CN107653760A - 一种用于雷达测定面层厚度的乳化沥青黏结层 - Google Patents

Abstract

一种用于雷达测定面层厚度的乳化沥青黏结层。该黏结层的重量份配比为：金属粉末2.5份，乳化沥青100份，抗剥落剂0.7份，抗氧化剂0.15份，偶联剂0.12份。乳化沥青黏结层铺设于半刚性基层上面、沥青层之间，该黏结层具有较高的黏结强度，能够使沥青路面结构层成为整体，提高其使用寿命，而且可以显著增强雷达测厚度的电磁波信号，提高测试精度，同时可以实现沥青层厚度的分层检测，可广泛应用于城市道路、机场道路和公路等路面的施工质量控制。

Description

一种用于雷达测定面层厚度的乳化沥青黏结层

技术领域

本发明属于城市道路、机场道路和公路等的路面技术领域，具体涉及到一种用于雷达测定面层厚度的乳化沥青黏结层。

背景技术

随着公路建设的飞速发展，我国高速公路通车里程已突破13万公里，各等级公路通车总里程已达400多万公里，其中95%以上为沥青路面结构。加强工程质量控制是保证沥青路面使用寿命的重要手段，质量控制的基本依据是检测数据，因此，不断提高检测水平，加大检测频率是提高工程质量的有效途径。对沥青路面面层结构而言，厚度是路面质量控制的重要指标，直接关系到沥青路面的使用性能和使用寿命，也直接关乎工程造价，因此得到建设单位、施工企业和工程质量监督部门的重点关注。

目前在工程实践中，还主要依靠传统的钻芯取样法测定沥青面层的厚度。钻芯取样法是通过在实际路面上钻取芯样再直接量取厚度的破坏性检测方法，按照统计学规律，如果准确评价面层厚度，则每公里至少需要60～80个检测样本。实际操作中显然无法按照以上频率进行操作，否则将对沥青面层造成难以恢复的破损，显著影响其服务功能和使用寿命。雷达测定面层厚度技术的测试原理是通过对沥青路面反射和接收某种频率的电磁波，根据电磁波的传播时间进而计算结构层的厚度，该技术是一种无损检测方式，并且可以快速、大量的获取检测数据，近年来得到了大量的推广和应用。

根据电磁波的传播理论，在进入介电常数不同的介质时，电磁波都会发生透射和反射。沥青路面结构一般分为三层：沥青面层、半刚性基层和路基，每一层都可近似看作均匀介质。利用雷达设备进行面层厚度检测时，电磁波经空气层依次进入各沥青层，分别发生了透射和反射，透射波会继续向下传播，并发生透射和反射；而反射波则向上传播经不同介质后到达接收装置。根据接收到的沥青面层和半刚性基层反射回来电磁波的时间差可以得出电磁波在沥青路面中的传播时间，结合沥青面层的介电常数，即可计算出沥青面层的厚度。申请人通过详细分析雷达设备检测面层厚度的原理，并结合大量的工程检测实例，分析现有雷达测厚方法存在以下缺陷：

（1）测试精度无法保证

由于电磁波的传播特性，透射进入沥青面层的电磁波在面层和基层两种介质结合处无法全部反射，大部分电磁波透射进入了基层中，使得雷达接收到的反射电磁波较为微弱和模糊，影响了雷达测定面层厚度的精度。在工程实践中，部分面层厚度的检测误差达到20～30mm，与实际值偏差达到10%～20%以上。导致发生争议时，雷达检测厚度数据无法作为工程质量评定的依据，严重制约了该项无损检测技术的发展。

（2）无法分层测试

沥青路面面层通常分为二层或三层依次铺筑施工，而且沥青层从下到上，其工程造价逐渐增加，此外，工程质量的控制主要应通过事前控制和事中控制，而应避免事后控制，因此，为有效监督施工企业严格按照结构层设计厚度进行施工，保证工程质量，需要在施工过程中逐层检测沥青层层的厚度。如前所述，由于不同沥青层的介电常数等性质一致，通过雷达检测无法单独区分和检测每层沥青层的厚度。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种乳化沥青黏结层，将该黏结层铺设于半刚性基层顶部、不同沥青层之间，不仅能够起到黏结作用，使各结构层成为整体，提高其使用寿命，而且能够使雷达的电磁波发生全反射，显著增强雷达信号，提高沥青层厚度的测试精度，同时可以实现各个沥青层厚度的分层检测。

本发明所提供的一种用于雷达测定面层厚度的乳化沥青黏结层，原料由金属粉末、乳化沥青、辅助材料组成，质量配比为：金属粉末1～10份，乳化沥青100份，辅助材料为1～5份抗剥落剂、0.1～0.8份抗氧化剂、0.1～1份偶联剂混合物。

优选地，金属粉末是由铁、铜、铝经磨细加工得到的粒径小于0.075mm的粉末；抗剥落剂为粒径小于0.075mm的消石灰或水泥；抗氧化剂为二丁基烃基甲苯或丁基烃基茴香醚或茶多酚；偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。

优选地，用于雷达测定面层厚度的乳化沥青黏结层，所用原料质量配比为：金属粉末2～5份，乳化沥青100份，辅助材料为 0.5～1.5份抗剥落剂、0.1～0.5份抗氧化剂、 0.1～0.5份偶联剂混合物。

优选地，用于雷达测定面层厚度的乳化沥青黏结层，所用原料质量配比为：金属粉末2.5份，乳化沥青100份，辅助材料为 0.7份抗剥落剂、0.15份抗氧化剂、 0.12份偶联剂混合物。

优选地，用于雷达测定面层厚度的乳化沥青黏结层，其使用方法：铺设在半刚性基层上面、各个沥青层之间。

本发明的有益效果：

通过在乳化沥青中加入金属粉末等材料制成乳化沥青黏结层，铺设于半刚性基层或沥青层表面，保证基层与沥青层、沥青层之间具有良好的黏结性，提高整体路面的使用性能和使用寿命；而且能够增强电磁波的反射，显著提高探地雷达对沥青层厚度检测的准确性，另外，通过在不同沥青层之间铺设本发明黏结层，还可以实现探地雷达对各个沥青层分层检测，从而更加精细化的控制和保证工程质量，促进公路建设的发展，具有显著的经济效益和社会效益。

附图说明

图1：道路各面层铺设示意图与沥青层厚度测量原理图。其中1为半刚性基层，2为黏结层，3为沥青层。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

用于雷达测定面层厚度的乳化沥青黏结层，所有原料及其质量配比：乳化沥青100㎏、由铁经磨细加工得到的粒径为0.05 mm的粉末2㎏、辅助材料由0.56㎏粒径为0.06 mm的抗剥落剂消石灰、0.3㎏抗氧化剂二丁基烃基甲苯、0.25 kg硅烷偶联剂KH-560混合组成。

实施例2

用于雷达测定面层厚度的乳化沥青黏结层，所有原料及其质量配比：乳化沥青100㎏、由铁经磨细加工得到的粒径为0.07 mm的粉末 2.5㎏、辅助材料由0.7㎏粒径为0.07 mm的抗剥落剂消石灰、0.15㎏抗氧化剂二丁基烃基甲苯、0.12 kg硅烷偶联剂KH-560混合组成。

实施例3

用于雷达测定面层厚度的乳化沥青黏结层，所有原料及其质量配比：乳化沥青100㎏、由铁经磨细加工得到的粒径为0.06 mm的粉末 3㎏、辅助材料由0.84㎏粒径为0.06 mm的抗剥落剂消石灰、0.4㎏抗氧化剂二丁基烃基甲苯、0.32 kg硅烷偶联剂KH-560混合组成。

实施例4

乳化沥青黏结层使用方法如下：

（1）施工准备

对铺设好的半刚性基层清扫，确保表面无松散、杂物，喷洒前表面需完全干燥，采用塑料薄膜对结构物进行遮盖、防护以避免污染；

（2）物料拌和

将储存罐中的乳化沥青输送至拌和装置中并称重，按照本发明实施例1的乳化沥青黏结层的重量份配比将金属粉末、辅助材料投入拌和装置中，采用间歇式搅拌方式，每隔30min搅拌30min，搅拌均匀后灌入沥青洒布车；

（3）洒布

采用沥青洒布车一次洒布均匀，保证洒布车的速度和洒布量稳定，该黏结层的厚度为7mm；

（4）沥青层铺筑与检测

在步骤（3）中乳化沥青黏结层上面铺筑一层60 mm沥青层，待成型后，利用探地雷达快速检测该沥青层的厚度；

（5）沥青层铺筑与检测

在步骤（4）沥青层上面按照上述步骤（2）、（3）敷设厚度为6 mm乳化沥青黏结层，然后在该黏结层上面成型70 mm厚的沥青层，利用探地雷达快速检测沥青层厚度。

重复步骤（5）操作，即可实现全部沥青层的分层检测。

道路各面层铺设示意图与沥青层厚度测量原理图见图1。

实施例5

为了证明本发明的有益效果，发明人进行了大量的室内试验，按照交通运输部颁发标准，依实施例1～3的原料配比配制乳化沥青黏结层，制作试验试件，进行拉拔强度、剪切力以及探地雷达测定路面厚度的精度等试验，并与普通乳化沥青黏结层的试验结果进行对比。

采用的试验仪器如下：

万能材料试验机，型号为：MTS810，由美国生产；探地雷达，型号为：RD1000，由英国雷迪公司生产；车辙试样成型机，型号为：HYCX-1，由北京航天航宇测控技术研究所生产；钻芯取样机，型号为：HZ-15，由天津市亚兴自动化实验仪器厂生产。

1、拉拔试验

以交通运输部部颁标准《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的T0703-2011试件成型方法分别成型尺寸为300×300×40mm试件4个，按照实施例1～3的原料配比配制乳化沥青黏结层喷涂于试件表面，另外在其他试件表面喷涂普通乳化沥青黏结层，作为对比组；在乳化沥青黏结层表面铺设一层沥青层，尺寸为300×300×60mm；最后通过钻芯取样机钻取芯样，将试验夹具利用树脂胶黏结在试件上，进行拉拔试验，试验温度为25±2℃，测定其拉拔强度，见表1。

表1 拉拔强度试验结果表

由表1可知，随着金属粉末掺量的增加，层间拉拔强度略有降低；实施例和对照组的拉拔强度基本相同。

2、剪切试验

以交通运输部部颁标准《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的T0703-2011试件成型方法分别成型尺寸为300×300×40mm试件4个，按照实施例1～3的原料配比配制乳化沥青黏结层喷涂于试件表面，另外在其他试件表面喷涂普通乳化沥青黏结层，作为对比组；在乳化沥青黏结层表面铺设一层沥青层，尺寸为300×300×60mm；最后通过钻芯取样机钻取芯样，并将试件放置在剪切模具中进行剪切试验，试验温度为25±2℃，测定其抗剪强度，试验结果见表2。

表2 抗剪强度试验结果表

由表2可见，实施例和对照组的剪应力差别不大；随着金属粉末掺量的增加，层间抗剪强度略有下降。

3、雷达测厚精度试验

以交通运输部部颁标准《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的T0703-2011试件成型方法分别成型尺寸为300×300×40mm试件4个，按照实施例1～3的原料配比配制乳化沥青黏结层喷涂于试件表面，另外在其他试件表面喷涂普通乳化沥青黏结层，作为对比组；在乳化沥青黏结层表面铺设一层沥青层，尺寸为300×300×60mm；在试件表面选取测点，利用探地雷达测定其厚度；最后通过钻芯取样机在测点位置钻取芯样，利用直尺量取其实际厚度。试验结果见表3。

表3 雷达测厚试验结果表

由表3可见，实施例的雷达测厚精度要远高于对照组的测厚精度；随着金属粉末掺量的增加，采用本发明乳化沥青黏结层的沥青层的雷达测厚精度随之不断提高。

Claims (5)

1.一种用于雷达测定面层厚度的乳化沥青黏结层，其特征在于，所述原料由金属粉末、乳化沥青、辅助材料组成，质量配比为：金属粉末1～10份，乳化沥青100份，辅助材料为1～5份抗剥落剂、0.1～0.8份抗氧化剂、0.1～1份偶联剂混合物。

2.根据权利要求1所述的一种用于雷达测定面层厚度的乳化沥青黏结层，其特征在于，所述金属粉末是由铁、铜、铝经磨细加工得到的粒径小于0.075mm的粉末；抗剥落剂为粒径小于0.075mm的消石灰或水泥；抗氧化剂为二丁基烃基甲苯或丁基烃基茴香醚或茶多酚；偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。

3.根据权利要求1所述的一种用于雷达测定面层厚度的乳化沥青黏结层，其特征在于，所述原料质量配比为：金属粉末2～5份，乳化沥青100份，辅助材料为 0.5～1.5份抗剥落剂、0.1～0.5份抗氧化剂、 0.1～0.5份偶联剂混合物。

4.根据权利要求1所述的一种用于雷达测定面层厚度的乳化沥青黏结层，其特征在于，所述原料质量配比为：金属粉末2.5份，乳化沥青100份，辅助材料为 0.7份抗剥落剂、0.15份抗氧化剂、 0.12份偶联剂混合物。

5.根据权利要求1所述的一种用于雷达测定面层厚度的乳化沥青黏结层，其特征在于，其使用方法为铺设在半刚性基层上面、各个沥青层之间。