TCVN 13899:2023 về hỗn hợp nhựa – phương pháp thử vệt hằn bánh xe đã đầm nén

Biến dạng lún vệt hằn bánh xe là chỉ tiêu quan trọng được dùng để đánh giá tính biến dạng không hồi phục của bê tông ở nhiệt độ cao. Hiện nay, biến dạng lún vệt hằn bánh xe của bê tông thường được xác định ở trong phòng thí nghiệm trên mẫu thử bê tông 1 lớp có kích thước theo quy định.

Phương pháp thử vệt hằn bánh xe đối với hỗn hợp nhựa đã đầm nén bằng thiết bị thử nghiệm theo tiêu chuẩn sẽ giúp đánh giá tính dễ hư hỏng sớm của hỗn hợp nhựa do cấu trúc cấp phối yếu, độ cứng của nhựa đường không phù hợp hoặc do tác dụng phá hoại của ẩm ướt.

Theo phạm vi áp dụng tại Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13899:2023 hỗn hợp nhựa- phương pháp thử vệt hằn bánh xe quy định trình tự thử nghiệm vệt hằn bánh xe và độ nhạy ẩm của mẫu hỗn hợp nhựa đã đầm nén bằng thiết bị thử nghiệm vệt hằn bánh xe Hamburg (dùng để đánh giá khả năng kháng hằn lún của các loại vật liệu bê tông nhựa) trình tự thử nghiệm một mẫu hỗn hợp nhựa đã đầm nén, được ngâm chìm trong nước trong một thiết bị có bánh xe quay chuyển động qua lại.

Phương pháp thử nghiệm này cung cấp thông tin về tốc độ biến dạng vĩnh cửu dưới tác dụng của tải trọng tập trung chuyển động. Mẫu thử là mẫu dạng tấm được đầm nén trong phòng bằng phương pháp đầm lăn, cũng có thể là mẫu hình trụ tròn được đầm nén trong phòng bằng thiết bị đầm xoay. Ngoài ra, mẫu thử cũng có thể là mẫu khoan từ hiện trường có đường kính 150 mm, 250 mm hoặc 300 mm, hoặc mẫu dạng tấm cắt về từ hiện trường.

Phương pháp thử vệt hằn bánh xe đối với hỗn hợp nhựa đã đầm nén theo tiêu chuẩn giúp xác định và đánh giá tính dễ hư hỏng sớm của hỗn hợp nhựa. (Ảnh minh họa)

Tiêu chuẩn này xác định được độ sâu vệt hằn bánh xe và số lần tác dụng của tải trọng cho tới khi mẫu bị phá hoại. Ngoài ra còn xác định nguy cơ về các tác động gây hư hỏng do ẩm ướt vì mẫu được ngâm chìm trong nước có nhiệt độ được kiểm soát trong suốt quá trình thử nghiệm.

Theo đó, một mẫu hỗn hợp nhựa đã được đầm nén (là mẫu được chế tạo trong phòng thử nghiệm, mẫu dạng tấm được cắt về từ hiện trường hoặc mẫu hình trụ tròn được khoan về từ hiện trường), được ngâm chìm trong bể nước ở một nhiệt độ quy định trong suốt quá trình thử nghiệm, chịu tác dụng của tải trọng lặp theo phương thẳng đứng trực tiếp từ một bánh xe gia tải làm bằng thép. Sau đó xác định biến dạng của mẫu do bánh xe gia tải gây ra.

Biến dạng của mẫu là hàm số của số lần tác dụng của bánh xe gia tải và được biểu diễn dưới dạng biểu đồ của một đường cong. Tại một điểm trên đường cong có sự tăng đột ngột tốc độ biến dạng thì tại điểm đó cũng có thể xuất hiện hiện tượng bong tróc màng nhựa khỏi các hạt cốt liệu của mẫu thử. Dụng cụ và thiết bị thử nghiệm vệt hằn bánh xe bằng một thiết bị sử dụng điện năng, có khả năng dịch chuyển một bánh xe gia tải làm bằng thép dạng hình tròn có đường kính (203,2 ± 2) mm, chiều rộng (47 ± 0,5) mm qua lại trên bề mặt tại vị trí qua qua tâm.

Hệ thống kiểm soát nhiệt độ một bể nước có khả năng duy trì ở nhiệt độ thử nghiệm nằm trong phạm vi từ 25 °C đến 70 °C với sai số ± 1,0 °C. Bể có hệ thống tuần hoàn cơ khí để ổn định nhiệt trong thùng đựng mẫu. Một cảm biến không tiếp xúc sẽ đếm số lần tác dụng của bánh xe gia tải lên bề mặt mẫu. Tín hiệu từ thiết bị đếm này sẽ được kết nối với đo biến dạng của mẫu, cho phép biểu thị chiều sâu vệt hằn bánh xe là một hàm số của số lần tác dụng của bánh xe gia tải.

Hệ thống giữ mẫu thử dạng tấm nên dùng một khay làm bằng thép không rỉ được liên kết cố định với máy. Hệ thống liên kết này phải chắc chắn để dịch chuyển của mẫu trong suốt quá trình thử nghiệm không vượt quá 0,5 mm. Hệ thống này được thiết kế treo trong máy để cho nước ở trong bể có thể lưu thông tự do khắp các bề mặt mẫu thử với chiều dày tối thiểu là 20 mm.

Hệ thống giữ mẫu thử dạng hình trụ tròn gồm 2 khuôn mẫu làm bằng vật liệu polyethylene mật độ cao hoặc bằng thạch cao phù hợp với yêu cầu để giữ các mẫu thử được đặt trong một khay thép không rỉ liên kết chắc chắn với máy. Hệ thống liên kết này phải chắc chắn để dịch chuyển của mẫu trong suốt quá trình thử nghiệm không vượt quá 0,5 mm. Hệ thống này được thiết kế treo trong máy để cho nước ở trong bể có thể lưu thông tự do khắp các bề mặt mẫu thử nghiệm với chiều dày lớp nước tối thiểu là 20 mm.

Yêu cầu hỗn hợp nhựa được phối trộn theo đúng công thức phối trộn đã thiết kế. Nhiệt độ trộn hỗn hợp nhựa được xác định là nhiệt độ để nhựa đường đạt được độ nhớt là (170 ± 20) cSt. Trường hợp sử dụng nhựa đường cải tiến, nhiệt độ trộn theo khuyến cáo của đơn vị cung ứng nhựa đường.

Đầm mẫu trong phòng thử nghiệm có thể là mẫu dạng tấm hoặc mẫu dạng hình trụ tròn. Trong đó đầm nén mẫu dạng tấm được đầm nén bằng cách sử dụng máy đầm lăn theo TCVN 11782. Cần 2 mẫu có chiều dài 320 mm, chiều rộng 260 mm, chiều dày của mẫu từ 38 mm đến 100 mm và phải lớn hơn ít nhất 2 lần đường kính hạt lớn nhất danh định. Mẫu sau khi đầm nén được để trên một bề mặt sạch, phẳng; chỉ được thử nghiệm sau thời gian đầm nén ít nhất 48 h. Đầm nén mẫu dạng hình trụ tròn được đầm nén bằng cách sử dụng thiết bị đầm xoay theo TCVN 12817. Cần 2 mẫu có đường kính 150 mm, chiều cao từ 38 mm đến 100 mm và phải lớn hơn ít nhất 2 lần đường kính hạt lớn nhất danh định. Mẫu sau khi đầm nén được để trên một bề mặt sạch, phẳng; chỉ được thử nghiệm sau thời gian đầm nén ít nhất 48 h.

Khi báo cáo kết quả thử nghiệm tiêu chuẩn hướng dẫn cần phải đảm bảo thông tin về loại mẫu (mẫu hiện trường hay trong phòng); Phương pháp đầm nén mẫu (mẫu dạng tấm hay mẫu hình trụ tròn đầm nén bằng thiết bị đầm xoay Superpave); Số lần tác dụng của bánh xe gia tải tính đến thời điểm biến dạng lớn nhất; Biến dạng lớn nhất; Nhiệt độ thử nghiệm; Độ rỗng dư các mẫu thử nghiệm; Nguồn gốc, loại vật liệu sử dụng (cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ, bột khoáng, nhựa đường,…), nếu có thể; Loại và khối lượng phụ gia tăng dính bám sử dụng trong hỗn hợp nhựa; Độ dốc từ biến; Độ dốc bong màng nhựa; Điểm bong màng nhựa; Người thử nghiệm, cơ sở thử nghiệm; Ngày thử nghiệm; Viện dẫn tiêu chuẩn này.

An Dương