淺談低噪音瀝青路面設計

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

關鍵詞：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受音點進行直接保護三種方法。傳統的方法有限制行車速度、在路側設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。實踐證明，用限制行車速度來達到降低噪音的目的是不成功的。其一，由于司機不理解其必要性而不接受這種限制；其二，大幅度限制車速，只能用于市區道路，而郊外公路上不可能只允許汽車低速行駛。設置防噪音墻雖然效果很好，但費用昂貴，并且對道路及周圍的視覺環境影響較大，因而也難以廣泛地應用。至于雙層玻璃門窗也只有在關閉的情況下才能達到很好的防噪音效果。所以，世界上很多國家都致力于研究新的降噪音措施——改善路面的表面結構特性。

研究表明，道路交通噪音主要產生于汽車發動機以及輪胎與路面間的相互作用。在中、高速行駛時，對于大、中型卡車，發動機的噪音大于車輪與路面間相互作用的噪音，而對于小汽車，后者的噪音大于前者。隨著汽車工業的發展，發動機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這一途徑以達到降低噪音的目的。由于這種路面空隙特別多，路表水可以通過內部空隙排出路外，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構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30%。根據表面層厚度、使用時間、使用條件及養護狀況的不同，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、保護環境的一項重要措施。

低噪音瀝青路面的使用效果與其厚度有關，在一定的厚度范圍內，降噪音的效果隨厚度的增大而增加。但從其耐久性、經濟性等方面綜合考慮，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。但在經濟性方面，由于低噪音路面通常使用改性瀝青，并對集料及施工條件要求較高，因而它的造價及養護費用高于普通的瀝青混凝土路面，但卻遠低于防噪音墻的費用。

2作用機理

路面與輪胎之間的噪音，主要由下列狀態組合而產生。

（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的后部產生空氣吸入作用（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）。

（3）輪胎踏面局部的切向振動，也能伴隨上述空氣泵吸和喇叭效應的產生。

（4）輪胎和道路界面上切向力周期性的張馳（吸附和滑移）產生磨擦噪音。

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

使用低噪音瀝青路面，不僅能明顯地減少上述現象，而且還可減少輪胎與路面間產生的噪音；此外，低噪音瀝青路面還能吸收聲音，減少汽車動力裝置的噪音。與普通瀝青混凝土路面或水泥混凝土路面相比，當車輛怠速停在低噪音瀝青路面上時，發動機噪音可以減少約3分貝。同時，該路面無論是對路外環境還是車內環境，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配、粘結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或兩級，其級配為間斷型或折斷型，顆粒具有近似立方體的幾何形狀，扁平細長顆粒（長邊與短邊或長邊與厚度之比大于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性能和抗滑性能，不僅要求全部采用具有多破碎面的機械軋制碎石，并對其抗磨光性有較高的要求，依照石料種類的不同，采用洛杉磯法測定的磨耗率小于25~30%。較細石料一般采用質地堅硬的軋制砂。由于面層的透水性，故對混合料的水穩定性要求很高，以避免由于水的影響而產生瀝青與骨料間的剝落等現象，提高其耐久性。為改善瀝青與集料間的粘結性，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 粘結料

以前，低噪音路面主要采用直餾瀝青或天然瀝青，而現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起穩定作用的添加劑

由于混合料空隙率很大，在其貯料、運輸和攤鋪過程中均可能產生瀝青滴漏和離析，因此需要穩定添加劑。這些添加劑能使瀝青粘結料在高溫時仍然很稠，改善了溫度穩定性，同時，也使集料顆粒表面的結構瀝青膜變厚，從而增加了粘結性。穩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結構層設計

多空隙瀝青混合料作為路面結構的一部分，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度和抗裂性。雖然其耐久性稍差，但高溫穩定性優良，抗車轍性能好。由于它的透水性，其下要有不透水的基礎，以使由路表面進入的水從面層空隙和基礎表面排出路外。常用的基礎為：密實的瀝青混凝土面層，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，同時它起到應力吸收薄膜的作用，它能吸收應力，減少應變，避免面層發生推擠或拉裂現象。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。其用量依據基礎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多空隙面層與基礎之間的連結，有利于將荷載傳到下層結構。

5結束語

從目前各國的實施情況來看，現階段低噪音瀝青路面的使用壽命低于密級配的瀝青混凝土路面。多數路面經過l至2年的交通作用及環境影響，部分空隙會被破壞或堵塞，從而降低了降噪音和排水性能。因此，還有很多問題有待我們進一步的完善和解決。

自六十年代德國首次建設多空隙瀝青路面以來，很多國家都討論過多空隙瀝青路面與普通瀝青路面相比具有相對安靜的特性，它的這種特性，從開始被看作是附帶性能而發展到現在作為減少道路交通噪音的一種重要手段，各國對其使用性能作了廣泛的試驗和研究，并應用于新建道路，特別是高速公路和城市快車干道的面層，及機場道路面層。可以預料，隨著對其耐久性的提高和養護手段的進一步完善，低噪音瀝青路面，將以其優良的表面特性和經濟的降噪音手段，被更為廣泛的應用。

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