低噪音沥青路面设计施工和养护的研究
1概 况
减少道路交通噪音主要可 以采取降低噪音源、限制噪音传播路径和对受音点进行直接保护三种方法。传统的方法有限制行车速度、在路侧设置防噪音墙或防噪音土堤以及密封建筑物的临近道路侧，例如采用双层玻璃门窗。实践证明，用限制行车速度来达到降低噪音的目的是不成功的。其一，由于司机不理解其必要性而不接受这种限制；其二，大幅度限制车速，只能用于市区道路，而郊外公路上不可能只允许汽车低速行驶。双层玻璃门窗也只有在关闭的情况下才能达到很好的降噪音效果；设置防噪音墙虽然效果很好，但费用昂贵，并且对道路及周围的视觉环境影响较大，因而也难以广泛地应用，仅常用于周围特别需要安静的路段。所以，世界上很多国家都致力于研究新的降噪音措施——改善路面的表面结构特性。 低噪音沥青路面的使用效果与其厚度有关，在一定的厚度范围内，降噪音的效果随厚度的增大而增加。但从其耐久性、经济性等方面综合考虑，常用的多空隙面层厚度为2～5cm。 除了具有低噪音的性能外，这种路面还能增加行车的安全性，这是因为，第一，由于其透水性，消除了雨天轮胎与路面间的水膜，防止了“水漂”现象；第二，它减轻了雨天夜间行车时由于路面反光而引起的眩光；第三，减少了汽车行驶时卷起的水雾，从而改善了雨天的能见度，提高了驾驶的舒适性。但在经济性方面，由于低噪音路面通常使用改性沥青，并对集料及施工条件要求较高，因而它的造价及养护费用高于普通的沥青混凝土路面，但却远低于防噪音墙的费用。 2作用机理 路面与轮胎之间的噪音，主要由下列状态组合而产生：①由于轮胎变形，其前部踏面的间隙突然改变，在轮胎与路面接触区的后部产生空气吸入作用(空气泵吸)；②空气泵吸作用，以及轮胎踏面花纹与路面间空洞所形成的空气共振，一起被轮胎踏面和道路表面形成的二面体放大(喇叭效应)；③轮胎踏面局部的切向振动，也能伴随上述空气泵吸和喇叭效应的产生；④轮胎和道路界面上 上切向力周期性的张驰(吸附和滑移)产生磨擦噪音；⑤轮胎和道路表面材料间的粘附力(内分子力)，也能促使接触区后端发生噪音。 使用低噪音沥青路面，不仅能明显地减少上述现象，而且还可减少轮胎与路面间产生的噪音；此外，低噪音沥青路面还能吸收声音，减少汽车动力装置的噪音。与普通沥青混凝土路面或水泥混凝土路面相比，当车辆怠速停在低噪音沥青路面上时，发动机噪音可以减少约3dB。同时，该路面无论是对路外环境还是车内，都能显著减少道路的交通噪音。 3材料组成 低噪音沥青路面所用的材料，与普通的沥青混凝土路面在集料级配、粘结料种类及用量等方面不同。 3.1集料 3.2粘结料 以前，低噪音路面主要采用直馏沥青或天然沥青，而现在则较多的使用各种类型的改性沥青，使沥青具有较高的粘度，以增加沥青与集料的粘结力，防止表面骨料在车轮荷载作用下飞散，提高路面的耐久性。 3.3起稳定作用的添加剂 由于混合料空隙率很大，在其贮料、运输和摊铺过程中均可能产生沥青滴漏和离析，因此需要稳定添加剂。这些添加剂能使沥青粘结料在高温时仍然很稠，改善了温度稳定性，同时，也使集料颗粒表面的结构沥青膜变厚，从而增加了粘结性。稳定添加剂可采用植物纤维，也可采用橡胶、聚合物、碳黑、人造硅或这些材料中某几种的组合。 4结构层设计 多空隙沥青混合料作为路面结构的一部分，它能取代同等厚度的普通沥青混合料面层。与沥青混凝土相比，他们有着大致相同的强度和抗裂性。虽然其耐久性稍差，但高温稳定性优良，抗车辙性能好。由于它的透水性，其下要有不透水的基础，以使由路表面进入的水从面层间隙和基础表面排出路外。常用的基础为：密实的沥青混凝土面层，有表面封层的沥青碎石和有表面封层的水泥混凝土。封层的作用主要是防止水下渗，同时起到应力吸收薄膜的作用，它能吸收应力，减少应变，避免面层发生推挤或拉裂现象。水泥混凝土表面的封层在板块接缝处必须能自由伸缩，以使路面接缝不致影响到表面的多空隙沥青面层。