способ контроля уплотнения асфальтобетонных покрытий и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ контроля уплотнения асфальтобетонных покрытий, включающий пропускание через поверхностный слой покрытия переменного электрического поля, создаваемого разнополярными электродами датчика, и измерение электроемкости покрытия, отличающийся тем, что вначале определяют значение воздушного зазора в плоскости контакта электродов с покрытием путем измерения электроемкости при минимальном расстоянии между разнополярными электродами, соизмеримом с возможной величиной зазора между покрытием и электродами, и сравнения ее с предварительно полученными известным методом "песчаного пятна" значениями усредненного воздушного зазора при известном значении электроемкости, затем измеряют значение электроемкости при расстоянии между разнополярными электродами, соизмеримом с толщиной покрытия, и по полученному значению и значению усредненного воздушного зазора определяют коэффициент уплотнения путем сравнения указанных показателей с предварительно полученными лабораторными значениями коэффициента уплотнения асфальтобетона того же состава.

2. Устройство для контроля уплотнения асфальтобетонных покрытий, содержащее электродный датчик для пропускания переменного электрического поля через поверхностный слой покрытия и соединенный с ним через коммутационную систему измеритель электроемкости, отличающееся тем, что электроды датчика смонтированы в одной плоскости с возможностью плотного контакта с поверхностью покрытия и размещены между собой с минимальным расстоянием, соизмеримым с усредненным воздушным зазором, и максимальным расстоянием, соизмеримым с толщиной покрытия, а коммутационная система выполнена с возможностью соединения измерителя электроемкости поочередно с электродами с минимальным и максимальным расстоянием между разнополярными электродами.

Описание изобретения к патенту

Заявляемое изобретение относится к области строительства, в частности к технике контроля уплотнения асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог, аэродромов, гидротехнических сооружений, площадок, полов промышленных зданий и т.д. в процессе их укладки.

Известен способ контроля уплотнения асфальтобетонных покрытий, включающий пропускание через поверхностный слой покрытия переменного электрического поля, создаваемого разнополярными электродами датчика, и измерение электроемкости покрытия (патент Великобритании N 1381921, G 01 N 27/02, опубл. 21.01.75 г. - прототип).

Недостатком известного способа является низкая точность контроля уплотнения, т. к. не учитывается изменение усредненного воздушного зазора между поверхностью контролируемого покрытия и находящихся на нем электродов при перемещении по поверхности, что искажает значение параметра контроля - электроемкости покрытия. В принципе этот зазор можно определить по известной методике "песчаного пятна", которую используют для оценки шероховатости. Величина зазора в этом случае равна пошедшему на его заполнение объему очень мелкого песка, отнесенного к площади "песчаного пятна". Такое определение воздушного зазора трудоемко и требует большого количества времени и песка на всех местах контроля. Кроме того, размещение одной из электродных систем выше контролируемого покрытия ведет к потере чувствительности измерительного прибора и потому точности уплотнения.

Задачей заявляемого способа является повышение точности контроля уплотнения асфальтобетонных покрытий при одновременном снижении трудоемкости и времени контроля в процессе укладки на стройплощадке.

Поставленная задача решается тем, что в способе контроля уплотнения асфальтобетонных покрытий, включающем пропускание через поверхностный слой покрытия переменного электрического поля, создаваемого разнополярными электродами датчика, и измерение электроемкости покрытия, вначале определяют значение усредненного воздушного зазора в плоскости контакта электродов с покрытием путем измерения электроемкости при минимальном расстоянии между разнополярными электродами и сравнения ее с предварительно полученными известным методом "песчаного пятна" значениями усредненного воздушного зазора при известных значениях электроемкости, затем измеряют значение электроемкости при расстоянии между разнополярными электродами, соизмеримом с толщиной покрытия, и по полученному значению и значению усредненного воздушного зазора определяют коэффициент уплотнения путем сравнения указанных показателей с предварительно полученными лабораторными значениями коэффициента уплотнения асфальтобетона того же состава.

Вначале в месте контроля измеряют электроемкость при минимальном расстоянии между разнополярными электродами для возможности косвенного определения усредненного воздушного зазора, характеризующего шероховатость покрытия. В этом случае расстояние между разнополярными электродами минимально и соизмеримо с величиной усредненного воздушного зазора между поверхностью покрытия и электродами, контактирующими с ним.

Предварительно известным методом "песчаного пятна" определяют в нескольких местах покрытия значения усредненного воздушного зазора между электродами и уложенным покрытием и соответствующие им значения электроемкости и составляют их зависимость в виде таблицы или графика. Это позволяет получаемые в процессе контроля значения электроемкости при минимальном расстоянии между электродами в различных точках поверхности сравнить с указанной зависимостью и косвенно определить усредненный воздушный зазор в любой точке поверхности.

В местах предварительного контроля определяют также электроемкость при максимальном расстоянии между электродами, соизмеримом с толщиной покрытия, и в лабораторных условиях определяются значения коэффициентов уплотнения образцов покрытия из тех же мест контроля. Значения этих показателей позволяют составить их зависимость с учетом известных значений воздушного зазора, определенных методом "песчаного пятна", и в дальнейшем определять коэффициент уплотнения в любой точке покрытия по значению электроемкости при максимальном расстоянии между электродами и косвенно определенному значению усредненного воздушного зазора.

Таким образом, указанные отличия сообщают заявляемому способу новый технический эффект - одновременное определение коэффициента уплотнения и усредненного воздушного зазора путем измерения одного параметра контроля - электроемкости, что позволяет контролировать уплотнение с поправкой на шероховатость без определения усредненного воздушного зазора методом "песчаного пятна" в каждой точке контроля.

Известно устройство для контроля асфальтобетонных покрытий, содержащее электродный датчик для пропускания переменного электрического поля через поверхностный слой покрытия, и соединенный с ним измеритель электроемкости (патент Великобритании N 1381921, G 01 N 27/02, опубл. 29.01.75 г. - прототип).

Недостатком устройства является невозможность определения им коэффициента уплотнения покрытия с поправкой на шероховатость, что снижает точность контроля.

Задачей заявляемого устройства является повышение точности контроля за счет возможности определения с его помощью усредненного воздушного зазора, характеризующего шероховатость покрытия.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для контроля уплотнения асфальтобетонных покрытий, содержащем электродный датчик для пропускания переменного электрического поля через поверхностный слой покрытия, и соединенный с ним через коммутационную систему измеритель электроемкости, - электроды датчика смонтированы в одной плоскости с возможностью плотного контакта с поверхностью покрытия и размещены между собой с минимальным расстоянием, соизмеримым с усредненным воздушным зазором, и максимальным расстоянием, соизмеримом с толщиной покрытия, а коммутационная система выполнена с возможностью соединения измерителя электроемкости поочередно через переключатель с электродами с минимальным и максимальным расстоянием между разнополярными электродами.

Все электроды датчика смонтированы в одной плоскости с возможностью плотного контакта с поверхностью покрытия для более точного измерения электроемкости поверхностного слоя.

Разнополярные электроды размещены между собой с минимальным расстоянием для косвенного определения усредненного воздушного зазора, а с максимальным расстоянием - для определения коэффициента уплотнения.

Коммутационная система выполнена с возможностью соединения измерителя электроемкости поочередно через переключатель с электродами с минимальным и максимальным расстоянием для измерения одним устройством двух показателей электроемкости, характеризующих уплотнение и шероховатость.

Таким образом, указанные отличия сообщают заявляемому устройству новый технический эффект - возможность косвенного определения с его помощью усредненного воздушного зазора, что повышает точность контроля и расширяет функциональные возможности прибора.

Способ контроля осуществляют в следующей последовательности.

В нескольких местах контролируемого покрытия устанавливают электродный датчик, создающий переменное электрическое поле в поверхностном слое, и измеряют значение электроемкости при минимальном расстоянии между разнополярными электродами, соизмеримом с возможной величиной зазора между покрытием и электродами. Такое решение основано на том, что эффективная глубина проникания электрического поля равна расстоянию между электродами разноименной полярности. Известным методом "песчаного пятна" на местах измерения электроемкости выполняют прямые измерения значений усредненного воздушного зазора и составляют таблицу или градуировочный график "электроемкость - величина усредненного воздушного зазора". Затем в тех же местах покрытия измеряют значение электроемкости при максимальном расстоянии между разнополярными электродами, соизмеримом с толщиной контролируемого покрытия. По известному лабораторному методу определяют коэффициенты уплотнения вырубок асфальтобетонного покрытия в тех же местах измерения электроемкостей при ранее найденных значениях усредненного воздушного зазора методом "песчаного пятна" и составляют градуировку значений "электроемкость - коэффициент уплотнения - усредненный воздушный зазор". Таким образом, проводят градуировочные испытания при минимальном и максимальном расстоянии между разнополярными электродами.

Отградуированное устройство устанавливают в любом месте контролируемого покрытия и по результатам измерений элекроемкостей при минимальном и максимальном расстоянии между разнополярными электродами по первой градуировочной таблице определяют значение усредненного воздушного зазора и по второй коэффициент уплотнения.

Пример осуществления способа.

Перед контролем уложенного асфальтобетонного покрытия проводили градуировочные испытания. Для этого в нескольких местах покрытия измеряли электроемкость при минимальном расстоянии между разнополярными электродами, соизмеримом с возможной величиной зазора (шероховатости покрытия), и методом "песчаного пятна" выполняли прямые измерения значений усредненного воздушного зазора. По результатам замеров составляли таблицу 1 (градуировочный график) "электроемкость - усредненный воздушный зазор".

В тех же местах контроля измеряли электроемкость при максимальном расстоянии между разнополярными электродами, соизмеримом с толщиной покрытия, и в лабораторных условиях определяли коэффициент уплотнения вырубок асфальтобетонного покрытия в местах замера электроемкости. По полученным результатам составили таблицу 2 "коэффициент уплотнения - электроемкость - усредненный воздушный зазор".

Отградуированное устройство протаскивали, подобно санкам, по контролируемому покрытию и в любом месте контроля по результату измерения электроемкости при минимальном расстоянии между разнополярными электродами по таблице 1 косвенно определяли усредненный воздушный зазор. Например при электроемкости C₁= 80,7 пФ усредненный воздушный зазор составил 2,0 мм. По значению электроемкости при максимальном расстоянии между разнополярными электродами, соизмеримом с толщиной покрытия, определяли по таблице 2 значение коэффициента уплотнения. Например, при C₂= 57,3 пФ и при усредненном воздушном зазоре 2,0 мм коэффициент уплотнения составил 0,98.

В недоуплотненные места направляли необходимый каток. С увеличением числа проходов данного катка уплотняющее воздействие ослабевает, о чем свидетельствует уменьшение прироста электроемкости датчика в месте контроля. Стабилизация значения электроемкости служит сигналом прекращения уплотнения данным катком, своевременная замена которого более тяжелым будет способствовать оптимизации процесса уплотнения покрытия при достижении требуемого коэффициента уплотнения асфальтобетона.

Для определения коэффициента уплотнения в случае изменения состава асфальтобетонной смеси необходимо обновление градуировок для определения усредненного воздушного зазора и коэффициента уплотнения.

На фиг. 1 показана схема соединения электродов датчика с измерителем электроемкости для контроля шероховатости асфальтобетонных покрытий; на фиг. 2 - схема соединения электродов с измерителем электроемкости для контроля уплотнения асфальтобетонных покрытий.

Устройство для контроля асфальтобетонных покрытий содержит электронный датчик, в котором электроды выполнены в виде опорных краевых пластин 1 и струн 2 и смонтированы с возможностью плотного контакта с поверхностью покрытия при установке на нее датчика. Электроды сгруппированы в несколько узлов, в которых струны расположены с минимальным расстоянием между собой (до 4 мм). Узлы электродов из нескольких струн расположены друг от друга на расстоянии, соизмеримом с толщиной покрытия ( 40 мм). Все электроды 1 и 2 соединены с измерителем электроемкости 3 через коммутационную систему 4. Коммутационная система 4 обеспечивает две схемы (фиг. 1 и 2) соединения электродов датчика с измерителем 3, отличающиеся расстоянием между разнополярными электродами. Переменный электрический потенциал, создаваемый генератором измерителя (не показан) обозначен на клеммах измерителя и электродах в определенное мгновение знаками противоположной полярности + и - (фиг. 1 и 2).

Устройство работает следующим образом.

Электродный датчик, соединенный с измерителем 3, устанавливают на поверхность контролируемого покрытия. Все электроды 1 и 2 находятся в тесном контакте с поверхностью покрытия. Через коммутационную систему 4 подключают электроды 1 и 2 датчика к измерителю 3 по схеме для контроля шероховатости (фиг. 1), обеспечивающий разноименную полярность электродов в каждом узле, измеряют значение электроемкости при минимальном расстоянии между разнополярными электродами и по градуировочной зависимости (табл. 1) косвенно определяют значение воздушного зазора. Затем коммутатором (на чертеже не показан) переключают электроды 1 и 2 на схему для контроля уплотнения асфальтобетона (фиг. 2), обеспечивающую разноименную полярность электродов соседних узлов, измеряют значение электроемкости при максимальном расстоянии между разнополярными электродами и по градуировочной зависимости таблицы 2 определяют коэффициент уплотнения при определенной величине усредненного воздушного зазора. Таким образом, на любом месте покрытия косвенно определяют усредненный воздушный зазор и соответствующий ему коэффициент уплотнения.