Nghiên cứu biểu thức dự đoán nhiệt độ bề mặt kết cấu áo đường bê tông nhựa

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhiệt độ bề mặt lớp b tông nhựa được định nghĩa là nhiệt độ đo được ở 2cm ngay phía dưới bề mặt. Nhiệt độ này bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nhiệt độ không khí, tốc độ gi , độ ẩm, tình trạng bề mặt, và khoảng cách đến mặt trời. Để dự đoán nhiệt độ bề mặt, hai trạm đo được thành lập ở hai khu công nghiệp khác nhau ở tỉnh Hậu Giang.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu biểu thức dự đoán nhiệt độ bề mặt kết cấu áo đường bê tông nhựa

NGHIÊN CỨU BIỂU THỨC DỰ ĐOÁN NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG BÊ TÔNG NHỰA Lê Anh Thắng Đaị Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Hồ Đăng Khoa Ban quản lý các khu công nghiệp tỉnh Hậu Giang Tóm tắt: Nhiệt độ bề mặt lớp b tông nhựa được định nghĩa là nhiệt độ đo được ở 2cm ngay phía dưới bề mặt. Nhiệt độ này bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nhiệt độ không khí, tốc độ gi , độ ẩm, tình trạng bề mặt, và khoảng cách đến mặt trời. Để dự đoán nhiệt độ bề mặt, hai trạm đo được thành lập ở hai khu công nghiệp khác nhau ở tỉnh Hậu Giang. Thời gian đo đạc là một năm. Kết quả đo đạc được thể hiện minh họa thông qua các biểu đồ thay đổi nhiệt độ theo ngày. Kết quả phân tích hồi qui cho thấy nhiệt độ mặt tr n lớp b tông nhựa đo đạc bằng súng bắn nhiệt cầm tay c thể phản ảnh được sự thay đổi của nhiệt độ đo được ở 2cm ngay phía dưới bề mặt. Từ đ , biểu thức xác định nhiệt độ bề mặt lớp b tông nhựa được đề xuất thông qua nhiệt độ mặt tr n. Từ khóa: nhiệt độ bề mặt; súng bắn nhiệt độ; biểu thức xác định nhiệt độ; nhiệt độ bề mặt lớp bê tông nhựa 1. GIỚI THIỆU Sự phân bố nhiệt độ tr n bề mặt của lớp mặt đường là rất quan trọng để tính toán mô đun đàn hồi, một đặc tính quan trọng, cần cho việc thiết kế mặt đường b tông nhựa. Sự biến thi n nhiệt độ môi trường luôn ảnh hưởng đáng kể đến độ ổn định nhiệt của bề mặt đường b tông nhựa. Nhiệt độ bề mặt đường b tông nhựa rất kh dự đoán vì n luôn là kết quả của quá trình cân bằng nhiệt. Bề mặt đường nhận nhiệt lượng bởi nguồn nhiệt là từ mặt trời, và mất mát nhiệt theo các hiện tượng mất mát nhiệt thông thường. Các hiện tượng mất mát nhiệt lượng mà người ta thường xét đến là hiện tượng bức xạ, đối lưu, phản xạ, và khuếch tán nhiệt [1]. Hình 1 minh họa các phương thức trao đổi nhiệt ở bề mặt đường b tông nhựa. Nhiều tác giả tr n thế giới đã đề xuất biểu thức dự đoán nhiệt độ bề mặt đường. Các tham số thường được xét đến trong biểu thức dự đoán nhiệt độ mặt đường bao gồm nhiệt độ không khí, kinh độ, vĩ độ của địa điểm xác định nhiệt độ bề mặt đường, độ ẩm không khí, tốc độ gi [2]. 174
Hình 1. Cân bằng nhiệt độ bề mặt lớp bê tông nhựa Các bức xạ mặt trời trực tiếp hoặc gián tiếp sẽ được hấp thụ từ lớp mặt và truyền dẫn vào b n trong lớp b tông nhựa. Hiện tượng đối lưu và bức xạ nhiệt trở lại môi trường không khí sẽ diễn ra ngay tr n bề mặt. Hiện tượng đối lưu và bức xạ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như vận tốc gi , mưa, điều kiện môi trường xung quanh. Chính vì vậy các yếu tố ảnh hưởng này thường được xét đến trong các biểu thức dự đoán nhiệt độ bề mặt đường b tông nhựa. Cường độ bức xạ mặt trời phụ thuộc vào chu trình ngày, vị trí từ mặt trời đến bề mặt, g c tới giữa bề mặt và tia mặt trời. Do vậy, nhiệt độ cần được đo trong một chu kỳ ít nhất là một năm để c thể xây dựng được biểu thức nhiệt độ bề mặt đương. 2. THU THẬP DỮ LIỆU NHIỆT ĐỘ Khảo sát thực nghiệm được tiến hành tại hai khu công nghiệp. Đ là khu công nghiệp Sông Hậu – giai đoạn 1, ở huyện Châu Thành và khu công nghiệp Tân Phú Thạnh – giai đoạn 1, ở huyện Châu Thành A. Vị trí các khu công nghiệp được thể hiện ở Hình 2. Hình 2. Vị trí các khu công nghiệp trên Google Map Năm lỗ được tiến hành khoan, với các độ sâu khác nhau trong lớp b tông nhựa, cho mục đích đo nhiệt độ bằng nhiệt kế. Ba lỗ ở khu công nghiệp Tân Phú Thạnh và hai lỗ ở khu công nghiệp Sông Hậu. Thời gian đo đạc nhiệt độ là 12 tháng, từ tháng 6/2016 đến tháng 5/2017. Tại Khu công nghiệp Tân Phú Thạnh, lỗ khoan được thực hiện ở Đường số 3 c lộ giới 32m, với mặt cắt ngang lần lượt là 8m – 6m – 8m (Hình 3a). Lỗ khoan mẫu ở một b n đường, theo chiều đi vào Khu công nghiệp, cách lề đường 4m. Lỗ khoan hình trụ, c đường kính 1cm. Độ sâu các lỗ khoan lần lượt là 10cm, 6cm và 4cm. Mỗi lỗ cách nhau 5cm tính từ mép lỗ khoan. Chi tiết lỗ khoan được thể hiện như trong Hình 3b. MAËT CAÉT NGANG ÑÖÔØNG SOÁ 3, KCN TAÂN PHUÙ THAÏNH CHÆ GIÔÙI XAÂY DÖÏNG CHÆ GIÔÙI XAÂY DÖÏNG CHÆ GIÔÙI ÑÖÔØNG ÑOÛ CHÆ GIÔÙI ÑÖÔØNG ÑOÛ i = 0,02 i = 0,02 i = 0,02 i = 0,02 10M 7M 8M 6M 8M 7M 10M 56M 175
(a) HOÁ KHOAN 2 (4cm) HOÁ KHOAN 1 (10cm) HOÁ KHOAN 3 (2cm) 4M 4M 8M VÒ TRÍ LAÁY MAÃU TREÂN MAËT ÑÖÔØNG SOÁ 3 KCN TAÂN PHUÙ THAÏNH 4CM HOÁ 3 6CM HOÁ 2 10CM 12CM 12CM HOÁ 1 LÔÙP BEÂTOÂNG NHÖÏA ÑÖÔØNG CHI TIEÁT HOÁ KHOAN (b) Hình 3. Vị Lỗ khoan đo nhiệt độ: (a) chi tiết mặt cắt ngang đường số 3 KCN Tân Phú Thạnh và đường số 3A KCN Sông Hậu, (b) chi tiết các lỗ khoan ở khu công nghiệp Tân Phú Thạnh và Sông Hậu Tại Khu công nghiệp Sông Hậu, lỗ khoan được thực hiện ở Đường số 3A, c lộ giới 19m, với mặt cắt ngang lần lượt là 8m – 3m – 8m (Hình 3a). Vị trí lỗ khoan cũng tương tự như ở b n khu công nghiệp Tân Phú Thạnh. Lỗ khoan thứ nhất cách lề đường 4m, sâu 4cm; lỗ khoan thứ 2 được khoan sâu 2cm, vị trí hướng về phía lề đường. Hai lỗ cách nhau 5cm tính từ mép lỗ khoan. Chi tiết lỗ khoan được thể hiện như trong Hình 3b. Kết cấu áo đường được lựa chọn để đo đạc nhiệt độ mặt đường là khá phổ biến ở Việt Nam. Cấu tạo chi tiết mặt đường tại khu công nghiệp Sông Hậu và khu công nghiệp Tân Phú Thạnh được thể hiện như trong Hình 4. Mô đun đàn hồi chung theo thiết kế cho kết cấu áo đường ở khu công nghiệp Tân Phú Thạnh và ở khu công nghiệp Sông Hậu lần lượt là 1550daN/cm2 và 1730daN/cm2. 176
CAÁU TAÏO MAËT ÑÖÔØNG KCN TAÂN PHUÙ THAÏNH CAÁU TAÏO MAËT ÑÖÔØNG KCN SOÂNG HAÄU 7cm 5cm 5cm Beâ toâng nhöïa noùng haït mòn Beâ toâng nhöïa noùng 12cm Beâ toâng nhöïa noùng haït thoâ 25cm Ñaù loaïi 1 25cm Ñaù loaïi 1 30cm 105cm Ñaù loaïi 2 30cm Ñaù loaïi 2 50cm Caùt 50cm Caùt Hình 4. Cấu tạo kết cấu mặt đường tại vị trí thực nghiệm Thí nghiệm được tiến hành theo quy trình bắt đầu từ 7 giờ sáng hôm trước đến 6 giờ sáng hôm sau. Phương pháp đo nhiệt độ tuân theo qui định trong TCVN 8867:2011 [3]. Nhiệt độ trong lớp b tông nhựa ở các chiều sâu khác nhau được đo đạc bằng nhiệt kế như ở Hình 5(a). Nhiệt độ không khí được đo bằng súng bắn nhiệt độ như ở Hình 5(b). Hình 5. Quá trình đo nhiệt độ: (a) đo nhiệt độ trong các lỗ khoan, (b) đo nhiệt độ không khí 3. ĐỀ XUẤT BIỂU THỨC DỰ ĐOÁN NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT ĐƢỜNG Hình 6 thể hiện kết quả đo đạc nhiệt độ trong 24 giờ vào tháng 9/2016 tại hai khu công nghiệp Sông Hậu, và Tân Phú Thạnh. Nhìn sơ bộ c thể thấy rằng nhiệt độ cao nhất trong ngày là rơi vào khoảng 13h. Nhiệt độ mặt đường thấp nhất là vào khoảng 2h sáng. Nhiệt độ ở mặt tr n của đường là cao nhất, đường nằm phía tr n. Nhiệt độ sẽ giảm dần theo chiều sâu. Hiện tượng này xảy ra là do Vi t Nam là xứ n ng, nhiệt độ ở tr n mặt luôn cao hơn nhiệt độ ở sâu b n dưới. Ngoài ra, biểu đồ cũng thể hiện nhiệt độ không khí thay đổi không nhiều bằng sự thay đổi nhiệt độ b n trong lớp b tông nhựa. Tuy nhi n, nhiệt độ mặt tr n của đường đo bằng súng bắn nhiệt độ c độ biến thi n sát với nhiệt độ ở ngay phía dưới bề mặt lớp b tông nhựa (Hình 6). Do vậy, biểu thức dự đoán nhiệt độ bề mặt sẽ được xây dựng dựa tr n nhiệt độ đo bằng súng bắn nhiệt độ. Biểu thức được đề xuất là Biểu thức (1). 177
2 T2cm = -0,006 * T0cm + 1,438 * T0cm - 7,922 (1) Trong đ , o T2cm : nhiệt độ ở 2cm ngay phía dưới mặt lớp mặt đường b tông nhựa ( C); o T0cm : nhiệt độ mặt tr n lớp b tông nhựa ( C). (a) (b) Hình 6. Kết quả đo đạt nhiệt độ theo giờ: (a) KCN Sông Hậu, (b) KCN Tân Phú Thạnh 178
Kết quả so sánh nhiệt độ đo đạc tại 2cm trong lớp b tông nhựa và nhiệt độ dự đoán từ Biểu thức (1) được thể hiện trong Hình 7. Độ lớn của dữ liệu là 575 số liệu. Biểu đồ thể hiện đường “Khuynh hướng”, đường thẳng li n tục, c hệ số g c a = 0,9993 (gần bằng 1). Hệ số R2= 0,9. Kết quả này thể hiện Biểu thức (1) dự đoán khá tốt nhiệt độ đo đạc được. Hình 7. Kết quả so sánh nhiệt độ đo và dự đoán ở 2cm trong lớp mặt đường bê tông nhựa 4. KẾT LUẬN Hai kết cấu áo đường điển hình được chọn để xác định nhiệt độ ở 2cm ngay dưới mặt tr n của lớp mặt đường b tông nhựa. Phương pháp đo nhiệt độ ở 2cm được thực hiện theo TCVN 8867:2011 và nhiệt độ ở ngay tr n mặt lớp mặt đường b tông nhựa được xác định bằng súng bắn nhiệt độ. Qua khảo sát độ biến thi n nhiệt độ trong ngày, thấy rằng kết quả nhiệt độ ở ngay tr n mặt lớp mặt đường c thể phản ảnh được nhiệt độ ở 2cm. Từ đ , một biểu thức dự đoán nhiệt độ ở ở 2cm đã được đề xuất. Hạn chế của nghi n cứu là phương pháp đo nhiệt độ c thể gây ra sai số của nhiệt độ đo đạc. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hermansson, Åke, Mathematical model for calculation of pavement temperatures: comparison of calculated and measured temperatures, Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board 1764 (2001): 180-188. [2] Ariawan, I. Made Agus, Bambang Sugeng Subagio, and Bagus Hario Setiadji. "Development of asphalt pavement temperature model for tropical climate conditions in West Bali region." Procedia Engineering 125 (2015): 474-480. [3] TCVN 8867:2011, Áo đường mềm – Xác định mô-đun đàn hồi chung của kết cấu bằng cần đo võng Benkelman, Viện Khoa học và Công nghệ, 2011. 179
RESEARCH AN EXPRESSION FOR ESTIMATION OF THE SURFACE TEMPERATURE OF THE ASPHALTIC CONCRETE PAVEMENT Abstract: The surface temperature of the asphalt concrete layer is defined as the measured temperature at 2cm just below the surface. This temperature is affected by many factors such as air temperature, wind speed, humidity, surface condition, and the distance to the sun. To predict surface temperature, two stations were established in two different industrial zones in the Hau Giang province. The measurement time is within a year. The measurement results are illustrated through daily temperature change charts. The results of the regression analysis showed that the surface temperature based on the hand-held thermometer equipment could reflect the change of temperature at 2cm just below the surface. Since then, the expression for estimation of the temperature on the surface of asphalt concrete is proposed through the temperature captured by the hand- held thermometer equipment. Keywords: the surface temperature; handheld thermometer equipment; expression for determining temperature; the temperature surface of asphalt concrete layers 180