Luận án Nghiên cứu xác định chiều sâu thâm nhập của hỗn hợp ASPhalt vào khe rỗng đá hộc và mô đun đàn hồi của kết cấu bảo vệ mái đê biển

 Mã hóa các yêu tố thí nghiệm (Mã hóa các biến). 
 Giá trị mã hóa quan hệ với các giá trị thực Z theo công thức (2.2) sau: 
   +++++
n
i
iiikjiÞk
n
i
n
ji
jiÞii xbxxxbxxbxb ..........
2
-43- 
xi = ± 1 ; ± d = (2.2) 
Để lập kế hoạch thực nghiệm các biến thực Z1 và Z2 được mã hóa thành các biến 
mã X1 và X2 . Giá trị của các biến mã được chọn ở mức thấp (-1) và mức cao (+1), 
tại tâm qui hoạch thực nghiệm là (0) và giá trị trên các trục X1 và X2 (+, -) để đảm 
bảo tính quay được của qui hoạch bậc hai tâm xoay. 
Để tính toán được đơn giản, các đại lượng có thứ nguyên được chuyển sang hệ 
trục không có thứ nguyên (hệ mã hóa). Và lúc này các biến mã hóa được tính theo 
công thức (3.2): 
 (2.3) 
trong đó n : số biến 
Bước 2: Thiết lập ma trận kế hoạch hóa thực nghiệm 
Lập ma trận qui hoạch hóa thực nghiệm, tiến hành thí nghiệm theo ma trận, xác 
định hàm mục tiêu và các giá trị tương ứng. Trong ma trận thực nghiệm bước nhảy 
i được chọn sao cho đủ lớn đối với khoảng biến đổi của mô hình, thường được chọn 
lớn hơn 2 lần độ lệch bình phương trung bình của nhân tố i [13]. 
 Một ma trận thí nghiệm phải thỏa mãn 3 điều kiện 
+ Tính chuẩn hóa: Tổng bình phương các giá trị trong một cột bằng số thí nghiệm 
+ Tính trực giao: Ma trận không có thí nghiệm trùng nhau 
i j ; i, j = 0, 1, ., n 
+ Tính đối xứng: Số mức cao và mức thấp trong một cột bằng nhau 
; i = 1, 2, .., n ; i 0 
ở đây: 
xiu: là yếu tố ảnh hưởng ở hàng thứ u và cột thứ i 
 N: là tổng số thí nghiệm 
 U: là một thí nghiệm bất kỳ 
i
gècthùc ZZ

−
nJ
Z
ZZ
X
tb
JJ
J ...1: =
−
=

=
==
N
u
iu niNX
1
2 ,....1,0;
 = ;0juiu xx

=
=
N
u
iux
1
0
-44- 
Số thí nghiệm được tính theo công thức (2.4) sau: 
N = 2n + 2n + N0 (2.4) 
trong đó 2n - là số thí nghiệm ở ma trận gốc; 
 n - là số nhân tố; 
 2n - là số thí nghiệm ở điểm sao; 
 N0- số thí nghiệm ở tâm. 
Bảng 2. 1- Ma trận thực nghiệm theo mô hình bậc hai (5 thí nghiệm ở tâm) 
N Xo X1 X2 x1x2 x12 x22 y 
1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 y1 
2 +1 +1 -1 -1 +1 +1 y2 
3 +1 -1 +1 -1 +1 +1 y3 
4 +1 -1 -1 + +1 +1 y4 
5 +1 + 0 0 2 0 y5 
6 +1 - 0 0 2 0 y6 
7 +1 0 + 0 0 2 y7 
8 +1 0 - 0 0 2 y8 
9 +1 0 0 0 0 0 y9 
10 +1 0 0 0 0 0 y10 
11 +1 0 0 0 0 0 y11 
12 +1 0 0 0 0 0 y12 
13 +1 0 0 0 0 0 y13 
Bảng 2. 2- Giá trị cánh tay đòn d 
Số yếu tố n 
2 1,414 
3 1,628 
4 2,000 
5 2,378 
Trong trường hợp này = 1,414 
Bước 3: Tính hệ số hồi qui bậc 2 
Các hệ số hồi qui được tính theo các công thức (2.5), (2.6), (2.7), (2.8) sau : 
-45- 
b0 = (2.5) 
bi = (2.6) 
 bij = (2.7) 
bii = (2.8) 
trong đó: 
4 = 
 C = ; A = 
n - số nhân tố khảo sát; 
N - số thực nghiệm của ma trận bậc 2 (N = Ngốc + N* + N0); 
Ngốc - số thực nghiệm ở ma trận gốc; 
N* - số thực nghiệm điểm sao; 
N0 - số thực nghiệm ở tâm; 
N0 - số thực nghiệm trên mặt mục tiêu ( N0 = Ngốc + N* ). 
Bước 4: Đánh giá tính có nghĩa của các hệ số hồi qui theo bất đẳng thức và công 
thức ttính > tbảng (P, f0 = N0 -1) (ở đây ttính là giá trị tính toán chuẩn student) 
 (2.9) 
 (2.10) 
 (2.11) 
Đánh giá tính phù hợp của mô hình tìm được : 
−+ 
= ==
n
i
N
u
uiu
N
u
u yxCyn
N
A
1 1
2
4
1
2
4 .2)2(.2 

=
N
u
uiu yx
N
C
1

=
N
u
ujuiu yxx
N
C
14
2
.
  
−−+−+  
= = ==
n
i
N
u
N
u
uuuiu
N
u
uiu yCyxCyxnnC
N
A
1 1 1
2
4
2
1
2
4
2 2)1()2( 
2)2(
)(
0
0
0
−
+
+
n
n
Nn
NNn

=
N
u
iux
N
1
2 ( ) nn −+ 44 22
1

ii
ii
ij
ij
i
i
b
ii
tinhb
b
Þ
ttinhb
b
i
tinhb
b
tinhb
s
b
t
s
b
t
s
b
t
s
b
t ==== ;;;
0
0
0
;
.
.
)2(2
;
0
0
1 0
0
;
1
)( 2
022
0
2
42
0
1
2
0
2
0 0
0
0
N
sC
N
nA
N
u
u
N
yy
sss
N
y
ys ibb
N
u
u
=
+
=

=
−
−
=
=

−
=
−

 
ssss
N
CnnA
N
C
iiÞ bb
2
0
2
422
0
4
2
2 )1()1(
;.
−−+
==


-46- 
Với 
)]1(1[
)()(
0
1
22
2
0
0
−−−
−−
=
 
=
−
−

NN
yyyy
N
u
uuu
phs (2.12) 
f0 = N0 -1 : bậc tự do của thí nghiệm lặp ở tâm; 
ffh = [N - l - (N0 -1)] : bậc tự do của phương sai phù hợp; 
l : hệ số có nghĩa còn lại của phương trình hồi qui. 
Bước 5: Từ phương trình hồi qui xác định điểm cực trị của hàm số, đó chính là 
điểm tối ưu thực nghiệm. 
2.2. Mô đun đàn hồi của kết cấu bảo vệ mái đê biển 
2.2.1. Những yếu tố ảnh hưởng tới mô đun đàn hồi 
Vật liệu hỗn hợp asphalt bao gồm các thành phần: cốt liệu, chất dính kết. Các 
tính chất của vật liệu hỗn hợp asphalt phụ thuộc vào tỉ lệ và tính chất của các vật liệu 
thành phần, phụ thuộc vào sự phân bố chất kết dính trong hỗn hợp và mức độ dính 
kết giữa cốt liệu và bitum. Mỗi thành phần trong vật liệu hỗn hợp asphalt đóng một 
vai trò nhất định và có liên quan chặt chẽ đến nhau, trong việc tạo nên một khối liên 
kết có đủ các tính chất cần thiết của vật liệu làm lớp mặt kết cấu mái đê biển. 
2.2.1.1. Cốt liệu 
Cốt liệu bao gồm cốt liệu hạt thô, cốt liệu hạt mịn với chức năng tạo bộ khung 
chịu lực cho hỗn hợp. 
Dựa trên toán đồ để dự tính mô đun đàn hồi của vật liệu hỗn hợp có bitum hình 
1.13 của [17]. Giá trị mô đun đàn hồi của hỗn hợp phụ thuộc vào mô đun độ cứng 
của bi tum, thể tích của bi tum trong hỗn hợp và thể tích cốt liệu khoáng trong hỗn 
hợp. Mô đun độ cứng của bi tum tăng, mô đun đàn hồi của hỗn hợp cũng tăng. Thể 
tích của bi tum trong hỗn hợp tăng, mô đun đàn hồi hỗn hợp giảm. Thể tích của cốt 
liệu khoáng trong hỗn hợp tăng, mô đun đàn hồi của hỗn hợp tăng. Như vậy có thể 
thấy mô đun đàn hồi của vật liệu hỗn hợp phụ thuộc vào tỷ lệ % của cốt liệu trong 
hỗn hợp, không phụ thuộc nhiều vào kích cỡ hạt của cốt liệu. 
2.2.1.2. Bi tum và bột khoáng 
Bitum là một thành phần cơ bản, đồng thời là thành phần tạo nên tính chất tiêu 
biểu của vật liệu hỗn hợp asphalt, đó là tính đàn hồi - nhớt ở nhiệt độ thấp và dẻo - 
-47- 
chảy ở nhiệt độ cao. Các tính chất của bitum thay đổi hẳn về bản chất khi điều kiện 
chịu tải trọng thay đổi làm cho cường độ, độ ổn định của vật liệu hỗn hợp asphalt 
cũng thay đổi đáng kể. 
Trong vật liệu hỗn hợp asphalt, bitum cùng với bột khoáng tạo nên chất liên kết 
asphalt. Bột khoáng không chỉ có chức năng làm đầy các lỗ rỗng trong khung cốt liệu, 
mà còn là thành phần làm biến đổi tính chất kết dính thuần tuý của bitum trong 
asphalt. Bột khoáng làm màng nhựa trở nên mỏng do đó tăng khả năng dính kết. 
Ngoài ra, bột khoáng còn cải thiện tính chất nhạy cảm với nhiệt độ của bitum, do việc 
sử dụng bột khoáng làm tăng nhiệt độ hoá mềm của chất dính kết asphalt, mà không 
làm thay đổi nhiệt độ nứt gãy của nó. 
Mô đun đàn hồi của vật liệu biến đổi rất nhiều tùy thuộc vào hàm lượng bột 
khoáng, vào tỉ lệ bitum và bột khoáng. Khi lượng bitum nhiều, bột khoáng ít, các hạt 
bột khoáng bọc màng nhựa dày, không tiếp xúc trực tiếp với nhau, mô đun đàn hồi 
giảm. Khi bột khoáng tăng lên tỉ lệ bitum/bột khoáng giảm, đến lúc lượng nhựa vừa 
đủ để bọc các hạt bột khoáng bằng một màng nhựa mỏng và các hạt tiếp xúc với nhau 
có định hướng, mô đun đàn hồi tăng. Nếu tiếp tục tăng bột khoáng lên nữa, bitum sẽ 
không đủ để tạo màng bọc khắp các hạt, khi đó cấu trúc vi mô sẽ tăng lỗ rỗng, các 
hạt không liên kết được với nhau, mô đun đàn hồi sẽ lại giảm. 
2.2.1.3. Nhiệt độ 
Do vật liệu hỗn hợp asphalt là loại vật liệu rất nhạy cảm với nhiệt độ, đó là các 
đặc trưng của vật liệu, nó sẽ thay đổi đáng kể khi nhiệt độ thay đổi. 
Đặc biệt trong thành phần vật liệu hỗn hợp asphalt có bitum, là loại vật liệu thể 
hiện đặc tính chịu nhiệt, chúng trở nên mềm hơn ở nhiệt độ cao và cứng hơn ở nhiệt 
độ thấp. Vì vậy, mô đun đàn hồi của vật liệu hỗn hợp asphalt sẽ bị giảm đi ở nhiệt độ 
cao và lớn hơn ở nhiệt độ thấp. 
Ở nhiệt độ cao, vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc trên mái nghiêng còn 
mất ổn định do bitum nóng chảy, chất kết dính phía trên bề mặt sẽ chảy xuống phía 
dưới, làm cho thành phần vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc thay đổi, dẫn 
đến mô đun đàn hồi cũng thay đổi theo. 
Nhiệt độ thay đổi quá lớn khiến bitum bị oxy hóa, sau nhiều lần biến đổi từ trạng 
-48- 
thái dẻo sang cứng rồi lại sang dẻo, làm giảm chất lượng bitum, dẫn đến mô đun đàn 
hồi của hỗn hợp cũng bị giảm theo. 
2.2.1.4. Tải trọng tác dụng 
Mô đun đàn hồi của kết cấu bảo vệ mái đê biển chịu ảnh hưởng bởi các đặc tính 
của tải trọng như: trị số độ lớn tải, chế độ tải, hình dạng sóng tải, thời gian nghỉ và 
tần số tải trọng tác dụng. 
Đối với chế độ thí nghiệm khống chế ứng suất, biến dạng trong mẫu sẽ tăng 
lên khi số lượng tải trọng lặp tác dụng tăng. Đối với chế độ thí nghiệm khống chế 
biến dạng, thì ứng suất sẽ giảm khi số lượng tải trọng lặp tác dụng tăng, trị số lực tác 
dụng giảm dần. 
Mô đun đàn hồi phụ thuộc vào tần số tải trọng tác dụng: gia tăng tần số sẽ làm 
tăng mô đun đàn hồi của vật liệu, và như vậy với mức biến dạng cao hơn thì sẽ gây 
ra ứng suất lớn hơn. 
Ảnh hưởng của hình dạng tải trọng sóng và tải có chế độ thời gian nghỉ đến mô 
đun đàn hồi. Những trường hợp với tải tác dụng có chế độ thời gian nghỉ thì mô đun 
đàn hồi tăng lên đáng kể so với dạng tải tác dụng liên tục. Sau thời gian nghỉ, mô đun 
đàn hồi được hồi phục đáng kể. Tuy nhiên sau vài khoảng thời gian nghỉ mô đun đàn 
hồi suy giảm hẳn, không còn khả năng hồi phục như trước đó. Lý do được giải thích 
là vật liệu đã mỏi dần theo quá trình chịu tải trọng lặp. 
2.2.2. Xác định mô đun đàn hồi theo phương pháp thực nghiệm 
2.2.2.1. Cơ sở nghiên cứu 
Trên cơ sở phân tích các yếu tố ảnh hưởng ở trên, mô đun đàn hồi của kết cấu 
bảo vệ mái bằng vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc phụ thuộc vào: hàm lượng 
cốt liệu (đá), loại bitum, thời gian tác động của tải trọng, nhiệt độ của vật liệu, không 
phụ thuộc nhiều vào kích thước cốt liệu (đá) trong hỗn hợp, đây là căn cứ để tác giả 
xây dựng mô hình mô phỏng tương tự trong phòng thí nghiệm với các điều kiện như 
sau: 
1) Vật liệu hỗn hợp asphalt mô phỏng trong phòng thí nghiệm tương tự với ngoài 
hiện trường về hàm lượng cốt liệu (đá), loại bitum sử dụng, thay thế đá hộc bằng đá 
dăm cùng loại kích thước 20x40mm để đảm bảo điều kiện đúc mẫu và thí nghiệm; 2) 
-49- 
Điều kiện thí nghiệm tương đương về nhiệt độ vật liệu và tốc độ tăng tải trọng. 
Cơ sở để xác định mô đun đàn hồi hiện trường là đề xuất mô hình thí nghiệm và 
tiến hành chuỗi thí nghiệm mô đun đàn hồi ngoài hiện trường, mô đun đàn hồi trong 
phòng. Sử dụng lý thuyết phân tích hồi quy tuyến tính, kiểm định hệ số tương quan 
và xây dựng mô hình hồi quy tuyến tính của hai chuỗi số liệu thí nghiệm, tìm ra công 
thức tương quan giữa mô đun đàn hồi hiện trường và mô đun đàn hồi trong phòng. 
Kết quả nghiên cứu là tìm ra được phương pháp xác định mô đun đàn hồi của kết 
cấu bảo vệ mái đê biển bằng vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc, để phục vụ 
tính toán chiều dày kết cấu bảo vệ mái đê biển. 
2.2.2.2. Thí nghiệm trong phòng 
a - Các mô hình thí nghiệm 
Có nhiều mô hình thí nghiệm trong phòng để xác định mô đun đàn hồi. Mỗi một 
mô hình thí nghiệm có mức độ mô phỏng điều kiện chịu tải trọng của vật liệu khác 
nhau [15]. 
Thí nghiệm sử dụng tải trọng tĩnh với mô hình thí nghiệm nén dọc trục mẫu hình 
trụ. Thí nghiệm này thực hiện đơn giản và có mức độ mô phỏng điều kiện chịu tải 
trọng ở mức chấp nhận được. Đối với vật liệu có tính chất đàn hồi, nhớt, dẻo như vật 
liệu hỗn hợp asphalt thì mô hình này thường cho giá trị mô đun đàn hồi thí nghiệm 
thấp hơn. Tuy nhiên, thiết bị thí nghiệm theo mô hình này lại rất phổ biến, nó được 
trang bị ở hầu hết các phòng thí nghiệm. 
Thí nghiệm nén ba trục tải trọng động, với mẫu hình trụ là thí nghiệm có khả 
năng mô phỏng tốt nhất điều kiện chịu tải trọng. Trạng thái ứng suất của vật liệu thí 
nghiệm được xem là phù hợp với trạng thái ứng suất của vật liệu khi chịu tải trọng 
thực tế. Tuy nhiên, thí nghiệm này rất phức tạp về thiết bị và phương pháp thực hiện. 
Thí nghiệm sử dụng tải trọng xung, lặp có thể theo các mô hình: nén dọc trục 
mẫu hình trụ, kéo trực tiếp mẫu hình trụ, kéo gián tiếp (ép chẻ) mẫu hình trụ, kéo 
uốn mẫu dầm, uốn mẫu ngàm. Mỗi một mô hình thí nghiệm có thể mô phỏng một 
trạng thái ứng suất tương ứng hoặc là nén, hoặc kéo, uốn hoặc là kéo uốn của vật liệu. 
Tuỳ thuộc tần số tác dụng lực của thí nghiệm có thể mô phỏng được tải trọng tác 
dụng. Mô hình kéo gián tiếp tải trọng lặp, áp dụng cho mẫu hình trụ là mô hình dễ 
-50- 
thực hiện, mẫu thí nghiệm dễ chế tạo và có thể thực hiện với mẫu có kích thước thay 
đổi, kể cả mẫu khoan hiện trường. 
b- Tính toán trên cơ sở các chỉ tiêu vật lý, cơ học của các vật liệu thành phần 
Tính toán dựa trên các mối quan hệ thực nghiệm, được thiết lập từ kết quả thí 
nghiệm trong phòng về các đặc trưng của vật liệu và của hỗn hợp. Kết quả mô đun 
đàn hồi thí nghiệm theo một mô hình nhất định. Có nhiều mối quan hệ thực nghiệm 
được thiết lập và được công bố. Ví dụ như phương pháp của hãng Shell dựa trên 
nghiên cứu của Van der Poel về quan hệ giữa độ cứng của bitum với nhiệt độ và thời 
gian đặt tải, và nghiên cứu của một số tác giả khác, về quan hệ giữa độ cứng của 
bitum và độ cứng của vật liệu hỗn hợp asphalt phụ thuộc thành phần theo thể tích của 
cốt liệu. Tổng hợp các kết quả này được thể hiện trong một cặp toán đồ xác định, 
được in trong nhiều tài liệu cơ bản về bê tông asphalt. Phương pháp Viện Asphalt 
tương tự cũng dựa trên kết quả nghiên cứu thực nghiệm về mô đun đàn hồi xác định 
bằng thí nghiệm nén ba trục, sau đó được phát triển trên cơ sở kết quả nghiên cứu về 
mô đun đàn hồi động. Theo phương pháp này, mô đun đàn hồi của vật liệu hỗn hợp 
asphalt phụ thuộc vào rất nhiều các yếu tố: hàm lượng bột khoáng, độ rỗng của hỗn 
hợp theo thể tích, độ nhớt của bitum, hàm lượng bitum theo khối lượng hỗn hợp, tần 
số tác dụng lực và nhiệt độ. Hạn chế của phương pháp tính toán này là các mối quan 
hệ này chỉ áp dụng được trong các phạm vi giới hạn nhất định, của các vật liệu và các 
thông số vật liệu xác định nhờ thực nghiệm [1],[15]. 
c- Lựa chọn mô hình thí nghiệm 
Việc xác định mô đun đàn hồi của kết cấu bảo vệ mái đê biển bằng vật liệu hỗn 
hợp asphalt chèn trong đá hộc trong phòng thí nghiệm, gần đúng với điều kiện làm 
việc thực tế nhất của loại vật liệu này, sử dụng cho kết cấu mái đê biển. Tác giả sử 
dụng mô hình thí nghiệm nén dọc trục mẫu hình trụ tròn, trong điều kiện cho nở hông 
vì: 
- Đây là mô hình thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi trong phòng thí nghiệm đã 
được đưa vào tiêu chuẩn (Phụ lục C - 22TCN 211-06); 
- Mô hình thí nghiệm được dùng phổ biến hầu hết trong các phòng thí nghiệm; 
- Thiết bị thí nghiệm có thể tiến hành duy trì nhiệt độ thí nghiệm chính xác trong 
-51- 
toàn bộ thời gian đo (Thiết bị thí nghiệm là một tủ giữ nhiệt có thể điều chỉnh nhiệt 
độ bên trong theo yêu cầu); 
- Mẫu thí nghiệm trong điều kiện cho nở hông gần với điều kiện làm việc thực tế; 
- Mẫu thí nghiệm được chế tạo từ loại vữa asphalt rót vào hỗn hợp đá không sử 
dụng đầm, do vậy giá trị mô đun đàn hồi sẽ nhỏ. 
Xác định mô đun đàn hồi của các vật liệu gia cố chất liên kết (bao gồm cả bê tông 
nhựa) được thực hiện bằng cách ép các mẫu trụ tròn trong điều kiện cho nở hông tự 
do (nén một trục, mẫu không đặt trong khuôn, bản ép bằng đường kính mẫu). Lúc 
này, trị số mô đun đàn hồi của vật liệu được tính theo trị số biến dạng đàn hồi L đo 
được khi thí nghiệm ép, tương ứng với tải trọng p (MPa) theo công thức (2.13) [1]: 
E = 
𝑝H
𝐿
, (MPa) (2.13) 
 trong đó: 𝑝 =
4P
𝜋𝐷2
 D - là đường kính mẫu (đường kính bàn ép) và H là chiều cao mẫu; 
 P - là lực tác dụng lên bàn ép, kN. 
Các mẫu phải được chế bị đúng điều kiện mô phỏng tương đương với thực tế thi 
công về tỷ lệ các thành phần, về % cốt liệu khoáng, loại bi tum, nhiệt độ, cấp phối 
hỗn hợp asphalt. 
Mẫu phải được bảo dưỡng ở nhiệt độ trong phòng ít nhất 16 giờ, trước khi thí 
nghiệm ép phải giữ ở nhiệt độ tính toán trong 2,5 giờ, để đảm bảo toàn khối đạt đến 
nhiệt độ đó (giữ trong tủ nhiệt hoặc ngâm trong nước có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ 
tính toán vài độ). 
Mẫu đem ép với chế độ gia tải 1 lần. Giữ áp lực P trên mẫu cho đến khi biến dạng 
lún ổn định, cụ thể được xem là ổn định khi tốc độ biến dạng chỉ còn 0,01mm/phút 
(trong 5 phút). Sau đó dỡ tải ra và đợi biến dạng phục hồi cũng đạt được ổn định như 
trên thì mới đọc thiên phân kế để xác định trị số biến dạng đàn hồi L. 
2.2.2.3. Thí nghiệm ngoài hiện trường 
a - Các mô hình thí nghiệm 
Mô hình phổ biến áp dụng trong thực tế là tính ngược từ độ võng đo được trên 
bề mặt. Với phương pháp này, người ta có thể sử dụng độ võng đo được với tải trọng 
-52- 
tác dụng là tĩnh (đo bằng cần đo độ võng Benkelman hoặc bằng tấm ép tĩnh), hay tải 
trọng động (như thiết bị FWD - Falling Weight Deflectometer). 
+ Đo bằng cần đo độ võng Benkelman: Thử nghiệm xác định mô đun đàn hồi 
của kết cấu lớp vật liệu asphalt bằng cần đo võng Benkelman, phục vụ cho việc đánh 
giá khả năng chịu tải của kết cấu mới xây dựng hoặc đánh giá chất lượng kết cấu đang 
khai thác [6]. 
Hệ thống thiết bị, dụng cụ bao gồm: 
- Cần đo võng Benkelman phải có chiều dài từ gối tựa phía trước đến mũi đo ít 
nhất là 2,0 m và có tỷ lệ cánh tay đòn cần đo không được nhỏ hơn 2:1. 
- Xe đo võng là loại xe có trục sau là trục đơn, bánh đôi với khe hở tối thiểu giữa 
hai bánh đôi là 5 cm, lốp xe thí nghiệm tại trục sau phải còn mới. Các thông số của 
trục sau xe đo chỉ được sai lệch 5 % so với quy định ở bảng 2.3. 
Bảng 2. 3- Các thông số của trục sau xe đo tiêu chuẩn 
Tên chỉ tiêu Tiêu chuẩn quy định 
1. Tải trọng trục sau, Q, kN 100 
2. Áp lực bánh xe xuống mặt đường, p, MPa 0,6 
3. Đường kính tương đương của vệt bánh đôi, D, cm 33 
- Vật chất tải trên xe phải đối xứng, cân bằng, không bị thay đổi vị trí và tải trọng 
trục sau không bị thay đổi trong suốt quá trình đo võng mặt đường. Trong suốt quá 
trình đo, xe đo võng phải được che bạt để tránh bị nước mưa thấm ướt và rơi vãi vật 
liệu. 
- Để xác định được tải trọng trục xe, phải tiến hành cân tải trọng trục sau bằng 
thiết bị cân xe hoặc dùng kích thủy lực có đồng hồ đo áp lực được tiêu định và thang 
chia áp lực không lớn hơn 0,02 MPa, hình 2.1. 
Hình 2. 1- Xác định tải trọng trục bánh xe 
-53- 
+ Đo bằng tấm ép cứng: Thí nghiệm để xác định mô đun đàn hồi của nền đất và các 
lớp kết cấu vật liệu asphalt sử dụng tấm ép cứng. Giá trị xác định được phục vụ cho 
công tác thiết kế kết cấu, kiểm tra đánh giá mô đun đàn hồi của nền đất và các lớp kết 
cấu vật liệu [5]. 
+ Đo tải trọng động (như thiết bị FWD - Falling Weight Deflectometer) 
Thiết bị thí nghiệm FWD là thiết bị đo độ võng động của mặt đường dưới tác 
dụng của tải trọng xung tác dụng trong thời gian từ khoảng 0.025 đến 0.035 giây. Hệ 
thống thiết bị FWD bao gồm: Rơ mooc FWD; Bộ xử lý hệ thống; Máy tính/Máy in 
[15]. 
Rơ mooc FWD gia tải nhờ một khối nặng rơi tự do, đập vào hệ các gối cao su 
tạo một tải trọng va đập đơn nửa hình sin trong khoảng thời gian từ 0.025 đến 0.035 
giây, mô phỏng di chuyển của tải trọng bánh xe. Phạm vi tải trọng có thể thay đổi nhờ 
điều chỉnh cao độ rơi của vật nặng. Đầu đo tải trọng được gắn tại tâm của tấm truyền 
tải xác định chính xác lực tác dụng xuống bề mặt và báo kết quả vào máy tính, dưới 
dạng áp lực truyền qua tấm truyền tải xuống bề mặt tính bằng kPa. Các đầu đo độ 
võng được gắn vào thanh có thể nâng hạ tự động, dài 2.45 m tại các vị trí mong muốn, 
sẽ cho kết quả độ võng mặt đường. Độ võng đo được được ghi lại dưới dạng file số 
liệu và biểu đồ trong máy tính nhờ bộ xử lý hệ thống. Bộ xử lý hệ thống điều khiển 
hoạt động của thiết bị, ghi nhận và xử lý tín hiệu nhận được nhờ bộ vi xử lý kết nối 
với rơ mooc FWD và với máy tính. Ngoài ra, bộ xử lý này còn theo dõi tình trạng 
hoạt động của thiết bị FWD để điều khiển thu nhận các số liệu khi tình trạng hoạt 
động của thiết bị tốt. 
b- Lựa chọn mô hình thí nghiệm 
Xác định giá trị mô đun đàn hồi tại hiện trường của kết cấu bảo vệ mái đê biển 
bằng vật liệu hỗn