第４２卷第４期 湖 南 交 通 科 技 Ｖｏ１．４２ Ｎｏ．４ ２０１６年１２月 ＨＵＮＡＮ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｄｅｃ．２０ｌ６ 文章编号：１００８—８４４ｘ（２０１６）１０４—００３７－０４ 防滑降噪沥青路面降噪效果浅析 谭利 ，易 文 ，何贤锋 ，刘威 （１．中南林业科技大学土木工程与力学学院，湖南长沙４１０００４； ２．长沙市公路管理局，湖南长沙４１０００７） 摘要：通过现场实测防滑降噪沥青路面试验路段的汽车噪声，并与相邻试验路段密级 配沥青路面的测量结果进行对比，分析结果表明，防滑降噪沥青路面具有较明显的降噪性 能，但是在路面的后期使用过程中，降噪性能有所衰减。总的来说，防滑降噪沥青路面比普 通密级配沥青路面的降噪效果好，在城市道路中具有广泛的应用前景。 关键词：沥青路面；防滑降噪；降噪性能；应用前景 中图分类号：Ｕ ４１６．２１７ 文献标识码：Ａ ０ 引言 级配试验路段与相邻密集配沥青路面试验路段进行 现场噪声测量，通过对比两种路面的测量结果进行 近年来，随着公路交通事业的快速发展，交通 降噪效果浅析。 噪声污染日益严重，已经严重影响到人们的正常生 活和工作。长期受噪声影响的人会出现头昏头疼、 １ 防滑降噪沥青路面及其降噪原理 神经衰弱、消化不良、高血压和心血病等多重疾病 １．１ 防滑降噪沥青路面简介 危害。近２Ｏ多年来，国内外对低噪声沥青路面进 防滑降噪沥青路面是指用大空隙、能迅速从其 行了许多研究，主要是在级配、材料、厚度、空隙 上面层内部向两侧排走路表雨水，具有抗滑、抗车 率等方面，并且自２０００年以来铺筑了很多试验路 辙及降噪性能的沥青路面结构层。这种结构层属于 段进行实践研究－】Ｊ。自２０世纪５０年代以来 开级 骨架空隙结构型，通常空隙率为１５％～２５％左右， 配在美国、日本很多地方得到了广泛的运用，技术 有的特殊可高达３０％［４ｊ，比普通的密级配沥青混 也越来越成熟 Ｊ。我国许多城市交通噪声污染严 合料的空隙率（３％一６％）大得多，具有很好的 重，并且很多繁华地段的噪声多数在８Ｏ ｄＢ以 排水、抗滑、降噪性能，但同时这种沥青路面的耐 上 Ｊ。随着时代的进步，车辆的机械噪声得到了 久性很难保证，所以空隙率设计中不宜过大也不宜 很大的控制，轮胎与地面之间的噪声成为了交通噪 过小。防滑降噪沥青混合料的粗集料要比密集配多 声的主要来源。目前有研究显示，再对轮胎研究设 得多，细集料较少，形成的大孔隙结构的沥青混合 计也只能达到１—２ ｄＢ的降噪效果，所以要想进一 料容易受到阳光、空气、雨水等不利因素的作用， 步改善噪声污染，最有效的办法就是从路面上改善 易使混合料上的沥青老化和剥落，导致沥青失去性 其性能，其中最主要的是降低其放射噪声。 能和石料的松散，最终导致路面的破坏，所以防滑 多孔性降噪沥青路面的室内声学研究表明，多 降噪沥青混合料的性能特殊性要求选用具有强裹覆 孔性材料理论上的确具有一定的吸声的效果，为了 力、抗老化、抗水害等特性的高粘度改性沥青。防 能够减少交通噪声，寻找一个适应湖南当地多雨气 滑降噪沥青路面的路用性能越来越受到很多国家的 候的一条道路，湖南省交通科技计划铺筑一条南方 重视，并总结了一些经验，其优点有：①提高行车 多雨条件下防滑降噪沥青路面。本文在新铺筑的开 安全性。由于路面能及时排走路表的雨水，从而提 收稿日期：２０１６—０７—０５ 基金项目：湖南省交通科技计划项目“南方多雨条件下防滑降噪沥青路面耐久性能研究”（２０１３０３），“土木工程应用技术”湖南省研究 生创新基地资助项目 作者简介：谭利（１９９０－），女 硕士，研究方向：道路工程。 ３８ 湖南交通科技 ４２卷 高了路面雨天的抗滑性能和提高了行车的可视性。 滑降噪沥青面层的石料粒径比密级配的大，压实后 的路面比较平整，纹理少，这也从一定程度上降低 了轮胎振动噪声。图ｌ、图２分别为普通密级配沥 青路面和防滑降噪沥青路面降噪示意图。 ②减少噪声污染。由于混合料的空隙率高，连通性 好，可以吸收部分噪音，从而使行车舒适，减少噪 声污染。其缺点有：①由于空隙率较大，所以其耐 久性成为发展的瓶颈，对粘结料的要求较高。②使 用一段时间后空隙极易被垃圾污泥等物堵塞，从而 造成排水降噪的功能受到限制。所以在使用该种路 面过程中得考虑其耐久性和孔隙堵塞等问题。 １．２噪声产生的机理与分类 交通噪声的来源主要有汽车发动机噪声、汽车 轮胎与路面摩擦制动噪声、车体与空气流作用的噪 声，而路面最主要的噪声为轮胎与路面噪声。当车 速大于５０ ｋｍ／ｈ时，随着车速的增大，轮胎与路面 噪声成为小汽车和轻型车的主要噪声源 Ｊ，对于 大、中型载货车则相反。轮胎／路面的噪声和路面 结构、轮胎类型、行车速度等有关，目前公认的轮 胎噪声形成机理 ’ 主要概括为以下几类。 １．２．１ 气泵噪声 当轮胎与地面开始接触前，前缘空气会被轮胎 瞬间地从外胎沟槽和路面空隙里挤压出来，使气体 沿着轮胎的走向产生声波，此时后缘空气瞬时被吸 人沟槽和路面的空隙里，从而形成“扑”声。如 防滑降噪路面空隙率比较大，轮胎接触地面时会把 空气挤入有效孔隙中，并且空隙与空隙之间相通， 气压达到平衡，从而削弱了气泵噪声。 １．２．２振动噪声 当轮胎与路面接触时，由于路面的不平整性与 粗糙性，所以在轮胎上会产生一块块花纹敲打路面 的振动声，而当轮胎的被压面离开地面时，该接触 面上的花纹将迅速恢复到原来状态，从而产生胎体 振动噪声；再者，由于滚动的轮胎与地面接触时会 产生切向力，而部分的切向力会使轮胎在该路面上 产生滑移，轮胎的表面进一步被振动，从而产生了 振动噪声。 １．３防滑降噪沥青路面的降噪特性 防滑降噪沥青路面与密级配沥青路面降噪性能 的最大区别在于空隙率的大小，很显然，防滑降噪 沥青路面的罩面之间有较大的空隙结构，可以使轮 胎与路面接触产生的噪声有较大的消散空间，降低 空气压力，从而显著的降低噪声Ｌ８ Ｊ，而路面与轮 胎噪声的重要组成部分就是气泵噪声，所以防滑降 噪沥青路面的使用能有效地降低噪声污染。其次防 图１普通密级配沥青路面 一 图２防滑降噪沥青路面 从图１，图２可以看出，汽车行驶时轮胎会高 速挤压空气，对于普通密级配路面产生的噪声几乎 全部从路面与轮胎的缝隙中反射到空气，形成喷射 噪声，而防滑降噪沥青路面空隙较大，空气在轮胎 迅速挤压的过程中穿过空隙，气压迅速平衡，形成 的噪声大部分会被有效空隙吞没，削弱了气泵噪 声，从而起到了降噪效果。 ２ 试验路 ２．１试验路段工程简介 试验路段位于湖南省长沙市Ｓ１０３线浏阳市段 （Ｋ６７＋０００～Ｋ６８＋０００）的上面层，该线段是一条 长１ ｋｍ、宽１２ ｍ、设计车速为６０ ｋｍ／ｈ的二级公 路大修路面改造工程，为了寻求一条适应南方多雨 天气和重载荷交通的路面，开展了南方气候条件下 防滑降噪排水沥青路面耐久性能的研究。本次试验 路段设计空隙率为２０％，设计上面层厚度为４ ｅｍ 的ＯＧＦＣ一１３沥青混合料，该厚度下具有最大的降 噪效果【９ Ｊ，采用中国石化ＳＢＳ改性沥青为粘结油， 使用辉绿岩连续级配热拌沥青混合料摊铺，最后使 用钢轮压路机压实成型，由于改性沥青粘度过大， ４期 谭利，等：防滑降噪沥青路面降噪效果浅析 ３９ 不推荐使用胶轮压路机 】。其路面面层结构形式 试验路段于２０１５年１月４日中午铺筑，虽然 如图３。 施工是在一月份进行，但是选取了２天比较好的天 ４ ｃＩｌ１沥青路面 气，当天最低气温为１１℃、最高气温为２０℃，所 乳化沥青粘层 以摊铺能得以顺利进行。由于当地来往汽车较多， ５ ｅ儿 厚中粒式沥青砼 ＡＣ一２０Ｃ 为了不影响交通，摊铺采用单车道模式。紧急情况 ｌ １２１１１厚同步碎石封层 或者施工车辆必须通过时应待摊铺层完全冷却或者 乳化沥青透层 表面温度低于５０℃时才开放，禁止急刹急转弯。 图３防滑降噪沥青路面结构图 ３ 路面性能实测与分析 ２．２试验路段沥青混合料组成 试验路铺完后在２０１５年的１月份、４月份、６ 本课题选取的集料采用江西与浏阳交界处的石 月份、９月份、１２月份分别对路面进行常规的性能 料厂提供的０～２．３６ ｍｍ、２．３６～４．７５ ｍｍ，４．７５～ 检测，其中包括构造深度（铺砂法）、摆式摩擦系 ９．５ ｍｍ，９．５～１３．２ ｍｍ ４档辉绿岩粗集料和石灰 数、平整度（３ ｍ直尺）、渗水系数和噪音，同时 岩矿粉。通过借鉴美国、日本等对排水沥青路面应 在相邻密级配试验路段也进行了对应的检测以作比 用研究比较先进的国家的设计方法，结合本国的特 较。本文中只对噪音进行分析。 点，和湖南省当地的气候条件，即新级配范围比原 ３．１路面噪音测量 来的粗，较粗的级配会提高混合料的排水功能和抗 在现场检测噪音的时候，由于来往车辆较多， 车辙能力。排水沥青路面混合料的配合比设计采用 受干扰较大，所以采取人工在测点前后２０ ｍ处进 马歇尔试件的体积设计方法进行，并以空隙率作为 行短时间封闭交通的方法，采用ＴＥＳ一１３５２Ｈ型噪 配合比设计主要指标。通过分别对混合料进行谢伦 声计统一离车右轮胎２ ｍ远，距地面１ ｍ高进行测 堡析漏试验和肯塔堡飞散试验，确定级配矿料的最 量。测点两边都是池塘和田地，所以不考虑反射噪 佳油石比为５．０％。目标配合比各材料设计比例为 音的影响。检测用车为同一辆普通小汽车，分别以 ４群：３群：２群：１拌：矿粉＝１２．０％：２．０％：３６．０％： ４０、６０、８０ ｋｍ／ｈ的稳定车速经过试验路段，由于 ４４．Ｏ％：６．Ｏ％，混合料级配组成如图４所示。 车速低时，机械噪声占主，所以为了减少误差，当 依据目标配合比设计级配及热料仓筛分试验结 汽车将要行驶到测点时采用空档滑行。￥１０３为二 果，进行了生产配合比级配组合设计与调试，各热 级公路，为了安全起见试验车速最大不宜超过１００ 料仓及矿粉质量比为：４＃仓：３＃仓：２群仓：１＃仓：矿 ｋｍ／ｈ，所以１００ ｋｍ／ｈ不做试验车速。２种沥青路 粉＝１３．０％：４．０％：３５．０％：４３．Ｏ％：５．Ｏ％。通过 面在干燥情况下的车外平均噪音对比如表１所示。 目标最佳沥青量与±０．３％这３种油石比，进行马 表１路面车外平均噪声对比表 ｄＢ 歇尔稳定度试验，通过试验结果最终确定生产最佳 类别 壁 油石比为４．９％。生产配合比矿料组图４所示。 ４０ ６０ ８Ｏ ｌ０Ｏ ９０ ８０ ７０ 芝６０ 由表ｌ可以看出，防滑降噪沥青路面的平均噪 彗５０ 龋４０ 音明显要比普通密级配沥青路面小得多，随着车速 ３Ｏ 的增加，两种路面的噪音也随之增大，并且密级配 ２０ 路面增加的更明显。在车速为４０ ｋｍ／ｈ时，防滑降 ｌ０ 噪沥青路面的噪音要比密级配沥青路面小约３．５ ０ ｄＢ；在车速为６０ ｋｍ／ｈ时，防滑降噪路面的噪音 筛 Ｌ尺寸／１１２／／／ 小约５．２ ｄＢ；在车速为８０ ｋｍ／ｈ时，防滑降噪路 图４目标、生产合成级配曲线 面小约５．５ ｄＢ。可以看出，随着车速的增加，防 湖南交通科技 ４２卷 滑降噪沥青路面的降噪效果更明显，平均比普通密 级配沥青路面具有３．５～５．５ ｄＢ的降噪效果。 ３．２ 防滑降噪沥青路面降噪性能的衰减 在防滑降噪沥青路面测量过程中不仅发现其构 造深度在逐渐减小，而且其噪声测量结果在同一速 度下也有所增大。归其原因¨¨主要有：在道路使 用期间各种小车、重型货运车、大巴车等对路面的 磨耗使其路面结构发生一些变化，空隙有所减小， 并且轮胎的磨耗使得道路表面的粗糙度减小，在一 定程度上减弱了防滑效果和增加了轮胎与路面的振 动噪声；该试验路段在乡镇地区，在使用阶段，试 验路段的进出口并没对过往车辆轮胎进行清理，很 多灰尘、泥土以及当地生活垃圾等杂物渐渐地将孔 隙堵塞，导致路面的构造深度显著减小，从而影响 了防滑降噪沥青路面的吸声作用。图５、图６分别 为２种路面噪音增加情况。 ８６ ８４ ８２ ８０ 笔７８ ７６ ７４ ７２ ７Ｏ ６８ ６６ ４０ ６０ ８Ｏ 车速／（ｋｍ・ｈ－Ｉ） 图５密级配沥青路面噪音随车速和时间的变化 ８２ ８０ ７８ 暑７６ ７４ ７２ ７０ ６８ ６６ ４０ ６０ ８０ 车速／（ｋｍ・ｈ一１） 图６ 防滑降噪沥青路面噪音随车速和时间的变化 由图５可以看出，普通密级配沥青道路经过几 个月的使用其同一速度下噪声变化不大，基本在１ ～２ ｄＢ范围内，这种容许变化跟环境与人为因素 有关。从图６可以看出，随着防滑降噪沥青路面的 投入使用，噪音逐渐增加，但是在第５次测试中， 车速为４０ ｋｍ／ｈ与６０ ｋｍ／ｈ时的噪音相差不大，因 为在测试中，测试车没有采用空档，汽车发动机对 噪音的影响较大，但是对密级配沥青路面的影响较 小。在车速为６０ ｋｍ／ｈ时，出现了噪音稍微变小的 情况，这与ｌ１月份当地长期雨水天气有关，一定 程度上冲走了孔隙之间的尘土与垃圾，疏通了部分 有效孔隙。总的来说，从图６中可以看出，防滑降 噪沥青路面的降噪特性出现了衰减。 由于该条省道设计车速为６０ ｋｍ／ｈ，并且行驶 在该公路上的车速大多数在其左右，所有将该车速 下的５次平均噪音进行对比分析，如图７所示，并 在第５次时进行了２种路面潮湿状态下噪音测试， 结果如图８所示。 图７ ６０ ｋｍ／ｈ车速条件下沥青路面的噪音随时间的变化 图８ ６０ ｋｍ／ｈ车速条件下不同路面状态下噪音比较 从图７可以看出，在６０ ｋｍ／ｈ这一速度条件 下，密级配沥青路面的噪声在０．３～１．４ ｄＢ范围内 呈无规律的波动。防滑降噪沥青路面的噪声随时间 的变化基本呈现逐渐增大，最终会有无限趋于平稳 趋势，但总的来说，防滑降噪沥青路面的噪音要比 密级配沥青路面的噪声小。从图８可以看出，在车 速为６０ ｋｍ／ｈ时，不管是干燥路面还是潮湿路面， 防滑降噪沥青路面的噪音都要比密级配沥青路面的 小，并且防滑降噪沥青路面在潮湿状态下的降噪效 果更为明显，达到了７．６ ｄＢ，因为雨天时，防滑 （下转第１５２页） １５２ 湖南交通科技 ４２卷 ［４］李家平．基坑开挖卸载对下卧地铁隧道影响的数值分析［Ｊ］． 地下空间与工程学报，２００９，５（增刊１）：１３４５一ｌ３４８． 中国建筑工业出版社，２００９． ［１０］蒋洪胜，侯学渊．基坑开挖对Ｉ临近软土地铁隧道的影响［Ｊ］． 工业建筑，２００２（５）：５３—５６． 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路，２００６，２６（４）：６５—６８． ［３］吕伟民．排水性沥青路面降噪效果的现场观测［Ｊ］．华东公 路，１９９８（４）：７Ｏ一７３． ２）防滑降噪沥青路面的孔隙率较大，在该工 程项目中设计为２０％，大孔隙率可以有效的“吸 收”轮胎与路面产生的噪声，从而降低了交通噪 声。 ［４］伍石生．低噪声沥青路面设计与施工养护［Ｍ］．北京；人民 交通出版社，２００５． ［５］曹卫东，陈旭，吕伟民．简述国内外低噪声沥青路面研究现状 ［Ｊ］．石油沥青，２００５（１）：５０—５４． ［６］单永体，李祝龙，袁卫宁，等．低噪声路面降噪效果研究 ［Ｊ］．环境监控与预警，２０１１（２）：４５—４９． ［７］俞悟周，毛东兴，王佐民．轮胎／路面噪声及其测量［Ｊ］．声学 技术，２０００，１９（２）：９０—９４． ［８］韩定海，党延兵，李爱国．陕西省两条排水性沥青混凝土路面 ３）防滑降噪沥青道路在使用过程中，由于汽 车轮胎对路面的磨耗作用以及尘土、杂物对孔隙的 堵塞作用在一定程度上衰减了路面的降噪性能，但 还是要比密级配沥青路面的降噪性能好，所以在后 期的使用中应该对路面的孔隙进行清洗与疏通，保 证路面的排水降噪性能。 综合性能对比分析［Ｊ Ｊ．公路，２００９（６）：９一ｌ ２． ［９］呼安东，寇为国，常春青．ＯＧＦＣ路面降噪特性研究［Ｊ］．内 蒙古公路与运输，２０１０（２）：２４—２７． ４）由于防滑降噪沥青路面为大孔隙率骨架型 结构，所以对路面结构的耐久性要求相对较高，路 面中的半有效空隙易储水，冬季结冰会对骨架结构 产生严重的破坏，从而影响了路面的使用寿命。该 试验路段的粘结料采用的是改性ＳＢＳ高粘沥青， 该材料本身具有一定的减噪特性，并且为沥青混合 ［１Ｏ］徐巍．防滑降噪沥青混凝土的排水和减噪效果［Ｊ］．公路交 通科技，２０１５（７）． ［１１］朱琨琨，刘黎萍，陈长，等．上海逸仙高架ＮｏｖａＥｈｉｐ￣超薄 磨耗层降噪效果实测与分析［Ｊ］．公路工程，２００９，３４ （３）：１５８—１６１．
