Determining the fracture properties of asphalt binder in direct tension (DT)
Lời nói đầu
TCVN 11712: 2017 được xây dựng trên cơ sở tham khảo tiêu chuẩn AASHTO Designation: T314-12 Standard Method of Test for Determining the Fracture Properties of Asphalt Binder in Direct Tension (DT).
TCVN 11712: 2017 do Trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải biên soạn, Bộ Giao thông Vận tải đề nghị, Tổng Cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố
NHỰA ĐƯỜNG - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH CHỐNG NỨT Ở NHIỆT ĐỘ THẤP BẰNG THIẾT BỊ KÉO TRỰC TIẾP (DT)
Determining the Fracture Properties of Asphalt Binder in Direct Tension (DT)
1 Phạm vi áp dụng
1.1 Tiêu chuẩn quy định phương pháp xác định ứng suất phá hủy và biến dạng phá hủy của nhựa đường ở nhiệt độ thấp bằng thiết bị kéo trực tiếp. Thử nghiệm theo tiêu chuẩn này, sử dụng mẫu nhựa đường chưa hóa già hoặc đã được hóa già như quy định trong tiêu chuẩn AASHTO T240 (RTFOT) và AASHTO R28 (PAV), hoặc cả hai. Thiết bị được thiết kế để thử nghiệm trong khoảng nhiệt độ từ -36 °C đến +6 °C.
1.2 Phương pháp thử nghiệm này áp dụng cho nhựa đường chứa các hạt có kích thước nhỏ hơn 250 μm.
1.3 Phương pháp thử nghiệm này không sử dụng mẫu thử nhựa đường có biến dạng phá hoại vượt quá 10%, được xem là ngoài phạm vi giới hạn kéo -giòn.
Các tài liệu viện dẫn được nêu sau đây là cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).
TCVN 7494 : 2005, Bitum-Phương pháp lấy mẫu
AASHTO M320, Performance-Graded Asphalt Binder (Phân cấp chất kết dính nhựa đường theo đặc tính sử dụng).
AASHTO R28, Accelerated Aging of Asphalt Binder Using a Pressurized Aging Vessel (Tăng tốc độ lão hóa nhựa đường bằng bình áp lực PAV).
AASHTO R49, Determination of Low-Temperature Performance-Grade (PG) of Asphalt Binders (Xác định cấp theo đặc tính sử dụng của chất kết dính nhựa đường ở nhiệt độ thấp).
AASHTO T240, Effect of Heat and Air on a Moving Film of Asphalt Binders - Rolling Thin-Film Oven Test (Ảnh hưởng của nhiệt độ và không khí đến màng mỏng của chất kết dính nhựa đường -Thử nghiệm lò quay màng mỏng).
ASTM C670, Standard Practice for Preparing Precision and Bias Statements for Test Methods for Construction Materials (Tiêu chuẩn về việc đánh giá độ chụm của kết quả thử nghiệm đối với vật liệu xây dựng).
ASTM E1, Standard Specification for ASTM Liquid-in-Glass Thermometers (Tiêu chuẩn về đặc tính kỹ thuật của nhiệt kế thủy tinh).
ASTM E4, Standard Practices for Force Verification of Testing Machines (Tiêu chuẩn thử nghiệm về hiệu chỉnh giá trị tải trọng của thiết bị thử nghiệm).
ASTM E77, Standard Test Method for Inspection and Verification of Thermometers (Tiêu chuẩn về phương pháp kiểm tra và hiệu chỉnh nhiệt kế).
ASTM E83, Standard Practice for Verification and Classification of Extensometer Systems (Tiêu chuẩn thử nghiệm về hiệu chỉnh và phân loại hệ thống dụng cụ đo độ giãn dài).
ISO 10012, Measurement Management Systems-Requirements for Measurement Processes and Measuring Equipment (Hệ thống quản lý đo lường - Yêu cầu đối với quá trình đo lường và thiết bị đo lường).
3.1 Định nghĩa
Nhựa đường (asphalt binder) - là chất kết dính được tách ra từ dầu mỏ có bổ sung hoặc không bổ sung các hợp chất hữu cơ dạng hạt có kích thước nhỏ hơn 250 μm.
3.2 Thuật ngữ
3.2.1 Phá hủy giòn (brittle) - Một dạng phá hủy trong thử nghiệm kéo trực tiếp trong đó đồ thị quan hệ ứng suất - biến dạng chủ yếu là tuyến tính, phá hủy đó có tính chất đột ngột và tiết diện mẫu thử không thay đổi.
3.2.2 Phá hủy kéo - giòn (brittle-ductile) - Một dạng phá hủy trong thử nghiệm kéo trực tiếp mẫu thử trong đó biểu đồ ứng suất biến dạng là đường cong và phá hoại mang tính chất đột ngột. Sự thay đổi tiết diện mẫu xảy ra trước khi phá hoại là rất nhỏ.
3.2.3 Phá hoại do chảy (ductile) - Một dạng phá hủy khi thử nghiệm kéo trực tiếp trong đó mẫu không bị đứt nhưng vẫn bị phá hoại do biến dạng lớn.
3.2.4 Biến dạng giãn dài tương đối (tensile strain) - Biến dạng giãn dài (dọc trục) của mẫu do lực kéo dọc trục gây ra, được tính toán bằng cách chia độ giãn dài tuyệt đối của đoạn đo chuẩn cho chiều dài ban đầu của mẫu thử nghiệm khi chưa chịu tải.
3.2.5 Ứng suất kéo (tensile stress) - ứng suất pháp tuyến trên mặt cắt ngang của mẫu thử nghiệm do lực kéo dọc trục gây ra được tính bằng cách chia lực kéo cho diện tích tiết diện ngang ban đầu của mẫu khi chưa chịu tải trọng.
3.2.6 Phá hủy (failure) - Là thời điểm mẫu bị nứt, khi lực kéo đạt giá trị lớn nhất và mẫu thử nghiệm được kéo với mức biến dạng giãn dài không đổi.
3.2.7 Ứng suất phá hủy (failure stress) - là ứng suất kéo trong mẫu thử nghiệm khi tải trọng đạt tới giá trị lớn nhất trong quá trình thử nghiệm được chỉ ra trong tiêu chuẩn này.
3.2.8 Biến dạng phá hủy (failure strain) - Biến dạng giãn dài tương ứng với thời điểm đạt tới phá hủy.
3.2.9 Đoạn đo chuẩn (gauge section) - là đoạn đo tại chính giữa của mẫu nơi tiết diện không thay đổi có chiều dài hình học là 18 mm (xem hình 1).
3.2.10 Chiều dài chuẩn hữu hiệu (effective gauge length): Là chiều dài đo trên một đoạn mẫu ký hiệu Le, được xác định là 33.8 mm đoạn đại diện của mẫu, biến dạng chủ yếu là trên đoạn này.
4.1 Phương pháp này mô tả các quá trình thử nghiệm để xác định ứng suất phá hủy, biến dạng phá hủy khi kéo mẫu nhựa đường, ở tốc độ không đổi. Mẫu thử nghiệm được chuẩn bị bằng cách rót nhựa đường nóng vào một khuôn tiêu chuẩn. Hai tấm chèn bằng phenolic G10 ở cuối mẫu được sử dụng để liên kết với mẫu nhựa đường, truyền lực kéo từ thiết bị thử nghiệm tới mẫu thử.
4.2 Phương pháp thử nghiệm này được xây dựng cho nhựa đường ở nhiệt độ mà chúng thể hiện sự phá hủy giòn hoặc kéo-giòn. Sự phá hủy giòn hoặc kéo-giòn sẽ dẫn đến xuất hiện vết nứt của mẫu thử nghiệm, ngược lại tính chảy được thể hiện trên các mẫu thí nghiệm bị giãn ra mà không bị nứt. Các thử nghiệm này không thể áp dụng ở nhiệt độ gây phá hủy do kéo chảy.
4.3 Một đầu đo chuyển vị dùng để đo đoạn giãn dài của các mẫu thử nghiệm khi mẫu được kéo căng với một tốc độ không đổi 1mm / min.
Sự tăng tải trọng trong thời gian thử nghiệm được đo cùng với ứng suất kéo trong các mẫu thử. Lực kéo lớn nhất tương ứng với biến dạng và ứng suất đạt đến trạng thái phá hủy.
5.1 Ứng suất tại thời điểm phá hủy dùng để xác định nhiệt độ gây nứt giới hạn trên mặt đường.
Quy trình để tính toán nhiệt độ gây nứt giới hạn được quy định trong tiêu chuẩn AASHTO R49.
Nhiệt độ gây nứt giới hạn sử dụng để xác định cấp (mác) của nhựa đường ở nhiệt độ thấp như quy định trong tiêu chuẩn AASHTO M320.
5.2 Phương pháp thử nghiệm này được tiến hành để đánh giá cường độ của nhựa đường ở nhiệt độ nứt giới hạn. Thử nghiệm này xác định được ứng suất giới hạn để không xuất hiện vết nứt.
5.3 Để đánh giá nhựa đường phù hợp với quy định trong tiêu chuẩn AASHTO M320, tốc độ giãn dài của mẫu trên đoạn đo là 1.0 mm / min và nhiệt độ thử nghiệm được lựa chọn theo bảng 1, trong tiêu chuẩn AASHTO M320, phân cấp chất kết dính nhựa đường.
Các mức giãn dài và nhiệt độ thử nghiệm khác có thể được sử dụng để thử nghiệm chất kết dính nhựa đường.
6.1 Hệ thiết bị thử nghiệm DT gồm:
(1) Một mạch phản hồi kín kiểm soát chuyển vị của thiết bị gia tải;
(2) Bộ kẹp mẫu thử;
(3) Bể ổn nhiệt chất lỏng, hoặc một buồng cách nhiệt để kiểm soát nhiệt độ mẫu một cách đáng tin cậy, chính xác và đồng đều trong quá trình thử nghiệm;
(4) Thiết bị đo và ghi tải trọng theo thời gian thực;
(5) Thiết bị đo và ghi độ giãn dài theo thời gian thực;
(6) Thiết bị hiển thị nhiệt độ và ghi chúng theo thời gian thực;
(7) Một thiết bị thu thập và hiển thị dữ liệu theo thời gian thực.
Thiết bị thử nghiệm có một hệ thống gia tải cơ học hoặc thủy lực tự động, có khả năng tạo ra và đo được lực kéo hoặc nén tối thiểu là 500 N; bộ truyền chuyển động di chuyển trong khoảng 20 mm. Độ cứng của hệ thống (bao gồm khung tải và chốt tải) tối thiểu là 3 mN / m. Máy phải có một đầu đo và kiểm soát khoảng hở chân kẹp và bù lại để kiểm soát biến dạng với độ kiểm soát đến 1,0 μm. Hệ thống thử nghiệm phải có khả năng kiểm soát tỷ lệ giãn dài theo chu trình lặp một cách chính xác, ít nhất 1 phần trăm tỷ lệ dãn dài của mẫu dùng để bù lại cho khoảng hở giữa tấm truyền tải và chốt tải hoặc từ máy đo biến dạng không tiếp xúc của mẫu.
6.1.1 Thiết bị thử nghiệm kéo có trang bị bộ điều khiển nhiệt độ. Thiết bị có một bộ điều khiển gia tải với tải trọng nhỏ nhất là 500 N. Khung tải phải gắn hệ thống kẹp mẫu (chân kẹp và con lăn) được nhúng chìm hoàn toàn trong nước làm lạnh nếu sử dụng bể ổn nhiệt. Hệ thống nâng mẫu sẽ được ngập tối thiểu, là 25 mm dưới bề mặt chất lỏng làm lạnh. Việc gia tải sẽ được thực hiện bằng cách kéo trực tiếp trong mặt phẳng của mẫu. Khoảng cách giữa các chốt truyền tải của khung gia tải chứa mẫu có tổng chiều dài ít nhất là 100 mm. Nếu sử dụng hệ thống làm lạnh bằng khí, các mẫu thử nghiệm đượcxếp ở hai bên để bộ điều khiển nhiệt độ có thể đặt được ở giữa.
6.1.2 Kích thước mẫu
Đăng nhận xét