vấn đề đánh giá độ nhám mặt đờng ô tô ở Việt nam pgs. ts trần tuấn hiệp Đại học GIao thông Vận tải ths kiều anh mận Sở GTVT B rịa - Vũng tu Tóm tắt: Độ nhám mặt đờng l một yếu tố rất quan trọng ảnh hởng đến chất lợng giao thông, an ton xe chạy. ở Việt nam hiện phổ biến một vi phơng pháp đánh giá độ nhám, những phơng pháp ny vẫn tồn tại một số hạn chế nhất định. Báo cáo đề cập những nghiên cứu liên quan đến vấn đề nâng cao chất lợng, hiệu quả đánh giá độ nhám mặt đờng ô tô. Summary: Roughness (microtexture & macrotexture) of pavemen is a significant factor influencing on traffic quality, specially, traffic safety. Now, in Vietnam there are some manners for measuring surface texture. These methods have not been perfect yet. This work presents the researchs involving to increase quality, efficiency of measuring highway surface roughness. 1. Đặt vấn đề 1.1. Độ nhám của mặt đờng Độ nhám của mặt đờng là một trong những chỉ tiêu quan trọng phản ánh chất lợng khai thác của đờng. Độ nhám bề mặt của đờng bao gồm hai yếu tố: độ nhám vi mô (microtexture) và độ nhám vĩ mô (macrotexture). Độ nhám vi mô thể hiện độ thô ráp của bề mặt hạt cốt liệu lộ ra trên mặt đờng. Độ nhám vi mô là yếu tố u thế trong việc cung cấp khả năng kháng trợt khi xe chạy với tốc độ thấp trên mặt đờng ẩm ớt vì nó làm cho lốp xe ấn sâu vào màng nớc trên bề mặt ráp của cốt liệu làm cho lực căng bề mặt của nớc bị triệt giảm, màng nớc bị phân tán và lốp xe duy trì đợc độ bám với mặt đờng. Độ nhám vĩ mô đợc tạo nên bởi thế nằm, hình dạng, kích cỡ của các hạt cốt liệu lộ ra ở bề mặt đờng. Chức năng của độ nhám vĩ mô là tạo ra các khe thoát nớc, nó cho phép phân tán nớc mặt ở phía trớc và xung quanh bánh xe lăn. Độ nhám vĩ mô cao bảo đảm cho sức kháng trợt của lốp xe đợc duy trì cả khi chạy chậm cũng nh khi chạy nhanh. 1.2. Một số phơng pháp xác định độ nhám mặt đờng Để xác định độ nhám mặt đờng ngời ta thờng áp dụng các phơng pháp: Phơng pháp xác định độ nhám vĩ mô bằng thiết bị lazer HSTM (High - Speed texture meter) do viện nghiên cứu đờng bộ Anh sáng chế. Thiết bị đo độ nhám vi mô dạng mini (MTM) điều khiển bằng tay. Thiết bị con lắc Anh, BPT (British Pendumlum Tester) dùng xác định độ nhám vi mô. Phơng pháp rắc cát để xác định độ nhám vĩ mô. Nhiều nớc trên thế giới, phơng pháp thông dụng và phổ biến nhất để xác định độ nhám mặt đờng là phơng pháp rắc cát ở Việt Nam tiêu chuẩn ngành về xác định độ nhám bằng phơng pháp rắc cát đã đợc xây dựng và ban hành. Tuy nhiên cả hai phơng pháp " rắc cát " và con lắc Anh chỉ hạn chế xác định đợc riêng rẽ độ nhám vĩ mô và vi mô đối với mặt đờng cấp cao: bê tông xi măng, bê tông nhựa; còn với các loại mặt đờng quá độ: cấp phối, đá dăm (chiếm tỷ lệ lớn) thì không thể xác định. Mặt khác kết quả xác định theo các phơng pháp này mới chỉ phản ánh cấu trúc bề mặt của mặt đờng mà cha phản ánh đợc tình trạng mặt đờng, cũng nh mối quan hệ giữa mặt đờng với lốp xe, loại xe, chất lợng xe, ngời lái Mối quan hệ đó đợc phản ánh qua chỉ tiêu: Độ bám giữa bánh xe với mặt đờng. 1.3. Độ bám của bánh xe với mặt đờng, xác định hệ số bám bằng cự ly hm xe Từ những phân tích trên dẫn tới luận điểm: Độ bám giữa bánh xe với mặt đờng là chỉ tiêu tổng hợp phản ánh chất lợng khai thác của mặt đờng. Độ bám (hệ số bám) là một hàm của các yếu tố: độ nhám vĩ mô và độ nhám vi mô của mặt đờng; tình trạng mặt đờng (khô, ớt, sạch, bẩn) các yếu tố thuộc về phơng tiện nh ngời lái; chất lợng xe, loại xe, vận tốc, các thuộc tính của lốp xe Độ bám đợc xác định bằng cự ly hãm xe. ở Việt Nam phơng pháp này hiện vẫn cha đợc áp dụng. Chúng tôi đã nghiên cứu tiến hành thử nghiệm hiện trờng: xác định độ bám của lốp xe với mặt đờng bằng cự ly hãm xe. Sau đây là những kết quả bớc đầu của quá trình nghiên cứu. 2. Nghiên cứu thực nghiệm xác định độ bám của bánh xe với mặt đờng bằng cự ly hãm xe 2.1. Giới thiệu chung + Về lý thuyết, hệ số bám () của lốp xe với mặt đờng đợc xác định bởi công thức xác định cự ly hãm xe (S) S = ( ) () 1254 VVk 2 2 2 1 trong đó: k - hệ số sử dụng phanh, k = 1,2 đối với xe con; k = 1,3 ữ 1,4 đối với xe tải và xe buýt; V 1 , V 2 - vận tốc xe chạy tại điểm đầu và cuối cự ly hãm xe (km/h); i - độ dốc dọc trên quãng đờng hãm xe, i có dấu "+" khi lên dốc và dấu "-" khi xuống dốc. Nh vậy muốn xác định đợc hệ số bám ta cần xác định cự ly hãm xe S ứng với các tốc độ khác nhau. + Địa điểm thực nghiệm: Một số đờng của Bà Rịa - Vũng Tàu. + Quy mô thử nghiệm: Thực nghiệm đợc tiến hành với 3 loại mặt đờng ở 2 trạng thái khô và ớt. Mặt đờng bê tông nhựa: Thử nghiệm trên 3 đoạn đờng khác nhau: - Đờng Thùy Vân (BTN mịn, khai thác đợc 10 năm) - Đờng Nguyễn An Ninh (BTN mịn, mới khai thác) - Đờng ra Đảo Long Sơn (BTN hạt trung, khai thác đợc 2 năm). Mặt đờng đá dăm láng nhựa: - Đờng 81. Huyện Tân Thành (Đã khai thác 5 năm) - Đờng Hòa Long. Thị xã Bà Rịa (Đã khai thác 3 năm) Mặt đờng đá dăm: Đờng Hội Bài - Tóc Tiên, huyện Tân Thành mới khai thác. + Xe thử nghiệm: Dùng 3 loại xe, Chất lợng xe tốt NISSAN - PICKUP - Xe tải nhẹ DAEWOO - Xe 4 chỗ TOYOTA - CAMRY - Xe 4 chỗ Lái xe: Dùng 1 lái xe có kinh nghiệm khi thử nghiệm cho tất cả các loại xe và loại đờng khác nhau. + Tốc độ xe: Tiến hành thử nghiệm với các tốc độ: V = 30, 40, 50, 60 km/h với mặt đờng bê tông nhựa và đá dăm láng nhựa V = 25, 30, 40, 50 km/h với mặt đờng đá dăm + Nhóm thử nghiệm do Ths. Kiều Anh Mận và các kỹ s t vấn Sở GTVT Bà Rịa - Vũng Tàu thực hiện với sự chỉ đạo của PGS.TS Trần Tuấn Hiệp, Đại học GTVT. Thờng các thí nghiệm đợc thực hiện vào 4 ữ 5 h sáng, khi vắng phơng tiện và ngời qua lại. 2.2. Thử nghiệm xác định hệ số bám của mặt đờng BTN Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm trên các tuyến đờng: Thùy Vân, Nguyễn An Ninh và đờng ra đảo Long Sơn. Kết quả thử nghiệm đợc giới thiệu ở bảng 1. Bảng 1 Tổng hợp kết quả xác định hệ số bám của các mặt đờng Bê tông nhựa ứng với các xe thử nghiệm khác nhau v vận tốc khác nhau Đờng thử nghiệm và tình trạng mặt đừơng Đờng Thùy vân Đờng Nguyễn An Ninh Đờng đi Long Sơn Loại xe Tốc độ Khô Ướt Khô Ướt Khô Ướt 30 1,21 1,1 1,37 1,30 1,22 1,13 40 1,13 1,07 1,30 1,22 1,14 1,08 50 1,08 1,03 1,21 1,11 1,10 1,03 Pickup 60 1,05 1,01 1,06 0,99 1,04 0,97 30 1,38 1,29 1,51 1,39 1,35 1,21 40 1,32 1,23 1,41 1,30 1,26 1,11 50 1,26 1,21 1,28 1,20 1,18 1,06 DAEWOO 60 1,19 1,17 1,19 1,09 1,11 1,00 30 1,07 0,99 1,22 1,06 1,12 1,01 40 1,01 0,92 1,10 0,96 1,03 0,94 50 0,94 0,85 1,01 0,89 0,98 0,90 TOYOTA 60 0,86 0,81 0,92 0,84 0,89 0,81 2.3. Thử nghiệm xác định hệ số bám của mặt đờng đá dăm láng nhựa Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm trên các tuyếnđờng: Đờng 81, huyện Tân Thành; đờng Hòa Long, thị xã Bà Rịa. Kết quả thử nghiệm đợc giới thiệu ở bảng 2. Bảng 2 Tổng hợp kết quả xác định hệ số bám của các mặt đờng Đá dăm láng nhựa ứng với các xe thử nghiệm khác nhau v vận tốc khác nhau Đờng thử nghiệm và tình trạng mặt đừơng Đờng 81, Tân Thành Đờng Hòa Long, Tx.Bà Rịa Loại xe Tốc độ Khô Ướt Khô Ướt 30 1,00 0,97 1,06 0,99 40 0,94 0,90 0,97 0,93 50 0,91 0,83 0,90 0,85 Pickup 60 0,85 0,79 0,85 0,79 30 1,12 1,09 1,13 1,08 40 1,04 1,03 1,01 1,00 50 0,95 0,91 0,94 0,92 DAEWOo 60 0,89 0,84 0,90 0,84 30 0,94 0,88 0,99 0,91 40 0,88 0,82 0,94 0,87 50 0,84 0,77 0,88 0,82 TOYOTA 60 0,80 0,71 0,82 0,75 2.4. Thử nghiệm xác định hệ số bám của mặt đờng đá dăm Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm trên tuyến đờng Hội Bài - Tóc Tiên, huyện Tân Thành. Kết quả thử nghiệm đợc giới thiệu ở bảng 3. Bảng 3 Tổng hợp kết quả xác định hệ số bám của mặt đờng Đá dăm ứng với các xe thử nghiệm khác nhau v vận tốc khác nhau Đờng thử nghiệm và tình trạng mặt đừơng Đờng Hội Bài - Tóc Tiên, huyện Tân Thành Loại xe Tốc độ Khô Ướt 25 0,73 0,69 30 0,70 0,63 40 0,68 0,59 Pickup 50 0,66 0,56 25 0,80 0,73 30 0,79 0,72 40 0,75 0,65 DAEWOO 50 0,70 0,59 25 0,70 0,66 30 0,66 0,56 40 0,63 0,54 TOYOTA 50 0,60 0,52 3. Kết luận Trong công tác quản lý, khai thác đờng việc đánh giá độ bám của mặt đờng là một vấn đề có ý nghĩa hết sức to lớn nhằm xác định mức độ an toàn xe chạy và tìm ra những giải pháp tơng ứng về thiết kế, xây dựng đờng hợp lý. Để đánh giá khả năng chống trợt của mặt đờng, hiện có các phơng pháp thông dụng là phơng pháp rắc cát và phơng pháp sử dụng con lắc Anh. Phơng pháp rắc cát lâu nay đã đợc ban hành chính thức thông qua tiêu chuẩn ngành, đây là một phơng pháp đơn giản dễ áp dụng, cho phép xác định gián tiếp độ nhám của mặt đờng (độ nhám vĩ mô) thông qua chiều sâu rắc cát. Phơng pháp này hạn chế chỉ áp dụng đợc cho mặt đờng cấp cao: bê tông nhựa, bê tông xi măng mà không thể dùng cho đa số mặt đờng phổ biến ở nớc ta nh láng nhựa, thấm nhập nhựa, cấp phối đá dăm và mặt đờng cấp thấp. Phơng pháp con lắc Anh cho phép xác định độ nhám vi mô của mặt đờng, phơng pháp này đòi hỏi thiết bị ngoại nhập, hiện chỉ đợc trang bị ở một vài cơ sở, phòng thí nghiệm và hiện cha có tiêu chuẩn ngành. Cũng nh phơng pháp rắc cát, phơng pháp con lắc Anh cũng chỉ áp dụng cho mặt đờng cấp cao. Cả hai phơng pháp rắc cát và con lắc Anh đều chỉ xác định độ nhám của mặt đờng mà cha cho phép phản ánh mối quan hệ mật thiết của các yếu tố thuộc về đờng và về xe đó là độ bám của lốp xe với mặt đờng. Trên cơ sở phân tích, đánh giá nh vậy, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thực nghiệm hiện trờng xác định độ bám của lốp xe với mặt đờng thông qua đo cự ly hãm xe thực tế trên đờng thông dụng gồm: 4 đờng Bê tông nhựa khác nhau, 2 đờng đá dăm láng nhựa và 1 đờng đá dăm trong điều kiện tình trạng khô và ớt, với 3 loại xe khác nhau (NISSAN - PICKUP, DAEWOO và TOYOTA - CAMRY). Mỗi đờng thử nghiệm đều cho xe chạy với các loại vận tốc khác nhau từ 30, 40, 50 và 60 km/h (riêng đờng dá dăm chỉ thử nghiệm đến tốc độ 25, 30, 40 và 50 km/h), mỗi vận tốc cho xe chạy từ 4 đến 7 lần để chuẩn xác cự ly hãm xe. Tổng số lần thí nghiệm trên 700 lợt cho các xe loại xe chạy trên tất cả các loại đờng. Nhóm nghiên cứu đồng thời cũng đã tiến hành thực nghiệm xác định độ nhám mặt đờng bằng phơng pháp rắc cát trên các đờng bê tông nhựa tại vị trí thí nghiệm đo cự ly hãm xe, kết quả thực nghiệm bằng cả hai phơng pháp đã cho phép kết luận rằng: + Đối với các loại mặt đờng bê tông nhựa hạt trung hoặc hạt mịn đã cuối thời gian sử dụng thì kết quả đo độ nhám mặt đờng bằng phơng pháp rắc cát và đo độ bám mặt đờng bằng cự ly hãm xe là phù hợp. + Riêng với mặt đờng bê tông nhựa mịn đang trong thời gian đầu khai thác sử dụng, nhất là đối với các đờng mới đa vào sử dụng thì phơng pháp xác định độ bám mặt đờng bằng cự ly hãm xe phù hợp với điều kiện an toàn xe chạy thực tế. Trong khi đó kết quả đo độ nhám theo chiều sâu rắc cát lại quá bé (H = 0,329) hoàn toàn trái ngợc với điều kiện thực tế chạy xe; cần tiếp tục nghiên cứu để điều chỉnh tiêu chuẩn thí nghiệm "rắc cát" cho phù hợp. Qua kết quả thực nghiệm, kiến nghị tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện phơng pháp đánh giá điều kiện an toàn chạy xe thông qua độ bám của bánh xe với mặt đờng đợc xác định bằng cự ly hãm xe. Cũng cần lu ý rằng: hiện nay các xe hiện đại có hiệu suất sử dụng phanh khá cao, vậy nên hệ số sử dụng phanh trong công thức xác định cự ly hãm xe nên cân nhắc với giá trị từ 1,1 đến 1,2 đối với loại xe cụ thể dùng thử nghiệm để kết quả thử nghiệm sát thực hơn; đồng thời nghiên cứu để có thể mở rộng kết quả nhằm xác định độ bám của lốp xe với mặt đờng trong trờng hợp tốc độ cao (từ 70 đến 120 km/h). Tài liệu tham khảo [1] AASHTO T268 - 91, Side Force Friction on paved surface using Mu - Meter. [2] ASTM E303 - 83, Standard method for Mesuring surface frictional properties Using the British Pendulum Tester. [3] A STM E445/445M - 88, Standard test method for Stopping Distance on paved surface using a passengser vehicle equipped with Full - Scale Tires. [4] Kiều Anh Mận. Nghiên cứu mối qua hệ giữa lực bám với một số yếu tố thuộc về đờng và về xe. Xác định độ bám của mặt đờng bằng cự ly hãm xe - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật, Đại học GTVT, 2001. [5] Bộ GTVT, 22TCN 65 - 84, Tiêu chuẩn thí nghiệm độ nhám mặt đờng bằng phơng pháp rắc cátĂ . vấn đề đánh giá độ nhám mặt đờng ô tô ở Việt nam pgs. ts trần tuấn hiệp Đại học GIao thông Vận tải ths kiều anh mận Sở GTVT B rịa - Vũng tu Tóm tắt: Độ nhám mặt đờng l một. vấn đề 1.1. Độ nhám của mặt đờng Độ nhám của mặt đờng là một trong những chỉ tiêu quan trọng phản ánh chất lợng khai thác của đờng. Độ nhám bề mặt của đờng bao gồm hai yếu tố: độ nhám vi mô. độ nhám vi mô (microtexture) và độ nhám vĩ mô (macrotexture). Độ nhám vi mô thể hiện độ thô ráp của bề mặt hạt cốt liệu lộ ra trên mặt đờng. Độ nhám vi mô là yếu tố u thế trong việc cung