О применении метода неразрушающего контроля качества уплотнения асфальтобетонных слоев дорожной одежды

Канд. техн. наук Р.Ю. Юсифов,
(Мосгосстройнадзор, ГБУ «ЦЭИИС»),

Представлены результаты исследований уплотнения асфальтобетонных слоев дорожной одежды, и рассмотрены вопросы применения портативных приборов-плотномеров.
Ключевые слова: дорожная одежда, контроль качества, асфальтобетон, коэффициент уплотнения, измеритель плотности асфальтобетона.

Качество строительно-монтажных работ зависит от технического уровня применяемых средств и методов измерений. Оперативное определение плотности асфальтобетонных слоев дорожной одежды в процессе укладки является одной из главных задач как для подрядных организаций, так и для служб заказчика, с целью контроля качества выполнения работ на соответствующих объектах.

В дорожном строительстве широко применяют различные физические методы и средства неразрушающего контроля качества, одним из которых является использование портативных приборов – измерителей плотности асфальтобетона. Принцип работы таких приборов основан на регистрации изменения взаимодействия собственного электромагнитного поля катушки с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых этой катушкой в контролируемом объекте [1]. Указанный метод измерения предусматривает корреляцию диэлектрических свойств асфальтобетона с его плотностью при разных температурах.​

В настоящее время наиболее широкое распространение и применение в России нашли три прибора:
• прибор «Pave Tracker Plus 2701-В» американской фирмы «Troxler» (рис. 1, а);
• прибор «PQI-380» американской фирмы «TransTech Systems Inc.» (рис. 1, б);
• прибор «ПАБ» российской компании НПП «Интерприбор» (рис. 1, в).

Специалистами ГБУ «Центр экспертиз, исследований и испытаний в строительстве» (ГБУ «ЦЭИИС») в течение 2013 г. было выполнено более 60 сопоставительных измерений и испытаний по определению плотности и коэффициента уплотнения асфальтобетонных слоев дорожной одежды на строящихся объектах транспортной инфраструктуры и благоустройства г. Москвы. При этом перед отбором кернов (рис. 3) регулярно проводили предварительные измерения с помощью портативного прибора-плотномера «ПАБ» (рис. 2).

Прибор «ПАБ» предназначен для:
• оперативного неразрушающего контроля плотности, степени уплотнения и однородности асфальтобетонных покрытий и оснований толщиной от 25 до 150 мм;
• выявления недоуплотненных участков и контроля критических зон (стыков, кромок и т.д.);
• оценки качества дорог при приемке-сдаче работ;
• определения зон асфальтобетонных покрытий и оснований с целью отбора контрольных вырубок или кернов.

Главное удобство эксплуатации прибора заключается в том, что для этого в отличие от радиоизотопных приборов не требуется специальный радиационный контроль безопасности, привлечение персонала, аттестованного на работу с радиоактивными материалами, и соответствующая отчетность. Единственное неудобство этого прибора, как, впрочем, и многих других известных устройств и методик, состоит в том, что для обеспечения метрологических характеристик прибора необходима его градуировка по плотности на конкретной асфальтобетонной смеси по специальной процедуре. При изменении состава или технологии производства асфальтобетонной смеси пользователю следует выполнить повторную градуировку. Тем не менее, это лучше, чем запоздалое получение лабораторных испытаний кернов или вырубок.

Принцип действия прибора «ПАБ», как было сказано выше, базируется на установленной корреляционной зависимости плотности асфальтобетона от его диэлектрической проницаемости. Датчик специальной конструкции выдает сигнал пропорциональный диэлектрической проницаемости контролируемого асфальтобетонного слоя дорожной одежды.

Преобразование сигнала датчика в значение плотности производится по формуле (1):

На погрешность измерений оказывают влияние следующие факторы:
• толщина и температура асфальтобетонного слоя дорожной одежды;
• наличие поверхностной и структурной влаги;
• геометрия и однородность поверхности слоя.

Влияние толщины слоя компенсируется предварительным введением значения толщины в память устройства в режиме измерения. Для автоматической компенсации температуры асфальтобетонной смеси на точность измерения ее плотности прибор оснащен бесконтактным пирометром.

Для уменьшения влияния геометрии и неоднородности поверхности асфальтобетонного слоя дорожной одежды в приборе предусмотрено формирование среднего результата по 5 измерениям, выполненным на выбранном участке дороги с ровной, чистой и сухой поверхностью.

Суть метода построения новой градуировочной зависимости для заданного вида и типа асфальтобетона заключается в расчете коэффициентов плотности в соответствии с формулой (1). Для этого после установки нуля датчика по воздуху прибор размещают на поверхности асфальтобетонного слоя в центр выбранного размеченного участка (рис. 4). Через 10-15 с, когда показания ΔU на дисплее стабилизируются, записывают первое измеренное значение. Далее, сместив центр прибора на 7-9 см, по диагонали, переставляют его в положение «2 часа» и проводят второе измерение. Последовательно переставляя прибор в другие положения по схеме (рис. 4), повторяют измерения и рассчитывают среднее арифметическое значение показаний ΔUср из пяти полученных измерений.

Истинное значение плотности и коэффициента уплотнения асфальтобетона конструктивного слоя дорожной одежды определяли путем лабораторных испытаний кернов по ГОСТ 12801 [2].
По вышеизложенной методике был собран массив экспериментальных и фактических данных для плотных асфальтобетонных смесей крупнозернистых и мелкозернистых, тип Б, марка I, по ГОСТ 9128 [3], производства ОАО АБЗ-4 «Капотня», ООО «Крисмар», ООО «Евроасфальт», ЗАО «Союз-Лес» и ООО «Бетас».
Для расчета коэффициентов преобразования плотности в соответствии с формулой (1) была задействована программа «Аппроксиматор», входящая в комплект прибора «ПАБ».

В 2014 г. были проведены сопоставительные измерения прибором «ПАБ» по новой градуировочной зависимости и лабораторные испытания по определению плотности и коэффициента уплотнения асфальтобетонных слоев дорожной одежды. При этом была выполнена проверка мелкозернистого и крупнозернистого асфальтобетона, тип Б, марка I, 9 и 16 раз соответственно. Результаты обработки полученных данных представлены на рис. 5.

Высокое значение рассчитанного коэффициента корреляции (r = 0.98) подчеркивает наличие, по сути, функциональной связи и под-
тверждает достоверность измерений коэффициента уплотнения асфальтобетона, выполненных прибором «ПАБ».

Вывод

На основании изложенного выше можно заключить, что применение электромагнитных измерителей плотности асфальтобетона, в частности портативного прибора «ПАБ», следует признать надежным и оперативным способом неразрушающего контроля качества.

ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 18353-79. Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов. – Введ. 1980-01-07. – М.: Издательство стандартов 1987. – 18 с.
2. ГОСТ 12801-98*. Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний. – Введ. 1999-01-01. – М.: ГУП ЦПП. – 59 с.
3. ГОСТ 9128-2009. Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия. – Введ. 2011-01-01. – М.: Стандартинформ, 2010. – 20 с.

© ИНТЕРПРИБОР