无核密度仪在机场沥青道面施工质量检测中的应用研究

蔡唐涛

摘要：通过使用无核密度仪对压实状况进行评价的实际案例，研究了机场跑道碾压施工工艺、密度分布规律和温度变化规律。根据实测数据得到了碾压遍数与密度和温度、温度与压实效果的相关关系，以及同一断面不同位置的压实情况，研究结论可为同类型施工提供借鉴。

关键词：无核密度仪；压实度检测；碾压遍数；碾压温度

中图分类号：U416.217文献标志码：B

0引言

无核密度仪在中国道路施工中的应用也是最近几年才开始的，因此对无核密度仪的技术性能与操作等方面尚没有全面、严谨的研究，更缺乏基于中国特殊的环境条件、原材料、施工方式的探索，只局限于在国外研究基础上进行测试使用[14]。

国内部分科研工作者对无核密度仪也进行相关研究，其中张争奇等采用PQI301快速无损地定量检测沥青混凝土路面的密度变化情况，对施工质量进行动态控制和评估，分析了沥青混凝土路面在横向和纵向的非均匀性及其原因。肖立波通过使用2701B与室内水中重法进行对比试验，分析2701B的相关性，提出在公称最大粒径较小沥青面层密度检测中具有较高的精度。徐科采用PQI301检测沥青路面空隙率变化情况，利用拟合优度的检验及偏度、峰度检验拒绝空隙率分布的正态假设。周志刚等利用PQI301无核密度仪与钻芯后表干法测试密度（压实度）进行对比试验，验证PQI301检测现场热再生沥青路面密度的准确性和有效性，得出在一定温度下碾压遍数与再生沥青混合料压实度的关系。

本文依托实际的沥青路面工程，针对碾压方式、碾压次数对于压实度与压实温度的影响，以及温度与压实度的相关性方面进行了详细的分析，为无核密度仪在实际施工中用于施工质量控制的可行性提供有力的保障[56]。

1工程简介

昆明新机场是国家机场布局规划确定的中国面向东南亚、南亚和连接欧亚的国家大型门户枢纽机场，位于云南省昆明市官渡区长水村附近，在昆明市东北方向，距市中心直线距离约24.5 km，是国家在“十一五”期间惟一新建的大型枢纽机场。

昆明新机场一期工程建设两条长度为4 000 m，垂直间距为1 950 m的远距独立运行的平行沥青跑道，其中A跑道宽60 m，B跑道宽45 m，是国内首次在大型机场建设中采用沥青道面的跑道，也是绿色昆明新机场的示范工程之一。跑道两端有约500 m左右的水泥混凝土道面连接段，跑道中间沥青段道面长3 410 m，沥青结构层总厚度为30 cm，两侧道肩为75 m宽的水泥混凝土。A、B跑道的结构形式见表1和图1。

表1A、B道面结构形式

A道面结构B道面结构

50 mm SMA13（6%SBS改性壳牌70沥青）50 mm SMA13（6%SBS改性欢喜岭AB70沥青）

65 mm AC20（5% SBS改性欢喜岭AB70沥青+0.3%抗车辙剂）65 mm AC20（5%SBS改性欢喜岭AB70沥青+0.3%抗车辙剂）

65 mm AC20（端部5%SBS改性欢喜岭AB70沥青、中部4% SBS改性欢喜岭AB70沥青）65 mm AC20（端部5%SBS改性欢喜岭AB70沥青、中部4% SBS改性欢喜岭AB70沥青）

100 mm ATB25基层（欢喜岭AB70沥青）100 mm ATB25基层（欢喜岭AB70沥青）

10～20 mm AC5上铺土工布10～20 mm AC5上铺土工布

图1A、B道面结构

2检测指标确定

通常，按照形成原因沥青混凝土道面的非均匀性可分为：集料离析、温度离析与压实不均匀3类。各类非均匀性均表现为沥青混凝土道面在部分区域的密度不均匀。为综合研究沥青混凝土道面非均匀性类型及成因，进而制定合适的质量控制措施，现将不均匀性分为如下2类：将混合料中集料的不均匀分布定义为集料离析非均匀性；将温度离析和压实不均匀定义为压实非均匀性。本文主要对压实非均匀性进行探讨。

沥青混凝土道面压实非均匀性产生的原因主要为温度离析与压实不均匀，其表现为部分区域混合料孔隙率的不均匀性，该区域由于没有形成稳定的内部结构，极易导致早期病害的产生，如车辙、松散、裂缝等[7]。压实非均匀性主要由以下因素导致：一是混合料局部压实温度的降低；二是压实机械组合不合理或压实功不足。

3无核密度仪用于沥青道面压实状况评价

压实度作为保证沥青混凝土道面面层结构强度和使用寿命的重要指标，直接影响沥青混凝土道面的整体强度、稳定性以及长期使用的耐久性。传统的检测方法主要为现场钻心取样法，由于该法不能较好地模拟现场施工的实际情况，因此对指导现场施工有一定的局限性。2701B型无核密度仪作为一种无损检测设备，可在碾压施工过程中对路面密度进行实时监控，因而对碾压施工具有极佳的指导意义[8]。

本文对A跑道中面层进行测试（见图2），以2701B测试值反映沥青面层施工过程中现场压实的情况，结合实时测得的密度数据换算出压实度，并绘制碾压遍数与密度值、碾压遍数与温度的关系图进行综合分析。

结合现场碾压施工情况，每间隔60 m选取1个横断面，各横断面上间隔25 m选取1个检测点，在不影响施工的每个横断面选取6个检测点。碾压前用喷漆做直径约为150 mm的圆弧形标记，并确保与上次测试方向基本保持一致。

对标记检测点采用无核密度仪进行现场测试时，在每次胶轮碾压2遍之后进行一次密度测试，测试同时也要测试每次碾压后的平均温度。待7遍碾压结束后整理对应横断面

的密度测试数据，分析整个断面的压实均匀性及温度随压实遍数的下降情况。为使研究数据具有代表性，本次随机选取5个横断面数据。

从表2可以看出，随着碾压施工的进行，测试温度逐渐减小，密度逐渐增大，终密度保持在2.37～2.45 g·cm-3范围内，终压温度在80 ℃左右。在不同碾压遍数下相关规律存在一定差异，现对不同碾压遍数下密度与温度的关系分析如下。