多孔瀝青路面的降噪機理研究與應(yīng)用

劉冬

摘要：公路在給人類帶來經(jīng)濟效益、社會效益的同時，也帶來了環(huán)境的嚴重污染問題，特別是聲環(huán)境。對公路沿線的噪聲防護日益受到人們的重視。多孔瀝青路面以其良好的降噪效果和低成本成為首要的選擇。

關(guān)鍵詞：多孔瀝青路面；降噪音

一、前言

隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，道路交通事業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，交通負擔日益增重，車速也是明顯提高，導(dǎo)致在增加運輸能力、促進經(jīng)濟發(fā)展的同時，交通噪聲污染問題日趨嚴重，時刻影響人們的生活質(zhì)量和身心健康，已成為一大社會公害。交通噪聲由發(fā)動機噪聲、進氣噪聲、排氣噪聲、車體振動噪聲和輪胎與路面接觸產(chǎn)生的噪聲等組成。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，發(fā)動機的噪聲已經(jīng)降到了較低的水平。因此，降低輪胎與路面之間相互產(chǎn)生的噪聲的意義更為明顯。目前被普遍認可且具有較佳降噪防護效果的是設(shè)置道路聲屏障，但其成本較高。許多國家研究和實踐經(jīng)驗表明：改善路面表面特征是降低輪胎與路面接觸噪聲的最有效措施之一，而多孔瀝青路面具有以其良好降噪效果受到人們的重視。

二、影響瀝青路面降噪的因素

瀝青路面常用瀝青含量較高的細料或是密級配混合料鋪筑，當汽車輪胎在路面上滾動時，與路面接觸的輪胎部位被壓縮變形，輪胎花紋內(nèi)空氣被擠壓排出，形成了噪聲。瀝青路面在雨天情況下，由于其密集平滑的骨料不能及時有效的排除路面積水，當汽車輪胎經(jīng)過積水區(qū)時，會使汽車外胎花紋內(nèi)的積水形成高壓水流噴出，產(chǎn)出高頻噪聲。同時，也會在汽車尾部產(chǎn)生很高濃度的水霧，影響了駕駛者的行車視線。影響了行車安全。因此，瀝青的材料、種類以及空隙率是影響瀝青路面降噪的主要因素。

三、多孔瀝青路面

1、國內(nèi)研究使用現(xiàn)狀

多孔瀝青路面分為單層和雙層2種形式。單層多孔瀝青路面鋪筑厚度一般為3～4cm，孔隙率為20%～30%，可降低路面噪聲3～5dB，使用壽命為8～10年，建設(shè)費用比傳統(tǒng)瀝青路面高10%～25%。雙層多孔瀝青路面的上層為滲透層，下層為排水層；比傳統(tǒng)瀝青路面降低噪聲8dB或9dB，比單層多孔瀝青路面降低噪聲4dB；空隙率一般為20%，建設(shè)費用比傳統(tǒng)瀝青路面高25%～35%；上層需要在下層還未冷卻時鋪筑，并必須噴灑粘層油，使用壽命為8～10年。

我國對多孔瀝青路面的研究起步較晚。1997年10月，在杭州一金華公路上鋪筑了長1km、寬12m的多孔瀝青砼路面，空隙率接近22%，不同車速下干燥路面可以降低噪聲5.3～8.7dB。2003年，北京勁松路改造工程中，鋪筑了1230m多孔瀝青砼路面，這也是低噪聲瀝青路面在國內(nèi)城市市區(qū)道路中的首次使用。同年12月底，勁松路通過專家技術(shù)鑒定，它比普通瀝青砼路面平均降低噪9dB。

2、多孔瀝青路面降噪機理

多孔瀝青路面是對輪胎與路面之間的噪聲采取有效措施，以降低噪聲為目的的一種路面結(jié)構(gòu)形式。它是指在普通瀝青路面或者水泥混凝土路面或者其他路面結(jié)構(gòu)層上鋪筑一層具有很高空隙率的瀝青混合料。其內(nèi)部具有很多孔隙，孔隙間彼此連通，且通過表面與外界相通，輪胎滾動時，被壓縮的氣體能通暢地鉆入路面孔隙內(nèi)，一部分在材料表面反射，一部分則透入材料內(nèi)部向前傳播。在傳播中，引起孔隙中的空氣運動，與孔隙內(nèi)壁發(fā)生摩擦，由于存在粘滯性和熱傳導(dǎo)效應(yīng)，將聲能轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉。

為達到良好的降噪性能，可采取以下幾種措施：

（1）采用開集配的集料。

開集配路面的空隙率比較大，輪胎與路面接觸時表面花紋槽中的空氣可通過孔隙向四周逸出，從而減少了空氣壓縮產(chǎn)生的噪聲。

（2）精選材料。

集料的品質(zhì)、形狀及級配，對開級配瀝青磨耗層的路用性能會造成很大影響，所以集料的選用需十分嚴格。粗集料必須堅硬，質(zhì)量要非常好，尤其是集料的形狀應(yīng)該接近，針片狀顆粒不能多。

多孔瀝青路面主要以粗集料為主，因此在粗集料的選擇上尤為重要。多孔瀝青粗骨料為4.75mm以上的集料，形狀以立方體為佳，扁平細長的石料容易在鋪設(shè)時壓碎，會降低路面的強度、抗壓碎性及抗沖擊性。同時要求集料耐久、干凈，表面有粘土或灰塵包裹會妨礙瀝青的粘附性，加速瀝青結(jié)構(gòu)層剝落，使結(jié)構(gòu)松散。

細集料多為天然砂、人工砂、碎石屑及特殊砂，一般是指0.075～2.36mm部分集料。填料要求使用石灰石粉，也可使用質(zhì)量通過驗證的礦渣粉末等材料，用量為5%左右。

（3）控制石油比。

瀝青結(jié)合料必須有非常好的粘結(jié)力，采用改性瀝青。瀝青的用量直接影響到路面的降噪能力，一般瀝青材料的厚度只允許為表層石料厚度的1/3～1/2。

3、生產(chǎn)與鋪筑

與密級配瀝青混合料相比，多孔瀝青的生產(chǎn)不會產(chǎn)生特殊問題。但其礦料的溫度必須引起更多的注意。溫度不宜過高，不要超過170℃，以防止粘結(jié)劑從礦石顆粒上珊落，產(chǎn)生離折。

送料人攪拌的順序為：砂、碎石、填料、最后為瀝青。盡管如此，用另外一種程序同樣可獲得好的效果，這種程序為首先加砂、填科和瀝青，然后加人粗骨料，再攪拌。

運輸途中粘結(jié)劑與集料離析的風險，特別在粘結(jié)劑成分過量的情況，會隨運輸距離增加而增大。這種離析將導(dǎo)致瀝青料大塊地從卡車上滑下，應(yīng)果斷廢棄材料，重新制作攪拌。

對多孔瀝青的機械攤鋪與密級配混合科攤鋪一樣。碾壓時推薦使用靜力式光輪壓路機，禁止使用振動式壓路機，以防止壓碎石料。使用輪胎壓路機，通過揉搓是攤鋪更密實平整。對于縱向施工接縫來說，多孔瀝青需特別牲意，因為這些接頭處位于面層，將阻礙排水。

四、結(jié)論

多孔瀝青路面通過降低滾動噪音。給道路使用者帶來益處，由于它的高孔隙率而成為一種具有明顯吸聲功能的材料。鋪筑低噪聲瀝青路面已成為道路環(huán)境保護的重要措施之一，加之這種路面能迅速排除雨水，可避免雨天行車產(chǎn)生水花。增強抗滑性能，減少噴霧，進一步保證了行車安全。因此這種路面將成為高速公路和城市快速干道路面的主要發(fā)展方向。（作者單位：重慶交通大學(xué)）

參考文獻：

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