多孔沥青路面的降噪机理研究与应用

刘冬

摘要：公路在给人类带来经济效益、社会效益的同时，也带来了环境的严重污染问题，特别是声环境。对公路沿线的噪声防护日益受到人们的重视。多孔沥青路面以其良好的降噪效果和低成本成为首要的选择。

关键词：多孔沥青路面；降噪音

一、前言

随着我国经济的持续高速发展，道路交通事业得到了前所未有的发展，交通负担日益增重，车速也是明显提高，导致在增加运输能力、促进经济发展的同时，交通噪声污染问题日趋严重，时刻影响人们的生活质量和身心健康，已成为一大社会公害。交通噪声由发动机噪声、进气噪声、排气噪声、车体振动噪声和轮胎与路面接触产生的噪声等组成。随着汽车工业的发展，发动机的噪声已经降到了较低的水平。因此，降低轮胎与路面之间相互产生的噪声的意义更为明显。目前被普遍认可且具有较佳降噪防护效果的是设置道路声屏障，但其成本较高。许多国家研究和实践经验表明：改善路面表面特征是降低轮胎与路面接触噪声的最有效措施之一，而多孔沥青路面具有以其良好降噪效果受到人们的重视。

二、影响沥青路面降噪的因素

沥青路面常用沥青含量较高的细料或是密级配混合料铺筑，当汽车轮胎在路面上滚动时，与路面接触的轮胎部位被压缩变形，轮胎花纹内空气被挤压排出，形成了噪声。沥青路面在雨天情况下，由于其密集平滑的骨料不能及时有效的排除路面积水，当汽车轮胎经过积水区时，会使汽车外胎花纹内的积水形成高压水流喷出，产出高频噪声。同时，也会在汽车尾部产生很高浓度的水雾，影响了驾驶者的行车视线。影响了行车安全。因此，沥青的材料、种类以及空隙率是影响沥青路面降噪的主要因素。

三、多孔沥青路面

1、国内研究使用现状

多孔沥青路面分为单层和双层2种形式。单层多孔沥青路面铺筑厚度一般为3～4cm，孔隙率为20%～30%，可降低路面噪声3～5dB，使用寿命为8～10年，建设费用比传统沥青路面高10%～25%。双层多孔沥青路面的上层为渗透层，下层为排水层；比传统沥青路面降低噪声8dB或9dB，比单层多孔沥青路面降低噪声4dB；空隙率一般为20%，建设费用比传统沥青路面高25%～35%；上层需要在下层还未冷却时铺筑，并必须喷洒粘层油，使用寿命为8～10年。

我国对多孔沥青路面的研究起步较晚。1997年10月，在杭州一金华公路上铺筑了长1km、宽12m的多孔沥青砼路面，空隙率接近22%，不同车速下干燥路面可以降低噪声5.3～8.7dB。2003年，北京劲松路改造工程中，铺筑了1230m多孔沥青砼路面，这也是低噪声沥青路面在国内城市市区道路中的首次使用。同年12月底，劲松路通过专家技术鉴定，它比普通沥青砼路面平均降低噪9dB。

2、多孔沥青路面降噪机理

多孔沥青路面是对轮胎与路面之间的噪声采取有效措施，以降低噪声为目的的一种路面结构形式。它是指在普通沥青路面或者水泥混凝土路面或者其他路面结构层上铺筑一层具有很高空隙率的沥青混合料。其内部具有很多孔隙，孔隙间彼此连通，且通过表面与外界相通，轮胎滚动时，被压缩的气体能通畅地钻入路面孔隙内，一部分在材料表面反射，一部分则透入材料内部向前传播。在传播中，引起孔隙中的空气运动，与孔隙内壁发生摩擦，由于存在粘滞性和热传导效应，将声能转换成热能消耗掉。

为达到良好的降噪性能，可采取以下几种措施：

（1）采用开集配的集料。

开集配路面的空隙率比较大，轮胎与路面接触时表面花纹槽中的空气可通过孔隙向四周逸出，从而减少了空气压缩产生的噪声。

（2）精选材料。

集料的品质、形状及级配，对开级配沥青磨耗层的路用性能会造成很大影响，所以集料的选用需十分严格。粗集料必须坚硬，质量要非常好，尤其是集料的形狀应该接近，针片状颗粒不能多。

多孔沥青路面主要以粗集料为主，因此在粗集料的选择上尤为重要。多孔沥青粗骨料为4.75mm以上的集料，形状以立方体为佳，扁平细长的石料容易在铺设时压碎，会降低路面的强度、抗压碎性及抗冲击性。同时要求集料耐久、干净，表面有粘土或灰尘包裹会妨碍沥青的粘附性，加速沥青结构层剥落，使结构松散。

细集料多为天然砂、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，也可使用质量通过验证的矿渣粉末等材料，用量为5%左右。

（3）控制石油比。

沥青结合料必须有非常好的粘结力，采用改性沥青。沥青的用量直接影响到路面的降噪能力，一般沥青材料的厚度只允许为表层石料厚度的1/3～1/2。

3、生产与铺筑

与密级配沥青混合料相比，多孔沥青的生产不会产生特殊问题。但其矿料的温度必须引起更多的注意。温度不宜过高，不要超过170℃，以防止粘结剂从矿石颗粒上珊落，产生离折。

送料人搅拌的顺序为：砂、碎石、填料、最后为沥青。尽管如此，用另外一种程序同样可获得好的效果，这种程序为首先加砂、填科和沥青，然后加人粗骨料，再搅拌。

运输途中粘结剂与集料离析的风险，特别在粘结剂成分过量的情况，会随运输距离增加而增大。这种离析将导致沥青料大块地从卡车上滑下，应果断废弃材料，重新制作搅拌。

对多孔沥青的机械摊铺与密级配混合科摊铺一样。碾压时推荐使用静力式光轮压路机，禁止使用振动式压路机，以防止压碎石料。使用轮胎压路机，通过揉搓是摊铺更密实平整。对于纵向施工接缝来说，多孔沥青需特别牲意，因为这些接头处位于面层，将阻碍排水。

四、结论

多孔沥青路面通过降低滚动噪音。给道路使用者带来益处，由于它的高孔隙率而成为一种具有明显吸声功能的材料。铺筑低噪声沥青路面已成为道路环境保护的重要措施之一，加之这种路面能迅速排除雨水，可避免雨天行车产生水花。增强抗滑性能，减少喷雾，进一步保证了行车安全。因此这种路面将成为高速公路和城市快速干道路面的主要发展方向。（作者单位：重庆交通大学）

参考文献：

[1]比利时多孔沥青路面十年使用经验.国外公路，1999，19（6）

[2]多孔沥青路面的研究与应用.东北公路，1997，20（3）

[3]郭吉坦.多孔沥青路面级配组合与油石比确定.山西建筑，2009，35（6）

[4]降嗓多孔沥青路面.山东建设，2005，（7）