（光学工程专业论文）城市路面的减振降噪技术研究.pdf

摘要 摘要 随着我国经济和社会生活水平的提高，当年的自行车大国现在汽车保有量已经位居 世界第四，中国的一些城市女l l ：l k 京、上海、广州早已是车满为患。为了解决城市交通拥 堵状况，城市大规模道路的建设应运而生，城市车流量的急剧增加，不可避免地带来了 噪声污染，城市道路交通噪声污染日益严重，已逐渐成为我国城市环境的一大公害，严 重地影响着城市居民的正常生活和身心健康。如何有效地减少道路附近的噪声污染，成 为世人关注的热点，也是亟待解决的重要课题。 本篇论文主要针对路面的减振降噪进行研究。对目前交通噪声的状况，噪声的危害， 国内外降噪路面的发展状况作简要的概述，进而对降噪路面的减振降噪原理进行基本的 描述。混响室测试的吸声系数比较准确，沥青混合料制成的马歇尔试件面积很小，而混 响室测试吸声系数要求的标准面积较大，因此对混响室中试件面积对吸声系数的影响加 以研究，找出试件面积与吸声系数的关系，确定最小的试件面积，为实验室中进行吸声 系数试验提供方便。通过对降噪路面材料性能的基本测试与改性沥青材料的研究，由初 始级配制作马歇尔试件，计算孔隙率的大小，若孔隙率不满足要求，调整级配。设计沥 青混合料的最佳配合比，确定最佳沥青用量，制作马歇尔试件，对试件进行力学性能方 面的试验，制成符合要求的马歇尔试件，从而利用驻波管测试标准马歇尔试件的吸声系 数，确定最佳的降嗓路面材料。 关键词：噪声；减振降噪；吸声系数；孔隙率 人连交通人学j r 学硕十学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fe c o n o m i c sa n dt h ei m p r o v e m e n to fs o c i a ll i v i n gs t a n d a r d n o w c a l o w n e r s h i ph a sb e e nr a n k e df o u r t hi nt h ew o r l d s o m ec i t i e ss u c ha sb e i ji n g ，s h a n g h a i ，a n d g u a n g z h o uh a v el o n gb e e ni n f e s t e d c a l i no r d e rt os o l v eu r b a nt r a f f i c c o n g e s t i o n ， l a r g e s c a l er o a db u i l d i n gi nt h ec i t yc a m ei n t ob e i n g ，a n ds om a n yc a r sh a v eb r o u g h tn o i s e p o l l u t i o ni n e v i t a b l y u r b a nr o a dt r a f f i cn o i s ep o l l u t i o nh a sb e c o m ei n c r e a s i n g l ys e r i o u si n c h i n a sc i t i e sa n di th a sb e c o m eap u b l i ch a z a r di nt h ee n v i r o n m e n t s e r i o u s l ya f f e c t i n gt h e n o r m a ll i f ea n dt h ep h y s i c a la n dm e n t a lh e a l t ho fu r b a nr e s i d e n t s h o wt oe f f e c t i v e l yr e d u c e n o i s ep o l l u t i o ni nt h ev i c i n i t yo ft h er o a dh a v eb e c o m et h ew o r l d sh o ts p o t sa n da l s oa n i m p o r t a n ti s s u ew a i t i n gt ob er e s o l v e d t l l i sp a p e rm a i n l ym a k e sas t u d yo fn o i s er e d u c t i o no nt h er o a d ih a v eg i v e nag e n e r a l o u t l i n eo ft h ec u r r e n ts t a t eo ft h et r a f f i cn o i s ea n dt h en o i s eh a z a r d sa n dt h el o wn o i s er o a d s d e v e l o p m e n ta th o m ea n da b r o a d t h e nid e s c r i b e dt h en o i s ea n dv i b r a t i o nr e d u c t i o np r i n c i p l e o fl o wn o i s er o a d u s i n gr e v e r b e r a t i o nc h a m b e rt o t e s tt h ea b s o r p t i o nc o e f f i c i e n ti sm o r e a c c u r a t e d u et ot h ea r e ao fm a r s h a l ls a m p l ew h i c hm a d eb ya s p h a l tm i x t u r ei ss m a l la n dt h e s t a n d a r da r e ao fr e v e r b e r a t i o nc h a m b e ra b s o r p t i o nc o e 伍c i e n tt e s t i n gr e q u i r e di sl a r g e r i h a v er e s e a r c h e dt h ei m p a c to fs a m p l ea r e ai nr e v e r b e r a t i o nc h a m b e rt e s tf o ra b s o r p t i o n c o e f f i c i e n t ，t of i n do u tt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ea b s o r p t i o nc o e f f i c i e n ta n dt h es a m p l ea r e a a n dc o n f i r mt h em i n i m u ms a m p l ea r e a , f a c i l i t a t et ot h ea b s o r p t i o nc o e f f i c i e n tt e s t si n l a b o r a t o r y t h r o u g ht h eb a s i ct e s to fl o wn o i s er o a d sm a t e d a l sp r o p e r t i e sa n dt h er e s e a r c ho n m a t e r i a l so fm o d i f i e da s p h a l ta n di na c c o r d a n c ew i t ht h ei n i t i a lg r a d i n gp r o d u c tm a r s h a l l s a m p l ea n dc a l c u l a t et h es i z eo fp o r o s i t y i ft h es i z ed i d n tm e e tt h er e q u i r e m e n t s t h e na d j u s t t h eg r a d i n g d e s i g nt h eb e s tm i xp r o p o r t i o no fa s p h a l tm i x t u r ea n dc o n f i r mo p t i m u ma s p h a l t c o n t e n t ，t h e np r o d u c tm a r s h a l ls a m p l e t e s tt h es a m p l e sm e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa n dp r o d u c t m a r s h a l ls a m p l ew h i c hm e e tt h er e q u i r e m e n t s t h e nu s et h es t a n d i n gw a v et u b et ot a k e m a r s h a l l sa b s o r p t i o nc o e f f i c i e n ta n dt of i n do u tt h eb e s tm a t e r i a l so fl o wn o i s er o a d k e yw o r d s ：n o i s e ；v i b r a t i o na n dn o i s er e d u c t i o n ；a b s o r p t i o nc o e f f i c i e n t ；p o r o s i t y i i 大连交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解太蔓褒通太堂有关保护知识产权及保 留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的 知识产权单位属太蔓銮通太堂，本人保证毕业离校后，发表或使用 论文工作成果时署名单位仍然为太整銮通太堂。学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件及其电子文档，允许论文被查 阅和借阅。 本人授权太童銮通太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入 中国科学技术信息研究所中国学位论文全文数据库等相关数据库 迸行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论 文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 学位论文作者签名：，叶渺瓠 日期： 沁。嚣年2 月o e l 导师签 弋凝声8 每t g 手i e l 学位论文作者毕业后去向： 工作单位：s t x ( 大连) 造船海洋技术有限公司电话：1 3 0 7 4 1 2 8 0 7 8 通讯地址：大连长兴岛临港工业区邮编：1 1 6 3 0 0 电子信箱：y e ji a n g t a o o n e s t x t o m 大连交通大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢及参考 文献的地方外，论文中不包含他人或集体已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得太蔓銮通太堂或其他教育机构的学位或证书而 使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在 论文中作了明确的说明并表示谢意。 本人完全意识到本声明的法律效力，申请学位论文与资料若有不 实之处，由本人承担一切相关责任。 学位论文作者签名：叶j n 筹 日期：如咯年| z 月门日 第一章概述 第一章概述 1 1 道路交通中的噪声问题 随着政府加大交通基础设施建设的力度，我国在道路建设方面，特别是高等级公路 和城市快速路的建设，取得了很大成就。但是，道路建设的迅速发展，在增加运输能力、 促进地区经济迅速发展的同时，也给周围环境造成一定的负面影响，其中交通噪音问题 尤为严重。交通噪声作为噪声污染的种，与大气污染、水污染一样，己逐渐成为危害 人类环境的公害，而且对居住人群的影响在许多国家已经超过了其他形式污染。伦敦在 一次噪声调查的报告中表明，3 6 的伦敦人受到不同程度交通噪声干扰，受飞机、铁路、 工业和建筑施工噪声干扰的分别为9 ，5 和7 ，而在住房听到交通噪声的比例高达 9 1 。德国类似的研究也指出，德国有7 0 的人受到道路交通噪声的干扰。同样，在北 京的一项调查也显示，有关交通噪声污染的投诉占到噪声投诉总量的5 5 以上【l 】。 随着我国国民经济的快速发展，出现大量新增客货运量，国内各种运营车辆和私人 汽车的社会保有量成倍增加，特别是进入9 0 年代以来，我国高速度的经济增长刺激了 城市交通的大发展。从1 9 8 5 年到1 9 9 5 年，机动车的年增长率达1 2 1 4 ，个别城市 甚至达到3 0 。据估计，北京市机动车增长率为1 5 ，小汽车增长率达到4 2 。大连市 民用机动车近1 5 年增长9 倍。上海市中心区交通量的年平均增长率为8 左右。汽车数 量的成倍增长，加上道路里程增加、等级提高和状况的改善，势必带来道路交通量的迅 速增长，如不采取有效措施，必然造成道路噪声污染的恶化，严重干扰了道路两侧单位、 学校及居民区的正常生活秩序【2 j 。以城市道路交通噪声为例，据中国环境状况公报 的数据，城市道路交通噪声污染2 0 0 0 年与1 9 9 9 年相比呈上升趋势，表1 1 是我国重点 城市的交通噪声水平。 表1 1 我国重点城市的交通噪声水平 t a b l e1 1t h et r a f f i cn o i s el e v e lo fi m p o r t a n tc i t i e si nc h i n a 蠢熟 污染较重 中度污染轻度污染良好 1 9 9 95 28 5 2 7 35 9 2 0 0 08 92 2 45 3 3 1 5 4 总体上看，全国重点城市道路交通噪声基本处于轻度污染状态，污染较严重的主要 集中在一些大中型城市。如北京，交通噪声平均值长期以来一直处于7 1 - - - - 7 2 d b ( a ) 之间， 大连交通大学_ r 学硕+ 学1 1 ) ：论文 在全国直辖市和省会城市中排名倒数第三。而在市区内一些城市快速路周边噪声等级更 高。以北京的四环路为例，2 0 0 1 年的噪声检测结果显示，昼夜平均噪声为7 4 3 7 7 6 d b ( a ) 之间，夜间为7 3 8 7 7 d b ( a ) 之间。大大超过了国家标准规定的昼夜7 0 d b ( a ) ，夜间5 5 d b ( a ) 的最高限值。北京约有1 0 0 万人居住在交通干线两侧，约占市区居民总数的1 6 ，他们 是这些交通噪声污染的直接受害者。 2 0 0 7 年5 月2 4 日，北京市劳动保护科学研究所公布的“北京市交通噪声污染现状” 调查结果显示，北京市道路两侧民用住宅、学校和医院平均受交通噪声污染率达8 9 1 。 其中，高速路两侧的建筑物受交通噪声污染的比例更是达到了1 0 0 。 交通噪声潜在的带来国家的经济损失。据研究测算，中国每年因道路交通噪声污染 导致的经济损失约合人民币2 1 6 亿元，仅北京市每年因道路交通噪声污染导致的经济损 失就达1 5 - 2 0 亿元；美国受交通噪声影响的区域内，为搬迁居民就耗资2 7 亿美元；在 德国目前每年用在治疗听觉损失的费用就达到5 0 0 万马克1 3 l ，从以上简单的数字不难看 出，声环境的好坏给国家国民经济产生一定的影响。 1 2 噪声的危害 所谓噪声一般指对人们的正常生活、工作和健康产生不良影响或使人厌烦的声音。 而城市道路交通噪声是指机动车在城市道路上行驶所产生的、超过国家标准( 白天 7 0 d b ( a ) ，晚间5 5 d b ( a ) 的n 音【4 】，是当今生活中普遍的、很难避免的噪声源。道路交通 噪声具有强度高、覆盖面大、影响范围广的特点。有数据显示，汽车在正常行驶中产生 的噪声为8 0 , - - , 9 0 d b ( a ) ，高峰时车流噪声接近1 0 0 d b ( a ) 。如此高强度的噪声对人们的健 康有严重的损害! 据国内外有关专家调查统计，道路交通噪声是城市环境噪声的主要来 源，约占3 5 以上【5 1 。我国城市区域境噪声标准( g b 3 0 9 6 9 3 ) 对城市中的交通干线道路两 侧区域的噪声标准限值是：昼间三。值、 7 0 d b 、夜间三月钾值一 1 0 0 c m 。本试验的日的是测定 历青的低温延性，即沥青受到外力的拉仲作用时，所能承 受的塑性变形的总能力。沥青延度的试验温度与拉伸速率可根据要求采用，通常采用的 试验温度为2 5 、1 5 、1 0 或5 ，拉伸速度为5 o2 5 c m m i n 。本试验采用的温度是 2 5 ，拉伸速度为5 = 0 2 5 e m m i n 。图3 3 是延度仪，图3 4 是延度仪的内槽，图35 是 延度试验所用的试模。 目3 3 延度仪图3 4 延度仪的内楠 f i g33 e x t e n s i o n l n s l l a l m e n tf i g34s l o t w i t h i ne x t e n s i o n i n s t r u m e n t 图3 5 延度试模 f i g35d u c t i l i t yt e s tm o d e 首先将保温后的试件连同底板移入延度仪的水槽中，然后将盛有试样的试模自玻璃 板或不锈钢板上取下，将试模两端的孔分别套在滑板及槽端固定板的金属柱e ，并取下 垒三兰登堡堕堡塑亘丝塑竺塑塞 侧模。水面距试件表面不小于2 5 r a m 。开动延度仪，并注意观察试件的延伸情况，此时 应注意，在试验过程中，水温麻始终保持在试验温度规定范围内，且仪器不得有振动， 水面不得有晃动，当水槽采用循环水时，应暂时中断循环，停止水流。在试验中，如发 现沥青细丝浮于水面或沉八槽底时，则应在水中加入酒精或食盐，调整水的密度至与试 样相近后，重新试验。试件拉断时，读取指针所指标尺上的读数，以厘米表示，在正常 情况下，试件延伸时应成锥尖状，拉断时实际断面接近于零。在所做的试验中，试件延 伸成锥尖状，但并未拉断，延度均大于l o o c m 。 3 14 软化点试验 本试验是按照t 0 6 0 6 2 0 0 0 沥青软化点试验( 环球法) 的规范完成，沥青的软化点 4 6 c 。本试验的目的是测定沥青材料的热稳定性和沥青条件粘度。目3 6 是软化点试验 的仪器一电控沥青软化点测定仪，图37 是放入钢球与沥青后。 副3 6 电控沥青软化点测定仪图37 放八钢球与沥青 f i g36 d e i c e r o f e l e c t r o n i c 越p h m ls o f t e n i n g p o i n t f i g37 a d da s p h a l t a n d t h eb a l l 将试样环置于涂有甘油滑石粉隔离荆的试样底板上。将准备好的沥青试样徐徐注入 试样环内至略高出环面为止。试样在室温冷却3 0 r a i n 后，用环央夹着试样环，并用热刮 刀刮除环面上的试样，务使与环面齐平。将装有试样的试样环连同试样底板置于5 05 水的恒温水槽中至少1 5 m i n ；同时将金属支架、钢球、钢球定位环等亦置于相同水槽 中。烧杯内注入新煮沸并冷却至5 c 的蒸馏水，水面略低于立杆上的深度标记。从恒温 水槽中取出盛有试样的试样环放置在支架中层板的圆孔中，套上定位环，然后将整个支 架放入烧杯中，调整水面胃深度标已，并保持水温5 0 5 。环架上任何部位不得附有 大连交通人学+ 1 j 学硕十学位论文 气泡。将o c - - 8 0 的温度计由上层板中心孔垂直插入，使端部测温头底部与试样环下 面齐平。将盛有水和环架的烧杯移至放有石棉网的加热炉具上，然后将钢球放在定位环 中间的试样中央，开始加热，使烧杯中水温在3 m i n 内调节至维持每分钟上升5 士0 5 。 在加热过程中，应记录每分钟上升的温度值，如温度上升速度超出范围时，则试验应重 作。试样受热软化逐渐下坠，至与下层底板表面接触时，立即读取温度，准确至0 5 。 所做的试验在要求的范围内。 3 2 改性沥青材料 随着国民经济的迅速发展，交通量迅速增大，大型车辆超载严重及渠化交通等使沥 青路面面临着严峻考验，早期破坏时有发生。其外因主要为交通气象等因素；内因则为 筑路材料及配合比、结构及施工条件等。尽管自6 0 年代以来，国内外许多学者对沥青 的性能和结构进行了大量的研究，但由于沥青材料是一种成分极为复杂的无定型高分子 化合物的混合物，为典型的粘弹塑性材料，其力学性能受温度和作用时间的影响很大， 在行车荷载及各种自然因素作用子下沥青路面还会出现不同的病害，如在夏季高温时出 现车辙、推移、拥包等，低温季节产生疲劳裂缝或温度裂缝。此外，沥青的老化和水稳 定性也是影响路面破坏的重要因素。针对上述情况，除采取行政手段限制超载车辆外， 道路工作者还需在提高沥青性能上下功夫，使路面在大交通量作用下，仍能保持良好的 使用状况，并延长寿命，而通过在沥青中添加各种聚合物或其它无机材料，制成分散均 匀的改性沥青是实现这一目标的有效途径。 所谓改性沥青，是指掺加橡胶、塑料等高分子聚合物、细磨的橡胶粉或其他填料型 外掺剂，并使其与沥青均匀混合，使沥青的性质得以改善而制成的沥青混合物。沥青改 性是一个物理共混过程，与沥青具有良好相容性的大分子聚合物加入沥青中后，通过溶 胀与吸附可使沥青的组分构成发生一定的变化1 2 。改性沥青的几种制作方法：( 1 ) 现场拌 和法，采用专用的改性沥青制造设备在铺路现场制作，然后直接送入拌和机使用。改性 沥青设备主要有胶体磨和高剪切机两大类。( 2 ) 预混合法，分为直接法和间接法，直接法： 直接将聚合物加入到熔融的沥青中，用强力搅拌器拌制成均匀的改性沥青。间接法：母 液法，先将聚合物溶于富含芳香烃的溶剂中制成母液，然后再把母液与基质沥青和沥青 搀配调制成要求剂量的改性沥青产品，母粒法，与母液法相似，只是将聚合物母体进行 造粒成形，制成聚合物母粒使用。本课题中选取以下四种改性剂，用以改变沥青性能。 ( 1 ) s b s ( 苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物) 添加s b s 改性剂后，沥青的塑性、 弹性，和延伸性等性能得到全面的改善。脆点降低，针入度值减小，软化点升高，6 0 粘度增大。s b s 改性沥青具有弹性较高、高温不软化、低温不发脆等特性。 第二二章减振降噪路面材料的研究 s b s 改性沥青的生产工艺：将s b s 改性剂按照剂量6 投入1 8 0 的热沥青中，边搅 拌边加入，用高速剪切机加工，搅拌2 h 后，即可制成高质量的s b s 改性沥青。 ( 2 ) e v a ：( 乙烯一醋酸乙烯共聚物) 是一种无定型结构的热塑性树脂，常温下呈透 明颗粒状( 也有粉状产品) ，有轻微醋酸味，富有弹性和柔韧性，能很好的溶于沥青中， 价格比较昂贵。能显著提高改性沥青混合料的动稳定度，但对低温延度无明显改善。 e v a 改性沥青的生产工艺：将e v a 改性剂按照剂量5 投入1 8 0 - - - 2 0 0 的热沥青中， 边搅拌边加入，用高速剪切机加工，搅拌2 h 后，即可制成高质量的e v a 改性沥青。 ( 3 ) p v c ：( 聚氯乙烯) 热塑性树脂，主要是提高沥青的粘度、改善高温抗流动性， 同时可增大沥青的韧性，所以它们对改善沥青高温性能是肯定的。但是低温改善性能有 时并不明显1 2 z j 。 p v c 改性沥青的生产工艺：将p v c 改性剂按照剂量5 投入1 6 0 - 1 8 0 的热沥青中， 边搅拌边加入，用高速剪切机加工，搅拌2 h 后，即可制成高质量的p v c 改性沥青。 ( 4 ) 橡胶粉：橡胶粉改性沥青的特点是低温变形能力提高，韧度和韧性增大，高温 ( 施工温度) 粘度增大。加入橡胶粉改性剂后，橡胶粉改性沥青的针入度值减小：软化 点升高，常温( 2 5 ) 延度稍有增加，不同温度下的粘度均有增加，热流动性降低，热稳 定性明显提高，低温抗裂性，与砂石的粘附性得到明显的改善。 橡胶粉改性沥青的生产工艺：将橡胶粉改性剂按照剂量1 8 投入1 6 0 , - 1 8 0 。c 的热 沥青中，边搅拌边加入，用高速剪切机加工，搅拌1 h 后，即可制成高质量的改性沥青。 改性沥青的性能与胶粉的细度关系密切，越细越容易搅拌均匀，而且不易离析和沉淀。 3 3 配合比设计 根据路面厚度要求及权衡吸声效果等因素，这次确定选用粗骨料最大粒径不超过 1 6 m m ，进行混合料级配设计和各项性能指标的研究。表3 1 是国内推荐使用的级配范 围。 表3 1 国内推荐级配范围 t a b l e3 1r e c o m m e n d e di n t e r n a lg r a d i n g r a n g e 孔径( m m ) 1 61 3 29 54 7 52 3 61 1 8o 60 3o 1 50 0 7 5 9 0 4 5 一 2 0 1 0 通过率( ) 1 0 0 7 1 36 1 05 74 - 63 5 1 0 05 53 01 8 表3 2 是沥青混合料初始级配数量表。初始级配大粒径的比例占7 0 以上。 人连交通人学t 学硕十学位论文 表3 2 沥青混合料初始级配数营表 t a b l e3 2m i x t u r eo f a s p h a l tg r a d i n gt h en u m b e ro f t a b l e 筛孔尺寸( m m ) 百分含 1 61 3 29 54 7 52 3 61 1 80 60 3o 1 5 0 0 7 5 且 里 粒径 1 0 09 22 36 5 通 1 3 2 m m 过 粒径 塞 1 0 01 0 01 0 05 622 3 5 m m 摹 、- ， 砂1 0 0 1 0 01 0 0 1 0 09 89 64 9 1 2l7 填料 1 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 08 65 按照初始级配设计的配合比不符合大孔隙的要求，孔隙率不满足要求，多孔隙沥青 路面的空隙率在2 0 左右，按照此级配制作的马歇尔试件的空隙率不到1 5 ，固改变粒 径通过率的比例，调整级配。表3 3 是调整级配的方案一。 表3 3 调整级配a t a b l e3 3a d j u s tt h eg r a d i n ga 筛孔尺寸( r a m ) 百分含 1 61 3 29 54 7 52 3 61 1 80 60 30 1 50 0 7 5 且 _ 里 粒径 1 0 09 53 38 0 通 1 3 2 m m 过 粒径 室 1 0 01 0 01 0 09 621 0 5 m m 紧 、 砂1 0 01 0 01 0 0 1 0 09 89 64 91 215 填料1 0 01 0 0l o o1 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 08 65 经过方案一的调整级配后，制成的马歇尔试件不满足马歇尔稳定度，标准规定的马 歇尔试件的马歇尔稳定度应大于3 5 k n ，按照此级配制作的马歇尔试件的马歇尔稳定度 大于3k n 但小于3 5k n 。故需再次调整级配，表3 4 是调整级配的方案二。 第二章减振降噪路面材料的研究 表3 4 调整级配b t a b l e3 4a d j u s tt h eg r a d i n gb 筛孔尺寸( r a m ) 1 6 1 3 29 54 7 52 3 6 1 1 8 0 60 30 1 50 0 7 5百分含量 粒径 l o o9 53 37 6 通 1 3 2 过粒径 塞 l o o1 0 01 0 08 621 5 ，、 5 琴 v 砂1 0 01 0 01 0 0l o o9 89 64 91 215 填料1 0 0l o o1 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 08 64 通过方案二的级配调整，得到的孔隙率及马歇尔稳定度都满足要求，最终选取方案 二的级配调整。图3 8 是沥青混合料初始级配曲线图。 奈 、- ， 鼹 魍 鼎 1 2 0 1 0 0 0 0 8 0 6 0 o 4 0 0 2 0 0 0 0 0 0 7 50 1 5o 30 61 1 8 2 3 6 4 7 59 51 3 21 6 筛孔尺寸( m i l l ) 图3 8 初始级配曲线图 f i g 3 8t h ei n i t i a lg r a d i n gc u l n e 图3 9 是按照方案一调整级配后的级配曲线图。 人连交通火学- 1 j 学硕+ 学何论文 葶 v 褥 套 垃 捌 爝 图3 9 调整级配曲线图a f i g 3 9a d j u s tt h eg r a d i n gc u r v e a 图3 1 0 是按照方案二的级配调整后的级配曲线图。级配合成值应在级配的最大值与 最小值之间。 乎 v 静 众 屯 刿 圈 图3 1 0 调整级配曲线图b f i g 3 10a d j u s tt h eg r a d i n gc u r v eb 3 4 沥青的的最佳用量 多空隙沥青混合料设计过程主要围绕如何获得预定的目标孔隙率，并保证其具有一 定的强度、温度稳定性、耐久性等目的，进行级配选择和最佳沥青用量的确定。对所选 择的若干个沥青用量拌制的混合料做流淌实验，按马歇尔稳定度、流值及其他性能指标 第三章减振降噪路面材料的研究 实验分析，综合定出满足透水性、耐久性、强度要求的最佳沥青用量。沥青量过大，在 透水性沥青混合料路面施工过程中会产生沥青流淌，堵塞混合料空隙，降低路面使用性 能。而沥青用量过少，路面的耐磨损性会降低。因此用流淌实验确定混合料所能保持的 最大沥青用量。 所谓最大沥青用量，是指在一定温度下透水性沥青混合料静止放置一定时间时所能 含有的最大沥青用量。试验采用小铁盆，均匀摊铺l k g 。盛有混合料的小盆在1 7 0 的 烘箱中静置1 h ，然后从烘箱中取出，迅速翻转扣入另一盆中，黏附在盆底的大颗粒( 2 3 6 ) 也应刮出，将流淌在原盘中的沥青及沥青胶浆质量除以原沥青混合料质量即为流 淌损失率。变更5 个以上不同的沥青用量，进行重复试验，可得出流淌损失率与沥青用 量的关系曲线，曲线变化明显的点( 即拐点) 所对应的沥青用量，即为所能保持的最大 沥青用量【2 3 1 。图3 1 1 是沥青混合料流淌试验曲线。 5 0r 4 55 5 566 5 沥青用量( ) 图3 1 1 沥青混合料流淌试验曲线 f i g 3 1 la s p h a l tm i x t u r ef l o w i n gt e s tc u r v e 从图3 1 1 中可以看出拐点在沥青用量5 处，即沥青的最大使用量5 。 3 5 马歇尔试件的制作方法 图3 1 2 是全自动混合料拌和机。 2 7 钙如踮衢坫m 5 o 一9b一糌水鞲栅蟮瀑嚣 人连交通太学i 学硕士学位论文 图3 1 2 全自动混合料拌和机 f i g31 2 a u t o m a t i c m i x i u r e m i x i n g m a c h i n e 全自动混合料拌和机能保证拌和温度并充分拌和均匀，可控制拌和时间。 沥青混合料试件制作方法按照t 0 7 0 2 - - 2 0 0 0 试验规程，本方法适用于标准击实法或 大型击实法制作沥青混合料试件，以供实验室进行沥青混合料物理力学性能试验使用。 图31 3 是马歇尔电动击实仪。 凹31 3 马歇尔电动击实仪 f i g31 3 m a r s h a l lh i te l e c t r i c i n s t a l m e n t 标准击实仪：由击实锤、平圆形压实头及带手柄的导向棒组成，标准击实锤质量 4 5 3 6 9 + 9 9 。试模：每组包括圆柱形金届简、底座和套筒各一个。 电动脱模嚣：可无破损的推出圆柱体试件，备有标准圆柱体试件尺寸的推出环。 第三章减振降噪路面材料的研究 试件制作流程： 将各种规格的矿料置1 0 5 m 5 的烘箱中烘干置恒重( 一般不少于4 h 6 h ) ，粗集料 先用水洗干净后烘干。改性沥青也放入烘箱但温度不易超过1 7 5 。用占有少许机油 的棉都擦挣试模、套筒及底座等置1 0 0 左右烘箱中加热l h 备用。击实锤底部用机油擦 拭，以免占取沥青混合料。沥青混合料拌和机预热置规定温度。将烘干的矿科和沥青称 取需求量后倒入拌和机，沥青混合料在全自动混合料拌和机中搅拌1 8 0 s 。从烘箱中取出 试模、套筒及底座，用机油擦拭，底座放上一张吸油的纸，将试模装在底座上，取适量 拌制好的沥青混合料铲入试模中，将试模和底座同定在击实台 ，正反面各击实5 0 次。 试件击实结束后，取掉试件上面的纸，量取试件高度，标准试件的高度应符合 6 3 5 l3 m m 。不满足应调整沥青混台料的质量。将装有试件的试模横向放置冷却至室温 后( 不少于1 2 h ) ，冒脱模机上取h 试件。试件放在干燥洁净的平面上，供试验使用。 3 6 马歇尔试件的性能 3 6 】马歇尔稳定度试验 沥青混合料马歇尔稳定度试验按照t 0 7 0 啦- 2 0 0 0 试验规程本方法适用于马歇尔稳 定度试验，毗进行沥青混台科的配合比设计。图31 4 是d f 型沥青混合料稳定度测定仪。 酗31 4d f 型澌青混台料稳定度测定仪 f i g3 】4 d f - a s p h a 】t m i x t u ms l a b i l i 峥。d 岫t o r 将试件置于己达规定温度的恒温水槽中保温( 温度控制在6 0 = 1 ) ，保温时间对 标准马歇尔试件需3 0 4 0 m i n ，试件之间应有间隔，底下应垫起，离容器底部不小于5 c m 。 恒温水槽：控制准确温度为1 ，深度不小于1 5 0 r a m 。将马歇尔试验仪的上f 压头放入 水槽或烘箱中达到同样温度。将上下压头从水槽或烘箱中取出擦拭干净内表面。再将试 大连交通大学t 学硕十学位论文 件取出置于下压头上，盖上上压头，然后装在加载设备上。探头放好，启动设备，读取 试件的马歇尔稳定度和流值，记录数据。 3 6 2 马歇尔试件孔隙率的计算方法 计算孔隙率，需要测定沥青混合料的毛体积密度和理论密度。测定沥青混合料的毛 体积密度有多种方法，例如：水中重法、表干法、蜡封法、体积法，通过试验的对比和 推荐的方法，对于孔隙率较大的开级配沥青混合料( o g f c ) ，体积法较合适。压实沥 青混合料密度试验( 体积法) 按照t 0 7 0 8 - - 2 0 0 0 试验规程： 电子天平：当最大称量在3 k g 以下时，感量不大于o 1 9 ；最大称量3 k g 以上时，感 量不大于o 5 9 ；最大称量l o k g 以上时，感量不大于5 9 。实验室所用的电子天平称量是 2 k g ，感量0 0 1 9 。 卡尺：精确度0 1 m m 。 用电子天平精确的称量试件的质量，准确至o o l g ，用卡尺测定试件的尺寸，准确 至o 1 m m ，圆柱体试件的直径取上下两个断面测定结果的平均值，高度取十字对称四次 测定的平均值。 圆柱体试件毛体积按( 3 1 ) 式计算： v ：型竺h 4 ( 3 1 ) 式中： y 试件的毛体积，c m 3 ； d 圆柱体试件的直径，c m ； 办试件的高度，c m ； 试件的毛体积密度按( 3 2 ) 式计算： p s2 矿 ( 3 2 ) 式中： 凡用体积法测定的试件的毛体积密度，r # m 3 ； 干燥试件的空中质量，g 。 试件的理论最大相对密度按( 3 3 ) 式计算： 丫，2 耳写1 再0 0 ( 3 3 )n 2 互互= 互面 皤3 丫l丫2丫h丫d 第二章减振降噪路面材料的研究 式中： 科各种矿料占沥青混合料总质量的百分率，； e 沥青含量，； 丫，理论最大相对密度，无量纲； 丫。沥青的相对密度； y 。丫。各种矿料对水的相对密度。 试件的理论最大密度按( 3 4 ) 式计算： p ，2 丫f p w 式中： p ，理论最大密度，g c m 3 。 试件的孔隙率按( 3 5 ) 式计算，取l 位小数 = ( 一舟瑚 式中： - 式件的孔隙率，； p f 沥青混合料理论最大密度，g c m 3 ； 凡试件的毛体积密度，g c i n 3 。 3 6 3 马歇尔试件的基本数据 表3 5 是马歇尔试件的基本数据 表3 5 基本数据 t a m e3 5b a s i cs t a t i s t i c s ( 3 4 ) ( 3 5 ) 油石比( )稳定度( k n )流值( m m )空隙率( ) p v c 5 36 1 52 2 41 9 s b s 5 34 0 22 3 2 51 9 1 e v a 4 33 8 1 51 5 1 9 3 橡胶粉 4 44 5 2 52 1 7 51 9 密级配 5 83 6 93 1 45 5 火连交通人学- 1 j 学硕十学何论文 本章小节 本章主要研究的内容包括集料、沥青的基本性能试验，集料的筛分曲线，级配如何 选择及级配的调整，改性沥青的制备，马歇尔试件的制作，马歇尔试件的力学性能试验， 对孔隙率的试验方法做了深入的研究，从而做出符合要求的马歇尔试件。 3 2 第四章混响室中试什面积对吸声系数的影响 第四章混晌室中试件面积对吸声系数的影响 4 1 实验的目的 实验室测量材料吸声系数的方法很多如驻波管法、传递函数法、声强法等。但使 用最早、最多的还是混响室法。它能测量声波无规入射时的平均吸声系数，这与实际工 程中声波的入射方式较为接近【2 4 1 。但是采用混响室测试吸声系数的时候，按照规范测试 的吸声材料面积必须是1 0 1 2 m 2 ，这对测试材料，特别是较昂贵的材料，用混响室法 测试吸声系数时受到很大限制，另外还有不便制成大面积的材料( 如路面材料) ，在实 验室测试有较大难度。采用驻波管法测试吸声系数，其测试结果精度较难控制，为此本 实验通过寻找混响室法测试吸声系数中材料面积与吸声系数的规律，确定混响室测试吸 声系数能保证测试吸声系数要求所需测试材料的最小面积，以便能够节约材料和达到测 试目的。 4 2 混响室法测试吸声系数的标准 4 2 1 混晌室 混响室容积建议应不小于2 0 0 m 3 【2 5 1 。混响室形状应满足式( 3 1 ) 条件： 乙 1 9 v 1 3 ( 4 1 ) 式中： m a x 房间最大线度( 比如矩形房间最大线度为主对角线) ，单位为米( m ) ； y 房间容积，单位为立方米( m 3 ) ： 为达到简正频率( 特别在低频段) 的均匀分布，房间任意两个边的尺寸不应呈小整 数比。 4 2 2 声源设备与接收设备 混响室内用于发声的扬声器，尽可能无指向性，测量3 0 0 h z 以下的各频段时变换扬 声器位置，两位置间的距离应大于3 m ，也可用等效、分离的两个声源或用两组独立的 声源系统轮换发声。衰变前稳态声源信号的声级与背景噪声级之差大于4 0 d b 。切断声 源前稳态信号的持续时间大于该频段的混响时间。传声器应尽可能的无指向性。 人连交通大学1 学硕十学1 ：。：论文 423 试件 试件面积应为1 0 1 2 m 2 。如果混响室容积v 大于2 0 0 m 3 ，则试件面积的上限应乘以 ( v 2 0 0 ) 2 r 3 试件面积的选择取决与混晌室容积和试件的吸声能力：房间容积越大， 试件面积直越大。对于吸声系数小的试件宜选时问面积要求的上限。试件应做成宽度 与长度之比为o7 i 的矩形，距房问任何边界宜不小于1 m ，但是至少o7 5 m 。试件边 界直不半行于距其最近的房间边界。 4 24 温度和相对湿度 测量过程中温度和相对湿度的变化对测得的混响时间有很大影响，特别是在高频段 和相对湿度较小时。空室和放试件后混向室内的测量宜在温度和相对湿度近乎相同的情 况下进行，这样缘于窀气吸收的调整就相差不大。总之，整个测量过程中混向室内相对 湿度至少为3 0 最大为9 0 ：温度不低于1 5 口“。 43 测试吸声系数的实验方法 本实验按照混响室法吸声系数测量规范g b j 4 7 8 3 的要求进行。采用h e a d a c o u s t i c s 噪声与振动分析系统软件进行测试。该系统由六部分组成：a r t e m i s ( a d v a n c e d r e s e a r c ht e c h n o l o g yf o rm e a s u r e m e n ta n di n v e s t i g a t i o no fs o u n dm a dv i b r a t i o n ) 女u 分析 和模拟合成软件、h p s i v ( h e a dp l a y b a c ks y s t e m ) 数字式回放系统、h m s i i ( h e a dm a n u a l s y 啦m ) 双耳信息采集器、声学和振动传感器以及s q l a b i l 6 0 通道数据采集记录器及前 端。该系统与同类产品相比有较高的精度，使本次测试测得的数据更可靠、精度更高。 如图4 i 和图4 2 所示。 圈4i 数据采集记录器及前端图4 2h p si v 数字式回放系统 f i 9 4 1d a l a r e c o r d i n g i n s t r u m e n ta n d f r o m - e n df i 9 42 h p s i vd i g i t a