浅谈多孔降噪沥青路面的研究

浅谈多孔降噪沥青路面的研究

摘要：随着我国交通量的不断增大，各等级公路特别是城市道路面临着日益严重的交通噪音污染问题，严重影响人们的日常生活。多孔降噪沥青不仅能够有效减少道路上的交通噪音，而且在排水、防滑、减少夜间炫光等方面也具有十分可观的优势，得到了进一步发展。本文首先简要介绍了多孔沥青路面的特点和优势，然后就多孔沥青路面的设计内容以及应用中的问题进行了简要阐述。

关键词：多孔沥青路面，降噪，排水

随着我国整体经济的不断发展以及社会水平的不断提高，我国城市道路及高速公路事业也得到了前所未有的快步发展，道路的运输能力和交通量也随之逐渐增多，从而呈现出许多问题。交通噪音问题就是其中较为严重的一种，交通噪音不仅影响公众的日常生活，还对周围居民的身体健康有着很大威胁，特别是城市道路的噪音影响，相关部门必须对其高度重视。

交通噪音主要包括轮胎与路面的摩擦噪音、车辆自身噪音、车体振动噪音、排气噪音等，研究表明当车辆行驶速度超过50km/h时，汽车轮胎与路面的摩擦噪音是最主要的噪音来源，因此通过有效途径减少摩擦噪音就能够很好的降低交通噪音的影响。

1.多孔降噪沥青路面

多孔沥青路面（Porous Asphalt，PA）就是指由大空隙沥青混合料（空隙率一般在15%到20%之间）所摊铺出的，结构稳定，具有一定强度、防滑、降噪、排水等特性的沥青路面。

多孔沥青路面与普通沥青路面相比，最大的不同就是多孔沥青路面的空隙率较大，具有较大的连通孔隙率，当雨水渗入到多孔沥青路面中时水分能够很快的顺着连通孔隙从路面结构中排走，因此多孔沥青路面的排水效果很好。当有车辆行驶时，被轮胎所压缩的气体进入路面结构后也能够较好的沿孔隙内部分散排出，减少气体与路面的循环作用，从而减小沥青路面的交通噪音，同时多孔结构还具有较好的吸声效果，因此多孔沥青路面也具有显著的降噪效果。但是多孔沥青路面路表的孔隙很容易被堵塞，从而影响到路面的排水和降噪功能，因此很多公路学者在多孔沥青路面的基础上研究出了一种新的沥青路面——双层多孔性路面，双层多孔路面由两层多孔沥青面层组成，上面层的孔隙大小相对较小，能够有效阻止小粒径杂物将路面孔隙堵塞，同时根据声学原理，孔隙孔径与孔隙的吸声效果成反比，孔径越小吸声效果越好。下面层孔隙大小相对较大，能够与上面层共同组成一个较为完整的吸声空间，吸收不同频率的交通噪音。日本道路工作者早在很多年前做个一个对比试验，试验发现当车速为60km/h左右时，双层多孔沥青路面的降噪效果是单层多孔沥青路面的一倍多。

2.多孔降噪沥青路面的优势

2.1 降低沥青路面的交通噪音

多孔降噪沥青路面最大的优势就是降低沥青路面的行车噪音，研究显示车辆速度超过50km/h时，轮胎与路面的摩擦噪声是最严重的交通噪音组成部分。所谓轮胎与路面的摩擦噪音就是指当车辆在路面上行驶时，轮胎被压缩产生变形，轮胎纹理内的空气被压力挤出胎纹形成一个局部的不稳定气流，当接触到地面的轮胎离开地面后空气又回重新回到胎纹中，这样就会形成一套完整的空气回流产生噪音。普通的沥青路面表面孔隙较少，空气受到的压缩作用较大，因此行车的噪声也就较大，而多孔沥青路面的路表孔隙较多，当气体被压缩时能够很快的渗入到路面的孔隙中，减缓空气的压缩作用，从而减小车辆与路面

所产生的摩擦噪音。

2.2 排水性较好，减少雨天路面积水

对于普通的密集配沥青路面，当降雨落在路面后首先会将路表面的孔隙填满，剩余的水将在路表面产生一层水膜，降雨越大水膜越厚，在道路上行驶的车辆会因为水膜的存在而产生水滑，严重影响道路交通安全。而多孔沥青路面则凭借其空隙率大的特点，将雨水很好的排出到路面结构以外，在多孔沥青路面上雨水可以通过连通的孔洞流出。多孔沥青路面能够有效减少发生水滑的可能性，也能够减少路面积水对车灯的反射效果，避免夜间炫光对驾驶员的影响。

2.3 多孔沥青路面耐久性较好

早在1986年，德国道路工作者就开始修建了第一条多孔降噪沥青路面，在随后使用的三到四年内，其抗变形能力、各路用性能以及耐久性均较好。随后，法国也修筑了一条结合橡胶改性沥青的多孔沥青路面，在经过六年的使用后，沥青路面的透水性以及其他使用性能均十分令人满意。这就充分说明多孔沥青路面在抗车辙、水稳定性、疲劳等方面具有十分优越的耐久性。

3.多孔沥青混合料的组成设计

多孔沥青混合料的设计普通沥青混合料的设计相同，其原材料及级配组成都必须遵循规范的有关要求，只有这样才能确保设计出的沥青路面能够在实际应用当中发挥其预期的路用性能。

3.1 集料

多孔沥青混合料应采用抗压碎性能好，强度高，具有良好耐磨耗、摩擦性能的坚硬集料，工程中应优先考虑使用碎石或破碎砾石。粗集料的洛杉矶磨耗值不应超过25%，从而保证集料在混合料中的功能性要求，集料的冲击值不得超过18%，此外集料的磨光值也不得小于53。矿粉等填料也必须选用合理、安全的材料，满足沥青混合料的设计要求。

3.2 沥青胶结料

多孔沥青路面大多用于道路面层，直接承受道路的车轮荷载和各种不利环境因素的影响，因此应选用改性沥青作为沥青胶结料。同时还必须针对不同地区的气候条件选取合理的改性沥青，例如对于寒冷地区，若选用SBS改性沥青则应优先选取I-A及I-B型改性沥青，而对于较热及炎热地区则应该分别选用I-C及I-D型改性沥青。

3.3 混合料级配设计

有研究表面，多孔降噪沥青混合料的最大粒径不应超过16mm，否则很有可能会影响其吸声效果，国外比较常见的最大粒径一般为13mm。在设计多孔沥青混合料时，粒径为4.75~9.5mm的集料称为骨料，骨料的质量必须占整个混合料质量的70%左右，而机制砂和天然砂的质量比例应分别控制在15%和10%左右，矿粉含量则不应超过5%。混合料采用间断级配，同时必须严格控制9.5mm、4.75mm、2.36mm以及0.075mm这四个关键筛孔的质量通过百分率，只有这样才能控制好沥青混合料的空隙率在设计所要求的范围内。

3.4 沥青含量的确定

确定沥青含量的方法较为简单，首先确定出多孔沥青混合料的最大沥青用量，然后确定出最小沥青用量，最后在最大沥青用量及最小沥青用量之间选取2-3个沥青用量，通过试验确定出最佳沥青用量。多孔沥青混合料的最大沥青用量可以通过谢伦堡沥青析漏试验进行确定，拟订不同沥青用量进行析漏试验，以沥青粘附量与沥青含量关系曲线的拐点处作为最大沥青用量。通过肯塔堡飞散试验确定最小沥青用量，以飞散损失与沥青含量关系曲线的拐点作为最小沥青用量。通过马歇尔试验确定最佳沥青用量，以马歇尔试件空隙率在15%-20%之间的沥青用量作为最佳沥青用量。

4.多孔沥青路面在应用中应注意的问题

4.1 防止多孔沥青路面孔隙堵塞

多孔沥青路面面临的一个较为严重的问题就是孔隙堵塞，孔隙被堵塞后路面会产生积水，随着车辆荷载的不断作用会逐渐产生水损坏，进而引发各种路面病害，此外，孔隙堵塞也会使多孔沥青路面失去其透水、降噪的功能。在设计时多孔沥青路面可以优先考虑用在高速公路等高等级公路上，对于用作城市道路的多孔沥青路面，在其使用过程中要定期对路面进行清理，防止生活垃圾产生的各种碎屑进入到路面孔隙中造成堵塞。

4.2 注重冬季养护，防止路面结冰

对于多孔沥青路面，其冬季养护政策是防止路面结冰而不是在路面结冰后进行除冰，路面结冰后多孔沥青路面的各项性能会受到很大影响，严重影响路面的排水及降噪。因此必须制定一套特有的道路结冰预警系统，及时对路面进行冬季养护。

参考文献：

[1] 郭志云, 张瑞华, 任瑞波.多孔性低噪声路面沥青混合料配合比设计.公路, 2005(04).

[2] 唐中嶷, 候丽, 王丽.多孔排水性沥青混合料性能的研究[J].黑龙江交通科技,2001,(05):29-33

[3] 吕伟民.多孔性沥青混合料所用结合料的性状与配制.石油沥青,1997(03).

邱斌（1980.1-），汉族，山东济南人，现就职于山东高速路桥集团。