CN114892474A - 一种降噪环保薄层沥青路面施工方法 - Google Patents

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吴存全
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Abstract

本发明公开了一种降噪环保薄层沥青路面施工方法，主要是通过采用降噪沥青路面薄层混合料，吸收和降低汽车行驶过程产生的噪声，进而从源头减少交通噪音声级。该混合料具有骨架‑空隙结构，设计空隙率一般为18％～25％，内部具有大比例连通的多孔结构。与此同时表面开口空隙还可以有效排出路面积水。与常规沥青路面相比，降噪沥青路面薄层具有下列优点：降噪沥青薄层混合料为骨架‑空隙型沥青混合料，内部多孔结构可以耗散这一过程中产生的气体，从源头减少噪音的产生，降噪沥青薄层能有效降低环境噪音，有效解决路面积水现象，表面构造深度大，增加路面与轮胎的附着力，减少汽车的制动距离，降低交通事故率。

Description

一种降噪环保薄层沥青路面施工方法
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种降噪环保薄层沥青路面施工方法。
背景技术
我国公路及城市道路体量巨大，社会关注度也逐渐由新建转向养护。在道路运营阶段，由于行车荷载及环境因素的作用，路表功能逐步降低，影响道路服务水平、行车安全、抗水飞溅及声控性能等。在运营初期，路表功能衰减速率较为缓慢；但是超过一定阈值后，路表功能会迅速降低，甚至会破坏路面结构，此时再对路表功能进行恢复费用较高。
轮胎-路面噪声主要包括泵气噪声和振动噪声。车辆行驶过程轮胎上的花纹与路面接触，花纹里的空气被挤压排出，形成局部的不稳定空气体积流；当轮胎通过压入路面的不连通空隙时，空气也会被挤压出空隙。接着当轮胎离开接触面时，空气又会迅速地填充回轮胎的花纹和路面的空隙中。这种空气体积流往返的运动形成泵气噪音。
发明内容
本发明的目的就在于解决上述背景技术的问题，而提出一种降噪环保薄层沥青路面施工方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种降噪环保薄层沥青路面施工方法，包括以下步骤：
步骤一：混合料处理，对混合料配合比进行设定、对混合料温度进行控制、对混合料拌合参数进行控制和对混合料纤维进行控制；
其中，混合料包括如下重量份材料：6～11mm规格的碎石74份，3～6mm规格的碎石10份，机制砂10份，矿粉5份，沥青5份，玻璃纤维12份；
其中，沥青加热温度控制在170-190℃，碎石加热温度控制在200-220℃，干拌时每20秒添加一次4重量份的玻璃纤维，湿拌时间为60秒，拌合温度为180-190℃；
步骤二：混合料摊铺；
步骤三：混合料碾压，初压在混合料铺摊后高温下进行，复压紧接初压进行，碾压控制如初压；终压紧跟复压进行，从路边向路中全幅静压至无轮迹；开始碾压的混合料内部最低温度170℃，碾压终了的路表温度不低于110℃；
步骤四：横向接缝采用平接缝，纵向接缝采用热接缝；
步骤五：养护。
作为本发明进一步的方案：纤维采用人工投放，按照每盘2.5吨生产量的0.1％投放量，即每盘混合料投放2.5kg。
作为本发明进一步的方案：初压时压路机从路面横断面较低一侧向较高一侧碾压，相邻碾压带应重叠1/3～1/2轮宽；碾压边缘时，在边缘先空出宽30～40cm，待压完第一遍后，将压路机大部分重量位于已压实过的混合料面上再压边缘，以减少向外推移；碾压时将驱动轮面向摊铺机，碾压路线及碾压方向不做突然改变而导致混合料产生推移，压路机起动、停止时减速缓慢进行。
作为本发明进一步的方案：压路机的碾压段长度以30m控制，并以此计算压路机速度，以保证在高温要求下完成碾压作业；压路机每次应由两端折回的位置应呈阶梯形的随摊铺向前推进，禁止折回处于同一横断面上；碾压过程中，压路机起车、停车要缓慢，不在热的混合料上急停或掉头；压路机碾压过程中为避免出现混合料粘轮现象时向压路机碾压轮喷洒少量水；采用间歇喷水方式，且严格控制喷水间歇时间，以不粘轮为原则；沥青混合料摊铺后，终压应紧接在复压后进行，使用静力双轮压路机或关掉振动的振动压路机碾压，不少于1遍，至无明显轮迹为止；压路机不得停留在尚未完全冷却的路面上。
作为本发明进一步的方案：横向接缝采用平接缝，摊铺前采用接缝专用加热器对接缝面进行加热，使新铺路面与已铺路面密切结合；纵向接缝采用热接缝，两条相邻铺层处的搭接宽度宜为25mm～40mm，铲除、扒平多余材料的作业应在混合料温度较高时进行，并应由一台压路机先从接缝处进行跨缝碾压；纵向接缝应避开车道的轮迹带位置，与下承层纵向接缝错开20cm以上。
本发明的有益效果：主要是通过采用降噪沥青路面薄层混合料，吸收和降低汽车行驶过程产生的噪声，进而从源头减少交通噪音声级。该混合料具有骨架-空隙结构，设计空隙率一般为18％～25％，内部具有大比例连通的多孔结构。与此同时表面开口空隙还可以有效排出路面积水。与常规沥青路面相比，降噪沥青路面薄层具有下列优点：
(1)降噪沥青薄层混合料为骨架-空隙型沥青混合料，内部多孔结构可以耗散这一过程中产生的气体，从源头减少噪音的产生，降噪沥青薄层能有效降低环境噪音，降噪环保薄层沥青路面与普通沥青混凝土路面相比，可降低噪声3～6dB。
(2)有效解决路面积水现象，雨水可通过表面层内部的空隙流出，可大幅度减少路表水膜厚度和径流形成，抑制溅水起雾影响后车视线，减少雨天车轮产生水雾和水漂现象。
(3)表面构造深度大，增加路面与轮胎的附着力，减少汽车的制动距离，降低交通事故率。
(4)采用高黏度沥青，抗脱落能力和抗疲劳开裂性能较强，耐久性好。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是不同空隙率沥青混合料的矿料合成级配图；
图2是空隙率对沥青混合料吸声系数的影响。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一，本发明为一种降噪环保薄层沥青路面施工方法，包括以下步骤：
步骤一：混合料处理，对混合料配合比进行设定、对混合料温度进行控制、对混合料拌合参数进行控制和对混合料纤维进行控制；
其中，混合料包括如下重量份材料：6～11mm规格的碎石74份，3～6mm规格的碎石10份，机制砂10份，矿粉5份，沥青5份，玻璃纤维12份；
其中，沥青加热温度控制在170℃，碎石加热温度控制在200℃，干拌时每20秒添加一次4重量份的玻璃纤维，湿拌时间为60秒，拌合温度为180℃；
步骤二：混合料摊铺；
步骤三：混合料碾压，初压在混合料铺摊后高温下进行，复压紧接初压进行，碾压控制如初压；终压紧跟复压进行，从路边向路中全幅静压至无轮迹；开始碾压的混合料内部最低温度170℃，碾压终了的路表温度不低于110℃；
步骤四：横向接缝采用平接缝，纵向接缝采用热接缝；
步骤五：养护。
实施例二，本发明为一种降噪环保薄层沥青路面施工方法，包括以下步骤：
步骤一：混合料处理，对混合料配合比进行设定、对混合料温度进行控制、对混合料拌合参数进行控制和对混合料纤维进行控制；
其中，混合料包括如下重量份材料：6～11mm规格的碎石74份，3～6mm规格的碎石10份，机制砂10份，矿粉5份，沥青5份，玻璃纤维12份；
其中，沥青加热温度控制在190℃，石料加热温度控制在220℃，干拌时每20秒添加一次4重量份的玻璃纤维，湿拌时间为60秒，拌合温度为190℃；
步骤二：混合料摊铺；
步骤三：混合料碾压，初压在混合料铺摊后高温下进行，复压紧接初压进行，碾压控制如初压；终压紧跟复压进行，从路边向路中全幅静压至无轮迹；开始碾压的混合料内部最低温度170℃，碾压终了的路表温度不低于110℃；
步骤四：横向接缝采用平接缝，纵向接缝采用热接缝；
步骤五：养护。
其中，沥青混合料生产过程中注意了以下事项：
拌制冷料比例不得随意变动；
拌合料表观质量，应均匀一致，无花白料、无结团成块或粗细集料离析现象；
生产过程中每盘混合料的实际配合比及温度逐盘打印；
不使用回收粉。
其中，纤维采用人工投放，按照每盘2.5t生产量的0.1％投放量，即每盘混合料投放2.5kg。生产前按2.5kg/包进行分配，以保证纤维投放量准确无误。
其中，沥青混合料运输：运料车每次使用前后必须清扫干净，在车厢板上涂一薄层防止沥青粘结的隔离剂或防粘剂，但不得有余液积聚在车厢底部。
拌和楼向料车放料时，每装一斗料，汽车应前后移动，分三堆放料，以减少粗集料的分离现象。运输车辆从装入混合料起至开始摊铺为止，运料及等待时间不超过3h。
混合料在运输时必须加盖苫布保温、防雨、防污染。
混合料到场温度不低于175℃。
其中，摊铺前进行了全面设备性能调试，以确保摊铺施工中不出现设备故障；同时必须将工作面清扫干净，未按规定喷洒粘层、铺筑封层或质量不合格时，不进行摊铺作业。摊铺机开工前应提前0.5～1h预热熨平板不低于110℃。
其中，初压在混合料摊铺后的较高温度下进行。压路机从路面横断面较低一侧向较高一侧碾压，相邻碾压带应重叠1/3～1/2轮宽。碾压边缘时，在边缘先空出宽30～40cm，待压完第一遍后，将压路机大部分重量位于已压实过的混合料面上再压边缘，以减少向外推移。碾压时将驱动轮面向摊铺机，碾压路线及碾压方向不做突然改变而导致混合料产生推移，压路机起动、停止时减速缓慢进行。
复压紧接初压进行，碾压控制同初压。
终压紧跟复压进行，从路边向路中全幅静压至无轮迹。
其中，压路机的碾压段长度以30m控制，并以此计算压路机速度，以保证在较高的温度要求下完成碾压作业。压路机每次应由两端折回的位置应呈阶梯形的随摊铺向前推进，禁止折回处于同一横断面上。
其中，碾压过程中，压路机起车、停车要缓慢，不在热的混合料上急停或掉头。压路机碾压过程中为避免出现混合料粘轮现象时向压路机碾压轮喷洒少量水；采用间歇喷水方式，且严格控制喷水间歇时间，以不粘轮为原则。
沥青混合料摊铺后，终压应紧接在复压后进行，使用静力双轮压路机或关掉振动的振动压路机碾压，不少于1遍，至无明显轮迹为止。压路机不得停留在尚未完全冷却的路面上。
其中，摊铺前应根据松铺厚度、纵横坡度调整好摊铺机。摊铺机开始摊铺前，应将熨平板预热至130℃以上。
其中，混合料的摊铺温度应不小于170℃。松铺系数宜为1.1～1.2。
其中，摊铺机的摊铺宽度不宜超过7m，当摊铺层较宽时，宜采用多台摊铺机按梯队作业的方式摊铺，相邻摊铺机间距宜为5～10m。
其中，摊铺机必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺。速度不大于6m/min，弯道等特殊路段宜降低至1～2m/min。
其中，摊铺机的停顿时间不宜超过15min。
其中，当摊铺大空隙混合料时，应降低摆平板振捣系统的振动强度，不得压碎粗集料，对于厚度为3cm以下薄层和超薄结构路面及大空隙降噪路面应关闭振捣系统，并应降低振动费平板的振动能量。
其中，横向接缝采用平接缝，摊铺前采用接缝专用加热器对接缝面进行加热，使新铺路面与已铺路面密切结合；纵向接缝采用热接缝，两条相邻铺层处的搭接宽度宜为25mm～40mm，铲除、扒平多余材料的作业应在混合料温度较高时进行，并应由一台压路机先从接缝处进行跨缝碾压；纵向接缝应避开车道的轮迹带位置，与下承层纵向接缝错开20cm以上。
道路轮胎与路面的噪声频率主要集中在600～1200Hz范围，属于中等频率范围。降噪沥青路面薄层的吸声系数越大，表明其能够吸收的声能比例越大。
采用驻波管法对不同厚度降噪沥青薄层的吸声系数进行测试，测试声波频率为轮胎与路面的噪声频率中值800Hz。相同厚度条件下，降噪沥青混合料PUC-10的吸声系数远大于密级配沥青混合料AC-10。因密级配沥青薄层的空隙率较小(3～6％)，且多为非连通密闭空隙，并无耗散空气和吸声功能；而降噪沥青混合料的空隙率较高(18～25％)，连通空隙比例大，声波能够在空隙中曲折路径多级反射而被吸收和耗散，从而达到良好的降噪效果。
另一方面，对于同种沥青混合料，随着路面结构厚度增大，吸声系数逐步增大。对于降噪沥青薄层，在结构层厚度由2cm增大至2.5cm时，吸声系数增加幅度最为显著，为52.1％；由2.5cm增大至3.0cm时，吸声系数增加幅度仅为9.7％，表明声能折减效率在2.5cm深度范围内最优。当厚度大于2.5cm后，通过提升厚度来提高结构层降噪功能的效果已不显著，由此确定降噪薄层的结构层厚度为2.5cm。
请参阅图1所示，选取AC-16(4％、7％和11％)、AM-16(14％)和降噪沥青混合料(17％、20％、23％)等7种空隙率沥青混合料，矿料合成级配见图1。分别对7种空隙率沥青混合料的吸声系数进行测试，测试沥青混凝土的成型厚度均为4.0cm。
请参阅图2所示，为保证与降噪沥青薄层设计厚度的一致性，切割为2.5cm厚度，进行吸声系数的测试，测试声波频率分别为800Hz和900Hz，测试结果如图2所示。由图2可知，4％空隙率沥青混合料的吸声系数约为0.08～0.09左右，而23％空隙率混合料的吸声系数处于0.35～0.37范围。
表明空隙率对沥青混合料的吸声系数有显著影响，即随着沥青混合料空隙率的增大，沥青混合料吸声系数均显著增大。当空隙率小于20％时，通过提高沥青混合料的空隙率，能够显著提高沥青混合料的降噪性能；然而当空隙率增大至20％以后，空隙率增幅曲线趋于平缓。
考虑到过大空隙率将带来路用性能和力学性能的折减，基于声学与力学的平衡确定2.5cm降噪环保薄层沥青路面的设计空隙率为20％左右。
降噪沥青混合料耐久性提升原理，由于降噪沥青薄层的结构特性以及大空隙沥青混凝土的组成特点，会产生相应的技术难题。一方面，集料间形成石-石骨架结构，集料间接触面积相对较小；另一方面，降噪沥青薄层的设计厚度为2.5cm，在此深度范围，汽车正常行驶及制动过程产生的层间剪切应力大，易导致层间剪切滑移和剪切破坏。为保证降噪混合料的服役寿命，提出采用以下三种技术措施。
采用的高粘高弹改性沥青,其60℃动力粘度大于580000Pa·s，25℃弹性恢复达99％，使混合料内部集料与沥青界面间具有良好的粘附力。
采用改性乳化沥青粘层，改性乳化沥青的恩格拉粘度E25为4.8，25℃沥青标准粘度为16.5Pa·s。25℃条件下，采用1kg/㎡粘层油撒布量的复合试件拉拔强度达0.60MPa，以保障薄层与下承层界面的黏附能力。
优化层间接触状态，对不同构造深度的试件，进行不同竖向压应力的直接剪切试验，随着基面构造深度的增大，层间抗剪强度显著增大。在试验温度20℃、无竖向荷载、构造深度由0mm增大到0.9mm时，抗剪强度由234kPa增大到466.8kPa，增幅约为100％。在温度60℃、无竖向荷载、构造深度由0mm增大到0.9mm时，抗剪强度由75.6kPa增大到145.7kPa，增幅为93％。
由此可见，层间抗剪强度主要依靠基面的粗糙度与沥青混凝土铺装层之间的机械咬合作用和化学吸附作用。根据摩尔强度理论，层间抗剪强度是由黏聚力和内摩擦角共同决定的。在较小或无构造深度时，层间的抗剪强度主要由黏结力提供层间抗剪能力；随着构造深度的增加，层间抗剪强度主要是由界面粗糙度和黏结材料共同提供。一方面加铺层与基面粘结界面面积增加，另一方面增加的构造深度可提供更多的界面集料咬合作用。所以在一定范围内，随着构造深度的增大，层间抗剪强度也逐渐增大。因此，在铺筑降噪薄层前，需要对原路面进行精铣刨处理，提高基面的构造深度和平整度。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种降噪环保薄层沥青路面施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：混合料处理，对混合料配合比进行设定、对混合料温度进行控制、对混合料拌合参数进行控制和对混合料纤维进行控制；
其中，混合料包括如下重量份材料：6～11mm规格的碎石74份，3～6mm规格的碎石10份，机制砂10份，矿粉5份，沥青5份，玻璃纤维12份；
其中，沥青加热温度控制在170-190℃，碎石加热温度控制在200-220℃，干拌时每20秒添加一次4重量份的玻璃纤维，湿拌时间为60秒，拌合温度为180-190℃；
步骤二：混合料摊铺；
步骤三：混合料碾压，初压在混合料铺摊后高温下进行，复压紧接初压进行，碾压控制如初压；终压紧跟复压进行，从路边向路中全幅静压至无轮迹；开始碾压的混合料内部最低温度170℃，碾压终了的路表温度不低于110℃；
步骤四：横向接缝采用平接缝，纵向接缝采用热接缝；
步骤五：养护。
2.根据权利要求1所述的一种降噪环保薄层沥青路面施工方法,其特征在于，纤维采用人工投放，按照每盘2.5吨生产量的0.1％投放量，即每盘混合料投放2.5kg。
3.根据权利要求1所述的一种降噪环保薄层沥青路面施工方法,其特征在于，初压时压路机从路面横断面较低一侧向较高一侧碾压，相邻碾压带应重叠1/3～1/2轮宽；碾压边缘时，在边缘先空出宽30～40cm，待压完第一遍后，将压路机大部分重量位于已压实过的混合料面上再压边缘，以减少向外推移；碾压时将驱动轮面向摊铺机，碾压路线及碾压方向不做突然改变而导致混合料产生推移，压路机起动、停止时减速缓慢进行。
4.根据权利要求1或3所述的一种降噪环保薄层沥青路面施工方法,其特征在于，压路机的碾压段长度以30m控制，并以此计算压路机速度，以保证在高温要求下完成碾压作业；压路机每次应由两端折回的位置应呈阶梯形的随摊铺向前推进，禁止折回处于同一横断面上。
5.根据权利要求4所述的一种降噪环保薄层沥青路面施工方法,其特征在于，碾压过程中，压路机起车、停车要缓慢，不在热的混合料上急停或掉头。
6.根据权利要求4所述的一种降噪环保薄层沥青路面施工方法,其特征在于，压路机碾压过程中为避免出现混合料粘轮现象时向压路机碾压轮喷洒少量水；采用间歇喷水方式，且严格控制喷水间歇时间，以不粘轮为原则。
7.根据权利要求4所述的一种降噪环保薄层沥青路面施工方法,其特征在于，沥青混合料摊铺后，终压应紧接在复压后进行，使用静力双轮压路机或关掉振动的振动压路机碾压，不少于1遍，至无明显轮迹为止；压路机不得停留在尚未完全冷却的路面上。
8.根据权利要求1所述的一种降噪环保薄层沥青路面施工方法,其特征在于，横向接缝采用平接缝，摊铺前采用接缝专用加热器对接缝面进行加热，使新铺路面与已铺路面密切结合；纵向接缝采用热接缝，两条相邻铺层处的搭接宽度宜为25mm～40mm，铲除、扒平多余材料的作业应在混合料温度较高时进行，并应由一台压路机先从接缝处进行跨缝碾压；纵向接缝应避开车道的轮迹带位置，与下承层纵向接缝错开20cm以上。
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