جهاز التلميع المُسرّع لخلطات الأسفلت هو أداة اختبار متخصصة مصممة لتقييم مقاومة التلميع ومتانة الانزلاق لخلطات الأسفلت تحت تأثير أحمال المرور طويلة الأمد المُحاكاة. ويعتمد الجهاز على طريقة التلميع المُسرّع، حيث يقيس التغيرات في احتكاك السطح في مراحل التلميع المختلفة، مما يوفر بيانات موثوقة لتقييم أداء الرصف، وتصميم مواد الطرق، ومراقبة الجودة في هندسة الطرق السريعة.

أولاً: الغرض من المنتج ونطاق استخدامه

صُممت وصُنعت آلة التلميع المُسرّع لخلطات الأسفلت TD760-1 وفقًا لطريقة الاختبار T0760-2025 الخاصة بمقاومة تلميع خلطات الأسفلت، وبالرجوع إلى المعيارين BS EN 1097-8 وEN 1097-8. وهي أداة اختبار احترافية. يُستخدم الجهاز لمحاكاة عملية تلميع سطح خلطات الأسفلت تحت تأثير أحمال المرور طويلة الأمد. ومن خلال قياس معامل الاحتكاك للعينات في مراحل التلميع المختلفة، يُقيّم الجهاز أداء مقاومة التلميع ومتانة مقاومة الانزلاق لخلطات الأسفلت، مما يوفر بيانات موثوقة لتصميم مواد الرصف وتقييم أداء الطرق.

نطاق التطبيق:

مناسب لعينات الخلطات الإسفلتية المُشكّلة داخليًا (مثل الألواح بأبعاد 300 مم × 300 مم × 50 مم المُشكّلة بالطحن الأسطواني)، وكذلك لعينات الألواح المقطوعة ميدانيًا (الأسطوانات أو الألواح بقطر ≤ 225 مم وسُمك ≤ 50 مم).

يُمكنه إتمام عملية المعالجة المسبقة لسطح العينة بالرمل، والتلميع المُعجّل، وتحديد معامل الاحتكاك، كما يدعم تحليل أنماط انخفاض معامل الاحتكاك تحت دورات تلميع مختلفة (مثل 4500، 7500، 90000، إلخ).

ثانيًا: المعايير الفنية

١. نظام التلميع

يحتوي النظام على ثلاث بكرات تلميع مخروطية موزعة بالتساوي على محيط السطح. يتكون قلب البكرة من المعدن، بينما الطبقة الخارجية عبارة عن غلاف مطاطي (صلابة شور ٦٥A±٣A). ينقسم السطح إلى ثمانية أخاديد متساوية، بأبعاد ابتدائية تبلغ ٤٫٥ مم±٠٫٥ مم (عمق) × ٣٫٥ مم±٠٫٥ مم (عرض).

الحمل الرأسي الكلي لبكرات التلميع: ٣٩٢ نيوتن±٣ نيوتن؛

سرعة دوران التلميع: ٥٠٠ دورة/دقيقة±٥ دورة/دقيقة.

٢. نظام السفع الرملي

قطر الفوهة: ٦٫٣ مم ± ٠٫٢ مم؛

زاوية السفع على سطح العينة: ٧٥° ± ٥°؛

مسافة السفع: ٧٠ مم ± ٥ مم؛

سرعة دوران العينة: ٢٤ دورة/ثانية ± ٢ دورة/ثانية؛

ضغط هواء السفع: ٦٠٠ كيلو باسكال ± ٣٠ كيلو باسكال؛

منطقة السفع عبارة عن حلقة دائرية بعرض ٤٠ مم على سطح العينة.

3. وحدة تزويد سائل التلميع

يُستخدم مزيج من مسحوق الكوارتز والماء (62 غ ± 2 غ من مسحوق الكوارتز + 1 لتر من الماء)؛

درجة حرارة الماء: 20 درجة مئوية ± 5 درجات مئوية أثناء التلميع؛

يُرش المزيج باستمرار على سطح العينة من خلال فوهة مركزية؛

معدل تدفق مضخة الماء: 5.0 لتر/دقيقة ± 0.5 لتر/دقيقة؛

قطر الفوهة: 8.5 مم ± 0.5 مم.

4. نظام قياس معامل الاحتكاك

سرعة دوران رأس الاحتكاك: 50 دورة/ثانية ± 1 دورة/ثانية (يبدأ تدفق الماء عند التسارع إلى 45 دورة/ثانية ± 1 دورة/ثانية)؛

الحمل الرأسي: 253 نيوتن ± 3 نيوتن؛

درجة حرارة الماء: 14 درجة مئوية ± 2 درجة مئوية؛

معدل التدفق: 20 لتر/دقيقة ± 2 لتر/دقيقة؛

نطاق مستشعر العزم: 0-50 نيوتن متر، دقة ±0.2%، تردد أخذ العينات ≥100 هرتز؛

دقة قياس سرعة الدوران: ±2 دورة/ثانية؛

نطاق مستشعر الحمل الرأسي: ≥4 كيلو نيوتن، دقة ±0.2%.

٥. جهاز التثبيت

يدعم عينات لوحية بأبعاد ٣٠٠ مم × ٣٠٠ مم × ٥٠ مم أو عينات أسطوانية بقطر ≤ ٢٢٥ مم × ٥٠ مم؛

يشمل حامل عينة وحامل لوحة قياس معامل الاحتكاك القياسي؛

حجم اللوحة القياسي: ٣٠٠ مم × ٣٠٠ مم × ٧ مم؛

نطاق معامل الاحتكاك الاسمي: ٨-٢٠؛

الدقة: ±٣٪.

٦. نظام التحكم

لوحة تحكم رقمية مزودة بشاشة عرض، تتيح ضبط دورات التلميع، والعد اللحظي، ومراقبة السرعة والحمل وعزم الدوران؛

تدعم وظائف التحكم التلقائي، والإيقاف المؤقت اليدوي، والتوقف الطارئ.

٧. متطلبات الطاقة:

تيار متردد ٣٨٠ فولت ± ١٠٪ (نظام ثلاثي الأطوار بخمسة أسلاك)، ٥٠ هرتز؛

الطاقة الإجمالية: ≤ ٣ كيلوواط.

٨. أبعاد الجهاز (الطول × العرض × الارتفاع): ١٥٠٠ مم × ١٠٠٠ مم × ١٨٠٠ مم (بما في ذلك خزانة التحكم ونظام السكة التوجيهية).

٩. الوزن الإجمالي: ≈ ٥٠٠ كجم.

ثالثًا: التركيب الهيكلي للمعدات

يتكون الجهاز بشكل أساسي من الأنظمة الرئيسية التالية:

1. نظام السفع الرملي

يشمل فوهة (زاوية قابلة للتعديل حتى 75° ± 5°)، وصمامًا لتنظيم ضغط الهواء، وجهازًا لتدوير العينة (24 دورة/ثانية ± 2 دورة/ثانية). يُستخدم هذا النظام لإزالة طبقة الأسفلت من سطح العينة وكشف الركام الخشن.

2. جهاز التثبيت

يتضمن حامل عينة (لتثبيت عينات لوحية أو أسطوانية بأبعاد 300 مم × 300 مم) وحامل لوحة قياسي لمعامل الاحتكاك (لتثبيت لوحات قياسية بقيم اسمية من 8 إلى 20).

3. نظام التلميع المُسرّع

قرص تلميع مُجهّز بثلاث بكرات تلميع مخروطية، يُطبّق حملاً رأسياً مقداره 392 نيوتن ± 3 نيوتن عبر آلية رفع؛

مستشعر عزم الدوران (يراقب عزم الدوران أثناء التلميع، نطاق القياس 0-50 نيوتن متر، دقة ±0.2%)؛

وحدة تزويد سائل التلميع (خلط مسحوق الكوارتز بالماء، والتحكم في درجة الحرارة، ونظام الرش)؛

وحدة تحكم في الحمل ذات حلقة مغلقة للحفاظ بدقة على حمل مقداره 392 نيوتن ± 3 نيوتن على بكرات التلميع.

٤. نظام الغسيل

يُستخدم تدفق الماء عالي الضغط (٥ لتر/دقيقة ± ١ لتر/دقيقة) لإزالة بقايا المواد الكاشطة من سطح العينة بعد التلميع.

٥. نظام قياس معامل الاحتكاك

رأس الاحتكاك (ثلاثة منزلقات بمسافة ١٢٠° ± ٥° بينها؛ منزلقات مطاطية بصلابة شور ٦٥A ± ٣A، نصف قطر انحناء ٧.٥ مم ± ٠.٥ مم، سمك ٥ مم ± ١ مم، ومتوسط طول التلامس ٣٠ مم ± ١ مم)؛

مستشعرات عزم الدوران والسرعة والحمل الرأسي لجمع بيانات مقاومة الاحتكاك في الوقت الفعلي؛

نظام إمداد الماء (درجة حرارة الماء ١٤°م ± ٢°م، معدل التدفق ٢٠ لتر/دقيقة ± ٢ لتر/دقيقة).

6. خزانة التحكم

لوحة تشغيل متكاملة (لضبط دورات التلميع، بدء/إيقاف مؤقت/إيقاف طارئ)، شاشة عرض رقمية (للمراقبة الآنية للسرعة، والحمل، وعزم الدوران، وعدد الدورات)، ودائرة حماية أمان.

رابعاً: التحضير للاختبار

(1) متطلبات البيئة والمعدات

الظروف البيئية:

يُجرى الاختبار بالكامل عند درجة حرارة 20 درجة مئوية ± 5 درجات مئوية ورطوبة نسبية 50% ± 15%. يجب تهيئة المعدات مسبقًا في نفس البيئة لمدة لا تقل عن 120 دقيقة. أما بكرات التلميع والمنزلقات، فيجب تهيئة أسطوانات التلميع لمدة لا تقل عن 12 ساعة.

فحص المعدات:

• بكرات التلميع:

تأكد من سلامة الأكمام المطاطية وعدم وجود أي تلف أو التصاق، وأن السطح خالٍ من أي تآكل غير متساوٍ أو علامات داكنة. (صلابة شور 65A ± 3A؛ الأبعاد: 36 مم ± 1 مم (القطر العلوي) / 80 مم ± 1 مم (القطر السفلي) / 57.5 مم ± 0.5 مم (الارتفاع)).

يجب تغليف البكرات غير المستخدمة بإحكام وتخزينها في مكان مظلم عند درجة حرارة تتراوح بين 4 و10 درجات مئوية.

• منزلقات رأس الاحتكاك:

تأكد من أن سماكة الوسادات المطاطية لا تقل عن 2 مم، وأنها خالية من أي تلف أو تشوه. (صلابة شور 65A ± 3A؛ قيمة الارتداد 67%–74%).

يجب تغليف المنزلقات غير المستخدمة بإحكام وتخزينها في مكان مظلم عند درجة حرارة تتراوح بين 4 و10 درجات مئوية.

•قرص التلميع وجهاز التثبيت:

أزل أي شوائب عالقة وتأكد من دوران محامل قرص التلميع بحرية. تأكد من أن نظام تزويد سائل التلميع (معدل تدفق مضخة الماء 5.0 لتر/دقيقة ± 0.5 لتر/دقيقة) يعمل بشكل طبيعي.

التسخين المسبق:

ابدأ التسخين المسبق قبل 30 دقيقة. اضبط درجة حرارة خليط مسحوق الكوارتز والماء عند 25 درجة مئوية ± 5 درجات مئوية (وتستقر عند 20 درجة مئوية ± 5 درجات مئوية أثناء التلميع). تأكد من استقرار درجة حرارة الماء عند 14 درجة مئوية ± درجتين مئويتين أثناء اختبار معامل الاحتكاك.

(2) تحضير العينة والمعالجة المسبقة

1. أنواع العينات:

• عينات مُشكّلة مخبريًا:

تُحضّر هذه العينات باستخدام طريقة الضغط بالأسطوانة وفقًا للمعيار T0703، لتشكيل ألواح بأبعاد 300 مم × 300 مم × 50 مم. يجب ألا يتجاوز الانحراف بين الفراغات الهوائية المقاسة والمصممة 1% (تحتوي كل مجموعة على عينتين صالحتين على الأقل).

• عينات ميدانية:

تُقطع ألواح بأبعاد 300 مم × 300 مم أو تُحفر عينات لبية بقطر 225 مم. يجب أن يكون سُمكها 50 مم. يجب أن يكون سطح القطع موازيًا للسطح العلوي، ويجب تسوية القاع غير المستوي باستخدام الجبس.

٢. المعالجة المسبقة بالرمل (للعينات غير المعرضة لأحمال المرور فقط):

• جفف سطح العينة باستخدام مروحة كهربائية. ضعها أفقيًا وحافظ على درجة حرارتها عند ٥ درجات مئوية ± ٣ درجات مئوية لمدة ١٢٠ دقيقة على الأقل لتهيئتها.

• مع توجيه السطح للأعلى، استخدم فوهة (٦٫٣ مم ± ٠٫٢ مم، ضغط هواء ٦٠٠ كيلو باسكال ± ٣٠ كيلو باسكال) لرش الرمل على مساحة حلقية عرضها ٤٠ مم لمدة ١٢٠ ثانية ± ٥ ثوانٍ. استبدل مسحوق الكوروندوم بمسحوق جديد في كل مرة.

• بعد رش الرمل، استخدم هواءً مضغوطًا لإزالة الجزيئات المتبقية. ثم هيئ العينة أفقيًا عند ٢٣ درجة مئوية ± ٥ درجات مئوية لمدة ١٢٠ دقيقة على الأقل. حافظ على هذه الدرجة طوال عملية الاختبار.

خامساً: إجراءات التشغيل

(1) عملية تلميع العينة

تركيب العينة:

ثبّت العينة المُعالجة مسبقًا على جهاز تثبيت وحدة التلميع، وتأكد من استواء السطح.

تطبيق الحمل:

أنزل قرص التلميع على سطح العينة، وطبّق حملاً رأسيًا مقداره 392 نيوتن ± 3 نيوتن عبر نظام التحكم في الحمل ذي الحلقة المغلقة.

بدء التلميع:

فعّل نظام إمداد سائل التلميع (رش خليط مسحوق الكوارتز والماء). يدور قرص التلميع بسرعة 500 دورة/دقيقة ± 5 دورات/دقيقة، وتبدأ عملية التلميع المُسرّعة.

مراقبة عملية التلميع:

• تحديد دورات التلميع وفقًا لمتطلبات الاختبار (على سبيل المثال، 90,000 دورة للتلميع القياسي، أو 4,500 / 7,500 / 15,000 دورة لاختبارات التدهور).

• مراقبة تذبذب عزم الدوران أثناء العملية. يجب ألا يتجاوز تذبذب عزم الدوران ±10% من القيمة المتوسطة خلال 10% إلى 90% من دورات التلميع؛ وإلا، يتم استبعاد العينة.

المعالجة اللاحقة للتلميع:

بعد الوصول إلى عدد الدورات المحدد، يتم إيقاف عملية التلميع. يُشطف سطح العينة بتدفق ماء بمعدل 5 لتر/دقيقة ± 1 لتر/دقيقة لمدة 180 ثانية ± 5 ثوانٍ لإزالة بقايا المواد الكاشطة.

(2) إجراء قياس معامل الاحتكاك

1. معايرة النظام:

قبل كل اختبار، يتم التحقق من النظام باستخدام لوحة معايرة معامل الاحتكاك (القيمة الاسمية 8-20، دقة ±3%). يجب ألا يتجاوز الفرق بين نتائج المعايرة قبل الاختبار وبعده 10%؛ وإلا تُعتبر البيانات غير صالحة.

٢. وضع العينة:

حرك العينة المصقولة عبر السكة المنزلقة إلى أسفل رأس الاحتكاك مباشرةً، ثم ثبتها في مكانها.

٣. بدء القياس:

• قم بتسريع رأس الاحتكاك إلى 50 دورة/ثانية ± 1 دورة/ثانية (يتم تشغيل مصدر الماء عند 45 دورة/ثانية ± 1 دورة/ثانية؛ درجة حرارة الماء 14 درجة مئوية ± 2 درجة مئوية، ومعدل التدفق 20 لتر/دقيقة ± 2 لتر/دقيقة).

•ينزل رأس الاحتكاك تلقائيًا ويُطبّق حملاً رأسيًا مقداره 253 نيوتن ± 3 نيوتن على سطح العينة.

•سجّل تغير عزم الدوران حتى يتوقف رأس الاحتكاك عن الدوران.

٤. تسجيل البيانات:

يجب أن يكون تردد أخذ العينات ١٠٠ هرتز أو أعلى. قِس معامل الاحتكاك للوحة القياسية مرتين قبل الاختبار وبعده. يجب ألا يتجاوز الفرق بين النتائج ١٠٪ حتى تُعتبر البيانات صالحة.

(٣) الاختبار المتوازي لعينات متعددة

يجب على كل مجموعة اختبار اختبار عينتين على الأقل بالتوازي؛ إذا كان الفرق في معامل الاحتكاك بين عينتين عند سرعة ٦٠ كم/ساعة أكبر من ٣.٥، تُضاف عينة ثالثة، وتُستخدم البيانات ذات أقل فرق لحساب النتيجة النهائية.

سادساً: معالجة البيانات

1. حساب معامل الاحتكاك للعينات الفردية: احسب معامل الاحتكاك μv عند سرعات مختلفة باستخدام الصيغة (T0760-1) (بدقة 0.01)، وارسم منحنى μv-السرعة V، واحسب معامل الاحتكاك μ60 عند سرعة 60 كم/ساعة باستخدام تقريب متعدد الحدود من الدرجة السادسة.

2. معايرة اللوحة القياسية: احسب متوسط معامل الاحتكاك μk60 للوحة القياسية من القياسين الأول والأخير (بدقة 0.01).

3. النتيجة النهائية: معامل الاحتكاك μ60 لخليط الأسفلت عند سرعة 60 كم/ساعة = μ60 (الطيف) - μk60 (الطيف) + μ (القيمة الاسمية للوحة القياسية) (بدقة 0.1).

4. تحليل قانون التوهين: قياس μ60 في دورات تلميع مختلفة (على سبيل المثال، 4500/7500…270000 مرة)، ورسم منحنى دورة التلميع μ60 (لتقييم توهين أداء منع الانزلاق).

سابعاً: الاحتياطات

1. التشغيل الآمن:

أثناء تشغيل الجهاز، يُمنع منعًا باتًا لمس الأجزاء الدوارة (قرص التلميع ورأس الاحتكاك). يجب إبقاء الباب الواقي مغلقًا. لا يُستخدم زر التوقف الطارئ إلا في حالات الطوارئ.

٢. صيانة المكونات الرئيسية:

• بكرات التلميع:

يجب استبدالها عند استخدامها أو تخزينها لأكثر من سنتين، أو عند حدوث تآكل غير متساوٍ أو تلف (يجب استبدال البكرات الثلاث معًا). يجب أن تصل عملية التلميع المسبق إلى استقرار عزم الدوران (≥ ٣٠٠,٠٠٠ دورة) أو أن تجتاز التحقق من صحة العينة القياسية (انحراف معامل الاحتكاك ≤ ±٣٪ بعد ٩٠,٠٠٠ دورة).

• المنزلقات:

يجب استبدالها عند استخدامها أو تخزينها لأكثر من سنة، أو عندما يقل سمك المطاط عن ٢ مم (يجب استبدال المنزلقات الثلاث معًا). تتطلب عملية التلميع المسبق اختبار اللوحة القياسية خمس مرات (خطأ ≤ ±٣٪).

• الألواح والمواد الكاشطة القياسية:

يُرجى التحقق بانتظام من صحة القيم الاسمية (ثبات الألواح القياسية ≥ سنتين؛ نقاء مسحوق الكوارتز ≥ 90%).

3. التحكم البيئي:

يجب التحكم بدقة في درجة حرارة سائل التلميع (مزيج مسحوق الكوارتز والماء) ومصدر المياه المستخدم في اختبار الاحتكاك (20 درجة مئوية ± 5 درجات مئوية و14 درجة مئوية ± 2 درجة مئوية) لتجنب أي انحراف في نتائج الاختبار ناتج عن تقلبات درجة الحرارة.

4. متطلبات التنظيف:

بعد كل اختبار، يجب تنظيف قرص التلميع وجهاز التثبيت من أي بقايا مواد كاشطة. لا يجوز إعادة استخدام الرواسب الناتجة عن سائل التلميع.