Nghiên cứu xác định trị số modun đàn hồi động trong phòng thí nghiệm để tính toán kết cấu áo đường mềm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LÊ TRUNG THÀNH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH TRỊ SỐ MODUN ĐÀN HỒI ĐỘNG TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM ĐỂ TÍNH TỐN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây dựng cơng trình giao thơng Mã số : 60.58.02.05 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2016 Cơng trình hồn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: GS.TS VŨ ĐÌNH PHỤNG Phản biện 1: TS Nguyễn Hồng Hải Phản biện 2: PGS TS Phan Cao Thọ Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Kỹ thuật Xây dựng cơng trình giao thông họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 13 tháng năm 2016 Có thể tìm hiểu luận văn tại: Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Như biết, hệ thống đường quốc gia Việt Nam phần lớn sử dụng kết cấu tầng mặt bê tông Asphalt Trong trình khai thác sử dụng xảy nhiều dạng hư hỏng khác bề mặt bê tơng Asphalt: Ổ gà, trồi trượt, bong tróc, dạng nứt nẻ bề mặt… Và đáng ý tượng hằn lún vệt bánh xe (HLVBX) tầng mặt hầu hết tuyến đường ba vùng đất nước Vậy đâu nguyên dẫn đến tượng hư hỏng này? Theo tiêu chuẩn 22TCN 211-06, Kết cấu áo đường mềm tính tốn theo trạng thái giới hạn: - Độ võng đàn hồi Kết cấu tổng thể mặt đường tác dụng trùng phục tải trọng trục xe tính tốn phải nhỏ độ võng đàn hồi cho phép loại Kết cấu áo đường - Ứng suất cắt điểm Kết cấu áo đường đất tải trọng xe chạy trọng lượng thân lớp vật liệu gây không vượt ứng suất cắt giới hạn đất lớp vật liệu kết cấu áo đường - Ứng suất kéo uốn xuất đáy lớp vật liệu toàn khối tải trọng xe chạy gây không vượt ứng suất kéo uốn cho phép lớp vật liệu Trong đó, phương pháp tính tốn kết cấu áo đường mềm dựa sở lý thuyết hệ đàn hồi nhiều lớp chịu áp lực phân bố vòng tròn tương đương diện tích tiếp xúc vệt bánh xe tiêu chuẩn mặt đường nhiều vấn đề chưa sát với thực tế Các thông số vật liệu sử dụng lớp kết cấu áo đường bao gồm: mô đun đàn hồi Eđh; lực dính C; góc ma sát φ, hệ số Poisson Mơ đun đàn hồi tính toán vật liệu quy định dựa sở thí nghiệm nén tĩnh dọc trục Đối với vật liệu sử dụng kết cấu áo đường nói chung, trị số mơ đun đàn hồi tính tốn phương pháp thí nghiệm xác định chưa thể đặc điểm tác dụng tải trọng xe chạy đường, chưa phù hợp với đặc tính đàn hồi – dẻo - nhớt vật liệu bê tông Asphalt làm lớp mặt đường tơ, kiểm tốn ứng suất cắt thơng qua trị số lực dính góc ma sát vật liệu Bê tông Asphalt quy định tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 211-93 lại bỏ qua 22TCN 211-06 số nguyên nhân gây nên hằn lún vệt bánh xe mặt đường Mặt khác, giá trị mô đun đàn hồi quy định có chênh lệch lớn với quy trình tính tốn nước ngồi, cho dù với phương pháp tính tốn hệ nhiều lớp đàn hồi thông số trạng thái giới hạn tính tốn, gây nên khó khăn định việc tham khảo hay so sánh phương pháp thiết kế khác nhau, đặc biệt dự án yêu cầu mức độ hội nhập định Xuất phát từ tình hình đó, học viên chọn đề tài “Nghiên cứu xác định trị số mô đun đàn hồi động phịng thí nghiệm để tính tốn kết cấu áo đường mềm” Mục tiêu nghiên cứu - Xác định trị số mô đun đàn hồi số loại bê tông Asphalt thông thường tỉnh miền Trung - Vận dụng tính tốn Kết cấu áo đường mềm theo 22TCN 211-06 - Vận dụng tính tốn Kết cấu áo đường mềm theo 22TCN 274-01 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu  Đối tƣợng nghiên cứu Xác định mô đun đàn hồi động loại vật liệu dùng kết cấu áo đường thông thường BTNC 12.5; BTNC19; CPĐD Dmax 25; CPĐD Dmax 37.5; - Ứng suất cắt lớp vật liệu bê tông Asphalt  Phạm vi nghiên cứu Xác định mô đun đàn hồi động lớp vật liệu, đưa thơng số vào tính tốn thiết kế kết cấu áo đường mềm kiểm toán ứng suất cắt lớp Bê tông Asphalt kết cấu áo đường sử dụng vật liệu TP Đà Nẵng Phƣơng pháp nghiên cứu - Khảo sát, thu thập liệu đánh giá chất lượng số mỏ vật liệu - Tiến hành lấy mẫu, đúc mẫu, thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi động lớp vật liệu sử dụng làm kết cấu áo đường - Áp dụng phương pháp tính tốn theo 22TCN 211-06 thông qua trị số mô đun đàn hồi động lớp vật liệu để đánh giá so sánh với sử dụng thông số mô đun đàn hồi tĩnh phương pháp tính tốn - Áp dụng phương pháp tính tốn theo 22TCN 27401&AASHTO1993 thơng qua trị số mô đun đàn hồi động lớp vật liệu để đánh giá so sánh phương án tính toán kết cấu thiết kế dự án đường cao tốc Đà Nẵng – Quảng Ngãi Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Đưa thông số mô đun đàn hồi động vật liệu vào phương pháp tính tốn thiết kế áo đường mềm, phản ánh thực tế điều kiện làm việc lớp kết cấu áo đường tác động xe chạy thực tế đường, góp phần khắc phục số tồn nội dung tiêu chuẩn 22TCN 211-06 thiết kế áo đường mềm - Đánh giá tiêu chuẩn thiết kế kết cấu áo đường mềm hành Việt Nam Cấu trúc luận văn Mở đầu Chƣơng Tổng quan vật liệu sử dụng phổ biến kết cấu áo đường có lớp tầng mặt bê tơng asphalt đặc tính học chúng Chƣơng Nghiên cứu xác định mơ đun đàn hồi động phịng thí nghiệm vật liệu làm kết cấu áo đường mềm Chƣơng Tính tốn kết cấu áo đường mềm dự án đường cao tốc Đà Nẵng – Quảng Ngãi từ trị số mơ đun đàn hồi động phịng thí nghiệm Chƣơng Kết luận kiến nghị CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU SỬ DỤNG PHỔ BIẾN TRONG KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG CĨ TẦNG MẶT LÀ BÊ TƠNG ASPHALT VÀ ĐẶC TÍNH CƠ HỌC CỦA CHÚNG 1.1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ASPHALT LÀM ÁO ĐƢỜNG Ô TÔ VÀ CÁC ĐẶC TRƢNG CƠ HỌC CỦA NÓ 1.2 CÁC KHÁI NIỆM VỀ MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA BÊ TÔNG ASPHALT VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 1.2.1 Các khái niệm mô đun đàn hồi bê tông asphalt Mô đun đàn hồi hồi phục (Resillent Modulus): Mô đun đàn hồi hồi phục đặc trưng sử dụng để tính tốn lý thuyết đàn hồi [17] Chúng ta biết hầu hết vật liệu xây dựng mặt đường vật liệu đàn hồi túy, biến dạng không hồi phục xuất sau lần chịu tác dụng tải trọng Nhưng lực tác dụng nhỏ so với cường độ vật liệu lặp lại với số lần lớn biến dạng sau lần tác dụng lặp lại gần hồi phục hoàn toàn tỉ lệ với ứng suất tác dụng (hình vẽ 1.2), biến dạng xem biến dạng đàn hồi [18] Mơ đun đàn hồi, tính tốn từ biến dạng hồi phục này, sử dụng công thức lý thuyết đàn hồi, gọi mô đun đàn hồi hồi phục Đối với bê tông asphalt, vào tần số tác dụng lực nhiệt độ, số lần tác dụng lặp lại từ 50 đến 200 lần Số lần tác dụng lặp chủ yếu phải đảm bảo biến dạng đàn hồi ổn định [18] Hình 1.2 Biến dạng đàn hồi tác dụng tải trọng lặp Mô đun phức (Complex modulus) (Dynamic modulus): mô đun đàn hồi hồi phục, mô đun phức đặc trưng thể mối quan hệ ứng suất biến dạng vật liệu đàn hồi – nhớt – dẻo Mô đun thể số phức thành phần thực đại diện cho độ cứng đàn hồi thành phần ảo thể tính chất thành phần vật cản chất lỏng mơ hình vật liệu Giá trị tuyệt đối mô đun phức thường gọi mô đun động [18] Sự khác mô đun đàn hồi hồi phục (Resilent modulus) mô đun phức (Complex modulus) bê tông asphalt dạng tải trọng mơ hình thí nghiệm xác định Với mơ đun đàn hồi hồi phục, tải trọng có dạng sóng (hình sin hay hình tam giác hình thang) có thời gian nghỉ với mơ đun phức dạng tải trọng hình sin khơng có thời gian nghỉ [18] 1.2.2 Các phƣơng pháp xác định mô đun đàn hồi vật liệu bê tông asphalt Các phương pháp thí nghiệm phịng Thí nghiệm kéo gián tiếp tải trọng lặp mẫu bê tông asphalt thí nghiệm phổ biến phịng thí nghiệm tính đơn giản dễ thực [17] Trình tự tiến hành thí nghiệm mơ tả tiêu chuẩn ASTM D4123 [13] Độ bền kéo gián tiếp chuyển vị phá hoại thí nghiệm kéo gián tiếp sử dụng để tính tốn mức ứng suất chuyển vị thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi Sau có độ bền kéo gián tiếp, thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi, mẫu chịu mức tải trọng để có ứng suất từ 5% đến 20% độ bền kéo gián tiếp [17] Theo ASTM D4123, thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi kéo gián tiếp tải trọng lặp lấy thời gian tác dụng tải trọng 0,1 giây thời gian nghỉ 0,9 giây Thí nghiệm sử dụng tải trọng tĩnh với mơ hình thí nghiệm nén dọc trục mẫu hình trụ Thí nghiệm thực đơn giản có mức độ mơ trạng thái ứng suất bê tông asphalt mặt đường chịu tải trọng xe chạy Đối với vật liệu có tính đàn hồi, nhớt, dẻo bê tơng asphalt mơ hình thường cho giá trị mơ đun đàn hồi thí nghiệm thấp Theo số liệu thực nghiệm tiến hành công bố Việt Nam bê tông nhựa hạt trung điều kiện nhiệt độ khoảng 30 độ C khoảng 2400 daN/cm2 [3], 3005 daN/cm2 [6] b Phương pháp tính tốn sở tiêu vật lý, học vật liệu phịng c Phương pháp tính tốn độ võng đo mặt đường 1.3 MÔ ĐUN ĐÀN HỒI VẬT LIỆU LÀM ĐƢỜNG Ô TÔ LÀ MỘT THƠNG SỐ QUAN TRỌNG TRONG TÍNH TỐN KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG MỀM 1.3.1 Các tiêu chuẩn tính tốn kết cấu áo đƣờng mềm hành nƣớc ta thơng số tính tốn a Thơng số trạng thái giới hạn b Thông số tải trọng giao thông c Thông số vật liệu 1.3.2 Phƣơng pháp thực nghiệm (cơ dựa theo hƣớng dẫn thiết kế AASHTO, [12]) đƣợc xây dựng chủ yếu sở kết thực nghiệm AASHTO với thơng số tính tốn a Thông số trạng thái giới hạn b Thông số tải trọng giao thông c Thông số vật liệu d Các thông số tinh cậy Mô đun đàn hồi bê tông asphalt hướng dẫn thiết kế AASHTO qui định theo chất lượng bê tông asphalt, xác định thí nghiệm kéo gián tiếp tải trọng lặp mẫu bê tơng asphalt hình trụ phịng thí nghiệm nhiệt độ 200C Cơ dựa hướng dẫn kết hợp với xem xét điều kiện nước, tiêu chuẩn thiết kế theo phương pháp Việt Nam [3] đề nghị mô đun đàn hồi theo mơ hình thí nghiệm trên, thực điều kiện nhiệt độ 300C Các giá trị cho bảng 1.2 sau: Bảng 1.2 Mô đun đàn hồi bê tông asphalt hướng dẫn AASHTO tiêu chuẩn thiết kế 22TCN-274-01 Tiêu chuẩn tính tốn Giá trị mơ đun đàn hồi (MPa) Mơ hình thí nghiệm (tại 300C) Kéo gián tiếp tải 1930 – 2070 trọng lặp (tại 200C) Kéo gián tiếp tải BTN chất lượng thấp 703 trọng lặp BTN chất lượng cao 1406 22TCN-274-01[10] BTN chặt thông dụng AASHTO 93 [16] 2460 3515 10 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI ĐỘNG TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM CỦA VẬT LIỆU LÀM KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG MỀM 2.1 MÔ ĐUN ĐÀN HỒI ĐỘNG CỦA KẾT CẤU TẦNG MẶT BẰNG BÊ TƠNG ASPHALT 2.1.1 Cơ sở chọn mơ hình thí nghiệm 2.1.2 Đề xuất áp dụng mơ hình thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi Có nhiều mơ hình thí nghiệm để xác định mô đun đàn hồi bê tơng asphalt Có thí nghiệm đơn giản với mức độ mô trạng thái ứng suất chịu tải trọng giao thơng mặt đường thí nghiệm nén dọc trục tải trọng tĩnh mẫu hình trụ phịng thí nghiệm Có thí nghiệm phức tạp với mức độ mơ gần thí nghiệm nén ba trục tải trọng lặp Với lý trình bày, thí nghiệm kéo gián tiếp tải trọng lặp đề xuất để áp dụng nghiên cứu mô đun đàn hồi phịng thí nghiệm, xét đến điều kiện tác dụng tải trọng xe chạy 2.1.3 Thời gian tác dụng lực 2.1.4 Chu kỳ tác dụng lực 2.1.5 Nhiệt độ thí nghiệm Nhiệt độ lớp mặt đường bê tơng asphalt dự đốn theo phân bố nhiệt kết cấu áo đường xác định lý thuyết thực nghiệm.Căn số liệu điều kiện khí hậu lấy theo [1]: 11 Bảng 2.1 Số liệu tổng hợp điều kiện thời tiết, khí hậu vùng Miền Trung (Bắc Trung Bộ Nam Trung Bộ) Hạng mục khí hậu Bắc Trung Bộ Nam Trung Bộ Nhiệt độ trung bình năm 23 – 25 25 – 27 Nhiệt độ tháng nóng 28 – 30 28 – 30 Nhiệt độ cao tuyệt đối 40 – 42 40 – 42 Nhiệt độ tháng lạnh 16 – 19 20 – 24 8-9 2-8 Nhiệt độ lạnh tuyệt đối Biên độ năm nhiệt độ Số liệu cho thấy mức nhiệt độ tương ứng với trạng thái giới hạn tính tốn kết cấu áo đường mềm đề nghị tiêu chuẩn 22 TCN 211 – 2006 hợp lý cho điều kiện thực tế Việt Nam Tác giả chọn mức nhiệt độ để làm thông số mơi trường thí nghiệm mơ đun đàn hồi động, cụ thể 150C, 200C, 300C, 450C 2.1.6 Độ lớn lực tác dụng Độ lớn lực tác dụng lấy theo % cường độ mẫu, với điều kiện đảm bảo mẫu làm việc xem giai đoạn đàn hồi Với thí nghiệm kéo gián tiếp tải trọng lặp, mức tải trọng thường áp dụng để ứng suất gây mẫu 10% đến 50% cường độ chịu kéo Vì vậy, tác giả đề nghị mức tải trọng tác dụng tối đa tương đương với 25% cường độ phá hoại mẫu theo mô hình thí nghiệm tương tự, tức cường độ ép chẻ mẫu 2.1.7 Kế hoạch thí nghiệm a Các thí nghiệm thực 12 b Các loại hỗn hợp cấp phối cốt liệu chương trình thí nghiệm - Bê tông nhựa chặt BTNC 12.5 sử dụng nhựa đường 60/70 - Bê tông nhựa chặt BTNC 19 sử dụng nhựa đường 60/70 Vật liệu sử dụng lựa chọn loại đại diện, sử dụng phổ biến khu vực miền Trung:  Đá dăm loại: Mỏ Phú Mỹ Hòa, mỏ Hố Chuồn thuộc Tp Đà Nẵng  Cát vàng: Sông Hà Nha  Nhựa đường: Nhựa đường hãng nhựa đường Singapore: Shell mác 60/70 công ty cổ phần đầu tư thương mại quốc tế (ICT) cung cấp  Bột khống: Do cơng ty TNHH Hương Thủy – tỉnh Thừa Thiên Huế sản xuất 2.1.8 Các thơng số thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi theo mơ hình kéo gián tiếp tải trọng lặp 2.1.9 Tiến hành thí nghiệm c Thí nghiệm đánh giá chất lượng loại vật liệu d Tính tốn tỷ lệ phối trộn loại cốt liệu e Lựa chọn hàm lượng nhựa tối ưu theo phương pháp Marshall Việc lựa chọn hàm lượng nhựa để sử dụng cho loại hỗn hợp thực theo phương pháp Marshall Các mẫu Marshall bao gồm 60 mẫu cho loại hỗn hợp cốt liệu chuẩn bị để xác định hàm lượng nhựa sử dụng cho loại Kết chi tiết thí nghiệm hàm lượng nhựa đường đưa vào Phụ lục Kết lựa chọn hàm lượng nhựa cho loại hỗn hợp thể bảng 2.2 13 Bảng 2.2 Hàm lượng nhựa lựa chọn cho hỗn hợp cốt liệu STT Loại bê tông asphalt Hàm lƣợng nhựa tối ƣu Số lƣợng mẫu Mỏ đá (%) BTA (mẫu) BTN C12.5 4.7 Phú 60 BTN C19 4.3 Mỹ 60 Hòa BTN C12.5 4.9 BTN C19 4.5 Hố Chuồn 60 60 f Chuẩn bị mẫu thí nghiệm 2.1.10.Thí nghiệm kéo gián tiếp xác định cƣờng độ ép chẻ (22TCN 211 – 06, ASTM D4123) a Chế bị mẫu bão dưỡng mẫu thí nghiệm Việc chế bị mẫu thí nghiệm xác định cường độ ép chẻ thực theo phương pháp Marshall b Trình tự thí nghiệm Tác dụng lực nén theo phương đường sinh với tốc độ 50.8mm/phút mẫu bị phá hoại Độ lớn lực thời điểm mẫu bị phá hoại (P) sử dụng để tính tốn cường độ ép chẻ theo công thức : Rech  2P (daN / cm2 )  dh Trong đó: +P : Lực phá hoại mẫu (daN) + d, h : Đường kính chiều cao mẫu (cm) (2.2) 14 P TÊm gia t¶i MÉu thÝ nghiƯm TÊm gia t¶i P Hình 2.7 Mơ hình thí nghiệm ép chẻ Bảng 2.3 Kết thí nghiệm ép chẻ tính tốn độ lớn tải trọng tác dụng cho thí nghiệm mơ đun đàn hồi vật liệu Kích thƣớc mẫu P lực phá R ép Ký hoại mẫu chẻ Nhiệt Chiều Hỗn hiệu trung trung độ D hợp cao mẫu (mm) bình bình (0C) (KN) (Mpa) h(mm) I Mỏ đá Phú Mỹ Hịa (số lƣợng mẫu thí nghiệm 24 mẫu) BTN C12.5 BTN C12.5 BTN C12.5 BTN M1 101 62 15 M2 101 62 M3 101 62 15 M1 101 64 20 M2 101 64 M3 101 64 20 M1 101 63,5 30 M2 101 63,5 M3 101 63,5 M1 101 60 20,456 13,95 6,411 2,016 1,375 0,637 15 20 30 30 2,823 0,297 45 15 Kích thƣớc mẫu Hỗn hợp C12.5 BTN C19 BTN C19 BTN C19 BTN C19 Ký hiệu mẫu D (mm) Chiều cao h(mm) P lực phá hoại mẫu trung bình (KN) R ép chẻ trung bình (Mpa) Nhiệt độ (0C) M2 101 60 45 M3 101 60 45 M1 101 62 15 M2 101 62 M3 101 62 15 M1 101 64 20 M2 101 64 M3 101 64 20 M1 101 63,5 30 M2 101 63,5 M3 101 63,5 30 M1 101 60 45 M2 101 60 M3 101 60 20,456 13,176 6,411 2,823 2,081 1,298 0,637 0,297 15 20 30 45 45 II Mỏ đá Hố Chuồn (số lƣợng mẫu thí nghiệm 18 mẫu) BTN C12.5 BTN C12.5 M1 101 62 15 M2 101 62 M3 101 62 15 M1 101 64 20 M2 101 64 M3 101 64 20,234 12,892 2,058 1,270 15 20 20 16 Kích thƣớc mẫu Ký hiệu mẫu Hỗn hợp BTN C12.5 BTN C19 BTN C19 BTN C19 D (mm) Chiều cao h(mm) P lực phá hoại mẫu trung bình (KN) R ép chẻ trung bình (Mpa) Nhiệt độ (0C) M1 101 63,5 30 M2 101 63,5 M3 101 63,5 30 M1 101 62 15 M2 101 62 M3 101 62 15 M1 101 64 20 M2 101 64 M3 101 64 20 M1 101 63,5 30 M2 101 63,5 M3 101 63,5 6,732 20,234 12,892 6,732 0,669 2,058 1,270 0,669 30 15 20 30 30 2.1.11.Thí nghiệm kéo gián tiếp tải trọng lặp xác định mô đun đàn hồi động a Chế bị mẫu bão dưỡng mẫu thí nghiệm Mẫu chế bị bão dưỡng thực theo phương pháp Marshall, số lượng mẫu chế bị thí kéo gián tiếp tải trọng lặp 38 mẫu ứng với loại đường cong cấp phối hạt chi loại bê tông asphalt BTA chặt 19 BTA chặt 12.5 b Thiết bị thí nghiệm Các thông số thiết bị thể bảng 2.3 đây: 17 Bảng 2.5 Tổng hợp đặc điểm thiết bị thông số thí nghiệm Thơng số Thiết bị hình thức tiến hành Thiết bị gia Thiết bị gia tải tác dụng lực xung tải phạm vi tần số, thời gian tác dụng lực độ lớn lực - Sử dụng máy nén khí Thiết bị đo Thiết bị điện tử đo chuyển vị theo chiều đứng đặt chuyển vị tiếp xúc với gia tải gồm hai đầu đo gắn hai bên, đo chuyển vị ngang đặt hai bên mẫu Nhiệt độ thí Tiến hành thí nghiệm nhiêt độ 150C, 200C 300C, nghiệm 450C Xác định độ Theo AASHTO T283-89 Giá trị cường độ ép chẻ bền kéo gián loại mẫu trung bình cộng tổ hợp mẫu tiếp thí nghiệm tổ hợp mẫu Tải trọng đề P1 = (2.5 - 3.0) KN ứng với nhiệt độ 150C, 200C nghị cho thí P2 = (1.4 - 1.5) KN ứng với nhiệt độ 300C nghiệm P3 = (0.5 - 0.6) KN ứng với nhiệt độ 450C Trục gia tải Theo đường kính mẫu Dạng sóng Tải trọng lặp, hình sin tải trọng Thời gian tác M1 : Thời gian gia tải 0.1s, thời gian chu kỳ 1s dụng lực Số lần tác 100 – 120 lần dụng lực lặp Tính tốn mơ Mơ đun đàn hồi xuất trực tiếp từ phần mềm đun đàn hồi thiết bị Hệ số Hệ số Poisson xuất trực tiếp từ phần mềm thiết Poisson bị 18 b Mô tả thiết bị thí nghiệm Thí nghiệm kéo gián tiếp tải trọng lặp xác định mô đun đàn hồi hỗn hợp bê tơng nhựa với điều kiện thí nghiệm dự kiến, tần số tác dụng tải trọng Hz tương ứng thời gian tác dụng tải trọng 0.1s thời gian nghỉ 0.9s Thí nghiệm tiến hành với tổ hợp mẫu điều kiện thí nghiệm 150C, 200C, 300C 450C d Cơng tác thí nghiệm 2.1.12.Kết thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi động mẫu bê tông asphalt Bảng 2.7 Bảng tổng hợp kết mô đun đàn hồi động mẫu bê tông asphalt có cốt liệu lấy mỏ đá Phú Mỹ Hịa STT Loại bê tông nhựa Mẫu BTN Bê tông nhựa C12.5 Bê tông nhựa C19 Giá trị trung bình Nhiệt độ 150C 200C 300C 450C M1 4165 2469 1717 556 M2 2938 2925 1496 268 3551,5 2697 1606,5 412 M1 5668 3437 1586 208 M2 5863 5099 2488 650 5765,5 4268 2037 429 Giá trị trung bình Giá trị mô đun đàn hồi động E đ (Mpa) Ghi 19 BIỂU ĐỒ QUAN HỆ MÔ ĐUN ĐÀN HỒI ĐỘNG VÀ NHIỆT ĐỘ Giá trị mô đun đàn hồi động (Mpa) BIỂU ĐỒ QUAN HỆ MÔ ĐUN ĐÀN HỒI ĐỘNG VÀ NHIỆT ĐỘ 7000 5765.5 6000 4268 3551.5 5000 4000 2697 3000 2037 1606.5 2000 BTN C19 BTN C12.5 429 412 1000 0 20 40 60 Nhiệt độ (t) Hình 2.20 Biểu đồ quan hệ mơ đun đàn hồi động nhiệt độ Bảng 2.8.Bảng tổng hợp kết mô đun đàn hồi động mẫu bê STT tơng asphalt có cốt liệu lấy mỏ đá Hố Chuồn Giá trị mô đun đàn hồi động E đ (Mpa) Loại bê Mẫu tông nhựa Bê tông nhựa C12.5 150C 200C 300C M1 3963 2946 1170 M2 3500 2920 1830 3731,5 2933 1500 M1 5916 4526 1460 M2 5065 3387 2117 5490,5 3956,5 1788,5 Giá trị trung bình Bê tơng nhựa C19 Giá trị trung bình Nhiệt độ BTN Ghi 20 BIỂU ĐỒ QUAN HỆ MÔ ĐUN ĐÀN HỒI ĐỘNG VÀ NHIỆT ĐỘ Giá trị mô đun đàn hồi động (Mpa) BIỂU ĐỒ QUAN HỆ MÔ ĐUN ĐÀN HỒI ĐỘNG VÀ NHIỆT ĐỘ 5490.5 6000 5000 3956.5 3731.5 4000 2933 3000 1788.5 1500 2000 BTN C19 BTN C12.5 1000 0 10 20 30 40 Nhiệt độ (t) Hình 2.21 Biểu đồ quan hệ mô đun đàn hồi động nhiệt độ 2.2 MƠ ĐUN ĐÀN HỒI ĐỘNG VẬT LIỆU NỀN-MĨNG MẶT ĐƢỜNG Trình tự thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi động Thí nghiệm mơ đun đàn hồi phức động thực nhờ thiết bị thí nghiệm Cooper Phịng thí nghiệm Vật liệu xây dựng – Viện khoa học công nghệ XD Giao thông – Trường đại học Giao thông vận tải Thiết bị Cooper thiết bị chuyên dụng, đại, đồng với tính chủ yếu: Có buồng thí nghiệm khống chế, điều chỉnh nhiệt độ từ 50C đến 600C Có phần mềm kèm với mơ đun thí nghiệm khác Có khả đặt mức lực tác dụng lên mẫu thí nghiệm nhờ phần mềm điều khiển van khí Servo 21 Có dụng cụ đo lực đo biến dạng với độ xác cao (đo lực Loadcell, đo biến dạng LVDT) Tồn q trình thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi động thực tự động nhờ phần mềm điều khiển kèm máy (TP62 Dynamic Modulus) Kết thí nghiệm lưu máy tính lưu máy dạng file số liệu gồm thông tin cần thiết số liệu dạng cột mở excel Kết thí nghiệm Bảng 2.10 Giá trị thơng số học loại vật liệu thí nghiệm độ đầm chặt K98 Các thông số học vật liệu E tĩnh E động CBR (Mpa) (Mpa) (%) Cấp phối đồi 38.528 112.190 CPĐD 201.55 380.03 CPĐD GC xi 851.66 4346 Loại vật liệu măng 6% Cƣờng R ép độ nén chẻ (Mpa) (Mpa) 24.39 2.38 96.62 22 CHƢƠNG TÍNH TỐN KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG MỀM DỰ ÁN ĐƢỜNG CAO TỐC ĐÀ NẴNG – QUẢNG NGÃI TỪ TRỊ SỐ MƠ ĐUN ĐÀN HỒI ĐỘNG TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM 3.1 TỔNG QUAN VỀ DỰ ÁN ĐƢỜNG CAO TỐC ĐÀ NẴNG – QUÃNG NGÃI 3.1.1 Căn pháp lý 3.1.2 Cơ sở liệu đầu vào 3.2 TÍNH TỐN THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG THEO 22TCN211-06 3.2.1 Tính toán kết cấu mặt đƣờng cao tốc đoạn Đà Nẵng – Tam Kỳ 3.2.2 Tính tốn kết cấu mặt đƣờng cao tốc Tam Kỳ - Quảng Ngãi 3.2.3 Tính tốn kết cấu mặt đƣờng cao tốc Đà Nẵng Quảng Ngãi 3.3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG THEO TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ MẶT ĐƢỜNG MỀM 22TCN 274-01 3.3.1 Tính tốn kết cấu mặt đƣờng cao tốc đoạn Đà Nẵng – Tam Kỳ 3.3.2 Tính tốn kết cấu mặt đƣờng cao tốc đoạn Đà Nẵng– Quảng Ngãi 23 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 KẾT LUẬN Thông qua nghiên cứu thí nghiệm phịng đề tài, với kết thu từ mẫu bê tông asphalt đúc phịng thí nghiệm với cốt liệu lấy từ hai mỏ đá địa bàn Tp.Đà Nẵng là: mỏ đá Hố Chuồn, mỏ đá Phú Mỹ Hòa tác giả nhận thấy: Ảnh hƣởng nhiệt độ đến làm việc bê tông asphalt - Ở nhiệt độ 150C: Bê tông nhựa làm việc hiệu tương ứng với mô đun đàn hồi động thu q trình thí nghiệm lớn - Ở nhiệt độ 300C: Bê tông nhựa bắt đầu làm việc hiệu quả, biểu đồ mô đun đàn hồi động xuống nhanh với tăng nhiệt độ - Ở nhiệt độ 450C: Bê tông nhựa làm việc khơng hiệu Mơ hình thí nghiệm Mơ hình thí nghiệm kéo gián tiếp tải trọng lặp thiết bị mơ gần thành phần ứng suất tĩnh kết cấu áo đường ôtô tác dụng tải trọng lặp bánh xe chạy đường tương đương tốc độ xe chạy điều kiện dòng xe thực tế quốc lộ Việt Nam Đây ưu điểm mơ hình thí nghiệm so với thí nghiệm với tải trọng tĩnh áp dụng trước Việt Nam Các tiêu mô đun đàn hồi động cần nghiên cứu để phục vụ hướng phát triển phân tích kết cấu mặt đường sở thông số động vật liệu 24 Đánh giá chất lƣợng mỏ vật liệu dùng sản xuất hỗn hợp bê tông asphalt địa bàn Tp Đà Nẵng thông qua kết trị số mô đun đàn hồi động Trị số mô đun đàn hồi xác định theo mơ hình kéo gián tiếp tải trọng lặp hai mỏ vật liệu là: Mỏ Phú Mỹ Hòa mỏ Hố Chuồn lớn gấp khoảng 10 lần so với giá trị mô đun đàn hồi khuyến cáo tiêu chuẩn thiết kế mặt đường 22TCN - 211 - 06 (xác định thí nghiệm nén dọc trục tải trọng tĩnh) Điều thể với số kết nghiên cứu trước cơng bố mẫu bê tơng asphalt khoan trường đường cao tốc Như thông qua trị số mô đun đàn hồi động đánh giá hai mỏ đá nêu đảm bảo chất lượng để sản xuất hỗn hợp bê tông asphalt cung cấp cho dự án tuyến đường cao tốc Đà Nẵng - Quảng Ngãi triển khai 4.2 KIẾN NGHỊ Nên dùng thí nghiệm kéo gián tiếp tải trọng lặp để xác định mô đun đàn hồi vật liệu bê tông asphalt thay cho mơ đun đàn hồi tĩnh tính tốn kết cấu áo đường mềm theo tiêu chuẩn TCN21106 Tiến hành thí nghiệm trường theo kết tính tốn ... phát từ tình hình đó, học viên chọn đề tài ? ?Nghiên cứu xác định trị số mơ đun đàn hồi động phịng thí nghiệm để tính tốn kết cấu áo đường mềm” Mục tiêu nghiên cứu - Xác định trị số mô đun đàn hồi... 211-06 3 - Vận dụng tính tốn Kết cấu áo đường mềm theo 22TCN 274-01 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu  Đối tƣợng nghiên cứu Xác định mô đun đàn hồi động loại vật liệu dùng kết cấu áo đường thông thường... [24] c Phường pháp thiết kế tính tốn kết cấu mặt đường Pháp [11] 10 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI ĐỘNG TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM CỦA VẬT LIỆU LÀM KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG MỀM 2.1 MÔ ĐUN ĐÀN