CN103728442A - 一种沥青路面有效压实时间测试装置及测试方法 - Google Patents

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唐俊玮
余文斌
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Abstract

本发明公开了一种沥青路面有效压实时间测试装置，包括温度传感器、数据采集仪和秒表，所述温度传感器与数据采集仪通过导线连接，还包括支架，所述支架包括尖头杆和滑块，所述滑块套在尖头杆上，所述滑块上设有固定圆箍，所述温度传感器插在固定圆箍内。通过温度传感器和数据采集仪，可以方便准确地测定待测位置沥青路面的平均温度及其变化规律；通过控制碾压过程沥青路面摊铺层的有效压实时间，可以进行科学碾压，避免单纯凭人工经验，最大限度地可满足沥青路面压实度和实用性能的要求。

Description

一种沥青路面有效压实时间测试装置及测试方法
技术领域
本发明涉及交通领域，特别是沥青路面施工技术领域。
背景技术
自本世纪三十年代起，高等级公路的出现及其迅速发展，为经济的繁荣奠定了坚实可靠的基础。在高等级公路建设中，沥青路面作为一种无接缝的连续式路面，由于其具有表面平整、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、施工期短、养护维修简便、适宜于分期修建及再生利用等优点，越来越受到世界各国的重视。20世纪50年代以来，各国修建沥青路面的数量迅猛增加。在我国，自京津唐高速公路建设开始，沥青混凝土路面一直是高等级公路工程主要的结构形式，并且得到极大的发展。与此同时，国家“七·五”、“八·五”、“九·五”、“十·五”集体攻关，对沥青混合料的技术指标与标准、混合料性能检测设备与方法、沥青路面现代化施工技术等进行了大量的研究，沥青路面质量有了很大的提高。
然而，随着国民经济的发展，交通量迅速增长，加上车辆大型化、超载严重以及渠化交通等原因，使得我国修建的沥青路面早期损害现象严重。大量研究表明，我国沥青路面发生的早期损害和路面的压实度直接相关。如果碾压中出现任何质量缺陷，那么必将对路面性能造成影响。良好的沥青路面质量也要通过碾压来体现，高质量的碾压能提高路面承载力，增大密实度，减小空隙率，增加路面耐久性等，说明压实质量的好与坏对路面性能有很大影响。
沥青混合料是一种粘弹性材料，混合料的各种体积参数及其性能受温度影响极大，特别是沥青混合料经过摊铺后，碾压成型时的温度直接影响沥青路面的压实质量。碾压温度较高时，可由较少的碾压次数，得到较高的密实度和较好的压实效果。但碾压温度过高，会产生横向裂纹或推移，形成凹凸不平，并且横向裂纹会在以后的行车作用下形成坑槽，影响路面的平整度或造成行车困难和车内人员的不舒适感；碾压温度过低，则路面不易压实，形成较大的空隙，水分容易渗入，使粘结力降低，沥青从矿料表面剥落，而且沥青容易与大气接触，加速老化，影响沥青混凝土路面的使用寿命。
目前，沥青路面施工过程中通常依靠人工经验判断路面摊铺层温度，控制碾压时间，这种做法不能发挥碾压的最大效果。现阶段缺乏获取碾压阶段路面摊铺层温度和获得沥青路面有效压实时间的方法。据调查，我国许多新建高速公路的沥青路面通车后不久就出现早期损坏，很大一部分原因就是没有科学地控制路面成型时的温度和所需的碾压时间。沥青路面有效压实时间的测定能够为理想的沥青路面碾压成型提供前提，进而满足沥青混凝土路面的压实度，提升路面的实用性能。
发明内容
要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提出一种沥青路面有效压实时间测试装置及测试方法，解决当前沥青路面压实需要通过人工经验判断路面摊铺层温度进而控制碾压时间，无法达到最优的碾压效果的技术问题。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种沥青路面有效压实时间测试装置，包括温度传感器、数据采集仪和秒表，所述温度传感器与数据采集仪通过导线连接，还包括支架，所述支架包括尖头杆和滑块，所述滑块套在尖头杆上，所述滑块上设有固定圆箍，所述温度传感器插在固定圆箍内。
作为优选的，在本发明中，所述温度传感器为Pt100的铂电阻温度传感器。铂电阻具有良好的温度特性，灵敏度高。
作为优选的，在本发明中，所述数据采集仪为XMD—2000多点巡回检测仪。可以连接多个温度传感器，在摊铺层的同一断面设置多个温度传感器，采集该断面的平均温度值，更加准确。
进一步的，在本发明中，所述尖头杆的硬度大于HRC48。较高的硬度保证顺利插入下承层。
作为优选的，在本发明中，所述导线拉直并保持水平，且温度传感器与拉直的导线之间的夹角不小于150°。避免在摊铺沥青碾压过程中温度传感器被破坏，导线被压断。
作为优选的，在本发明中，所述导线以及温度传感器与导线连接的接头处均经过耐高温和耐碾压的工艺处理。保证在高温的碾压作业过程中连接有效。
一种沥青路面有效压实时间测试方法，包括以下步骤：
步骤一：根据待铺沥青混合料的类型，确定有效压实温度范围；
步骤二：在待摊铺路段选定待测点，将支架的尖头杆插入待测点处的下承层中，使尖头杆外露部分高出下承层的高度等于摊铺层的厚度，然后调节滑块置于尖头杆外露部分的中心高度位置处；
步骤三：开始摊铺沥青混合料，同时打开数据采集仪，待沥青混合料摊铺至温度传感器处，采集温度数据，并用秒表记录开始采集时的时间t1；
步骤四：待采集的温度数据降低到有效压实温度范围的最低有效压实温度时，结束采集，记录此时的时间t2。
进一步的，在本发明中，采集温度数据时，前5分钟每10s采集一次温度数据，之后每分钟采集一次温度数据。在碾压的最初阶段，由于温度变化较快，采集温度数据的频率比较高，随着碾压的进行，温度逐渐降低，温度变化较慢，此时间隔较长时间采集一次温度数据。
有益效果：
本发明根据沥青混合料的类型确定有效压实温度范围，在当前摊铺路段使用本发明装置和方法，通过对沥青路面摊铺层的平均温度随时间的变化规律进行测试，在最接近沥青路面摊铺层平均温度处即摊铺层的中心，通过温度传感器和数据采集仪，可以方便准确地测定待测位置沥青路面的平均温度及其变化规律；
其次，从已知的初始时间和沥青路面温度降低到最低有效压实温度的时间，可以计算得到沥青路面的有效压实时间。在得到有效压实时间后，实时设计最优化的碾压方案，对接下来的摊铺路段进行科学碾压，避免单纯凭人工经验，最大限度地可满足沥青路面压实度和实用性能的要求。
附图说明
图1为支架的结构示意图；
图2为本发明装置的整体结构示意图；
图3为支架与温度传感器固定部分示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
一种沥青路面有效压实时间测试装置，包括温度传感器4、数据采集仪5和秒表，所述温度传感器4为Pt100的铂电阻温度传感器，精度达到0.1℃，所述数据采集仪5为XMD—2000多点巡回检测仪，将温度传感器4用特制的导线6与数据采集仪5连接，所述导线6需尽可能拉直并保持水平，且温度传感器4与拉直的导线6之间的夹角不小于150°，该导线6以及温度传感器4与导线6连接的接头处均经过耐高温和耐碾压的工艺处理，使其适合高温的碾压作业；本装置该还包括支架，所述支架包括尖头杆1和滑块2，该尖头杆1的硬度大于HRC48，便于插入下承层中固定，所述滑块2套在尖头杆1上，所述滑块2上设有固定圆箍3，所述温度传感器4插入固定圆箍3内2cm左右。
一种沥青路面有效压实时间测试方法，包括以下步骤：
步骤一：因为不同的沥青混合料的有效压实温度范围不同，所以首先要根据待铺沥青混合料的类型，确定有效压实温度范围，确保时间测量准确；
步骤二：在待摊铺路段选定待测点，这里要求待测点处的下承层平整密实且未被车辆碾压，避免支架在碾压过程中被破坏造成数据读取失败；将支架的尖头杆1插入待测点处的下承层中进行固定，使尖头杆1外露部分高出下承层的高度等于摊铺层的厚度，然后调节滑块2置于尖头杆1外露部分的中心高度位置处，保证温度传感器4位于摊铺层的中间位置，测到的温度最接近摊铺层的平均温度；这里下承层是指道路摊铺沥青时，当前层施工时其下方的作业面层；
步骤三：开始摊铺沥青混合料，同时打开数据采集仪5，待沥青混合料摊铺至温度传感器4处，采集温度数据，并用秒表记录开始采集时的时间t1；采集温度数据时，前5分钟每10s采集一次温度数据，之后每分钟采集一次温度数据；
步骤四：待采集的温度数据降低到有效压实温度范围的最低有效压实温度时，结束采集，记录此时的时间t2，从碾压开始到摊铺层温度达到最低有效压实温度时所经历的时间t2-t1即为沥青路面的有效压实时间。
在实际施工过程中，首先在试验路段进行试摊铺，摊铺前安装好本发明装置，按照上述方法进行试摊铺，获得当前天气条件下的有效压实时间。按照获得的有效压实时间对接下来的实际需摊铺的路段设计最优化的碾压方案，包括确定碾压机数目、碾压的速度等，保证在获得的有效压实时间范围内完成整个路面的摊铺压实工作。
由于受天气条件等的影响，沥青混合料的温度下降快慢程度会有变化，一套碾压方案不可能完全适用，故在每个路段摊铺过程中，在该路段内均实施一次本发明方法，实时记录当前路段摊铺时的有效压实时间，既可以实时判断当前碾压作业的停止时间，又可以对下一路段碾压方案的制定提供参考。
随着完成碾压工作的路段不断增多，记录的有效压实时间以及对应的碾压方案也有所增加，逐渐形成完善的碾压方案体系。当接下来某一路段的碾压作业当天的天气条件与碾压方案体系中的某个碾压方案基本相同时，选取该碾压方案进行当前路段的碾压作业即可。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种沥青路面有效压实时间测试装置，其特征在于：包括温度传感器（4）、数据采集仪（5）和秒表，所述温度传感器（4）与数据采集仪（5）通过导线（6）连接，还包括支架，所述支架包括尖头杆（1）和滑块（2），所述滑块（2）套在尖头杆（1）上，所述滑块（2）上设有固定圆箍（3），所述温度传感器插在固定圆箍（3）内。
2.根据权利要求1所述的一种沥青路面有效压实时间测试装置，其特征在于：所述温度传感器（4）为Pt100的铂电阻温度传感器。
3.根据权利要求1所述的一种沥青路面有效压实时间测试装置，其特征在于：所述数据采集仪（5）为XMD—2000多点巡回检测仪。
4.根据权利要求1所述的一种沥青路面有效压实时间测试装置，其特征在于：所述尖头杆（1）的硬度大于HRC48。
5.根据权利要求1所述的一种沥青路面有效压实时间测试装置，其特征在于：所述导线（6）拉直并保持水平，且温度传感器（4）与拉直的导线之间的夹角不小于150°。
6.根据权利要求1所述的一种沥青路面有效压实时间测试装置，其特征在于：所述导线以及温度传感器（4）与导线连接的接头处均经过耐高温和耐碾压的工艺处理。
7.一种沥青路面有效压实时间测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：根据待铺沥青混合料的类型，确定有效压实温度范围；
步骤二：在待摊铺路段选定待测点，将支架的尖头杆（1）插入待测点处的下承层中，使尖头杆（1）外露部分高出下承层的高度等于摊铺层的厚度，然后调节滑块（2）置于尖头杆（1）外露部分的中心高度位置处；
步骤三：开始摊铺沥青混合料，同时打开数据采集仪（5），待沥青混合料摊铺至温度传感器（4）处，采集温度数据，并用秒表记录开始采集时的时间t1；
步骤四：待采集的温度数据降低到有效压实温度范围的最低有效压实温度时，结束采集，记录此时的时间t2。
8.根据权利要求7所述的一种沥青路面有效压实时间测试方法，其特征在于：采集温度数据时，前5分钟每10s采集一次温度数据，之后每分钟采集一次温度数据。
9.根据权利要求7所述的一种沥青路面有效压实时间测试方法，其特征在于：所述待测点处的下承层平整密实。
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