高黏低噪微表處配合比設(shè)計(jì)與應(yīng)用效果分析

摘 要：文章為分析高黏低噪微表處的應(yīng)用效果，在施工現(xiàn)場(chǎng)建立試驗(yàn)段進(jìn)行研究。通過與普通微表處進(jìn)行對(duì)比分析，認(rèn)為高黏低噪微表處的平整度更高，抗?jié)B性能更好，結(jié)構(gòu)層密實(shí)度更高；采用高黏低噪微表處可大幅度降低車外噪音和車內(nèi)噪音，減少對(duì)周邊環(huán)境的污染，提高行車舒適性。因此，與普通微表處相比，高黏低噪微表處具有良好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：高黏低噪微表處；配合比設(shè)計(jì)；應(yīng)用效果；路用性能；降噪效果

中圖分類號(hào)：U418.6

0"引言

高速公路在運(yùn)營(yíng)通車后，瀝青路面使用性能逐步下降，如不進(jìn)行及時(shí)養(yǎng)護(hù)，維修道路結(jié)構(gòu)會(huì)進(jìn)一步被破壞，甚至需要進(jìn)行大中修養(yǎng)護(hù)。大中修養(yǎng)護(hù)成本高，對(duì)道路運(yùn)營(yíng)影響大［1］，應(yīng)采用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)修復(fù)瀝青路面病害，恢復(fù)道路使用性能，延緩大修養(yǎng)護(hù)時(shí)間。常用的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)有微表處、霧封層、稀漿封層等，其中微表處不僅可以修復(fù)瀝青路面早期病害，施工工藝簡(jiǎn)單、施工費(fèi)用低［2］，快速恢復(fù)路面使用性能。但采用普通微表處，加鋪后會(huì)增加瀝青路面的行車噪音［3-4］，影響行車舒適性，產(chǎn)生噪音污染。為了降低行車噪音，通過改進(jìn)乳化改性瀝青制備方法，優(yōu)化骨料級(jí)配，制備高黏低噪微表處混合料［5-6］。高黏低噪微表處是采用高黏乳化瀝青與降噪級(jí)配骨料、填料等原材料按比例混合制備而成的新型預(yù)防性養(yǎng)護(hù)材料，厚度為5～10 mm，可提升路面水穩(wěn)定性、抗滑性能［7］，降低路面行車噪音，延長(zhǎng)道路使用壽命。本文以某高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目為依托，對(duì)高黏低噪微表處開展配合比設(shè)計(jì)，并在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)微表處降噪性能進(jìn)行測(cè)試，分析確定降噪效果和應(yīng)用效果。

1"原材料選取與配合比設(shè)計(jì)

1.1"原材料選取

1.1.1"集料

微表處結(jié)構(gòu)厚度薄，為了提升路面抗滑性能和耐久性，應(yīng)合理選配集料，優(yōu)化集料級(jí)配設(shè)計(jì)。微表處所用的集料最大粒徑≤10 mm，主要包括5～10 mm粗集料、3～5 mm米石和機(jī)制砂。粗集料采用玄武巖軋制而成，以提升集料的耐磨性能；細(xì)集料選擇粘附性較好的石灰?guī)r，提高集料與瀝青的裹附能力。取樣對(duì)粗細(xì)集料開展檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表1所示，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。

1.1.2"高黏改性乳化瀝青

高黏低噪微表處采用改性乳化瀝青，其為慢裂型陽(yáng)離子乳化瀝青，取樣對(duì)其主要技術(shù)指標(biāo)開展檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表2所示。分析表2檢測(cè)結(jié)果，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

1.1.3"填料和水

高黏低噪微表處填料選用P.O 42.5復(fù)合硅酸鹽水泥，水采用飲用水。

1.2"礦料級(jí)配

集料采用水洗篩分法進(jìn)行處理［8］，按照降噪要求對(duì)微表處所用集料級(jí)配進(jìn)行調(diào)整，得到降噪級(jí)配，如表3所示。

1.3"配合比設(shè)計(jì)

按照上述級(jí)配，油石比分別選取5.5%、6.0%、6.5%、7.0%、7.5%制備馬歇爾試件，分別開展?jié)褫喣ズ脑囼?yàn)和負(fù)荷車輛試驗(yàn)。整理試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

分析圖1得出，最佳油石比選擇范圍為6.2%～6.9%，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蚝徒煌ê奢d情況，綜合分析確定最佳油石比為6.8%。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，最終確定高黏低噪微表處混合料配合比設(shè)計(jì)結(jié)果為礦料中粗集料∶米石∶細(xì)集料∶水泥=14.5%∶13%∶70.5%∶2%，改性乳化瀝青用量為10.78%，水用量為7.0%。高黏低噪微表處混合料施工要求：拌和時(shí)間≥120 s，粘聚力≥2.0 N·m，粘附砂量≤450 g/m2，浸水1 h磨耗值≤540 g/m2，浸水6 d磨耗值≤800 g/m2。

2"試驗(yàn)路段高黏低噪微表處施工方案

某高速公路建成并經(jīng)過幾年運(yùn)營(yíng)使用后，瀝青路面出現(xiàn)了早期破壞，包括輕微裂縫、車轍等病害。為了快速恢復(fù)道路使用性能，延長(zhǎng)道路使用壽命，擬進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)。為了提升瀝青路面抗滑性能，降低行車噪音，擬采用高黏低噪微表處技術(shù)開展預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。在施工現(xiàn)場(chǎng)建立試驗(yàn)段，按照上述配合比設(shè)計(jì)結(jié)果拌制混合料，施作后，開展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，以檢驗(yàn)高黏低噪微表處的降噪效果。本文選取K32+560～K34+560段作為試驗(yàn)段，長(zhǎng)度為2 km。嚴(yán)格按照上述配合比拌制混合料，鋪筑在試驗(yàn)路段后檢測(cè)降噪效果。為進(jìn)行對(duì)比分析，在K33+560～K34+560段鋪筑普通微表處，分析確定施工工藝的合理性和實(shí)際應(yīng)用效果。

根據(jù)上述配合比設(shè)計(jì)要求，制定高黏低噪微表處施工方案：養(yǎng)護(hù)維修前采用精銑刨工藝銑刨厚度為1 cm左右的瀝青面層，而后對(duì)瀝青路面局部破損部位進(jìn)行維修，雜物清理干凈后灑布一層改性乳化瀝青黏層，破乳后再進(jìn)行高黏低噪微表處施工。黏層改性乳化瀝青用量按0.3～0.6 kg/m2控制，微表處攤鋪厚度按1 cm控制。對(duì)路面開裂、坑槽等病害進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修，并對(duì)該區(qū)域重點(diǎn)噴灑改性乳化瀝青，以提高與微表處結(jié)構(gòu)層的結(jié)合效果，保證界面的連續(xù)性。高黏低噪微表處攤鋪應(yīng)勻速進(jìn)行，保證厚度均勻，如局部攤鋪不均勻，應(yīng)立即進(jìn)行人工找補(bǔ)?；旌狭蠑備佭^程中應(yīng)保證均勻一致，防止產(chǎn)生離析，攤鋪后約30 min采用輪胎壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，使集料分布均勻，改善結(jié)構(gòu)層表觀紋理，提高密實(shí)度，以降低行車噪音。碾壓完成后養(yǎng)護(hù)3 h左右，混合料固化穩(wěn)定后即可開放交通。

3"高黏低噪微表處降噪效果檢測(cè)與分析

3.1"路用性能檢測(cè)與分析

對(duì)試驗(yàn)段高黏低噪微表處和普通微表處施工后路面使用性能進(jìn)行檢測(cè)，整理路面平整度、擺值、構(gòu)造深度和滲水系數(shù)檢測(cè)結(jié)果，得出各指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果平均值如表4所示。

分析表4檢測(cè)結(jié)果得出，兩項(xiàng)微表處完工后各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，高黏低噪微表處較普通微表處養(yǎng)護(hù)效果更好。對(duì)比兩個(gè)試驗(yàn)段平整度檢測(cè)結(jié)果，均滿足≤5 mm的設(shè)計(jì)要求，高黏低噪微表處平整度均值為1.6 mm，普通微表處平整度均值為2.9 mm，相較減少44.8%，平整度更好。對(duì)比兩個(gè)試驗(yàn)段構(gòu)造深度與擺值檢測(cè)結(jié)果，高黏低噪微表處較普通微表處分別下降21.8%和22.9%。這是由于攤鋪后采用輪胎壓路機(jī)碾壓，提升了平整度，使粗細(xì)集料分布均勻。高黏低噪微表處滲水系數(shù)較普通微表處下降2.0 mL/min，說明路面結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，抗?jié)B性能得到了進(jìn)一步提升。

3.2"降噪效果檢測(cè)與分析

3.2.1"車外噪音

車外噪音檢測(cè)試驗(yàn)車選用小轎車，其車速快，最適合用于檢測(cè)行車舒適性。檢測(cè)儀器選擇AWA6228型噪音計(jì)。在單側(cè)路緣布置噪音計(jì)，離地高度為1 m，距離測(cè)試車道中心6 m。同樣選擇普通微表處路段作為對(duì)比分析路段，測(cè)試車輛分別以80 km/h和100 km/h通過兩個(gè)試驗(yàn)段。本文每段選兩個(gè)斷面，整理測(cè)試結(jié)果如下頁(yè)圖2所示。

對(duì)比分析圖2所示車外噪音測(cè)試結(jié)果得出，高黏低噪微表處試驗(yàn)段噪音最大值明顯低于普通微表處路段，降噪效果明顯。車速為80 km/h時(shí)，高黏低噪微表處噪音最大值為52.1 dB，普通微表處為67.9 dB，相較下降了23.3%；車速為100 km/h時(shí)，高黏低噪微表處噪音最大值為67.2 dB，普通微表處為80.8 dB，相較下降了16.9%。說明高黏低噪微表處可有效降低行車噪音，減少噪聲污染。

3.2.2"車內(nèi)噪音

車內(nèi)噪音測(cè)試采用手持式數(shù)字噪聲計(jì)，觀測(cè)人員位于副駕駛位置，在車內(nèi)人員保持安靜的情況下，測(cè)試車輛分別以80 km/h和100 km/h通過兩個(gè)試驗(yàn)段。同樣在每個(gè)試驗(yàn)段選兩個(gè)斷面，整理測(cè)試結(jié)果如圖3所示。

分析圖3可知，普通微表處試驗(yàn)段車內(nèi)噪音較大，而高黏低噪微表處試驗(yàn)段相對(duì)較低，提升了行車舒適性。在普通微表處路段，測(cè)試車速分別為80 km/h和100 km/h時(shí)，車內(nèi)噪音最大值分別為73.1 dB和75.6 dB，車內(nèi)行車噪音較大，會(huì)影響行車舒適性。與普通路段相比，在80 km/h和100 km/h兩個(gè)測(cè)試車速下高黏低噪微表處試驗(yàn)段車內(nèi)噪音最大值分別為63.2 dB和64.8 dB，相比分別下降了13.5%和14.3%。因此，采用高黏低噪微表處可降低車內(nèi)行車噪音，提升行車舒適性。

4"結(jié)語

本文以高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目為依托，對(duì)高黏低噪微表處的應(yīng)用效果開展研究。通過建立試驗(yàn)段，與普通微表處進(jìn)行對(duì)比分析確定高黏低噪微表處的應(yīng)用效果。對(duì)比分析兩種微表處的路用性能和降噪效果檢測(cè)結(jié)果，得出以下結(jié)論：

（1）高黏低噪微表處平整度檢測(cè)值較普通微表處下降44.8%，構(gòu)造深度與擺值分別下降21.8%和22.9%，滲水系數(shù)較普通微表處減少62.5%，說明高黏低噪微表處結(jié)構(gòu)平整度、密實(shí)度更高，防水性能更好。

（2）與普通微表處相比，在車速分別為80 km/h和100 km/h時(shí)，高黏低噪微表處的車外噪音分別下降了23.3%和16.9%，下降幅度明顯，說明采用高黏低噪微表處可有效降低對(duì)周邊環(huán)境的噪音污染。

（3）與普通微表處試驗(yàn)段相比，在車速分別為80 km/h和100 km/h時(shí)，高黏低噪微表處試驗(yàn)段車內(nèi)噪音分別下降了13.5%和14.3%，說明采用高黏低噪微表處可降低行車噪音，提升行車舒適性。

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