Bề mặt áo đường bê tông mỏng đã được phát triển bằng cách sử dụng bê tông cốt sợi (FFC) dày 50 mm (2 in) trên một bề mặt bê tông nhựa. Hỗn hợp bê tông kết hợp một loại sợi tổng hợp đã được tối ưu hóa để giảm thời gian xây dựng mà vẫn tăng cường sức chịu tải lớp áo đường. Việc thử nghiệm đã chứng minh FFC có độ chảy lan khoảng 400 mm (15,5 inch) và sau nứt tỷ lệ cường độ còn lại trên 47% ,với 0,5 % khối lượng sợi tổng hợp. Một dự án với quy mô lớn đã xác minh tính khả thi của việc xây dựng FFC, xác định khoảng cách giữa các vết nứt và sự phát triển chiều rộng vết nứt, và các điều kiện liên kết. Các tấm có kích cỡ khác nhau đã được tạo ra từ 1,2 đến 3,3 m (4 đến 11 ft) , các tấm dài hơn có vết nứt sớm nhất và chiềurộng vết nứt lớn nhất lên đến 1,25 mm (0,05 in). Thí nghiệm kiểm tra liên kết tại chỗ xác nhận sự liên kết tốt giữa nhựa đường và bê tông, ngoại trừ tại các điểm nơi các mảnh vỡ từ lớp nhựa đường không được loại bỏ.II.Giới thiệuBề mặt bê tông Asphalt là sự lựa chọn tiêu chuẩn cho lớp phủ mỏng của các cấu trúc mặt đường hiện có bởi khả năng thi công nhanh chóng , khả năng để xây dựng một lớp mỏng, và thuận lợi cho việc mở rộng giao thông ngay sau vị trí đã thi công. Công nghệ bê tông hiện nay cho phép giảm thời gian xây dựng. Thành phần vật liệu và tỷ lệ cụ thể phải được
CHUYÊN ĐỀ VẬT LIỆU: Bê tông cốt sợi dùng cho lớp bê tơng mỏng Lớp : XDCSHT – K49 I.Tóm tắt Bề mặt áo đường bê tông mỏng phát triển cách sử dụng bê tông cốt sợi (FFC) dày 50 mm (2 in) bề mặt bê tông nhựa Hỗn hợp bê tông kết hợp loại sợi tổng hợp tối ưu hóa để giảm thời gian xây dựng mà tăng cường sức chịu tải lớp áo đường Việc thử nghiệm chứng minh FFC có độ chảy lan khoảng 400 mm (15,5 inch) sau nứt tỷ lệ cường độ lại 47% ,với 0,5 % khối lượng sợi tổng hợp Một dự án với quy mô lớn xác minh tính khả thi việc xây dựng FFC, xác định khoảng cách vết nứt phát triển chiều rộng vết nứt, điều kiện liên kết Các có kích cỡ khác tạo từ 1,2 đến 3,3 m (4 đến 11 ft) , dài có vết nứt sớm chiềurộng vết nứt lớn lên đến 1,25 mm (0,05 in) Thí nghiệm kiểm tra liên kết chỗ xác nhận liên kết tốt nhựa đường bê tông, ngoại trừ điểm nơi mảnh vỡ từ lớp nhựa đường không loại bỏ II.Giới thiệu Bề mặt bê tông Asphalt lựa chọn tiêu chuẩn cho lớp phủ mỏng cấu trúc mặt đường có khả thi cơng nhanh chóng , khả để xây dựng lớp mỏng, thuận lợi cho việc mở rộng giao thông sau vị trí thi cơng Cơng nghệ bê tơng cho phép giảm thời gian xây dựng Thành phần vật liệu tỷ lệ cụ thể phải lựa chọn, ảnh hưởng tới lớp phủ bê tông phải nghiên cứu, để đảm bảo kinh tế, tính khả thi cơng nghệ,đảm bảo tuổi thọ 10 đến 15 năm Một số dự án nghiên cứu gần thử nghiệm với lớp phủ bê tông dày 38 đến 50 mm Thép mỏng (lên đến 0,5% khối lượng ) ,lớp phủ bê tông cốt thép sợi nghiên cứu cho cầu có đường xe chạy (Carlswärd 2006) Một thí nghiệm gần hồn thành để xác định tính khả thi lớp phủ mặt đường mỏng cụ thể cách sử dụng bê tông tự đầm (Riley 2005) Công nghệ bê tông tự đầm (SCC) sử dụng kết cấu bê tông để thi công nhanh tường dầm , giảm thiểu rung động cần thiết.Tương tự, cách sử dụng hỗn hợp bê tơng tơng tươi hồn tồn để thúc đẩy việc thi cơng mặt đường bê tơng nhanh chóng Việc tăng cường khối lượng cốt sợi vấn đề cốt lõi để tạo cấu kiện bê tơng có kích thước mỏng (Zhang Li 2002; Ward Li 1990) Nghiên cứu sơ tạo điều kiện phát triển hỗn hợp bê tông có sử dụng sợi gia cường Hỗn hợp thiết kế để thi cơng nhanh chóng lớp mỏng có khả chống nứt cao Một dự án xây dựng lớp phủ mỏng tiến hành để chứng minh , kiểm tra nứt khả liên kết mặt đường bê tông cứng III.Đặc điểm hỗn hợp bê tông Hỗn hợp bê tông cốt sợi (FFC) phát triển để tạo điều kiện thuận lợi cho xây dựng mặt đường bê tông cho loại đường với tốc độ thấp đến trung bình bãi đỗ xe Công nghệ FFC kết hợp nguyên tắc thiết kế hỗn hợp SCC (cần thiết cho việc thi cơng nhanh chóng thích hợp mặt đường mỏng với hàm lượng cốt sợi cao hơn) với việc sử dụng sợi gia cố (cần thiết cho dẻo dai để đạt tuổi thọ) Những lợi ích bê tơng cốt sợi gia cố (FRC) cho bề mặt bê tông mỏng tăng độ bền vật liệu khả chịu tải giảm tỷ lệ gia tăng vết nứt Hỗn hợp FFC sử dụng dự án thực tế chứa 0,48% khối lượng sợi dài 40 mm, kết hợp với 0,06% khối lượng sợi ngắn dài khoảng 6mm (thường sử dụng để giảm nhẹ co ngót bê tông) Việc bổ sung sợi tổng hợp ngắn FFC để tăng đàn hồi, độ nhớt, khả chống không đồng hỗn hợp (Banfill et al 2006) Vật liệu xi măng sử dụng kết hợp với sợi dẻo để cải thiện khả làm việc.Vì lớp bê tơng dày khoảng 5cm nên kích thước tối đa đá dăm sử dụng 9,5 mm Bảng liệt kê thành phần, tỷ lệ thiết kế hỗn hợp : Độ chảy lan trung bình, trọng lượng, lỗ rỗng 394 mm (15,5 inch), 2236 kg/m3 (140 lb / cf), 6,8% khơng khí ,tương ứng cho hỗn hợp FFC sử dụng dự án trường Hỗn hợp FFC không giống hỗn hợp SCC thông thường FFC có đủ gắn kết để tạo độ dốc lớp theo chiều dọc ngang đường Cường độ trung bình (cường độ nén chịu uốn) thể Bảng 2.Hỗn hợp FFC thiết kế đê sau nứt khả chịu uốn cao, minh họa cách đo tỷ lệ cường độ lại R150150 sau nứt (ASTM Tiêu chuẩn C1609 2007) 47,6% ngày.Khuyến nghị cho tăng cường cốt sợi gia cố nghiên cứu tương tự lớp phủ bê tông siêu mỏng (UTW) yêu cầu tỷ lệ cường độ lại 20%, đáng kể so với hỗn hợp FFC (Roesler et al 2008) Đặc tính bẻ gãy thơng số đầu vào cần thiết cho mơ hình phần tử hữu hạn ,đặc trưng cho khả chịu tải bê tơng (Gaedicke 2009) Các đặc tính gãy ban đầu so sánh với hỗn hợp FRC sử dụng để thiết kế mặt đường tổng lượng bẻ gãy FFC lớn đáng kể so với hồn hợp FRC (Roesler et al 2008) Hình cho thấy ảnh hưởng kích thước mẫu đến ứng suất uốn Cùng vật liệu FFC, chiều cao mẫu giảm, lực lại tăng liên kết sợi tốt Sự ảnh hưởng việc đúc mẫu xác nhận qua thí nghiệm dầm 7.5 cm tách từ dầm 15cm (xem minh họa hình 1) Một yếu tố khác FRC giảm cường độ trung bình giá trị lực làm gãy liên quan đến tuổi bê tông, thấy bảng Điều này liên quan đến liên kết sợi xi măng,đặc biệt sợi khơng định hướng ,vng góc với mặt phẳng nứt Bảng Đặc tính FFC f'c = cường độ chịu nén f'sp = cường độ kéo uốn E = mô đun đàn hồi MOR = cường độ chịu uốn f dx = ứng suất lại dầm có chiều sâu d (mm) R DX = tỷ lệ ứng suất lại dầm có chiều sâu d (mm) IV Kiểm tra mặt cắt Sau hỗn hợp FFC nghiên cứu phòng thí nghiệm đáp ứng yêu cầu khả làm việc, cường độ dẻo dai, dự án cụ thể xây dựng để điều tra khía cạnh xây dựng FFC Các nghiên cứu trước (Carlswärd 2006) hthức đánh giá liên kết, khoảng cách vết nứt, chiều rộng vết nứt lớp phủ mỏng mẫu phòng thí nghiệm Dự án cho thấy kết ứng suất thực tế cho phép đánh giá khả liên kết mặt đường bê tông nhựa đường nằm bên bề mặt lớp Hình minh họa ba mặt cắt kiểm tra, tất đúc với chiều dày 5cm, (1,15 x 1,12 m, 1,73 x 1,68 m, 1,72 x 3,35 m) Section 1: 81 slabs of size 1.15 m wide x 1.12 m long (3 ft-9 in x ft-8 in ) Section 2: 36 slabs of size 1.73 m wide x 1.68.m long (5 ft-8 in x ft-6 in) Section 3: 22 slabs of size 1.72 m wide x 3.35 m long (5 ft-7.5 in x 11 ft) Tuổi thọ lớp phủ bê tông mỏng liên quan trực tiếp dính bám với bề mặt bê tơng nhựa Nếu bề mặt lớp phủ bê tông thiết kế xây dựng , tồn dính bám ,ứng suất kéo bê tông giảm, cải thiện lực tổng thể cấu trúc phần mặt đường Các nhà nghiên cứu đề xuất loạt phương pháp để tăng cường dính bám, báo cáo xay hay nghiền vật liệu , miễn bề mặt trước đúc (Silfwerbrand Paulsson năm 1998; Harrington 2008) Tại công trường xây dựng, hỗn hợp nhựa nóng (HMA) thi cơng dày 50 mm rộng khoảng 3,3 m Trước đúc, bề mặt HMA làm nước áp lực cao để loại bỏ bụi miếng nhựa đường lỏng cho phép để khô qua đêm Trong trình đúc FFC, vật liệu truyền hiệu cách sử dụng máng từ xe tải bê tông tươi Khi cần thiết, bê tông tiếp tục di chuyển chỗ với xẻng cào, thể hình Một lớp vữa sử dụng để làm phẳng bề mặt bê tông.Khoảng bốn sau đúc, sử dụng thiết bị để cắt tạo khe nối độ sâu 13 mm (0,5 in.) (Khoảng 1/4 độ dày sàn) V.Vết nứt dính bám bề mặt chuyển tiếp Các khe nối kiểm tra độ tuổi 1, 3, 8, 20 ngày theo số vết nứt chiều rộng vết nứt Các khe nối biểu nứt tóm tắt hình Các mối nối ngang lớn (phần 3) thể tỷ lệ phần trăm khe nứt sau ngày,20 ngày, tất khe ngang tất phần bị nứt Khơng có nứt ngẫu nhiên, nhìn thấy Chiều rộng vết nứt so với tuổi cho mặt cắt nhìn thấy hình Theo dự kiến, chiều dài lớn hơn, chiều rộng vết nứt lớn Vết nứt đo ngày nghiên cứu để xác định xem mối liên hệ độ tuổi phát triển vết nứt ban đầu độ rộng vết nứt lứa tuổi sau đó, phát dự án UTW Illinois (Roesler et al 2008) Như thấy hình 5, số liệu xác nhận vết nứt xuất ngày thứ có chiều rộng vết nứt trung bình lớn chiều rộng vết nứt trung bình tất khe vào ngày thứ 20 Mong muốn có khe co nứt sớm tốt điều làm giảm độ rộng vết nứt trung bình tất lứa tuổi phân phối chuyển động để tránh khả liên kết Điều kiện dính bám bề mặt điều tra lĩnh vực dự án sau bê tông đạt đủ cường độ Mặt cắt có bê tơng nhựa, mà khơng loại bỏ hồn tồn q trình bóc, để lại dính bám / trượt bê tông nhựa Đối với mặt cắt lại, thí nghiệm kiểm tra xoắn chỗ (Tashman et 2006 al; Leng et al 2008) lựa chọn để đánh giá cường độ liên kết bê tông lớp nhựa đường trung tâm Mặc dù thử nghiệm xoắn tìm thấy khác nhau, số kiểm tra vượt phạm vi mô-men xoắn 500 Nm Lớp HMA điển hình bề mặt bê tơng báo cáo để sản xuất giá trị mơ-men xoắn khoảng 400 Nm Hình : Tỷ lệ vết nứt ngang độ tuổi bê tông khác 100% Percent Transverse Joints Cracked 90% 80% 70% 60% 50% 40% section section section Hình Chiều rộng vết nứt ngang trung bình tối đa lứa tuổi khác bê tông VI.Kết luận Bê tơng thiết kế mỏng, xây dựng mặt đường nhanh chóng có khả cạnh tranh kinh tế với lớp phủ bê tông nhựa thông thường Một hỗn hợp bê tông phát triển cách sử dụng sợi gia cố với khối lượng cao so với hỗn hợp FRC thường sử dụng mặt đường Với lượng xi măng cao chút, chất siêu dẻo nhỏ kích thước tối đa tổng hợp, hỗn hợp hoàn toàn khả thi, dễ dàng thi công lớp mỏng Hiệu suất ban đầu đo từ quy mô đầy đủ hỗn hợp FFC dày cm mặt đường trải nhựa Kích cỡ khác từ 1,2 đến 3,3 m xây dựng dự án Các kích thước dài xuất nứt sớm rộng khe, khe nứt trước ngày chiều rộng vết nứt lớn đo lứa tuổi sau Các mặt cắt chủ yếu thể tốt liên kết tiếp giáp đường nhựa bê tơng Sự khơng dính bám tìm thấy địa điểm nơi mảnh vỡ làm khơng đủ VII.Tài liệu tham khảo ASTM Standard C1609 (2007) Standard Test Method for Flexural Performance of Fiber-Reinforced Concrete (Using Beam With Third-Point Loading) ASTM International, West Conshohocken, PA Transportation and Development Institute Congress 2011 Downloaded from ascelibrary.org by San Nguyen on 07/17/12 For personal use only No other uses without permission Copyright (c) 2012 American Society of Civil Engineers All rights reserved Banfill, P F G., Starrs, G., Derruau, G., McCarter, W J., and Chrisp, T M (2006) "Rheology of low carbon fibre content reinforced cement mortar." Cement and Concrete Composites, 28(9), 773-780 Carlswärd, J (2006) "Shrinkage cracking of steel fibre reinforced self compacting concrete overlays: test methods and theoretical modelling." PhD thesis, Lulea University of Technology, Lulea, Sweden Gaedicke, C (2009) "Fracture-based Method to Determine the Flexural Load Capacity of Concrete Slabs." PhD thesis, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, IL Harrington, D (2008) Guide to Concrete Overlays American Concrete Pavement Association, Skokie, IL Kunieda, M., and Rokugo, K (2006) "Recent Progress on HPFRCC in Japan: Required Performance and Applications." Journal of Advanced Concrete Technology, 4(1), 19-33 Leng, Z., Ozer, H., Al-Qadi, I L., and Carpenter, S H (2008) "Interface bonding between hot-mix asphalt and various portland cement concrete surfaces laboratory assessment." Transportation Research Record, (2057), 46-53 Riley, R (2005) "SCC Quick Base and Patching Material 2005." Illinois Chapter of the American Concrete Pavement Association Presentation Roesler, J., Bordelon, A., Ioannides, A., Beyer, M., and Wang, D (2008) "Design and Concrete Material Requirements for Ultra-Thin Whitetopping." Rep No FHWAICT-08-016, Research Report for the Illinois Center of Transportation R27-3A, Urbana, IL Silfwerbrand, J., and Paulsson, J (1998) "Better bonding of bridge deck overlays." Concrete International, 20(10), 56-61 Tashman, L., Nam, K., and Papagiannakis, T (2006) "Evaluation of the Influence of Tack Coat Construction Factors on the Bond Strength between Pavement Layers." Rep No WA-RD 645.1, Washington State University, Washington Center for Asphalt Technology, Pullman, WA Ward, R J., and Li, V C (1990) "Dependence of Flexural Behavior of Fiber Reinforced Mortar on Material Fracture Resistance and Beam Size." ACI Materials Journal, 87(6),627-637 Zhang, J., and Li, V C (2002) "Monotonic and fatigue performance in bending of fiber- reinforced engineered cementitous composite in overlay system." Cement and Concrete Research, 32(3), 415-423 ... với hàm lượng cốt sợi cao hơn) với việc sử dụng sợi gia cố (cần thiết cho dẻo dai để đạt tuổi thọ) Những lợi ích bê tông cốt sợi gia cố (FRC) cho bề mặt bê tông mỏng tăng độ bền vật liệu khả chịu... nứt khả liên kết mặt đường bê tông cứng III.Đặc điểm hỗn hợp bê tông Hỗn hợp bê tông cốt sợi (FFC) phát triển để tạo điều kiện thuận lợi cho xây dựng mặt đường bê tông cho loại đường với tốc... đúc FFC, vật liệu truyền hiệu cách sử dụng máng từ xe tải bê tông tươi Khi cần thiết, bê tông tiếp tục di chuyển chỗ với xẻng cào, thể hình Một lớp vữa sử dụng để làm phẳng bề mặt bê tông. Khoảng