Джарен Найтон и доктор В. Спенсер Гатри, гражданская и экологическая инженерия
Введение
Индустрии строительства дорожных покрытий требуется быстрый и недорогой метод лабораторных испытаний для оценки конструкционных преимуществ, которые можно ожидать в полевых условиях, когда георешетка используется в дорожном покрытии. Георешетка обычно изготавливается из жесткого полипропилена с ребрами, образующими отверстия, называемые апертурами, как показано на рис. 1. Более крупный заполнитель в основном материале проникает в апертуры, сцепляясь с георешеткой и обеспечивая опору в конструкции дорожного покрытия. Было показано, что дополнительная поддержка, обеспечиваемая георешеткой, уменьшает колейность и растрескивание асфальтовых покрытий. Цель этого проекта состояла в том, чтобы изучить два широко распространенных метода испытаний, Калифорнийский коэффициент несущей способности (CBR) и испытание на быстрый сдвиг, чтобы определить, можно ли использовать эти методы для оценки эффективности армирования георешеткой в материалах заполнителя.
Методология
Тестирование проводилось на материале-заполнителе, взятом из гравийного карьера Трентон №3 и карьера Пойнт-оф-Маунтин в северной части штата Юта. Несколько неармированных и армированных георешеткой образцов были испытаны для проведения статистического анализа результатов. Испытания CBR проводились в общем соответствии с Американским обществом по испытаниям и материалам (ASTM) D1883 (Стандартный метод испытаний CBR (Калифорнийский показатель несущей способности) уплотненных в лаборатории грунтов). Испытание состоит во введении загрузочного поршня диаметром 1,95 дюйма в верхнюю часть образца со скоростью деформации 0,05 дюйма/мин. Измерения нагрузки записываются для каждых 0,1 дюйма проникновения до 0,5 дюйма и используются для расчета значения CBR. Это испытание проводилось на четырех неармированных и восьми армированных образцах диаметром 6 дюймов и толщиной 4,6 дюйма. в высоту с использованием машины для испытания материалов Instron, доступной в BYU. Для армированных образцов георешетка уплотнялась на месте примерно в 1,85 дюйма от верха образца в общем соответствии со стандартом ASTM D1557 (Стандартные методы испытаний лабораторных характеристик уплотнения грунта с использованием модифицированного усилия (56 000 фут-фунт-сила/фут3 (2700 кН- м/м3).
Испытание на быстрый сдвиг проводили, как описано в Американской ассоциации государственных служащих автомобильных дорог и транспорта (AASHTO) T 307 (Определение модуля упругости грунтов и заполнителей). Испытание состоит из приложения постоянной скорости деформации 0,12 дюйма/мин при сжатии с постоянным ограничивающим давлением 5 фунтов на квадратный дюйм и непрерывного измерения нагрузки до разрушения образца. Результаты испытаний были использованы для расчета отношения напряжения к деформации, известного как модуль упругости, когда образец достиг деформации 2%. Это испытание было проведено на четырех неармированных и 12 усиленных образцах диаметром 6 дюймов и высотой 12 дюймов с использованием управляемого компьютером сервогидравлического оборудования UTM-100, которое также имеется в УБЯ. Для армированных образцов георешетка уплотнялась на месте примерно на 3 или 6 дюймов.
Результаты и обсуждение
Чтобы оценить результаты, для каждого набора данных был проведен t-критерий с использованием программного обеспечения Minitab. В тесте нулевая гипотеза заключалась в том, что структурная способность материала, армированного георешеткой, была меньше или равна таковой неармированного материала, в то время как альтернативная гипотеза заключалась в том, что структурная способность материала, армированного георешеткой, была больше, чем у материала, армированного георешеткой. неармированный материал. Для этого исследования p-значение, меньшее или равное 0,05, позволяло отвергнуть нулевую гипотезу и принять альтернативную гипотезу и указывало на то, что данный лабораторный тест был в состоянии различать неармированные и усиленные образцы.
Средние значения CBR и модуля упругости, стандартные отклонения и значения p, рассчитанные на основе данных, полученных в CBR и тесте на быстрый сдвиг, показаны в таблицах 1 и 2. Самые низкие значения p были получены при анализе теста на быстрый сдвиг. данные, и оба были меньше или равны заявленному порогу 0,05, в то время как ни одно из p-значений, связанных с данными теста CBR, не было меньше или равно 0,05. Таким образом, испытание на быстрый сдвиг является многообещающим для оценки конструкционных преимуществ, которые можно ожидать в полевых условиях, когда георешетка встроена в дорожное покрытие.
Выводы
Неармированные и армированные георешеткой материалы основы из заполнителя были испытаны с использованием CBR и протоколов испытаний на быстрый сдвиг. Затем данные были оценены с использованием t-тестов, чтобы определить, может ли какой-либо лабораторный тест оценить эффективность армирования георешеткой. Результаты t-тестов показывают, что эффект армирования георешеткой очевиден при использовании теста на быстрый сдвиг, который рекомендуется для использования в данном приложении. Тест CBR не рекомендуется для оценки эффективности армирования георешеткой. Эти результаты применимы только к материалам, аналогичным тем, которые оценивались в этом исследовании.