Йўл қопламаси юзасининг илашиш сифатига таъсир қиладиган тавсифлари тахлили

Мақолада йўл қопламаси юзасининг тавсифлари, макротекстура, микротекстура ва ушбу кўрсаткичларни илашиш сифатига таъсири ҳамда ўлчаш усуллари бўйича тахлиллар келтирилган. Тахлил натижалари асосида илашиш сифатини баҳолашнинг янги усулини ишлаб чиқиш бўйича тавсия берилган.

Калит сўзлар: йўл қопламаси юзаси, макротекстура, микротекстура, илашиш сифати.

В статье приведены характеристики поверхности дорожного покрытия, макротекстура, микротекстура и анализ влияния этих показателей на сцепные качества, а также методы измерения. По результатам анализа даны рекомендации по разработке нового метода оценки сцепного качества.

Ключевые слова: поверхности дорожного покрытия, макротекстура, микротекстура, сцепного качества.

Автомбоиль йўлларида ҳаракат хавфсизлигини таъминлашга катта таъсир қиладиган омиллардан бири бу қоплама юзасининг илашиш сифатидир. Йўл шароити сабабли юзага келган йўл транспорт ҳодисалари (ЙТХ) статистикасининг таҳлилларига асосан илашиш сифати таминланмаслиги 40 % гача (ЙТХ) ни содир бўлишига сабаб бўлади [1]. Ушбу кўрсаткич йўл қопламаси юзасининг муҳим хусусияти бўлиб, автомобиль билан қоплама юзаси орасидаги ўзаро таъсирини ифодалайди. Автомобиль ва йўл қопламаси орасидаги ўзаро таъсир жараёнида илашиш кучи муҳим ахамиятга эга. Чунки илашиш кучи автомобилни хавфсиз секинлашиши ва тўхташини таминлайди. Шина билан қоплама юзаси орасидаги контакт зонада хосил бўладиган илашиш кучига сирпанишга қаршилик дейилади [2]. Илашиш сифати қоплама юзасининг хусусиятлари яъни микротекстура, макротекстураларга боғлиқ [3].

Қоплама юзасининг микротекстураси қоришма таркибидаги агригатларнинг бир бўлаги ҳисобланади. Тош материали юзасидаги зарралар шина резинаси ва қоплама юзаси орасидаги контактни бошқаради. Ушбу кўрсаткич харакат тезлиги 50 км/соатдан паст бўлган йўлларда илашиш коэффициентини таминлашга катта хисса қўшади [4]. Микротекстура микронларда ўлчанади ва тош материлларнинг минералогик хусусиятларига боғлиқ.

Макротекстура қоплама юзасининг каттароқ масштабдаги ғадир будирликларни акс эттириб, илашиш коэффициентини гистерезис хусусиятларига тасир қилади. Ушбу ғадирбудурликлар агригат қисмлари орасидаги бўшлиқлар билан ифодаланади. Уларнинг ўлчамлари қоришма таркибидаги материлаллар фракциялари ва қоплама қуриш жараёнида юзага ишлов бериш усулларига боғлиқдир [5].

Йўл қопламаси юзасининг микротекстура ва макротекстурага ажратилиши хамда шу кўрсаткичларни илашиш сифатига боғлиқлиги жуда кўп тадқиқотчилар томонидан ўрганилган. Олиб борилган тадқиқотларда асосан учта параметрга урғу берилган: қоплама юзаси текстурасининг ўлчами, фракциялар оралиқлари ёки зичлиги ва шакллари. Сув қочириш механизми бўйича зичлик параметри қолган икки параметрга қараганда ахамияти пастроқ эканлиги [6] да исботланган. Қоплама юзасини ўрганишда фрактал структураларни қўллаш бўйича ҳам тадқиқотлар олиб борилган [7]. Бунда юзадаги чуқурликлар ва зичликни илашиш коэффициентига боғлиқлигини аниқлаш моделлари ишлаб чиқилган. Йўл қопламаси юзасининг текстураси унинг ўлчамларига асосан икки турга ажратилган яъни микротекстура ва макротекстура [8]. Микротекстура қоплама юзаси ғадирбудурлигининг баландлик ўлчамлари 0.5 мм ва макротекстура эса 0.5 мм дан катта ўлчамдаги юза ғадирбудурликларини ўз ичига олади. Йўл кенгашлари бўйича доимий халқаро асотсация (ЙКБДХА) томонидан ишлаб чиқилган турли тўлқин узунликдаги қоплама юзаси хусусиятларига асосланган юзси текстурасининг категориялари (1-расм) да келтирилган [9].

Макротекстура ва микротекстура ҳамда шинани илашиш жараёни (2-расм) да келтирилган. Юқорида келтирилган қоплама юзаси текстурасиниг икки кўрсатктчи нафақат илашиш сифатига, балки бошқа омилларга хам таъсир қилади. Ёмғирли даврларда қоплама юзаси ва автомобиль шинаси орасида хосил бўладиган аквапланирования ходисасини олдини олиш учун ҳам қоплама юзсида етарли даражада макротекстурани таъминлаш керак.

2 расм. Макротекстура ва микротекстура ҳамда, шинани илашиш жараёни

Шунингдек, етарли даражадаги қоплама юзасининг макротекстураси, илашишниг гистерезис компонентини ошириши натижасида илашиш сифати яхшиланишига сабаб бўлади [10]. Бундан ташқари текстура ва аквапланирования ходисаси орасидаги боғлиқликга харакат тезлигини ҳам тасири мавжуд.

Микротестура хам илашиш сифатини таминлашда муҳим ахамият касб этиб, нам қоплама юзси билан шина орасидаги контактни сақлашга катта хисса қўшади. Бунда майда ғадирбудурлик ўлчамлари юзада юпқа сув қатламини хосил бўлишини олдини олади. Қоплама юзасида юпқа сув қатламини сиқиб чиқарилиши ва илашиш кучини ортиши учун етарли даражадаги микротекстура талаб этилади [11]. Микротекстура таркибига кирувчи майда заррали ғадирбудурликларнинг шакллари ва ўлчамлари сув қочириш жараёнини назорат қилади. Ушбу ходиса бир нечта тадқиотчилар томонидан ўрганилган [11,6,12,13].

Перолли [14] томонидан турли қопламалар юзасидаги илашиш сифати ва юзадаги сув чуқурлиги орасидаги боғлиқликлар ўрганилган. Турли макро ва микротекстурага эга қоплама юзаларида илашиш сифатлари хам турли даражада эканлиги [14] да олиб борилган тадқиқотларда тушунтирилган.

Қоплама юзасининг микро ва макротекстурасида харакат тезлигини ўзгариши ҳисобига ҳам илашиш сифати турлича эканлиги тадқиқ қилинган [14]. Илашишга қаршилик қийматини микротестура белгилайди ва тезликнинг ошиши натижасида илашига қаршиликни камайиши эса макротекстурага боғлиқдир (3-расм). Юқори тезликда макротекстура сувни қочирилиши ва илашиш сифатига ижобий таъсир қилади. Бошқа жихатдан паст харакат тезлигидаги илашиш сифатини таминлашда микротестура муҳим ахамият касб этади [15, 16].

Аввал олиб борилган тадқиотларга асосан йўл қопламаси юзасининг макро ва микротекстураси 4 синфга ажратилган: [17].

А-силлиқ ва сайқалланган юза яъни миротекстура ва макротекстура ҳам мавжуд эмас.

Б-силлиқ ва майда ғадирбудир юза яъни микраткестура мавжуд аммо макротекстура мавжуд эмас.

С-норавон ва сайқалланган юза яъни микротекстурасиз аммо макротектура мавжуд.

Д -норавон ва майда ғадирбудир юза яъни микротестура ва макротекстура ҳам мавжуд.

Баъзи тадқиқотларда эса қоплама юзаси параметрларини уларнинг пик ниуқталари оралиғидаги тўлқин узунликлари ва амплитудалари диапазонига боғлиқ холда микроғадирбудирлик, макроғадирбудирлик ва мегағадирбудирликка ажратилган. Ушбу параметрлар қуйидаги (1- жадвал)да келтирилган [18].

1 жадвал

Йўл қопламаси юзсини ҳусусиятларини ғадирбудирлик параметрлари қийматига боғлиқ холдаги классификацияси

Йўл қопламаси юзасининг текстурасини ўлчаш юқорида келтирилган параметрлар яъни тўлқин узунлик ва амплитудаларни аниқ ўлчашни талаб этади.

Йўл қопламасини тадқиқ қилиш бўйича олиб борилган илмий ишларда, қоплама юзасининг миротекстураси, макротекстураси хамда уларни илашиш коэффициентига боғлиқлиги бўйича тадқиқотларга катта этибор қаратилган [19]. Хозирги кунда текстурани ўлчашнинг бир нечта ўлчаш қурилмалари ва усуллари мавжуд уларни қуйидаги классификацияга ажратишимиз мумкин (4-расм). Қоплама юзасининг макротекстураси одатда турли материлаллар (қум, шиша доналари ёки суюқлик)ни юзага тақсимлаб, хажмларини ўлчаш орқали аниқланади ва «хажмий» усул деб аталади. Ўзбекистон шароитида «қумли доғ» усули кенг тарқалган.

4 расм. Хозирги кунда текстурани ўлчаш қурилмалари ва усуллари классификацияси

Ўлчанган маълумотлар асосида текстуранинг ўртача чуқурлиги (ТЎЧ) кўрсаткичи аниқланади [12]. Макротексиурани аниқлашнинг яна бир усули «суюқликни сизиши» бўлиб, қоплама юзасининг сув четлата олиш қобилиятини аниқлашга кўпроқ талуқлидир. Бунда махсус шафоф цилидрсимон идиш ва халқасимон резинадан фойдаланилади. Идиш ичига сув тўлдирилиб қоплама юзасига чиқарилади ва сувни тақсимланиш вақти ёзиб олинади. Ёзиб олинган сувни сизиш вақт қоплама юзаси макротекстурасига боғлиқлигини кўрсатади [20].

Ахборот коммуникацион технологияларни ривожланиши натижасида бошқа сохалар каби йўл қопламалари юзаси хусусиятларни аниқлашнинг янги ўлчаш усуллари ишлаб чиқилди ва такомилаштирилмоқда. Жумладан лазер нурига асосида ўлчаш технологиялари ёрдамида макротекстурани аниқлаш мумкин. Бунга мисол тариқасида лазерли кичик турдаги текстура ўлчаш қурилмалари ва «Селком лазер тизимлари» ҳамда юқори тезликда ўлчаш имкониятига эга контактсиз оптик қурилмаларни келтириш мумкин. Ушбу қурилмлар ёрдамида макротекстурани автомобилнинг йўлдаги харакатланадиган тезлигида ўлчаш имконияти мавжуд [21].

Микротекстурани ўлчаш усуллари сайқалланган тош қийматини аниқлаш, турли ўлчамлардаги лазер сканерлар, стерео фотография ва суратларни қайта ишлашдан иборат [22].

Юқорида келтирилган усулларнинг афзаллик ва камчиликлари мафжуд [23]. «Қумли доғ» усулининг афзаллиги жудда арзон ва содда ҳамда илашиш сифати малумотларини таминлаш имкониятига эгалидир. Аммо ўлчаш ишлари учун жуда катта вақт, меҳнат талаб этилади ҳамда йўлларда харакатни тартибга солишни талаб этади ва фақатгина кичик майдонда макротекстурани ўлаш билан чегараланади. Шу билан бирга йўлларни кенг миқиёсда ўлчаш имкони йўқлигидир.

«Суюқлик сизиши» усулининг афзаллиги ўлчаш ишлари содда ва қурилманинг баҳоси арзон ҳамда ёғингарчилик холатдаги аквапланирования ходисаси кўрсаткичларини баҳолаш имконияти мавжуд. Камчиликлари эса, ғовак материаллардан қурилган қопламалар учун мос усул эмаслиги, ўлчаш ишлари учун кўп вақт ва йўлдаги харакатни тартибга солишни талаб этиши, натижалар жуда кичик юзалар учун баҳоланиши ҳамда ўртача профил чуқурлиги кўрсаткичлари билан паст даражада боғлиқликка эгалигидир.

Лазер нурига асосланган тизимларнинг афзаллик томонлар бу контаксиз ўлчаши, юқори тезлик ва иш унумдорлик, агргатлар ўлчамлари хақида кенг малумотларни бера олиши. Аммо асосий камчиликларидан бири фақатгина агригатларни ўлчамини аниқлай олади ва қурилма қимматбахолигидир.

Микротексткрани «Сайқалланган тош қиймати» усулининг афзаллик томони киритик бўлган участкалардаги яъни чоррахалар, светофорлар яқинидаги қопламалар учун илашиш сифатини таъминлашда фойдаланиладиган материлалларни аниқлаш имкони мавжудлиги ҳамда Британия маятниги қурилмаси кўрсаткичи билан боғлиқлиги юқорилигидадир. Шу билан бирга микроструктурани бевосита ўлчаш имкониятига эга эмас. Бундан ташқари ўлчаш ишлари чекланган участкалар учунгина амалга оширилади.

Турли ўлчамдаги лазер сканнер ҳам қоплама юзасининг микротекстураига тегишли бўлган жуда кенг миқиёсдаги маълумотларни ўлчаш имкониятига эга, аммо камчиликларидан бири ўлчаш жараёнида қопламанинг ёруғлик тасирида нур қайтариш даражаларига сезгирлиги мавжуд. Ўлчанган текстура маълумотларини сонли фильтерлар орқали аниқлик даражасини ошириш энг муҳим масала ҳисобланади.

Қоплама юзасининг илашиш сифатига таъсир қиладиган асосий тавсифлари бу макротекстура ва микротекстура бўлиб, ушбу кўрсаткичларни биргаликда тадқиқ этиш талаб этилади.

Харакат тезлиги паст бўлган участкалар ва шаҳар йўлларида илашиш сифатини оширишда микротекстура, макротекстурага нисбатан юқор аҳамиятга эга.

Макротестура ва микротекстурани аниқлашнинг мавжуд усуллардан лазер нурига асосланга ва оптик усуллар ёрдамида ўлчанган маълумотларини қайта ишлашни такомиллаштириш зарур. Ушбу малумотлар асосида йўлнинг нафақат кичик участкаларида балки, бутун тармоқ бўйича илашиш сифатини баҳолаш имконини берадиган янги усулларни ишлаб чиқиш тавсия этилади.

Адабиёт:

1. A. S. Khalmukhamedov (2018) «Research of coefficient of clutch of highways of the Republic of Uzbekistan»,The Scientific Journal of Vehicles and Roads: Vol. 2018: Iss. 2, Article 13.
2. Noyce, D.A., et al. (2005) Incorporating Road Safety into Pavement Management: Maximizing Asphalt Pavement Surface Friction for Road Safety Improvements. Draft Literature Review and State Surveys, Midwest Regional University Transportation Center (UMTRI), Madison.
3. Kummer, H. and Meyer, W. (1963) Penn State Road Surface Friction Tester as Adapted to Routine Measurement of Pavement Skid Resistance. Road Surface Properties, 42nd Annual Meeting, 7–11 January 1963, 1–31.
4. T. Fwa. (2006) The Handbook of Highway Engineering. United States of America: Taylor & Francis Group, 2006.
5. Roberts, F., et al. (1996) Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design, and Construction. Vol. 8, National Asphalt Pavement Association, Research and Education Foundation, Lanham.
6. Taneerananon, P. and Yandell, W. (1981) Microtexture Roughness Effect on Predicted Road-Tyre Friction in Wet Conditions. Wear, 69, 321–337.
7. Kokkalis, A.G. and Panagouli, O.K. (1998) Fractal Evaluation of Pavement Skid ResistanceVariations. I: Surface Wetting. Chaos, Solitons & Fractals, 9, 1875–1890.
8. ASTM E 867. 2012. Standard terminology relating to vehicle–pavement systems. West Conshohocken, PA: ASTM International.
9. International PIARC Experiment to Compare and Harmonize Texture and Skid Resistance Measurements. PIARC World Road Association, Report of PIARC Technical Committee on Surface Characteristics, Paris and Madrid, 1995
10. Ergun, M., Iyinam, S. and Iyinam, A.F. (2005) Prediction of Road Surface Friction Coefficient Using Only Macro- and Microtexture Measurements. Journal of Transportation Engineering, 131, 311–319.
11. Do, M.-T., Zahouani, H. and Vargiolu, R. (2000) Angular Parameter for Characterizing Road Surface Microtexture. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 1723, 66–72.
12. Rhode, S. (1976) On the Effect of Pavement Microtexture and Thin Film Traction. International Journal of Mechanical Sciences, 18, 95–101.
13. Savkoor, A. (1991) Paper VIII (iii) Tribology of Tyre Traction on Dry and Wet Roads. Tribology Series, 18, 213–228.
14. Pelloli, R. (1977) Road Surface Characteristics and Hydroplaning. Transportation Research Record, 624, 27–32.
15. Hall, J.W., et al. (2009) Guide for Pavement Friction. National Cooperative Highway Research Program, Transportation Research Board of the National Academies.
16. Gallaway, B.M., Rose, J.G. and Schiller Jr., R. (1972) The Relative Effects of Several Factors Affecting Rainwater Depths on Pavement Surfaces. Highway Research Record, No. 396, 59–71.
17. Slimane, A.B., Khoudeir, M., Brochard, J. and Do, M.-T. (2008) Characterization of Road Microtexture by Means of Image Analysis. Wear, 264, 464–468.
18. И. И. Леонович, С. В. Богданович. (2012) Диагностика автомобильных дорог: учеб. пособие. Минск: БНТУ, 2012. — 226 с.
19. Henry, J.J. (2000) Evaluation of Pavement Friction Characteristics. Vol. 291, Transportation Research Board.
20. Abe, H., et al. (2001) Measurement of Pavement Macrotexture with Circular Texture Meter. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 1764, 201- 209.
21. Jayawickrama, P., Prasanna, R. and Senadheera, S. (1996) Survey of State Practices to Control Skid Resistance on Hot-Mix Asphalt Concrete Pavements. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 1536, 52–58.
22. Johnsen, W.A. (1997) Advances in the Design of Pavement Surfaces. Worcester Polytechnic Institute.
23. Mataei, B., Zakeri, H., Zahedi, M. and Nejad, F.M. (2016) Pavement Friction and Skid Resistance Measurement Methods: A Literature Review. Open Journal of Civil Engineering, 6, 537–565.