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路面雷達無損檢測技術在瀝青路面壓實質量檢測中的應用

文檔作者：王海濤文檔來源：安徽省公路工程檢測中心		點擊數：	更新時間： 2025年09月25日
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2011年12月上
第40卷第354期
施工技術
CONSTRUCTl0N TECHNOLOGY 37
路面雷達無損檢測技術在瀝青路面壓實
質量檢測中的應用
王海濤
(安徽省公路工程檢測中心，安徽合肥230022)
【摘要]瀝青路面的壓實質量是控制其工程質量的關鍵指標。路面雷達作為一種高效、快速、連續(xù)、無損的路面檢
測設備，其應用技術的研究自20世紀90年代以來一直是國際上的熱門課題。路基材料介電特性的差異是路面雷
達應用的先決條件，利用混合料的介電特性與其組成的固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三相體的相關關系，進而基于路面結構層
材料介電特性。將路面雷達無損檢測技術應用于瀝青路面壓實質量檢測評價中，開拓了路面雷達的應用領域和
范圍。
【關鍵詞】道路工程；瀝青路面；無損檢測；路面雷達；介電常數
[中圖分類號】U416．217 【文獻標識碼】A [文章編號】1002—8498(2011)23-0037-03
Application of GPR Nondestructive Testing Technique in Compaction Quality
Inspection of Asphalt Pavement
Wang Haitao
(Anhui Testing Center For Highway Enginee矗ng，Hefei。Anhui 230022，China)
Abstract：The compaction quality of the asphalt pavement is a key index to control engineering quality．
As an effective，speedy，continuous and nondestructive testing equipment，the study on application of
Ground Penetrating Radar(GPR)in pavement has been popular all over the world since 1 990s．The
precondition of GPR application is the difference of dielectric properties of roadbed material，using
dielectric properties of mixture and the correlation of its solid state，liquid state and gas state，and then
based on the dielectric properties of material for pavement layers，GPR nondestructive testing technique is
used in compaction quality inspection of asphalt pavement，the application field and scope of GPR
nondestructive testing technique is widened．
Key words：highway engineering；asphalt pavements；nondestructive testing；ground penetrating radar；
dielectric constant
瀝青路面的壓實質量是控制其工程質量關鍵
指標。傳統(tǒng)公路鉆芯取樣方法檢測不僅效率低、偶
然性大、代表性差，而且對路面具有很強的破壞作
用，給公路造成難以估量的病害和隱患，降低公路
的正常使用壽命，已不能適應現代高速公路飛速發(fā)
展的需要。迫切需要研制快速準確的壓實度檢測
方法。
目前路面雷達已經廣泛地應用于厚度的檢測，
而對于密度、壓實度的檢測還處于探索階段，本文
嘗試將路面雷達無損檢測技術應用于瀝青路面壓
[收疆日期】2011-08-01
【作者雨介]王海濤，安徽省公路工程檢測中心工程師，安徽省合肥
市九華山西路l號230022。電話：(0551)3664958，E-mail：ht0929@
tom．com
實質量檢測中。
l基本測試原理
以復合介質均方根模型為例解釋路面雷達檢
測瀝青路面壓實質量測試原理，復合介質均方根模
型也稱為體積模型，也就是復折射率法(CRIM)。
假設復合介質由空氣、瀝青以及固體填料三相
介質組成，如圖l所示。顯然，探地雷達所發(fā)射的脈
沖電磁波在復合介質層內的旅行時間等于各段脈
沖旅行時間之和：
At=At。+△f，+△t。(1)
式中：At，At．，At。和△t。分別為復合介質層及空
氣、瀝青和固體填料段的反射脈沖旅行時間(也稱
為雙程走時)。
探地雷達所發(fā)射的脈沖電磁波在介質中傳播
萬方數據
38 施工技術第40卷
圈1體積模型示意
Fig．1 Volume model
的速度為：
穢=c／^知， (2)
式中：c為真空中的光速(0．3m／ns)；8，為介質的相
對介電常數。
脈沖電磁波在介質中雙程走時為：
At=2h／v (3)
考慮式(2)和式(3)，則式(1)可轉化為：
、?8m=01 08I+0?！?．+0|,／72． 04、)
式中：B．，8。和8。分別為復合介質中空氣、瀝青和
固體填料的介電常數；^為總厚度；h．，h。和h。分別
為空氣、瀝青及固體填料段的厚度；0。，0。和0。分
別為空氣、瀝青和固體填料的體積百分含量。
式(4)即是考慮三相介質(空氣、瀝青、固體)時
復合介質介電常數的體積模型公式。
在對新鋪瀝青面層的壓實度進行檢測評定時，
由于其含水量微弱可忽略，路面雷達實時分析路面
材料的介電常數，利用瀝青混合料的介電常數、體
積比、密度三者之間的內在聯(lián)系，實現密度、壓實度
的快速檢測。
2瀝青混合料介電常數與密度、壓實度關系的試驗
研究
A高速公路為雙向4車道，全封閉，平原微丘區(qū)
高速公路。設計車速為120km／h。瀝青路面結構
為：8em厚AC．25粗粒式瀝青混凝土下面層+6em
厚AC一20中粒式瀝青混凝土中面層+4em厚AC．13
改進型抗滑表層。
結合A高速公路瀝青下面層施工進度情況，選
取有代表性路段，利用路面雷達檢測瀝青混凝土介
電特性，取芯驗證芯樣毛體積密度和壓實度，研究
現場攤鋪情況下瀝青混凝土介電特性與壓實指標
的相關性。
本次試驗采用美國Pulse Radar公司的路面雷
達檢測系統(tǒng)Rodar V，配置中心頻率為1GHz天線。
主要技術指標如下：①天線類型雙基型空氣耦合
式天線；②系統(tǒng)測速可達110km／h；③采樣頻率
5MHz；④雷達信號采集速率50波跡／s／通道，
1 024點／波跡；⑤自動測距儀每秒記錄50次位置
信息。
2．1同一段落試驗
2．1．1試驗段l
試驗段1選取在A高速公路瀝青面層下面層
左幅K26+400—K27+000段，長600m，利用路面
雷達檢測其壓實質量。實測數據如圖2a所示。
從試驗段1試驗結果來看，芯樣毛體積密度與
介電常數相關性較好，R2=0．797 2。
2．1．2試驗段2
試驗段2選取在A高速公路瀝青面層下面層
右幅K53+500一K54+000段，長500m，利用路面
雷達檢測其壓實質量。實測數據如圖2b所示。
籟
牲腳
畚
毛體積相對密度
a試驗段1
毛體積相對密度
b試驗段2
圖2現場試驗結果示意
Fig．2 Field test results
從試驗段2試驗結果來看，芯樣毛體積密度與
‘介電常數相關性較好，R2=0．814 2。
2．2同一斷面試驗
在試驗段l中隨機選取3個斷面，檢測該斷面
瀝青混合料介電特性，并在該斷面上選取有代表性
的位置取芯3—4處驗證，實測數據如圖3所示。
圈3同一斷面現場試驗結果匯總示纛
Fig．3 Field test results of the same section
從同一斷面毛體積密度結果來看，3斷面匯總
比較實測毛體積密度和反算毛體積密度最大差值
達到了平均值的4．4％和6．O％，兩者變異系數分別
為1．234和1．459。考慮到實測毛體積密度數量較
少，且實測毛體積密度數值變化較小，3斷面匯總相
關性R2=0．85l 5，有很好的相關性。
2．3同一區(qū)域試驗
在試驗段2中各選取2個2m2大小的區(qū)域，檢
一九一k
一
以
一
萬方數據
201l No．354 王海濤：路面雷達無損檢測技術在瀝青路面壓實質量檢測中的應用39
測該區(qū)域瀝青混合料介電特性，并在該區(qū)域上隨機
選取代表性點取芯驗證，實測數據如圖4和圖5
所示。
毛體積相對密度
a區(qū)域一
籟
艇
留
畚
籟
靶御
太
毛體積相對密度
b區(qū)域二
圖4現場試驗結果示意
Fig．4 Field test results
毛體積相對密度
圈5同一區(qū)域現場試驗結果匯總示意
Fig．5 Field test results of the s蛐e area
由于所選瀝青下面層試驗區(qū)域為離析較大區(qū)
域，兩個區(qū)域內部測得毛體積密度和介電常數之間
相關性較好，R2分別達到0．939和0．879 9；匯總相
關性尺2達到0．853 2，兩者有很好的相關性。
2．4現場試驗數據匯總分析
將A高速公路兩個試驗段數據匯總分析，匯總
結果如圖6所示。
籟
靶
掣
畚
毛體積相對密度
圈6 A高速公路現場試驗結果匯總示意
Fig．6 Field test results of Expressway A
從現場試驗匯總結果來看，現場試驗毛體積密
度和介電常數線性相關關系砰達到了0．792 7，兩
者有很好的相關性。認為反算毛體積密度可以真
實地反映瀝青路面實際壓實情況。
3工程應用
在A高速公路，運用路面雷達對K34+500一
K36+500左幅下面層瀝青面層壓實質量進行了檢
測評價。路面雷達檢測采取20m一個數據，取芯6
處，檢測結果如表1和圖7所示。
襲1 瀝青下面層壓實質量檢測評定匯總
Table 1 Compaction quality inspection evaluation of
asphalt under surface course
注：介電常數變化范嗣5．5—6．5．最佳介電常數5．8，相關性公式：
y=8．878 6x一15．515
魁
林
出一‘ I一反劈壓實度
一標準值
一實測壓實度
圖7現場瀝青下面層檢測結果示意
Fig．7 Field test results of asphalt under surface course
4結語
研究表明，利用路面雷達無損檢測技術檢測瀝
青路面結構層的密度、壓實度是可行的，其精度可
以達到工程要求。路面雷達無損檢測技術可以快
速、無損、連續(xù)地檢測全線路面工程質量狀況，能夠
準確地評定瀝青路面壓實質量。采用路面雷達技
術檢測高速公路路面結構具有廣闊的應用前景。
參考文獻：
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