摘要 瀝青復(fù)合料溫度計(jì)測量和工程設(shè)備自帶測控溫系統(tǒng)測量存在技術(shù)短板，而紅外熱像儀瀝青復(fù)合料施工溫度測量技術(shù)對克服技術(shù)短板有所幫助。文章結(jié)合工程應(yīng)用，介紹紅外熱像儀最佳拍攝測量距離，紅外熱像儀在瀝青復(fù)合料施工溫度檢測分析中的適用性及相關(guān)技術(shù)點(diǎn)，對瀝青復(fù)合料施工溫度測量、分析和控制，有技術(shù)參考性。

關(guān)鍵詞 瀝青復(fù)合料；施工溫度；紅外熱像儀；分析應(yīng)用；技術(shù)研究

中圖分類號 TP274.52文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2023）23-0104-04

0 引言

瀝青復(fù)合料在施工過程中需要通過熱加工來達(dá)到預(yù)定的性能指標(biāo)。溫度分布會直接影響瀝青復(fù)合料的流動(dòng)性和黏附性，若施工溫度過低，會導(dǎo)致瀝青復(fù)合料凝固不充分，無法充分潤濕和黏附于基層或者填充料上，從而降低了復(fù)合料的結(jié)合強(qiáng)度，可能造成施工缺陷、施工質(zhì)量下降；過高的溫度會導(dǎo)致瀝青復(fù)合料的膨脹變形，使得在冷卻后會產(chǎn)生微觀空隙，降低復(fù)合料的致密度，同時(shí)也會增加結(jié)構(gòu)松散的可能性；溫度分布不均勻，復(fù)合料可能會由于熱脹冷縮產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，從而導(dǎo)致裂縫和損壞。

溫度控制貫穿瀝青復(fù)合料的出場、運(yùn)輸、鋪攤、碾壓等每一個(gè)操作環(huán)節(jié)，熱交換不可避免，在作業(yè)過程縱向存在溫度分布差異，在攤鋪機(jī)螺旋布料斷面縱向存在溫度分布差異，把握溫度分布狀態(tài)，確保復(fù)合料溫度符合工藝標(biāo)準(zhǔn)，是瀝青復(fù)合料施工必須重視的技術(shù)方面。瀝青復(fù)合料溫度檢測常見的方法是工程溫度計(jì)測量，一些工程機(jī)械本身也自帶測控溫系統(tǒng)，前者高溫操作有難度，人為誤差影響也較大，后者難免存在測量點(diǎn)固化，全面靈活機(jī)動(dòng)檢測適應(yīng)性不足的問題。紅外熱像儀可以幫助克服上述技術(shù)短板，某瀝青復(fù)合料路面施工工程中應(yīng)用紅外熱像儀進(jìn)行瀝青復(fù)合料溫度狀態(tài)分析把握，結(jié)合工程應(yīng)用，這里介紹紅外熱像儀在瀝青復(fù)合料施工中的應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)，希望為瀝青復(fù)合料施工溫度分析控制提供技術(shù)參考。

1 把握紅外熱像儀最佳拍攝測量距離

紅外熱像儀在適當(dāng)?shù)木嚯x上，通過對熱源界面進(jìn)行拍攝檢測獲得紅外熱像圖，通過模型計(jì)算獲得紅外熱像溫度數(shù)據(jù)分析圖，從而認(rèn)識和把握分析對象的溫度及分布狀態(tài)，供工程技術(shù)控制應(yīng)用，基于紅外熱像經(jīng)系統(tǒng)自動(dòng)模型計(jì)算形成的紅外熱像溫度分布柱圖，如圖1所示。

紅外熱像儀的測溫精度，跟物體自身發(fā)射率、光散射、光吸收以及儀器性能穩(wěn)定性密切相關(guān)。受環(huán)境輻射的影響，隨著測量距離的加大，瀝青復(fù)合料的平均溫度相應(yīng)降低，高、低溫區(qū)域采集結(jié)果發(fā)生變化。環(huán)境輻射影響下，隨著拍攝距離和觀測面積的加大，復(fù)合料高低溫度異常值發(fā)生情況增加，但平均溫度擬合線趨勢仍較為平滑。單點(diǎn)溫度差異性比較大，以溫度均值作為評定結(jié)果更有代表性。檢測并非攝像距離越近越好，而是要考慮檢測區(qū)域面積范圍，距離越近，檢測范圍越小，則不利于整體溫度狀態(tài)評測，反之亦然。所以，應(yīng)用紅外熱像儀進(jìn)行瀝青復(fù)合料施工溫度拍攝檢測，需要把握紅外熱像儀最佳拍攝測量距離^[1]。

為確定最佳拍攝距離，案例工程技術(shù)部門通過試驗(yàn)檢測獲得了6種拍攝距離下紅外熱像采集的溫度值、形成的溫度值曲線、溫度修正系數(shù)，分別如表1～2，圖2～3所示。

復(fù)合料實(shí)際溫度157 ℃。結(jié)合拍攝距離的差異，所掌握的溫度修正系數(shù)可如表2所示^[2]。

回歸方程：

y=0.100 1x+0.947 4 （1）

式中，x——攝像距離（m）；y——修正系數(shù)。

綜上，紅外攝像儀拍攝距離處于0.25～1 m之間時(shí)，檢測溫度和具體的問題相差比較小，溫度修正系數(shù)為±0.05之間。但是在具體的應(yīng)用環(huán)節(jié)，拍攝距離不足0.5 m時(shí)，熱像儀設(shè)備的溫度相對較高，造成拍攝速度、時(shí)間放慢，極易出現(xiàn)死機(jī)的情況。因此，在紅外熱像儀拍攝中，距離保持在0.5～1 m之間為宜。

2 紅外熱像儀在瀝青復(fù)合料施工溫度檢測分析中的應(yīng)用

2.1 分析瀝青復(fù)合料出站和進(jìn)場溫度分布狀態(tài)

（1）分析出站時(shí)溫度分布。瀝青復(fù)合料在出廠溫度控制中，屬于動(dòng)態(tài)化的過程，及時(shí)操控進(jìn)行骨料溫度控制，但是極易受到環(huán)境因素干擾影響，送至調(diào)拌鍋的骨料干濕狀態(tài)不可能始終一致，因此每次拌和出來的復(fù)合料溫度并不相同。通常狀態(tài)下，運(yùn)料車在裝滿復(fù)合料后前往測溫處插入水銀溫度計(jì)測量溫度，溫度計(jì)僅能檢測整車復(fù)合料表面的一點(diǎn)或多點(diǎn)，對于整車內(nèi)部復(fù)合料的溫度狀態(tài)把握則極易發(fā)生偏差，出站運(yùn)料車不同區(qū)域?yàn)r青復(fù)合料表面溫度如表3所示。瀝青復(fù)合料生產(chǎn)結(jié)束后，出倉時(shí)溫度會快速降低，所以需要出倉瞬間就要立即采集溫度，才能準(zhǔn)確地掌握實(shí)際溫度。為了保證人員操作的安全性，一般與卸料口保持1 m左右的距離應(yīng)用紅外熱像儀檢測。卸料時(shí)快速確定復(fù)合料的溫度，利用熱成像圖譜數(shù)顯與區(qū)分溫度，能快速測量復(fù)合料的最低溫度、最高溫度、溫度離析狀態(tài)等，確定溫度是否將符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)^[3]。

（2）分析進(jìn)場溫度分布。運(yùn)料車進(jìn)入到現(xiàn)場之后，掀開苫布時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行復(fù)合料的拍攝，測定材料表面的溫度。紅外熱像分析發(fā)現(xiàn)，瀝青復(fù)合料運(yùn)輸階段，和環(huán)境發(fā)生熱交換，造成溫度下降速度過快，并且呈現(xiàn)出不均勻變化的情況，這就是溫度離析，如表4所示。在中間部位上，瀝青復(fù)合料的溫度最高，沿著兩側(cè)逐步降低，這是因?yàn)檫\(yùn)輸環(huán)節(jié)的溫度流失嚴(yán)重所造成的。

2.2 分析瀝青復(fù)合料溫度在攤鋪機(jī)上的分布狀態(tài)

（1）檢測攤鋪機(jī)料斗溫度分布狀態(tài)。在現(xiàn)場攤鋪施工中，瀝青復(fù)合料最容易發(fā)生溫度變化的就是攤鋪機(jī)料斗與螺旋布料器，利用紅外熱像儀檢測確定，掌握這兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的溫度情況。為了重點(diǎn)了解攤鋪機(jī)料斗部位瀝青復(fù)合料溫度分布規(guī)律，通過多次拍攝并檢測復(fù)合料的溫度參數(shù)，并取溫度均值作為檢測結(jié)果，如表5所示。

數(shù)據(jù)顯示，臨近攤鋪機(jī)料斗中央部位的溫度相對較高，兩側(cè)溫度比較低。因此，在料斗兩側(cè)的部位上極易發(fā)生局部低溫結(jié)塊的問題。對于該問題來說，要及時(shí)將結(jié)塊的復(fù)合料鏟除掉，并對內(nèi)部進(jìn)行檢測，以免影響施工的效果。只有當(dāng)復(fù)合料溫度達(dá)到施工溫度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，才能開始下一步施工。為了避免這種情況的發(fā)生，可以適當(dāng)減少鋪攤機(jī)收斗的次數(shù)或持續(xù)時(shí)間，以減少鋪攤機(jī)料斗中溫度比較低的復(fù)合料比例。同時(shí)應(yīng)注意控制瀝青復(fù)合料的溫度，確保其符合施工標(biāo)準(zhǔn)，提高施工質(zhì)量。

（2）螺旋布料器的工作區(qū)域內(nèi)進(jìn)行溫度檢測。在螺旋布料器停機(jī)待料的環(huán)節(jié)，設(shè)備內(nèi)部的材料溫度流失速度加快，這是造成溫度難以控制的重要原因。對于該區(qū)域來說，應(yīng)用紅外熱像儀展開溫度測試，多次拍攝之后獲得平均參數(shù)值，如表6所示。

數(shù)據(jù)顯示，布料器處的瀝青復(fù)合料溫度分布呈現(xiàn)出明顯的V字形規(guī)律，溫度兩側(cè)較低、中央較高。檢測結(jié)果顯示，瀝青復(fù)合料的溫度與施工規(guī)范中的要求存在一定差異，不利于有效壓實(shí)，因此需要采取將表面低溫瀝青復(fù)合料鏟除處理。

2.3 分析瀝青復(fù)合料攤鋪時(shí)的溫度分布狀態(tài)

2.3.1 時(shí)間縱向上的溫度分布規(guī)律分析

瀝青復(fù)合料經(jīng)過拌和站的運(yùn)輸之后，從出廠到使用遵循如下過程：首先，將粗細(xì)集料全部都投入到烘干筒內(nèi)烘干，進(jìn)行篩分、干拌等處理，加入適當(dāng)比例的瀝青材料，開展?jié)癜杼幚?，并投入到料倉內(nèi)。在干拌、濕拌階段，骨料溫度加熱到規(guī)定范圍內(nèi)。但是因?yàn)樵O(shè)備內(nèi)存在溫度慣性，所以控制精度比較低，且粗細(xì)骨料加熱時(shí)間沒有明確規(guī)定，需要人員經(jīng)驗(yàn)開展判斷，也不能根據(jù)骨料含水率的變化做出調(diào)整，這就使得溫度控制難度升高。經(jīng)過對熱像儀檢測發(fā)現(xiàn)，每臺車開展攤鋪前3 min，瀝青溫度會持續(xù)降低，并不是時(shí)刻保持在最佳鋪筑溫度范圍內(nèi)。這就說明，瀝青復(fù)合料的溫度縱向分布不是固定不變的，一般在攤鋪結(jié)束前3～4 min是最大值^[4]，如圖4所示。

圖4反映出瀝青復(fù)合料的溫度隨著攤鋪時(shí)間的縱向分布變化。這是因?yàn)樯弦慌_車復(fù)合料攤鋪末期會殘留部分溫度較低的復(fù)合料，下一臺車進(jìn)行卸料時(shí)，臨近尾部的溫度相對較低，隨著攤鋪不斷進(jìn)行，會有明顯的溫度較低區(qū)。這一現(xiàn)象表明，隨著攤鋪過程的進(jìn)行，瀝青復(fù)合料的溫度分布也在不斷變化，而這種變化會直接影響到路面的質(zhì)量和性能。

檢測數(shù)據(jù)顯示，料車內(nèi)的瀝青復(fù)合料溫度處于151～161℃之間。經(jīng)過連續(xù)性攤鋪2～3 min后，檢測溫度參數(shù)，就能基本獲取攤鋪環(huán)節(jié)的復(fù)合料隨時(shí)間的溫度變化最小值；攤鋪結(jié)束前3～4 min進(jìn)行檢測，能基本確定復(fù)合料隨著時(shí)間變化最大值。

經(jīng)過以上分析，了解目前瀝青復(fù)合料攤鋪環(huán)節(jié)溫度變化規(guī)律。此外，對運(yùn)料車的瀝青復(fù)合料進(jìn)行溫度的測定，從而為后續(xù)碾壓工作開展提供支持，現(xiàn)場施工作業(yè)順利完成，提高施工效率。比如，攤鋪機(jī)卸載的最后3 min至后一輛車卸料前3 min，根據(jù)要求進(jìn)行碾壓變化增加或者縮短碾壓距離，使得溫度下降前完成碾壓作業(yè)，保證鋪攤瀝青復(fù)合料間隙率均勻。

2.3.2 分析瀝青復(fù)合料橫向溫度分布

鋪攤機(jī)有效鋪攤寬度可達(dá)10.5 m或11 m。從瀝青復(fù)合料從卸料車輸送到鋪攤機(jī)兩端的時(shí)間差來看，溫度在傳輸過程中會呈現(xiàn)橫向分布規(guī)律，過程中溫度會有所降低。通過測量不同位置剛剛鋪攤出來的復(fù)合料即時(shí)溫度值，可以準(zhǔn)確地分析評價(jià)瀝青復(fù)合料橫向溫度分布均勻性。瀝青復(fù)合料橫向溫度分布差異多發(fā)生在鋪攤機(jī)收斗，一般路肩側(cè)的溫度比較低，類似呈現(xiàn)“V”形溫度分布規(guī)律。

數(shù)據(jù)顯示，與中心位置較遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)，溫度比較低，臨近攤鋪機(jī)中央部位的溫度是最高的。攤鋪機(jī)不斷開展運(yùn)行，不斷地收斗、添加新料，溫度變化與“V”形比較相似，形式是兩側(cè)低、中間高。

2.3.3 豎向溫度分布規(guī)律

豎向溫度分布狀態(tài)如表7所示，瀝青復(fù)合料完成攤鋪后，其表面分別與下層和大氣接觸，因此上下層之間必然存在溫度差。通過分析溫度檢測數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確評估瀝青復(fù)合料溫度的垂向分布均勻性。下層表面溫度和鋪攤的瀝青復(fù)合料下表面溫度對復(fù)合料上下層連接處的溫度影響較大。如果瀝青復(fù)合料溫度過低，下層材料將無法有效地黏合。

3 結(jié)語

該文分析了紅外熱像儀在瀝青復(fù)合料施工溫度測量和相關(guān)技術(shù)研究。

（1）介紹了紅外熱像儀最佳拍攝測量距離分析成果，建議紅外熱像儀的拍攝距離以控制在0.5～1 m之間。

（2）介紹了案例工程應(yīng)用紅外熱像儀進(jìn)行瀝青復(fù)合料施工溫度檢測的做法及相關(guān)分析成果，包括應(yīng)用紅外熱像儀分析瀝青復(fù)合料出站和進(jìn)場溫度分布狀態(tài)、分析瀝青復(fù)合料溫度在攤鋪機(jī)上的分布狀態(tài)、分析瀝青復(fù)合料攤鋪時(shí)的溫度分布狀態(tài)。

（3）工程案例中分析發(fā)現(xiàn)，料車斗中間部位混合料溫度最高，以“V”形分布；碾壓環(huán)節(jié)開始之后，復(fù)合料的溫度變化在攤鋪后2～3 min處于最低，在臨近結(jié)束3～4 min處于最高；溫度橫向變化以“V”形存在，路幅中間相對較高，路肩部位溫度較低；豎向溫度測量中，表面與底面溫度最低，中間部位溫度最高。

（4）紅外熱像儀在瀝青路面施工中瀝青離析溫度控制測量上也適用，因篇幅原因未述及，有待另文介紹。

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收稿日期：2023-10-15

作者簡介：鄧名?。?986—），男，本科，工程師，從事公路橋梁建設(shè)管理工作。