Mi a fáradásos vizsgálat a pályaszerkezet-mérnökségben?
Mi a fáradásos vizsgálat?
A fáradásos vizsgálat laboratóriumi vizsgálat, amely egy burkolati anyagra ismétlődő terhelést alkalmaz, és megszámolja a terhelési ciklusokat a tönkremenetelig. Minden kerékáthaladás egy terhelési ciklus.
A helyszínen a fáradási repedezésnek ugyanaz az oka. Az FAA AC 150/5380-6C az alligátorrepedezést (fáradási repedés) úgy írja le, mint az aszfaltfelület fáradási tönkremenetele miatt, ismétlődő forgalmi terhelés alatt keletkező repedések hálózatát. A repedések az aszfalt alján kezdődnek, ahol a kerékterhelés alatti húzófeszültség és alakváltozás a legnagyobb. Onnan nőnek fel a felszínig.
Az aszfaltgerenda fáradási vizsgálata
A legismertebb aszfaltvizsgálat az AASHTO T 321, egy négypontos hajlítóvizsgálat gerendán. Az FHWA laboratóriumi kézikönyve a következő vizsgálati feltételeket adja meg:
- A gerenda körülbelül 380 mm hosszú, 50 mm magas és 63 mm széles. A vizsgálathoz három párhuzamos gerendát használnak.
- A vizsgálat 20 °C-on történik, a gerendát 5 és 10 Hz közötti frekvenciával terhelik.
- A gép minden ciklusban 250 és 750 mikrostrain közötti, állandó alakváltozást tart fenn. Az ehhez szükséges terhelés csökken, ahogy a gerenda károsodik.
- A vizsgálat rögzíti a gerenda merevségét, és megszorozza a ciklusok számával (S x n). A vizsgálat addig tart, amíg ez a szorzat a csúcsértékéhez képest 15 százalékkal le nem csökken.
Az eredmény az egyes alakváltozási szinteken a tönkremenetelig tartó ciklusok száma. Nagyobb alakváltozás kevesebb ciklust ad. A mérnököknek módosítaniuk kell a laboratóriumi eredményeket, mielőtt a helyszíni tervezéshez használnák őket. Az NCAT szerint a hajlítógerenda-vizsgálatok általában alulbecsülik a helyszíni fáradási élettartamot, ezért a mérnökök 4 és 100 közötti eltolási tényezőt (shift factor) alkalmaznak.
Az NCAT a 70 mikrostrain értéket is megnevezi a hajlékony burkolatok tervezésénél gyakran használt fáradási küszöbértékként. Ez egy hőmérsékleten végzett laboratóriumi vizsgálatokon alapuló érték, nem minden keverék tulajdonsága.
Fáradás a repülőtéri burkolattervezésben
A FAARFIELD, az FAA AC 150/5320-6G szerinti tervezőprogram, a fáradást tervezési határként használja. Hajlékony burkolatnál az élettartam két mutatóját veszi figyelembe. Az egyik az aszfaltrétegek alján fellépő vízszintes alakváltozás, a másik az altalaj tetején fellépő függőleges alakváltozás. A fáradási tönkremenetelt kumulatív károsodási tényezővel (CDF) fejezi ki, amely egy Miner-szabályon alapuló modell. A CDF az egyes repülőgépekre az alkalmazott terhelésismétlődések és a tönkremenetelig megengedett ismétlődések hányadosainak összege. A vastagságot addig módosítják, amíg a CDF = 1 nem lesz a tervezési élettartamra.
Betonnál az AC 150/5320-6G a kritikus szilárdságnak a hajlítószilárdságot nevezi, és ennek meghatározásához az ASTM C78-ra hivatkozik. Az ASTM C78 statikus szilárdsági vizsgálat, nem fáradási vizsgálat.
Mit lát a helyszíni ellenőrzés?
A laboratóriumi fáradásos vizsgálat nem helyettesíti a helyszíni ellenőrzést. Az ellenőrzés azt keresi meg, hol jelent már meg a fáradási repedezés. A PAVER 41-es hibaként (distress 41, alligátor- vagy fáradási repedezés) rögzíti, és súlyosság szerint értékeli a burkolatállapot-index részeként. Az AC 150/5380-6C a fáradást a kátyúkhoz is kapcsolja: ha a fáradási repedések összekapcsolódnak, és a kerékterhelések kiemelik a laza darabokat, kátyú alakulhat ki.
Gyakran Ismételt Kérdések
- Ugyanaz a fáradásos vizsgálat, mint a fáradási repedezés helyszíni ellenőrzése?
- Nem. A fáradásos vizsgálat laboratóriumi vizsgálat egy próbatesten. A helyszíni ellenőrzés a burkolat felületét nézi, és rögzíti azokat a repedéseket, amelyeket az ismétlődő forgalmi terhelés már okozott. Az ellenőrzés által rögzített alligátorrepedezés a fáradás helyszíni eredménye.
- Hogyan veszi figyelembe az FAA tervezési módszere a fáradást?
- A FAARFIELD, az FAA tervezőprogramja, a fáradási tönkremenetelt kumulatív károsodási tényezővel (CDF) fejezi ki. Minden repülőgépre a forgalmi összetételben a CDF-tag az alkalmazott terhelésismétlődések és a tönkremenetelig megengedett ismétlődések hányadosa. A CDF a tagokat összeadja. A tervező addig változtatja a vastagságot, amíg a CDF = 1 nem lesz a tervezési élettartamra.
- Fáradási vizsgálat-e az ASTM C78 vizsgálat?
- Nem. Az ASTM C78 a betongerenda hajlítószilárdságát méri. Az eredményt töréses modulusként (modulus of rupture) adja meg. A vizsgálat egy terhelést alkalmaz a gerenda harmadolópontjain, nem ismétlődő terhelést.
Hivatkozások
- fhwa-hmec-module-f
- Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction: Module F Performance Testing, Laboratory Manual (participant workbook), AASHTO T 321 FHWA
- faa-ac-150-5320-6g
- AC 150/5320-6G, Airport Pavement Design and Evaluation FAA
- faa-ac-150-5380-6c
- AC 150/5380-6C, Guidelines and Procedures for Maintenance of Airport Pavements FAA
- paver-asphalt-airfields
- PAVER Distress Identification Manual for Asphalt Surfaced Airfields US Army Corps of Engineers (ERDC/CERL)
- ncat-fatigue-ratios
- Field-Based Fatigue Ratios for Perpetual Pavement Design National Center for Asphalt Technology, Auburn University
Ez egy referenciabejegyzés. A TarmacView drónos ellenőrzési szolgáltatásokat nyújt, és nem árulja az ebben a szószedetben leírt felszereléseket vagy anyagokat.
