XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA VẬT LIỆU ĐÁ GIA CỐ CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 9843 : 2013 XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA VẬT LIỆU ĐÁ GIA CỐ CHẤT KẾT DÍNH VƠ CƠ TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM Standard test method in the laboratory for resilient modulus of nonorgannic adhesive substance stabilizied aggregate material Lời nói đầu TCVN 9843:2013 xây dựng sở tham khảo 22TCN 72-84: Quy trình thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi vật liệu đá gia cố chất kết dính vơ TCVN 9843:2013 Tổng cục Đường Việt Nam biên soạn, Bộ Giao thông vận tải đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Cơng nghệ cơng bố XÁC ĐỊNH MƠ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA VẬT LIỆU ĐÁ GIA CỐ CHẤT KẾT DÍNH VƠ CƠ TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM Standard test method in the laboratory for resilient modulus of nonorgannic adhesive substance stabilizied aggregate material Phạm vi áp dụng 1.1 Tiêu chuẩn quy định trình tự thử nghiệm tính tốn để xác định Mơ đun đàn hồi vật liệu đá gia cố chất kết dính vơ phịng thí nghiệm 1.2 Tiêu chuẩn đưa thơng số thí nghiệm phịng Mơ đun đàn hồi vật liệu đá gia cố chất kết dính vơ để phục vụ cho cơng tác thiết kế kiểm tra chất lượng mặt đường Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu viện dẫn ghi năm cơng bố áp dụng phiên nêu Đối với tài liệu viện dẫn khơng ghi năm cơng bố áp dụng phiên nhất, bao gồm sửa đổi, bổ sung (nếu có) TCVN 3105:1993 Hỗn hợp bê tông nặng bêtông nặng - Lấy mẫu, chế tạo bảo dưỡng mẫu thử TCVN 8858:2011 Móng cấp phối đá dăm cấp phối thiên nhiên gia cố xi măng kết cấu áo đường ô tô - Thi cơng nghiệm thu TCVN 8862:2011 Quy trình thí nghiệm xác định cường độ kéo ép chẻ vật liệu hạt liên kết chất kết dính 22TCN 211-06 Áo đường mềm - Các yêu cầu dẫn thiết kế *) 22TCN 274-01 Tiêu chuẩn thiết kế mặt đường mềm *) 22TCN 333-06 Đầm nén đất, cấp phối đá phịng thí nghiệm - Tiêu chuẩn thử nghiệm *) ASTM C42M Standard Test Method for Obtaining and Testing Drilled Cores and Sawed Beams of Concrete (Tiêu chuẩn phương pháp khoan lõi thử nghiệm lõi khoan bê tông, đoạn dầm bê tông cưa ra) ASTM D5102-96 Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of CoMPacted Soil-lime Mixture (Tiêu chuẩn phương pháp nén nở hông tự mẫu đất gia cố vôi đầm nén) ASTM C192M-98 Standard Practice for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Laboratory (Tiêu chuẩn phương pháp chuẩn bị bảo dưỡng mẫu thử bê tơng phịng thí nghiệm) ASTM D5239-98 Standard Practice for Characterising Fly Ash for Use in Soil Stabilisation (Tiêu chuẩn xác định đặc tính tro bay dùng gia cố đất) AASHTO T220-2000 Standard Method of Test for Strength of Soil-lime (Phương pháp thử xác định cường độ đất gia cố vôi) Thuật ngữ định nghĩa * CHÚ THÍCH: *) Các tiêu chuẩn ngành TCN chuyển đổi thành TCVN 3.1 Vật liệu đá gia cố chất kết dính vơ cấp phối đá dăm, cấp phối thiên nhiên gia cố với chất kết dính vơ để cải thiện tính chất lý cấp phối đá Chất kết dính vơ sử dụng Tiêu chuẩn xi măng, vôi, tro bay - vôi 3.2 Mô đun đàn hồi vật liệu đặc trưng học vật liệu, biểu thị khả chống biến dạng vật liệu tác dụng tải trọng bên ngoài, tính tỷ số áp lực biến dạng phục hồi tương đối vật liệu Nguyên tắc thử nghiệm 4.1 Tóm tắt nguyên tắc thử nghiệm: Thử nghiệm thực cách nén (ép) mẫu hình trụ nở hơng tự cấp tải trọng định P, tác dụng lần lên mặt mẫu Tải trọng tạo áp lực nén p vừa đủ để sau dỡ tải biến dạng phục hồi Với hai số liệu tính Mơ đun đàn hồi mẫu vật liệu đá gia cố chất kết dính vơ (xem Hình điều 8) Thiết bị, dụng cụ 5.1 Máy nén có đủ khả truyền tải trọng đến phá hoại mẫu, có đồng hồ đo lực (hoặc vịng đo lực) có hộp số để điều chỉnh tốc độ nén, dùng máy nén ba trục có thêm gá đo biến dạng CHÚ THÍCH 1: Xem phụ lục tiêu chuẩn 22TCN 274-01, có giới thiệu máy nén trục có thiết bị phụ kiện đại hộp tế bào điện tử, đầu đo vi biến dạng thẳng đứng (LVDT), thiết bị thu nhận ghi lại số liệu đo tải trọng trùng phục đồng thời với biến dạng thẳng đứng, thiết bị truyền tải trọng trùng phục có khả tạo tải trọng trùng phục với thời gian tác dụng tải trọng thời gian chu kỳ tác dụng tải trọng theo yêu cầu (tương ứng thời gian tác dụng bánh xe ô tô lên mặt đường, lên mặt lớp móng tơ chạy đường) 5.2 Tấm đệm truyền tải trọng thép, phụ kiện để bố trí hai chuyển vị kế đối xứng qua tâm mặt mẫu 5.3 Thiết bị khuôn để tạo mẫu Thường dùng cối Proctor cải tiến để tạo mẫu theo 22TCN 333-06 Mẫu hình trụ có đường kính 152 mm, chiều cao 117 mm Có thể dùng khn máy nén để chế tạo mẫu hình trụ có chiều cao hai lần đường kính mẫu đường kính mẫu Đường kính mẫu D phải lớn hay lần cỡ hạt lớn Dmax vật liệu đá gia cố chất liên kết vô (D ≥ 4D max) Máy nén tạo áp lực tĩnh khoảng 10 MPa đến 15 MPa phút để tạo mẫu CHÚ THÍCH 2: Tùy theo loại vật liệu đá chất kết dính, cho khối lượng thể tích mẫu tương đương với khối lượng, thể tích mẫu chế tạo Proctor cải tiến Chuẩn bị mẫu thử nghiệm 6.1 Chuẩn bị mẫu thử phịng thí nghiệm Tùy theo chất kết dính vơ xi măng vơi tro bay - vôi mà cách chuẩn bị mẫu hình trụ có khác nhau: 6.1.1 Khi chất kết dính xi măng: Sau trộn vật liệu đá với xi măng phải ủ để giữ ẩm hỗn hợp bình kín nhiệt độ (25 ± 1) oC cho vào cối Proctor cải tiến để tạo mẫu thử Tháo mẫu khỏi cối Proctor, bảo dưỡng ẩm ngày ngâm nước mẫu ngày, sau đem thử nghiệm xác định Mô đun đàn hồi 14 ngày tuổi Nếu muốn xác định Mô đun đàn hồi 28 ngày tuổi phải bảo dưỡng ẩm mẫu 21 ngày, ngâm nước ngày Mẫu bảo dưỡng (25 ± 1) oC bình kín để giữ ẩm (tham khảo TCVN 8858:2011; TCVN 3105:1993; ASTM C192M-98) Các mẫu phải chế tạo với thực tế thi công trường tỉ lệ thành phần hạt, tỷ lệ chất kết dính vơ có độ chặt lớn độ ẩm tốt theo thử nghiệm Proctor cải tiến Cần chuẩn bị hai tổ mẫu, tổ viên mẫu Một tổ mẫu dùng để thử nghiệm xác định cường độ nén R; tổ khác dùng để thử nghiệm xác định Mô đun đàn hồi E dh 6.1.2 Khi chất kết dính vơi: Sau trộn vật liệu đá với vôi cần phải ủ để giữ ẩm hỗn hợp bình kín đến tối đa 24 (tùy theo điều kiện thực tế thi công trường sau này), nhiệt độ (25 ± 1) oC cho vào cối Proctor cải tiến để tạo mẫu thử Ngoài việc bảo dưỡng mẫu ngâm nước mẫu để thử nghiệm xác định Mô đun đàn hồi 14 ngày tuổi 28 ngày tuổi 6.1.1 bảo dưỡng mẫu 83 ngày ngâm nước mẫu ngày để xác định Mô đun đàn hồi 90 ngày tuổi (tham khảo ASTM D5102-96; AASHTO T220-2000) 6.1.3 Khi chất kết dính tro bay - vôi: Trước tiên trộn vôi với vật liệu hạt ủ hỗn hợp để giữ ẩm 24 nhiệt độ (25 ± 1) oC, sau trộn hỗn hợp với tro bay ủ tiếp cho vào cối Proctor cải tiến để tạo mẫu Việc bảo dưỡng ngâm mẫu nước để tiến hành thử nghiệm xác định Mô đun đàn hồi 14 ngày tuổi, 28 ngày tuổi 90 ngày tuổi tiến hành 6.1.2 6.1.1 (tham khảo ASTM D5239-98) 6.2 Mẫu thử lõi khoan Để kiểm tra chất lượng lớp vật liệu đá gia cố chất kết dính vơ thi cơng trường sau 28 ngày kể từ đầm lèn xong phải khoan chiều dày lớp cần mẫu (tham khảo ASTM C24M) Đường kính lõi khoan nên đường kính mẫu hình trụ chuẩn bị để thử nghiệm cho loại vật liệu phịng thí nghiệm Dùng đường kính mũi khoan 101 mm vật liệu hạt có Dmax ≤ 31,5 mm; dùng đường kính mũi khoan 152 mm vật liệu hạt có Dmax = 37,5 mm Để lõi khoan không bị đứt, vỡ thường khoan lõi vật liệu đá gia cố với xi măng theo tỷ lệ cao (từ 5% trở lên) Các lõi khoan phải giữ nguyên độ ẩm cách bọc lõi túi nhựa, bịt kín để thùng có phủ mạt cưa ẩm cát ẩm, bao tải ẩm,… mặt túi nhựa Cần tiến hành thử nghiệm lõi khoan Trước phải chuẩn bị lõi khoan để hai mặt lõi khoan phẳng, song song với thẳng góc với trục lõi Cách tiến hành thử nghiệm 7.1 Lấy mẫu thí nghiệm khỏi nước, lau khơ, đo lại kích thước mẫu, xác đến 0,1 mm 7.2 Trước tiên cần xác định cường độ nén R vật liệu đá gia cố chất kết dính vơ cách nén mẫu lúc mẫu bị phá hỏng Tốc độ nén mẫu mm/min, tốc độ gia tải (6 ± 1) kPa/s Cường độ nén viên mẫu (Ri) tỷ số tải trọng phá hoại mẫu chia cho diện tích chịu lực nén viên mẫu Cường độ nén mẫu vật liệu đá gia cố chất kết dính vơ trị số trung bình mẫu thí nghiệm giá trị lớn nhỏ hai viên mẫu không lệch 15% so với giá trị viên mẫu lại Nếu hai giá trị lệch 15 % so với giá trị viên mẫu cịn lại loại bỏ hai giá trị lớn nhỏ cường độ nén lấy giá trị cường độ nén viên lại Sau xác định xong cường độ nén R tiếp tục tiến hành thí nghiệm xác định Mô đun đàn hồi vật liệu đá gia cố chất kết dính vơ theo bước sau: 7.3 Đặt mẫu vào máy, đặt đệm truyền tải trọng, lắp hai chuyển vị kế đo biến dạng vào vị trí đo đệm, cho đối xứng với qua tâm mặt mẫu Gia tải thử lần để kiểm tra dịch chuyển chuyển vị kế Nếu số đo dịch chuyển chuyển vị kế khác không 10 % Nếu vượt phải điều chỉnh lại vị trí mẫu cho đạt yêu cầu 7.4 Điều chỉnh chuyển vị kế để số đo ban đầu chuyển vị kế nhau, khoảng 100 với tốc độ nén mẫu mm/min, tốc độ gia tải (6 ± 1) kPa/s tải trọng quy định P (để áp lực lên mặt mẫu p = 0,2R) Giữ áp lực p mặt mẫu biến dạng mẫu ổn định; xem ổn định số đo chuyển vị kế không thay đổi 0,01 mm/min Ghi số đo chuyển vị kế, L I1 LII1 Sau giảm tải đợi đến biến dạng phục hồi ổn định (như nói trên), ghi lại số đo chuyển vị kế L I2 LII2 Trị số biến dạng phục hồi mẫu chuyển vị kế là: LI = LI1 - LI2 chuyển vị kế là: LII = LII1 - LII2 Trị số biến dạng phục hồi mẫu vật liệu hình trụ L = (L I + LII)/2 Nếu trị số LI LII khác 10% phải làm lại thử nghiệm sau tìm nguyên nhân sai lệch (có thể đọc nhầm, thao tác khơng đúng, vị trí mẫu bị xê dịch…) 7.5 Lặp lại thử nghiệm cho mẫu vật liệu hình trụ cịn lại theo 7.1, 7.3, 7.4 để tính trị số biến dạng phục hồi L mẫu Tính Mơ đun đàn hồi vật liệu đá gia cố chất kết dính vơ 8.1 Lần lượt tính Mơ đun đàn hồi cho viên mẫu vật liệu hình trụ (kích thước D, H mẫu khác nhiều) theo công thức sau: Tải trọng P cần thiết để tác dụng lên mặt mẫu áp lực nén p quy định theo công thức (1) p = 0,2R (1) đó: p - Áp lực nén tải trọng tác dụng lên mặt mẫu, MPa; R - Cường độ chịu nén mẫu vật liệu, MPa (được xác định theo 7.2) Mô đun đàn hồi vật liệu đá gia cố chất kết dính vơ tính theo cơng thức (2); (xem Hình 1) E đh  pH 4PH  L D2L (2) đó: P - Tải trọng tác dụng nén mẫu, N; p - Áp lực nén lên mặt mẫu, MPa; H - Chiều cao mẫu, mm; D - Đường kính mẫu, mm; L - Biến dạng phục hồi (đàn hồi) mẫu vật liệu, mm; Eđh - Mơ đun đàn hồi vật liệu, MPa Hình - Sơ đồ thử nghiệm xác định Mô đun đàn hồi Eđh 8.2 Giá trị Mô đun đàn hồi Eđh vật liệu đá gia cố chất kết dính vơ giá trị trung bình ba trị số Mô đun đàn hồi ba viên mẫu tính 8.1, giá trị lớn nhỏ hai viên mẫu không lệch 15% so với giá trị viên mẫu lại Nếu hai giá trị lệch 15 % so với giá trị viên mẫu lại loại bỏ hai giá trị lớn nhỏ nhất; giá trị Mơ đun đàn hồi Eđh tính theo giá trị Mơ đun đàn hồi viên cịn lại CHÚ THÍCH 3: Đối với lõi khoan trường đem tiến hành tương tự, sau chuẩn bị hai mặt lõi khoan phẳng song song 8.3 Giá trị Mô đun đàn hồi xác định 8.3 thử nghiệm tiêu chuẩn thường lớn nhiều so với giá trị cho tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-06, thực tế cấp phối đá gia cố chất kết dính vô (xi măng) phát sinh đường nứt làm giảm khả phân bố tải trọng CHÚ THÍCH 4: Để tránh chênh lệch lớn này, theo AASHTO T220-2000, mẫu vật liệu gia cố với vôi (hoặc xi măng) sau bảo dưỡng ẩm ngày, lấy mẫu để khơ ngồi khơng khí sấy mẫu không 60 o C để độ ẩm mẫu lại khoảng 1/2 đến 1/3 độ ẩm chế bị mẫu (như mẫu bị nứt tương tự thực tế lớp cấp phối đá gia cố chất kết dính vơ vơi, xi măng); sau để mẫu nguội lại nhiệt độ phòng đem mẫu ngâm nước (theo chế độ mẫu mao dẫn nước) 10 ngày Lau khô mẫu đặt vào máy nén thử nghiệm Báo cáo thử nghiệm Trong báo cáo thử nghiệm cần ghi rõ: - Phịng thí nghiệm, ngày thử nghiệm; - Loại mẫu chuẩn bị; - Ký hiệu mẫu, vật liệu mẫu, lý trình khoan lõi; - Tuổi mẫu, trạng thái chung mẫu; - Kích thước mẫu: + Giá trị trung bình chiều cao mẫu; + Giá trị trung bình đường kính mẫu; - Chế độ bảo dưỡng mẫu; - Cách cho mẫu ngâm nước: ngâm trực tiếp nước hay ngâm theo chế độ mao dẫn, hay dùng phương pháp hút chân không, thời gian ngâm mẫu nước - Tốc độ nén mẫu tốc độ gia tải; - Cường độ nén mẫu: Cường độ nén trung bình tổ mẫu; - Tải trọng P áp lực tương ứng p gia tải lên mẫu; - Các số đo chuyển vị kế giai đoạn thử nghiệm viên mẫu; gia tải thử, gia tải, dỡ tải; - Giá trị Mô đun đàn hồi viên mẫu; - Giá trị Mô đun đàn hồi trung bình tổ mẫu; - Các nhận xét tiến hành thử nghiệm; - Chữ ký thí nghiệm viên, trưởng phịng thí nghiệm (đóng dấu) lãnh đạo quan quản lý phịng thí nghiệm (đóng dấu); Biểu mẫu báo cáo trình bày Phụ lục A Phụ lục A (Tham khảo) Biểu mẫu báo cáo kết thử nghiệm Mô đun đàn hồi vật liệu đá gia cố chất kết dính vơ TÊN CƠ QUAN QUẢN LÝ PHỊNG THÍ NGHIỆM TÊN PHỊNG THÍ NGHIỆM Địa phịng thí nghiệm, Tel/Fax phịng thí nghiệm BÁO CÁO KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA CẤP PHỐI ĐÁ GIA CỐ CHẤT KẾT DÍNH VƠ CƠ Đơn vị yêu cầu: Tên dự án/công trình/hạng mục cơng trình: Ngày đúc mẫu/nhận mẫu: Nguồn gốc mẫu: Vật liệu; mẫu chuẩn bị phòng thử nghiệm lõi khoan (lý trình); chế độ bảo dưỡng; cách cho mẫu ngâm nước; thời gian ngâm mẫu nước; nhiệt độ bảo dưỡng Số hợp đồng văn yêu cầu thử nghiệm: Tiêu chuẩn thiết bị thử nghiệm: Ngày thử nghiệm: Điều kiện thử nghiệm: Tốc độ biến dạng (tốc độ di chuyển bàn nén máy nén) tốc độ gia tải nén để xác định Eđn Kết thí nghiệm: T Ký Tuổi Kích thước Nhiệt Cườn Cườn T hiệ mẫu mẫu (mm) độ thử g độ g độ u (ngày nghiệ nén nén mẫ , giờ) m trung u Đườn Chiề (T, oC) mẫu bình (MPa) (MPa) g kính u cao (D) (H) Tải Áp trọn lực g P nén lên gia mặt tải mẫu lên p mẫu (MPa (N) ) Chuyển vị kế l Chuyển vị kế l Trị Mô Mô Ghi số đun đun ch biến đàn đàn ú (mm) (mm) dạn hồi hồi I I II L L Trị L LII2 Trị g trung số số số số số số phục mẫu bình đo đo biến đo đo biến hồi Eđn khi dạn khi dạn mẫu (MPa ) gia dỡ g gia dỡ g mẫu Eđn tải tải phụ tải tải phụ vật (MPa đã c hồi đã c hồi liệu ) ổn ổn LI = ổn ổn LII = (mm địn địn LI1 - địn địn LII1 - ) L = h h LI2 h h LII2 (LI + LII)/2 … 10 Ghi chú: 11 Những người thực hiện: Thí nghiệm: Kiểm tra: Tư vấn giám sát: Tính tốn: CƠ QUAN QUẢN LÝ PHỊNG THÍ NGHIỆM (chữ ký, ghi rõ họ tên, đóng dấu) …, ngày… tháng… năm… PHỊNG THÍ NGHIỆM HỢP CHUẨN (chữ ký, ghi rõ họ tên, đóng dấu) MỤC LỤC Phạm vi áp dụng Tài liệu viện dẫn Thuật ngữ định nghĩa Nguyên tắc thử nghiệm Thiết bị, dụng cụ Chuẩn bị mẫu thử nghiệm Cách tiến hành thử nghiệm Tính Mơ đun đàn hồi vật liệu đá gia cố chất kết dính vơ Báo cáo thử nghiệm Phụ lục A (tham khảo): Biểu mẫu báo cáo kết thử nghiệm Mô đun đàn hồi vật liệu đá gia cố chất kết dính vô ... dạng phục hồi (đàn hồi) mẫu vật liệu, mm; Eđh - Mô đun đàn hồi vật liệu, MPa Hình - Sơ đồ thử nghiệm xác định Mô đun đàn hồi Eđh 8.2 Giá trị Mô đun đàn hồi Eđh vật liệu đá gia cố chất kết dính vơ... đá gia cố chất kết dính vơ TÊN CƠ QUAN QUẢN LÝ PHỊNG THÍ NGHIỆM TÊN PHỊNG THÍ NGHIỆM Địa phịng thí nghiệm, Tel/Fax phịng thí nghiệm BÁO CÁO KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA CẤP PHỐI ĐÁ GIA. ..3.1 Vật liệu đá gia cố chất kết dính vơ cấp phối đá dăm, cấp phối thiên nhiên gia cố với chất kết dính vơ để cải thiện tính chất lý cấp phối đá Chất kết dính vơ sử dụng Tiêu chuẩn xi măng, vôi,