黑龙江省隆兴公路勘测设计有限公司
交通是基础设施的重要组成部分,更是发展经济的重中之重。经过长期实践与发展,我国在公路建设方面已经取得了显著的成绩,无论是高速公路,还是城市快速路建设都已经逐步接近世界先进水平。但是道路建设带来的污染问题同样困扰着我们,除大气污染以及水污染之外,交通噪音污染已经成为影响人类生产生活的重大问题。越来越多的人开始关注噪声污染问题,因此,设计并应用低噪声沥青混合材料也是社会发展的必然趋势。
一、噪音类型
交通噪声的构成相当复杂,大致分为以下几点,排气和抽空噪声、机器噪声、轮胎与路面摩擦造成的噪声。各专家和学者多年来从多个角度对复杂的轮胎声源进行识别,并利用多种手段反复鉴定。最后将振动噪声以及气动声作为轮胎噪声的主要来源。固体在震动时会产生一定的声能辐射,这种声能辐射就是指振动噪声,我们也可以将振动噪声称之为结构噪声。气动声是指压力波动,因湍流的影响,会出现不同的压力波动,最终引发气动声,需要注意的是,非定常流与压力波动之间关联密切,这意味着非定常流的引导也会引发气动声。治理噪音前,需要进行客观、全面的勘测,明确噪音产生原因,围绕噪音产生机理,制定治理措施,确保治理措施的针对性与可操作性。
二、设计低噪音沥青混合料材料的注意事项
发达国家很早就对低噪音沥青路面进行了研究,并不断应用中形成了完善的技术体系,但是在混合料配合比设计方面有待加强,低噪音沥青路面与传统沥青路面之间存在较大的差异,在技术上做出了明显的改进,难度有所提升,复杂性越来越高。低噪音沥青路面涉及到繁琐的技术细节,主要分为以下几点:
1.高空隙率;
2.强抗松散能力;
3.较好的材料强度。
本文依据美国NCATREPORTNo.99-3提出了一种改进的级配设计,与我国现有的级配设计指标对比,并在铺筑试验段检验试验结果。经过室内马歇尔相关试验数据分析,最终目标配合比设计最佳沥青含量为6.1%,空隙率为18%,其它指标(飞散损失、渗水率和析漏等)均满足要求,密度最大。根据最终选定的级配曲线以及沥青含量,在纤维用量为0.4%的情况下,进行冻融劈裂试验和车辙试验结果,以此来评价对比分析改进前后沥青混合料路用性能,在限制空隙率18%的前提下,新改进的矿料级配范围设计的最佳沥青含量为6%左右,其高温稳定性和水稳定性都优于改进前沥青混合料,因此,后续试验路采用改进后的级配设计。
三、声学试验
材料的吸声性能测量有两种方法:混响室法和驻波法。混响室法可以测量声波无规则入射时的吸声系数和单个物体吸声量。驻波管法可以测量声波法向入射时的吸声系数和声阻抗。由于大面积的制作路面材料试件进行混响室法测量路面材料吸声系数难度较大,因此在路面材料的试验分析阶段主要采用驻波法测试路面材料的吸声系数。该方法所需要的试件面积小,安装测试方便,所测量的吸声系数能用于不同材料和同种材料不同情况下吸声性能的比较。
宏观上减少交通噪音的措施主要有两个:一是设置声障墙,二是铺设低噪音路面。国内外一般在特殊路段设置声障墙,因为该方法造价昂贵,对行车有压抑和单调的感觉,并且还影响市容。铺设低噪音路面对减少周边环境噪声的效果不及声障墙,但该方法从路面噪声形成的根源上提出减噪措施。与设置声屏障相比,该措施适用面广、造价低。因此开展市政道路低噪音路面的研究,符合城市道路建设与绿色环保工作的可持续发展趋势
四、分析降噪效果
为了验证室内研究成果,检验低噪音沥青路面的实际路用性能,建立降噪级配试验路段并检测降噪效果。介绍试验路现场实施情况以及路用性能现场检测结果,以说明低噪音沥青路面降噪效果。按照低噪音沥青混合料目标配合比设计结果,在试验路段施工过程中,严格控制其施工配合比,以保证试验路实施效果。现场施工过程中通过试验室试验数据控制低噪声沥青路面各项路用指标控制,并且完成施工配合比设计。通过以上检测结果可知,试验段现场铺筑各项指标均满足要求,平均为19.1%。
为了评价低噪音沥青路面降噪效果,按照国家有关道路交通噪声测量规范对试验段和普通路段的交通噪声进行了对比测量分析,通过两者测试结果来反映试验路效果。两种路面各选一测点,测点位于路肩防撞护栏处。两测点离地高度与离行车道距离相同。测试仪器采用HS6288D型声级计,按测量规范要求在测量前后均进行校正。为防止偶然因素(如仪器故障、汽车鸣笛等)对测量影响,每个测点布置两台同型号声级计。由现场对比结果可以看出,所铺筑低噪音沥青路面具有较好的降噪效果,所测试的超车道和行车道共计81辆汽车,降噪效果达到4.2dB(A)左右,达到了预期目标。试验路段结构如图1所示。
轮胎与路面的摩擦是交通噪声的主要来源之一,铺设降噪沥青路面是从噪声产生的根源上消除噪声。通过驻波法确定了混合料组成的关键参数,根据这些参数对混合料进行了配合比设计。设计的沥青混合料路用性能,如动稳定度、残留稳定度比和冻融劈裂残留强度比TSR均符合规范要求,可以在城市道路及公路实际工程中应用。
结语:对于传统的设计方法来说,新改进的设计方法做出了极大的变动,突出表现为飞散损失大幅降低。传统设计方法的飞散损失高达13%,改进后降低至6%,这对低噪声路面抗松散性能的提升有重要作用。根据试验结果可知,在车流量不超过限定值的情况下,交通噪声以及统计声级都发生明显改变,取得了理想的降噪效果,但还未达成预期目标,需要不断深化与研究。
参考文献:
[1]沈震,刘化学,刘强.低噪音沥青混合料在路面养护工程中的应用研究[J].华东公路,2012(6):30-34.
[2]黄永发.玄武岩纤维低噪声沥青混合料路用性能及其应用研究[D].2015.