道路质量的红外热成像检测现状
检测温度离析
温度离析是指由于沥青混合料摊铺温度不均引起的路面质量差异,严重离析的路面寿命甚至能减少50%。一些常见的路面早期病害,如局部严重辙槽、裂缝、局部泛油、坑槽、唧浆、表面破损、松散、新铺沥青混凝土路面的构造深度不均等,这些病害均与温度离析有关。沥青混凝土在摊铺过程中有一定的温度限制,温度偏低,会导致沥青不易压实;温度过高,则沥青容易老化。为了改善路面施工质量,减少早期病害的出现,必须减少温度离析的发生。因此,在施工过程中对混合料的温度进行实时检测是很有必要的。
用红外热成像仪检测温度离析具有天然的优势,红外热像仪通过确定最佳拍摄距离,对沥青混合料施工出站和进场、摊铺作业等各个环节进行温度检测,判断沥青混合料在施工作业过程中的温度离析情况。胡力群等在研究中提出了温度离析度的概念,温度离析度是评价沥青混合料温度离析的重要指标,涵盖了温差和低温区域的面积,并考虑了沥青混合料的最低碾压温度。
李美华通过研究得出:沥青混合料碾压温度越高,密度越大,空隙率越小;沥青混合料温度变化越大,温度离析越严重,其密度、空隙率指标就越低。另外值得一提的是,红外热成像仪只局限于检测路面表面温度,路面内部温度需要现场实测。
刘书堂通过运料、摊铺、碾压3个过程中沥青混合料温度红外检测的试验研究,得出温度离析在不同过程中经常出现的位置,并针对不同类型的温度离析提出改善温度离析的方案。
检测脱空病害
沥青混凝土路面的脱空现象是常见危害,其指的是路面结构层的不连续接触现象,通常表现为因混凝土面层与路基或沥青层之间的分离而产生的空隙。同时,脱空的存在也是沥青混凝土路面产生其他病害的诱因之一。大量的理论和试验证明,运营中的沥青混凝土路面,其基础的局部脱空现象是客观存在的,特别是沥青混合料修筑的水泥混凝土路面。且根据道路试验观测结果证明:在水泥混凝土路面缝边、板脚处,由于唧泥所引起的水泥混凝土板下脱空现象大量存在。由此可以推断在沥青混凝土路面同样会出现类似情况。
沥青混凝土路面板底脱空带来的影响十分严重,沥青混凝土路面板脱空时的受力状态与悬臂板结构类似,在运动荷载作用下会产生过量的挠曲变形和拉应力,而降低路面的疲劳寿命,使路面被迫过早地进行维修或重建;其次,沥青混凝土路面板底脱空后,路面板错台和断裂等病害会相继出现,从而造成病害路面车辆行驶质量不佳,严重损耗车辆,并使运输成本增加,有时甚至会诱发严重的交通事故。
检测沥青透水性
沥青路面在使用过程中,地表水由裂缝或空隙自然渗入,又或是因某些其他因素被动进入路面结构。由于这些渗入水的存在,集料表面沥青会发生乳化或剥离现象,会使沥青混合料结构松散,甚至形成更为严重的唧浆和坑槽病害。路面渗水若不被及时发现,则会加快功能性病害向结构性病害的发展,因此,在早期快速准确地检测和评价沥青路面的透水性也就至关重要。
目前,一些学者通过研究空隙率、渗水系数与表面温度差的关系,得出沥青路面的透水性与表面温差具有较好的相关性,这为用红外测温技术评价路面的透水性提供了理论依据。李志栋等通过分析路表温度场与透水性的相关性,开发了一种沥青路面透水性红外差热检测仪,得出通过用红外测温技术检测路面温度差异,进而评价沥青路面透水性是可行的。用红外热成像技术进行检测,可以对路面的透水性进行识别和评价,对阻止路面的进一步恶化具有重要意义。
高速公路监控中的应用
红外热成像技术在道路工程中应用广泛,除对道路的施工、养护等有检测作用外,在道路日常监控中也有巨大的用处。在晴朗的白天,普通监控系统足以应对道路中的监控,但在有雨、雪、霾等天气及光线较弱的夜间就无能为力。红外热成像技术可排除外界自然环境的影响,其利用红外探测器,将道路上行驶的目标与背景转化成灰度图像坐标系,通过灰度值的大小反应视觉场中的信息。场景中行人、动物等生物的辐射温度要比物体的辐射温度高,成像的灰度也相对较高,图像中呈现的背景较亮;辐射的温度越低,成像的灰度越小,图像中呈现的背景越暗。
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