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【摘 要】 文章简述了雷达无损检测技术的基本测试原理，运用雷达无损检测技术，分别对同一段落、同一断面、同一区域的沥青混凝土路面压实质量进行了检测试验分析，并对沥青混凝土路面压实质量检测现场试验数据进行了汇总分析，对沥青下面层压实质量进行了检测评价。
【关键词】 路面雷达无损检测技术；沥青混凝土路面；压实质量；检测试验
引言：
沥青混凝土路面的压实质量直接关系到整个道路工程的施工質量与功能实现。传统的沥青混凝土路面的压实检测方法对路面造成了较大的破坏，严重缩短了公路的使用寿命，而且检测效率低、偶然性大、代表性差，已不适合现代高速公路发展的需要。路面雷达无损探测技术，能够快速准确的压实度、对路面无损、精确度高。本文将对路面雷达无损检测技术在沥青路面压实质量检测中的应用展开具体探讨与论述。
1 雷达无损检测技术的基本测试原理概述
以复合介质均方根模型为例解释路面雷达检测沥青路面压实质量测试原理，复合介质均方根模型也称为体积模型，也就是复折射率法（CRIM）。假设复合介质由空气、沥青以及固体填料三相介质组成，如图1所示。显然，探地雷达所发射的脉冲电磁波在复合介质层内的旅行时间等于各段脉冲旅行时间之和：
Δt=Δta+Δtw+Δts（1）
式中：Δt，Δta，Δtw和Δts分别为复合介质层及空气、沥青和固体填料段的反射脉冲旅行时间（也称为双程走时）。
图1 体积模型示意
探地雷达所发射的脉冲电磁波在介质中传播的速度为：
（2）
式中：c为真空中的光速（0.3m/ns）；εr为介质的相对介电常数。
脉冲电磁波在介质中双程走时为：
Δt=2h/v（3）
考虑式（2）和式（3），则式（1）可转化为：
（4）
式中：εa，εw和εs分别为复合介质中空气、沥青和固体填料的介电常数；h为总厚度；ha，hw和hs分别为空气、沥青及固体填料段的厚度；θa，θw和θs分别为空气、沥青和固体填料的体积百分含量。
式（4）即是考虑三相介质（空气、沥青、固体）时复合介质介电常数的体积模型公式。
在对新铺沥青面层的压实度进行检测评定时，由于其含水量微弱可忽略，路面雷达实时分析路面材料的介电常数，利用沥青混合料的介电常数、体积比、密度三者之间的内在联系，实现密度、压实度的快速检测。
2 雷达无损检测技术在沥青混凝土路面压实质量检测分析
A高速公路为双向4车道，全封闭，平原微丘区高速公路。设计车速为120km/h。沥青路面结构为：8cm厚AC-25粗粒式沥青混凝土下面层+6cm厚AC-20中粒式沥青混凝土中面层+4cm厚AC-13改进型抗滑表层。
结合A高速公路沥青下面层施工进度情况，选取有代表性路段，利用路面雷达检测沥青混凝土介电特性，取芯验证芯样毛体积密度和压实度，研究现场摊铺情况下沥青混凝土介电特性与压实指标的相关性。
本次试验采用美国PulseRadar公司的路面雷达检测系统RodarV，配置中心频率为1GHz天线。主要技术指标如下：①天线类型双基型空气耦合式天线；②系统测速可达110km/h；③采样频率5MHz；④雷达信号采集速率50波迹/s/通道，1024点/波迹；⑤自动测距仪每秒记录50次位置信息。
2.1同一段落的沥青混凝土路面压实质量检测试验
2.1.1试验段1
试验段1选取在A高速公路沥青面层下面层左幅K26+400—K27+000段，长600m，利用路面雷达检测其压实质量。实测数据如图2a所示。
从试验段1试验结果来看，芯样毛体积密度与介电常数相关性较好，R2=0.7972。
2.1.2试验段2
试验段2选取在A高速公路沥青面层下面层右幅K53+500—K54+000段，长500m，利用路面雷达检测其压实质量。实测数据如图2b所示。
图2 现场试验结果示意
从试验段2试验结果来看，芯样毛体积密度与介电常数相关性较好，R2=0.8142。
2.2同一断面的沥青混凝土路面压实质量检测试验
在试验段1中随机选取3个断面，检测该断面沥青混合料介电特性，并在该断面上选取有代表性的位置取芯3～4处验证，实测数据如图3所示。
图3 同一断面现场试验结果汇总示意
从同一断面毛体积密度结果来看，3断面汇总比较实测毛体积密度和反算毛体积密度最大差值达到了平均值的4.4%和6.0%，两者变异系数分别为1.234和1.459。考虑到实测毛体积密度数量较少，且实测毛体积密度数值变化较小，3断面汇总相关性R2=0.8515，有很好的相关性。
2.3同一区域的沥青混凝土路面压实质量检测试验
在试验段2中各选取2个2m2大小的区域，检测该区域沥青混合料介电特性，并在该区域上随机选取代表性点取芯验证，实测数据如图4和图5所示。
图4 现场试验结果示意
图5 同一区域现场试验结果汇总示意
由于所选沥青下面层试验区域为离析较大区域，两个区域内部测得毛体积密度和介电常数之间相关性较好，R2分别达到0.939和0.8799；汇总相关性R2达到0.8532，两者有很好的相关性。
2.4沥青混凝土路面压实质量检测现场试验数据汇总分析
将A高速公路两个试验段数据汇总分析，汇总结果如图6所示。
图6 A高速公路现场试验结果汇总示意
从现场试验汇总结果来看，现场试验毛体积密度和介电常数线性相关关系R2达到了0.7927，两者有很好的相关性。认为反算毛体积密度可以真实地反映沥青路面实际压实情况。
3 雷达无损检测技术在沥青下面层压实质量检测评价
在A高速公路，运用路面雷达对K34+500—K36+500左幅下面层沥青面层压实质量进行了检测评价。路面雷达检测采取20m一个数据，取芯6处，检测结果如表1和图7所示。
表1 沥青下面层压实质量检测评定汇总
注：介电常数变化范围5.5～6.5，最佳介电常数5.8，相关性公式：
y=8.8786x-15.515。
图7 现场沥青下面层检测结果示意
4 结语
综上可知，路面雷达无损检测技术能够对沥青路面结构层的密度、压实度是进行可靠的检测，最终检测结果的精确度能够达到工程要求。路面雷达无损检测技术能够迅速、无损、连续地对全线路面工程质量状况进行可靠检测，准确地评价沥青路面压实质量。路面雷达技术在高速公路路面结构与质量检测中的应用前景十分广阔。
参考文献：
[1]张丽娟.雷达无损检测新技术[J].科技资讯.2010（24）
[2]谭献良.雷达无损检测新技术在铁路行业中的应用[J].铁道建筑.2010（08）
【关键词】 路面雷达无损检测技术；沥青混凝土路面；压实质量；检测试验
引言：
沥青混凝土路面的压实质量直接关系到整个道路工程的施工質量与功能实现。传统的沥青混凝土路面的压实检测方法对路面造成了较大的破坏，严重缩短了公路的使用寿命，而且检测效率低、偶然性大、代表性差，已不适合现代高速公路发展的需要。路面雷达无损探测技术，能够快速准确的压实度、对路面无损、精确度高。本文将对路面雷达无损检测技术在沥青路面压实质量检测中的应用展开具体探讨与论述。
1 雷达无损检测技术的基本测试原理概述
以复合介质均方根模型为例解释路面雷达检测沥青路面压实质量测试原理，复合介质均方根模型也称为体积模型，也就是复折射率法（CRIM）。假设复合介质由空气、沥青以及固体填料三相介质组成，如图1所示。显然，探地雷达所发射的脉冲电磁波在复合介质层内的旅行时间等于各段脉冲旅行时间之和：
Δt=Δta+Δtw+Δts（1）
式中：Δt，Δta，Δtw和Δts分别为复合介质层及空气、沥青和固体填料段的反射脉冲旅行时间（也称为双程走时）。
图1 体积模型示意
探地雷达所发射的脉冲电磁波在介质中传播的速度为：
（2）
式中：c为真空中的光速（0.3m/ns）；εr为介质的相对介电常数。
脉冲电磁波在介质中双程走时为：
Δt=2h/v（3）
考虑式（2）和式（3），则式（1）可转化为：
（4）
式中：εa，εw和εs分别为复合介质中空气、沥青和固体填料的介电常数；h为总厚度；ha，hw和hs分别为空气、沥青及固体填料段的厚度；θa，θw和θs分别为空气、沥青和固体填料的体积百分含量。
式（4）即是考虑三相介质（空气、沥青、固体）时复合介质介电常数的体积模型公式。
在对新铺沥青面层的压实度进行检测评定时，由于其含水量微弱可忽略，路面雷达实时分析路面材料的介电常数，利用沥青混合料的介电常数、体积比、密度三者之间的内在联系，实现密度、压实度的快速检测。
2 雷达无损检测技术在沥青混凝土路面压实质量检测分析
A高速公路为双向4车道，全封闭，平原微丘区高速公路。设计车速为120km/h。沥青路面结构为：8cm厚AC-25粗粒式沥青混凝土下面层+6cm厚AC-20中粒式沥青混凝土中面层+4cm厚AC-13改进型抗滑表层。
结合A高速公路沥青下面层施工进度情况，选取有代表性路段，利用路面雷达检测沥青混凝土介电特性，取芯验证芯样毛体积密度和压实度，研究现场摊铺情况下沥青混凝土介电特性与压实指标的相关性。
本次试验采用美国PulseRadar公司的路面雷达检测系统RodarV，配置中心频率为1GHz天线。主要技术指标如下：①天线类型双基型空气耦合式天线；②系统测速可达110km/h；③采样频率5MHz；④雷达信号采集速率50波迹/s/通道，1024点/波迹；⑤自动测距仪每秒记录50次位置信息。
2.1同一段落的沥青混凝土路面压实质量检测试验
2.1.1试验段1
试验段1选取在A高速公路沥青面层下面层左幅K26+400—K27+000段，长600m，利用路面雷达检测其压实质量。实测数据如图2a所示。
从试验段1试验结果来看，芯样毛体积密度与介电常数相关性较好，R2=0.7972。
2.1.2试验段2
试验段2选取在A高速公路沥青面层下面层右幅K53+500—K54+000段，长500m，利用路面雷达检测其压实质量。实测数据如图2b所示。
图2 现场试验结果示意
从试验段2试验结果来看，芯样毛体积密度与介电常数相关性较好，R2=0.8142。
2.2同一断面的沥青混凝土路面压实质量检测试验
在试验段1中随机选取3个断面，检测该断面沥青混合料介电特性，并在该断面上选取有代表性的位置取芯3～4处验证，实测数据如图3所示。
图3 同一断面现场试验结果汇总示意
从同一断面毛体积密度结果来看，3断面汇总比较实测毛体积密度和反算毛体积密度最大差值达到了平均值的4.4%和6.0%，两者变异系数分别为1.234和1.459。考虑到实测毛体积密度数量较少，且实测毛体积密度数值变化较小，3断面汇总相关性R2=0.8515，有很好的相关性。
2.3同一区域的沥青混凝土路面压实质量检测试验
在试验段2中各选取2个2m2大小的区域，检测该区域沥青混合料介电特性，并在该区域上随机选取代表性点取芯验证，实测数据如图4和图5所示。
图4 现场试验结果示意
图5 同一区域现场试验结果汇总示意
由于所选沥青下面层试验区域为离析较大区域，两个区域内部测得毛体积密度和介电常数之间相关性较好，R2分别达到0.939和0.8799；汇总相关性R2达到0.8532，两者有很好的相关性。
2.4沥青混凝土路面压实质量检测现场试验数据汇总分析
将A高速公路两个试验段数据汇总分析，汇总结果如图6所示。
图6 A高速公路现场试验结果汇总示意
从现场试验汇总结果来看，现场试验毛体积密度和介电常数线性相关关系R2达到了0.7927，两者有很好的相关性。认为反算毛体积密度可以真实地反映沥青路面实际压实情况。
3 雷达无损检测技术在沥青下面层压实质量检测评价
在A高速公路，运用路面雷达对K34+500—K36+500左幅下面层沥青面层压实质量进行了检测评价。路面雷达检测采取20m一个数据，取芯6处，检测结果如表1和图7所示。
表1 沥青下面层压实质量检测评定汇总
注：介电常数变化范围5.5～6.5，最佳介电常数5.8，相关性公式：
y=8.8786x-15.515。
图7 现场沥青下面层检测结果示意
4 结语
综上可知，路面雷达无损检测技术能够对沥青路面结构层的密度、压实度是进行可靠的检测，最终检测结果的精确度能够达到工程要求。路面雷达无损检测技术能够迅速、无损、连续地对全线路面工程质量状况进行可靠检测，准确地评价沥青路面压实质量。路面雷达技术在高速公路路面结构与质量检测中的应用前景十分广阔。
参考文献：
[1]张丽娟.雷达无损检测新技术[J].科技资讯.2010（24）
[2]谭献良.雷达无损检测新技术在铁路行业中的应用[J].铁道建筑.2010（08）