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基于厚度恒定法测定新建沥青路面 介电常数与空隙率的方法研究
发布时间:2019-02-22  期刊: 作者:苏尚武 指导老师:张肖宁

       随着我国高速公路沥青路面的飞速发展,己逐步形成了自己的一套质量检测和控制方法。通常,在路面的密度分布无损检测方法中,常用的仪器有无核密度仪(PQI)与三维探地雷达(3D-GPR)。本研究试图基于足量数据建立PQI与30-GPR的联系,让3D-GPR能准确测量新建沥青路面的介电常数与空隙率摊铺碾压成型后的沥青路面,有些区域会发生级配离析,造成最大理论密度发生变化。在实际的工程应用中,工程人员往往直接使用设计级配的最大理论密度,不考虑离析的影响。这会给新建沥青路面的质量控制留下隐患。为此,本文先对沥青路面检测路段发生离析的区域修正其最大理论密度,再应用于建立PQI与3D-GPR的联系。

 PQI与30-GPR都是根据电磁波在不同介电特性材料中的运动特性来获取测量数据,两者直接测得的数据为介电常数。所以,无核密度仪测得的密度是计算值,由测得的密度和最大理论密度计算的空隙率为二次计算值。因此,为开展研究工作,提出了以下的假定:一、无核密度仪的应用己经成熟,测得的密度是准确的:二、现行空隙率的计算方法是准确的。

 对最大理论密度进行修正:进行室内马歇尔试验,考虑多种会对最大理论密度造成影响的因素(如粗细集料密度比、矿粉用量、油石比等〉,设计和制作了多组马歇尔试件,并实测其最大理论密度。用灰关联法确定各影响因素对最大理论密度的影响程度和排序结果。随后将从现场摊铺机铺筑的不同位置取料带回,进行室内燃烧筛分试验p确定离析区域的级配与设计级配之间的差异。最后由各影响因素的影响程度和级配差异对离析区域进行最大理论密度的修正。

 空隙率的变异是检验修正最大理论密度有无必要的指标。为此,对按设计的、钻芯实测的、室内修正的最大理论密度,分别代入计算空隙率并进行对比分析,发现离析区域的空隙率修正前后差异较大,其差值占设计空隙率变化幅度(设计空隙率为3%~6%,变化幅度为3%)的比例很大,即空隙率的变异很大。所以,对沥青路面离析区域的最大理论密度进行修正是有意义的。

 最大理论密度的修正值与钻芯实测值相差很小,由两者计算的空隙率差值占设计空隙率变化幅度比例很小,所以本文最大理论密度的修正是基本可以算准的。

 实际工程应用中,首先采用三维探地雷达测量沥青面层,获取路面的三维图像,再从时间-振幅曲线中读取双程走时:根据芯样面层厚度假定一个厚度,再由双程走时和假定的厚度反算介电常数,此方法称为厚度恒定法。用无核密度仪测量的密度和修正后的最大理论密度计算空隙率,进而由反算得到的介电常数和计算空隙率建立介电常数.空隙率模型。

 基于合理的数据处理方法,建立了介电常数和空隙率的模型,并由该模型预测空隙率,对空隙率的预测值与实测值进行线性回归分析,发现预测值与实测值吻合良好。结果表明:建立的介电常数-空隙率模型比较稳定,而且得到了验证:基于厚度恒定法利用三维探地雷达测定介电常数与空隙率切实可行;该方法克服了三维探地雷达不能准确有效测出沥青面层空隙率的局限性。

 关键词:介电常数·空隙率模型:厚度恒定法;修正最大理论密度;无核密度仪;三维探地雷达;空隙率:介电常数


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