4.1.4.1 Kích thước mẫu
Theo tiêu chuẩn BS EN 12697-24, kích thƣớc của mẫu dạng dầm, chiều rộng B và chiều cao H của mẫu phải lớn hơn 3 lần đƣờng kính cốt liệu lớn nhất,
khoảng cách có hiệu gia tải giữa 2 k p L ít nhất bằng 6 lần giá trị lớn nhất của B và H. Đề tài chọn mẫu dầm có chiều rộng B và chiều cao H là 50mm, chiều dài mẫu là 400mm đủ để bố trí khoảng cách k p L. Đúc mẫu G-FRAC dạng tấm với kích thƣớc 400mm × 300mm × 50mm. Sau 24h tháo khuôn. Quá trình này tƣơng tự nhƣ quá trình đúc mẫu thí nghiệm lún vệt bánh xe đã nêu trong phần 3.2.1.3. Dùng máy cắt tạo mẫu dầm kích thƣớc 400mm × 50mm × 50mm (xem Hình 4-11). Mẫu đƣợc đặt trong buồng bảo ôn ở nhiệt độ thí nghiệm 10o
C ít nhất 6h trƣớc khi lắp vào thiết bị mỏi 4 điểm. Mẫu đƣợc bảo quản trong phòng có nhiệt độ từ 0oC – 20oC, nếu mẫu để quá 1 tháng trƣớc khi thí nghiệm thì phải bảo quản trong phòng ở nhiệt độ 0oC – 5oC. Mẫu sau khi cắt có thể giữ đƣợc tối đa tám tuần trƣớc khi thí nghiệm.
4.1.4.2 Trình tự thí nghiệm
Quá trình thí nghiệm đƣợc thực hiện theo trình tự sau (xem Hình 4-8 đến Hình 4-13):
- Chế bị mẫu hình tấm kích thƣớc 400mm × 300mm × 50mm (xem Hình 4-8);
- Nén mẫu tấm bằng thiết bị đầm lăn (xem Hình 4-9);
- Cắt mẫu dầm kích thƣớc 400mm × 50mm × 50mm từ mẫu tấm (xem Hình 4-10 và Hình 4-11);
- Thí nghiệm mỏi (xem Hình 4-7 và Hình 4-13) đƣợc thực hiện theo quá trình sau:
Hình 4-7 Mô hình thí nghiệm mỏi [30]
1: Lực tác dụng (Applied load) 4: K p mẫu (Specimen clamp)
2: Phản lực (Reaction) 5: Độ võng dầm (Deflection)
3: Mẫu dầm (Beam specimen) 6: Về vị trí ban đầu (Return to original position)
Mẫu dầm, hai k p mẫu ngoài và hai k p mẫu trong đƣợc đặt trên bộ truyền lực. Mẫu dầm sẽ đƣợc chuyển động dạng hình sin với tần số lựa chọn f = 10Hz. Lực tác dụng thông qua hai k p mẫu bên trong (vị trí 1 trong mô hình thí nghiệm mỏi Hình 4-7). Chế độ gia tải là khống chế ứng suất sẽ đƣợc đảm bảo bởi thiết bị theo dõi khống chế lực.
Ứng suất, biến dạng và độ chễ pha giữa ứng suất và biến dạng sẽ đƣợc đo sau 100 chu kỳ tác dụng tải và sẽ đo tiếp sau n=100 chu kỳ. Độ cứng ban đầu đƣợc xác định ở chu kỳ thứ 100, tuổi thọ mỏi Nf đƣợc xác định khi độ cứng giảm đi một nửa so với độ cứng ban đầu.
Chọn điều kiện thí nghiệm: với nhiệt độ và tần số f0 đã chọn, tải trọng tác dụng đƣợc lựa chọn sao cho tuổi thọ mỏi nằm trong khoảng từ 104 đến 2 × 106.
Hình 4-8 Đúc mẫu thí nghiệm mỏi Hình 4-9 Đầm mẫu thí nghiệm mỏi
Hình 4-10 Mẫu tấm thí nghiệm mỏi trƣớc khi cắt
Hình 4-11 Cắt mẫu
Hình 4-12 Mẫu dầm 400mmx50mmx50mm Hình 4-13 Tiến hành thí nghiệm uốn mỏi bốn điểm
4.1.5 Nghiên cứu thực nghiệm
4.1.5.1 Kế hoạch thí nghiệm
Tiến hành thí nghiệm 72 mẫu G-FRAC ứng với ba mức ứng suất ở nhiệt độ 10oC, tần số 10Hz theo tiêu chuẩn BS EN 12697-24 [30]. Mỗi loại G-FRAC, làm thí nghiệm 3 mẫu và lấy kết quả trung bình của 3 mẫu. Kế hoạch thực nghiệm nhƣ Bảng 4-2
Bảng 4-2 Kế hoạch thí nghiệm uốn mỏi
Loại bê tông Ký hiệu Bê tông Chỉ tiêu thí
nghiệm Số lƣợng mẫu Ghi chú
G-FRAC PMBIII B0PMB xác định tuổi thọ mỏi 9 3 mẫu (1 tổ mẫu) x 3 mức ứng suất B1PMB 9 B3PMB 9 B5PMB 9 G-FRAC 40-50 B0TT xác định tuổi thọ mỏi 9 3 mẫu (1 tổ mẫu) x 3 mức ứng suất B1TT 9 B3TT 9 B5TT 9 4.1.5.2 Kết quả thí nghiệm
Kết quả thống kê tuổi thọ mỏi Nf của tám loại G-FRAC tại ba mức ứng suất sau khi thí nghiệm uốn mỏi 4 điểm ở tần số 10Hz, nhiệt độ 10oC đƣợc thể hiện trong Bảng 4-3
Bảng 4-3 Tuổi thọ mỏi của G-FRAC
Loại Bê tông (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hàm lƣợng sợi (%)
Loại bê tông asphalt gia cƣờng
sợi thủy tinh
Tuổi thọ mỏi (Nf) tại mức ứng suất 1,2 Mpa Tuổi thọ mỏi (Nf) tại mức ứng suất 1,4 Mpa Tuổi thọ mỏi (Nf) tại mức ứng suất 1,6 Mpa B0PMB 0% G-FRAC-PMBIII 158.000 117.000 35.500 B1PMB 0,1% 235.000 151.000 50.500 B3PMB 0,3% 1.362.500 239.000 192.500 B5PMB 0,5% 4.304.000 3.587.000 1.535.500 B0TT 0% G-FRAC 40-50 32.500 24.000 17.000 B1TT 0,1% 96.000 46.500 35.000 B3TT 0,3% 245.500 54.000 45.500 B5TT 0,5% 291.000 73.000 47.500
Để thuận tiện, tên thí nghiệm và vật liệu đƣợc kí hiệu theo dạng sau : B + % sợi + loại bitum + -mức ứng suất
Trong đó:
- B là kí hiệu chung (chỉ bê tông asphalt)
- % sợi kí hiệu nhƣ bằng số nhƣ sau:
0% 0; 0,1% 1; 0,3% 3; 0,5% 5
- Mức ứng suất: I là 1,2 MPa, II là 1,4 MPa, III là 1,6 MPa
Ví dụ: B1TT-II là thí nghiệm với loại bê tông asphalt hàm lƣợng sợi 0,1%, bitum thƣờng 40-50 với mức ứng suất 1,4 MPa.
Các kết quả của thí nghiệm uốn mỏi sẽ đƣợc phân tích kỹ trong phần tiếp theo.