第二次世界大战的战火熄灭以后，许多国家汲汲于重建和发展经济，纷纷进行大规模的基础设施建设。

但是，在年以前，在现场测定土壤和集料密度只有一种标准方法——操作人员必须在地面挖一个洞，往里面填满沙子，计算出密度，然后取一个试样到实验室测定含水量。这就是灌砂法。

使用这种方法检测，每次至少耗费半个小时（含水量的检测结果还要等到第二天试样烘干了以后才会得到），操作人员还特别容易出差错，最大的缺点是，这种检测方法是破坏性的——它留下了一个必需修复的洞。

在现场测定沥青路面密度，也只能使用钻孔法得到一个芯样，再把它带回实验室，称出重量，测量体积，然后计算密度。

如此费时费力，怎么能保证工程项目的质量和建设速度？于是，世界各国开始研究利用核技术测定建筑材料的密度、含水量以及其他指标。

到了年，核子密度仪在硬件设计和软件应用方面有了显著的改进。便携式核子仪可以对土壤和沥青路面进行高精度的快速检测，并且消除了由于土壤类型以及化学成分不同而导致的检测偏差。新的仪器设计使用高效的现代电子技术，变得轻便、可靠、易于操作；八十年代以后，安装了可以进行现场编程的微处理器，能够直接从显示器读取测量结果，更进一步地减少了现场检测操作人员的工作量。

在此后的三十多年时间里，由于核子密度仪具有其他检测方法所不具备的准确、快速、经济和无损等优点，将其用于土工材料密度和含水量检测便成了业界的标准做法。

虽然核子密度仪使用起来非常安全，从来没有对操作人员产生危害，但是，毕竟它使用了同位素放射源，出于对辐射的忧虑，许多人希望不使用同位素，照样可以获得准确、快速的检测结果。于是，无核技术便应运而生了。

先后有数十种无核密度和湿度检测技术被成功转化为产品，比如GeoGauge、EDG、PT和PQI等等，每一种产品在问世时都被叫做无核密度仪，宣称可以取代核子密度仪。换言之，“无核密度仪”这个概念在不同的时期代表不同的内容。

PQI

由于核子密度仪使用了放射性物质，故需要对操作人员进行培训，对仪器的妥善存放与运输也有特殊要求。每年还需要为重新授权、维护以及重新标定支出美元的费用。

无论核子密度仪还是无核密度仪，都有一个明显的短板——两种方法都需要接触沥青路面，让设备在测量点保持静止；每次耗时几分钟，意味着只能稀稀疏疏地选择测量点，没办法准确地反映对于确保摊铺质量而言十分重要的沥青路面空隙率变化。

还有一种无损检测方法，使用了无线电波，可以在短时间内对大片路面进行实时测量。沥青路面反射的无线电波可以用来直接计算介电值，然后与密度的相对指标空隙率关联。

人们掌握空隙率与路面状况的初始关系已经有很长时间了。20世纪90年代末期，美国德州交通研究所（TTI）发现了由透地雷达（GroundPenetratingRadar，简称GPR）的结果计算所得的电介质与空隙率的关系。

透地雷达的基本原理

后来，研究人员开发了一种使用红外和无线电波技术改进沥青混合料和压实质量评估的工作方法。之后，他们积极寻求商业化，以便各州交通运输部门均能轻易地使用。

以前，使用GPR技术需要专门的设备、大量的数据解释和一些手动步骤。年，德州交通研究所开始与地球物理测量系统公司（GSSI）合作，将组件整合成一个简化的、便于操作的设备，它可以实时描述沥青混合料的均匀性。这次合作被联邦公路管理局列入美国公路战略研究计划（SHRP2），足见意义之重大。

在接下来的几年里，GSSI开发了新的沥青密度评估工具PaveScanRDM，并且被德州交通研究所用在一些试点研究项目中。非接触的PaveScan技术使用的传感器沿着车道行走每半英尺就可以输出一次测量数据，也就是说，一英里的路可以得到大约个测量数据。

PaveScanRDM

德州交通研究所的研究证实，PaveScan克服了以往的硬件、数据处理与操作人员的专业知识等障碍，GPR的检测结果为沥青路面密度与均匀性提供了量化评估。

GSSI接着又开发了一个可以装载在车辆上面的三通道系统。借助分别安装在两条轮迹带及中间位置的三个传感器，PaveScan可以在移动的过程中获取空隙率的测量结果。由于使用了三个传感器，一英里的路可以得到大约个测量数据——这个过程只需要20分钟。

使用一个传感器的PaveScanRDM

使用三个传感器的PaveScanRDM

PaveScanRDM系统具有许多优点。首先，它可以确保新铺路的沥青完整性，全部竣工区域的空隙率都可以得到精确的检测结果。其次，它简单易用，不需要掌握太多专业技能就可以上手。再次，这种检测方法非常快速，还适合置于车上。最后，不再需要操作人员站在滚滚车流旁边，保证人员安全的好处就无需多言了。

在美国公路战略研究计划的资金支持下，截至年6月，已经有4台三通道PaveScanRDM被德州交通研究所、明尼苏达州运输部、缅因州运输部和内布拉斯加州运输部用于沥青路面的现场检测。

■注：核子密度仪和无核密度仪部分内容参考了百度百科。

E/N/D

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