Instytut Akustyki UAM ul. Umultowska 85, 61-614 614 Poznań Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu Roman Gołębiewski roman_g@amu.edu.pl http://www.ia.amu.edu.pl Celle,, 15-17 17 listopad 2006 1
Program referatu Cel badań Budowa porowatych nawierzchni drogowych Zmiana skuteczności akustycznej nawierzchni porowatych Metodyka i zakres badań Wyniki badań 2
Metody redukcji hałasu samochodowego Zmniejszenie prędkości ruchu Efektywny poziom mocy akustycznnej [db] 120 115 110 105 100 95 40 60 80 100 120 140 160 Prędkość [km/godz.] 3
Metody redukcji hałasu samochodowego (cd.) Zmniejszenie prędkości ruchu (cd.) Zmiana prędkości 100 km/godz. 60km/godz. (na nawierzchni tradycyjnej, pojazdy lekkie) oznacza spadek poziomu ekspozycji hałasu o 6.7dB Dla innych nawierzchni, innej kategorii pojazdów inna zmiana poziomu hałasu 4
Metody redukcji hałasu samochodowego (cd.) Ekrany akustyczne Zalety - bardzo duża skuteczność Wady -cena - w wielu sytuacjach brak możliwości budowy Ekranu (ulice śródmiejskie) Ciche opony, cichsze silniki, zarządzanie ruchem pojazdów (ulica jednokierunkowa, zakaz ruchu poj.ciężkich) 5
Metody redukcji hałasu samochodowego (cd.) Porowate nawierzchnie drogowe stosowanie w przypadku przekroczeń dopuszczalnych poziomów dźwięków o kilka decybeli metoda redukcji tańsza niż inne metody porowate nawierzchnie są droższe w utrzymaniu niż tradycyjne nawierzchnie drogowe po pewnym czasie tracą swoje właściwości 6
Cel badań Określenie zmiany skuteczności akustycznej porowatych nawierzchni drogowych z upływem czasu 7
Budowa nawierzchni porowatych Nawierzchnie porowate posiadają dużo tzw. wolnej przestrzeni tzw. pory Pory niewielkie wnęki wypełnione powietrzem 8
Budowa nawierzchni porowatych (cd.) Nawierzchnia jednowarstwowa jedna warstwa drenażowa o grubości ok. 4cm (pod tą warstwą znajduje się warstwa nieprzepuszczalna) warstwa drenażowa posiada ok. 20-25% wolnej przestrzeni 9
Budowa nawierzchni porowatych (cd.) Nawierzchnia dwuwarstwowa warstwa górna drobnoziarnista warstwa dolna gruboziarnista (pod tą warstwą znajduje się warstwa nieprzepuszczalna) przykładowe parametry: warstwa drobnoziarnista grys 2/5 i 5/8 warstwa gruboziarnista grys 11/16 i 16/22 10
Budowa nawierzchni porowatych (cd.) Nawierzchnia dwuwarstwowa (cd.) 11
Właściwości nawierzchni porowatych Zalety nawierzchni porowatych właściwości tłumiące hałas (zmniejszenie hałasu toczenia oraz hałasu podczas propagacji) właściwości drenażowe (lepiej odprowadzana woda z powierzchni jezdni wzrost bezpieczeństwa jazdy) 12
Właściwości nawierzchni porowatych (cd.) Zalety nawierzchni porowatych (cd.) Fala akustyczna padająca na powierzchnię drogi wymusza drgania powietrza we wnękach Na skutek tarcia powietrza o ich ścianki, hałas jest tłumiony (niewielka część energii akustycznej zostaje odbita) Im większa liczba wnęk i im większe są ich rozmiary tym tłumienie fali akustycznej większe 13
Właściwości nawierzchni porowatych (cd.) Zalety nawierzchni porowatych (cd.) O 14
Właściwości nawierzchni porowatych (cd.) Zalety nawierzchni porowatych (cd.) 15
Właściwości nawierzchni porowatych (cd.) Wady nawierzchni porowatych duże koszty utrzymania w stosunku do nawierzchni tradycyjnych (szczególnie w okresie zimowym) zanikanie właściwości tłumiących 16
Właściwości nawierzchni porowatych (cd.) Od czego zależy skuteczność akustyczna nawierzchni porowatych? budowa i skład nawierzchni porowatej rodzaj pojazdów samochodowych Z reguły skuteczność akustyczna jest większa dla pojazdów lekkich niż dla pojazdów ciężkich. Istnieją nawierzchnie, które lepiej tłumią hałas pojazdów ciężkich niż lekkich 17
Właściwości nawierzchni porowatych (cd.) Zmiana skuteczności akustycznej nawierzchni porowatych Spadek skuteczności akustycznej spowodowany jest zanieczyszczeniami, które wypełniają wnęki na powierzchni jezdni i w znacznym stopniu zmniejszają ich objętość Zmniejszenie objętości wnęk oznacza zmniejszenie właściwości absorpcyjnych Nawierzchnie jednowarstwowe szczególnie podatne na zanieczyszczenia 18
Właściwości nawierzchni porowatych (cd.) Zmiana skuteczności akustycznej nawierzchni porowatych (cd.) 19
Właściwości nawierzchni porowatych (cd.) Zmiana skuteczności akustycznej nawierzchni porowatych (cd.) W warunkach miejskich, nawierzchnie jednowarstwowe tracą swoje właściwości tłumiące już po upływie 2-3 lat ( Noise reducing pavements. State of the art in Denmark (Danish Road Institute, Report 141, 2005)) Takiego szybkiego spadku właściwości absorpcyjnych nawierzchni nie obserwuje się na drogach szybkiego ruchu 20
Właściwości nawierzchni porowatych (cd.) Zmiana skuteczności akustycznej nawierzchni porowatych (cd.) Nawierzchnie dwuwarstwowe bardziej odporne na zanieczyszczenia właściwości samooczyszczające Nawierzchnie dwuwarstwowe (w połączeniu z czyszczeniem nawierzchni) utrzymują zdecydowanie dłużej dobre właściwości akustyczne 21
Właściwości nawierzchni porowatych (cd.) Zmiana skuteczności akustycznej nawierzchni porowatych (cd.) W celu utrzymania właściwości tłumiących należy stosować cykliczne czyszczenie wodą pod bardzo dużym ciśnieniem (w niektórych krajach 2 razy w roku) Nawierzchnie porowate wymagają wcześniejszej reakcji w okresie zimowym temperatura nawierzchni porowatej spada szybciej niż nawierzchni tradycyjnych 22
Pomiary Badania wykonano dla dwóch ulic Nawierzchnia A - warstwa ścieralna COLSOFT o uziarnieniu 0/8mm, gr. warstwy 4cm - warstwa wiążąca beton asfaltowy o uziarnieniu 0/20mm, gr. warstwy 5cm - pod spodem stara nawierzchnia bitumiczna (w niektórych miejscach kostka brukowa) 23
Pomiary (cd.) Nawierzchnia B - warstwa ścieralna COLSOFT o uziarnieniu 0/8mm, gr. warstwy 5cm - warstwa wiążąca COLBASE o uziarnieniu 0/16mm, gr. warstwy 6cm - pod spodem stara nawierzchnia bitumiczna (w niektórych miejscach kostka brukowa) 24
Pomiary (cd.) Nawierzchnia A -tuż przed wymianą nawierzchni - po wymianie - 3 i 6 lat po wymianie Nawierzchnia B -tuż przed wymianą nawierzchni - po wymianie - 2 lata po wymianie 25
Pomiary (cd.) Mierzono poziom ekspozycji hałasu, a następnie obliczano efektywny poziom mocy akustycznej s 4VDt L ~ WA AE 2 o o 1 o o ( V ) = L ( V ) 10log, s = 1m, t = s Krzywa regresji: ~ L ( V ) = Alog( V V ) B + WA o 26
Wyniki Nawierzchnia A Efektywny poziom mocy akustycznej [db] 110 100 90 80 Asfalt tradycyjny (2000) Nawierzchnia porowata (2000) Nawierzchnia porowata (2003) Nawierzchnia porowata (2006) 20 30 40 50 60 70 Prę dkość [km/godz.] 27
Wyniki (cd.) Nawierzchnia B 105.0 Efektywny poziom mocy akustycznej [db] 100.0 95.0 90.0 85.0 80.0 75.0 20 40 Prędkość [km/godz.] 60 Asfalt porowaty (2006) Asfalt porowaty (2004) Asfalt tradycyjny (2004) Asfalt tradycyjny (2004) Asfalt porowaty (2004) As falt porowaty (2006) 28
Wyniki (cd.) Nawierzchnia A Skuteczność nowej nawierzchni porowatej ~ ( 2000 ) ~ ( asf. tradycyjny) ~ ( asf. porpwaty,2000) ΔL ( V ) = L L WA WA Skuteczność nawierzchni porowatej (po 3 latach) ~ ( 2003 ) ~ ( asf. tradycyjny) ~ ( asf. porpwaty,2003) ΔL ( V ) = L L WA WA WA WA Skuteczność nawierzchni porowatej (po 6 latach) ~ ( 2006 ) ~ ( asf. tradycyjny) ~ ( asf. porpwaty,2006) ΔL ( V ) = L L WA WA WA 29
Wyniki (cd.) Nawierzchnia A. Skuteczność akustyczna Skuteczność akus tyczna [db] 10 8 6 4 2 Skutecznosc akustyczna (2000) Skutecznosc akustyczna (2003) Skutecznosc akustyczna (2006) 0 20 30 40 50 60 70 Prę dkość [km/godz.] 30
Wnioski Podstawową wadą nawierzchni porowatych jest spadek skuteczności akustycznej wraz z upływem czasu Przeprowadzone badania akustyczne dla dwóch ulic (nawierzchnia jednowarstwowa) pokazały zanik skuteczności akustycznej po upływie 2-3 lat od wymiany nawierzchni W celu wydłużenia okresu, w którym nawierzchnie porowate utrzymują dobre właściwości akustyczne należy je czyścić 31
Wnioski (cd.) Należy, przynajmniej raz w roku, przeprowadzać pomiary akustyczne w celu określenia zmian skuteczności akustycznej 32