ch−ơng v: một số thí nghiệm về ĐặC TíNH MặT ĐƯờNG
Đ5 các ph−ơng pháp xác định độ nhám mặt đ−ờng
- Độ nhám mặt đ−ờng bao gồm 2 thành phần:
+ Độ nhám vĩ mô: Đ−ợc tạo bởi độ gồ ghề của mặt đ−ờng + Độ nhám vi mô: Đ−ợc tạo bởi cấu trúc bề mặt cốt liệu
Độ nhám tạo nên năng lực chống trơn tr−ợt của mặt đ−ờng
IỊ Ph−ơng pháp xác định độ nhám mặt đ−ờng
- Ph−ơng pháp rắc cát: Xác định độ nhám vĩ mô - Ph−ơng pháp con lắc Anh: Xác định độ nhám vi mô
1) Ph−ơng pháp rắc cát
* Phạm vi áp dụng: Chỉ áp dụng cho mặt đ−ờng bê tông nhựa và bê tông xi măng. a/. Công tác chuẩn bị:
Dụng cụ và vật liệu thí nghiệm:
Cát thí nghiệm: dùng cát khô, sạch, tròn cạnh, cỡ hạt 0,15 - 0,3 mm, cát
đ−ợc đựng trong hộp kín.
Một ống trụ tròn bằng kim loại có đ−ờng kính trong là 20mm, chiều cao ống trụ là 79,5mm để đảm bảo dung tích của ống là 25 cm3, một đầu ống đ−ợc bịt kín.
Một bàn xoa cát dạng đĩa dẹt hình tròn bằng gỗ tốt có đ−ờng kímh 65mm,
có núm để cầm, mặt để xoa đ−ợc phủ bằng một tấm cao su dày 2-3mm
Một chổi mềm
Vị trí thử nghiệm: chọn tại vị trí vệt bánh xe, theo chiều xe chạỵ
Mật độ điểm đo:
- Khi tuyến đ−ờng cần đánh giá đ−ợc phân chia thành những đoạn đ−ợc xem là đồng nhất về nhám, phải dựa vào kết quả khảo sát thực tế ngoài hiện tr−ờng do các chuyên gia có kinh nghiệm thực hiện. Trên đoạn đồng nhất về độ nhám, chọn một đoạn đại diện có chiều dài từ 500 đến 1000 mét. Mỗi đoạn đại diện sẽ chọn tối thiểu 10 điểm đo /1 làn xẹ - Khi tuyến đ−ờng cần đánh giá không có đ−ợc các số liệu cơ sở để áp dụng cách chia mặt đ−ờng thành những đoạn đ−ợc xem là đồng nhất về nhám thì có thể đo rải đều trên toàn tuyến với mật độ trung bình tối thiểu 10 điểm đo / 1km / 1 làn xe .
b/. Tiến hành thí nghiệm:
Hình 3.16 - Thí nghiệm rắc cát xác định độ nhám vĩ mô mặt đ−ờng
Tại vị trí thí nghiệm: tiến hành làm vệ sinh đảm bảo mặt đ−ờng sạch, khô ráọ
- Đong đầy cát vào ống đong đổ cát tại vị trí thí nghiệm bằng cách dựng úp ống trụ và gõ nhẹ vào thành ống cho cát ra hết.
- Đổ cát từ ống đong lên mặt đ−ờng và dùng bàn xoa, xoa đều cát từ trong ra ngoài theo hình xoắn ốc để tạo thành một mảng cát tròn liên tục, cát lấp đầy các khe hở trên mặt đ−ờng và ngang bằng với đỉnh hạt cốt liệụ
- Đo đ−ờng kính của mảng cát. Đ−ờng kính mảng tròn cát đ−ợc đo theo hai h−ớng vuông góc với nhaụ Lấy giá trị trung bình cộng hai trị số đ−ờng kính đã đo và làm tròn đến từng 5mm để làm trị số đ−ờng kinhd tính toán.
c/. Tính toán xử lý kết qủa.
Độ nhám bề mặt đ−ợc biểu thị bằng giá trị chiều dày trung bình lớp cát nằm trong các
khe hở đ−ợc tính nh− sau: 2 . 4 d V HiTB π ì = , (mm) Trong đó:
H: chiều dày trung bình lớp cát, (mm).
V: thể tích cát đã biết (25cm3), tính theo mm3
d: đ−ờng kính trung bình vòng tròn cát (mm).
Chiều sâu trung bình cấu trúc vĩ mô của đoạn mặt đ−ờng đ−ợc xem là đồng nhất, đ−ợc tính bằng trung bình số học của tất cả các giá trị đo trên đoạn đó:
n H H n i iTB TB ∑ = = 1 , (mm)
Bảng 3.4 - Tiêu chuẩn quy định về giá trị chiều sâu trung bình cấu trúc vĩ mô của mặt đ−ờng đo bằng ph−ơng pháp rắc cát
Chiều sâu trung bình HTB, (mm) Phạm vi áp dụng Khu vực có tổng l−ợng m−a trung
bình/năm <1300mm Khu vực có tổng l−ợng m−a trung bình/năm >1300mm Vận tốc xe chạy V ≤ 80 km/h 0.2 ≤ HTB < 0.3 0.2 ≤ HTB < 0.4 80 km/h < V ≤ 120 km/h 0.3 ≤ HTB < 0.7 0.4 ≤ HTB < 0.8 V > 120 km/h 0.8 < HTB≤ 1.1 0.8 < HTB≤ 1.2 Đ−ờng qua nơi địa hình khó
khăn, nguy hiểm HTB > 1.1 HTB > 1.2
2) Thiết bị kiểu chuỳ lắc (thiết bị con lắc Anh): ạ Đặc điểm:
- Ph−ơng pháp thí nghiệm này cho phép xác định độ nhám của mặt đ−ờng phụ thuộc vào cấu trúc vi mô của bề mặt áo đ−ờng bằng cách đo hệ số ma sát tr−ợt trung bình của con lắc mang tấm cao su tiêu chuẩn, dao động lắc tr−ợt trên mặt đ−ờng.
- Ph−ơng pháp thí nghiệm này mô phỏng sức kháng tr−ợt giữa bánh xe ô tô và mặt đ−ờng khi xe chạy với tốc độ 50 km/h, đ−ợc sử dụng để nghiệm thu mặt đ−ờng mới hoặc khi đánh giá chất l−ợng của đ−ờng hiện đang khai thác có lớp phủ mặt là bê tông nhựa hoặc bê tông xi măng.
b. Cấu tạo thiết bị đo:
Thiết bị con lắc đo nhám có trọng l−ợng khoảng 12~14kg gồm các bộ phận chính sau: - Giá đỡ là một bệ có gắn bọt thủy tròn, có ba chân, có thể điều chỉnh đ−ợc để đảm bảo trục thẳng đứng của thiết bị luôn trùng với ph−ơng thẳng đứng của dây dọị Trục thẳng đứng có núm (B) điều chỉnh cao thấp để nâng hạ con lắc lên xuống, tạo cho tấm tr−ợt tiếp xúc với bề mặt thử nghiệm theo một chiều dài tr−ợt quy định
- Con lắc có gắn tấm tr−ợt của thiết bị nặng 1500 ± 30 gam. Phần d−ới bụng của con lắc có tấm tr−ợt bằng nhôm gắn cao sụ Hệ thống lò so và đòn bẩy của con lắc sẽ cho một tải trọng tr−ợt chuẩn trung bình là 2500 ± 100 gam, tác động lên tấm tr−ợt đế cao su có kích th−ớc 6,35 x 25,4 x 76.2 mm , truyền xuống bề mặt thử nghiệm.
Hình 3.18 - Cấu tạo thiết bị con lắc đo độ nhám
c. Nguyên lý làm việc:
- Thiết bị đo nhám mặt đ−ờng kiểu con lắc xách tay có một tấm cao su nằm bên d−ới bụng của con lắc. Khi dao động trên mặt đ−ờng, tấm cao su đ−ợc một lò xo tì xuống mặt
Tay xách
Tấm tr−ợt cao su
Thang đọc độ nhám SRT
Kim chỉ kết quả đo
Núm ( E ) điều chỉnh vòng ma sát ốc điều chỉnh mặt fẳng ngang Bọt thuỷ tròn Núm (C ) hãm giữ con lắc Trục dẫn h−ớng cụm con lắc Quả đối trọng Con lắc Núm điều chỉnh con lắc lên xuống Vị trí 1 Tấm tr−ợt gắn đế cao su Th−ớc dẹt đo chiều dài đ−ờng tr−ợt Điều chỉnh kém Điều chỉnh tốt
đ−ờng một lực đã đ−ợc định tr−ớc và sẽ tr−ợt trên mặt đ−ờng với một chiều dài đ−ờng tr−ợt quy định.
- Theo định luật bảo toàn năng l−ợng thì : độ cao văng lên của con lắc sau khi tr−ợt trên mặt đ−ờng phụ thuộc vào mất mát năng l−ợng do ma sát tr−ợt của con lắc với mặt đ−ờng. Bởi vậy có thể tính đ−ợc hệ số ma sát tr−ợt (ϕ) của tấm cao su với mặt đ−ờng theo biểu thức sau :
w ( H - h ) ϕ = --- P L
Trong đó :
W : Trọng lực của con lắc , daN
H : Chiều cao nâng lên ban đầu của trọng tâm con lắc , mm
h : Chiều cao văng lên của con lắc sau khi tr−ợt trên mặt đ−ờng, mm P : Lực tác động trung bình của con lắc xuống mặt phẳng tr−ợt, daN L : Chiều dài đ−ờng tr−ợt qui định của con lắc trên mặt phẳng tr−ợt, mm . Độ nhám của mặt đ−ờng đo bằng thiết bị con lắc (SRT = Skid Resistance Truser) đ−ợc xác định theo biểu thức :
SRT = ϕ x 100 %
- áp dụng trong điều kiện xe chạy trên đ−ờng ẩm −ớt với v = 50 km/h.
Phần 2