摘要：(liaoning jinyang technology development group co., LTD., dandong 118000)

丁健

辽宁金洋科技发展集团有限公司 辽宁 丹东118000

摘要：本文分析了PQI检测路面密度的可行性，讨论了PQI在路面密度检测中的应用，并提出基于PQI的路面压实检测评价方法。

关键词：沥青路面；检测技术；PQI；非均匀性

Research on asphalt pavement non-uniformity detection technology based on PQI

Ding Jian

(liaoning jinyang technology development group co., LTD., dandong 118000)

Abstract: This paper analyzes the feasibility of PQI to detect pavement density, discusses the application of PQI in pavement density detection, and puts forward the pavement compaction detection and evaluation method based on PQI.

Key words: asphalt pavement; testing technology; PQI; nonuniformity

1.无核密度仪可靠性分析

无核密度仪也叫路面质量指标仪，其检测技术未采用核子方法，是相对核子方法的一种密度检测仪器的统称。通常指的是沥青路面密度检测仪PQI或者PT，能实时的检测沥青面层的密度，通过该密度值还能计算出混合料的压实度、孔隙率等体积参数。

沥青混合料在压实过程中密度逐渐增大，混合料中各组分的相互比例相对发生变化，主要表现为内部空隙率的减小，由于空气相所占的比例减小且空气的介电常数小于集料和沥青的介电常数，则沥青混合料的介电常数在碾压过程种呈现增长的趋势，由此原理，无核密度仪可用于沥青路面密度的检测。

1.1 PQI检测标定方法

传统标定方法是在现场干燥的沥青路面上指定一块长约为10英尺（3米），宽为5英尺（1.5米）的压实均匀区域，分布见图1。在该区域选定5个位置，测量5个位置的密度，每一个位置的密度按图2所示的时针顺序进行测量，取其平均值作为该点的密度。然后在这5个点进行取芯，采用表干法测得芯样密度，比较两组数据差异值，最终选取两组数据的偏移量作该路面层密度的标定值。

图1 标定点位置的选择图

图2 PQI单点测试顺序及位置示意

然而传统标定方法钻取的芯样尺寸为150mm，且在整块路面板上连续钻取，往往对路面损坏较为严重，且标定区域的选取具有一定的主观性，与路面传统检测取芯方式相比，差异性较大，这给标定工作带来一定难度。因此，本文提出结合常规路面钻芯检测进行标定。标定条件如下：

在路面施工当天，终压结束后立即选取路面横断面进行PQI测量，并要求：

（1）选取当天连续施工路段；

（2）在条件允许的情况下，应保证密集取样，建议取样间距在50m左右。

（3）标定点应增加，建议起始选择7个标定点；

（4）取样应选择路表较为均匀的位置；

（5）取样应保证覆盖整个横断面宽度。

翌日在所测横断面位置进行钻取芯样，采用如下数据处理方式进行标定，见表1。改进后标定方法效果分析：

表1 PQI数据标定表

PQI标定后即可用于现场路面密度的快速测量，对沥青面层采用PQI和钻取芯样检测路面密度，借助SPSS软件对两组数据进行线性拟合，分析并检验其显著性，结果表明PQI与取芯测得的密度有显著的相关性，R2=0.8535，见图3。

图3 路面密度相关性分析图

从图上可以看出，采用改进标定方法，可以准确的检测路面密度信息。因此，在路面施工检测中，可结合传统路面钻取芯样检测进行PQI的标定。同时，通过钻取芯样，不断对路面标定结果进行实时修正，保证PQI检测路面压实度信息的准确性与真实性。具体操作见表2。

表2 PQI结合传统检测标定表

1.2 PQI检测频率的确定

理论上讲，每30cm*30cm区域可进行一次PQI测量，即在双向两车道道路中，单幅宽度为8.5m，长度为10m区域内，需测大约1000个测量点，方能获得路面整体状况。但实际条件下，通过一些点的测量，即可代表整个路面的压实状况。因此采用不同检测间距分别进行测量，听过统计假设检验方法，获得横、纵电话的最佳检测间距。具体测量方案如下：

①横向：根据路面宽度为8.5m，采用半幅式摊铺方式，在横断面方向上初次采用0.75m检测间距，纵向选用1m间距，测量20m距离，共计220个取样点。然后将横向间距调整为1m，纵向间距1m，测量200m距离，共计200个取样点。然后将横向间距调整为1.5m，纵向间距1m，测量20m距离，共计120个取样点。

最后将横向间距调整为2.1m，纵向间距1m，测量20m距离，共计80个取样点。

②纵向：对纵断面取样间距进行分析，在间距道路边缘2.5m处，每隔1m进行PQI检测，检测距离为200m，共计200个取样点。

然后沿着道路中央和另一侧边缘2.5m处，分别间距10m、30m和50m进行PQI无损检测，各沿着道路纵向检测1000m和1500m，共计130个取样点。

表3 路面方差检验表（横向1m）

表4 路面方差检验表（纵向30m）

选取横断面单数测点进行重组，并计算其均值和标准方差：从上表可以看出，横断面方向将采样间距从0.75m调整为1m时，各项指标均未发生变化，因此，采样间距可调整为1m；同样，尝试将采样间距调整为每断面5点，即横断间距1.5m；将采样间距调整为每断面3点，即横断间距2.1m，不能真实反映的路面状况，故横断面采样间距以1m为宜。

同理，对纵断面取样间距进行分析，分别将取样间距调整为2m、4m、10m、20m、30m时均未发现结论发生变异性，因此，认为在一段路面施工单元中，纵断面采集频率的降低不会导致统计结果的偏差性。当间距调整到50m时，子样本数据不能真实反映实际路面状况。因此，初步建议，在沥青混合料施工质量评价中，可将路面纵断面检测间距定为30m。

2. 采用PQI检测沥青路面非均匀性

2.1 采用PQI检测沥青路面非均匀性

非均匀性是沥青路面出现质量缺陷并导致路面病害的重要原因，这种非均匀性可能表现为横向的、纵向的、竖向的和局部的，与路面施工过程中的质量变异有很大的关系。在施工过程中应加强对中央分隔带附近以及摊铺机连接处的施工质量控制，合理的调整摊铺机螺旋布料器，同时减少摊铺机收料斗收料次数，尽量采用双摊铺机联铺的方式，减小摊铺宽度。

图4 密度代表值横向分布

图5 PQI密度三维图

为了更直观的分析沥青路面整体的均匀性，本文采用MATLAB对使用PQI无损检测得到的密度数据绘制三维图，从PQI密度三维图可以直观判断路面的非均匀性及其分布，如图4所示。

从图中可以直观的看出，路面显然出现了非均匀性，在纵向和横向上都有较大的密度差异，密度较小区域或空隙率较大的区域极有可能出现早期损害。在该图上可以看出，在路面横向位置1处和位置4处出现了纵向的带状低密度区域（图中蓝色带状区域），在坐标（4，6）位置处密度只有2426kg/m3，这与图5是一致的。

所以，利用PQI及时、无损、连续所采集的密度数据绘制路面密度三维图，可以形象直观的看到碾压后路面的施工质量状况（密度的分布）。据此，可对路面质量有一个全面的了解；也可以用于定量分析沥青路面在横向及纵向的均匀性，判断是集料离析非均匀性还是压实非均匀性，以便采取正确合理的质量控制措施。

2.2 PQI检测离析的评定方法

碾压结束后，立即测量沥青路面的PQI密度，并将其转化为三维密度图，如图6所根据沥青混合料离析程度定量评价标准即可判定路面的离析程度。

表5 沥青混合料离析程度定量标准

由图6可知，该试验段发生了轻微离析（N代表无离析，L代表轻微离析，M代表中等离析），并可直观的确定发生离析的位置，及时分析离析产生的原因。根据检测结果以及现场路面施工温度、压实指数等状况，提出合理的施工工艺或配比调整方案，保证路面处于无离析的状态。

图6 路面密度三维图

图7 路面离析状况图

3.结论

PQI密度和芯样密度具有较好的相关性，可以实现对路面施工质量的快速、无损和连续检测，能够作为评价路面施工质量控制手段。采用PQI对摊铺层横向和纵向不同位置的检测，可以直观反映横向及纵向压实质量的差异和均匀性，可以据此分析碾压机械及碾压方式的合理性，以及定量分析沥青混合料的非均匀性程度。碾压温度与铺层密度之间并不存在显著的相关性，在温度较高区域，仍然存在低密度，在温度较低区域，也存在高密度。采用合理的碾压工艺、加强碾压可以消除由于温度差异带来的离析现象。

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来源：交通科技