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噪聲試驗路不同類型瀝青混合料性能對比研究,瀝青網,sinoasphalt.com
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噪聲試驗路不同類型瀝青混合料性能對比研究
2018年12月29日    閱讀量:22108    新聞來源:瀝青網 sinoasphalt.com  |  投稿

噪聲試驗路路面是機動車強檢試驗場用來測試車輛與輪胎接觸噪聲大小的一種特殊道面。噪聲測試的目的是限制不符合國標要求的車型生產,以降低機動車環境噪聲污染。按照國際統一標準,噪聲試驗路測試場地的基本要求為水平、堅實、平整,以場地中心為基點半徑50m的范圍內無大的聲音反射物,且試驗路面不應產生過大的輪胎噪聲中國瀝青網sinoasphalt.com

噪聲試驗路除了滿足常規路面的基本性能要求外,還必須滿足噪聲試驗路特有的吸聲系數要求。吸聲系數是衡量噪聲試驗路成功與否的關鍵指標,為了使測試結果更具準確性,一般要求噪聲試驗路有較低的吸聲系數。一些研究認為,吸聲系數受瀝青混合料級配,壓實瀝青混合料的空隙率、構造深度等影響。依托重慶市機動車試驗建設項目,本文通過試驗研究對比不同級配瀝青混合料的吸聲系數,并分析空隙率與構造深度對瀝青混合料吸聲系數的影響,為該建設項目推薦滿足技術要求的噪聲試驗路特殊道面混合料類型。

評價方案與方法

試驗原材料與級配類型

試驗原材料采用I-D級SBS改性瀝青、HD-II型抗車轍劑、石灰巖礦粉和玄武巖碎石,各材料技術性能良好。設計了AC-8、AC-13及SMA-13三種密級配瀝青混合料,抗車轍劑摻量均為0.3%。

吸聲系數測試方法

吸聲系數測試采用駐波管法。測試時,聲頻信號發生器發出單頻聲波并在駐波管內形成平面聲波,聲波在管內前進遇到瀝青馬歇爾試塊時會發生反射。反射聲波與入射聲波疊加就會形成駐波,駐波在管內有聲壓極大值和極小值,一旦測出聲壓極大值Pmax和極小值Pmin,就可以求得吸聲系數。需注意的是,吸聲系數的測試結果與入射聲波的頻率直接相關,不同頻率會有不同的吸聲系數。本次試驗測試時,根據GB1495—2002《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法》規定,測試頻率確定為400~1600Hz(該頻段屬于交通噪聲頻率)。采用駐波管法對3種瀝青混合料的吸聲系數進行了測試。吸聲系數計算公式如下:a=4×10ΔL/20/1+10ΔL/20(1)式中:a為吸聲系數;ΔL為聲壓極大值Pmax與聲壓極小值Pmin之差,dB。

混合料性能試驗結果分析

考慮重慶機動車強檢試驗場噪聲試驗路的氣候、環境及交通特點,采用60℃車轍試驗、50℃浸水漢堡車轍試驗、真空飽水馬歇爾試驗及低溫小梁彎曲試驗來評價3種級配混合料的性能。

可以看出,對于動穩定度而言,AC-8瀝青混合料最小,SMA-13瀝青混合料最大,AC-13瀝青混合料介于二者之間。可以看出,3種瀝青混合料均達到了20000次的最終碾壓次數,說明3種瀝青混合料均具有良好的抗車轍性能;比較最終車轍深度,發現AC-8瀝青混合料的最大,SMA-13瀝青混合料的最小,這與動穩定度試驗結果趨勢基本一致。

還可以看出,在達到最終碾壓次數20000次的過程中,3種瀝青混合料均未發生集料剝落現象。可知,浸水48h后3種瀝青混合料的殘留穩定度差異不大,均不小于85%。因此,可以認為本文設計的3種瀝青混合料均表現出了良好的抗水損害性能。

可以看出,對于最大彎拉應變、抗彎拉強度或勁度模量而言,3種瀝青混合料低溫抗開裂性能有差異,即SMA-13瀝青混合料最優,AC-8瀝青混合料次之,AC-13瀝青混合料相對最差。但如果僅以規范規定的最大彎拉應變來評價,3種瀝青混合料均可以滿足最大彎拉應變不小于2500με的使用要求。

吸聲系數試驗結果分析

級配對吸聲系數的影響

采用馬歇爾試件來測試AC-8、AC-13及SMA-13三種瀝青混合料的吸聲系數。測試頻率區間為400~1600Hz。

可以看出,不同頻率段3種瀝青混合料的吸聲系數均會發生變化,基本都在800~1200Hz范圍內達到較大值;而在此頻率段以外,吸聲系數均較小。

此外,本文設計的3種瀝青混合料空隙率大致相當(約4%),但實際表現出來的吸聲效果卻有較大差異,其中SMA-13瀝青混合料吸聲系數最大,AC-13瀝青混合料次之,AC-8瀝青混合料最小。可見,雖然吸聲效果直接受混合料空隙率的影響,但混合料的級配特性(內部構造)對吸聲效果的影響也不能忽略。分析認為,SMA瀝青混合料是由瀝青瑪蹄脂填充碎石骨架組成的骨架嵌擠密實結構,該結構使通過空隙進入混合料內部的聲波軌跡變長,聲音受到骨架阻擋的次數增多,聲波在空隙間發生折射與反射所損失的能量與噪聲聲波消失的部分也增多,故其表現出來的吸聲系數相比AC連續級配更大。

為探討構造深度對瀝青混合料吸聲系數的影響,對3種瀝青混合料的構造深度進行了測試,并建立了構造深度與吸聲系數的關系。

可以看出:1)SMA-13瀝青混合料平均構造深度約為0.85mm,AC-13與AC-8瀝青混合料平均構造深度分別約為0.6與0.5mm,可見,間斷骨架密實結構混合料的構造深度略大于連續密級配混合料;2)吸聲系數與構造深度存在線性變化關系,構造深度越大,混合料的吸聲系數也越大,這是因為路面較大的構造深度致使聲音進入路面內部空隙的機會增多,導致聲音在路面內部發生反射的次數增多,聲波的能量消耗也就增多,從而增大了吸聲效果,體現為吸聲系數增大。

抗車轍劑對吸聲系數的影響

對3種瀝青混合料摻加0.3%的抗車轍劑,測定其吸聲系數,并與未摻加抗車轍劑的混合料吸聲系數進行對比。

試驗結果進行分析,發現摻加抗車轍劑后,3種類型瀝青混合料所有頻段的吸聲系數均有不同程度的增大,說明抗車轍劑對瀝青混合料的吸聲性能具有改善作用。分析認為,瀝青混合料的吸聲性能與混合料內部空隙結構及表面紋理直接相關,而抗車轍劑可以改善瀝青混合料的使用性能,這樣便可能會改變混合料的內部結構和表面紋理,從而可能間接改變壓實瀝青混合料的吸聲效果。

汽車試驗場噪聲試驗路對吸聲系數的要求是宜小不宜大,因此從這方面講,摻加抗車轍劑不利于吸聲效果控制;但如果摻加了抗車轍劑后,吸聲系數雖有所增加,但始終保持在技術要求范圍內,且同時還可顯著提高路面的抗車轍性能和耐久性的話,則施工時可添加抗車轍劑。

基于吸聲系數的混合料類型優選

噪聲試驗路表面層要求壓實瀝青混合料吸聲效果不能過高,即要求壓實后的瀝青表面層對于汽車噪聲的吸聲程度在較小范圍內。根據規定,噪聲試驗路其行駛車道在400~1600Hz頻段間其吸聲系數平均值應不超過0.08;傳播區域在400~1600Hz頻段間其吸聲系數平均值應不超過0.10。

根據本次試驗結果,本文設計的3種瀝青混合料中,SMA-13瀝青混合料其吸聲系數較大,特別是在600~1200Hz頻率段的吸聲系數不滿足低于0.08的要求。未摻加抗車轍劑的AC-13瀝青混合料其吸聲系數基本在0.08以內,滿足吸聲要求;但摻加抗車轍劑后,在800~1200Hz頻率段其吸聲系數超過了0.08。因此,對于AC-13瀝青混合料來說,不摻加抗車轍劑可滿足吸聲系數要求,但抗高溫性能卻存在較大風險。

對于AC-8瀝青混合料而言,摻加抗車轍劑后,其高溫性能、低溫性能及水穩性能均滿足技術要求;摻加抗車轍劑后其吸聲系數在400~1400Hz頻率段內雖然也有一定程度的增加,但仍然滿足不超過0.08的技術要求。因此,綜合考慮瀝青混合料基本性能和吸聲系數,建議噪聲試驗路表面層選擇SBS改性瀝青AC-8瀝青混合料,并摻加抗車轍劑。

結論

本文基于重慶市機動車強檢試驗場建設工程,通過室內試驗對噪聲試驗路表面層不同類型瀝青混合料的性能進行了對比研究,并得出如下結論:

1)摻加抗車轍劑的AC-8、AC-13及SMA-13三種瀝青混合料其高低溫性能與抗水損害性能均可滿足噪聲試驗路表面層的使用技術要求。

2)瀝青混合料吸聲效果受壓實混合料空隙率的影響,但混合料級配特性(內部與外部構造)的影響也不能忽略。瀝青混合料吸聲系數與構造深度存在線性關系,構造深度越大,吸聲系數越大。

3)抗車轍劑可增大瀝青混合料的吸聲效果,不利于噪聲試驗路吸聲系數控制;但如果摻加了抗車轍劑后,如果瀝青混合料吸聲系數始終保持在技術要求范圍內,同時可顯著提高路面的抗車轍性能和耐久性的話,則施工時可適當添加抗車轍劑。

4)綜合考慮瀝青混合料基本性能和吸聲系數,建議噪聲試驗路表面層選擇SBS改性瀝青AC-8瀝青混合料,并摻加抗車轍劑。


標簽:綜合論文技術專利技術中心再生瀝青瀝青混凝土溫拌瀝青彩色瀝青改性瀝青
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