降噪表面薄層回彈模量的影響因素研究

武銀君

（錫林郭勒盟太仆寺旗公路管理段，寶昌 027000）

表面薄層是一種路表處理技術(shù)，通常是在路表上增加不超過(guò)40mm的薄層。在20世紀(jì)90年代，法國(guó)和其他一些歐洲國(guó)家開(kāi)始大規(guī)模的引用表面薄層，將其作為磨耗層，其主要目的是獲得一種有良好抗滑性能且耐用的磨耗層。近年來(lái)，有研究關(guān)注將表面薄層作為路面降噪層，降噪表面薄層也得到了一定的發(fā)展。降噪表面薄層主要有兩個(gè)特征：較多的孔洞，以減少汽車(chē)排氣泵產(chǎn)生的噪音；平滑的表面，以減少輪胎震動(dòng)產(chǎn)生的噪音?，F(xiàn)階段的降噪表面薄層主要從以下四種路面發(fā)展而成：開(kāi)級(jí)配瀝青混凝土、瀝青瑪蹄脂、超薄瀝青混凝土層、半多孔瀝青混凝土。

回彈模量是對(duì)材料彈性模量的一種表征，它是材料在柔性路面機(jī)械性能設(shè)計(jì)基礎(chǔ)中的一種重要材料性質(zhì)。在1993年，美國(guó)國(guó)家公路運(yùn)輸協(xié)會(huì)開(kāi)始使用回彈模量表征路面面層材料模量性質(zhì)。近年來(lái)有研究表明回彈模量是影響道路降噪性能的一個(gè)重要因素。因此研究影響表面薄層回彈模量的因素，對(duì)降噪表面薄層的設(shè)計(jì)有指導(dǎo)意義。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 原材料

該實(shí)驗(yàn)所用礦料均為石灰?guī)r，其性能指標(biāo)見(jiàn)表1。瀝青為遼寧盤(pán)錦90?；|(zhì)重交通瀝青。

表1 石灰?guī)r性質(zhì)

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)公路工程瀝青及混合料試驗(yàn)規(guī)程（JTJ－2000）T0703－1993試驗(yàn)規(guī)程，成型標(biāo)準(zhǔn)車(chē)轍試件，試件尺寸為300mm×300mm×50mm。然后在車(chē)轍試件上距邊緣30mm處鉆芯取樣，取4個(gè)直徑為100mm，高度為50mm的圓柱形試件，最后將其切割成直徑為100mm，高度為30mm的試件（見(jiàn)圖1）。根據(jù)T0706－2000試驗(yàn)規(guī)程，測(cè)量計(jì)算試件空隙率，測(cè)量結(jié)果取4個(gè)試件平均值。樣品參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 降噪表面薄層參數(shù)

1.2.2 回彈模量測(cè)試

實(shí)驗(yàn)根據(jù)美國(guó)材料試驗(yàn)規(guī)程（ASTM D 4132－82），采用間接拉伸試驗(yàn)測(cè)量降噪表面薄層回彈模量，試驗(yàn)過(guò)程見(jiàn)圖2。每組樣品進(jìn)行5個(gè)不同溫度（5℃，10℃，15℃，20℃，25℃）的回彈模量測(cè)量，在每個(gè)溫度下進(jìn)行5個(gè)頻率（0.5Hz，1Hz，2Hz，4Hz，8Hz）的回彈模量測(cè)量，測(cè)試結(jié)果取4個(gè)試件平均值。

2 結(jié)果與討論

該文以20℃為代表，通過(guò)時(shí)溫等效法則，作該溫度回彈模量主曲線，在較寬頻率范圍內(nèi)觀察降噪表面薄層回彈模量的變化趨勢(shì)。

2.1 空隙率和礦料含量的影響

從圖3可以看出空隙率對(duì)回彈模量的影響。參照樣品和01樣品有相同的礦料粒徑范圍2～6mm，相同的空隙率78%，相同的瀝青含量6.1%，礦料來(lái)源也相同。參照空隙率分類(lèi)，參照樣品為半密實(shí)表面薄層，01為半開(kāi)表面薄層。在圖3中，參照樣品和01薄層的回彈模量主曲線幾乎重疊在一起。一般認(rèn)為，空隙率對(duì)瀝青混合料模量有顯著影響，但是參照樣品和01薄層的20℃回彈模量差別不大。這可能是因?yàn)楫?dāng)空隙率在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，回彈模量變化不大。

從圖3還可以看出礦料含量對(duì)回彈模量的影響?；貜椖Ａ侩S礦料含量增加而增大。在頻率100Hz上方區(qū)域，回彈模量主曲線彼此接近，在頻率100Hz下方區(qū)域，回彈模量差別較為明顯。這是因?yàn)椋?dāng)?shù)V料含量較低時(shí)，膠漿含量較高。在間接拉伸試驗(yàn)中，低頻對(duì)應(yīng)著高溫，在高溫區(qū)域，膠漿對(duì)混合料模量影響更為顯著。

2.2 瀝青含量的影響

圖4為瀝青含量對(duì)回彈模量的影響。除了瀝青含量不同，參照樣品和07樣品的其他參數(shù)都相同。從圖4中可以看出，瀝青含量對(duì)降噪表面薄層回彈模量的影響十分明顯，瀝青含量越高，回彈模量越低。這與常見(jiàn)瀝青混合料模量變化規(guī)律一致。

2.3 礦料粒徑的影響

圖5為礦料粒徑對(duì)回彈模量的影響。參照樣品和04樣品除了礦料粒徑范圍不同之外，其他參數(shù)都相同。當(dāng)頻率高于100Hz時(shí)，二者回彈模量幾乎一樣；當(dāng)頻率低于100Hz時(shí)，粒徑范圍為2～6mm的表面薄層回彈模量高于4～8mm表面薄層回彈模量。這說(shuō)明降噪抗滑薄層的礦料尺寸對(duì)其回彈模量有影響，在高溫時(shí)影響更為明顯。

2.4 礦料來(lái)源的影響

圖6為礦料來(lái)源對(duì)回彈模量的影響。從圖6中可以看出，用湖北京山和重慶銅梁石灰?guī)r制成的混合料回彈模量區(qū)別不大，二者回彈模量高于用內(nèi)蒙赤峰石灰?guī)r制成的混合料回彈模量。從表1中可以看出，京山和銅梁石灰?guī)r磨光值相同，高于赤峰石灰?guī)r磨光值。結(jié)合圖6和表1，似乎石料磨光值越高，回彈模量越大，但二者之間的關(guān)系還有待進(jìn)一步考察。

3 結(jié) 論

a.降噪表面薄層空隙率在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，回彈模量變化不大；礦料含量越多，回彈模量越高，在高溫時(shí)表現(xiàn)明顯。

b.瀝青含量對(duì)降噪表面薄層回彈模量影響十分明顯，瀝青含量越高，回彈模量越低。

c.降噪表面薄層礦料尺寸對(duì)高溫回彈模量有影響。

d.相同類(lèi)型，不同來(lái)源的礦料制成的降噪表面薄層回彈模量不同。

［1］ 賀 煒.瀝青混合料PSM設(shè)計(jì)方法研究［D］.長(zhǎng)安大學(xué)，2008.

［2］ 張翠梅，孔永健.輪胎噪音的噪音特性研究［J］.城市道橋與防洪，2006（2）：35－42.

［3］ 楊 楓.稀漿封層技術(shù)在高速公路路面下封層中的應(yīng)用［J］.公路交通技術(shù)，2003（3）：53－60.

［4］ 張麗娟.SMA路面的抗滑性［J］.公路與汽運(yùn)，2002（3）：24－28.