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，通常是在路表上增加不超過40mm的薄層。在20世紀90年代，法國和其他一些歐洲國家開始大規(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，有研究關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特征：較多的孔洞，以減少汽車排氣泵產(chǎn)生的噪音；平滑的表面，以減少輪胎震動產(chǎn)生的噪音。現(xiàn)階段的降噪表面薄層主要從以下四種路面發(fā)展而成：開級配瀝青混凝土、瀝青瑪蹄脂、超薄瀝青混凝土層、半多孔瀝青混凝土。

回彈模量是對材料彈性模量的一種表征，它是材料在柔性路面機械性能設計基礎中的一種重要材料性質。在1993年，美國國家公路運輸協(xié)會開始使用回彈模量表征路面面層材料模量性質。近年來有研究表明回彈模量是影響道路降噪性能的一個重要因素。因此研究影響表面薄層回彈模量的因素，對降噪表面薄層的設計有指導意義。

1 實驗設計

1.1 原材料

該實驗所用礦料均為石灰?guī)r，其性能指標見表1。瀝青為遼寧盤錦90＃基質重交通瀝青。

表1 石灰?guī)r性質

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品準備

實驗中，根據(jù)公路工程瀝青及混合料試驗規(guī)程（JTJ－2000）T0703－1993試驗規(guī)程，成型標準車轍試件，試件尺寸為300mm×300mm×50mm。然后在車轍試件上距邊緣30mm處鉆芯取樣，取4個直徑為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（見圖1）。根據(jù)T0706－2000試驗規(guī)程，測量計算試件空隙率，測量結果取4個試件平均值。樣品參數(shù)見表2。

表2 降噪表面薄層參數(shù)

1.2.2 回彈模量測試

實驗根據(jù)美國材料試驗規(guī)程（ASTM D 4132－82），采用間接拉伸試驗測量降噪表面薄層回彈模量，試驗過程見圖2。每組樣品進行5個不同溫度（5℃，10℃，15℃，20℃，25℃）的回彈模量測量，在每個溫度下進行5個頻率（0.5Hz，1Hz，2Hz，4Hz，8Hz）的回彈模量測量，測試結果取4個試件平均值。

2 結果與討論

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

2.1 空隙率和礦料含量的影響

從圖3可以看出空隙率對回彈模量的影響。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%，礦料來源也相同。參照空隙率分類，參照樣品為半密實表面薄層，01為半開表面薄層。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。一般認為，空隙率對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。這可能是因為當空隙率在一定范圍內變化時，回彈模量變化不大。

從圖3還可以看出礦料含量對回彈模量的影響?；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。這是因為，當?shù)V料含量較低時，膠漿含量較高。在間接拉伸試驗中，低頻對應著高溫，在高溫區(qū)域，膠漿對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。當頻率高于100Hz時，二者回彈模量幾乎一樣；當頻率低于100Hz時，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。這說明降噪抗滑薄層的礦料尺寸對其回彈模量有影響，在高溫時影響更為明顯。

2.4 礦料來源的影響

圖6為礦料來源對回彈模量的影響。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，但二者之間的關系還有待進一步考察。

3 結 論

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

b.瀝青含量對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高溫回彈模量有影響。

d.相同類型，不同來源的礦料制成的降噪表面薄層回彈模量不同。

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