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【摘 要】对沥青路面压实度的检测方法通常有钻芯法、核子密度法、无核密度法等。为了快速无损检测沥青路面的压实质量，本文推荐了比较方便快捷的无核密度法，通过分析2701B无核密度仪使用的影响因素，着重研究温度对于密度测量结果的干扰问题，指出温度对检测结果影响不可忽略，并试图找出温度影响的变化规律从而找出其校正方法。
【关键词】压实度； 2701B无核密度仪；温度影响；环氧沥青路面
一、引言
现行规范中沥青路面压实度检测有三种方法即钻芯法、核子密度法、无核密度法。核子密度法在使用过程中存在着核辐射的风险。钻芯法直观可靠，但是在路面钻芯会破坏路面结构，并且检测及时性差、检测速度慢。而无核密度法能快速及时取得数据，并且无核化使用安全，但由于是间接获取数据，检测过程会受到多种因素影响，其可靠性难以得到保证。
随着无核密度仪技术的发展，其性能将越来越可靠。
目前无核密度仪主要有两种：土壤无核密度仪和沥青无核密度仪，沥青无核密度仪测试对象为沥青路面，目前产品有2701B、PQI等。无核密度法在一些特殊工程检测中起着重要作用，如对于破损检测较敏感的钢桥环氧沥青路面。本文以2013年10月份广州市市政工程维修处所施工的广州南沙开发区凤凰一桥沥青摊铺工程为依托，介绍2701B的应用情况。
二、2701B无核密度仪的工作原理和工作特点
广州南沙开发区凤凰一桥沥青摊铺工程其钢箱梁部分面层采用双层每层厚度均为30mm的EA-10环氧沥青混凝土路面结构。如果采用抽芯法检测压实度，可能会破坏路面的完整性，导致抽芯位形成气泡最后成片脱落，故本次采用了无损检测方法。
研究[1]表明：2701B测定构造深度小、公称最大粒径小的沥青层，测定结果比较可靠，EA-10环氧沥青路面正符合这个特点。本工程使用了美国Troxler生产的2701B无密度核仪，该仪器可测试深度约4.45cm，其检测原理是利用了电磁感应技术。电磁波在材料中传播时能量发生吸收和损耗，而吸收和损耗取决于材料的介电常数，不同压实度的沥青混合料中各成分的比例不同，材料总的介电常数也不同，无核密度仪检测时根据电磁波损耗大小与介电常数的关系以及介电常数与密度的对应关系间接测得沥青混合料的密度。
2701B无密度核仪的工作原理决定了：被测材料种类不同、材料温度和湿度情况各异、材料各向异性、仪器的传感器与被测材料的接触情况等种种因素都会对检测结果造成影响。
三、2701B无核密度仪的工程应用
规程 [2]说明用无核密度仪检测前，必须对材料进行标定。由于本工程特殊性无法在施工现场抽芯进行标定，故采用车辙试块标定：室内制作车辙试块，先用2701B在试块上测得密度值，随后实测车辙试块密度，标定示值偏移值。对于材料的各向异性，说明书采用了仪器旋转90°读取两个读数取平均值来消除影响，本文试验中也是采用此法不再另行说明。
沥青材料压实需要在特定的温度下进行，温度是影响介电常数因素之一，而2701B在标定时和现场检测时材料的温度并不一定一致，这将会导致检测数据失真，公路路基路面现场测试规程和仪器操作说明对于这种情况并未提出修正方法或者避免办法，相关资料 [3] [4] [5]对无核密度仪的应用已有所研究，但是对于温度的影响或极少提及，或遭到忽视。
本次室内试验制备了两块EA-10环氧沥青车辙试块，研究其检测密度示值随温度的变化关系。本工程中2701B的使用环境为150℃以下，本次两试块每块分别用烘箱加热到150℃恒温5小时后取出，后将无核密度仪置于试块上面，不挪动仪器位置随温度降低读取密度读数，实验结果如表1所示。
从表1中可以看出，两试块都是表现出开始时随着试块温度的下降，度示值也不断下降，温度下降一定程度后（60℃左右）密度示值又往上升，密度示值相差最大为98 kg/m3。相对于仪器仅为3 kg/m3的测量精度，此差值不可忽视。由此可见温度对无核密度法压实度检测的影响比较显著。由于桥面环氧沥青路面施工温度比较高，受钢箱梁温度敏感性影响环氧沥青路面平常时候温差变化也比较大，此温度影响如果不加以校正，将会使检测结果严重失真。据表1，制作散点图和趋势线，如图1和图2。
以试块密度示值为变量，试验温度为自变量，建立一元线性回归方程如式（1）和式（2），相关系数R见式（3）和式（4）：
由相关性分析可知2701B显示密度与试块温度线性相关，相关性比较好。对比以上关系曲线图，两个试件其曲线图形具有相似的形状，如果将曲线作上下移动，则它们近似重合。对比式（1）和式（2），两式中和温度相关的系数的值比较接近，取其均值作为该材料的温度影响相关系数，常数项为密度影响系数随材料密度不同另行求取。这样，得出显示密度随温度变化的关系曲线见式（5），以此关系式作为材料不同测量温度的调整依据：
C为EA-10环氧沥青材料试件在不同密实度时调整系数。
为了求得实际密度和无核密度法测得密度之间的关系，在密度标准试验温度为25℃时用表干法测得试块1密度为2401 kg/ m3，试块2密度为2386 kg/m3。而25℃时试块1的2701B读数为2233 kg/m3，读数示值误差为168 kg/m3。试块2无25℃密度读数，任取一个读数如86℃密度2228 kg/m3，代入式（5）得到c值为2257，把此c值以及温度25℃代入式（5）得到25℃时试块2的密度读数为2222 kg/m3，则读数示值误差为164 kg/m3。平均此两个示值误差即166 kg/m3，此偏移值作为示值与实际值的差值，把此示值偏移输入保存在2701B当前所建立的工程里面，完成标定。在用2701B检测路面压实度时，同时记录温度和密度读数，后期处理用公式（5）求出密度影响系数c值，再把此c值和温度25℃代入公式（5）求出25℃时密度示值，以此密度值做为最终的路面试验密度值，通过此密度值就能较准确的计算出路面的压实度。
在对胶轮压路机压实后的路面使用2701B进行检测时，发现其密度反常变低，经检查发现由于轮胎压路机碾压后路面不是完全平整平面，轮与轮之间重叠碾压部分路面也有细微高差，不能提供一个能让2701B传感器密贴接触的路面，导致仪器测量出现偏差。而在经过钢轮压路机碾压后测得数据则比较正常。使用中还发现路面水分对于2701B检测结果有很大影响，由于尚未找到准确测量材料湿度的方法，未能修正其影响，在测量中只能规避表面潮湿情况。
通过标定研究及合理使用，2701B取得较客观的检测结果，为工程施工提供较好参考作用，既确保工程质量也加快了施工进度。
四、结语
2701B无核密度仪无损检测在沥青路面质量检验中有良好的应用前景，但其在使用中存在着不确定因素，必须消除这些因素的影响才能对测量数据进行合理使用。
对于温度的影响可以用建立温度影响曲线加以校正。本文所述温度变化曲线局限于工程所用材料情况。由于条件限制所取数据有待充实，仅提供了一种方法支持，2701B无核密度仪对于温度影响示值的内在原因尚有待研究。对于被检测材料如果表面不平整，会影响检测结果，如胶轮压路机碾压过后的路面，不能提供一个能让传感器密贴接触的平面，需谨慎使用，而钢轮压路机可以提供一个能让传感器密贴接触的路面，适合使用。对于潮湿路面检测数据标定仍有待研究。
只有通过合理使用，才能使2701B无核密度仪更好满足工程需要。
参考文献：
[1]肖立波. 浅谈2701B型无核密度仪在沥青面层压实度检测中的应用[J]. 铁道建筑. 2011（6）.140-143.
[2]公路路基路面现场测试规程（JTG E60-2008）.
[3] 崔龙锡，孟勇军，冯祖国，等. 采用无核密度仪检测沥青面层压实度[J]. 交通科技与经济.2010，12（4）：69-71.
[4]彭余华，习红军，李芳芳，孙大伟. 无核密度仪在沥青路面密度测定中的应用[J]. 施工机械和施工技术. 2008（6）：47-50.
[5] 张俊标，徐科. 无核密度仪在沥青路面检测中的应用[J]. 广东交通职业技术学院学报.2007（2）：13-16.
作者简介：
林勇文（1977-），男，广东省揭阳市揭西县人，广州市市政工程维修处工程师，主要从事市政路桥检测及质量管理工作。
【关键词】压实度； 2701B无核密度仪；温度影响；环氧沥青路面
一、引言
现行规范中沥青路面压实度检测有三种方法即钻芯法、核子密度法、无核密度法。核子密度法在使用过程中存在着核辐射的风险。钻芯法直观可靠，但是在路面钻芯会破坏路面结构，并且检测及时性差、检测速度慢。而无核密度法能快速及时取得数据，并且无核化使用安全，但由于是间接获取数据，检测过程会受到多种因素影响，其可靠性难以得到保证。
随着无核密度仪技术的发展，其性能将越来越可靠。
目前无核密度仪主要有两种：土壤无核密度仪和沥青无核密度仪，沥青无核密度仪测试对象为沥青路面，目前产品有2701B、PQI等。无核密度法在一些特殊工程检测中起着重要作用，如对于破损检测较敏感的钢桥环氧沥青路面。本文以2013年10月份广州市市政工程维修处所施工的广州南沙开发区凤凰一桥沥青摊铺工程为依托，介绍2701B的应用情况。
二、2701B无核密度仪的工作原理和工作特点
广州南沙开发区凤凰一桥沥青摊铺工程其钢箱梁部分面层采用双层每层厚度均为30mm的EA-10环氧沥青混凝土路面结构。如果采用抽芯法检测压实度，可能会破坏路面的完整性，导致抽芯位形成气泡最后成片脱落，故本次采用了无损检测方法。
研究[1]表明：2701B测定构造深度小、公称最大粒径小的沥青层，测定结果比较可靠，EA-10环氧沥青路面正符合这个特点。本工程使用了美国Troxler生产的2701B无密度核仪，该仪器可测试深度约4.45cm，其检测原理是利用了电磁感应技术。电磁波在材料中传播时能量发生吸收和损耗，而吸收和损耗取决于材料的介电常数，不同压实度的沥青混合料中各成分的比例不同，材料总的介电常数也不同，无核密度仪检测时根据电磁波损耗大小与介电常数的关系以及介电常数与密度的对应关系间接测得沥青混合料的密度。
2701B无密度核仪的工作原理决定了：被测材料种类不同、材料温度和湿度情况各异、材料各向异性、仪器的传感器与被测材料的接触情况等种种因素都会对检测结果造成影响。
三、2701B无核密度仪的工程应用
规程 [2]说明用无核密度仪检测前，必须对材料进行标定。由于本工程特殊性无法在施工现场抽芯进行标定，故采用车辙试块标定：室内制作车辙试块，先用2701B在试块上测得密度值，随后实测车辙试块密度，标定示值偏移值。对于材料的各向异性，说明书采用了仪器旋转90°读取两个读数取平均值来消除影响，本文试验中也是采用此法不再另行说明。
沥青材料压实需要在特定的温度下进行，温度是影响介电常数因素之一，而2701B在标定时和现场检测时材料的温度并不一定一致，这将会导致检测数据失真，公路路基路面现场测试规程和仪器操作说明对于这种情况并未提出修正方法或者避免办法，相关资料 [3] [4] [5]对无核密度仪的应用已有所研究，但是对于温度的影响或极少提及，或遭到忽视。
本次室内试验制备了两块EA-10环氧沥青车辙试块，研究其检测密度示值随温度的变化关系。本工程中2701B的使用环境为150℃以下，本次两试块每块分别用烘箱加热到150℃恒温5小时后取出，后将无核密度仪置于试块上面，不挪动仪器位置随温度降低读取密度读数，实验结果如表1所示。
从表1中可以看出，两试块都是表现出开始时随着试块温度的下降，度示值也不断下降，温度下降一定程度后（60℃左右）密度示值又往上升，密度示值相差最大为98 kg/m3。相对于仪器仅为3 kg/m3的测量精度，此差值不可忽视。由此可见温度对无核密度法压实度检测的影响比较显著。由于桥面环氧沥青路面施工温度比较高，受钢箱梁温度敏感性影响环氧沥青路面平常时候温差变化也比较大，此温度影响如果不加以校正，将会使检测结果严重失真。据表1，制作散点图和趋势线，如图1和图2。
以试块密度示值为变量，试验温度为自变量，建立一元线性回归方程如式（1）和式（2），相关系数R见式（3）和式（4）：
由相关性分析可知2701B显示密度与试块温度线性相关，相关性比较好。对比以上关系曲线图，两个试件其曲线图形具有相似的形状，如果将曲线作上下移动，则它们近似重合。对比式（1）和式（2），两式中和温度相关的系数的值比较接近，取其均值作为该材料的温度影响相关系数，常数项为密度影响系数随材料密度不同另行求取。这样，得出显示密度随温度变化的关系曲线见式（5），以此关系式作为材料不同测量温度的调整依据：
C为EA-10环氧沥青材料试件在不同密实度时调整系数。
为了求得实际密度和无核密度法测得密度之间的关系，在密度标准试验温度为25℃时用表干法测得试块1密度为2401 kg/ m3，试块2密度为2386 kg/m3。而25℃时试块1的2701B读数为2233 kg/m3，读数示值误差为168 kg/m3。试块2无25℃密度读数，任取一个读数如86℃密度2228 kg/m3，代入式（5）得到c值为2257，把此c值以及温度25℃代入式（5）得到25℃时试块2的密度读数为2222 kg/m3，则读数示值误差为164 kg/m3。平均此两个示值误差即166 kg/m3，此偏移值作为示值与实际值的差值，把此示值偏移输入保存在2701B当前所建立的工程里面，完成标定。在用2701B检测路面压实度时，同时记录温度和密度读数，后期处理用公式（5）求出密度影响系数c值，再把此c值和温度25℃代入公式（5）求出25℃时密度示值，以此密度值做为最终的路面试验密度值，通过此密度值就能较准确的计算出路面的压实度。
在对胶轮压路机压实后的路面使用2701B进行检测时，发现其密度反常变低，经检查发现由于轮胎压路机碾压后路面不是完全平整平面，轮与轮之间重叠碾压部分路面也有细微高差，不能提供一个能让2701B传感器密贴接触的路面，导致仪器测量出现偏差。而在经过钢轮压路机碾压后测得数据则比较正常。使用中还发现路面水分对于2701B检测结果有很大影响，由于尚未找到准确测量材料湿度的方法，未能修正其影响，在测量中只能规避表面潮湿情况。
通过标定研究及合理使用，2701B取得较客观的检测结果，为工程施工提供较好参考作用，既确保工程质量也加快了施工进度。
四、结语
2701B无核密度仪无损检测在沥青路面质量检验中有良好的应用前景，但其在使用中存在着不确定因素，必须消除这些因素的影响才能对测量数据进行合理使用。
对于温度的影响可以用建立温度影响曲线加以校正。本文所述温度变化曲线局限于工程所用材料情况。由于条件限制所取数据有待充实，仅提供了一种方法支持，2701B无核密度仪对于温度影响示值的内在原因尚有待研究。对于被检测材料如果表面不平整，会影响检测结果，如胶轮压路机碾压过后的路面，不能提供一个能让传感器密贴接触的平面，需谨慎使用，而钢轮压路机可以提供一个能让传感器密贴接触的路面，适合使用。对于潮湿路面检测数据标定仍有待研究。
只有通过合理使用，才能使2701B无核密度仪更好满足工程需要。
参考文献：
[1]肖立波. 浅谈2701B型无核密度仪在沥青面层压实度检测中的应用[J]. 铁道建筑. 2011（6）.140-143.
[2]公路路基路面现场测试规程（JTG E60-2008）.
[3] 崔龙锡，孟勇军，冯祖国，等. 采用无核密度仪检测沥青面层压实度[J]. 交通科技与经济.2010，12（4）：69-71.
[4]彭余华，习红军，李芳芳，孙大伟. 无核密度仪在沥青路面密度测定中的应用[J]. 施工机械和施工技术. 2008（6）：47-50.
[5] 张俊标，徐科. 无核密度仪在沥青路面检测中的应用[J]. 广东交通职业技术学院学报.2007（2）：13-16.
作者简介：
林勇文（1977-），男，广东省揭阳市揭西县人，广州市市政工程维修处工程师，主要从事市政路桥检测及质量管理工作。