1、中国低噪音沥青路面的 中国低噪音沥青路面的 中国低噪音沥青路面的 中国低噪音沥青路面的 现状及发展 现状及发展 现状及发展 现状及发展王旭东 博士 研究员道路结构与材料交通行业重点实验室（北京） 公路工程中心提 提 提 提 纲 纲 纲 纲低噪音沥青路面 研究 的背景路面 /轮胎噪音的成因分析我国相关研究、应用介绍 未来的发展低噪音沥青路面 低噪音沥青路面 低噪音沥青路面 低噪音沥青路面 研究 研究 研究 研究 的背景 的背景 的背景 的背景伴随着公路交通事业的快速发展，交通噪音环境污 染问题日益突出。噪音对人们健康问题产生严重影响。不仅损害人的 听力、视力；而且损害人的心血管系统。研究表明，地
2、区的噪音每上升一分贝 , 高血压发病率就增加 3% 。统计表明， 30的欧洲城市暴露在交通噪音高于国际健康组织（ WHO）规定的人体可接受的噪音水平，10%的人口因交通噪音导致严重的睡眠干扰。 为了解决城市和周边道路交通噪音的污染问题，国 际上早在上世纪八十年代就已经开始低噪音沥青路 面的研究。研究表明，当行驶速度大于 50km/h，轮胎路面的接触噪声则成为小汽车的主要噪声源。根据城市以小型汽车为主的交通特点，路面与轮胎 的摩擦噪音将是主要的噪音源。车辆在不同的路面上发出的噪音差能达到 10dB，也就是说，道路表面本身可分为安静路面和噪音路面。行车噪音每降低 行车噪音每降低 3dB(A)相 相
3、当于 当于 - 距离增加 距离增加 1倍； 倍；交通量减少 交通量减少 50%- 车速降低 车速降低 2路面噪音的形成 路面噪音的形成 路面噪音的形成 路面噪音的形成 路面噪音的形成 路面噪音的形成 路面噪音的形成 路面噪音的形成车辆发动机的噪音 车辆发动机的噪音 路面 路面 /轮胎噪音 轮胎噪音 车辆几何形状噪音 车辆几何形状噪音 车辆设计和性能 车辆设计和性能 路面设计 路面设计路面 路面 路面 路面 /轮胎噪音的成因分析 轮胎噪音的成因分析 轮胎噪音的成因分析 轮胎噪音的成因分析轮胎花纹、硬度等 轮胎花纹、硬度等 路面材料和结构物理、力学、声学特性 路面材料和结构物理、力学、声学特性 路
4、面施工质量平整度、病害等 路面施工质量平整度、病害等“ 非洲之角 ” 放大敲击 泵吸 气柱共鸣 随机沙声三种典型低噪音路面 三种典型低噪音路面 三种典型低噪音路面 三种典型低噪音路面 多孔吸声模式 多孔吸声模式 多孔吸声模式 多孔吸声模式利用声波漫反射和干涉的模式 利用声波漫反射和干涉的模式 利用声波漫反射和干涉的模式 利用声波漫反射和干涉的模式增加沥青混凝土的弹性 增加沥青混凝土的弹性 增加沥青混凝土的弹性 增加沥青混凝土的弹性多孔吸声模式 多孔吸声模式 多孔吸声模式 多孔吸声模式多空隙沥青混凝土（排（透）水沥青混凝土），国 外也称为开级配磨耗层（ OGFC）。 不仅能够有效降低行车噪音（初
5、期可达到 610分贝），而且可以提高路面雨天的行车安全。 空隙容易受到环境的污染而堵塞， 养护成本很高。 力学耐久性不足。利用声波漫反射和干涉的模式 利用声波漫反射和干涉的模式 利用声波漫反射和干涉的模式 利用声波漫反射和干涉的模式增加轮胎下面覆盖的碎石颗粒数量，使得每颗石子与轮胎摩 擦产生的噪音声波产生相互的干涉，从而降低噪音的强度， 达到降噪效果。国外一般采用最大公称粒径为 8m左右的混凝土，摊铺的厚度也比较薄（一般为 20m左右）。203年 ,欧洲专门发表论文指出，经过长达十年的跟踪观测，采用这种低噪音的沥青混凝土使用效果最理想。国际上代表性混凝土： BTM6、 BTM10、 SMA10
6、、 SAM6等。这种沥青混凝土初期的降噪效果不如多空隙沥青混凝土，一 般相差 1-3分贝，但耐久性明显好于后者，适用的范围更加广泛。 增加沥青混凝土的弹性 增加沥青混凝土的弹性 增加沥青混凝土的弹性 增加沥青混凝土的弹性早在上世纪八十年代初，比利时科学家就发现橡胶 沥青混凝土路面具有良好的降噪效果。如今美国的亚利桑纳州、加利福尼亚洲、德克萨斯 州等均采用橡胶沥青修建低噪音路面。2002年韩日世界杯开始之前，韩国为了降低运动员村和体育场周边的行车噪音，专门采用了橡胶沥青 铺设低噪音路面。我国低噪音路面发展现状 我国低噪音路面发展现状 我国低噪音路面发展现状 我国低噪音路面发展现状1998年，交通
7、部 “九五 ”专题项目 “沥青路面减噪技术研究 ”，该项目获 2003年中国公路学会科学技术奖三等奖。该项目在陕西宝鸡市和河北京沪高速公路（沧州段） 铺设了近六公里的降噪试验路段。其中陕西 900m，河北 5000m。河北低噪音试验路 河北低噪音试验路 河北低噪音试验路 河北低噪音试验路SAC 25PAC 16UTAC 6结构 结构 结构 结构 1SAC 25PAC16OGFC 10结构 结构 结构 结构 2SAC 25PAC 16UTAC 10结构 结构 结构 结构 3SAC 25SAC 20OGFC 16结构 结构 结构 结构 4SAC 25SAC 20SAC 13结构 结构 结构 结构
8、5SAC 25SAC16结构 结构 结构 结构 6多空隙与密实型比较 不同公称粒径的比较 单层与双层空隙比较降噪效果比较 降噪效果比较 降噪效果比较 降噪效果比较 噪音衰减不同速度的噪音32.30%9.68 6.57.65.81.87.1OGFC10 26.47%6.80 56483.478.6UTAC10 5.7%7.63 7.286.481.476.2UTAC6 4.76%2.62 2.52.72.386.780.3SAC16-6.86%5.10 5.456.14.883.7.8SAC13 17.82%5.05 4.1553.84.79.3OGFC16 -89.482.6AC16两年 衰减
9、 比较一年前 检测 结果平均120KM/H80KM/H120KM/H80KM/H路 面类 型 速度越快，减噪效果越明显 路面空隙大，减噪效果明显 路面粒径小，减噪效果明显路面粒径大、空隙大，减噪效果衰减明显小粒径、微空隙，是耐久性的减噪路面随后，以排水混凝土路面（ OGFC）为代表的低噪音路面在我国逐渐推广开来。西安、杭 州、广州、成都、武汉等省市都开展了低噪 音路面的铺筑。 一个误区。随着排水路面的各种问题的出现，骨架密实 型的低噪音路面、弹性材料的低噪音路面、 实现纹理优化的低噪音路面开始开展研究。2007年，北京市政工程研究总院承担十一五国家科技支撑计划 “城镇人居环境改善与保障关键技术
10、研究 ”子课题：减噪路面及其评价技术与示范工程。2007年，交通部公路科学研究所承担北京市科委项目 “新型沥青路面开发与相关指南研究 ”中的课题二新型低噪音沥青路面结构研究 ”。 2010年，获北京科学技术三等奖。吸声系数 吸声系数 声、阻抗 声、阻抗物理、力学性能 物理、力学性能 物理、力学性能 物理、力学性能 物理、力学性能 物理、力学性能 物理、力学性能 物理、力学性能 声 声 声 声 声 声 声 声 学 学 学 学 学 学 学 学 性 性 性 性 性 性 性 性 能 能 能 能 能 能 能 能体积参数测定 体积参数测定 力学性能分析 力学性能分析 粘弹特性分析 粘弹特性分析 柱波法试验
11、 柱波法试验 混响室试验 混响室试验纹理弹性空隙6种不同黏度沥青 种不同黏度沥青 种不同黏度沥青 种不同黏度沥青 种不同黏度沥青 种不同黏度沥青 种不同黏度沥青 种不同黏度沥青 5种不同公称粒径混合料 种不同公称粒径混合料 种不同公称粒径混合料 种不同公称粒径混合料 种不同公称粒径混合料 种不同公称粒径混合料 种不同公称粒径混合料 种不同公称粒径混合料 3种空隙率水平 种空隙率水平 种空隙率水平 种空隙率水平 种空隙率水平 种空隙率水平 种空隙率水平 种空隙率水平力学性能试验 力学性能试验 力学性能试验 力学性能试验 力学性能试验 力学性能试验 力学性能试验 力学性能试验1.0E+01.0E+
12、011.0E+021.0E+031.0E+041.0E+051.0E-51.0E-41.0E-31.0E-21.0E-1.0E+1.0E+1.0E+21.0E+31.0E+4Reduced Frequency(Hz)Dynamic Moduls(MPa)reE log1)*log( +=复模量曲线复模量曲线( )222log0 wcreA +=相位曲线相位曲线动态滞回曲线动态滞回曲线4505050606507075080.30 0.50 0.70 0.90 1.0 1.30 1.50 1.70荷 载 水 平 （ MPa）静 态 回 弹 模 量 （ MPa）4.757.21013.216回弹模量
13、曲线回弹模量曲线声学性能试验 声学性能试验 声学性能试验 声学性能试验 声学性能试验 声学性能试验 声学性能试验 声学性能试验2)1(4+SSa 21)2cos(122 )2cos(122 + bbcos= sin=v吸声细数 吸声细数 吸声细数 吸声细数 吸声细数 吸声细数 吸声细数 吸声细数 声阻抗率 声阻抗率 声阻抗率 声阻抗率 声阻抗率 声阻抗率 声阻抗率 声阻抗率声阻率 声阻率 声阻率 声阻率 声阻率 声阻率 声阻率 声阻率 声抗率 声抗率 声抗率 声抗率 声抗率 声抗率 声抗率 声抗率柱波法试验 柱波法试验 混响室试验 混响室试验 =12113.5 TTcSVas= 12113.5
14、 TTcNVA吸声系数 吸声系数 吸声系数 吸声系数 吸声系数 吸声系数 吸声系数 吸声系数 吸声量 吸声量 吸声量 吸声量 吸声量 吸声量 吸声量 吸声量 不同最大公称粒径的混合料 不同最大公称粒径的混合料 不同最大公称粒径的混合料 不同最大公称粒径的混合料 不同最大公称粒径的混合料 不同最大公称粒径的混合料 不同最大公称粒径的混合料 不同最大公称粒径的混合料声频 声频 范围 范围 SAC16-30SAC10-30SAC7.2-30变化 变化 率 率2050.230 0.240 0.20 8.7%50120.328 0.30 0.298 10.%160250.417 0.47 0.483 1
15、4.9% -1.5-1.4-1.3-1.2-1.-1-0.9-0.8-0.7-0.62 4 6 8 10 12 14 16 18公 称 最 大 粒 径相 位 角 主 曲 线 出 现 最 大 值 的 对 应 频 率0.10.150.20.250.30.350.0 5.0 10.0 15.0 20.0最 大 公 称 粒 径 （ m）NRCy =75.43Ln(x) +47.4R2 =0.9846y =-38.02Ln(x) +107.5R2 =0.53506070809010104 6 8 10 12 14 16 18工 程 最 大 粒 径 （ m）回 弹 模 量 （ MPa）静 态 回 弹 模
16、量 动 态 回 弹 模 量动 静 态 回 弹 模 量 动 静 态 回 弹 模 量 柱 波 法 吸 声 系 数 柱 波 法 吸 声 系 数SPT相 位 角 试 验 相 位 角 试 验混 响 室 吸 声 系 数 混 响 室 吸 声 系 数 力学、声学试验均表明，在满足混合料 力学、声学试验均表明，在满足混合料 路用性能的前提下，减小混合料的 路用性能的前提下，减小混合料的最大公称粒径有利于降低路面 最大公称粒径有利于降低路面 /轮胎噪音。 轮胎噪音。不同黏度水平胶结料类型的混合料 不同黏度水平胶结料类型的混合料 不同黏度水平胶结料类型的混合料 不同黏度水平胶结料类型的混合料 不同黏度水平胶结料类型
17、的混合料 不同黏度水平胶结料类型的混合料 不同黏度水平胶结料类型的混合料 不同黏度水平胶结料类型的混合料4060801012014016018020AH30 AH-90# AH90+17%AH90+20%AH90+23%回 弹 模 量静 态 模 量 动 态 模 量y = -3.395x + 1318.9R2 = 0.9124y = -2.3202x + 832.58R2 = 0.863450607080901001012050 60 70 80 90 10阻 尼回 弹 模 量 （ MPa）静 态 回 弹 模 量 动 态 回 弹 模 量0.150.170.190.210.230.250.270.
18、290.310.3ah30-ac10ah90-ac10AR17 -ac10AR20%-ac10AR23%-ac10NRC05101520253035AH90+23%AH90+20%AH90+17%AH-90#AH-30# SBS混 合 料 胶 结 料 类 型声 阻 抗 率动 静 态 回 弹 模 量 动 静 态 回 弹 模 量 动 静 态 阻 尼 特 性 动 静 态 阻 尼 特 性柱 波 法 吸 声 系 数 柱 波 法 吸 声 系 数 声 祖 抗 率 试 验 结 果 声 祖 抗 率 试 验 结 果力学、声学试验均表明，沥青黏度越大， 力学、声学试验均表明，沥青黏度越大， 混合料的吸声效果越好。
19、混合料的吸声效果越好。多孔隙沥青混合料 多孔隙沥青混合料 多孔隙沥青混合料 多孔隙沥青混合料 多孔隙沥青混合料 多孔隙沥青混合料 多孔隙沥青混合料 多孔隙沥青混合料3040506070809010010AC10-10 AC10-20 AC10-30回 弹 模 量动 态 模 量 静 态 模 量 4050607080901001080 90 10 10 120 130阻 尼回 弹 模 量 （ MPa）静 态 动 态0.10.150.20.250.30.35SBS-ac10-10 SBS-ac10-20 SBS-ac10-30NRC024681012141618AC10-30 AC10-20 AC1
20、0-10混 合 料 类 型声 阻 抗 率动 静 态 回 弹 模 量 动 静 态 回 弹 模 量 动 静 态 阻 尼 特 性 动 静 态 阻 尼 特 性柱 波 法 吸 声 系 数 柱 波 法 吸 声 系 数 声 祖 抗 率 试 验 结 果 声 祖 抗 率 试 验 结 果随着混合料空隙率的增加，动、静态回弹模量的降低、 随着混合料空隙率的增加，动、静态回弹模量的降低、 阻尼的增加、吸声系数的增加、声阻抗率的降低， 阻尼的增加、吸声系数的增加、声阻抗率的降低， 都表明这种材料是一种优良的低噪音路面材料。 都表明这种材料是一种优良的低噪音路面材料。新型低噪音沥青路面 新型低噪音沥青路面 新型低噪音沥青
21、路面 新型低噪音沥青路面 提出一种具有良好路用性能、 又具有良好的降噪水平及其耐 久性的新型低噪音沥青路面材 料 综合了三种路面材料降噪机理 ,采用 高黏度的橡胶沥青作为胶结料，以粗集料断级 配小粒径密实型（微空隙）为 骨架结构的低噪音沥青混合料 。获得国家发明专利。纹理弹性空隙北京地区低噪音沥青路面设计施工 北京地区低噪音沥青路面设计施工 北京地区低噪音沥青路面设计施工 北京地区低噪音沥青路面设计施工 成套技术 成套技术 成套技术 成套技术 路面结构层设计 原材料技术要求矿料级配要求 配合比设计方法混合料性能评价指标与 要求施工工艺参数及要求 质量检验评价标准等内 容三类： SPL(soun
22、d presure levl 声压法 ) BT（ bhind thtir）CPX（ closeproxmy ） SL Othr SI(soundintensity 声强法 )AT（ fld measuremnt using acoustic aray technolgy）其中研究数据系统全面的为 CPX（ close proximity）法，目前已编写成正式的 ISO Draft Standard， ISO11819-2。其中研究数据系统全面的为 （ ）法，目前已编写成正式的 ， 。路面噪声检测技术的研究我国噪音检测车的研制及技术特点 我国噪音检测车的研制及技术特点 我国噪音检测车的研制及技术
23、特点 我国噪音检测车的研制及技术特点国内第一台 国内第一台 配重式式轮胎 配重式式轮胎 /路面噪音检测拖车 路面噪音检测拖车满足 ISO 1819-2声学性能要求同时，增加了对检测拖车测试轮胎配重荷载及轮胎充气 压力的要求可在不中断测试路段交通、最大限度模拟车 辆轮胎对路面的作用的条件下，对路面的轮胎 /路面噪音水平进行检测与评价，这在国际上都未有先例。 满足 声学性能要求同时，增加了对检测拖车测试轮胎配重荷载及轮胎充气 压力的要求 可在不中断测试路段交通、最大限度模拟车 辆轮胎对路面的作用的条件下，对路面的轮 胎 路面噪音水平进行检测与评价，这在国际上都未有先例。三个可更换标准轮胎四 个 固
24、 定 声 波 传 感器 可进行声压测量 以及 声强测量可模拟汽车荷载， 可模拟汽车荷载， 可模拟汽车荷载， 可模拟汽车荷载， 变换轮胎接地压力 变换轮胎接地压力 变换轮胎接地压力 变换轮胎接地压力我国噪音检测车的声学试验及评价 我国噪音检测车的声学试验及评价 我国噪音检测车的声学试验及评价 我国噪音检测车的声学试验及评价 中科院声学所 针对对交通部公路科学研究院试验场内低噪音参考路面进行检测 分别进行了 不同环境温度（ 25 、 0）、不同车速（ 50km/h、 80 km/h、 10 km/h）、不同轮胎类型（ A、 B、 C型）的轮胎 /路面噪音声级测定。路面温度 01 201 技术标准声
25、音反射条件 dB（ A） 0.7 0.6 1dB环境噪音 dB（ A） 49.8 50. 背景噪音轮胎类型参考速度 km/h508105801 -A 98.31.109.6.495.810.2B 103.5109.814.191.298.0102.1C 97.104.3108.190.96.510.3空胎（背景噪音） 86.393.59.479.485.91.5背景噪音水平、声音反射条件、环境噪音屏蔽效果等均满足 ISO 1819-2要求进行 0 、 20 温度水平下的轮胎 /路面噪音检测，数据精确度、复现性良好，可用于实体工程轮胎 /路面噪音水平检测及评价。北京城区 北京城区 北京城区 北京城区 0 检测结果 检测结果 检测结果 检测结果北京城区 北京城区 北京城区 北京城区 24 检测结果 检测结果 检测结果 检测结果
