低噪音沥青路面结构分析

维普资讯 http://www.cqvip.com Ｃ０ＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ　ＳＴＡＮＤＡＲＤＩＺＡＴＩＯＮ　杨　波　，沈　丹　（１．浙江省交通工程建设集团有限公司第五分公司，浙江杭州３１０００４；２．杭州市城乡建设设计院有限公司，　浙江杭州３１ｏｏ０４）　摘要：公路交通噪声已经成为环境噪声污染的一个主要来源，有关交通噪声的控制问题已越来越引起人们的重视。国内　外的研究表明．多孔隙沥青混凝土路面、多孔弹性路面具有显著降噪效果，因此有必要详细阐述其在降低噪声方面的机理和　降噪措施。并介绍一种超薄沥青磨耗层的在降噪方面的应用。　关键词：沥青路面；噪声；开级配沥青磨耗层；多孔弹性路面　中图分类号：Ｕ４１６．２１７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００２—４７８６（２００７）０６—００７２—０３　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　Ａｓｐｈａｌｔ　Ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｗｉｔｈ　Ｌｏｗｅｒ　Ｎｏｉｓｅ　ＹＡＮＧ　Ｂｏ　，ＳＨＥＮ　Ｄａｎ　（１．Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．Ｌｔｄ．，ｔｈｅ　Ｆｉｆｔｈ　Ｂｒａｎｃｈ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３　１０００４，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｕｒｂａｎ＆Ｒｕｒａｌ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３　１０００４，Ｃｈｉｎａ）　　ｌ，７，）　ｌＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｆｉｆｃ　ｎｏｉｓｅ　ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ａ　ｍａｉｎ　ｓｏｕｒｃｅ　ｏｆ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｎｏｉｓｅ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｔｒｆａｉｆｃ　ｎｏｉｓｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｔａｋｅｎ　ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ．Ｔｈｅ　ｍｕｌｔｉ—ｈｏｌｅ　ａｓｐｈａｌｔ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｕｌｔｉ—ｈｏｌｅ　ｅｌａｓｔｉｃ　ｐａｖｅ－　ｍｅｎｔ　ｈａｖｅ　ｇｏｏｄ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ　ｎｏｉｓｅ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ａｔ　ｈｏｍｅ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ．Ｉｔ　ｉｓ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｔｒａｆｆｉｃ　ｎｏｉｓｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｔｏ　ｅａｃｈ　ｏｔｈｅｒ，ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓ　ｔｈｅ　＿＿］　ｖｅｒｙ－ｔｈｉｎ　ａｓｐｈａｌｔ　ｗｅａｌ＂ｌａｙ　ａｐｐｌｙｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｎｏｉｓｅ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｓｐｈａｌｔ　ｐａｖｅｍｅｎｔ；ｎｏｉｓｅ；ｏｐｅｎ—ｇｒａｄｅｄ　ａｓｐｈａｌｔ　ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｃｏｕｒｓｅ；ｍｕｌｔｉ－ｈｏｌｅ　ｅｌａｓｔｉｃ　ｐａｖｅ－　ｍｅｎｔ　１国内外研究概况　十分广泛的兴趣和重视，并且在应用中取得了良好　随着公路交通事业的迅速发展，高等级公路在　的效果。低噪声路面按沥青混凝土结构，可分为两　大类：一是多空隙沥青混凝土，二是小粒径超薄　我国公路里程中所占的比例逐年提高。由于高等级　公路车流量大、车速高，产生的交通噪声对沿线居　沥青混凝土。多空隙沥青混凝土是指空隙率比较大　的沥青混凝土，根据国外资料可知，其设计空隙率　为２Ｏ％～２５％。超薄沥青混凝土是指沥青混凝土的　民的生活、休息环境和沿线学校教学的干扰日益严　重，污染区域迅速扩大。研究表明，车辆在中低速　行驶时交通噪声主要是由车辆发动机、齿轮箱、进　出Ｅｌ排放系统和车身振动等产生的。当行驶车速超　过５０ｋｍ／ｈ进入高速行驶时，由轮胎与道路相互作　铺装厚度为２ｃｍ～２．５ｃｍ，由于厚度薄，混合料级配　中的最大粒径都比较小，国外一般采用０／１０、０／６　两种级配，相当于我国的细粒式沥青混凝土或沥　青砂【１－－３］。　国外研究资料表明：多空隙沥青混凝土与普通　沥青混凝土相比，在日本，对于小汽车可降低５ｄＢ　（Ａ）～８ｄＢ（Ａ），对于载重汽车可降低３ｄＢ（Ａ），而　且即使载重车在停车空运转时也有２ｄＢ（Ａ）的降噪　用所产生的噪声将趋于严重。近年来世界上众多国　家为降低公路交通噪声采取了许多措施。欧洲经济　共同体（Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃ　Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ）规定路面　噪声的允许范围从１９７４年的不大于９１ｄＢ（Ａ）降低到　１９９０年的８４ｄＢ（Ａ）。因此，低噪声沥青路面引起了　维普资讯 http://www.cqvip.com ＣＯＭＭＵＮＩＣＡⅡＯＮＳ　ｓ１　ＮＤＡＲＤＩＺＡⅡ０　效果；在法国，对于小汽车可降低４ｄＢ（Ａ）。对于　ａ）减少水雾和眩光：因为在ＯＧＦＣ路面没有残　重型汽车则可降￣ｇ７ｄＢ（Ａ）。在英国。在粗糙度相　留水，它几乎可以消除水雾。雨天在ＯＧＦＣ路面上　同的情况下噪声可降低４ｄＢ（Ａ）～５．５ｄＢ（Ａ）。在比　开车。司机感觉安全：　利时。多空隙沥青混凝土与刻槽水泥路面相比．　ｂ）降低噪音：为评价ＯＧＦＣ降低噪音的能力。　可降低噪声６ｄＢ（Ａ）～８ｄＢ（Ａ）。总之。由国外研究　美国和欧洲进行了许多研究。据欧洲报道：与密级　情况可以看出，多空隙沥青混凝土具有显著的降噪　配热拌沥青混合料（ＨＭＡ）路面相比噪声降低３ｄＢ　效果。　（Ａ），与水泥混凝土（ＰＣＣ）路面相比噪声降低７ｄＢ　２多孔隙沥青混凝土路面　（Ａ），防音墙或土护坡可用来减少噪音。但它们四　多孔隙沥青混凝土路面是在沥青路面或水泥混　周防噪的效果并不相同；　凝土路面结构层上铺筑一层具有很高孔隙率的沥青　Ｃ）防水漂：由于雨水透过ＯＧＦＣ层在路表无连　混合料。其孔隙率通常在１５％～２０％之间。有的甚至　续的水膜。如果长时间下雨。可能使ＯＧＦＣ饱和。　更高。而普通沥青路面的孔隙率仅为３％～６％。多孔　但由于车辆与轮胎间水压通过ＯＧＦＣ的多孔结构消　沥青路面具有良好的宏观构造。这种宏观构造不同　失了。仍然不会发生水漂：　于一般防滑沥青路面。它不仅在路面而且在路面内　ｄ）改善路面标志的可见度：ＯＧＦＣ表面层的标　部形成发达而贯通的孔隙．成为一种负宏观效应。　志线可见度高．尤其在潮湿天气．这有利于安全；　因此其减噪量一般为２ｄＢ（Ａ）～７ｄＢ（Ａ）。根据刚性骨　ｅ）提高潮湿路面的抗滑性：美国、加拿大和欧　架多孔材料的微观理论和声学原理。对影响低噪声　洲的研究表明，与密级配（ＨＭＡ）和（ＰＣＣ）路面相　路面声学特性的主要因素有：孔隙率、流阻率、扭　比。ＯＧＦＣ具有优良的潮湿抗滑性。使雨天交通事　曲因子和孔型因子。研究分析表明。孔隙率的影响　故大大减少；宾夕法尼亚洲运输部在４条ＯＧＦＣ和密　是主要的。从路面结构来看。厚度及粒径对吸声系　级配ＨＭＡ试验路上获得了抗滑性和速度梯度的数　数也有影响。路面的吸声系数随厚度的增加而趋于　据。其中将速度梯度定义为速度改变值与相应抗滑　稳定。常用多孔隙路面的厚度为２ｃｍ～５ｃｍｔ４Ｊ。　性降低值的比。　２．１　开级配沥青磨耗层（ＯＧＦＣ）　２．１．２　ＯＧＦＣ的改进方向　在２０世纪７０年代早期。为提高道路表面的抗滑　ＯＧＦＣ（开级配磨耗层）路面不仅需要具有耐流　性，美国联邦公路局（ＦＨＷＡ）进行了相关研究，认　动、耐磨耗、耐水、耐气候等耐久性能，而且还需　为厂拌混合料封层是达到道路抗滑目的的一种手段　要具有排水及降低噪音等性能。这是进行配合比设　之一，并且第一次提出ＯＧＦＣ（ｏｐｅｎ—ｇｒａｄｅｄ　ａｓｐｈａｌｔ　计时需要考虑的问题。尽管这种路面已经成功应用　ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｃｏｕｒｓｅ）这一术语。在沥青路面上铺筑ＯＧＦＣ　于国外，并且已经有了成熟的设计方法。但在设计　的主要目的是使道路使用者行车更为舒适和安全，　时还应该重点进行此种路面应用范围、适合当地气　以及保护其他结构层不受水和行车的破坏。这种路　候条件的集料级配、改性沥青、纤维的品种、马歇　面结构在我国首先应用于城市道路上，北京、广州　尔设计指标要求以及施工方法等内容的研究，以形　等大城市在２０世纪９０年代都先后铺设了试验路和实　成我国的ＯＧＦＣ设计方法。这种路面的设计思想和　体工程。公路行业是在２０世纪９０年代后期开始研究　方法，对改进我国沥青抗滑层设计也有参考价值。　使用的，交通部公路研究所先后在济青高速公路，　３多孔弹性路面　京沪高速公路（河北段）铺设了试验路。　多孔弹性路面是指在沥青混合料中掺入橡胶颗　２．１．１　ＯＧＦＣ的特点　粒（废旧轮胎磨制而成），并由聚氨酯树脂固结而　ＯＧＦＣ设计成一种具有相互连通空隙的开级配　成。橡胶颗粒形状、大小各异，可以是宽ｌｍｍ～　混合料，为大雨时提供了排水通道。雨水垂直通过　２ｍｍ、长１０ｍｍ～２０ｍｍ的菱形颗粒。也可是直径为　ＯＧＦＣ到达不渗水的下卧层表面。然后从侧向排到　２ｍｍ～３ｍｍ的圆形颗粒，掺量一般为混合料质量比　路面的边缘　的ｌ％～３％，空隙率为３０％～４０％，面层板的厚度为　从安全和环境两方面来分析，使用ＯＧＦＣ有以　２ｃｍ　５ｃｍ。其施工工艺一般采用厂内预制的方法，　下好处：　即将ＰＥＲＳ的混合料压制成ｌｍｘｌｍｘ０．０５ｍ的板块，　ｌ　’　维普资讯 http://www.cqvip.com ＣＯＭＭＵＮＩＣＡ１１０ＮＳ　Ｓ　ｒＡＮＤＡＲＤＩＺＡｒｎＯＮ　然后用聚氨酯胶将ＰＥＲＳ粘结在基层上。多孔弹性　路面的特点是具有弹性和多孔性，与排水路面不　表１各种材料的损耗因子值　同，多孔弹性路面更能有效地降低噪声。　３．１降噪机理　从声学上讲，多孔弹性路面是一种多孔吸声材　料，具有多孔吸声和共振吸声两种性能；从振动上　讲，多孔弹性路面的重要组成材料之一——橡胶颗　特性。所谓吸声系数是指材料吸收的声能量与入射　到材料表面的声能量之比。吸声系数越大，材料的　粒，是一种典型的阻尼材料，因而混合料又具有阻　尼减振降噪的效果，只有结合这两方面来分析，才　能全面探究其降噪机理［５１　３．１．１　多孔吸声和共振吸声原理　吸声性能越好。材料的吸声系数与声波的频率及入　射角度有关。一般将声波垂直入射到材料表面的吸　声系数称为垂直吸声系数。室内可采用驻波管来测　量垂直入射吸声系数。　３．１．３．２路面振动的实验室评价　为评价不同轮胎一路面系统的振动特性．采用　多孔材料内部具有无数细微孔隙．孔隙间彼此　贯通，且通过表面与外界相通，当声波入射到材料　表面时，一部分在材料表面上反射，另一部分则透　轮胎在不同试件上垂直自由落体的衰减振动试验。　将加速度传感器分别固定在轮胎轮毂表面、外胎面　和轮胎侧壁部位，记录轮胎的垂直振动、轮胎表面　入到材料内部向前传播。在传播过程中．引起孔隙　中的空气运动，与形成孔壁的固体筋络发生摩擦．　由于粘滞性和热传导效应．将声能转变为热能而耗　散掉。声波在刚性壁面反射后，经过材料回到其表　面时，一部分声波透回空气中．另一部分又反射回　径向振动和轮胎表面侧向振动信号。试验时，使轮　胎离开路面试件３ｃｍ，然后使其自由垂直下落，通　过固定在轮胎各测点的加速度传感器拾取其振动衰　减过程的加速度信号。　３．１．３．３车体～路面振动传递特性评价　为评价汽车在道路上行驶而产生的随机或单频　材料内部，声波的这种反复传播过程，就是能量不　ｆ　断转换耗散的过程，如此反复，直到平衡，这样，　材料就“吸收”了部分声能。多孔性路面就是利用了　。　上述原理来降噪。由于路面存在许多连通的小孔，　当轮胎滚动时被压缩的空气能够通畅地钻入路面　内，而不是向周围排射。　３．１．２阻尼降噪原理　汽车在运行过程中，由于路表面不平整等激振　率下的振动，通过传感器和放大器将轮胎的传递特性　记录下来，然后用频谱分析仪分析路面的减振效果。　３．１．３．４噪声现场测试评价　声学上常采用声压级来表示声音的强弱．它是　一种对数标度，单位为分贝（ｄＢ），其定义为：　力引起的振动属于固体振动或称结构振动．产生的　噪声称为结构噪声。振动和噪声常常是相伴产生　ＰＬ＝１０１ｏｇｆ　ｌ２＝２０１ｏｇｆ　ｌ　｜Ｐｏ／｜Ｐｏ／　（１）　的，因此，减振和降噪往往是密不可分的。从减振　降噪的角度考虑，阻尼是指耗散振动能量的能力．　也就是将机械振动及声振的能量，转变成热能或其　式中：咒——声压级：　ｐ——被测声音的声压；　ｐ旷一参考声压，ｐｏ＝２ｘｌ０Ｉ５Ｎ／ｍ　。　采用对数标度的原因是因为人耳对声音强弱的　感觉与声压的大小并不成正比．而是更接近于正比　声压的对数值。而且人耳对不同频率声音感觉的灵　敏程度也不相同，于是，参照人耳的频响特性，对　他可以耗损的能量，从而起到了减振降噪的目的。　阻尼材料是一些内损耗、内摩擦大的材料．诸如沥　青、软橡胶以及其他一些高分子涂料。阻尼材料以　材料损耗因子　值作为衡量阻尼的特征值，它是以　材料受到机械振动激励时．损耗能量和机械振动能　声音信号进行加权处理，提出了Ａ加权声压级．单　位ｄＢ（Ａ）。机动车辆现场噪声测试采用声级计（Ａ　量的比值来表示，ＪＢ值越大，阻尼性能越好。各种　常用材料的口值列于表１。　３．１－３　多孔弹性路面的降噪性能评价方法　３．１．３．１室内吸声系数试验　计权）。具体测试方法参照国标《机动车辆噪声测量　方法》（ＧＢ１４９６—７９）和《声学一机动车辆定置噪声测　量方法》（ＧＢ／Ｔ　１４３６９—９３）的规定执行。　声学上常采用吸声系数来评价多孔材料的声学　４超薄沥青磨耗层　维普资讯 http://www.cqvip.com ＣＯＭＭＵＮＩＣＡ　ｎＯＮＳ　ＳＴＡＮＤＡＲＤＩＺＡ１１０　玻纤格棚在防治旧沥青晕面反射裂缝中的　应用　研究　苏　杰　（中铁十三局集团第五工程有限公司，吉林长春２２４００３）　摘要：通过分析玻纤格栅防止反射裂缝的机理，研究其在旧沥青罩面层的施工工艺，结果表明，玻纤格栅能有效地防止　反射裂缝的产生和扩展。　关键词：反射裂缝；玻纤格栅；旧沥青罩面　中图分类号：Ｕ４１６．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００２—４７８６（２００７）０６—００７５—０３　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｇｌａｓｓ　Ｆｉｂｅｒ　Ｇｒｉｄ　ｉｎ　Ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ　Ｃｒａｃｋ　ｏｆ　Ｏｌｄ　Ａｓｐｈａｌｔ　Ｐａｖｅｍｅｎｔ　ＳＵ　Ｊｉｅ　（Ｃｈｉｎａ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｔｈｉ￣ｅｅｎ　Ｇｒｏｕｐ　Ｆｉｆｔｈ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　２２４００３，Ｃｈｉｎａ）　＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●　一般来说，国际上通常称沥青混凝土铺装层厚　总之，上述各类降低噪声的沥青路面各有优缺点，　度２．Ｏｃｍ～２．５ｃｍ的为超薄沥青磨耗层产品：厚度３ｃｍ　其降噪机理、适用条件也不尽相同。在应用过程　的为薄层沥青路面。超薄沥青磨耗层是一种小粒　中，要根据不同目的、不同环境进行适当的选择与　径、多碎石沥青混合料．一般的摊铺厚度为２．Ｏｃｍ～　设计，使修建的道路既具有较高的降噪功能和结构　２．５ｃｍ。这种沥青混合料具有抗滑性能好、行车噪　功能，又具有较高的经济合理性。　声低的特点，是一种很有应用前景的高等级公路抗　参考文献　滑表层形式。　［１】王旭东．低噪声沥青路面结构设计研究『Ｊ】．公路　美国的Ｎｏｖａｃｈｉｐ（现为美国科氏材料公司的注　交通科技．２００３．１２０（１１）：３６—３７．　册商品）是著名的超薄磨耗层．源于１９８６年法国　［２】吕伟民，王佐民．低噪声沥青路面降噪原理的　Ｓｃｒｅｇ　Ｒｏｕｔｅｓ　Ｇｒｏｕｐ的产品．它已成功地应用于欧　研究［Ｊ】．华东公路，１９９６，（３）：３２—３４．　洲。美国于１９９２年在Ａｌａｂａｍａ修筑了两项ＮｏｖａｃｈｉＤ　［３】曹卫东，陈旭，吕伟民．简述国内外低噪声沥　工程（ＵｌｌＴａｌｌａｐｏｏｓａ￣Ｔａｌｌａｄｅｇａ试验路）。Ｎｏｖａｃｈｉｐ是　青路面研究状况叨．石油沥青，２００５，１９（１）：５０－５４．　一种特殊的断级配热拌沥青混合料（Ｇａｐ—Ｇｒａｄｅｄ　［４】胡曙光，黄绍龙，张厚记，丁庆军，廖耀煌．　ＨＭＡ），其纹理非常类似于典型的ＯＧＦＣ．它将成　开级配沥青磨耗层（ＯＧＦＣ）的研究［Ｊ】．武汉理工大学　为石屑封层、微表处及ＯＧＦＣ潜在的替代产品。　学报，２００４，６（８）：２３—２５．　５结语　『５］曹卫东，吕伟民，周海生．多孑Ｌ弹性路面的降　公路交通噪声已经成为环境噪声污染的一个主　噪机理与评价方法［Ｊ】．中外公路，２００４，２４（６）：　要来源，对交通噪声的控制问题已越来越引起人们　９０－９３．　的重视。本文对几种降低路面噪声的沥青路面结构　加以介绍和评述，以供有关人员进一步研究参考。　收稿日期：２００６—０９—０５　ｌ　７５