[发明专利]一种基于探地雷达的沥青混合料现场动态模量预测方法

说明书

本发明属于沥青路面检测领域，提供本发明提供了一种基于探地雷达的沥青混合料现场动态模量预测方法，设计了一种快速、无损且连续地获得沥青混合料现场动态模量，操作简便能够快速实施，为沥青路面压实质量保证、服役期间维养及寿命预估提供数据基础的现场动态模量测量方法。本发明针对沥青混合料现场动态模量的测量，通过探地雷达获得测点处沥青混合料的介电常数，进而利用动态模量预估模型计算测点处沥青混合料的动态模量，从而对沥青路面施工质量进行有效管控与寿命预估。

技术领域

本发明属于沥青路面检测领域，具体涉及一种沥青混合料现场动态模量的测量方法。

背景技术

沥青混合料动态模量是沥青路面设计过程中的重要力学参数，可反映沥青混合料在不同荷载与温度的共同作用下的黏弹性特征，在新建沥青路面施工质量评估与旧路面加铺设计等工作中具有重要作用。此外，还可依据动态模量建立沥青路面性能衰减曲线，从而揭示路面的劣化规律，并对其使用寿命进行预估。

由于试验室测量沥青混合料动态模量的标准圆柱试件直径为100mm，高度为150mm，而在实际条件下沥青面层(单层)一般无法达到该厚度，因此无法直接在路面现场钻取标准试件。现阶段的解决方案是钻取多个沥青面层芯样，加热打散后重新成型为标准试件再进行检测，该方法工作量大，检测效率低，不仅会使路面产生损伤，而且属于离散检测，无法反映路面动态模量的整体状况。更为重要的是该方法操作过程中沥青混合料的部分材料属性发生改变，其测量结果无法代表重塑前沥青混合料动态模量的真实值。另一方案是在路面钻取150mm直径芯样，然后于芯样曲面处钻取38mm直径小尺寸试件并将其高度裁切为110mm，最后利用该小尺寸试件进行动态模量室内测量，小尺寸芯样钻取示意图如图1所示。该方法可较好地表征沥青混合料现场动态模量，但同样会对路面产生破坏并局限于离散点检测，因此以上两种方法均未能得到推广应用。

现有技术中沥青混合料现场动态模量的测量方法会对路面产生损伤且只能离散检测，同时其测量结果无法真实代表路面现场的沥青混合料动态模量，不利于路面施工质量的控制。这个问题长时间困扰着本领域的技术人员，是沥青路面检测领域亟待解决的技术难题。而利用探地雷达技术对沥青混合料的现场动态模量进行测量是一种全新思路，相较于传统的试验室检测方法，该方法可更真实地反映路面状态下沥青混合料动态模量的特征规律，对路面的性能评价以及设计方法的改进提升具有重要意义。

发明内容

为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种基于探地雷达的沥青混合料现场动态模量预测方法，其包括如下的步骤：

S1：通过频率扫描试验获取所述待测沥青面层沥青混合料中沥青的剪切模量|G_b^*|，获取所述待测沥青混合料中沥青的相位角δ_b；通过抽提法或燃烧法获取所述待测沥青混合料的沥青含量P_b，获取所述待测沥青混合料中集料19mm筛孔累计筛余ρ₃₈，获取所述待测沥青混合料中集料9.5mm筛孔累计筛余ρ₃₄，获取所述待测沥青混合料中集料4.75mm筛孔累计筛余ρ₄，获取所述待测沥青混合料中集料0.075mm筛孔通过率ρ₂₀₀；

S2：放置一铝板于探地雷达天线正下方处，设置探地雷达系统参数并获得从铝板反射电磁波的振幅值A₀，按照所述设置的探地雷达系统参数对所述沥青面层进行扫描，逐一获得测点处反射电磁波的振幅值A₁，按照下式获得测点处沥青混合料的介电常数值ε_AC；具体计算公式如下：

式中，ε_AC为沥青混合料动态模量，A₁为天线电磁波在沥青层表面反射振幅，A₀为天线电磁波在铝板表面反射振幅；