MS-3型高黏微表处降噪性能试验研究
杜旭飞
【摘 要】微表处路面噪声的问题严重制约微表处技术的发展.通过制备高黏改性乳化沥青,采用湿轮磨耗值和黏附砂量2个指标,确定最佳沥青用量制作高黏微表处试样,并对其降噪效果进行评价.结果表明:高黏微表处最佳油石比为7.3％,且制作的试件满足技术要求;试样室内试验发现,普通微表处试件与磨耗仪空转相比增加了15.9％,高黏微表处增加了8.0％,高黏微表处增加率大约为普通微表处的50％;普通微表处试件相比于普通车辙试件噪声增长了7.8％,高黏微表处试件增长了4.0％;高黏微表处试件相比于普通微表处试件,产生的噪声降低了3.6％,说明高黏微表处可有效降低噪声.
【期刊名称】《兰州工业学院学报》
【年(卷),期】2018(025)005
【总页数】4页(P39-42)
【关键词】高黏微表处;配合比设计;降噪效果
【作 者】杜旭飞
【作者单位】山西省交通科学研究院,山西 太原 030006
【正文语种】中 文
【中图分类】U414
微表处因其良好的抗滑防渗性能和施工简便等特点，广泛应用于预防和修复高等级公路沥青路面病害.但由于沥青路面加铺微表处后，车辆行驶噪声增大，产生噪声污染，影响了行车舒适性和安全性，同时也制约了微表处技术的发展.目前，国内研究主要通过调整材料级配以增加空隙率或减少构造深度及添加新型降噪材料等方法降低微表处路面产生的噪声.杨晓勇等认为微表处表面粗集料支撑点的缺失导致噪声过大，并推荐了微表处混合料级配范围[1].彭彬等研究了微表处构造深度与噪声大小的变化规律[2].孔静静基于图像处理技术分析了影响微表处路面噪声的因素[3].凌天清等研究发现，掺加适量的橡胶颗粒可有效增加微表处振动衰减系数[4].对此，研究新型微表处材料对降低噪声污染、推广微表处应用、改善道路使用状况、提高行车舒适性和安全性具有重要意义.本文采用高黏改性乳化沥青制备MS-3型高黏微表处，评价了高黏微表处的技术性质，并对其降噪效果进行了研究.
1 试验材料
1.1 改性沥青
1) 基质沥青.选用克拉玛依石化公司生产的A级70#沥青，其技术指标见表1.
表1 A级70#沥青技术指标测试项目测试值规定值针入度(25 ℃,100 g,5 s)/0.1 mm7160～8015 ℃延度/cm149≥100软化点/℃ 52≥46闪点/℃312≥26015 ℃沥青密度/(g·cm-3)0.995实测记录溶解度(三氯乙烯)/%99.86≥99.50质量损失/%-0.3-0.8～+0.8残留针入度比/%63.8≥61.010 ℃延度/cm16≥6针入度指数PI0.4-1.0～+1.0
2) 高黏改性乳化沥青.参考文献[5]，采用边乳化边改性生产工艺，油水比为60/40，改性剂为SBS，掺量为3%，制得的高黏改性乳化沥青技术指标见表2.
1.2 矿料的选择及级配
1) 集料.粗集料选用3～5 mm和5～10 mm的玄武岩，细集料选用石灰岩制成的机制砂.粗、细集料技术指标见表3.
2) 填料.选用P.O42.5水泥，技术指标见表4.
3) 集料级配.以MS-3型微表处矿料级配为基础，粗集料(5～10 mm)∶粗集料(3～5 mm)∶机制砂∶水泥=14∶13∶71∶2.高黏微表处矿料级配范围见表5.
表2 改性乳化沥青技术指标测试项目测试值规定值粒子电荷阳离子(+)阳离子(+)1.18 mm筛余量/%0.06≤0.10标准黏度/s185～25蒸发残留物质含量/%72≥64针入度(25 ℃,100 g,5 s)/0.1mm6240～100乳化点/℃71≥605 ℃延度/cm26≥20溶解度(三氯乙烯)/%98.4≥97.51 d贮存稳定性/%0.5≤1.02 d贮存稳定性/%3.2≤5.0
表3 集料技术指标集料类别测试项目测试值规定值粗集料压碎值/%17.0≤26.0洛杉矶磨耗损失/%14.0≤28.0磨光值21.0≤42.0坚固性/%6.1≤12.0针片状含量/%9.3≤15.0细集料坚固性/%7.8≤12.0砂当量/%41.0≤65.0
表4 P.O42.5水泥技术指标测试项目测试值规定值标准稠度/%23.9—细度/%7.3≤10.0体积性合格合格初凝时间/min166≥45终凝时间/min266≤600
表5 高黏微表处矿料级配范围筛孔/mm通过各筛孔的质量百分率/%级配上限级配下限合成
级配9.500100100100.04.750907083.52.360704554.21.180502842.60.600341930.00.300251217.90.15018715.10.0751559.2
2 试验方案
2.1 高黏微表处混合料配合比设计
降噪轮胎按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E-20—2011)中的湿轮磨耗试验和负荷轮粘砂试验确定最佳沥青用量[6-7]，选用制得的高黏改性乳化沥青制备湿轮磨耗试件和负荷轮碾试件，油石比拟采用6.5%、6.8%、7.1%、7.4%、7.7%.相同矿料级配下[8]，不同油石比试件湿轮磨耗值和黏附砂量见表6.
表6 不同油石比试件的湿轮磨耗值和黏附砂量测试项目油石比6.5%6.8%7.1%7.4%7.7%技术要求湿轮磨耗值/(g·m-2)667550447346254<540黏附砂量/(g·m-2)314359391417518<450
由表6可知：满足湿轮磨耗值要求的油石比≥6.9%，满足黏附砂量要求的油石比≤7.5%.对此，油石比取值范围为6.9%～7.5%，综合选择油石比7.3%为最佳沥青用量.油石比为7.3%
的高黏微表处混合料技术性质见表7.
表7 油石比为7.3%的高黏微表处混合料技术性质测试项目测试值规定值可拌和时间/s154>12030 min黏聚力/(N·m)1.4—60 min黏聚力/(N·m)2.3>2.0黏附砂量/(g·m-2)398<450浸水60 min湿轮磨耗值/(g·m-2)381<540浸水6 d湿轮磨耗值/(g·m-2)617<800
由表7可知，当高黏微表处混合料油石比为7.3%时，其各项指标满足技术要求.
2.2 微表处技术性能评价指标
微表处作为沥青路面的罩层，应与面层有良好的黏结性，防止微表处在使用中与沥青路面发生脱落，使防水性、抗滑性等路用性能符合要求.本文参照JTG E-20—2011采用可拌和时间、黏聚力、湿轮磨耗值、黏附砂量等指标评价高黏微表处的技术性质[9].
3 高黏微表处降噪性能评价
目前，国内研究普遍认为微表处沥青路面产生噪声的大小和微表处构造深度相关，其中实际路面中产生噪声的原因主要是宏观纹理的路面构造，其形成与粗集料之间的分布和矿料
的级配等因素相关.当路面凹凸不平，构造深度越大，车辆行驶时轮胎与集料之间振动激烈，更容易产生噪声[10-11].对此，本文通过室内试验模拟现场微表处路面噪声的产生，对比相同条件下高黏微表处试件和普通微表处试件产生噪声水平，对高黏微表处降噪性能进行评价.
3.1 湿轮磨耗噪声测试
根据JTG E-20—2011湿轮磨耗试件制备方法，分别成型3个普通微表处和高黏微表处试件，将试件固定于湿轮磨耗仪托盘中，用声级计测量噪声，共分4个阶段：前2个阶段分别为磨耗仪启动后11～30 、31～50 s；后2个阶段分别为扫刷磨耗仪内磨耗的颗粒后，仪器磨耗的6～25、26～45 s[12].另外，考虑磨耗仪工作时自身产生的噪声，所以在试验前测量和记录磨耗仪空转时的噪声大小，测试试验如图1～2所示.通过对4个阶段噪声级进行计算整理确定等效声压级Leq值，湿轮磨耗噪声试验结果见表8.
图1 试件噪声测试
图2 空转噪声测试表8 湿轮磨耗噪声试验结果
试样类型等效声压级Leq/dB最大声压级Lmax/dB最小声压级Lmin/dB空转65.967.463.8普通76.478.174.3高黏71.273.272.8
由表8可知：湿轮磨耗仪空转时产生的噪声为65.9 dB，等级比较高；普通微表处试件与磨耗仪空转相比增加了15.9%，而高黏微表处只增加了8.0%，其中高黏微表处增加率大约为普通微表处的50%，且其Lmax要低于普通微表处Lmin，两者相差1.1 dB.说明高黏微表处可有效减少车轮与路面集料碰撞接触产生的噪声大小.