纹理水泥混凝土路面降噪与抗滑特性

2018-09-05

四川水泥 2018年8期

（江苏省苏信工程咨询有限公司，江苏南京 210000）

0 前言

在我国经济发展迅速的背景下，我国交通运输行业发展迅速，公路建设质量不断提高，交通量不断增加，车辆的行驶速度增加，导致混凝土路面出现一些问题，例如路面抗滑性下降，产生的噪音很大，比较常见的问题是混凝土路面出现拉毛现象和刻槽现象。拉毛的形成是由于在混凝土并没有达到终凝前，用塑料焊条、扫帚和粗麻在混凝土表面形成纹理结构，形成纹理结构的深度为1.53mm，拉槽的方向主要是横向。采用拉毛法具有节省成本的优点，而利用该种方法形成的纹理结构具有抗滑性能和降低噪音的效果。然而由于有较多车辆行驶，加之随着时间的延长，大约两年到三年后纹理结构逐渐消失。而刻槽结构的形成是利用刻槽机完成的，刻槽机需要在混凝土硬化后进行作业。通常间距是 15-20mm，宽度是2mm，深3-4mm。横向刻槽路面在下雨天排水能力较强，然而也容易引起车辆发生滑动，而车辆在这样的的路面上产生的噪声较大。目前，降低路面车辆产生的噪音主要从两个方面入手；其一，设置隔音墙，阻碍噪音的传播，其二，在技术方面进行改进进而将噪音得到有效降低。

1 对路面噪音进行不同方式测试

1.1 对设备进行改造

对高速路面采用近胎测试法来评价路面和轮胎噪声程度时，会受到一些外界条件的影响，例如风的声音以及其他行驶车辆的影响，这样的条件所测得的数据结果不准确，具有较大的离散性，并未对路面及轮胎发出的噪声的程度做出正确反映。

想要准确的对路面和轮胎进行准确的测试，需要对外部因素进行一定程度的消除工作，这就需要对测试的仪器设备进行改进。使用改进后的测试仪器进行试验。为了对行车安全的保证，测试的时候要和合理控制车速，本次研究控制在每小时五十千米、每小时七十千米、每小时九十千米，完成对轮后和轮测噪声的测试。通过测试，结果发现，在每小时五十千米、每小时七十千米的速度时，不同纹理的路面产生的噪声相差不大，难以进行区分。此外，车速保持低速时越容易受到外界的干扰。当保持较高车速时，主要产生的噪声来源于轮胎和路面。为了保证行车过程中安全，并且超过每小时一百千米的车速对车辆自身造成一定颠簸而产生较大噪声干扰，故以每小时九十千米的速度为标准车速。因为本次研究测试的路段位于不同的地方，尽量控制温度、湿度和风速相近的时间点进行试验，温度控制在十七摄氏度到二十摄氏度，湿度控制在百分之四十到百分之五十。

2 对不同路面纹理的上路面-轮胎噪声特性分析

本次研究选择不十一种不同纹理路面对噪声进行测试，测试结果表明，无论何种纹理路面，轮侧噪声要小于轮后噪声，原因是轮侧隔音罩起到一定的作用，隔音罩可以将外界的车辆噪声进行有效排除，而轮后一方面灭有隔音罩，另一方面受到气流。车辆及排气管的影响进而导致噪声明显增加。不同纹理路面噪声由大到小的顺序：拉毛路段、刻槽路段和喷砂打毛路段、多孔路段和露石路、沥青路。拉毛路段：等间距拉毛、变间距拉毛；刻槽路段：横向刻槽、斜向刻槽、纵向刻槽。

通过测试结果，多孔水泥、露石水泥混凝土路面和沥青路面产生的噪音相比较其他路面是最低的，按照车辆的行驶速度每小时九十千米进行轮侧噪声为标准，得到以下结果：三种路面噪音相差不大，由此可以得到，对于空隙较大的水泥混凝土的吸收噪音的效果与沥青路面效果相差无几，但是在使用时应注意空隙结构的耐久性。露石水泥混凝土路面由于其粗集料暴露在外侧，故可以达到降低噪音的效果。

研究结果表明，多孔水泥、露石水泥混凝土路面的噪声频率主要分布在二百五十赫兹到一千六百赫兹。在四百赫兹以下，其具有较高的噪声值，比沥青路面的要高。普通沥青路面的噪声值主要分布在六百三十赫兹到一千六百赫兹，在八百赫兹时达到最大，从八百赫兹开始，噪声值相比较多孔路和露石路高。人的声音频率在五百赫兹到一千赫兹之间对声音感觉不明显，频率在五百赫兹以下时人的耳朵对声音的感觉不明显，在一千到四千赫兹时就变得十分敏感。

3 不同纹理路面的抗滑特性分析

通过研究表明，对路面的纹理构造进行改变可以降低路面-轮胎噪音，但是应保证行驶的车辆的安全性，所以对路面抗滑性研究至关重要。路面的抗滑性对路面使用的安全性具有重要作用，路面如果抗滑能力较好，能保证车轮与路面间具有一定的摩擦力，保证行车的安全。本次研究对八种不同纹理的路面进行测试，结果见图1。

图1 不同纹理的路面的噪声测定值和SFC结果

根据图 1可知，横向摩擦力最大的是多孔路和纵向刻槽，最小的是等间距拉毛和变间距拉毛。在我国一般认为的纹理路面是横向刻槽方式比较好，但是其实这是一个错误的观点。实质上，纵向刻槽在车辆的行驶方向呈现连续的状态，横向是不连续的。当轮胎上受力是纵向力时，有水平反方向较小的力施加在刻槽路面上，轮胎胎面产生很小的切向变形，轮胎上产生横向力时，路面产生较大的反作用力，进而对轮胎的侧滑进行一定程度的阻碍。所以如果有两个力即横向力和纵向力同时作用在轮胎上，对纵向刻槽来说，其横向防滑能力较好。

在某种特定的情况下，例如发生紧急刹车，有犁沟效应发生在纵向刻槽路面上，并据此产生一定的摩擦力，从而能使车辆的行驶距离变小，在一定程度上保证了车辆的行驶安全。与其相反，横向刻槽保持在横向的连续性，轮胎发生侧滑时，通过轮胎与横向刻槽的频繁碰撞，故增加了一定的摩擦力。