Upp í vindinn - 01.05.1999, Blaðsíða 12

... UPP I VINDINN
mjög vatnsþétt slitlög sem einnig þola vel
frost-þíðu áraun.
Erlendis er yfirleitt miðað við að bindi-
efnishlutfallið sé heldur lægra og að hol-
rýmdin á yfirlögn með þétta kornakúrfu
sé um 4%. Ef þetta er haft í huga þegar lit-
ið er á töflu 2 má draga þá ályktun að ís-
lenskt malbik ætti að hafa tiltölulega háa
mótstöðu gegn þreytubroti en vera við-
kvæmt fyrir skriði í samanburði við erlent
malbik.
Próf á malbiki
Prófunaraðferðum á malbiki má skipta
í þrjá flokka: Reynslupróf, hermipróf og
grunnpróf.
Marshallpróf er reynslupróf sem mikið
hefur verið notað við val á samsetningu
bundinna slitlaga. Prófið er stöðufræði-
legt álagspróf. Líkir það illa eftir þeirri
áraun er slitlag verður fyrir vegna um-
ferðarálags. Pví veitir Marshallpróf tak-
markaðar upplýsingar um stífni, hjólfara-
myndun eða þreytustyrk slitlaga.
Hermipróf eru fyrst og fremst hvers
konar hjólapróf þar sem hjólbarði er lát-
inn aka fram og aftur yfir slitlag. Prófin
líkja vel eftir raunálagi í slitlagi en eru
flókin og viðamikil og henta því illa sem
fjöldapróf á tilraunastofu.
Grunnpróf er fjölskylda af prófunarað-
ferðum þar sem á tilraunastofu, með
sveifluálagsbúnaði, er reynt að líkja sem
best eftir raunverulegu álagi í vegi. Til
slíkra prófana teljast m.a. þrýstitogpróf og
einásaskriðpróf [6]. Stífni og þreytustyrk-
ur hefur verið kannaður við VHÍ með
þrýstitogprófsaðferðinni eða kleyfnitog-
prófi (e. indirect tension test) [2, 5, 8].
Við ákvörðun á skriði hefur hins vegar
verið beitt einásaskriðprófi (e. uniaxial
creep test). í báðum aðferðunum er notað
púlsaálag og teljast því prófanirnar
sveifluálagsprófanir.
Prófunarbúnabur Háskóla íslands
Verkfræðideild og verkfræðistofnun HÍ
eignuðust fjölnota vökvaknúinn álags-
búnað árið 1994. Búnaðurinn er af gerð-
inni Instron 8500 og samanstendur hann
af háþrýstiolíudælu, tölvustýrðum stjórn-
unar- og mælibúnaði, álagsramma og
tjakki, sjá mynd 2. Hægt er að fram-
kvæma með búnaðinum bæði stöðuálags-
próf (e. static test) sem og sveifluálags-
próf (e. dynamic test). Búnaðurinn er
notaður til kennslu svo og til rannsókna.
Sem dæmi um próf sem hægt er að fram-
kvæma á malbikskjörnum eru þrýstitog-
próf og einásaskriðpróf [2, 5, 8].
Mynd 2. Prófunarbúnaður Hl.
Þar sem bikbundin slitlög eru mjög
hitastigsháð hefur verið smíðaður sér-
stakur hitaskápur sem prófin fara fram í.
Skápurinn getur auðveldlega haldið föstu
meðalhitastigi innan við ±1 °C á bilinu
3-50 °C [3].
Niðurstöbur prófana
í prófununum sem hér er gerð grein
fyrir hafa verið notaðir prófkjarnar út-
búnir á tilraunastofu samkvæmt Mars-
hallaðferð. Kjarnarnir eru sívalingslaga og
hafa þvermálið 102 mm. Hæð þeirra er
breytileg en yfirleitt um 60 mm. Prófaðar
hafa verið fimm mismunandi malbiksteg-
undir, þrjár þeirra eru yfirlag 12 og tvær
yfirlag 16. Mismunandi var hvort þær
innihéldu mjúkt eða hart bik (stungudýpt
180 eða 85).
Stífni
í stífniprófi er sett á hlið prófkjarnans
sveifluálag eftir strimilslaga álagsfleti, í
gegnum lóðrétt þversnið í miðju kjarn-
ans. Þannig myndast tiltölulega einsleitt
lárétt togspennusvið hornrétt á stefnu
álags, lóðrétt í gegnum kjarnann. Það
veldur láréttum færslum yfir miðju kjarn-
ans sem er mæld á meðan á prófun stend-
ur. Þannig próf kallast þrýstitogpróf og
má sjá uppsetningu þess á mynd 3.
Mynd 3. Uppsetning þrýstitogprófs.
12
Mynd 4. Dæmigerbur mældur álags- og
svörunarferill sem fall af tíma fyrir tíu
álagspúlsa í stífniprófi.
Á mynd 4 má sjá dæmigerðar niður-
stöður á prófunum á prófkjarna í stífni-
prófi.
Út frá hlutfalli álags og formbreytinga
má síðan ákvarða stífnistuðulinn. Stífni-
stuðull Mr er skilgreindur samkvæmt lík-
ingunni:
Mr =
0,27 + v
AU
P
t
þar sem AU er mæld færsla þvert yfir lá-
rétta miðlínu kjarnans, V er Poissons hlut-
fall, P er lóðrétt álag og t er þykkt kjarna.
Mynd 5. Mældur álagspúls og fjórir
svörunarferlar sem fall af tíma fyrir
mismunandi hitastig í stífniprófi.
Á mynd 5 má síðan sjá einn mældan
álagspúls og færsluferla sama kjarna við
fjögur mismunandi hitastig. Þar sést vel
hversu hitastigsháðir efniseiginleikar
kjarnans eru.
Tafla 3. Stífnistull, Mr, sem fall af hitastigi, T [°C], fyrir fimm tegundir malbiksblandna.
Mr
Malbikstegund [MPa]
Yfirlag 12 A1-B85 10,504-e' °'1049'7
A2-B85 9,760-e' °.°817r
A2-B180 6,466-e' 0-0917'T
Yfirlag 16 B1-B85 9 345-e" 0/0953-r
B4-B180 8,354-e' °’0S96T
í töflu 3 má síðan sjá nálgunarlíkingar á
stífnistuðli sem fall af hitastigi fyrir fimm
mismunandi tegundir malbiksblandna.
Þreytupróf
í þreytuprófi er viðnám gegn sprungu-
myndun kannað. Prófið er sambærilegt