鄭哲韜

（揚州大學(xué)建筑科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇 揚州 225127）

0 引言

眾所周知，由于高速公路瀝青混凝土路面與城鎮(zhèn)道路瀝青混凝土路面的差異，道路噪音的大小和影響也不同。高速公路主要承載重型卡車和公共汽車，而城鎮(zhèn)道路主要承載小型汽車，高速公路上的行駛速度比城鄉(xiāng)道路快得多，最大速度差甚至高出幾倍。白天的行車速度也比夜間的行車速度高得多。同時，城鄉(xiāng)道路上的交通量在晝夜之間也有很大差異，因此，汽車產(chǎn)生的噪音已成為城市聲污染的重要來源。解決汽車造成的噪聲問題成為迫切需要解決的問題。

1 發(fā)展歷程

1.1 露石水泥混凝土路面

露石水泥混凝土路面起源于歐洲，主要用于提高路面的抗滑性能，并由于降噪性能提高得更加顯著而得到了更多研究。奧地利維也納于1992年建成露石水泥混凝土試驗段。通過試驗發(fā)現(xiàn)，與普通水泥混凝土相比，露石水泥混凝土路面噪聲降低了3 dB。2000年，國內(nèi)多所高校開展了碎石混凝土試驗研究，鋪設(shè)了多個試驗段。試驗結(jié)果表明，與開槽混凝土相比，可降低道路噪聲4 dB[1]。

與傳統(tǒng)水泥混凝土不同，露石混凝土需要在混凝土表面涂上一層露石劑，其作用是延緩混凝土強度的形成速率。經(jīng)過一段時間的養(yǎng)護，下層混凝土具有很高的強度，而表面混凝土具有較低的強度。然后用鋼刷刷去表面砂漿，大顆粒的石塊暴露出來。由于露石水泥混凝土界面不均勻的分布規(guī)則，施工時表面紋理豐富，大大降低了道路上的噪聲。

1.2 多孔水泥混凝土路面

多孔水泥混凝土又被稱作透水混凝土。20世紀(jì)90年代，中國開始引進和研究透水混凝土。通過高校和科研機構(gòu)的共同努力，不斷完善透水混凝土的設(shè)計方法和施工工藝，在各大城市得到廣泛應(yīng)用[2]。國外研究人員在普通水泥混凝土上鋪設(shè)透水混凝土作為其耐磨層。通過測試分貝，被測表面可將噪聲降低約6 dB。多孔混凝土由于缺少細(xì)骨料，只能依靠水泥進行膠結(jié)，粘結(jié)力較弱，導(dǎo)致強度低，耐久性差。因此，它類似于裸露的水泥混凝土。為了滿足強度要求，透水混凝土對水泥有更高的要求。

1.3 多孔瀝青混凝土路面

多孔瀝青路面是歐洲在20世紀(jì)50年代就開始修建的，形成了一套完整的多孔瀝青路面設(shè)計方法，目前法國已有2 000多萬平方米的OGFC公路。法國研究人員分析了噪聲預(yù)測模型，40～50 mm厚的多孔瀝青路面可以降低噪聲3～6 dB[3]。雙層多孔瀝青路面是近年來廣泛采用的一種排水性能優(yōu)良的路面結(jié)構(gòu)形式，可以降低6 dB以上的噪聲[4]。多孔瀝青路面舒適安全，適合在高速公路上鋪裝，成為城市高架和高速行車的首選。目前OGFC瀝青混合料的材料組成設(shè)計主要采用經(jīng)驗方法，對混合料的力學(xué)指標(biāo)和成型參數(shù)的研究較少，限制了OGFC瀝青混合料的應(yīng)用[5]。

1.4 橡膠瀝青混凝土路面

橡膠瀝青路面于1981年在比利時開發(fā)，以減少噪音?，F(xiàn)場試驗結(jié)果表明，該路面具有良好的降噪效果[6]。所以，加利福尼亞州開始鋪設(shè)這種道路。經(jīng)過六年的降噪測試，結(jié)果表明，與普通瀝青混凝土相比，降噪約為4 dB。我國從20世紀(jì)80年代開始這方面的研究，并于2001年首次用于鋼橋面鋪裝，逐步建立了更成熟的設(shè)計方法和設(shè)計規(guī)范的橡膠瀝青混合物[7]。目前，有許多研究橡膠改性瀝青混合料的降噪性能，但很少有研究降噪橡膠改性瀝青混合料的性能。在未來的研究中，有必要關(guān)注橡膠改性瀝青的降噪能力和機制。

1.5 多孔彈性低噪聲路面

多孔彈性低噪聲路面（PERS）是日本工程院于1993年開發(fā)的一種新型路面結(jié)構(gòu)。日本發(fā)現(xiàn)，路面可以降低15 dB的汽車噪聲和8 dB的卡車噪聲。研究表明，傳統(tǒng)的多孔瀝青路面降噪效果可達7 dB，PERS的降噪效果可達12 dB[8]。Meiarashi[9]的研究表明，PERS的降噪效果優(yōu)于多孔瀝青路面。為了充分發(fā)揮廢橡膠的高彈性，橡膠顆粒的粒徑一般選在1～3 mm之間。橡膠顆?？梢匀〈徊糠质希部梢园咽^完全取代[10]。當(dāng)石料被完全替代時，降噪性能更優(yōu)，但路面性能難以滿足要求。

2 綜合降噪技術(shù)在新泰至寧陽高速公路中的應(yīng)用研究

2.1 項目實施方案

該項目根據(jù)新泰至寧陽公路，以項目中心樁號的K1+900平嶺村部分作為主要建設(shè)的施工部分，村莊整體布設(shè)為東西方向，平行于道路，在村子中間有一些拆遷。房屋以平房為主，均為磚瓦結(jié)構(gòu)。該路段采用雙向四車道高速公路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計車速120 km/h。

2.2 結(jié)果與分析

2.2.1 測試方法

（1）垂直入射吸聲系數(shù)在瀝青路面上的測定方法。使用駐波管[11]來檢測瀝青路面材料的垂直入射吸聲系數(shù)，檢測設(shè)備安裝如圖1所示，測定方法參考《駐波管法吸聲系數(shù)與聲阻抗率測量規(guī)范》（GBJ88—85）執(zhí)行。

圖1 駐波管法測試原理

（2）降噪效果測定。道路上的降噪效應(yīng)是通過噪聲聲級計按照《聲學(xué) 汽車車內(nèi)噪聲測量方法》（GBT18697—2002）所規(guī)定的方式來測量車輛的內(nèi)部噪聲，以及選擇中尺寸的越野車，按恒定速度巡航模式以90 km/h和110 km/h的兩個測試速度測量。

2.2.2 路面吸聲測試分析

對吸音瀝青路面的垂直入射吸聲系數(shù)通過駐波管檢測，在OGFC-13測試部分選取24個測點進行測量，在該工程其他常用的SMA-13部分選取參考點進行測量。采用平均值來計算不同頻帶的聲音吸收系數(shù)，結(jié)果如圖2所示。從圖2中可以看出，OGFC-13低噪聲道路對低頻噪聲具有良好的吸音效果，噪聲頻率在200～1 250 Hz部分之間，路面的平均聲音吸收系數(shù)為0.25～0.59，在800 Hz時，吸收系數(shù)達到0.59。相對而言，SMA-13路面吸聲效果較差，在200～1 250 Hz頻段的平均吸聲系數(shù)僅為0.13～0.18。

圖2 駐波管法測定路面吸聲系數(shù)值

2.2.3 降噪效果測試分析

（1）路面降噪效果（車內(nèi)噪聲）。通過采用F時間計權(quán)聲級計方法記錄汽車內(nèi)的瞬時噪音，同時在一定車速的情況下分別于90 km/h和110 km/h的情況下采集信息。選取40組樣本進行數(shù)據(jù)分析，結(jié)論如圖3和4所示。從圖3和4中可以看出，當(dāng)速度為90 km/h時，在OGFC降噪路面上運行時，試驗車的內(nèi)部噪聲值為56.1～57.2 dB，當(dāng)它在普通SMA路段上運行時噪聲值為59.2～60.1 dB，車內(nèi)噪聲值減小2.9～3.1 dB；當(dāng)試驗車速為110 km/h，且當(dāng)試驗汽車在OGFC路面行駛時，試驗車的內(nèi)部噪音為58.4～59.5 dB，而行駛在普通SMA道路上后，試驗汽車噪音為61.8～62.7 dB，可見降低了內(nèi)部噪音3.2～3.4 dB。由此可以得出結(jié)論，在不同車速的測試條件下，OGFC可以減少車輛中的交通噪聲約3.0 dB。

（2）綜合降噪效果及分析。通過發(fā)生器的聲音源，測量不同的汽車聲障截面的復(fù)合降噪效應(yīng)，結(jié)論見表1所示。

從表1可以看出，在項目測試部分中，路面采用OGFC低噪音結(jié)構(gòu)，此外，采用刨花板吸聲隔聲屏障的隔音屏障整體效果較好，通過全面降噪技術(shù)處理的道路段的降噪效果相比較普通路段高約為4.3 dB，降噪效果大大提高。另外，表1中的數(shù)據(jù)分析表明，較近噪聲屏障體，綜合降噪技術(shù)部分和普通部分之間的降噪效果差異越小，而且隨著增加的距離，集成降噪技術(shù)處理的路段的降噪效果更有效，因此在實際應(yīng)用中更為顯著。

圖4 在速度110 km/h條件下測量汽車的瞬時噪聲值

表1 不同材質(zhì)的汽車聲障復(fù)合降噪效應(yīng)比較

3 結(jié)語

道路性能和降噪性能的協(xié)調(diào)，道路性能的發(fā)展和低噪音路面的優(yōu)異降噪性能是當(dāng)前研究的瓶頸。研究具有優(yōu)良道路性能和良好環(huán)境效益的低噪聲路面仍有許多困難需要克服。我堅信，在不久的將來，低噪音的道路將變得更加實用和有吸引力。