| Bandentrillingen | |
  Wegdek met kasseien (Paleizenplein, Brussel). Dit type wegdek is door zijn uitgesproken, intrinsieke megatextuur één van de lawaaierigste types wegdekken. |
Wanneer een band rolt over een oneffenheid van het wegdek en die oneffenheid heeft een horizontale afmeting tussen ca. 1 cm en enkele tientallen cm, dan worden het loopvlak en de zijkanten van de band aan het trillen gebracht. Het loopvlak en de zijkanten stralen dan geluid af, precies zoals het vel van een trommel dat doet. Hoe groter de vertikale afmeting van de oneffenheid, des te sterker het fenomeen. De band wordt het meest efficiënt aan het trillen gebracht wanneer de horizontale afmeting van de oneffenheid dezelfde afmeting heeft als het contactvlak band-wegdek (voor een personenwagen is dit ca. 8 cm). Men kan dit sterk waarnemen als het roffelend geluid wanneer een auto over een kasseiweg rijdt. Hieruit volgt dat een textuurgeoptimaliseerd wegdek zo weinig mogelijk grove oneffenheden («megatextuur») mag bevatten, als men de lawaaiafstraling van de banden zo laag mogelijk wil houden. |
| Luchtpompen | |
  De kleine steentjes tussen de 2 en 4 mm in de toplaag van dit tweelaags zeer open asfaltbeton (ZOAB) zorgen voor een optimale fijne macrotextuur. Dit type wegdek is ook poreus, waardoor de fijne macrotextuur in feite «overbodig» is. (proefsectie DWW, Kloosterzande, Zeeland, NL) Fijne macrotextuur van de toplaag van tweelaags fijn beton (niet poreus) (N49 te Beveren) |
Wanneer een band over een zeer effen wegdek rolt wordt lucht samengeperst aan de voorzijde van het contactvlak band-wegdek en die lucht ontsnapt vervolgens op een lawaaierige wijze. Achteraan het contactvlak wordt er lucht op een lawaaierige manier aangezogen. Bij auto’s die met een redelijke snelheid over een vlak wegdek rijden kan dit fenomeen worden waargenomen als een sisgeluid. Dit lawaaimechanisme kan onderdrukt worden door ofwel het wegdek te voorzien van een fijne textuur (oneffenheden met horizontale afmeting kleiner dan 1 cm, fijne «macrotextuur») en/of door het wegdek poreus uit te voeren. In het eerste geval kan de lucht horizontaal ontsnappen tussen de oneffenheden, vóór hij wordt samengedrukt. In het tweede geval kan de lucht vertikaal zijn weg zoeken door de holtes in het wegdek. |
| Hoorneffect | |
 |
Dit fenomeen produceert op zich geen geluid, maar versterkt het geluid afkomstig van andere mechanismen (b.v. luchtpompen en bandentrillingen). In de wig gevormd door het loopvlak van de band en het wegdek kan het geluid verschillende keren weerkaatsen, waardoor het versterkt wordt in één richting. Dit is analoog aan de versterking van het geluid van een trompet of een megafoon door het conische gedeelte. Dit fenomeen kan onderdrukt worden door het wegdek geluidsabsorberend uit te voeren, zoals bij poreuze wegdekken het geval is. Daardoor is één helft van de wig niet meer in staat het geluid te weerkaatsen. |
| Wegdektextuur |
 |
De textuur van een wegdek kan omschreven worden als de afwijking van het wegdek van het perfecte vlak. Van zeer groot belang is de horizontale afmeting (de textuurgolflengte) van de bulten/putten, want deze bepalen het effect van de textuur op de lawaaiproductie. Hoe groter de vertikale afmeting (de amplitude) van de textuur, des te uitgesprokener het effect. Textuur met een kleine golflengte t.o.v. de afmeting van het contactvlak band-wegdek heeft een gunstig effect: door het onderdrukken van het luchtpompen verlaagt deze textuur het bandenlawaai. Textuur met golflengte tussen 0,5 mm en 50 mm noemt men macrotextuur. Fijnere macrotextuur is dus gunstig voor de akoestische eigenschappen maar ook voor de veiligheid van de weggebruikers. Deze textuur bevordert immers de evacuatie van water uit het contactvlak band-wegdek bij hevige regenval en voorkomt op die manier aquaplaning. Dit is vooral van belang bij hoge snelheden. Textuur met grotere golflente (1 cm tot enkele tientallen cm) heeft een ongunstig effect op het bandengeluid, want zij brengt de band aan het trillen, met een hoger bandengeluid tot gevolg. Textuur met golflengte tussen 5 cm en 50 cm noemt men megatextuur. Er is aangetoond dat megatextuur niet alleen ongunstig is voor de lawaaiproductie, maar ook voor de rolweerstand en dus het brandstofverbruik en de CO2-emissie verhoogt. Zoveel mogelijk te mijden dus. Textuur met grote tot zeer grote golflengten (> 0,5 m), oneffenheid genoemd, speelt geen rol voor het bandenlawaai, maar kan wel vrachtwagens en/of hun lading doen rammelen. Ook heeft het een invloed op de rolweerstand. De amplitude voor deze grote golflengten moet ook beperkt blijven voor het comfort van de inzittenden van de voertuigen, om het ontstaan van trillingen tegen te gaan en om rolweerstand van het wegdek laag te houden. Heel fijne textuur, met textuurgolflengten kleiner dan 0,5 mm, speelt slechts een secundaire rol bij de geluidsproductie. Deze textuur is wel belangrijk voor de veiligheid, want zij bepaalt mee de stroefheid van het wegdek. |
| Absorptie door het wegdek | |
Men kan een wegdek geluidsabsorberend maken door het poreus uit te voeren. Dit doet men door een aangepaste korrelverdeling voor het aggregaat te kiezen voor het asfaltmengsel. Gewoon dicht asfalt heeft een percentage aan holtes van ongeveer 3 % en de holtes staan niet met elkaar of de lucht in verbinding. Bij een zeer open asfalt (ZOA) bedraagt het percentage aan holtes ongeveer 25 %. De holtes staan met elkaar en de lucht in verbinding. Zij vormen kronkelige kanalen die beginnen aan het wegdekoppervlak en doorlopen tot op de dichte laag onder de poreuze laag. Een dergelijk wegdek absorbeert een deel van de geluidsenergie dat erop invalt (wordt omgezet in warmte) en een deel wordt weerkaatst. Bij een dicht wegdek wordt nagenoeg 100 % weerkaatst. Om een efficiënte absorptie te krijgen dient de poreuze laag van het wegdek minstens 4 cm dik te zijn en het holtepercentage moet minstens 20 % bedragen. Poreuze wegdekken werken op verschillende manieren geluidsreducerend onder andere omdat zij het hoorneffect onderdrukken. Een probleem bij poreuze wegdekken is dat de holtes de neiging hebben dicht te slibben met vuil, en dit vooral op wegen waarop traag gereden wordt (< ca. 90 km/uur) en/of er weinig voertuigen rijden. Hierdoor gaat de akoestische kwaliteit van het wegdek vrij snel achteruit (ca. 1 dB(A)/jaar minder geluidsreductie). Op snelle wegen is dit geen probleem, omdat er zich daar een fenomeen voordoet dat men «het zelfreinigend effect» noemt. Bij regenweer jagen de autobanden regenwater door de holtes waardoor deze schoongespoeld worden. Het verlies aan geluidsreductie is op snelwegen dan ook slechts 0,2 dB(A)/jaar. Een ander probleem met poreuze wegdekken is het wat minder eenvoudige winteronderhoud: bij sneeuw of ijzel is het wegdek minder eenvoudig ijsvrij te maken. Dit is echter niet onoverkomelijk, zoals men b.v. aantoont in Nederland, waar het poreuze Zeer Open Asfaltbeton (ZOAB) systematisch gebruikt wordt op het hoofdwegennet. |
|
| Elasticiteit van het wegdek | |
 Experimenteel «poro-elastisch» wegdek van Japanse makelij, aangebracht in matten van 1 x 1 m (proefsectie DWW te Kloosterzande, Zeeland, NL) |
Een wegdek met een elasticiteit die van dezelfde grootte orde is als die van de banden zelf is buitengewoon efficiënt om de bandentrillingen tegen te gaan. Zowel asfalt als beton zijn echter vele grootteordes stijver dan de autobanden, zodat beide types als «hard» moeten beschouwd worden. Het verschil in lawaaiproductie tussen beide wegdektypes kan dus niet verklaard worden door hun verschil in stijfheid. Experimenten met het bijmengen van rubberdeeltjes in het asfalt hebben niet kunnen aantonen dat zij enig significant effect opleveren qua bandengeluid. Experimenten in Japan en Zweden met poro-elastische wegdekken, die voor ca. 80 % uit gemalen autobanden en 20 % uit polyurethaan bestaan, hebben daarentegen aangetoond dat de elasticiteit een heel grote rol kan spelen in vermindering van het bandengeluid. Deze wegdekken worden in Europa nog niet toegepast wegens hun nog te beperkte duurzaamheid, maar maken wel het voorwerp uit van onderzoek. |
| Stille wegdekken | |
Stille wegdekken kunnen gedefinieerd worden als een wegdek waarbij minstens één van de drie eigenschappen:
geoptimaliseerd is om het bandengeluid te reduceren. Een andere definitie die soms gehanteerd wordt is een wegdektype die het wegverkeersgeluid met minstens 3 dB(A) vermindert ten opzichte van een referentiewegdek (meestal dicht asfaltbeton). Voorbeelden van stille wegdekken (eerste definitie):
|
|
Geluidshinder door wegverkeer – stille wegdekken
 download Print version (PDF) |
Beschrijving van het werkgebied
Wegverkeer is één van de belangrijkste bronnen van geluidshinder. De strijd tegen het wegverkeerslawaai is al geruime tijd een prioriteit voor de Europese Unie, wat ondermeer resulteerde in de Europese Geluidsrichtlijn 2002/49/EG. Hierin worden de lidstaten verplicht tot het opmaken van geluidsbelastingskaarten o.a. voor de omgeving van belangrijke verkeersassen en in grote agglomeraties. Om de geluidshinder in probleemgebieden aan te pakken, moeten er vervolgens actieplannen worden opgesteld. Verschillende bronnen dragen bij tot het globale wegverkeerslawaai: motorgeluid, geluid van de uitlaat, ventilatorgeluid, bandengeluid, luchtturbulentie,enz. De relatieve bijdrage van de verschillende bronnen hangt af van een aantal factoren: het type voertuig (personenwagen, vrachtwagen,enz.), de staat van het voertuig (b.v. kapotte uitlaat), de snelheid, de aard van het wegdek (kasseien, stil wegdek), de rij-omstandigheden (versnellend of aan constante snelheid rijdend), enz. Algemeen kan echter gesteld worden dat het bandengeluid een belangrijke geluidsbron is. Het bandengeluid neemt exponentieel toe met de snelheid van het voertuig. Bij personenwagens is bandengeluid al dominant t.o.v. de som van alle andere bronnen vanaf 30 tot 40 km/uur. Bij vrachtwagens is dat pas bij hogere snelheid (60 tot 80 km/uur) het geval. Bandengeluid is het resultaat van de complexe interactie tussen de banden en het wegdek. Verschillende deelmechanismen dragen bij tot het geproduceerde bandengeluid. De belangrijkste zijn de bandentrillingen, het «luchtpompen» en een versterkingsmechanisme, het «hoorneffect» genoemd. Naast de banden zelf speelt het wegdek een belangrijke rol bij het ontstaan/onderdrukken van deze fenomenen. Drie eigenschappen van het wegdek zijn essentieel: de textuur, de absorberende eigenschappen en de elasticiteit. Wegdekken waarbij één of meerdere van deze eigenschappen geoptimaliseerd zijn, leiden tot een gereduceerd bandengeluid en worden stille wegdekken genoemd. Stille wegdekken zijn een belangrijk wapen in de strijd tegen het verkeerslawaai, onder andere omdat zij als bronmaatregel meestal veel kostenefficiënter (drie tot tienmaal) zijn dan overdrachtsmaatregelen, zoals geluidsschermen of gevelisolatie. |
Contact:
Luc Goubert,
Anneleen Bergiers