曾經開車上路,水泥路面傳來震耳欲聾的轟隆聲,如今跑高速卻安靜得像戴了降噪耳機,這種巨大差異的關鍵就在于路面材料。
從硬邦邦的水泥換成了更優質的瀝青,兩者截然不同的物理特性讓噪音陡然降低,而這其中發生了什么,為何會選擇瀝青呢?
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水泥路面屬于剛性結構,表面堅硬且缺乏孔隙,輪胎在上面滾動時,胎面與地面的接觸幾乎是剛性的。
高速行駛時空氣在輪胎花紋與路面之間被快速壓縮和釋放,產生類似氣泵的效應,研究人員稱之為“泵吸作用”。
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水泥路面每隔一段距離需要設置伸縮縫來應對熱脹冷縮,車輛碾壓這些接縫時會發出有節奏的聲響。
普通水泥路面的噪聲水平比一般瀝青路面高出0.7到6.3分貝不等,在高速行駛時差距更為明顯。
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有研究顯示,時速120公里的情況下,瀝青路面的車內噪音大約為65分貝,而水泥路面則達72分貝以上。
瀝青路面之所以安靜許多,關鍵在于它的多孔結構,瀝青混合料內部形成了大量連通的微小孔隙,這些孔隙像海綿一樣可以吸收輪胎滾動時產生的聲波,將聲能轉化為內能消耗掉。
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多孔性瀝青路面的垂直入射吸聲系數可達0.6到0.7,比普通瀝青路面高出很多,孔隙率越大,吸聲效果也越明顯。
此外瀝青材料本身具有一定彈性,能夠緩沖輪胎與路面之間因振動而產生的噪聲傳導。
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不同粗細的瀝青混合料在降噪效果上也有差別,北京的一項路面研究發現,AC-10型瀝青路面由于孔隙結構和材料特性的緣故,其輪胎路面噪音比AC-16型低大約百分之五。
研究人員指出,這主要得益于氣泵效應的減弱,車輛行駛速度對噪音水平的影響也是最大的。
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當車速超過每小時40公里時,輪胎與路面摩擦產生的噪音逐漸成為主要的交通噪聲來源,這時候路面材料本身的吸音性能就顯得格外重要了。
兩種路面在造價和養護方面的差異,也影響著道路建設的材料選擇,水泥路面的初期建設成本低于瀝青路面,水泥混凝土每立方米大約三四百元,而瀝青混凝土要兩千到四千元。
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但水泥路一旦出現損壞,修復起來十分麻煩,需要鑿除破損部分重新澆筑,養護周期長達28天,對交通通行造成很大影響。
瀝青路則是哪里壞了修補哪里,冷卻后當晚就能通車,維修靈活便捷,從整個使用周期來算,瀝青路面的經濟成本反而比水泥路面更劃算。
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正是由于瀝青路面行車噪音小、舒適度高、養護便捷,全國絕大多數高速公路都采用了這種材料。
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不過細心的司機可能會發現,收費站那一小段路面往往是水泥鋪設的,這是因為收費站區域大貨車頻繁剎車起步,瀝青屬于柔性路面,抗剪強度不如水泥,長期承受這種反復的剪切力容易產生擁包變形,所以換成剛性更強的水泥路面更為合適。
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兩者各司其職,兼顧了長途行車的舒適性和局部區域的結構強度。
在城市道路和老舊國省道的改造中,將原有的水泥路面翻新為瀝青路面已經成為普遍做法,業內稱之為“白改黑”。
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廣東清遠交通運輸部門規劃在2023到2025年間對全市18條國省道路段進行預防養護,力爭完成337公里國省道的瀝青路面鋪設。
當地居民反映,水泥路面時期汽車行駛過后灰塵多、噪聲大,換成瀝青路面后困擾減輕了很多,居住環境也變得更好了。
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瀝青材料本身也在不斷改進和升級,近年來多孔瀝青路面、橡膠瀝青混合料等新型路面材料逐步推廣應用,進一步提升了降噪效果和耐久性。
江西宜春等地的公路養護中推廣使用了高延彈超薄罩面和共振碎石化技術,促進廢舊路面材料的再生利用,既降低了施工成本也減少了碳排放。
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新型瀝青路面可以將噪音水平再降低3到5個分貝,但多孔結構也會帶來混合料強度下降和施工工藝復雜化的問題,如何在降噪效果和路面耐久性之間找到平衡,仍然是工程界需要持續探索的課題。
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從水泥到瀝青,路面材料的變化看似只是顏色的轉變,背后卻涉及聲學原理、材料科學和工程實踐的多個維度。
瀝青路面的多孔結構和彈性特性,使它在噪音控制方面遠優于水泥路面,對于道路使用者來說,這種差異意味著更安靜的駕駛環境和更舒適的出行體驗。
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對于道路管理和養護部門而言,材料的選擇還需要綜合考慮造價、工期和長期維護成本,隨著低噪聲路面技術的不斷成熟,未來的道路建設將在滿足通行功能的同時,更加注重減少對沿途居民和駕駛者的噪聲干擾,讓出行不再被噪音所困擾。
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