3. Đối tượng nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu
1.4.2.1.Phương pháp đánh giá nhám vĩ mô
Là phương pháp mà kết quả của nó thể hiện đặc tính nhám vĩ mô của bề mặt đường.
∗ Phương pháp “bánh đa – rắc cát”
- Nguyên lý đo: Một thể tích cát V xác định thường từ 25 đến 50cm3, cỡ hạt 0,15 -:- 0,3 mm khô sạch đựng trong một hộp hình ống trụ có đáy được đổ ra trên mặt đường khô ráo, được quét sạch bằng chổi mềm. Dùng một bàn xoa đáy cao su xoa vòng tròn theo một chiều nhằm san bằng cát, sao cho tạo thành một vệt hình tròn đễ những chô trũng được lấp đầy cát đến mức ngang bằng với đá. Dùng thước dài đo 2 đường kính vệt cát vuông góc với nhau.
- Cách tính: Độ sâu nhám được tính như sau:
H = 2 . 40 d V ∏ (mm)
Trong đó: H: Chiều sâu nhám tính bằng mm
V: Thể tích cát (cm3)
d: Đường kính trung bình vòng tròn “bánh đa – rắc cát” (cm) - Ưu điểm: Đơn giản, thiết bị không phức tạp.
- Nhược điểm: Năng suất thấp. Kết quả phụ thuộc vào thao tác của người thí nghiệm. Khó làm đối với mặt đường ít nhám.
Phương pháp này còn gọi là phương pháp “rắc cát”, sơ đồ thí nghiệm như hình 1.11 dưới đây:
Hình 1.11 Sơ đồ thí nghiệm “bánh đa – rắc cát”.
∗ Thiết bị MTM (Mini Texture Meter) đo “chiều sâu” cấu trúc bề mặt.
Thiết bị MTM là thiết bị đo liên tục giá trị “chiều sâu” cấu trúc mặt đường trên cơ sở công nghệ Lazer nhằm khắc phục được những hạn chế của phương pháp “rắc cát”. - Nguyên lý đo: Chùm tia Lazer mầu đỏ được phóng ra từ nguồn phát xung lazer
lên mặt đường và các lốm đốm hình thành được tập trung bởi việc tiếp nhận các tia lazer trên các trùm tia của 256 hình ảnh bởi nguồn thu tín hiệu bằng các điốt nhạy cảm. Vị trí của điốt tiếp nhận hầu hết ánh sáng cho việc đo khoảng cách tới mặt đường tại thời điểm đó và “chiều sâu” lớp mặt đường được tính toán từ hàng loạt các lượt đo như vậy. Máy Mini Texture Meter (MTM) được vận hành bằng tay bởi một thiết bị mini với tần số lazer của nó xấp xỉ 500Hz được kiểm tra bởi một máy tính nhỏ mà máy tính này cho tao chiều sâu cấu trúc trung bình của mỗi 10 mét được ghi nhận, di chuyển cùng với giá trị trung bình toàn bộ cho từng 50 mét được hoàn thiện.
MTM được thiết kế nhằm phục vụ cho việc kiểm tra chất lượng bề mặt của mặt đường phù hợp với các yêu cầu về cấu trúc như đã được cho trong qui phạm về các công trình đường bộ.
Nguyên lý đo chiều sâu lồi lõm của mặt đường bằng thiết bị MTM được biểu diễn ở hình 1.12.
Hình 1.12. Nguyên lý đo của thiết bọ MTM.
Những sự khác nhau giữa các máy riêng rẽ là được giảm thiểu bởi việc tập hợp lại các yếu tố kiểm tra đặt trước thành một chương trình máy tính. Trên công trường, các máy được điều chỉnh thêm đến mức độ nhạy tiêu chuẩn trong “tấm nhạy” đặc biệt trước khi tiến hành đo. Vì các vấn đề an toàn cho điều này, việc đo cấu trúc phải được tiến hành độc lập bằng cách sử dụng các máy riêng biệt.
Tuy cả số lượng máy và các yếu tố kiểm định được bao gồm trong số liệu được in ra và điều này có thể được kiểm tra để đối chiếu lại các số liệu đã ghi trong chứng chỉ kiểm định được phát hành hàng năm bởi nhà sản xuất. Công việc đã được báo cáo trong RR.120 (của TRRL) đã chỉ ra rằng độ chính xác của MTM là tốt hơn một cách đáng kể so với thí nghiệm “rắc cát”. Hơn nữa MTM có dải rộng hơn thí nghiệm rắc cát. Nó dễ dàng hơn để sử dụng và cung cấp việc đi liên tục theo chiều sâu của cấu trúc.
∗ Thiết bị đi cấu trúc tốc độ cao HSTM (High – Speed Texture Meter)
Thiết bị đo cấu trúc bề mặt tốc độ cao, đã được phát triển cho phép người kỹ sư kiểm tra chiều sâu cấu trúc bề mặt của mạng lưới đường rộng lớn, điều này không thể sử dụng phương pháp rắc cát truyền thống.
Bộ nhạy không tiếp xúc đã được đặt trên một xe rơ – mooc, đo liên tục khoảng cách từ bộ nhạy đến mặt đường khi nó được kéo theo dọc đường. Một máy tính nhỏ đặt trong xe kéo sẽ tính toán chiều sâu trung bình cho mỗi vệt xe đi qua và lưu trữ số liệu đo trên băng từ.
Kết quả đo được gọi là chiều sâu kết cấu và là giá trị trung bình trên mỗi đoạn liên tục, vì vậy giá trị đi được bằng thiết bị này thường nhỉ hơn giá trị của phương pháp rác cát.
Thiết bị hoạt động với tốc độ tới 80km/h. Nó có thể thí nghiệm với tốc độ đến 150km/h. Toán tử ghi thông tin với dạng mã trên băng dữ liệu để làm cho dễ nhận ra vị trí thử và các nét đặc biệt khác, như các ngã ba, các đoạn cong hoặc các lần máy tính phân tích dữ liệu sẽ cho phép kỹ sư sử dụng thông tin theo các cách khác nhau. Độ chính xác của thiết bị đo chiều sâu cấu trúc tốc độ cao đã được khẳng định. Báo cáo đã đưa ra “trường hợp xấu nhất” để đánh giá các phép đo sử dụng phương pháp tiêu chuẩn được dựa trên cơ sở dữ liệu đã thu được từ việc quyết định bởi người hoạt động thiếu kinh nghiệm thực hiện trong các điều kiện thời tiết không thuận lợi.
Các phép thử chính xác hơn cần thực hiện thêm trong điều kiện thời tiết bình thường, yêu cầu nhân viên thí nghiệm có nhiều kinh nghiệm.
Tương quan thực nghiệm giữa phương pháp đo cấu trúc bề mặt tốc độ cao SMTD và chiều sâu trung bình cát H (mm) trong phương pháp rắc cát đã được thiết lập cho mặt đường bê tông nhựa, được thể hiện ở phương trình sau:
SMTD = 0,41H + 0,41 H = 2,42 SMTD – 0,98
H: Chiều sâu trung bình cát từ 1,00 đến 2,00 mm