瀝青混凝土路面離析評價方法新構想

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瀝青混合料的組成成分包括瀝青、集料、添加劑和空隙4部分。瀝青混凝土路面的離析是其混合料中組成成分分布不均勻性的綜合反映,其中, 集料的分布不均勻性又是最主要的因素, 因為其他3個組成成分的分布狀態(tài)是由集料的分布狀態(tài)所決定的。
    在瀝青混合料的生產和攤鋪過程中, 離析一直是主要的問題。概括起來, 瀝青混凝土路面離析的評價方法有無損類與破損類之分。前者主要有視覺識別、鋪砂試驗、核子密度儀、熱成像、拖地雷達、激光斷面儀和地震波路面結構分析等;而后者主要有抽提篩分和截面分析等。
    1、離析評價方法回顧
    基于已有的文獻資料, 本文主要評述幾種目前常用的無損類和最新破損類瀝青混凝土路面離析的評價方法。
    1.1　無損類
    無損類都是在現(xiàn)場評價離析。
    1.1.1　核子密度儀
    核子密度儀是通過描繪路面沿縱向的密度來識別離析區(qū)域的。此法的基本前提假設是離析區(qū)域的密度小。然而有文獻指出此法取得成功是有限的。
    因為: (1) 使用這些儀器的一般前提假設是混合料的密度隨著粗集料離析的加重而降低,這一假設沒有考慮到級配和最大密實曲線的關系, 若現(xiàn)場配合比公式(JMF) 始于最大密實曲線之上, 當級配曲線向最大密實曲線移動時, 同類瀝青混合料中粗集料的分散可以產生更高的密實度;(2) 不同類的離析對測量的變異性有著不一樣的影響, 常用的石灰石顯著增加試驗的變異性, 而碎石對此卻沒有多大的影響, 如果混合料是由粗石灰石和細碎石組成, 在粗集料或細集料聚集地方,試驗變異性結果的變化使充分識別或度量離析非常困難。
    1.1.2　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。
    2000年, NCHRPReport441中, 奧本大學國家瀝青技術研究中心在總結現(xiàn)有瀝青混凝土路面離析評價方法的基礎上,提出使用紅外熱像儀和ROSAN激光斷面儀去識別評價路面離析的嚴重程度。報告根據(jù)紅外照相機的記錄, 劃分了不同離析程度時的溫度范圍。
    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。
    1.1.3　激光斷面儀
    激光斷面儀用于測量表面宏觀構造已經(jīng)有好幾年了。該技術可用于瀝青混凝土路面的質量保證。
    該法用于評價離析就是通過激光斷面儀所測得的表面構造深度, 與事先假定的非離析區(qū)域里表面構造深度之間的比較來劃分離析程度。NCHRPReport441 中, 根據(jù)構造比劃分離析區(qū)域的結果。
    該技術的優(yōu)點之處: 因為該技術能夠以正常的行車速度操作, 所以能快速取得連續(xù)的縱表面構造剖面圖;能提供量化數(shù)據(jù), 可與非均勻表面構造的視覺識別相對應; 設備便利可攜, 價格適宜, 且能被安裝在任何車輛上; 設備和分析軟件容易使用, 能提供所得數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析結果。
    缺點之處: 該技術只能測量瀝青混凝土路面的表面缺陷, 在深度方向上有關非均勻性的信息則無法獲取,這就意味著需要第二種試驗方法去進一步定義非均勻區(qū)域里離析的類型與程度; 為得到較好的分辨率, 需要較慢的速度; 路面要干燥, 潮濕的路表面會改變激光束的反射;可能統(tǒng)計是依賴混合料的類型, 這需要在使用該設備的試驗中得到評估。