沥青路面摊铺最需控制的是摊铺温度、速度和厚度,其中摊铺温度离析和速度控制对沥青混合料施工质量尤为重要。
沥青混合料温度离析是指原来经充分搅拌、温度均匀的沥青混合料,在运输、摊铺的过程中,由于不同位置的混合料温度下降不一致,最终导致经摊铺后的混合料产生温度差异,造成铺面温度的不均匀性,引起温度离析。
由于热拌沥青混合料对温度非常敏感,摊铺后的沥青路面一旦出现严重的温度离析,必然对碾压环节的温度控制和成型质量产生较大的影响沥青网sinoasphalt.com。在相同的碾压工艺下,温度过低的区域难以压实,压实度相对较低,路面空隙率较大,易出现坑槽、松散;温度过高的区域容易产生横向裂纹甚至严重的推移现象,影响路面平整度,降低行车舒适性。因而温度离析造成的后果与骨料离析一样严重,都会导致沥青路面的早期损坏,大大缩短沥青路面的使用寿命。但温度离析无法通过肉眼观测,所以在施工过程中不容易被察觉。因此,有必要对沥青混合料摊铺过程中的温度离析进行监测,直观体现铺面温度分布情况,从而控制铺面温度均匀性在合理范围内。
沥青混合料的摊铺原则是“缓慢、均匀、连续”,达到“摊铺后的面层应该达到足够的平整度和密实度”和“产生均匀纹理的平整路面”的目的。
美国沥青杂志2001年在《Compaction Principles for Heavy-duty HMA》中介绍,为了提高重载路面的压实度,首要的因素是利用摊铺机进行初始压实,这就要求摊铺机的速度要慢,宽度要窄,这是铺筑重载路面的重要措施。
沥青混合料摊铺机摊铺过快,除影响压实外,还易导致沥青砼面层表面有刮花的现象,碾压后表面质量差;摊铺时速度时快时慢、时开时停,则会造成路面平整度低、表面质量差、压实度不好等现象。
我国沥青路面施工规范对于施工温度已有完善的控制要求,现行的规范中也强调了温度监测的重要性。虽然检测包含的参数以及所涉及到的阶段较为全面,但只强调了对各阶段温度的控制,而没有涉及有关混合料温度离析的检测方法和控制要求。目前,现场主要采用温枪多点测试或采用红外热像仪进行热图像分析,抽样监控沥青路面摊铺过程中的温度离析,由于其检测过程不连续、检测区域定位不准确以及人为主观因素影响较大等原因导致检测结果存在较大误差。
基于目前有关摊铺监测存在的问题,苏交科研发了具有自主知识产权的智远沥青路面摊铺实时监控系统,满足了全面、连续、实时监控沥青路面摊铺温度离析的工程技术需求,主要存在以下优势:
1、全断面多点测试
摊铺机断面均匀分布多个温度探头,实现全断面监控,解决由于温度离析可能存在铺面任意位置的问题,彻底消除漏检的风险;
2、连续测试
以步长16cm采集频率,随着摊铺方向连续采集温度数据;
3、定位准确、温度测量精度高
通过距离传感器采集位置信息并转换成准确桩号,温度测量误差≤±2℃;
4、速度控制精度高
采用机械计数的方式采集速度,速度精度控制在0.1m/min范围内;
5、温度云图实时绘制
连续定频采集温度数据,并实时绘制温度云图,直观展示给用户,实时全面监控沥青路面温度分布状况;
6、实时预警与反馈
实时将监测结果反馈给现场施工人员,以便科学的调整现场摊铺碾压施工工艺,从而提高混合料施工均匀性,消除温度离析引发的沥青路面早期病害。
根据监控系统的需求,监控系统由红外温度传感器阵列、距离传感器、数据处理终端、远程监控平台等组成,实现对摊铺温度和速度数据的自动采集、处理分析、远程传送和后台监控,并实时给出铺面温度分布结果和速度波动情况。
监控系统的工作技术流程为距离传感器采集摊铺速度和距离信息,传送给数据处理终端;红外温度传感器阵列按事先设定的频率采集铺面温度信息,回传给数据处理终端;数据处理终端处理分析后显示摊铺温度、速度,实时绘制温度分布云图,并将现场采集的数据通过无线网络传送给远程监控平台;远程监控平台能够实时、连续的显示摊铺温度、摊铺速度等信息,供项目建设单位、监理单位等部门管理人员远程掌握现场摊铺情况,如果出现异常,可以实时预警,提醒现场管理人员及时纠正摊铺问题,消除质量隐患。
基于多个红外温度传感器横向均匀分布的传感器阵列,定频采集铺面温度,获取摊铺面均匀离散分布的温度数据,采用插值、平滑等复杂的数学统计算法,将离散点数据拓展成面数据,基于windows绘图函数实时绘制云图,达到全断面监控沥青路面温度分布状况的目的。
沥青路面摊铺实时监控系统能够全面、连续地监控沥青混合料摊铺温度变化,实时将监测结果反馈给现场施工人员,以便科学的调整现场摊铺碾压施工工艺,从而提高混合料施工均匀性,消除温度离析引发的沥青路面早期病害,延长道路使用寿命。
系统采用全过程自动化处理方式,操作过程独立于摊铺施工,对摊铺环节零干扰,系统通用性强,操作方便,流程简单,对现场工作人员并无过高技术要求。