沈貴琳

（貴州路橋集團有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

壓實度是公路工程路面施工中的主控項目，直接決定路面承載性能和使用年限，實際施工時應加強壓實度控制[1]。目前常用的壓實度測量方式較多，包括鉆芯檢測法、核子密度儀檢測法、無核密度儀檢測法。壓實度檢測時影響檢測準確性的因素較多，若不能合理選擇檢測方式，勢必會造成檢測結果偏差較大。該文針對各種檢測方式在相同部位壓實度檢測數(shù)據(jù)進行對比，總結出了無核密度儀最佳檢測方式。

1 檢測儀器和檢測方案

1.1 檢測儀器及標定方法

該項目壓實度檢測儀器選擇Trans-Tech制造商生產的新一代無核密度儀PQI380，主要指標如表1所示。該設備是目前最先進的壓實度檢測設備，可實現(xiàn)壓實度、溫度、含水量綜合檢測。

表1 無核密度儀PQI380的性能指標

無核密度儀利用電磁感應準確測量檢測物質的介電常數(shù)，根據(jù)路面此材料介電常數(shù)與其密實度之間的密切聯(lián)系，實現(xiàn)各測量信號間的相互轉換，并經(jīng)過具體運算得到瀝青混合料的密度。無核密度儀工作原理如圖1所示，主要利用環(huán)狀電磁感應區(qū)對路面材料阻抗性實施檢測，經(jīng)專業(yè)計算，獲得路面材料介電常數(shù)，并將發(fā)射信號傳輸至微處理器，經(jīng)數(shù)據(jù)整合，獲得壓實度、溫度及含水量等相關參數(shù)。

圖1 無核密度儀檢測原理

采用無核密度儀檢測時，應對其精度實施標定。常用的標定方式為誤差修正技術[2]。具體操作方式為：在平整、潔凈的路面上隨機選擇5個部位先后通過無核密度儀法、鉆芯法兩種方式實施對比檢測，根據(jù)檢測信息，分析比較得出誤差修正值。

無核密度儀檢測壓實度的方式較多，現(xiàn)階段普遍采用的方式為Troxler Electronics lab集團和Trans-Tech集團分別研發(fā)的檢測方式，如圖2、圖3所示。前者按照90°角度間隔，在同一位置連續(xù)檢測4次，其檢測數(shù)據(jù)的平均值為該點電磁密度。后者主要是根據(jù)感應盤形狀在測點位置繪制環(huán)形區(qū)域，并檢測密度，然后依次在圓周60°、120°、240°、300°位置繪制相同的圓，并依次檢測各點密度大小，5次檢測數(shù)據(jù)平均值為該位置的電磁密度。

圖2 Troxler Electronics lab集團研發(fā)的密實度檢測方法

圖3 Trans-Tech集團研發(fā)的密實度檢測方法

1.2 試驗方案

1.2.1 測量方法

為探索出一種簡便有效、精度較高的測量方式，對9種方案實施綜合比較，具體情況如表2所示。方法（01）和方法（09）分別采用Troxler Electronics lab集團和Trans-Tech集團研制的檢測方式，方法（02）~方法（08）則嚴格按照表2中指定位置實施檢測，各方法測得的壓實度為各部位檢測數(shù)據(jù)的平均值。

1.2.2 壓實度檢測

對某橋面項目實施壓實度檢測，上面層結構為SMA-10改性瀝青混合料，其最大理論密度為2 625 kg/m3。在無核密度儀中依次設定最大理論密度、檢測厚度、集料規(guī)格等相關指標，按照偏差補償法對儀器精度實施標定[3]。標定妥當后，采用表2中測量方式，依次在平整、潔凈的路面上隨機選擇測點進行壓實度檢測，各種方式分別檢測15次。

表2 檢測方式具體方案

2 檢測數(shù)據(jù)處理和分析

2.1 檢測數(shù)據(jù)

根據(jù)表2檢測方式對同一部位按照方法（01）~（09）依次實施檢測，檢測數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 不同檢測方法的壓實度測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計

2.2 粗大誤差處理

試驗時，人為因素造成的測量誤差可能導致檢測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常值，粗大誤差會對檢測結論造成不利影響。處理異常值的方式主要有拉依達準則、肖維勒準則、格拉布斯準則。對異常值進行處理時，主要利用關系式υi＞kσ（k表示臨界系數(shù)）確定異常值，臨界系數(shù)k和檢測數(shù)量n之間具體關系如圖4所示。

通過圖4能夠看出，檢測數(shù)量相同的情況下，3種標準的臨界系數(shù)存在顯著差異。按照二者之間的具體關系，確定3種標準應用條件：當檢測數(shù)量n＜25時，選擇狄克遜準則或格拉布斯（a=0.01）準則；當25次≤n≤185次時，選擇格拉布斯（a=0.05）或肖維勒準則；當n＞185時，則選擇拉伊達準則。

圖4 3種準則統(tǒng)計臨界系數(shù)對比

該公路工程檢測數(shù)量為15次，確定采用狄克遜準則對異常值實施檢測。操作流程如下：1）檢測結果按照由低到高的順序排布x1，x2，…，xn，n表示檢測數(shù)量。2）根據(jù)算式（1）、（2）依次得到異常值γ和γ′。3）應用狄克遜準則確定臨界值為D（a，n），γ＞γ′、γ＞D（a，n）時，xn表示異常值；γ＞γ′、γ＞D（a，n）時，x1表示異常值，此外無異常值。

2.3 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)狄克遜準則去除表3中的異常值，算出方法（01）~（09）檢測結果的平均值、標準差及變異系數(shù)，如表4所示。通過同一無核密度儀依次按照方法（01）~（09）對同一測點實施檢測，檢測數(shù)據(jù)精確度存在顯著差異，方法（05）、方法（07）及方法（09）檢測結果變異系數(shù)較小。

表4 不同測量方法測量數(shù)據(jù)的處理結果

無核密度儀測量方式主要包含相切法和相交法兩種形式，根據(jù)具體方式分別獲取其變異系數(shù)，并繪制具體的變異系數(shù)曲線，如圖5所示。通過圖5能夠看出：1）上述兩種方式檢測壓實度時，其檢測結果變異系數(shù)變化趨勢存在顯著差異；2）通過相切法檢測壓實度，其變異系數(shù)處于0.2%前后，且與測量圓數(shù)量變化無直接關聯(lián)；3）通過相交法檢測壓實度，其變異系數(shù)在3個圓相交時[即方法（05）]發(fā)生顯著變化，降低至0.06%，且測量圓數(shù)量越多，其下降趨勢越明顯，最終在0.04%位置恒定不變。充分表明當測量圓個數(shù)超過3個時，通過相交法測得的壓實度變異系數(shù)相對較小。主要因為采用相交法檢測其測點更加密集，周邊測點對實際測點壓實度干擾性較?。?）采用無核密度儀檢測壓實度時，測量圓個數(shù)低于2個時，相交法、相切法得到的檢測結果變異系數(shù)基本相同；5）當測量圓個數(shù)超過3個時，通過相交法檢測得到的壓實度變異系數(shù)呈現(xiàn)先驟降后不變的趨勢。

圖5 兩種檢測方式變異系數(shù)曲線

綜上所述，通過相交法檢測壓實度，其變異系數(shù)在3個圓相交時發(fā)生顯著變化，且測量圓達到一定數(shù)量后，其下降趨勢逐漸變緩。因此，施工現(xiàn)場應采用相交法檢測壓實度，且測量圓個數(shù)不得低于3個。

無核密度儀壓實度標定時，為保證其精度更高，應選用檢測試驗中變異系數(shù)較小的檢測方式。通過圖5能夠看出，當測量圓個數(shù)為4個時，其變異系數(shù)達到最小值，因此檢測標定時測量圓數(shù)量至少為4個。

3 結論

無核密度儀檢測公路工程路面壓實度，必須結合檢測精度科學選擇檢測方式。儀器標定時，測量圓數(shù)量至少為4個，確保無核密度儀標定的精確度。施工現(xiàn)場壓實度試驗，應采用相交法進行檢測，且測量圓數(shù)量至少為3個，以有效保證檢測精度。