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瀝青路面壓實(shí)度判定過(guò)程中，傳統(tǒng)隨機(jī)抽樣法局限明顯，不能完整判斷整個(gè)工程的質(zhì)量情況。PaveScan RDM 2.0連續(xù)式路面壓實(shí)測(cè)量?jī)x可以提供精確的實(shí)時(shí)測(cè)量，將瀝青路面密度評(píng)估帶入2.0時(shí)代。

瀝青壓實(shí)度

壓實(shí)度對(duì)瀝青混凝土的早期破壞和長(zhǎng)期性能有重要影響。目前對(duì)瀝青路面壓實(shí)效果的典型評(píng)價(jià)包括覆蓋范圍有限的一些方法，如無(wú)核（核子）密度儀法以及破壞性的方法，如取芯法等，這些方法以抽樣的方式對(duì)攤鋪瀝青路面進(jìn)行質(zhì)量檢查，但是存在破壞或者無(wú)法客觀評(píng)價(jià)路面整體施工質(zhì)量的問(wèn)題。因此，需要全面檢測(cè)路面質(zhì)量的無(wú)損測(cè)試方法，即能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)數(shù)據(jù)采集，且能夠?qū)β访娼Y(jié)構(gòu)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。探地雷達(dá)技術(shù)為這一目的提供了可行性，提供了一種非破壞性、連續(xù)測(cè)試的方案。

路面壓實(shí)度不足易造成的路面破壞類(lèi)型

傳統(tǒng)定點(diǎn)測(cè)試方法

在瀝青路面施工過(guò)程中，對(duì)于檢測(cè)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)僅能根據(jù)幾個(gè)隨機(jī)抽樣點(diǎn)的結(jié)果判定工程質(zhì)量是否合格。但在路面工程實(shí)際施工中，整體壓實(shí)度存在一定的差異性。

在下圖的情況中，檢測(cè)中選取的點(diǎn)正好為壓實(shí)合格點(diǎn)，因此判定現(xiàn)場(chǎng)整個(gè)攤鋪路面是符合質(zhì)量要求的，但實(shí)際整個(gè)項(xiàng)目有明顯的壓實(shí)度不足的情況(統(tǒng)計(jì)類(lèi)型II錯(cuò)誤)。由于路面的使用壽命通常是由性能最差的地方?jīng)Q定，因此會(huì)導(dǎo)致攤鋪路面出現(xiàn)質(zhì)量差、壽命短的問(wèn)題。 

II型判斷錯(cuò)誤-檢測(cè)沒(méi)問(wèn)題，實(shí)際有問(wèn)題

另一方面，當(dāng)隨機(jī)樣本位置與局部欠壓實(shí)區(qū)域重合時(shí)，施工方可能會(huì)面臨，即使整個(gè)項(xiàng)目的大部分都是合格的，但仍然會(huì)被判定為項(xiàng)目有瑕疵(統(tǒng)計(jì)類(lèi)型I的錯(cuò)誤)。

I型判斷錯(cuò)誤-檢測(cè)有問(wèn)題，實(shí)際沒(méi)問(wèn)題

以上的兩種錯(cuò)誤判斷類(lèi)型都是由目前定點(diǎn)檢測(cè)所帶來(lái)的隨機(jī)誤差導(dǎo)致，進(jìn)而造成不能從根本上了解項(xiàng)目實(shí)際情況，無(wú)法對(duì)質(zhì)量進(jìn)行準(zhǔn)確把控。基于現(xiàn)狀，連續(xù)且全面的壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)便越來(lái)越受到行業(yè)人員的青睞和關(guān)注。

連續(xù)路面壓實(shí)度無(wú)損測(cè)量原理

作為一種連續(xù)測(cè)試方法，探地雷達(dá)逐漸在國(guó)內(nèi)外的相關(guān)測(cè)試中得到認(rèn)可，在工程的QC / QA（質(zhì)量控制/質(zhì)量保證）中起到了積極作用，大大提高了檢測(cè)效率和測(cè)試普查精度，為質(zhì)量把控和落實(shí)修建方案提供了有利參考。

探地雷達(dá)測(cè)試原理

探地雷達(dá)的工作原理是發(fā)送電磁波離散脈沖在路面和捕捉反射信號(hào)的不同層之間傳動(dòng)，用雷達(dá)反射振幅和反射之間的時(shí)間延遲來(lái)計(jì)算層介電常數(shù)(公式1)，由于空氣的介電常數(shù)小于瀝青混合料的其他組分，所以瀝青混合料的綜合介電常數(shù)會(huì)隨著壓實(shí)程度的增大而增大，因此，測(cè)量的介電常數(shù)與壓實(shí)度成正比。

不同材料的介電常數(shù)不盡相同。熱拌瀝青混合料(HMA)的一般表面介電常數(shù)在4~6之間，區(qū)別取決于骨料類(lèi)型、瀝青含量和級(jí)配。介電值高往往表明材料內(nèi)部含有水分。

低頻雷達(dá)可以穿透到路面深處，而高頻雷達(dá)(2GHz以上)可以測(cè)量較淺的深度，但是分辨率更高。因此，對(duì)于小于2in (5.08cm)厚的典型HMA疊加層，高頻雷達(dá)具有良好的分辨率。較小的高頻天線的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，裝置更加便攜，更加容易進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝、無(wú)損測(cè)量。另外該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是能夠快速收集連續(xù)的測(cè)量數(shù)據(jù)。

PaveScan RDM 2.0連續(xù)式路面壓實(shí)測(cè)量?jī)x

PaveScan RDM 2.0是第二代瀝青路面密度評(píng)估工具，可以提供精確的實(shí)時(shí)測(cè)量，以確保瀝青路面壽命和質(zhì)量。該系統(tǒng)是檢測(cè)出現(xiàn)在路面鋪裝過(guò)程中不一致性的理想工具，包括較差的均勻性和明顯的密度偏差。通過(guò)檢測(cè)這些問(wèn)題，PaveScan可以幫助避免路面的早期破壞，如道路斷層、裂縫和沿接縫處的損壞。

PaveScan自動(dòng)測(cè)量介電值，以實(shí)時(shí)識(shí)別異常。介電值可以作為一種手段來(lái)關(guān)聯(lián)新鋪路面的空隙率和密度。這項(xiàng)技術(shù)使得操作人員能夠獲得新鋪路面的質(zhì)量保證/質(zhì)量控制（QA/QC）所需的重要密度數(shù)據(jù)。

PaveScan RDM 2.0特征

簡(jiǎn)單而經(jīng)濟(jì)的評(píng)估工具

以無(wú)損測(cè)試的方法確定瀝青路面在服役期間的介電值，PaveScan是一種電介質(zhì)斷面系統(tǒng)(DPS)，是識(shí)別新瀝青路面不均勻區(qū)域的測(cè)試方法。它可以通過(guò)兩種不同的測(cè)試方法——介電值或空隙率，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。不存在現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)，也無(wú)需像使用核子儀/放射性產(chǎn)品那樣封閉工作區(qū)域。

堅(jiān)固的安裝推車(chē)

• 模塊化組裝，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝和運(yùn)輸；
• 具有高可見(jiàn)度的可折疊安裝臂，確保現(xiàn)場(chǎng)安全；
• 后輪腳動(dòng)制動(dòng)；

集成化的集線盒

• 可熱插拔，雙電池；
• 可容納多達(dá)3個(gè)傳感器，每個(gè)傳感器頻率為2GHz（最大測(cè)量寬度為6英尺）；
• 用于纜線收集的外殼；

傳感器設(shè)置

• 專(zhuān)為較極端的瀝青鋪裝環(huán)境制造；
• 激光幫助精確定位；
• GPS和安裝桿提供高精度的位置信息，并與PaveScan接口無(wú)縫對(duì)接；

可視化數(shù)據(jù)

配置松下G1平板電腦操作平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)潔的用戶(hù)界面， PaveScan操作簡(jiǎn)單，無(wú)縫集成的GPS，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的屏幕數(shù)據(jù)顯示和導(dǎo)出選項(xiàng)。

實(shí)時(shí)測(cè)量：介電值顯示

PaveScan可以自動(dòng)計(jì)算新鋪路面的介電測(cè)量值。瀝青混合料介電值的變化與瀝青空隙率的變化有關(guān)。因此，PaveScan識(shí)別出壓實(shí)中的異常值，讓用戶(hù)能夠確定新鋪路面和大致區(qū)域鉆芯樣的結(jié)果一致性。

采集結(jié)果：顯示空隙率百分比

PaveScan為用戶(hù)提供了一種全覆蓋的采集方法，通過(guò)將空隙率與密度相關(guān)聯(lián)來(lái)確定瀝青路面的完整性。測(cè)量的數(shù)據(jù)在PaveScan系統(tǒng)中可通過(guò).CSV或KML文件進(jìn)行輸出。

PaveScan數(shù)據(jù)的可視化輸出，彩色圖顯示介電測(cè)量中的異常，折線圖為每個(gè)傳感器的介電值輸出

結(jié)果可靠性研究

美國(guó)德州農(nóng)工大學(xué)交通學(xué)院（Texas A&M Transportation Institute ）在2019年發(fā)布的一份研究報(bào)告中顯示，該機(jī)構(gòu)在北美針對(duì)PaveScan RDM 2.0以及手持式核子密度定點(diǎn)測(cè)試儀進(jìn)行了對(duì)比，通過(guò)鉆芯法和兩種無(wú)損測(cè)試方法進(jìn)行了比對(duì)，對(duì)大量的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)以及相關(guān)性進(jìn)行分析，獲得了傳統(tǒng)法（鉆芯法）和PaveScan RDM 2.0以及手持式核子密度儀的對(duì)比數(shù)據(jù)，并取得了具有價(jià)值的相關(guān)性分析結(jié)果。

鉆芯法和PaveScan RDM測(cè)量結(jié)果對(duì)比分析

鉆芯法和密度儀法測(cè)量結(jié)果對(duì)比分析

SHRP 2 R06C報(bào)告中指出“現(xiàn)場(chǎng)路面密度是決定熱拌瀝青混合料(HMA)路面耐久性的一個(gè)關(guān)鍵因素” 。局部的不均勻混合料區(qū)域稱(chēng)為離析，通常會(huì)成為路面攤鋪層的低密度區(qū)域。離析仍然是與路面鋪裝相關(guān)的一個(gè)主要問(wèn)題，會(huì)對(duì)路面使用壽命產(chǎn)生嚴(yán)重的不利影響。

因此，GSSI在2016年研制了PaveScan，這是一個(gè)提供實(shí)時(shí)全覆蓋數(shù)據(jù)的無(wú)核解決方案。通過(guò)進(jìn)一步的研究和實(shí)地測(cè)試，PaveScan 2.0集成了全新的傳感器設(shè)計(jì)、安裝配置和軟件更新，提高了數(shù)據(jù)檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

注：文中的部分分析圖表和數(shù)據(jù)參考來(lái)自以下文獻(xiàn)：

[1] Evaluation of the Rolling Density Meter for Rapid Continuous Measurement of Asphalt Mixture Density，Texas A&M Transportation Institute，2019.

[2] Using Infrared and High-Speed Ground-Penetrating Radar for Uniformity Measurements on New HMA Layers, SHRP 2, R06C, 2013.

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