如何测试路面面层厚度？

用钻孔取芯法检测路面面层厚度时,对路面面层有一定的破坏作用。 随着无损检测的兴起,短脉冲雷达测试路面面层厚的方法越来越受到欢迎,这是一种先进、高效、不损坏路面、连续的检测路面面层厚度的方法。

图2.4　电磁波在路面面层中的反射

1)短脉冲雷达法测试原理

短脉冲雷达检测公路路面面层厚度属于反射探测法。 其基本原理是,不同的介质具有不同的介电常数,地质雷达向地下发射一定强度的高频电磁脉冲波,电磁波在地下传播的过程中遇到不同介电常数的界面时,一部分能量产生反射波,一部分能量继续向地下传播,如图2.4 所示,地质雷达接收并记录这些反射信息。 电磁波在特定介质中的传播速度是不变的,根据地质雷达记录的路面表面反射波R0 与面层基层界面反射波R1的时间差Δt,由式(2.11)计算面层的厚度h:

式中　V——电磁波在面层中的传播速度;

Δt——从路表至基层界面的电磁波双程传播时间。

为了准确计算出路面厚度,需要尽量准确地得到路面材料的介电常数或雷达波在材料中的传播速度。 根据被测材料介电常数,电磁波在面层中的传播速度为:

式中　C——电磁波在空气中的传播速度,取300 mm/ns;(www.xing528.com)

ε——面层的相对有效介电常数,它取决于构成面层的所有物质的介电常数。

由于介电常数(或电磁波速)随着路面结构设计厚度、集料类型、沥青产地、混合料类型、施工水平、密度以及湿度等的变化而不同,因此,测试时一般应通过现场钻芯取样的方法标定波速,且应根据上述因素的差异,确定合理的波速标定段落长度和钻芯取样数量,确保波速标定结果的代表性和准确性。 波速标定段落长度一般不宜大于20 km。 同一标定段落内,根据有关单位积累的检测经验,一般情况下,芯样个数在3 个以上时基本能保证波速标定结果的代表性和准确性。

2)短脉冲雷达法测试步骤

①开启安全警示灯,将天线正下方对准起点,启动软件测试程序,缓慢加速承载车到正常测试速度。

②测试过程中,操作人员应标记测试路段内的桥梁、隧道等构造物的起终点。

③测试过程中,承载车每隔一定距离应完全停下,在采集软件上做标记,雷达图像应界面清晰、容易辨识且没有突变,同时在地面上找出雷达天线中心所对应的位置,做好标记;按规范方法在标记处钻取芯样并量测芯样高度;将现场钻取的芯样高度与雷达采集软件的结果进行对比,得出芯样的波速;将该标定路段的芯样波速平均值输入测试程序;每个波速标定路段钻芯取样位置应均匀分布,取样间距不宜超过5 km,芯样数量应足以保证波速标定结果的代表性和准确性。

④当承载车到达测试终点后,停止采集程序。

⑤操作人员检查数据文件,文件应完整,内容应正常,否则应重新测试。

⑥关闭测试系统电源,结束测试。

地质雷达检测公路路面厚度已全部实现了计算机化,效率和可靠性均高,并已达到实用阶段。