CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
3.2. Các thí nghiệm nghiên cứu
3.2.4. Thí nghiệm vệt hằn bánh xe
3.2.4.1.Cơ sở lý thuyết
Thí nghiệm vệt hằn bánh xe cho bê tơng nhựa nóng với cỡ hạt khơng q 25mm theo quyết định số 1617 QĐ/BGTVT [4], có 3 phương pháp thử là A,B,C sau đây
Phương pháp A:
Đối với phương pháp này, mẫu bê tông nhựa được thí nghiệm ở mơi trường nước trong điều kiện 500C. Độ lún vệt bánh xe và điểm bong màng nhựa là kết quả thí nghiệm.
Phương pháp B:
Mẫu bê tơng nhựa đưuọc thí nghiệm trong điều kiện khơng khí ở 600C. Kết quả thu được là độ lún vệt bánh xe ở mơi trường khơng khí.
Phương pháp C:
Cũng giống như phương pháp B, điều kiện thí nghiệm của phương pháp này là khơng khí ở 600C. Kết quả thu được là độ ổn định động.
Trong đề tài nghiên cứu này ta sẽ thử nghiệm với phương pháp A. Thử nghiệm độ sâu vệt hằn trong môi trường nước để đánh giá khả năng chống lại biến dạng không hồi phục, đánh giá khả năng kháng nước, kháng bong tróc nhựa của hỗn hợp bê tơng nhựa. Kết quả của thí nghiệm ta sẽ thu được chiều sâu lún ứng với số lần tác dụng tải. Các chỉ số này để đạt yêu cầu thì phải nằm trong phạm vi cho phép trong bảng sau:
Bảng 3. 7: Quy định về độ sâu vệt hằn bánh xe với phương pháp A [4]
Loại bê tông nhựa Độ sâu vệt hằn bánh xe (mm)
1. Bê tông nhựa chặt sử dụng nhựa thông thường (theo TCVN 8819:2011), sau 15000 lần tác dụng tải
≤12.5 2. Bê tông nhựa polime (theo 22TCN
356:2006), sau 40000 lần tác dụng tải ≤12.5
Kết quả thí nghiệm ta sẽ vẽ được biểu đồ giữa chiều sâu lún và số lần tác dụng tải trọng, từ đó xác định được số lần tải tác dụng tại thời điểm bong màng nhựa và số lần tải tác dụng đến khi phá hoại mẫu.
Hình 3. 16: Biểu đồ xác định điểm bong màng nhựa [4]
Từ biểu đồ trên thì ta thấy q trình thí nghiệm gồm 3 giai đoạn: giai đoạn đầu là đầm nén chặt, giai đoạn 2 là từ biến, giai đoạn thứ 3 là bong màng nhựa. Để xác định được điểm bong màng nhựa ta sẽ kẻ hai đường thẳng đặc trưng cho hai đoạn cong giai đoạn từ biến và bong màng nhựa, giao điểm hai đường cong này là điểm bong màng nhựa, từ điểm bong màng nhựa gióng xuống ta sẽ được số lần tải trọng ứng với điểm bong màng nhựa. Gióng đường thẳng đặc trưng cho đoạn cong giai đoạn bong màng nhựa sẽ xác định được số lần tác dụng tải đến phá hoại của mẫu bê tơng nhựa.
3.2.4.2.Thiết bị thí nghiệm:
Hệ thống thử nghiệm là thiết bị Hamburg wheel tracking, bao gồm bánh xe được đặt tải trọng (700 ) 10 50 w N ±
lên mẫu thử. Vị trí tác dụng tải trọng là tại tâm mẫu bê tông nhựa. Tần số tác dụng tải theo phương pháp A là: (25±2.5) chu kì/1 phút.[4]
Hình 3. 17: Bánh xe và tải trọng của thiết bị thí nghiệm
Để đo chiều sâu lún vệt hằn bánh xe của thí nghiệm thì có thiết bị đo chuyển vị thẳng đứng với độ chính xác 0.01. Ngồi ra cịn có hệ thống kiểm sốt nhiệt độ, đảm bảo trong q trình thí nghiệm nhiệt độ không thay đổi. Tất cả các thông số của thí nghiệm sẽ được điều khiển bằng phần mềm và được lưu trữ có chức năng trích xuất kết quả ra file excel.
Hình 3. 18: Thiết bị Hamburg wheel tracking đo vệt hằn lún
Để đầm nén hỗn hợp bê tơng nhựa của thí nghiệm vệt hằn bánh xe ta sẽ sử dụng đầm lăn để mô phỏng q trình lu lèn bê tơng nhựa trong thực tế. Thiết bị có khả năng tác dụng lực nén tĩnh tối thiểu:
F ≥10−5× × ×l 2 D (3.7) Trong đó:
F: lực nén tĩnh tối thiểu (kN)
l: chiều rộng bên trong khn (mm) D: Đường kính con lăn 1100 (mm)
Hình 3. 19: Thiết bị đầm lăn.
Mẫu thí nghiệm bê tơng nhựa có khối lượng tương đối lớn nên khi trộn hỗn hợp cốt liệu và nhựa đường nên sử dụng máy trộn để hỗn hợp được trộn đều.
Hình 3. 20: Thiết bị trộn hỗn hợp bê tơng nhựa
3.2.4.3.Quy trình chế tạo mẫu
Mẫu bê tơng nhựa thí nghiệm có kích thước 300x300x50mm. Sau khi cân và sấy cốt liệu và nhựa đường theo quy trình ta sẽ bỏ tất cả vật liệu vào máy trộn để tạo thành hỗn hợp bê tông nhựa. Sau đó đem đi đầm nén, quy trình đầm nén mẫu như sau:
- Con lăn trước khi đầm nén phải gia nhiệt ở 800C.
- Dùng cọ quét chất chống dính và đặt lớp giấy dưới khn. - Đưa con lăn về giữa và chỉnh lực bằng 0.
- Bê tông nhựa sau khi trộn đổ vào khn, chú ý đầm các góc ở khn bằng thủ công, tạo bề mặt cho bằng phẳng.
- Đặt lớp giấy chống dính lên trên bề mặt mẫu. - Xác định chiều cao mẫu chưa đầm nén.
Đầm nén được chia ra làm 02 giai đoạn là giai đoạn đầm nén sơ bộ và giai đoạn đầm nén chặt.
Giai đoạn đầm nén sơ bộ là kiểm soát. Con lăn dừng 0.5 giây sau mỗi lần đầm nén, thiết lập các thông số:
- Gia tải sơ bộ: đầm nén sao cho hành trình lu lèn tăng dần hay chiều cao mẫu giảm dần cho đến khi lực lớn nhất đạt đến 0.1 kN trên 1cm chiều rộng mẫu.
- Giữ: đầm 5 lần với chiều cao mẫu bê tông nhựa không đổi.
- Dỡ tải: đầm con lăn trên mẫu với cự ly hành trình giảm 0.5 mm/lần đến khi tải được dỡ hoàn toàn.
Giai đoạn đầm nén chặt là giai đoạn kiểm soát lực đầm nén. Con lăn dừng 1.0 giây sau mỗi lần đầm, thiết lập các thông số sau:
- Đầm phẳng: đầm 15 lần với tải trọng tác dụng lên con lăn 0.02 kN trên 1 cm chiều rộng mẫu.
- Đầm chặt: đầm 15 lần với tải trọng tác dụng lên con lăn tăng dần đến giá trị 0.75 kN trên 1 cm chiều rộng mẫu.
- Dỡ tải: đầm 15 lần với tải trọng tác dụng lên con lăn giảm dần đến khi dỡ tải hồn tồn.
Hình 3. 21: Mẫu bê tông nhựa vệt hằn sau khi chế tạo.
Mẫu thử sau khi được tạo sẽ được bảo dưỡng tối thiểu 2 ngày trong nhiệt độ không quá 25 0C. Sau thời gian trên mới tiến hành thử nghiệm. Các mẫu thí nghiệm khơng được để ngày tuổi quá xa nhau, sai số tuổi của mẫu thử dưới 10%.
3.2.4.4.Trình tự thí nghiệm:
Mẫu sau khi bảo dưỡng đặt vào khn thép có khoảng hở nhỏ hơn 0.5 mm, lắp đặt mẫu thử vào hệ thống thử nghiệm Hamburg wheel tracking. Khởi động thiết bị đồng thời bơm nước vào bồn chứa gia nhiệt cho ổn định ở 500C trong 30 phút. Hạ thấp bánh xe lên trên bề mặt mẫu, cài đặt trên hệ thống khi chiều sâu lún của mẫu bê tông nhựa ≥ 12.5 mm. Các kết quả sẽ được hệ thống lưu lại trong bộ nhớ.
Hình 3. 22: Thí nghiệm vệt hằn bánh xe