Nghiên cứu các phương pháp thiết kế thành phần hỗn hợp Bê tông nhựa

LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t ch¬ng 1 - §Æt vÊn ®Ò vµ nhiÖm vô nghiªn cøu 1.1. §Æt vÊn ®Ò vµ ®Æt nhiÖm vô nghiªn cøu Bª t«ng nhùa lµ vËt liÖu chñ yÕu ®Ó x©y dùng ®êng « t« vµ ®îc sö dông réng r·i trªn thÕ giíi còng nh ë ViÖt Nam. M¹ng líi ®êng quèc gia ë ViÖt Nam hiÖn nay cã kho¶ng trªn 80% cã líp mÆt cã xö lý b»ng bitum, trong ®ã phÇn lín lµ dïng bª t«ng nhùa. §iÒu nµy còng phï hîp trµo lu chung cña thÕ giíi, vËt liÖu gia cè bitum vµ bª t«ng nhùa ®· vµ ®ang lµ lo¹i vËt liÖu rÊt th«ng dông lµm líp mÆt cña kÕt cÊu ¸o ®êng «t«. C«ng nghÖ thi c«ng líp mÆt ®êng b»ng bª t«ng nhùa còng ®· quen thuéc víi çc nhµ thÇu ViÖt Nam. ViÖc n©ng cao chÊt lîng vµ tuæi thä líp mÆt bª t«ng nhùa ë níc ta sÏ gãp phÇn n©ng cao chÊt lîng cña c¶ m¹ng líi ®êng «t« vµ cã ý nghÜa kinh tÕ kü thuËt to lín. Nh÷ng cè g¾ng nh»m n©ng cao chÊt lîng vµ tuæi thä cña líp mÆt bª t«ng nhùa cña kÕt cÊu ¸o ®êng cã thÓ ®i theo çc híng c¬ b¶n sau ®©y: - Nghiªn cøu sö dông çc lo¹i bª t«ng nhùa cã cÊu tróc kh¸c víi çc lo¹i bª t«ng nhùa th«ng thêng, cã cêng ®é vµ tuæi thä cao, chÞu ®îc t¸c dông cña t¶i träng nÆng, cã nh÷ng ®Æc tÝnh phï hîp víi ®iÒu kiÖn khÝ hËu nhiÖt ®íi. - Sö dông kÕt cÊu ¸o ®êng phï hîp víi t¶i träng giao th«ng (t¶i träng trôc xe vµ lu lîng xe) vµ çc ®iÒu kiÖn m«i trêng. - Hoµn thiÖn c«ng nghÖ thi c«ng ¸o ®êng vµ chÕ t¹o hçn hîp bª t«ng nhùa theo híng hiÖn ®¹i ho¸ thiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ: tõ thiÕt kÕ thµnh phÇn hçn hîp, thÝ nghiÖm ®¸nh gi¸ vµ kiÓm tra chÊt lîng. - Hoµn thiÖn ph¬ng ph¸p vµ c¶i tiÕn tæ chøc ®Ó c«ng t¸c duy tu söa ch÷a kÕt cÊu ¸o ®êng ®¹t hiÖu qu¶ ngµy cµng cao h¬n, ®Æc biÖt trong lÜnh vùc t¸i t¹o ®é nh¸m vµ phßng ngõa h háng. ViÖc x©y dùng çc líp kÕt cÊu mÆt ®êng bª t«ng nhùa ®¶m b¶o chÊt lîng cao, kÐo dµi tuæi thä, chÞu ®îc t¸c ®éng cña xe ch¹y vµ çc yÕu tè m«i trêng lµ mét nhiÖm vô quan träng cña chuyªn ngµnh ®êng « t« trªn thÕ giíi còng nh ë ViÖt Nam. §Ó ®¸p øng nh÷ng yªu cÇu chÊt lîng nªu trªn, líp bª t«ng nhùa ®îc thiÕt kÕ, x©y dùng ph¶i tho¶ m·n çc yªu cÇu sau: - Chèng biÕn d¹ng d. - Chèng nøt g·y do mái. - Chèng nøt g·y do nhiÖt ®é thÊp. - DÔ thi c«ng víi çc thiÕt bÞ hiÖn cã. - BÒn l©u vµ chèng mµi mßn do t¸c ®éng cña çc ph¬ng tiÖn giao th«ng, ®iÒu kiÖn khÝ hËu m«i trêng còng nh cña con ngêi. - §ãng gãp vµo cêng ®é chung cña kÕt cÊu ¸o ®êng. - DÔ duy tu b¶o dìng vµ quan träng nhÊt lµ ph¶i hiÖu qu¶ vÒ mÆt kinh tÕ. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 5 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t - B¶o ®¶m ®é nh¸m bÒ mÆt trong mäi ®iÒu kiÖn thêi tiÕt. - Cã hÖ sè søc c¶n l¨n trong ph¹m vi chÊp nhËn ®îc. - H¹n chÕ ®é ån trong ph¹m vi cho phÐp. §Ó ®¸p øng ®îc çc yªu cÇu trªn, cÇn ph¶i thùc hiÖn ®ång bé ë tÊt c¶ çc kh©u (nh thiÕt kÕ, thi c«ng, gi¸m s¸t, duy tu b¶o dìng, …), trong ®ã quan träng nhÊt lµ ph¶i lùa chän ®îc ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ vµ çc ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh çc chØ tiªu c¬ häc cña bª t«ng nhùa ®¸ng tin cËy, ph¶n ¸nh gÇn ®óng nhÊt b¶n chÊt, ®iÒu kiÖn lµm viÖc thùc tÕ cña bª t«ng nhùa. Trªn thÕ giíi ®· vµ ®ang sö dông nhiÒu ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ, nhiÒu ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm hiÖn ®¹i ®Ó ®¸nh gi¸ çc chØ tiªu c¬ häc cña bª t«ng nhùa ph¶n ¸nh gÇn ®óng ®iÒu kiÖn lµm viÖc thùc tÕ cña mÆt ®êng bª t«ng nhùa; trong khi ®ã ViÖt Nam hiÖn vÉn ®ang sö dông mét sè ph¬ng ph¸p truyÒn thèng ®¬n gi¶n ®Ó thiÕt kÕ, kiÓm tra, ®¸nh gi¸ chÊt lîng bª t«ng nhùa. HiÖn nay, trªn thÕ giíi cã çc ph¬ng ph¸p chÝnh thiÕt kÕ thµnh phÇn hçn hîp bª t«ng nhùa nãng (Hot Mix Asphalt-HMA) nh sau: - Ph¬ng ph¸p cêng ®é cña Liªn X« (cò). - Ph¬ng ph¸p Marshall - Ph¬ng ph¸p Hveem - Ph¬ng ph¸p Hubbard-Field - Ph¬ng ph¸p SuperPave Ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ thµnh phÇn hçn hîp bª t«ng nhùa nãng Marshall ®îc dïng phæ biÕn ë ViÖt Nam vµ çc níc tiªn tiÕn trªn thÕ giíi. Trong qu¸ tr×nh sö dông nã béc lé nhiÒu nhîc ®iÓm vµ ®Õn ®Çu nh÷ng n¨m 1990 mét sè níc nh Mü, Anh, §øc,... b¾t ®Çu nghiªn cøu sö dông çc ph¬ng ph¸p kh¸c mµ SuperPave lµ ph¬ng ph¸p ®îc lùa chän nhiÒu nhÊt ë nh÷ng níc ph¸t triÓn nµy. Nh÷ng nghiªn cøu míi gÇn ®©y ë ViÖt Nam còng chØ ra nh÷ng tån t¹i cña ph¬ng ph¸p Marshall vµ kiÕn nghÞ sö dông ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ míi ¸p dông ®îc trong nh÷ng ®iÒu kiÖn thùc tÕ ViÖt Nam. Do vËy, cÇn thiÕt ph¶i cã mét nghiªn cøu ®Çy ®ñ vµ toµn diÖn vÒ çc ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ thµnh phÇn hçn hîp bª t«ng nhùa, trªn c¬ së ®ã ®a ra ®Þnh híng sö dông ë ViÖt Nam. Nh vËy ®Ò tµi : “Nghiªn cøu çc ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ thµnh phÇn hçn hîp bª t«ng nhùa vµ ®Ò xuÊt kh¶ n¨ng ¸p dông trong ®iÒu kiÖn thùc tÕ ViÖt Nam hiÖn nay” lµ cÇn thiÕt vµ cã tÝnh thêi sù. 1.2. Ph¬ng híng gi¶i quyÕt ®Ò tµi 1.2.1 Môc tiªu nghiªn cøu Nghiªn cøu tæng quan vÒ çc ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ thµnh phÇn hçn hîp bª t«ng nhùa, ph©n tÝch çc u, nhîc ®iÓm cña tõng ph¬ng ph¸p vµ ®Ò xuÊt kh¶ n¨ng ¸p dông trong ®iÒu kiÖn thùc tÕ ViÖt Nam hiÖn nay. 1.2.2 NhiÖm vô nghiªn cøu Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 6 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t - Nghiªn cøu tæng quan vÒ çc lo¹i bª t«ng nhùa, ph©n tÝch u nhîc ®iÓm cña çc lo¹i BTN. - Nghiªn cøu çc ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ thµnh phÇn hçn hîp bª t«ng nhùa ®îc sö dông phæ biÕn hiÖn nay trªn thÕ giíi vµ ë ViÖt Nam. Trong ®ã ®i s©u nghiªn cøu vÒ ph¬ng ph¸p hiÖn hµnh – Marshall vµ ph¬ng ph¸p tiªn tiÕn SuperPave. - Nghiªn cøu thùc tr¹ng sö dông bª t«ng nhùa lµm ®êng « t« vµ c«ng t¸c thiÕt kÕ thµnh phÇn hiÖn nay ë ViÖt Nam. - Bíc ®Çu thÝ nghiÖm thiÕt kÕ mÉu BTN trong phßng vµ ®Ò nghÞ ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ thµnh phÇn ®ång thêi nªu ®îc çc khã kh¨n vµ gi¶i ph¸p thùc tÕ khi ¸p dông. 1.2.3 Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu - Nghiªn cøu vÒ lý thuyÕt bª t«ng nhùa, thµnh phÇn vµ ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ thµnh phÇn BTN. Tham kh¶o çc tµi liÖu níc ngoµi vµ trong níc ®Ó hÖ thèng ho¸ vÒ néi dung nghiªn cøu. - Bíc ®Çu tiÕn hµnh çc thÝ nghiÖm trong phßng ®Ó ®Ò xuÊt ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ thµnh phÇn BTN ¸p dông. - §¸nh gi¸, kÕt luËn 1.2.4 ý nghÜa khoa häc cña ®Ò tµi - VÒ lý thuyÕt : §Ò tµi lµ mét nghiªn cøu tæng hîp: Nªu ®îc tæng quan çc lo¹i BTN, thµnh phÇn, tÝnh chÊt cña BTN, ph©n tÝch, ®¸nh gi¸ çc ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ thµnh phÇn cña bª t«ng nhùa hiÖn ®ang ®îc sö dông ë ViÖt Nam vµ trªn thÕ giíi vµ nh÷ng ®Þnh híng ¸p dông ë ViÖt Nam hiÖn nay. - VÒ thùc nghiÖm: Bíc ®Çu dùa trªn çc kÕt qu¶ thÝ nghiÖm ®Ó ph©n tÝch ®¸nh gi¸ u nhîc ®iÓm cña çc ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ thµnh phÇn BTN vµ nh÷ng kiÕn nghÞ cho viÖc ¸p dông. 1.3. Néi dung ®Ò tµi : §Ò tµi ®îc thùc hiÖn t¹i Trêng §¹i häc GTVT , phÇn thÝ nghiÖm ®îc thùc hiÖn t¹i phßng thÝ nghiÖm C«ng ty cæ phÇn t vÊn Th¨ng Long. Néi dung cña ®Ò tµi bao gåm 5 ch¬ng, 132 trang. Ch¬ng 1: §Æt vÊn ®Ò vµ nhiÖm vô nghiªn cøu Ch¬ng 2: Tæng quan vÒ bª t«ng nhùa lµm ®êng « t« Ch¬ng 3: Çc ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ thµnh phÇn hçn hîp BTN Ch¬ng 4: §¸nh gi¸ thiÕt kÕ thµnh phÇn hçn hîp bª t«ng nhùa cho mÆt ®êng cÊp cao ë ViÖt Nam Ch¬ng 5: KÕt luËn – KiÕn nghÞ ch¬ng 2 – Tæng quan vÒ bª t«ng nhùa Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 7 TrÇn Quèc §¹t LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt lµm ®êng « t« 2.1. bª t«ng nhùa vµ u nhîc ®iÓm cña bª t«ng nhùa 2.1.1 Thµnh phÇn cña bª t«ng nhùa Bª t«ng nhùa lµ hçn hîp gåm çc thµnh phÇn lµ cèt liÖu kho¸ng (®¸ d¨m, çt, bét kho¸ng), chÊt liªn kÕt lµ nhùa ®êng vµ phô gia (nÕu cã) ®îc phèi hîp víi nhau theo tû lÖ hîp lý. Mçi thµnh phÇn trong bª t«ng nhùa ®ãng mét vai trß nhÊt ®Þnh vµ cã liªn quan chÆt chÏ víi nhau trong viÖc t¹o nªn mét khèi liªn kÕt cã ®ñ cêng ®é vµ çc tÝnh chÊt cÇn thiÕt cho qu¸ tr×nh sö dông: - §¸ d¨m: Lµm nªn bé khung chñ yÕu cña bª t«ng nhùa, lµm cho bª t«ng nhùa cã kh¶ n¨ng chÞu t¸c dông cña ngo¹i lùc vµ t¹o ®é nh¸m bÒ mÆt. - Çt: Cã vai trß lÊp ®Çy çc lç rçng gi÷a çc h¹t ®¸ d¨m vµ cïng víi ®¸ d¨m lµm thµnh bé khung chñ yÕu cña bª t«ng nhùa. - Bét kho¸ng: Cã vai trß lÊp ®Çy çc lç rçng gi÷a çc h¹t cèt liÖu lín. Bét kho¸ng lµ lo¹i vËt liÖu cã tû diÖn cao (250÷300 m2/kg), cã ¸i lùc m¹nh víi nhùa, biÕn nhùa vèn cã ë tr¹ng th¸i khèi, giät thµnh tr¹ng th¸i mµng máng, bao bäc dÔ dµng víi çc h¹t kho¸ng vËt. Bét kho¸ng cã vai trß nh mét chÊt phô gia lµm cho nhùa t¨ng thªm ®é nhít, t¨ng thªm kh¶ n¨ng dÝnh b¸m vµ t¨ng tÝnh æn ®Þnh nhiÖt. Bét kho¸ng cïng víi nhùa t¹o ra mét chÊt liªn kÕt míi cã tÝnh chÊt h¬n h¼n çc tÝnh chÊt riªng cña nhùa ®êng. - Nhùa ®êng: Lµ chÊt liªn kÕt, kÕt dÝnh çc h¹t cèt liÖu kho¸ng l¹i víi nhau thµnh mét khèi vµ gãp phÇn lÊp ®Çy çc lç rçng gi÷a çc h¹t cèt liÖu. - Phô gia: MÆc dï ®îc sö dông víi hµm lîng rÊt nhá, nhng phô gia cã vai trß trong viÖc c¶i thiÖn mét hoÆc mét sè tÝnh chÊt nµo ®ã cña bª t«ng nhùa. Nh vËy, cêng ®é cña bª t«ng nhùa ®îc h×nh thµnh trªn c¬ së nguyªn lý h×nh thµnh cêng ®é cña hçn hîp vËt liÖu theo nguyªn t¾c cÊp phèi víi chÊt kÕt dÝnh lµ nhùa ®êng. 2.1.2 ¦u, nhîc ®iÓm chñ yÕu cña bª t«ng nhùa a) Nh÷ng u ®iÓm chñ yÕu cña bª t«ng nhùa Bª t«ng nhùa ®îc sö dông phæ biÕn ë ViÖt Nam vµ trªn thÕ giíi ®Ó x©y dùng ®êng « t« vµ ®êng s©n bay lµ do cã nh÷ng u ®iÓm chñ yÕu sau ®©y: − − C«ng nghÖ chÕ t¹o vµ thi c«ng ®¬n gi¶n, thuËn lîi cho viÖc ¸p dông c¬ giíi ho¸ do ®ã cã tèc ®é thi c«ng nhanh, dÔ ®¶m b¶o chÊt lîng cao. C«ng t¸c kiÓm tra chÊt lîng tríc, trong vµ sau khi thi c«ng dÔ thùc hiÖn vµ ®· ®îc chuÈn ho¸. − Cho phÐp khai th¸c sö dông ngay sau khi thi c«ng. − MÆt ®êng cã tÝnh toµn khèi, b»ng ph¼ng, ªm thuËn. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 8 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt − Ýt bôi, kh«ng ån, Ýt bÞ bµo mßn. − Cã tuæi thä t¬ng ®èi dµi. − DÔ dµng b¶o dìng, söa ch÷a trong qu¸ tr×nh khai th¸c. − TrÇn Quèc §¹t Cho phÐp t¸i phôc håi chÊt lîng nhê c«ng nghÖ t¸i sinh mÆt ®êng sau thêi gian khai th¸c nhÊt ®Þnh. b) Nh÷ng nhîc ®iÓm chñ yÕu cña bª t«ng nhùa Bªn c¹nh nh÷ng u ®iÓm chñ yÕu kÓ trªn, bª t«ng nhùa cßn cã mét sè nhîc ®iÓm sau: − æn ®Þnh nhiÖt kÐm: Khi nhiÖt ®é thay ®æi th× cÊu tróc cña bª t«ng nhùa thay ®æi, dÉn ®Õn çc ®Æc trng vÒ cêng ®é vµ biÕn d¹ng còng thay ®æi theo: + ë nhiÖt ®é cao, bª t«ng nhùa thÓ hiÖn tÝnh dÎo, cêng ®é chÞu nÐn rÊt kÐm, søc chèng c¾t thÊp, biÕn d¹ng t¨ng. V× vËy mÆt ®êng dÔ g©y trît, lîn sãng, h»n vÖt b¸nh xe, næi nhùa lªn mÆt, ¶nh hëng nhiÒu ®Õn chÊt lîng khai th¸c vµ tuæi thä cña mÆt ®êng. + ë nhiÖt ®é thÊp, bª t«ng nhùa thÓ hiÖn tÝnh gißn, kh¶ n¨ng chÞu kÐo kÐm, mÆt ®êng dÔ bÞ nøt nÎ. − HiÖn tîng l·o ho¸ theo thêi gian: Do sù bay h¬i cña çc thµnh phÇn dÇu nhÑ, qu¸ tr×nh « xy ho¸ vµ trïng hîp cña çc hîp chÊt cao ph©n tö cã trong thµnh phÇn nhùa ®êng. - Kém ổn định với nước. Mặt đường rất chóng bị phá hỏng ở những nới ẩm ướt lớn hay ngập nước. - Cường độ mặt đường bị giảm dần theo thời gian do hiện tượng lão hoá của nhựa. - Các loại xe bánh xích, bánh sắt đi lại trên mặt đường BTN thường hay để lại những dấu vết làm hư hỏng lớp trên mặt, nên thường không làm mặt đường BTN cho loại xe này chạy. - Hệ số bám sẽ giảm đi khi mặt đường ẩm ướt nên xe dễ bị trượt. Khắc phục bằng cách thảm lên bề mặt lớp vật liệu tạo nhám. - Đầu tư ban đầu tương đối lớn. Nhưng xét tới hiệu quả giữa chi phí ban đầu và chi chi phí duy tu, bảo dưỡng và vận tải mà mặt đường BTN đem lại so với các loại mặt đường khác thì chưa chắc đây đã là nhược điểm. c) Nh÷ng d¹ng h háng chÝnh cña mÆt ®êng bª t«ng nhùa Díi t¸c dông cña t¶i träng giao th«ng vµ çc ®iÒu kiÖn khÝ hËu m«i trêng, mÆt ®êng bª t«ng nhùa thêng xuÊt hiÖn mét sè d¹ng h háng sau: − MÆt ®êng bÞ biÕn d¹ng, gåm: + BiÕn d¹ng vÜnh cöu (vÖt h»n b¸nh xe). Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 9 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t + VËt liÖu bÞ x« dån. − MÆt ®êng bÞ nøt, gåm: + Nøt mái. + Nøt do nhiÖt ®é thÊp. + Nøt ph¶n x¹. − VËt liÖu bÞ bong bËt. − HiÖn tîng phïi nhùa lªn bÒ mÆt. − BÒ mÆt bÞ mµi mßn. §Ó líp mÆt bª t«ng nhùa cã chÊt lîng tèt, bÒn v÷ng, ®¸p øng ®îc yªu cÇu sö dông díi t¸c dông cña t¶i träng xe vµ çc ®iÒu kiÖn khÝ hËu m«i trêng, yªu cÇu hçn hîp bª t«ng nhùa vµ kÕt cÊu mÆt ®êng ph¶i ®îc thiÕt kÕ hîp lý dùa trªn çc ®Æc tÝnh c¬ häc cña bª t«ng nhùa. d) Phạm vi áp dụng: do những ưu, nhược điểm trên nên mặt đường bê tông nhựa thường được sử dụng làm lớp mặt của: - Mặt đường cho những đường cấp cao: cấp 60 trở lên - Mặt đường cao tốc - Làm mặt đường thành phố - Làm mặt đường của những đường có ý nghĩa quan trọng. - Làm mặt sân bay, quảng trường. - Lớp thảm trên mặt cầu bê tông xi măng 2.1.3 CÊu tróc cña bª t«ng nhùa §Ó nghiªn cøu çc ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ thµnh phÇn cña bª t«ng nhùa, tríc hÕt cÇn ph¶i nghiªn cøu cÊu tróc cña lo¹i vËt liÖu nµy. VÒ mÆt cÊu tróc, bª t«ng nhùa lµ mét vËt liÖu x©y dùng cã cÊu tróc thuéc lo¹i cuéi kÕt nh©n t¹o, trong ®ã çc cèt liÖu kho¸ng vËt ®îc dÝnh kÕt víi nhau nhê chÊt liªn kÕt asphalt. Tuy nhiªn còng cßn mét vµi quan ®iÓm vÒ cÊu tróc cña hçn hîp: - Quan ®iÓm theo m« h×nh ®¬n gi¶n xem bª t«ng nhùa gåm hai pha c¬ b¶n: pha r¾n lµ cèt liÖu kho¸ng vËt gåm ®¸, çt vµ bét kho¸ng, cßn pha láng lµ nhùa - Quan ®iÓm xem bª t«ng nhùa nh lµ mét vËt liÖu gåm hai thµnh phÇn cÊu tróc: mét lµ khung sên vËt liÖu kho¸ng vËt gåm ®¸ vµ çt, hai lµ chÊt liªn kÕt asphalt gåm bitum vµ bét kho¸ng. - Quan ®iÓm xem bª t«ng nhùa lµ mét hÖ thèng gåm ba cÊu tö ®Ó thuËn lîi trong viÖc nghiªn cøu ®iÒu chØnh cÊu tróc cña bª t«ng nhùa theo çc yªu cÇu sö dông. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 10 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t + Mét lµ cÊu tróc vi m« (tÕ vi) gåm nhùa vµ bét kho¸ng t¹o thµnh chÊt liªn kÕt asphalt + Hai lµ cÊu tróc trung gian gåm çt vµ chÊt liªn kÕt asphalt t¹o thµnh v÷a asphalt + Ba lµ cÊu tróc vÜ m« gåm ®¸ d¨m vµ v÷a asphalt t¹o thµnh hçn hîp bª t«ng nhùa. * XÐt cÊu tróc tÕ vi sÏ thÊy râ çc quan hÖ sè lîng, sù bã trÝ vµ t¬ng t¸c gi÷a bi tum vµ bét kho¸ng – thµnh phÇn ph©n t¸n ho¹t ®éng nhÊt cña bª t«ng nhùa. Cêng ®é cña bª t«ng nhùa biÕn ®æi rÊt nhiÒu tïy thuéc vµo hµm lîng bét kho¸ng, vµo tû sè nhùa bi tum ®èi víi bét kho¸ng (B/BK). Khi lîng nhùa nhiÒu bét kho¸ng Ýt, çc h¹t bét kho¸ng bäc mµng nhùa dµy, kh«ng tiÕp xóc trùc tiÕp víi nhau, cÊu tróc tÕ vi nµy ë d¹ng bazan-cêng ®é sÏ nhá, trêng hîp nµy thÓ hiÖn ë khu vùc I trªn h×nh 2.1 H×nh 2.1 ¶nh hëng cña tû lÖ [bitum/bét kho¸ng] ®Õn cêng ®é nÐn cña bª t«ng nhùa Khi t¨ng lîng bét kho¸ng lªn, tû lÖ bitum trªn bét kho¸ng gi¶m, ®Õn lóc lîng nhùa võa ®ñ ®Ó bäc çc h¹t bét kho¸ng b»ng mét mµng nhùa máng. Çc h¹t nµy sÏ tiÕp xóc víi nhau trùc tiÕp qua mét mµng máng bitum cã ®Þnh híng (kho¶ng 0,25 µm); lóc nµy cÊu tróc tÕ vi cã cêng ®é cao nhÊt thÓ hiÖn ë khu vùc II. NÕu tiÕp tôc t¨ng lîng bét kho¸ng lªn n÷a, bi tum sÏ kh«ng ®ñ ®Ó t¹o mµng bäc kh¾p çc h¹t; cÊu tróc tÕ vi sÏ t¨ng lç rçng, çc h¹t kh«ng liªn kÕt ®îc víi nhau, cêng ®é sÏ gi¶m nhanh thÓ hiÖn ë khu vùc III. * XÐt vÒ cÊu tróc trung gian cña bª t«ng nhùa th× thÊy r»ng khi ®a çt vµo chÊt liªn kÕt asphalt ®Ó t¹o thµnh v÷a asphalt th× sÏ lµm gi¶m cêng ®é cña Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 11 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t hÖ thèng v× çt ®· lµm gi¶m tÝnh ®ång nhÊt cña hçn hîp. CÊu tróc trung gian còng ¶nh hëng kh¸ lín ®Õn cêng ®é, ®é biÕn d¹ng, ®é chÆt vµ çc tÝnh chÊt kh¸c cña bª t«ng nhùa. * XÐt vÒ cÊu tróc vÜ m« cña bª t«ng nhùa: çc viªn ®¸ lµ mét yÕu tè c¬ b¶n ®Ó lµm thµnh cÊu tróc vÜ m« cña bª t«ng nhùa. CÊu tróc nµy ®îc x¸c ®Þnh b»ng quan hÖ sè lîng, vÞ trÝ t¬ng hç, ®é lín cña ®¸ d¨m. §¸ d¨m ®îc liªn kÕt víi nhau t¹o thµnh mét khèi sên kh«ng gian trong v÷a asphalt. §ång thêi cÊu tróc nµy còng ®îc x¸c ®Þnh b»ng tÝnh chÊt cña çc qu¸ tr×nh t¬ng t¸c ë mÆt ph©n giíi bitum-®¸. Vai trß cÊu tróc hãa cña ®¸ d¨m còng nh cña çt, kh¸c nhiÒu so víi bét kho¸ng. Vai trß chÝnh cña ®¸ d¨m lµ lµm thµnh mét sên kh«ng gian ®¶m b¶o cêng ®é cho bª t«ng nhùa. Víi lîng ®¸ d¨m qu¸ Ýt, chóng chØ nh çc h¹t tr¬ b¬i trong v÷a asphalt, çc h¹t ®¸ d¨m n»m çch xa nhau bëi çc líp v÷a asphalt dµy. Ngêi ta thÊy r»ng nÕu hµm lîng ®¸ chØ ®é 10-20% th× cßn lµm cho cêng ®é cña líp bª t«ng nhùa gi¶m ®i so víi v÷a asphalt v× sè ®¸ ®ã ®· lµm gi¶m tÝnh ®ång nhÊt cña hçn hîp. Còng thÊy r»ng, trong trêng hîp nµy, kÝch cì, tÝnh chÊt bÒ mÆt cña ®¸ d¨m, h×nh d¹ng cña chóng ch¼ng cã ¶nh hëng g× lín ®Õn tÝnh chÊt cña bª t«ng nhùa. Khi t¨ng lîng ®¸ d¨m lªn, sÏ lµm t¨ng çc tiÕp xóc trùc tiÕp gi÷a çc viªn ®¸ qua mét mµng máng bitum cã ®Þnh híng. Khi ®¸ d¨m t¨ng lªn ®Õn 6065% th× trong hçn hîp bª t«ng nhùa sÏ lËp thµnh mét sên kh«ng gian, çc h¹t ®¸ d¨m sÏ tiÕp xóc víi nhau trùc tiÕp qua mét mµng bitum rÊt máng cã tÝnh r¾n, gi÷a çc h¹t ®¸ d¨m nµy sÏ ®îc v÷a asphalt lÊp ®Çy, ®ã lµ cÊu tróc d¹ng rçng cña bª t«ng nhùa. NÕu ta thªm ®¸ d¨m vµo n÷a th× sÏ thµnh cÊu tróc tiÕp xóc, ®é rçng t¨ng lªn nhiÒu, lín h¬n thÓ tÝch v÷a asphalt, lµm cho bª t«ng nhùa gi¶m cêng ®é (h×nh 2.2) . H×nh 2.2 ¶nh hëng cña hµm lîng ®¸ d¨m ®Õn cêng ®é nÐn cña bª t«ng nhùa CÊu tróc cña ba cÊu tö ®ã cã t¬ng quan víi nhau chÆt trÏ khi thiÕt kÕ mét hçn hîp bª t«ng nhùa nhÊt ®Þnh. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 12 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t §Ó ®¹t chÊt lîng ®· ®Þnh tríc cho mét d¹ng bª t«ng nhùa, cÇn ph¶i phèi hîp cho ®¹t ®îc mét t¬ng quan hîp lý vÒ m¨t sè lîng gi÷a cÊu tróc vÜ m«, trung gian va tÕ vi vµ gi÷ t¬ng quan ®ã trong suèt qu¸ tr×nh chÕ t¹o bª t«ng nhùa. Cã nghÜa lµ víi mçi cÊu tróc vÜ m« ®· chän chØ t¬ng øng víi mét sè cÊu tróc tÕ vi nhÊt ®Þnh nµo ®ã ®Ó cã çc chØ tiªu c¬ lý cao. H×nh 2.3 lµ m« h×nh t¬ng quan phèi hîp gi÷a çc cÊu tróc vi m«, trung gian vµ tÕ vi cña bª t«ng nhùa. H×nh 2.3 M« h×nh t¬ng quan phèi hîp gi÷a çc cÊu truc vÜ m«, trung gian vµ tÕ vi cña bª t«ng nhùa Theo m« h×nh t¬ng quan nµy, tû sè gi÷a lîng bitum trªn lîng bét kho¸ng ®èi víi mçi d¹ng cÊu tróc cña bª t«ng nhùa (d¹ng cÊu tróc vÜ m«) cã thÓ lÊy nh sau: - Khi bª t«ng nhùa cã d¹ng cÊu tróc “bazan” th× [B/BK]=0,5-0,6 - Khi bª t«ng nhùa cã cÊu tróc d¹ng “rçng-bazan” th× [B/BK]=0,6-0,9 - Khi bª t«ng nhùa cã cÊu tróc d¹ng “rçng” vµ “rçng-tiÕp xóc” th× [B/BK]=0,9-1,1 Tû sè [B/BK] nãi trªn sÏ t¨ng khi ®é qu¸nh (nhít) cña nhùa t¨ng lªn. 2.2 Çc tÝnh chÊt c¬ b¶n cña bª t«ng nhùa TÝnh chÊt cña bª t«ng nhùa phô thuéc vµo cÊu tróc cña nã; cÊu tróc nµy phô thuéc vµo tÝnh chÊt vµ hµm lîng cña çc thµnh phÇn cÊu thµnh, vµo sù ph©n bè ®Òu ®Æn çc cì h¹t vµ nhùa ®êng, vµo chÊt lîng kü thuËt trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o hçn hîp, ®Æc biÖt lµ chÕ ®é nhiÖt vµ ®é chÆt chÆt cña bª t«ng nhùa. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 13 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t Víi çc tÝnh chÊt cña vËt liÖu thµnh phÇn, ®Æc biÖt lµ cña nhùa ®êng, bª t«ng nhùa cã tÝnh chÊt phøc t¹p lµ ®µn-nhít-dÎo. 1. TÝnh ®µn-nhít Khi lùc t¸c dông nhanh vµ gi¸ trÞ øng suÊt nhá, nhiÖt ®é hçn hîp kh«ng cao, vËt liÖu cã tÝnh ®µn-nhít lµ chñ yÕu. 2. TÝnh nhít-dÎo Khi lùc t¸c dông chËm vµ gi¸ trÞ øng suÊt lín, nhiÖt ®é hçn hîp cao, vËt liÖu c¬ b¶n cã tÝnh nhít-dÎo. Çc ®Æc trng vÒ cêng ®é vµ ®é æn ®Þnh cña bª t«ng nhùa ngoµi phô thuéc vµo thµnh phÇn vµ tÝnh chÊt cña vËt liÖu cÊu thµnh, cßn phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn lµm viÖc thùc tÕ bao gåm t¶i träng t¸c dông vµ ®iÒu kiÖn tù nhiªn: Çc ®Æc ®iÓm cña t¶i träng lµ ®é lín, thêi gian vµ tÇn suÊt t¸c dông. Trong sè çc ®iÒu kiÖn tù nhiªn, nhiÖt ®é lµ yÕu tè quyÕt ®Þnh. NhiÖt ®é thay ®æi lµm thay ®æi b¶n chÊt vËt lý cña nhùa ®êng vµ vËt liÖu bª t«ng nhùa. 3. TÝnh ch¶y-dÎo TÝnh ch¶y-dÎo cña bª t«ng nhùa ®îc thÓ hiÖn ë tÝnh lu biÕn (qu¸ tr×nh biÕn d¹ng theo thêi gian). §Æc tÝnh biÕn d¹ng cña bª t«ng nhùa cã quan hÖ chÆt chÏ víi thêi gian t¸c dông cña t¶i träng vµ tèc ®é gia t¶i. Cïng víi tÝnh chÊt lu biÕn lµ tÝnh chÊt ph¸t triÓn ®µn håi chËm (biÕn d¹ng ®µn håi kh«ng ph¸t sinh liÒn ngay khi cã t¸c dông cña t¶i träng mµ cã mét kho¶ng thêi gian ®Ó ph¸t triÓn). Víi tÝnh lu biÕn vµ tÝnh ph¸t triÓn ®µn håi chËm, thêi gian t¸c dông cña t¶i träng lµ mét nh©n tè quan träng ¶nh hëng ®Õn çc ®Æc trng c¬ häc cña vËt liÖu bª t«ng nhùa. 2.3 Lý thuyÕt c¬ b¶n vÒ cêng ®é vµ ®é æn ®Þnh cña bª t«ng nhùa Nh ®· tr×nh bµy ë trªn, tÝnh chÊt cña hçn hîp bª t«ng nhùa phô thuéc vµo cÊu tróc cña nã; cÊu tróc nµy phô thuéc vµo tÝnh chÊt vµ hµm lîng cña çc thµnh phÇn cÊu thµnh, vµo sù ph©n bè ®Òu ®Æn çc cì h¹t vµ nhùa, vµo chÊt lîng kü thuËt trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o hçn hîp, ®Æc biÖt lµ chÕ ®é nhiÖt vµ ®é chÆt cña hçn hîp. Nh÷ng quy luËt vµ quan hÖ vÒ ®Þnh lîng gi÷a çc cÊu tróc vµ thµnh phÇn trong bª t«ng nhùa víi çc tÝnh chÊt c¬ häc cña nã ®· ®îc nghiªn cøu ë nhiÒu níc. 1. Theo GS Rwbep L.A th× cêng ®é, ®é dÎo vµ mét sè tÝnh chÊt kh¸c cña hçn hîp bª t«ng nhùa phô thuéc vµo çc tÝnh chÊt c¬ häc cña chÊt liªn kÕt asphalt (nhùa+bét kho¸ng), vµo lùc dÝnh b¸m ë mÆt tiÕp xóc cña çc pha vµ vµo ®é rçng cña hçn hîp theo quan hÖ sau: Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 14 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt R= TrÇn Quèc §¹t k1 R* lg pmax m X lg px Trong ®ã: - R : cêng ®é cña bª t«ng nhùa (nÐn, kÐo, c¾t) - R*: cêng ®é cña chÊt liªn kÕt asphalt cã thµnh phÇn tiªu chuÈn trong ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é vµ ®Çm nÐn nhÊt ®Þnh - X: tû sè cña trÞ sè [B/BK] trong bª t«ng nhùa, ®èi víi trÞ sè [B */BK] trong chÊt liªn kÕt asphalt cã cêng ®é R* (X lu«n lu«n lín h¬n 1) - B : hµm lîng nhùa trong bª t«ng nhùa - B*: hµm lîng nhùa trong chÊt liªn kÕt asphalt cã cêng ®é R* - BK : hµm lîng bét kho¸ng - m : chØ sè lòy thõa, ®Æc trng cho tÝnh chÊt dÝnh b¸m ë mÆt ph©n giíi gi÷a chÊt liªn kÕt vµ bÒ mÆt h¹t kho¸ng vËt. - pmax : ®é chÆt lín nhÊt cã thÓ ®¹t ®îc cña cèt liÖu kho¸ng vËt cña çc thµnh phÇn h¹t ®· cho - px : ®é chÆt thùc tÕ cña hçn hîp cèt liÖu kho¸ng vËt - k1 : hÖ sè rçng cña hçn hîp bª t«ng nhùa 2. Theo GS Ivanov N.N th× cêng ®é cña bª t«ng nhùa phô thuéc chñ yÕu vµo hai yÕu tè: lùc ma s¸t do cèt liÖu kho¸ng vËt vµ lùc dÝnh do sù cã mÆt cña bét kho¸ng, do cã mÆt vµ çc tÝnh chÊt cña bitum vµ do sù mãc víng cña çc h¹t to víi nhau. Lùc ma s¸t nµy Ýt thay ®æi theo nhiÖt ®é vµ thêi gian t¸c dông cña t¶i träng, nhng thay ®æi the hµm lîng nhùa trong hçn hîp. Lùc dÝnh C gåm hai thµnh phÇn: C 1 lµ do sù mãc víng gi÷a çc h¹t, kh«ng thay ®æi theo nhiÖt ®é, ®é Èm vµ tèc ®é biÕn d¹ng, chØ gi¶m mét Ýt khi chÞu t¸c dông cña t¶i träng trïng phôc; C2 lµ thµnh phÇn lùc dÝnh ph©n tö, do t¸c dông dÝnh b¸m t¬ng hç gi÷a nhùa vµ ®¸ vµ do lùc dÝnh kÕt bªn trong cña b¶n th©n nhùa. Thµnh phÇn lùc C2 nµy phô thuéc nhiÒu vµo yÕu tè ®é nhít cña nhùa bitum η, nhiÖt ®é t, tû diÖn cña cèt liÖu kho¸ng vËt Ω, ¸i lùc ph©n tö gi÷a nhùa vµ kho¸ng vËt α1, kh¶ n¨ng trao ®æi hãa häc α2, møc ®é æn ®Þnh cña çc tÝnh chÊt liªn kÕt tù nhiªn cña cèt liÖu kho¸ng vËt α3, sù biÕn ®æi ®é nhít ban ®Çu cña nhùa α4, chiÒu dµy cña mµng nhùa β, tèc ®é biÕn d¹ng v cña hÖ thèng vµ hÖ sè dÎo m cña hçn hîp. BiÓu diÔn sù phô thuéc cña cêng ®é hçn hîp bª t«ng nhùa vµo cÊu tróc, chiÒu dµy trung b×nh cña mµng nhùa bäc, nhiÖt ®é, tèc ®é biÕn d¹ng, GS Rwbep ®· ®Ò nghÞ mét c«ng thøc tæng qu¸t sau: Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 15 TrÇn Quèc §¹t LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt n m p  β  v  t  R2 = R1  1 ÷  2 ÷  1 ÷  β 2   v1   t2  Trong ®ã: - R1, R2 : cêng ®é cña hçn hîp bª t«ng nhùa t¬ng øng víi tèc ®é biÕn d¹ng v1, v2 víi nhiÖt ®é thÝ nghiÖm t1, t2 (theo ®é Kelvin), víi chiÒu dµy trung b×nh cña mµng nhùa β1, β2. - m : chØ sè mò, ®Æc trng cho møc ®é thay ®æi cêng ®é theo sù biÕn ®æi cña tèc ®é biÕn d¹ng - p : chØ sè mò, ®Æc trng cho møc ®é thay ®æi cêng dé khi nhiÖt ®é biÕn thiªn 10 - n : chØ sè mò, ®Æc trng chÊt lîng cña hân hîp kho¸ng (®é chÆt, tÝnh dÝnh b¸m cña bitum víi ®¸) 2.4 Çc tÝnh chÊt lu biÕn vµ m« h×nh lu biÕn cña bª t«ng nhùa Mét trong nh÷ng ®Æc trng chñ yÕu cña hçn hîp cã dïng nhùa lµm chÊt liªn kÕt lµ tÝnh lu biÕn; v× r»ng, çc qu¸ tr×nh biÕn d¹ng cña hçn hîp nµy, mµ râ nhÊt lµ bª t«ng nhùa cã liªn hÖ rÊt chÆt trÏ ®Õn thêi gian t¸c dông cña t¶i träng, tèc ®é ®Æt t¶i träng; cßn trÞ sè øng suÊt th× phô thuéc vµo tèc ®é biÕn d¹ng vµ trÞ sè biÕn d¹ng. Khi nghiªn cøu tÝnh lu biÕn cña bª t«ng nhùa cã thÓ x¸c ®Þnh çc h»ng sè lu biÕn sau ®©y ®Ó ®Æc trng cho çc tÝnh chÊt c¬ häc vµ cÊu tróc cña nã: m« ®un ®µn håi, ®é nhít, giíi h¹n ch¶y dÎo, thêi gian chËm trÔ cña biÕn d¹ng ®µn håi, thêi gian chïng øng suÊt. Vµ trªn c¬ së çc h»ng sè lu biÕn Êy cã thÓ x¸c ®Þnh ®îc çc yªu cÇu cô thÓ ®èi víi hçn hîp bª t«ng nhùa. Bª t«ng nhùa cã quy luËt chung vÒ biÕn d¹ng phô thuéc vµo trÞ sè cña øng suÊt thÓ hiÖn trªn ®êng cong lu biÕn (h×nh 2.4). Mçi ®o¹n cña ®êng cong lu biÕn ®Æc trng cho çc tÝnh chÊt lu biÕn cña vËt liÖu lµm viÖc trong tõng giai ®o¹n, phô thuéc vµo trÞ sè cña øng suÊt. Gãc nghiªng cña ®o¹n th¼ng thø nhÊt cña ®êng cong lu biÕn ®Æc trng cho ®é nhít lín nhÊt η cña vËt liÖu khi cÊu tróc cha bÞ ph¸ ho¹i, t¬ng øng víi giai ®o¹n biÕn d¹ng rÊt chËm cña vËt liÖu khi øng suÊt cßn bÐ. η0 = P dε dt §o¹n cong AB cña ®êng cong lu biÕn t¬ng øng víi giai ®o¹n mµ cÊu tróc ban ®Çu cña vËt liÖu ®· bÞ ph¸ ho¹i phÇn nµo, ®é nhít cña vËt liÖu ®· gi¶m ®i Ýt nhiÒu v× øng suÊt ®· t¨ng lªn dÇn dÇn cho ®Õn gÇn gi¸ trÞ Pk vµ gäi lµ trÞ sè giíi h¹n ch¶y dÎo. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 16 TrÇn Quèc §¹t LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt H×nh 2.4 §êng cong lu biÕn Khi øng suÊt vît qu¸ giíi h¹n ch¶y dÎo Pk th× tèc ®é biÕn d¹ng t¨ng nhanh vµ trë l¹i tû lÖ víi sù t¨ng cña øng suÊt, møc ®é ph¸ ho¹i cÊu tróc cña vËt liÖu t¨ng lªn nhiÒu. Giai ®o¹n lµm viÖc nµy cña vËt liÖu thÓ hiÖn ë ®o¹n th¼ng thø 2 cña ®êng cong lu biÕn vµ t¬ng øng víi giai ®o¹n nµy trÞ sè ®é nhít cña vËt liÖu b»ng ®é nhít ë giai ®o¹n ch¶y dÎo ηd cã thÓ tÝnh b»ng c«ng thøc: ηd = P − Pk ε& − ε& 0 Trong ®ã ε& 0 lµ tèc ®é biÕn d¹ng øng víi ®iÓm B trªn ®êng cong lu biÕn H×nh 2.5 Quan hÖ gi÷a ®é nhít cña vËt liÖu (η ) vµ møc ®é ph¸ ho¹i cÊu tróc vËt liÖu (α ) víi øng suÊt c¾t (P) trong ®iÒu kiÖn ch¶y æn ®Þnh Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 17 TrÇn Quèc §¹t LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt Khi øng suÊt tiÕp tôc t¨ng n÷a th× møc ®é ph¸ ho¹i cña cÊu tróc t¨ng ®ét ngét vµ khi ®· ë giíi h¹n hoµn toµn bÞ ph¸ háng th× ®é nhít ®· gi¶m ®Õn trÞ sè bÐ nhÊt ηm. TrÞ sè ηm kh«ng ®æi nghÜa lµ kh«ng phô thuéc vµo trÞ sè cña øng suÊt n÷a. H×nh 2.5 biÓu thÞ quan hÖ gi÷a trÞ sè ®é nhít cña vËt liÖu vµ møc dé ph¸ ho¹i cÊu tróc cña vËt liÖu víi øng suÊt c¾t trong ®iÒu kiÖn ch¶y æn ®Þnh, §Ó biÓu diÔn mét çch dÔ thÊy tÝnh chÊt c¬ häc khi ngo¹i lùc t¸c dông vµ khi ®Ó x¸c ®Þnh çc néi lùc, øng suÊt vµ biÕn d¹ng trong khèi vËt liÖu bª t«ng nhùa, ngêi ta ®· dïng çc m« h×nh lu biÕn kh¸c nhau tïy theo tÝnh chÊt vµ giai ®o¹n lµm viÖc cña bª t«ng nhùa. 2.4.1. M« h×nh Maxvel Khi lµm viÖc ë nhiÖt ®é thÊp, mÆt ®êng bª t«ng nhùa cã thÓ dïng m« h×nh Maxvel thÓ hiÖn tÝnh ®µn-nhít cña bª t«ng nhùa: M« h×nh Maxvel (h×nh 2.6) gåm mét lß xo ®µn håi lý tëng cã m« ®un ®µn håi E1 ghÐp nèi tiÕp víi mét vËt c¶n ®ùng chÊt láng cã ®é nhít η1. H×nh 2.6 M« h×nh Maxvel H×nh 2.7 Sù chïng øng suÊt trong m« h×nh Maxvel Khi lùc t¸c dông lß xo ph¸t sinh g©y biÕn d¹ng ®µn håi vµ biÕn d¹ng nhít ë vËt c¶n tiÕp tôc ph¸t triÓn trong suèt c¶ thêi gian t¸c dông cña lùc. V× thÕ ë mçi thêi ®iÓm, biÕn d¹ng tæng thÓ εch sÏ lµ: εch = ε1 + ε2 Trong ®ã: - ε1 : BiÕn d¹ng ®µn håi cña lß xo - ε2 : BiÕn d¹ng kh«ng phôc håi cña vËt c¶n cã ®é nhít η1 Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 18 TrÇn Quèc §¹t LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt LÊy vi ph©n cña biÓu thøc sÏ cã tèc ®é biÕn d¹ng chung ε& b»ng: ε& = d ε d ε1 d ε 2 dσ σ = + = + dt dt dt E1dt η1 Gi¶i ph¬ng tr×nh trªn ®èi víi σ ta sÏ cã σ (t ) = e − E1 t η1 E1 t t   η1 & σ + E ε e dt ÷  0 1∫  ÷ 0   Nõu gi÷ ®é biÕn d¹ng kh«ng ®æi trong suèt c¶ thêi gian t¸c dông lùc (ε=const; dε/dt=0) th× tõ ph¬ng tr×nh trªn øng suÊt sÏ gi¶m theo quy luËt h×nh 2.7: σ = σ 0e − t tp Trong ®ã: - tP : thêi gian chïng øng suÊt (tP=η1/E1 lµ thêi gian trong ®ã øng suÊt gi¶m ®i e lÇn) - E1 : m« ®un ®µn håi cña lß xo - η1: ®é nhít cña chÊt láng chøa trong vËt c¶n - σ0: øng suÊt øng víi khi thêi gian t=0 H×nh 2.8 Sù ph¸t triÓn cña biÕn d¹ng theo thêi gian trong m« h×nh Maxvel NÕu lùc lµ kh«ng ®æi trong c¶ qu¸ tr×nh t¸c dông (σ=const; dσ/dt=0) th× tõ ph¬ng tr×nh sÏ cã ph¬ng tr×nh tõ biÕn cña vËt thÓ ®µn håi-nhít (h×nh 2.8): ε= σ σ + t E1 η1 M« h×nh Maxvel cha thÓ hiÖn mét ®Æc tÝnh cña mÆt ®êng bª t«ng nhùa lµ biÕn d¹ng ®µn håi kh«ng ph¸t sinh ngay sau khi lùc t¸c dông mµ cÇn cã mét kho¶ng thêi gian chËm trÔ ®Ó ph¸t triÓn ®ã lµ tÝnh ®µn håi – chËm cña mÆt ®êng bª t«ng nhùa. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 19 TrÇn Quèc §¹t LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt 2.4.2 M« h×nh Kelvin-Foig¬t¬ M« h×nh Kelvin-Foig¬t¬ cã thÓ thÓ hiÖn ®îc tÝnh ®µn håi-chËm cña vËt liÖu, nã gåm mét lß xo ®µn håi cã m« ®un E2 (vËt thÓ Hook) ghÐp song song víi vËt c¶n cã chøa chÊt láng ®é nhít lµ η2 (vËt thÓ Niut¬n) (h×nh 2.9). Trong m« h×nh nµy øng duÊt tæng céng σ b»ng tæng sè çc øng suÊt σ1, σ2 ph¸t sinh trong lß xo vµ trong vËt c¶n, cßn trÞ sè biÕn d¹ng t¬ng ®èi ε trong c¶ hai yÕu tè Êy ®Òu b»ng nhau. σ = σ1 + σ 2 Vµ ph¬ng tr×nh vi ph©n biÓu thÞ qu¸ tr×nh biÕn d¹ng cña m« h×nh nµy cã d¹ng σ = E2ε + η 2 dε dt Trong ®iÒu kiÖn ®¼ng nhiÖt E2=const; η2=const, gi¶i ph¬ng tr×nh sÏ cã: ε (t ) = e − E2 t η2 E2 t t   1 η2  ε 0 + ∫ σ e dt ÷  ÷ η2 0   víi ε0 lµ biÕn d¹ng ban ®Çu khi t=0 NÕu øng suÊt σ=σ0=const t¸c dông lªn vËt thÓ kh«ng bÞ biÕn d¹ng ban ®Çu, nghÜa lµ ε0=0 th× tõ ph¬ng tr×nh sÏ t×m ®îc quy luËt ph¸t triÓn cña biÕn d¹ng theo thêi gian nh sau (h×nh 2.10): 1 − σ  tch . tr ε = 1 − e E2   ÷ ÷  víi tch.tr lµ thêi gian chËm trÔ cña biÕn d¹ng ®µn håi tch.tr=η2/E2 H×nh 2.9 M« h×nh Kelvin-Foig¬t¬ Trêng §¹i häc GTVT hµ néi H×nh 2.10 Sù ph¸t triÓn cña biÕn d¹ng ®µn håichËm theo thêi gian theo m« h×nh Kelvin- 20 TrÇn Quèc §¹t LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt Foig¬t¬ Thùc tÕ sö dông mÆt ®êng b»ng hçn hîp bª t«ng nhùa cho thÊy tÝnh chÊt biÕn d¹ng cña nã cßn phøc t¹p h¬n nhiÒu; nã bao gåm c¶ biÕn d¹ng ®µn håi, biÕn d¹ng nhít, biÕn d¹ng ®µn håi chËm, biÕn d¹ng dÎo tïy theo ®iÒu kiÖn thêi tiÕt, nhÊt lµ nhiÖt ®é vµ lo¹i bª t«ng nhùa 2.4.3 M« h×nh Burger M« h×nh Burger bao gåm m« h×nh Maxvel ghÐp nèi tiÕp víi m« h×nh Kelvin (h×nh 2.11). BiÕn d¹ng tæng thÓ cña vËt thÓ Burger b»ng tæng céng biÕn d¹ng cña hÖ thèng Maxvel vµ biÕn d¹ng cña hÖ thèng Kelvin. Nh vËy trong suèt c¶ thêi gian t¸c dông lùc, tæng sè biÕn d¹ng ε bao gåm c¶ ba thµng phÇn: biÕn d¹ng ®µn håi, biÕn d¹ng ®µn håi-chËm vµ biÕn d¹ng nhít ®îc biÓu diÔn b»ng c«ng thøc vµ h×nh vÏ 2.12 t − 1 1  tch . tr ε = σ +σ 1 − e E1 E2   1 ÷+ σ t ÷ η1  Trong ®ã: - t : thêi gian t¸c dông cña lùc - tch.tr : thêi gian chËm trÔ trong hÖ thèng Kelvin Quan hÖ cña biÕn d¹ng theo thêi gian trong m« h×nh Burger (h×nh 2.12) cho thÊy r»ng sau khi b¾t ®Çu biÕn d¹ng ë thêi ®iÓm t 1 th× biÕn d¹ng ®µn håi thùc tÕ ®¹t ®îc ngay gi¸ trÞ AB=σ/E1. TiÕp theo biÕn d¹ng nhít cña vËt c¶n cã ®é nhít η1 sÏ ph¸t triÓn dÇn theo thêi gian ®ång thêi lóc Êy biÕn d¹ng ®µn håi cña lß xo cã m« ®un E2 còng b¾t ®Çu ph¸t triÓn, nhng biÕn d¹ng ®µn håi nµy bÞ vËt c¶n cã ®é nhít η2 lµm chËm l¹i. §Õn thêi ®iÓm øng víi ®iÓm C th× biÕn d¹ng ®µn håi cña lß xo E2 ®· ph¸t triÓn xong. TiÕp theo lµ biÕn d¹ng nhít ph¸t triÓn, biÓu diÔn b»ng ®o¹n th¼ng CD cho ®Õn khi b¾t ®Çu dì t¶i (ë ®iÓm D). KÐo dµi ®o¹n DC vµ gÆp AB kÐo dµi t¹i L. §o¹n BL biÓu thÞ gi¸ trÞ cña biÕn d¹ng ®µn håi-chËm trong hÖ thèng Kelvin BL=σ/E2, cßn ®o¹n CC’ lµ b»ng gi¸ trÞ cña biÕn d¹ng nhít (cña vËt c¶n cã ®é nhít η1) cho ®Õn lóc biÕn d¹ng ®µn håi chËm cña hÖ thèng Kelvin ®· ph¸t triÓn xong. H×nh 2.11 M« h×nh lu biÕn Burger Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 21 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t Khi dì t¶i th× biÕn d¹ng nhít sÏ ngõng ph¸t triÓn vµ ë thêi ®iÓm t 2 nµy tæng gi¸ trÞ cña biÕn d¹ng nhít sÏ biÓu thÞ b»ng ®o¹n DM, theo ®Þnh luËt Niut¬n th×: DM = σ ( t2 − t1 ) η1 Khi võa dì t¶i th× biÕn d¹ng ®µn håi ®îc phôc håi ngay tøc kh¾c (®o¹n DF=AB), cßn ®o¹n cong FK biÓu thÞ sù phôc håi cña biÕn d¹ng ®µn håi-chËm. §iÓm K øng víi thêi ®iÓm mÉu ngõng phôc håi biÕn d¹ng, tung ®é cña ®iÓm K biÓu thÞ tæng gi¸ trÞ cña biÕn d¹ng nhít, vµ do ®ã tung ®é cña ®iÓm K sÏ b»ng ®o¹n DM. H×nh 2.12 Ph¸t triÓn biÕn d¹ng theo thêi gian trong m« h×nh lu biÕn Burger 2.4 Ph©n lo¹i bª t«ng nhùa trong x©y dùng ®êng Mçi níc cã sù ph©n lo¹i bª t«ng nhùa cña m×nh, tuy cã sù kh¸c nhau vÒ h×nh thøc ph©n lo¹i nhng nãi chung còng gièng nhau ë nh÷ng néi dung chÝnh trong quan ®iÓm ph©n lo¹i ®ã lµ: çch phèi hîp vËt liÖu, çch chÕ t¹o vµ thi c«ng, ph¹m vi ¸p dông,... 2.4.1 Ph©n lo¹i bª t«ng nhùa ë ViÖt Nam Theo çc tiªu chuÈn thi c«ng vµ nghiÖm thu mÆt ®êng bª t«ng nhùa hiÖn nay ë ViÖt Nam 22TCN 249-90 vµ 22TCN 249-98 th× cã thÓ ph©n lo¹i bª t«ng nhùa nh sau: 1. Theo nhiệt độ khi rải: + Bê tông nhựa rải nóng: được chế tạo ở 140 - 170 0C, nhiệt độ lúc rải không được dưới 100 - 1200C. Thường dùng nhựa đặc chế tạo từ dầu mỏ có độ kim lún 40/60, 60/90 hoặc 90/130 để chế tạo loại này. Cường độ của BTN rải nóng hình thành rất nhanh. Sau khi lu lèn xong, mặt đường nguội xuống bằng nhiệt độ không khí là xem như cơ bản đã hình thành Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 22 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t + Bê tông nhựa rải ấm: được chế tạo ở nhiệt độ 110 - 130 0C, nhiệt độ lúc rải không dưới 60 - 800C. Thường dùng nhựa đặc chế tạo từ dầu mỏ có độ kim lún 200/300, 130/200 hoặc nhựa lỏng có tốc độ đông đặc trung bình với độ nhớt C605 là 130/200. Tốc độ hình thành cường độ của BTN ấm có thể thay đổi từ vài giờ đến 15-20 ngày đêm, tuỳ thuộc vào loại nhựa và bột khoáng sử dụng, vào điều kiện thời tiết, nhiệt độ hỗn hợp lúc rải và thành phần, mật độ xe chạy trên đường. Tuy nhiên BTN rải ấm có ưu điểm là có thể thi công trong lúc thời tiết lạnh, cự ly chuyên chở xa hơn BTN rải nóng. + Bê tông nhựa rải nguội: chế tạo ở nhiệt độ 110 - 120 0C. Thường dùng nhựa lỏng có tốc độ tốc độ đông đặc trung bình với độ nhớt C605 là 70/130 hay nhựa đặc pha dầu. Nhiệt độ lức rải của loại này bằng nhiệt độ không khí, khoảng 250C. Có thể cất giữ BTN nguội ở kho bãi từ 4 - 8 tháng. Thời gian hình thành cường độ của mặt đường BTN rải nguội rất chậm, có thể từ 20 - 40 ngày đêm tuỳ thuộc vào loại nhựa và bột khoáng sử dụng, vào điều kiện thời tiết và thành phần, mật độ xe chạy trên đường. * Do sử dụng nhựa đặc, có độ kim lún thấp nên độ dính bám của nhựa với đá lớn. Do vậy BTN rải nóng có cường độ cao nhất, tiếp đến là BTN rải ấm và cuối cùng là BTN rải nguội. BTN rải nóng được sử dụng làm lớp mặt trên hay dưới của mặt đường cấp cao. BTN rải nguội, ấm chỉ được sử dụng làm lớp dưới trong tầng mặt của các loại mặt đường cấp cao hay làm lớp mặt trên trong của mặt đường đường cấp thấp hơn. BTN nguội thường hay sử dụng hơn cả trong việc duy tu, sửa chữa mặt đường nhựa. 2. Theo độ rỗng còn dư : phân làm hai loại (theo 22 TCN 249 - 98) + BTN chặt: có độ rỗng còn dư từ 3 - 6% thể tích. Trong thành phần bắt buộc phải có bột khoáng. + BTN rỗng: có độ rỗng còn dư từ >6% đến 10% thể tích. Trong thành phần của hỗn hợp thường không có bột khoáng hoặc bột khoáng chỉ chiếm dưới 4%. Loại BTN rỗng chỉ dùng cho lớp dưới của mặt đường BTN hai lớp hoặc làm lớp móng 3. Theo hàm lượng đá dăm: đá dăm là những viên đá có d > 5 mm * Theo qui trình 22 TCN 22-90: BTN được phân ra các loại: + Bê tông nhựa nhiều đá dăm (ký hiệu BTN loại A): khi hàm lượng đá dăm chiếm từ 50-65% khối lượng đá dăm. + Bê tông nhựa vừa đá dăm (ký hiệu B): khi hàm lượng đá dăm chiếm từ 35 50% khối lượng. + Bê tông nhựa ít đá dăm (ký hiệu C): khi hàm lượng đá dăm chiếm từ 20 35% khối lượng Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 23 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t + Bê tông nhựa cát xay (ký hiệu D): khi cỡ hạt 1.25 - 5 mm chiếm không dưới 33% khối lượng + Bê tông nhựa cát thiên nhiên: khi cỡ hạt 1.25 - 5 mm chiếm không dưới 14% khối lượng ở vùng khí hậu nóng, ít mưa và khi có nhiều xe nặng chạy nên dùng BTN nhiều đá dăm. Trái lại, ở vùng nhiều mưa nên dùng loại ít đá dăm. * Theo qui trình 22 TCN 249-98: tất cả các loại BTN được dùng đều là loại nhiều đá dăm nên không phân loại theo tiêu chuẩn hàm này. 4. Theo chất lượng của vật liệu khoáng chất và các chỉ tiêu cơ lý của BTN: * Theo qui trình 22 TCN 22-90: BTN được phân ra 4 loại: + BTN loại I + BTN loại II + BTN loại III + BTN loại IV Trong đó BTN loại III, loại IV chỉ được sử dụng làm lớp mặt cho đường cấp 60 trở xuống hay làm móng đường cấp cao hơn. * Theo qui trình 22 TCN 249-98: Chỉ phân làm hai loại + BTN loại I + BTN loại II Trong đó BTN loại II chỉ được sử dụng làm lớp mặt cho đường cấp 60 trở xuống hay làm móng đường cấp cao hơn. 5. Theo cỡ hạt lớn nhất danh định của cấp phối đá (tương ứng với cỡ sàng tròn tiêu chuẩn mà cỡ sàng nhỏ hơn ngay sát dưới nó có lượng sót tích luỹ lớn hơn 5%), BTN phân làm 4 loại: + BTN hạt lớn: cỡ hạt lớn nhất danh định 40 mm hoặc 31.5 mm. + BTN hạt trung: cỡ hạt lớn nhất danh định 25 mm hoặc 20 mm. + BTN hạt mịn: cỡ hạt lớn nhất danh định 15 mm hoặc 10 mm. + BTN cát: cỡ hạt lớn nhất danh định 5 mm. Theo thứ tự trên xuống, thì BTN hạt thô có cường độ lớn nhất, tiếp đến là BTN hạt trung, cuối cùng là BTN hạt mịn. Bởi vì khi cấp phối có cốt liệu chủ yếu to thì hệ số ma sát sẽ tăng lên, do vậy mô đuyn đàn hồi càng cao. BTN hạt thô thường là BTN rỗng, không có hoặc có rất ít bột khoáng, dùng ít nhựa nên giá thành hạ và bề mặt có đủ độ gồ ghề để dính bám với lớp rải trên nó. Còn BTN hạt mịn là loại BTN chặt nên có bề mặt kín, chặt chẽ nhất, chống hao mòn tốt hơn hai loại hạt thô và hạt trung. Do vậy thường dùng Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 24 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t BTN mịn làm lớp mặt trên cùng, BTN thô dùng làm lớp dưới trong mặt đường BTN hai lớp gồm BTN hạt thô và BTN hạt mịn. BTN hạt trung có thể là loại BTN chặt hay BTN rỗng. Nó có tính chất trung gian giữa hai loại trên nên có thể làm lớp mặt trên hay lớp dưới của lớp BTN mịn. 6. Theo biện pháp thi công: 2 loại + Bê tông nhựa không cấn lu lèn: bê tông nhựa đúc (gussasphalt, mastic asphalt) đây là loại vật liệu đang được nghiên cứu áp dụng ở nước ta, nó có ưu điểm là có cường độ cao, không cần phải lu lèn, nhưng có nhược điểm là giá thành đắt và công nghệ chế tạo, thi công còn mới mẻ. Loại vật liệu này rất phổ biến ở Đức, Pháp, Anh, Hà Lan, Đài Loan, ... + Bê tông nhựa thông thường cần phải lu lèn chặt: là các loại bê tông nhựa cần lu lèn (Hot mix asphalt) 7. Theo phạm vi sử dụng : + Bê tông nhựa thông thường: Được dùng làm lớp mặt của mặt đường làm mới hoặc mặt đường nâng cấp + Bê tông nhựa găm đá: Găm các cốt liệu cỡ trung bình 10/14 hoặc lớn 12/16 rất cứng, nhám vào trong hỗn hợp nhựa nóng, nhiều nhựa để nâng cao độ nhám của mặt đường + Bê tông nhựa cho mặt đường ít xe chạy: Thường dùng cho những đường có lượng giao thông 6 - 10 3-9 1,5 0,70 0,6 Ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm Quy tr×nh thÝ nghiÖm bª t«ng nhùa 22TCN 62-84 B¶ng 2.4 Yªu cÇu vÒ çc chØ tiªu kü thuËt cña bª t«ng nhùa Polyme (22TCN356 -06) Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 31 TrÇn Quèc §¹t LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TT ChØ tiªu 1 Sè chµy ®Çm 2 §é æn ®Þnh ë 600C, kN Ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm 75 x 2 AASHTO T245-97(2001) - Líp mÆt trªn min. 12 - Líp mÆt díi min. 10 3 §é dÎo, mm 4 §é æn ®Þnh cßn l¹i (sau khi ng©m mÉu ë 600C trong 24 giê) so víi ®é æn ®Þnh ban ®Çu, % 5 §é rçng d bª t«ng nhùa polime, % 6 §é rçng cèt liÖu (t¬ng øng víi ®é rçng d 4%), % 3-6 min. 85 3-6 - Cì h¹t danh ®Þnh lín nhÊt 9,5 mm min. 15 - Cì h¹t danh ®Þnh lín nhÊt 12,5 mm min. 14 7 Quy ®Þnh Cì h¹t danh ®Þnh lín nhÊt 19 mm AASHTO T 269-97 (98) min. 13 §é s©u vÖt h»n b¸nh xe, mm (cha b¾t buéc) (1 trong çc ph¬ng ph¸p thö sau) - ThiÕt bÞ APA -Asphalt Pavement Analizer (8000 chu kú, 0,7 Mpa, 60 0 C) max. 8 - ThiÕt bÞ HWTD - Hamburg Wheel Tracking Device (20000 chu kú, 0,7 Mpa, 50 0C ) max. 10 - ThiÕt bÞ FRT- French Rutting Tester (30000 chu kú, 0,7 Mpa, 60 0 C) max. 10 2.5.2 ë Mü B¶ng 2.5 Yªu cÇu vÒ çc chØ tiªu kü thuËt cña bª t«ng nhùa ë Mü Ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ hçn Cêng ®é xe lín Cêng ®é xe trung Cêng ®é xe bÐ b×nh hîp bª t«ng nhùa Min Max Min Max Min Max A/ Masshall + Sè có ®Ëp vµo mçi ®Çu cña mÉu khi chç bÞ mÉu 75 50 35 thÝ nghiÖm 1) §é æn ®Þnh (®é bÒn) lbs. 750 500 500 2) §é dÎo (flow), 0,01in 8 16 8 18 8 20 Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 32 TrÇn Quèc §¹t LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt Ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa 3) §é rçng, % :: Líp mÆt Líp bª t«ng nhùa çt Líp mãng 4) §é rçng cña cèt liÖu kho¸ng vËt, % 5) Dung träng B/ Hubbard-Field 1) §é æn ®Þnh (®é bÒn),lbs. mÉu d = 2 in mÉu d = 6 in 2) §é rçng, % 3) §é ng©m níc 4) Dung träng C/ HVeem 1) Sè ®o trªn thiÕt bÞ ®o ®é bÒn (®é æn ®Þnh) 2) Sè ®o trªn thiÕt bÞ ®o ®é kÕt dÝnh 3) §é tr¬ng në, in 4) §é rçng Cêng ®é xe lín Min 3 3 3 Max Cêng ®é xe trung b×nh Min Max Cêng ®é xe bÐ Min 5 3 5 3 5 3 5 3 8 3 8 3 Tuú theo cì h¹t lín nhÊt cña hçn hîp mµ lÊy theo ®å thÞ quy ®Þnh Max 5 5 8 2000 3500 2 6000 5 1200 2500 2 2000 6000 5 1200 2 2000 5 37 - 35 - 30 - 50 - 50 - 50 - 4 0,3 - 4 0,3 - 4 0,3 - 2.6 çc ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh çc chØ tiªu c¬ häc cña bª t«ng nhùa Nh ®· tr×nh bµy ë trªn, cêng ®é cña bª t«ng nhùa ®îc h×nh thµnh trªn c¬ së nguyªn lý h×nh thµnh cêng ®é cña hçn hîp vËt liÖu theo nguyªn t¾c cÊp phèi víi chÊt kÕt dÝnh lµ nhùa ®êng vµ phô thuéc vµo cÊu tróc cña bª t«ng nhùa, cÊu tróc nµy phô thuéc vµo tÝnh chÊt vµ hµm lîng cña çc thµnh phÇn cÊu thµnh, vµo sù ph©n bè ®Òu ®Æn çc cì h¹t vµ nhùa ®êng, vµo chÊt lîng qu¸ tr×nh chÕ t¹o hçn hîp, ®Æc biÖt lµ chÕ ®é nhiÖt vµ ®é chÆt cña bª t«ng nhùa. Nh vËy, ®Ó líp mÆt bª t«ng nhùa cã chÊt lîng tèt, ®ñ cêng ®é, æn ®Þnh, ®¸p øng ®îc yªu cÇu sö dông díi t¸c dông cña t¶i träng xe vµ çc ®iÒu kiÖn khÝ hËu m«i trêng, yªu cÇu hçn hîp bª t«ng nhùa vµ kÕt cÊu mÆt ®êng ph¶i ®îc thiÕt kÕ hîp lý dùa trªn çc ®Æc tÝnh c¬ häc cña bª t«ng nhùa. HiÖn cã nhiÒu ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh çc chØ tiªu c¬ häc cña bª t«ng nhùa, trong ®ã hÇu hÕt çc thÝ nghiÖm dùa trªn çc m« h×nh c¬ häc mang tÝnh lý thuyÕt, sè cßn l¹i cã tÝnh chÊt kinh nghiÖm x¸c ®Þnh çc chØ tiªu mang tÝnh mÆc ®Þnh kh«ng theo m« h×nh tÝnh to¸n lý thuyÕt nµo. Cã nhiÒu çch ph©n lo¹i çc ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm kh¸c nhau dùa trªn nh÷ng tiªu chÝ kh¸c nhau, trong ®ã ph¶i kÓ ®Õn mét sè çch ph©n lo¹i chñ yÕu sau: 2.6.1. Ph©n lo¹i theo môc ®Ých sö dông Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 33 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t Theo çch ph©n lo¹i nµy, çc ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm ®îc ph©n thµnh çc nhãm theo môc ®Ých sö dông: 1. Çc ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm sö dông trong thiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa Môc ®Ých cña viÖc thiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa lµ lùa chän tû lÖ phèi hîp çc lo¹i cèt liÖu vµ nhùa ®êng hîp lý ®Ó t¹o ra bª t«ng nhùa cã çc chØ tiªu kü thuËt tho¶ m·n yªu cÇu, nh»m t¹o nªn mét kÕt cÊu mÆt ®êng cã ®ñ cêng ®é, æn ®Þnh trong qu¸ tr×nh khai th¸c. Hçn hîp bª t«ng nhùa ®îc thiÕt kÕ ph¶i tho¶ m·n 2 yÕu tè c¬ b¶n sau: - YÕu tè vÒ ®Æc tÝnh thÓ tÝch: Bao gåm çc chØ tiªu ®é rçng d, ®é rçng cèt liÖu, ®é rçng lÊp ®Çy nhùa cña hçn hîp bª t«ng nhùa. Çc gi¸ trÞ nµy ph¶i n»m trong giíi h¹n quy ®Þnh ®¶m b¶o líp bª t«ng nhùa cã kh¶ n¨ng chèng biÕn d¹ng, chèng ch¶y nhùa díi t¸c ®éng cña t¶i träng xe vµ yÕu tè nhiÖt ®é m«i trêng, h¹n chÕ sù x©m nhËp cña níc vµo hçn hîp trong qu¸ tr×nh khai th¸c. - YÕu tè vÒ ®Æc tÝnh c¬ häc : Bao gåm çc chØ tiªu liªn quan ®Õn chÊt lîng cèt liÖu vµ çc chØ tiªu liªn quan ®Õn cêng ®é cña hçn hîp bª t«ng nhùa sau khi ®Çm nÐn nh»m ®¶m b¶o cho kÕt cÊu líp bª t«ng nhùa cã ®ñ cêng ®é sau khi x©y dùng. Trªn thÕ giíi hiÖn nay cã nhiÒu ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa, cã thÓ kÓ ®Õn lµ: - Ph¬ng ph¸p cêng ®é cña Liªn X« (cò). - Ph¬ng ph¸p Hubbard-Field - Ph¬ng ph¸p Hveem. - Ph¬ng ph¸p Marshall. - Ph¬ng ph¸p Superpave. Nh×n chung, çc ph¬ng ph¸p nµy ®Òu dùa trªn yÕu tè vÒ ®Æc tÝnh thÓ tÝch nªu trªn khi thiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa. Sù kh¸c nhau chñ yÕu lµ vÒ yÕu tè ®Æc tÝnh c¬ häc, bao gåm ph¬ng ph¸p thö, thiÕt bÞ thÝ nghiÖm, tiªu chuÈn ®¸nh gi¸ kh¸c nhau nhng nh»m môc ®Ých chung lµ ®a ra mét hçn hîp bª t«ng nhùa tho¶ m·n çc yªu cÇu kü thuËt. a) Theo ph¬ng ph¸p cêng ®é cña Liªn X« (cò) Theo ph¬ng ph¸p nµy, cÇn ph¶i thùc hiÖn çc thÝ nghiÖm sau: − ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh cêng ®é chÞu nÐn cña mÉu h×nh trô ë nhiÖt ®é 20oC vµ 50oC. − ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh hÖ sè æn ®Þnh níc. − ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh hÖ sè æn ®Þnh nhiÖt. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 34 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t Theo quy ®Þnh, bª t«ng nhùa ph¶i cã cêng ®é chÞu nÐn, hÖ sè æn ®Þnh níc, hÖ sè æn ®Þnh nhiÖt lín h¬n gi¸ trÞ yªu cÇu. b) Theo ph¬ng ph¸p Hveem Theo ph¬ng ph¸p nµy, cÇn ph¶i thùc hiÖn çc thÝ nghiÖm sau: − ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®é æn ®Þnh Hveem. − ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®é tr¬ng në Hveem. Theo quy ®Þnh, bª t«ng nhùa ph¶i cã ®é æn ®Þnh Hveem lín h¬n gi¸ trÞ yªu cÇu, ®é tr¬ng në Hveem nhá h¬n gi¸ trÞ yªu cÇu. §é æn ®Þnh Hveem, ®é tr¬ng në Hveem ®îc sö dông ®Ó x¸c ®Þnh hµm lîng nhùa tèi u trong hçn hîp bª t«ng nhùa. c) Theo ph¬ng ph¸p Marshall Theo ph¬ng ph¸p nµy, cÇn ph¶i thùc hiÖn çc thÝ nghiÖm sau: − ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®é æn Marshall. − ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®é æn ®Þnh Marshall cßn l¹i. − ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®é dÎo Marshall. Theo quy ®Þnh, bª t«ng nhùa ph¶i cã ®é æn ®Þnh Marshall, ®é æn ®Þnh Marshall cßn l¹i lín h¬n gi¸ trÞ yªu cÇu; ®é dÎo n»m trong ph¹m vi cho phÐp. §é æn Marshall, ®é æn ®Þnh Marshall cßn l¹i, ®é dÎo Marshall ®îc sö dông ®Ó x¸c ®Þnh hµm lîng nhùa tèi u trong hçn hîp bª t«ng nhùa. d) Theo ph¬ng ph¸p Superpave Ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa theo Superpave bao gåm ba møc ®é thiÕt kÕ riªng biÖt ®ã lµ: - Møc 1: øng víi lîng giao th«ng thiÕt kÕ ESAL ≤ 106 - Møc 2: øng víi lîng giao th«ng thiÕt kÕ 106 ≤ ESAL ≤ 107 - Møc 3: øng víi lîng giao th«ng thiÕt kÕ ESAL >107 Néi dung thiÕt kÕ ë møc 1: Bao gåm viÖc lùa chän vËt liÖu vµ tÝnh to¸n tû lÖ phèi hîp çc lo¹i vËt liÖu ®Ó hçn hîp sau khi ®Çm nÐn tho¶ m·n çc ®Æc tÝnh thÓ tÝch. Néi dung thiÕt kÕ ë møc 2: Sau khi hoµn tÊt çc néi dung ®· thùc hiÖn nh ë møc 1, tiÕn hµnh çc thÝ nghiÖm trªn mÉu bª t«ng nhùa ®Ó íc tÝnh vµ dù b¸o kh¶ n¨ng lµm viÖc thùc tÕ cña mÆt ®êng. Çc ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh çc ®Æc tÝnh c¬ häc cña bª t«ng nhùa cÇn thùc hiÖn ë møc 2 bao gåm: − ThÝ nghiÖm c¾t t¶i träng trïng phôc víi tû lÖ øng suÊt kh«ng ®æi. − ThÝ nghiÖm c¾t t¶i träng trïng phôc ë chiÒu cao kh«ng ®æi. − ThÝ nghiÖm c¾t ®¬n gi¶n ë chiÒu cao kh«ng ®æi. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 35 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t Néi dung thiÕt kÕ ë møc 3: Sau khi hoµn tÊt çc néi dung ®· thùc hiÖn nh ë møc 1, tiÕn hµnh çc thÝ nghiÖm trªn mÉu bª t«ng nhùa ®Ó íc tÝnh vµ dù b¸o kh¶ n¨ng lµm viÖc thùc tÕ cña mÆt ®êng. Çc ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh çc ®Æc tÝnh c¬ häc cña bª t«ng nhùa cÇn thùc hiÖn ë møc 3 bao gåm: − ThÝ nghiÖm c¾t t¶i träng trïng phôc víi tû lÖ øng suÊt kh«ng ®æi. − ThÝ nghiÖm c¾t t¶i träng trïng phôc ë chiÒu cao kh«ng ®æi. − ThÝ nghiÖm c¾t ®¬n gi¶n ë chiÒu cao kh«ng ®æi. − ThÝ nghiÖm kÐo gi¸n tiÕp t¶i träng trïng phôc. − ThÝ nghiÖm biÕn d¹ng mét trôc. 2. Çc ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm sö dông trong thiÕt kÕ kÕt cÊu mÆt ®êng bª t«ng nhùa a) Theo tiªu chuÈn 22TCN 211-06 Tiªu chuÈn 22TCN 211-06 tÝnh to¸n kÕt cÊu mÆt ®êng bª t«ng nhùa trªn c¬ së lý thuyÕt ®µn håi theo 3 ®iÒu kiÖn giíi h¹n: − − − TÝnh to¸n cêng ®é theo tiªu chuÈn ®é lón ®µn håi. TÝnh to¸n cêng ®é theo ®iÒu kiÖn trît trong nÒn ®Êt vµ trong çc líp vËt liÖu kÐm dÝnh. TÝnh to¸n cêng ®é theo tiªu chuÈn chÞu kÐo uèn trong çc líp vËt liÖu liÒn khèi. §Ó thiÕt kÕ kÕt cÊu mÆt ®êng bª t«ng nhùa theo 22TCN 211-06, ®èi víi vËt liÖu bª t«ng nhùa, cÇn ph¶i thùc hiÖn çc thÝ nghiÖm sau: − ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh m« ®un ®µn håi sö dông t¶i träng tÜnh trªn mÉu h×nh trô ë çc nhiÖt ®é: + 300C khi tÝnh theo tiªu chuÈn ®é lón ®µn håi. + 600C khi tÝnh theo ®iÒu kiÖn trît. + 150C khi tÝnh theo tiªu chuÈn chÞu kÐo uèn. − − ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh cêng ®é kÐo uèn giíi h¹n trªn mÉu h×nh dÇm ë nhiÖt ®é 10÷15oC. ThÝ nghiÖm c¾t mÉu h×nh trô trßn x¸c ®Þnh lùc dÝnh ®¬n vÞ. b) Theo tiªu chuÈn AASHTO (22TCN 274-01) Ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ kÕt cÊu mÆt ®êng bª t«ng nhùa theo tiªu chuÈn AASHTO ®· ®îc viÖt ho¸ cho phï hîp víi ®iÒu kiÖn ViÖt Nam (theo 22TCN 274-01), hiÖn nay, tiªu chuÈn nµy ®ang ®îc ¸p dông thö nghiÖm. §Ó thiÕt kÕ kÕt cÊu mÆt ®êng bª t«ng nhùa theo AASHTO (22TCN 274-01), ®èi víi vËt liÖu bª t«ng nhùa, cÇn ph¶i thùc hiÖn thÝ nghiÖm kÐo gi¸n tiÕp t¶i träng trïng phôc ®Ó x¸c ®Þnh m« ®un ®µn håi. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 36 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t c) Theo nguyªn lý c¬ häc-thùc nghiÖm Víi sù tµi trî cña hiÖp héi AASHTO vµ Côc §êng bé liªn bang Mü FHWA, dù ¸n nghiªn cøu NCHRP (National Cooperative Highway Research Program) ®· ®îc triÓn khai vµ ®· ban hµnh b¸o ço cuèi cïng vµo th¸ng 3/2004 trªn c¬ së x©y dùng hoµn chØnh mét híng dÉn thiÕt kÕ cho kÕt cÊu mÆt ®êng x©y dùng míi vµ x©y dùng n©ng cÊp c¶i t¹o theo nguyªn lý c¬ häc-thùc nghiÖm. Ngoµi Mü vµ çc níc ph¬ng T©y, Nga vµ Trung Quèc tríc ®©y ®· tõng sö dông nh÷ng lý thuyÕt, quan ®iÓm riªng trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ kÕt cÊu mÆt ®êng còng nh trong c«ng nghÖ x©y dùng ®êng bé, còng ®· cËp nhËt vµ héi nhËp nhiÒu víi thÕ giíi trong lÜnh vùc nµy, trong ®ã çc ®Æc tÝnh vÒ biÕn d¹ng vÜnh cöu vµ nøt mái còng ®· ®îc ®Ò cËp vµ bæ sung vµo trong ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ mÆt ®êng vµ ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa. Trong ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ theo nguyªn lý c¬ häc-thùc nghiÖm cã sö dông nh÷ng t¬ng quan thùc nghiÖm cña ®Æc tÝnh biÕn d¹ng vÜnh cöu vµ nøt mái dùa trªn nh÷ng kÕt qu¶ thÝ nghiÖm çc ®Æc tÝnh biÕn d¹ng vÜnh cöu vµ nøt mái cña bª t«ng nhùa. Theo ph¬ng ph¸p nµy, cÇn thùc hiÖn nh÷ng thÝ nghiÖm sau: • ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®Æc tÝnh biÕn d¹ng vÜnh cöu: - ThÝ nghiÖm tõ biÕn mét trôc vµ thÝ nghiÖm tõ biÕn 3 trôc. - ThÝ nghiÖm t¶i träng trïng phôc mét trôc vµ 3 trôc. - ThÝ nghiÖm theo ph¬ng ®êng kÝnh. - ThÝ nghiÖm c¾t xo¾n trªn mÉu h×nh trô lâi rçng. - Çc thÝ nghiÖm m« pháng. • ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®Æc tÝnh mái: - ThÝ nghiÖm theo ph¬ng däc trôc. - ThÝ nghiÖm 3 trôc. - ThÝ nghiÖm theo ph¬ng ®êng kÝnh. - ThÝ nghiÖm uèn dÇm gi¶n ®¬n. - ThÝ nghiÖm uèn dÇm trªn bÖ ®ì. - Çc thÝ nghiÖm m« pháng. • ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®Æc tÝnh nøt do nhiÖt ®é thÊp: - ThÝ nghiÖm kÐo trùc tiÕp víi tèc ®é kh«ng ®æi. - ThÝ nghiÖm kÐo tõ biÕn. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 37 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t - ThÝ nghiÖm theo ph¬ng ®êng kÝnh. - ThÝ nghiÖm uèn dÇm. - ThÝ nghiÖm h¹n chÕ øng suÊt nhiÖt. - ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh hÖ sè gi·n në nhiÖt. 2.6.2. Ph©n lo¹i theo h×nh d¹ng mÉu thÝ nghiÖm Theo çch ph©n lo¹i nµy, çc ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm ®îc ph©n thµnh çc nhãm: - ThÝ nghiÖm trªn mÉu h×nh trô trßn. - ThÝ nghiÖm trªn mÉu h×nh dÇm. - ThÝ nghiÖm m« pháng. 2.6.3. Ph©n lo¹i theo t¶i träng thÝ nghiÖm Theo çch ph©n lo¹i nµy, çc ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm ®îc ph©n thµnh çc nhãm: - ThÝ nghiÖm sö dông t¶i träng tÜnh. - ThÝ nghiÖm sö dông t¶i träng trïng phôc. 2.6.4. Ph©n lo¹i theo m« h×nh thÝ nghiÖm Theo çch ph©n lo¹i nµy, çc ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm ®îc ph©n thµnh çc nhãm: - ThÝ nghiÖm theo mét m« h×nh c¬ häc nµo ®ã. - ThÝ nghiÖm mang tÝnh kinh nghiÖm. NhËn xÐt vÒ u, nhîc ®iÓm cña çc çch ph©n lo¹i: Çch ph©n lo¹i theo môc ®Ých sö dông cã u ®iÓm lµ ph©n chia çc ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm theo tõng môc ®Ých sö dông. Tuy nhiªn, theo çch ph©n lo¹i nµy, cã nhiÒu ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm lÆp ®i lÆp l¹i trong nh÷ng môc ®Ých sö dông kh¸c nhau vµ cã mét sè ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm kh«ng ®îc xÕp vµo mét nhãm nµo. Çch ph©n lo¹i theo h×nh d¹ng mÉu thÝ nghiÖm, ph©n lo¹i theo t¶i träng thÝ nghiÖm vµ ph©n lo¹i theo m« h×nh thÝ nghiÖm lµ çc çch ph©n lo¹i tæng quan, çc ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm ®îc ph©n thµnh nh÷ng nhãm lín gåm nhiÒu ph¬ng ph¸p kh¸c nhau. Nh vËy, çc çch ph©n lo¹i trªn mÆc dï cã nh÷ng u ®iÓm riªng nhng vÉn cã nh÷ng tån t¹i do chØ dùa trªn mét tiªu chÝ cô thÓ. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 38 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t 2.7. NhËn xÐt Bª t«ng nhùa lµ lo¹i vËt liÖu ®îc sö dông rÊt phæ biÕn trong x©y dùng ®êng « t« vµ ®êng s©n bay do nh÷ng u ®iÓm næi tréi so víi çc lo¹i vËt liÖu kh¸c. Bª t«ng nhùa lµ lo¹i vËt liÖu cã tÝnh chÊt phøc t¹p lµ ®µn-nhít-dÎo. §Æc tÝnh biÕn d¹ng cña bª t«ng nhùa cã thÓ ®îc thÓ hiÖn b»ng m« h×nh Maxvel, m« h×nh Kelvin hoÆc m« h×nh Buger; trong ®ã m« h×nh Buger lµ phï hîp nhÊt víi ®iÒu kiÖn lµm viÖc thùc tÕ cña mÆt ®êng bª t«ng nhùa. Cêng ®é cña bª t«ng nhùa ®îc h×nh thµnh trªn c¬ së nguyªn lý h×nh thµnh cêng ®é cña hçn hîp vËt liÖu theo nguyªn t¾c cÊp phèi víi chÊt kÕt dÝnh lµ nhùa ®êng vµ phô thuéc vµo cÊu tróc cña bª t«ng nhùa; cÊu tróc nµy phô thuéc vµo tÝnh chÊt vµ hµm lîng cña çc thµnh phÇn cÊu thµnh, vµo sù ph©n bè ®Òu ®Æn çc cì h¹t vµ nhùa ®êng, vµo chÊt lîng kü thuËt trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o hçn hîp, ®Æc biÖt lµ chÕ ®é nhiÖt vµ ®é chÆt chÆt cña bª t«ng nhùa. Cã nhiÒu ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh çc chØ tiªu c¬ häc cña bª t«ng nhùa vµ ®îc ph©n lo¹i dùa theo nhiÒu tiªu chÝ kh¸c nhau. Trong luËn ¸n nµy, ®Ò xuÊt ph©n lo¹i çc ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm thµnh çc nhãm sau: - ThÝ nghiÖm theo ph¬ng ®êng kÝnh trªn mÉu h×nh trô trßn. - ThÝ nghiÖm däc trôc trªn mÉu h×nh trô trßn. - ThÝ nghiÖm 3 trôc trªn mÉu h×nh trô trßn. - ThÝ nghiÖm c¾t. - ThÝ nghiÖm trªn mÉu h×nh dÇm. - ThÝ nghiÖm mang tÝnh kinh nghiÖm. - ThÝ nghiÖm m« pháng. ViÖc nghiªn cøu, ph©n tÝch ®Çy ®ñ çc ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ thµnh phÇn hçn hîp, çc ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh çc chØ tiªu c¬ häc cña bª t«ng nhùa hiÖn ®ang sö dông ë ViÖt Nam vµ trªn thÕ giíi ®Ó kiÕn nghÞ ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ thµnh phÇn hçn hîp thÝch hîp nhÊt ë ViÖt Nam hiÖn nay lµ rÊt cÇn thiÕt. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 39 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t ch¬ng 3 – Çc ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ thµnh phÇn hçn hîp bª t«ng nhùa 3.1 C¬ së lý thuyÕt chung cña çc ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ Môc ®Ých cña viÖc thiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa lµ lùa chän tû lÖ phèi hîp çc lo¹i cèt liÖu vµ nhùa ®êng hîp lý ®Ó t¹o ra bª t«ng nhùa cã çc chØ tiªu kü thuËt tho¶ m·n yªu cÇu, nh»m t¹o nªn mét kÕt cÊu mÆt ®êng cã ®ñ cêng ®é, æn ®Þnh trong qu¸ tr×nh khai th¸c. ThiÕt kÕ thµnh phÇn bª t«ng nhùa thùc chÊt lµ thiÕt kÕ thµnh phÇn cÊp phèi h¹t vµ x¸c ®Þnh hµm lîng nhùa cña bª t«ng nhùa sao cho ®¸p øng ®îc çc yªu cÇu sö dông. CÊp phèi cña hçn hîp cµng chÆt th× cµng cã nhiÒu diÖn tiÕp xóc gi÷a çc h¹t, do ®ã lùc néi ma s¸t vµ lùc dÝnh cµng lín. Ngoµi ra cÊp phèi h¹t cµng chÆt th× cµng tèn Ýt nhùa, gi¶m ®îc lîng nhùa tù do. Nguyªn t¾c thiÕt kÕ thµnh phÇn bª t«ng nhùa: ph¶i ®¶m b¶o sao cho cÊp phèi cña cèt liÖu kho¸ng vËt ®¹t ®îc ®é chÆt lín nhÊt vµ hçn hîp bª t«ng nhùa cã ®é rçng cßn d ®¹t ®îc theo qui ®Þnh. Hçn hîp bª t«ng nhùa ®îc thiÕt kÕ ph¶i tho¶ m·n 2 yÕu tè c¬ b¶n sau: - YÕu tè vÒ ®Æc tÝnh thÓ tÝch: Bao gåm çc chØ tiªu ®é rçng d, ®é rçng cèt liÖu, ®é rçng lÊp ®Çy nhùa cña hçn hîp bª t«ng nhùa. Çc gi¸ trÞ nµy ph¶i n»m trong giíi h¹n quy ®Þnh ®¶m b¶o líp bª t«ng nhùa cã kh¶ n¨ng chèng biÕn d¹ng, chèng ch¶y nhùa díi t¸c ®éng cña t¶i träng xe vµ yÕu tè nhiÖt ®é m«i trêng, h¹n chÕ sù x©m nhËp cña níc vµo hçn hîp trong qu¸ tr×nh khai th¸c. - YÕu tè vÒ ®Æc tÝnh c¬ häc : Bao gåm çc chØ tiªu liªn quan ®Õn chÊt lîng cèt liÖu vµ çc chØ tiªu liªn quan ®Õn cêng ®é cña hçn hîp bª t«ng nhùa sau khi ®Çm nÐn nh»m ®¶m b¶o cho kÕt cÊu líp bª t«ng nhùa cã ®ñ cêng ®é sau khi x©y dùng. ThiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa gåm ba bíc: o X¸c ®Þnh chÊt lîng cña çc vËt liÖu cÊu thµnh bª t«ng nhùa gåm ®¸ çc cì, çt, bét kho¸ng vµ nhùa, sao cho phï hîp víi çc chØ tiªu c¬ lý yªu cÇu cña mçi lo¹i. o X¸c ®Þnh nªn chän lo¹i bª t«ng nhùa nµo cho phï hîp víi ®iÒu kiÖn xe ch¹y (lu lîng, thµnh phÇn xe), ®iÒu kiÖn khÝ hËu ®Þa ph¬ng, vÞ trÝ cña líp bª t«ng nhùa trong kÕt cÊu ¸o ®êng,... o ThiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa gåm tÝnh to¸n çc thµnh phÇn h¹t; s¬ bé chän lîng nhùa theo b¶ng tham kh¶o; lµm çc mÉu x¸c ®Þnh çc chØ tiªu trong phßng thÝ nghiÖm. Víi nh÷ng lîng nhùa kh¸c nhau cho cïng mét cÊp phèi hçn hîp ®· chän, tÝnh to¸n, thÝ nghiÖm ®Ó x¸c ®Þnh hµm lîng nhùa tèi u. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 40 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t 3.1.1 CÊp phèi thµnh phÇn h¹t kho¸ng chÊt: Nh ®· tr×nh bµy ë ch¬ng 2 vÒ cÊu tróc cña bª t«ng nhùa, cã nh÷ng kÕt luËn rót ra ®îc nh sau: CÊp phèi thµnh phÇn h¹t cña hçn hîp bª t«ng nhùa: ph¶i ®îc chän theo qui luËt cÊp phèi tèt nhÊt ®Ó hçn hîp bª t«ng nhùa cã ®é chÆt lín nhÊt vµ nh vËy sÏ kh«ng cÇn qóa nhiÒu nhùa. TØ lÖ nhùa, bét kho¸ng ph¶i võa ®ñ. Bëi v×, nÕu lîng chÊt liªn kÕt asphalt qu¸ nhiÒu, ngoµi viÖc kÕt dÝnh çc cèt liÖu kho¸ng vËt vµ lÊp ®Çy çc lç rçng th× lîng asphalt cßn thõa sÏ ®Èy çc viªn ®¸ d¨m ra xa nhau, lµm cho bª t«ng nhùa cã ®é dÎo lín vµ tÝnh chÞu c¾t kÐm ®i. Hµm lîng ®¸ d¨m (cì h¹t lín h¬n 5 mm) trong thµnh phÇn cèt liÖu còng cã ¶nh hëng rÊt quan träng. Hµm lîng ®¸ d¨m nhiÒu sÏ ®¶m b¶o cho bª t«ng nhùa cã kh¶ n¨ng dÝnh b¸m tèt cña b¸nh xe víi mÆt ®êng, ®ång thêi ®¶m b¶o cho mÆt ®êng bª t«ng nhùa æn ®Þnh víi nhiÖt ®é h¬n ë nhiÖt ®é cao, gi¶m tÝnh dÎo khi nhiÖt ®é t¨ng lªn do vËy t¨ng ®îc cêng ®é chèng c¾t cña bª t«ng nhùa. Víi bª t«ng nhùa Ýt ®¸ d¨m th× tÝnh chèng thÊm níc cña bª t«ng nhùa sÏ tèt h¬n. Nhng bª t«ng nhùa Ýt ®¸ d¨m l¹i dÔ bÞ ch¶y dÎo khi nhiÖt ®é t¨ng cao vµ tÝnh nh¸m bÒ mÆt kÐm. ë ViÖt Nam, thêi tiÕt ma nhiÒu, n¾ng nãng víi nhiÖt ®é cao. Do vËy cÇn ph¶i c©n nh¾c ®Ó chän ®îc hçn hîp cÊp phèi th¶o m·n c¶ hai yªu cÇu trªn. Nhng vÉn thiªn vÒ yªu cÇu æn ®Þnh víi nhiÖt ®é cao, cã ®é nh¸m tèt h¬n c¶. Cã thÓ dïng cÊp phèi liªn tôc hoÆc cÊp phèi gi¸n ®o¹n ®Ó chÕ t¹o bª t«ng nhùa, nhng cÇn chó ý khi dïng cÊp phèi gi¸n ®o¹n kh«ng ®Ó bª t«ng nhùa bÞ ph©n tÇng. 3.1.2 ThiÕt kÕ hµm lîng nhùa trong hçn hîp: ViÖc x¸c ®Þnh lîng nhùa tiªu chuÈn cho hçn hîp bª t«ng nhùa ®Ó ®¹t ®îc nh÷ng chØ tiªu c¬ lý tèt nhÊt lµ vÊn ®Ò rÊt quan träng, bëi v×: - NÕu thõa nhùa sÏ lµm gi¶m cêng ®é, gi¶m kh¶ n¨ng chèng trît cña mÆt ®êng bª t«ng nhùa, dÔ lµm xuÊt hiÖn çc biÕn d¹ng trît, lîn sãng, lón, ch¶y nhùa trªn mÆt ®êng khi nhiÖt ®é t¨ng cao. - Nhng thiÕu nhùa còng lµm gi¶m cêng ®é cña hçn hîp, gi¶m kh¶ n¨ng æn ®Þnh víi níc vµ gi¶m tÝnh chÞu ¨n mßn cña mÆt ®êng bª t«ng nhùa. Cã nhiÒu lý thuyÕt lµm c¬ së cho viÖc chän lîng nhùa tiªu chuÈn, nhng cã thÓ qui lµm hai ph¬ng ph¸p: a) §Þnh hµm lîng nhùa tiªu chuÈn trªn cë së lý thuyÕt ®é rçng cña hçn hîp. b) §Þnh hµm lîng nhùa tiªu chuÈn trªn c¬ së lý thuyÕt bÒ mÆt cña çc cèt liÖu trong hçn hîp. Theo ph¬ng ph¸p (a) th× hµm lîng nhùa tèi u ®îc x¸c ®Þnh dùa vµo ®é rçng thùc tÕ cña cèt liÖu kho¸ng trong çc mÉu ®îc chÕ bÞ t¹i phßng thÝ nghiÖm vµ dùa vµo tiªu chuÈn ®é rçng cßn d cña bª t«ng nhùa ®îc quy ®Þnh trong quy tr×nh. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 41 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t Cßn theo ph¬ng ph¸p (b) th× cho r»ng khi trén vËt liÖu kho¸ng víi nhùa, çc h¹t kho¸ng vËt ®Òu ph¶i ®îc bäc mét mµng nhùa máng. NÕu biÕt ®îc tæng diÖn tÝch çc h¹t vËt liÖu kho¸ng trong hçn hîp vµ chän ®îc bÒ dµy cña mµng máng nhùa mét çch thÝch hîp (tïy theo ®iÒu kiÖn xe ch¹y vµ khÝ hËu) th× cã thÓ x¸c ®Þnh ®îc hµm lîng nhùa tèt nhÊt cña hçn hîp bª t«ng nhùa. Ph¬ng ph¸p (a) th× ®¬n gi¶n h¬n nhng cã chç cßn cha hîp lý v× ®é rçng cña hçn hîp kh«ng ph¶i lµ cè ®Þnh mµ thay ®æi nhiÒu tïy theo mËt ®é ®Çm lÌn vµ hµm lîng bét kho¸ng trong hçn hîp. MÆt kh¸c khi hçn hîp chøa nhiÒu bét kho¸ng th× ®é rçng cña cèt liÖu kho¸ng vËt sÏ gi¶m xuèng vµ theo lý thuyÕt nµy th× chØ cÇn mét lîng nhùa Ýt ®Ó ®ñ lÊp çc lç rçng ®Õn møc quy ®Þnh, nhng sÏ x¶y ra hiÖn tîng nhùa kh«ng ®ñ ®Ó bäc ngoµi mÆt tÊt c¶ lîng bét kho¸ng vµ cèt liÖu kho¸ng vËt kh¸c; hçn hîp sÏ kh«ng ®ñ nhùa. V× vËy cßn ph¶i quy ®Þnh thªm tû sè cña lîng nhùa bitum ®èi víi lîng bét kho¸ng. 1. Ph¬ng ph¸p (a) ®îc Nga, ViÖt Nam (tríc ®©y) vµ mét sè níc ¸p dông. Theo ph¬ng ph¸p nµy hµm lîng bitum (B) trong hçn hîp bª t«ng nhùa ®îc tÝnh theo c«ng thøc sau: (V B= o r − Vrq ) γ B ρo  ρ  Vro =  1 − o ÷100  γo  víi trong ®ã: Vro - ®é rçng cña cèt liÖu kho¸ng vËt trong mÉu bª t«ng nhùa ®· ®îc chÕ bÞ, tÝnh b»ng % thÓ tÝch Vrq - ®é rçng cßn d quy ®Þnh theo tiªu chuÈn cña bª t«ng nhùa, ë nhiÖt ®é 20oC, % thÓ tÝch ρo – khèi lîng thÓ tÝch (®é chÆt) cña cèt liÖu kho¸ng vËt trong mÉu bª t«ng nhùa; g/cm3. γB – tû träng cña bitum ë 20oC; g/cm3 γ0 – tû träng cña cèt liÖu kho¸ng vËt trong bª t«ng nhùa; g/cm3 ρo = víi γo = vµ ρ a qo qo + qB 100 q q1 q2 q3 + + + ... + n γ1 γ 2 γ 3 γn trong ®ã: ρa – khèi lîng thÓ tÝch (®é chÆt) cña mÉu bª t«ng nhùa; g/cm3. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 42 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t qo – hµm lîng cña cèt liÖu kho¸ng vËt trong mÉu bª t«ng nhùa (kh«ng cã bitum), % theo khèi lîng – lÊy b»ng 100%. qB – hµm lîng bitum trong bª t«ng nhùa, % khèi lîng q1, q2, q3,...,qn – hµm lîng cña tõng lo¹i cèt liÖu trong mÉu bª t«ng nhùa, % khèi lîng cña cèt liÖu kho¸ng vËt. γ1, γ2, γ3,..., γn – tû träng cña tõng lo¹i cèt liÖu kho¸ng vËt trong mÉu bª t«ng nhùa (®¸ d¨m, cuéi xay, çt, bét kho¸ng), g/cm3. ρa = víi g oγ N g1 − g 2 trong ®ã: go – khèi lîng cña mÉu bª t«ng nhùa c©n trong kh«ng khÝ, g γN – tû träng cña níc, 1g/cm3; g1 – khèi lîng cña mÉu bª t«ng nhùa ®îc gi÷ trong níc 30 phót sau ®ã ®em c©n trong kh«ng khÝ, g g2 – khèi lîng cña mÉu bª t«ng nhùa (nãi trªn) c©n trong níc, g Sau khi tÝnh ®îc hµm lîng bitum theo c«ng thøc , chuÈn bÞ chÕ t¹o mét mÎ hçn hîp bª t«ng nhùa ®Ó kiÓm tra, tõ ®ã chÕ bÞ 3 mÉu råi x¸c ®Þnh ®é rçng cßn d thùc tÕ cña chóng theo c«ng thøc  ρ  Vr =  1 − a ÷100  γa  trong ®ã: ρa – khèi lîng thÓ tÝch (®é chÆt) cña mÉu bª t«ng nhùa, g/cm 3, x¸c ®Þnh theo c«ng thøc γa – tû träng cña bª t«ng nhùa g/cm 3 x¸c ®Þnh theo c«ng thøc hoÆc theo ph¬ng ph¸p dïng b×nh ®o tû träng. γa = qo + qB qo qB + γo γB víi qo, qB, γ0, γB – ký hiÖu nh çc c«ng thøc tõ ®Õn NÕu ®é rçng cßn d thùc tÕ Vr nµy phï hîp víi giíi h¹n ®é rçng cßn d quy ®Þnh cho lo¹i bª t«ng nhùa t¬ng øng, th× chuÈn bÞ mét mÎ hçn hîp bª t«ng nhùa n÷a víi cèt liÖu vµ hµm lîng nhùa nh mÎ kiÓm tra ë trªn, ®Ó chÕ bÞ çc mÉu ®ñ thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh tÊt c¶ çc chØ tiªu c¬ lý cña bª t«ng nhùa. Trêng hîp ®é rçng cßn d thùc tÕ Vr cña 3 mÉu chÕ t¹o tõ mÎ kiÓm tra kh«ng phï hîp víi ®é rçng cßn d quy ®Þnh Vrq th× lai ph¶i tÝnh l¹i lîng nhùa B theo c«ng thøc , trong ®ã ®é rçng cña cèt liÖu kho¸ng vËt Vro lÊy theo mÉu cña mÎ Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 43 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t hçn hîp kiÓm tra, vµ sau ®ã l¹i chuÈn bÞ mét mÎ n÷a ®Ó chÕ bÞ çc mÉu, x¸c ®Þnh çc chØ tiªu c¬ lý... Trêng hîp víi hµm lîng bitum B ®· tÝnh tháa m·n ®îc quy ®Þnh vÒ ®é rçng cßn d Vr, nhng mét vµi chØ tiªu c¬ lý cña bª t«ng nhùa l¹i kh«ng ®¹t theo tiªu chuÈn quy ®Þnh, th× lóc ®ã ph¶i thay ®æi thµnh phÇn cÊp phèi (tû lÖ çc cì h¹t) cña cèt liÖu kho¸ng vËt (chØ cÇn thay ®æi hµm lîng bét kho¸ng trong ph¹m vi quy ®Þnh); råi tÝnh to¸n l¹i hµm lîng nhùa cÇn theo . ThiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa xem nh kÕt thóc khi ®· chän ®îc cÊp phèi hçn hîp vµ hµm lîng nhùa ®¶m b¶o cho ®é rçng cña cèt liÖu kho¸ng vËt Vro , ®é rçng cßn d Vr n»m trong ph¹m vi cho phÐp vµ tÊt c¶ çc chØ tiªu c¬ lý kh¸c tháa m·n víi çc tiªu chuÈn quy ®Þnh. H×nh 3.1 §å thÞ chän hµm lîng nhùa thÝch hîp cho bª t«ng nhùa 2. Hµm lîng bitum B tÝnh theo ph¬ng ph¸p (b) ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc cña ViÖn thÝ nghiÖm cÇu ®êng Ph¸p: B = K 5 ΣS .α trong ®ã: ΣS – tû diÖn quy íc cña cèt liÖu kho¸ng vËt, m2/kg K - m«®un hµm lîng nhùa lÊy tõ 3,45; 3,60; 3,70; 3,75; 3,90 tïy theo lu lîng xe, lo¹i mÆt ®êng, vÞ trÝ líp trong mÆt ®êng. α - hÖ sè ®iÒu chØnh, khi tû träng cña cèt liÖu kho¸ng vËt γo kh¸c víi gi¸ trÞ 2,65g/cm3 Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 44 TrÇn Quèc §¹t LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt α= 2, 65 γo 100ΣS = 0, 25 D + 2,3C1 + 12C2 + 135 Bd víi trong ®ã: D – hµm lîng cì h¹t lín h¬n 6mm; %theo khèi lîng C1 – hµm lîng cì h¹t tõ 6-:-0,315mm; % C2 – hµm lîng cì h¹t tõ 0,315-:-0,08mm; % Bd – hµm lîng cì h¹t nhá h¬n 0,08mm; % Hµm lîng bitum B ®îc chän ®Ó thiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa sÏ ®îc x¸c ®Þnh tõ çc kÕt qu¶ cña çc thÝ nghiÖm trong phßng. Cø øng víi mçi hµm lîng bét kho¸ng ( 35. 2. ThiÕt bÞ thÝ nghiÖm ®é kÕt dÝnh (Cohesionmeter) cña Hveem. MÉu thÝ nghiÖm ®îc chÕ bÞ nh ë (1). §Æt mÉu vµo thiÕt bÞ (h×nh 3.5), mÉu ®îc gi÷ ë nhiÖt ®é 140 F (600C). §æ dÇn dÇn çc viªn bi vµo phÔu cho ®Õn khi nµo mÉu bÞ g·y. Lóc Êy mét c¬ cÊu tù ®éng ®ãng l¹i, kh«ng cho bi ch¶y xuèng n÷a. Tèc ®é t¨ng khèi lîng bi lµ 1,8 g/phót. H×nh 3.5 ThiÕt bÞ Hveem x¸c ®Þnh ®é kÕt dÝnh cña mÉu bª t«ng nhùa TrÞ sè ®é kÕt dÝnh cña mÉu bª t«ng nhùa ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : C= L , g / inches 0,8 H + 0,178 H 2 trong ®ã : L - Tæng khèi lîng çc viªn bi cÇn thiÕt ®Ó lµm g·y mÉu,g H - ChiÒu cao cña mÉu, inches. Yªu cÇu vÒ ®é kÕt dÝnh cña bª t«ng nhùa lµ kh«ng díi 50 cho mäi lu lîng xe. ThÝ nghiÖm theo ph¬ng ph¸p Hveem thêng chØ dïng cho lo¹i bª t«ng nhùa mµ h¹t cã kÝch cì lín nhÊt kh«ng qu¸ 1 inches. 3. ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®é tr¬ng në cña bª t«ng nhùa (T 101) Hçn hîp bª t«ng nhùa cã chøa çc h¹t mÞn mµ chÊt lîng cßn kh«ng râ rÖt, rÊt cã thÓ lµm cho bª t«ng khi chÞu t¸c dông cña níc sÏ bÞ tr¬ng në. MÉu thÝ nghiÖm cña hçn hîp bª t«ng nhùa ®îc chÕ bÞ trong mét khu«n h×nh trô, ®êng kÝnh 4 inches, sau ®ã ®Ó mÉu nguéi ®Õn nhiÖt ®é trong phßng. §em Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 50 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t mÉu n»m trong khu«n ®Æt trong chËu níc. Mét chuyÒn vÞ kÕ (®o ®Õn 1/100 inche) ®îc bè trÝ nh ë h×nh 3.6. Ghi sè ®äc ban ®Çu ë chuyÓn vÞ kÕ vµ sè ®äc sau khi mÉu vµ khu«n ®îc ng©m trong níc trong qu·ng thêi gian quy ®Þnh ( thêng quy ®Þnh lµ 24 giê) hoÆc cho ®Õn lóc kh«ng thÊy chuyÓn vÞ kÕ di chuyÓn n÷a. HiÖu sè cña 2 sè ®äc nµy lµ ®é tr¬ng në cña bª t«ng nhùa. H×nh 3.6. S¬ ®å thiÕt bÞ thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®é tr¬ng në cña bª t«ng nhùa 3.2.4 Ph¬ng ph¸p Marshall Trong thÕ chiÕn thø hai, yªu cÇu x©y dùng ®êng cho xe qu©n sù vµ s©n bay ph¸t triÓn m¹nh; CÇn chän mét ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm bª t«ng nhùa nhanh, gän nhÑ, thiÕt bÞ thÝ nghiÖm di chuyÓn dÔ dµng. ¥ Mü ®· chän ph¬ng ph¸p vµ thiÕt bÞ do Bruce Marshall ®Ò xuÊt (Mississipi State Highway Department). Theo ph¬ng ph¸p nµy, cÇn ph¶i thùc hiÖn çc thÝ nghiÖm sau: − ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®é æn ®Þnh Marshall. − ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®é æn ®Þnh Marshall cßn l¹i. − ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®é dÎo Marshall. MÉu bª t«ng nhùa ®îc chÕ bÞ b»ng bé khu«n vµ bóa ®Çm (drop-hammer) nÆng 10lb (4,536kg), r¬i tù do ë ®é cao 18 inches (457,2mm), ®Çm mçi mÆt 75 có (khi lu lîng xe lín), 50 có (khi lu lîng xe trung b×nh), 35 có (khi lu lîng xe nhá). MÉu cã ®êng kÝnh 4 inches vµ cao 2,5 inches. §Ó mÉu nguéi ®Õn nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong phßng. Sau khi ®· c©n, ®o ®Ó x¸c ®Þnh dung träng, ®é rçng th× ®Æt mÉu vµo thïng níc cã nhiÖt ®é 1400F(600C) trong 30-40 phót (khi dïng nhùa bi tum ®Æc AC) ; nÕu dïng nhùa láng th× gi÷ mÉu ë nhiÖt ®é 770F (25 ± 10C); nÕu dïng nhùa h¾c Ýn th× gi÷ mÉu ë nhiÖt ®é 1000F (37,8 ± 10C). Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 51 TrÇn Quèc §¹t LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt LÊy mÉu ra vµ ®Æt vµo vµnh Ðp díi cña thiÕt bÞ Marshall (h×nh 3.7) ; ®Ëp vµnh Ðp trªn lªn mÉu sao cho vµnh «m khÝt mÆt c¹nh mÉu. §Æt chuyÓn vÞ kÕ ®Ó ®o ®é ch¶y dÎo (flow). Cho m¸y ch¹y, Ðp víi tèc ®é 2 inches/phót (50,8mm/phót) cho ®Õn khi ®¹t ®îc lùc lín nhÊt. Ghi l¹i lùc ph¸ lo¹i mÉu nµy, nã biÓu thÞ trÞ sè ®é æn ®Þnh (®é bÒn) - Stability. Cßn trÞ sè biÕn d¹ng t¬ng øng víi lóc ®¹t lùc cùc ®¹i biÓu thÞ ®é ch¶y dÎo (flow) cña mÉu, tÝnh b»ng ®¬n vÞ 0,01 inches. H×nh 3.7 ThÝ nghiÖm Marshall TÊt c¶ çc thao t¸c tõ lóc lÊy mÉu ra khái níc, ®Æt vµo m¸y, ®Õn lóc ®¹t ®îc lùc ph¸ ho¹i, kh«ng ®îc vît qu¸ 30 gi©y. Trêng hîp mÉu cã chiÒu cao kh¸c víi 2,5 inches th× ph¶i nh©n víi mét hÖ sè ®iÒu chØnh k. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm çc mÉu trªn thiÕt bÞ Marshall cã ®é ph©n t¸n kh¸ lín. MÆt kh¸c ®é chÆt cña mÉu nÐn b»ng bóa ®Çm (drop hammer) thêng nhá h¬n ®é chÆt cña mÆt ®êng bª t«ng nhùa hiÖn nay, díi t¸c dông cña cêng ®é xe lín. Ph¬ng ph¸p nµy chñ yÕu dùa trªn c¬ së thùc nghiÖm-kinh nghiÖm, nhiÒu th«ng sè thiÕt kÕ theo Marshall cha ph¶n ¸nh mét çch ®óng ®¾n t×nh tr¹ng lµm viÖc cña kÕt cÊu mÆt ®êng bª t«ng nhùa díi t¸c ®éng cña t¶i träng trïng phôc vµ t¸c ®éng cña m«i trêng t¹i ®Þa ®iÓm x©y dùng cô thÓ. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 52 TrÇn Quèc §¹t LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt §èi víi bª t«ng nhùa cã ®êng kÝnh h¹t danh ®Þnh lín nhÊt cña cèt liÖu lín h¬n 25mm, ph¶i sö dông mÉu cã ®êng kÝnh 152mm, chiÒu cao 95.2mm. Thùc tÕ ë ViÖt Nam cha nhiÒu phßng thÝ nghiÖm cã trang thiÕt bÞ ®Ó thÝ nghiÖm víi lo¹i mÉu nµy. Nh÷ng nghiªn cøu trªn thÕ giíi cho thÊy, kÕt qu¶ thÝ nghiÖm víi nh÷ng lo¹i bª t«ng nhùa cã ®êng kÝnh h¹t danh ®Þnh lín nhÊt cña cèt liÖu lín h¬n 25mm cã ®é ph©n t¸n cao. Víi mÉu bª t«ng nhùa khoan vÒ tõ hiÖn trêng, do bÒ mÆt mÉu thêng kh«ng b»ng ph¼ng do ®ã diÖn tÝch tiÕp xóc gi÷a tÊm gia t¶i vµ bÒ mÆt mÉu sÏ nhá h¬n thùc tÕ, do vËy kÕt qu¶ thÝ nghiÖm thiÕu chÝnh x¸c. Tuy nhiªn, ®©y lµ mét thÝ nghiÖm ®¬n gi¶n, do ®ã nhiÒu níc ®Õn nay vÉn lÊy chØ tiªu ®é bÒn vµ ®é ch¶y dÎo cña thÝ nghiÖm Marshall ®Ó ®¸nh gi¸ cêng ®é vµ chÊt lîng cña bª t«ng nhùa. B¶ng 3.2 thÓ hiÖn sù thÝch hîp cña çc ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ thµnh phÇn bª t«ng nhùa sö dông ë Mü B¶ng 3.2 øng dông cña çc ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ thµnh phÇn bª t«ng nhùa Lo¹i hçn hîp bª t«ng nhùa Ph¬ng ph¸p Marshall Ph¬ng ph¸p Hubbard-Field Ph¬ng ph¸p Hveem 1/ Hçn hîp bª t«ng nhùa chÆt 2/ Hçn hîp bª t«ng nhùa h¹t mÞn 3/ Hçn hîp bª t«ng nhùa çt 4/ Líp th¶m nhùa h¹t mÞn 5/ Hçn hîp bª t«ng nhùa h¹t lín 6/ Hçn hîp bª t«ng nhùa hë thÝch hîp thÝch hîp thÝch hîp thÝch hîp Cã thÓ dïng kh«ng thÝch hîp kh«ng thÝch hîp kh«ng thÝch hîp thÝch hîp thÝch hîp kh«ng thÝch hîp kh«ng thÝch hîp thÝch hîp thÝch hîp thÝch hîp thÝch hîp thÝch hîp cã thÓ dïng 3.2.5 Ph¬ng ph¸p Superpave B¾t ®Çu tõ nh÷ng n¨m 1990, ch¬ng tr×nh nghiªn cøu chiÕn lîc ®êng « t« (SHRP-Strategic Highway Research Program) ®îc tiÕn hµnh nh»m môc ®Ých x©y dùng mét tiªu chuÈn thÝ nghiÖm vµ ph©n lo¹i míi cho bitum, ®Ò xuÊt mét ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa míi cã xÐt ®Õn quan hÖ gi÷a çc chØ tiªu thÝ nghiÖm trong phßng khi thiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa vµ ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña kÕt cÊu bª t«ng nhùa ë hiÖn trêng ®· ®a ra ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ thµnh phÇn bª t«ng nhùa míi lµ SUPERPAVE (Superior Performing Asphalt Pavement). Ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa theo Superpave bao gåm ba møc ®é thiÕt kÕ riªng biÖt ®ã lµ: - Møc 1: øng víi lîng giao th«ng thiÕt kÕ ESAL ≤ 106 - Møc 2: øng víi lîng giao th«ng thiÕt kÕ 106 ≤ ESAL ≤ 107 - Møc 3: øng víi lîng giao th«ng thiÕt kÕ ESAL >107 Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 53 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t Néi dung thiÕt kÕ ë møc 1: Bao gåm viÖc lùa chän vËt liÖu vµ tÝnh to¸n tû lÖ phèi hîp çc lo¹i vËt liÖu ®Ó hçn hîp sau khi ®Çm nÐn tho¶ m·n çc ®Æc tÝnh thÓ tÝch. Néi dung thiÕt kÕ ë møc 2: Sau khi hoµn tÊt çc néi dung ®· thùc hiÖn nh ë møc 1, tiÕn hµnh çc thÝ nghiÖm trªn mÉu bª t«ng nhùa ®Ó íc tÝnh vµ dù b¸o kh¶ n¨ng lµm viÖc thùc tÕ cña mÆt ®êng. Çc ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh çc ®Æc tÝnh c¬ häc cña bª t«ng nhùa cÇn thùc hiÖn ë møc 2 bao gåm: − ThÝ nghiÖm c¾t t¶i träng trïng phôc víi tû lÖ øng suÊt kh«ng ®æi. − ThÝ nghiÖm c¾t t¶i träng trïng phôc ë chiÒu cao kh«ng ®æi. − ThÝ nghiÖm c¾t ®¬n gi¶n ë chiÒu cao kh«ng ®æi. Néi dung thiÕt kÕ ë møc 3: Sau khi hoµn tÊt çc néi dung ®· thùc hiÖn nh ë møc 1, tiÕn hµnh çc thÝ nghiÖm trªn mÉu bª t«ng nhùa ®Ó íc tÝnh vµ dù b¸o kh¶ n¨ng lµm viÖc thùc tÕ cña mÆt ®êng. Çc ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh çc ®Æc tÝnh c¬ häc cña bª t«ng nhùa cÇn thùc hiÖn ë møc 3 bao gåm: − ThÝ nghiÖm c¾t t¶i träng trïng phôc víi tû lÖ øng suÊt kh«ng ®æi. − ThÝ nghiÖm c¾t t¶i träng trïng phôc ë chiÒu cao kh«ng ®æi. − ThÝ nghiÖm c¾t ®¬n gi¶n ë chiÒu cao kh«ng ®æi. − ThÝ nghiÖm kÐo gi¸n tiÕp t¶i träng trïng phôc. − ThÝ nghiÖm biÕn d¹ng mét trôc... * Çc thÝ nghiÖm c¾t trªn thiÕt bÞ c¾t Superpave (SHRP P-005) Trong thiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa theo ph¬ng ph¸p Superpave ë møc 2 vµ møc 3, ph¶i thùc hiÖn 03 thÝ nghiÖm c¾t sau: − ThÝ nghiÖm c¾t t¶i träng trïng phôc víi tû lÖ øng suÊt kh«ng ®æi. − ThÝ nghiÖm c¾t t¶i träng trïng phôc ë chiÒu cao kh«ng ®æi. − ThÝ nghiÖm c¾t ®¬n gi¶n ë chiÒu cao kh«ng ®æi. ThiÕt bÞ c¾t Superpave xem H×nh 3.8, H×nh 3.9, m« h×nh thÝ nghiÖm c¾t xem H×nh 3.10 a) Néi dung (nguyªn lý) thÝ nghiÖm: Çc thÝ nghiÖm ®îc thùc hiÖn trªn mÉu h×nh trô trßn cã ®êng kÝnh D=152mm, chiÒu cao H=50±2.5mm, ®îc chÕ bÞ trong phßng b»ng ph¬ng ph¸p sö dông ®Çm xoay Superpave hoÆc khoan vÒ tõ hiÖn trêng. MÉu thÝ nghiÖm ®îc dÝnh liÒn 2 ®Çu víi 2 tÊm cao su trªn bÒ mÆt 2 tÊm gia t¶i b»ng chÊt kÕt dÝnh (thêng dïng epoxy). Víi nh÷ng thÝ nghiÖm ®îc thùc hiÖn ë nhiÖt ®é nhá h¬n 40 oC, tríc khi thÝ nghiÖm, mÉu ®îc ®Æt vµo trong tñ sÊy ë nhiÖt ®é thÝ nghiÖm trong kho¶ng thêi gian 2 giê. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 54 TrÇn Quèc §¹t LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt Víi nh÷ng thÝ nghiÖm ®îc thùc hiÖn ë nhiÖt ®é lín h¬n hoÆc b»ng 40oC, tríc khi thÝ nghiÖm, mÉu ®îc ®Æt vµo trong tñ sÊy ë nhiÖt ®é thÝ nghiÖm trong kho¶ng thêi gian Ýt nhÊt lµ 2 giê nhng kh«ng vît qu¸ 4 giê. Trong qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm, mÉu thÝ nghiÖm ®îc ®Æt trong buång nhiÖt cña thiÕt bÞ thÝ nghiÖm, buång nhiÖt nµy cã kh¶ n¨ng t¹o ra vµ duy tr× ë nhiÖt ®é quy ®Þnh trong suèt qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm. a.1) ThÝ nghiÖm c¾t t¶i träng trïng phôc víi tû lÖ øng suÊt kh«ng ®æi: T¸c dông lªn mÉu ®ång thêi mét lùc däc trôc vµ lùc c¾t cã d¹ng nöa h×nh sin; thêi gian t¸c dông cña mét chu kú lµ 0.7 gi©y, trong ®ã thêi gian t¸c dông lùc lµ 0.1 gi©y vµ thêi gian nghØ lµ 0.6 gi©y; ®é lín çc lùc t¸c dông ®îc lùa chän sao cho tû sè gi÷a øng suÊt däc trôc vµ øng suÊt c¾t lµ cè ®Þnh vµ n»m trong kho¶ng tõ 1.2÷1.5. ThÝ nghiÖm nµy ®îc thùc hiÖn theo çc bíc sau: − − T¸c dông lùc lªn mÉu víi sè chu kú lµ 100, ®é lín çc lùc t¸c dông ®îc lùa chän sao cho øng suÊt c¾t lín nhÊt ®¹t 7 kPa. TiÕp tôc t¸c dông lùc lªn mÉu víi sè chu kú lµ 5000 hoÆc cho tíi khi biÕn d¹ng vÜnh cöu ®¹t 5%. §é lín çc lùc t¸c dông ®îc lùa chän sao cho øng suÊt c¾t lín nhÊt (phô thuéc vµo hµm lîng nhùa cña mÉu thÝ nghiÖm) kh«ng vît qu¸ çc gi¸ trÞ quy ®Þnh ë B¶ng 3.3. B¶ng 3.3. Gi¸ trÞ øng suÊt c¾t sö dông TT MÉu thÝ nghiÖm cã hµm lîng nhùa øng suÊt c¾t (kPa) 1 Lín h¬n hµm lîng nhùa thiÕt kÕ 98÷175 2 B»ng hµm lîng nhùa thiÕt kÕ 84÷105 3 Nhá h¬n hµm lîng nhùa thiÕt kÕ 56÷91 KÕt qu¶ thÝ nghiÖm thu ®îc bao gåm: øng suÊt däc trôc, øng suÊt c¾t, biÕn d¹ng däc trôc vµ biÕn d¹ng c¾t ë çc thêi ®iÓm kh¸c nhau. a.2) ThÝ nghiÖm c¾t t¶i träng trïng phôc ë chiÒu cao kh«ng ®æi: ThÝ nghiÖm sö dông mét lùc c¾t ®Ó t¹o ra mét biÕn d¹ng c¾t (theo ph¬ng ngang) cã ®é lín 10-4 mm/mm trong khi chiÒu cao mÉu thÝ nghiÖm kh«ng thay ®æi. ThÝ nghiÖm nµy ®îc thùc hiÖn theo çc bíc sau: - T¸c dông lùc lªn mÉu víi sè chu kú lµ 100 chu kú, tÇn sè t¸c dông cña lùc lµ 10 Hz. - TiÕp tôc t¸c dông lùc lªn mÉu víi sè chu kú lµ 100 chu kú øng víi mçi tÇn sè t¸c dông cña lùc lµ 10, 5, 2, 1, 0.5, 0.2, 0.1, 0.05 vµ 0.02 Hz. - Çc thÝ nghiÖm ®îc thùc hiÖn lÇn lît ë çc nhiÖt ®é 4oC, 20oC vµ 40oC. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 55 TrÇn Quèc §¹t LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt KÕt qu¶ thÝ nghiÖm thu ®îc bao gåm: øng suÊt däc trôc, øng suÊt c¾t, biÕn d¹ng däc trôc vµ biÕn d¹ng c¾t ë çc thêi ®iÓm kh¸c nhau. H×nh 3.8 ThiÕt bÞ thÝ nghiÖm c¾t cña Superpave H×nh 3.9. MÉu ë vÞ trÝ thÝ nghiÖm Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 56 TrÇn Quèc §¹t LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt MÆt bªn Lùc t¸c dông (duy tr× mÉu ë chiÒu cao cè ®Þnh) TÊm gia t¶i BiÕn d¹ng c¾t tÝch luü MÉu thÝ nghiÖm Çc tÊm cao su TÊm gia t¶i Ph¶n lùc MÆt ®øng MÉu thÝ nghiÖm Lùc t¸c dông ¸p lùc h«ng H×nh 3.10. M« h×nh thÝ nghiÖm c¾t trªn thiÕt bÞ c¾t Superpave a.3) ThÝ nghiÖm c¾t ®¬n gi¶n ë chiÒu cao kh«ng ®æi: ThÝ nghiÖm sö dông mét lùc c¾t (t¸c dông theo ph¬ng ngang) cã d¹ng nöa h×nh sin; thêi gian t¸c dông cña mét chu kú lµ 0.7 gi©y, trong ®ã thêi gian t¸c dông lùc lµ 0.1 gi©y vµ thêi gian nghØ lµ 0.6 gi©y. ThÝ nghiÖm nµy ®îc thùc hiÖn theo çc bíc sau: - T¸c dông lùc lªn mÉu víi sè chu kú lµ 100. §é lín cña lùc t¸c dông ®îc lùa chän sao cho øng suÊt c¾t lín nhÊt ®¹t 7 kPa. - T¨ng ®é lín cña lùc t¸c dông sao cho tèc ®é t¨ng cña øng suÊt c¾t ®¹t 70 kPa/gi©y cho ®Õn khi øng suÊt c¾t ®¹t 345 kPa (khi thÝ nghiÖm ë 40 oC), 105 Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 57 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t kPa (khi thÝ nghiÖm ë nhiÖt ®é 20 oC), hoÆc 35 kPa (khi thÝ nghiÖm ë nhiÖt ®é 4oC); tiÕp tôc thÝ nghiÖm ë øng suÊt nµy trong kho¶ng thêi gian 10 gi©y. - Gi¶m øng suÊt c¾t xuèng cßn 0 kPa víi tèc ®é 21 kPa/gi©y vµ tiÕp tôc thÝ nghiÖm ë øng suÊt nµy trong kho¶ng 10 gi©y n÷a. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm thu ®îc bao gåm: øng suÊt däc trôc, øng suÊt c¾t, biÕn d¹ng däc trôc vµ biÕn d¹ng c¾t ë çc thêi ®iÓm kh¸c nhau. b) ý nghÜa sö dông: Çc thÝ nghiÖm nµy ®îc sö dông ®Ó x¸c ®Þnh ®Æc tÝnh biÕn d¹ng vÜnh cöu vµ ®Æc tÝnh nøt mái cña bª t«ng nhùa, sö dông cho thiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa theo ph¬ng ph¸p Superpave. Çc d÷ liÖu thu ®îc tõ çc ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm trªn ®îc nhËp vµo phÇn mÒm chuyªn dông, phÇn mÒm chuyªn dông sÏ ®a ra ®îc çc dù b¸o biÕn d¹ng vÜnh cöu (vÖt h»n b¸nh xe) vµ nøt do mái ë cuèi thêi kú thiÕt kÕ kÕt cÊu mÆt ®êng bª t«ng nhùa. Çc kÕt qu¶ dù b¸o nµy sÏ ®îc sö dông ®Ó lùa chän hµm lîng nhùa tèi u trong hçn hîp bª t«ng nhùa. Do cã xÐt ®Õn çc kh¶ n¨ng lµm viÖc thùc tÕ cña mÆt ®êng bª t«ng nhùa th«ng qua hÖ thèng çc thÝ nghiÖm vÖt h»n b¸nh xe, thÝ nghiÖm mái,...ph¬ng ph¸p nµy ®· kh¾c phôc ®îc ba h háng chÝnh cña mÆt ®êng bª t«ng nhùa lµ: biÕn d¹ng vÜnh cöu, nøt do mái vµ nøt ë nhiÖt ®é thÊp. Mét u ®iÓm næi bËt cña ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ hçn hîp theo Superpave lµ ®· nghiªn cøu chi tiÕt h¬n ®Õn cÊp phèi cèt liÖu ®Ó ®¶m b¶o cho viÖc chÕ t¹o hçn hîp bª t«ng nhùa cã chÊt lîng cao, cã ®é rçng d vµ ®é dÎo phï hîp. Víi nh÷ng u ®iÓm so víi ph¬ng ph¸p Marshall ë trªn, ph¬ng ph¸p Superpave ®îc nghiªn cøu ¸p dông réng r·i thêi gian võa qua ë Mü, çc níc ch©u ¢u,... vµ lµ ®Þnh híng ¸p dông ë ViÖt Nam. Nhîc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p nµy lµ gi¸ thµnh thiÕt bÞ cao, cÇn nh÷ng nh©n viªn thÝ nghiÖm thµnh th¹o, ngoµi ra ph¬ng ph¸p nµy cßn míi mÎ nªn kinh nghiÖm cßn Ýt. Víi tÝnh phæ biÕn cña ph¬ng ph¸p Marshall vµ nh÷ng u ®iÓm næi bËt cña ph¬ng ph¸p Superpave, trong khu«n khæ nghiªn cøu nµy chØ ®i s©u vµo néi dung cña hai ph¬ng ph¸p trªn ®Ó tõ ®ã rót ra ®îc nh÷ng ®Þnh híng ¸p dông ë ViÖt Nam. 3.3 Ph©n tÝch thµnh phÇn trong mét ®¬n vÞ thÓ tÝch bª t«ng nhùa theo ph¬ng ph¸p Marshall vµ Superpave ThiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa theo Marshall vµ Superpave còng theo nguyªn t¾c ph©n tÝch çc tû lÖ thÓ tÝch nh tr×nh bµy ë phÇn 3.1, nhng viÖc ph©n tÝch nµy cã kÓ ®Õn thÓ tÝch nhùa ®îc cèt liÖu hÊp thô nªn çc c«ng thøc ®Ó x¸c ®Þnh çc chØ tiªu cña hçn hîp bª t«ng nhùa cã kh¸c. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 58 TrÇn Quèc §¹t LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt H×nh 3.11 a, b giíi thiÖu çc thµnh phÇn tham gia trong mét ®¬n vÞ thÓ tÝch cña hçn hîp bª t«ng nhùa ®· ®îc ®Çm chÆt vµ s¬ ®å vÒ çc lç rçng trong bª t«ng nhùa ®· ®îc ®Çm chÆt Vma - ThÓ tÝch çc lç rçng trong cèt liÖu Vmb - ThÓ tÝch khèi cña hçn hîp ®Çm chÆt Vmm - ThÓ tÝch kh«ng cã lç rçng cña hçn hîp Vfa - ThÓ tÝch çc lç rçng ®uîc thÊm nuãc Va - ThÓ tÝch çc lç rçng kh«ng khÝ Vb Nhùa Bitum Vma Va Kh«ng khÝ Vmb Vmm Vse Vsb Cèt liÖu Vba Va - ThÓ tÝch cña nhùa bitum Vba - ThÓ tÝch cña nhùa bitum hÊp thô Vsb - ThÓ tÝch cña cèt liÖu (®Ó tÝnh tû träng khèi) Vse - ThÓ tÝch cña cèt liÖu (®Ó tÝnh tû träng cã hiÖu) H×nh 3.11 a, b S¬ ®å vÒ çc lç rçng trong hçn hîp bª t«ng nhùa ®· ®îc ®Çm chÆt vµ thµnh phÇn cña mét mÉu hçn hîp bª t«ng nhùa ®· ®Çm chÆt Cèt liÖu trong hçn hîp bª t«ng nhùa lµ çc h¹t kho¸ng cã lç rçng vµ cã kh¶ n¨ng hÊp thô níc vµ nhùa bitum ë çc møc ®é kh¸c nhau. Nh vËy tû sè gi÷a níc hÊp thô vµ nhùa bitum hÊp thô sÏ kh¸c nhau ®èi víi tõng lo¹i cèt liÖu. Tõ ®ã viÖc x¸c ®Þnh tû träng cèt liÖu cã 3 çch: Tû träng khèi, tû träng biÓu kiÕn vµ tû träng cã hiÖu. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 59 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t Khi x¸c ®Þnh tû träng khèi Gsb th× cèt liÖu ®îc xem nh vËt liÖu thÊm ®îc, nghÜa lµ bao gåm c¶ çc lç rçng kh«ng thÊm ®îc vµ thÊm ®îc trùc giao víi mÆt cèt liÖu (xem h×nh 3.2a) Khi x¸c ®Þnh tû träng biÓu kiÕn G sa th× cèt liÖu ®îc xem nh vËt liÖu kh«ng thÊm ®îc Khi x¸c ®Þnh tû träng cã hiÖu Gse th× cèt liÖu ®îc xem nh vËt liÖu thÊm ®îc nhng kh«ng kÓ ®Õn çc lç rçng ®· thÊm nhùa bitum (xem h×nh 3.2a, b) V× hçn hîp bª t«ng nhùa gåm çc cì h¹t kh¸c nhau cña cèt liÖu th«, cèt liÖu mÞn, bét kho¸ng cã tû träng kh¸c nhau, nªn cã thÓ tÝnh çc tû träng cña hçn hîp cèt liÖu nh sau: Gsb = p1 + p2 + ... + pN p1 p2 p + + ... + N G1 G2 GN trong ®ã: Gsb – tû träng khèi cña toµn bé hçn hîp cèt liÖu p1, p2, ...,pN – phÇn tr¨m theo khèi lîng cña tõng lo¹i cì h¹t G1, G2,...,GN – tû träng khèi cña tõng cì h¹t Gse = pmm − pb pmm pb − Gmm Gb trong ®ã: Gse – tû träng cã hiÖu cña toµn bé hçn hîp cèt liÖu Gmm – tû träng lín nhÊt cña bª t«ng nhùa r¶i ®êng (kh«ng cã lç rçng kh«ng khÝ-®é rçng d-theo ASTM D2041 hoÆc AASHTO T209) pmm – tæng lîng hçn hîp rêi, tÝnh b»ng % khèi lîng cña hçn hîp=100 pb – hµm lîng nhùa bitum, tÝnh b»ng % khèi lîng cña hçn hîp (theo ASTM D2041) Gb – tû träng nhùa cña bitum Gmm = pmm ps pb + Gse Gb trong ®ã: Gmm – tû träng lín nhÊt cña hçn hîp bª t«ng nhùa r¶i ®êng (kh«ng cã lç rçng kh«ng khÝ) pmm – ký hiÖu nh trªn b»ng 100 ps – hµm lîng cèt liÖu, % khèi lîng toµn bé hçn hîp Gse – tû träng cã hiÖu cña cèt liÖu Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 60 TrÇn Quèc §¹t LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt Gb – tû träng cña nhùa bitum pb – hµm lîng nhùa, % khèi lîng cña toµn bé hçn hîp G −G se Nhùa bitum hÊp thô pba = 100. G .G sb .Gb sb se trong ®ã: pba – lîng nhùa bitum hÊp thô, %khèi lîng cña cèt liÖu Gse, Gsb, Gb - ký hiÖu nh tríc. Nhùa bitum cã hiÖu cña hçn hîp bª t«ng nhùa r¶i ®êng pbe = pb − pba .p 100 s trong ®ã: pbe – hµm lîng nhùa bitum cã hiÖu, %khèi lîng cña hçn hîp pb, pba, ps - ký hiÖu nh tríc. §é rçng cèt liÖu (VMA) trong hçn hîp bª t«ng nhùa ®Çm chÆt: VMA = 100 − Gmb . ps Gsb trong ®ã: VMA – lç rçng trong cèt liÖu (%cña thÓ tÝch khèi) Gmb – tû träng khèi cña hçn hîp bª t«ng nhùa ®Çm chÆt (ASTM D1188 hoÆc D2726 hoÆc AASHTO – T166) Gsb, ps – ký hiÖu nh tríc. §é rçng chøa kh«ng khÝ (®é rçng d) trong hçn hîp bª t«ng nhùa ®Çm chÆt Va Va = 100. Gmm − Gmb Gmm trong ®ã: Va – §é rçng d trong hçn hîp bª t«ng nhùa ®Çm chÆt, % cña toµn bé thÓ tÝch Gmm, Gmb - ký hiÖu nh tríc. Lç rçng ®îc chøa bitum nhùa (VFA) trong hçn hîp bª t«ng nhùa ®Çm chÆt (kh«ng kÓ ®Õn lîng nhùa hÊp thô): VFA = 100. VMA − Va VMA trong ®ã: VFA – lç rçng ®îc lÊp ®Çy nhùa, % cña lç rçng trong cèt liÖu (VMA) VMA, Va - ký hiÖu nh tríc. Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 61 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t 3.4 Ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa theo Marshall Néi dung cña ph¬ng ph¸p theo tr×nh tù sau: - §¸nh gi¸ vµ lùa chän cèt liÖu h¹t dùa trªn çc kÕt qu¶ thÝ nghiÖm ®é hao mßn L.A, ®é bÒn Sulfate, ®¬ng lîng çt, hµm lîng çc vËt thÓ cã h¹i (bôi, sÐt, h÷u c¬,...), ®é mµi nh½n, tû lÖ mÆt vì, lîng h¹t thoi dÑt. TiÕp theo chän cÊp phèi cèt liÖu, x¸c ®Þnh tû träng, kh¶ n¨ng hÊp thô. - §¸nh gi¸ vµ chän lùa lo¹i nhùa bitum ®Æc phï hîp víi lo¹i hçn hîp bª t«ng nhùa ®Þnh thiÕt kÕ vµ vïng khÝ hËu. Lµm çc thÝ nghiÖm vÒ nhùa bitum ®Ó kiÓm tra çc tiªu chuÈn. X¸c ®Þnh tû träng nhùa bitum ®Æc. VÏ ®å thÞ quan hÖ nhiÖt ®é-®é nhít. Tõ biÓu ®å x¸c ®Þnh kho¶ng nhiÖt ®é trén hçn hîp vµ nhiÖt ®é ®Çm lÌn (nhiÖt ®é trén chän t¬ng øng víi ®é nhít 170±20 centistockes, nhiÖt ®é ®Çm lÌn chän t ¬ng øng víi ®é nhít 280±30 centistockes) - ChuÈn bÞ vµ ®óc çc mÉu theo ph¬ng ph¸p Marshall. SÊy vµ sµng cèt liÖu, chuÈn bÞ vËt liÖu ®Ó lµm 18 mÉu, mçi mÉu kho¶ng 1150g cèt liÖu. TÊt c¶ kho¶ng 25kg cèt liÖu vµ 4 lÝt nhùa ®Æc. SÊy nãng cèt liÖu vµ nung nhùa ®Æc ®Õn nhiÖt ®é trén. Trén vµ ®óc 5 tæ mÉu (5x3=15 mÉu) víi 5 hµm lîng nhùa kh¸c nhau, chªnh nhau 0,5%: trong ®ã cã mét hµm lîng nhùa gÇn víi tèi u (theo kinh nghiÖm). Lîng hçn hîp cña tæ mÉu cßn l¹i th× trén víi lîng nhùa gÇn víi tèi u vµ ®Ó rêi r¹c, dïng ®Ó x¸c ®Þnh tû träng lín nhÊt G max cña 3 mÉu råi lÊy trÞ sè trung b×nh, tõ ®ã tÝnh tû träng cã hiÖu cña cèt liÖu Gse. Tû träng lín nhÊt cña çc mÉu øng víi hµm lîng nhùa kh¸c ®· chän trªn ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc ®· giíi thiÖu ë trªn. Sè lÇn ®Çm mçi mÆt mÉu ®îc quy ®Þnh tïy theo lu lîng xe. Sau khi ®óc xong ®Ó mÉu ®¹t nhiÖt ®é trong phßng. TiÕp theo x¸c ®Þnh tû träng khèi cña mÉu Gsb. - Ph©n tÝch dung träng vµ lç rçng. X¸c ®Þnh ®é rçng kh«ng khÝ (®é rçng d) Va. TÝnh dung träng cña mçi mÉu δ theo c«ng thøc: δ (g/cm3) = tû träng khèi Gmb x dung träng cña níc δw X¸c ®Þnh ®é rçng cèt liÖu VMA cña mçi mÉu vµ x¸c ®Þnh ®é rçng ®îc lÊp ®Çy nhùa VFA cña mçi mÉu theo c«ng thøc ®· giíi thiÖu ë trªn - TiÕn hµnh thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®é æn ®Þnh (®é bÒn) Marshall vµ ®é dÎo. Mçi tæ mÉu ®îc ®Æt trong níc ®îc gi÷ ë nhiÖt ®é 600C Ýt nhÊt lµ 30 phót vµ kh«ng qu¸ 40 phót. Thêi gian tõ khi lÊy mçi mÉu ra khái níc ®Õn lóc nÐn mÉu bÞ ph¸ ho¹i kh«ng qu¸ 60 gi©y. - VÏ çc biÓu ®å vµ x¸c ®Þnh hµm lîng nhùa tèi u. VÏ çc biÓu ®å quan hÖ gi÷a ®é bÒn Marshall (S) víi hµm lîng nhùa bitum (pb); §é dÎo (F) víi (pb); §é rçng d (Va) víi (pb); Dung träng (δ) víi (pb); §é rçng cèt liÖu (VMA) víi (pb) vµ ®é rçng ®îc lÊp ®Çy nhùa (VFA) víi (pb) (h×nh 3.12) Cã hai çch ®Ó x¸c ®Þnh hµm lîng nhùa tèi u pb: Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 62 TrÇn Quèc §¹t LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt - Çch cña viÖn Asphalt (AI): + T×m hµm lîng nhùa øng víi ®é æn ®Þnh max (pb1) + T×m hµm lîng nhùa øng víi dung träng max (pb2) + T×m hµm lîng nhùa øng víi ®é rçng d n»m gi÷a hai giíi h¹n (th«ng thêng lµ ®é rçng d 4%( (pb3) + LÊy trung b×nh céng cña 3 hµm lîng nhùa nãi trªn pb = pb1 + pb 2 + pb 3 3 Tõ hµm lîng nhùa trung b×nh pb nµy x¸c ®Þnh çc trÞ sè ®é bÒn (S), ®é dÎo (F), ®é rçng d (Va) vµ ®é rçng cèt liÖu (VMA) ë çc biÓu ®å nãi trªn. So s¸nh víi çc chØ tiªu Marshall quy ®Þnh trong quy tr×nh ®Ó quyÕt ®Þnh chän hay thiÕt kÕ l¹i hçn hîp. - Çch cña (NAPA): + T×m hµm lîng nhùa mµ øng víi nã cã ®é rçng d n»m gi÷a hai giíi h¹n (kho¶ng 4%): Xem ®©y lµ hµm lîng nhùa tèi u + Tõ hµm lîng nhùa nµy x¸c ®Þnh çc trÞ sè ®é bÒn (S), ®é dÎo (F), ®é rçng d (Va), ®é rçng cèt liÖu (VMA) vµ ®é rçng lÊp ®Çy nhùa (VFA) nhê çc biÓu ®å t¬ng øng ®· lËp + So s¸nh çc gi¸ trÞ nµy víi çc tiªu chuÈn quy ®Þnh trong quy tr×nh tõ ®ã quyÕt ®Þnh chÊp nhËn hµm lîng nhùa ®· chän (nÕu tháa m·n) hay ph¶i thiÕt kÕ l¹i hçn hîp (nÕu kh«ng tháa m·n) Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 63 TrÇn Quèc §¹t LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt hµm lîng nhùa-§é æn ®Þnh Marshall Hµm lîng nhùa-§é dÎo Marshall 60 1300 50 §é dÎo (0.1mm) §é bÒn (daN) 1200 1100 1000 40 30 20 900 10 800 0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 Hµm lîng nhùa (%) 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 Hµm lîng nhùa (%) Hµm lîng nhùa-®é Rçng cèt liÖu hµm lîng nhùa-§é rçng d 18 9 8 17 6 VMA (%) §é rçng d (%) 7 5 4 16 15 14 3 2 13 1 12 0 4.5 5.0 5.5 6.0 4.5 6.5 7.0 7.5 Hµm lîng nhùa (%) 100 2.5 80 VFA (%) Khèi lîng thÓ tÝch (g/cm3) hµm lîng nhùa-K.lîng thÓ tÝch 2.6 2.4 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 Hµm lîng nhùa (%) hµm lîng nhùa-®é Râng lÊp ®Çy nhùa 60 40 2.3 2.2 20 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 Hµm lîng nhùa (%) 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 Hµm lîng nhùa (%) H×nh 3.12 Çc biÓu ®å chØ tiªu chÊt lîng cña hçn hîp bª t«ng nhùa biÕn thiªn theo hµm lîng nhùa pb theo Marshall (®Ó x¸c ®Þnh hµm lîng nhùa tèi u) (KÕt qu¶ thÝ nghiÖm BTNC15 - ®îc hµm lîng nhùa tèi u 6%) Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 64 TrÇn Quèc §¹t LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt 3.5 Ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ thµnh phÇn hçn hîp bª t«ng nhùa theo SuperPave Nh ®· tr×nh bµy ë phÇn 3.2.5, ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa theo Superpave bao gåm ba møc ®é thiÕt kÕ ®ã lµ: møc 1; møc 2 vµ møc 3. Tr×nh tù thiÕt kÕ çc møc nh sau: 3.5.1 Møc thiÕt kÕ 1 (Lîng giao th«ng thiÕt kÕ 80KN ESAL ≤ 106) ThiÕt kÕ hçn hîp Bª t«ng nhùa theo Møc 1 bao gåm 5 néi dung chñ yÕu sau: Lùa chän cèt liÖu dùa trªn çc chØ Lùa chän lo¹i bitum dùa trªn nhiÖt ®é tiªu 1. Lùa kü thuËt: chän çc vËt liÖu ®Ó thiÕt kÕ hçn thiÕt hîp kÕ mÆt Bª®êng t«ng cao nhùa; vµ thÊp. - Giíi h¹n vÒ ®êng bao cÊp phèi. (1-2) thiÕt kÕ; -2.ChØLùa tiªuchän ®é gãcmét c¹nhcÊp cñaphèi cèt liÖu th« 3. ChÕ bÞ mÉu thÝ nghiÖm vµ ®Çm nÐn mÉu trong phßng; - ChØ tiªu ®é gãc c¹nh cña cèt liÖu 4. Ph©n tÝch sè liÖu vµ ®a ra çc kÕt qu¶; mÞn. - Hµm lîng sÐt 5. Lùa chän mét hµm lîng nhùa thiÕtThÝ kÕ.nghiÖm kh«ng b¾t buéc cho sù dÝnh - ChØ tiªu cho hµm lîng thoi dÑt. b¸m cña nhùa vµ cèt liÖu (2 mÉu) (1-1) Lùa chän çc vËt liÖu ®Ó thiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa: 3.5.1.1 1. Cèt liÖu: Trong hÖ thèng thiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng nhùa theo Superpave çc cèt liÖu th« ®îc sö dông víi cì h¹t lín nhÊt tíi 50mm. Yªu cÇu cho çc cì h¹t cèt liÖu lín nhÊt nghÜa nh cÊp sau: thµnh phÇn cã cì h¹t lín nhÊt danh ChÕdanh bÞ 3 hoÆc 4 mÉu phèiÇc dùa cèt trªn liÖu çc ®iÓm nghÜa tõ chÕ 9.5mm cho tíi 19.0mm dông cho líp mÆt vµ tõ 19.0 ®Õn 37.5mm khèng trªn ®êng cong mò 0.45sö (1-3) sö dông cho çc líp díi. B¶ng 3.4 Çc cì h¹t cèt liÖu lín nhÊt khuyÕn nghÞ Líp mÆt ®êng Líp trªn TÝnh to¸n mét hµm lîng nhùa ban ®Çu cho mçi cÊp phèi (mçi cÊp Lípphèi díi 2 mÉu, tæng céng 6 hoÆc 8 mÉu) (1-4) Líp mãng Cì h¹t lín nhÊt danh nghÜa 9.5 – 12.5 mm 25.0-37.5 25.0-37.5 Khi t¹o mÉu hçn hîp cèt liÖu vµ ph©n tÝch thµnh phÇn h¹t trong hÖ thèng thiÕt kÕ §¸nh hçn hîp Bª mÉu t«ngsau nhùa Superpave cÇn ph¶i lu ý çc nguyªn t¾c sau ®©y: gi¸ çc khi theo ®Çm nÐn cña çc cÊp lùaçc chäncìmét phèi thiÕtph©n kÕ; tÝnh s¬ sµng ít, bao gåm c¶ bét kho¸ng - phèi; TÊt c¶ h¹tcÊp ®Òu ph¶i tÝchto¸n b»ng bé mét hµm lîng nhùa thiÕt kÕ (1-5) ®Ó ®¶m b¶o ®îc ®é chÝnh x¸c cao nhÊt trong thµnh phÇn cèt liÖu. - Trong qu¸ tr×nh ph©n tÝch thµnh phÇn h¹t cña mét lo¹i cèt liÖu hoÆc cña c¶ mét hçn hîp cèt liÖu lu«n ph¶i tÝnh to¸n trªn c¬ së cña % lîng lät qua m¾t sµng®Þnh thiÕt X¸c ®é kÕ. nh¹y Èm cña mÉu t¹i hµm l §Çm çc mÉu ë 4 hµm lîng nhùa xung nhùa thiÕt kÕinstitue vµ cÊp phèi thiÕt kÕMS-2, çcquanh lîngliÖu nhùa thiÕt®Þnh kÕ s¬nghÜa bé - îng Theo Asphalt Manual kiÓu hµm h¹t cèt ®îc theo AASHTO (mçi hµm lîng nhùa 2 mÉu – Tæng nh trong b¶ngT283 3.5.(®Çm 6 mÉu tíi ®é rçng d 7% - 3 mÉu kh« vµ 3 mÉu ít) céng 8 mÉu) (1-6) - (1-6) Çc cèt liÖu ®îc thiÕt kÕ theo çc d¹ng nh: ®¸, çt vµ bét kho¸ng ®îc ®Þnh nghÜa nh trong b¶ng 3.6. Trêng §¹i häc GTVT néihµm Lùahµ chän lîng nhùa thiÕt kÕ sao cho phï hîp víi çc chØ tiªu vÒ ®Æc tÝnh thÓ tÝch t¹i sè vßng xoay thiÕt kÕ, sè vßng xoay lín nhÊt vµ sè vßng xoay ban ®Çu.(1-7) 65 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt TrÇn Quèc §¹t H×nh 3.13 ThiÕt kÕ hçn hîp Bª t«ng nhùa ë Møc 1 theo Superpave: B¶ng 3.5. §Þnh nghÜa cho çc lo¹i cèt liÖu Trêng §¹i häc GTVT hµ néi 66 TrÇn Quèc §¹t LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt Cèt liÖu th« Cßn l¹i trªn sµng 2.36mm Cèt liÖu mÞn Qua sµng 2.36mm Bét kho¸ng Qua sµng 75µm B¶ng 3.6 §Þnh nghÜa çc d¹ng cèt liÖu §¸ Cèt liÖu th« chiÕm u thÕ (cßn l¹i trªn sµng 2.36mm) Çt Cèt liÖu mÞn chiÕm u thÕ (qua sµng 2.36mm) Bét kho¸ng Bét kho¸ng chiÕm u thÕ (qua sµng 75µm) * Çc ®Æc tÝnh phï hîp cña cèt liÖu: - §é gãc c¹nh cña cèt liÖu th«: Thuéc tÝnh nµy ®Ó ®¶m b¶o cho çc h¹t cèt liÖu cã mét néi ma s¸t víi nhau lín vµ cã kh¶ n¨ng chèng hiÖn tîng vÖt h»n b¸nh xe trªn mÆt ®êng. Nã ®îc ®Þnh nghÜa ®ã lµ phÇn tr¨m theo khèi lîng cña çc h¹t cèt liÖu lín h¬n 4.75mm cã mét hoÆc nhiÒu bÒ mÆt bÞ nghiÒn vì. Ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm ®îc khuyÕn nghÞ sö dông cho thiÕt kÕ hçn hîp Bª t«ng nhùa theo Superpave ®ã lµ ph¬ng ph¸p Pennsylvania DOT No.621 “X¸c ®Þnh phÇn tr¨m cña çc m¶nh nghiÒn vì trong sái”. B¶ng 3.7 ®a ra çc yªu cÇu cho çc gi¸ trÞ nhá nhÊt cña ®é gãc c¹nh cña cèt liÖu th«, ®ã lµ hµm cña møc ®é giao th«ng vµ vÞ trÝ cña líp bª t«ng nhùa trong kÕt cÊu mÆt ®êng. B¶ng 3.7 .ChØ tiªu giíi h¹n cho ®é gãc c¹nh cña cèt liÖu th«. Møc ®é giao th«ng ChiÒu s©u tÝnh tõ líp mÆt (ESALs) 100mm 5 [...]... thành phần hỗn hợp bê tông nhựa 3.1 Cơ sở lý thuyết chung của các phơng pháp thiết kế Mục đích của việc thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa là lựa chọn tỷ lệ phối hợp các loại cốt liệu và nhựa đờng hợp lý để tạo ra bê tông nhựa có các chỉ tiêu kỹ thuật thoả mãn yêu cầu, nhằm tạo nên một kết cấu mặt đờng có đủ cờng độ, ổn định trong quá trình khai thác Thiết kế thành phần bê tông nhựa thực chất là thiết kế thành. .. Việc nghiên cứu, phân tích đầy đủ các phơng pháp thiết kế thành phần hỗn hợp, các phơng pháp thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ học của bê tông nhựa hiện đang sử dụng ở Việt Nam và trên thế giới để kiến nghị phơng pháp thiết kế thành phần hỗn hợp thích hợp nhất ở Việt Nam hiện nay là rất cần thiết Trờng Đại học GTVT hà nội 39 Luận án thạc sỹ kỹ thuật Trần Quốc Đạt chơng 3 Các phơng pháp thiết kế thành. .. kế hỗn hợp bê tông nhựa Mục đích của việc thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa là lựa chọn tỷ lệ phối hợp các loại cốt liệu và nhựa đờng hợp lý để tạo ra bê tông nhựa có các chỉ tiêu kỹ thuật thoả mãn yêu cầu, nhằm tạo nên một kết cấu mặt đờng có đủ cờng độ, ổn định trong quá trình khai thác Hỗn hợp bê tông nhựa đợc thiết kế phải thoả mãn 2 yếu tố cơ bản sau: - Yếu tố về đặc tính thể tích: Bao gồm các chỉ... cao có độ dốc ngang nhỏ 3 Bê tông nhựa đúc: rải ở nhiệt độ rất cao Trờng Đại học GTVT hà nội 27 Luận án thạc sỹ kỹ thuật Trần Quốc Đạt 4 Bê tông nhựa dạng vữa 5 Bê tông nhựa dùng cho đờng băng sân bay 6 Bê tông nhựa rải nguội 7 Các loại bê tông nhựa đặc biệt: có dùng các chất phụ gia khác nhau nh polyme, copolyme, 2.4.4 Bê tông nhựa không cần lu lèn: Bê tông nhựa đúc Bê tông nhựa đúc-BTNĐ (Gussasphalt,... của nớc vào hỗn hợp trong quá trình khai thác - Yếu tố về đặc tính cơ học : Bao gồm các chỉ tiêu liên quan đến chất lợng cốt liệu và các chỉ tiêu liên quan đến cờng độ của hỗn hợp bê tông nhựa sau khi đầm nén nhằm đảm bảo cho kết cấu lớp bê tông nhựa có đủ cờng độ sau khi xây dựng Thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa gồm ba bớc: o Xác định chất lợng của các vật liệu cấu thành bê tông nhựa gồm đá các cỡ, cát,... bột khoáng và nhựa, sao cho phù hợp với các chỉ tiêu cơ lý yêu cầu của mỗi loại o Xác định nên chọn loại bê tông nhựa nào cho phù hợp với điều kiện xe chạy (lu lợng, thành phần xe), điều kiện khí hậu địa phơng, vị trí của lớp bê tông nhựa trong kết cấu áo đờng, o Thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa gồm tính toán các thành phần hạt; sơ bộ chọn lợng nhựa theo bảng tham khảo; làm các mẫu xác định các chỉ tiêu... sử dụng để xác định hàm lợng nhựa tối u trong hỗn hợp bê tông nhựa d) Theo phơng pháp Superpave Phơng pháp thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa theo Superpave bao gồm ba mức độ thiết kế riêng biệt đó là: - Mức 1: ứng với lợng giao thông thiết kế ESAL 106 - Mức 2: ứng với lợng giao thông thiết kế 106 ESAL 107 - Mức 3: ứng với lợng giao thông thiết kế ESAL >107 Nội dung thiết kế ở mức 1: Bao gồm việc lựa... liên quan đến cờng độ của hỗn hợp bê tông nhựa sau khi đầm nén nhằm đảm bảo cho kết cấu lớp bê tông nhựa có đủ cờng độ sau khi xây dựng Trên thế giới hiện nay có nhiều phơng pháp thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa, có thể kể đến là: - Phơng pháp cờng độ của Liên Xô (cũ) - Phơng pháp Hubbard-Field - Phơng pháp Hveem - Phơng pháp Marshall - Phơng pháp Superpave Nhìn chung, các phơng pháp này đều dựa trên yếu... chặt lớn nhất và hỗn hợp bê tông nhựa có độ rỗng còn d đạt đợc theo qui định Hỗn hợp bê tông nhựa đợc thiết kế phải thoả mãn 2 yếu tố cơ bản sau: - Yếu tố về đặc tính thể tích: Bao gồm các chỉ tiêu độ rỗng d, độ rỗng cốt liệu, độ rỗng lấp đầy nhựa của hỗn hợp bê tông nhựa Các giá trị này phải nằm trong giới hạn quy định đảm bảo lớp bê tông nhựa có khả năng chống biến dạng, chống chảy nhựa dới tác động... đờng bê tông nhựa Cờng độ của bê tông nhựa đợc hình thành trên cơ sở nguyên lý hình thành cờng độ của hỗn hợp vật liệu theo nguyên tắc cấp phối với chất kết dính là nhựa đờng và phụ thuộc vào cấu trúc của bê tông nhựa; cấu trúc này phụ thuộc vào tính chất và hàm lợng của các thành phần cấu thành, vào sự phân bố đều đặn các cỡ hạt và nhựa đờng, vào chất lợng kỹ thuật trong quá trình chế tạo hỗn hợp, ... 1/ Hỗn hợp bê tông nhựa chặt 2/ Hỗn hợp bê tông nhựa hạt mịn 3/ Hỗn hợp bê tông nhựa cát 4/ Lớp thảm nhựa hạt mịn 5/ Hỗn hợp bê tông nhựa hạt lớn 6/ Hỗn hợp bê tông nhựa hở thích hợp thích hợp. .. phơng pháp thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa có xét đến quan hệ tiêu thí nghiệm phòng thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa điều kiện làm việc kết cấu bê tông nhựa trờng đa phơng pháp thiết kế thành phần bê tông. .. phơng pháp thiết kế thành phần bê tông nhựa sử dụng Mỹ Bảng 3.2 ứng dụng phơng pháp thiết kế thành phần bê tông nhựa Loại hỗn hợp bê tông nhựa Phơng pháp Marshall Phơng pháp Hubbard-Field Phơng pháp

Nghiên cứu các phương pháp thiết kế thành phần hỗn hợp Bê tông nhựa

Thông tin tài liệu

Từ khóa liên quan

Mục lục

NhiÖt ®é thÝ nghiÖm

Trích đoạn

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan