采用无核密度仪对沥青路面进行均匀性评价的探讨

魏艳玲

（山西省交通科学研究院，山西 太原 030006）

0 引言

路面离析是指在路面某一区域内沥青混合料组分分布不均匀，通常归类为级配离析、温度离析、压实离析等[1]，沥青混凝土路面的破坏通常集中在路面离析的部位。

目前用于评价沥青路面施工质量的检测手段有多种，如钻芯法、核子密度或无核密度法、激光构造深度法等。传统的钻芯取样法会对路面造成破坏；核子密度仪虽然能够对路面实施无损快速检测，但是放射线会对人体健康造成危害；激光构造深度仪只能检测沥青路面表面的缺陷，在深度方向上有关均匀性的信息无法获取；而无核密度仪（PQI）则可以克服上述缺点，它基于材料介电常数与密度相关的原理，可以检测路面整层厚度范围内材料的均匀性，具有快速检测、无放射源、设备尺寸小、便于操作等特点，在路面施工质量检测工作中有很好的实际应用价值[2]。因此，本文结合广东省某项目无核密度仪检测沥青路面均匀性的使用经验，总结其检测路面均匀性的方法。

1 无核密度仪的工作原理及检测步骤

该项目采用北京欧亚中兴ZXL-305沥青无核密度仪进行检测，无核密度仪工作原理（如图1）所示，根据沥青路面材料的密度与介电常数之间存在一定的比例关系，通过感应板产生探测磁场来测试压实沥青混合料的介电常数，然后利用电子部件将场信号转换成密度。在无核密度仪的设置菜单中输入所测试路面材料的最大理论密度，即可在无核密度仪显示屏上直接获得相应的压实度读数，同时，无核密度仪通过调整电磁波强度来改变穿透深度，从而合理地进行不同厚度、不同级配类型沥青混合料压实度的检测。

图l无核密度仪工作原理示意图

2 沥青路面离析评价方法

为了避免高温对设备性能造成不良影响，在沥青路面施工后第二天进行检测，选定纵向长度200 m作为检测区域，区域内每10 m为一个检测断面，每个断面布7个检测点，检测点数共70个。无核密度仪检测后，在检测区域的中间和边部共选13个测点钻取芯样，进行PQI标定，完成标定后仪器检测的数据会根据标定系数进行一次修正，用修正后的密度数据进行空隙率计算。对沥青路面离析的评价依据路面空隙率指标，不同空隙率区间代表不同的离析程度。本项目设计空隙率指标为3%～6%，离析程度分别按照细离析、非离析、中度粗离析、重度粗离析划分：空隙率0～3%为细离析，3%～6%为非离析，6%～10%为中度粗离析，10%～15%为重度粗离析，通过分析同时会得出不同程度离析所占百分比。

3 工程应用实例

无核检测在下面层试验段开始进行实施，施工桩号为K82+000—K82+560右幅，铺筑长度为420 m混合料类型为GAC-25C粗粒式沥青混凝土，设计宽度为15.25 m，厚度为9 cm，最佳油石比4.2%，设计空隙率为3.0%～6.0%，混合料级配采用骨架密实型，设计级配范围及目标级配见表1，集料采用揭西县龙潭石场闪长岩，沥青为壳牌70号沥青。后场出料采用1台德基DG5000型沥青混凝土拌和楼出料，每盘料出料间隔时间不少于50 s，生产能力平均为每小时320 t。

表1 沥青混合料设计级配 %

沥青面层碾压结束后，在试验段内选取10 m段落K82+100—K82+109进行网格布设。测量网格横向布设14个点，每个点间距1 m。

本文取其中1台摊铺机摊铺断面进行分析。

3.1 获取检测数据

该项目对线路全长范围内沥青路面每一个结构层的每一个施工段落均进行了无核密度检测和芯样检测，下面选择其中一个检测区K82+100—K82+109段右幅下面层无核密度检测结果进行分析（表2），共钻取13个芯样。

表2 无核密度仪检测数据 g/cm3

3.2 无核密度仪PQI标定及测值修正

由于无核密度仪检测结果与芯样检测结果之间有一定的偏差，需要对无核密度检测结果进行修正。在室内用水中重法测定芯样毛体积密度，同一测点的仪器测值与芯样密度比较得到标定系数（如表3），计算结果表明无核仪检测结果与钻芯法检测结果具有较好的相关性，相关系数为0.924 984。检测数据修正结果如表4。

表3 标定系数计算表

3.3 计算空隙率

室内用真空法测得混合料理论最大密度为2.551 g/cm3，用修正后的密度数值依据《公路沥青路面施工技术规范》进行空隙率计算，结果如表5，不同角标表示不同空隙率范围。

3.4 压实度评价

设计要求马歇尔密度压实度大于等于97%，理论密度压实度大于等于93%，室内对混合料进行马歇尔试验，马歇尔密度为2.458 g/cm3，对所取芯样计算其压实度，如表6。

表6 芯样压实度检测结果

由表6可以看出芯样的压实度检测结果与表5中的无核仪分析结果基本一致，细离析处压实度相对偏高，粗离析处点压实度相对偏低。

3.5 离析程度评价

对表4的空隙率分布情况进行分析，计算不同空隙率区间所占百分比，如表7，空隙率分布情况用图2进行表现。

表7 离析程度划分标准及离析程度评价

图2 空隙率分布图

从图2、表7可以得出：本次检测共70点，在空隙率0%～3%区间内9点，占总检测点数12.9%；空隙率3%～6%区间内49点，占总检测点数70.0%；在空隙率6%～10%区间内12点，占总检测点数17.1%；由此可知所施工段落施工均匀性总体较好，其中17.1%的中度粗离析经现场分析主要集中在摊铺机两侧边部或收斗区域内，是机械摊铺或压实容易发生离析或碾压不到位的区域，属于系统原因造成的密度相对偏小。因此在施工中应加强对边部的碾压，其中由于收斗造成的离析，在实际施工中要减少收斗的次数，确保面层质量满足设计和规范要求，提高均匀性。

4 结语

路面均匀性是路面质量优良等级判定的重要控制指标，特别需要对于施工路段进行空隙率、密度、表面构造深度进行大样本检测，以定性评价施工段面层的质量，而无损检测方法是实现大样本、高频率要求的理想检测手段。本文通过无核密度仪对沥青混凝土路面的均匀性评价，可以快速和无损地对沥青路面进行检测和评价，具有良好的应用前景。特别是可以较早地发现沥青面层的离析区域，在实际施工过程中有针对性地采取技术措施，这样大大降低了由于离析或空隙率超出设计范围造成的病害，对提高沥青面层使用寿命具有非常重要的现实意义。

a）此方法得到的结论与目测路面表面状况较为吻合。

b）利用测点空隙率分布情况可以了解离析所在位置，对于离析较严重的部位及时查找原因，进行调整。

c）无核密度仪检测结果与钻芯法检测具有很好的相关性，利用此方法比较客观、直接地了解路面施工的均匀性，具有较强的施工指导意义。同时可以实现快速、高效连续检测，可以作为路面质量控制手段之一。