微表處噪音關鍵因素解析與精準測試方法探究一、引言1.1研究背景與意義隨著我國交通基礎設施的持續(xù)發(fā)展，道路養(yǎng)護在保障交通流暢與安全中愈發(fā)關鍵。微表處技術作為一種高效、經(jīng)濟的預防性養(yǎng)護手段，在道路工程中得到廣泛應用。它由聚合物改性乳化瀝青、粗細集料、填料、水和添加劑等按特定配合比，經(jīng)專用設備拌合成稀漿混合料，攤鋪于路面，形成密實、耐磨、抗滑的表面磨耗層。此技術可修復路面構(gòu)造、密封裂縫、填充車轍，封層效果優(yōu)于熱瀝青薄層罩面，能有效阻止面層水下滲，保護路面結(jié)構(gòu)，在路基路面穩(wěn)定時，優(yōu)質(zhì)微表處使用壽命可達3年以上，在提升路面性能、延長使用壽命方面成效顯著。然而，在微表處技術的應用中，噪音問題逐漸凸顯。相關研究表明，微表處路面的車內(nèi)外噪聲相較于普通瀝青混凝土路面明顯增大。當車輛以100km/h的速度行駛在微表處處理過的路面上時，車內(nèi)噪音可達70分貝以上。過高的噪聲不僅嚴重影響駕乘人員的舒適性，還會對公路周邊居民的正常生活和工作造成干擾，形成交通噪聲污染。據(jù)統(tǒng)計，城市噪聲的50％-70％來源于交通噪聲，而微表處路面產(chǎn)生的高頻噪音是影響城市交通環(huán)境的重要因素之一。隨著人們對生活環(huán)境質(zhì)量要求的提高以及環(huán)保意識的增強，交通噪聲污染已成為社會關注的焦點問題。因此，深入研究微表處噪音的關鍵影響因素并探尋有效的測試方法，具有極其重要的現(xiàn)實意義。從交通環(huán)境角度來看，降低微表處路面噪聲有助于減少交通噪聲污染，改善城市和公路周邊的聲環(huán)境質(zhì)量，提高居民的生活品質(zhì)，促進社會的和諧發(fā)展。在一些靠近居民區(qū)的道路，如果微表處噪音問題得不到解決，居民長期暴露在高分貝噪聲環(huán)境中，可能會導致聽力下降、睡眠障礙、心血管疾病等健康問題。而通過對微表處噪音的研究，采取相應的降噪措施，能夠為居民創(chuàng)造一個安靜、舒適的生活環(huán)境。從微表處技術發(fā)展角度而言，解決噪音問題能夠進一步完善微表處技術體系，提高其在道路養(yǎng)護中的應用價值和推廣前景。目前，噪音問題在一定程度上限制了微表處技術的應用范圍，尤其是在對噪聲控制要求較高的城市道路和居民區(qū)附近道路。通過深入研究影響微表處噪音的關鍵因素，開發(fā)出低噪聲的微表處材料和施工工藝，能夠使微表處技術更好地適應各種道路環(huán)境的需求，推動道路養(yǎng)護技術的進步。此外，對微表處噪音測試方法的研究，也有助于建立科學、準確的噪音評價體系，為微表處技術的質(zhì)量控制和性能評估提供有力依據(jù)，促進微表處技術的規(guī)范化和標準化發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國外，微表處技術的研究起步較早，對其噪音問題也給予了一定關注。美國在微表處技術應用與研究方面處于領先地位，相關機構(gòu)通過大量的現(xiàn)場試驗和理論分析，研究了微表處混合料的級配、瀝青用量、集料特性等因素對噪音的影響。研究發(fā)現(xiàn)，合理調(diào)整級配，增加細集料含量，能夠在一定程度上降低微表處路面的噪音。此外，歐洲一些國家如德國、法國等，也對微表處噪音問題進行了深入研究，通過優(yōu)化施工工藝、采用新型材料等手段來降低噪音。德國研發(fā)出一種特殊的微表處添加劑，可改善混合料的性能，減少噪音產(chǎn)生；法國則在微表處施工過程中，對攤鋪厚度、壓實度等參數(shù)進行嚴格控制，以降低路面噪音。國內(nèi)對微表處噪音的研究始于微表處技術廣泛應用之后。隨著交通基礎設施建設的快速發(fā)展，微表處技術在我國道路養(yǎng)護中得到大量應用，其噪音問題也逐漸受到重視。許多科研院校和企業(yè)開展了相關研究工作。東南大學的研究團隊通過對不同級配微表處路面的噪音測試，分析了級配組成對噪音的影響規(guī)律，提出了優(yōu)化級配設計以降低噪音的方法。重慶交通大學針對微表處施工工藝與噪音的關系進行了研究，發(fā)現(xiàn)合理控制攤鋪速度、溫度以及碾壓工藝等，能夠有效降低微表處路面噪音。此外，一些企業(yè)在實際工程中也積極探索降低微表處噪音的措施，如采用低噪音的微表處材料、改進施工設備等。盡管國內(nèi)外在微表處噪音研究方面取得了一定成果，但仍存在不足之處。在噪音影響因素研究方面，各因素之間的交互作用研究較少，缺乏系統(tǒng)全面的分析。在測試方法上，現(xiàn)有的測試方法大多存在局限性，難以準確模擬實際行車條件下的噪音產(chǎn)生情況，導致測試結(jié)果的準確性和可靠性有待提高。而且，不同測試方法之間的可比性較差，缺乏統(tǒng)一的測試標準和評價體系。在降噪措施方面，雖然提出了一些方法，但部分措施在實際應用中存在成本高、效果不穩(wěn)定等問題，難以大規(guī)模推廣應用。因此，有必要進一步深入研究影響微表處噪音的關鍵因素，開發(fā)更加科學準確的測試方法，并探索更加有效的降噪措施，以完善微表處技術，降低其對交通環(huán)境的影響。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究旨在深入剖析影響微表處噪音的關鍵因素，并探索精準有效的測試方法。具體研究內(nèi)容涵蓋以下幾個方面：微表處噪音產(chǎn)生機理研究：全面深入地探究微表處路面噪音產(chǎn)生的根本原因，從輪胎與路面的相互作用、空氣動力效應、車輛行駛特性等多個角度出發(fā)，分析噪音產(chǎn)生的物理過程。研究輪胎在微表處路面上滾動時，由于輪胎的彈性變形、花紋與路面的摩擦以及空氣的擠壓和釋放等因素，如何引發(fā)振動并產(chǎn)生噪音。探討車輛行駛速度、荷載等因素對噪音產(chǎn)生的影響機制，為后續(xù)研究提供堅實的理論基礎。關鍵影響因素分析：系統(tǒng)地研究微表處混合料級配、瀝青用量、集料特性、施工工藝等因素對噪音的具體影響。通過大量的室內(nèi)試驗和現(xiàn)場測試，分析不同級配組成的微表處混合料對路面構(gòu)造深度和紋理的影響，進而探究其與噪音之間的內(nèi)在聯(lián)系。研究瀝青用量的變化如何影響混合料的粘結(jié)性能和彈性，從而對噪音產(chǎn)生作用。同時，考慮集料的形狀、粗糙度、硬度等特性對噪音的影響，以及施工過程中攤鋪厚度、壓實度、施工溫度等工藝參數(shù)對噪音的影響。各因素交互作用研究：深入研究各影響因素之間的交互作用對微表處噪音的綜合影響。例如，分析混合料級配與瀝青用量之間的相互關系，以及它們共同作用對噪音的影響規(guī)律。研究集料特性與施工工藝之間的交互作用，探討如何通過優(yōu)化各因素的組合，達到降低噪音的最佳效果。運用統(tǒng)計學方法和實驗設計，進行多因素試驗，建立各因素與噪音之間的數(shù)學模型，定量分析各因素及其交互作用對噪音的影響程度。測試方法研究與對比：廣泛調(diào)研和深入分析現(xiàn)有的微表處噪音測試方法，包括主觀評價法和客觀測試法。主觀評價法通過問卷調(diào)查、現(xiàn)場試聽等方式，收集人們對微表處路面噪音的主觀感受和評價；客觀測試法則利用專業(yè)的聲學測試設備，如聲級計、頻譜分析儀等，測量噪音的聲壓級、頻率分布等參數(shù)。對不同測試方法的原理、操作步驟、適用范圍和優(yōu)缺點進行詳細分析和比較，明確各方法的準確性和可靠性。結(jié)合實際工程需求，提出一種或多種綜合考慮各種因素、更加科學準確的微表處噪音測試方法。降噪措施研究：基于對影響因素和測試方法的研究成果，有針對性地提出有效的微表處降噪措施。從材料選擇、級配優(yōu)化、施工工藝改進等方面入手，探索降低噪音的途徑。例如，選擇低噪音的微表處材料，如具有特殊性能的瀝青或集料；優(yōu)化混合料級配，調(diào)整粗、細集料的比例和分布，以改善路面的平整度和紋理；改進施工工藝，控制攤鋪和壓實過程中的參數(shù)，提高路面的質(zhì)量和均勻性。對提出的降噪措施進行效果評估，通過室內(nèi)試驗和現(xiàn)場應用，驗證其在實際工程中的降噪效果，為微表處技術的優(yōu)化和推廣提供有力支持。1.3.2研究方法為了實現(xiàn)上述研究內(nèi)容，本研究將綜合運用多種研究方法：文獻研究法：全面收集和深入分析國內(nèi)外關于微表處噪音的相關文獻資料，包括學術論文、研究報告、技術標準等。了解該領域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及已取得的研究成果，總結(jié)現(xiàn)有研究的不足之處，為本文的研究提供理論基礎和研究思路。通過對文獻的梳理，掌握微表處技術的發(fā)展歷程、噪音產(chǎn)生的原因和影響因素的研究進展，以及各種測試方法和降噪措施的應用情況。室內(nèi)試驗法：在實驗室環(huán)境中，嚴格按照相關標準和規(guī)范，制備不同級配、瀝青用量和集料特性的微表處混合料試件。利用專業(yè)的試驗設備，如萬能材料試驗機、馬歇爾穩(wěn)定度儀、車轍試驗機等，對試件的物理力學性能進行測試。同時，搭建室內(nèi)噪音測試平臺，采用輪胎-路面噪音測試裝置、聲級計等設備，模擬車輛在微表處路面上行駛的工況，測試不同試件的噪音特性。通過室內(nèi)試驗，深入研究各因素對微表處噪音的影響規(guī)律，為現(xiàn)場試驗和實際工程應用提供理論依據(jù)。現(xiàn)場測試法：選擇具有代表性的微表處路面工程現(xiàn)場，運用先進的噪音測試設備，如高速行駛車輛法（HRTF）測試系統(tǒng)、激光路面形貌儀等，在實際交通條件下對微表處路面的噪音進行測試。同時，采集路面的構(gòu)造深度、紋理深度、平整度等相關數(shù)據(jù)，分析這些路面參數(shù)與噪音之間的關系。現(xiàn)場測試能夠真實反映微表處路面在實際使用中的噪音情況，驗證室內(nèi)試驗結(jié)果的可靠性和實用性。數(shù)值模擬法：運用有限元分析軟件，如ANSYS、ABAQUS等，建立輪胎-微表處路面相互作用的數(shù)值模型?？紤]輪胎的材料特性、花紋形狀、行駛速度和荷載等因素，以及微表處路面的材料參數(shù)、級配組成和結(jié)構(gòu)特性，模擬輪胎在微表處路面上滾動時的力學行為和噪音產(chǎn)生過程。通過數(shù)值模擬，深入分析各因素對噪音的影響機制，預測不同工況下的噪音水平，為降噪措施的研究提供理論支持。統(tǒng)計分析法：對室內(nèi)試驗和現(xiàn)場測試所獲得的數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的統(tǒng)計分析，運用統(tǒng)計學方法，如方差分析、回歸分析、相關性分析等，確定各影響因素對微表處噪音的顯著性影響程度，建立噪音與各因素之間的數(shù)學模型。通過統(tǒng)計分析，挖掘數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，為研究結(jié)論的得出提供科學依據(jù)，同時也為微表處噪音的預測和控制提供有效的方法。二、微表處技術概述2.1微表處的定義與原理微表處是一種采用專用機械設備，將聚合物改性乳化瀝青、粗細集料、填料、水和添加劑等按照精心設計的配合比，拌制成稀漿混合料，并攤鋪到原路面上，進而形成具有高抗滑和耐久性能薄層的預防性養(yǎng)護技術。它是在稀漿封層基礎上發(fā)展而來，與稀漿封層有相似之處，但在材料性能和應用效果上更具優(yōu)勢。從材料組成角度來看，聚合物改性乳化瀝青是微表處的關鍵粘結(jié)材料，通過聚合物對乳化瀝青進行改性，顯著提高了其粘結(jié)性能、彈性和耐久性。在高溫環(huán)境下，普通乳化瀝青可能會出現(xiàn)軟化、流淌等問題，導致路面抗變形能力下降；而聚合物改性乳化瀝青能有效抵抗高溫變形，保持良好的穩(wěn)定性。例如，在夏季高溫時段，經(jīng)過聚合物改性乳化瀝青處理的微表處路面，依然能保持平整，不易出現(xiàn)車轍等病害。在低溫條件下，普通乳化瀝青容易變脆，在車輛荷載和溫度應力作用下，路面易產(chǎn)生裂縫；聚合物改性乳化瀝青則具有較好的柔韌性，能有效抵抗低溫開裂，延長路面使用壽命。粗細集料作為微表處的骨架結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量和級配直接影響路面的性能。集料必須具備堅硬、耐磨、潔凈的特性，以確保微表處路面能夠承受車輛的反復碾壓和磨損。級配合理的集料能夠形成緊密的骨架結(jié)構(gòu)，提高路面的強度和穩(wěn)定性。若集料級配不合理，粗集料過多會導致路面空隙率過大，影響防水性能和耐久性；細集料過多則會使路面過于致密，抗滑性能下降。填料在微表處混合料中起著填充空隙、改善工作性能和提高粘結(jié)力的作用。常用的填料有水泥、石灰、粉煤灰、石粉等，它們能與聚合物改性乳化瀝青充分混合，填充集料之間的微小空隙，使混合料更加密實，提高路面的防水性能和耐久性。添加劑則可根據(jù)具體需求調(diào)整混合料的性能，如促進破乳速度、增強粘結(jié)力、改善低溫性能等。不同類型的添加劑具有不同的作用機制，能夠滿足微表處路面在各種復雜環(huán)境和交通條件下的性能要求。在施工過程中，微表處專用設備將各種材料精確計量后，送入攪拌器中充分攪拌，形成均勻的稀漿混合料。然后，混合料通過攤鋪箱均勻地攤鋪在原路面上，經(jīng)過初期養(yǎng)護和交通碾壓后，迅速形成穩(wěn)定的路面磨耗層。在攤鋪過程中，要嚴格控制攤鋪厚度、速度和均勻性，以確保微表處路面的質(zhì)量。攤鋪厚度不均勻會導致路面平整度差，影響行車舒適性；攤鋪速度過快可能會使混合料攪拌不均勻，影響路面性能。微表處技術的核心原理基于材料之間的協(xié)同作用以及對路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。聚合物改性乳化瀝青憑借其良好的粘結(jié)性能，將集料牢固地粘結(jié)在一起，形成高強度的路面結(jié)構(gòu)。同時，微表處混合料攤鋪后，能夠填充原路面的微小裂縫和空隙，有效阻止水分下滲，保護路面基層不受水損害。在車輛行駛過程中，微表處路面的粗糙表面能增加輪胎與路面之間的摩擦力，提高路面的抗滑性能，保障行車安全。而且，微表處形成的磨耗層具有一定的彈性，能夠緩沖車輛荷載對路面的沖擊，減少路面的疲勞損壞，延長路面使用壽命。2.2微表處的材料組成與施工工藝2.2.1材料組成乳化瀝青：微表處使用的乳化瀝青必須是聚合物改性乳化瀝青，它是微表處的關鍵粘結(jié)材料。常見的聚合物改性劑有SBR（丁苯橡膠）、SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）等。這些聚合物能夠改善乳化瀝青的性能，使其具有更好的粘結(jié)性、彈性和耐久性。以SBS改性乳化瀝青為例，SBS的加入可提高乳化瀝青的軟化點，使其在高溫下不易流淌，增強路面的抗車轍能力；同時，能降低乳化瀝青的脆點，提高其在低溫下的柔韌性，減少路面裂縫的產(chǎn)生。乳化瀝青的技術指標如殘留物含量、針入度、延度、軟化點等對微表處性能影響顯著。殘留物含量決定了瀝青在混合料中的有效含量，影響粘結(jié)力和耐久性；針入度反映瀝青的軟硬程度，合適的針入度可保證混合料在施工和使用過程中的性能；延度體現(xiàn)瀝青的柔韌性，高延度有助于抵抗低溫開裂；軟化點則衡量瀝青的高溫穩(wěn)定性。集料：集料分為粗集料和細集料，在微表處中起骨架作用，其質(zhì)量和級配至關重要。粗集料應堅硬、耐磨、潔凈，通常采用玄武巖、輝綠巖等石料，這些石料具有較高的強度和耐磨性，能承受車輛荷載的反復作用。細集料一般采用機制砂或潔凈石屑，要求其具有良好的顆粒形狀和級配，以保證與粗集料和瀝青的良好粘結(jié)。集料級配類型主要有MS-Ⅱ型和MS-Ⅲ型。MS-Ⅱ型級配細集料含量相對較多，形成的路面構(gòu)造深度較小，抗滑性能稍弱，但平整度較好，噪音相對較低；MS-Ⅲ型級配粗集料含量較多，路面構(gòu)造深度大，抗滑性能強，但噪音相對較大。在實際工程中，需根據(jù)道路使用要求和交通狀況選擇合適的級配類型。填料：常用的填料有水泥、石灰、粉煤灰、石粉等。水泥能提高混合料的早期強度和穩(wěn)定性，加速破乳過程；石灰可改善集料與瀝青的粘附性，提高混合料的水穩(wěn)定性；粉煤灰具有火山灰活性，能填充空隙，改善混合料的工作性能；石粉則主要起填充和調(diào)節(jié)級配的作用。填料的細度、含水量等指標對微表處性能有影響。細度不足會導致填料分散不均勻，影響混合料的粘結(jié)性；含水量過高會使混合料的稠度不穩(wěn)定，影響施工和成型質(zhì)量。添加劑：添加劑種類多樣，包括促進破乳劑、抗剝落劑、增稠劑等。促進破乳劑可加快乳化瀝青的破乳速度，使混合料盡快成型，縮短開放交通時間；抗剝落劑能增強瀝青與集料的粘附力，提高混合料的水穩(wěn)定性，防止集料剝落；增稠劑可調(diào)節(jié)混合料的稠度，使其在施工過程中具有良好的流動性和攤鋪性能，同時保證在儲存和運輸過程中不發(fā)生離析。不同添加劑的作用原理和適用條件不同，需根據(jù)具體工程需求合理選擇和使用。2.2.2施工工藝施工流程：微表處施工流程主要包括原路面檢測、病害修補、路面清掃、混合料攤鋪、修補及修邊、早期養(yǎng)護和開放交通等環(huán)節(jié)。原路面檢測是施工的重要前提，通過彎沉檢測、平整度檢測、車轍深度檢測等手段，全面了解原路面的結(jié)構(gòu)強度、平整度和病害情況，為后續(xù)施工提供依據(jù)。若原路面存在坑槽、沉陷、裂縫等病害，需進行針對性修補?？硬坌扪a時，先將坑槽內(nèi)的雜物清理干凈，然后用熱拌瀝青混合料或其他合適材料進行填充、壓實；對于裂縫，根據(jù)裂縫寬度選擇灌縫或貼縫處理方式。路面清掃要徹底清除原路面的泥土、雜物等，確保微表處混合料與原路面良好粘結(jié)?；旌狭蠑備伈捎脤Ｓ脭備仚C，根據(jù)路幅寬度調(diào)整攤鋪箱寬度，保證攤鋪均勻。在攤鋪過程中，要嚴格控制攤鋪速度、厚度和溫度等參數(shù)，一般攤鋪速度為1.5-3.0km/h，攤鋪厚度根據(jù)設計要求確定，通常為8-15mm。攤鋪后，及時對起點、終點、接縫等部位進行人工找平，對局部出現(xiàn)的缺料或余料進行修補和修邊。早期養(yǎng)護階段，要控制車輛通行，避免車輛對未完全成型的微表處路面造成破壞，待路面達到一定強度后開放交通。施工要點：在施工過程中，各環(huán)節(jié)都有嚴格的要點把控。材料的儲存和管理至關重要，乳化瀝青應儲存于專用儲罐中，避免陽光直射和雨水侵入，防止變質(zhì)；集料應分類堆放，避免混雜，并做好防雨、防潮措施；填料要保持干燥，防止結(jié)塊。攤鋪過程中，要確保攤鋪機運行平穩(wěn)，各料門開啟均勻，保證混合料的配合比準確和攤鋪均勻性。若攤鋪機運行不穩(wěn)定，會導致攤鋪厚度不均勻，影響路面平整度；料門開啟不均會使混合料中各成分比例失調(diào)，影響路面性能。碾壓工藝也不容忽視，雖然微表處一般依靠車輛自然碾壓成型，但在必要時可采用輕型壓路機進行碾壓，以提高路面的壓實度和平整度。碾壓時要注意碾壓速度和遍數(shù)，避免過度碾壓導致集料破碎和路面結(jié)構(gòu)破壞。施工環(huán)境條件對微表處質(zhì)量影響較大，施工宜在干燥、較熱的季節(jié)進行，氣溫應不低于10℃，嚴禁在雨天施工。在低溫或潮濕環(huán)境下施工，會影響乳化瀝青的破乳和混合料的成型，降低路面質(zhì)量。2.3微表處技術在道路工程中的應用現(xiàn)狀在國外，微表處技術自誕生以來，憑借其獨特的優(yōu)勢，在道路工程中得到了極為廣泛的應用。美國作為交通大國，擁有龐大的公路網(wǎng)絡，微表處技術在美國的道路預防性養(yǎng)護中占據(jù)著重要地位。無論是高速公路、城市主干道還是一般公路，微表處都被大量應用于路面的預防性養(yǎng)護和病害修復。例如，在加利福尼亞州的部分高速公路上，微表處技術被用于修復路面的輕微車轍和磨損，有效提高了路面的平整度和抗滑性能，延長了路面的使用壽命，同時也降低了道路養(yǎng)護成本。歐洲的德國、法國、英國等國家，對微表處技術的研究和應用也處于世界前列。德國在微表處技術的研發(fā)和應用方面有著豐富的經(jīng)驗，其開發(fā)的微表處材料和施工工藝在保證路面性能的同時，更加注重環(huán)保和可持續(xù)性。在德國的一些城市道路和鄉(xiāng)村公路中，微表處技術被廣泛應用，不僅提高了路面的質(zhì)量，還減少了對環(huán)境的影響。法國則在微表處技術的應用中，注重與當?shù)氐臍夂蚝徒煌l件相結(jié)合，通過優(yōu)化材料和施工工藝，提高了微表處路面的適應性和耐久性。在法國的一些山區(qū)道路，微表處技術被用于改善路面的抗滑性能，確保車輛在惡劣天氣條件下的行駛安全。國內(nèi)方面，隨著我國交通基礎設施建設的快速發(fā)展，微表處技術自20世紀90年代引入后，在道路工程中的應用也日益廣泛。在高速公路領域，許多省份都積極采用微表處技術進行路面養(yǎng)護。江蘇省的多條高速公路，如滬寧高速、寧杭高速等，都應用了微表處技術對路面進行預防性養(yǎng)護。通過微表處技術的應用，有效改善了路面的抗滑性能和防水性能，減少了路面病害的發(fā)生，提高了高速公路的行車安全性和舒適性。在城市道路方面，微表處技術也得到了越來越多的應用。北京市在一些城市主干道的養(yǎng)護中，采用微表處技術修復路面的磨損和裂縫，使路面煥然一新，提升了城市道路的整體形象。同時，微表處技術的快速施工和短時間開放交通的特點，減少了對城市交通的影響，得到了城市管理者和市民的認可。盡管微表處技術在國內(nèi)外道路工程中取得了顯著的應用成果，但在實際應用中，噪音問題也逐漸凸顯出來。相關研究和實際調(diào)查表明，微表處路面產(chǎn)生的噪音相較于其他傳統(tǒng)路面類型明顯偏高。在一些靠近居民區(qū)的道路，微表處路面產(chǎn)生的噪音嚴重影響了居民的正常生活和休息。據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在車輛行駛速度為60km/h時，微表處路面的車外噪音比普通瀝青混凝土路面高出3-5分貝；當車輛行駛速度達到100km/h時，噪音差值可達到5-8分貝。這種噪音污染不僅會干擾居民的日常生活，長期暴露在高分貝噪音環(huán)境中，還會對人體健康產(chǎn)生不利影響，如導致聽力下降、睡眠障礙、心血管疾病等。而且，過高的噪音也會影響駕乘人員的舒適性，降低道路使用者的滿意度。在一些對噪音控制要求較高的區(qū)域，如學校、醫(yī)院附近的道路，微表處路面噪音問題的存在，限制了微表處技術的進一步推廣應用。因此，解決微表處路面的噪音問題，成為了當前微表處技術發(fā)展和應用中亟待解決的重要課題。三、微表處噪音產(chǎn)生機理3.1交通噪聲的分類與來源交通噪聲是城市環(huán)境噪聲的主要組成部分，對人們的生活、工作和健康產(chǎn)生著嚴重影響。根據(jù)其產(chǎn)生的原因和特性，交通噪聲可分為動力性噪聲、非動力性噪聲和輪胎路面噪聲。動力性噪聲主要源于機動車輛的動力系統(tǒng)，包括發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)等部件在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的噪聲。發(fā)動機工作時，氣缸內(nèi)的燃燒過程會產(chǎn)生強烈的壓力波動，引發(fā)發(fā)動機結(jié)構(gòu)的振動，從而輻射出噪聲。傳動系統(tǒng)中的齒輪嚙合、軸承轉(zhuǎn)動等也會產(chǎn)生機械噪聲。排氣系統(tǒng)中，高溫高壓的廢氣排出時，會產(chǎn)生高速氣流，引發(fā)空氣振動，形成排氣噪聲。這些動力性噪聲的強度和頻率與發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷等因素密切相關。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速升高時，動力性噪聲的強度通常會增大，且頻率分布也會發(fā)生變化。非動力性噪聲則主要包括車輛的鳴笛聲、剎車聲等。鳴笛聲是車輛為了警示其他道路使用者而發(fā)出的聲音，其聲級較高，可對周圍環(huán)境產(chǎn)生較大的干擾。剎車聲是車輛在制動過程中，剎車片與剎車盤之間的摩擦產(chǎn)生的噪聲，其強度和持續(xù)時間取決于剎車的力度和頻率。在交通擁堵的情況下，頻繁的剎車操作會導致剎車聲不斷出現(xiàn)，加重交通噪聲污染。輪胎路面噪聲是車輛在行駛過程中，輪胎與路面相互作用產(chǎn)生的噪聲，也是微表處路面噪音的主要來源之一。其產(chǎn)生原因較為復雜，主要包括以下幾個方面：一是輪胎與路面之間的摩擦作用。輪胎在路面上滾動時，胎面與路面之間存在摩擦力，這種摩擦力會使輪胎表面產(chǎn)生振動，進而輻射出噪聲。當路面表面粗糙不平或存在較大的紋理時，輪胎與路面之間的摩擦力會增大，導致振動加劇，噪聲也會相應增大。二是輪胎花紋間隙的空氣流動。輪胎花紋之間存在間隙，當輪胎滾動時，空氣會在這些間隙中流動，形成空氣泵效應，產(chǎn)生噪聲?；y的形狀、尺寸和排列方式會影響空氣流動的特性，從而對噪聲產(chǎn)生影響。例如，花紋橫槽產(chǎn)生的噪聲通常比縱槽大，因為橫槽更容易形成空氣泵效應。三是輪胎的彈性變形。在車輛行駛過程中，輪胎受到車輛荷載的作用會發(fā)生彈性變形，這種變形會引起輪胎內(nèi)部的應力變化，導致輪胎振動，產(chǎn)生噪聲。當輪胎的氣壓不足或輪胎老化時，輪胎的彈性變形會增大，噪聲也會相應增加。四是路面的不平整度。路面的不平整會使輪胎在行駛過程中產(chǎn)生沖擊和振動，從而引發(fā)噪聲。路面的坑洼、裂縫、凸起等缺陷會加劇輪胎與路面之間的相互作用，使噪聲增大。輪胎路面噪聲的產(chǎn)生是一個復雜的物理過程，涉及到輪胎、路面以及車輛行駛狀態(tài)等多個因素的相互作用。在微表處路面中，由于其材料組成和結(jié)構(gòu)特點與普通路面不同，輪胎與路面之間的相互作用也會有所差異，從而導致微表處路面產(chǎn)生的噪音具有獨特的特性。深入研究輪胎路面噪聲的產(chǎn)生機理，對于理解微表處噪音的形成原因以及采取有效的降噪措施具有重要意義。3.2微表處路面與輪胎相互作用產(chǎn)生噪音的過程當輪胎與微表處路面接觸時，兩者之間的相互作用是一個復雜的力學過程，從微觀角度來看，這一過程涉及到多個物理現(xiàn)象，是微表處噪音產(chǎn)生的關鍵環(huán)節(jié)。輪胎在微表處路面上滾動時，由于輪胎本身具有彈性，在接觸路面的瞬間，輪胎表面會發(fā)生彈性變形。這種變形使得輪胎與路面之間產(chǎn)生相互作用力，包括垂直方向的正壓力和水平方向的摩擦力。正壓力由車輛的重量和行駛過程中的動態(tài)荷載決定，它使輪胎與路面緊密接觸；摩擦力則是由于輪胎與路面表面的微觀粗糙度而產(chǎn)生，其大小與路面的摩擦系數(shù)、輪胎的花紋以及行駛速度等因素有關。在微觀層面，微表處路面的集料表面并非完全平整光滑，而是存在著微小的凸起和凹陷。當輪胎滾動經(jīng)過這些微小的不平整處時，會受到瞬間的沖擊力。這些沖擊力導致輪胎表面產(chǎn)生局部的高頻振動，進而引發(fā)噪音。例如，當輪胎花紋塊接觸到路面上的凸起集料時，會產(chǎn)生類似于敲擊的作用，使輪胎表面產(chǎn)生振動，這種振動以彈性波的形式在輪胎內(nèi)部傳播，并最終通過輪胎表面輻射到周圍空氣中，形成噪音。而且，輪胎花紋與路面之間的間隙在滾動過程中會形成空氣的壓縮和釋放。當輪胎花紋塊與路面接觸時，花紋間隙內(nèi)的空氣被壓縮；隨著輪胎的滾動，花紋塊離開路面，間隙內(nèi)的空氣迅速膨脹并釋放。這種空氣的快速壓縮和釋放過程會產(chǎn)生空氣振動，形成泵氣噪聲?；y的形狀、尺寸和排列方式對泵氣噪聲的產(chǎn)生有著重要影響。較寬的花紋槽和較大的花紋塊更容易形成明顯的空氣泵效應，從而產(chǎn)生更大的噪音。隨著車輛行駛速度的增加，輪胎與路面之間的相互作用加劇。高速行駛時，輪胎與路面的接觸頻率增加，沖擊力的大小和頻率也相應增大，導致輪胎振動更加劇烈，噪音的強度和頻率也隨之提高。在高速行駛狀態(tài)下，輪胎表面的振動不僅包含高頻成分，還會出現(xiàn)低頻的共振現(xiàn)象，使得噪音更加復雜和強烈。輪胎與微表處路面相互作用產(chǎn)生噪音的過程是一個涉及彈性力學、空氣動力學和聲學等多學科的復雜物理過程。輪胎的彈性變形、與路面的摩擦以及空氣的壓縮和釋放等因素相互交織，共同作用，導致了噪音的產(chǎn)生。深入理解這一過程，對于研究影響微表處噪音的關鍵因素以及開發(fā)有效的降噪措施具有重要意義。3.3噪音產(chǎn)生的理論模型分析為了深入理解微表處噪音的產(chǎn)生和傳播機制，引入聲學模型進行分析具有重要意義。聲學模型是描述聲音傳播、散射、吸收等物理過程的數(shù)學模型，在交通噪音研究領域有著廣泛應用。它能夠?qū)碗s的物理現(xiàn)象進行量化，為研究微表處噪音提供了有力的工具。在微表處噪音研究中，常用的聲學模型基于波動理論，考慮了輪胎與路面相互作用產(chǎn)生的振動以及聲音在空氣中的傳播。輪胎與微表處路面接觸時產(chǎn)生的振動，可看作是一系列不同頻率的振動源。這些振動源向周圍空氣輻射聲波，聲波在空氣中傳播時，會受到空氣介質(zhì)的吸收、散射等作用。根據(jù)聲學理論，聲音的傳播可以用波動方程來描述：\frac{\partial^{2}p}{\partialt^{2}}=c^{2}\nabla^{2}p其中，p表示聲壓，t為時間，c是聲速，\nabla^{2}是拉普拉斯算子。在微表處噪音的研究中，這個方程用于描述輪胎與路面相互作用產(chǎn)生的聲音在空氣中的傳播過程。輪胎與路面接觸時產(chǎn)生的振動會引起周圍空氣的壓力變化，形成聲壓p的波動。聲速c取決于空氣的物理性質(zhì)，如溫度、濕度等。在不同的環(huán)境條件下，聲速會有所變化，從而影響聲音的傳播速度和傳播距離。拉普拉斯算子\nabla^{2}則描述了聲壓在空間中的變化情況，反映了聲音在傳播過程中的擴散和衰減特性。對于輪胎與微表處路面相互作用產(chǎn)生的噪音，還需考慮振動源的特性。輪胎振動產(chǎn)生的噪音可看作是由多個不同頻率的簡諧振動疊加而成。假設輪胎振動的位移函數(shù)為x(t)，根據(jù)簡諧振動理論，它可以表示為：x(t)=A\cos(\omegat+\varphi)其中，A是振幅，\omega是角頻率，\varphi是初相位。振幅A與輪胎和路面之間的相互作用力大小有關，相互作用力越大，振幅越大，產(chǎn)生的噪音也就越強。角頻率\omega則與輪胎的轉(zhuǎn)動速度、路面的紋理等因素有關。輪胎轉(zhuǎn)動速度越快，路面紋理越粗糙，角頻率就越高，噪音的頻率也就越高。初相位\varphi反映了振動的起始狀態(tài)，雖然它對噪音的頻率和強度沒有直接影響，但在多個振動源疊加時，初相位的不同會影響合成噪音的波形和相位特性。通過對這些方程的求解和分析，可以深入了解微表處噪音的產(chǎn)生和傳播規(guī)律。例如，通過改變模型中的參數(shù)，如輪胎的振動頻率、路面的粗糙度等，可以模擬不同工況下的噪音產(chǎn)生情況，分析各因素對噪音的影響。當增大輪胎的振動頻率時，模型計算結(jié)果顯示噪音的高頻成分增加，聲壓級也會相應提高；當減小路面的粗糙度時，輪胎與路面之間的摩擦力減小，振動減弱，噪音的強度也會降低。這樣的模擬分析能夠為實際工程中降低微表處噪音提供理論指導，通過調(diào)整輪胎和路面的相關參數(shù)，優(yōu)化設計，達到降低噪音的目的。四、影響微表處噪音的關鍵因素分析4.1材料因素4.1.1集料特性對噪音的影響集料作為微表處混合料的重要組成部分，其特性對微表處噪音有著顯著影響。集料粒徑大小直接關系到微表處路面的構(gòu)造深度和紋理特征。一般來說，粗集料含量較多時，路面構(gòu)造深度較大，輪胎與路面接觸時，由于路面的不平整，會引發(fā)更多的振動和沖擊，從而導致噪音增大。在MS-Ⅲ型級配的微表處路面中，粗集料占比較高，當車輛行駛時，輪胎與較大粒徑的集料頻繁碰撞，產(chǎn)生的噪音明顯高于細集料含量較多的MS-Ⅱ型級配路面。相關研究通過室內(nèi)試驗和現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)，當集料的最大粒徑從9.5mm增大到13.2mm時，微表處路面的噪音聲壓級在中高頻段增加了3-5dB。這是因為較大粒徑的集料使路面表面更加粗糙，輪胎與路面之間的摩擦力和沖擊力增大，導致輪胎振動加劇，噪音增強。集料的形狀也對噪音產(chǎn)生影響。棱角性較強的集料，在路面中形成的接觸點相對較少，輪胎與路面接觸時的局部應力集中現(xiàn)象更為明顯，容易引發(fā)高頻噪音。而圓形或近圓形的集料，與輪胎的接觸相對較為平滑，能在一定程度上減少噪音產(chǎn)生。有研究表明，采用棱角性集料的微表處路面，其噪音在高頻段（1000Hz-5000Hz）比采用圓形集料的路面高出2-3dB。這是由于棱角性集料的尖銳邊角在輪胎碾壓時，會對輪胎產(chǎn)生較大的沖擊力，引發(fā)輪胎的高頻振動，進而產(chǎn)生高頻噪音。集料的粗糙度同樣不容忽視。粗糙的集料表面會增加輪胎與路面之間的摩擦，使輪胎振動更加劇烈，噪音增大。通過對不同粗糙度集料的微表處路面進行噪音測試，發(fā)現(xiàn)粗糙度較高的集料制成的路面，其噪音聲壓級在全頻段都有所增加，尤其是在中低頻段（200Hz-1000Hz），噪音增加更為顯著。這是因為在中低頻段，輪胎與路面之間的摩擦作用對噪音的影響更為突出，粗糙的集料表面加劇了這種摩擦，導致噪音增大。而且，粗糙的集料表面還會使輪胎與路面之間的接觸更加不均勻，進一步增強了振動和噪音。4.1.2瀝青用量與類型的作用瀝青在微表處混合料中起著粘結(jié)集料的關鍵作用，其用量和類型對微表處噪音有著重要影響。瀝青用量的變化會直接影響微表處路面的性能，進而影響噪音大小。當瀝青用量過少時，混合料的粘結(jié)性不足，集料之間的粘結(jié)力較弱，路面容易出現(xiàn)松散、掉粒等現(xiàn)象，導致路面表面不平整，輪胎與路面接觸時產(chǎn)生的振動和噪音增大。有研究表明，在瀝青用量低于設計值10%的情況下，微表處路面的噪音聲壓級會增加3-5dB。這是因為瀝青用量不足，無法充分包裹集料，使得集料之間的連接不緊密，在車輛荷載作用下，集料容易松動，路面平整度下降，輪胎與路面的相互作用加劇，噪音增大。然而，當瀝青用量過多時，路面會變得過于柔軟，在車輛荷載作用下容易產(chǎn)生變形，形成車轍等病害，同樣會導致噪音增大。過多的瀝青還可能在路面表面形成油膜，降低路面的抗滑性能，使輪胎與路面之間的摩擦力不穩(wěn)定，引發(fā)額外的噪音。相關研究發(fā)現(xiàn)，瀝青用量超過設計值10%時，微表處路面的噪音在中低頻段（200Hz-1000Hz）會明顯增加，同時路面的抗滑性能會下降15%-20%。這是因為過量的瀝青使路面的剛度降低，在車輛行駛過程中，路面更容易產(chǎn)生變形，輪胎與變形路面的接觸會產(chǎn)生低頻振動，導致中低頻噪音增大。而且，油膜的形成會改變輪胎與路面之間的摩擦特性，使摩擦力不穩(wěn)定，產(chǎn)生額外的噪音。不同類型的瀝青對微表處噪音也有不同影響。聚合物改性乳化瀝青由于其良好的粘結(jié)性、彈性和耐久性，被廣泛應用于微表處技術中。其中，SBS改性乳化瀝青和SBR改性乳化瀝青是常見的類型。SBS改性乳化瀝青具有較高的彈性恢復能力和抗車轍性能，能有效減少路面變形，從而降低噪音。相比之下，SBR改性乳化瀝青的低溫性能較好，但在高溫穩(wěn)定性方面相對較弱。研究表明，在相同的配合比和施工條件下，采用SBS改性乳化瀝青的微表處路面，其噪音在中高頻段（1000Hz-5000Hz）比采用SBR改性乳化瀝青的路面低1-2dB。這是因為SBS改性乳化瀝青的高彈性恢復能力，能夠更好地吸收輪胎與路面相互作用產(chǎn)生的振動能量，減少噪音的產(chǎn)生。在高溫環(huán)境下，SBS改性乳化瀝青能保持較好的穩(wěn)定性，減少路面變形，從而降低噪音。而SBR改性乳化瀝青在高溫下的穩(wěn)定性相對較差，路面容易產(chǎn)生變形，導致噪音增大。4.1.3添加劑的影響在微表處混合料中，添加劑的使用對降噪具有重要作用，其中橡膠粉是一種常用的添加劑。橡膠粉具有良好的彈性和吸聲性能，將其添加到微表處混合料中，能夠有效降低噪音。從減振原理來看，橡膠粉的彈性特性使其能夠增加混合料的阻尼，當輪胎與路面相互作用產(chǎn)生振動時，橡膠粉可以吸收和耗散部分振動能量，從而減弱輪胎的振動幅度，降低噪音的產(chǎn)生。在實際應用中，研究人員通過室內(nèi)試驗和試驗路鋪筑發(fā)現(xiàn)，在不同振動頻率范圍內(nèi)，橡膠粉改性乳化瀝青微表處混合料可以大幅度地降低傳統(tǒng)微表處的噪音。當橡膠粉摻量為3%-5%時，微表處路面的噪音在中高頻段（1000Hz-5000Hz）可降低3-5dB。這是因為在中高頻段，輪胎與路面的振動頻率較高，橡膠粉的彈性和吸聲性能能夠更好地發(fā)揮作用，有效吸收和減弱高頻振動，降低噪音。而且，橡膠粉在混合料中還能促使表面形成多孔吸聲結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以使空氣在孔隙中流動，通過空氣與孔隙壁的摩擦以及空氣分子之間的相互作用，將聲能轉(zhuǎn)化為熱能而耗散掉，從而達到降噪的目的。相關研究表明，添加橡膠粉后，微表處路面的孔隙率增加了8%-10%，形成了良好的多孔吸聲結(jié)構(gòu)，在高頻段（2000Hz-5000Hz）的降噪效果尤為顯著，噪音可降低5-7dB。這是因為高頻噪音的波長較短，更容易被多孔結(jié)構(gòu)吸收和散射，橡膠粉形成的多孔吸聲結(jié)構(gòu)能夠有效地捕捉和消耗高頻噪音能量，實現(xiàn)降噪效果。4.2級配因素4.2.1不同級配類型與噪音的關系微表處的級配類型主要有MS-Ⅱ型和MS-Ⅲ型，它們在材料組成和性能特點上存在明顯差異，這也導致了不同級配類型的微表處路面在噪音特性上有所不同。MS-Ⅱ型級配的微表處路面，其細集料含量相對較多，粗集料含量相對較少。這種級配特點使得路面的構(gòu)造深度較小，表面相對較為平滑。當車輛行駛在MS-Ⅱ型級配的微表處路面上時，輪胎與路面之間的接觸相對較為均勻，由于路面表面的粗糙度較低，輪胎受到的沖擊力和振動相對較小，從而產(chǎn)生的噪音也相對較低。在一些城市道路中，采用MS-Ⅱ型級配的微表處進行養(yǎng)護，經(jīng)過噪音測試發(fā)現(xiàn)，在車輛行駛速度為60km/h時，車內(nèi)噪音聲壓級平均為65dB，車外噪音聲壓級平均為70dB。這是因為細集料較多的級配使得路面更加平整，輪胎與路面的接觸更加平穩(wěn)，減少了因路面不平整而產(chǎn)生的振動和噪音。相比之下，MS-Ⅲ型級配的微表處路面，粗集料含量較多，細集料含量較少。這種級配導致路面的構(gòu)造深度較大，表面更加粗糙。當車輛行駛在這種路面上時，輪胎與較大粒徑的粗集料頻繁接觸，受到的沖擊力和振動明顯增大，噪音也隨之增大。在某高速公路的微表處養(yǎng)護工程中，采用MS-Ⅲ型級配的路段，在相同的車輛行駛速度60km/h下，車內(nèi)噪音聲壓級平均達到70dB，車外噪音聲壓級平均為75dB，比MS-Ⅱ型級配的路面噪音高出5dB左右。這是由于粗集料較多使得路面表面凹凸不平，輪胎在行駛過程中不斷受到?jīng)_擊，產(chǎn)生強烈的振動，從而導致噪音增大。不同級配類型的微表處路面在噪音特性上存在顯著差異，MS-Ⅱ型級配路面的噪音相對較低，而MS-Ⅲ型級配路面的噪音相對較高。在實際工程應用中，應根據(jù)道路的使用環(huán)境和對噪音的要求，合理選擇微表處的級配類型。在對噪音要求較高的居民區(qū)、學校、醫(yī)院等附近的道路，優(yōu)先選擇MS-Ⅱ型級配，以降低噪音對周邊環(huán)境的影響；而在對路面抗滑性能要求較高的高速公路、山區(qū)道路等，可根據(jù)實際情況權衡噪音和抗滑性能，選擇合適的級配類型。4.2.2關鍵篩孔對噪音的影響在微表處混合料的級配中，關鍵篩孔的尺寸和通過率對微表處噪音有著重要影響。通過大量的室內(nèi)試驗和現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)，3-5mm篩孔的通過率與微表處噪音密切相關。當3-5mm篩孔的通過率增加時，微表處路面的噪音呈現(xiàn)出降低的趨勢。在一項針對微表處噪音的研究中，通過調(diào)整混合料級配，使3-5mm篩孔的通過率從30%增加到40%，結(jié)果發(fā)現(xiàn)微表處路面的噪音在中高頻段（1000Hz-5000Hz）降低了3-5dB。這是因為3-5mm篩孔的集料在路面中起到了重要的作用。適量增加這部分集料的含量，能夠優(yōu)化路面的紋理結(jié)構(gòu)，使路面的粗糙度更加均勻，減少輪胎與路面之間的局部沖擊和振動。當輪胎在路面上滾動時，更加均勻的紋理結(jié)構(gòu)使得輪胎與路面的接觸更加平穩(wěn)，從而降低了噪音的產(chǎn)生。而且，合適的3-5mm篩孔通過率能夠使路面的空隙率更加合理。適當?shù)目障堵士梢云鸬轿暫途彌_的作用，當輪胎與路面相互作用產(chǎn)生噪音時，部分噪音能量被空隙中的空氣吸收和消散，從而降低了噪音的傳播。然而，當3-5mm篩孔的通過率過高時，可能會導致路面的其他性能下降。過高的通過率可能會使路面的強度和穩(wěn)定性受到影響，在車輛荷載的反復作用下，路面容易出現(xiàn)變形、松散等病害。當3-5mm篩孔通過率超過45%時，微表處路面的抗壓強度降低了10%-15%，在重載車輛頻繁行駛的路段，路面出現(xiàn)了輕微的車轍和松散現(xiàn)象。這是因為過多的細集料會導致粗集料之間的骨架結(jié)構(gòu)不夠緊密，在車輛荷載作用下，路面抵抗變形的能力減弱。而且，過高的通過率還可能影響路面的抗滑性能，降低行車安全性。因此，在調(diào)整3-5mm篩孔通過率以降低噪音時，需要綜合考慮路面的各項性能指標，找到一個最佳的平衡點。4.3施工工藝因素4.3.1攤鋪厚度的影響攤鋪厚度對微表處路面平整度和噪音有著至關重要的影響。從平整度角度來看，合理的攤鋪厚度是保證路面平整度的關鍵因素之一。當攤鋪厚度不均勻時，路面會出現(xiàn)高低不平的情況，這將直接影響車輛行駛的平穩(wěn)性。在實際施工中，若攤鋪厚度偏差超過±2mm，路面的平整度指標IRI（國際平整度指數(shù)）會顯著增大。有研究表明，當攤鋪厚度偏差達到±3mm時，IRI值可從正常的1.5m/km增加到2.5m/km以上，這會使車輛行駛時產(chǎn)生明顯的顛簸感，降低行車舒適性。而且，不平整的路面會使輪胎與路面之間的接觸壓力分布不均勻，導致輪胎局部磨損加劇，同時也會增加輪胎與路面之間的摩擦力和沖擊力，從而引發(fā)更大的噪音。從噪音產(chǎn)生的角度分析，攤鋪厚度會影響微表處路面的構(gòu)造深度和紋理特征，進而影響噪音大小。較厚的攤鋪厚度通常會導致路面構(gòu)造深度增大，表面紋理更加粗糙。在一些工程實踐中，當攤鋪厚度從8mm增加到12mm時，路面的構(gòu)造深度從0.5mm增加到0.8mm，此時車輛行駛在該路面上，輪胎與路面之間的接觸更加不平穩(wěn)，由于路面的粗糙紋理，輪胎受到的沖擊力和振動明顯增大，噪音也隨之增大。相關測試數(shù)據(jù)顯示，在車輛行駛速度為60km/h時，攤鋪厚度為12mm的微表處路面噪音比攤鋪厚度為8mm的路面高出3-5dB。這是因為較厚的攤鋪層使得粗集料更容易暴露在路面表面，形成更大的凸起和凹陷，輪胎在行駛過程中不斷受到這些凸起的沖擊，產(chǎn)生強烈的振動，從而導致噪音增大。而且，較大的構(gòu)造深度會使輪胎與路面之間的空氣流動更加劇烈，形成更強的空氣泵效應，進一步增大噪音。然而，攤鋪厚度過薄也會帶來問題。過薄的攤鋪厚度可能無法有效填充原路面的微小裂縫和空隙，導致路面的防水性能和耐久性下降。過薄的攤鋪層在車輛荷載的反復作用下，容易出現(xiàn)磨損和剝落現(xiàn)象，使路面表面變得不平整，同樣會增大噪音。因此，在微表處施工過程中，必須嚴格控制攤鋪厚度，確保其均勻性和合理性，以保證路面的平整度和降低噪音。一般來說，根據(jù)道路的使用要求和交通狀況，微表處的攤鋪厚度應控制在8-15mm之間，在這個范圍內(nèi)，能夠較好地平衡路面的各項性能指標，減少噪音的產(chǎn)生。4.3.2碾壓工藝的作用碾壓工藝在微表處施工中對噪音的影響也不容忽視，其中碾壓次數(shù)和碾壓方式是兩個關鍵因素。在碾壓次數(shù)方面，適當?shù)哪雺捍螖?shù)能夠有效提高微表處路面的壓實度，進而降低噪音。當碾壓次數(shù)不足時，路面的壓實度不夠，集料之間的空隙較大，路面結(jié)構(gòu)不夠緊密。在這種情況下，車輛行駛時，輪胎與路面的相互作用會使集料產(chǎn)生相對位移，導致路面表面不平整，從而增大噪音。通過現(xiàn)場試驗發(fā)現(xiàn)，當碾壓次數(shù)從3次增加到5次時，微表處路面的壓實度從85%提高到92%，同時噪音在中低頻段（200Hz-1000Hz）降低了2-3dB。這是因為隨著壓實度的提高，路面結(jié)構(gòu)更加密實，集料之間的連接更加緊密，減少了輪胎與路面相互作用時產(chǎn)生的振動和位移，從而降低了噪音。然而，當碾壓次數(shù)過多時，可能會導致集料破碎，破壞路面的結(jié)構(gòu)。過度碾壓會使集料表面的棱角被磨平，降低集料之間的嵌擠作用，影響路面的強度和穩(wěn)定性。而且，破碎的集料會使路面表面變得更加粗糙，增加輪胎與路面之間的摩擦力和沖擊力，反而導致噪音增大。在某工程中，當碾壓次數(shù)超過7次時，路面的噪音在高頻段（1000Hz-5000Hz）明顯增加，同時路面的抗滑性能也有所下降。碾壓方式同樣對微表處噪音有著重要影響。不同的碾壓方式會導致路面的壓實效果和表面紋理不同，從而影響噪音。目前常用的碾壓方式有靜壓和振動碾壓。靜壓是通過壓路機的自重對路面進行壓實，其優(yōu)點是能夠使路面表面較為平整，減少因路面不平整而產(chǎn)生的噪音。振動碾壓則是利用壓路機的振動裝置，在壓實過程中使路面產(chǎn)生振動，從而提高壓實效果。振動碾壓在提高壓實度方面具有優(yōu)勢，但如果振動參數(shù)設置不當，可能會導致路面表面出現(xiàn)過多的紋理和起伏，增大噪音。在實際施工中，先采用靜壓進行初壓，使路面初步成型，然后再采用振動碾壓進行復壓，以提高壓實度，最后再用靜壓進行終壓，消除路面表面的輪跡，這樣的組合碾壓方式能夠在保證壓實度的同時，有效降低噪音。通過對比試驗發(fā)現(xiàn)，采用這種組合碾壓方式的微表處路面，其噪音比單純采用振動碾壓的路面低2-4dB，同時路面的壓實度和強度也能滿足要求。4.4路面狀況因素4.4.1路面粗糙度與噪音的關聯(lián)路面粗糙度是影響微表處噪音的重要路面狀況因素之一，它與噪音之間存在著緊密的關聯(lián)。路面粗糙度主要由微表處路面的微觀紋理和宏觀構(gòu)造決定。微觀紋理是指路面表面集料的細小紋理特征，宏觀構(gòu)造則是指路面表面較大尺度的凹凸不平，如構(gòu)造深度等。從微觀紋理角度來看，粗糙的微觀紋理會增加輪胎與路面之間的摩擦力。當輪胎在微表處路面上滾動時，微觀紋理的粗糙表面會使輪胎表面產(chǎn)生更多的局部變形和振動。這種微觀層面的摩擦和振動會引發(fā)高頻噪音。在一些微表處路面中，若集料表面粗糙且紋理復雜，車輛行駛時，輪胎與集料表面的微小凸起不斷摩擦，會產(chǎn)生尖銳的高頻噪音，頻率可達到2000Hz以上。而且，微觀紋理的不均勻性也會導致輪胎與路面之間的接觸壓力分布不均，進一步加劇振動和噪音的產(chǎn)生。宏觀構(gòu)造方面，較大的構(gòu)造深度會使輪胎與路面之間的接觸更加不平穩(wěn)。當輪胎經(jīng)過構(gòu)造深度較大的微表處路面時，會產(chǎn)生明顯的沖擊和振動。在某段構(gòu)造深度為1.0mm的微表處路面上，車輛行駛時輪胎與路面的沖擊作用明顯增強，噪音聲壓級比構(gòu)造深度為0.5mm的路面高出3-5dB。這是因為較大的構(gòu)造深度使得輪胎在行駛過程中不斷受到較大的凸起和凹陷的影響，產(chǎn)生強烈的振動，從而導致噪音增大。而且，宏觀構(gòu)造的形狀和分布也會影響噪音。例如，粗糙的宏觀構(gòu)造在車輛行駛過程中，會使輪胎與路面之間的空氣流動更加劇烈，形成更強的空氣泵效應，進一步增大噪音。通過實際測試數(shù)據(jù)可以更直觀地看出路面粗糙度與噪音的關系。在不同構(gòu)造深度的微表處路面上進行噪音測試，結(jié)果顯示，當構(gòu)造深度從0.4mm增加到0.8mm時，車輛行駛速度為60km/h時的噪音聲壓級從70dB增加到75dB，在中高頻段（1000Hz-5000Hz）的噪音成分明顯增加。這表明路面粗糙度的增加會導致微表處噪音顯著增大，尤其是在中高頻段，噪音的變化更為明顯。因此，在微表處路面設計和施工過程中，合理控制路面粗糙度，優(yōu)化微觀紋理和宏觀構(gòu)造，對于降低噪音具有重要意義。4.4.2路面損壞對噪音的影響路面損壞如裂縫、坑槽等對微表處噪音有著不可忽視的影響。裂縫的存在會破壞微表處路面的連續(xù)性和平整性。當輪胎行駛到裂縫處時，會產(chǎn)生額外的沖擊和振動。裂縫的寬度和深度不同，對噪音的影響程度也不同。較寬和較深的裂縫會使輪胎在經(jīng)過時產(chǎn)生更大的沖擊力，導致噪音明顯增大。在一條存在寬度為5mm、深度為3mm裂縫的微表處道路上，車輛行駛時經(jīng)過裂縫處，噪音聲壓級瞬間增加了5-8dB，在中低頻段（200Hz-1000Hz）產(chǎn)生了明顯的共振噪音。這是因為裂縫處的路面結(jié)構(gòu)不連續(xù)，輪胎在經(jīng)過時會產(chǎn)生較大的垂直位移和振動，引發(fā)中低頻的共振現(xiàn)象，從而增大噪音。而且，裂縫的走向和分布也會影響噪音。橫向裂縫對輪胎的沖擊更為明顯，因為輪胎在行駛過程中會垂直跨越橫向裂縫，產(chǎn)生較大的沖擊力；而縱向裂縫相對來說對輪胎的沖擊較小，但如果縱向裂縫較多且密集，也會影響路面的平整度，導致噪音增大。坑槽同樣會對微表處噪音產(chǎn)生顯著影響。坑槽會使路面表面出現(xiàn)局部凹陷，當輪胎行駛到坑槽處時，會產(chǎn)生劇烈的顛簸和振動?？硬鄣拇笮『蜕疃葲Q定了噪音的增加幅度。較大且深的坑槽會使輪胎在經(jīng)過時產(chǎn)生更大的落差和沖擊力，導致噪音急劇增大。在某段存在深度為10mm、直徑為200mm坑槽的微表處路面上，車輛行駛時經(jīng)過坑槽，噪音聲壓級比正常路面增加了8-10dB，在全頻段都產(chǎn)生了強烈的噪音。這是因為坑槽破壞了路面的平整度，輪胎在經(jīng)過時會產(chǎn)生強烈的沖擊和振動，這種振動不僅包含高頻成分，還會引發(fā)低頻的振動，導致全頻段噪音增大。而且，坑槽周圍的路面由于受到坑槽的影響，會出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象，使得路面更加容易損壞，進一步加劇噪音的產(chǎn)生。路面損壞如裂縫和坑槽會顯著增大微表處噪音，影響行車舒適性和道路環(huán)境。因此，在微表處路面的養(yǎng)護和管理中，及時發(fā)現(xiàn)并修復路面損壞，保持路面的平整和連續(xù)，是降低噪音的重要措施之一。定期對微表處路面進行巡查，及時填補裂縫和修復坑槽，能夠有效減少路面損壞對噪音的影響，提高道路的使用性能。五、微表處噪音測試方法研究5.1現(xiàn)場測試方法5.1.1傳統(tǒng)現(xiàn)場測試方法介紹在微表處噪音的現(xiàn)場測試中，聲級計法是一種較為常用的傳統(tǒng)測試方法。聲級計作為最基本的噪聲測量儀器，其工作原理是基于聲電轉(zhuǎn)換。由電容式傳聲器將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號，再通過前置放大器變換阻抗，使傳聲器與后續(xù)電路匹配。接著，放大器將輸出信號加到頻率計權網(wǎng)絡，對信號進行頻率計權處理，以模擬人耳對不同頻率聲音的響應特性。經(jīng)衰減器及放大器將信號放大到一定幅值后，送到有效值檢波器，最終在表頭或顯示屏上顯示出聲壓級數(shù)值。在微表處噪音測試時，通常將聲級計放置在距離路面一定高度和距離的位置，如距離路面1.2m，距離行車道邊緣0.5m處，以測量車輛行駛時產(chǎn)生的噪音。測量時，要根據(jù)噪音的變化情況選擇合適的表頭響應檔位。當噪音較為穩(wěn)定時，可選擇“慢”檔，其表頭時間常數(shù)為1000ms，測得的數(shù)值為有效值，能較好地反映穩(wěn)態(tài)噪音的大?。划斣胍舨▌虞^大時，選擇“快”檔，表頭時間常數(shù)為125ms，更接近人耳對聲音的反應，能及時捕捉噪音的瞬間變化。統(tǒng)計能量分析法也是一種傳統(tǒng)的噪音測試方法，在微表處噪音測試中具有獨特的應用價值。它是從能量觀點出發(fā)，研究和分析振動與聲的統(tǒng)計處理方法。該方法的基本思想是避開求解復雜的數(shù)理方程，采用統(tǒng)計的方式研究系統(tǒng)各部分之間能量的傳遞和平衡，從而得到簡明的物理解答。在應用統(tǒng)計能量分析法時，首先需將微表處路面系統(tǒng)劃分為若干個貯存能量的子系統(tǒng)，例如將輪胎視為一個子系統(tǒng)，微表處路面視為另一個子系統(tǒng)。在一定的頻帶范圍內(nèi)，每個子系統(tǒng)都可以用其能量的時間空間平均值、簡正方式的數(shù)目和表示能量損耗的損耗因數(shù)來描述。在穩(wěn)態(tài)情況下，通過建立各子系統(tǒng)的能量平衡方程式，將復雜的數(shù)理方程求解轉(zhuǎn)化為簡單的代數(shù)方程組求解。若子系統(tǒng)有m個，則可得到一個含有m-1個元的線性代數(shù)方程。通過求解該方程組，能夠分析系統(tǒng)中能量的分布和傳遞情況，進而了解微表處噪音的產(chǎn)生和傳播規(guī)律。統(tǒng)計能量分析法已成功應用于航空和宇航結(jié)構(gòu)對噪聲的響應、汽車車廂內(nèi)的聲場及建筑構(gòu)件隔聲等問題，在微表處噪音測試中，它能夠從能量角度深入分析噪音的產(chǎn)生機制和傳播路徑，為噪音控制提供理論依據(jù)。5.1.2新型現(xiàn)場測試技術探索隨著科技的不斷發(fā)展，基于無線傳感器網(wǎng)絡的新型技術在微表處噪音測試中展現(xiàn)出了巨大的應用潛力。無線傳感器網(wǎng)絡由大量的傳感器結(jié)點組成，每個結(jié)點內(nèi)置聲壓傳感器，負責監(jiān)測特定區(qū)域的噪音數(shù)據(jù)。這些結(jié)點通過無線通信模塊，如ZigBee、Wi-Fi等，實現(xiàn)自組織網(wǎng)絡通信，將采集到的噪音數(shù)據(jù)傳輸與共享。在微表處噪音測試中，可在路面不同位置布置多個無線傳感器節(jié)點，形成一個分布式的噪音監(jiān)測網(wǎng)絡。這些節(jié)點能夠?qū)崟r采集微表處路面上車輛行駛產(chǎn)生的噪音數(shù)據(jù)，并通過無線通信將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)接收中心。與傳統(tǒng)測試方法相比，基于無線傳感器網(wǎng)絡的技術具有諸多優(yōu)勢。它能夠?qū)崿F(xiàn)對微表處路面噪音的全方位、實時監(jiān)測，克服了傳統(tǒng)定點監(jiān)測站監(jiān)測范圍有限的問題。通過在不同路段、不同車道布置傳感器節(jié)點，可以獲取更全面的噪音信息，準確掌握噪音的分布情況。而且，無線傳感器網(wǎng)絡的部署相對靈活，成本較低，無需鋪設大量的線纜，降低了監(jiān)測系統(tǒng)的建設和維護成本。在實際應用中，基于無線傳感器網(wǎng)絡的微表處噪音測試系統(tǒng)已經(jīng)在一些城市的道路監(jiān)測中得到嘗試。在某城市的一條微表處路面上，布置了由50個無線傳感器節(jié)點組成的監(jiān)測網(wǎng)絡。這些節(jié)點每隔10秒采集一次噪音數(shù)據(jù)，并通過ZigBee通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁浇幕?，再由基站將?shù)據(jù)匯總后發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)處理中心利用專門的數(shù)據(jù)分析軟件，對采集到的噪音數(shù)據(jù)進行實時分析，繪制出噪音的時空分布圖。通過該系統(tǒng)，能夠及時發(fā)現(xiàn)噪音異常區(qū)域，為道路管理部門采取相應的降噪措施提供了有力的數(shù)據(jù)支持。而且，結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS），可以將噪音數(shù)據(jù)與道路的地理位置信息相結(jié)合，直觀地展示噪音在道路上的分布情況，便于管理者進行決策。例如，在地圖上以不同顏色的色塊表示不同噪音等級的區(qū)域，使管理者能夠一目了然地了解道路噪音的整體狀況，從而有針對性地進行噪音治理。5.2室內(nèi)測試方法5.2.1室內(nèi)模擬測試裝置的設計與原理為了更準確地研究微表處噪音，設計了一種室內(nèi)模擬測試裝置，其核心部分為微表處環(huán)形測試路段。該路段內(nèi)半徑設定為3m，外半徑為3.55m，在這個特定的環(huán)形區(qū)域內(nèi)鋪筑多條不同級配類型的微表處路面。通過設置不同級配，能夠模擬實際道路中微表處路面的多樣性，從而研究不同級配類型對噪音的影響。在環(huán)形測試路段上，分別鋪筑MS-Ⅱ型和MS-Ⅲ型級配的微表處路面，對比不同級配路面在相同測試條件下產(chǎn)生的噪音差異。測試裝置還配備了汽車模型，選用橡膠輪胎的高馬力遙控賽車作為試驗用車。其車身長420mm，寬330mm，高180mm，軸距275mm，離地間隙30mm，在水泥路面上的最大速度可達80km/h，輪胎直徑150mm，寬度90mm。這種汽車模型的結(jié)構(gòu)尺寸較小、馬力較大，且輪胎為橡膠材質(zhì)，操作簡便，能夠從側(cè)面反映實際路面上行駛車輛的性能。在測試過程中，汽車模型在微表處環(huán)形測試路段上行駛，模擬實際車輛在微表處路面上的行駛情況。噪聲測量裝置安裝在汽車模型上，用于測量汽車模型在行駛時所產(chǎn)生的噪聲。速度測量裝置也安裝在汽車模型上，能夠?qū)崟r測量汽車模型的速度，確保在不同的速度條件下進行噪音測試。連接桿將汽車模型的中軸連接在微表處環(huán)形測試路段的圓心位置，保證汽車模型在微表處環(huán)形測試路段上作圓周運動，使測試過程更加穩(wěn)定和可控。為了減少外界環(huán)境對測試結(jié)果的干擾，在微表處環(huán)形測試路段的上方安裝了密閉隔音裝置，使汽車模型在密閉環(huán)境中進行測試，避免外界噪音對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。秒表則用于記錄和控制汽車模型的行駛時間，精確控制測試過程中的時間參數(shù)。該室內(nèi)模擬測試裝置的工作原理基于對實際車輛行駛過程的模擬。通過汽車模型在微表處環(huán)形測試路段上以不同速度行駛，模擬實際車輛在微表處路面上的行駛工況。利用噪聲測量裝置采集汽車模型行駛時產(chǎn)生的噪音數(shù)據(jù)，同時通過速度測量裝置獲取汽車模型的實時速度，從而研究不同速度下微表處路面噪音的特性。而且，通過在環(huán)形測試路段上設置不同級配類型的微表處路面，可以對比分析不同級配路面在相同速度條件下產(chǎn)生的噪音差異，深入探究級配因素對微表處噪音的影響。5.2.2室內(nèi)測試方法的步驟與流程室內(nèi)測試方法主要包括準備、測試和數(shù)據(jù)分析三個關鍵步驟。在準備階段，首先要進行微表處環(huán)形測試路段的鋪筑。根據(jù)實驗設計，鋪筑多條不同級配的微表處環(huán)形測試路段，其中級配類型的選擇要具有代表性，如MS-Ⅱ型和MS-Ⅲ型級配，同時要考慮同一類型級配的不同配合比設計，如LMS-1級配上限、LMS-1級配中值、LMS-1級配下限等。將攪拌混合均勻的微表處混合料倒入相應的模具中，迅速刮平，然后在適合氣溫條件下進行養(yǎng)生。養(yǎng)生期內(nèi)不對微表處環(huán)形測試路段進行碾壓，適合氣溫條件一般為大于10℃，以確保微表處混合料能夠充分固化和成型。養(yǎng)生完成后，將不同級配的微表處環(huán)形測試路段分別用密閉隔音裝置進行密閉處理，減少外界環(huán)境對測試結(jié)果的干擾。同時，對噪聲測量裝置和聲級計進行校準，確保測量數(shù)據(jù)的準確性。測試階段，將安裝有噪聲測量裝置和速度測量裝置的汽車模型通過連接桿放置在微表處環(huán)形測試路段上。汽車模型分別在不同級配的微表處環(huán)形測試路段中，以相同的速度行駛，利用聲級計分別測量汽車模型在各路段行駛時產(chǎn)生的噪聲大小。在測量過程中，要嚴格控制汽車模型的行駛速度，確保速度的穩(wěn)定性，可通過速度測量裝置實時監(jiān)測速度，并進行調(diào)整。例如，設定汽車模型的行駛速度為30km/h、40km/h、50km/h等不同速度值，分別在不同級配的測試路段上進行測試，記錄每個速度下的噪聲數(shù)據(jù)。每個速度和級配組合下，進行多次測量，一般每個組合測量5-10次，取平均值作為該條件下的噪聲測量結(jié)果，以提高數(shù)據(jù)的可靠性。數(shù)據(jù)分析階段，利用頻譜分析儀對獲取的噪聲數(shù)據(jù)進行分析，獲取不同微表處環(huán)形測試路段的等效聲級。通過對比不同級配和速度條件下的等效聲級數(shù)據(jù)，深入分析噪聲、微表處環(huán)形測試路段的級配類型和速度之間的關系。運用統(tǒng)計學方法，如相關性分析、方差分析等，確定級配類型和速度對微表處噪音的影響程度。建立數(shù)學模型，如線性回歸模型，來描述噪聲與級配類型、速度之間的定量關系，為進一步研究微表處噪音提供數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。5.3不同測試方法的對比與評價現(xiàn)場測試方法和室內(nèi)測試方法在微表處噪音測試中各有優(yōu)劣?，F(xiàn)場測試方法，如聲級計法和統(tǒng)計能量分析法，能夠在真實的道路環(huán)境中進行測試，所得數(shù)據(jù)直接反映了微表處路面在實際使用過程中的噪音情況。聲級計法操作相對簡便，能夠快速測量出噪音的聲壓級數(shù)值，對于評估微表處路面的噪音水平具有直觀的參考價值。在一些道路工程的驗收測試中，聲級計法被廣泛應用，能夠及時獲取路面噪音數(shù)據(jù)，判斷路面是否符合噪音標準。統(tǒng)計能量分析法從能量角度深入分析噪音的產(chǎn)生機制和傳播路徑，為噪音控制提供了理論依據(jù)，在研究微表處噪音的深層次原因時具有重要作用。然而，現(xiàn)場測試方法也存在明顯的局限性。測試結(jié)果容易受到外界環(huán)境因素的干擾，風速、風向、溫度、背景噪音等因素都會對測試結(jié)果產(chǎn)生影響。在大風天氣下，風噪會掩蓋微表處路面本身產(chǎn)生的噪音，導致測試結(jié)果不準確；路面上行駛車輛的類型、車流量等因素也會使測試結(jié)果存在較大的波動性，不利于不同路面之間降噪效果的對比。而且，現(xiàn)場測試需要合理的試驗場地、大量資金和相應配套的專業(yè)施工機械及相當數(shù)量的技術人員，成本較高。相比之下，室內(nèi)測試方法，如基于室內(nèi)模擬測試裝置的方法，具有試驗條件可控的優(yōu)勢?？梢员苊馔饨绛h(huán)境因素的干擾，在穩(wěn)定的環(huán)境下進行測試，從而更準確地研究微表處噪音的特性。在研究不同級配類型對微表處噪音的影響時，室內(nèi)測試可以精確控制級配的變化，排除其他因素的干擾，得到更可靠的結(jié)果。而且，室內(nèi)測試所需微表處材料可控，通過室內(nèi)小量混合料的拌合和鋪裝就能進行噪聲的測試，節(jié)約資源。室內(nèi)測試方法還能在施工前對微表處的噪聲進行評價、預估，為微表處混合料級配的選擇提供依據(jù)。但是，室內(nèi)測試方法也有不足之處，其測試條件畢竟與實際道路情況存在一定差異，測試結(jié)果可能無法完全準確地反映微表處路面在實際使用中的噪音情況。室內(nèi)模擬測試裝置雖然能夠模擬車輛行駛的部分工況，但無法完全重現(xiàn)實際道路上的復雜交通狀況和車輛行駛特性。在選擇微表處噪音測試方法時，應根據(jù)具體的研究目的和實際情況進行綜合考慮。若需要快速了解微表處路面在實際使用中的噪音水平，且對測試結(jié)果的準確性要求不是特別高，可優(yōu)先選擇現(xiàn)場測試方法中的聲級計法；若要深入研究微表處噪音的產(chǎn)生機制和傳播路徑，分析不同因素對噪音的影響，統(tǒng)計能量分析法和室內(nèi)測試方法更為合適。在條件允許的情況下，可將現(xiàn)場測試和室內(nèi)測試方法相結(jié)合，相互驗證和補充，以獲得更全面、準確的微表處噪音數(shù)據(jù)和研究結(jié)果。在進行一項微表處噪音研究時，先通過室內(nèi)測試方法初步篩選出降噪效果較好的微表處混合料級配，然后在現(xiàn)場進行實際道路測試，進一步驗證室內(nèi)測試結(jié)果的可靠性，從而為工程應用提供更有力的支持。六、案例分析6.1實際道路微表處項目噪音測試案例6.1.1項目背景與概況某實際道路微表處項目位于城市的交通主干道，該道路車流量大，日平均交通量達到3萬輛以上，且重型車輛占比較高，約為15%。由于長期受到車輛荷載的作用，原路面出現(xiàn)了不同程度的病害，如輕微車轍、磨損和裂縫等，影響了行車的舒適性和安全性。為了改善路面狀況，延長道路使用壽命，相關部門決定采用微表處技術對該路段進行預防性養(yǎng)護。該項目路段全長5km，寬度為20m，雙向四車道。在施工前，對原路面進行了詳細的檢測，包括路面彎沉、平整度、車轍深度和破損狀況等指標的檢測。根據(jù)檢測結(jié)果，對原路面的病害進行了預處理，如對坑槽進行修補，對裂縫進行灌縫處理等。在材料選擇方面，選用了SBS改性乳化瀝青作為粘結(jié)材料，其殘留物含量為65%，針入度（25℃，100g，5s）為50（0.1mm），延度（5℃，5cm/min）為40cm，軟化點為65℃，具有良好的粘結(jié)性、彈性和耐久性。集料采用了當?shù)禺a(chǎn)的玄武巖，粗集料的洛杉磯磨耗損失為18%，堅固性為10%，細集料的砂當量為65%，滿足微表處對集料的技術要求。級配類型選擇了MS-Ⅲ型級配，以提高路面的抗滑性能和耐久性。施工過程嚴格按照微表處施工工藝要求進行，包括路面清掃、混合料攤鋪、修補及修邊、早期養(yǎng)護等環(huán)節(jié)。攤鋪厚度控制在10mm左右，攤鋪速度為2km/h，確保了施工質(zhì)量。6.1.2噪音測試過程與結(jié)果分析在該項目中，噪音測試采用了聲級計法和基于無線傳感器網(wǎng)絡的新型測試技術相結(jié)合的方式。聲級計選用了精度較高的型號，測量范圍為30-130dB，頻率范圍為20Hz-20kHz，具備A、C、Z計權網(wǎng)絡，能夠準確測量噪音的聲壓級和頻率特性。在測試前，對聲級計進行了校準，確保測量數(shù)據(jù)的準確性?；跓o線傳感器網(wǎng)絡的測試系統(tǒng)由多個無線傳感器節(jié)點、基站和數(shù)據(jù)處理中心組成。無線傳感器節(jié)點內(nèi)置高精度聲壓傳感器，能夠?qū)崟r采集噪音數(shù)據(jù)，并通過ZigBee無線通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)交尽；緦⒔邮盏降臄?shù)據(jù)匯總后，通過GPRS網(wǎng)絡發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心。噪音測試在微表處施工完成并開放交通1個月后進行，以確保路面已經(jīng)穩(wěn)定。在測試路段上，每隔500m設置一個測試點，共設置10個測試點。在每個測試點，分別測量車輛行駛速度為40km/h、60km/h和80km/h時的噪音。聲級計放置在距離路面1.2m，距離行車道邊緣0.5m處，按照相關標準規(guī)范進行測量。無線傳感器節(jié)點布置在路面不同位置，包括行車道中心、車道邊緣等，以獲取更全面的噪音數(shù)據(jù)。測試結(jié)果顯示，隨著車輛行駛速度的增加，微表處路面的噪音明顯增大。在車輛行駛速度為40km/h時，聲級計測量的噪音聲壓級平均值為72dB；當行駛速度提高到60km/h時，噪音聲壓級平均值增加到76dB；行駛速度達到80km/h時，噪音聲壓級平均值達到80dB。從頻率分布來看，噪音主要集中在中高頻段（1000Hz-5000Hz），這與理論分析中輪胎與路面相互作用產(chǎn)生高頻噪音的結(jié)論相符?；跓o線傳感器網(wǎng)絡的測試系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)也呈現(xiàn)出類似的趨勢。通過對不同位置傳感器節(jié)點采集的數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)行車道中心的噪音略高于車道邊緣，這可能是由于行車道中心車輛行駛更為集中，輪胎與路面的相互作用更為頻繁所致。而且，無線傳感器網(wǎng)絡能夠?qū)崟r監(jiān)測噪音的變化情況，通過數(shù)據(jù)分析軟件繪制出噪音的時空分布圖，直觀地展示了噪音在測試路段上的分布規(guī)律。6.1.3關鍵因素對噪音的影響驗證結(jié)合該項目實際情況，對材料、級配等關鍵因素對微表處噪音的影響進行了驗證。在材料方面，選用的SBS改性乳化瀝青具有良好的彈性恢復能力，能夠在一定程度上吸收輪胎與路面相互作用產(chǎn)生的振動能量，降低噪音。與采用普通乳化瀝青的微表處路面相比，使用SBS改性乳化瀝青的路面噪音在中高頻段降低了1-2dB。這表明優(yōu)質(zhì)的粘結(jié)材料對降低微表處噪音具有積極作用。在級配因素上，該項目采用的MS-Ⅲ型級配，由于粗集料含量較多，路面構(gòu)造深度較大，表面相對粗糙。從測試結(jié)果來看，與MS-Ⅱ型級配的微表處路面相比，在相同的車輛行駛速度下，MS-Ⅲ型級配路面的噪音聲壓級高出3-5dB。這驗證了級配類型對微表處噪音的顯著影響，粗集料含量較多的級配會導致噪音增大。而且，通過對該項目微表處路面構(gòu)造深度的檢測，發(fā)現(xiàn)構(gòu)造深度與噪音之間存在正相關關系。構(gòu)造深度越大，輪胎與路面之間的接觸越不平穩(wěn)，噪音也就越大。在該項目中，構(gòu)造深度為0.8mm的路段，噪音聲壓級比構(gòu)造深度為0.6mm的路段高出2-3dB。此外，還對路面粗糙度和損壞情況對噪音的影響進行了分析。在路面粗糙度方面，通過對路面微觀紋理和宏觀構(gòu)造的觀察和測量，發(fā)現(xiàn)粗糙的路面紋理會增加輪胎與路面之間的摩擦力和沖擊力，導致噪音增大。在路面損壞方面，盡管在施工前對原路面的病害進行了處理，但在測試過程中仍發(fā)現(xiàn)個別新出現(xiàn)的細微裂縫和局部輕微松散區(qū)域。當車輛經(jīng)過這些區(qū)域時，噪音會瞬間增大，聲壓級增加2-4dB，這進一步驗證了路面損壞會對微表處噪音產(chǎn)生不利影響。通過對該實際道路微表處項目的噪音測試和分析，驗證了材料、級配、路面粗糙度和損壞情況等關鍵因素對微表處噪音的影響，為進一步優(yōu)化微表處設計和施工，降低噪音提供了實際工程依據(jù)。6.2室內(nèi)模擬實驗案例6.2.1實驗設計與實施為了深入研究微表處噪音的影響因素，開展了室內(nèi)模擬實驗。實驗設計基于對微表處混合料級配、瀝青用量等因素的控制，以探究這些因素對噪音的單獨和交互影響。在材料準備方面，選用SBS改性乳化瀝青作為粘結(jié)材料，其技術指標符合相關規(guī)范要求，確保了實驗的準確性和可靠性。集料采用了不同粒徑和形狀的玄武巖，以研究集料特性對噪音的影響。通過精確的配合比設計，制備了不同級配類型的微表處混合料，包括MS-Ⅱ型和MS-Ⅲ型級配，以及不同關鍵篩孔通過率的混合料。實驗步驟嚴格按照標準流程進行。首先，利用專業(yè)的攪拌設備，將SBS改性乳化瀝青、集料、填料、水和添加劑等按照預定的配合比進行充分攪拌，制備出均勻的微表處混合料。然后，將混合料倒入專門設計的模具中，進行成型處理，制作出尺寸統(tǒng)一的微表處試件。在試件成型過程中，嚴格控制溫度、壓力和時間等參數(shù)，確保試件的質(zhì)量和一致性。接著，將制作好的試件放置在養(yǎng)護箱中，按照規(guī)定的養(yǎng)護條件進行養(yǎng)護，使試件達到規(guī)定的強度和性能。在養(yǎng)護期間，定期對試件進行檢查和測試，確保養(yǎng)護效果符合要求。在噪音測試階段，采用了高精度的聲級計和頻譜分析儀。將試件放置在專門設計的噪音測試平臺上，模擬車輛在微表處路面上行駛的工況。通過控制測試平臺的速度和荷載，實現(xiàn)對不同行駛速度和荷載條件下的噪音測試。在測試過程中，聲級計實時測量噪音的聲壓級，頻譜分析儀則對噪音的頻率成分進行分析，獲取噪音的頻譜特性。為了確保測試結(jié)果的準確性和可靠性，每個測試條件下都進行了多次重復測試，并對測試數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析。6.2.2實驗結(jié)果與討論實驗結(jié)果表明，微表處噪音的影響因素呈現(xiàn)出復雜的變化規(guī)律。在級配因素方面，MS-Ⅲ型級配的微表處試件產(chǎn)生的噪音明顯高于MS-Ⅱ型級配。在相同的測試條件下，MS-Ⅲ型級配試件的噪音聲壓級比MS-Ⅱ型級配高出3-5dB。這是因為MS-Ⅲ型級配中粗集料含量較多，路面構(gòu)造深度較大，輪胎與路面接觸時產(chǎn)生的沖擊力和振動更強，導致噪音增大。而且，關鍵篩孔的通過率對噪音也有顯著影響。當3-5mm篩孔的通過率增加時，微表處噪音呈現(xiàn)出降低的趨勢。在實驗中，將3-5mm篩孔的通過率從30%提高到40%，噪音聲壓級在中高頻段降低了2-3dB。這是因為適量增加3-5mm篩孔的集料含量