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華瑞通用紅外熱像儀監控瀝青路面溫度解決方案。瀝青混合料路面的溫度控制在瀝青路面質(zhì)量控制體系中的作用不可小覷，但是道路施工人員對級配離析的認識遠高于溫度離析，有些地方甚至都沒(méi)有溫度離析這個(gè)概念。溫度離析是指熱拌瀝青混合料在生產(chǎn)、運輸、攤鋪、碾壓等過(guò)程中，由于不同位置的混合料溫度下降速率不一致，導致瀝青混合料出現溫度差異的現象。瀝青路面中瀝青混合料的溫度分布是一個(gè)場(chǎng)域，傳統的瀝青混合料溫度監測方法因其隨意性、延時(shí)性、局限性、安全性，不能真實(shí)、全面地反映瀝青混合料的溫度分布特性。如水銀/煤油溫度計插入法在施工過(guò)程中不僅有燙傷或壓路機碾壓的危險而且需要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間才能準確的測量出物體的溫度，特別是在SMA瀝青混合料施工時(shí)很難滿(mǎn)足測量的需要，一般不予推薦使用;熱電偶溫度計插入法以及紅外射線(xiàn)溫槍法，它們所測得的溫度都是一個(gè)點(diǎn)，不能代表這個(gè)點(diǎn)鄰域內的整體溫度分布狀況，不能真實(shí)反映瀝青混合料溫度離析情況;紅外熱像儀可以接受紅外輻射并將其轉化為溫度并以圖片形式表達，不但能測點(diǎn)溫度更重要的是能反映這個(gè)點(diǎn)鄰域內溫度場(chǎng)的溫度分布狀況。國外普遍采用紅外熱像儀作為監控瀝青路面溫度離析的主要手段，而紅外熱像儀在甘肅省瀝青路面溫度監控的應用尚屬首例。

紅外熱像儀工作原理

紅外熱像儀系統分為主動(dòng)式紅外成像系統和被動(dòng)式紅外成像系統，本次試驗所采用的華瑞通紅外熱像儀為被動(dòng)式紅外成像系統，即利用物體本身自然發(fā)射的紅外輻射來(lái)探測物體。通過(guò)對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準確地測定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫所依據的客觀(guān)基礎。自然界中，溫度高于絕對零度的一切物體，總是在不斷地發(fā)射紅外輻射。收集并探測這些輻射能，就可以形成與物體溫度分布相對應的熱圖像，熱圖像再現了物體各部分溫度和輻射發(fā)射率的差異，能夠顯示出物體的特征。通過(guò)紅外攝像儀繪制整個(gè)路面區域的熱量分布圖，從而監測和解決施工中出現的溫度離析現象。

紅外熱像儀在瀝青混凝土路面溫度監測的應用

雖然我國的現行規范對瀝青混合料的施工提出了明確的溫度要求，但是并沒(méi)有提出溫度離析的標準。

采用紅外熱像儀在瀝青混合料拌和、運輸、攤鋪、碾壓等階段進(jìn)行瀝青混合料的溫度監測，并借鑒此標準來(lái)判別瀝青混合料的溫度離析狀況。

拌和－運輸階段瀝青混合料溫度監測

集料從冷料倉過(guò)來(lái)輸送至加熱滾筒，爾后經(jīng)過(guò)提升篩分，再在熱料倉與瀝青、礦粉等拌合，最后從熱料口輸出。瀝青混合料拌和成型后在其出口用紅外熱像儀進(jìn)行溫度監控所形成的紅外熱成像圖及其原圖，可以看出紅外熱成像圖顏色呈均勻的黃色分布，說(shuō)明在拌合過(guò)程中瀝青混合料溫度分布較均勻無(wú)離析。還可以讀出鄰域環(huán)境最高溫度為181℃，最低溫度僅為34.4℃;十字頭點(diǎn)1、點(diǎn)2、點(diǎn)3的溫度分別為180℃、179℃、179℃;區域1、2、3所顯示的是區域內的最大溫度值，其值分別為182℃、181℃、181℃。金昌至武威高速公路建設項目某上面層所采用的路面類(lèi)型為SUP－13，瀝青選材為SBS改性瀝青，規范要求混合料廢棄溫度為195℃，符合瀝青混合料出場(chǎng)溫度要求。經(jīng)過(guò)對拌和成型的瀝青混合料在出口用紅外熱像儀進(jìn)行300次的溫度監控試驗，發(fā)現其溫度波動(dòng)在3～5℃之間，根據NCHRP標準屬于無(wú)溫度離析狀態(tài)。

運輸－攤鋪階段瀝青混合料溫度監測

采用紅外熱像儀對運輸階段瀝青混合料進(jìn)行檢測。瀝青混合料運輸車(chē)卸料初期以及卸料末期的溫度監測圖。在瀝青混合料運輸車(chē)開(kāi)始卸料時(shí)拍攝的，靠近汽車(chē)尾部的瀝青混合料整體滑下?？梢宰x出鄰域環(huán)境最高溫度為185℃，最低溫度僅為26.4℃;十字頭點(diǎn)1、點(diǎn)2、點(diǎn)3的溫度分別為181℃、178℃、175℃;區域1、2、3所顯示的是區域內的最大溫度值，其值分別為186℃、184℃、184℃。在瀝青混合料卸料末期拍攝的，在圖中可以看出暗色－紫紅色所占區域較亮色－黃色所占面積較大。從環(huán)境溫度色柱可以看出，顏色靠近紫紅色則溫度越低，顏色顯示越靠近黃色則溫度越高，從顏色分布可以看出溫度變化差異很大。鄰域環(huán)境最高溫度為156℃，最低溫度僅為53.9℃;十字頭點(diǎn)1、點(diǎn)2、點(diǎn)3的溫度分別為153℃、90.9℃、118℃;區域1、2、3所顯示的是區域內的最大溫度值，其值分別為166℃、164℃、145℃。十字頭點(diǎn)2溫度顯示90.9℃是因為所探測部分為靠近汽車(chē)邊部的溫度，由于熱交換原因其溫度降低速率較中間部位較快。

整體反映了瀝青混合料在運輸階段溫度在豎直方向的一個(gè)溫度分布?？梢钥闯鲞\輸車(chē)在卸料初期車(chē)廂尾部的瀝青混合料先卸入攤鋪斗，留下中間的高溫料，由于瀝青的比熱容大于石料的比熱容，瀝青相與石料相的熱量交換需要一定時(shí)間而不能瞬時(shí)完成，加之混合料內部存在“燜料”現象，不致與周?chē)h(huán)境進(jìn)行熱交換，所以顏色分布均勻溫度離析現象較小。為瀝青混合料卸料末期，其溫度變化差異很大，極差達到75.9℃。根據NCHRP標準屬于重度離析狀態(tài)。造成以上結果的原因有:(1)由于是車(chē)廂前部和頂面聚集的低溫料(2)瀝青混合料在卸料過(guò)程中，混合料表面不斷的與周?chē)諝膺M(jìn)行熱交換，不能形成穩定的溫度“屏蔽區”。

攤鋪－碾壓階段瀝青混合料溫度監測

紅外熱成像圖顏色分布均勻，也可直觀(guān)讀出十字頭點(diǎn)1、點(diǎn)2、點(diǎn)3的溫度分別為171℃、166℃、173℃;區域1、2、3所顯示的是區域內的最大溫度值，其值分別為182℃、180℃、180℃。溫度極差最大為16℃，根據NCHRP標準屬于輕度離析狀態(tài)。攤鋪－碾壓階段較卸料階段溫度極差75.9℃降低了79%。一方面是由于攤鋪機在開(kāi)工前其熨平板需提前預熱使其溫度不低于100℃，以減少熨平板的溫縮變形，使振搗運轉平穩對接縫平整度起保障作用，同時(shí)瀝青混合料不致沾染在熨平板上，減少起步拉毛現象，也在一定程度上減小了熨平板與瀝青混合料之間的熱交換從側面保證了瀝青混合料的攤鋪溫度。另一方面攤鋪機螺旋布料器布料過(guò)程中，由于不斷的旋轉，混合料與環(huán)境空氣不斷的進(jìn)行熱交換，由于外界環(huán)境因素的一致性加之攤鋪后瀝青混合料厚度相對均勻，所以瀝青混合料溫度分布差異較小。

本項目所使用攤鋪機在布料時(shí)出現集料離析情況，如圖4紅線(xiàn)所示。在紅外熱成像圖呈現出明顯的溫度離析帶，此為典型的級配離析引起的溫度離析情況。由于大顆粒骨料其比表面積較小溫度散失較快，細顆粒骨料比表面積較大溫度散失相對大顆粒骨料較慢，攤鋪后瀝青混合料不但級配離析明顯且溫度離析亦很明顯，導致瀝青混合料局部區域壓實(shí)度不夠進(jìn)而影響路面平整度。

碾壓階段瀝青混合料溫度監測

瀝青混合料在碾壓階段尤其是在虛鋪初壓結束后，其溫度不易檢測。傳統的檢測方法存在一個(gè)時(shí)間延續的過(guò)程。當溫度值趨于穩定時(shí)，所檢測的數據結果偏小不能代表實(shí)際的碾壓溫度值。紅外熱像儀的溫度檢測不存在時(shí)間延續性，可瞬時(shí)準確讀出當下的溫度值。

瀝青混合料初壓階段溫度監測，十字點(diǎn)1所在位置為膠輪碾壓過(guò)后的溫度，顯示為143℃。比十字點(diǎn)3所在位置即膠輪未碾壓部分溫度150℃低7℃;而區域1即膠輪碾壓部分溫度顯示為162℃，區域3即膠輪未碾壓部分溫度顯示為160℃，比區域1低2℃。究其原因在于，壓路機初壓時(shí)，碾壓過(guò)的瀝青混合料內部空隙降低，導致溫度相對較高且不易與外界進(jìn)行熱交換;而沒(méi)有碾壓的部分溫度雖然很高，但是與外界環(huán)境的熱交換速率較碾壓部分快，這也就是要求壓路機緊跟攤鋪機碾壓的重要原因之一。

可以看出，隨著(zhù)碾壓過(guò)程的不斷進(jìn)行，瀝青混合料溫度越來(lái)越小。從初壓階段的最高溫度162℃下降到復壓階段131℃再到終壓階段的104℃，其溫差從31℃下降到27℃，根據NCHRP標準屬于重度離析狀態(tài)。

結論

(1)紅外熱像儀對瀝青路面的溫度監控有一個(gè)比較直觀(guān)的反映，便于及時(shí)對離析點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)處理;

(2)瀝青混合料級配離析會(huì )導致瀝青混合料溫度離析的產(chǎn)生;

(3)瀝青混合料在碾壓階段由于與外界環(huán)境的接觸面積增大易受環(huán)境影響，在施工中應嚴格控制。初壓階段極差為19℃到復壓階段極差15℃再到終壓階段極差變?yōu)?4℃溫度呈遞減狀態(tài)，在整個(gè)碾壓階段其溫度極差從31℃下降到27℃，溫度變異性較大。

(4)各個(gè)階段瀝青混合料的溫度都以中心向兩邊呈正態(tài)分布趨勢，從拌和至運輸階段溫度變化差異較小，運輸至攤鋪階段溫度變化差異最為嚴重，攤鋪至碾壓階段溫度變化趨于相對穩定，在瀝青混合料碾壓階段溫度變化差異較大。