華瑞通用紅外熱像儀監(jiān)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，有些地方甚至都沒有溫度離析這個概念。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(xiàn)溫度差異的現(xiàn)象。瀝青路面中瀝青混合料的溫度分布是一個場域，傳統(tǒng)的瀝青混合料溫度監(jiān)測方法因其隨意性、延時性、局限性、安全性，不能真實、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程中不僅有燙傷或壓路機碾壓的危險而且需要經(jīng)過一定的時間才能準確的測量出物體的溫度，特別是在SMA瀝青混合料施工時很難滿足測量的需要，一般不予推薦使用;熱電偶溫度計插入法以及紅外射線溫槍法，它們所測得的溫度都是一個點，不能代表這個點鄰域內的整體溫度分布狀況，不能真實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，不但能測點溫度更重要的是能反映這個點鄰域內溫度場的溫度分布狀況。國外普遍采用紅外熱像儀作為監(jiān)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(jiān)控的應用尚屬首例。

紅外熱像儀工作原理

紅外熱像儀系統(tǒng)分為主動式紅外成像系統(tǒng)和被動式紅外成像系統(tǒng)，本次試驗所采用的華瑞通紅外熱像儀為被動式紅外成像系統(tǒng)，即利用物體本身自然發(fā)射的紅外輻射來探測物體。通過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(jù)的客觀基礎。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(xiàn)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。通過紅外攝像儀繪制整個路面區(qū)域的熱量分布圖，從而監(jiān)測和解決施工中出現(xiàn)的溫度離析現(xiàn)象。

紅外熱像儀在瀝青混凝土路面溫度監(jiān)測的應用

雖然我國的現(xiàn)行規(guī)范對瀝青混合料的施工提出了明確的溫度要求，但是并沒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、碾壓等階段進行瀝青混合料的溫度監(jiān)測，并借鑒此標準來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(jiān)測

集料從冷料倉過來輸送至加熱滾筒，爾后經(jīng)過提升篩分，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行溫度監(jiān)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，說明在拌合過程中瀝青混合料溫度分布較均勻無離析。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1、點2、點3的溫度分別為180℃、179℃、179℃;區(qū)域1、2、3所顯示的是區(qū)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型為SUP－13，瀝青選材為SBS改性瀝青，規(guī)范要求混合料廢棄溫度為195℃，符合瀝青混合料出場溫度要求。經(jīng)過對拌和成型的瀝青混合料在出口用紅外熱像儀進行300次的溫度監(jiān)控試驗，發(fā)現(xiàn)其溫度波動在3～5℃之間，根據(jù)NCHRP標準屬于無溫度離析狀態(tài)。

運輸－攤鋪階段瀝青混合料溫度監(jiān)測

采用紅外熱像儀對運輸階段瀝青混合料進行檢測。瀝青混合料運輸車卸料初期以及卸料末期的溫度監(jiān)測圖。在瀝青混合料運輸車開始卸料時拍攝的，靠近汽車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1、點2、點3的溫度分別為181℃、178℃、175℃;區(qū)域1、2、3所顯示的是區(qū)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(qū)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1、點2、點3的溫度分別為153℃、90.9℃、118℃;區(qū)域1、2、3所顯示的是區(qū)域內的最大溫度值，其值分別為166℃、164℃、145℃。十字頭點2溫度顯示90.9℃是因為所探測部分為靠近汽車邊部的溫度，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溫度分布?？梢钥闯鲞\輸車在卸料初期車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間而不能瞬時完成，加之混合料內部存在“燜料”現(xiàn)象，不致與周圍環(huán)境進行熱交換，所以顏色分布均勻溫度離析現(xiàn)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(jù)NCHRP標準屬于重度離析狀態(tài)。造成以上結果的原因有:(1)由于是車廂前部和頂面聚集的低溫料(2)瀝青混合料在卸料過程中，混合料表面不斷的與周圍空氣進行熱交換，不能形成穩(wěn)定的溫度“屏蔽區(qū)”。

攤鋪－碾壓階段瀝青混合料溫度監(jiān)測

紅外熱成像圖顏色分布均勻，也可直觀讀出十字頭點1、點2、點3的溫度分別為171℃、166℃、173℃;區(qū)域1、2、3所顯示的是區(qū)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(jù)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(wěn)對接縫平整度起保障作用，同時瀝青混合料不致沾染在熨平板上，減少起步拉毛現(xiàn)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程中，由于不斷的旋轉，混合料與環(huán)境空氣不斷的進行熱交換，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出現(xiàn)集料離析情況，如圖4紅線所示。在紅外熱成像圖呈現(xiàn)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(qū)域壓實度不夠進而影響路面平整度。

碾壓階段瀝青混合料溫度監(jiān)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(tǒng)的檢測方法存在一個時間延續(xù)的過程。當溫度值趨于穩(wěn)定時，所檢測的數(shù)據(jù)結果偏小不能代表實際的碾壓溫度值。紅外熱像儀的溫度檢測不存在時間延續(xù)性，可瞬時準確讀出當下的溫度值。

瀝青混合料初壓階段溫度監(jiān)測，十字點1所在位置為膠輪碾壓過后的溫度，顯示為143℃。比十字點3所在位置即膠輪未碾壓部分溫度150℃低7℃;而區(qū)域1即膠輪碾壓部分溫度顯示為162℃，區(qū)域3即膠輪未碾壓部分溫度顯示為160℃，比區(qū)域1低2℃。究其原因在于，壓路機初壓時，碾壓過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行熱交換;而沒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，隨著碾壓過程的不斷進行，瀝青混合料溫度越來越小。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(jù)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(jiān)控有一個比較直觀的反映，便于及時對離析點進行動態(tài)處理;

(2)瀝青混合料級配離析會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(wěn)定，在瀝青混合料碾壓階段溫度變化差異較大。