[发明专利]一种基于智能颗粒的沥青路面压实实时监测方法

说明书

本发明公开了一种基于智能颗粒的沥青路面压实实时监测方法，包括1）智能颗粒的安装；2）智能颗粒加速度时域信号滤波处理；3）绘制智能颗粒传感数据中加速度与转动角度数据随时间的变化曲线，与压实机械碾压数据结合，获取不同压实机械作用相对应的颗粒运动响应模式；4）提取各次压实作用下的最大加速度响应值，以及各次压实机械作用下的整体角度变化值和相对角度变化值；5）根据步骤4）中获取的智能颗粒运动响应特性的变化规律进行分析，实现对于路面压实状态的实时监测。本发明安装过程简单，可操作性强，传感器尺寸与粗集料大小相近，不破坏沥青混合料的整体性、与沥青混合料相融性优良。

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种基于智能颗粒的沥青路面压实实时监测方法。

背景技术

沥青混合料的压实是道路施工中的关键步骤之一。压实直接决定混合料的孔隙率及孔隙分布、材料的均匀性、路面的平整度等性能，并最终影响道路承载力和耐久性，且与路面早期损坏如车辙、水损害等具有直接关系。因此，有效的路面施工压实质量控制对于保障路面使用性能、提高路面使用寿命等具有重要的意义。

路基路面压实质量是道路施工质量管理最重要的内在指标之一，通常以压实度为监测指标。对于沥青路面，压实度指现场实际达到的密度与室内标准密度的比值。传统的沥青路面压实工艺的控制多以经验和宏观分析为主，现场压实机械参数的控制很大程度上依赖工程人员的现场经验，而对压实度的检测需在路面完全冷却后通过随机选点钻孔取样进行，该压实质量控制方法不仅具有破坏性，且效率低、代表性差，更无法为路面施工工艺提供实时性指导与监控，一旦路面质量检测结果不合格，大量的返工无疑是费时、费力和增加成本的。其他传统压实度检测方法包括核子/无核密度仪法、路面雷达技术等，这些方法能够对路面压实质量进行评定，但属于外部探测方法，其准确度依赖于标定参照物。所以，传统的路面压实监测几乎没有现场实时反馈，加之现场路面压实条件的复杂性，发生路面过压实、欠压实、均匀性差等问题的概率较大。

由于传统方法具有诸多弊端，近年来，智能压实技术以其能够实时监测压实质量、提高压实效率、能有效识别基层薄弱点、能通过压实曲线确定最佳压实遍数、减少人为主观误判造成的欠压、过压现象等优势，正受到道路施工行业的广泛关注。较为典型的智能压实系统，国外如Dynapac/Volvo公司的CMV检测系统、Bomag公司的Evib材料动态模量检测系统，国内长安大学开发的CMS-01压实度实时检测系统。各方面的研究认可了智能压实技术的显著优势，但是，由于沥青混合料具有较高的阻尼系数和变异性，建立准确、可靠、应用性强的振动轮-材料的动力学模型难度较大，且智能压实的测量指标反映的是路面各个结构层（路基、基层、面层）的综合劲度，与铺层压实质量指标之间的关联关系仍需要大量研究。

从技术角度来看，智能压实技术仍然属于一种从外部探测材料响应的方法，影响对于路面内部材料压实度判断的准确度。为了改善这一现状，研究人员通过在路面内部埋设传感器的方法，例如光纤光栅传感器，实现了对于沥青路面压实过程的监测。但光纤光栅传感器存在安装过程复杂、与沥青混合料协同性差、测量值单一等问题。因此，迫切需要一种安装简便、能够实时、准确检测沥青混合料摊铺层内部压实质量的方法。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于智能颗粒的沥青路面压实实时监测方法。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

1）智能颗粒的安装，包括智能颗粒埋设方案的确定、初始标定、埋设和采集压实全过程中智能颗粒运动响应传感数据，记录压实机械碾压数据；

2）智能颗粒加速度时域信号滤波处理；

3）绘制智能颗粒传感数据中加速度与转动角度数据随时间的变化曲线，与压实机械碾压数据结合，获取不同压实机械作用相对应的颗粒运动响应模式；

4）提取各次压实作用下的最大加速度响应值，以及各次压实机械作用下的整体角度变化值和相对角度变化值；

5）根据4）中获取的智能颗粒运动响应特性的变化规律进行分析，实现对于路面压实状态的实时监测。