CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
3.2. Các thí nghiệm nghiên cứu
3.2.3. Thí nghiệm mô đun phức động (Dynamic modulus)
3.2.3.1.Cơ sở lý thuyết
Mô đun phức động được định nghĩa là giá trị tuyệt đối giữa tỉ số ứng suất lớn nhất và biến dạng lớn nhất có thể phục hồi khi chịu tải trọng hình havesin. Cơ sở thí nghiệm này dựa vào chỉ dẫn của tiêu chuẩn EN 12697-26C [28].Phương pháp thí
nghiệm này mơ tả tác dụng tải trọng dọc trục hình havesin lên mẫu bê tông nhựa tại một nhiệt độ và một tần số định trước. Ứng suất và biến dạng hồi phục dọc trục sẽ được đo được và làm cơ sở tính tốn mơ đun phức động với cơng thức toán học sau đây. [29] * 0 0 E δ ε = (3.4) Trong đó: *
E : giá trị độ lớn mô đun phức động (MPa);
0
δ : giá trị ứng suất cực đại đo được (Mpa);
0
ε :giá trị biến dạng cực đại;
Các giá trị mô đun phức động đo được ở một nhiệt độ và một tần số có thể được chuyển thành đường cong tổng thể gọi là master curve, vì giới hạn về số lần nhiệt độ và tần số thí nghiệm nên phát triển đường cong master curve nhằm dự đốn đặc tính của bê tông nhựa ở nhiệt độ và tần số tương ứng. Đường cong được xây dựng dựa trên kết quả của từng nhiệt độ và tần số thí nghiệm tương ứng thông qua hệ số dịch chuyển a(T) (Shift factor). [29]
( ) r t a T t = (3.5) Trong đó: a(T): hệ số dịch chuyển; t: số lần tải ở nhiệt độ T;
Hình 3. 11: Đường cong tổng thể master curve [30]
Từ đường cong master curve có thể mơ hình hóa tốn học thơng qua hàm sigmoidal như sau:[29] * log( ) log 1 tr E eβ γ α δ + = + + (3.6) Trong đó:
tr: số lần tải tại nhiệt độ tham khảo
δ: giá trị nhỏ nhất của E*
δ α+ : giá trị lớn nhất của E*
β+α: tham số biểu diễn hình dạng của hàm sigmoidal α: biến số của hàm gradation
3.2.3.2.Thiết bị thí nghiệm
Máy đo mô đun phức động là hệ thống buồng máy DTS-30 bao gồm buồng kiểm soát nhiệt, thiết bị đo chuyển vị (LVDT), hệ thống gia tải, và các thiết bị đi kèm. Ngồi ra hệ thống máy thí nghiệm phải có phần mềm chuyên dụng của máy là TestLab cho phép xuất ra trị số đo được của thí nghiệm.
Hình 3. 12: Hệ thống máy DTS-30 thí nghiệm mơ đun phức động
3.2.3.3.Quy trình chế tạo mẫu
Mẫu thí nghiệm mơ đun phức động có kích thước DxH = 100x150 mm, để chế tạo được mẫu thí nghiệm như trên, ta phải đúc mẫu trong khn hình trụ có kích thước DxH = 150x170mm. Mẫu bê tông nhựa được chế bị dưới áp lực 30Mpa
Hình 3. 13: Chế tạo mẫu mơ đun phức động
Sau khi đúc và bảo dưỡng mẫu ta khoan lõi của mẫu với kích thước DxH = 100x150mm.
Hình 3. 14: Mẫu mơ đun phức động sau khi khoan lõi
3.2.3.4.Trình tự thí nghiệm
Gắn thiết bị đo biến dạng LVDT theo trục dọc của mẫu thử, chiều dài đo biến dạng dọc trục là 100mm. Đặt mẫu thử vào buồng máy DTS-30, điều chỉnh nhiệt độ trong buồng tương ứng với nhiệt độ thí nghiệm.Để giảm ma sát giữa mẫu với tấm đĩa cứng trên dưới, ta sẽ đặt 2 lớp cao su bôi dầu để ngăn cách. Căn chỉnh mẫu vào đúng giữa bộ truyền tải động bằng mắt, tránh tải lệch tâm, để mẫu trong buồng khi mà đạt được trạng thái cân bằng nhiệt độ thí nghiệm thì gia tải. Gia tải lên mẫu (Pmin) khoảng 5% lực sẽ tác dụng lên mẫu. Điều chỉnh và cân bằng hệ thống đo lường nếu cần. Tác dụng tải trọng hình sin lên mẫu theo chu kỳ, tải trọng động phải được điều chỉnh để thu về biến dạng trong khoảng 50 – 150 micromm. Tải trọng tác dụng lên mẫu tùy thuộc vào độ cứng của mẫu, tải trọng thường nằm trong khoảng (15 – 2800 kPa).
Để xác định được đường cong master curve thì ta phải thực hiện thí nghiệm mẫu ở các nhiệt độ từ thấp đến cao (-100C, 40C, 210C, 370C, 540C), mỗi nhiệt độ phải gia tải với các tần số từ cao xuống thấp (25, 10, 5, 1, 0.5, 0.1Hz).
Hình 3. 15: Thí nghiệm mơ đun phức động