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生的噪音；平滑的表面，以減少輪胎震動產生的噪音。現階段的降噪表面薄層主要從以下四種路面發展而成：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巖，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 石灰巖性質

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品準備

實驗中，根據公路工程瀝青及混合料試驗規程（JTJ－2000）T0703－1993試驗規程，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T0706－2000試驗規程，測量計算試件空隙率，測量結果取4個試件平均值。樣品參數見表2。

表2 降噪表面薄層參數

1.2.2 回彈模量測試

實驗根據美國材料試驗規程（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。回彈模量隨礦料含量增加而增大。在頻率100Hz上方區域，回彈模量主曲線彼此接近，在頻率100Hz下方區域，回彈模量差別較為明顯。這是因為，當礦料含量較低時，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巖制成的混合料回彈模量區別不大，二者回彈模量高于用內蒙赤峰石灰巖制成的混合料回彈模量。從表1中可以看出，京山和銅梁石灰巖磨光值相同，高于赤峰石灰巖磨光值。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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