Báo cáo khoa học: XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀY TẤM BÊ TÔNG XI MĂNG MẶT ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐO SÓNG ỨNG SUẤT (IMPACT-ECHO)

Tóm tắt: Trong thi công và nghiệm thu mặt đường cứng, sân bay việc kiểm tra chiều dày tấm bê tông thường dùng phương pháp khoan mẫu trực tiếp hoặc có thể lựa chọn phương pháp gián tiếp như đo đạc bằng máy thuỷ bình chính xác hoặc một số phương pháp đo sóng. Nội dung bài viết này trình bày cơ sở khoa học và ứng dụng phương pháp đo sóng ứng suất (Impac - Echo) để xác định chiều dày tấm bê tông xi măng (BTXM) trong mặt đường ô tô hoặc sân bay. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học: "XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀY TẤM BÊ TÔNG XI MĂNG MẶT ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐO SÓNG ỨNG SUẤT (IMPACT-ECHO)" XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀY TẤM BÊ TÔNG XI MĂNG MẶT ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐO SÓNG ỨNG SUẤT (IMPACT-ECHO) TS. LÃ VĂN CHĂM Bộ môn Đường bộ Khoa Công trình Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Trong thi công và nghiệm thu mặt đường cứng, sân bay việc kiểm tra chiều dày tấm bê tông thường dùng phương pháp khoan mẫu trực tiếp hoặc có thể lựa chọn phương pháp gián tiếp như đo đạc bằng máy thuỷ bình chính xác hoặc một số phương pháp đo sóng. Nội dung bài viết này trình bày cơ sở khoa học và ứng dụng phương pháp đo sóng ứng suất (Impac - Echo) để xác định chiều dày tấm bê tông xi măng (BTXM) trong mặt đường ô tô hoặc sân bay. Summary: There are several methods that can be used to determine the thickness of concrete slab for rigid pavement construction monitoring, such as core measuring, leveling by laser line level and sound wave testing. This article presents methodology and application of stress-wave method (Impact - Echo) for concrete slab thickness measurement of highway & airfield pavement.CT 2 I. ĐẶT VẤN ĐỀ Để đánh giá chất lượng mặt đường bê tông trong xây dựng, một số chỉ tiêu cần đạt được như cường độ mặt đường (đánh giá qua cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông), các chỉ tiêu kích thước hình học như chiều rộng, chiều dài và chiều dày tấm bê tông, độ bằng phẳng, độ nhám của tấm, chất lượng khe thi công. Các chỉ tiêu trên hầu hết đã được thể hiện qua nhiều chỉ dẫn kỹ thuật khác nhau của quy trình thiết kế 22 TCN 223 - 95 hoặc các tài liệu, quy chuẩn thi công và nghiệm thu khối BTXM, [1], [2],[3]. Việc đo đạc chiều dày tấm thực ra có thể xác định ngay ở mép tấm nếu mặt đường chỉ có 1 hoặc hai làn xe, với sân đỗ máy bay, đường lăn, có chiều rộng khá lớn để xác định tương đối chính xác chiều dày tấm thi công có thể dùng phương pháp khoan mẫu, đo đạc bằng thuỷ bình chính xác nhờ hiệu số độ cao mặt đường và cao độ mặt móng. Hiện tại nhiều nước đã phát triển thiết bị và hướng dẫn phương pháp đo đạc bằng siêu âm hoặc sóng bề mặt để xác định một số đặc trưng động của tấm BTXM mặt đường. Chúng tôi giới thiệu phương pháp đo sóng ứng suất (Impact - Echo) xác định chiều dày tấm bê tông, đã được thử nghiệm và xác định kết quả đo đạc tại Phòng thí nghiệm công trình Trường Đại học Giao thông Vận tải năm 2009.II. NỘI DUNG1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp Vật chất cấu tạo bởi nguyên tử (hoặc phân tử), liên kết với nhau bằng lực tương tác giữacác nguyên tử (hoặc phân tử). Các lực nguyên tử (hoặc phân tử) này là các lực đàn hồi, tức làcác nguyên tử (hoặc phân tử) này coi như nối với nhau bằng các lò xo. Mô hình đơn giản củavật chất được trình bày ở hình (1). Hình 1. Mô hình của vật thể rắn đàn hồi Trong môi trường đồng nhất, khi vật thể chịu một kích thích cơ học (xung) sẽ xuất hiệnsóng đàn hồi lan truyền trong vật thể. Các dạng sóng đàn hồi: CT 2 - Sóng khối: có thể là sóng dọc (sóng P) hoặc sóng ngang (sóng S). - Sóng mặt: có thể là sóng Rayleigl hoặc sóng Love. + Sóng dọc: Sóng dọc còn gọi là sóng nén dãn. Các vùng nén và dãn kế tiếp nhau tạo ra dodao động của các hạt theo phương song song với phương truyền sóng. Hình 2. Sóng nén dãn và sóng S + Sóng ngang hay sóng trượt: Gọi là sóng ngang hay sóng trượt vì phương dịch chuyển của hạt vuông góc với phương truyền sóng. Với các ứng dụng thực tế, sóng ngang chỉ có thể truyền trong chất rắn. Nếu ta tác động vào tấm bê tông một xung lực, sử dụng cảm biến đo sóng lan truyền trong tấm. Qua biểu đồ sóng thu nhận được ta xác định được vận tốc truyền sóng, tần số dao động, hình dạng của sóng. Từ những số liệu cơ bản này dựa vào các công thức vật lý đã được thừa nhận và kinh nghiệm đo trên mẫu thử ta đưa ra được tham số cần xác định của tấm: Độ đồng nhất, mô đun đàn hồi động, chiều dày tấm, hoặc khuyết tật trong tấm. 2. Yêu cầu về thiết bị của phương pháp đo - Bộ chuyển thu thập số liệu đa kênh với tốc độ 500kHz (500.000 mẫu/giây); - Bộ cảm biến đo dao động dạng piezoelectric; - Viên bi va chạm có đường kính 5mm - 8mm; - Phần mềm chuyên dùng thu thập số liệ ...