ПРИМЕНЕНИЕ ПОРИСТОГО ЦЕМЕНТОБЕТОНА ДЛЯ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ТРАНСПОРТНОГО ШУМА

Аннотация. Статья посвящена проблеме шумового загрязнения городов, и одному из перспективных методам снижения шума. Это метод использования пористого цементобетона в качестве покрытия улиц, площадей, тротуаров, парковок.

Ключевые слова: акустическое загрязнение, транспортный шум, пористый цементобетон, снижение шума, безопасность.

В последнее время, в связи с тем, что темпы роста автомобилизации превышают темпы роста количества автомагистралей, остро стоит проблема шумового загрязнения населенных пунктов. А одним из основных источников шума в городе является автомобильный транспорт.

Доля населения, испытывающего постоянно шум более 65 дБа ( во многих странах – обусловленный законами уровень компенсации ) составляет: в США – 7%, Японии – 31 %, Дании – 20 %, Франции– 13 %[3].

По данным немецких специалистов, на 542 из 1000 обследованных дорог уровень шума в дневное время превышает 70дБа, что по санитарным нормам допустимо только для рабочих мест с вредными условиями труда. На 185 дорог уровень шума составляет 80-90дБа, что считается уже опасным для здоровья. Исследования Франкфурдского института показали, что лишь в 11 населенных пунктах Германии среда полностью соответсвует требованиям акустического комфорта: уровень шума там не превышает 35 дБа [4].

В населенных пунктах, борьба с шумом основными методами, такими как строительство шумозащитных экранов, расширение улиц и высадка зеленных насаждений, невозможна из-за плотности сложившейся застройки. В связи с этим, применения шумогасящих дорожных покрытий является одним из альтернативных методов снижения шума.

В целом, уровень шума от качения тем выше, чем больше неровность и шероховатость проезжей части. Снижение шероховатости способствует уменьшению шума от качения колес, но одновременно ухудшает устойчивость автомобиля и условия безопасности движения. На уровень шума от транспортного потока так же влияет состав и состояние дорожного покрытия. Так, бетонное покрытие на 2-3дБА более шумно, чем асфальтовое, в дождь шум потока может возрасти на 5-6 дБА, а в снегопад снизиться на 3-5 дБА. Рассматривая вопрос шумопоглащения совместно с вопросом безопасности дорожного движения необходимо принимать комплексное решение, принимая во внимание расположения дороги в населенном пункте или за его пределами. В связи с этим большой интерес представляет бесшумного покрытия с хорошим сцеплением. В этом контексте применение пористых цементобетонов для покрытий является интересной технологией.

Пористый цементобетон представляет собой материал с высокой открытой пористостью, которая обеспечивает хорошее шумопоглощающение и дренирующую способность, при высоких показателях шероховатости, ровности и поперечного трения.

Принцип работы таких покрытий заключается в свободном проникании ливневых вод внутрь дренирующего материала покрытия с возможностью их дальнейшей фильтрации. Скорость фильтрации при этом зависит от дренирующей способности цементобетона и поперечных уклонов покрытия.

Пористый цементобетон отличается от обычного плотного цементобетона, тем, что состоит из смеси крупного заполнителя и растворной части в количестве, необходимом для обмазки и склеивания зерен заполнителя. Зерна крупного заполнителя склеиваются вяжущим при контакте друг с другом, а пространство между ними остается свободным и представляет собой систему крупных «сквозных» воздушных пор, размер которых зависит от размера зерен заполнителя. Содержание «сквозной» воздушной пористости может составлять 10 - 25% по объему в зависимости от назначения (слои основания или покрытия), требуемой прочности и морозостойкости цементобетона. Высокая пористость (до 25%), доступная для воды, достигается за счет прерывистого гранулометрического состава минерального заполнителя. Для регулирования свойств пористого цементобетона вводят полимерные добавки [1].

По сравнению с асфальтобетоном на щебне размером зерен 0/11 мм, опытные участки в Великобритании, Бельгии и Германии показывают, что покрытия из пористого цементобетона снижают шум приблизительно на 4 дБ (А)[1].

Измерения распространения шума в пористом цементобетоне показали, что значения имеют такой же порядок величин, как и в дренирующем асфальтобетоне. Уровень интенсивности шума различных видов покрытий представлен на рис.1.

Рисунок 1. Зависимость уровня шума от вида дорожного покрытия

В разных странах проведены исследования с целью оптимизации составов цементобетона и обеспечения его морозо- и морозосолестойкости.  Химические добавки являются главным ингредиентом любой применяемой в настоящее время пористой смеси. В основном используются суперразжижители и модификаторы гидратации. Кроме того, важной характеристикой такого цементобетона является достаточная сопротивляемость замораживанию-оттаиванию под действием солей.

Применение пористых цементобетонов в покрытии и основании осуществляется во многих странах (Австрии, Бельгии, Великобритании, Германии, Испании, Нидерландах, США, Франции, Швейцарии, Японии и др.). В настоящее время на многих скоростных дорогах Швейцарии применяются дорожные покрытия с открытыми порами, которые начали использовать в конце 1970-х годов. Небольшой опыт применения и исследований пористого цементобетона при устройстве дорожных оснований имеется и в России.

Важнейшей характеристикой пористого цементобетона является улучшение сцепления шин автомобиля с влажным покрытием, быстрый отвод ливневых вод с поверхности покрытия и улучшение дренажа дорожной одежды, как следствие уменьшение эффекта аквапланирования и повышение безопасности дорожного движения, повышенная и устойчивая шероховатость поверхности, снижение уровня шума и вибрации от движения автомобиля. Покрытие из водопроницаемого пористого материала является альтернативным способом организации поверхностного водоотвода [2].

В сравнении с асфальтобетонными покрытиями цементобетонные имеют ряд преимуществ. В летний период цементобетонные покрытия меньше нагревается, что снижает тепловое загрязнение. Относительно светлое покрытие способствует повышению безопасности движения.

Открытая пористая структура цементобетона благоприятно влияет на отражающие свойства поверхности проезжей части, т.е. уменьшается опасность ослепления водителей из-за эффекта отражения.

Из-за отсутствия разбрызгивания можно как положительный фактор оценить существенно уменьшенное загрязнение дорожных указателей и управляемых устройств автомобилей.

При зимнем содержании растительность вдоль дороги сохраняется, так как противогололедные средства отводятся через покрытие вниз и таким образом не переносятся в виде выбрасываемого тумана через край дороги.

Недостатком пористых покрытий является «заиливание» (загрязнение) пор в процессе эксплуатации, что значительно снижает эффект их использования. Забивка пустот частицами грязи (пыли) приводит к быстрому снижению водопроницаемости и звукопоглощения. Засорение пор водопроницаемых покрытий происходит в результате наноса пыли и грунта с подъездных дорог без твердого покрытия, неудовлетворительного содержания обочин, попадания материала изношенных шин транспортных средств, применения противогололедных материалов в виде песчано-соляных смесей, которые снижают фильтрующую способность дренирующих покрытий. Как следствие происходит снижение шумопоглащения и безопасности движения в дождливую погоду. Одним из способов восстановления дренирующих свойств таких покрытий является промывка поверхности сильной струей воды при помощи специальных машин с последующим всасыванием (вакуумированием) и удалением загрязненной воды [1].

Пористый цементобетон может назначаться в качестве слоя одно- или двухслойных покрытий там, где необходимо повысить безопасность дорожного движения, обеспечить поверхностный водоотвод и снизить уровень дорожного шума. Может применяться в качестве покрытия или основания на дорогах всех категорий, для покрытия и основания парковок, автобусных остановок, площадок различного назначения. На дорогах с небольшими осевыми нагрузками пористый бетон может применяться в виде готовых плит или водопроницаемых элементов мощения.

Стоимость строительства слоя из пористого цементобетона толщиной 40мм (без учета стоимости содержания по очистке его поверхности) приблизительно в 1,4 раза ниже стоимости слоя из плотного цементобетона и практически равна расходам на строительство асфальтобетонного покрытия.

Список литературы:

1. Автомобильные дороги и мосты. Применение пористого (дренирующего) цементобетона при строительстве слоев дорожной одежды. Обзорная информация. Выпуск 6/2007 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://gostrf.com/norma_data/56/56228/index.htm (дата обращения: 07.12.2017)
2. Ильина А.А. Дренирующий асфальтобетон и его работоспособность в системе поверхностного водоотвода с автомобильных дорог // Автомоб. дороги: Науч.-техн. информ. сб. /ГП « Информавтодор». - М., 2002. - Вып. 3. - С. 41-47.
3. Николаева Н. А. База данных учета уровня шума, создаваемого транспортом при движении по автомобильным дорогам / Н. А. Николаева, О. М. Старолавникова // Студенческий вестник.- 2008 Режим доступа: http://e.biblio.bru.by/handle/1212121212/2939 (дата доступа: 10.04.2018)
4. Желпакова А. Х. Возникновение транспортного шума и мероприятия по его снижению //online версия журнала «Вестник КАСУ» Режим доступа: http://www.vestnik-kafu.info/journal/25/1039/ (дата доступа: 15.03.2018)