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      低噪音微表處技術研究與應用
      來源:admin    發布日期:2022-01-30    點擊次數:289次

      微表處預養護技術具有施工速度快、費用低、技術成熟,且對交通干擾小等優勢,應用多年,其主要的技術難點,如成型強度慢、使用壽命短、抗滑衰減快以及易出現掉粒、脫皮現象等,基本可以通過調整乳化瀝青配方、更換石料或改善級配等方法解決,但其最主要的問題是相比于普通熱拌熱鋪瀝青路面,微表處的車內噪音顯著增大,嚴重影響駕駛的舒適性。


      微表處噪音形成原因分析


      (1)空氣泵吸效應。輪胎噪聲主要由空氣泵吸效應產生。當輪胎接觸地面時,輪胎空腔中的氣體受到擠壓并突然向大氣中釋放;當輪胎滾離地面時,受壓縮的花紋元件舒展并使空腔容積增大而形成一定的真空度,大氣中的空氣被吸入,這兩個過程被稱為輪胎的泵吸效應。在輪胎滾動過程中,空氣泵吸效應周期性發生,使空氣中形成疏密波,向外輻射噪聲。這種噪聲源所產生的噪聲的頻率可達8000Hz左右,屬于高頻噪聲。


      (2)輪框振動噪聲。主要是指輪胎在凹凸路面上滾動時產生振動所激發的噪聲。研究發現,路面的表面構造,即粗糙度、紋理深度等幾何特性,對輪胎與路面的接觸噪聲有明顯影響。同時路面的不平整度,也影響路面噪聲。路面的彈性也是決定噪聲大小的重要因素之一。


      (3)摩擦噪聲。當汽車在路面上行駛時,輪胎和路面之間產生巨大的摩擦作用,從而引起交通噪聲。


      微表處路面噪音調查結果與分析


      微表處的噪音污染正越來越多的被重視,根據現有的研究水平和資料,車內噪音和車外噪音,噪音與路面性能之間的關系,以及噪音的先進測試方法是研究的重點。影響微表處噪音的因素也有很多,國內外眾多研究結果表明,微表處車內噪音增大的主要原因與瀝青用量、集料、施工工藝、乳化瀝青的可拌和時間等因素有關,另外微表處表面的構造深度也是影響車內噪音的主要原因。為充分研究微表處車內噪音的影響因素及相關關系,并為后續降低微表處的車內噪音提供解決措施,筆者對幾條高速公路不同類型微表處的車內噪音進行了調查。


      車內噪音測試方法


      由于測試路段均為高速公路,微表處均為施工連續,最短長度為2km,路面清潔、平整。測量時天氣良好,風速12級。測試過程中,關閉所有車窗以及空調等設施,車內人員不發出任何聲音。


      測量噪音時,聲級計檔位選擇為50100dB檔,并選擇加權模式,測試位置為司機右耳附近。測試車輛為9成新的福特?怂罐I車,車輛狀況良好,測試車速分別為80km/h100km/h,測試時間各為1min。


      噪音測試結果與分析


      為了更全面和深入了解微表處車內噪音的主要影響因素,筆者選取了8條高速公路,其微表處的通車年限、厚度、表面構造深度、粗集料針片狀含量以及添加纖維與否均有所差異。


      調查結果來看,相同厚度的微表處,相同測試速度下,隨著通車年限的增加,表面構造深度在不斷降低,噪音也在逐漸降低,表明微表處的車內噪音與其表面構造深度有較大的關系,應重點研究;隨著行車速度的提高,微表處噪音也隨之增大,表明微表處噪音與行車速度也存在較大關系;另外比較R7和R8這兩個路段,都是通車半年左右,表面構造深度和粗集料針片狀顆粒含量均差不多,但R8噪音比R7要低,主要原因在于R8路段添加了纖維,增加了微表處拌和時漿體的稠度,降低微表處施工時的離析,從而降低微表處的噪音。


      車內噪音與構造深度及車速的關系


      比較相同厚度條件下微表處路段在相同測試速度下。


      測試速度在80km/h100km/h情況下,微表處的車內噪音與其表面構造深度都呈線性關系,相關系數R2都大于0.97,表明表面構造深度對于微表處的車內噪音有直接影響,表面構造深度越大,車內噪音越大。對于相同的構造深度來說,測試速度100km/h相比80km/h車內噪音大24dB,且在100km/h測試速度下的線性斜率要明顯大于80km/h測試速度,說明設計車速越高,不同構造深度下車內噪音的差異越明顯,高等級公路尤其要注意降低微表處的構造深度,以改善其車內噪音。


      微表處路面噪音解決措施


      低噪聲微表處技術是通過對傳統微表處技術進行改進,針對微表處噪聲產生機理,采用了更加有利于降低噪聲的礦料級配和施工工藝,在同樣擁有傳統微表處各種優良特點及路用性能的前提下,改善了微表處路面紋理結構,降低車輛經過時產生的振動噪聲及泵吸噪聲,最終達到微表處降噪的目的。影響微表處車內噪音最主要的因素是微表處表面構造深度,若要有效降低微表處路段車內噪音,在滿足路面抗滑要求的情況下,首先就要降低其表面構造深度。


      級配調整


      按照砂粒式密級配設計理論:最大粒徑9.5mm,公稱最大粒徑4.75mm,最小壓實厚度為15mm。集料重疊系數15mm/9.5mm=1.58。從而推理出:10mm/1.58=6.3mm;攤鋪壓實10mm的微表處厚度,最大粒徑應為6.3mm;結合微表抗滑性能特點,設計10mm微表處所用集料的最大粒徑調整為8mm,采用(非標)篩子控制。結果來看,相同通車年限情況下,8mm厚度的微表處相比于10mm微表處表面構造深度小10%以上,車內噪音低12dB。表明適當降低微表處的最大粒徑有利于改善其車內噪音。


      降低針片狀含量


      微表處路面各個凸起集料的上表面之間存在一定差距,表面密實飽滿程度較差,這就造成車輛經過時輪胎碾壓在大小不一的集料時產生高頻低幅的振動,這是造成微表處路面噪聲較大的主要原因。對于目前主流的微表處來說,最大粒徑為9.5mm,若針片狀含量高,則該最大粒徑下針片狀顆粒長度大于9.5mm,由于微表處攤鋪即成型,沒有經過碾壓,這些針片狀顆粒石料的排列會毫無規則,可能會以橫躺、斜躺或豎立的狀態存在,導致微表處表面構造深度偏大,車內噪音增大。


      改善施工工藝


      對于微表處路面,施工過程不碾壓,石料的排列分部是一種自然的狀態,導致表面呈現毫無規則的凸起,宏觀紋理不平順,導致噪音大且雜亂無章?梢酝ㄟ^增加碾壓工藝,如在乳化瀝青破乳后,混合料達到初期強度,采用輕型膠輪壓路機緩慢碾壓2遍左右,將微表處表面凸起碾壓平順。增加膠輪碾壓能更好的實現混合料粗、細集料均勻分布,改善表觀紋理,防控輪跡帶上混合料碾壓推移,實現均勻、密實的表面層。


      但膠輪碾壓的時機選擇非常關鍵,若乳化瀝青未破乳,則破壞混合料形成早期強度;若微表處完全形成強度,則膠輪碾壓起不到相應作用。另外微表處一般采用慢裂快凝型乳化劑,乳化瀝青的破乳速度與石料、天氣等關系較大,實際施工中很難把握,因而膠輪碾壓工藝一般很難實現,一般可采用在微表處攤鋪箱后增加二次刮板的工藝。二次刮板的使用對提高微表處的表觀,降低行車噪音都有顯著作用。


      其他措施


      在微表處系統中還可以通過增加礦物纖維或膠粉,使混合料形成交聯網狀結構有利控制稀漿稠度,防控粗細集料離析。


      結論


      (1)影響微表處車內噪音有多種因素,但微表處表面的構造深度與其車內噪音最為密切,基本上呈線性關系;


      (2)車輛行駛速度越高不同構造深度下車內噪音的差異越明顯,因而高速公路尤其要注意降低微表處表面構造深度;


      (3)可以通過減小微表處最大粒徑,降低微表處粗集料針片狀含量,適當增加膠輪碾壓工藝或二次刮板,以及添加纖維或橡膠粉等措施,以降低微表處表面構造深度,改善表面平順度,防控混合料離析,從而達到降低微表處噪音的目的。


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