路面噪声控制

3．3．2．1 路面噪声来源

汽车行驶时由于轮胎和路面之间的相互作用所产生的振鸣声称为轮胎／路面噪声，简称为路面噪声。其来源主要有振动噪声、泵气噪声和空气动力噪声。振动噪声主要是由胎面和胎侧振动所引起；泵气噪声产生的原因在于：轮胎上的花纹与路面接触、离开时，花纹里的空气被挤压排出、回填，从而形成局部的不稳定空气体积流，这种空气体积流往返运动形成的单极子噪声即为泵气噪声；空气动力噪声主要是指轮胎旋转造成其周边空气压力变动而产生紊流，从而使空气振动引起的噪声。空气动力噪声只有在汽车行驶速度很高时才予以考虑。

路面噪声的大小与轮胎花纹构造、路面特性及车速有关，随着行驶速度的提高，路面噪声在交通噪声中的比例越来越大，因此降噪路面材料的选用对于控制交通噪声具有重要的实际意义。

3．3．2．2 降噪路面的降噪机理

降噪路面的降噪机理可概括为：

（1-）具有大孔隙率的路面可通过对声音的吸收、孔隙间声音的不断反射而达到衰减噪声的目的。

（2）具有大孔隙率的路面减少了轮胎与路面间的接触面积，有利于附着噪声的降低；且轮胎与路面接触时轮胎表面花纹槽中的空气可通过连通孔隙向四周溢出，减小了空气压缩爆破产生的噪声，且使泵气噪声的频率由高频变为低频。

（3）具有高弹性、高阻尼的路面材料可吸收、衰减轮胎振动，从而大大降低振动噪声。

（4）路面具有良好的表面纹理有助于吸收和反射噪声；具有良好的平整度有利于降低冲击噪声。

3．3．2．3 降噪路面的类型

降噪路面主要有沥青混凝土和水泥混凝土两类，关于低噪声路面的研究、应用主要集中于沥青混凝土路面。具有降噪效果的沥青路面主要有：多孔性沥青路面、橡胶沥青路面、沥青玛蹄脂碎石路面、超薄沥青混凝土路面和多孔弹性路面等。

1）多孔性沥青路面

多孔性沥青路面（porousasphalt，PA）的空隙率为15％～20％，而普通沥青路面的空隙率仅为3％～6％。与普通沥青混凝土路面相比，此种路面可降低交通噪声3～8d B。多孔性沥青路面在路表面、路面内部均形成发达贯通的孔隙，由于空隙率大，雨水可渗入路面之中，由路面中的连通孔隙向路面边缘排走表面积水，因此这种路面又称之为排水性沥青路面（drainageasphalt pavement，DAP）。

从声学角度讲，这种路面是具有刚性骨架的多孔吸声材料，在噪声的辐射过程中可吸收衰减大量声能，因而具有很好的吸声性能。此外，由于多孔性沥青路面存在许多连通的小孔，轮胎与路面接触时被压缩的气体能够通畅地进入路面孔隙内，而不是向周围排射，从而减小了轮胎花纹的泵气噪声。路面使用该结构后，其降低的噪声程度相当于将交通量减半。这种路面结构除具有降低噪声的功能外、还具有提高雨天路面抗滑性能和减小溅水与水漂现象，对提高提高交通安全具有积极意义。

2）橡胶沥青路面

将废橡胶粉（CRM），如废旧轮胎橡胶粉，以一定的工艺和方法加入到沥青混凝土中，铺筑的路面称之为橡胶沥青路面（asphaltrubber，AR），图3-6即为普通沥青路面及橡胶沥青路面的示意图。

图3-6 普通沥青和橡胶沥青路面示意图

橡胶沥青路面对噪声的影响主要在于对噪声源的消减作用和对噪声的吸收作用。

橡胶沥青路面中高弹性的橡胶粉是一种本征阻尼较大的高分子复合材料，它可使路面具有吸收轮胎振动和冲击的作用，因而有效降低路面的振动噪声。

橡胶粉掺入沥青混凝土，既改变了沥青的性能，又改变了骨料的成分。橡胶粉的掺入可以使沥青的弹性恢复能力提高20％左右，同时可使混凝土的孔隙率得以适当提高，除增强了其对噪声的吸收和反射外，还加强了其对空气压力变化的适应能力，从而能有效降低交通噪声。

3）沥青玛蹄脂碎石路面（stonematrixasphalt，SMA）

为了抵抗带钉轮胎对路面的磨耗，而在浇注式沥青混凝土的基础上增加碎石用量而发展起来的产生在20世纪60年代的德国，以后逐渐推广应用到公路和城市道路。欧美许多国家，如荷兰、瑞典、挪威、捷克、美国等铺筑了相当数量的SMA路面。日本近年来对SMA进行了研究，他们尤其认为SMA适合于用作桥面铺装材料。

SMA是由沥青玛蹄脂填充碎石骨架组成的骨架嵌挤型密实结构混合料，其具有优良的抗车辙性能、低温抗裂性、耐久性和抗滑性能，而且该路面在降低轮胎／路面噪声方面也有很好的表现，与普通水泥路面相比，可降低噪声5d B。

SMA路面的降噪机理：SMA属断级配骨架密实型沥青混合料，其降低轮胎／路面噪声的机理主要在于衰减轮胎振动和路表纹理排泄空气泵噪声两方面。衰减轮胎振动的能力主要与路面材料的动态模量和内部阻尼有关。路面材料的内部阻尼越大，动态模量越小，则轮胎／路面系统的衰减系数和阻尼系数越大，而轮胎／路面系统模态加速度幅值减小。因此，SMA路而在衰减轮胎振动方面较一般路面有明显的优势，其机理可称为阻尼减振降噪机理。此外，轮胎／路面的接触噪声与路表面的纹理特性有重要的关系。研究表明，随着纹理构造波长的减小和波幅的增加，声学效果更好，因为这种构造为接触区的空气运动提供了自由通道，即可以降低轮胎的空气泵噪声。SMA混合料粗集料多，所用石料质量好，路表面构造深度大，使得SMA路面具有良好的宏观构造，赋予了SMA路面吸收衰减轮胎／路面空气泵噪声的性能。

4）超薄沥青混凝土路面

超薄沥青混凝土路面是一种小粒径、多碎石沥青混合料，一般的摊铺厚度为2．0～2．5cm。其特点是具有发达的路表面负纹理（单位面积内表面的构造数量）。路面接触噪声一方面通过路表面的构造深度和空隙减少泵气噪声，另一方面通过路表面纹理的多次反射，达到衰减、消耗噪声能量的作用。这种沥青混合料具有抗滑性能好、行车噪声低的特点，是一种很有应用前景的高等级公路的抗滑表层形式。

5）多孔弹性路面

多孔弹性路面（PERS）是指在沥青混合料中掺入橡胶颗粒，并由聚氨酯树脂固结而成，其空隙率为30％～40％。这种路面除具有多孔性之外还具有弹性，其降噪性能明显优于排水性沥青路面。为进一步提高道路的降噪能力改善交通环境，日本首次引入了作为低噪声路面。

多孔弹性路面的降噪机理主要归功于多孔吸声材料的多孔吸声、共振吸声和橡胶材料的料阻尼减振降噪效果。由于PERS的施工技术复杂，造价高，目前仍处于试验研究阶段。

由于交通噪声对环境的负面影响愈来愈受到社会各界的重视，噪声污染作为四大环境公害之一，必须得到有效的控制。按照国外公路建设发展的规律，投入到噪声污染治理的资金随路网建设的规模化将逐渐增大。任何一种降噪方式在其技术上都有一定的局限性，其实用性也各有千秋，在公路建设的同时加强相关的环保建设，因地而宜的根据实际情况对降噪措施进行技术和经济论证，从而确定符合各地区的最佳降噪方案。