低噪音多孔水泥混凝土路面研究

论文摘要

多孔水泥混凝土作为一种新型路用材料,其均匀的孔隙-骨架结构使路面/轮胎噪声得到很好的宣泄,抑制单极子噪声源的产生,能够很好的缓解水泥混凝土路面上的交通噪声,降低对周围居民环境的污染;同时,其良好的透水性能与表面随机凹凸抗滑构造,大大提高了路面在雨天与高速行驶时的表面抗滑能力,缩减了道路交通安全事故的发生。因此,需要研究提高多孔水泥混凝土材料的各项路用技术措施以及应用等相关问题。本论文依托国家自然科学基金（项目编号10704029）——《路面-轮胎噪音机理研究》,结合目前国内外多孔混凝土的最新研究现状展开研究。论文首先根据孔隙率是多孔水泥混凝土的关键指标和影响其各项技术性能的核心因素,提出了以满足目标孔隙率为指标的配合比设计方法。考虑路面美观和施工和易性等多方面因素,本文推荐多孔混凝土集料最大公称粒径为4.75mm,用于填充的最小粒径大小为1.18mm之间。综合降噪效果、抗折强度及孔隙耐久方面的因素,推荐设计目标孔隙率在15～22%之间。研究认为最佳的水灰比是新拌混凝土集料表面达到最佳的裹覆状态（即集料表面略显金属光泽）时的水灰比。其次根据试验结果,研究建立了多孔混凝土孔隙率与力学性能之间的回归方程,并研究有机高分子聚合物（VAE）对多孔混凝土路用性能的影响。第三,利用驻波管对多孔混凝土材料声学特性进行分析评价,对比研究了不同结构、不同孔隙率、不同厚度、不同状态时的声学性能。得出了相应条件下多孔混凝土材料的声学性能的变化规律。第四,根据室内声学试验所得基础数据,采用近场声压法对多孔水泥混凝土路面的实际降噪效果进行了对比评价,分析探讨了不同速度、不同结构、不同厚度时多孔路面的实际降噪效果与噪声频率分布。研究发现在相同的孔隙率与表面抗滑构造的条件下,8cm厚的多孔水泥混凝土面层就有最佳的降噪效果。最后,针对水泥混凝土路面多孔结构,本文初步探讨了“湿-湿”这一新型施工工艺。结合实际工程经验,提出了保证多孔混凝土面层厚度、孔隙率以及平整度的关键技术。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2.国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 2 多孔混凝土设计方法与力学性能研究
• 2.1 孔隙率概念与确定方法
• 2.1.1 孔隙率的概念
• 2.1.2 孔隙率的确定方法
• 2.2 多孔混凝土设计方法
• 2.2.1 原料
• 2.2.2 多孔混凝土配合比设计方法
• 2.2.3 配合比设计流程
• 2.3 多孔混凝土力学性能分析
• 2.3.1 多孔混凝土强度形成理论
• 2.3.2 孔隙率对多孔混凝土力学性能的影响
• 2.3.3 水灰比对多孔混凝土力学性能的影响
• 2.3.4 有机高分子聚合物对混凝土力学性能的影响
• 2.4 本章小结
• 3 多孔混凝土材料声学性能研究
• 3.1 多孔混凝土吸声性能量测方法
• 3.1.1 多孔材料与吸声系数
• 3.1.2 多孔混凝土材料吸声性能测量方法
• 3.2 单一结构多孔混凝土的结构特征与吸声性能之间的关系
• 3.2.1 相同的孔隙率不同级配对吸声系数的影响
• 3.2.2 相同最大粒径不同孔隙率对吸声系数的影响
• 3.2.3 多孔混凝土材料厚度对吸声性能的影响
• 3.3 双层结构多孔混凝土的结构特征与吸声性能之间的关系
• 3.3.1 相同孔隙率不同厚度多孔材料的吸声性能
• 3.3.2 相同厚度不同的孔隙率多孔混凝土材料的声学性能
• 3.4 潮湿状态下多孔混凝土的能量耗散和声学特征研究
• 3.5 本章小结
• 4 多孔水泥混凝土路面施工工艺研究
• 4.1 合理湿接时间的确定
• 4.1.1 室内施工工艺研究
• 4.1.2 层间抗剪强度试验
• 4.2 多孔水泥混凝土路面施工工艺
• 4.2.1 施工方式的选择和普通混凝土层的施工
• 4.2.2 多孔水泥混凝土的拌合与布料
• 4.2.3 压实、整平与施工缝的处理
• 4.2.4 切缝与养生
• 4.3 低噪音多孔混凝土路面施工质量检查及验收
• 4.3.1 层间剪切强度
• 4.3.2 组合试件强度
• 4.3.3 抗滑性能
• 4.3.4 孔隙率
• 4.3.5 噪声测试
• 4.4 低噪音多孔混凝土路面降噪功能的保持与恢复
• 4.5 本章小结
• 5 多孔水泥混凝土路面降噪性能评价
• 5.1 路面/轮胎噪声
• 5.1.1 噪声的基本概念
• 5.1.2 路面/轮胎噪声产生机理
• 5.2 路面/轮胎噪声量测方法
• 5.3 多孔水泥混凝土路面降噪性能评价
• 5.3.1 不同速度下的对比
• 5.3.2 与横向刻槽水泥混凝土路面的对比
• 5.3.3 与普通沥青路面的对比
• 5.3.4 单一结构与复合结构的对比
• 5.3.5 不同厚度多孔层条件下的对比
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集