摘要 為研究纖維微表處混合料噪聲性能的關(guān)鍵影響因素，文章結(jié)合微表處攤鋪厚度，對(duì)傳統(tǒng)微表處級(jí)配進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上對(duì)添加有纖維或膠粉的改性微表處進(jìn)行研究，通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)不同的試驗(yàn)組合，檢測不同組合混合料試件的噪聲并加以統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。首先選取規(guī)范中的基準(zhǔn)級(jí)配，在基準(zhǔn)級(jí)配的基礎(chǔ)上進(jìn)行了調(diào)整和優(yōu)化，從而形成另外三組級(jí)配；然后分別確定纖維摻量和乳化瀝青用量，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)并檢測其混合料試件的噪聲；最后通過車轍變形試驗(yàn)和濕輪磨耗試驗(yàn)評(píng)價(jià)其耐久性，并設(shè)計(jì)室內(nèi)噪聲測試方法對(duì)其噪聲性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，膠粉對(duì)微表處混合料的抗水損害性能帶來不利影響，綜合考慮耐久性和噪聲性能，選擇最優(yōu)級(jí)配和最佳纖維摻量進(jìn)行耐久性低噪微表處的配合比設(shè)計(jì)，通過極差和方差分析得出級(jí)配屬于關(guān)鍵影響因素，改性乳化瀝青用量為次要影響因素，纖維摻量為最小影響因素。

關(guān)鍵詞 高等級(jí)道路；微表處；噪聲；影響因素

中圖分類號(hào) U414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）20-0085-03

0 引言

纖維微表處作為一種特殊的養(yǎng)護(hù)技術(shù)，具有良好的降噪、抗滑和抗磨耗等性能。纖維微表處混合料噪聲性能受級(jí)配、改性乳化瀝青用量、纖維摻量等因素的影響，因此在確定合適的改性乳化瀝青和集料的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)研究影響纖維微表處混合料噪聲性能的關(guān)鍵影響因素，為纖維微表處混合料設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 級(jí)配選擇

按照級(jí)配粗細(xì)不同，纖維微表處可以劃分為兩種類型，其中最大粒徑為9.5 mm的級(jí)配類型（MS-III）適用于高等級(jí)公路項(xiàng)目的建設(shè)[1]。選取MS-III型的中值級(jí)配為級(jí)配A，另外對(duì)級(jí)配A進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，確定三個(gè)調(diào)整級(jí)配（B、C、D）。

級(jí)配B：在4.75 mm篩和9.5 mm篩之間增加一個(gè)6.7 mm的篩，控制6.7 mm篩的通過率為90%。表1為級(jí)配A和級(jí)配B的篩分結(jié)果，可以看出，通過控制6.7 mm篩孔的通過率使級(jí)配B比級(jí)配A更細(xì)。因此，相比級(jí)配A，級(jí)配B具有較小的構(gòu)造深度和豐富的路面紋理，理論上具有更強(qiáng)的降噪效果[2]。

級(jí)配C：用8 mm篩篩除8 mm以上集料。由于有針片狀集料的存在，導(dǎo)致按照目標(biāo)級(jí)配設(shè)計(jì)的微表處混合料的最大粒徑不可能完全小于9.5 mm，而這些粒徑較大的集料有可能在成形的路面豎直凸起，進(jìn)而削弱路面的降噪性能。按照砂粒式密級(jí)配設(shè)計(jì)理論，最大粒徑為9.5 mm，公稱最大粒徑為4.75 mm，最小壓實(shí)厚度為15 mm，則集料重疊系數(shù)為15 mm/9.5 mm=1.58，那么攤鋪壓實(shí)10 mm的微表處厚度，其最大粒徑應(yīng)為10 mm/1.58=6.3 mm。結(jié)合微表處的抗滑性能特點(diǎn)，設(shè)計(jì)10 mm厚微表處，并將所用集料的最大粒徑調(diào)整為8 mm。表2為級(jí)配C的礦料級(jí)配。

級(jí)配D：間斷級(jí)配。微表處普遍采用的是連續(xù)級(jí)配的混合料，而采用間斷級(jí)配的SMA和OGFC具有較大的空隙率，其孔結(jié)構(gòu)有良好的吸聲效果，因此設(shè)計(jì)了間斷級(jí)配的微表處混合料。表3為級(jí)配D的篩分結(jié)果。由于級(jí)配D大料過多，細(xì)料偏少，拌和狀態(tài)較差，故摻加3%的礦粉，用于改善級(jí)配，提高集料與瀝青的黏附性。

2 纖維微表處混合料噪聲性能關(guān)鍵影響因素研究

針對(duì)耐久性低噪問題，考慮級(jí)配、纖維用量和乳化瀝青摻量3個(gè)因素，進(jìn)行三因素四水平的均勻設(shè)計(jì)，研究不同因素在不同水平條件下對(duì)微表處混合料噪聲性能的影響，并通過對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果的極差分析和方差分析，找出關(guān)鍵影響因素，為后期耐久性低噪微表處的混合料設(shè)計(jì)研究及工程應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

2.1 膠粉與纖維優(yōu)選

膠粉具有較高的彈性和阻尼，可吸收來自輪胎的沖擊作用，降低路面輪胎的振動(dòng)噪聲。纖維可使混合料形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增大了結(jié)構(gòu)瀝青比例，吸收部分聲能，起到降噪作用。

2.1.1 纖維

該文研究目的是提高微表處混合料的耐久性，進(jìn)而降低行車噪聲。纖維加入應(yīng)充分考慮在微表處混合料中良好的分散性，如果分散不均勻，纖維在混合料中結(jié)團(tuán)，易導(dǎo)致纖維吸收較多的瀝青，從而使混合料中的瀝青分散不均勻，進(jìn)而影響混合料的路用耐久性能。纖維長度也會(huì)對(duì)微表處的混合料性能產(chǎn)生影響，纖維太長，不易分散；太短，加筋效果差，因此通過調(diào)研將纖維的長度定為6 mm。分別采用國產(chǎn)與進(jìn)口的纖維，摻拌在混合料中，檢測其黏聚力、1 h濕輪磨耗、負(fù)荷車輪黏砂，以及車轍變形等性能。纖維類型對(duì)微表處混合料性能的影響結(jié)果如表4所示。結(jié)果顯示，摻加了進(jìn)口纖維的混合料車轍變形更小，且黏聚力更大（可以盡快通行），因此確定纖維類型為進(jìn)口。

2.1.2 膠粉

研究不同級(jí)配、不同纖維摻量、不同膠粉摻量對(duì)微表處混合料性能的影響。由于正交試驗(yàn)的試驗(yàn)量過大，所以對(duì)膠粉設(shè)計(jì)為均勻試驗(yàn)，見表5所示：

按照《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》中的方法，測試膠粉微表處的車轍變形性能和抗水損害性能，試驗(yàn)結(jié)果見表6所示：

從表6的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，只有在不摻膠粉的情況下濕輪磨耗值才滿足指標(biāo)要求，因此在后續(xù)試驗(yàn)中均不摻加膠粉。

2.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

依據(jù)正交試驗(yàn)的相關(guān)思路，設(shè)計(jì)三因素四水平的正交試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案如表7所示：

2.3 噪聲測試方法

瀝青路面是一個(gè)綜合場地、資金、施工機(jī)械及技術(shù)人員的建設(shè)工程[3-5]。若采用現(xiàn)場實(shí)測路面噪聲，檢測過程容易受到風(fēng)速、風(fēng)向及氣溫等不易控制因素的影響，導(dǎo)致噪聲監(jiān)測結(jié)果不準(zhǔn)確，因此考慮采用在室內(nèi)進(jìn)行噪聲監(jiān)測的方法。

2.3.1 室內(nèi)噪聲測試方法

《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》規(guī)定成型濕輪磨耗試件時(shí)應(yīng)將礦料大于4.75 mm的部分篩除。為了更加真實(shí)地表現(xiàn)不同級(jí)配的噪聲性能，進(jìn)行噪聲測試時(shí)直接用原級(jí)配成型濕輪磨耗試件。為了避免實(shí)驗(yàn)室其他因素對(duì)噪聲測試結(jié)果的影響，主要從以下兩方面進(jìn)行控制：將濕輪磨耗試件固定好，避免發(fā)生移動(dòng)而產(chǎn)生額外雜音；實(shí)驗(yàn)人員盡可能遠(yuǎn)離噪聲測試儀器，傳聲器盡量與聲源水平高度保持一致。

2.3.2 試驗(yàn)步驟

（1）在試驗(yàn)之前，將標(biāo)好序號(hào)的測試試件固定在磨耗儀升降平臺(tái)上，慢慢提升高度，控制磨耗頭與試件表面緊密貼合；在橫向控制上，需將聲級(jí)計(jì)與濕輪磨耗儀固定在同一側(cè)，而在豎向控制上需將聲級(jí)計(jì)固定在磨耗儀升降平臺(tái)的同一高度，再啟動(dòng)聲級(jí)計(jì)。

（2）以噪聲測試儀器運(yùn)行平穩(wěn)為目標(biāo)，噪聲測量與濕輪磨耗儀的磨耗頭轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間間隔應(yīng)控制至少15 s，等效聲級(jí)Leq值的測量時(shí)間為15～25 s，聲級(jí)計(jì)測量時(shí)間設(shè)置為15 s。

（3）為了翻新磨耗r1aO5a5zMI4GqY1qU7fcsA==頭的磨耗面，在每次試驗(yàn)結(jié)束之后需要更換新的橡膠管，并將磨耗頭上的橡膠管轉(zhuǎn)動(dòng)90°。

2.4 室內(nèi)噪聲性能測試結(jié)果及分析

對(duì)相應(yīng)的微表處試件進(jìn)行噪聲測試，測試結(jié)果見表8所示：

（1）極差分析

表9為噪聲的極差分析結(jié)果，可知在微表處混合料的噪聲性能影響因素中，級(jí)配起主要作用，改性乳化瀝青用量和纖維摻量屬于次要因素。

（2）方差分析

表10為微表處噪聲性能方差的分析結(jié)果。

由表10可知，不同因素的影響程度排序?yàn)榧?jí)配>改性乳化瀝青用量>纖維摻量。相比指南中的傳統(tǒng)級(jí)配，三個(gè)調(diào)整級(jí)配都有一定的降噪效果，但中間斷級(jí)配的降噪效果最好。

3 結(jié)論

細(xì)級(jí)配瀝青混合料路面具有較小的構(gòu)造深度和豐富的紋理，理論上具有更強(qiáng)的降噪效果。SMA和OGFC級(jí)配具有較大的空隙率，其孔結(jié)構(gòu)也具有良好的吸聲效果。級(jí)配、乳化瀝青用量和纖維摻量三個(gè)因素均會(huì)對(duì)噪聲性能產(chǎn)生影響，但是級(jí)配是影響纖維微表處混合料噪聲性能的關(guān)鍵影響因素。相比指南中的傳統(tǒng)級(jí)配，三個(gè)調(diào)整級(jí)配都有一定的降噪效果，但中間斷級(jí)配的降噪效果最好。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2024-08-19

作者簡介：杜娟（1979—），女，本科，工程師，研究方向：交通工程。