CN111537613A - 一种透水沥青路面淤塞状态无损检测方法 - Google Patents

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戴文亭
林雪纯
郭威
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Abstract

本发明属于透水路面淤塞检测技术领域，尤其涉及一种透水沥青路面淤塞状态无损检测方法；通过标准化测试透水沥青路面初始及投入使用一段时间后的路面噪声值来计算路面噪声增长率，若路面噪声增长率大于或者等于5.5％即可判定此路面淤塞程度严重，需进行清理维护；利用透水沥青路面的路面噪声大小与路面空隙状态的关系进行透水路面空隙淤塞状态的检测，实施简便，对路面没有损害，可以准确地检测透水沥青路面的淤塞程度。

Description

一种透水沥青路面淤塞状态无损检测方法
技术领域
本发明属于透水路面淤塞检测技术领域，尤其涉及一种透水沥青路面淤塞状态无损检测方法。
背景技术
透水路面在开放交通一段时间后由于路表沉积物、路面破损物等进入路面空隙内部，就会发生不同程度的淤塞，从而导致路面丧失了排水、储水能力，变得和普通路面一样不透水。为了恢复堵塞路面的透水性能，需要使用专业设备和专业方法来对路面进行维护。
其中在对透水沥青路面进行空隙清理、维护的过程中，涉及到对路面空隙堵塞状态的检测。
目前常用的检测透水沥青路面淤塞程度的办法包括测量路面渗水系数方法、钻芯取样后进行CT扫描再图像处理方法等，但路面渗水系数方法中渗水系数的测量受人为因素影响较大，且会受到横向渗水的影响导致误差较大，而钻芯取样会对路面造成永久性地损伤，取样切割导致所取出试样的空隙状态产生严重破坏，无法得到原始路面实际的空隙状态，导致所获得的测试结果严重失真且操作复杂。因此目前本领域急需一种测量简便、准确且对路面没有损害的办法来衡量透水路面的淤塞情况，从而判断路面是否需要维护清理。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提供一种透水沥青路面淤塞状态无损检测方法，利用透水沥青路面的路面噪声大小与路面空隙状态的关系进行透水路面空隙淤塞状态的检测，实施简便，对路面没有损害，可以准确地检测透水沥青路面的淤塞程度。
一种透水沥青路面淤塞状态无损检测方法，通过标准化测试透水沥青路面初始及投入使用一段时间后的路面噪声值来计算路面噪声增长率，若路面噪声增长率大于或者等于5.5％即可判定此路面淤塞程度严重，需进行清理维护。
所述的路面噪声增长率＝(透水沥青路面投入使用一段时间后的路面噪声值-透水沥青路面初始的路面噪声值)/透水沥青路面初始的路面噪声值。
所述的标准化测试透水沥青路面初始及投入使用一段时间后的路面噪声值中的标准化指的是在测试透水沥青路面初始及投入使用一段时间后的路面噪声值时要统一外部影响因素。
所述的在测试透水沥青路面初始及投入使用一段时间后的路面噪声值时要统一的外部影响因素包括环境因素与车辆因素。
所述的环境因素包括温度、湿度和风速。
所述的车辆因素包括车速、车辆类型和轮胎花纹。
本发明的有益效果：
本发明方法通过对投入使用一段时间的透水沥青路面进行标准化噪声检测，从而计算淤塞前后路面噪声增长率，据此判断路面空隙淤塞情况，受人为干扰因素很小，测量精确，耗时短，操作简便，对路面不会造成永久损害。
附图说明
图1是本发明三个马歇尔试件的质量增长率随淤塞次数增多的变化情况折线图。
图2是本发明三个马歇尔试件的空隙率减小率随淤塞次数增多的变化情况折线图。
图3是本发明三个马歇尔试件的透水系数减小率随淤塞次数增多的变化情况折线图。
图4是本发明实验用透水沥青路面的质量增长率与噪声增长率随淤塞次数增多的变化情况折线图。
具体实施方式
本发明方法的原理为：透水沥青路面的降噪效果明显，对于同一路面和同样的测试条件，路面噪声大小的主要影响因素是空隙率及空隙形态，而空隙率又是影响路面透水性能的根本原因。据此做出以下试验：
步骤一，进行室内马歇尔试件淤塞模拟试验，探究马歇尔试件透水性基本丧失时的质量、空隙率和透水系数变化，据此判断透水沥青路面被严重堵塞时的各项指标；
(1)成型三个马歇尔试件：
每个马歇尔试件均是采用SBS高粘度改性沥青和符合筛分要求的碱性石灰岩按照4.8％的油石比拌和，并使用马歇尔击实仪双面击实50次成型得到；具体碱性石灰岩的级配表见下表：
Figure BDA0002522948980000021
(2)使用沥青路面面层材料动水冲刷试验仪(专利申请号：CN201610726348.8)进行淤塞模拟试验：(沥青路面面层材料动水冲刷试验仪以下简称试验仪)
试验时首先将三个马歇尔试件共同置于试验仪可以转动的底座内，然后对三个马歇尔试件分别进行一次淤塞，即向每个马歇尔试件表面撒布12g堵塞剂，并利用试验仪的电机和水枪模拟降雨2小时后淤塞结束(其中降雨强度为5mm/min)；淤塞结束后收集未淤塞进入三个马歇尔试件内部的堵塞剂，分别干燥后称量其质量，得到堵塞进入每个马歇尔试件内部的堵塞剂质量，并记录每个马歇尔试件淤塞前后的质量、空隙率及透水系数(其中空隙率使用体积法测量得到，透水系数使用室内透水仪测量得到)、分别计算三个马歇尔试件的质量增长率、空隙率减小率及透水系数减小率；
按照上述方法对三个马歇尔试件进行多次淤塞，并计算每次淤塞后三个马歇尔试件的质量增长率、空隙率减小率及透水系数减小率，将三个马歇尔试件的质量增长率、空隙率减小率及透水系数减小率随淤塞次数增多的变化情况绘制为折线图，如图1-3所示；通过试验结果可以发现：当马歇尔试件的质量增长率达到8.3％时，路面的空隙率减少率达到40％，透水系数减少率达到59.3％，透水功能损失大半，此时可以判定路面被严重堵塞，需要及时进行空隙维护以恢复其透水功能；
其中马歇尔试件的质量增长率＝淤塞进入马歇尔试件内部的全部堵塞剂质量/马歇尔试件最初未进行淤塞的质量，马歇尔试件的空隙减小率＝(马歇尔试件最初未进行淤塞时的空隙率-每次淤塞后马歇尔试件的空隙率)/马歇尔试件最初未进行淤塞时的空隙率，马歇尔试件的透水系数减小率＝(马歇尔试件最初未进行淤塞时的透水系数-每次淤塞后马歇尔试件的透水系数)/马歇尔试件最初未进行淤塞时的透水系数。
步骤二、实验室内铺筑环形模拟透水沥青路面，测试淤塞过程中透水沥青路面噪声大小的变化情况，据此确定透水沥青路面被严重淤塞时的路面噪声增长率；
(1)在实验室内铺筑环形模拟透水沥青路面是使用一种用于模拟沥青路面车辙形成过程的试验装置(专利号：ZL2019 2 0483514.5)成型路面并进行试验的，具体为：
首先配置混合料，即采用SBS高粘度改性沥青和符合筛分要求(具体筛分要求见步骤一内的表格)的碱性石灰岩按照4.8％的油石比在拌和锅内拌和，混合料总量为54Kg，并将拌和后的混合料全部摊铺在上述试验装置的环形装置内，用安装有四个橡胶轮的轮架对混合料进行碾压，压实次数为35次，待其冷却成型后得到实验用透水沥青路面，使用直尺测量该路面厚度为4cm，使用体积法测试该路面的空隙率为19.8％；
使用AR844型号手持在线式数字噪声计进行路面噪声的测量，该将噪声计固定于实验用透水沥青路面的某一位置处，使该噪声计上的传感器紧贴于实验用透水沥青路面的上表面，使该噪声计头部紧贴在路面上表面，将噪声计戴上海绵头以减轻环境影响，打开上述一种用于模拟沥青路面车辙形成过程的试验装置(专利号：ZL2019 2 0483514.5)的开关，采用一个橡胶轮在实验用透水沥青路面上滚动进行行车模拟，该橡胶轮的转速为28圈/分钟，待其转动稳定后，读取噪声计记录的一分钟内的噪声变化曲线，计算平均的路面噪声值，记为最初未淤塞时的路面噪声值；其中读取噪声计的记录值时用USB将噪声计连接至电脑，通过电脑实时检测并读出噪声计的数据；
(2)对得到的实验用透水沥青路面进行堵塞试验
对实验用透水沥青路面进行一次淤塞，即在实验用透水沥青路面上铺设堵塞剂，具体为将1Kg堵塞剂均匀地铺洒在实验用透水沥青路面上(堵塞剂具体级配见下表)，喷洒适量的清水进行淤塞，直至1Kg堵塞剂全部淤塞进入实验用透水沥青路面内后淤塞结束，计算实验用透水沥青路面的质量增长率；
按照上述方法对实验用透水沥青路面进行了四次淤塞，并计算每次淤塞后实验用透水沥青路面的质量增长率；
其中，第五次淤塞开始，不论重复几次或加大水流都已无法将1kg堵塞剂全部淤塞进路面内部了，只有部分的小颗粒土料进入路面内部，其余的堵塞剂都堆积在路表，说明路面已经基本丧失了透水功能，被堵塞住了，收集未淤塞进入实验用透水沥青路面内部的堵塞剂，干燥后称量其质量，得到堵塞进入实验用透水沥青路面内部的堵塞剂质量，计算实验用透水沥青路面的质量增长率；
实验用透水沥青路面的质量增长率＝淤塞进入实验用透水沥青路面内部的全部堵塞剂质量/实验用透水沥青路面最初的质量，即一次淤塞后实验用透水沥青路面的质量增长率＝1kg/54Kg，二次淤塞后实验用透水沥青路面的质量增长率＝2kg/54Kg依次类推；
实验用透水沥青路面的质量为混合料的总量，即54Kg；
同时每次淤塞完成后，待路面自然风干，均使用AR844型号手持在线式数字噪声计按照上述未淤塞路面时测试噪声的方法对每次淤塞后的路面进行路面噪声测试，并记录每次淤塞后的平均路面噪声值，并计算每次淤塞的噪声增长率，其中噪声增长率＝(每次淤塞后的平均路面噪声值-最初未淤塞时的路面噪声值)/最初未淤塞时的路面噪声值；
将实验用透水沥青路面的质量增长率随淤塞次数增多的变化情况与实验用透水沥青路面堵塞试验得到的噪声增长率随淤塞次数增多的变化情况绘制在同一折线图内，如图4所示；
可以发现，二者变化趋势相同。结合图1-3分析，当路面质量增长率达到8.3％时，空隙率减小率和透水系数损失率分别为40％和59.3％，透水功能仅剩最初的40.7％左右，不到一半，可以判断这时的路面堵塞程度很严重。再结合图4，当路面质量增长率达到8.3％时对应的噪声增长率在5.5％以上，据此提出，当路面噪声增长率达到5.5％以上时，可以判断路面被严重堵塞，急需清理维护。
根据上述分析结果证实了本方法的准确性，故能够通过标准化测试透水沥青路面初始及投入使用一段时间后的路面噪声值，并计算噪声增长率来判断任意透水沥青路面是否需要进行清理维护：若路面噪声增长率达到5.5％以上即可判定此路面淤塞程度严重，需进行清理维护。
其中噪声增长率＝(投入使用一段时间后的路面噪声值-透水沥青路面初始的路面噪声值)/透水沥青路面初始的路面噪声值。
在实际运用中标准化测试透水沥青路面初始及投入使用一段时间后的路面噪声值时需要统一的外部影响因素如下表：
Figure BDA0002522948980000051
还需要选择晴朗的天气进行测试，避免风雨雷电、居民区噪声等其他环境噪声的干扰。
同时需要使用精确度高、表头灵敏的噪声计用于测量，选用的噪声计除了要具有检测普通环境噪声的噪声计应具有的时间平均的积分功能外，还要有统计声级测量和24小时连续监测功能，还需配备数据传输、数据存储等功能。
上述堵塞剂是由不同粒径的石灰岩石料按照下述配比混合得到：
粒径(mm) 0.075以下 0.075-0.15 0.15-0.3 0.3-0.6 0.6-1.18 1.18-2.36
质量占比(％) 40 17 18 17 5 3

Claims (6)

1.一种透水沥青路面淤塞状态无损检测方法，其特征在于，通过标准化测试透水沥青路面初始及投入使用一段时间后的路面噪声值来计算路面噪声增长率，若路面噪声增长率大于或者等于5.5％即可判定此路面淤塞程度严重，需进行清理维护。
2.根据权利要求1所述的一种透水沥青路面淤塞状态无损检测方法，其特征在于，所述的路面噪声增长率＝(透水沥青路面投入使用一段时间后的路面噪声值-透水沥青路面初始的路面噪声值)/透水沥青路面初始的路面噪声值。
3.根据权利要求2所述的一种透水沥青路面淤塞状态无损检测方法，其特征在于，所述的标准化测试透水沥青路面初始及投入使用一段时间后的路面噪声值中的标准化指的是在测试透水沥青路面初始及投入使用一段时间后的路面噪声值时要统一外部影响因素。
4.根据权利要求3所述的一种透水沥青路面淤塞状态无损检测方法，其特征在于，所述的在测试透水沥青路面初始及投入使用一段时间后的路面噪声值时要统一的外部影响因素包括环境因素和车辆因素。
5.根据权利要求4所述的一种透水沥青路面淤塞状态无损检测方法，其特征在于，所述的环境因素包括温度、湿度和风速。
6.根据权利要求5所述的一种透水沥青路面淤塞状态无损检测方法，其特征在于，所述的车辆因素包括车速、车辆类型和轮胎花纹。
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