基于混合料溫度場監(jiān)測的瀝青面層施工質(zhì)量控制研究

摘 要

瀝清整體面層施工過程中，優(yōu)良的夯實(shí)加工工藝可以明顯提升固層品質(zhì)。因而，在輾壓階段，當(dāng)混和料的溫度處在適度范疇時(shí)立即地進(jìn)行工作，針對提升密實(shí)度具備關(guān)鍵的實(shí)際意義。文中根據(jù)對瀝青混合料攤鋪后的制冷減溫全過程開展監(jiān)控和科學(xué)研究，進(jìn)一步討論瀝清混凝土墊層的輾壓加工工藝。近期多年至今，歸功于紅外熱像儀等武器裝備技術(shù)水平的發(fā)展趨勢，對地表溫度的大范疇即時(shí)精確測量早已不會(huì)太難完成。文中運(yùn)用這種新武器裝備技術(shù)性對云南某高速路實(shí)驗(yàn)道路瀝青混合料的減溫特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了科學(xué)研究，并講述了一種對瀝清層溫度數(shù)據(jù)信息做好剖析的方式。評測數(shù)據(jù)信息表明，瀝清表層溫度場與內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度場具備明顯的關(guān)聯(lián)性，是表現(xiàn)混和料溫度勻稱性和具體指導(dǎo)施工質(zhì)量過程控制的優(yōu)良指標(biāo)值。

關(guān)鍵字

瀝清整體面層 | 溫度場檢測 | 地面品質(zhì)

溫度對瀝青混合料特性的直接影響是極其明顯的。在瀝清整體面層施工過程中，務(wù)必趁混和料的溫度處在適度范疇時(shí)立即地進(jìn)行輾壓工作，這對提升密實(shí)度、提高固層品質(zhì)和耐用性具備關(guān)鍵的實(shí)際意義。在我國施工工藝中對施工過程中的攪拌料溫度和自然環(huán)境溫度也是有嚴(yán)格管理。

施工企業(yè)對混和料溫度的檢測一般是運(yùn)用插式數(shù)顯式溫度計(jì)，它使用方便、數(shù)據(jù)信息靠譜。但不足之處是只有檢測極個(gè)別的位置，不可以檢測全部攤鋪面的溫度，更難以體現(xiàn)攤鋪層的減溫速率。

閥值討論

世界各國科研成果參照

英國專家學(xué)者E.R.Brown曾在NCHRP-441項(xiàng)目報(bào)告中明確提出了以瀝青混合料空隙率差別來點(diǎn)評離析的等級劃分規(guī)范。設(shè)計(jì)方案空隙率為4.0%，根據(jù)房間內(nèi)實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)了溫度差別造成的孔隙率差別的關(guān)聯(lián)，按此點(diǎn)評，可以基本明確溫度離析的允許起伏范疇，實(shí)際見表1。

中國專家學(xué)者在科學(xué)研究擊實(shí)溫度對瀝青混合料的相對密度危害時(shí)，用同樣配合比的AH-70瀝青混合料，在不一樣溫度下開展馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)，并測量了試樣的相對密度和空隙率，摘引其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2和圖1。

針對中下邊層一般瀝青混合料，在98%的密實(shí)度的前提下，空隙率超過7%時(shí)，就可以判斷為離析。從圖中可看得出，當(dāng)溫度比設(shè)計(jì)方案溫度誤差力度為±10℃時(shí)，瀝青混合料的空隙率各自為6.1%和6.4%。可以覺得，溫度誤差力度超出±10℃為瀝青混合料原始離析狀況的逐漸。

以上三例全是根據(jù)房間內(nèi)實(shí)驗(yàn)情況下創(chuàng)建的孔隙率與成形溫度相互關(guān)系，為了更好地進(jìn)一步認(rèn)證，還必須得到當(dāng)場工程施工的數(shù)據(jù)信息具體分析。

云南評測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

小編在云南某高速路開展了抽樣檢測。瀝清下邊層原材料為中粒式AC-20混和料，選用70號重交瀝清，當(dāng)場工程施工溫度為18℃，輕風(fēng)，初壓溫度操縱范疇是145～150℃，設(shè)計(jì)方案總體目標(biāo)空隙率為4.1%。

應(yīng)用FLIRVS70型紅外熱像儀對初壓前的瀝青混合料攤鋪面開展觀查，對存有顯著溫度差別的攤鋪面搞好標(biāo)識，待輾壓結(jié)束后用無核密度儀測量相對應(yīng)定位點(diǎn)的攪拌料相對密度，為此點(diǎn)評溫度離析對地面原材料相對密度相互關(guān)系，實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所顯示。

從以上研究的數(shù)據(jù)信息上看，當(dāng)溫度起伏在0～10℃中間時(shí)，空隙率誤差的平均值為0.9%，標(biāo)準(zhǔn)差為0.42%，大部分可以覺得不會(huì)有離析狀況。

當(dāng)溫度起伏在10～25℃中間時(shí)，樣版的空隙率誤差平均值為1.8%，標(biāo)準(zhǔn)差為0.31%。所測量點(diǎn)的空隙率占空隙率離析規(guī)范的100%。溫度誤差在25～35℃中間時(shí)，空隙率的誤差值為3.3%，這時(shí)樣版數(shù)目較少，離散性比較大，所測量點(diǎn)占空隙率離析規(guī)范的占比為50%。溫度誤差超過35℃時(shí)，空隙率誤差為5.2%，大部分也是處在輕中度離析的范疇，這也許與輾壓加工工藝、型號和機(jī)構(gòu)有關(guān)系。充分考慮建筑施工、自然環(huán)境氣候的差異等緣故，混和料溫度離析的級別規(guī)范可列入。

檢測設(shè)備

為了更好地完成對攤鋪層平穩(wěn)連續(xù)的溫度檢測，小編制定了一種全自動(dòng)紅外檢測像監(jiān)控系統(tǒng)。將工業(yè)生產(chǎn)紅外熱像儀安裝在攤鋪機(jī)后才，并與一個(gè)中小型工控電腦相接(工控電腦也放置在攤鋪機(jī)里)，即時(shí)將傳輸數(shù)據(jù)到工控電腦上。這種熱像數(shù)據(jù)信息根據(jù)一個(gè)置入程序流程轉(zhuǎn)換為引流矩陣數(shù)據(jù)信息，并從而產(chǎn)生一個(gè)二維溫度等值線圖。為了更好地標(biāo)志檢測的部位，還選用了一個(gè)GPS接收器，進(jìn)而將溫度數(shù)據(jù)信息和GPS部位關(guān)系了起來。

螺旋式面料器的溫度離析

螺旋式面料器是攤鋪機(jī)執(zhí)行攤鋪每日任務(wù)的主要構(gòu)件，是對瀝青混合料的最后一次“拌和”，也是減少離析的最后一個(gè)大關(guān)。在螺旋式面料器功效下，面料槽中的攪拌料難以避免地造成送料不勻稱狀況，并且這類不勻稱狀況伴隨著攤鋪過程在不斷而持續(xù)延續(xù)。這也是由這類等直徑等牙距的螺旋式構(gòu)造所產(chǎn)生的原有狀況。

圖2為攤鋪機(jī)螺旋式面料器的紅外檢測像照片，對其橫著的表層溫度開展剖析。選擇圖片中的L1平行線上的溫度值，不會(huì)太難發(fā)覺網(wǎng)上溫度基本上遍布在170℃，攤鋪全過程中操縱溫度為(160~170℃)，與工程施工操縱溫度基本一致，3處螺旋齒輪溫度較低。精確測量結(jié)果顯示，全幅掩埋式的攤鋪方法可以有效的降低溫度離析。

等料后再次攤鋪時(shí)的溫度狀況

瀝青路面施工中經(jīng)常因?yàn)楫?dāng)場料車不夠、設(shè)備故障等因素而發(fā)生小禁區(qū)攤鋪機(jī)關(guān)機(jī)待料，圖3為作業(yè)流程中的關(guān)機(jī)待料的紅外檢測像圖:

由圖得知，等料前同一點(diǎn)的溫度顯著小于來料檢驗(yàn)報(bào)告后的溫度，等料前的溫度為80℃、來料后的終壓溫度為120℃，人眼由此可見等料時(shí)的路表層存有顯著的因?yàn)闇囟冗^低導(dǎo)致的空隙率稍大的地區(qū)。關(guān)機(jī)待料導(dǎo)致的超低溫地區(qū)內(nèi)的高空隙率也是將來易產(chǎn)生初期毀壞的薄弱點(diǎn)。

機(jī)器設(shè)備轉(zhuǎn)化成的二維等值線圖更為直接地表明了關(guān)機(jī)等料的危害。如下圖4所顯示，在關(guān)機(jī)等料的位置存有一個(gè)顯著的溫度梯度方向巨大的地區(qū)，等值線聚集且?guī)缀跖c攤鋪方位豎直。

對全自動(dòng)紅外檢測像設(shè)備的一些思索

(1)現(xiàn)階段紅外熱像儀生產(chǎn)技術(shù)已趨完善，許多生產(chǎn)商帶來了多種多樣可供集成化和二次開發(fā)的熱像機(jī)器設(shè)備，可以比較容易地組裝在攤鋪機(jī)的反面。

(2)紅外熱像儀必須一臺工控電腦(或便攜式計(jì)算機(jī))來儲(chǔ)存圖象，大的廠商會(huì)給予相關(guān)數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換工具控制模塊，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為彩色圖、灰度圖、等價(jià)圖或標(biāo)值引流矩陣等多種方式。

(3)紅外熱像儀配用的雙光透鏡一般角度較狹小。在文中實(shí)踐活動(dòng)中，它務(wù)必看準(zhǔn)攤鋪整體機(jī)身后17m的部位，以得到7m總寬的視線。當(dāng)必須拍照螺旋式面料器時(shí)，迫不得已手動(dòng)式調(diào)節(jié)監(jiān)控?cái)z像頭的視角。更強(qiáng)的方式也許是立即換用超廣角鏡頭，熱像儀拍照的地區(qū)與此同時(shí)包含面料器和背后一段全總寬的攤鋪地區(qū)。

(4)假如要使檢測管理體系愈發(fā)健全，可以提升GPS接收器來標(biāo)志數(shù)據(jù)采集的部位，還可以在工控主板上改裝4G網(wǎng)口，將信息即時(shí)傳送到虛擬服務(wù)器，完成更為高檔的運(yùn)用或剖析作用。體系結(jié)構(gòu)如下圖5。

攤鋪層表層溫度與內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度的關(guān)聯(lián)

紅外熱像儀的使用達(dá)到了即時(shí)觀察全總寬攤鋪地區(qū)的表層溫度。可是真真正正影響到密實(shí)度和孔隙率的關(guān)鍵因素是固層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度。顯而易見，瀝清層表層比內(nèi)部結(jié)構(gòu)制冷快得多。施工工地的溫度、風(fēng)速及其鋼輪壓路機(jī)的撒水，都是會(huì)顯著地危害所有或部分的表面溫度。針對表面溫度與內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度的相關(guān)分析，下列好多個(gè)影響因素可能是較為主要的:固層的薄厚、瀝青混合料配合比種類及其氣候條件。有一些較專業(yè)的振動(dòng)壓路機(jī)在出產(chǎn)時(shí)已配置了紅外熱像儀，向操作員給予固層表層溫度信息內(nèi)容，操作員只有籍此憑工作經(jīng)驗(yàn)推斷固層內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度。因而，假如能相對性精確地創(chuàng)建一個(gè)轉(zhuǎn)換關(guān)聯(lián)，將進(jìn)一步提高夯實(shí)品質(zhì)的可操控性。

在實(shí)驗(yàn)道路上，小編任意選擇了多個(gè)定位點(diǎn)并與此同時(shí)測量了其表面溫度與內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度。將這兩個(gè)數(shù)據(jù)信息編碼序列對比較為，表明出較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性(見圖6)。這類關(guān)聯(lián)性表明，創(chuàng)建一個(gè)從表面溫度到內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度的比較靠譜的測算關(guān)聯(lián)是有可能的，表面溫度徹底可以做為關(guān)鍵溫度的靠譜表現(xiàn)。

為了更好地創(chuàng)建一個(gè)初始的純回歸分析，將表面溫度值x做為變量，將時(shí)間t做為應(yīng)自變量，重歸得式(1):

再將時(shí)間t做為變量，將內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度y做為應(yīng)自變量，重歸得式2:

將式1帶入式2，即獲得表層溫度到內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度的轉(zhuǎn)換式，因?yàn)闃?gòu)造較繁雜，在這里不贅述。將換算公式計(jì)算的內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度與評測內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度比照，如下圖7。

總結(jié)

運(yùn)用紅外熱像儀可高效檢驗(yàn)瀝清整體面層攤鋪時(shí)的溫度離析，并剖析溫度降低的速度。文中詳細(xì)介紹了一種依靠紅外熱像儀對一整張地面開展持續(xù)掃描儀、即時(shí)收集和分析數(shù)據(jù)的設(shè)備及方式，可精確快速分辨瀝青道路的離析地區(qū)，與此同時(shí)此系統(tǒng)軟件具備極度的擴(kuò)展性。

評測數(shù)據(jù)信息表明，瀝清攤鋪表面溫度與內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度具備較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，表面溫度徹底可以做為關(guān)鍵溫度的靠譜表現(xiàn)，因而創(chuàng)建一個(gè)從表面溫度到內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度的測算關(guān)聯(lián)十分必要。僅限于篇數(shù)，文中僅進(jìn)行了較初階段的重歸線性擬合。針對這個(gè)問題也有待獲得大量的評測數(shù)據(jù)信息，創(chuàng)建更為簡要適用的數(shù)學(xué)分析模型。