現(xiàn)場(chǎng)熱再生瀝青路面壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)及控制

彭軍

摘要 為分析無核密度儀所測(cè)得的現(xiàn)場(chǎng)熱再生瀝青路面壓實(shí)度結(jié)果可靠度和精確度，文章對(duì)無核密度儀檢測(cè)原理進(jìn)行闡述，以某建設(shè)年代較早的病害瀝青路面為例，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)熱再生瀝青路面施工過程中的壓實(shí)工藝及壓實(shí)質(zhì)量控制要點(diǎn)展開分析；對(duì)無核密度儀和鉆孔取芯壓實(shí)度檢測(cè)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，驗(yàn)證了無核密度儀檢測(cè)結(jié)果的可靠性與準(zhǔn)確性。結(jié)果表明，無核密度儀施測(cè)快速，測(cè)值可靠準(zhǔn)確，作為無損檢測(cè)技術(shù)，可取代傳統(tǒng)的鉆孔取芯，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)熱再生瀝青路面密度與壓實(shí)度檢測(cè)。

關(guān)鍵詞 現(xiàn)場(chǎng)熱再生；瀝青路面；壓實(shí)度；無損檢測(cè)；無核密度儀

中圖分類號(hào) U416.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2023）24-0131-04

0 引言

現(xiàn)場(chǎng)熱再生技術(shù)屬于破損瀝青路面現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)過程，通常使用1臺(tái)熱再生聯(lián)合機(jī)組將待處治瀝青路面加熱至要求溫度，耙松后將事先收集好的舊瀝青料輸送至機(jī)組雙臥軸連續(xù)攪拌機(jī)，按比例添加新料和瀝青并充分?jǐn)嚢韬笥蓹C(jī)組攤鋪、碾壓，實(shí)現(xiàn)舊路瀝青路面現(xiàn)場(chǎng)再生處治的目的。這一過程中，舊料100%回收利用，且舊料在攤鋪料中的占比一般在70%以上，故舊料性能及再生效果對(duì)現(xiàn)場(chǎng)熱再生瀝青路面施工質(zhì)量控制十分關(guān)鍵。舊料黏度通常高出新瀝青混合料，再生溫度一般不高，溫度降速快。為保證壓實(shí)度，提升路用性能，必須使用大噸位壓路機(jī)緊跟碾壓?？梢姡F(xiàn)場(chǎng)熱再生路面壓實(shí)度快速檢測(cè)，對(duì)確保再生施工質(zhì)量至關(guān)重要。

基于此，該文依托公路工程實(shí)際，對(duì)無核密度儀與鉆孔取芯兩種壓實(shí)度檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用及測(cè)試結(jié)果展開比較分析，以期為無核密度儀在再生瀝青路面壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)中的推廣應(yīng)用提供參考。

1 無核密度儀檢測(cè)原理

瀝青路面材料密度和介電常數(shù)間存在一定關(guān)系，路面瀝青混合料的介電常數(shù)可通過無核密度儀感應(yīng)板釋放的探測(cè)磁場(chǎng)展開檢測(cè)（見圖1），所得到的場(chǎng)信號(hào)通過電子元件轉(zhuǎn)換為密度讀數(shù)。施測(cè)前將待測(cè)路面混合料室內(nèi)馬歇爾密度或最大理論密度值輸入檢測(cè)儀器設(shè)置菜單，施測(cè)后儀器顯示屏上可直接顯示出相應(yīng)的壓實(shí)度。儀器檢測(cè)范圍及穿透強(qiáng)度通過電磁波強(qiáng)度的調(diào)整進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同厚度、級(jí)配類型瀝青混合料壓實(shí)度的檢測(cè)。目前，公路瀝青路面壓實(shí)度檢測(cè)中常用的無核密度儀為美國(guó)PQI301型，技術(shù)參數(shù)取值情況見表1。該型號(hào)無核密度儀適用溫度范圍廣，測(cè)值精度高，攜帶便捷。

為提升測(cè)值精度，確保無核密度儀壓實(shí)度測(cè)值和實(shí)際值吻合，必須在施測(cè)前對(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)定[1]，具體過程如下：

（1）在干燥清潔的瀝青混合料表面選取一塊長(zhǎng)150 cm、寬75 cm的方形區(qū)域，圍繞儀器感應(yīng)板畫出5個(gè)圓圈，依次編號(hào)為一、二、三、四、五，見圖2。

（2）在第一個(gè)圓圈上按圖3所示標(biāo)出5個(gè)點(diǎn)，在無核密度儀標(biāo)定值為0的情況下檢測(cè)各點(diǎn)密度，以測(cè)值均值為第一個(gè)圓圈密度值。按照相同操作依次展開其余圓圈密度值檢測(cè)。

（3）在圖2各圓圈中心鉆芯取樣，通過表干法檢測(cè)各芯樣毛體積密度。

（4）以毛體積密度值減除相應(yīng)的無核密度儀測(cè)值后的差即為儀器標(biāo)定值[2]，將該值存儲(chǔ)于儀器系統(tǒng)內(nèi)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。

2 工程應(yīng)用

2.1 工程概況

某高速公路于2011年建成運(yùn)行，瀝青混凝土路面采用4 cm厚細(xì)粒式上面層、5 cm厚中粒式中面層、6 cm厚瀝青碎石下面層、水穩(wěn)碎石基層、水泥穩(wěn)定土底基層結(jié)構(gòu)。公路在運(yùn)行過程中先后出現(xiàn)車轍、網(wǎng)裂等病害，路面表現(xiàn)出不同程度的老化，必須展開養(yǎng)護(hù)處治。為節(jié)省建設(shè)資源，充分利用舊路銑刨材料，降低舊路處治費(fèi)用，公路管理部門決定對(duì)病害較為嚴(yán)重的K10+000～K20+000路段展開現(xiàn)場(chǎng)熱再生處治，積累施工經(jīng)驗(yàn)。

2.2 壓實(shí)質(zhì)量控制

2.2.1 壓實(shí)工藝

該公路瀝青路面現(xiàn)場(chǎng)熱再生分車道展開，一次修復(fù)一個(gè)車道，故壓路機(jī)數(shù)量不得超出4臺(tái)；分初壓、復(fù)壓和終壓階段展開。碾壓施工方案見表2。

現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，為取得更高的壓實(shí)度，施工單位更傾向于加大碾壓遍數(shù)，但在混合料溫度降速較快的情況下，新拌制的再生料低溫碾壓時(shí)很可能壓碎集料，使壓實(shí)度不增反降。為此，施工現(xiàn)場(chǎng)使用無核密度儀展開再生瀝青路面壓實(shí)度實(shí)時(shí)檢測(cè)。根據(jù)各測(cè)點(diǎn)不同碾壓遍數(shù)下壓實(shí)度的檢測(cè)結(jié)果，壓實(shí)度隨碾壓遍數(shù)的增多而基本呈增大趨勢(shì)；因?yàn)樾聻r青混合料罩面層與復(fù)拌再生料間發(fā)生嵌擠，故前3遍碾壓時(shí)壓實(shí)度增速較快；此后，壓實(shí)度增速放緩，直至穩(wěn)定。故該公路現(xiàn)場(chǎng)熱再生碾壓遍數(shù)應(yīng)結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果、工程實(shí)際和施工成本控制要求綜合決定。

受限于熱再生工藝特點(diǎn)，平整度是熱再生瀝青路面質(zhì)量的薄弱環(huán)節(jié)。維特根RX4500再生復(fù)拌機(jī)攤鋪裝置同常規(guī)瀝青攤鋪機(jī)，并配備找平系統(tǒng)。再生施工期間，通過舊路充分預(yù)熱，確保耙松后車道兩側(cè)立面較高溫度，并嚴(yán)控再生料攤鋪和壓實(shí)過程，提升再生路面平整度。此外，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際選擇超聲波找平系統(tǒng)、拉鋼絲、路面放置找平梁、走滑靴等方式，起到進(jìn)一步提升路面攤鋪平整度的效果。

2.2.2 舊路加熱及再生料拌和溫度

舊路加熱至180 ℃時(shí)原路面僅釋放出少量白色氣體，這屬于舊路水分散發(fā)過程；繼續(xù)加熱至210 ℃時(shí)，舊路混合料肉眼可見發(fā)生軟化，易于翻耙；此后再繼續(xù)加熱，雖然翻耙程度更加容易，但舊料瀝青會(huì)因高溫而發(fā)生老化，影響再生料質(zhì)量。為此，該公路應(yīng)控制加熱機(jī)內(nèi)燃燒器液化石油氣用量，將原路混合料溫度控制在200～220 ℃之間。

該公路段所用的維特根再生機(jī)拌和鍋不具備加熱和保溫功能，經(jīng)加熱板加熱后的舊料溫度、拌和站制備的新料溫度、再生劑溫度是再生料拌和溫度的主要來源[3]。在進(jìn)入拌和鍋前，應(yīng)采取措施對(duì)舊料、新?lián)搅?、再生劑?shí)施保溫。相同再生段落1 d內(nèi)再生料拌和溫度檢測(cè)結(jié)果見表3。

根據(jù)表中結(jié)果，對(duì)于同一再生段落而言，因舊料加熱溫度、新料溫度、環(huán)境溫度等的影響，不同再生料拌和溫度存在差異，溫度均值基本保持在140 ℃左右；各測(cè)點(diǎn)再生料攤鋪后溫度基本不低于130 ℃，符合《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG-T 5521—2019）中攤鋪溫度要求。

2.3 壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)

2.3.1 密度與壓實(shí)度檢測(cè)

為展開無核密度儀在現(xiàn)場(chǎng)熱再生瀝青路面壓實(shí)度檢測(cè)中的適用性，在該公路左幅現(xiàn)場(chǎng)熱再生瀝青路面施工過程中展開密度和壓實(shí)度檢測(cè)。該公路段復(fù)拌加鋪型再生路面由下層復(fù)拌再生層和上層新混合料加鋪層組成。壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)密度計(jì)算時(shí)，分別檢測(cè)兩層混合料的最大理論密度，再根據(jù)鉆芯取樣結(jié)果加權(quán)處理。例如，在樁號(hào)K17+600行車道處，測(cè)取的復(fù)拌再生層與AC-13新料層最大理論密度分別為2 577 kg/m?和2 576 g/m?；鉆芯取樣測(cè)出的復(fù)拌再生層和新料加鋪層厚度為3 cm和4 cm，則此處再生混合料最大理論密度為（3/7）×2 577+（4/7）×2 576=2 576 kg/m?。

在復(fù)拌加鋪型現(xiàn)場(chǎng)熱再生瀝青路面碾壓結(jié)束后，對(duì)無核密度儀進(jìn)行標(biāo)定，并在試驗(yàn)段隨機(jī)選擇10個(gè)測(cè)點(diǎn)展開無核密度儀與鉆芯取樣對(duì)比檢測(cè)，結(jié)果匯總見表4。

根據(jù)表中結(jié)果，各測(cè)點(diǎn)無核密度儀和鉆孔取芯壓實(shí)度測(cè)值均在94%以上，符合瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范中現(xiàn)場(chǎng)熱再生路面施工質(zhì)量要求；兩種不同方法所測(cè)最大理論密度和壓實(shí)度的誤差均不超出1%；無核密度儀測(cè)值均比鉆芯取樣測(cè)值小。對(duì)無核密度儀和鉆孔取芯壓實(shí)度結(jié)果進(jìn)行擬合，得出兩者壓實(shí)度值的回歸關(guān)系[4]：

Kp=0.889 8Kx+10；R2=0.921 0 （1）

式中，Kp——無核密度儀所測(cè)壓實(shí)度（%）；Kx——鉆孔取芯所測(cè)壓實(shí)度（%）；R2——相關(guān)系數(shù)。

根據(jù)兩者的回歸關(guān)系及相關(guān)系數(shù)取值，表明無核密度儀檢測(cè)精度較高，可滿足現(xiàn)場(chǎng)熱再生瀝青路面壓實(shí)質(zhì)量控制及快速無損檢測(cè)要求。

2.3.2 路面濕度對(duì)測(cè)值的影響

無核密度儀除能用于瀝青路面密度實(shí)時(shí)檢測(cè)外，還能檢測(cè)表面溫度和濕度。熱再生瀝青路面碾壓施工期間，為防止鋼輪壓路機(jī)黏附再生料，應(yīng)在鋼輪表面均勻噴灑霧狀防黏劑。如此處理后雖然能防止黏輪，能較好地避免碾壓后路面發(fā)生掉粒，但對(duì)無核密度儀檢測(cè)結(jié)果存在不利影響。碾壓結(jié)束前鋼輪上的水滲入瀝青混合料面層后，對(duì)部分空隙有一定的填充作用，造成無核密度儀密度測(cè)值比實(shí)際值大。

樁號(hào)K17+600超車道處現(xiàn)場(chǎng)熱再生瀝青路面不同碾壓遍數(shù)下的濕度與對(duì)應(yīng)密度測(cè)值見表5。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，再生混合料攤鋪后密度會(huì)隨碾壓遍數(shù)的增多而線性增大。根據(jù)表中結(jié)果，高溫離析點(diǎn)和低溫離析點(diǎn)密度均隨表面濕度的變化而表現(xiàn)出明顯的增減趨勢(shì)。

瀝青路面濕度變化是造成無核密度儀密度測(cè)值無規(guī)律變化的主要原因，為避免測(cè)值出現(xiàn)失真或變異，在使用無核密度儀展開現(xiàn)場(chǎng)熱再生瀝青路面密度和壓實(shí)度檢測(cè)前，必須確保儀器底部干燥清潔，不得黏附瀝青混合料等雜質(zhì)；待測(cè)路表面必須光滑無松散，測(cè)點(diǎn)處路面也應(yīng)保持干燥。

2.3.3 碾壓遍數(shù)與壓實(shí)度的關(guān)系

在嚴(yán)格按照以上要求加強(qiáng)檢測(cè)過程控制后，項(xiàng)目組使用NEC紅外熱像儀對(duì)攤鋪后的再生路面溫度分布情況進(jìn)行觀測(cè)，并選擇測(cè)點(diǎn)；通過無核密度儀和鉆芯取樣結(jié)果展開壓實(shí)度測(cè)定，以全面掌握溫度離析對(duì)壓實(shí)性能的影響程度。

根據(jù)試驗(yàn)段壓實(shí)度測(cè)試結(jié)果（見圖4），該公路現(xiàn)場(chǎng)熱再生瀝青路面高溫離析點(diǎn)壓實(shí)度比低溫離析點(diǎn)高；在碾壓開始之初，離析點(diǎn)密度隨碾壓遍數(shù)的增多而線性增大；碾壓至第5遍時(shí)表現(xiàn)出峰值，此后緩慢升降。通過分析原因看出，碾壓開始后再生料降溫過程中新舊混合料相互嵌擠[5]，壓實(shí)度尚未穩(wěn)定；隨著碾壓遍數(shù)的增加而逐漸趨穩(wěn)。

3 結(jié)論

該文依托病害公路實(shí)際展開現(xiàn)場(chǎng)熱再生養(yǎng)護(hù)處治，并應(yīng)用無核密度儀和鉆孔取芯方法進(jìn)行再生瀝青路面壓實(shí)度、密度檢測(cè)及結(jié)果比較，主要得出以下結(jié)論：

（1）根據(jù)無核密度儀和鉆芯取樣對(duì)比試驗(yàn)得出的回歸方程和相關(guān)系數(shù)，兩種方法測(cè)值具有較好的線性相關(guān)性，也說明使用無核密度儀檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)熱再生瀝青路面壓實(shí)度切實(shí)可行。

（2）一定溫度下現(xiàn)場(chǎng)熱再生瀝青路面壓實(shí)度隨碾壓遍數(shù)的增大而表現(xiàn)出一定規(guī)律性，也為碾壓施工遍數(shù)的確定提供了指導(dǎo)。

（3）無核密度儀可對(duì)熱再生瀝青路面壓實(shí)度展開大面積、快速無損檢測(cè)，也是開展壓實(shí)度離析程度全面分析的重要手段，對(duì)于簡(jiǎn)化施測(cè)流程，提升測(cè)值精度以及助推瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)的完善均具有重要意義。

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