CURS 4.
Investigarea caracteristicilor de suprafaţă. Rugozitatea
Rugozitatea Rugozitatea este caracteristica suprafeţei de rulare de a prezenta asperităţi care să garanteze parcursul fără riscul derapajului printr -o bună aderenţă între pneu şi cale. Valoarea coeficientului de frecare dezvoltat în zona de contact dintre ro ată şi suprafaţa de rulare depinde de viteza de circulaţie, de capacitatea de evacuare a apelor de suprafaţă, atât a îmbrăcăminţii (macrotextură , microtextura ), cât şi a
pneurilor , precum şi de natura şi ş i de starea îmbrăcăminţii rutiere Se constată că o îmbrăcăminte mai aspră (tratament nou) este mai eficientă în circulaţie la orice nivel de viteză, în timp ce una de tip mortar asfaltic poate fi circulată în condiţii de siguranţă numai la viteze mici.
Imbrăcăminţile cu grad mare de uzură, indiferent de tipul materialului utilizat, nu mai prezinta nici macrotextura şi nici microtextura necesare pentru dezvoltarea unui coeficent de frecare corespunzător . Metodele şi echipamentele pentru determinarea caracteristicilor de rugozitate ale suprafeţei de rulare sunt numeroase.
Rugozitatea geometrică sau macrotextura suprafetei In vederea măsurării rugozităţii geometrice se utilizează metoda înălţimi i
de nisip conform SR EN 13036-1. Metodologia de lucru indică aplicarea şi întinderea unui volum de 25 cm3 nisip cu granulaţia 0,16…0,315 mm pe suprafaţa de analizat, care a fost în prealabil curăţată cu o pensulă. Când nisipul ajunge să umple spaţiile dintre granulele care formează macrotextura până la nivelul vârfurilor granulelor, distribuit fiind pe o suprafaţa circulară, se măsoară diametrul acestei suprafeţe Inălţimea de nisip se calculează cu formula:
1
HS = vol. de nisip/ supraf. [mm] Calificativele pentru aprecierea supra feţei de rulare în raport cu valorile rugozităţii exprimate prin înălţimea de nisip sunt prezentate în Tabel 1.
Tab.1 Aprecierea rugozităţii prin valori ale înălţimii de nisip(HS) Inălţime nisip Starea suprafeţei de rulare măsurată (HS) [mm] 0.2 - textur ă fină, nerecomandată
0.2…0.4
- textură fină, pentru cazuri în care V < 80 km/h
0.4…0.8
- textură medie, 80 < V < 130 km/h
0.8…1.2
- textură grosieră , pentru viteze >120 km/h
>1.2
- textură foarte grosieră, recomandată pentru zone periculoase, cu polei frecvent
In urma unor studii efectuate în acest scop, s- a constatat că din eşantionul de tipuri de îmbrăcăminţi analizate, 60 % dintre îmbrăcăminţile cu tratamente bituminoase au prezentat valori HS > 1,2 mm, peste 70 % dintre îmbrăcăminţile
din beton de ciment şi 60 % din îmbrăcăminţile din beton asfaltic au realizat o rugozitate între 0,4 şi 0,8 mm, iar valorile cele mai reduse sunt prezentate, aşa cum era de aşteptat, de mortarele asfaltice şi şlamuri bituminoase.
Microrugozitatea sau aderenta suprafetei exprimată prin coeficientul de frecare
Determinarea rugozitatii sau aderentei prin intermediul coeficientului de frecare se
face cu ajutorul pendulului SRT (Skid Resistance Tester) conform
SR EN 13036-4. Aparatul permite aprecierea înălţimii h la care ajunge un pendul calibrat care cade de la înăţimea H, atinge (cu plăcuţa de cauciuc montată
2
la partea inferioară) suprafaţa de analizat şi o străbate pe lungimea L. Inălţimea h măsurată pe o scală gradată, depinde de starea de rugozitate, fiind cu atât mai mare, cu cât rugozitatea este mai redusă.
Fig. 1. Pendul SRT Suprafaţa este pregătită pentru determinare prin stropire cu apă, excesul fiind îndepărtat cu o pensulă. Coeficientul de frecare K se calculează cu relaţia:
K=
M(H h) PL
în care P - presiunea exercitată de pendul pe suprafaţa de analizat.
Tab. 2. Rezistenţa la alunecare măsurată cu pendulul SRT în raport cu starea suprafeţei de rulare Valoare SRT
> 65 55…65 45…55
<45
Starea suprafeţei de rulare - supr afaţă foarte bună, pentru trafic intens şi situaţii dificile - suprafaţă bună pentru trafic mijlociu - suprafaţă satisfăcătoare, numai pentru trafic redus şi condiţii favorabile (uscat) - suprafaţă mediocră, pericol derapare
3
Derapajul vehiculelor se poate realiza longitudinal, la manevre bruşte de frânare sau accelerare sau lateral, accidental, mai ales în curbe. Ca atare, este necesar să poată fi determinat coeficientul de frecare şi în această situaţie.
In veder ea stabilirea stării generale de rugozitate a îmbrăcăminţilor rutiere, atât pentru îmbrăcăminţi noi, cât şi pentru cele existente, aparatul GripTester permite
măsurarea
coeficientului
de
frecare
longitudinală.
Coeficientul de frecare longitudinală este definit ca fiind raportul dintre forţa reactivă a suprafeţei drumurilor asupra pneului şi forţa orizontală care acţionează asupra îmbrăcăminţii. Principiul de testare este cel al roţii frânate cu un grad de glisare constant, de ordinul 15%. Măsurătorile pot fi efectuate prin împingere ajungând la o viteză de aproximativ 5 km/h sau prin tractare, viteza de investigare fiind de
aproximativ 50 km/h. Rezultatele sunt prezentate s ub forma de fişe .
Fig. 2.
4
Relaţia care s-a putut stabili între valorile determinate cu tehnologia GripTester şi cele obţinute prin tehnologia SRT (Skidd Resistance Tester) a permis caracterizarea suprafeţei de rulare prin definirea unor valori admisibile pentru
coeficientul de frecare longitudinala (µ GT) conform Tabelului 3. Caracterizarea suprafetei de rulare in functie de coeficientul de frecare longitudinal (µ GT).
Tab. 3. Caracterizarea suprafetei de rulare in functie de coeficientul de frecare longitudinal (µ GT). Coeficientul
de
frecare
Caracterizarea suprafeţei de rulare
longitudinală, µ GT
µ GT 0,95
Suprafaţă bună, permite circulaţia cu viteze mai
mari de 80 km/h 0,75 µ GT < 0,95
Suprafaţă satisfăcătoare, permite circulaţia cu viteze până la 80 km/h
µ GT < 0,72
Suprafaţă nesatisfăcătoare, pericol de derapare
5
Echipamentele de tip Stradograf (SRM, SKIDDOMETER) măsoară coeficientul de frecare longitudinală (cu roata blocată) sau transversal (cu planul roţilor aflat
sub un anume unghi faţă de direcţia de mers). Vehiculul de testare este dotat cu roţi suplimentare de testare care se pot roti sub un unghi de 5 - 150C, un rezervor cu apă care are rolul de a umezi suprafaţa de rulare pe timpul testării (situaţia cea mai defavorabilă) şi echipamente electronice pentru înregistrarea datelor.
Fig. 3
Cum cheltuielile presupuse de deplasarea echipei de investigare şi a
aparaturii necesare sunt mari, se impune utilizarea unor vehicule dotate cu echipamente performante şi diverse pentru inves tigarea mai multor parametri în
6
acelaşi timp (inclusiv carotaje în structură sau terasament, metode speciale radar, termografie infraroşu, laser), procesarea datelor obţinute (calcul indici de degradare, aprecierea calităţii structurii) şi alimentarea băncilor de date cu valori
aduse la zi . Tab. 4 Echipamente complexe multifuncţionale Aparat şi Planeitate Profil Macrotextură Traseu ţara de transvers origine al (făgaşe) ARAN Profil, 13 pante Măsura
(Can)
ROAD RECON (Ja)
Releveu acc. captatori zgomotului longitudi vizual maselor cu între pneu- nale, suspendat ultrasune suprafaţa de transvers ale, raze e şi te lăţime rulare nesuspend 3,60 m de ate curbură Profil, Camera nu nu releveu captatori video filmat cu laser acoperă
pe şasiu
Laser RST (Sw)
distanţa
dintre şasiu
SIRST System (EU)
drum, captatori laser Profil
110
80
4,60
Profil, Lărgime Profil captatori 1,80 m, cu laser captatori laser pe şasiu Profil,
Viteză max. km/h
o lăţime
de m HRM System (GB)
Degradări
11 captatori laser,
Profil
Pante nu longitudi nale
80
şi
transvers ale Posibil Fisuri cu accesorii
20 90
-
şi lăţime
3,10 m 12 captatori cu infraroşu
nu
Pante nu longitudi nale
80
şi
transvers ale
7
Caracteristicile suprafeţei îmbrăcaminţilor bituminoase executate Determinarea caracteristicilor suprafeţei îmbrăcăminţilor bituminoase se efectuează în termen de o lună de la execuţia acestora, înainte de data recepţiei la terminarea lucrărilor. Micror ugozitatea se determină prin măsurarea cu pendulul SRT,macrorugozitatea se determina prin măsurarea rugozităţii geometrice HS,si
aprecierea globala a rugozitatii se face prin determinarea coeficientului de frecare (μGT). Caracteristicile rugozitatii suprafeţei îmbrăcăminţilor bituminoase şi condiţ iile tehnice de îndeplinit au fost anterior prevazute in SR EN 174 / 2009(anulat). In tabelele care urmeaza sunt prezentate prevederi ale unor standarde mai vechi , anulate , precum si caracterizarea calitatii suprafetelor conform AND 605 in tabelul 7. Tab 5. (SR EN 174 / 2009 inlocuit cu AND 605) Nr. crt.
1.
Condiţii de admisibilitate
Caracteristica
Metoda de încercare
Rugozitatea
- Rugozitatea cu pendulul
SR EN 13036-4
SRT, unităţi SRT: drumuri de clasă tehnică I…II ≥ 80 drumuri de clasă tehnică ≥ 70 III ≥ 60 drumuri de clasă tehnică
IV...V 2.
- Rugozitatea geometrică, HS, mm: drumuri de tehnică I…II drumuri de tehnică III drumuri de tehnică IV...V
3.
SR EN 13036-1
clasă ≥ 0,7 clasă ≥ 0,6 ≥ 0,55 clasă
- Coeficientul de frecare
Reglementări
(μGT):
în vigoare cu aparatul
drumuri de clasă tehnică
tehnice
de măsura Grip Tester
I…II ≥ 0,95 drumuri de clasă tehnică ≥ 0,7
III
8
Tab. 6. (STAS 8849 -83 , anulat ) Unitati SRT Inaltime nisip HS SRT ≥ 70 HS ≥ 0,6 55 ≤ SRT < 70 0,2 ≤ HS < 0,6 SRT < 55
Caracterizare suprafata Buna V > 80 km/h Satisfacatoare V< 80 km/h Nesatisfacatoare, pericol de derapare
HS < 0,2
Tab. 7 . ( Normativ AND605 ) Caracteristica
Nr. Crt.
Strat
Condiţii de admisibilitate* Uzura Legătura, (rulare) baza
Metoda de încercare
Aderenţa suprafeţei.– unităţi PTV • 1.
drumuri de clasă tehnică I…II
≥ 80
•
drumuri de clasă tehnică III
≥ 70
Încercarea cu pendul ( SRT) SR EN 13036-4
•
drumuri de clasă tehnică
drumuri de clasă tehnică I…II
≥ 1,2
Metoda volumetrică
•
drumuri de clasă tehnică III
≥ 0,6
MTD SR EN 13036-1
•
drumuri de clasă tehnică
≥ 0,67 ≥ 0,62 ≥ 0.57
AND 606
≥ 75
-
IV...V Adâncimea medie a macrotexturii, adâncime textură, HS mm • 2.
≥ 0,8
-
IV...V
3.
Coeficient de frecare (μGT): • drumuri de clasă tehnică I…II • drumuri de clasă tehnică III • drumuri de clasă tehnică IV-V
Se poate constata o marire a exigentelor in cazul masuratorilor directe, si o scadere a acestora in cazul masuratorilor mecanizate, bazate pe frecare. Acest ultim aspect a fost generat de rezultatele obtinute pe parcursul efectuarii masuratorilor la lucrarile noi in vederea receptiei. Se constata si modificara denumirilor , “microtextura” a devenit aderenta suprafetei” si “macrotextura” a devenit “ adancimea medie a macrotexturii”.
9
