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隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提高,人們對公路的需求量也越來越大,對公路建設施工的要求也越來越高,路面現(xiàn)場檢測顯得尤為重要。其重要性主要體現(xiàn)在以下方面:①通過建立并進一步完善公路檢測數(shù)據(jù)庫,可有效統(tǒng)計和保存公路的構思設計、施工材料及其他相關數(shù)據(jù);②可完整保存公路路面資料,并可進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、提取和更新,方便查詢和調用各類公路路面數(shù)據(jù);③可實現(xiàn)對公路路面問題的全程跟蹤和檢測,以及早制定切實可行的養(yǎng)護計劃;④通過優(yōu)化數(shù)據(jù)采集格式來改善傳統(tǒng)的公路數(shù)據(jù)采集方式對道路正常交通的不良影響,同時也能提高數(shù)據(jù)采集的準確性,大大減小施工人員的工作量;⑤能強化公路建設施工人員的崗位責任,培養(yǎng)其運用科技來檢測路面,減少因人為因素而影響路面現(xiàn)場檢測結果的準確性。
2路面質量的基本要求
在現(xiàn)代化公路運輸中,不僅要求道路能全天候通行,還要求汽車能以一定的速度,安全、舒適地在道路上行駛。這就要求公路路面質量必須滿足以下基本要求:①必須具備足夠的承載力:鑒于路面結構層會長期受到交通荷載的反復作用,為避免因荷載以垂直力、水平力、沖擊力等多種方式作用于路面結構層而使其受到破壞,在設計年限期間路面必須要具備足夠用的承載力,才能維持汽車在路面的正常行駛;②必須具備足夠的平整度:行車阻力會受到路面平整度的影響,如路面平整度達不到行車的實際要求,可導致其阻力增加,同時也增加了車輪對路面的沖擊力,造成行車顛簸,難以保證行車安全;③必須具備足夠的穩(wěn)定性:自然因素(溫度、水分)也會給路面帶來破壞性的侵蝕作用,短時間內,自然因素對路面的侵蝕作用不明顯,但在長期作用下會使路面因受到侵蝕而出現(xiàn)變形。因此,路面應具備足夠的穩(wěn)定性來確保其能發(fā)揮正常的作用;④必須具備良好的抗滑性能:光滑的路面會減少車輪與路面的摩阻力,從而引起車輪打滑和空轉等現(xiàn)象,難以確保行車人員的人身安全。
3路面現(xiàn)場檢測技術
3.1路面平整度檢測技術目前,常用的路面平整度檢測儀器有3m直尺、連續(xù)式平整度儀、車載式顛簸累積儀及激光路面平整度測定儀。其中,激光路面平整度測定儀由激光傳感器、加速度計及陀螺儀等組成,其在實際的路面平整度檢測時,通過以一定的速度在路面上行駛,固定在汽車底盤上的一排激光傳感器發(fā)射的激光束反射回讀數(shù)器來測試路面。此距離信號與測試車上裝的加速器信號進行互差,目的是消除測試車的顛簸,從而輸出路面真實的高度。隨后,信號處理系統(tǒng)會把來自激光傳感器的模擬信號轉換成數(shù)字信號并記錄下來。同時,隨著測試車的持續(xù)行駛,每隔一定的間距會采集1次數(shù)據(jù)。最后,通過數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的綜合處理,得出國際平程度指數(shù)等結果[1]。該測定儀與其它檢測儀器相比,具有以下優(yōu)勢:誤差??;能有效避免數(shù)據(jù)失真;能直接輸出國際平整度指標、行駛質量指數(shù)、高精度的縱斷面及幾何參數(shù);適用于多種路面數(shù)據(jù)的采集工作中;測定結果可復制,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的可重復性。
3.2路面彎沉檢測技術目前,常用的路面彎沉檢測方法有貝克曼法、自動彎沉儀法、落錘彎沉儀法。其中,落錘彎沉儀法屬于動態(tài)彎沉,其在實際的路面彎沉檢測時,通過計算機系統(tǒng)控制下的液壓系統(tǒng)來啟動落錘裝置,使一定質量的落錘從一定的高度自由落下,其在落下的過程中產(chǎn)生的沖擊力可直接作用于承載板上并傳遞到路面。此時,由于對路面施加脈沖荷載而導致路面結構層瞬間變形,傳感器檢測到結構層表面的變化后傳遞到記錄系統(tǒng)中,再由記錄系統(tǒng)傳輸?shù)接嬎銠C,最后通過系統(tǒng)計算得出結果[2]。由于該方法測試的數(shù)據(jù)可用于反算路面結構層材料的動態(tài)彈性模量,從而能科學、合理地對路面的彎沉能力做出評價。該方法與其他方法相比,具有運行速度快、能精確地采集和處理路面數(shù)據(jù)、自動化水平高、檢測結果精確度高等優(yōu)勢。
3.3路面厚度檢測技術目前,常用的路面厚度檢測方法有挖坑法、水準儀測量法、超聲波法及探地雷達等。其中,探地雷達是一種廣譜電磁技術,其在實際的路面厚度檢測時,通過T天線發(fā)射高頻寬帶電磁波,再由R天線接收地下介質界面反射回來的電磁波。由于該電磁脈沖在地下傳播過程中遇到電性介質不同的界面時可產(chǎn)生一定的信號反射,再利用接收到的反射電磁波的動力特征、傳播時間及發(fā)射天線的幾何位置關系。最后通過數(shù)據(jù)和圖像計算得出反射體的空間形態(tài)和介質性質來區(qū)分不同介質層面,再精確標定不同層面物體的深度而得出路面的實際厚度。該方法與其他方法相比,具有分析系統(tǒng)誤差小、精確度高、分析可靠性高、計算結果快等優(yōu)勢,同時,探地雷達還能檢測路面病害,如路面脫空、裂縫、陷落以及空洞等,其應用前景較為廣闊[3]。
3.4路面抗滑性能檢測技術目前,常用的路面抗滑性能檢測方法有構造深度測度法、擺式儀法及橫向力系數(shù)測試法等。其中,橫向力系數(shù)測試法檢測的是路面的橫向力系數(shù),其在實際的路面抗滑性能檢測時,先利用灑水箱在測試輪前噴灑一定量的水,使路面保持一定厚度的水膜,以確保測試狀態(tài)與實際最不利狀態(tài)相吻合。隨后以牽引車牽引的試驗輪與路面緊密接觸,并以恒定速度平行沿車輛前進方向前進,且始終保持車輛固定輪與試驗輪之間呈15°夾角,目的是產(chǎn)生一種與試驗輪力傳感器測得平面垂直的橫向力,并與試驗輪對路面荷載的比值形成橫向力系數(shù)。最后通過脈沖傳感器將電信號傳送到中央單元處理,得出結果[4]。該方法與其它方法相比,具有代表性強、可連續(xù)、大面積、快速測試等優(yōu)勢,在目前的路面抗滑性能檢測中的應用價值較高。
4結語
關鍵詞:路面離析 檢測 瀝青混合料
1前言
由于瀝青混凝七路面具有表面平整、行車舒適、噪聲低等優(yōu)點,兇此,在公路與城市道路中得到了廣泛的應用。 是,因施T時導致的瀝青混凝士離析,使瀝青面層的使用壽命大大縮短,發(fā)生早期路面破壞。因此,探討施工期離析檢測方法,并采取相應的技術措施進行控制,避免瀝青面層離析,對提高路面的壽命具有重要意義。
2瀝青路面離析現(xiàn)象的分類分析
在路面施工過程中,離析現(xiàn)象普遍存在,只是程度不同而已。從宏觀上講,瀝青混合料的離析大致有兩種類型:
(1)級配離析
瀝青混合料在生產(chǎn)、運輸、攤鋪過程中的不當操作造成混合料粗細集料分布不均,產(chǎn)生離析。瀝青混合料結構類型是產(chǎn)生級配離析的內因,混合料級配中的最大粒徑越大,離析的可能就越大:集料級配曲線愈接近最大密度線離析的可能性越?。洪g斷級配比連續(xù)級配更容易離析。而混合料在運輸過程中,尤其是在裝卸過程中也會導致離析,因為混合料由料倉卸入車輛時,粗集料易滾落在車廂外側下方,細集料則易在內側上方。攤鋪過程也是最容易引起離析的過程,其原因有:①攤鋪時攤鋪機不收料斗使斗內存有離析的混合料:②布料器轉速與攤鋪機速度不均勻,使細料下沉,粗料被運至兩邊;③攤鋪寬度過寬使兩端的料產(chǎn)生不均勻。
(2)溫度離析
熱拌瀝青混合料在運輸、攤鋪的過程中,由于不同位置的混合料溫度下降不一致,導致混合料的溫度差異,產(chǎn)生溫度離析。瀝青混合料裝入運輸車后,與車底和車廂接觸的部分及瀝青混合料表層部分的溫度均會降低,而溫瀝青混合料的溫度越低,包裹在集料周圍的瀝青的粘結力越大,所以溫度高的瀝青混合料在裝入攤鋪機料斗、輸料器送料至熨平板前和螺旋輸料器將瀝青混合料送到熨平板兩端的過程中滾動較大,而溫度低的瀝青混合料在上述過程中滾動較小。正是由于存在的這種溫度的差異,瀝青混合料從拌和樓裝車產(chǎn)生的離析,在卸料和攤鋪的過程之中,被進一步加大了。
3路面離析現(xiàn)象的檢測方法
嚴格控制瀝青路面離析現(xiàn)象是保證路面施工質量的重要一環(huán),在實踐中離析現(xiàn)象的檢測可通過多種方法來實現(xiàn),現(xiàn)將幾種常規(guī)檢測方法簡介如下:
3.1視覺觀察法
視覺觀察法即根據(jù)路面的表觀狀況和調查者的經(jīng)驗進行離析檢測的方法。是一種主觀的判別方法,有一定的局限性,同時只適用于大粒徑及較粗的瀝青混合料,對于小粒徑和細級配的瀝青混合料并不適用。視覺觀察法沒有明顯的離析程度評定標準,且不同的調查者之間有時會產(chǎn)生分歧。在路面施工過程中,離析現(xiàn)象普遍存在,只是程度不同而已。
由攤鋪機收斗引起的。這是因為運料車在卸料時混凝土中的大料滾落到攤鋪機料斗的兩端,攤鋪機在將中間的細料攤鋪完后,再收斗將料斗兩端的大料攤鋪到路面中,在路面上形成規(guī)則的、間隔一致的離析。離析處攤鋪機中央?yún)^(qū)域細料多,比較密實;攤鋪機兩側粗料集中,細集料、瀝青含量少,空隙率較大,表面紋理很深,熨平板較寬時這種現(xiàn)象較明顯,可通過多臺攤鋪機旋工來避免。
帶狀離析也是一種較普遍的現(xiàn)象,通常出現(xiàn)在攤鋪機中央或兩側的地方。上、中、下面層均有這種情況出現(xiàn),一些標段始終存在這一現(xiàn)象。產(chǎn)生這種情況的主要原因是攤鋪設備或攤鋪機操作的問題,如熨平板安裝不當、螺旋輸送器轉速不夠、攤鋪機卡料等。這些現(xiàn)象可以通過設備的更新與維護、操作手的培訓來消除。
接縫離析分為縱向接縫和橫向接縫兩種??v向接縫離析是由于接縫處混合料或多或少就會在接縫處產(chǎn)生離析現(xiàn)象,兩臺攤鋪機的攤鋪厚度不同及混合料碾壓的溫差過大也會引起離析,如果兩臺攤鋪機攤鋪的厚度不一致,則接縫處厚度小的一側不容易壓實。由于縱向接縫處位于行車道處,輪載作用的次數(shù)多,因此應高度重視。橫向接縫離析是由于熨平板預熱時間不夠、先攤鋪的混合料溫度較低、起車速度過快等原因造成的,基本屬于工序問題,在攤鋪時可先攤鋪剛出廠的溫度較高的混合料,保證熨平板的預熱溫度等措旋來避免。
橋面瀝青混凝土鋪裝層離析,主要原因是碾壓不當所致。因為橋面瀝青鋪裝層較薄,混凝土攤鋪后溫度散失較快,加上橋面的水泥混凝土強度較高和大噸位碾壓機械的原因,很容易導致瀝青混凝土產(chǎn)生離析現(xiàn)象??赏ㄟ^調整壓路機的振幅和頻率或不采用振壓,通過高溫碾壓、增加碾壓遍數(shù)等辦法,確保橋面部分的瀝青混凝土達到設計要求的壓實度,減少空隙率。隨機離析在旋工中也會發(fā)生,設備故障、攤鋪機停機、混凝土拌和站生產(chǎn)的混合料波動過大、碾壓不及時等都可能造成隨機離析。
3.2 鉆芯法
鉆芯取樣。分析芯樣的材料組成及芯樣密度,以評定離析的程度。由于路面離析處級配、瀝青用量、芯樣密度都可能發(fā)生變化,因此都可作為評定指標。
另一種方法是在攤鋪機后面取樣。分析混合料級配、瀝青用量的變化來評定離析的程度。
3.3核子密度儀法
核子密度儀可以檢測路面的密度,根據(jù)檢測路段密度的變化范圍。確定該路段離析的程度。核子密度儀是路面無破損檢測的重要手段,采用核子密度儀檢測具有快速、簡便且對路面無損壞的優(yōu)點。
但由于路面離析處粗集料集中的地方,級配偏粗,瀝青用量也偏少,該點的密度值未必會小,因此核子密度測定儀有可能檢測不出這種離析。
3.4 紅外攝像儀法
熱瀝青混合料在運輸、攤鋪過程中。由于不同位置的混合料溫度下降不一致,在相同的壓力作用下。瀝青混合料的體積性質不同而產(chǎn)生溫度離析。溫度離析常見的情況發(fā)生在運料車表面的混合料、攤鋪機兩翼的混合料及2臺攤鋪機梯隊作業(yè)的接縫處。溫度離析與壓實度不足是一致的,這里只提出一個概念。
紅外攝像儀是觀察和控制溫度離析的有效方法。紅外攝像儀通過拍攝瀝青混合料表面的紅外輻射波,繪制出整個區(qū)域內的熱瀝量分布圖,根據(jù)路面瀝青混合料的溫度值來判定是否離析。我們采用的是美國國家瀝青試驗中心,(NCAT)推薦的溫度離析判定標準。
3.5 熱成像
任何物體都散發(fā)具有能量的紅外線,且能被紅外掃描器所接收。熱成像就是把這些紅外線轉換為電子脈沖,然后經(jīng)過處理生成物體熱能量視圖。熱圖像的色彩可由用戶選擇,代表路面溫度的不同變化,如:藍色代表溫度較低區(qū)域,紅色代表溫度較高區(qū)域。熱成像技術顯示高空隙率區(qū)域,因為與集料和瀝青相比,空氣的熱容量最小。假如重離析造成高空隙率,則熱成像技術能夠很容易識別。該技術可用于瀝青混凝土路面的質量控制,因為其可以在瀝青混凝土路面鋪筑的過程中使用。
運用此項技術的優(yōu)點:能夠繪出整個攤鋪路面的熱量分布特征,該技術能夠在施工過程中被應用,其利于承包商對出現(xiàn)的問題進行及時補救,有成熟的軟件提供進程控制圖,業(yè)主利用其去接受或識別那些需要進一步試驗來判定離析類型和程度的區(qū)域。而不足之處:此技術僅在路表面和接近路表面處有效;溫度和級配離析都會顯示“冷”域,這就需要進一步的試驗去更加準確地定義離析的類型;試驗數(shù)據(jù)要在混合料第一次壓實前取得,因為面層的壓實改變了表面熱量的特征;此技術運用到施工后的路面評價是值得懷疑的,因為來自舊路面的紅外線依賴路面吸收的太陽能;需要一個標定過程,確保不同相機以同等量級和敏感度記錄微差的溫度。
隨著國內經(jīng)濟的快速發(fā)展,科學技術的不斷進步,國家在完善城市基礎設施建設步伐也隨之加快,緩解城市與城市之間的交通安全行駛狀況,國家新建的高等級公路增多,以此緩解城市擁擠的交通現(xiàn)狀。瀝青路面試驗檢測技術是有效延長高等公路及橋梁的瀝青路面使用年限,為公路瀝青路面養(yǎng)護工作提供良好的保護。
關鍵詞:
公路瀝青;路面試驗;檢測技術
隨著國內經(jīng)濟的快速發(fā)展,科學信息技術的不斷進步,國家在交通事業(yè)發(fā)展方面給予高度的重視,尤其是在高等公路建設方面尤為突出。在瀝青路面施工過程,由于沒有按照相關的施工規(guī)范、制度進行施工,從而造成施工失誤、誤差,導致公路瀝青路面經(jīng)常出現(xiàn)各種形式的裂縫,導致路面強度下降,在大量行車的作用下,致使瀝青路面遭到結構性的破壞。因此,國家相關管理部門應加強對公路施工的管理,提高對公路瀝青路面試驗檢測工作的認識,并制定一系列養(yǎng)護方案,進一步完善公路瀝青路面試驗檢測工作,使公路瀝青路面有效延長使用年限。
1公路瀝青路面施工質量的要求
隨著國家對城市基礎設施進程的逐漸加快,公路、橋梁設施建設的不斷完善,在公路瀝青路面試驗檢測及養(yǎng)護過程中,應明確不同公路工程的通車使用情況,對其瀝青路面的各項性能要求進行有效檢測。
其一,公路瀝青路面具備超強荷載的能力,并具備一定的通車壓力,能適應快速發(fā)展的城市交通,避免城市日常巨大的行車量對瀝青路面造成破壞。
其二,強化瀝青路面的抗疲勞性,在建成后及投入使用過程,在承受巨大行車量的反復壓力下,在一定程度上加強了瀝青路面的抗疲勞性能,有效防止車輛的反腐壓力對瀝青路面的破壞。
其三,加強瀝青路面的瀝青混合料質量控制,在根據(jù)相關制作工藝,按照正常比例在瀝青混合料內添加使瀝青原料更快凝結、堅固的材料,在一定程度上不僅可以保證瀝青混合料的穩(wěn)定性和抗高溫性,還可以有效延長瀝青路面的使用年限。為了有效避免和防止低溫環(huán)境對瀝青路面造成的破壞,公路設計單位和公路施工管理單位應加強瀝青混合料混合比的控制,從而有效保證其具備良好的低溫抗裂性及抗滑性。加強公路瀝青路面的低溫抗性和抗滑性的重視,尤其是在瀝青路面低溫收縮裂縫和低溫拉伸變形方面,加強低溫抗性的能力,避免在溫度較低的環(huán)境下對瀝青路面的整體結構造成破壞。因此必須加強瀝青路面低溫抗裂的性能管理,進一步保證瀝青路面的平整度,保障日常車輛安全行駛,避免因水損對瀝青路面造成的傷害而引發(fā)的交通安全事故。
2公路瀝青路面試驗檢測技術
2.1公路工程瀝青路面厚度檢測
隨著國內公路瀝青路面試驗檢測技術的不斷完善,在瀝青路面厚度試驗檢測方面主要是采用路面雷電檢測系統(tǒng)對其進行試驗檢測。該檢測技術是構建在一種無損連續(xù)的檢測基礎之上,在檢測厚度的過程中因換算速度過快,會出現(xiàn)一些檢測誤差。在實際公路瀝青路面的施工材料和工藝檢測過程中,對瀝青路面面層的施工材料、工藝和雷達波速度變化大小都有較高要求。在瀝青路面厚度的試驗檢測過程中,主要是以反射波試驗探測技術為主。其利用專業(yè)的探地雷達的測量車保持勻速行駛,并不斷發(fā)射電磁脈沖,利用接收機將脈沖反射波形成的信息數(shù)據(jù)進行有效接收,再將采集后的數(shù)據(jù)信息中包含的不同位置、不同區(qū)域的電介質的數(shù)據(jù)變化情況進行有效分析和記錄和歸納,通過根據(jù)數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)的有效整理,以及電介質常數(shù)系數(shù)的不同及波數(shù)的差異,最終獲得高精準的瀝青路面厚度數(shù)據(jù)。公路中使用的地質雷達不僅具有較高的高效性、連續(xù)性、無損性,采用這種技術對瀝青路面厚度檢測還能檢測出路面是否有脫空、空病、陷落、裂痕等公路病害。
2.2公路工程瀝青路面平整度檢測
在公路工程瀝青路面試驗檢測技術系統(tǒng)中,路面平整度檢測是該項試驗檢測和養(yǎng)護工作中最重要的環(huán)節(jié),國家對路面平整度檢測有標準規(guī)范,在檢測的過程中,采用連續(xù)式平整度儀、3m直尺、激光路面平整度測定儀、車載式顛簸累積儀等有效利用先進科學技術研發(fā)的高科技產(chǎn)品,對瀝青路面平整度進行有效檢測。
(1)車載式顛簸累積儀是一種主要應用于瀝青路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)、路面質量評價系統(tǒng)的且具有較高精準、高效的對瀝青路面進行平整度檢測的高科技儀器。一般通過定期或不定期的行車舒適性及路面平整性進行檢測,利用計算機網(wǎng)絡信息技術將其相關的數(shù)據(jù)信息記錄在案,具備一定的高效、安全、精準、快速的特點。車載式顛簸累積儀其實是一種為反映類平整度的測量儀,是通過測量車后軸跟車廂見得單向位移累積值進行平整度以及平整狀況進行綜合判定,其判定的準確性與單向位移累計值的大小和儀器裝載車底盤懸掛系統(tǒng)特性有關,因此必須在裝車后加強對儀器的校正,才可以進行路面實時檢測工作。
(2)激光路面平整度測定儀是一種與瀝青路面沒有任何接觸,且保證試驗檢測有較高的精準值和速度數(shù)值的儀器。激光路面平整度測定儀不僅對瀝青路面的平整度進行檢測,還可以對路面的橫坡、車轍方面進行有效檢測,是一種先進的數(shù)據(jù)信息采集處理系統(tǒng)功能的高科技儀器。在瀝青路面縱向平整度檢測中,需要截取縱向斷面信息,通過輪跡位置的激光傳感測量得出路面的高度計平整度。
2.2.1公路工程瀝青路面抗滑性檢測
公路工程瀝青路面抗滑性檢測技術主要是指車胎在制動時表面滑動二產(chǎn)生的力,瀝青路面的抗滑性和指數(shù)的大小嚴重影響公路安全行駛。對瀝青路面實際的檢測過程中,利用輪胎與路面間產(chǎn)生的摩擦系數(shù)作為數(shù)據(jù)基礎,從而對路面的抗滑性進行判定,并采用橫向力抗滑系數(shù)測試方式與激光紋理測試儀對瀝青路面抗滑性進行檢測。由于該測試方法的實際操作時具有不妨礙交通正常行駛的特點在國內抗滑性檢測方面較受歡迎,其檢測方式需要在測量車上安裝于行車方向成20°角的測試輪。
2.2.2公路工程瀝青路面彎沉檢測
檢測瀝青路面柔性路面強度的重要檢測指標就是路面彎沉檢測,更是路面抗壓性、平整度的重要參數(shù)、依據(jù)。目前路面彎沉檢測主要有:激光彎沉檢測法和自動彎沉測定儀法。其中激光彎沉檢測法具有操作簡單、體積小、讀書準、造價低、精準高的特點,在路面彎沉檢測的過程中,將測定儀固定在測量車后輪隙中,充分有效利用路面的回彈力,從而積極帶動硅光電池側頭向上升起,在利用激光束照射產(chǎn)生的光電流進行實際路面彎沉檢測。而自動彎沉測定儀法更適用于高密集、大區(qū)域的路段進行檢測,主要被應用于路面施工控制和路面養(yǎng)護的工作中。
3結語
瀝青路面試驗檢測工作是公路工程施工管理工作中重要組成部分,是保證公路工程施工質量控制的有效檢測技術。通過路面試驗檢測技術,可以對公路工程施工質量進行有效控制,完善公路工程的養(yǎng)護工作,確保瀝青路面符合公路工程建設的標準、規(guī)范,進一步延長公路使用壽命,促進國家市政工程公路工程持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。
參考文獻:
[1]張海喜.公路瀝青路面常見病害及檢查技術[J].山西建筑,2015(01).
關鍵詞:公路路面;質量;檢測技術
引言
公路在使用過程中常中一定會產(chǎn)生某些損害,而諸如此類的損害必然對公路路面的結構使用性能以及結構承載力產(chǎn)生影響,從而致使路面使用性能下降,其使用性能直接關系到道路為用戶提供的舒適性、安全性、快捷性等服務的水平,關系到道路本身的使用壽命。路面破損檢測一直以來都是路面質量檢測工作的重點環(huán)節(jié),同時也是工作量最大的一個部分。按照破損指標對各級公路進行定期檢測與評價,為路面養(yǎng)護管理部門提供真實可靠的檢測結果已顯得越來越重要。
1路面破損狀況檢測
一直以來,在路面破損狀況中,路面損壞狀況檢測,宜采用自動化的快速檢測方法,當條件不具備時也可以采用人工檢測方法。
人工檢測:是指在封閉或不封閉交通的情況下,按照規(guī)定的損壞分類和識別方法,采用目測和簡單工具丈量的方式。這種檢測方式不僅要浪費大量的人力物力,而且需要封鎖交通,給公路通行造成不便。隨著公路等級的提高,行車速度及車流量的加大,這種檢查方法的危險與不方便性越來越體現(xiàn)出來。
路面損壞自動檢測設備:美國、丹麥等發(fā)達國家,率先研制開發(fā)了路面病害調查車,可在正常車速行駛中,對路面進行掃描拍照,同時以微機記錄樁號信息,后期處理通過專用軟件對路面裂縫類長度進行計算,然后換算成破損面積。
路面快速檢測系統(tǒng)(CiCS):它能夠在正常車流速度下快速、準確地采集路面損壞、道路平整度、路面車轍和前方景觀圖像數(shù)據(jù)。與CiCS配套的路面損壞識別系統(tǒng)CiAS能夠自動識別和處理由CiCS采集的路面損壞圖像,對裂縫、坑槽等路面損壞進行自動分析和處理,找出裂縫位置,計算裂縫長度、寬度和路面損壞率,損壞識別率達到90%~95%,滿足《標準》要求。
2行駛質量指數(shù)檢測
隨著對公路服務質量要求的不斷提高及路面管理系統(tǒng)的建立,平整度成為目前路面使用性能最重要的指標之一。在我國,目前常用的平整度檢測方法有2類,即斷面測試類(如3m直尺、精密水準儀、激光斷面儀等),間接反應類(如顛簸累積儀、連續(xù)式平整度儀)。
2.13m直尺法
3m直尺是傳統(tǒng)的平整度測量方法,是用3m直尺通過測定距離路表面的最大間隙表示路基路面的平整度,以mm為單位。該方法適合于測定壓實成型的路面各層表面的平整度,以評定路面的施工質量和使用質量,也可用于路基路面成型后的施工平整度檢測。
2.2精密水準儀法
這種方法測平整度缺點就是比較麻煩,速度慢,一般不適合于工程檢查驗收檢評,優(yōu)點是準確度高,行業(yè)管理部門用它作為其他一切方法的標準尺度做儀器標定。
2.3連續(xù)式路面平整度儀
連續(xù)式路面平整度儀以3m長桁架為基準,中間機架可縮短或折疊,前后各有4個行走輪,故通俗地稱為八輪儀。該儀器自動采集時可以測定、運算及打印路面不平整度的標準差值(mm)、被測路段長度及測試速度。
2.4車載式顛簸式累計儀
車載式顛簸累積儀是一種高效反應類車載式儀器,以車輛在路面上通過時后軸與車廂之間的單向位移累計值VBI,表示路面的平整度,以cm/km計。該儀器測試路面平整度上具有操作簡便、效率高、自動采集數(shù)據(jù)等優(yōu)點,特別適合路面工程質量驗收或大面積路網(wǎng)評價,為新建項目質量評定及道路早期破壞狀況提供準確、快捷的技術依據(jù)。
3路面車轍深度指數(shù)檢測
路面車轍深度的測定主要有兩大分類:第一類為人工檢測,即用檢測橫竿橫跨在車轍上部,并用尺量出橫竿與車轍底部的間距。采用這種方法其效率是極低的,并只能隨機抽樣檢測路面車轍深度。第二類為自動檢測,即采用路面車轍自動測定車自動檢測路面車轍深度。其方法就是利用橫向布置的一排激光、超聲、紅外或其它非接觸式位移傳感器來快速連續(xù)測定路面車轍深度。
隨著公路建設的發(fā)展,路面車轍深度的自動檢測將成為主要的檢測方法,也將是路面施工、驗收、評價和管理部門必備的儀器。
4路面結構強度指數(shù)檢測
彎沉是表征路面結構強度的重要技術指標,是工程驗收及路面評價必測的項目。彎沉的檢測方法,過去一般采用貝克曼梁法檢測彎沉,效率低、數(shù)據(jù)可靠性差,工作量繁重。隨著國外先進儀器的引進和國內科研的進步,檢測方式有了長足的進步。目前常用的測試方法有如下:
4.1自動彎沉儀
采用自動彎沉儀在標準條件下每隔一定距離連續(xù)測試路面的總彎沉,及測定路段的總彎沉值的平均值。用于尚無坑洞等嚴重破壞的道路驗收檢查及舊路面強度評價,可為路面管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù),經(jīng)過與貝克曼梁測定值進行換算后,也可用于路面結構設計。
4.2落錘式彎沉儀(FWD)
落錘式彎沉儀,簡稱FWD,由荷載發(fā)生裝置、彎沉檢測裝置、運算控制系統(tǒng)與車輛牽引系統(tǒng)等組成。
用于在落錘式彎沉儀(FWD)標準質量的重錘落下一定高度發(fā)生的沖擊荷載的作用下,測定路基和路面所產(chǎn)生的瞬時變形,即測定在動態(tài)荷載作用下產(chǎn)生的動態(tài)彎沉及彎沉盆,并可由此反算路基路面各層材料的動態(tài)彈性模量,作為設計參數(shù)使用。所測結果也可用于評定道路承載能力,調查水泥混凝土路面的接縫的傳力效果,探查路面板下的空洞等。
5抗滑性能指數(shù)檢測
路面抗滑性能是指車輛輪胎受到制動時沿表面滑移所產(chǎn)生的力。我國公路質量檢測的規(guī)范對抗滑檢測的規(guī)定是擺式儀測擺值(BPN)、SCRIM抗滑測試車測橫向力系數(shù)(SFC)。
擺式儀測擺值不屬于自動化檢測方法,在大規(guī)模路面調查中不宜采用。我國專家分析交通事故的引起,多是側滑引起的,因而在規(guī)范中推薦了SCRIM測試車測橫向力系數(shù)的方法。
摩擦系數(shù)測定車測定的路面橫向力系數(shù)既表示車輛在路面上制動時的路面抗力,還表征車輛在路面上發(fā)生側滑時的路面抗力,因此它是路面縱橫向摩擦系數(shù)的綜合指標,反映較高速度下的路面抗滑能力。測試車自備水箱,能直接噴灑在輪前約30cm寬的路面上,可控制路面水膜厚度,測速較高,不妨得交通,特別適宜于在高速公路、一級公路上進行測試。
測定車上裝有與車輛行駛方向成20度角的測試輪。測定時,供水系統(tǒng)灑水,降下測試輪,并對其施加一定荷載,荷載傳感器測量與測試輪輪胎面成垂直的橫向力,此力與輪荷載之比即為橫向力系數(shù)。橫向力系數(shù)越大,說明路面抗滑能力越強。
6 結論
路面狀況指數(shù)(PCI)、行駛質量指數(shù)(RQI)、路面車轍(RDI)、路面結構強度指數(shù)(PSSI)、抗滑性能指數(shù)(SRI)五者雖然需要分別檢測,但相互之間并非全無關系,五項指標之間經(jīng)常存在如下規(guī)律:
(1)一般來說,路面松散類(坑槽、麻面、脫皮、啃邊、松散)、變形類(沉陷、車轍、搓板、波浪、擁包)、凍脹、翻漿等病害多的平整度也較差,小的裂縫類對平整度的影響不太明顯。裂縫類經(jīng)處理后,因處理不恰當反而會影響平整度。
(2)大的裂縫存在的地方往往路面強度較差。
(3)路面強度不理想的路段,運行1年~2年后,其車轍、沉陷等病害會呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢,平整度逐漸變得較差。
(4)病害形式為表面泛油、磨光的路段,抗滑性能一般較差。
關鍵詞:公路工程;瀝青;路面試驗檢測
Abstract: Asphalt pavement disease need to repair, to meet the requirements of the road condition level. Accurately grasp the pavement technology and the current status of disease diagnosis is the implementation of the scientific pavement repair strategy first. In addition to the necessary theoretical analysis, the main tool for the present asphalt pavement disease diagnosis is still field laboratory test and detection.
Key words: highway engineering; asphalt; pavement test
中圖分類號:U416 文獻標識碼:A
隨著我國公路等級的提高,瀝青路面已成為高等級道路路面中占主要地位的路面結構。瀝青材料是修筑瀝青路面的一種主要結合料,瀝青質量的優(yōu)劣與瀝青路面的好壞有著密切的關系,它直接影響到瀝青路面的使用壽命。瀝青路面出現(xiàn)病害需要進行維修,以滿足要求的路況水平。準確掌握路面技術狀況和現(xiàn)有病害診斷是實施科學的路面維修對策的首要前提。除必要的力學理論分析外,目前瀝青路面病害診斷的主要工具仍舊是現(xiàn)場和室內的試驗和檢測。一個經(jīng)過科學規(guī)劃的試驗檢測方案可以為路面維修和病害處治提供重要的數(shù)據(jù)資料。 為了提高我國瀝青路面的質量水平,修筑優(yōu)質的瀝青路面,在施工過程中及時地對瀝青結合料和瀝青混合料的性質以及各項路面性能進行準確檢驗將具有較大的現(xiàn)實意義。1 道路石油瀝青1.1適用范圍: A級瀝青:各個等級的公路,適用于任何場合和層次 B級瀝青:高速、一級公路下面層,二級及以下各個層;用做改性瀝青、乳化、改性乳化、稀釋瀝青的基質瀝青。 C級瀝青:三級及三級以下公路的各個層次。1.2選用瀝青標號依據(jù)
對高速公路、一級公路,夏季高溫、高溫持續(xù)時間長、重載交通、山區(qū)及丘陵區(qū)上坡路段、服務區(qū)、停車場等行車速度慢的路段,尤其是汽車荷載剪應力大的層次,宜采用稠度大、60℃粘度大的瀝青,也可提高高溫氣候分區(qū)的溫度水平選用瀝青等級;對冬季寒冷的地區(qū)或交通量小的公路、旅游公路宜選用稠度小、低溫延度大的瀝青;對溫度日溫差、年溫差大的地區(qū)宜注意選用針入度指數(shù)大的瀝青。當高溫要求與低溫要求發(fā)生矛盾時應優(yōu)先考慮高溫性能。
當缺乏所須標號的瀝青時,可采用不同標號摻配的調和瀝青,其摻配比例有試驗決定。
2 瀝青混合料各項指標測定
2.1物理指標測定
按擊實法制成的瀝青混合料圓柱體,經(jīng)12小時以后,用水中重法測定其表觀密度,并按組成材料原始數(shù)據(jù)計算得出。VV空隙率、VA瀝青體積百分率、VMA礦料間隙率、VFA瀝青飽和度。
2.2高溫穩(wěn)定性指標測定
馬歇爾穩(wěn)定度、流值:標準擊實試件,在穩(wěn)定度儀上測定60 ℃時的破壞荷載、破壞變形量,以這兩項指標來表征其高溫時的抗變形能力。
2.3水穩(wěn)定性指標測定
殘留穩(wěn)定度:軟化性能,48小時浸水馬歇爾強度與標準馬歇爾強度之比。
2.4熱穩(wěn)定性指標測定
動穩(wěn)定度:混合料夏季高溫通常為60℃條件下,經(jīng)車輛荷載長期重復作用后,不產(chǎn)生車轍和波浪等病害的性能。
2.5低溫性能指標測定
劈裂凍融強度:經(jīng)過規(guī)定條件凍融試件與標準試件劈裂強度比。
3 瀝青混合料產(chǎn)品質量測定
(1)混合料外觀:集料粗細、均勻性、離析、色澤、冒煙、有無花白料、油團等。
(2)拌和溫度:瀝青、集料加熱溫度;出廠溫度。
(3)礦料級配:燃燒爐測定。
(4)瀝青用量:燃燒爐測定。
4 路面現(xiàn)場試驗檢測
4.1現(xiàn)場密實度檢測:鉆芯法
標準密度測定:當天試驗室馬歇爾密度、每天實測的最大理論密度、試驗路密度等。
4.2彎沉檢測:
貝克曼梁法:標準方法,傳統(tǒng)檢測,速度慢,靜態(tài)檢測,比較成熟。
落垂式彎沉儀法:利用重錘自由落下的瞬間產(chǎn)生的沖擊荷載測定彎沉,屬動態(tài)測試,快速連續(xù),但須用貝克曼梁法進行標定換算。
4.3平整度檢測:
3m 直尺法:設備簡單,結果直觀,間斷測試,效率低,反映凸凹程度;最大間隙h (mm ) 斷面類
連續(xù)式平整度儀法:設備較復雜,連續(xù)測試,效率高,反映凸凹程度;標準差σ(mm ) 斷面類
顛簸累計儀:設備較復雜,連續(xù)測試,效率高,反映舒適性,單向累計值 VBI (cm /km ) 反應類
路面綜合檢測車:國際平整度指數(shù)IRI 反應類
5 抗滑性能檢測
在路面工程中,各個層次的厚度是和道路整體強度密切相關的。在路面設計中,不管是剛性路面,還是柔性路面,其最終要決定的,都是各個層次的厚度,只有在保證厚度的情況下,路面的各個層次及整體的強度才能得到保證。除了能保證強度外,嚴格控制各結構層的厚度,還能對路面的標高起到一定的控制作用,是一個非常重要的指標。所以在《公路工程質量檢驗評定標準》(JTJ071一98)中,路面各個層次的厚度的分值較高。路面各結構層厚度的檢測一般與壓實度同時進行,當用灌砂法進行壓實度檢查時,可量取挖坑灌砂深度即為結構層厚度。當用鉆芯取樣法檢查壓實度時,可直接量取芯樣高度。結構層厚度也可以采用水準儀量測法求得,即在同一測點量出結構層底面及頂面的高程,然后求其差值。這種方法元需破壞路面,測試精度高。目前,國內外還有用雷達、超聲波等方法檢測路面結構層厚度。對于基層或砂石路面的厚度可用挖坑法測定,瀝青面層與水泥混凝土路面板的厚度應用。
路面厚度是關系質量和造價的重要指標,既不能給承包商提供偷工減料的可能機會,又考慮正常施工條件下的厚度偏差情況,采用平均值的置信下限作為否決指標,單點極值作為扣分指標。計算一個評定路段檢測的厚度的平均值、標準差、變異系數(shù),并計算代表厚度。當厚度代表值大于等于設計厚度減代表值允許偏差時,則按單個檢查值的偏差是否超過極值來評定合格率和計算應得分數(shù);當厚度代表值小于設計厚度減去代表值允許偏差時,則厚度指標評為零分。瀝青面層一般按瀝青鋪筑層總厚度進行評定,但高速公路和一級公路多分2 ~3層鋪筑,還應進行上面層厚度檢查和評定。
6 路基、路面彎沉值評定
每一雙車道評定路段(不超過1公里)檢查80-100多個點,多車道公路必須按車道數(shù)與雙車道之比,相應增加測點。
彎沉代表值為彎沉測量值的上波動界限,用下式計算:Lr =L +ZαS
式中:Lr—彎沉代表值(0.01mm );L —實際彎沉的平均值(0.01mm );S —標準差;Zα—與要求保證率有關的系數(shù),見下表
當路基和柔性基層、底基層的彎沉代表值不符合要求時,可將超出L±(2~3)S的彎沉特異值舍棄,重新計算平均值和標準差。對舍棄的彎沉值大于L±(2~3)S的點,應找出其周圍界限,進行局部處理。
用兩沉儀同時進行左右輪彎沉測定時,應按兩個獨立測點計,不能采用左右兩點的平均值。
彎沉代表值大于設計要求的彎沉值時,相應分項工程為不合格。
測定時的路表溫度對瀝青面層的彎沉值有明顯影響,應進行溫度修正。當瀝青層厚度小于或等于50mm 時,或路表溫度在20℃±2 ℃范圍內,可不進行溫度修正。
若在非不利季節(jié)測定時,應考率季節(jié)影響系數(shù)。
7 路面結構層厚度評定
評定路段內路面結構層厚度按代表值和單個合格值的允許偏差進行評定;
厚度代表值為厚度的算術平均值的下置信界限值;
當厚度代表值大于等于設計厚度減去代表值允許偏差時,則按單個檢查值的偏差不超過單點合格值來計算合格率;當厚度代表值小于設計厚度減去代表值允許偏差時,相應分項工程為不合格;
瀝青面層一般按瀝青鋪筑層總厚度進行評定,高速公路和一級公路分2-3層鋪筑時,還應進行上面層厚度檢查和評定。
8 結束語
隨著高等級公路迅猛發(fā)展,質量是工程的生命已成為人們的普遍共識。筆者認為作為檢驗工程質量的唯一有效手段——試驗檢測,不容忽視。因此,如何加強試驗檢測力度,提高公路工程質量值得廣大同行共同探討。
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