公路沥青路面施工现场试验检测技术探讨

王朋飞

(中犇检测认证有限公司，河南 郑州 450000)

0 引 言

公路沥青路面的建设投资大，社会影响广泛，如何通过科学高效的现场试验检测技术对施工质量进行严格把控，是施工过程和交竣工验收评定工作中一项极为重要的环节，直接影响到路面的工期进度和使用年限。沥青路面检测技术也是整个公路行业设备科技水平的重要代表，高效、精确的反映客观性能是追求的目标。因此，本文就公路沥青路面施工现场试验检测中重要的检测内容和新型检测技术进行分析探讨。

1 试验检测数据处理

1.1 数据处理原则与方法

公路沥青路面施工质量的检测是以各项试验数据为基础的，按照不同类别、不同方法测试得到的原始数据必须以数理统计和概率论为基础进行科学的分析处理，才能真实有效的反映客观规律。在大量的工程实践中，有些数据需要经过一系列无量纲化处理后才具有可比性，而有些数据本身就存在各种误差，甚至面对一些偏离较大的数据应进行剔除。沥青路面质量检测中，对无限总体中的个体进行逐一测试显然也不可能做到，特别是需要进行破坏性试验的项目，及所包含的个体数量不大也不可取，因此可以通过抽样检测的方法在总体样本中抽出小部分进行。

1.2 数据表达与分析

如何对通过试验检测得到的大量数据进行深入分析，以便得到各类数据与变量之间的关系并采用合适的方法进行表达，甚至通过数学解析的方法定量的给出各参数之间的函数表达式是数据处理的重要任务之一。目前常用的检测数据表达方法有表格法、图示法和公式法，表格法简单方便，能清晰看出各项数据具体的数值和最终结果，简明扼要，是图示法和公式法的基础，但要分析出各个数据的增减关系就显得不够直接。图示法却可以一目了然的看清各个数据的变化规律，但无法进行深入的数学分析和预估。公式法通常是由试验数据回归得到的经验公式，能从数学的角度定量的反映出各参数变化以及可以进行科学的延伸预估，但表征的公式精确度有时并不高。长期的工程实践和理论分析均表明，在进行公路工程相关试验检测数据处理时，平均值法所产生的误差偏大，最小二乘法确定的回归方程所产生的误差最小，这主要是因为当数据的偏差平方和最小时，所以拟合的直线最优。

2 沥青路面结构和表面功能检测方法

2.1 弯沉检测技术

尽管近些年人们对于路面结构强度性能以及破坏形态进行深入研究，对弯沉指标的评价意义进行了反思，但从试验检测的角度，路面结构整体强度的评价，特别是交工验收时采用弯沉指标已经是行业共识，一般弯沉值越小代表路面综合承载能力越大。常用的弯沉测试方法就是贝克曼梁法，目前属于我国相关技术规范的标准方法，由于沥青路面在不同温度下的性能差异极大，因此通常规定在标准温度为20 ℃时进行测试，测试车的后轴为标准轴载100 kN，相关参数如表1所示。

表1 贝克曼梁测定弯沉用标准轴载参数

弯沉测试的方法和对车辆实际情况的模拟是一个不断发展的过程。传统的贝克曼梁法经过几十年的实践检验，已经被广泛接受，也累积了大量的试验检测数据，但依据杠杆原理的贝克曼梁所测试弯沉是一种静态弯沉，实际路面确实在车辆运动及振动状态下做出的响应，表现的是一种动态强度特点。不仅如此，贝克曼梁法整个操作过程自动化程度不高，基本靠人工操作和读数，检测速度明显偏慢，精度不高，受检测人员主观影响较大。因此，为了克服贝克曼梁上述缺点，使得弯沉测试结果能高效、准确的反映路面的实际状况，近年来逐渐发展了能表征动态的落锤式弯沉仪和快速便捷的激光弯沉仪。

落锤式弯沉仪可以模拟车辆冲击作用下的弯沉值，速度快、精度高、无损路面，可以通过计算机自动采集和分析数据，经过研究，通过落锤式弯沉仪的动态弯沉数据以及弹性层状体系相关理论，可以反算出沥青路面各结构层的回弹模量，这在对公路路面改造项目中的旧路评价有着重要意义。落锤式弯沉仪有一整套设备，包括测试车、计算机、落锤液压系统等，进行检测时，到达指定测试点时，通过计算机控制液压系统启动落锤，自由落下的重锤以一定冲击力(50 kN)作用于直径30 cm的承载板上，在通过承载板传递到路面，使得达到路面的压力为0.7 MPa，与标准轴载轮压保持一致，此时路面产生竖向变形即动态弯沉。与贝克曼梁单点测试不同的是，落锤式弯沉仪在沿落锤中线周边2.5 m范围内布置了多个位移传感器，可以量测出弯沉盆的形状。

激光弯沉仪主要构造包括5大部分，激光器、光电转化测头、放大器、电桥及显示表头。与传统贝克曼梁不同，激光弯沉仪依靠发射的光线为臂长，可以有很大的测试距离，由于激光光线精度高、发射角度窄且成红色，远处仍能清晰可见，操作简易，便携性好，数据能自动采集。激光弯沉仪测试原理可以通过光电流的强弱，实时测出沥青路面的回弹弯沉数值，硅光电池测头的变动距离对光电流的强弱有着直接的影响，光电流少时，落入小孔的激光量也相对较少，对应的路面回弹模量小，反之则路面回弹模量大。

2.2 路表抗滑功能及相关指标

沥青路面表面功能中抗滑性能是重要内容，直接关系到行车安全。在行车速度较低时，一般是集料表面的粗糙度，即细构造起到决定作用，可以通过原材料磨光值指标进行试验，在行车速度较高时，一般是沥青路面宏观的粗构造起到决定性作用，主要功能是通过表面构造纹理，使得车轮下雨水受压下有溢流的通道，避免形成水漂。粗构造的试验检测方法主要有三种，摆式仪法、铺砂法以及摩擦系数测定车法，其中摆式仪法是通过一定高度的摆锤自由下摆时，摆锤底部的橡胶滑块与地面产生摩擦而消耗能量，造成摆锤无法回到原来的高度，回摆高度越小认为路面的摩阻力越大，评价指标为摩擦摆值BPN。铺砂法是将固定体积的标准砂摊铺在待测点上，通过量测砂的平均覆盖面积计算摊铺厚度，即为评价指标构造深度。摩擦系数测定车法相比于前两种，测试速度最快，并且没有测点限制，通过安装在车试车上具有一定偏转角度的标准轮胎在雨天受到的侧向摩阻力与试验轮的载重之比进行评价，指标为横向力系数SFC。

3 路面雷达测试技术

长期以来我国对施工后沥青路面结构层厚度、层间粘结状况以及脱空等病害的检测大多采用钻孔取芯的办法，这种技术对路面会造成一定的损伤，当有雨水进入时容易引发其他病害。路面雷达测试系统无需要对路面取样，检测速度快、自动化程度高、精度也较高，是一种新型非破损路面检测技术，其测试原理是由于路面各层材料的电介质不同，电介质常数的突变处可以看成不同结构层的分界面，因此雷达发出的电磁脉冲波在不同层位返回的时间存在不同，利用这种时间差异判断不同材料的厚度。路面雷达测试系统的检测速度可以达到80 km/h以上，最大探测深度可达到60 cm，满足常规路面结构层全厚度范围。整个雷达检测系统智能化很高，可以实时进行数据采集、储存、计算分析，自动分析出路面各层厚度、空隙部位、破损程度等，其精度呈现出随深度的增加逐渐变小的特点，但一般不会大于深度的5%。路面雷达测试系统还可以将检测的数据可视化，生成路面彩色三维图、雷达波形图等，大大方便了其应用。

图1 雷达测试系统路面三维示意图

4 结 语

公路沥青路面施工现场的试验检测是保障工程质量的重要组成部分，通过严格高效的检测能够充分发现施工以及设计中存在的问题，可以推动新材料、新技术的应用。研究为进一步理解公路沥青路面试验检测数据处理特点，熟悉代表路面结构整体强度的弯沉检测技术、代表路表抗滑性能的各项指标以及路面雷达等新检测技术提供了分析依据。