Aszfalt útburkolatok egyenletessége I. – Az egyenletesség fogalma, mérésének eszközei

Szakcikkek - 2010-01-25 11:25:19 nyomtatás cikk nyomtatása



Mi az: minden nap rámászunk, de igazából csak akkor foglalkozunk vele, mikor felráz álmunkból? Ha Ön elhanyagolt háziasszonyokat vizionált, ki kell ábrándítsam: téved. Cikksorozatunk az aszfalt útburkolatokkal, azon belül is az egyenletesség kérdéskörével foglalkozik.

Az útburkolat egyenletességének fontossága

Az útburkolat egyenletessége, simasága talán a teljesítmény legfontosabb jelzője az utazóközönség nézőpontjából.

Az egyenletes útburkolatok használhatósága és teljesítőképessége szintén jobb, mint az egyenetlen útburkolatoké. Az úthasználók nagyobb megelégedésén túl az egyenletes útburkolatok a járművek hatékonyabb mozgását is lehetővé teszik és biztonságosabb a használatuk; ezen kívül fokozza az üzemanyag felhasználás hatékonyságát. Továbbá bebizonyosodott az is, hogy az útburkolat magas fokú kezdeti egyenletessége jelentős hatással van a burkolat későbbi egyenletességére és hozzájárul az útburkolat élettartamának megnövekedéséhez .

Az egyenletesség meghatározása

A felület tulajdonságainak jellemzésekor az „egyenletesség” és az „egyenetlenség” fogalmakat gyakran egymás helyett használják, de ezek valójában ugyanazon skálának a két végét jelentik. Az egyenletesség fogalmat valamivel gyakrabban használják, talán mert ennek pozitívabb a jelentése, de tulajdonképpen az egyenetlenség az, amit egy útburkolaton mérnek; az egyenletesség valójában az egyenetlenség hiánya. Egyéb, az útburkolat egyenletességének jellemzésére szolgáló kifejezések például a „simaság” és a „szabályosság”.

Az ASTM (2001) a következők szerint definiálja az egyenetlenség fogalmát:

Egy felület eltérése a szabályos sík felülettől olyan jellemző méretekkel, amelyek befolyásolják a járműdinamikát, a közlekedés minőségét és a vízelvezetést, ilyen például a hosszirányú profil, a keresztirányú profil és a keresztirányú esés.

Az úthasználók számára a hosszirányú profilban található hosszirányú eltérések a legfontosabbak . Az útburkolat egyenetlenségét általában a következő képen adják meg: egy meghatározott síktól való eltérések összege egy adott hosszúságú hosszirányú profilban. Ezek a profilban található eltérések több különböző hullámhosszból (vízszintes távolság az eltérések között) és amplitúdóból (az eltérések függőlegesen mért magassága) állnak (lásd ábra).



Több tényező adja az útburkolat felszínének egyenetlenségét. A legáltalánosabb ok az útburkolat elhasználódása; a közönséges aszfalt burkolatnak az egyenetlenséget előidéző elhasználódásához tartoznak a fáradás miatti repedezés, a keresztirányú repedezés, a bordázódás és a feltorlódás. Az egyenetlenség az útépítés során is kialakulhat olyan tényezők miatt, mint a beépítésre váró aszfalt keverék túlzott szétosztályozódása, nem megfelelő alapozás, a nem egyenletes burkolási folyamat és építés során fellépő véletlenszerű eltérések.

Az egyenletesség mérésének és meghatározásának eszközei

Az évek során az Állami Autóút Ügynökségek számos különböző eszközt használtak az útburkolat egyenletességének a mérésére, kezdve a legegyszerűbb szintezőléccel, amellyel az útburkolat felszínének lokális eltérései mutathatók ki, egészen a lézer érzékelőkkel ellátott, nagy sebességű inerciális profilvizsgáló gépig, amely rögzíti az útburkolatban található tényleges szinteltérést. Továbbá általános gyakorlat az ügynökségek számára, hogy egy külön eszközt használnak az útépítés minőségének ellenőrzésére és egy másikat a már használatban lévő úthálózat ellenőrzésére. Új aszfalt útburkolatok építése esetében a profilográf az elsődlegesen használt eszköz az útburkolat kezdeti egyenletességének mérésére, mivel ezek azonnal alkalmazhatóak, amint a finiser elhagyta a burkolatot, ezáltal lehetővé téve a kivitelező számára a gyors visszajelzést. A aszfalt burkolatokon alkalmazhatóak még az újonnan kifejlesztett könnyűsúlyú profilvizsgáló gépek is közvetlenül azután, hogy a tömörítés befejeződött.

Az úthálózat egyenetlenségi állapotának ellenőrzésére olyan eszközöket alkalmaznak, amelyek képesek közúti sebességgel haladni. Ezeknek az eszközöknek a használata lehetővé teszi az ügynökségek számára, hogy jelentős mennyiségű adatot gyűjtsenek az egyenetlenségekről a teljes úthálózatuk területén, ezáltal hozzájussanak olyan információkhoz, amelyeket felhasználhatnak az úthálózatuk teljesítőképességének ellenőrzéséhez és az úthálózat helyreállítási terveinek elkészítéséhez. Egyre több és több ügynökség alkalmaz inerciális profilvizsgáló gépet ezekre a feladatokra. Hangsúlyoznunk kell azt, hogy legalábbis a múltban, a használatban levő eszközök nagyon különböztek a teljesítményük, pontosságuk, a megismételhetőség és az általuk mért útburkolat-egyenetlenségi jellemzők vonatkozásában.

A következő részben található a különböző típusú egyenetlenség-mérő eszközök működésének bemutatása.

Profilográfok

A profilográfok egy merev rúdból vagy keretből állnak segédkerekekkel, amelyek megadják azt az adatot, amihez képest mérhetőek lesznek az eltérések az eszközön közepén található „profilkerék” segítségével (Woodstrom 1990). A profilkerékhez egy mechanikus szalagos regisztrálókészülék csatlakozik, amely folyamatosan rögzíti a vizsgált útszakasz egyenetlenségeit. Habár a vizsgálat eredménye nem ábrázol valódi útprofilt, manuális vagy számítógépes módszerrel elemezhető és így kiszámítható egy átfogó „profil index”, illetve megadható az úthibák helye.

Két alapvető profilográf-típust használnak: a kaliforniai profilográfot (amelyet több gyártó is gyárt) és a Rainhart profilográfot. A kaliforniai profilográf 4-12 kerékkel rendelkezik, amelyek egy 7,6 méteres kerethez vannak rögzítve, míg a Rainhart eszköznek tizenkét segédkereke van egyenlő távolságban egymástól a 7,5 méteres kereten egymáshoz képest akár 560 mm eltolással azért, hogy minden kerék más nyomvonalon haladjon. Következésképpen a Rainhart eszköz az eszköz teljes hossza mentén és 1,118 mm-es szélességben adja meg az adatot, míg a kaliforniai típus esetében az adat megadása majdnem a 7,6 méteres rúd végénél
történik. A profilográf 0,3 és 23 méter közötti hullámhosszokat mér, felerősítve vagy gyengítve a hullámhosszokat, amelyek a profilográf hossz tényezői. Az ábra a Kalifornia-típusú profilográfot ábrázolja.



A profilográfokat eredetileg a portlandbeton burkolat (PCC, portland concrete pavement) építésének minőségi ellenőrzéséhez fejlesztették ki. A felépítése miatt a profilográf rövidebb hullámhosszok mérésére alkalmas, csakhogy az aszfalt burkolatra jellemző hullámhosszok gyakran meghaladják a 15,2 métert, így ezeket a hullámhosszokat a profilográf nem érzékeli.

A profilográfokat kizárólag az útépítés minőségellenőrzésére használják és mivel könnyűek, azonnal alkalmazhatóak, amint a finiser elhagyta az útburkolatot. A Kaliforniában az 1940-es és az 1950-es években végzett kiterjedt munkálatokat követően a profilográf tovább fejlődött és széles körben kezdték használni mind a portlandbeton, mind az aszfalt burkolatokon. Jelenleg huszonegy Állami Autóút Ügynökség írja elő a profilográfot az aszfalt útburkolatok kezdeti egyenletességének a mérésére.

A tényleges útprofil gyengítése és felerősítése megkérdőjelezte ennek az eszköznek az alkalmasságát az építés ellenőrzésére. Kulakowski és Wambold (1989) fejtette ki ezt a témát, amit az ábra is mutat. Ez az ábra szemlélteti azt a tényt, hogy a kaliforniai profilográf csökkenti a hullámhossz amplitúdóját 3 és 5,2 méter (10 és 17 láb) között és megnöveli a hullámhossz amplitúdóját 2,3 és 3 méter (7,5 és 10 láb) között és 5,2 és12,2 méter (17 és 40 láb) között.



Az említett amplitúdó növelés/csökkentés kérdésén kívül a profilográf a következő előnyökkel és hátrányokkal rendelkezik:

- Könnyű súly
- Alacsony költségek
- Analóg görbét készít az útburkolat egyenetlenségeiről
- Megadja az egyenetlenségek helyét
- A terepen dolgozó munkások által könnyen használható és megérthető

Hátrányok:
- Lassú haladási sebesség (3-5 km/óra)
- Pontatlanság
- Nem ad valódi útprofilt
- Előfordulhat, hogy a mérési eredménye nem egyezik az úthasználók
reakcióival
- Nem méri a nagy hullámhosszú egyenetlenségeket

Az úthatásokra történő reagáláson alapuló útburkolat-egyenetlenség mérő berendezések

Az ilyen típusú útburkolat egyenetlenség mérő berendezések egy az útburkolaton adott sebességgel közlekedő mechanikus eszköz dinamikus reakcióit mérik. Egy autó vagy egy utánfutó használható erre a célra, ahol a tengely függőleges irányú elmozdulásait mérik a jármű alvázához képest. A leggyakoribb ilyen típusú eszközök a Mays autós mérőberendezés (Mays Ride Meter), a Közúti Hivatal egyenetlenségmérő berendezése (Bureau of Public Roads (BPR) Roughometer) és a Portlandbeton Egyesület útburkolat vizsgáló berendezése (Portland Cement Association (PCA) Roadmeter).

Az úthatásokra történő reagáláson alapuló útburkolat-egyenetlenség mérő berendezésekkel elsődlegesen a használatban lévő közúthálózatról gyűjtenek adatokat a útkezelők számára, azonban néhány közútkezelő használja ezeket az eszközöket az egyenletesség ellenőrzésére új utak építésekor is . A jelentős egyenetlenségmérésbeli eltérések miatt ezeket az eszközöket rendszeresen kalibrálni kell.

Az úthatásokra történő reagáláson alapuló útburkolat-egyenetlenség mérő berendezések főbb előnyei és hátrányai a következők:

- Alacsony kezdeti és működési költségek
- Az adatok gyűjtése 80 km/órás sebességnél történik
- Meglehetősen pontos és megismételhető egyenetlenségi adatok gyűjthetők, ha az eszközt megfelelően és rendszeresen kalibrálják és karbantartják.

Hátrányai:
- Az egyenetlenségmérés eredményét nagyban befolyásolja a mechanikai
rendszer (a jármű típusa, a felfüggesztési rendszer tulajdonságai, a keréknyomás és a jármű súlyeloszlása) és a haladási sebesség.
- Az eszköz az egyenetlenség dinamikus hatását méri, de nem határozza meg a valódi útprofil jellemzőit.
- Szükség van az eszközök rendszeres, költséges és időigényes kalibrálására az eltérő sebességekhez és egyenetlenségi mértékekhez.
- Az egyes eszközök által végzett egyenetlenségmérési eredmények összehasonlíthatósága nem jó.

Inerciális profilvizsgáló berendezések

Az inerciális profilvizsgáló berendezések nagy sebességű eszközök, amelyek mérethűen adják vissza a „valódi” útprofilt. Ezek az eszközök érintkezés nélküli érzékelőket használnak (ultrahangos, lézer, infravörös vagy optikai), amelyekkel az alváz és az útfelszín közti relatív elmozdulásokat mérik. Ezeket az elmozdulási adatokat rögzítik, amelyek alapján a tényleges útprofil modellezhető. Ezt azután számos különböző módon lehet elemezni, hogy információkhoz jussanak az útburkolat egyenetlenségeiről és járhatóságáról.

Az inerciális profilvizsgáló berendezéseket általánosan útburkolat kezelési felmérésekhez használják, mert pontos eredményeket mér és gyorsan gyűjthetők a segítségével az adatok. Egy friss felmérés szerint majdnem minden Állami Autóút Ügynökség áttért ezeknek az eszközöknek a használatára az úthálózat ellenőrzéséhez és a legtöbb ilyen berendezés lézeres érzékelővel rendelkezik.

Korábban az inerciális profilvizsgáló berendezéseket nem használták építési egyenletesség ellenőrzésére a meglehetősen magas költségei miatt és a beton burkolatok esetében az igen nagy tömege miatt, amellyel egy ilyen jármű az új útburkolatra nehezedik. Azonban az elmúlt évtizedben jelentős előrelépés következett be a könnyűsúlyú inerciális profilvizsgáló berendezések fejlesztése terén, amelyek olcsóbbak, mint a teljes rendszerő inerciális profilvizsgáló berendezések és mind a aszfalt, mind a beton burkolatokon használhatóak röviddel az útburkolat lefektetése után. Amint az a 4. ábrán is látszik, ezek az eszközök a golfpályán is használt autók vagy terepjáró típusú járművek, amelyeket profilvizsgáló berendezéssel láttak el; maximum 32 km/óra sebességgel képesek haladni és könnyen használhatóak az építkezéseken



Az inerciális profilvizsgáló berendezések legfőbb előnye, hogy meglehetősen pontos és megismételhető profil méréseket végez, amelyek felhasználhatók az építkezések összehasonlítására és az úthatásokra történő reagáláson alapuló útburkolat-egyenetlenség
mérő berendezések kalibrálására. Az építkezések területén rövid idő alatt nagy mennyiségű egyenetlenség adatot képesek gyűjteni.

Ráadásul az általuk mért profilok felhasználhatók más eszközök, például a profilográf teljesítményének a szimulálására, ezáltal biztosítva a folytonosságot a jelenleg használt egyenletesség-mérő eszközökkel. Az egyik hátránya az inerciális profilvizsgáló berendezésnek az igen magas beruházási és működési költségei (a teljes méretű rendszernek) és az elektronikai és adatgyűjtő rendszerének az összetettsége.

Következő cikkünkben az egyenetlenség mérőszámaival, illetve az egyenletességi előírásokkal foglalkozunk.

Makrai Zoltán tanulmánya alapján
Konzulens: Dr. Balpataki Antal


A Szakcikkek rovat további cikkei:

Útrehabilitáció hidegmaró alkalmazásával IV.
Építőgépeken alkalmazott újszerű vezérlési módok XI.
Útrehabilitáció hidegmaró alkalmazásával III.
Földmunkagépek minőségi vizsgálata I.
Építőgépeken alkalmazott újszerű vezérlési módok X.



A gépnet.hu legfrissebb hírei:

Az SSAB öt új termékcsaládot vezet be az egyedi ügyféligények kielégítésére
Strenx acél: magasság határok nélkül
Melior Laser: beszállítói pozíció új iparágakban
Laser Plus: acél, ami tökéletes simaságot garantál
Ruukki Laser Plus – tökéletes sima felület a lézervágás után



Legolvasottabb a gépneten:

BOSCH DLE 50 digitális lézeres távolságmérő TESZT!
Új anyagtípus: bórral ötvözött acél
Prémium termékek és szolgáltatások prémium vevőknek
„Az év gépe 2010” választás nyertesei
Geotermikus hőerőmű Iklódbördöcén