骨架密實型低噪聲橡膠瀝青路面性能研究與應用

馬 榮

（呂梁公路工程監理技術咨詢有限公司，山西 呂梁 033000）

0 引言

隨著車流量與車速的普遍提高，交通噪聲污染嚴重影響了人們的正常生活。國內外大量的研究與試驗表明，通過改變路面的特性是解決交通噪聲污染的主要措施[1-4]。目前國內外研究主要集中在多孔性降噪瀝青路面（簡稱OGFC）的研究上，雖然多孔性降噪瀝青路面具有良好的降噪效果，一般可降噪3～5 dB[5]。但多孔性降噪瀝青路面的空隙率達到了15%～20%，普通瀝青路面的空隙率為3%～6%[6]。研究表明，多孔性瀝青路面存在耐久性差、養護困難、降噪性能降低快的缺點，一般適用于輕型交通城市快速路。相比之下，國內外研究發現，密實型降噪瀝青路面（簡稱SDQP）不僅具有良好的力學性能與路用性能，同時降噪性能也優秀，亦然成為降噪路面的研究新方向。

骨架密實型降噪瀝青路面是在SMA路面降噪性能的基礎上，保持SMA瀝青混合料的配合比特性，并在其中加入適量的橡膠粉，增加路面的阻尼與彈性，優化了SMA路面的降噪性能[7]。本文將通過室內試驗對骨架密實型降噪瀝青路面特性展開研究，并在工程應用中對其降噪性能進行評價與分析。

1 室內試驗

1.1 試驗材料

1.1.1 瀝青

相比于多孔性瀝青混合料需要靠高黏性瀝青維持整體強度，密實性瀝青混合料在選擇瀝青時較為靈活。本文試驗選用殼牌90號改性瀝青，相關指標的檢測如表1所示，均滿足相應的規范標準[8]。

表1 瀝青的性能指標

1.1.2 集料

室內試驗選擇玄武巖作為粗集料，石灰巖作為細集料，礦粉選用磨細后的石灰巖，按照相關規范標準[8]，對材料的相關指標進行了測定，得到如表2所示結果，各項指標均滿足規范要求。

表2 集料的物理性質指標

1.1.3 橡膠粉

橡膠粉作為外加劑，摻入瀝青混合料中，能夠增加瀝青混合料的柔性特征，同時由于自身阻尼較大，能夠減少輪胎對路面的振動。室內試驗采用40目橡膠顆粒，其相關組成成分如表3所示。試驗材料的級配組成如表4所示。

表3 橡膠粉的化學成分 %

表4 SDGP-16級配組成

1.2 配合比設計

配合比設計時，應充分借鑒國內外的研究成果，在經驗法的基礎上進行設計。國內外研究結果表明，橡膠顆粒的用量應在1%～3%；礦粉摻入量應為級配中值的10%，設計時允許的空隙率范圍為3%～5%，油石比范圍為6%～7%。骨架密實型降噪瀝青路面的配合比設計的具體流程如圖1所示。

圖1 骨架密實型降噪瀝青路面配合比設計流程

根據流程圖所述操作流程，以橡膠摻入量為2%時為例，確定各種集料的質量比值為粗集料∶中粗集料∶細集料∶礦粉=38%∶34%∶18%∶10%。混合料的合成級配曲線如圖2所示，由馬歇爾試驗可得瀝青的最佳用量，馬歇爾試驗結果表明當混合料空隙率為4%左右時，其最佳油石比為6.2%。當橡膠摻入量為1%和3%時，混合料的設計與上述方法相同。

圖2 級配曲線

1.3 試驗方法

參照相關規范標準[9]，橡膠顆粒的摻入量分別取1%、2%、3%，制備試件。對所制備的混合料試件分別進行車轍、低溫劈裂試驗和凍融劈裂試驗。

2 室內試驗結果分析

2.1 試驗結果

骨架密實型降噪瀝青混合料的相關性能試驗結果如表5所示。

表5 骨架密實型降噪瀝青混合料性能試驗結果

2.2 高溫穩定性

為測試瀝青混合料的高溫穩定性，進行車轍試驗，經過6 h的恒溫養護的，以0.7 MPa的輪壓反復碾壓長度為23±1 cm。試驗結果如表5、圖3所示。

圖3 橡膠粉摻量與動穩定度的關系

由圖3可知，瀝青混合料的動穩定度隨著橡膠粉摻入量的增加，呈增長趨勢，且動穩定度在橡膠顆粒由1%增加到3%時，其動穩定度增長幅度最大，增加了77.9%。因此，瀝青混合料抗車轍能力隨著橡膠顆粒的摻入有較好的提升。

2.3 水穩定性

可利用凍融劈裂強度比來表征瀝青混合料的水穩定性，凍融劈裂強度比越大，其水穩定性越好。制備兩組馬歇爾平行試件，雙面各擊實50次。試件養護分為室溫養護與水浴養護。水浴養護的試件首先應真空飽水養護15 min，并立即放入-18℃的冰箱中養護16 h，最后放入60℃水中水浴養護25 h。兩組試件在試驗前，均應在25℃的水中浸水2 h方可進行試驗。試驗結果如表5、圖4所示。

圖4 橡膠摻量與凍融強度比的關系

由圖4可知，橡膠顆粒的摻入量由0%增加到3%時，瀝青混合料的凍融強度比有所降低，降低了11.2%。當橡膠顆粒摻入量由1%提高到3%時，下降趨勢最明顯。因此，摻入橡膠顆粒降低了瀝青混合料的水穩定性，但影響不大。

2.4 低溫抗裂性能

可用低溫破壞時的勁度模量來表征試件的抗裂性能，勁度模量值越低，說明其低溫抗裂性能越好。測試設備選用MTS-810試驗機，加載時的速度應恒定控制為1 mm/min。試驗結果如表5、圖5所示。

圖5 橡膠粉摻量與勁度模量的關系

由圖5可知，當橡膠顆粒摻入量由1%增大到3%時，瀝青混合料的勁度模量明顯降低。橡膠顆粒摻入量為3%時，瀝青混合料的勁度模量降低了28%。因此，橡膠顆粒的摻入可明顯提高瀝青混合料的低溫抗裂性能。

3 骨架密實型降噪瀝青路面的工程應用

3.1 工程概況

為了對骨架密實型降噪瀝青路面的降噪性能做出評價，本文基于某新建一級公路骨架密實型降噪瀝青路面試驗路段展開了研究。該試驗路段長500 m，路面結構為4 cm SGDP-16面層＋4 cm AC-20＋5 cm AC-25+35 cm水泥穩定碎石+15 cm級配碎石。橡膠的摻入量為2%，配合比設計參照室內試驗提供的目標配合比進行調整。路面施工完成通車后，對比鄰近的普通瀝青路面，對試驗路段進行了噪聲的檢測。

3.2 噪聲檢測

該公路建成通車8個月后，路面狀況良好，無任何病害產生，選擇晴朗天氣對試驗路段與相鄰的普通瀝青路面的噪聲狀況進行了檢測。測試方法參照相關規范標準[10]，檢測時應注意以下幾點：a）聲級計應垂直豎立于地面且高于1.2 m；b）測試點的位置應離道路中心線不小于3.5 m；c）應確保每個測點有3組數據；d）本測試選用A計權聲計，測試汽車為桑坦納小汽車。相關測試結果如表6所示。

表6 降噪瀝青路面與普通瀝青路面各路段噪聲測試結果 dB

由表 6可知，當桑坦納汽車車速為 60～100 km/h時，骨架密實型降噪瀝青路面的降噪量平均達到了2.4～3.8 dB，表明骨架密實型降噪瀝青路面的降噪效果優異。

4 結論

a）骨架密實型降噪瀝青混合料中，橡膠顆粒的摻入量應為1%～3%，工程應用中，考慮經濟效益，建議橡膠顆粒的摻入量為2%。

b）骨架密實型瀝青混合料的高溫穩定性、水穩定性會隨著橡膠顆粒的摻入而提高，而其低溫穩定性有所下降，但影響不大。

c）工程應用表明：當桑坦納小汽車車速為60～100 km/h時，骨架密實型低噪聲橡膠瀝青路面的降噪量平均達到了2.4～3.8 dB，表明骨架密實型低噪聲橡膠瀝青路面的降噪效果優異。

d）骨架密實型低噪聲橡膠瀝青路面的降噪機理與降噪性能改善需做進一步探討。