[發明專利]基于空隙形態參數測試的瀝青路面吸聲系數預估方法

有效

• 申請號: 201210525588.3
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN102967655A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 廖公云;丁楊敏;王聲樂;黃曉明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明是一種基于瀝青路面空隙形態參數測試的瀝青路面吸聲系數預估方法，屬于公路瀝青路面的技術領域。

背景技術

隨著人們生活水平的逐步提升和對環境問題的日益關注，交通噪聲問題愈加突顯。交通噪聲污染成為繼水污染、空氣污染之后的重要污染源，不僅影響道路沿線居民的生產和生活，更重要的是它將逐步侵害沿線居民的身體健康，輕者聽覺受損、重者導致聽覺失聰或誘發嚴重的心血管疾病。

為了提升道路沿線居民的環境品質，降低交通噪聲帶來的危害，目前主要采取了三種技術措施：（1）阻隔噪聲傳播途徑：如常見的道路兩側聲屏障等，這種措施降噪效果顯著，但造價較高；（2）接受者防護：如防噪聲耳機等，這種措施也有較好的降噪效果，但使用不便；（3）抑制噪聲源：常采用低噪聲瀝青路面（如多空隙瀝青路面）來實現，這種措施從噪聲源上抑制了噪聲的輻射聲強，被認為是一種最有效、最有發展潛力的技術措施。

對于多空隙瀝青路面，其降噪能力常用吸聲系數來衡量。吸聲系數越大，降噪效果越好。吸聲系數（α）是指：對于入射的聲波，在單位厚度或質量上被吸收聲能與入射總聲能的比值，即α=E_α/E_i=(E_i-E_r)/E_i=1-r，式中E_i為入射總聲能，E_α為被材料或結構吸收的聲能，E_r為被材料或結構反射的聲能，r為反射系數。顯然，如果單位厚度或質量上吸收聲能越大（即被反射的聲能越小），這種介質的吸聲能力也越強。通常認為，一種介質所以能吸聲，主要是由于介質的粘滯效應和熱傳導效應。對于多空隙瀝青路面而言，其吸聲作用主要依靠較多的空隙來實現。但目前對于多空隙瀝青路面吸聲的認識多停留在總的空隙率上，而對于空隙形貌（空隙形狀參數、空隙分布等）的影響考慮不足，這也是當前多空隙降噪瀝青路面發展緩慢的原因之一。

目前，常采用駐波管來測定多空隙瀝青路面的垂直入射吸聲系數，這種測試方法可以測定一定頻率范圍內（一般在1600Hz以下）的吸聲系數，但由于駐波管直徑和瀝青混合料中集料粒徑的限制（要測試高頻率范圍內的吸聲系數，則要求駐波管管徑小，與瀝青混合料集料粒徑較大、宜采用大直徑試件的要求相矛盾），不能測定高頻范圍內（1600Hz以上）的吸聲系數，而這些頻率范圍內的吸聲系數往往是我們所關心的（人的聽覺對1000Hz－6000Hz范圍內的聲音比較敏感，也是A計權采用比較多的原因）。同時，采用駐波管法測定多孔瀝青混合料試件的吸聲系數比較繁瑣，且不便測定現場瀝青路面的吸聲系數。雖然目前依據駐波管測試噪聲系數的原理，開發了便攜式的吸聲系數測試設備（如美國NCAT開發的設備），可以測定現場瀝青路面的吸聲系數，但同樣只能測定一定頻率范圍內（1600Hz以下）的吸聲系數。

因此，基于空隙形態參數測試的瀝青路面吸聲系數預估方法顯得十分必要，以期預估全頻率范圍內的吸聲系數，為多空隙瀝青路面降噪優化設計服務。

發明內容

本發明的目的是提供一種結合理論推導、基于空隙形態參數測試的瀝青路面吸聲系數預估方法，以期預估全頻率范圍內的多空隙瀝青路面吸聲系數。解決了以下問題：現有多空隙瀝青路面吸聲系數測試方法多采用駐波管，由于駐波管直徑和瀝青混合料集料粒徑的限制，無法測得全頻率范圍內的吸聲系數；移動式吸聲系數測試設備雖然可測試現場瀝青路面的吸聲系數，但也只能測得一定頻率范圍內（1600Hz以下）的吸聲系數。

本發明采用的技術方案為：一種基于空隙形態參數測試的瀝青路面吸聲系數預估方法，包括以下步驟：

（1）瀝青混合料試件空隙率的測定

用旋轉成型機，成型多空隙瀝青混合料試件，測定試件的毛體積相對密度γ_f和計算理論最大相對密度γ_t；根據公式□=(1-γ_f/γ_t)*100計算瀝青混合料試件的空隙率□；

（2）瀝青混合料試件空隙長度和半徑的測定

a、用砂紙打磨試件的一個端面，至集料與瀝青膠漿的顏色具有較大的對比度止；

b、在試件高度方向上每隔一段距離切割試件，獲得多個圓柱體；

c、用數碼相機拍照，獲得每個圓柱體的橫截面的圖；

d、根據相鄰橫截面圖中空隙的空間特征，確定空隙長度d；

e、采用數字圖像處理軟件，獲得空隙長度范圍內每個橫截面上空隙等效半徑R'，

取平均獲得空隙長度范圍內空隙平均等效半徑R；