淺談低噪音瀝青路面設(shè)計(jì)

摘要：本文分析了低噪音瀝青路面的降噪音作用機(jī)理，分別從路面設(shè)計(jì)、材料組成等方面詳細(xì)介紹了低噪音瀝青路面的一些情況，并討論了現(xiàn)階段尚有待解決的問(wèn)題及此種路面的使用前景。

關(guān)鍵詞：低噪音；瀝青；路面

【正" 文】

1概況

減少道路交通噪音主要可以采取降低噪音源、限制噪音傳播路徑和對(duì)受音點(diǎn)進(jìn)行直接保護(hù)三種方法。傳統(tǒng)的方法有限制行車速度、在路側(cè)設(shè)置防噪音墻或防噪音土堤以及密封臨近道路的建筑物，例如采用雙層玻璃門窗。實(shí)踐證明，用限制行車速度來(lái)達(dá)到降低噪音的目的是不成功的。其一，由于司機(jī)不理解其必要性而不接受這種限制；其二，大幅度限制車速，只能用于市區(qū)道路，而郊外公路上不可能只允許汽車低速行駛。設(shè)置防噪音墻雖然效果很好，但費(fèi)用昂貴，并且對(duì)道路及周圍的視覺(jué)環(huán)境影響較大，因而也難以廣泛地應(yīng)用。至于雙層玻璃門窗也只有在關(guān)閉的情況下才能達(dá)到很好的防噪音效果。所以，世界上很多國(guó)家都致力于研究新的降噪音措施——改善路面的表面結(jié)構(gòu)特性。

研究表明，道路交通噪音主要產(chǎn)生于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)以及輪胎與路面間的相互作用。在中、高速行駛時(shí)，對(duì)于大、中型卡車，發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音大于車輪與路面間相互作用的噪音，而對(duì)于小汽車，后者的噪音大于前者。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音已降到較低的水平，因此，降低輪胎與路面相互作用的噪音的意義就更為明顯。低噪音瀝青路面正是通過(guò)這一途徑以達(dá)到降低噪音的目的。由于這種路面空隙特別多，路表水可以通過(guò)內(nèi)部空隙排出路外，故又稱為透水（或排水）瀝青路面，也稱為多空隙瀝青路面，它是在普通的瀝青路面或水泥混凝土路面或其它路面結(jié)構(gòu)層上鋪筑一層具有很高空隙率的瀝青混合料，其空隙率通常在15~25%之間，有的甚至高達(dá)30%。根據(jù)表面層厚度、使用時(shí)間、使用條件及養(yǎng)護(hù)狀況的不同，與普通的瀝青混凝土路面相比，此種路面可降低噪音3~8分貝。所以，采用這種路面是降低道路噪音、保護(hù)環(huán)境的一項(xiàng)重要措施。

低噪音瀝青路面的使用效果與其厚度有關(guān)，在一定的厚度范圍內(nèi)，降噪音的效果隨厚度的增大而增加。但從其耐久性、經(jīng)濟(jì)性等方面綜合考慮，常用的多空隙面層厚度約為2~5㎝。除了具有低噪音的性能外，這種路面還能增加行車的安全性。但在經(jīng)濟(jì)性方面，由于低噪音路面通常使用改性瀝青，并對(duì)集料及施工條件要求較高，因而它的造價(jià)及養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高于普通的瀝青混凝土路面，但卻遠(yuǎn)低于防噪音墻的費(fèi)用。

2作用機(jī)理

路面與輪胎之間的噪音，主要由下列狀態(tài)組合而產(chǎn)生。

（1）由于輪胎變形，其前部踏面的間隙突然改變，在輪胎與路面接觸區(qū)的后部產(chǎn)生空氣吸入作用（空氣泵吸）。

（2）空氣泵吸作用，以及輪胎踏面花紋與路面間空洞所形成的空氣共振，一起被輪胎踏面和道路表面形成的二面體放大（喇叭效應(yīng)）。

（3）輪胎踏面局部的切向振動(dòng)，也能伴隨上述空氣泵吸和喇叭效應(yīng)的產(chǎn)生。

（4）輪胎和道路界面上切向力周期性的張馳（吸附和滑移）產(chǎn)生磨擦噪音。

（5）輪胎和道路表面材料間的粘附力（內(nèi)分子力），也能促使接觸區(qū)后端發(fā)生噪音。

使用低噪音瀝青路面，不僅能明顯地減少上述現(xiàn)象，而且還可減少輪胎與路面間產(chǎn)生的噪音；此外，低噪音瀝青路面還能吸收聲音，減少汽車動(dòng)力裝置的噪音。與普通瀝青混凝土路面或水泥混凝土路面相比，當(dāng)車輛怠速停在低噪音瀝青路面上時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)噪音可以減少約3分貝。同時(shí)，該路面無(wú)論是對(duì)路外環(huán)境還是車內(nèi)環(huán)境，都能顯著減少道路的交通噪音。

3材料組成

低噪音瀝青路面所用的材料，與普通的瀝青混凝土路面在集料級(jí)配、粘結(jié)料種類及用量等方面有所不同。

3.1 集料

低噪音瀝青路面的集料以單粒徑粗集料為主體。粗集料粒徑控制在一級(jí)或兩級(jí)，其級(jí)配為間斷型或折斷型，顆粒具有近似立方體的幾何形狀，扁平細(xì)長(zhǎng)顆粒（長(zhǎng)邊與短邊或長(zhǎng)邊與厚度之比大于3）含量要求少于10%，以保證粗集料顆粒間的嵌擠作用。為了保證路面的力學(xué)性能和抗滑性能，不僅要求全部采用具有多破碎面的機(jī)械軋制碎石，并對(duì)其抗磨光性有較高的要求，依照石料種類的不同，采用洛杉磯法測(cè)定的磨耗率小于25~30%。較細(xì)石料一般采用質(zhì)地堅(jiān)硬的軋制砂。由于面層的透水性，故對(duì)混合料的水穩(wěn)定性要求很高，以避免由于水的影響而產(chǎn)生瀝青與骨料間的剝落等現(xiàn)象，提高其耐久性。為改善瀝青與集料間的粘結(jié)性，可用消石灰或水泥代替礦粉作為填料，或者使用礦粉和抗剝離添加劑。

3.2 粘結(jié)料

以前，低噪音路面主要采用直餾瀝青或天然瀝青，而現(xiàn)在則較多的使用各種類型的改性瀝青，使瀝青具有較高的粘度，以增加瀝青與集料的粘結(jié)力，防止表面骨料在車輪荷載作用下飛散，提高路面的耐久性。由于集料中細(xì)料含量少，因而有較小的比表面積，能吸收的瀝青用量也較少，與同粒徑等級(jí)的普通瀝青混凝土混合料相比，其瀝青用量約少1%～2%。

3.3起穩(wěn)定作用的添加劑

由于混合料空隙率很大，在其貯料、運(yùn)輸和攤鋪過(guò)程中均可能產(chǎn)生瀝青滴漏和離析，因此需要穩(wěn)定添加劑。這些添加劑能使瀝青粘結(jié)料在高溫時(shí)仍然很稠，改善了溫度穩(wěn)定性，同時(shí)，也使集料顆粒表面的結(jié)構(gòu)瀝青膜變厚，從而增加了粘結(jié)性。穩(wěn)定添加劑可采用植物纖維，也可采用橡膠、聚合物、碳黑、人造硅或這些材料中某幾種的組合。

4結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)

多空隙瀝青混合料作為路面結(jié)構(gòu)的一部分，它能取代同等厚度的普通瀝青混合料面層。與瀝青混凝土相比，它們有著大致相同的強(qiáng)度和抗裂性。雖然其耐久性稍差，但高溫穩(wěn)定性優(yōu)良，抗車轍性能好。由于它的透水性，其下要有不透水的基礎(chǔ)，以使由路表面進(jìn)入的水從面層空隙和基礎(chǔ)表面排出路外。常用的基礎(chǔ)為：密實(shí)的瀝青混凝土面層，有表面封層的瀝青碎石和有表面封層的水泥混凝土。封層的作用主要是防止水下滲，同時(shí)它起到應(yīng)力吸收薄膜的作用，它能吸收應(yīng)力，減少應(yīng)變，避免面層發(fā)生推擠或拉裂現(xiàn)象。水泥混凝土表面的封層在板塊接縫處必須能自由伸縮，以使路面接縫不致影響到表面的多空隙瀝青面層。

基礎(chǔ)表面封層的材料，可用聚合物改性的瀝青乳劑或其它合適的特殊瀝青材料。其用量依據(jù)基礎(chǔ)種類及所用瀝青品種的不同而變化，一般為l.0~2.5 kg/㎡。在這層封層材料的表面均勻地撒一層碎石子，根據(jù)不同的封層厚度，石子粒徑可采用2~5、5~8、或8~10㎝，用量為5~10kg/㎡，并用光滑的鋼輪碾壓，使其嵌入封層材料中。這層小石子的作用是加強(qiáng)多空隙面層與基礎(chǔ)之間的連結(jié)，有利于將荷載傳到下層結(jié)構(gòu)。

5結(jié)束語(yǔ)

從目前各國(guó)的實(shí)施情況來(lái)看，現(xiàn)階段低噪音瀝青路面的使用壽命低于密級(jí)配的瀝青混凝土路面。多數(shù)路面經(jīng)過(guò)l至2年的交通作用及環(huán)境影響，部分空隙會(huì)被破壞或堵塞，從而降低了降噪音和排水性能。因此，還有很多問(wèn)題有待我們進(jìn)一步的完善和解決。

自六十年代德國(guó)首次建設(shè)多空隙瀝青路面以來(lái)，很多國(guó)家都討論過(guò)多空隙瀝青路面與普通瀝青路面相比具有相對(duì)安靜的特性，它的這種特性，從開(kāi)始被看作是附帶性能而發(fā)展到現(xiàn)在作為減少道路交通噪音的一種重要手段，各國(guó)對(duì)其使用性能作了廣泛的試驗(yàn)和研究，并應(yīng)用于新建道路，特別是高速公路和城市快車干道的面層，及機(jī)場(chǎng)道路面層?？梢灶A(yù)料，隨著對(duì)其耐久性的提高和養(yǎng)護(hù)手段的進(jìn)一步完善，低噪音瀝青路面，將以其優(yōu)良的表面特性和經(jīng)濟(jì)的降噪音手段，被更為廣泛的應(yīng)用。

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