Báo cáo khoa học: "Nghiên cứu xác định hệ số bám và hệ số cản lăn của máy đầm mặt đ-ờng bê tông nhựa có tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường thi công"

Nghiªn cøu x¸c ®Þnh hÖ sè b¸m vµ hÖ sè c¶n l¨n cña

m¸y ®Çm mÆt ®−êng bª t«ng nhùa cã tÝnh ®Õn ¶nh h−ëng

cña nhiÖt ®é m«i tr−êng thi c«ng

TS. Th¸I hµ phi Bé m«n M¸y x©y dùng – XÕp dì Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i

Tãm t¾t: Nhãm nghiªn cøu ®· nghiªn cøu c¸c ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh hÖ sè b¸m vμ hÖ sè c¶n l¨n cña m¸y ®Çm mÆt ®−êng bª t«ng nhùa, bëi v× chóng ®ãng vai trß quan träng trong hÖ “M¸y ®Çm – MÆt ®−êng”. Trong khu«n khæ bμi b¸o nμy, chóng t«i tr×nh bμy c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu vÒ c«ng thøc x¸c ®Þnh hÖ sè b¸m vμ hÖ sè c¶n l¨n cã tÝnh ®Õn ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é m«i tr−êng thi c«ng.

Summary: The researchers study the methods of determining the adhesion and resistance coefficient of the bituminous concrete pavement vibrators because they play an important role in the Vibrator-Pavement system. This article presents the study results on the formula to determine the adhesion and resistance coefficient with regard to the engineering environment temperature.

CT 2

I. §Æt vÊn ®Ò

Nghiªn cøu chÕ ®é lµm viÖc hîp lý cña m¸y ®Çm nh»m ®¶m b¶o chÊt l−îng cña mÆt ®−êng bé bª t«ng nhùa nãng lµ mét h−íng nghiªn cøu cã nhiÒu ý nghÜa thùc tiÔn cao. Trong ®ã thèng sè kü thuËt m« t¶ quan hÖ gi÷a b¸nh lu vµ mÆt ®−îng nhùa cã ý nghÜa rÊt quan träng. Trªn c¬ së c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu cña ®Ò tµi B2000 - 35 -87; Chóng t«i ®· nghiªn cøu ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh hÖ sè b¸m vµ hÖ sè c¶n l¨n cña m¸y ®Çm mÆt ®−êng bª t«ng nhùa, bëi v× chóng ®ãng vai trß quan träng trong hÖ “M¸y ®Çm - MÆt ®−êng”. Trong khu«n khæ bµi b¸o nµy, chóng t«i tr×nh bµy c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu vÒ c«ng thøc x¸c ®Þnh hÖ sè b¸m vµ hÖ sè c¨n l¨n cã tÝnh ®Õn ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é m«i tr−êng thi c«ng.

V

R1

R1

II. Néi dung

M

O

H

α 1

B

A

a

Trong qu¸ tr×nh t¸c dông cña m¸y ®Çm víi mÆt ®−êng bª t«ng nhùa diÔn ra c¸c qu¸ tr×nh biÕn ®æi vÒ tÝnh chÊt c¬ lý cña líp bª t«ng nhùa.

Trong H×nh vÏ, m« t¶ s¬ ®å t¸c dông cña trèng lu lªn mÆt ®−êng bª t«ng nhùa trong ®ã vÐ t¬ lùc t¸c dông cña trèng lu lªn mÆt ®−êng lµ Fc - Lµ tæng cña hai vÐc t¬ lùc theo ph−¬ng ngang “T” vµ ph−¬ng th¼ng ®øng ”P”. ë ®©y theo [6] lùc T ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

§èi víi b¸nh bÞ ®éng:

(1) T = T = P1.f

trong ®ã:

f - Lµ hÖ sè c¶n l¨n cña trèng lu víi mÆt ®−êng bª t«ng nhùa nãng.

P1 - Lµ phÇn träng l−îng m¸y ®Çm ph©n bè trªn trôc cña b¸nh lu bÞ ®éng.

α1 – lµ gãc nghiªng cña lùc Fc so víi ph−¬ng cña lùc P1

§èi víi b¸nh chñ ®éng:

(2) T = P2.φ

trong ®ã:

φ - Lµ hÖ sè b¸m cña trèng lu víi mÆt ®−êng bª t«ng nhùa

P2 - Lµ phÇn träng l−îng cña m¸y ®Çm ph©n bè trªn trôc cña b¸nh lu bÞ ®éng

α2 – lµ gãc nghiªng cña Fc so víi ph−¬ng cña lùc P2

1

ë ®©y, c¸c lùc P1, P2 lµ víi lo¹i lu tÜnh, cßn víi lu rung ta cã c«ng thøc x¸c ®Þnh nh− sau:

1 + Pk

2

(3) P1 = Pt

2 + Pk

2 lµ lùc kÝch ®éng cña lu rung ®èi víi b¸nh bÞ ®éng vµ b¸nh chñ ®éng)

(4) P2 = Pt

1 vµ Pk

(Víi Pk

CT 2

Trong qu¸ tr×nh m¸y ®Çm lµm viÖc, lùc Fc cã ý nghÜa kh¸c nhau trong c¸c tr−êng hîp kh¸c nhau. Khi Fc t¸c dông lªn b¸nh lu chñ ®éng th× sÏ gióp cho chuyÓn ®éng cña m¸y ®Çm nh−ng ng−îc l¹i lùc Fc c¶n trë chuyÓn ®éng cña m¸y ®Çm khi nã ë b¸nh bÞ ®éng.

Theo H×nh vÏ. xÐt tam gi¸c OAB vµ c¸c biÓu thøc (2) vµ (3) ta cã:

§èi víi b¸nh bÞ ®éng: (5) tgα1 = f

§èi víi b¸nh chñ ®éng: (6) tgα2 = φ

C¸c kÕt qu¶ thùc nghiÖm cña ®Ò tµi B2000-35-87 cho thÊy:

f = 0,15-0,05 (C¸c gi¸ trÞ cña f gi¶m dÇn theo sù t¨ng cña sè lÇn ®Çm)

φ = 0,6-0,35 (C¸c gi¸ trÞ cña ϕ gi¶m dÇn theo sù t¨ng cña sè lÇn ®Çm)

Khi ®ã ta thÊy gãc nghiªng cña lùc t¸c dông Fc so víi ph−¬ng th¼ng ®øng sÏ kh¸c nhau ®èi víi b¸nh chñ ®éng vµ b¸nh bÞ ®éng cô thÓ lµ:

§èi víi b¸nh bÞ ®éng: 80 - 30 (gãc gi¶m dÇn theo sù t¨ng cña sè lÇn ®Çm)

§èi víi b¸nh chñ ®éng: 300 – 190 (Gãc gi¶m dÇn theo sù t¨ng cña sè lÇn ®Çm)

Qua biÓu thøc (1) vµ (2) ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc lùc t¸c dông Fc nh− sau:

fP 1 = F c Sin α 1

(7) §èi víi b¸nh bÞ ®éng:

=

F c

fP 2 α Sin

2

(8) §èi víi b¸nh chñ ®éng:

Tõ c¸c ph©n tÝch ë trªn, ta thÊy ý nghÜa quan träng cña hÖ sè b¸m vµ hÖ sè c¶n l¨n trong hÖ lµm viÖc “m¸y ®Çm- mÆt ®−êng”

HÖ sè b¸m vµ hÖ sè c¶n l¨n th−êng x¸c ®Þnh theo ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm lÊy mÉu ë hiÖn tr−êng vµ thö nghiÖm trªn hiÖn tr−êng (hoÆc trong phßng thÝ nghiÖm)- Trong khu«n khæ cña ®Ò tµi NCKH cÊp Bé B2000-35-87 chóng t«i còng tiÕn hµnh theo c¸ch nµy.

Nh−ng b¶n chÊt cña qu¸ tr×nh lµm viÖc cña m¸y ®Çm mÆt ®−êng bª t«ng nhùa vµ qu¸ tr×nh thùc nghiÖm lÊy mÉu “lµ kh«ng ®ång nhÊt vµ cã sai sè lín”. C¸c ph−¬ng ph¸p tiÕn hµnh thùc nghiÖm cña c¸c t¸c gi¶ Ulianov N.A vµ Batrcov O.T ®Ó x¸c ®Þnh hÖ sè b¸m vµ hÖ sè c¶n l¨n, nh−ng c¸c c«ng thøc thùc nghiÖm cßn chøa nhiÒu hÖ sè thùc nghiÖm nªn rÊt khã x¸c ®Þnh, do ®ã ph−¬ng ph¸p nµy ¸p dông rÊt khã kh¨n.

Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña m¸y ®Çm mÆt ®−êng bª t«ng nhùa, diÔn ra qu¸ tr×nh biÕn d¹ng cña mÆt ®−êng. Qu¸ tr×nh ®Çm lÌn ®ã sÏ cã hiÖu qu¶ tèt víi ®iÒu kiÖn sau:

(9) σk=(0,95÷0,98)σnp = σT

trong ®ã

σk - ¸p lùc ®Þnh møc cña m¸y ®Çm lÌn mÆt ®−êng BTNN

σnp - §é bÒn giíi h¹n cña BTNN

σT - Giíi h¹n ch¶y cña BTNN

CT 2

¸p lùc ®Þnh møc cña m¸y ®Çm hay giíi h¹n ch¶y cña BTNN cã thÓ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

=σ=σ

K

T

P i B.a

i

(10)

trong ®ã:

Pi – PhÇn t¶i träng cña m¸y ®Çm ph©n phèi lªn b¸nh chñ ®éng ( hay b¸nh bÞ ®éng)

BBi - ChiÒu réng trèng lu chñ ®éng(hay bÞ ®éng)

a - H×nh chiÕu b»ng cña cung tiÕp xóc gi÷a trèng lu vµ mÆt ®−êng BTNN

i

Ta cã:

a =

R.P i B.E

i

(11)

Víi Ri - Lµ b¸n kÝnh cña b¸nh lu chñ ®éng(hay bÞ ®éng).

i

Thay biÓu thøc (11) vµo biÓu thøc (10) ta ®−îc:

=σ=σ

=

K

T

E R

B.E.P i P.B.R i

i

i

(12)

Trªn c¬ së c¸c kÕt qu¶ trªn vµ theo [7] ta cã c«ng thøc x¸c ®Þnh hÖ sè c¶n l¨n gi÷a b¸nh lu m¸y ®Çm víi mÆt ®−êng BTNN ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:

H.

.2

=

f

Tσ E.R i

(13)

trong ®ã:

H – ChiÒu dµy líp BTNN r¶i trªn mÆt ®−êng;

σT – Giíi h¹n ch¶y cña BTNN;

Ri – B¸n kÝnh b¸nh lu bÞ ®éng hay b¸n kÝnh lu chñ ®éng;

E – M«®uyn ®µn håi cña BTNN.

H.

.2

=ϕ

−

C«ng thøc x¸c ®Þnh hÖ sè b¸m gi÷a b¸nh lu cña m¸y ®Çm víi mÆt ®−êng BTNN nh− sau:

M K P.R i i

σ T E.R i

(14)

trong ®ã: MK – M«men xo¾n cña ®éng c¬ cña m¸y ®Çm;

Pi – PhÇn träng l−îng cña m¸y ph©n bè lªn trôc cña b¸nh lu chñ ®éng (hay trôc cña b¸nh lu bÞ ®éng)

-dT

MÆt kh¸c, c«ng thøc thùc nghiÖm m« t¶ quan hÖ gi÷a m«®uyn ®µn håi cña BTNN vµ nhiÖt ®é m«i tr−êng thi c«ng theo [2] ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:

CT 2

E = C.e

trong ®ã: c,d – HÖ sè thùc nghiÖm t−¬ng øng víi c¸c lo¹i BTNN kh¸c nhau;

T – NhiÖt ®é cña m«i tr−êng thi c«ng, 0C.

Thay biÓu thøc (15) vµo c¸c biÓu thøc (13) vµ (14) ta sÏ thu ®−îc c«ng thøc x¸c ®Þnh hÖ sè c¶n l¨n vµ hÖ sè b¸m gi÷a b¸nh lu cña m¸y ®Çm víi mÆt ®−êng BTNN cã xÐt ®Õn ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é m«i tr−êng thi c«ng.

ë ®©y, ta thÊy c«ng thøc x¸c ®Þnh hÖ sè c¶n l¨n vµ hÖ sè b¸m gi÷a b¸nh chñ ®éng (hay b¸nh bÞ ®éng) víi mÆt ®−êng bª t«ng nhùa lµ kh¸c nhau.

Nh− vËy, ta cã c«ng thøc x¸c ®Þnh hÖ sè c¶n l¨n vµ hÖ sè b¸m ®èi víi b¸nh bÞ ®éng cña m¸y ®Çm víi mÆt ®−êng bª t«ng nhùa nh− sau:

σ

.2

T

=

f

(16)

H. − T.d

e.C.R i

=ϕ

−

M K P.R 11

σ .2 H. T E.R 1

(17)

trong ®ã: R1 – B¸n kÝnh cña b¸nh lu bÞ ®éng cña m¸y ®Çm;

P1 – Träng l−îng cña m¸y ®Çm ph©n bè trªn b¸nh bÞ ®éng.

§èi víi b¸nh chñ ®éng ta cã c«ng thøc x¸c ®Þnh hÖ sè b¸m vµ hÖ sè c¶n l¨n gi÷a b¸nh lu víi mÆt ®−êng bª t«ng nhùa nh− sau:

σ

.2

T

=

f

(18)

H. −

T.d

e.C.R 2

=ϕ

−

M K P.R 2 2

σ .2 H. T E.R 2

(19)

trong ®ã:

R2 - B¸n kÝnh cña b¸nh lu chñ ®éng cña m¸y ®Çm;

P2 - Träng l−îng cña m¸y ®Çm ph©n bè trªn b¸nh chñ ®éng.

II. KÕt luËn

CT 2

1. Trong qu¸ tr×nh t−¬ng t¸c cña hÖ “M¸y ®Çm – mÆt ®−êng”, vÐct¬ lùc t¸c dông cña b¸nh lu víi mÆt ®−êng BTN th−êng lÖch so víi ph−¬ng th¼ng ®øng mét gãc α1 (tõ 80 - 30 ®èi víi b¸nh bÞ ®éng, tõ 300 - 190 ®èi víi b¸nh chñ ®éng) vµ gi¶m dÇn theo sù t¨ng cña sè lÇn ®Çm. Gi¸ trÞ cña vÐct¬ lùc nµy ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (7) vµ (8)

Tµi liÖu tham kh¶o

[1]. Th¸i Hμ Phi vμ c¸c c«ng sù. Nghiªn cøu thùc nghiÖm x¸c ®Þnh chÕ ®é lµm viÖc hîp lý cña mét sè lo¹i m¸y ®Çm mÆt ®−êng bª t«ng nhùa nh»m n©ng cao chÊt l−îng thi c«ng ®−êng ë ViÖt Nam. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc cÊp Bé m· sè B2004 – 35 – 87

[2]. TrÇn ThÞ Kim §¨ng. Nghiªn cøu m« ®uyn ®µn håi cña bª t«ng atphan lµm mÆt ®−êng «t« xÐt ®Õn ®iÒu kiÖn chÞu t¶i thùc tÕ. LuËn v¨n tiÕn sü KHKT 2003

[3]. Hå ViÖt C−êng. Nghiªn cøu ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè hîp lý cña c¸c m¸y ®Çm trong thi c«ng mÆt ®−êng BTNN nh»m n©ng cao chÊt l−îng ®−êng bé ViÖt Nam

[4]. Vò Phi Long. Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña khÝ hËu vµ tÝnh chÊt c¬ lý cña BTNN ®Õn vËn tèc lµm viÖc cña m¸y ®Çm trong thi c«ng mÆt ®−êng bª t«ng nhùa ë ViÖt Nam

[5]. Alecxer .T.V. M¸y lµm ®−êng. Matxc¬va 1972

[6]. Caluzxki A.A. Gi¸o tr×nh ®Çm lÌn nÒn ®Êt vµ líp mÆt ®−êng. Matxc¬va 1970s

[7]. IIInxcki A.U. Gi¸o tr×nh c¬ häc vÒ chÊt dÎo vµ kh«ng ®µn håi hoµn toµnT1. Matxc¬va 1986A(cid:161)

2. §· x©y dùng ®−îc c«ng thøc x¸c ®Þnh hÖ sè c¶n l¨n vµ hÖ sè b¸m gi÷a b¸nh chñ ®éng cña m¸y ®Çm vµ mÆt ®−êng bª t«ng nhùa c«ng thøc (18) vµ (19), hay gi÷a b¸nh bÞ ®éng cña m¸y ®Çm víi mÆt ®−êng bª t«ng nhùa c«ng thøc (16) vµ (17). Trong ®ã cã tÝnh ®Õn yÕu tè ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é m«i tr−êng thi c«ng.