10.23 微表处混合料噪声影响因素分析及降噪方法研究

前言

微表处处置是一种快速、高效的道路预防性养护技术，在路面的构造修复、车辙以及裂缝密封等方面均体现了其优良的性能，且由于其密实特性，可以有效阻止面层流动水的下渗，以更好地保护路面结构，良好的微表处处置可以使用3年以上。

然而随着微表处的广泛应用，其噪声较大的问题也逐渐凸显，相较于普通水泥混凝土路面，微表处形成的高噪音一方面严重影响了行车的舒适性，易使驾驶员疲劳；另一方面也会对周边环境造成影响。目前，对于微表处噪声的研究较少，主要为微表处路面的现场行车测试，但该方式试验成本高，影响因素多。而室内试验开发较少，其中，孙晓立等通过“轮胎驱动式路面功能加速加载试验系统”试验平台，开发了微表处噪声测试系统，并研究微表处噪声的产生机理。蔡旭等提出了“轮胎驱动式路面功能加速加载试验系统”的材料性能评价方法，对掺加不同改性乳化沥青的微表处混合料进行室内加速加载试验。曹丽萍等基于现有的湿轮磨耗仪进行了微表处噪声的试验开发，但目前均未形成完善的研究体系。为此，该文基于湿轮磨耗仪对粗、中、细3种级配的微表处进行磨耗试验以测试噪声等级，分析级配对微表处噪声的影响，并将所测噪声结果与微表处构造深度建立联系。此外，为研究微表处降噪方法，分别在3种微表处混合料中掺入了40目橡胶粉，以研究胶粉的掺入对微表处噪声的影响。

试验材料

试验材料

该文研究中所用乳化沥青的乳化剂为慢裂快凝MQK-1M型乳化剂，采用内掺法掺加，剂量为1.7%；基质沥青选用辽宁盘锦产90#石油沥青；改性剂为美德维实伟克公司的SBR胶乳1468型改性剂，采用外掺法掺加，剂量为3.5%；试验用水为蒸馏水。所制备的SBR改性乳化沥青各项指标均达到微表处改性乳化沥青的技术要求。

研究选用的集料为河南豫辉石场玄武岩，集料破碎工艺采用二次反击破碎，集料坚硬、清洁、干燥、无风化、无杂质，经检测砂当量为78%，各项指标均满足相关规范要求。

微表处混合料配合比

为研究不同配合比微表处混合料的噪声情况，分别选用了粗、中、细3种配合比的微表处混合料进行试验，由于微表处混合料的噪声等级主要受混合料的粗集料影响，所以在不同的混合料级配选定中，对各自的粗集料进行了区分，且为了进一步细化粗集料的分档，加入了7ｍｍ筛孔过筛，而细集料用量相同。

微表处噪声室内测量方法

目前，国内外尚无系统完善的微表处噪声室内试验测定方法，该文根据相关文献，选用湿轮磨耗仪作为微表处混合料发声装置，辅以相应声级测量分析设备，对微表处的噪声情况加以测量。试验方法如下：

(1)根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中稀浆混合料湿轮磨耗试验中所述方法制备微表处混合料试件，并依照试验规程中所述步骤安装试件。

(2)将声级计安置于湿轮磨耗仪试件同等高度约10cm处，研究中所选用声级计可实时测量瞬时等效声级，以便研究随着磨耗的进行，噪声的变化情况。

(3)由于试验初期所测等效声级并不稳定，所以在试验开始后5ｓ进行数据采集，每10ｓ测量一次，直至试验进行至55s后停止，并记录测试数据。

微表处混合料噪声试验结果及分析

微表处混合料构造深度测量

微表处混合料噪声的产生，很大程度上受到混合料构造深度的影响。为此，该文研究中对用于噪声试验的微表处试件进行了构造深度测量，以分析后续试验中不同微表处混合料声级的影响因素。

微表处混合料的构造深度测量依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中沥青混合料表面构造深度试验方法，对试验用微表处混合料的构造深度进行试验。

微表处混合料噪声试验结果

使用前文中所述粗、中、细3种微表处混合料进行噪声声级测试，依据前文所介绍的试验方法。

可以看出：不同级配微表处混合料所测噪声水平差异明显，但随着试验的进行，其噪声水平均有不同程度的下降。分析原因是由于随着磨耗试验的进行，微表处混合料的表面构造被逐渐磨平，导致磨耗过程中的噪声水平存在降低的趋势。

此外，对比不同级配混合料可以发现，级配越粗，所产生的噪声越大；级配越细，所产生的噪声越小。且较粗级配的微表处混合料在磨耗过程中，噪声降低的程度较为严重。

微表处混合料构造深度与噪声等级关系分析

由前文所示试验结果可以发现，混合料级配的粗细会明显影响最终的噪声水平，而表面构造深度将会明显受到级配类型的影响。研究中，尝试将试验试件的表面构造深度与所测声级水平建立联系，以分析微表处混合料的噪声影响因素。

可以发现：试验用微表处混合料试件的表面构造深度与所测噪声等级具有明显的正相关性，随着表面构造深度的变大，所测的噪声等级也逐渐变大，在线性回归当中，其R2达到0.838，说明微表处混合料的级配类型以及表面构造深度均会明显影响到噪声的产生。但在微表处的实际使用中，较细的微表处混合料虽然噪声等级较低，但相应地也会存在抗滑性能不足等问题，所以在设计施工过程中需要全面考量。

微表处混合料降噪方法研究

据查阅相关文献，微表处混合料噪声主要是由于轮胎与混合料表面的摩擦产生，而降低混合料刚度可以有效地降低噪声水平。因此，该文中在微表处混合料的拌制过程中，掺入了3%的40目橡胶颗粒，并分别与未掺入橡胶颗粒的微表处混合料进行噪声水平对比。

数据可知：掺入橡胶颗粒可以明显地改善微表处混合料的噪声情况。不同级配类型微表处混合料在掺入橡胶颗粒后。　

可知：橡胶颗粒的掺入对该文中所选用的中级配的噪声改善效果最为明显，粗级配次之，细级配的最小，不同级配的噪声变化量介于2%~7%之间。分析其原因，可能因为所用橡胶颗粒经溶胀作用后，其尺寸可以较好地填补于中级配混合料的空隙，同时降低混合料表面构造深度以及表面刚度，但不至于影响混合料的原有结构；对于粗级配微表处混合料，溶胀后的胶粉颗粒可以一部分填补混合料空隙并降低表面刚度，所以也可以较为明显地改善噪声情况；而对于细级配微表处混合料，原有空隙率已经较小，经溶胀后的胶粉颗粒对空隙的改善效果有限，但会改善混合料内部结构，虽然小幅度地改善了噪声水平，但是效果并不明显。

结论

使用湿轮磨耗仪对微表处进行了噪声水平测量，结合不同类型级配以及不同表面构造深度等影响因素进行了分析，并通过在微表处混合料中掺入橡胶颗粒，研究其降噪效果。取得成果如下：

(1)级配越粗，相应的微表处混合料噪声水平越高，且随着磨耗时间的增长，其噪声降低越快。

(2)微表处混合料表面构造深度与噪声水平呈正相关关系，构造深度越深，噪声水平越大。

(3)橡胶颗粒的掺入可以降低微表处混合料的噪声水平，该文中40目橡胶颗粒对所选用的中级配改善效果最好，粗级配次之，细级配最小，所以对于中级配混合料，掺入40目橡胶颗粒对于微表处降噪具有最好的效果。