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降噪环保型隧道铺装层TSEM沥青混合料设计研究

作　者: 孙国庆
导　师: 郑南翔
学　校: 长安大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 隧道路面降噪吸声系数目标空隙率路用性能
分类号: U414
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文隧道路面中采用降噪环保型沥青混合料,可以有效降低隧道内行车噪音、减少施工时烟尘污染、节约资源能源、降低隧道内火灾的发生以及全面改善隧道内施工和行车运营环境,提高隧道沥青路面的使用性能。针对隧道路面噪音大,易对司乘人员造成困扰,本文基于路面与轮胎噪声机理分析,采用驻波管法对混合料类型、空隙率大小、路面厚度、集料粒径大小等因素对路面降噪性能的影响,将1000Hz以下频率吸声效率作为吸声能力的评价指标,采用数学统计的方法对各因素的综合影响效果进行回归分析。最终确定大空隙型沥青混合料TSEM-13,材料厚度在4cm,空隙率20%时混合料的吸声能力最强,峰值吸声系数53.7%,1000Hz以下频率吸声效率为241%-Hz。本文以空隙率为混合料设计控制指标,在综合分析路面结构性能和使用性能要求的基础上,确定TSEM-13沥青混合料的目标空隙率为20%；基于路面骨架嵌挤结构原理。粗集料采用逐级填充振实的方法,以VCA最小值作为目标函数,可得到粗集料诸粒级的最优组成比例；细集料的各档比例采用传统的n法进行计算；粗细集料的合成比例按照理论计算法进行确定。由沥青混合料的结构性能和使用性能综合确定目标空隙率。本文沥青采用安全环保沥青,对降噪环保型沥青混合料进行降噪、阻燃、抗滑等特殊性能试验和高温稳定性、低温抗裂性、水稳性能等常规性能试验研究。实验结果以及试验路铺筑结果表明,隧道降噪环保型沥青混合料路面不仅可以完全发挥其优良的性能,而且根据隧道路面的特殊要求可以设计出功能更加完善的沥青路面。隧道路面试验路验证大空隙型沥青混合料能有效降低隧道噪音,比常规型路面洞内噪音降低近6dB。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-19
  1.1 研究目的及意义  11-13
  1.2 国内外研究现状  13-18
    1.2.1 隧道路面研究现状  13-14
    1.2.2 温拌沥青路面国内外研究现状  14-16
    1.2.3 阻燃沥青路面国内外研究现状  16
    1.2.4 降噪沥青路面国内外研究现状  16-18
  1.3 主要研究内容  18-19
第二章道路交通噪声研究分析  19-25
  2.1 道路交通噪声产生分析  19-20
  2.2 轮胎与路面噪声机理分析  20-23
    2.2.1 轮胎与路面噪声的产生机理分析  20-22
    2.2.2 轮胎与路面噪声的增强机理分析  22-23
  2.3 轮胎与路面噪声声学特性分析  23
  2.4 轮胎与路面噪声的影响因素分析  23
  2.5 本章小结  23-25
第三章基于TSEM降噪环保型路面的降噪性能研究  25-43
  3.1 降噪环保型沥青路面的降噪机理分析  25
  3.2 路面噪音室内测试方法分析  25-28
  3.3 路面降噪性能的评价指标研究  28-30
  3.4 TSEM路面降噪性能研究  30-42
    3.4.1 混合料类型对降噪性能的影响研究  31-32
    3.4.2 混合料空隙率对降噪性能的影响研究  32-34
    3.4.3 材料厚度对降噪性能的影响研究  34-36
    3.4.4 混合料的集料粒径对降噪性能的影响研究  36-37
    3.4.5 基于统计学方法对降噪性能的影响研究  37-42
  3.5 本章小结  42-43
第四章降噪环保型沥青混合料配合比设计研究  43-62
  4.1 低噪音沥青混合料设计方法概述  43-49
    4.1.1 沥青混合料级配理论分析  43-44
    4.1.2 日本低噪音沥青路面配合比设计  44-46
    4.1.3 我国低噪音路面配合比设计  46-48
    4.1.4 降噪环保型沥青混合料的级配设计分析  48-49
  4.2 TSEM沥青混合料目标空隙率确定分析  49-57
    4.2.1 TSEM沥青混合料空隙率研究  49-51
    4.2.2 TSEM沥青混合料目标空隙率的选取分析  51-57
  4.3 降噪环保型沥青混合料配合比设计分析  57-60
    4.3.1 矿料级配设计分析  57-59
    4.3.2 骨架结构验证分析  59-60
  4.4 本章小结  60-62
第五章降噪环保型沥青混合料性能研究  62-77
  5.1 原材料试验研究  62-64
    5.1.1 安全环保型沥青的研制  62
    5.1.2 集料性能研究  62-64
    5.1.3 纤维性能研究  64
  5.2 降噪环保型沥青混合料设计  64-67
  5.3 阻燃性能研究  67-70
    5.3.1 直接燃烧试验及结果分析  68-69
    5.3.2 燃烧质量损失试验分析  69-70
  5.4 抗滑性能研究  70-71
  5.5 降噪性能研究  71-72
  5.6 降噪环保型混合料其它性能研究  72-75
  5.7 本章小结  75-77
第六章隧道内降噪环保型试验路铺筑与质量检测研究  77-87
  6.1 试验路概况  77
  6.2 施工工艺要点  77-80
    6.2.1 混合料配合比确定  78-79
    6.2.2 TSEM沥青混合料施工  79-80
  6.3 试验路铺筑质量控制  80-82
    6.3.1 路面外观情况  80-81
    6.3.2 沥青路面的铺筑温度和现场烟雾量控制  81-82
  6.4 路面质量检测  82-86
  6.5 本章小结  86-87
第七章社会、环境效益分析  87-90
  7.1 社会效益分析  87-88
  7.2 节能、低碳、环保效益分析  88-89
  7.3 本章小结  89-90
主要结论及进一步研究建议  90-92
  1 主要结论  90-91
  2 进一步研究建议  91-92
参考文献  92-95
致谢  95

降噪环保型隧道铺装层TSEM沥青混合料设计研究

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