多孔性低噪聲瀝青混凝土路面的應(yīng)用研究.pdf

1、我國高等級公路發(fā)展迅速，自1988年我國第一條高速公路建成以來，高速公路通車里程已突破3萬公里，山東省高速公路也已達3千公里，占全國總量的十分之一，且在今后一段較長時間內(nèi)，將保持強勁增加勢頭。高等級公路的建設(shè)有力地促進了國民經(jīng)濟的發(fā)展，但同時也對公路沿線居民造成了較為嚴重的噪聲污染，給人們的身心健康和正常的工作、生活帶來了不良影響。 本文為降低當(dāng)前道路交通的主要噪聲源：輪胎與路面相互作用產(chǎn)生的噪聲，在查閱大量國內(nèi)外文獻資料的基礎(chǔ)

2、上，對多孔性低噪聲瀝青混凝土路面進行研究。通過對低噪聲瀝青路面聲學(xué)特性的研究；多孔性瀝青混凝土的降噪效果影響因素研究；多孔性低噪聲瀝青混凝土路面原材料篩選試驗；傳統(tǒng)的低噪聲瀝青混合料礦料的級配范圍和美國NCAT研究報告NO99-3提出的新改進的級配范圍進行了對比設(shè)計；采用新改進的低噪聲瀝青混合料設(shè)計方法，在濟南至聊城高速公路K24～K25+500處鋪筑了1500m長的試驗段。并對試驗路段的鋪筑、運行效果測試和交通噪聲的現(xiàn)場監(jiān)測。其目的是

3、為低噪聲路面設(shè)計、施工提供可靠的理論依據(jù)和可行的實用技術(shù)，并達到理想的降噪效果，對于促進我國公路建設(shè)和環(huán)境保護工作的可持續(xù)發(fā)展具有較高的現(xiàn)實意義。 多孔性瀝青混凝土的降噪效果影響因素研究結(jié)果表明：給出的空隙率分別為5％(密級配)和20％(開級配)兩種60mm厚的多孔性瀝青混合料具有較好的吸聲功能；對于厚度為60mm的瀝青混合料試樣，兩者之間存在以下擬合關(guān)系：αp=0.042Vc-0.053。最大粒徑Dmax=15mm(圓孔)和D

4、max=10mm(圓孔)兩種瀝青混合料試樣，在厚度與空隙率相近的條件下，它們的吸聲頻率特性和吸聲系數(shù)也基本相同；雖然增大瀝青混合料的連通空隙率有助于提高吸聲性能，降噪效果越好，但是，考慮到空隙率增大對路面本身的強度、耐久性造成不利影響，本文確定初始空隙率為20％。 考慮到玄武巖十分的堅硬，且呈堿性，與瀝青有較好的粘附性，所以本試驗粗集料、細集料(石屑、機制砂)均采用玄武巖。鋪筑開級配的抗滑磨耗層，最好采用改性瀝青，以解決山東省半

5、剛性基層，薄層瀝青層易產(chǎn)生的水損害、裂縫、抗滑功能衰減過快等問題，延長瀝青路面的使用壽命。但是，改性瀝青生產(chǎn)成本較高，化臨路試驗得知，摻加SBS改性劑，生產(chǎn)成本比基質(zhì)瀝青增加20％左右，MAC改性瀝青生產(chǎn)成本增加18％左右。如何解決SBS、MAC的性能與其制造成本之間的矛盾，是目前國內(nèi)生產(chǎn)廠家和公路建設(shè)者亟待解決的問題之一。為提高多孔性瀝青混和料的抗松散能力，考慮到礦物纖維—石棉粉塵對人體有害，污染環(huán)境，聚合物化學(xué)纖維價格較高等因素，本

6、文從我國目前的經(jīng)驗和應(yīng)用情況出發(fā)，采用松散的木質(zhì)素纖維。 保證混合料的高孔隙性、抗松散能力和一定的力學(xué)強度是設(shè)計多孔性低噪聲瀝青混凝土路面的關(guān)鍵技術(shù)。本實驗所選玄武巖作為粗集料，其對瀝青的黏附性、石料磨光值、視密度等均高于標準指標，而針葉狀含量、洛杉磯磨耗值、壓碎值、吸水率均低于低于指標。玄武巖作為細集料，不管是石屑還是機制砂，其棱角性、砂當(dāng)量和視密度均高于標準指標?；旌狭系目障堵孰S細集料含量的增加而減小，而多孔隙瀝青路面其主要

7、的功能降噪，空隙率要求大于20％。因此，本文確定玄1：玄2：石屑：機制砂：礦粉=53：24：10：8：5(玄1代表玄武巖10～15mm，玄2代表玄武巖5～10mm)作為設(shè)計級配。SBS改性瀝青密度為1.033，其針入度、延度、軟化點、彈性恢復(fù)度、三氯乙烯溶解度等均高于標準指標，而運動黏度、離析度等均低于標準指標。說明所選用的SBS改性瀝青具有良好的高低溫性能，且其粘結(jié)力較強，耐久性較好。4.5％的瀝青含量能夠滿足要求，可以作為混和料設(shè)計

8、時的最佳瀝青含量，因此傳統(tǒng)的級配范圍情況下，瀝青含量大致在4.5％左右，飛散損失13％左右。 新改進的礦物配比為：玄武巖(10-15mm)43％；玄武巖(5-10mm)47％；石屑4％；石灰?guī)r機制砂3％；礦粉3％，瀝青含量6.1％；纖維用量0.4％，主要控制指標飛散損失在6％左右，各項指標優(yōu)于傳統(tǒng)的設(shè)計方法。采用新改進的低噪聲瀝青混合料設(shè)計方法，熱料倉配比：1＃倉24％；2＃倉58％；3＃倉12％；4＃倉3％；礦粉3％，在濟南至

9、聊城高速公路K24～K25+500處鋪筑了1500m長的試驗段。對比試驗和實測結(jié)果表明：路面的主要控制指標飛散損失，由傳統(tǒng)方法的13％左右，降至6％，提高了低噪聲瀝青混凝土路面的抗松散性，進而提高了路面的耐久性。采用多孔性低噪聲瀝青混凝土路面的技術(shù)路線，在統(tǒng)籌考慮了路面的耐久性、降噪效果、造價等技術(shù)經(jīng)濟指標后，確定路面面層合理空隙率為20％，厚度為40mm，瀝青結(jié)合料最好采用改性瀝青(如SBS或MAC改性瀝青，山東普遍采用)，瀝青含量為