论文总字数：11545字

摘 要

自改革开放以来，随着经济建设的快速发展，交通量剧烈增加，从而导致了交通噪声日益严重，直接影响了居民的日常生活与工作。为此，国内外对如何降低交通噪声先后展开的研究。

为了降低日趋严重的交通噪音污染，本篇论文主要讲诉了该课题研究的背景与意义，分析国内外对低噪声路面的研究现状，学习和分析路面声学基础和路面噪声产生的机理，同时也对低噪声路面的现状例如低噪声路面的分类及不同低噪声路面的使用效果展开研究。最终得出低噪声路面的发展趋势与前景。

关键词：低噪声路面；橡胶沥青路面；多孔性沥青路面；SMA路面；超薄沥青混凝土路面；多孔弹性路面；声学知识；噪声产生机理；发展前景展望

Abstract

Since the reform and opening up, with the rapid development of economic construction, and the traffic volume increased dramatically, which leads to the traffic noise becomes more and more serious,a direct impact on people’s daily life and work.

In order to reduce the increasingly serious pollution of traffic noise,this thesis mainly tells the background and the significance of the research,analysis of the current situation of domestic and international research of low noise road surface,the study and analysis of the mechanism of acoustic pavement base and pavement noise,but also on the low noise road surface studied.The final trend that low noise road surface and prospenct.

Key words:low noise pavement;asphalt rubber pavement;porous asphalt pavement;SMA pavement;ultra thin asphalt concrente pavwment;perforated elastic pavement;acoustic hnowledge;generation mechanism of noise;Debelopment prospect Outlook

目录

第一章 绪论

第一节 课题研究的背景和意义………………………………………………

第二节 国内外主要研究现状 ………………………………………………

第三节 本文的研究目的及主要研究内容…………………………………

第二章 轮胎与路面相互作用的噪声机制…………………………………………

第一节 路面声学基础知识……………………………………………………

第二节 路面噪声的产生机理…………………………………………………

1. 低噪声路面的现状…………………………………………………………

第一节 低噪声路面的分类……………………………………………………

第二节 不同低噪声路面的使用效果…………………………………………

1. 低噪声路面的发展趋势……………………………………………………
2. 结语…………………………………………………………………………

第一章 绪论

第一节 课题研究的背景和意义

近年来，随着国民经济的快速发展，我国加大了交通基础设施的建设力度，特别是高速公路和城市道路的建设。然而，随着道路建设的发展，在增加运输能力，促进地区经济发展的同时，环境问题也随之产生，其中以交通噪声问题为例。

公路交通噪声污染对沿线居民的正常工作、生活、学习及休息环境的干扰程度和范围随着交通发展而扩大。交通噪声对人体的危害主要表现在两方面：第一，对人的心理影响。干扰思维，使人产生烦躁的感觉，影响工作效率、休息和睡眠。第二，对人的生理影响。主要表现在对听力的影响和对人体机能的其他影响。

为了从声源上防治交通噪声，低噪声路面应运而生。

第二节 国内外主要研究现状

低噪声路面的发展与研究是大势大势所趋的，国内外近年来一直在不断的研究。

2.1.1 国内外对多孔性沥青路面的研究概况

欧洲国家从20世纪50年代后期开始研究多孔性沥青路面，现已被欧美、日本等国家广泛应用。英国的交通研究实验室于1950年末开发了多孔性沥青路面，并应用于机场跑道，1960年开始用于公路上的修筑实验。1984年以来，为了论证多孔性沥青路面的降噪效果和耐久性，英国修筑了各种试验路。

在美国，一般把多孔性沥青路面称为升级配抗滑磨耗层（OGFC）。自60年代以来，OGFC路面被铺筑在美国干线公路上。1998年，根据美国的国家沥青技术中间（NCAT）调查，OGFC已经在华盛顿、加利福尼亚、内达华、佛罗里达等几个州使用成功。

法国是使用排水沥青面层最快的国家之一。法国的研究人员通过制作多孔性沥青路面模型来研究它的声学性能，测定噪声吸声系数，并用实验来验证该模型，证实了40~50mm候的多孔性沥青路面产生的噪音比普通密级配沥青路面低，因此采用多孔性沥青路面甚至可以不用隔音屏障。

1972年荷兰开始研究应用排水性沥青混合料。混合料拌和时加入石灰填料，采用针入度80~100 1/10mm的沥青，孔隙率达20%，铺筑厚度为5cm，可以提高沥青材料对石料的裹覆能力。

除了上述国家外，日本、马来西亚、新加坡、西班牙、瑞典等国家也对多孔性沥青路面开始研究和应用。

与国外相比，国内对多孔性沥青路面的研究起步晚的是因为：一、铺筑多孔性沥青路面技术复杂，需要高性能改性沥青，成本高；二、当前主要问题是道路基础设施问题。随着道路交通量的加剧和人们对环保的意识，道路交通噪声逐渐得到关注。

近年来，国内少数高等院校和研究单位开始研究多孔性沥青路面。同济大学和杭州市公路管理处合作研究与应用低噪声透水性沥青路面，1997年10月在杭-金公路萧山段铺筑1KM低噪声透水性沥青路面，并进行路面表面状况测试。

1988年，交通部公路科学研究所与河北省交通厅合作研究OGFC。2003年6月，大孔隙沥青混凝土在北京劲松路的改造工程中被使用。同年，陕西省交通厅在修建咸阳机场高速公路时引进了日本OGFC排水性沥青路面的成套技术。

2.2.2 国内外橡胶沥青路面的研究概况

1981年，比利时首次采用橡胶沥青路面来减少道路交通噪声。研究表明，橡胶沥青混合料有着良好的降噪效果，所以，世界上许多国家开始研究和评估橡胶沥青混合料的降噪效果。美国的研究报告表明，橡胶沥青路面降噪效果非常显著，可降低60%的交通噪声能量。

1984年，法国采用橡胶沥青路面铺筑沿塞纳河的城市道路，发现无车载是可以降低噪声3~5dB，有5%车载时，可降低2~3dB。因此，开级配的沥青橡胶混合料罩面被推荐用来铺筑巴黎行车道。1994-1995年，加拿大开始大规模使用橡胶沥青铺筑道路。除此之外，英国、比利时、西德等欧洲国家也开始研究橡胶沥青路面。

与国外相比，早在20世纪70年代末到80年代初期，为了改善国产沥青性能，同济大学研究沥青与橡胶粉共熔反应的变化规律和对橡胶沥青路用性能的影响。通过实验的研究证实了磨细的橡胶粉改性沥青的主要特性和路用价值，通过改善生产工艺，促进橡胶改性沥青的公路路面工程中的使用。

目前国内研究还处于研究实验阶段，对于橡胶沥青路面的降噪措施还没有报道。同济大学目前正在研究密实结构路面的降噪材料性能。

2.3.3 国内外SMA路面的研究概况

SMA（沥青玛蹄脂碎石）路面，产生于20世纪60年代的德国。欧美许多国家铺筑了SMA路面。日本也开始对SMA路面进行研究，他们认为SMA适用于用作桥面铺装材料。

我国第一次使用SMA路面的是广佛高速公路，并且使用了PE改性沥青。1003年在首都机场铺筑SMA路面，并使用了改性沥青和添加石棉纤维的混合料。1998年以来，全国许多省市广泛使用SMA路面。

2.4．4 超薄沥青磨耗层国内外研究概况

超薄沥青磨耗层（BBM）在法国和西班牙被用作新路的表面层和老路面的养护。英国在20世纪90年代早期开始铺筑超薄沥青磨耗层试验路。美国在1992年在Alabama修筑试验路。

在20世纪90年代中后期，我国才开始研究使用超薄沥青混凝土路面。20世纪90年代后期，交通部公路采用断级配密实原理研究超薄沥青混合料并应用于河北京沪高速公路和济青高速公路试验段。

第三节 本文的研究目的及主要研究内容

首先，通过资料的收集，确定轮胎与路面相互作用产生噪声的机理及其噪声源，了解路面产生噪声的主要途径；其次，将现有的低噪声路面按沥青混凝土及水泥混凝土路面进行分类，分析不同路面类型降低噪声的机理及其使用效果、经济性等；最后，根据现有的低噪声路面现状，分析未来低噪声路面的主要发展趋势。

第二章 轮胎与路面相互作用的噪声机制

第一节 路面声学基础知识

空气分子振动产生声音。物体的振动（声源）引起空气分子的相应振动，传入人耳导致鼓膜振动，通过中耳、内耳等一系列的听觉器官的共同作用使人听到了声音。当汽车轮胎在路面上滚动时使得空气产生振动，从而产生了声波，而声波入射到路面材料时，一部分的声波在材料表面上发射，另一部分的声波则穿透材料进入内部并且向前传播。而空气振动与声波产生发射、传播等一系列的过程，路面噪声产生。

第二节 路面噪声的产生机理

车辆在道路行驶过程中会产生交通噪声，其主要能分为两大类：一类主要是由车辆动力装置及其相关部件引起，我们称为引擎噪声，例如汽车发动机、排气管和变速箱等都会产生不同程度的噪声；另一类是汽车在行进过程中由于轮胎和路面相互作用产生的称为轮胎/路面噪声，包括特殊行驶情况，例如起步、急转弯、急刹车或者路面积水等情况振鸣声和溅声等等。本节主要讲述的是轮胎/路面噪声。

轮胎/路面噪声中，根据噪声产生原因，又可分为下列两类：

（1）气压噪声

当汽车轮胎在路面上滚动时，与路面接触的部位被压缩产生变形，轮胎花纹内的被挤压的空气排出形成了局部不稳定的空气流。同时，轮胎经过路面上不连通的小孔时，孔隙内会形成压强较大的气团。接着，当轮胎离开接触面时，受挤压的轮胎花纹展开并使空间容积突然变大形成一定的真空度，大气空气被吸入。这种“空气泵吸”作用，导致汽车在驾驶过程中产生了一种喷射噪声，即由于气流从管口以介于声速与亚声速直接的高速度喷射，导致周围气体剧烈震动产生噪声，我们把这种噪声称为轮胎与路面之间的气压噪声。越来越多的实验证明汽车行驶，特别是高速行驶的噪声是气压噪声的主要来源。而且，噪声的频率成分和声压大小也由于轮胎表面结构和轮胎转速不同而大小不同。

图1. 气压噪声产生机理示意图

（2）振动噪声

当汽车轮胎在凹凸不平的路面上滚过是，由于道路与轮胎之前产生撞击而引起轮胎振动所产生的噪声我们称之为振动噪声。一方面，由于轮胎和路面之间互相接触摩擦的作用，从而导致了轮胎表面花纹产生压缩形变，在离开路面时，轮胎花纹在离开路面是恢复压缩形变，这个想音叉振动的过程形成了摩擦噪声。另一方面，由于路面并不是完全光滑的，而且轮胎也不是理想的圆形，因此在轮胎滚动的过程中产生一个小的力波动叠加在荷载和摩擦力上，使得轮胎振动变形，从而产生了一定的噪声。

总而言之，轮胎的材料、结构和路面特性决定了振动噪声的强弱。这几年来，随着科技的发展，材料的改善使路面特性的性能得到了改善，汽车制造技术的发展，这些都使得这类噪声已经逐渐降低。

第三章 低噪声路面的现状

第一节 低噪声路面的分类

目前发现具有降低噪声效果的低噪声路面有：橡胶沥青路面、多孔性沥青路面、超薄沥青混凝土路面、SMA路面以及多孔弹性路面等。

（1）橡胶沥青路面

密实骨架橡胶沥青路面是利用湿法或者干法将废弃橡胶粉应用于沥青路面产生的路面。橡胶沥青路面主要的降噪机理是：具有高弹性的橡胶颗粒或者橡胶粉是路面具有吸收轮胎振动冲击的效果。

（2）多孔性沥青路面

多孔性沥青路面简称PA，是在普通的水泥混凝土路面、沥青路面或者其他的路面结构层上铺筑一层沥青混合料，这种混合料具有高孔隙率。和普通的沥青路面相比较，区别主要在于，这种沥青路面的孔隙率高达15~20%,甚至高于20%，而普通的沥青路面孔隙率只有3~6%。由于孔隙率大，雨水可以渗入路面，从路面种的连通孔隙向路面边缘排出。因此，又将这种路面称为排水性沥青路面。由于多孔性沥青路面拥有良好的宏观构造，在路表面和路面内部形成了贯通的发达孔隙，称为一种负宏观构造，这可以说是沥青路面在结构上的一种创新发展。

多孔性沥青路面的降噪机理是:路面存在许多连通的小孔，当轮胎滚动是被压缩的空气能够顺利的进入路面孔隙，而不是向四周排射，因此可以降低轮胎花纹的泵气噪声。与此同时，可以将这种沥青路面当成是拥有刚性骨架的多孔性吸声材料，拥有良好的吸声效果

（3）超薄沥青混凝土路面

通常，国际上把沥青混凝土铺装层厚度在2.0~2.5cm的路面称为超薄沥青磨耗层；厚度为3cm的称为薄层沥青路面。超薄沥青磨耗层是一种小粒径、多碎石的沥青混合料，一般的摊铺厚度在2.0~2.5cm之间。这种沥青混合料的优点是抗滑性能好、行车噪声低，是一种很有发展前景的高等级路面抗滑表层形式。

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