Zmiana skuteczności akustycznej nawierzchni porowatych (cd.)

Instytut Akustyki UAM
ul. Umultowska 85, 61-614 Poznań
Zmiana skuteczności akustycznej
cichych nawierzchni drogowych
z upływem czasu
Roman Gołębiewski
[email protected]
http://www.ia.amu.edu.pl
Celle, 15-17 listopad 2006
1
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
Program referatu
Cel badań
Budowa porowatych nawierzchni drogowych
Zmiana skuteczności akustycznej nawierzchni
porowatych
Metodyka i zakres badań
Wyniki badań
2
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
Metody redukcji hałasu samochodowego
Efe ktywny poziom mocy a kus tycznne j [dB]
Zmniejszenie prędkości ruchu
120
115
110
105
100
95
40
60
80
100
120
140
160
P rę dkoś ć [km/godz.]
3
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
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
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
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
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
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
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
Cel badań
Określenie zmiany skuteczności
akustycznej porowatych nawierzchni
drogowych z upływem czasu
7
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
Budowa nawierzchni porowatych
Nawierzchnie porowate posiadają dużo
tzw. wolnej przestrzeni – tzw. pory
Pory – niewielkie wnęki wypełnione powietrzem
8
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
Budowa nawierzchni porowatych (cd.)
Nawierzchnia jednowarstwowa
D jedna warstwa drenażowa o grubości ok. 4cm
(pod tą warstwą znajduje się warstwa
nieprzepuszczalna)
D warstwa drenażowa posiada ok. 20-25% wolnej
przestrzeni
9
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
Budowa nawierzchni porowatych (cd.)
Nawierzchnia dwuwarstwowa
D warstwa górna – drobnoziarnista
D warstwa dolna – gruboziarnista
(pod tą warstwą znajduje się warstwa
nieprzepuszczalna)
D przykładowe parametry:
warstwa drobnoziarnista – grys 2/5 i 5/8
warstwa gruboziarnista – grys 11/16 i 16/22
10
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
Budowa nawierzchni porowatych (cd.)
Nawierzchnia dwuwarstwowa (cd.)
11
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
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
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
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
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
Właściwości nawierzchni porowatych (cd.)
Zalety nawierzchni porowatych (cd.)
O
14
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
Właściwości nawierzchni porowatych (cd.)
Zalety nawierzchni porowatych (cd.)
15
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
Właściwości nawierzchni porowatych (cd.)
Wady nawierzchni porowatych
duże koszty utrzymania w stosunku do
nawierzchni tradycyjnych (szczególnie
w okresie zimowym)
zanikanie właściwości tłumiących
16
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
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
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
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
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
Właściwości nawierzchni porowatych (cd.)
Zmiana skuteczności akustycznej nawierzchni
porowatych (cd.)
19
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
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
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
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
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
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
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
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
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
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
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
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
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
Pomiary (cd.)
Mierzono poziom ekspozycji hałasu, a następnie
obliczano efektywny poziom mocy akustycznej
⎛ so ⎞
~
⎟⎟, so = 1m 2 , to = 1s
LWA (V ) = LAE (V ) − 10 log⎜⎜
⎝ 4VDto ⎠
Krzywa regresji:
~
LWA (V ) = A log(V Vo ) + B
26
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
Wyniki
Efektywny pozio m mocy akus tycznej [dB]
Nawierzchnia A
110
100
90
Asfalt tradycyjny (2000)
Nawierzchnia porowata (2000)
Nawierzchnia porowata (2003)
Nawierzchnia porowata (2006)
80
20
30
40
50
60
70
Prę dkoś ć [km/go dz.]
27
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
Wyniki (cd.)
Nawierzchnia B
Efektywny poziom mocy akustycznej [dB]
105.0
100.0
95.0
90.0
85.0
80.0
As falt po ro waty (2006)
As falt po ro waty (2004)
75.0
20
As falt tradyc yjny (2004)
40
Prę dko ś ć [km/g o dz.]
As falt tradyc yjny (2004)
60
As falt po ro waty (2004)
As falt po ro waty (2006)
28
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
Wyniki (cd.)
Nawierzchnia A
Skuteczność nowej nawierzchni porowatej
~(2000 )
( asf .tradycyjny ) ~( asf . porpwaty , 2000 )
(V ) = L~WA
ΔLWA
− LWA
Skuteczność nawierzchni porowatej (po 3 latach)
~(2003 )
( asf .tradycyjny ) ~( asf . porpwaty , 2003 )
(V ) = L~WA
ΔLWA
− LWA
Skuteczność nawierzchni porowatej (po 6 latach)
~(2006 )
( asf .tradycyjny ) ~( asf . porpwaty , 2006 )
(V ) = L~WA
ΔLWA
− LWA
29
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
Wyniki (cd.)
Nawierzchnia A. Skuteczność akustyczna
S kutecznoś ć akus tyczna [dB]
10
Skutecznosc akustyczna (2000)
Skutecznosc akustyczna (2003)
Skutecznosc akustyczna (2006)
8
6
4
2
0
20
30
40
50
Prę dkoś ć [km/g odz.]
60
70
30
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
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
R. Gołębiewski, Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu
Wnioski (cd.)
Należy, przynajmniej raz w roku, przeprowadzać
pomiary akustyczne w celu określenia zmian
skuteczności akustycznej
32