好标记，该标记与无核密度仪检测数据编号对应。

d)对步骤c)钻取的芯样在室内采用表干法分别实测各芯样的毛体积密度。

e)以步骤b)无核密度仪实测密度为横坐标，以步骤d)表干法实测毛体积密度为纵坐标，绘制两者之间关系曲线。

f)根据步骤e)关系曲线，以步骤d)表干法实测毛体积密度为目标值，对步骤b)无核密度仪实测密度进行修正，将其修正值输入到无核密度仪。

2)当正式大规模摊铺橡胶沥青面层时，根据橡胶沥青混合料施工时采用的标准生产配合比，利用计算法计算橡胶沥青混合料最大理论密度。

3)启动无核密度仪，设置所要检测橡胶沥青面层厚度设计值以及步骤2)计算的最大理论密度。

4)在沥青摊铺机松铺橡胶沥青混合料后，采用压路机进行碾压，每碾压一次均用无核密度仪实测一次密度和压实度，直至达到项目预定的压实度要求，即可停止碾压。。

所述的压实度由实测密度除以最大理论密度获得。

本发明还可做以下改进，步骤4)中，项目预定的压实度要求为压路机前后两次碾压实测压实度差值小于0.3％。

所述的压路机优选重型钢轮压路机。

所述的碾压方法优选为，重型钢轮压路机静压1遍，防混合料推移；然后重型钢轮压路机振动压实2遍；路面温度降至140℃，再重型钢轮压路机振动压实1～2遍。

所述无核密度仪为PQI无核密度仪。

与现有技术相比，本发明主要具有以下优点：1)测试时间快，使用PQI无核密度仪每个点检测时间仅需4～5秒；2)可以实时检测橡胶沥青路面沥青层压实度，并就压实效果进行监控；3)可根据实时监控检测数据进行分析，及时调整碾压温度、碾压机械及其碾压参数、碾压遍数，及时调整碾压组合，确定是否需要重型轮胎压路机碾压等，能优化橡胶沥青压实工艺，避免压实不足或过度碾压，节省施工机械台班，提高路面的使用性能，延长使用寿命。4)仪器使用无特殊使用要求，不需任何核材料源，无任何核辐射的安全隐患；5)对橡胶沥青路面沥青层毫无破坏，检测速度快，检测成本低。

附图说明

图1橡胶沥青路面压实密度变化曲线；

图中：不同曲线代表不同检测监控点的压实密度变化。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。

实施例1

本发明投入生产时，按以下步骤进行：

1)无核密度仪的标定；

a)在橡胶沥青路面试验路各面层铺筑完毕，并经检验合格后，分别均匀选定5点，做好标注；

b)启动无核密度仪，设置好所要检测橡胶沥青面层厚度代表值，在步骤a)标注点位置处分别实测其密度；

c)在步骤b)完成后，立即在相应位置处钻取芯样，并做好标记，该标记与无核密度仪检测数据编号对应；

d)对步骤c)钻取的芯样在室内采用表干法分别实测各芯样的毛体积密度；

e)以步骤b)无核密度仪实测密度为横坐标，以步骤d)表干法实测毛体积密度为纵坐标，绘制两者之间关系曲线；

f)根据步骤e)关系曲线，以步骤d)表干法实测毛体积密度为目标值，对步骤b)无核密度仪实测密度进行修正，将其修正值输入到无核密度仪；

2)当正式大规模摊铺橡胶沥青面层时，根据橡胶沥青混合料施工时采用的标准生产配合比，利用计算法计算橡胶沥青混合料最大理论密度；

3)启动无核密度仪，设置所要检测橡胶沥青面层厚度设计值以及步骤2)计算的最大理论密度；

4)在沥青摊铺机松铺橡胶沥青混合料后，采用压路机进行碾压，每碾压一次均用无核密度仪实测一次密度和压实度，所述的压实度由实测密度除以最大理论密度获得。直至达到项目预定的压实度要求，即可停止碾压。

实施例2

在广东兴畲高速公路橡胶沥青路面试验段，本发明投入试验时，按以下步骤进行：

1)PQI无核密度仪的标定；

b)启动PQI无核密度仪，设置好所要检测橡胶沥青面层厚度代表值，在步骤a)标注点位置处分别实测其密度；

c)在步骤b)完成后，立即在相应位置处钻取芯样，并做好标记，该标记与PQI无核密度仪检测数据编号对应；

e)以步骤b)PQI无核密度仪实测密度为横坐标，以步骤d)表干法实测毛体积密度为纵坐标，绘制两者之间关系曲线；

f)根据步骤e)关系曲线，以步骤d)表干法实测毛体积密度为目标值，对步骤b)PQI无核密度仪实测密度进行修正，将其修正值输入到PQI无核密度仪；

2)当正式大规模摊铺橡胶沥青面层时，根据橡胶沥青混合料施工时采用的标准生产配合比，利用计算法计算橡胶沥青混合料最大理论密度为2.415g/cm³；

3)启动PQI无核密度仪，设置所要检测橡胶沥青面层厚度设计值以及步骤2)计算的最大理论密度；

4)在沥青摊铺机松铺橡胶沥青混合料后，由于粘轮现象严重，无法在高温时碾压以提高效率；而必须等到路面降温至145℃以下才能进行。同时考虑到橡胶沥青粘度高，为了提高碾压效率，可不必轻型压路机初压，而采用重型钢轮压路机直接压实。为此，最初提出的碾压工艺为，“紧跟慢压，高频低幅”，初压采用重型钢轮压路机(不开振动)碾压一遍，然后接着用重型钢轮压路机碾压二遍，温度达到145℃再用重型轮胎压路机碾压四遍，最后再用重型钢轮压路机碾压一～二遍。每碾压完一遍，立即用PQI无核密度仪测定预定点位的密度(见表1)，计算压实度(见表2)，压实度由实测密度除以最大理论密度获得。并绘制密度和压实次数关系曲线(见图1)。

表1不同预定点位的表观密度(单位：g/cm³)

表2不同预定点位的压实度*(单位：％)

*理论最大密度为2.415g/cm³

根据上述表格分析密度和压实度，发现第8遍和第9遍前后两次碾压实测压实度差值为0.1％-0.2％，均小于0.3％，表示继续碾压其压实效果已不大，可停止碾压。

并且，从表1、表2和图1可以看出，在较低温度下(140℃-145℃)，橡胶沥青路面的压实密度并不随压实遍数单调上升，而在采用重型轮胎压路机碾压后，路面的密度反而下降了，仔细观察碾压后的论迹带发现，胶轮底部有下凹，而胶轮间的论隙处有隆起，并伴随有明显裂纹，表明重型轮胎压路机碾压后橡胶沥青混合料发生了推移，形成了“过压”，使得重型轮胎压路机压过的橡胶沥青路面密度反而下降了。这表明采用重型轮胎压路机对于增加橡胶沥青路面压实度并无益处，因此可以取消轮胎压路机碾压。

由此，可以初步得出结论，橡胶沥青路面最佳碾压工艺组合为：按照“紧跟慢压，高频低幅”的原则，重型钢轮压路机静压1遍，防混合料推移；然后重型钢轮压路机振动压实2遍；路面温度降至140℃-145℃，再重型钢轮压路机振动压实1～2遍，即可达到较理想的压实效果。由于重型轮胎压路机高温(高于145℃)碾压时粘轮现象严重，低温碾压时反而会“压松”破坏橡胶沥青混合料的既有结构。因此，建议橡胶沥青路面施工不要采用重型轮胎压路机。

上述的实施例仅为本发明的优选实施例，不能以此来限定本发明的权利范围，因此，依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种基于无核密度仪的橡胶沥青压实工艺方法，其特征在于，依次包括如下步骤：

1)无核密度仪的标定；

4)在沥青摊铺机松铺橡胶沥青混合料后，采用压路机进行碾压，每碾压一次后均用无核密度仪实测一次密度和压实度，直至达到项目预定的压实度要求，即可停止碾压。

2.根据权利要求1所述的基于无核密度仪的橡胶沥青压实工艺方法，其特征在于：步骤4)中，项目预定的压实度要求为压路机前后两次碾压实测压实度差值小于0.3％。

3.根据权利要求1所述的基于无核密度仪的橡胶沥青压实工艺方法，其特征在于：碾压时，采用的压路机为重型钢轮压路机，压实方法为重型钢轮压路机静压1遍，然后重型钢轮压路机振动压实2遍；待路面温度降至140℃～145℃，再用重型钢轮压路机振动压实1至2遍。

4.根据权利要求1、2或者3所述的基于无核密度仪的橡胶沥青压实工艺方法，其特征在于：所述无核密度仪为PQI无核密度仪。