现场热再生沥青路面压实质量检测及控制

彭军

摘要 为分析无核密度仪所测得的现场热再生沥青路面压实度结果可靠度和精确度，文章对无核密度仪检测原理进行阐述，以某建设年代较早的病害沥青路面为例，对现场热再生沥青路面施工过程中的压实工艺及压实质量控制要点展开分析；对无核密度仪和钻孔取芯压实度检测进行对比试验，验证了无核密度仪检测结果的可靠性与准确性。结果表明，无核密度仪施测快速，测值可靠准确，作为无损检测技术，可取代传统的钻孔取芯，广泛应用于现场热再生沥青路面密度与压实度检测。

关键词 现场热再生；沥青路面；压实度；无损检测；无核密度仪

中图分类号 U416.1文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）24-0131-04

0 引言

現场热再生技术属于破损沥青路面现场修复过程，通常使用1台热再生联合机组将待处治沥青路面加热至要求温度，耙松后将事先收集好的旧沥青料输送至机组双卧轴连续搅拌机，按比例添加新料和沥青并充分搅拌后由机组摊铺、碾压，实现旧路沥青路面现场再生处治的目的。这一过程中，旧料100%回收利用，且旧料在摊铺料中的占比一般在70%以上，故旧料性能及再生效果对现场热再生沥青路面施工质量控制十分关键。旧料黏度通常高出新沥青混合料，再生温度一般不高，温度降速快。为保证压实度，提升路用性能，必须使用大吨位压路机紧跟碾压。可见，现场热再生路面压实度快速检测，对确保再生施工质量至关重要。

基于此，该文依托公路工程实际，对无核密度仪与钻孔取芯两种压实度检测技术的应用及测试结果展开比较分析，以期为无核密度仪在再生沥青路面压实质量检测中的推广应用提供参考。

1 无核密度仪检测原理

沥青路面材料密度和介电常数间存在一定关系，路面沥青混合料的介电常数可通过无核密度仪感应板释放的探测磁场展开检测（见图1），所得到的场信号通过电子元件转换为密度读数。施测前将待测路面混合料室内马歇尔密度或最大理论密度值输入检测仪器设置菜单，施测后仪器显示屏上可直接显示出相应的压实度。仪器检测范围及穿透强度通过电磁波强度的调整进行控制，进而实现对不同厚度、级配类型沥青混合料压实度的检测。目前，公路沥青路面压实度检测中常用的无核密度仪为美国PQI301型，技术参数取值情况见表1。该型号无核密度仪适用温度范围广，测值精度高，携带便捷。

为提升测值精度，确保无核密度仪压实度测值和实际值吻合，必须在施测前对仪器进行标定[1]，具体过程如下：

（1）在干燥清洁的沥青混合料表面选取一块长150 cm、宽75 cm的方形区域，围绕仪器感应板画出5个圆圈，依次编号为一、二、三、四、五，见图2。

（2）在第一个圆圈上按图3所示标出5个点，在无核密度仪标定值为0的情况下检测各点密度，以测值均值为第一个圆圈密度值。按照相同操作依次展开其余圆圈密度值检测。

（3）在图2各圆圈中心钻芯取样，通过表干法检测各芯样毛体积密度。

（4）以毛体积密度值减除相应的无核密度仪测值后的差即为仪器标定值[2]，将该值存储于仪器系统内，指导现场检测。

2 工程应用

2.1 工程概况

某高速公路于2011年建成运行，沥青混凝土路面采用4 cm厚细粒式上面层、5 cm厚中粒式中面层、6 cm厚沥青碎石下面层、水稳碎石基层、水泥稳定土底基层结构。公路在运行过程中先后出现车辙、网裂等病害，路面表现出不同程度的老化，必须展开养护处治。为节省建设资源，充分利用旧路铣刨材料，降低旧路处治费用，公路管理部门决定对病害较为严重的K10+000～K20+000路段展开现场热再生处治，积累施工经验。

2.2 压实质量控制

2.2.1 压实工艺

该公路沥青路面现场热再生分车道展开，一次修复一个车道，故压路机数量不得超出4台；分初压、复压和终压阶段展开。碾压施工方案见表2。

现场施工过程中，为取得更高的压实度，施工单位更倾向于加大碾压遍数，但在混合料温度降速较快的情况下，新拌制的再生料低温碾压时很可能压碎集料，使压实度不增反降。为此，施工现场使用无核密度仪展开再生沥青路面压实度实时检测。根据各测点不同碾压遍数下压实度的检测结果，压实度随碾压遍数的增多而基本呈增大趋势；因为新沥青混合料罩面层与复拌再生料间发生嵌挤，故前3遍碾压时压实度增速较快；此后，压实度增速放缓，直至稳定。故该公路现场热再生碾压遍数应结合试验结果、工程实际和施工成本控制要求综合决定。

受限于热再生工艺特点，平整度是热再生沥青路面质量的薄弱环节。维特根RX4500再生复拌机摊铺装置同常规沥青摊铺机，并配备找平系统。再生施工期间，通过旧路充分预热，确保耙松后车道两侧立面较高温度，并严控再生料摊铺和压实过程，提升再生路面平整度。此外，结合现场实际选择超声波找平系统、拉钢丝、路面放置找平梁、走滑靴等方式，起到进一步提升路面摊铺平整度的效果。

2.2.2 旧路加热及再生料拌和温度

旧路加热至180 ℃时原路面仅释放出少量白色气体，这属于旧路水分散发过程；继续加热至210 ℃时，旧路混合料肉眼可见发生软化，易于翻耙；此后再继续加热，虽然翻耙程度更加容易，但旧料沥青会因高温而发生老化，影响再生料质量。为此，该公路应控制加热机内燃烧器液化石油气用量，将原路混合料温度控制在200～220 ℃之间。

该公路段所用的维特根再生机拌和锅不具备加热和保温功能，经加热板加热后的旧料温度、拌和站制备的新料温度、再生剂温度是再生料拌和温度的主要来源[3]。在进入拌和锅前，应采取措施对旧料、新掺料、再生剂实施保温。相同再生段落1 d内再生料拌和温度检测结果见表3。

根据表中结果，对于同一再生段落而言，因旧料加热温度、新料温度、环境温度等的影响，不同再生料拌和温度存在差异，温度均值基本保持在140 ℃左右；各测点再生料摊铺后温度基本不低于130 ℃，符合《公路沥青路面再生技术规范》（JTG-T 5521—2019）中摊铺温度要求。

2.3 压实质量检测

2.3.1 密度与压实度检测

为展开无核密度仪在现场热再生沥青路面压实度检测中的适用性，在该公路左幅现场热再生沥青路面施工过程中展开密度和压实度检测。该公路段复拌加铺型再生路面由下层复拌再生层和上层新混合料加铺层组成。压实度标准密度计算时，分别检测两层混合料的最大理论密度，再根据钻芯取样结果加权处理。例如，在桩号K17+600行车道处，测取的复拌再生层与AC-13新料层最大理论密度分别为2 577 kg/m?和2 576 g/m?；钻芯取样测出的复拌再生层和新料加铺层厚度为3 cm和4 cm，则此处再生混合料最大理论密度为（3/7）×2 577+（4/7）×2 576=2 576 kg/m?。

在复拌加铺型现场热再生沥青路面碾压结束后，对无核密度仪进行标定，并在试验段随机选择10个测点展开无核密度仪与钻芯取样对比检测，结果汇总见表4。

根据表中结果，各测点无核密度仪和钻孔取芯压实度测值均在94%以上，符合沥青路面再生技术规范中现场热再生路面施工质量要求；两种不同方法所测最大理论密度和压实度的误差均不超出1%；无核密度仪测值均比钻芯取样测值小。对无核密度仪和钻孔取芯压实度结果进行拟合，得出两者压实度值的回归关系[4]：

Kp=0.889 8Kx+10；R2=0.921 0 （1）

式中，Kp——无核密度仪所测压实度（%）；Kx——钻孔取芯所测压实度（%）；R2——相关系数。

根据两者的回归关系及相关系数取值，表明无核密度仪检测精度较高，可满足现场热再生沥青路面压实质量控制及快速无损检测要求。

2.3.2 路面湿度对测值的影响

无核密度仪除能用于沥青路面密度实时检测外，还能检测表面温度和湿度。热再生沥青路面碾压施工期间，为防止钢轮压路机黏附再生料，应在钢轮表面均匀喷洒雾状防黏剂。如此处理后虽然能防止黏轮，能较好地避免碾压后路面发生掉粒，但对无核密度仪检测结果存在不利影响。碾压结束前钢轮上的水渗入沥青混合料面层后，对部分空隙有一定的填充作用，造成无核密度仪密度测值比实际值大。

桩号K17+600超车道处现场热再生沥青路面不同碾压遍数下的湿度与对应密度测值见表5。根据实践经验，再生混合料摊铺后密度会随碾压遍数的增多而线性增大。根据表中结果，高温离析点和低温离析点密度均随表面湿度的变化而表现出明显的增减趋势。

沥青路面湿度变化是造成无核密度仪密度测值无规律变化的主要原因，为避免测值出现失真或变异，在使用无核密度仪展开现场热再生沥青路面密度和压实度检测前，必须确保仪器底部干燥清洁，不得黏附沥青混合料等杂质；待测路表面必须光滑无松散，测点处路面也应保持干燥。

2.3.3 碾压遍数与压实度的关系

在严格按照以上要求加强检测过程控制后，项目组使用NEC红外热像仪对摊铺后的再生路面温度分布情况进行观测，并选择测点；通过无核密度仪和钻芯取样结果展开压实度测定，以全面掌握温度离析对压实性能的影响程度。

根据试验段压实度测试结果（见图4），该公路现场热再生沥青路面高温离析点压实度比低温离析点高；在碾压开始之初，离析点密度随碾压遍数的增多而线性增大；碾压至第5遍时表现出峰值，此后缓慢升降。通过分析原因看出，碾压开始后再生料降温过程中新旧混合料相互嵌挤[5]，压实度尚未稳定；随着碾压遍数的增加而逐渐趋稳。

3 結论

该文依托病害公路实际展开现场热再生养护处治，并应用无核密度仪和钻孔取芯方法进行再生沥青路面压实度、密度检测及结果比较，主要得出以下结论：

（1）根据无核密度仪和钻芯取样对比试验得出的回归方程和相关系数，两种方法测值具有较好的线性相关性，也说明使用无核密度仪检测现场热再生沥青路面压实度切实可行。

（2）一定温度下现场热再生沥青路面压实度随碾压遍数的增大而表现出一定规律性，也为碾压施工遍数的确定提供了指导。

（3）无核密度仪可对热再生沥青路面压实度展开大面积、快速无损检测，也是开展压实度离析程度全面分析的重要手段，对于简化施测流程，提升测值精度以及助推沥青路面设计指标的完善均具有重要意义。

参考文献

[1]黄泽群， 肖梓莹. 道路工程中压实度的检测方法及比较分析[J]. 广东建材， 2022（11）： 51-53.

[2]樊恩， 周文彬， 陈先华， 等. 无核密度仪现场测试精度研究[J]. 市政技术， 2022（9）： 205-209.

[3]王义强， 孙绪康， 杨磊， 等. 无核密度仪在沈山高速公路路面压实度无损检测中的应用[J]. 北方交通， 2022（4）： 61-64.

[4]黎明. 公路工程沥青路面施工现场试验检测技术要点[J]. 黑龙江交通科技， 2021（7）： 59-60.

[5]谭楷模， 禤炜安. 无核密度仪检测沥青路面压实度的影响因素研究[J]. 西部交通科技， 2021（6）： 6-8+161.