T 317 04 dự báo nhiệt độ trong lớp bê tông nhựa mặt đường

Tiêu chuẩn thí nghiệm Dự báo nhiệt độ trong lớp bê tông nhựa mặt đường AASHTO: T 317-04 LỜI NÓI ĐẦU  Việc dịch ấn phẩm này sang tiếng Việt đã được Hiệp hội Quốc gia về đường bộ và vận t

Tiêu chuẩn thí nghiệm

Dự báo nhiệt độ trong lớp bê tông nhựa mặt đường

AASHTO: T 317-04

LỜI NÓI ĐẦU

 Việc dịch ấn phẩm này sang tiếng Việt đã được Hiệp hội Quốc gia về đường bộ và vận tải Hoa kỳ (AASHTO) cấp phép cho Bộ GTVT Việt Nam Bản dịch này chưa được AASHTO kiểm tra về mức độ chính xác, phù hợp hoặc chấp thuận thông qua Người sử dụng bản dịch này hiểu và đồng ý rằng AASHTO sẽ không chịu trách nhiệm về bất kỳ chuẩn mức hoặc thiệt hại trực tiếp, gián tiếp, ngẫu nhiên, đặc thù phát sinh và pháp lý kèm theo, kể cả trong hợp đồng, trách nhiệm pháp lý, hoặc sai sót dân sự (kể cả sự bất cẩn hoặc các lỗi khác) liên quan tới việc sử dụng bản dịch này theo bất cứ cách nào, dù đã được khuyến cáo về khả năng phát sinh thiệt hại hay không

 Khi sử dụng ấn phẩm dịch này nếu có bất kỳ nghi vấn hoặc chưa rõ ràng nào thì cần đối chiếu kiểm tra lại so với bản tiêu chuẩn AASHTO gốc tương ứng bằng tiếng Anh

Tiêu chuẩn thí nghiệm

Dự báo nhiệt độ trong lớp bê tông nhựa mặt đường

1.1 Tiêu chuẩn thí nghiệm này dùng để đo nhiệt độ bề mặt và dự báo nhiệt độ với lớp bê

tông nhựa mặt đường của lớp bề mặt Đây là phương pháp đưa ra điều kiện trong đánh giá nhiệt độ tại vị trí chiều sâu từ nhiệt độ bề mặt, thời gian trong ngày, nhiệt độ không khí cao – thấp, và đưa ra chiều sâu cần đo nhiệt độ

1.2 Thí nghiệm độ võng thường thường bao gồm phép đo nhiệt độ bề mặt đường Tiêu

chuẩn là cơ sở của mối quan hệ phát triển của việc quản lý đường cấp quốc gia (FHWA) – chương trình kiểm tra theo định kỳ lớp bề mặt mặt đường (LTPP)

1.3 Đây là phương pháp được áp dụng để dự báo nhiệt độ bê tông nhựa dẻo (AC) và mặt

đường bê tông nhựa dẻo có xi măng poóc lăng (AC/PCC)

1.4 Tiêu chuẩn này không đề cập đến tất cả các vấn đề về an toàn trong quá trình thí

nghiệm Người thực hiện tiêu chuẩn này phải có trách nhiệm đề ra các biện pháp phù hợp để đảm bảo an toàn và sức khoẻ cho người thực hiện trước khi tiến hành công tác thí nghiệm

2 TÀI LIỆU VIỆN DẪN

2.1 Tiêu chuẩn AASHTO:

 T 256, Phép đo độ võng mặt đường

2.2 Tiêu chuẩn ASTM:

 D 4602, Phương pháp thí nghiệm không phá hoại bề mặt đường sử dụng tuần hoàn – loading dynamic độ võng trang bị

 D 4694, Phương pháp thí nghiệm để xác định độ võng với thiết bị FWD

 D 4695, Phương pháp tác động đến phép đo độ võng mặt đường

 D 5858, Phương pháp tính toán đương lượng mô đun đàn hồi của lớp vật liệu làm mặt đường sử dụng lý thuyết đàn hồi

2.3 Chương trình nghiên cứu chiến lược đường cấp quốc gia:

 Làm thủ công để thí nghiệm FWD trong suốt thời gian lâu dài thực hiện nghiên cứu

bề mặt đường, nguyên tắc chỉ đạo hiện trường, bản dịch 2.0, tháng hai năm 1993 2.4 Chính sách quản lý đường cấp quốc gia:

 Dự báo nhiệt độ và điều chỉnh nhân tố cho bê tông nhựa mặt đường, báo cáo số FHWA-RD-98-085

3.1 Giải nghĩa các thuật ngữ trong tiêu chuẩn:

3.1.1 BELLS – là từ được cấu tạo bằng những chữ đầu của bốn người tạo ra phương pháp:

Baltzer, Ertman-Larsen, Lukanen, and Stubstad

3.1.2 Chiều sâu – là khoảng cách từ bề mặt của bê tông nhựa mặt đường tới vị trí cần đo 3.1.3 Nhiệt độ không khí trong ngày – là nhiệt độ không khí nhỏ nhất và lớn nhất tại vị trí

kiểm tra trong đúng 24h

4 TÓM TẮT PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

4.1 Các dữ liệu đầu vào:

4.1.1 Dùng tia hồng ngoại đo nhiệt độ – Xác định đều đặn nhiệt độ bề mặt của lớp bê tông

nhựa mặt đường, thích hợp với thiết bị đo nhiệt độ bằng tia hồng ngoại

4.1.2 Thời gian trong ngày – là thời gian trong ngày mà nhiệt độ của phép đo được ghi lại tại

vị trí đo

4.1.3 Nhiệt độ trong ngày – là nhiệt độ không khí trong ngày được xác định và ghi lại trong

đúng 24h

4.1.4 Chiều sâu của mặt đường – là chiều sâu dùng để đo nhiệt độ của lớp bê tông nhựa

mặt đường

4.2 Các dữ kiện đưa vào được đưa vào trong công thức hàm hồi qui để dự báo nhiệt độ

với lớp mặt đường bê tông nhựa tại chiều sâu tính toán

5.1 Việc phân tích các dữ liệu độ võng đo được từ mặt đường bê tông nhựa thường phụ

thuộc vào độ võng hoặc phân tích hiệu chỉnh kết quả dưới tác dụng của nhiệt độ Phép đo nhiệt độ tại chiều sâu cần đo đòi hỏi phải khoan một lỗ vào trong mặt đường,

đổ đầy chất lỏng và đo nhiệt độ đều đặn với thiết bị cầm tay Cách khác là, có thể đặt những thermistors cố định tại những vị trí chiều sâu khác nhau Đây là quá trình tốn nhiều thời gian theo dõi, kết quả của phép đo nhiệt độ là hạn chế

5.2 Hiện nay thiết bị thí nghiệm độ võng thường trang bị thiết bị đo nhiệt độ bề mặt đường,

thí dụ, với nhiệt kế hồng ngoại là thước đo nhiệt độ bề mặt đường tại mọi vị trí kiểm tra Hiệu chỉnh độ võng tương ứng hoặc kết quả độ võng dưới tác dụng của nhiệt độ, xác định nhiệt độ tại vài chiều sâu cần biết

5.3 Việc sử dụng kết quả của phương pháp có ý nghĩa tiết kiệm về thời gian so với việc

làm thu công là khoan lỗ vào trong mặt đường, và kết quả càng có ý nghĩa hơn trong khối lượng nhiều của các dữ liệu nhiệt độ (một lớp mặt đường cho mỗi điểm kiểm tra) 5.4 BELLS là phương pháp dự báo nhiệt độ kiểu mẫu dựa trên cơ sở phép đo nhiệt độ

thích hợp với phép đo nhiệt độ bề mặt đường từ 0 đến 400 trong khoảng thời gian trước mùa đông của năm Việc sử dụng phương pháp BELLS ngoài điều kiện trên là không được khuyến nghị Phương pháp BELLS được sử dụng để làm cơ sở dữ liệu cho việc kiểm tra lớp bề mặt mặt đường theo định kỳ xác định nhiệt độ điểm tại cả vị trí giữa chiều sâu và một phần ba chiều sâu Sử dụng BELLS để dự báo nhiệt độ tại

độ sâu nhỏ hơn một phần ba là không được khuyến nghị

6 DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ

6.1 Thiết bị đo nhiệt độ bề mặt mặt đường:

6.1.1 Thiết bị đo nhiệt độ bề mặt mặt đường có thể dùng nhiệt kế hồng ngoại có giá đỡ để

tránh bị lệch hướng, nhiệt kế hồng ngoại cầm tay, hoặc nhiệt kế tiếp xúc với bề mặt của mặt đường Thiết bị đo nhiệt độ được sử dụng các kích cỡ khác nhau tuỳ theo khuyến nghị của nhà sản xuất

Chú thích 1: Tia hồng ngoại đo nhiệt độ bề mặt mặt đường có ý nghĩa thay đổi lớn

trong phương pháp BELLS dùng hàm hồi qui trong mục 7.1.1 do đó nó có tầm quan trọng giúp người dùng kiểm tra lại kích cỡ của thiết bị đo nhiệt độ bề mặt mặt đường trong công thức

7.1 Phương pháp BELLS:

7.1.1 Phương pháp BELLS để thực hiện quá trình kiểm tra (gọi là BELLS 3 trong công bố

khác) được dựa trên cơ sở số liệu nhiệt độ đo trên bề mặt mặt đường đường trong một thời gian ngắn (nhỏ hơn một phút) Dùng công thức tính đúng cho 30 giây:

 

) 5 13 sin(

*

* 042

0

) 5 15 sin(

* 83 1 ) 1 (

* 621 0

* 448 0 25 1 log

* 892 0 95 0

18

18























hr IR

hr day

IR d

IR

T d

( 1)

Trong đó:

Td = nhiệt độ bề mặt mặt đường tại độ sâu d, 0C;

IR = nhiệt độ bề mặt đường đo bằng tia hồng ngoại;

log = căn cứ vào logarit cơ số 10;

d = chiều sâu dùng để dự báo nhiệt độ bê tông nhựa, mm;

1-day = giá trị nhiệt độ cao nhất và thấp nhất trong ngày trước khi thí nghiệm, 0C;

sin = hàm số sin trong hệ đồng hồ 18h, với 2 radian tương đương với một chu kỳ 18h;

hr18 = thời gian trong ngày, trong hệ 24h, nhưng tính toán sử dụng chu kỳ nhiệt độ 18h, như được trình bày trong mục 7.1.1 và 7.1.2

7.1.2 Khi sử dụng hàm số sin(hr18 – 15.5) là hàm của thời gian, chỉ sử dụng thời gian từ

11:00 đến 05:00 giờ Nếu trong thực tế thời gian không nằm trong khoảng trên, thì tính toán hàm số sin như là với thời gian là 11:00 giờ (khi đó sin = -1) Nếu thời gian nằm giữa 12 giờ đêm và 05:00 giờ, thì tính thêm từ 24h đến thời gian thực tế Khi đó tính toán như sau: Nếu thời gian là 13:15, thì đổi sang dạng thập phân, 13.25 – 15.50 = -2.25; -2.25/18 = -0.125; -0.125*2  = -0.785 radian; sin(-0.785) = -0.707 [ Ghi chú hàm sin với hệ 18h là không có thật, với đoạn “flat” -1 sin trong khoảng giữa 05:00

và 11:00h.]

Chú thích 2: Phương pháp BELLS được sử dụng để làm cơ sở dữ liệu cho việc kiểm

tra lớp bề mặt mặt đường theo định kỳ xác định nhiệt độ điểm tại cả vị trí giữa chiều sâu và một phần ba chiều sâu Từ đó gần như không có sự khác nhau trong kết quả hồi qui nhận được từ dữ liệu tại một vài chiều sâu, kết hợp với kết quả nhận được từ công thức BELLS

7.2 Phương pháp tính toán khác:

7.2.1 Công thức 1 có thể tính toán như một sự lựa chọn sử dụng đơn vị độ thay cho radian

và đưa vào điều kiện hàm sin trong cách trình bày như sau:

 

IR

T d 0.950.892*  log 1.25 *  0.44* 0.621* 1 1.83* 0.042* * (2)

Trong đó:

A = phụ thuộc vào thời gian trong ngày như bảng 1,

B = phụ thuộc vào thời gian trong ngày như bảng 1,

sin = hàm số sin – lượng trong dấu móc có đơn vị độ; (360 độ tương đương với một chu kỳ 18h)

Bảng 1 – Giá trị của A và B trong hàm của thời gian

0.0 > h > 3.0 Sin h24  15.5*20 Sin h24  13.5*20

3.0 < h > 5.0 Sin h24  15.5*20 -1

9.0 > h > 11.0 -1 Sin h 13.5*20

11.0 > h < 24.0 Sin h15.5*20 Sin h 13.5*20

h = thời gian trong ngày trong định dạng 24h (thời gian quân đội) chuyển sang hệ thập phân ; ví dụ, 1 :30

PM sẽ là 1.5 + 12 hoặc 13.5.

8.1 Các loại thiết bị đo nhiệt độ, điều kiện của phép đo, thời gian đo, ngày đo, và độ sâu

tại vị trí cần biết nhiệt độ

9 ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ SAI SỐ

9.1 Độ chính xác:

9.1.1 Sai số của việc xác định nhiệt độ được mô tả bằng sai số chuẩn hồi qui của việc xác

định Đối với phương pháp BELLS để tiến hành thí nghiệm (BELLS 3), đánh giá độ chuẩn hồi qui của sai số là 

 1.90C, dựa trên cơ sở hiệu chỉnh kết quả cơ sở dữ liệu LTPP cho 30 giây của sự che phủ

9.2 Sai số:

9.2.1 Không có cách nào để xác định độ chính xác trong quá trình phát triển của công thức

dự đoán BELLS 3

10.1.1 Nhiệt độ bê tông nhựa, Cần Benkelman, Dynaflec, Thiết bị đo độ võng FWD, lớp đàn

hồi, cấp hạng đường, sự hiệu chỉnh nhiệt độ

Phụ lục

VÍ DỤ CHƯƠNG TRÌNH ĐỂ TÍNH TOÁN DỰ BÁO

X1.1 Xác định nhiệt độ bê tông nhựa bằng phương pháp BELLS

X1.1.1.1.1.1.1.1.1 Giải thích :

X1.1.1.1 Mục đích – Mã nguồn hiện tại sử dụng cho công thức dự báo nhiệt độ, đặc biệt

để sử dụng cho hàm số sin của hệ 18h

X1.1.1.2 Ngôn ngữ - Mã nguồn viết trên ngôn ngữ BASIC và có thể chạy trên cơ sở dữ

liệu số của người phiên dịch hoặc người biên soạn, hoặc dễ dàng chuyển sang ngôn ngữ máy tính khác

X1.1.1.1.1.1.2 Danh sách mã nguồn :

X1.1.2.1 Chương trình cung cấp đầy đủ công thức tính toán theo phương pháp BELLS cho thí nghiệm thông thường với sự che phủ mặt đường trong gần đúng 30 giây :

CLS

Nhập dữ liệu "nhập dữ liệu nhiệt độ mặt đường" ; ir

Nhập dữ liệu "nhập dữ liệu giờ kiểm tra" ; hr

Nhập dữ liệu "nhập dữ liệu số phút vượt quá của giờ" ; min

Nhập dữ liệu "nhập dữ liệu chiều sâu để dự báo nhiệt độ bê tông nhựa" ; d

Nhập dữ liệu "nhập dữ liệu giá trị nhiệt độ không khí cho ngày trước ngày thí nghiệm" ; air

decimal.hr = hr + min/60

Nếu decimal.hr > 11 hoặc decimal.hr < 5 thì

Nếu decimal.hr < 5 thì decimal.hr = decimal.hr + 24

Sine15.5 = SIN(2*pi*( decimal.hr – 15.5 )/18)

Ngược lại

Sine15.5 = -1

Kết thúc nếu

Nếu decimal.hr > 9 hoặc decimal.hr < 3 thì

Nếu decimal.hr < 3 thì decimal.hr = decimal.hr + 24

Sine13.5 = SIN(2*pi*( decimal.hr – 13.5 )/18)

Ngược lại

Sine13.5 = -1

Kết thúc nếu

td = 0.95 + 0.892 * ir

logdepth = LOG(d)/LOG(10) – 1.25

firstbracket = -0.448 * ir + 0.621 * air + 1.83 * sine15.5

last.term = 0.042 * ir * sine13.5

td = td + logdepth * firstbracket + last.term