Nghiên cứu thực nghiệm hệ số poát xông phức động của một số loại bê tông nhựa ở Việt Nam

Bài viết Nghiên cứu thực nghiệm hệ số poát xông phức động của một số loại bê tông nhựa ở Việt Nam trình bày nghiên cứu thực nghiệm xác định hệ số Poát xông động của hỗn hợp bê tông nhựa bằng cách sử dụng thiết bị nén Cooper kết hợp với các đầu đo biến dạng gắn thêm có độ chính xác cao lắp đặt trên thân mẫu hình trụ tròn.

Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 72, Số (12/2021), 1082-1096 Transport and Communications Science Journal EXPERIMENTAL INVESTIGATION INTO THE COMPLEX POISSON’S RATIO OF ASPHALT MIXTURES IN VIETNAM Bui Van Phu*, Nguyen Quang Tuan, Nguyen Quang Phuc University of Transport and Communications, No Cau Giay Street, Hanoi, Vietnam ARTICLE INFO TYPE: Research Article Received: 18/09/2021 Revised: 02/11/2021 Accepted: 30/11/2021 Published online: 15/12/2021 https://doi.org/10.47869/tcsj.72.9.7 * Corresponding author Email: buiphugt@utc.edu.vn Abstract Complex modulus and complex Poisson’s ratio are two parameters which present the 3D linear viscoelastic properties of asphalt mixtures under cyclic loading This paper presents experimental research to determine the complex Poisson’s ratio of the asphalt mixtures using Cooper test equipment and high-precision strain gauges fixed at the surface of cylindrical specimens The tests were performed at different temperatures and frequencies Three types of asphalt mixture, including asphalt mixtures prepared with the same original 60/70 bitumen and the third one prepared with polymer modified bitumen PMB3, were used for this study To our best knowledgement, this is the first time in Vietnam, the measurements of complex Poisson’s ratio of asphalt mixtures are performed in a wide range of temperatures and frequencies The test results showed that complex Poisson’s ratio is not a constant factor and that depends on the frequency and temperature The complex Poisson’s ratio increases with the increase of temperature or with the decrease of frequency and vice versa The phase angle between the axial strain and the radial strain was also determined The test results also indicated that there is a relationship between complex Poisson’s ratio and the type of tested asphalt mixtures The shift factor values of the two asphalt mixtures used the same type of bitumen are very close Keywords: Asphalt mixtures, complex Poisson’s ratio, linear viscoelastic, time-temperature superposition principle, shift factor © 2021 University of Transport and Communications 1082 Transport and Communications Science Journal, Vol 72, Issue (12/2021), 1082-1096 Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM HỆ SỐ PỐT XƠNG PHỨC ĐỘNG CỦA MỘT SỐ LOẠI BÊ TÔNG NHỰA Ở VIỆT NAM Bùi Văn Phú*, Nguyễn Quang Tuấn, Nguyễn Quang Phúc Trường Đại học Giao thông vận tải, Số Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam THƠNG TIN BÀI BÁO CHUN MỤC: Cơng trình khoa học Ngày nhận bài: 18/09/2021 Ngày nhận sửa: 02/11/2021 Ngày chấp nhận đăng: 30/11/2021 Ngày xuất Online: 15/12/2021 https://doi.org/10.47869/tcsj.72.9.7 * Tác giả liên hệ Email: buiphugt@utc.edu.vn Tóm tắt Mô đun phức động (complex modulus) hệ số Pốt xơng phức động (complex Poisson’s ratio) tham số mơ tả tính chất đàn nhớt tuyến tính chiều hỗn hợp bê tông nhựa (BTN) tác dụng tải trọng có tính chu kỳ (tải trọng động) Bài báo trình bày nghiên cứu thực nghiệm xác định hệ số Pốt xơng động hỗn hợp bê tông nhựa cách sử dụng thiết bị nén Cooper kết hợp với đầu đo biến dạng gắn thêm có độ xác cao lắp đặt thân mẫu hình trụ trịn Thí nghiệm thực nhiều tần số nhiệt độ khác Ba loại BTN, có hai loại BTN sử dụng loại nhựa đường nguyên gốc 60/70 loại BTN sử dụng nhựa đường polyme PMB3 sử dụng để nghiên cứu Theo hiểu biết chúng tôi, nghiên cứu Việt Nam đo đạc hệ số Pốt xơng bê tơng nhựa khoảng rộng tần số nhiệt độ Kết thí nghiệm cho thấy hệ số Pốt xơng động khơng phải số mà thay đổi phụ thuộc vào thời gian tác dụng lực nhiệt độ Hệ số Pốt xơng động tăng nhiệt độ tăng tần số tác dụng lực giảm ngược lại Góc lệch pha biến dạng theo phương dọc trục biến dạng theo phương ngang xác định Kết thực nghiệm cho thấy có liên hệ hệ số Pốt xơng với loại bê tơng nhựa thí nghiệm Với loại BTN sử dụng loại nhựa đường 60/70, hệ số dịch chuyển aT xấp xỉ Từ khóa: Bê tơng nhựa, hệ số Pốt xơng phức động, đàn nhớt tuyến tính,tương quan tần số nhiệt độ, hệ số dịch chuyển © 2021 Trường Đại học Giao thơng vận tải 1083 Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, Tập 72, Số (12/2021), 1082-1096 ĐẶT VẤN ĐỀ Trường ứng suất biến dạng phát sinh kết cấu áo đường tác dụng tải trọng xe chạy điều kiện môi trường không gian chiều Mô đun phức động hệ số Pốt xơng phức động tham số cho phép mơ tả tính chất đàn nhớt tuyến tính chiều vật liệu BTN kết cấu áo đường mềm Trong phương pháp thiết kế kết cấu áo đường mềm nhiều nghiên cứu trước đây, hệ số Pốt xơng BTN thường giả định số Tuy nhiên, số nghiên cứu cho thấy hệ số Pốt xơng BTN kết cấu áo đường tác dụng tải trọng xe thông số thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ thời gian tác dụng lực[1-3] Mặt khác, nghiên cứu Maher [4] Schwartz [5] sử dụng phần mềm tính tốn phương pháp thiết kế học - thực nghiệm (Mechanistic Empirical Pavement Design Guider - MEPDG) để đánh giá ảnh hưởng thay đổi hệ số Pốt xơng lớp BTN đến dự báo hư hỏng kết cấu áo đường mềm Kết cho thấy hệ số Poát xông BTN xếp vào danh sách yếu tố ảnh hưởng lớn đến việc dự đoán ứng xử kết cấu áo đường mềm Đặc biệt, việc giảm hệ số Pốt xơng lớp BTN ảnh hưởng tiêu cực tới dự đoán hằn lún mặt đường phát triển vết nứt Vì vậy, việc mơ tả tính chất hệ số Pốt xông hỗn hợp BTN tác dụng tải trọng xe cần thiết để cải thiện công tác dự đoán hư hỏng kết cấu áo đường mềm Trong phịng thí nghiệm, mơ đun đàn hồi động hệ số Pốt xơng động hỗn hợp BTN xác định cách tác dụng tải trọng hình sin lên mẫu thí nghiệm BTN hình trụ Việc đo đạc hệ số Pốt xơng bê tơng nhựa đòi hỏi thiết bị gia tải thiết bị đo có độ xác cao, lắp đặt thiết kế tỉ mỉ Do vậy, giới khơng có nhiều nhóm nghiên cứu cơng bố kết hệ số Pốt xơng bê tơng nhựa Ở Việt Nam, chưa có nghiên cứu thực nghiệm xác định đánh giá hệ số Poát xông bê tông nhựa cho dải tần số nhiệt độ khác Trong thí nghiệm đo đạc hệ số Pốt xơng, tải trọng tác dụng phải đảm bảo biên độ biến dạng dọc trục đủ bé để ứng xử vật liệu nằm miền đàn hồi nhớt tuyến tính Các nghiên cứu trước cho thấy biên độ biến dạng dọc trục mẫu BTN nhỏ 10-4 m/m, ứng xử mẫu BTN coi đàn nhớt tuyến tính [6-9] Các nghiên cứu trước cho thấy rằng, phạm vi đàn nhớt tuyến tính, nguyên tắc tương quan tần số nhiệt độ (Time-Temperature Superposition Principle) áp dụng cho mơ đun động hệ số Pốt xơng động hỗn hợp BTN [1, 2, 1012] Trong trình gia tải, biến dạng dọc trục biến dạng theo phương ngang ghi lại nhờ thiết bị đo có xác cao, từ cho phép tính tốn mơ đun động hệ số Pốt xơng động mẫu thí nghiệm Tuy nhiên, báo tập trung vào việc nghiên cứu hệ số Poát xơng động hỗn hợp BTN, mơ đun động không giới thiệu chi tiết Các nghiên cứu thực nghiệm báo tiến hành với ba loại bê tơng nhựa khác Các thí nghiệm đo đạc hệ số Pốt xơng phức động bê tông nhựa thực nhiều tần số nhiệt độ khác So với thí nghiệm xác định mơ đun động, thí nghiệm xác định hệ số Pốt xơng động BTN khó khăn phức tạp địi hỏi thiết bị thí nghiệm có độ xác cao Bài báo nghiên cứu thực nghiệm xác định giá trị hệ số Pốt xơng phức động BTN thực Việt Nam 1084 Transport and Communications Science Journal, Vol 72, Issue (12/2021), 1082-1096 VẬT LIỆU VÀ THÍ NGHIỆM 2.1 Vật liệu Vật liệu sử dụng để nghiên cứu bao gồm loại BTN đặt tên là: BTN C19, BTN C12.5 BTN P12.5 Trong hỗn hợp BTN C19 BTN C12.5 sử dụng loại nhựa đường nguyên gốc 60/70, BTN P12.5 sử dụng nhựa đường polyme PMB3 Đây loại BTN sử dụng rộng rãi phổ biến Việt Nam Thành phần hỗn hợp BTN thiết kế theo phương pháp Marshall Các thông số hỗn hợp gồm đường kính danh định lớn cấp phối, loại nhựa đường, hàm lượng nhựa độ rỗng dư mẫu BTN thể Bảng Đường cong cấp phối loại bê tông nhựa thể Hình Bảng Các loại BTN sử dụng để thí nghiệm Loại BTN Cỡ hạt danh định lớn (mm) Loại nhựa đường Hàm lượng nhựa (%) Độ rỗng dư (%) BTN C19 19 Nhựa đường 60/70 4,3 4,83 BTN C12.5 12,5 Nhựa đường 60/70 4,4 5,11 BTN P12.5 12,5 Nhựa đường polyme PMB3 4,8 4,48 Hình Đường cong cấp phối mẫu BTN thí nghiệm Các mẫu bê tơng nhựa sử dụng thí nghiệm chế tạo đầm xoay với độ rỗng dư thiết kế Các mẫu BTN chế tạo với đường kính 150 mm chiều cao 120 mm Sau đó, mẫu khoan lấy lõi với đường kính 100 mm chiều cao 120 mm (Hình 2) Với việc khoan lấy lõi, bề mặt trụ tròn mẫu trở nên nhẵn thuận tiện cho việc dán đo biến dạng tăng độ xác kết đo Các đo biến dạng gắn trực tiếp 1085 Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, Tập 72, Số (12/2021), 1082-1096 bề mặt xung quanh mẫu (chi tiết xem phần 2.2) Mẫu capping hai đầu để tạo mặt phẳng gia tải thí nghiệm Hình Mẫu thí nghiệm hình trụ vật liệu nghiên cứu 2.2 Thiết bị thí nghiệm Nghiên cứu sử dụng thiết bị thí nghiệm nén mẫu dọc trục Cooper thuộc Phịng thí nghiệm Vật liệu Xây dựng, Trường Đại học Giao thông Vận tải Thiết bị Cooper cho phép thực thí nghiệm khoảng rộng nhiệt độ tần số theo tiêu chuẩn AASHTO TP 62 Hình mơ tả thiết bị Cooper với thí nghiệm nén dọc trục tải trọng động mẫu BTN Thiết bị sử dụng cho nhiều nghiên cứu đo đạc mô đun động bê tông nhựa Việt Nam [13-15] Hình Thiết bị thí nghiệm Cooper Tuy nhiên, cấu hình mặc định thiết bị Cooper cho phép đo đạc độ lớn mô đun động, không cho phép đo đạc hệ số Pốt xơng giá trị góc lệch pha tín hiệu Đầu đo biến dạng mặc định thiết bị thiết kế đặt gia tải mẫu làm giảm tính xác kết đo Để khắc phục vấn đề này, cần chế tạo gá, lắp thêm đầu đo lực biến dạng ngoài, đồng thời ghi lại liệu theo thời gian thực Nhằm thực điều này, việc tận dụng lại đầu đo cố định thiết bị Cooper, bốn điện trở đo biến dạng gắn bề mặt mẫu thí nghiệm (xem Hình 4) Trong có điện trở đo biến dạng theo phương dọc điện trở đo biến dạng theo phương nở hông 1086 Transport and Communications Science Journal, Vol 72, Issue (12/2021), 1082-1096 Các đo biến dạng dọc trục nở hơng dán vị trí thân mẫu, đối xứng xen kẽ Việc lắp đặt biến dạng vị trí thân mẫu có tác dụng tăng độ xác đo biến dạng dọc trục biến dạng nở hông mẫu Trên giới, có số nghiên cứu sử dụng phương pháp dán đầu đo trực tiếp lên thân mẫu thí nghiệm để đo biến dạng dọc trục biến dạng nở hông, nghiên cứu J Blanc cộng năm 2015 [3] hay nghiên cứu A Graziani cộng năm 2014 [16] Trong trình xử lý liệu, biến dạng dọc trục hay nở hông mẫu lấy giá trị trung bình đầu đo tương ứng Ngoài ra, đầu đo lực bố trí thêm (ngồi đầu đo lực máy Cooper) để đồng lấy liệu lực trình gia tải Các số liệu thu q trình thí nghiệm bao gồm lực tác dụng, biến dạng theo phương dọc biến dạng theo phương ngang ghi lại thông qua ghi liệu bên ngồi (xem Hình 5) Các gá nhóm nghiên cứu chế tạo thêm để dễ dàng lắp đặt đầu đo lực vào hệ thống máy Cooper Hình thể cách lắp đặt mẫu thí nghiệm lên gá thiết bị Cooper đầu đo gắn thêm thân mẫu Hình Chi tiết bố trí thiết bị đo gá thiết bị Cooper Hình Thiết bị ghi liệu bên ngồi 1087 Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 72, Số (12/2021), 1082-1096 2.3 Trình tự thí nghiệm Tác dụng lên mẫu thí nghiệm tải trọng hình sin nhiệt độ khác gồm 10 20 C, 30 C, 40 C, 50 C 60 C Ứng với nhiệt độ thí nghiệm, chu kỳ gia tải đưa vào thí nghiệm gồm 10 Hz, Hz, Hz, 0,5 Hz 0,1 Hz Mỗi loại vật liệu bê tơng nhựa tiến hành thí nghiệm với tổ hợp gồm mẫu Tại tần số nhiệt độ thí nghiệm, giá trị sử dụng phân tích giá trị trung bình mẫu thí nghiệm C, Biên độ lực tác dụng lên mẫu thay đổi theo nhiệt độ thí nghiệm, có giá trị từ 1,2 kN đến 7,9 kN (nhiệt độ cao, biên độ lực tác dụng bé) nhằm đảm bảo biên độ biến dạng theo phương dọc trục mẫu đủ bé để ứng xử vật liệu nằm miền đàn nhớt tuyến tính Sự phát triển ứng suất biến dạng hai chu kỳ tác dụng lực hình sin liên tiếp mơ tả biểu đồ Hình Hình Sự phát triển theo thời gian ứng suất biến dạng thí nghiệm nén dọc trục tải trọng hình sin [1, 9] Khi nhiệt độ thí nghiệm, ứng suất theo phương dọc trục, biến dạng theo phương dọc trục biến dạng theo phương ngang hàm thời gian mô tả theo công thức (1) (2) (3) sau [1, 9]: σ1(t) = σ01 + σ01sin (2ft + 1) (1) ε1(t) = ε1(N,) = 1(N) + εp1(N) + ε01(N)sin(2f + ε1) (2) ε2(t) = ε2(N,) = 2(N) + εp2(N) + ε02(N)sin(2f + ε2) (3) Các thơng số phương trình (1) (2) (3) giải thích Hình đó:  khoảng thời gian chu kỳ liên tiếp N N+1, có giá trị thay đổi từ đến 2/f; εpi(N) (i = (biến dạng dọc trục) (biến dạng theo phương ngang)) biến dạng tích lũy đến chu kỳ thứ N; i(N) độ tăng biến dạng chu kỳ thứ N; σ01 biên độ ứng suất tác dụng; ε01(N) ε02(N) tương ứng biên độ biến dạng dọc trục biến dạng theo phương ngang chu kỳ thứ N; ϕσ1, ϕε1 ϕε2 tương ứng góc lệch pha ứng suất dọc trục, biến dạng dọc trục biến dạng theo phương ngang 1088 Transport and Communications Science Journal, Vol 72, Issue (12/2021), 1082-1096 Mô đun phức động hệ số Pốt xơng phức động xác định theo công thức (4) (5), sử dụng thành phần hàm sin công thức (1) (2) (3) (số hạng thứ công thức (1) số hạng thứ cơng thức (2) (3)) Phương pháp tính tốn giúp loại bỏ hồn tồn thành phần biến dạng khơng hồi phục phát sinh q trình thí nghiệm nén mẫu ) (4) (5) Trong đó: số phức j có j2 = -1; |E*|, ϕE biên độ - mô đun động góc lệch pha mơ đun phức động; |ν*|, ϕν biến độ - hệ số Pốt xơng động góc lệch pha hệ số Pốt xơng phức động PHÂN TÍCH KẾT QUẢ Kết thu từ thí nghiệm cho phép xác định giá trị mơ đun động |E*|, hệ số Pốt xông động |ν*| mẫu BTN nghiên cứu cặp tần số nhiệt độ khác Tuy nhiên, khuôn khổ nghiên cứu, báo trình bày chủ yếu kết hệ số Pốt xơng động mẫu BTN Hình Các yếu tố ảnh hưởng đến |ν*| Phân tích phương sai xử lý kết thí nghiệm thực để đánh giá mức độ phù hợp mơ hình thực nghiệm sử dụng cho nghiên cứu với biến đầu vào gồm: loại BTN (3 loại, loại mẫu), nhiệt độ (6 nhiệt độ) tần số (5 tần số); biến đầu kết thí nghiệm |E*| |ν*| Như tổng số thí nghiệm x x x mẫu/1 loại BTN = 270 thí 1089 Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, Tập 72, Số (12/2021), 1082-1096 nghiệm Đối với biến đầu kết thí nghiệm hệ số Pốt xơng động |ν*|, kết phân tích sau loại biến ảnh hưởng khơng có ý nghĩa thống kê (các biến có giá trị P-value > 0,005) có hệ số R2 hiệu chỉnh = 70,69% hệ số Lack - of - Fit = 1,00 > 0,05 Điều chứng tỏ rằng mơ hình thực nghiệm phù hợp để xác định giá trị |ν*| Các yếu tố ảnh hưởng đến giá trị |ν*| thể Hình Tượng tự, biến đầu giá trị mô đun động |E*|, kết phân tích thống kê cho thấy phù hợp tốt mơ hình thí nghiệm với hệ số R2 điều chỉnh = 97,32% hệ số Lack of - Fit = 0,99 > 0,05 Cùng mơ hình thực nghiệm, biến đầu |E*| có hệ số R2 điều chỉnh cao so với hệ số R2 điều chỉnh biến |ν*|, mơ hình thể phù hợp tốt cho việc xác định giá trị |E*| so với |ν*| Nói cách khác, so với giá trị |E*| việc xác định giá trị |ν*| khó khăn hơn, địi hỏi thiết bị thí nghiệm có độ xác cao Biểu đồ Hình ví dụ thể biến thiên theo nhiệt độ thí nghiệm khác giá trị hệ số Pốt xơng động |ν*| mẫu BTN nghiên cứu tần số thí nghiệm không đổi (f = 0,5 Hz) Kết cho thấy nhiệt độ có ảnh hưởng rõ rệt đến hệ số Pốt xơng động, giá trị |ν*| tăng nhiệt độ tăng Tương tự, tần số tác dụng lực thể ảnh hưởng đáng kể đến hệ số Poát xơng động Trên Hình 9, giá trị hệ số Pốt xơng động nhiệt độ thí nghiệm T = 40 C thay đổi theo tần số tác dụng lực có xu hướng tăng tần số tác dụng lực giảm Tuy nhiên so với nhiệt độ, ảnh hưởng tần số (trong phạm vị thí nghiệm) nhỏ Từ kết thể Hình Hình 9, sơ nhận thấy điều kiện nhiệt độ - tần số thí nghiệm, mẫu BTN P12.5 có hệ số Pốt xơng lớn giá trị hệ số Pốt xơng động mẫu BTN C19 bé Các xu hướng tăng giảm hệ số Pốt xơng tương tự tiến hành phân tích tần số nhiệt độ khác Một số nghiên cứu [11] cho thấy nhiệt độ cao (tần số thấp), chuyển dần sang thể lỏng, nhựa đường có hệ số Pốt xơng động tiệm cận 0,5 Khi giảm nhiệt độ tăng tần số, nhựa đường cứng hệ số Pốt xơng động nhựa đường giảm Nhựa đường đóng vai trị chất liên kết hỗn hợp bê tơng nhựa Sự thay đổi đặc tính nhựa ảnh hưởng đến tính chất hỗn hợp Chính thay đổi hệ số Pốt xơng động nhựa đường theo tần số/nhiệt độ ảnh hưởng đến hệ số Pốt xơng bê tơng nhựa Sự thay đổi hệ số Pốt xơng động bê tơng nhựa theo tần số nhiệt độ Hình phù hợp với thay đổi hệ số Pốt xơng động nhựa đường Hình Giá trị hệ số Pốt xơng động loại BTN tần số f = 0,5 Hz 1090 Transport and Communications Science Journal, Vol 72, Issue (12/2021), 1082-1096 Hình Giá trị hệ số Pốt xơng động loại BTN nhiệt độ T = 40 C Đường cong đặc trưng hệ số Pốt xơng động xây dựng dựa nguyên tắc dịch chuyển đường đẳng nhiệt thông số theo hệ trục tần số quy đổi Việc xây dựng đường cong đặc trưng cho phép xác định hệ số Pốt xơng động vật liệu cặp tần số - nhiệt độ không thực thí nghiệm, từ giảm thiểu khối lượng thí nghiệm, tiết kiệm thời gian kinh phí thực nhiều thí nghiệm Đường cong đặc trưng thể đầy đủ đặc tính biến đổi bê tơng nhựa theo tần số nhiệt độ Các nghiên cứu trước giới rằng, hệ số dịch chuyển aT sử dụng để xây dựng đường cong đặc trưng mô đun động hệ số Pốt xơng động đồng với [1, 8, 10, 12] Để xây dựng đường cong đặc trưng |ν*| ϕν, trước hết đường cong đặc trưng mô đun đàn hồi động |E*| xây dựng nhằm xác định hệ số dịch chuyển aT Các đường cong đặc trưng vật liệu nghiên cứu xây dựng nhiệt độ tham chiếu Tref Tại nhiệt độ thí nghiệm, lựa chọn hệ số dịch chuyển aT để dịch chuyển đường đẳng nhiệt tương ứng theo phương ngang Các đường đẳng nhiệt nhiệt độ cao nhiệt độ tham chiếu Tref dịch chuyển phía bên trái, cịn đường đẳng nhiệt nhiệt độ thấp Tref dịch chuyển phía bên phải Hình 10 ví dụ thể q trình dịch chuyển đường đẳng nhiệt mơ đun động để xây dựng đường cong đặc trưng |E*| BTN C19 nhiệt độ tham chiếu Tref = 40 C Trong đó, hệ số aT xác định theo công thức (6): a(T) = t / tref (6) Với: a(T) - hệ số dịch chuyển, hàm số nhiệt độ t - Thời gian tác dụng tải trọng nhiệt độ T; tref - Thời gian tác dụng tương đương nhiệt độ tham chiếu Tref Khi đó, mơ đun động |E*| biểu diễn theo tần số tương đương ft tính theo cơng thức (7) ft = a(T)f Trong đó: ft – Tần số tương đương; f – Tần số lực tác dụng nhiệt độ T 1091 (7) Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 72, Số (12/2021), 1082-1096 Hình 10 Đường cong đặc trưng mô đun động |E*| BTN C19 Tref = 40 C Áp dụng hệ số aT đường đẳng nhiệt mô đun động |E*| cho đường đẳng nhiệt tương ứng hệ số Pốt xơng động, đường cong đặc trưng hệ số Pốt xơng động |ν*| góc lệch pha ϕν loại BTN nghiên cứu nhiệt độ tham chiếu Tref = 40 C xây dựng Hình 11 Hình 12 Kết cho thấy, hệ số Pốt xơng góc lệch pha liên tục đường cong đặc trưng Điều cho thấy nguyên tắc tương quan tần số nhiệt độ hồn tồn áp dụng cho hệ số Pốt xơng Hình 11 Đường cong đặc trưng hệ số Pốt xơng động |ν*| loại BTN thí nghiệm Tref = 40 C 1092 Transport and Communications Science Journal, Vol 72, Issue (12/2021), 1082-1096 Hình 12 Đường cong đặc trưng góc lệch pha ϕν loại BTN thí nghiệm Tref = 40 C Kết Hình 11 cho thấy giá trị hệ số Pốt xơng BTN tác dụng tải trọng có tính động khơng phải số mà tham số biến đổi phụ thuộc vào tần số tác dụng lực nhiệt độ Ở nhiệt độ thí nghiệm, giá trị |ν*| tăng tần số giảm tần số thí nghiệm, giá trị |ν*| tăng nhiệt độ tăng Sự biến đổi hệ số Pốt xơng động ngược với giá trị mơ đun động Giá trị hệ số Pốt xơng động mẫu thí nghiệm thay đổi khoảng 0,29 đến 0,5 Kết phù hợp với kết nghiên cứu trước giới [1-3] Tại nhiệt độ cao, mẫu BTN nhựa có độ cứng thấp dẫn tới việc đo đạc ứng suất biến dạng gặp khó khăn Một số giá trị hệ số Pốt xơng đo đạc nhiệt độ cao vượt qua 0,5 bị ảnh hưởng yếu tố Điều xảy tương tự với nhiều kết thực nghiệm khác giới [1, 2] Giá trị hệ số Pốt xơng động BTN P12.5 lớn BTN C19 có hệ số Pốt xông động bé hầu hết cặp tần số - nhiệt độ Từ Hình 12 ta thấy, giá trị góc pha ϕν bé mang giá trị âm Điều chứng tỏ biến dạng theo phương mẫu BTN không xảy đồng thời Đối với vật liệu đàn nhớt tuyến tính BTN, biến dạng theo phương ngang trễ pha so với biến dạng dọc trục Tuy nhiên nhận thấy, góc lệch pha nhỏ Điều phù hợp với kết nghiên cứu nhóm thành viên RILEM thực [17] Mối quan hệ nhiệt độ thí nghiệm T hệ số dịch chuyển aT loại BTN nghiên cứu tuân theo quy tắc WLF (Williams, Landel Ferry) [10, 18, 19] log(aT , Tref ) = −C1 (T − Tref ) C2 + T − Tref (8) Các hệ số C1 C2 xác định cách tối ưu hóa theo phương pháp bình phương nhỏ Việc thiết lập mối quan hệ aT T cho phép tính tốn xây dựng đường cong đặc trưng BTN nhiệt độ tham chiếu tần số khơng thuộc giá trị thực thí nghiệm Hình 13 biểu diễn kết xây dựng mối quan hệ hệ số dịch chuyển aT với nhiệt độ T thể thông số vật liệu C1, C2 loại BTN thí 1093 Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, Tập 72, Số (12/2021), 1082-1096 nghiệm Kết cho thấy với hai loại BTN BTN C19 BTN C12.5 sử dụng loại nhựa đường nguyên gốc 60/70, giá trị aT xấp xỉ Hình 13 Tương quan hệ số dịch chuyển nhiệt độ theo nguyên tắc WLF Tref = 40 C KẾT LUẬN Từ phân tích kết thực nghiệm xác định hệ số Pốt xơng động mẫu BTN, số kết luận rút sau: - Hệ số Pốt xơng động BTN tham số biến đổi phụ thuộc vào tần số tác dụng lực nhiệt độ Ngược lại với biến đổi giá trị mơ đun động, giá trị hệ số Pốt xông động tăng nhiệt độ tăng tần số giảm ngược lại - Giá trị hệ số Poát xông động loại BTN nhựa nghiên cứu thay đổi khoảng từ 0,29 đến 0,5 Ứng với cặp tần số nhiệt độ, hệ số Pốt xơng động mẫu BTN P12.5 lớn mẫu BTN C19 có giá trị bé - Góc lệch pha ϕν mẫu thí nghiệm có giá trị bé mang giá trị âm Điều chứng tỏ biến dạng theo phương ngang không xảy đồng thời với biến dạng dọc trục mà có trễ pha so với biến dạng dọc trục - Hệ số dịch chuyển aT sử dụng để xây dựng đường cong đặc trưng |E*| |ν*| mẫu BTN sử dụng loại nhựa đường nguyên gốc 60/70 có giá trị xấp xỉ LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu tài trợ Trường Đại học Giao thông vận tải đề tài mã số T2019-CT-03TĐ Bùi Văn Phú tài trợ Tập đoàn Vingroup – Cơng ty CP hỗ trợ Chương trình học bổng thạc sĩ, tiến sĩ nước Quỹ Đổi sáng tạo Vingroup (VINIF), Viện Nghiên cứu Dữ liệu lớn, mã số VINIF.2021.TS.148 1094 Transport and Communications Science Journal, Vol 72, Issue (12/2021), 1082-1096 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Q.T Nguyen, H.D Benedetto, Q.P Nguyen, T.T.N Hoang, V.P Bui, Effect of time– temperature, strain level and cyclic loading on the complex Poisson’s ratio of asphalt mixtures, Construction and Building Materials, 294 (2021) https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123564 [2] D Perraton, H.D Benedetto, C Sauzeat, Q.T Nguyen, S Pouget, Three-Dimensional Linear Viscoelastic Properties of Two Bituminous Mixtures Made with the Same Binder, Journal of Materials in Civil Engineering, 30 (2018) https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0002515 [3] J Blanc, T Gabet, P Hornich, J.M Piau, H.D Benedetto, Cyclic triaxial tests on bituminous mixtures, Road Mater Pavement Des, 16 (2015) 46-69 https://10.1080/14680629.2014.964293 [4] A Maher T Bennert, Evaluationh of Poissons’s ratio for use in the mechanistic empirical pavament design guide (MEPDG), Report submit to Federal Highway Administration U.S Department of transportation, Washington, D.C., #FHWA-NJ-2008-004, (2008) [5] C.W Schwartz, R Li, H Ceylan, S Kim, K Gopalakrishnan, Global sensitivity analysis of mechanistic-empirical performance predictions for flexible pavements, In: Transportation Research Board (TRB) 92nd annual meeting Washington, DC, 2013, 13-17 https://doi.org/10.3141/2368-02 [6] G Airey, B Rahimzadeh, A Collop, Viscoelastic linearity limits for bituminous materials, Materials and Structures, 36 (2003) 643-647 http://10.1007/BF02479495 [7] Q.T Nguyen, M.L Nguyen, H.D Benedetto, C Sauzeat, E Chailleux, T.T.N Hoang, Nonlinearity of bituminous materials for small amplitude cyclic loadings, Road Materials and Pavement Design, 20 (2019) 1571-1585 https://10.1080/14680629.2018.1465452 [8] Q.T Nguyen, H.D Benedetto, C Sauzeat, Linear and nonlinear viscoelastic behavior of bituminous mixtures, Mater Struct., 48 (2015) 2339 –2351 https://doi.org/10.1617/s11527-014-03165 [9] Q.T Nguyen, H.D Benedetto, C Sauzeat, M.L Nguyen, T.T.N Hoang, 3D complex modulus tests on bituminous mixture with sinusoidal loadings in tension and/or compression, Mater Struct, 50 (2017) 98 https://doi.org/10.1617/s11527-016-0970-x [10] Q.T Nguyen, H.D Benedetto, C Sauzeat, N Tapsoba, Time Temperature Superposition Principle Validation for Bituminous Mixes in the Linear and Nonlinear Domains, Journal of Materials in Civil Engineering, 25 (2013) 1181-1188 https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000658 [11] H.D Benedetto, B Delaporte, C Sauzeat, Three-dimensional linear behavior of bituminous materials: experiments and modeling, Int J Geomech, (2007) 149–157 https://doi.org/10.1061/(ASCE)1532-3641(2007)7:2(149) [12] D Perraton, H.D Benedetto, C Sauzeat, B Hofko, A Graziani, Q.T Nguyen, S Pouget, L.D Poulikakos, N Tapsoba, J Grenfell, 3Dim experimental investigation of linear viscoelastic properties of bituminous mixtures, Mater Struct, 49 (2016) 4813–4829 https://doi.org/10.1617/s11527-0160827-3 [13] D.H Trần, Nghiên Cứu Hỗn Hợp Đá - Nhựa Nóng Cường Độ Cao Dùng Trong Kết Cấu Mặt Đường Ơ Tơ Cấp Cao Ở Việt Nam, Luận án Tiến sỹ Kỹ thuật, Đại học Giao thông Vận Tải, 2019 [14] N.H Nguyễn, Nghiên Cứu ảnh hưởng tính chất bitum đến mơ đun động bê tông nhựa chặt Việt Nam, Luận án Tiến sỹ Kỹ thuật, Đại học Giao thông Vận Tải, 2019 [15] T.C.H Trần, Nghiên cứu thành phần, tính chất co học khả sử dụng bitum epoxy làm chất kết dính cho hỗn hợp Asphalt Việt Nam, Luận án Tiến sỹ Kỹ thuật, Đại học Giao thông Vận Tải, 2020 [16] A Graziani, M Bocci, F Canestrari, Complex Poisson's ratio of bituminous mixtures: Measurement and modeling, Materials and Structures, 47 (2014) 1131–1148 https://doi.org/10.1617/s11527-013-0117-2 [17] A Graziani, H.D Benedetto, D Perraton, C Sauzeat, B Hofko, Q.T Nguyen, S Pouget, L.D Poulikakos, N Tapsoba, J Grenfell, A.C Falchetto, M Wistuba, C Petit, Chapter "ThreeDimensional Characterisation of Linear Viscoelastic Properties of Bituminous Mixtures" In Book: 1095 Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 72, Số (12/2021), 1082-1096 Testing and Characterization of Sustainable Innovative Bituminous Materials and Systems, RILEM State-of-the-Art Reports, 2018 [18] D.A.R Cardona, S Pouget, H.D Benedetto, F Olard, Viscoelastic behaviour characterization of a gap-graded asphalt mixture with SBS polymer modified bitumen, Materials Research, 18 (2015) 373-381 https://doi.org/10.1590/1516-1439.332214 [19] H.D Benedetto, F Olard, C Sauzeat, B Delaporte, Linear viscoelastic behavior of bituminous materials: from binders to mixes, Road Materials and Pavement Design, (2004) 163-202 https://doi.org/10.1080/14680629.2004.9689992 1096 ... vận tải NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM HỆ SỐ PỐT XƠNG PHỨC ĐỘNG CỦA MỘT SỐ LOẠI BÊ TÔNG NHỰA Ở VIỆT NAM Bùi Văn Phú*, Nguyễn Quang Tuấn, Nguyễn Quang Phúc Trường Đại học Giao thông vận tải, Số Cầu Giấy,... cơng bố kết hệ số Pốt xơng bê tơng nhựa Ở Việt Nam, chưa có nghiên cứu thực nghiệm xác định đánh giá hệ số Pốt xơng bê tơng nhựa cho dải tần số nhiệt độ khác Trong thí nghiệm đo đạc hệ số Pốt xơng,... loại bê tơng nhựa khác Các thí nghiệm đo đạc hệ số Pốt xơng phức động bê tông nhựa thực nhiều tần số nhiệt độ khác So với thí nghiệm xác định mơ đun động, thí nghiệm xác định hệ số Pốt xơng động