Kế hoạch thí nghiệm được thiết lập trên cơ sở các thông số thí nghiệm đại diện cho các yếu tố ảnh hưởng đến giá trị mô đun đàn hồi như là nhiệt độ thí nghiệm, thời gian và chu kỳ của tác dụng của tải trọng. Các số liệu được xử lý và tổng hợp cũng cơ bản theo các yếu tố ảnh hưởng này.
2.3.1 Nội dung các bước thí nghiệm trong phòng và quy trình thí nghiệm Các công việc được tiến hành trong phòng thí nghiệm bao gồm:
1. Chế tạo mẫu thí nghiệm theo quy trình chế tạo mẫu Marshall [19]
S S S Đ Đ S Đ Begin
Mở file số liệu tín hiệu điện - ma trận A(i,j) B(i,j) = A(i,j) * k Menu Vẽ đồ thị Vẽ đồ thị Báo cáo - Xử lý số liệu - Vẽ đồ thị Thoát END
2. Thí nghiệm cường độ kéo gián tiếp theo quy trình [17]. Mô hình thí nghiệm và kết quả thí nghiệm đã được đưa vào phần 2.1.5, trong các bảng kết quả số 2.5 và 2.6.
3. Thí nghiệm kéo gián tiếp, tải trọng lặp xác định mô đun đàn hồi với thiết bị thí nghiệm và các thông số thí nghiệm như đã trình bày ở trên. Nguyên tắc tiến hành là thí nghiệm với nhiệt độ thấp và thời gian gia tải ngắn trước và với nhiệt độ cao và thời gian gia tải dài sau.
2.3.2 Mẫu thí nghiệm
Hỗn hợp cốt liệu sử dụng để chế tạo mẫu thí nghiệm trong phòng là hỗn hợp đá vôi xay và cát vàng tự nhiên. Thành phần cỡ hạt của cốt liệu thoả mãn các tiêu chuẩn áp dụng phổ biến hiện nay (tiêu chuẩn ASTM 3515 và 22TCN-249-98). Kích cỡ hạt danh định cho hỗn hợp sử dụng làm lớp trên mặt đường là 12.5 mm với hỗn hợp hạt mịn, 19.0 mm cho hỗn hợp hạt trung và hàm lượng bitum là 5.8% theo khối lượng cốt liệu. Kích cỡ danh định cho hỗn hợp sử dụng cho làm lớp dưới của tầng mặt là 19.0 cho hỗn hợp hạt trung và 25.0mm cho hỗn hợp hạt thô, hàm lượng bitum là 5.4% theo khối lượng cốt liệu. Bảng thành phần cỡ hạt của cốt liệu thể hiện trong bảng 2.11 và các hình 2.14, 2.15, 2.16 là các đường cong cấp phối lần lượt cho hỗn hợp hạt mịn, hạt trung và hạt thô.
Bảng 2.11: Cấp phối cốt liệu sử dụng chế tạo mẫu thí nghiệm Bê tông asphalt - hỗn hợp hạt mịn (Dmax=15mm)
Cỡ sàng
(mm) 16 12.5 8 4 2 1 0.5 0.3 0.15 0.075
LLSTL (%) 100 95 70 54 40 30 20 15 10 6
Bê tông asphalt - hỗn hợp hạt trung(Dmax=20mm) Cỡ sàng
(mm)
25 19 12.5 8 4 2 1 0.5 0.3 0.15 0.075
Bê tông asphalt - hỗn hợp hạt trung (Dmax=25mm) Cỡ sàng
(mm)
31.5 25 12.5 8 4 2 1 0.5 0.3 0.15 0.075
LLSTL (%) 100 97 78 65 50 38 27 20 15 11 6
Hình 2.14: Đường cong cấp phối cốt liệu bê tông asphalt - hỗn hợp hạt mịn Cấp phối cốt liệu - hỗn hợp hạt mịn 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.01 0.1 1 10 100 Cỡ sàng (mm) L ư ợng lọ t s àng tíc h luỹ (%)
Cấp phối cốt liệu - hỗn hợp hạt trung Dmax =20mm
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.01 0.1 1 10 100 Cỡ sàng (mm) L ư ợng lọ t s àng tíc h luỹ (%)
Hình 2.15: Đường cong cấp phối cốt liệu bê tông asphalt - hỗn hợp hạt trung Dmax = 20 mm
Bitum sử dụng để chế tạo mẫu thí nghiệm là bitum Shell đặc. Các chỉ tiêu lý học cơ bản được thí nghiệm cho các giá trị đạt yêu cầu kỹ thuật như cho trong bảng 2.12 .
Bảng 2.12: Các chỉ tiêu cơ bản của bitum sử dụng để chế tạo mẫu thí nghiệm trong phòng
Chỉ tiêu kỹ thuật Đơn vị Kết quả thí nghiệm
Độ kim lún Độ kéo dài Nhiệt độ hoá mềm 1/10 mm cm 0C 62.97 > 100 51
Bột đá sử dụng là bột đá vôi. Thành phần của bột đá thoả mãn tiêu chuẩn cấp phối quy định và đảm bảo các yêu cầu khô, sạch, không bị vón cục. 2.3.3 Tải trọng thí nghiệm
Như đã được trình bày ở trên, có 3 tổ hợp tải trọng được sử dụng với mẫu thí nghiệm chế tạo trong phòng là P1 = (2.8-3.0) KN ứng với nhiệt độ thí nghiệm là 50C; P2 = (1.0 - 1.5) KN ứng với nhiệt độ thí nghiệm là 150C đến 300C; và P3 = (0.3 - 0.4) KN ứng với nhiệt độ thí nghiệm là 500C.
Để theo dõi ảnh hưởng của độ lớn lực tác dụng với giá trị mô đun đàn hồi tải trọng lặp, thí nghiệm sẽ được tiến hành trên cùng một bộ mẫu với chu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cấp phối cốt liệu - hỗn hợp hạt trung Dmax=25mm
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.01 0.1 1 10 100 Cỡ sàng (mm) L ư ợng lọ t s àng tíc h luỹ (%)
Hình 2.16: Đường cong cấp phối cốt liệu bê tông asphalt - hỗn hợp hạt trung Dmax = 25 mm
kỳ và tần số gia tải cố định và thay đổi lực ở ba cấp tải trọng trên. Yếu tố ảnh hưởng này chỉ được xem xét với mẫu bê tông asphatl chế tạo trong phòng thí nghiệm, hỗn hợp hạt trung có Dmax = 25mm làm lớp dưới và hỗn hợp hạt mịn làm lớp trên mặt đường.
Thí nghiệm mô đun đàn hồi với mẫu khoan mặt đường được tiến hành ở nhiệt độ 200C. Mức lực tương ứng theo tính toán (bảng 2.7) lấy chung là khoảng 0.5 KN.
2.3.4 Nhiệt độ thí nghiệm
Ngoài thí nghiệm mô đun đàn hồi của các loại bê tông asphalt ở các nhiệt độ khác nhau sử dụng các cấp tải trọng khác nhau (xem bảng 2.8), để xét ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ, thí nghiệm sẽ được tiến hành với cùng một cấp tải trọng từ 0.3 đến 0.4 KN cho các nhiệt độ thí nghiệm khác nhau là 50C; 150C, 200C, 300C, 500C, 600C.
2.3.5 Chu kỳ gia tải
Các loại chu kỳ gia tải được đưa vào trong kế hoạch thí nghiệm đã được thể hiện trong bảng 2.6. ảnh hưởng của thời gian và chu kỳ gia tải không được xét bằng tổ hợp thí nghiệm riêng rẽ mà sử dụng chính những số liệu mô đun đàn hồi thí nghiệm ở các điều kiện tải trọng khác nhau tại nhiệt độ thí nghiệm 200C.
2.3.6 Số chu kỳ gia tải cho một lần thí nghiệm
Số chu kỳ gia tải cho một lần thí nghiệm được chọn trên cơ sở độ ổn định của chuyển vị đàn hồi đo được. Sau một số lần chạy thử , kết quả cho thấy sau khoảng 100 chu kỳ gia tải, chuyển vị đàn hồi của các chu kỳ liên tiếp ổn định (xem phụ lục 4.4.2 - Một số kết quả thí nghiệm - Bảng số 2). Tác giả chọn cố định chu kỳ gia tải là 120 cho một lần thí nghiệm.
2.3.7 Kế hoạch thí nghiệm
Căn cứ vào các thông số thể hiện điều kiện thí nghiệm, các tổ hợp mẫu thí nghiệm được thiết lập để phục vụ các mục đích nghiên cứu:
1. Xác định giá trị mô đun đàn hồi của bê tông asphalt bằng thí nghiệm kéo gián tiếp tải trọng lặp cho các loại hỗn hợp hạt trung làm mặt đường lớp dưới, hạt mịn làm mặt đường lớp trên trong các điều kiện thí nghiệm khác nhau (nhiệt độ T1 đến T5; lực P1 đến P3 và chu kỳ tác dụng lực M1 đến M5). Đây chính là kế hoạch thí nghiệm thể hiện trong hình 2.17.
2. Tổng hợp quan hệ giữa mô đun đàn hồi với nhiệt độ thí nghiệm, cố định điều kiện về chu kỳ gia tải (M1) và độ lớn tải trọng (P3).
3. Tổng hợp quan hệ giữa mô đun đàn hồi với thời gian tác dụng của tải trọng và mô đun đàn hồi với thời gian chu kỳ, cố định nhiệt độ thí nghiệm (T3) và độ lớn lực tác dụng (P2).
4. Tổng hợp quan hệ giữa mô đun đàn hồi với độ lớn của lực tác dụng, cố định nhiệt độ thí nghiệm (T3) và chu kỳ gia tải (M1).
Mỗi tổ mẫu thí nghiệm gồm 3 mẫu. Sơ đồ kế hoạch thí nghiệm trong phòng hình 2.17 thể hiện các tổ hợp mẫu thí nghiệm ứng với các thông số thí nghiệm đã được xác định.
Tổng số mẫu thí nghiệm
- Mẫu chế tạo trong phòng : 4 loại mẫu x 9 = 36 mẫu
+ Thí nghiệm cường độ kéo gián tiếp: 4 loại x 4 mẫu = 16 + Thí nghiệm mô đun đàn hồi: 4 loại x 5 mẫu = 20
T1 M1 - M5
T2 M1 - M5
T3 M1 - M5
T4 M1 - M5
T5 M1 - M5
Mô đun đàn hồi của các loại hỗn hợp thí nghiệm
Tương tự tiến hành với 5 mức nhiệt độ và