10.23 微表處混合料噪聲影響因素分析及降噪方法研究

前言

微表處處置是一種快速、高效的道路預防性養護技術，在路面的構造修復、車轍以及裂縫密封等方面均體現了其優良的性能，且由於其密實特性，可以有效阻止面層流動水的下滲，以更好地保護路面結構，良好的微表處處置可以使用3年以上。

然而隨著微表處的廣泛應用，其噪聲較大的問題也逐漸凸顯，相較於普通水泥混凝土路面，微表處形成的高噪音一方面嚴重影響了行車的舒適性，易使駕駛員疲勞；另一方面也會對周邊環境造成影響。目前，對於微表處噪聲的研究較少，主要為微表處路面的現場行車測試，但該方式試驗成本高，影響因素多。而室內試驗開發較少，其中，孫曉立等通過“輪胎驅動式路面功能加速加載試驗系統”試驗平臺，開發了微表處噪聲測試系統，並研究微表處噪聲的產生機理。蔡旭等提出了“輪胎驅動式路面功能加速加載試驗系統”的材料性能評價方法，對摻加不同改性乳化瀝青的微表處混合料進行室內加速加載試驗。曹麗萍等基於現有的溼輪磨耗儀進行了微表處噪聲的試驗開發，但目前均未形成完善的研究體系。為此，該文基於溼輪磨耗儀對粗、中、細3種級配的微表處進行磨耗試驗以測試噪聲等級，分析級配對微表處噪聲的影響，並將所測噪聲結果與微表處構造深度建立聯繫。此外，為研究微表處降噪方法，分別在3種微表處混合料中摻入了40目橡膠粉，以研究膠粉的摻入對微表處噪聲的影響。

試驗材料

試驗材料

該文研究中所用乳化瀝青的乳化劑為慢裂快凝MQK-1M型乳化劑，採用內摻法摻加，劑量為1.7%；基質瀝青選用遼寧盤錦產90#石油瀝青；改性劑為美德維實偉克公司的SBR膠乳1468型改性劑，採用外摻法摻加，劑量為3.5%；試驗用水為蒸餾水。所製備的SBR改性乳化瀝青各項指標均達到微表處改性乳化瀝青的技術要求。

研究選用的集料為河南豫輝石場玄武岩，集料破碎工藝採用二次反擊破碎，集料堅硬、清潔、乾燥、無風化、無雜質，經檢測砂當量為78%，各項指標均滿足相關規範要求。

微表處混合料配合比

為研究不同配合比微表處混合料的噪聲情況，分別選用了粗、中、細3種配合比的微表處混合料進行試驗，由於微表處混合料的噪聲等級主要受混合料的粗集料影響，所以在不同的混合料級配選定中，對各自的粗集料進行了區分，且為了進一步細化粗集料的分檔，加入了7ｍｍ篩孔過篩，而細集料用量相同。

微表處噪聲室內測量方法

目前，國內外尚無系統完善的微表處噪聲室內試驗測定方法，該文根據相關文獻，選用溼輪磨耗儀作為微表處混合料發聲裝置，輔以相應聲級測量分析設備，對微表處的噪聲情況加以測量。試驗方法如下：

(1)根據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》中稀漿混合料溼輪磨耗試驗中所述方法制備微表處混合料試件，並依照試驗規程中所述步驟安裝試件。

(2)將聲級計安置於溼輪磨耗儀試件同等高度約10cm處，研究中所選用聲級計可實時測量瞬時等效聲級，以便研究隨著磨耗的進行，噪聲的變化情況。

(3)由於試驗初期所測等效聲級並不穩定，所以在試驗開始後5ｓ進行數據採集，每10ｓ測量一次，直至試驗進行至55s後停止，並記錄測試數據。

微表處混合料噪聲試驗結果及分析

微表處混合料構造深度測量

微表處混合料噪聲的產生，很大程度上受到混合料構造深度的影響。為此，該文研究中對用於噪聲試驗的微表處試件進行了構造深度測量，以分析後續試驗中不同微表處混合料聲級的影響因素。

微表處混合料的構造深度測量依據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》中瀝青混合料表面構造深度試驗方法，對試驗用微表處混合料的構造深度進行試驗。

微表處混合料噪聲試驗結果

使用前文中所述粗、中、細3種微表處混合料進行噪聲聲級測試，依據前文所介紹的試驗方法。

可以看出：不同級配微表處混合料所測噪聲水平差異明顯，但隨著試驗的進行，其噪聲水平均有不同程度的下降。分析原因是由於隨著磨耗試驗的進行，微表處混合料的表面構造被逐漸磨平，導致磨耗過程中的噪聲水平存在降低的趨勢。

此外，對比不同級配混合料可以發現，級配越粗，所產生的噪聲越大；級配越細，所產生的噪聲越小。且較粗級配的微表處混合料在磨耗過程中，噪聲降低的程度較為嚴重。

微表處混合料構造深度與噪聲等級關係分析

由前文所示試驗結果可以發現，混合料級配的粗細會明顯影響最終的噪聲水平，而表面構造深度將會明顯受到級配類型的影響。研究中，嘗試將試驗試件的表面構造深度與所測聲級水平建立聯繫，以分析微表處混合料的噪聲影響因素。

可以發現：試驗用微表處混合料試件的表面構造深度與所測噪聲等級具有明顯的正相關性，隨著表面構造深度的變大，所測的噪聲等級也逐漸變大，在線性迴歸當中，其R2達到0.838，說明微表處混合料的級配類型以及表面構造深度均會明顯影響到噪聲的產生。但在微表處的實際使用中，較細的微表處混合料雖然噪聲等級較低，但相應地也會存在抗滑性能不足等問題，所以在設計施工過程中需要全面考量。

微表處混合料降噪方法研究

據查閱相關文獻，微表處混合料噪聲主要是由於輪胎與混合料表面的摩擦產生，而降低混合料剛度可以有效地降低噪聲水平。因此，該文中在微表處混合料的拌制過程中，摻入了3%的40目橡膠顆粒，並分別與未摻入橡膠顆粒的微表處混合料進行噪聲水平對比。

數據可知：摻入橡膠顆粒可以明顯地改善微表處混合料的噪聲情況。不同級配類型微表處混合料在摻入橡膠顆粒後。　

可知：橡膠顆粒的摻入對該文中所選用的中級配的噪聲改善效果最為明顯，粗級配次之，細級配的最小，不同級配的噪聲變化量介於2%~7%之間。分析其原因，可能因為所用橡膠顆粒經溶脹作用後，其尺寸可以較好地填補於中級配混合料的空隙，同時降低混合料表面構造深度以及表面剛度，但不至於影響混合料的原有結構；對於粗級配微表處混合料，溶脹後的膠粉顆粒可以一部分填補混合料空隙並降低表面剛度，所以也可以較為明顯地改善噪聲情況；而對於細級配微表處混合料，原有空隙率已經較小，經溶脹後的膠粉顆粒對空隙的改善效果有限，但會改善混合料內部結構，雖然小幅度地改善了噪聲水平，但是效果並不明顯。

結論

使用溼輪磨耗儀對微表處進行了噪聲水平測量，結合不同類型級配以及不同表面構造深度等影響因素進行了分析，並通過在微表處混合料中摻入橡膠顆粒，研究其降噪效果。取得成果如下：

(1)級配越粗，相應的微表處混合料噪聲水平越高，且隨著磨耗時間的增長，其噪聲降低越快。

(2)微表處混合料表面構造深度與噪聲水平呈正相關關係，構造深度越深，噪聲水平越大。

(3)橡膠顆粒的摻入可以降低微表處混合料的噪聲水平，該文中40目橡膠顆粒對所選用的中級配改善效果最好，粗級配次之，細級配最小，所以對於中級配混合料，摻入40目橡膠顆粒對於微表處降噪具有最好的效果。