沥青路面预防性养护降噪机理与效果研究

作者：徐婷怡 陈 长

来源：《科技视界》 2014年第10期

徐婷怡 陈 长

(同济大学 道路与交通工程教育部重点实验室，中国 上海 201804)

【摘 要】随着交通出行的激增，路面行车噪声作为环境污染的主要因素之一亦越发严重，采取适当的路面养护措施降低其噪声污染势在必行。本文分别对普通热拌沥青混合料罩面和超薄磨耗层两种预防性养护措施实施前后的路面行车噪声和构造深度等数据进行了收集和分析，根据路面行车噪声的产生机理，对两类措施的降噪机理和效果进行了探讨，为相关沥青路面预防性养护措施的降噪研究和应用提供新的依据和参考。

【关键词】道路工程；沥青路面；预防性养护；降噪

０ 前言

道路系统所引起的交通噪声污染已成为城市生活环境的重要污染源，路面行车噪声是其主要因素之一。因此，采取恰当的措施，尤其是通过合适的路面养护降低行车噪声成为业界关注的焦点之一。为了厘清沥青路面行车噪声产生原因和养护措施的降噪机理，本文收集了普通热拌沥青混合料罩面和超薄磨耗层养护措施实施前后路面行车噪声和构造深度等数据，结合路面行车噪声产生机理，对沥青路面预防性养护措施的降噪机理和效果进行了研究。

１ 路面行车噪声产生机理

一般认为，当小车在车速大于40km/h，货车和巴士车速大于60-70km/h时，轮胎与路面相互作用而产生的噪音占据了路面行车噪声的大部分。而轮胎-路面噪声大致可分为以下三类:

（1）轮胎振动产生的噪音

车辆行驶时，由于路面的不平整，轮胎与路面集料之间的撞击产生振动，激发了噪声。研究表明,轮胎振动是产生轮胎-路面噪声主要的原因之一[1]。

（2）空气泵吸产生的噪声

当轮胎在路面上滚动时，轮胎上的花纹与路面之间形成空腔，空腔不断经历空气压缩被挤压排出，而后又会迅速回填的两个过程。这种空气泵吸效应，造成了周围气体剧烈振动，导致路面行车噪声[2]。

（3）空气压力变化产生的噪声

当轮胎滚动向前时,轮胎周围的气流受扰,在轮胎后部和路面之间产生涡流,引起空气压力的变化,从而产生空气动力噪声。与第（1）和第（2）种噪声相比,空气动力噪声对轮胎-路面噪声的贡献较微弱[3]。

２ 预防性养护措施实测分析

２．１ 普通热拌沥青混合料罩面

上海某高架道路为改善其部分路段路面材料松散、磨损较严重的情况，对这些路段实施了铣刨后普通热拌沥青混合料罩面的养护措施。为了对比罩面前后路面行车噪声的变化情况，共选取了11个路段进行噪声检测，其中4个路段是罩面前路段、7个路段是罩面后路段。检测选择在凌晨零点后高架道路养护封道时进行，以确保没有其他车辆的干扰。检测时采用一辆八成新桑塔娜2000型出租车作为测试车，分别采用40km/h、60km/h和80km/h三种匀速速度、分别在车内和车外采用手持式噪声仪进行行车噪声检测，每次检测时记录当次最大噪声值。将所有路段检测结果汇总平均于表1和表2。

由以上数据可以看出，罩面前的噪声高于罩面后的噪声，且车外检测结果尤为明显。

２．２ 超薄磨耗层

超薄粘结磨耗层技术采用改性乳化沥青NovaBondTM为粘结油,使用特殊的间断级配热拌沥青混合料,并采用专用设备Novapaver同时进行粘层油喷洒和混合料摊铺[4]。

上海某高架道路部分路段使用超薄磨耗层技术铺筑了试验段，工程结束后采用与上文类似的方法进行了车外噪声检测。检测用车为普通家用小轿车，分别以40km/h、60km/h、80km/h和100km/h的车速，在原路面和超薄磨耗层试验段分别进行了3次重复试验，记录了车外平均噪声和最大噪声值。将3次检测结果汇总平均于表3和表4。

由以上数据可以看出，养护后路面的车外平均噪声和最大噪声都远低于原旧路面噪声。而且对比前文的数据也可以看出，在各车速下，超薄磨耗层路面的车外最大噪声值也远低于新铺普通热拌沥青混合料罩面的噪声值。

另外，分别对前文普通热拌沥青混合料罩面和超薄磨耗层进行路面构造深度检测，结果显示，普通热拌沥青混合料罩面平均构造深度为1.11mm，超薄磨耗层平均构造深度为1.33mm。超薄磨耗层构造深度比普通热拌沥青混合料罩面大20%左右。

３ 降噪机理与效果分析

将上述两种预防性养护措施的噪声和构造深度检测结果汇总于表5。

从噪声检测结果来看，超薄磨耗层的降噪效果更为显著，普通热拌沥青混合料罩面的降噪效果次之。而从构造深度检测结果来看，超薄磨耗层的构造深度更大，普通热拌沥青混合料罩面的构造深度相对略小。

根据前文所述路面行车噪声产生机理，噪声主要由于轮胎振动和空气泵吸产生，且轮胎振动是最重要的原因。对于上述普通热拌沥青混合料罩面的案例，罩面前由于路面磨损严重、粗骨料外露，使得轮胎振动加剧，因此噪声较大；罩面后路面恢复正常，构造深度减小，轮胎振动减弱，尽管理论认为构造深度减小会增加因空气泵吸而产生的噪声，但相较于轮胎振动减弱而带来的噪声降低，这一噪声变化并不显著。因此，罩面后路面行车噪声得到了明显改善。

超薄磨耗层的表观粗视纹理比普通热拌沥青混合料罩面少，因此，由轮胎振动而产生的噪声也小；同时，超薄磨耗层是一种典型的断级配混合料，其粗集料为单一粒径，从而形成多孔的表面特性，又可减少因空气泵吸而产生的噪声。所以超薄磨耗层的降噪效果更为显著。

４ 总结

根据路面行车噪声的产生机理，减少轮胎振动和空气泵吸可降低路面行车噪声。因此，路面构造深度并非衡量养护措施降噪效果的唯一标准，应结合各类养护措施的路表面特性进行综合判断。总体而言，路表观粗视纹理相对较少且路表孔隙相对较多的路面具有较好的降噪效果。同时，对于路面磨损、粗骨料外露、构造深度变大的道路应及时采取适当的预防性养护措施，以降低因轮胎振动而产生的路面行车噪声；对于多孔结构的路面应采取适当措施防止其孔隙堵塞，保证其降噪效果的持续。

【参考文献】

［１］于增信,孙莉.子午线轮胎振动噪声计算[J].北京联合大学学报:自然科学版,2005,19(2):78-81.

［２］谭伟,张崇高,曹卫东，等.轮胎/路面噪声机理与降噪路面[J].公路与汽运,2008(4):85-87.

［３］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):59-63.

［４］朱琨琨,刘黎萍,陈长，等.上海逸仙高架NovaChip超薄磨耗层降噪效果实测与分析[J].公路工程,2009,34(3):158-161.

［责任编辑：张涛］