公路工程沥青路面施工质量控制及检测技术浅析

发表时间:2021/6/22   来源:《基层建设》2021年第8期   作者:李国辉
[导读] 摘要:沥青路面是我国现阶段公路路面类型的主要形式,为保证沥青路面能够长期、持续、安全、舒适地为运行车辆提供通行需求,就要从沥青路面的承载能力、耐久性能、平整舒适性、抗滑性能等方面对沥青路面的施工质量加以检测、控制。
        云南省公路科学技术研究院  云南省昆明市  650051
        摘要:沥青路面是我国现阶段公路路面类型的主要形式,为保证沥青路面能够长期、持续、安全、舒适地为运行车辆提供通行需求,就要从沥青路面的承载能力、耐久性能、平整舒适性、抗滑性能等方面对沥青路面的施工质量加以检测、控制。
        关键词:沥青路面;施工质量;控制;检测技术
        一、沥青路面施工质量控制
        沥青路面因具有良好的行车平稳舒适、振动小、噪音低、便于维护等特点,已成为我国现阶段公路路面的主要铺装形式。为保证沥青路面能够长期、持续、安全、舒适地为运行车辆提供通行需求,在开展施工活动及质量检测过程中,就必须对关键指标进行严格检测,为建设优质的沥青路面工程提供必要的质量管控手段。
        首先,为保证沥青路面具备良好的承载能力,就必须加强对沥青路面弯沉的检测。因为沥青路面弯沉反映了路面各结构层及土基的整体强度和刚度,因此它是评定沥青路面整体承载能力的一项主要指标。同时沥青路面弯沉与路面的使用状态还存在一定的内在联系。
        其次,合适的符合要求的碾压既能使沥青面层达到较高的密实程度,又能使沥青面层有良好的平整度。沥青混合料的密实度愈大,空隙率就愈小,其稳定度、抗拉强度和劲度就愈大,其疲劳寿命就愈长,在使用过程中产生的压缩形变也就愈小(抗辙槽能力愈强),从而使沥青面层的初期良好平整度和其它优良品质能维持较长时间,并具有良好的耐久性[1]。因此沥青路面压实度检测就显得尤为重要。
        再次,公路沥青路面具备良好的抗滑性能,是保证道路行车安全的必要条件,路面抗滑能力的大小主要用路面摩擦系数进行评价。同时路表面集料之间的宏观粗糙程度程度,即构造深度,也在一定程度上与抗滑性能也存在着一些相关联系。
        另外,沥青路面透水性小和均匀性好,可防止自由水透入并滞留在某层,避免路基路面的早期水破坏,沥青路面透水性能的大小可用渗水系数指标进行评价。渗水系数的大小,也在一定程度上反映了沥青路面孔隙率和压实程度的大小,因此,该指标对于施工过程质量控制和质量检验都有着重要的意义。
        此外,沥青路面透水性小和均匀性好,可防止自由水透入并滞留在某层,避免路基路面的早期水破坏,沥青路面透水性能的大小可用渗水系数指标进行评价。渗水系数的大小,也在一定程度上反映了沥青路面孔隙率和压实程度的大小,因此,该指标对于施工过程质量控制和质量检验都有着重要的意义。
        当然,想要获得平稳、舒适的乘车感受,就必然要对路面平整度质量进行控制,它也是道路施工质量和服务水平的直观反映。
        最后,沥青路面要具备满足要求的承载能力、具备长期稳定及耐久性,就需要达到满足设计要求的厚度,因此,沥青路面厚度的质量检验也不容忽视。
        值得一提的是,优质的沥青路面工程也离不开对集料的质量管控、对沥青路面混合料的配比控制及对施工过程中的人员、机械、环境、方法技术等方面的控制。
        二、沥青路面检测技术
        1、沥青路面弯沉检测
        沥青路面弯沉检测是对沥青路面承载能力进行评价的一项主要指标。路面弯沉是指在规定的标准轴载作用下,路面表面轮隙位置产生的总垂直变形或垂直回弹变形值。弯沉检测的方法较多,现阶段常用的主要有贝克曼梁法、落锤式弯沉仪法和激光弯沉测定仪法。其中,贝克曼梁法是传统方法,属静态测试。对路面和路基的弯沉测量时,操作简单,但存在过多的人为干扰。落锤式弯沉仪法是利用重锤自由落下的瞬间产生的冲击荷载测定弯沉,属动态弯沉,能反算路面的回弹弯沉模量,具有无破损、测速快、精度高等优点,因此在国际上被广泛应用。激光弯沉测定仪法是利用测试系统在高速行驶过程中,通过激光多普勒效应来测试地面在荷载作用下的垂直下沉速度,通过一套惯性系统实时记录多普勒激光传感器的振动情况和运行姿态,用于修正计算路面实际弯沉变化的速度,该方法具有快速、连续式测量的特点。
        2、沥青路面压实度检测
        沥青路面压实度检测主要有三种方法,钻芯取样法、核子密度仪法和无核密度仪法。其中,实验室一般采用钻芯取样法,钻取芯样取采用蜡封法、水中重法等测定其密度并与最大理论密度或实验室标准试件的毛体积密度进行比较。钻芯取样法检测存在检测周期长、破坏路面、影响路面防水等缺点。核子密度仪法的原理是:当铯137 γ源中所释放出来的γ射线进入到被测材料中会与物质原子的外围电子发生碰撞而产生康普顿散射,从而引起γ射线能量的减少和方向的改变。如果被测物质的密度越大,则所产生的康普顿散射现象就越明显,从而γ射线能量的减少就越多,因此可以通过测量散射后γ射线的数量即可判断被测物质的密度。核子密度仪法常用于施工现场快速地检测施工材料的湿密度。无核密度仪法的原理是:利用电磁波在被测路面材料内传播时,不同介电常数的材料对能量的吸收和损耗来检测材料的密度。可用于施工现场快速测定,但测定结果不宜用于评定验收或仲裁。


        3、沥青路面摩擦系数检测
        路面摩擦系数是表征路面抗滑性能的主要指标,即路面能否提供防止车辆轮胎滑动和减少制动距离的能力。摩擦系数检测常用的测试方法有横向力测试车检测法(SFC)和摆式仪法(BNP)。横向力摩擦系数测试车的主要工作原理是承受恒定垂直荷载的测试轮与路面紧密接触,并以恒定速度沿与车辆前进方向平行方向前进时,就在测试轮上产生一个纵向滚滑摩阻力。纵向摩阻力与由垂直负载传感器测得的测试轮整向荷载的比值即为横向力系数SFC值。为使测试状态与实际最不利状态相吻合,利用洒水箱喷头在测试轮前喷酒定量的水,使路面保持一定厚度的水膜。横向力摩擦系数测试车测定横向力系数具有代表性强,可连续、大面积、快速测试的特点。摆式仪是动力摆冲击型仪器,它是根据“摆的位能损失等于安装于摆臂末端橡胶片滑过路面过,克服路面等摩擦所做的功”这一基本原理,对潮湿状态下的沥青路面进行摩擦系数检测。
        4、沥青路面构造深度检测
        构造深度是反应抗滑性能的重要指标之一,也影响到路面排水功能。只有具备良好的路面构造,才能在实现抗滑性能的基础上,将路面积水及时排出去。构造深度检测主要分为铺沙法和激光构造深度检测法。根据我国目前的规定,对于构造深度的检测方法就是铺砂法。方法是用已知体积的标准砂摊铺在检测路面,测量被覆盖路面的面积,用砂体积与被覆盖面积的比值,得到路表面构造深度指标。这种方法通过计算能够了解平均宏观构造,从而展开抗滑性能的评价。这种方法在使用上更具便捷优势。但由于铺砂法受到人工因素的影响比较明显,如果长时间的展开检测将会降低检测效率,也会影响到交通安全。因此,这种方法更适合在未开放交通的路面上。激光构造深度检测法是在检测车的轮迹带位置上安装激光位移传感器,在检测过程中以高密度进行纵向高程变化的采集,以此计算路面构造的深度。这种检测方法的优点在于强大的流动性,受环境的影响比较小,且能够更加方便、快捷、准确的检测路面构造深度。同时也具有方便快捷的优势。但对于存在明显病害的路段,这种检测方法会影响到检测精度。
        5、沥青路面渗水系数检测
        沥青路面必须具有良好的防渗水性。沥青路面渗水系数检测,既能检验路面防渗性能的优劣,也是沥青路面孔隙率和压实程度的间接体现。路面渗水系数是指在规定条件下单位时间内渗入路面结构中水的体积。路面渗水系数的测定通常采用渗水仪、秒表及其他相关辅助设备进行。利用路面渗水仪检测路面渗水系数具有操作简单,测试精度高的特点。
        6、沥青路面平整度检测
        平整度检测目前常用的方法有3m直尺法、车载式颠簸累积仪法、激光平整度仪法等。3m直尺法检测平整度的方法是:根据确定的行车方向将3m直尺纵向摆在路面上,目测3m直尺底面与路面之间的最大间隙,用有高度标线的塞尺塞进间隙处,量计最大间隙高度作为测定结果。该测试方法属间断检测,特点是设备简单,结果直观,但工作效率低。车载式颠簸累积仪法是通过测量装有颠簸累积仪的装载车在通过被测路面时,车后轴与车厢的单向位移累积值来表征路面的平整度状况。该方法属连续检测,特点是设备复杂,工作效率高,反映舒适性,但出现凸凹比较大路段时,测出数据误差较大。激光平整度仪是采用激传感器和距离传感器组合而成的路面纵断检测系统。激光平整检测系统通过激光传感器测量车辆距离路面的高度,通过行驶过程得到最终的路面纵向断面情况,最终计算路面的纵向平整程度。激光平整度仪属连续检测,它具有检测速度快、精度高等特点,是目前国际通用方法。
        7、沥青路面厚度检测
        沥青路面厚度检测常见的方法有钻芯法和雷达测厚法。钻芯法就是使用钻芯机钻取完整的沥青路面芯样,用尺直接量出各层沥青厚度的方法。该方法对成形路面产生破坏,且检测频率低,代表性较差。雷达测厚法是利用电磁波遇到介电常数突变的界面发生反射这一原理进行工作的。首先通过发射天线向沥青层内部目的体发射高频宽带短脉冲电磁波,经目的体反射后返回并由接收天线接收,电磁波在介质中传播时,其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性及几何形态的变化而变化,根据接收的反射回波的双程走时、幅度、相位等信息对介质内部进行层位判断,并选取相同介质进行标定、比对,计算出所测路面厚度。雷达测厚法对沥青路面进行非破坏性检测,具有数据准确、抽样率高、安全性好的特点,是当前路面厚度检测技术发展的方向。
        结束语:
        沥青路面现场检测是沥青路面项目建设质量控制的关键内容,一定要充分认识试验检测工作的关键性,采用合理科学的检测指标、方法,对沥青路面的施工质量进行有效管控。
        参考文献
        [1]周烨 沥青混凝土碾压技术《北方交通》(2009)04-0024-03
        [2]杨虎,廖先荣.加强试验检测工作提高沥青路面质量[J].交通科技,2007,(4).142-144.
        [3]王亚玲,严光,胡新生.沥青路路面质量检测试验[J].中国西部科技,2006,(11).23-25.
        [4]江玮,汪余波.浅谈公路沥青路面施工技术[J].科技资讯,2010,(27).65-65.
        [5]刘海清.简述沥青路面施工中的质量管理[J].中小企业管理与科技,2009,(36).151-152.
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