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摘要:路面质量的好坏直接影响行车速度、运输成本、行车安全和舒适性,路面质量也会影响到公路的寿命。路面质量好,使用中的养护费用就会很小,路面质量差,通车后很快在重车的碾压下,就会出现塌陷、开裂、泛油等早期破坏现象,不得不重新翻修,道路的翻修不仅造成经济上的浪费,而且,影响正常交通。
关键词:沥青混凝土路面 质量控制
高质量的沥青混凝土路面应具有以下品质:
①路面有较好的平整度,可以使车辆安全、舒适、高速地行驶,提高道路通行能力。②路面具有足够的承载力,在重车的碾压下,不会出现车辙、路面龟缩和反射裂缝以及水损害的早期破坏。③路面应具有足够的稳定性,在高温下不会软化,雨水不会渗漏,冬天在冻融循环作用下不会出现开裂等病害,长期使用不会出现老化等现象。④具有良好的抗滑能力,特别是城市道路,交通繁忙,如果路面过滑或太过粗糙都会给汽车的制动造成影响,进而有可能造成严重的交通事故。⑤具有很好的环保性能,道路表面的纹理在行车时可以吸收轮胎行驶的噪声,下雨时雨水可以顺着纹理排出路面,行车时不会造成雨水飞溅。乌黑的路面在阳光下不产生反光,驾驶员行车时可以减少视觉疲劳。
沥青混凝土路面的质量主要取决于路面材料的质量、施工人员、施工设备的能力、施工组织计划以及施工质量的管理和控制,路面施工质量的控制主要在于路面压实度、弯沉值、平整度和抗滑性能的控制,只有对这些指标进行严格的控制,才能保证获得合格的沥青混凝土路面。
1 沥青路面压实度的检测
对任意一种沥青路面而言,压实度都是施工工艺中最重要的施工质量管理项目,在路面质量评定中也是一个重要指标。沥青混凝土面层的压实度表示实际道路施工时碾压是否达到要求,标定方法是用路面取样测出密度与用该种沥青混合料进行马歇尔试验所得到的标准密度的比值。压实度常用的方法路面取样法和核子密度仪测定法。
1.1 路面取样法 路面取样法是指按照规定在路面上选择相应数量的点,分别钻取芯样,将芯样送往实验室测定,测定一般采用马歇尔试验。压实度即为沥青混凝土标准密度与路面取样测出密度的比值。标准密度是指在实际施工当天,从拌合厂取实际生产的沥青混合料样品进行马歇尔试验而得到的密度值,在拌合生产时,每天上午和下午各取一次取样试验。
1.2 核子密度仪测定压实度 核子密度仪测定的原理:核子密度仪由γ射线源、探测器、读数显示设备等组成。将核子密度仪放在被测地面上,打开射线源,射线源发出γ射线,射线穿入铺层材料,一部分被材料所吸收,另一部分被散射,射线的吸收量随材料密度的增加而增加,当射线的吸收量增大时,射线的散射量就会减少。探测器可以测量散射的射线,被测材料的密度大,射线被材料吸收的多,散射线就会减少,探测器测得的散射射线就少,反之则反。核子密度仪通过测量散射的射线的强度,间接地测量出材料的密度。读数显示设备可以将测量结果转换成材料的密度显示出来。
特别注意在操作过程中由于γ射线有较强的放射性,工作人员可能接触到放射线的辐射,因此,使用核子密度仪时必须严格遵守安全操作规程,如果操作合理,射线辐射的计量较小,不会对人体造成危害,核子密度仪是足够安全的。
2 路面弯沉检测
路面弯沉检测是我国柔性路面强度测量的一项主要指标。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。
2.1 自动弯沉仪法 自动弯沉仪利用杠杆原理进行快速连续测量,属于静态测试的范畴。自动弯沉仪法克服了贝克曼梁检测时测速慢且受人为因素影响较大等缺点,是一种高效测定路面弯沉的自动化设备,可对路面进行高密集点的强度测量,适用于路面施工质量控制、验收及路面养护管理。
2.2 落锤式弯沉仪法(FWD) FWD检测基本原理是:落锤式弯沉仪产生一个荷载脉冲来模拟行驶中的车轮荷载的影响。一个质量快从选定的高度落下产生冲击荷载。施加的荷载由一个重载的荷载传感器测量出并通过一个直径为3000毫米的承载板传递到路面,导致路面产生弯沉。弯沉由地震检波器测量同时提供“弯沉盆图”,从而可评价多层路面结构。
2.3 激光弯沉测定仪法 激光弯沉仪也是一种无损检测设备,操作简单,读数稳定精度高,克服了原来检测弯沉仪器的缺点。该仪器依靠激光作为臂长,利用激光一硅光电池原理测定回弹弯沉值。测定前,需设置一个零值点,当被测汽车驶离测点时路面产生回弹,带动固定于地面的硅光电池测头上升,激光束射进小孔落到硅光电池上产生电流,从而根据电流的大小可以测定出路面实际的回弹变形数值。
3 路面平整度检测
路面平整度可定义为路面表面诱使行驶车辆出现振动的高程变化,它是路面使用性能的一项重要指标。因此平整度的检测是路面施工和养护的一个非常重要的环节。常用的设备包括3m直尺、连续式平整度仪、车载式颠簸累积仪和激光路面平整度测定仪等。其中3m直尺和连续式平整度仪由于使用的局限性目前应用较少,通常在检测路面平整度检测技术时主要采用车载式颠簸累积仪和激光路面平整度测定仪。
3.1 车载式颠簸累积仪 测定时测试车以一定的速度在路面上行驶,路面的凹凸不平引起汽车的激振,通过机械传感器可测量后轴同车厢之间的单向位移累积值VBI,以cm/km计。VBI越大,说明路面平整度越差。
车载式颠簸累积仪测定路面平整度速度快,价格低廉,操作简便。可用其检测的结果评定路面的施工质量和使用期的舒适性。
3.2 激光路面平整度测定仪 激光路面平整度测定仪是一台装备有激光传感器。加速度计和陀螺仪的测定车,它同时具有先进的数据采集和处理系统。工作是测试车以一定的速度在路面上行驶,固定在汽车底盘上的一排激光传感器通过测试激光束反射回读数器的角度来测试路面,这个距离信号同测试车上装的加速度计信号进行互差,消除测试车自身的颠簸,输出路面真实断面信号。信号处理系统将来自激光传感器的模拟信号转换成数字信号并记录下来。随着汽车的行进,每隔一定间距,采集一次数据。通过数据分析系统,可显示打印国际平整度指数等平整度检测结果。
4 路面抗滑性能检测
路面抗滑性能是路面使用性能的重要组成部分,直接影响到道路行车安全。路面抗滑性能通常用摩擦系数和构造深度两个指标来表征:路面横向摩擦系数表示路面在潮湿状态下的横向附着能力,即在雨天车辆在该道路上行驶,转弯时的车轮横向抗滑能力;一定面积内道路表面凹凸不平的开口孔隙的平均深度,即宏观构造深度,用TD表示,也可以用来表示道路表面的粗糙程度。
摩擦力系数采用横向力系数测试仪进行测试。横向力系数测试仪为在测定车上装有与车辆行驶方向20°角的测试轮。测定时,测定车以一定速度行驶,标准车速为50km/h,到达被测路段后,供水系统洒水,降下测试轮,由于实验轮以20℃角滚动,必然产生横向力,路面横向摩擦系数为轮胎与潮湿路面之间的摩擦阻力与接触面积的比值,用字母SFC表示,该参数无量纲。
构造深度一般采用铺砂法测量,量筒内装满砂子,将砂子铺撒在被测路面上,砂子进入道路表面的孔隙中,將高出表面的砂子向外铺,所有砂子都进入路面的孔隙中,直至铺成圆形,测量铺撒圆形的直径φ,构造深度即为量筒的容积除以铺撒成圆形的面积。
沥青路面必须要进行严格的质量管理,目前,对沥青路面各项指标的检测技术也越来越完善,检测速度也越来越快,效率越来越高,结果越来越精确。因此,在实际施工过程中,借助各种检测设备要把施工质量控制和施工进度、施工方法紧密结合,才能保证道路路面的质量符合我们使用的要求,防止沥青混凝土路面的早期破坏。
关键词:沥青混凝土路面 质量控制
高质量的沥青混凝土路面应具有以下品质:
①路面有较好的平整度,可以使车辆安全、舒适、高速地行驶,提高道路通行能力。②路面具有足够的承载力,在重车的碾压下,不会出现车辙、路面龟缩和反射裂缝以及水损害的早期破坏。③路面应具有足够的稳定性,在高温下不会软化,雨水不会渗漏,冬天在冻融循环作用下不会出现开裂等病害,长期使用不会出现老化等现象。④具有良好的抗滑能力,特别是城市道路,交通繁忙,如果路面过滑或太过粗糙都会给汽车的制动造成影响,进而有可能造成严重的交通事故。⑤具有很好的环保性能,道路表面的纹理在行车时可以吸收轮胎行驶的噪声,下雨时雨水可以顺着纹理排出路面,行车时不会造成雨水飞溅。乌黑的路面在阳光下不产生反光,驾驶员行车时可以减少视觉疲劳。
沥青混凝土路面的质量主要取决于路面材料的质量、施工人员、施工设备的能力、施工组织计划以及施工质量的管理和控制,路面施工质量的控制主要在于路面压实度、弯沉值、平整度和抗滑性能的控制,只有对这些指标进行严格的控制,才能保证获得合格的沥青混凝土路面。
1 沥青路面压实度的检测
对任意一种沥青路面而言,压实度都是施工工艺中最重要的施工质量管理项目,在路面质量评定中也是一个重要指标。沥青混凝土面层的压实度表示实际道路施工时碾压是否达到要求,标定方法是用路面取样测出密度与用该种沥青混合料进行马歇尔试验所得到的标准密度的比值。压实度常用的方法路面取样法和核子密度仪测定法。
1.1 路面取样法 路面取样法是指按照规定在路面上选择相应数量的点,分别钻取芯样,将芯样送往实验室测定,测定一般采用马歇尔试验。压实度即为沥青混凝土标准密度与路面取样测出密度的比值。标准密度是指在实际施工当天,从拌合厂取实际生产的沥青混合料样品进行马歇尔试验而得到的密度值,在拌合生产时,每天上午和下午各取一次取样试验。
1.2 核子密度仪测定压实度 核子密度仪测定的原理:核子密度仪由γ射线源、探测器、读数显示设备等组成。将核子密度仪放在被测地面上,打开射线源,射线源发出γ射线,射线穿入铺层材料,一部分被材料所吸收,另一部分被散射,射线的吸收量随材料密度的增加而增加,当射线的吸收量增大时,射线的散射量就会减少。探测器可以测量散射的射线,被测材料的密度大,射线被材料吸收的多,散射线就会减少,探测器测得的散射射线就少,反之则反。核子密度仪通过测量散射的射线的强度,间接地测量出材料的密度。读数显示设备可以将测量结果转换成材料的密度显示出来。
特别注意在操作过程中由于γ射线有较强的放射性,工作人员可能接触到放射线的辐射,因此,使用核子密度仪时必须严格遵守安全操作规程,如果操作合理,射线辐射的计量较小,不会对人体造成危害,核子密度仪是足够安全的。
2 路面弯沉检测
路面弯沉检测是我国柔性路面强度测量的一项主要指标。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。
2.1 自动弯沉仪法 自动弯沉仪利用杠杆原理进行快速连续测量,属于静态测试的范畴。自动弯沉仪法克服了贝克曼梁检测时测速慢且受人为因素影响较大等缺点,是一种高效测定路面弯沉的自动化设备,可对路面进行高密集点的强度测量,适用于路面施工质量控制、验收及路面养护管理。
2.2 落锤式弯沉仪法(FWD) FWD检测基本原理是:落锤式弯沉仪产生一个荷载脉冲来模拟行驶中的车轮荷载的影响。一个质量快从选定的高度落下产生冲击荷载。施加的荷载由一个重载的荷载传感器测量出并通过一个直径为3000毫米的承载板传递到路面,导致路面产生弯沉。弯沉由地震检波器测量同时提供“弯沉盆图”,从而可评价多层路面结构。
2.3 激光弯沉测定仪法 激光弯沉仪也是一种无损检测设备,操作简单,读数稳定精度高,克服了原来检测弯沉仪器的缺点。该仪器依靠激光作为臂长,利用激光一硅光电池原理测定回弹弯沉值。测定前,需设置一个零值点,当被测汽车驶离测点时路面产生回弹,带动固定于地面的硅光电池测头上升,激光束射进小孔落到硅光电池上产生电流,从而根据电流的大小可以测定出路面实际的回弹变形数值。
3 路面平整度检测
路面平整度可定义为路面表面诱使行驶车辆出现振动的高程变化,它是路面使用性能的一项重要指标。因此平整度的检测是路面施工和养护的一个非常重要的环节。常用的设备包括3m直尺、连续式平整度仪、车载式颠簸累积仪和激光路面平整度测定仪等。其中3m直尺和连续式平整度仪由于使用的局限性目前应用较少,通常在检测路面平整度检测技术时主要采用车载式颠簸累积仪和激光路面平整度测定仪。
3.1 车载式颠簸累积仪 测定时测试车以一定的速度在路面上行驶,路面的凹凸不平引起汽车的激振,通过机械传感器可测量后轴同车厢之间的单向位移累积值VBI,以cm/km计。VBI越大,说明路面平整度越差。
车载式颠簸累积仪测定路面平整度速度快,价格低廉,操作简便。可用其检测的结果评定路面的施工质量和使用期的舒适性。
3.2 激光路面平整度测定仪 激光路面平整度测定仪是一台装备有激光传感器。加速度计和陀螺仪的测定车,它同时具有先进的数据采集和处理系统。工作是测试车以一定的速度在路面上行驶,固定在汽车底盘上的一排激光传感器通过测试激光束反射回读数器的角度来测试路面,这个距离信号同测试车上装的加速度计信号进行互差,消除测试车自身的颠簸,输出路面真实断面信号。信号处理系统将来自激光传感器的模拟信号转换成数字信号并记录下来。随着汽车的行进,每隔一定间距,采集一次数据。通过数据分析系统,可显示打印国际平整度指数等平整度检测结果。
4 路面抗滑性能检测
路面抗滑性能是路面使用性能的重要组成部分,直接影响到道路行车安全。路面抗滑性能通常用摩擦系数和构造深度两个指标来表征:路面横向摩擦系数表示路面在潮湿状态下的横向附着能力,即在雨天车辆在该道路上行驶,转弯时的车轮横向抗滑能力;一定面积内道路表面凹凸不平的开口孔隙的平均深度,即宏观构造深度,用TD表示,也可以用来表示道路表面的粗糙程度。
摩擦力系数采用横向力系数测试仪进行测试。横向力系数测试仪为在测定车上装有与车辆行驶方向20°角的测试轮。测定时,测定车以一定速度行驶,标准车速为50km/h,到达被测路段后,供水系统洒水,降下测试轮,由于实验轮以20℃角滚动,必然产生横向力,路面横向摩擦系数为轮胎与潮湿路面之间的摩擦阻力与接触面积的比值,用字母SFC表示,该参数无量纲。
构造深度一般采用铺砂法测量,量筒内装满砂子,将砂子铺撒在被测路面上,砂子进入道路表面的孔隙中,將高出表面的砂子向外铺,所有砂子都进入路面的孔隙中,直至铺成圆形,测量铺撒圆形的直径φ,构造深度即为量筒的容积除以铺撒成圆形的面积。
沥青路面必须要进行严格的质量管理,目前,对沥青路面各项指标的检测技术也越来越完善,检测速度也越来越快,效率越来越高,结果越来越精确。因此,在实际施工过程中,借助各种检测设备要把施工质量控制和施工进度、施工方法紧密结合,才能保证道路路面的质量符合我们使用的要求,防止沥青混凝土路面的早期破坏。