第1个回答 2022-11-10
随着我国改革开放的不断深入，我省国民经济的得到飞速发展，城市建设方兴未艾。由于沥青路面具有表面平整、行 车舒适、耐磨、噪声低、施工周期短、投资少、养护维修简 便等特点，因而被越来越多地应用到市政建设上。同时对路 面的质量也提出了更高的要求，路面压实度是一项重要的指 标。然而实际情况是，很多验收合格、压实度评为满分的路 面，开放通车很短时间以内，路面出现洼坑、槽辙，路面提 前破坏。 合工程试验的实践提出一些看法，其目的是想抛砖引玉，汲取一些有用的东西，使我们的沥青路面性能更好，寿命更长。 1.1钻芯法测定沥青面层密度 沥青混合料面层的施工压实度是指按规定方法测得的混合料试样的毛体积密度与标准密度之比，以百分率表示。对沥 青混合料，国内外均以取样测定作为标准试验方法。 按“路面钻孔及切割取样方法”钻取路面芯样，芯样直径不宜小于 Φ100mm 。当一次钻孔取得的芯样包含有不同层位 的沥青混合料时，应根据结构组合情况用切割机将芯样沿各 层结合面锯开分层进行测定。 1.1.2测定试件密度 将钻取的试件在水中用毛刷轻轻刷净粘附的粉尘。如试件边角有松散颗粒，应仔细清除。 将试件晾干或用电风扇吹 干不少于24h，直至恒重。 按现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJO52 2000)的沥青混合料试件密度试验方法测定试件的视密度或毛体积密度。当试件的吸水率小于 2％时，采用水中重法或 表干法测定；当吸水率大于 2％时，用蜡封法测定；对空隙 率很大的透水性混合料及开级配混合料用体积法测定。 1.1.3计算 当计算压实的沥青混合料的标准密度采用马歇尔击实试件成型密度或试验路段钻孔取样密度时、沥青面层的压实度计 算是芯样的视密度或毛体积度除以标准密度乘100。 由沥青混合料实测最大密度计算压实度时，进行空隙率折算，作为标准密度，再计算压实度。 1.2压实度检测结果评定 路基、路面压实度以1～3km 长的路段为检验评定单元， 按要求的检测频率及方法进行现场压实度抽样检查，求算每 一测点的压实度Ki。 计算检验评定段的压实度代表值K(算术平均值的下置信 界限) 当KK0且全部测点大于等于规定值减1 个百分点时，评 定路段的压实度可得规定的满分；当KK0 时,对于测定值低 于规定值减1 个百分点的测点，按其占总检查点数的百分率 计算扣分值。 注：K0—压实度标准值，我国规范对压实度要求规定为96%。。 马歇尔试验方法建立于20世纪50 年代末到60 年代初。创 立此方法时的基本理论依据是在室内用某一击实功得到的试件密度与使用多年道路上沥青混凝土的最终密度相等。当 前公路上的交通状况与20 世纪50 年代末到60 年代初相比， 已发生了显著变化。货车的轴载质量和轮胎的充气压力增 大，交通量显著增加，高压轮胎的应用增多，这些都会使路 上沥青混合料的最终密度超过建立马歇尔方法时的水平。 因此，对当前我国重交通道路，特别是重交通高速公路上沥青混凝土面层马歇尔试验需要考虑增大击实功能，使得到 的标准密度与现实重交通特别是重载交通高速公路上沥青 面层的最终密度相同。 (2)现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000) 规定，当采用较大粒径的沥青混合料时，将大于 26.5mm 的集料用等量的 13.2mm～26.5mm 集料代替(替代 法)，也可采用直径 Φ152.4mm 的大型圆柱体试件。这种替 代法必将破坏原定沥青混合料的矿料级配，替代量愈大，级 配被破坏得愈严重。众所周知，矿料级配对用同样试验方法 得到的沥青混合料的密度有显著影响。因此，用替代法得到 的沥青混合料的密度不能代替这种沥青混合料在所定击实 功下的密度。用此结果来计算压实度，显然是不合适的。大 型马歇尔试验方法在我国才刚开始使用，还不成熟，相关的 验收标准还未跟上。 052-2000)所要求的击实温度，石油沥青120～150，改 性沥青140～170。实际上，沥青混合料的密度对击实温 度非常敏感。下表是相同级配的沥青混合料，在不同击实温 度下测得的密度。 击实温度都满足规程要求，测得的标准密度相差达0.038 3g/cm。少数施工单位，为了追 求现场较大的压实度，有意降低击实温度，使所得密度较小， 以这样的密度作为标准密度，显然不合适。很有必要将规程所要求的击实温度范围进一步缩小，减少标准密度受人为 影响。 沥青混凝土的压实度对沥青混凝土的物理力学性质有着至关重要的影响。我国高速公路路面结构78%是沥青路面，设 计使用期一般为15 年。调查表明，通车仅2～3 年的个别高 速公路的沥青路面巳大面积早期破坏。早期破坏中的水破 坏、槽辙、松散都与沥青面层压实度不足有关。 我国现行《沥青路面施工及验收规范》(GB50092-96) 对沥青混合料的压实标准建立于80 年代。近若干年来，我 国高速公路施工工地所用的压路机品种、吨位和技术性能都 显著多于、高于和优于十多年前的状况，客观上早已具备了 提高压实标准的条件。实践证明，只要严格要求、加强管理， 完全可以把压实度提高一到二个百分点。 4.1增大马歇尔试验击实功能，使得到的标准密度与现实 重交通特别是重载交通高速公路上沥青面层的最终密度相 4.2进一步规范完善大型马歇尔试验方法及相关的验收标 4.3缩小击实温度范围，减少标准密度受人为影响。 4.4提高沥青面层的压实度，建议表面层压实度为不小于 98%，中面层和（或）底面层为不小于97%。 沙庆林编著.高等级公路半刚性基层沥青路面.北京：人民交通出版社，1998。 沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防.北京：人 民交通出版社，2001。 江苏省高速公路建设指挥部南京 210004 要：本文通过沪宁高速公路沥青混凝土路面面层实践，对马歇尔密度的压实度和最大理论密度的压实度进行了对 比，得出关系式，分析了两种检验压实度方法的优缺点，并 提出作者的建议。 关键词：公路面层 检测方法研究 我国沥青路面施工技术规范规定，沥青混凝土路面面层压实度的检测方法，是从成型的面层中钻取芯样，按 JTJ052-93《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》规定方 法测定芯样密度。沥青混合料的标准密度以沥青拌和厂取样 试验的马歇尔试件密度为准。路面中 取出芯样密度测定方 法应与马歇尔试件标准密度测定方法相同。这样用沥青混合 料马歇尔试件标准密度计算的压实度称为马歇尔密度的压 实度，我国规范对压实度要 求规定为96%。 在沪宁高速公路沥青混合料路用性能试验与评估报告中引用了美国Superpave 沥青混合料设计方法，检验沥青路面面 层压实度是 用沥青混合料最大理论密度标准进行计算，芯 样密度仍按上述方法从路面面层中钻取实测，压实度要求标 92%。最大理论密度是取松散沥青混合料用真空法测定(T0711-93)，将混合料试样浸入水中，在真空度为97.3kPa 下持续152min，解除负压后测定其最大理论密度。这样用 最大理论密度计算 的压实度称为最大理论密度的压实度。 根据沥青混合料的结构理论，对于同一种级配类型的沥青混合料，上述两种压实度应存在相关关系。现将沪宁高 公路一些标段路面的下面层(AC-25型沥青混合料)、中面层(AC-25型沥青混合料)和上面层(AC-16B 型沥青混合料) 两种压实度检测结果 按下式线性关系作回归分析： 对比分析表1所列检测结果，可得出如下结果： (1)两种不同的压实度值，具有良好的线性关系，相关系数已接近于1。 按我国沥青路面施工技术规范，沥青混凝土路面面层压实度合格标准为 96%。当马歇尔密度的压实度X=96 时，其对应的最大理 论密度的压实度Y值：上面层各 标段的算术平均值为91.71， 中面层平均值为92.34，下面层平均值为91.15。由此可见，我国规范按马歇尔密度的压实度要求达到 96％与美国 Superpave 法按最大理论密度的压实度要求到92%的标准是 一致的。 路段苏州A 苏州A 苏州A 苏州B 常州D 镇江E 镇江 镇江F南京G 镇江F 南京G 结构层位上面层 上面层 上面层 上面层 上面层 上面层 上面层 中面层 中面层 下面层 下面层 1814 马歇尔试件密度(gcm3) 2.603 2.593 2.590 2.444 2.572 2.512 2.497 2.446 2.4622.424 2.443 最大理论密度(gcm3) 2.715 2.709 2.715 2.561 2.699 2.638 2.626 2.545 2.5542.554 2.572 2.15116.211 4.800 5.424 18.276 4.512 1.043 2.481 -1.050 0.674 0.666 0.9360.791 0.904 0.899 0.765 0.906 0.940 0.935 0.974 0.942 0.943 0.9950.952 0.999 0.993 0.951 1.000 0.999 0.986 1.000 0.999 0.991 96.8396.77 96.94 96.59 96.43 96.43 96.63 98.76 99.96 97.98 99.34 92.8392.71 92.44 92.25 91.87 91.83 10 91.88 94.88 96.34 93.01 94.39 当x＝96 92.0192.15 91.58 91.73 91.72 91.49 91.28 92.24 92.45 91.11 91.19 注：r--相关系数；x--马歇尔密度的压实度 算术平均值；y--最大理论密度的压实度算术平均值。 (3)对于马歇尔密度的压实度，分子和分母试件密度值的测定方法相同。因此，作为高速公路路面面层，不论是那种级 配类型的沥青混合料，均可采用相同 的压实度合格标准， 即现行规范的96%；对于最大理论密度的压实度，分子和分 母密度的试样状态和测定方法均不相同。因此，相应的压实 度也应按不同级配类型 的沥青混合料采用不同的合格标 值AC-25型沥青混凝土中面层为92.34，AC-25型沥青混凝土下面层为 91.15， 虽然原材料均相同，由于混合料级配不同，故最大理论密度 的压实度相差1.19 个百分点。 (4)作为沥青路面面层压实度的检验方法，马歇尔密度的 压实度也存在一定的不足，即马歇尔试件的标准密度由于制 件时取样不均匀和击实温度掌握得不准确， 的大小。但在工程实施中按每日上、下午在拌和出料现场取样马歇尔试件的实测密度为依据，能更好地符合实际，并 减少差异。最大理 论密度的压实度检验方法的缺点是必须 随沥青混合料级配类型而制定不同的压实度合格标准，而且 即使同一级配类型的沥青混合料，其级配曲线接近上限与接 11 近下限 面层压实度也会有较大差异。最大理论密度的压实 度检验方法的优点是易于规范化操作，所得数值也较稳定， 并且由该压实度按下式可直接算得沥青路面面层在检测 (5)根据以上分析，就沥青路面面层压实度的检验，目前采用我国现行沥青施工技术规范规定的马歇尔密度的压实度 方法仍是可行的。建议在江苏省高速公 路建设的施工过程 控制中，压实度提高一个百分点的要求。同时在工程实践中 不断积累最大理论密度压实度的对比资料，待经国内高速公 路对最大理论密度的压实度 方法实践验证后再予考虑试 (1.重庆交通大学土木建筑学院,重庆400074;2.重庆鹏方路 面工程技术研究院有限公司,重庆 400054)摘 要:通过无核密 度仪在浙江舟山大陆连岛沥青路面施工过程中的应用,结合 实测密度数据绘制碾压遍数与密度值的关系图表,通过分析 得出:无核密度仪可以用于SMA沥青面层施工中压实度的实 时、快速、无损检测,保证工程进度、确保施工质量。 (1.ChongqingCommunicationUniversity,Chongqing400074,China;2.ChongqingPengfangPavementEngineeringResearc Abstract:Inthispaper,theresultisgottenthroughtheapplicationofPQIintheasphaltpavementcon-structionprojectofZhejia ngZhoushancross-sea-bridge,combinedwiththeactualcollecte 13 dtestingdensitytodrawthechartoftimesoflaminatingandthere adingofdensity,andthroughmyanalysis,thatis:PQIcanbeusedi nthecompactiontestingofSMAtypeasphaltsurfacelayerconstr uctionwiththecharacteris-ticsofrea-ltime,fast,non-destructive .PQIisimportantforassuringtheprogressofworks,andinsuring thecontrolofconstructionquality.AndPQIhasgoodpracticalap plicationvalue.Keywords:asphaltsurfacelayer;PQI;real;com paction 沥青混凝土面层压实度是保证路面结构强度和使用 寿命极其重要的一个指标,压实质量的好坏直接影响到材料 整体的强度、稳定性及耐疲劳特性。因此,沥青路面面层的压 实越来越被工程人员关注。传统的方法主要是在施工现场钻 芯取样,在实验室里利用表干法、水重法、蜡封法等进行密度 测定,费时费力。这是因为是碾压成型后测定的密度,不能够 模拟现场施工过程,对现场实时检测其压实度并没有实际的 指导意义。核子密度仪虽然能够做到对路面无损快速检测, 但是需要对路面发射放射线,对人的健康造成危害,所以也不 尽人意。无核密度仪(PavementQualityIndicator,PQI)是一种 无损检测设备,根据材料的介电常数可大量获得密度、温度、 湿度、压实度等数据,具有快速、无放射源、操作方便简单等 特点,对于实时监控施工过程将会有良好的应用前景和实际 应用价值。 收稿日期:2009-12-0414 作者简介:崔龙锡(1981-),男,硕士研究生,助理工程师,研究方向: 本次课题在浙江舟山大陆连岛工程中,采用POI K28+650~K32+620段上面层 SMA-13 实际测得的数据讨 论碾压遍数与密度值的关系。 PQI的工作原理及标定 1.1PQI 的工作原理 PQI利用发射的电磁波在材料中的能量吸收和损耗检测材 料的密度。材料对电磁波吸收能量和损耗取决于材料的介电 常数。材料总的介电常数发生变化,从而对电磁波吸收能量的 能力产生变化。电磁密度仪通过检测电磁波能量的吸收和损 耗的程度,反映材料的密度变化。但这样测得的密度变化是一 种相对的变化,而不是密度的绝对值变化,其检测结果不能用 于质量控制和验收。1.2 PQI 的标定 不同类型的混合料,介电常数不一样,PQI测定的特性值也 不一样。因此,为了得到准确的密度测试值,必须对不同的混 合料进行标定,以便使测定的 交通科技与经济第12 利用单点模式对其进行标定,表1为SMA-13 15 SMA-13标定数据 12345中心点25762562256225872598 10点方向25792558256125782597 中芯样密度为钻芯取样后在实验室得到的密度值,标定值实际上是PQI 读值与芯样密度值差值的平均值。将其输入 PQI 中,保证数据能够准确反映现场混合料的密度值。 16 金塘大桥SMA-13密度实测数据 K28+650K29+590K30+580K31+750K32+62024782579263926752664265626472655 PQI在压实度检测中的应用 浙江舟山大 K28+650~K32+620段上面层 SMA-13 进行全面测试,结合这 些实时测得的密度数据换算压实度,绘制了碾压遍数与密度 值的关系图。 具体操作:首先将未经压路机碾压的混合料在某个桩号(一般为标定的 10m 桩)的横向位置中随意选择两点用喷漆的方 式做好记号(PQI 说明书上是用粉笔,但是在现场粉笔很容易 被混合料的高温所融化,且压路机碾压过后找不到正确位置, 这样测得的数据显然不会很准确;喷漆时要喷成弧形,因为 PQI 底盘是圆,为了下次读数时与上一次仪器的方向基本保 持一致),迅速读取数据并记录,然后压路机静压一遍后记录数 17 据并注明为/碾压前 0,往后开始进入复压阶段,每来回碾压算 一次记录数据,直到终压结束,这样一个点的数据才算记录完 成。等终压结束后对对应桩号的横断面每隔 1.5m 测得横断 面数据,分析整个断面的压实均匀情况。2.1 SMA-13 主要在金塘大桥K28+650~K32+620 段上面层 SMA-13 时检测,厚度为4cm,压路机组合方式为:初压为 13t 的钢轮压 路机(第一次碾压为静压,而后全程震动),复压为13t 的钢轮压 路机(全程震动),终压为10t 的钢轮压路机(全程未震动)。 为在金塘大桥上实时测得的数据,图1为根据这些实测 数据绘制的碾压遍数与密度值曲线图。 遍第10遍第12 金塘大桥SMA-13碾压-密度值曲线 分析图1可知:SMA 混合料一开始经过3、4 遍的碾压时压 实度增加明显,4~8 遍时压实度略微有下降的趋势,最终在 8~10 遍的碾压过后慢慢趋于平衡。前面已经确定最大理论密 的施工现场实测数据经过计算得出,静压时压实度达到了 95%以上,校核温度、压路机喷的水等 因素对测试数据带来的影响,可以得出,初压对 SMA 混合料 压实度的重要性,复压时虽然压实度略微的下降,但最终趋于 平衡时仍能达到最大理论密度的98%以上,满足规范要求。 SMA混合料施工时,因为碾压温度及碾压有效时间对保 18 证压实度有至关重要的意义,在保持 期崔龙锡,等:采用无核密度仪检测沥青面层压实度#71# 碾压温度并在不出现推移的前提下尽可能实施碾压,碾压应按/紧跟、慢压、高频、低幅 的原则进行,初压工序以形成压实度为主,复压工序以稳定为主,8~10 宜过多,既可避免形成过压情况,对其路用性能产生影响,保证SMA 路面的密实度和平整度。 2.2横断面数据分析 可以看出:终压结束后,密度在距中央分隔带3m的位置最大,距7.5m位置密度较大,均为两台压路机各自碾压的重 点部位;在距 6m 的位置有一个密度低值,为两台压路机碾压 的真空地带;两端的密度值较小, 出人们的视线。PQI既是无损检测设备,又可大量、实时、 快速地检测面层密度。通过近期在浙江舟山大陆连岛工程金 唐大桥上的应用,证明了标定后的 PQI 可以实时监控沥青面 层施工中的压实度变化情况,对保证施工质量、确保工程进度 有实际的应用价值、有良好的应用前景。前场实时监控仪器 对温度极为敏感,压路机喷的水也对其造成影响,特别像 AC 路面检测时胶轮压路机碾压过后使得面层凹凸不平对数据 有一定影响,理论上碾压后密度应该增加,但根据实测数据是 19 下降的,有待进一步研究。 价高性能沥青路面压实工艺[J].公路,2008(2):42-43.[2]李雪锋.SBS 改性沥青路面的施工[J].中国新技术新产 [5]JTGF40-2004公路沥青路面施工技术规范[S].北京: 金塘大桥SMA-13横断面实测密度值 [6]JTJ052-2000公路工程沥青与沥青混合料试验规程 测中的应用[J].武汉理工大学学报,2007,29(9):22-24.[8]张凯.沥青混凝土面层压实工艺探讨[J].公路交通科技, 是控制施工质量的最关键指标之一。传统方法中,钻芯处很20 容易发生水损害,尤其是上面层;核子密度仪因发射的放射线 对人的健康造成危害已经渐渐淡 沥青路面是由以沥青材料作为结合料,粘结矿料而修筑的面层与各类基层、垫层所组成的路面结构。与水泥路面相比, 沥青路面具有表面平整、接缝、行车舒适、耐磨性好、振动 小、噪声低、施工期短、护维修方便等优点,因而获得越来越 广泛的应用。但是我国沥青路面经常发生早期损坏,其中之一 是沥青路面“压实度”低所造成。没有得到很好压实的沥青混 合料,空隙率加大,使用过程中水容易进入空隙造成水损害。 同时行车碾压会造成混合料的压密变形而形成不正常的车 辙,这一切都严重影响沥青路面耐用性能。因此在施工过程中, 如何采取有效的措施和施工方法,保证沥青路面面层压实度, 21 显的非常重要。 沥青路面的压实度主要与受压实时,混合料的温度、压实工艺、压实机械三大因素影响。 2.1混合料的温度 沥青的粘度受温度的影响而升高或降低,在初压时温度过高或过低都应避免,当碾压温度过高时,沥青粘度低,混合料易 错位活动,推移现象较严重,还易出现裂纹。当碾压温度过低 时,沥青粘度低又难以压实,如过度碾压就会出现发裂现象。 2.2压实工艺 压实程序分初压、复压、终压,初压的目的是整平和稳定混合料,同时为复压创造条件,是压实的基础。复压的目的是使 混凝土合料密实、稳定、成型,混合料的密实程度取决于这道 工序。终压的目的是消除轮迹,最后形成平整压实面。 2.3压路机的型号 22 我国常用的沥青路面压路机主要有:静力光轮压路机、轮胎压路机和振动式压路机,不同的压路机有各自的特点,选择合 适的压路机,可使沥青路面面层的压实度得到保证。由于振动 压路机振动产生的冲击力使得单位线压力大大提高并且当 振动压路机对表面连续地快速冲击时,相同频率的压力波穿 入材料层内,还会使材料的颗粒发生移动,重新进行排列而使 之密实,所以振动压路机目前得到广泛的应用。 3.1控制摊铺后的温度