Tiêu chuẩn thí nghiệm:
Luận án sử dụng Tiêu chuẩn thí nghiệm mỏi của Anh năm 2004: BS EN 12697-24-2004 [30].
Thiết bị thí nghiệm
Trong nghiên cứu này, thí nghiệm đánh giá khả năng cải thiện đặc tính mỏi của G-FRAC đƣợc thực hiện trên thiết bị uốn mỏi bốn điểm Cooper CRT-SA4PT- BB (Stand Alone Four Point Bending Beam Machine). Thiết bị này đƣợc đặt trong buồng bảo ôn CRT-TCC (Temperature controlled cabinet để đảm bảo nhiệt độ 10oC trong suốt quá trình thí nghiệm (xem Hình 4-5). Khoảng đo của đầu đo lực là ±5kN.
Hình 4-5 Thí nghiệm uốn mỏi bốn điểm thực hiện trong buồng bảo ôn
Thông số đầu vào của thí nghiệm
- Nhiệt độ
Ở nhiệt độ thấp, HMA trở nên giòn và giảm khả năng chịu mỏi. Hiện tƣợng mỏi thƣờng đƣợc coi là nguyên nhân phá hoại chính khi nhiệt độ kết cấu áo đƣờng ở mức thấp và trung bình. Ở nhiệt độ cao, phá hoại do lún vệt bánh xe là chủ yếu
hơn. Chính vì vậy, các thí nghiệm mỏi thƣờng đƣợc sử dụng trong khoảng nhiệt độ thấp. Ở Việt Nam, nhiệt độ trung bình thấp dao động từ 8-10oC (xem Hình 1-9). Theo các nghiên cứu trên thế giới, nhiệt độ thí nghiệm mỏi trong phòng thông thƣờng là 0o
C, 5oC, 10oC, 20oC tùy thuộc vào điều kiện thí nghiệm và điều kiện tự nhiên của mỗi quốc gia [66]. Trong luận án, nghiên cứu sinh chọn một mức nhiệt độ để thí nghiệm cho tám loại bê tông. Nhiệt độ lựa chọn nằm trong ngƣỡng nhiệt độ thấp của Việt Nam và xem xét điều kiện làm việc bất lợi cho bê tông asphalt gia cƣờng sợi thủy tinh. Do đó mức nhiệt độ thí nghiệm mỏi lựa chọn là 10oC. Nhiệt độ thí nghiệm chọn để đánh giá đúng sự ảnh hƣởng của nhân tố mỏi đến sự phá hoại mặt đƣờng.
- Tần số thí nghiệm
Những tần số sử dụng trong thí nghiệm mỏi phụ thuộc vào yếu tố của thiết bị thí nghiệm và cố gắng mô phỏng gần đúng tần số gây ra do xe chạy trên đƣờng lên kết cấu. Tần số do xe chạy gây ra phụ thuộc vào vận tốc xe (thời gian lực tác dụng , độ cứng, chiều dày của các lớp áo đƣờng. Những tần số sử dụng trong thí nghiệm uốn mỏi thƣờng trong khoảng 5 đến 40Hz, tƣơng ứng với khoảng vận tốc xe chạy từ 20 km/h đến hơn 120 km/h. Theo Domec trình bày kết quả nghiên cứu khi tiến hành đo đạc hiện trƣờng với máy quay vòng mỏi (Nantes, Pháp) với kết cấu áo đƣờng mềm (6 cm HMA lớp trên, 8 cm HMA lớp dƣới), khi tốc độ bánh xe là 70 km/h, tần số tải tính toán dƣới đáy lớp HMA trên là 16,7 Hz, dƣới đáy lớp HMA dƣới là 9,5Hz [81]. Theo Mollenhauer, tần số thí nghiệm uốn mỏi bốn điểm có quan hệ với vận tốc xe chạy, mối quan hệ này chịu nhiều nhân tố ảnh hƣởng nhƣ kết cấu áo đƣờng, vị trí lớp vật liệu thí nghiệm trong kết cấu áo đƣờng v.v…Trong nghiên cứu này, tần số sử dụng f=10Hz tƣơng ứng với vận tốc xe chạy trung bình từ 50-60km/h [57].
- Ứng suất
Vật liệu G-FRAC đƣợc coi nhƣ lớp mặt trên trong kết cấu áo đƣờng mềm. Ứng suất cố định lựa chọn trong thí nghiệm đƣợc xác định từ ứng suất kéo tại đáy lớp vật liệu làm lớp mặt trong kết cấu áo đƣờng mềm giả định (xem Hình 4-6).
Bê tông asphalt hạt trung 5cm
Bê tông asphalt hạt thô 7cm
Cấp phối đá dăm loại I 15cm
Cấp phối đá dăm loại II 25cm
Hình 4-6 Kết cấu áo đƣờng giả định để tính ứng suất kéo ban đầu cho thí nghiệm
Sử dụng tiêu chuẩn thiết kế kết cấu áo đƣờng mềm của Việt Nam 22TCN 211-06 [4], áp lực bánh xe theo tiêu chuẩn p là 0,6MPa và xét đến tải trọng nặng trùng phục với áp lực bánh xe là 0,9MPa, ta sơ bộ tính đƣợc ứng suất kéo tại đáy lớp vật liệu trong các điều kiện nhƣ sau :
+ Khi xét áp lực bánh xe tiêu chuẩn, p=0,6MPa: ứng suất ban đầu σ = 1,2 Mpa;
+ Khi xét tải trọng nặng trùng phục với áp lực bánh xe p=0,9MPa: ứng suất ban đầu σ = 1,6 MPa;
+ Để thiết lập đƣợc đƣờng đặc tính mỏi của G-FRAC, tiêu chuẩn thí nghiệm mỏi BS EN 12697-24-2004 [30] khuyến cáo nên tiến hành thí nghiệm ở ít nhất 3 mức ứng suất do vậy một mức ứng suất trung gian đƣợc lựa chọn là σ = 1,4 Mpa.
Nhƣ vậy, các thông số đầu vào của thí nghiệm mỏi thể hiện trong Bảng 4-1:
Bảng 4-1 Các thông số đầu vào của thí nghiệm mỏi
Mô đun ban đầu Xác định sau 100 chu kỳ
Mức suy giảm mô đun để xác định tuổi thọ mỏi (j %) 50
Nhiệt độ (oC) 10
Tần số (Hz) 10
Ứng suất khống chế 1,2MPa; 1,4MPa; 1,6MPa
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});