Giáo trình Bê tông Asphalt

Nội dung text: Giáo trình Bê tông Asphalt

1. 2. Trình bày v cu trúc ca bitum trong bê tông asphalt. Chương 6 CÁC TÍNH CHT CA BÊ TÔNG ASPHALT 6.1. KHÁI QUÁT Các tính cht ca hn hp bê tông asphalt và bê tông asphalt ñã ñm nén làm mt ñưng bao gm tính cht liên quan ñn ñc tính th tích và tính cht cơ hc. ðc tính th tích ca bê tông asphalt bao gm các ch tiêu: ñ rng dư (VIM), ñ rng ct liu (VMA), ñ rng lp ñy nha (VFA). Các giá tr này phi nm trong gii hn quy ñnh ñm bo lp bê tông asphalt có kh năng chng bin dng, chng chy bitum dưi tác ñng ca ti trng xe và yu t nhit ñ môi trưng, hn ch s xâm nhp ca nưc vào hn hp trong quá trình khai thác. ð xác ñnh các ch tiêu ñc tính th tích ca bê tông asphalt, cn thit phi thí nghim và tính toán các ch tiêu sau: – Các ch tiêu liên quan ñn t trng ca vt liu thành phn: t trng ca ct liu thô (ñá dăm), t trng ca ct liu mn (cát thiên nhiên, cát xay t ñá), t trng ca bitum, t trng ca bt khoáng. – Các ch tiêu liên quan ñn t trng ca hn hp bê tông asphalt: t trng biu kin ca ct liu trong hn hp bê tông asphalt, t trng khi ca hn hp bê tông asphalt trng thái ri (chưa ñm), t trng khi ca hn hp bê tông asphalt khi ñã ñưc ñm nén, t trng ln nht ca hn hp bê tông asphalt trng thái ri (chưa ñm). Các tính cht cơ hc ca bê tông asphalt: bao gm các ch tiêu liên quan ñn cưng ñ ca hn hp bê tông asphalt sau khi ñm nén nhm ñm bo cho kt cu lp bê tông asphalt có ñ cưng ñ và ñ bn sau khi xây dng và trong quá trình khai thác dưi tác ñng ca ti trng xe chy và các yu t môi trưng. Khi ti trng bánh xe tác dng xung mt ñưng, có hai ng sut ñưc truyn ti mt ñưng bê tông asphalt: ng sut thng ñng và ng sut nm ngang. Vi ng sut thng ñng sinh ra bin dng lún ca kt cu mt ñưng và gây ra ng sut kéo ln nht dưi ñáy lp vt liu bê tông asphalt. Hn hp bê tông asphalt vì vy cn phi bn chc và ñ kh năng ñàn hi ñ chng li ng sut nén và ngăn không cho xut hin bin dng vĩnh cu. Bê tông asphalt phi có ñ cưng ñ kéo ñ chng li các ng sut kéo sinh ra ñáy lp bê tông asphalt và có ñ ñ ñàn hi ñ chng li các tác ñng ca ti trng mà không sinh ra hin tưng nt mi. Cùng vi các tác ñng ca ti trng và môi trưng, mt ñưng bê tông asphalt s dn dn b hư hng theo ba hình thc chính dưi ñây ph thuc vào cơ ch chu ti trng xe chy và ñiu kin môi trưng, ñó là: – Bin dng vĩnh cu; – Nt mi;
2. – Nt do nhit ñ thp. ð xác ñnh các tính cht cơ hc ca bê tông asphalt, trên th gii tùy theo truyn thng, tùy theo phương pháp thit k bê tông asphalt và tùy theo ñiu kin phát trin ca tng nưc mà có nhiu phương pháp thí nghim khác nhau ñưc áp dng cho mi nưc. Trong quá trình phát trin, nhiu phương pháp thí nghim cơ hc ca bê tông asphalt ñưc b sung cho phù hp vi ñiu kin làm vic ca mt ñưng bê tông asphalt, và cũng có không ít phương pháp ñưc loi b do ít ñưc áp dng. Nhìn chung các phương pháp thí nghim cơ hc ca bê tông asphalt hin nay thưng s dng mô hình ti trng trùng phc, nhm mô phng các tác ñng do ti trng và yu t môi trưng (nhit ñ, ñ m) gây ra trên lp mt ñưng bê tông asphalt. Các tính cht cơ hc ca bê tông có th phân theo các nhóm sau: – Các tính cht cơ hc phc v cho thit k hn hp bê tông asphalt: ñưc tin hành phc v vic thit k la chn hàm lưng nha ti ưu cho hn hp bê tông asphalt. Mu bê tông asphalt thit k va phi tho mãn các tính cht liên quan ñn ñc tính th tích, va phi tho mãn các tính cht cơ hc ñưc quy ñnh tương ng vi phương pháp ñó. Phương pháp thit k bê tông asphalt ñưc áp dng khá ph bin trên th gii và ñưc bit nhiu Vit Nam có th k ñn là:
   Phương pháp thit k Marshall;
   Phương pháp thit k Hveem;
   Phương pháp thit k theo Liên bang Nga (Liên xô cũ);
   Phương pháp thit k Super Pave. – Các tính cht cơ hc ca bê tông asphalt phc v cho tính tóan kt cu: tuỳ thuc các phương pháp tính toán thit k kt cu mt ñưng khác nhau, trong ñó quy ñnh các ch tiêu cơ hc ca bê tông asphalt cn thit phc v tính toán xác ñnh chiu dày cn thit ca lp bê tông asphalt mt ñưng dưi tác dng ca ti trng xe chy và các yu t môi trưng. Phân nhóm các phương pháp thí nghim cơ hc ca bê tông asphalt theo phương ca lc tác dng trên mu thì có các loi: – Thí nghim vi lc tác ñng theo phương ñưng kính ca mu hình tr tròn; – Thí nghim vi lc tác ñng dc trc mu hình tr tròn; – Thí nghim vi lc tác ñng 3 trc trên mu hình tr tròn; – Thí nghim ct; – Thí nghim kéo; – Thí nghim kéo un trên mu hình dm. Phân nhóm các phương pháp thí nghim cơ hc theo kiu tác dng ca lc thì có các loi: – Thí nghim vi lc gia ti tĩnh;
3. – Thí nghim vi lc gia ti ñng, nhiu chu kỳ gia ti. Dưi ñây trình bày mt s tính cht cơ hc ca bê tông asphalt và các phương pháp thí nghim liên quan ñưc s dng khá ph bin trên th gii và Vit Nam hin nay và ñnh hưng cho tương lai. 6.2. CÁC TÍNH CHT CƠ HC 6.2.1. ð N ðNH VÀ ð DO MARSHALL (CÁC CH TIÊU CƠ HC T CÁC TÍNH CHT NÀY ðƯC S DNG CHO PHƯƠNG PHÁP THIT K MARSHALL (22TCN 62–84, AASHTO T245)) ð n ñnh Marshall: là giá tr lc ln nht tác dng lên mu ti thi ñim mu b phá hoi (S). ð do Marshall: là giá tr bin dng lún ca mu thí nghim ti thi ñim mu b phá hoi (F). ð n ñnh và ñ do Marshall ca mu bê tông asphalt ñã ñm nén là hai ch tiêu cơ hc chính dùng trong phương pháp thit k Marshall. Hai ch tiêu này ñưc xác ñnh thông qua thí nghim Marshall. Thí nghim Marshall ñưc thc hin trên mu bê tông asphalt hình tr tròn có ñưng kính D = 101,6mm; chiu cao H = 63mm, ñưc ch to ti phòng thí nghim hoc mu khoan t mt ñưng. Mu bê tông asphalt ñưc trn nhit ñ quy ñnh, ñưc to mu trong khuôn Marshall vi s chày ñm và nhit ñ quy ñnh. Sau khi ngâm mu trong nưc có nhit ñ 60 oC trong khong thi gian 30–40 phút, mu ñưc ly ra và ñt vào thit b Marshall ñ thí nghim (Hình 6.1). Lc nén có tc ñ 50,8mm/phút tác dng dc theo phương ñưng sinh cho ti khi mu b phá hoi.
4. Hình 6.1. Thí nghim xác ñnh ñ n ñnh, ñ do Marshall Trong trưng hp mu thí nghim có chiu cao khác vi chiu cao tiêu chun, ñ n ñnh Marshall bng ñ ln ca lc phá hoi mu nhân thêm vi h s hiu chnh chiu cao. ð n ñnh, ñ do Marshall cũng có th ñưc s dng ñ xác ñnh giá tr mô ñun ñàn hi ca bê tông asphalt theo công thc thc nghim ca Nijboer như sau: S 2 E 0 = 1.6 × (kG/cm ) (6.1) dh,60 F Trong ñó: S: ð n ñnh Marshall (KN). F: ð do Marshall (mm). Hưng dn thit k hn hp bê tông asphalt theo Marshall ca Vin Asphalt, kt qu thit k (và chn ñưc hàm lưng bitum ti ưu) phi tho mãn các yêu cu v ñc tính th tích và ch tiêu cơ hc (ñ n ñnh, ñ do) tương ng vi lưng giao thông theo quy ñnh Bng 6.1. Bng 6.1. ð n ñnh, ñ do vi bê tông asphalt thit k theo Marshall Các ch tiêu k Giao thông nh Giao thông va Giao thông nng thut yêu cu ca Lp mt & Móng Lp mt & Móng Lp mt & Móng hn hp bê tông trên trên trên asphalt theo Marshall Min Max Min Max Min Max S ln ñm nén 35 x 2 50 x 2 75 x 2 ð n ñnh 3,4 5,5 8,0 (Stability), KN ð do, mm 3,2 7,2 3,2 6,4 2 4 6.2.2. ð N ðNH HVEEM (CH TIÊU CƠ HC T TÍNH CHT NÀY ðƯC S DNG CHO PHƯƠNG PHÁP THIT K HVEEM (ASPHALT INSTITUTE)) ð n ñnh Hveem là mt ch tiêu quan trng trong thit k hn hp bê tông asphalt theo phương pháp Hveem. Thí nghim xác ñnh ñ n ñnh Hveem ñưc thc hin trên mu hình tr tròn có ñưng kính D = 101.6mm, chiu cao H=63.5mm ch b theo phương pháp Hveem, hoc khoan t mt ñưng. Mu sau khi ñưc bo dưng trong t sy nhit ñ 60 ±3oC trong khong thi gian t 3–4 gi, ñưc ly ra và ñt vào v trí thí nghim (Hình 6.2).
5. Tin hành gia ti cho mu ñ to ra mt áp lc hông ban ñu tác dng lên mu là 34.5kPa. Sau ñó cho máy nén hot ñng, tác dng ti theo phương dc trc mu vi tc ñ không ñi là 1.3 mm/phút. Ghi li ñ ln ca áp lc hông ng vi thi ñim ti trng thng ñng tác dng lên mu ñt 13.4 kN, 22.3kN và 26.7kN. NGAY SAU ðÓ, GIM TI TÁC DNG LÊN MU THEO PHƯƠNG DC TRC XUNG CÒN 4.45KN, ÁP LC HÔNG TÁC DNG LÊN MU XUNG CÒN 34.5 KPA. DÙNG BƠM THU LC QUAY TAY ð TĂNG DN ÁP LC HÔNG TÁC DNG LÊN MU. ðM CHÍNH XÁC S VÒNG QUAY ð ÁP LC HÔNG TÁC DNG LÊN MU TĂNG T 34.5KPA ðN 690 KPA, T ðÓ TÍNH ðƯC CHUYN V TƯƠNG NG. Hình 6.2. Thí nghim ñ n ñnh Hveem ð n ñnh Hveem là mt giá tr không có th nguyên và ñưc xác ñnh theo công thc: 22.2 S = P .D (6.2) h + 0.222 Pv − Ph Trong ñó : D : Chuyn v tương ng vi s vòng quay ñ áp lc hông tác dng lên mu tăng t 34.5 kPa ñn 690 kPa. Pv : Áp lc tác dng lên mu theo phương dc trc (thưng ly Pv =2.76 MPa ng vi ti trng tác dng lên mu là 22.3kN). Ph : Áp lc hông tác dng lên mu ng vi thi ñim xác ñnh P v. Theo quy ñnh ca Hveem, hn hp bê tông asphalt khi thit k phi có ñ n ñnh ln hơn các giá tr 30, 35, 37 tương ng vi lưng giao thông nh, trung bình và nng. Bng 6.2. ñưa ra quy ñnh k thut tương ng vi các loi bê tông asphalt khi thit k theo Hveem.
6. Bng 6.2. Yêu cu k thut vi bê tông asphalt thit k theo Hveem Tiêu chun thit k bê Loi hn hp bê tông atphalt tông asphalt theo Hveem A B E F G ð n ñnh Hveem 37 35 35 35 35 ð dính bám Hveem 100 100 100 50 100 ð rng dư, % 2–4,5 2–4,5 2–4,5 2–4,5 2–4,5 . 6.2.3. CƯNG ð CHU NÉN, TÍNH N ðNH NƯC VÀ N ðNH NHIT CA BÊ TÔNG ASPHALT (CÁC CH TIÊU CƠ HC T CÁC TÍNH CHT NÀY PHC V CHO PHƯƠNG PHÁP THIT K CA LIÊN BANG NGA, 22TCN 249–98) Tính cht cưng ñ chu nén, tính n ñnh nưc và tính n ñnh nhit ca bê tông asphalt ñưc ñánh giá thông qua các ch tiêu: – Cưng ñ chu nén gii hn; – H s n ñnh nưc; – H s n ñnh nhit. Theo tiêu chun 22TCN 62–84 “Quy trình thí nghim bê tông nha”, thí nghim ñưc thc hin trên mu hình tr tròn có ñưng kính D bng chiu cao H (vi D = 50.5mm, 71.5mm hoc 101.6mm tuỳ theo c ht ln nht ca bê tông nha) ñưc ch b bng phương pháp ép tĩnh hoc khoan v t hin trưng. Mt lc nén có tc ñ 3 ±0.5mm/phút tác dng dc trc mu cho ti khi mu b phá hoi (Hình 6.3.), ñ ln ca lc phá hoi mu ñưc s dng ñ tính cưng ñ chu nén gii hn. P TÊm gia t¶i MÉu thÝ nghiÖm P TÊm gia t¶i Hình 6.3. Mô hình thí nghim cưng ñ chu nén gii hn Thí nghim ñưc thc hin 3 trng thái:
7. o k20 – Mu khô (không ngâm nưc) nhit ñ 20 C, ký hiu là R n 0 bh20 – Mu bão hoà (ngâm nưc) nhit ñ 20 C, ký hiu là R n 0 k50 – Mu khô nhit ñ 50 C, ký hiu là R n . Cưng ñ chu nén gii hn ca bê tông asphalt (R n) ñưc tính theo công thc (6.3): P R = (daN/cm 2) (6.3) n F Trong ñó: P: Ti trng phá hoi mu (daN). F: Din tích mt ct ngang mu (cm 2). Căn c vào cưng ñ chu nén gii hn ba trng thái khác nhau ñ ñánh giá ñ n ñnh nưc và ñ n ñnh nhit ca bê tông asphalt thông qua h s n ñnh nưc và h s n ñnh nhit, và ñưc xác ñnh theo các công thc sau: bh20 k20 – H s n ñnh nưc ñưc tính theo công thc: Kn = R n / R n k50 k20 – H s n ñnh nhit ñưc tính theo công thc: Kt = Rn / R n Theo 22 TCN 249–98, hn hp bê tông atphalt cht khi thit k phi tho mãn các yêu cu v ñc tính th tích (ñ rng dư) và các tính cht cơ hc theo quy ñnh (Bng 6.3). Bng 6.3. Yêu cu v các ch tiêu cơ lý ca bê tông asphalt cht T Các ch tiêu Yêu cu ñi vi bê tông nha loi T I II 1 ð rng ct liu khoáng, % th tích 15–19 15–21 2 ð rng còn dư, % th tích 3–6 3–6 3 ð ngm nưc, % th tích 1,5–3,5 1,5–4,5 4 ð n, % th tích, không ln hơn 0,5 1,0 Cưng ñ chu nén, daN/cm 2, nhit 5 ñ +) 20 oC không nh hơn 35 25 +)50 oC không nh hơn 14 12 6 H s n ñnh nưc, không nh hơn 0,90 0,85 H s n ñnh nưc, khi cho ngâm nưc 7 0,85 0,75 trong 15 ngày ñêm; không nh hơn ð n, % th tích, khi cho ngâm nưc 8 1,5 1,8 trong 15 ngày ñêm, không ln hơn
8. 6.2.4. CƯNG ð CHU KÉO GIÁN TIP (ÉP CH), CƯNG ð CHU CT (CÁC CH TIÊU CƠ HC T CÁC TÍNH CHT NÀY PHC V CHO PHƯƠNG PHÁP THIT K SUPER PAVE) Theo phương pháp Super Pave (M), các ch tiêu cơ hc phc v cho thit k hn hp bê tông asphalt bao gm các ch tiêu cưng ñ (kh năng làm vic) ca hn hp bê tông asphalt và d báo kh năng làm vic thc t ca mt ñưng bê tông asphalt trên cơ s k t qu ca các ch tiêu sơ hc sau: – Kéo gián tip (IDT) ñ xác ñnh mô ñun ñàn hi và h s poát xông (22TCN 274–01, ASTM D4123, AASHTO TP31); – Ct (SST), ñưc s dng ñ xác ñnh ñc tính bin dng vĩnh cu (vt hn lún báng xe) và nt do mi. 6.2.4.1. Thí nghim kéo gián tip Bao gm các thí nghim sau: – Cưng ñ – t bin, nt do nhit; – Cưng ñ, nt mi. Trong thí nghim này áp lc nén ñưc ñt vào mu hình tr theo mt phng ca ñưng kính do vy gián tip gây ra ng sut kéo theo phương ngang (Hình 6.4; 6.5). Thí nghim ñưc thc hin nhit ñ 5 oC, 30 oC (hoc 25 oC) và 40 oC vi các tn s tác dng ti trng bng 0.33Hz, 0.5Hz và 1.0Hz. ð ln ca ti trng trùng phc ñưc la chn sao cho giá tr ñt vào khong t 10–50% giá tr ti trng phá hoi nhit ñ tương ng (thưng s dng ñ ln ti trng vi giá tr trong khong 1– 35N/mm tính theo chiu dài ca mu). Hình 6.4. Mô hình thí nghim kéo gián tip
9. Hình 6.5. Thit b thí nghim kéo gián tip Mu thí nghim ñưc ch to trên dng c ñm xoay, có th dùng các mu hình tr ch to theo Marshall hoc các mu khoan trc tip t mt ñưng. Cho ti trng tác dng lp mt s ln cho ñn khi thy biu ñ các bin dng ca các ln ti trng tác dng lp ñu như nhau. ðây là giai ñon sơ b ñ làm mu tip xúc tt vi tm truyn ti trng, có các bin dng n ñnh. Tip tc cho ti trng trùng phc tác dng, khong t 50 ñn 200 ln, cho ñn khi bin dng ñàn hi ca nhng ln tác dng k nhau ñu n ñnh. Sau khi các bin dng ñàn hi ñã n ñnh dưi tác dng ca ti trng trùng phc k nhau thì ño và ghi li các bin dng ñàn hi ngang và ñng tương ng vi ít nht 3 chu kỳ tác dng ti trng k nhau và ly tr s trung bình. Tính toán mô ñun ñàn hi E và h s poisson ca mu bê tông asphalt tương ng vi nhit ñ, thi gian tác dng, tn s tác dng lc theo các công thc sau: P E RI = ()RI + 0.27 (6.4) t. H i P E RT = () RT + 0.27 (6.5) t. H T 3.59H I RI = − 0.27 (6.6) V I 3.59H T RT = − 0.27 (6.7) V T Trong ñó: ERI : Mô ñun ñàn hi tc thi, MPa. ERT : Mô ñun ñàn hi tng hp, MPa. RI : H s poisson tc thi. RT : H s poisson toàn b.
10. P : Ti trng tác dng trùng phc, N. t : Chiu cao mu, mm. HI : Bin dng ngang ñàn hi tc thi ca mu, mm. HT : Bin dng ngang toàn b ca mu, mm. VI : Bin dng ñng ñàn hi tc thi ca mu, mm. VT : Bin dng ñng toàn b ca mu, mm. Các quy ñnh vi các loi thí nghim: cưng ñ – t bin, nt do nhit và cưng ñ, nt mi như sau: a). Thí nghim cưng ñ – t bin, nt do nhit – Nhit ñ thí nghim cho thí nghim cưng ñ–t bin ñ ñánh giá kh năng chu nt do nhit ca hn hp bê tông asphalt nhit ñ 0 oC hoc thp hơn. Ba nhit ñ ñin hình ñưc s dng ñ tính toán là: 0, –10 và –20 oC, trong ñó ít nht phi s dng 2 nhit ñ thí nghim. Giá tr nhit ñ ñin hình ñưc s dng là –5 o C và –15 oC. – Sau khi ñã duy trì nhit ñ thí nghim không ñi trong các mu thí nghim ñ thi gian, cân bng li toàn b h thng ño và tác dng mt lc tĩnh có cưng ñ ñnh trưc nhưng không tác ñng lên mu. – Ti trng ñnh trưc ñưc s dng cho thí nghim t bin phi to ra chuyn v ngang gia 50 và 200 microstrains ( m) trong 60 giây ñu tiên. Nu gii hn ñó trái vi qui ñnh, cn phi dng ngay thí nghim và hiu chnh ti trng. – Theo dõi tt c các bin dng ngang và bin dng thng ñng trên các hưng ca mu trong thi gian tác dng ti. Ti trng s ñưc tác dng vi chu kỳ 1000 giây. – Sau khi ti trng ñnh trưc ñưc tác dng qua chu kỳ 1000 giây, phi tác dng thêm ti trng lên mu vi tc ñ gia ti ca pít–tông 12.5mm/phút. Tt c các chuyn ñng ngang, thng ñng và ti trng phi ñưc theo dõi cho ñn khi ti trng bt ñu gim (gim 10% so vi giá tr ln nht). b). Thí nghim cưng ñ, nt mi – Nhit ñ thí nghim s dng cho thí nghim phân tích nt mi không vưt quá 20 oC. – Sau khi duy trì nhit ñ không ñi trong các mu thí nghim trong khong thi gian hp lý, cân bng li toàn b h thng ño. – Tác dng mt lc lên mu mc 50mm chuyn ñng thng ñng /phút ca pít tông Tt c các chuyn ñng ngang, thng ñng và ti trng phi ñưc theo dõi cho ñn khi ti trng bt ñu gim. Thí nghim s ñưc dng li càng nhanh càng tt khi ti trng bt ñu gim ñ ngăn không cho hư hng thit b LVTD do s phá hoi bt ng ca mu. 6.2.4.2. Thí nghim ct
11. Bao gm các thí nghim sau (Hình 6.6): – Thí nghim ct ti trng trùng phc vi t l ng sut không ñi. – Thí nghim ct ti trng trùng phc chiu cao không ñi. – Thí nghim ct ñơn gin chiu cao không ñi. Mu có ñưng kính D=152mm, chiu cao H=50 mm, ñưc ch b trong phòng bng phương pháp ñm xoay hoc khoan v t hin trưng. Mu thí nghim ñưc dính lin 2 ñu vi 2 tm cao su trên b mt 2 tm gia ti bng cht kt dính (thưng dùng epoxy). Vi nhng thí nghim ñưc thc hin nhit ñ nh hơn 40 oC, trưc khi thí nghim, mu ñưc ñt vào trong t sy nhit ñ thí nghim trong khong thi gian 2 gi. Vi nhng thí nghim ñưc thc hin nhit ñ ln hơn hoc bng 40 oC, trưc khi thí nghim, mu ñưc ñt vào trong t sy nhit ñ thí nghim trong khong thi gian ít nht là 2 gi nhưng không vưt quá 4 gi.
12. MÆt bªn Lùc t¸c dông (duy tr× mÉu ë chiÒu cao cè ®Þnh) TÊm gia t¶i BiÕn d¹ng MÉu thÝ nghiÖm C¸c tÊm cao su c¾t tÝch luü TÊm gia t¶i Ph¶n lùc MÆt ®øng Lùc t¸c dông MÉu thÝ nghiÖm ¸p lùc h«ng Hình 6.6. Mô hình thí nghim ct ca SuperPave
13. Trong quá trình thí nghim, mu thí nghim ñưc ñt trong bung nhit ca thit b thí nghim, bung nhit này có kh năng to ra và duy trì nhit ñ quy ñnh trong sut quá trình thí nghim. a). Thí nghim ct chiu cao không ñi Tác dng lên mu mt ng sut ct có ñ ln 7kPa vi s chu kỳ là 100. Sau ñó tăng ng sut ct tác dng lên mu vi tc ñ là 70kPa/giây và gi trong khong thi gian 10 giây. Sau 10 giây, gim ng sut ct xung còn 0 vi tc ñ 21kPa/giây. Tip tc ghi s liu thêm 30 giây na sau khi ti trng ñã v 0. Thí nghim ñưc thc hin các nhit ñ 4 oC, 20 oC và 40 oC. Kt qu thí nghim thu ñưc là ng sut dc trc, ng sut ct và bin dng ct. b). Thí nghim ct ti trng lp vi t l ng sut không ñi Tác dng lên mu ñng thi mt ng sut dc trc và ng sut ct có dng na hình sin có ñ ln sao cho t l gia ng sut dc trc và ng sut ct là không ñi và bng t 1,2 ñn 1,5 ln. Nhit ñ chn ñ thí nghim là nhit ñ trung bình ca 7 ngày trong năm ño ñ sâu mt ñưng là 50,8 mm. Tác dng lên mu ñng thi mt ng sut dc trc và ng sut ct có dng na hình sin vi s chu kỳ là 100, thi gian tác dng 0.1 giây, ngh 0.6 giây vi ng sut tác dng dc trc không vưt quá 7kPa. Tip theo, cho ti trng tác dng vi s chu kỳ là 5000 chu kỳ. Kt qu thí nghim thu ñưc là ng sut dc trc, ng sut ct và bin dng ct. c). Thí nghim ct ti trng lp vi chiu cao không ñi Tác dng lên mu mt ng sut ct có dng na hình sin vi s chu kỳ là 100, thi gian tác dng 0.1 giây, ngh 0.6 giây vi ng sut tác dng dc trc không vưt quá 7kPa. Tip theo, tác dng lên mu mt ng sut ct có dng na hình sin có ñ ln 70kPa vi s chu kỳ là 5000, thi gian tác dng 0.1 giây, ngh 0.6 giây. Nhit ñ thí nghim là nhit ñ trung bình ca 7 ngày trong năm ño ñ sâu 50, 8mm. Kt qu thí nghim thu ñưc là ng sut dc trc, ng sut ct và bin dng ct. 6.2.5. CÁC CH TIÊU CƠ HC PHC V THIT K KT CU 6.2.5.1. Mô ñun ñàn hi (22TCN211–2006) Mô ñun ñàn hi ca bê tông asphalt ñưc xác ñnh bng thí nghim trên mu hình tr tròn có chiu cao bng mt na hoc bng ñưng kính (thưng s dng mu có kích thưc D = H = 10cm) theo mô hình nén dc trc n hông t do, gia ti bng ti trng tĩnh và bo dưng mu các ñiu kin khác nhau tuỳ theo yêu cu thí nghim, c th: – 30 0C khi tính cưng ñ theo tiêu chun ñ lún ñàn hi. – 10 0C (vi lp bê tông asphalt có chiu dy dưi 6cm), 15 0C (vi lp bê tông asphalt có chiu dy t 7–12cm) khi dùng ñ tính toán cưng ñ theo tiêu chun chu kéo un. – 60 0C khi dùng ñ tính theo ñiu kin trưt.
14. Mu ñưc nén vi ch ñ gia ti mt ln vi áp lc p = 5daN/cm 2 và ñưc gi nguyên cho ti khi bin dng n ñnh (khi tc ñ bin dng ch còn 0.01mm/phút). Sau ñó d ti và ñi bin dng hi phc cũng ñt ñưc n ñnh như trên thì ñc ñng h ño bin dng ñ xác ñnh tr s bin dng ñàn hi. Mô ñun ñàn hi (E ñh ) ñưc xác ñnh theo công thc (6.8): 4pH E = (daN/cm 2) (6.8) dh πD 2 l Trong ñó: p : Áp lc nén mu (daN/cm 2). H: Chiu cao mu (cm). D: ðưng kính mu (cm). L: Bin dng ñàn hi (cm). 6.2.5.2. Lc dính ñơn v và góc ni ma sát (22TCN 211–2006) Thí nghim ñưc thc hin trên mu hình tr tròn ñưng kính 30 cm ch b bng cách gia lc tĩnh hoc t mu khoan mt ñưng (Hình 6.7). Thí nghim ñưc thc hin nhit ñ 10–15 0C trên máy ct phng vi tc ñ ct 0.1cm/phút trên ít nht là 3 mu ging nhau tương ng vi nhng áp lc thng ñng (p) khác nhau (ti trng ln nht không vưt quá ng sut có th xy ra trong kt cu mt ñưng). ng vi mi giá tr áp lc p ta s thu ñưc mt giá tr cưng ñ chng ct ( τ), t ñó ta xác ñnh ñưc tr s lc dính ñơn v (c) và góc ni ma sát ( ∅) theo phương trình sau: τ = c + p.tg ∅ (daN/cm 2) (6.9) Trong ñó: τ: Sc chng ct gii hn (daN/cm 2). p: Áp lc thng ñng khi thí nghim ct phng (daN/cm 2). τ τ p Hình 6.7. Mô hình thí nghim ct tĩnh xác ñnh c, Φ 6.2.5.3. Cưng ñ kéo un gii hn (22TCN 211–06) Thí nghim ñưc thc hin trên mu dm có kích c không nh hơn 4x4x16 (cm), ch b trong phòng bng cách gia ti trng tĩnh có ñ ln 300daN/cm 2 hoc ct mu dm t mt ñưng (Hình 6.8).
15. Trưc khi thí nghim, mu ñưc bo dưng trong b n ñnh nhit nhit ñ 15 oC trong khong thi gian 2 gi. Thí nghim un ñưc thc hin bng cách ñt mu lên hai gi ta cách nhau 14cm (mt gi c ñnh, mt gi di ñng), phn gi tip xúc vi mu có dng mt tr vi bán kính 5mm. Cht ti gia mu trên khp b ngang mu thông qua tm ñm bng kim loi dng mt tr tròn bán kính 10mm hoc có dng mt phng dày 8mm. P h b Hình 6.8. Mô hình thí nghim cưng ñ kéo un Gia ti vi tc ñ nén ñm bo to ra ñ võng cho mu là 100 ÷200mm/phút cho ti khi mu b phá hoi. Trong quá trình gia ti, theo dõi ñ võng ca dm bng các ñng h ño bin dng ñt ñáy gia dm và c hai gi (ñ loi tr bin dng cc b ca dm ti gi). ð ln ca ti trng ti thi ñim mu b phá hoi ñưc s dng ñ tính cưng ñ kéo un gii hn (R ku ) theo công thc (6.10): 3Pl R = (daN/cm 2) (6.10) ku 2bh 2 Trong ñó: P: Ti trng phá hoi mu (daN). L: Khong cách gia hai gi ta (cm). b, h : Chiu rng và chiu cao mu (cm). 6.2.5.4. Cưng ñ ép ch (22TCN 211–93, ASTM D4123, Tiêu chun Trung Quc, Tiêu chun Liên Bang Nga) Thí nghim này phc v cho tính toán cưng ñ chu kéo un gii hn ca bê tông asphalt theo công thc R ku = K ×Rech (vi K là h s tương quan thc nghim) phc v thit k kt cu mt ñưng theo 22TCN 211–06. Hin nay, quy trình tính toán thit k kt cu mt ñưng mm ca Trung Quc– JTJ 014–97, ca Liên Bang Nga–ÄÍ–218.046.01 cũng s dng cưng ñ ép ch thay cho cưng ñ kéo un gii hn. Theo tiêu chun 22TCN 211–06, thí nghim ñưc thc hin nhit ñ 10 oC hoc 15 oC; theo tiêu chun ASTM D4123, thí nghim ñưc thc hin nhit ñ tương ng
16. vi nhit ñ thí nghim kéo gián tip ti trng trùng phc xác ñnh mô ñun ñàn hi và h s poisson (5 oC, 25 oC, 30 oC hoc 40 oC). Mô hình thí nghim ñưc nêu Hình 6.9 và Hình 6.10. Lc nén theo phương ñưng sinh gây ra trên mu vi tc ñ 50.8mm/phút cho ñn khi mu b phá hoi. ð ln ca lc ti thi ñim mu b phá hoi (P) ñưc s dng ñ tính toán cưng ñ ép ch theo công thc (6.11): 2P R = (daN/cm 2) (6.11) ech π dh Trong ñó: P: Lc phá hoi mu (daN). d, h: ðưng kính và chiu cao mu (cm). P TÊm gia t¶i MÉu thÝ nghiÖm TÊm gia t¶i P Hình 6.9. Mô hình thí nghim ép ch Hình 6.10. Thí nghim xác ñnh cưng ñ ép ch
17. 6.2.6. BIN DNG VĨNH CU– VT HN LÚN BÁNH XE Các thí nghim mô phng ñưc s dng ñ thí nghim các ñc trưng bin dng vĩnh cu (vt hn bánh xe), nt mi và nt do nhit ñ thp ca vt liu bê tông asphalt. Các thit b thí nghim mô phng thưng có kiu mô phng vt bánh xe LWT (Loaded wheel tester), và hin nay trên th gii có nhiu loi thit b thí nghim mô phng, các loi thit b này ñưc phân thành 2 nhóm: – Thí nghim trong phòng; – Thí nghim ti hin trưng. Trong ñó, các thí nghim mô phng ngoài hin trưng tương ñi phc tp, ñòi hi phi xây dng nhng ñon ñưng thí nghim tn kém, thi gian thí nghim lâu hơn so vi các thí nghim mô phng trong phòng. Do vy trong thc t hin nay thưng s dng các thí nghim mô phng trong phòng. Trên th gii hin nay thưng s dng các loi thit b thí nghim mô phng trong phòng ch yu sau: – Thit b Asphalt Pavement Analyzer (APA); – Thit b Hamburg Wheel Tracking Device (HWTD); – Thit b French Rutting Tester (FRT). Ưu, nhưc ñim ch yu ca 3 loi thit b k trên ñưc th hin Bng 6.4. Nhìn chung, nguyên lý làm vic và thí nghim ñ xác ñnh vt hn lún bánh xe ca 3 thit b nêu trên là tương ñương. Thit b APA ñưc áp dng ph bin hin nay M. Sau ñây nêu chi tit v thit b và phương pháp thí nghim ca APA. 6.2.6.1. Gii thiu v thit b APA APA là thit b ñưc thit k ñ thí nghim các ñc trưng vt hn lún, ñc trưng mi ca bê tông asphalt. Cơ ch hot ñng ca thit b là mô phng hot ñng ca bánh xe ô tô tác ñng lên mt ñưng thông qua các bánh xe chuyn ñng có chu kỳ trên ng cao su áp lc tác ñng lên b mt ca tp mu bê tông asphalt Bng 6.4. So sánh ưu, nhưc ñim ch yu ca thit b APA, HWTD và FRT TT Thit b APA Thit b HWTD Thit b FRT 1 ðưc s dng rng rãi Ít ñưc s dng, ch Rt ít ñưc s dng, yu ðc ch yu Pháp 2 Thi gian thí nghim ngn Thi gian thí nghim Thi gian thí nghim dài ngn 3 Có th thí nghim ñng Có th thí nghim ñng Có th thí nghim ñng thi t 3 ñn 6 mu thi 2 mu thi 2 mu 4 Có th thc hin ñưc 3 Có th thc hin ñưc Ch thc hin ñưc 1 thí nghim sau: 2 thí nghim sau: thí nghim sau: a. Thí nghim vt hn lún a. Thí nghim vt hn a. Thí nghim vt hn
18. bánh xe lún bánh xe lún bánh xe b. Thí nghim ñánh giá hư b. Thí nghim ñánh giá hng ca bê tông nha hư hng ca bê tông dưi tác dng ca ñ m nha dưi tác dng c. Thí nghim mi ca ñ m Các thông s cơ bn ca thit b APA: – Kích thưc: Dài x Rng x Cao = 1800 x 1000 x 2000 mm – Khi lưng: 1500 kg – ðin năng: 220V, 60Hz, 40A – B cha nưc n nhit: 132 lít Tính năng k thut ca thit b APA: – Nhit ñ ca bung cha mu và b cha nưc t 4–72 oC, có bưc ñiu khin là 1 oC. – Có kh năng gia ti ñc lp trên 3 bánh xe vi ti trng quy ñnh. – Áp lc trong ng cao su có th ñiu chnh và duy trì ñưc mc quy ñnh. – Có kh năng thí nghim ñng thi trên ba mu dm hoc 6 mu hình tr. – Có thit b ñm chu kỳ, t ñng dng thí nghim khi ñt ñn s chu kỳ thí nghim yêu cu. 6.2.6.2. Thí nghim vt hn bánh xe (AASHTO TP63) Thí nghim ñưc thc hin ñiu kin: – Ti trng tác dng ca bánh xe thí nghim là 578N; áp lc trong ng cao su là 896kPa. – Nhit ñ thí nghim ly tương ng vi cp nha s dng (theo tiêu chun phân loi nha ca Superpave). Thí nghim ñưc thc hin trên 6 mu hình tr có ñưng kính D =150mm, chiu cao H = 75 ±2mm hoc mu có ñưng kính D =150mm, chiu cao H =115 ±2mm hoc trên 3 mu hình dm có chiu rng B =125mm, chiu cao H =75 ±2mm, chiu d ài L = 300mm. Nu là mu hình tr khoan v t hin trưng, yêu cu chiu cao ti thiu H = 50mm ( Hình 6.11, Hình 6.12, Hình 6.13). ði vi mu hình tr ch b trong phòng, có th ñm nén bng thit b ñm xoay SGC (Superpave Gyratory Compactor) hoc thit b ñm rung (Vibratory Compactor), mu ch b phi ñt ñ rng dư bng 4.0 ±0.5%. ði vi mu hình dm ch b trong phòng, ñm nén bng thit b ñm rung (Vibratory Compactor), mu ch b phi ñt ñ rng dư bng 5.0 ±0.5%.
19. Lùc t¸c dông èng cao su ¸p lùc cao MÉu thÝ nghiÖm Hình 6.11. Nguyên lý thí nghim vt hn bánh xe trên thit b APA Trưc khi thí nghim, mu ñưc ñt trong t nhit nhit ñ thí nghim trong khong thi gian 6 gi. Sau ñó ñt mu vào v trí thí nghim, và cho thit b hot ñng vi s chu kỳ bánh xe tác dng lên mu là 8000. Sau khi kt thúc quá trình thí nghim, thit b s t ñng ño xác ñnh chiu sâu vt hn bánh xe. Hình 6.12. B phn gia ti ca thit b APA Hì
20. nh 6.13. Mu sau khi thí nghim vt hn bánh xe trên thit b APA 6.2.6.3. Thí nghim ñánh giá ñ bn ca bê tông asphalt dưi tác ñng ca ñ m Trưc khi thí nghim, mu ñưc chun b theo trình t sau: Xác ñnh ñ bão hoà nưc: – ðt các mu thí nghim vào trong bình hút chân không sau ñó ñ nưc ct vào ngp mu ti thiu là 25.4mm. Cho máy hút chân không hot ñng cho ñn khi áp sut dư còn li trong bình t 13–67kPa, gi trng thái này trong khong thi gian 5–10 phút. Sau ñó cho áp sut trong bình tr li trng thái bình thưng và tip tc ngâm mu trong bình trong khong thi gian t 5–10 phút na. – Ly mu ra khi bình hút chân không, lau khô b mt và cân xác ñnh khi lưng mu bão hoà b mt sau ñó tính th tích nưc hp ph vào mu theo công thc: 3 NHP = G s – G t (cm ) Trong ñó: Gs : là khi lưng mu bão hoà b mt sau khi hút chân không (g). Gt : là khi lưng mu bão hoà b mt trưc khi hút chân không (g). – Tính ñ bão hoà nưc theo công thc: BHN = 100 ×NHP/RD, (%) (6.12) Trong ñó: RD là tng th tích các l rng trong mu, ñưc tính theo ñ rng dư và th tích mu. + Mu ñt yêu cu nu có ñ bão hoà nưc nm trong phm vi t 55–80% + Nu mu có ñ bão hoà nưc 80% thì phi b mu ñi và s dng mu khác. Dùng mt mnh ni–lông mng bc kín mu, sau ñó ñt mu ñã bc kín ni–lông vào trong mt túi ni–lông khác có cha 10ml nưc và buc cht ñu li. ðt túi ni–lông ñng mu này vào t bo dưng có nhit ñ không khí là –18 ±3oC trong khong thi gian ít nht là 16 gi. Sau ñó ly mu ra khi t bo dưng và ñt mu vào trong b bo dưng cha nưc có nhit ñ bng nhit ñ thí nghim trong khong thi gian 24 ±1 gi. Trình t thí nghim hoàn toàn ging vi trình t thí nghim vt hn bánh xe, ch có mt s ñim khác bit sau ñây: – Ti trng tác dng ca bánh xe thí nghim là 450N; áp lc trong ng cao su là 830kPa. – Các mu ch b trong phòng phi có ñ rng dư bng 7.0 ±1.0%. – Nhit ñ nưc thí nghim ñưc ly bng nhit ñ tương ng vi cp nha thp hơn cp nha PG ñang s dng.
21. Kt qu thí nghim là chiu sâu vt hn lún sau 8000 chu kỳ tác dng ca bánh xe. 6.2.6.4. Thí nghim mi Thí nghim ñưc thc hin vi ti trng bánh xe tác dng là 1113N. Trong thí nghim này, các bánh xe tác dng trc tip lên mu (không s dng các ng cao su) (Hình 6.14, Hình 6.15, Hình 6.16). Thí nghim ñưc thc hin trên 3 mu hình dm có chiu rng B=125mm, chiu cao H=75 ±2mm, chiu dài L=300mm ñưc ch b trong phòng thí nghim bng cách s dng thit b ñm rung (Vibratory Compactor); mu thí nghim ñưc ñm nén ñ ñt ñưc ñ rng dư bng 7 ±1%. Sau khi ch b, mu ñưc hoá già theo trình t sau: – ðt mu thí nghim vào t sy nhit ñ 85 ±5oC trong khong thi gian 120 ±0.5 gi. – Sau ñó ly mu ra khi t sy, ñ ngui mu ñn nhit ñ phòng thí nghim. Sau khi mu ñưc hoá già, tin hành thí nghim mi theo trình t sau: – ðt mu vào trong t bo dưng có nhit ñ không khí là 20 oC trong khong thi gian 4 gi. – Ly mu ra khi t bo dưng và ñt vào v trí thí nghim. – Cho thit b hot ñng vi ti trng bánh xe tác dng lên mu là 1113N vi s ln tác dng ca bánh xe là 50000 chu kỳ; trong trưng hp mu b phá hoi trưc khi ñt 50000 chu kỳ gia ti thì phi ghi li s chu kỳ tác dng gây phá hoi mu. Kt qu thí nghim là s chu kỳ tác dng ca bánh xe làm cho mu b phá hoi s ñưc s dng ñ thit k kt cu mt ñưng hoc tính toán tui th mi ca bê tông asphalt. 1113 N MÉu thÝ nghiÖm Hình 6.14. Mô hình thí nghim mi
22. H×nh 6.15. Bé phËn gia t¶i thÝ nghiÖm mái trªn thiÕt bÞ APA H×nh 6.16. MÉu sau khi thÝ nghiÖm mái trªn thiÕt bÞ APA 6.3. C¸c tÝnh chÊt liªn quan ®Õn ®Æc tÝnh thÓ tÝch cña hçn hîp bª t«ng asphalt r¶i mÆt ®−êng 6.3.1. Tæng quan C¸c ®Æc tÝnh vÒ thÓ tÝch cña hçn hîp bª t«ng asphalt r¶i mÆt ®−êng nh− ®é rçng d−, ®é rçng cèt liÖu kho¸ng, ®é rçng lÊp ®Çy bitum v hm l−îng bitum h÷u Ých thÓ hiÖn kh¶ n¨ng phôc vô cña mÆt ®−êng. Môc ®Ých cña qu¸ tr×nh ®Çm nÐn mÉu bª t«ng asphalt trong phßng thÝ nghiÖm nh»m m« pháng ®é chÆt cña hçn hîp bª t«ng asphalt ngay sau khi r¶i hoÆc sau mét sè n¨m phôc vô, v cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch so s¸nh c¸c ®Æc tÝnh cña mÉu nguyªn d¹ng lÊy vÒ tõ hiÖn tr−êng víi c¸c ®Æc tÝnh cña mÉu ®óc trong phßng. CÇn thiÕt ph¶i thÓ hiÖn râ c¸c ®Þnh nghÜa v qu¸ tr×nh ph©n tÝch ®−îc tr×nh by ®Ó cã thÓ ®−a ra c¸c quyÕt ®Þnh thÓ hiÖn sù hiÓu biÕt vÒ viÖc lùa chän hçn hîp bª t«ng asphalt khi thiÕt kÕ. Nh÷ng th«ng tin ë ®©y cã thÓ ®−îc ¸p dông cho hçn hîp bª t«ng asphalt ®−îc ®Çm nÐn trong phßng hay c¶ víi mÉu nguyªn d¹ng lÊy vÒ tõ hiÖn tr−êng. 6.3.2. C¸c ®Þnh nghÜa
23. Lç rçng cã kh¶ n¨ng thÊm n−íc Nhùa cã hiÖu nh−ng kh«ng ®−îc lÊp ®Çy bëi nhùa (PhÇn cèt liÖu cña tû träng cèt liÖu) Cèt liÖu Lç rçng cã kh¶ n¨ng thÊm n−íc (PhÇn cèt liÖu cña tû träng khèi, kh«ng cña tû träng biÓu kiÕn) Lç rçng cã kh¶ n¨ng thÊm nhùa §é rçng d− (hÊp phô nhùa) Hình 6.17. Các ñnh nghĩa v các loi t trng Ct liu khoáng có cha các l nh li ti và có kh năng thm nưc cũng như thm bitum vi các mc ñ khác nhau. T l phn trăm v ñ thm nưc/ ñ thm ca bitum vào ct liu ñá là khác nhau ñi vi tng loi ct liu. Có 3 phương pháp xác ñnh t trng ca ct liu ñưc quan tâm ñó là: t trng khi ASTM, t trng biu kin ASTM và t trng có hiu. S khác nhau gia các t trng này xut phát t nhng ñnh nghĩa khác nhau v th tích ct liu. Hình 6.17. minh ho v t trng khi, t trng biu kin, t trng có hiu, ñ rng dư, hàm lưng bitum có hiu trong hn hp bê tông asphalt. Các ñnh nghĩa v các loi t trng như sau: – T trng khi ( ρSb ) là t l gia khi lưng cân trong không khí ca mt ñơn v th tích ct liu có tính thm nưc (gm c các l rng có tính thm nưc và các l rng không có tính thm nưc) mt nhit ñ xác ñnh chia cho khi lưng cân trong không khí có cùng mt ñ ca mt th tích tương ñương nưc ct không có bt khí mt nhit ñ xác ñnh. – T trng biu kin ( ρSa ) là t l gia khi lưng cân trong không khí ca mt ñơn v th tích ct liu không có tính thm nưc mt nhit ñ xác ñnh chia cho khi lưng cân trong không khí có cùng mt ñ ca mt th tích tương ñương nưc ct không có bt khí mt nhit ñ xác ñnh. – T trng có hiu ( ρSc ) là t l gia khi lưng cân trong không khí ca mt ñơn v th tích ct liu có tính thm nưc (loi tr các l rng có tính thm bitum) mt nhit ñ xác ñnh chia cho khi lưng cân trong không khí có cùng mt ñ ca mt th tích tương ñương vi nưc ct không có bt khí mt nhit ñ xác ñnh. Các ñnh nghĩa v ñ rng ct liu, hàm lưng bitum có hiu, ñ rng dư và lưng bitum lp ch rng (Hình 6.18) như sau:
24. Kh«ng khÝ . Vb Vfa Vma Nhùa Vba Vmb Vmm Vsb Vsc Cèt liÖu kho¸ng Hình 6.18. Các loi th tích trong mu bê tông asphalt sau khi ñã ñưc ñm lèn. Trong ñó: Vma – th tích ca các l rng trong ct liu khoáng Vmb – th tích khi ca hn hp ñã ñưc ñm lèn Vmm – th tích ca hn hp ri mt ñưng không k các khe rng Vfa – th tích bitum lp l rng (có hiu) Va– th tích các khe rng Vb– th tích bitum Vba – th tích bitum thm nhp vào ct liu Vsb – th tích ct liu khoáng (theo t trng khi) Vsc – th tích ct liu khoáng (theo t trng có hiu) – ð rng ct liu (VMA) là th tích các khe rng ti gia các ht ct liu trong hn hp, nó bao gm ñ rng dư và hàm lưng bitum có hiu. ðưc xác ñnh theo % ca tng th tích mu. – Hàm lưng bitum có hiu (P bc ) là tng hàm lưng bitum có trong hn hp tr ñi phn bitum b mt ñi do thm vào ct liu.
25. – ð rng dư (V a) là tng th tích ca các túi khí nh nm gia các ct liu ñã ñưc bao bc bitum có trong hn hp sau khi ñã lu lèn. Xác ñnh theo % th tích ca hn hp. – Hàm lưng bitum lp ñy l rng (V Fa ) là phn th tích ca các khe rng gia các ct liu ñưc chim ch bi bitum. Vin Asphalt khuyên rng tr s VMA nên tính theo t trng khi ca ct liu và t trng có hiu s là cơ s ñ tính ñ rng dư trong hn hp. ð rng ct liu và ñ rng dư ñưc tính theo % ca hn hp. Hàm lưng bitum lp l rng là phn trăm ca ñ rng ct liu ñưc lp ñy bi bitum có hiu. Tuỳ theo hàm lưng bitum là bao nhiêu mà nó có th ñưc tính là phn trăm ca khi lưng bitum so vi tng khi lưng ca hn hp hay là phn trăm ca khi lưng bitum so vi tng khi lưng ca ct liu có trong hn hp. Vì ñ rng dư và ñ rng ct liu th hin theo th tích, chúng không th xác ñnh ñưc bng cách cân, do ñó hn hp bê tông asphalt phi ñưc thit k hoc phân tích da trên cơ s th tích. 6.3.3. PHÂN TÍCH HN HP BÊ TÔNG ASPHALT SAU KHI ðM NÉN Nhng công vic thí nghim và nhng tính toán cn thit cho phân tích hn hp bê tông asphalt như sau: 6.3.3.1. Các ch tiêu xác ñnh qua thí nghim 1. Xác ñnh t trng ca ct liu thô (AASHTO T85 hoc ASTM C127) và ca ct liu mn (AASHTO T84 hoc ASTM C128). 2. Xác ñnh t trng ca bitum (AASHTO T228 hoc ASTM D70) và ca bt khoáng (AASHTO T100 hoc ASTM D854). 3. Tính toán t trng biu kin ca ct liu trong hn hp. 4. Xác ñnh t trng khi ca hn hp trng thái ri. 5. Xác ñnh t trng khi ca hn hp khi ñã ñưc lu lèn (theo ASTM hoc ASTM D2726). 6.3.3.2. Các ch tiêu xác ñnh qua tính toán 1. Tính toán t trng có hiu ca hn hp ct liu v i các hàm lưng bitum. 2. Tính toán t trng ln nht ca hn hp các hàm lưng bitum khác nhau. 3. Tính toán kh năng hp ph bitum ca ct liu. 4. Tính toán hàm lưng bitum có hiu trong hn hp. 5. Tính toán ñ rng trong vt liu khoáng. 6. Tính toán % ñ rng dư trong hn hp sau khi lu lèn.
26. 7. Tính toán ñ rng lp ñy bitum. 6.3.4. CÁCH XÁC ðNH CÁC CH TIÊU 6.3.4.1. T trng (biu kin) ca ct liu AASHTO T85 Ct liu tng hp bao gm các loi ct liu thô, ct liu nh và bt khoáng. Chúng có các t trng khác nhau và t trng biu kin ca ct liu tng hp ñưc tính theo công thc sau: P + P + + P G = 1 2 n (6.13) sb P P P 1 + 2 + + n G1 G 2 G n Trong ñó: Gsb – t trng ca ct liu tng hp; P1, P 2, P 3, , P n– phn trăm ca các loi ct liu, tính theo khi lưng; G1, G 2, G 3, , G n– t trng ca các loi ct liu có trong ct liu tng hp. 6.3.4.2. T trng có hiu ca ct liu Da trên t trng ln nht ca bê tông asphalt, G mn ñưc xác ñnh theo ASTM D2041, t trng có hiu ca ct liu, G se bao gm tt c các khe h gia các ht ct liu tr nhng khe h ñã thm bitum, G se ñưc xác ñnh theo công thc sau: P − P G = mn b ( 6.14) se P P mn + b G mn G b Trong ñó: Gse – t trng có hiu ca ct liu Gmn – t trng ln nht ca hn hp (không có ñ rng còn dư) Pmn – phn trăm theo khi lưng ca hn hp trng thái ri=100 Pb– hàm lưng bitum theo ASTM D2041 tính bng % theo tng khi lưng ca hn hp. Gb– t trng ca bitum Chú ý: Lưng bitum hp ph vào ct liu luôn nh hơn lưng nưc hp ph vào ct liu. Do ñó tr s ca t trng có hiu ca mt loi ct liu luôn nm gia t trng khi và t trng biu din. 6.4.4.3. T trng ln nht ca hn hp bê tông asphalt ng vi các hàm lưng bitum khác nhau. Trong thit k hn hp bê tông asphalt vi các ct liu bit trưc thì vic xác ñnh t trng ln nht, G mm , ng vi các hàm lưng bitum khác nhau là cn thit ñ xác ñnh
27. ñ rng dư tương ng vi tng hàm lưng bitum ñó. T trng ln nht ng vi mi hàm lưng bitum khác nhau ñó ñưc xác ñnh theo ASTM D2041. Sau khi tính toán t trng có hiu ca ct liu t t trng ln nht và tr s trung bình ca G se , t trng ln nht ng vi mi hàm lưng bitum có th tính toán ñưc theo công thc sau: P G = mn ( 6.15 ) mn P P s + b G se G b Trong ñó: Gmn – t trng ln nht ca hn hp ri mt ñưng (không có ñ rng còn dư) Pmn – phn trăm theo khi lưng ca hn hp vt liu khoáng Ps– hàm lưng ct liu, % theo trng lưng hn hp . Pb– hàm lưng bitum, % theo trng lưng hn hp Gse – t trng có hiu ca ct liu Gb– t trng ca bitum 6.4.4.4. Lưng bitum hp ph Lưng bitum hp ph thưng ñưc xác ñnh theo % trng lưng ca ct liu hơn là theo tng trng lưng ca hn hp. Lưng bitum hp ph P ba ñưc xác ñnh theo công thc sau: G se − G sb Pba = 100 .G sb (6.16) G sb .Gse Trong ñó: Pba – lưng bitum hp ph Gse – t trng có hiu ca ct liu Gsb –t trng khi lưng ca ct liu Gb– t trng ca bitum 6.4.4.5. Hàm lưng bitum có hiu trong hn hp bê tông asphalt Hàm lưng bitum có hiu ca hn hp bê tông asphalt là tng hàm lưng bitum tr ñi lưng bitum mt ñi do ñã hp ph vào ct liu. Nó là mt phn ca hàm lưng bitum to nên lp ph bên ngoài ca các ht ct liu và nó là lưng bitum chi phi các ñc tính cơ lý ca hn hp bê tông asphalt và theo công thc sau: P P = P − ba × P (6.17) be b 100 s Trong ñó: Pbe – hàm lưng bitum có hiu xác ñnh theo % trng lưng hn hp
28. Pb– hàm lưng bitum xác ñnh theo % trng lưng hn hp Pba – lưng bitum hp ph xác ñnh theo % trng lưng ct liu Ps– hàm lưng ct liu xác ñnh theo % trng lưng hn hp 6.4.4.6. ð rng ct liu trong hn hp, % ð rng ct liu VMA ñưc xác ñnh là ñ rng gia các ht ct liu trong hn hp bao gm ñ rng dư và hàm lưng bitum có hiu, ñưc xác ñnh theo % ca tng th tích VMA và ñưc tính toán trên cơ s t trng khi ca ct liu và ñưc xác ñnh theo % th tích ca khi hn hp. Do ñó VMA có th ñưc tính toán bng cách ly th tích khi ca hn hp tr ñi th tích khi ca ct liu. Phương pháp tính toán như sau: a. Nu xác ñnh theo % khi lưng ca hn hp. G × P VMA = 100 − mb s (6.18) G sb Trong ñó: VMA– ñ rng ct liu khoáng % ca th tích khi Gsb – t trng biu kin ca ct liu hn hp Gmb – t trng khi ca hn hp bê tông asphalt Ps– hàm lưng ct liu % ca tng trng lưng hn hp b. Nu xác ñnh là theo % khi lưng ca ct liu. G 100 VMA = 100 − mb × ×100 (6.19) G sb 100 − Pb Trong ñó: Pb– hàm lưng bitum tính theo % trng lưng ca ct liu 6.4.4.7. ð rng dư trong hn hp, % ð rng dư trong hn hp bê tông asphalt ñưc tính theo công thc sau: G mb Va = 1 − ×100 (6.20) G mn Trong ñó: Gmm – t trng ln nht ca hn hp Gmb – t trng khi ca hn hp 6.4.4.8. ð rng lp ñy bitum, % ð rng lp ñy bitum VFA là % ca ñ rng ct liu ñã b bitum chim ch, không bao gm lưng bitum ñã b hp ph, ñưc xác ñnh theo công thc sau: VMA − V VFA = 100 × a (6.21) VMA
29. Trong ñó: VMA– ñ rng ca ct liu V a – ñ rng dư CÂU HI ÔN TP 1. Trình bày khái quát chung v các tính cht ca bê tông asphalt. 2. Các tính cht cơ hc ch yu ca bê tông asphalt. 3. Trình bày các tính cht liên quan ñn ñc tính th tích ca bê tông asphalt. Chương 7 THIT K HN HP BÊ TÔNG ASPHALT THEO MARSHALL 7.1. MC ðÍCH CHUNG CA CÔNG TÁC THIT K HN HP BÊ TÔNG ASPHALT Thit k hn hp bê tông asphalt là la chn ñưc cp phi ct liu hp lý và hàm lưng bitum ti ưu v mt kinh t mà vn tho mãn các yêu cu k thut. Hn hp bê tông asphalt la chn nhm tho mãn các tính năng sau: – ð hàm lưng bitum nhm ñm bo cho mt ñưng bê tông asphalt làm vic lâu dài. – ð cưng ñ nhm tho mãn các yêu cu giao thông mà không b bin dng. – ð ñ rng dư ca hn hp sau khi lu lèn và cho phép mt ñưng ñưc ñm nén thêm nh ti trng ca các phương tin giao thông chy trên ñưng, nh s giãn n ca bitum do nhit ñ gia tăng nhưng mt ñưng không b chy bitum hay mt mát ñ bn. ð rng dư ln nht ñưc gii hn nhm hn ch kh năng thm ca không khí có hi và ñ m vào trong hn hp. – ð ñ công tác ñ vic ri hn hp có hiu qu mà không làm phân tng vt liu cũng như không làm gim ñ bn và kh năng làm vic ca kt cu. – ði vi hn hp asphalt làm lp ph trên cùng thì ct liu phi có ñ ñ nhám và ñ cng ñ to ra kh năng kháng trưt hp lý trong nhng ñiu kin thi tit bt li. Có th tóm li là thit k bê tông asphalt là quá trình thí nghim ñ la chn ra hàm lưng bitum ti ưu trong hn hp bê tông asphalt nhm tho mãn 2 yu t: tính cht liên quan ñn ñc tính th tích và tính cht cơ hc theo quy ñnh ca phương pháp thit k. Các phương pháp thit k bê tông asphalt ñưc s dng khá ph bin trên th
30. gii như: phương pháp ca Nga, Marshall, Hveem, Superpave nhìn chung ñu tuân th nguyên tc thit k trên. Nhìn chung các nguyên lý xác ñnh ñc tính th tích ca các phương pháp là ging nhau, khác nhau ch yu là tiêu chí v các ch tiêu cơ hc ñưc th hin qua các phương pháp thí nghim (tham kho chương 6). 7.2. PHM VI ÁP DNG CA PHƯƠNG PHÁP MARSHALL Các khái nim v phương pháp thit k hn hp bê tông asphalt theo phương pháp Marshall ñưc Bruce Marshall ñưa ra. Qua quá trình nghiên cu và phát trin, phương pháp này ngày càng hoàn thin và nó ñã ñưc chun hoá bi ASTM và ñưc hưng dn bi Vin asphalt Hoa Kỳ. Phương pháp Marshall nguyên bn ch ñưc áp dng ñi vi hn hp bê tông asphalt nóng vi cp phi ct liu có ñưng kính ln nht (theo sàng vuông) ≤ 25mm (ñưng kính ln nht danh ñnh ≤ 19mm). Phương pháp Marshall sau khi ci tin ñưc áp dng cho c hn hp vi cp phi ct liu có ñưng kính ln nht ñn 38mm. Phương pháp Marshall ci tin s dng khuôn ci và chày ñm ln hơn so vi Marshall nguyên bn. Phương pháp Marshall ñưc dùng cho thit k trong phòng cũng như kim soát ti hin trưng ca hn hp bê tông asphalt ñc (cht) trn nóng cp phi liên tc. Hàm lưng bitum ñưc la chn thưng tương ng vi ñ rng dư nm trong khong t 3– 5%. ð rng dư 4% là tr s thưng ñưc s dng trong ñánh giá ban ñu. Tuy nhiên cũng có th thay ñi chút ít khi phân tích các kt qu thí nghim. Phương pháp Marshall ñu tiên ñưc áp dng khá ph bin M, và các nưc ñang phát trin cũng như Vit Nam hin nay do có nhng ưu ñim ni bt như : giá thành trang thit b thí nghim không ln, trình ñ ca các nhân viên tái nghim không ñòi hi cao, kinh nghim v thit k hn hp ñưc tích lu, các tài liu hưng dn v thit k hn hp (ca Vin Asphalt M, AASHTO, ASTM) chi tit và ñưc cp nht. 7.3. CÁC CH TIÊU K THUT QUY ðNH THEO MARSHALL Theo hưng dn thit k hn hp bê tông asphalt theo phương pháp Marshall ca Vin Asphalt, mu thit k (và chn ñưc hàm lưng bitum ti ưu) phi tho mãn các yêu cu v ñc tính th tích và ch tiêu cơ hc (ñ n ñnh, ñ do) tương ng vi lưng giao thông theo quy ñnh Bng 7.1. Bng 7.1. Yêu cu k thut vi bê tông nh a thit k theo Marshall (Vin Asphalt) Các ch tiêu k Giao thông nh Giao thông va Giao thông nng thut yêu cu ca Lp mt & Móng Lp mt & Móng Lp mt & Móng hn hp bê tông trên trên trên asphalt theo Marshall Min Max Min Max Min Max S ln ñm nén 35 x 2 50 x 2 75 x 2 ð n ñnh 3,4 5,5 8,0 (Stability), KN
31. Các ch tiêu k Giao thông nh Giao thông va Giao thông nng thut yêu cu ca Lp mt & Móng Lp mt & Móng Lp mt & Móng hn hp bê tông trên trên trên asphalt theo Marshall Min Max Min Max Min Max ð do, mm 3,2 7,2 3,2 6,4 2 4 ð rng dư, % 3 5 3 5 3 5 ð rng lp ñy 80 80 65 78 65 75 nha,% ð rng ct liu nh Theo Bng 8.2. nht, % Bng 7.2. ð rng ct liu nh nht ð rng ct liu nh nht, % C ht danh ñnh ln nht ð rng dư thit k, % mm in. 3.0 4.0 5.0 (1) (2) (3) (4) (5) 1.18 No.16 21.5 22.5 23.5 (1) (2) (3) (4) (5) 2.36 No.8 19.0 20.0 21.0 4.75 No.4 16.0 17.0 18.0 9.5 3/8 14.0 15.0 16.0 12.5 1/ 2 13.0 14.0 15.0 19.0 3/ 4 12.0 13.0 14.0 25.0 1.0 11.0 12.0 13.0 37.5 1.5 10.0 11.0 12.0 50 2.0 9.5 10.5 11.5 63 2.5 9.0 10.0 11.0 Phương pháp Marshall nguyên bn s dng các mu thí nghim hình tr tròn tiêu chun có chiu cao 64mm, và ñưng kính 102mm. Các mu này ñưc chun b theo ñúng các th tc tiêu chun v làm móng, nhào trn, và ñm nén hn hp ct liu– bitum. Hai nét ñc trưng chính ca phương pháp thit k hn hp theo Marshall các phân tích v ñ cht–ñ rng và thí nghim ñ n ñnh–ñ do trên các mu thí nghim sau khi ñã ñưc ñm cht. Mt s Tiêu chun thit k theo Marshall ca các nưc, và ca Vit Nam có sa ñi quy ñnh ca Bng 7.1. theo hưng lưc b bt (ví d b ñ rng lp ñy nha)
32. hoc thêm (ví d ch tiêu ñ n ñnh còn li) ch tiêu, hoc thay ñi thông s quy ñnh tương ng vi ch tiêu ñó (ví d tăng giá tr ñ n ñnh, thu nh hoc gim giá tr ñ do). Vic ñm mu vi s chày 75x2 tương ng vi mt ñưng có lưng giao thông nng ñưc áp dng ph bin hin nay. 7.4. TÓM TT TRÌNH T THIT K HN HP THEO MARSHALL Vic thit k theo phương pháp Marshall ñưc tin hành theo các bưc sau: 1. Kim tra cht lưng các vt liu thành phn: tt c các vt liu (ct liu ln, ct liu nh, bt ñá, bitum) s dng ñ ch to bê tông asphalt ñu phi tho mãn các ch tiêu cơ lý theo quy ñnh ca các Tiêu chun áp dng hoc ca ch dn k thut ca d án (Chương 2). 2. Phi trn các ct liu thành phn ñ ñưa ra ít nht mt hn hp ct liu (ct liu ln, ct liu nh, bt ñá) có cp phi nm trong gii hn ca ñưng bao cp phi hn hp ct liu quy ñnh theo quy ñnh ca các Tiêu chun áp dng hoc ca ch dn k thut ca d án (Chương 4). 3. Xác ñnh ñc tính th tích (ñ rng dư, ñ rng lp ñy bitum, ñ rng ct liu) trên cơ s thí nghim và tính toán trên vt liu thành phn, trên hn hp bê tông asphalt chưa ñm nén, ñã ñm nén vi các hàm lưng bitum khác nhau (Chương 6). 4. Xác ñnh ñ n ñnh, ñ do ca mu bê tông asphalt ñã ñm nén vi các hàm lưng bitum khác nhau (Chương 6). 5. Phân tích các kt qu thí nghim ñ quyt ñnh la chn hàm lưng bitum ti ưu tho mãn tt c các quy ñnh (Bng 7.1). 7.4.1. TRÌNH T THÍ NGHIM, TÍNH TOÁN CÁC TÍNH CHT V ðC TÍNH TH TÍCH 1. Xác ñnh t trng khi ca ct liu thô (AASHTO T85 hoc ASTM C127) và ca ct liu mn (AASHTO T84 hoc ASTM C128). 2. Xác ñnh t trng ca bitum (AASHTO T228 hoc ASTM D70) và ca bt khoáng (AASHTO T100 hoc ASTM D854). 3. Tính toán t trng khi ca ct liu. 4. Xác ñnh t trng ln nht ca hn hp bê tông asphalt trng thái ri. 5. Xác ñnh t trng khi ca hn hp bê tông asphalt ñã ñm nén (theo ASTM D1188 hoc ASTM D2726). 6. Tính toán t trng có hiu ca ca ct liu. 7. Tính toán t trng ln nht ca hn hp bê tông asphalt các hàm lưng bitum khác nhau. 8. Tính toán kh năng hp ph bitum ca ct liu. 9. Tính toán hàm lưng bitum có hiu trong hn hp. 10. Tính toán ñ rng ct liu khoáng. 11. Tính toán % ñ rng dư trong hn hp sau khi ñm nén.
33. 12. Tính toán ñ rng lp ñy bitum. 7.4.2. TRÌNH T THÍ NGHIM XÁC ðNH ð N ðINH, ð DO MARSHALL Cn phi chun b 6 (hoăc ít nht là 5) t mu thí nghim (mi t mu gm 3 mu) ng vi các hàm lưng bitum trênh lch nhau 0.5%, vi ít nht hai t mu có hàm lưng bitum ln hơn và hai t mu có hàm lưng bitum nh hơn giá tr hàm lưng bitum thit k mong ñi. Vì th, mi mt hn hp thit k theo Marshall cn phi chun b 18 mu (ít nht 15 mu) thí nghim. Tin hành trn, gia nhit, ñm nén hn hp trong khuôn Marshall. Gia nhit cho mu ñn nhit ñ thí nghim 60 ±1oC bng cách ngâm trong bn nưc n nhit trong thi gian 40 ±1 phút. Lau sch mt trong ca khuôn nén. Vt mu ra khi bn nưc n nhit và nhanh chóng ñt vào khuôn nén, ñưa khuôn nén vào v trí thí nghim trên máy nén, gá ñng h ño ñ do và ñiu chnh kim ñng h v 0. Gia ti cho mu và quan sát ñng h ño lc, ño bin dng ca mu. Khi ñng h ño lc ñt giá tr ln nht (và bt ñu có xu th gim) thì ghi li giá tr lc ñó ñng thi ghi li s ñc trên ñng h ño bin dng. Xác ñnh giá tr ñ n ñnh, ñ do Marshall ca mu (Chương 6). Thi gian thí nghim t khi ly mu bê tông asphalt ra khi bn n nhit ñn khi ñc giá tr lc ln nht không ñưc vưt quá 45 giây. 7.4.3. XÁC ðNH HÀM LƯNG BITUM TI ƯU Thông qua các biu ñ thit lp biu th quan h gia hàm lưng bitum vi: ñ rng dư, ñ rng lp ñy bitum, ñ n ñnh, ñ do (tính trung bình cho 3 mu). ði chiu vi quy ñnh (Bng 7.1) ñ tìm ra khong hàm lưng bitum tho mãn tng ch tiêu. Sau ñó xác ñnh min (khong) hàm lưng bitum tho mãn tt c các ch tiêu và la chn 1 giá tr hàm lưng bitum trong khong ñó, ñó là hàm lưng bitum ti ưu. Giá tr hàm lưng bitum ti ưu có th ñưc ly là trung bình cng ca các giá tr hàm lưng bitum tho mãn tng ch tiêu. Minh ho v cách xác ñnh hàm lưng bi tum ti ưu qua Thí d 1. Thí d 1 Kt qu trung bình ca các t mu (3 mu) bê tông asphalt ñm vi 75x2 chày, vi 5 hàm lưng bitum phc v thit k bê tông asphalt ñưc thng kê Bng 7.3. Bng 7.3. Kt qu thí nghim Hàm lưng Khi ð rng ð rng ð n ñnh ð do nha (% lưng th STT ct liu – dư – VA Marshall Marshall theo khi tích VMA (%) (%) (kN) (mm) lưng hn (g/cm 3) hp) Ct 1 Ct 2 Ct 3 Ct 4 Ct 5 Ct 6 Ct 7 1 4.0 2.380 15.2 6.5 8.1 2.8
34. 2 4.5 2.395 14.9 5.0 8.7 3.0 3 5.0 2.410 14.8 4.0 9.0 3.5 4 5.5 2.406 15.6 3.2 8.5 3.8 5 6.0 2.400 16.1 2.8 7.5 4.4 Căn c các giá tr trong Bng 7.3, tin hành v các biu ñ quan h (Hình 7.1) như sau: – Hàm lưng bi tum – ð n ñnh Marshall (Ct 2 và Ct 6). – Hàm lưng bi tum –ð do ( Ct 2 và Ct 7). – Hàm lưng bi tum –ð rng dư (Ct 2 và Ct 5). – Hàm lưng bi tum –ð rng ct liu (Ct 2 và Ct 2). – Hàm lưng bi tum –ð rng lp ñy bitum nh nht (Ct 1 và Ct 4). – Hàm lưng bi tum –T trng khi ca bê tông asphalt hoc khi lung th tích (Ct 1 và Ct 3). (Quan h ny không phc v cho thit k hn hp bê tông asphalt, mà nhm xác ñnh giá tr T trng khi ca bê tông asphalt tương ng vi hàm lưng bitum thit k ñ tính ra ñ cht ñm nén hin trưng). Căn c ñ th Hình 7.1, da trên các biu ñ quan h gia hàm lưng bitum và các ch tiêu k thut tương ng (Bng 7.1) xác ñnh hàm lưng bitum tho mãn tng ch tiêu (Hình 7.1), sau ñó xác ñnh hàm lưng bitum ti ưu tho mãn tt c các ch tiêu (Bng 7.4) (là khong hàm lưng bitum). Căn c ñiu kiên thc t d án, chn 1 giá tr nm trong khong ñó. ðó là hàm lưng bitum ti ưu. Vi hàm lưng bi tum ti ưu xác ñnh, căn c biu ñ quan h hàm lưng nha–t trng khi hn hp (hoc khi lưng th tích), xác ñnh t trng khi tương ng ñ làm cơ s xác ñnh ñ cht lu lèn hin trưng.
35. Hình 8.1. Biu ñ quan h gia hàm lưng bitum và các ch tiêu k thut Bng 7.4. ð ð ð n T trng khi– rng rng ð do ñnh Tên ch tiêu Khi lưng th ct liu dư – Marshall Marshall tích – VMA VA (mm) (kN) (%) (%) 3.0– Giá tr quy ñnh Không quy ñnh 15–17 Min. 8 2–4 6.0 Phm vi hàm lưng bitum tha mãn tng 5.05– 4.13– – 4.0–5.76 4.0–5.6 ch tiêu (% khi lưng 6.0 5.2 hn hp)
36. Phm vi hàm lưng Xác ñnh t trng bitum tha mãn tt c khi thit k các ch tiêu (% khi tương ng vi 5.05–5.2 lưng hn hp) hàm lưng bitum ti ưu 7.5. KHUYNH HƯNG VÀ QUAN H CA CÁC S LIU THÍ NGHIM ð nhy ca các tính năng k thut hn hp bê tông bitum theo hàm lưng bitum trên các biu ñ có th theo các khuynh hưng sau: – ðưng cong ñ n ñnh Marshall và ñưng cong T trng khi tăng dn theo hàm lưng bitum ñn giá tr ln nht và sau ñó gim dn. – ðưng cong ð do Marshall tăng theo hàm lưng bitum. – ðưng cong ð rng dư gim khi hàm lưng bitum tăng. – ðưng cong ð rng ct liu gm ñn giá tr nh nht sau ñó tăng theo hàm lưng bitum – ðưng cong ð rng lp ñy bng bitum tăng khi hàm lưng bitum tăng. 7.6. LA CHN THIT K CUI CÙNG Hn hp asphalt cui cùng ñưc la chn (vi hàm lưng bitum ti ưu) thưng là hn hp kinh t nht tho mãn tt c các yêu cu k thut. Tuy nhiên, hn hp asphalt không phi thit k ñ tho mãn ti ưu mt ñc tính ñc bit nào ñó. Nhng hn hp có ñ n ñnh Marshall cao mt cách không bình thưng thì cn ñưc xem xét bi vì mt ñưng s dng loi hn hp này thưng kém bn và nt sm dưi tác dng ca lưu lưng xe ln. Tình hung này ñc bit nghiêm trng nhng nơi mà vt liu lp móng trên (base) và ñt nn (sugrade) bên dưi mt ñưng yu gây ra ñ võng mt ñưng cao dưi tác dng ca các phương tin giao thông. Hàm lưng bitum thit k ñưc chn sao cho tho mãn tt c các ñc tính ca hn hp. Vic la chn hàm lưng bitum thit k có th ñưc hiu chnh trong phm vi hp này ñ ñm bo sao cho hn hp có các ñc tính phù hp vi các yêu cu k thut ca d án. Các ñc tính khác có yêu cu k thut khác ñi vi tng trưng hp khác nhau, ph thuc vào giao thông, kt cu, khí hu, thit b thi công và các nhân t khác. Do ñó, quá trình hiu chnh là không ging nhau ñi vi các mt ñưng và các hn hp. Sau ñây là mt s vn ñ cn phi xem xét trưc khi chính thc hoá hàm lưng nha thit k cui cùng: – nh hưng ca ca ñ rng ct liu. Nên tránh các hàm lưng bitum nm phía tăng bên phi ca ñưng cong VMA mà nên chn ñim lân cn phía trái ñim thp nht ca ñưng cong ñ tránh xu hưng chy bitum do tha làm gim các tip xúc gia các ct liu và thm trí gây vt bánh xe b dn ñng. Tuy nhiên nu la chn quá lùi v phía trái hn hp s quá khô có th sy ra hin tưng phân tng và ñ rng dư quá cao. – nh hưng ca ñ rng dư. ð rng dư t 3–6% là phm vi thích hp ñã ñưc la chn theo kinh nghim nhiu năm. Phm vi ñ rng dư thưng ñt ñưc trong thit k là khong 4% và ñ rng dư ngoài công trưng sau khi thi
37. công xong khong 8%. Nu ñ rng dư cui cùng nh hơn 3% thì mt ñưng có th b lún hoc b dn ñng. Nu ñ rng dư cui cùng ln hơn 5% trong phòng thí nghim và ln hơn 8% ngoài công trưng thì có th xut hin giòn, nt sm, bong bt, trưt. Nên la chn hàm lưng bitum phù hp vi phm vi xp x v phía trái ca phm vi trung bình cho phép. – nh hưng ca ñ rng lp ñy bitum (VMA). Yêu cu k thut VMA giúp ngưi thit ké tránh ñưc hn hp có giá tr VMA nm phm vi biên cho phép. VMA cũng hn ch ñ rng dư cho phép ca hn hp. – nh hưng ca ð rng lp ñy bitum (VFA). Tác dng chính ca ch tiêu VFA là nó gii hn tr s ln nht ca VFA và hàm lưng bitum, tránh ñưc nhng hn hp d b lún dưi tác dng ca giao thông nng. – nh hưng ca mc ñ ñm nén: cùng mt hàm lưng bitum , c ñ rng dư và ñ rng ct liu ñu gim khi mc ñ ñm nén tăng lên. Trong phương pháp thit k Marshall có ba mc ñ ñm nén ñưc dùng ñ mô phng tình trng làm vic thc t ca hn hp bê tông asphalt mt ñưng. Vic la chn mc ñ ñm nén s dng chn trong phòng thí nghim khi thit k hn hp là rt quan trng. Và do ñó, hn hp bê tông asphalt phi ñưc thi công ñm nén ngoài hin trưng vi các thit b ñm nén tương ng ñ ñt ñưc ñ cht ban ñu tương ñương vi mc ñm nén trong phòng. – nh hưng ca mùa thi công: Thi công mt ñưng bê tông asphalt vào mùa hè thưng cn hàm lưng bitum nh hơn, trong khi thi công mt ñưng bê tông nha vào mùa xuân hoc các mùa khác thì cn hàm lưng bitum ln hơn ñ ñm bo quá trình lu lèn ñưc tt do vic lu lèn có liên quan ñn nhit ñ. Bt kỳ mt s thay ñi nào v hàm lưng bitum trong hn hp cho dù là rt nh ñu phi ñm bo tho mãn các tiêu chun k thut như ñã nêu trên. Chính vì vy, vic xác ñnh hàm lưng bitum theo khong (không theo giá tr trung bình) có ưu ñim là d xác ñnh ñưc giá tr hàm lưng bi tum thit k cui cùng bng cách dch v cn dưói hay cân trên ca khong ñó. – nh hưng ca lưng xe lưu thông: S lưng và hot ñng ca các phương tin giao thông có th nh hưng ñn quyt ñnh cui cùng nhm ñiu chnh hàm lưng bitum thit k. Nu như tình hình giao thông thc t vào cn thp hoc cn cao ca bng phân loi giao thông dùng ñ la chn mc ñ ñm nén trong phòng thí nghim và yêu cu k thut, thì hàm lưng bitum có th cn ñưc hiu chnh là tương ng. Nhng khu vc có giao thông nng hơn cn mt hàm lưng nha nm trong phm vi cho phép nh hơn. Trong trưng hp hn hp ñưc dùng làm lp ph tăng cưng ti v trí ñưng vòng, nơi mà kt áo ñưng chu tác ñng tp trung ca các phương tin giao thông (tính phân dòng cao, tc ñ rt chm, nhiu cp ñ khác nhau) thì phi chú ý thêm ñn tt c các giai ñon trong quá trình sn xut. Nên la chn hàm lưng nha thit k t cn dưi ca phm vi yêu cu k thut và các yêu cu ñm nén ban ñu phi tho mãn. Trong thi gian mt ñưng bê tông asphalt ñang ngui, hn ch các phương tin giao thông ñi lên mt ñưng. 7.7. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIM MARSHALL CI TIN
38. ðưc áp dng vi loi bê tông asphalt có c ht ln nht (theo sàng vuông) không vưt quá 38mm. Th tc tin hành theo các trình t ñã nêu ñi vi thí nghim Marshall nguyên bn, ngoi tr mt s ñiu chnh như sau: – Khuôn ñúc mu có ñưng kính trong 152,4 ± 0,2mm. – Trng lưng búa ñm là 10,2 ± 0,02kg, ñưng kính mt ñm l à 149,4 ± 0,2mm, chiu cao rơi ca búa là 457±2mm. – Chiu cao tiêu chun ca mu ñm là 95,2mm. – Thit b thí nghim ñưc ci tin ñ phù h p vi thí nghim mu kích thưc ln. – S cú ñm tăng 1,5 ln so vi thí nghim Marshall nguyên bn (Bng 7.1). – Giá tr tiêu chun thit k Marshall v ñ n ñnh tăng 2,25 ln, v ñ do tăng 1,5 ln so vi quy ñnh ca thí nghim Marshall nguyên bn. CÂU HI ÔN TP 1. Mc ñích chung ca công tác thit k hn hp bê tông asphalt. 2. Ni dung thit k hn hp bê tông asphalt theo phương pháp Marshall. 3. Các ch tiêu k thut ca bê tông asphalt theo Marshall. 4. Phương pháp thí nghim ñánh giá các ch tiêu k thut theo phương pháp Marshall.
39. Chương 8 THIT K HN HP BÊ TÔNG ASPHALT THEO CƯNG ð CHU NÉN LN NHT (TIÊU CHUN NGA) 8.1. KHÁI NIM CHUNG Thit k thành phn bê tông asphalt nhm chn ra thành phn theo khi lưng ca hn hp ct liu, bitum và ph gia tho mãn các yêu cu k thut ca d án. Thành phn, các tính cht vt lý– cơ hc, tính cht khai thác (cưng ñ và ñ ñc) tính n ñnh nưc, tính n ñnh nhit, ñ n ñnh trưt, ñ bn nưc ca bê tông asphalt cn phi phù hp vi các ñiu kin khai thác c th ñưc qui ñnh trong tiêu chun. ðiu kin khai thác c th là ti trng hin ti, tương lai và ñiu kin khí hu. Mt s khái nim cơ bn hưng dn thit k thành phn hn hp bê tông asphalt như sau:
    Lưng ñá dăm trong hn hp càng ln thì càng tăng ñ bn trưt ca bê tông asphalt. Bin dng trưt do phát trin các vùng móng vì vy các vùng móng khi chu ti trng nng mà dùng hn hp có lưng ñá dăm cao.
    Bitum có ñ nht (dính kt) càng thp thì ñ bn nén càng cao vì vy nhng vùng khí hu ôn ñi (phía bc) s dng bitum có ñ dính kt thp, các vùng nóng (phía nam) s dng bitum có ñ nht (tính quánh) cao (ñ kim lún thp).
    ð ñc và cưng ñ bê tông asphalt thay ñi theo s thay ñi hàm lưng bt khoáng trong hn hp bê tông asphalt.
    Thành phn bê tông asphalt có th la chn theo hưng dn ca các tiêu chun phù hp vi các ñiu kin khai thác thc t.
    Lưng bitum ti ưu trong hn hp có th xác ñnh theo hai phương pháp: + Phương pháp thc nghim: Thí nghim trên các mu th và thành phn vi lưng bitum khác nhau. Xác ñnh lưng bitum ñáp ng yêu cu cưng ñ ti ña và ñ rng còn li phù hp vi yêu cu ca tiêu chun d án. + Phương pháp kt hp tính toán và thc nghim ñ xác ñnh lưng bitum trong hn hp tho mãn ñ rng còn li ca bê tông asphalt và tiêu chun thit k. 8.2. LA CHN DNG HN HP VÀ THÀNH PHN HN HP Khi la chn dng và mác ca hn hp cn xét ñn qui lut v kích thưc ht vt liu khoáng (chn ñưng kính ht ln nht thích hp ca ct liu). Khi ti trng ln và phù hp vi ñưng cp I (s xe ngày ñêm ln hơn 7.000). Yêu cu bê tông asphalt có ñ n ñnh trưt cao. Khi ñó cn chn hn hp loi A (nhiu ñá dăm) mác I. Trên ñưng (cp IV) có th chn hn hp loi B (ít ñá dăm) mác II hoc III. Phù hp vi lut ca c ht hay loi và mác ca hn hp có th chn theo bng 8.1.
40. Bng 8.1. Loi và mác ca hn hp bê tông asphalt theo cp ñưng Cp ñưng Loi và mác ca hn hp I, II A1, B1 III B2, C2, G IV G, ð, G1 Khi la chn loi và mác ca hn hp cn la chn thành phn lưng ñá và bt khoáng thích hp. Hn hp bê tông asphalt thưng ñưc chia làm 3 loi ph thuc vào yêu cu s dng: hn hp dùng cho lp mt, lp chu lc, và lp móng. Ct liu có kích c ln thưng ñưc dùng lp móng, và lp mt s dng các ct liu nh. Cho dù hn hp thit k là loi nào thì thit k, sn xut và xây dng vn phi ñm bo to ra mt mt ñưng có kh năng làm vic hp lý. Vic la chn loi hn hp bê tông asphalt còn ph thuc vào cp giao thông nng, va và nh. Cp giao thông ñưc phân theo lưu lưng xe/ngày ñêm. Theo tiêu chun Vit Nam ñưc chia làm nhng loi ñưng chính như sau: – ðưng cao tc, tc ñ > 80km/h; lưu lưng xe bình quân ngày ñêm > 20.000 xe – ðưng cp I cp II, V > 100km/h; > 6.000 xe ngày ñêm – ðưng cp III, V > 80km/h; > 3.000 xe ngày ñêm – ðưng thành ph, V> 80km/h; > 1.200 xe ngày ñêm. Căn c vào mc ñ giao thông và cp ñưng có th chn các tiêu chun v thành phn hn hp bê tông asphalt khác nhau. Hn hp dùng cho lp mt cn ñm bo tính n ñnh và lâu bn ñáp ng ñưc lưu lưng giao thông và chu ñưc tác ñng bt li ca không khí, nưc và thay ñi nhit ñ. ðưng kính ln nht ca ct liu thưng t 10–20mm. Hn hp làm cho lp chu lc có D = 20–40mm. nhng ñưng có ti trng xe ln và hay b mưa nên s dng cp phi ht trung ñ làm lp mt. Hn hp dùng cho lp móng thưng s dng D ln. Hn hp bê tông cát thưng s dng cát nghin hoc cát t nhiên. Loi hn hp này có ñ n ñnh không ln, thưng dùng cho mt ñưng chu ti trng nh, va hè, khu gii trí và không dùng trong trưng hp ñưng có lưu lưng xe ln. ðưng cp IV có th s dng loi bê tông nha cát hoc bê tông nha ri ngui. Thí d: La chn thành phn ca ñá, cát và bt khoáng cho hn hp loi B, lưng ñá dăm 35–52% và lưng bt khoáng t 6–12% (lt qua sàng 0.071mm) vi vt liu ñưc ghi bng 8.2. Theo phương pháp la chn thành phn vt liu khoáng ñã trình bày Chương 6 Lưng ñá D =5–20mm là 50/95 = 47.5%, chn D = 45%.
41. Bt khoáng B = 9/75 = 12% Cát: 100– 45–12 = 43% Kim tra s phù hp vi thành phn ht tiêu chun ghi bng 8.2. Thành phn khoáng ca hn hp thit k phù hp vi thành phn ht cho phép trong tiêu chun Bng 8.2. Thành phn vt liu và kt qu tính toán Lưng, %, lt qua sàng kích thưc, mm Vt liu 20 10 5 2.5 1.25 0.63 0.31 0.14 0.071 ðá dăm 5–20mm 100 57 5 Cát sông 100 76 40 25 12 4 1 Bt khoáng 100 98 83 75 Hn hp theo 95 – 75 – 50 – 38 – 28 – 20 – 14 – 9 – 6 – 12 tiêu chun 100 100 65 52 39 29 22 16 ðá dăm 45% 45 25.6 2.3 Cát sông 43% 43 43 43 43 24 10.7 5.1 1.72 0.43 Bt khoáng 12% 12 12 12 12 12 12 11.8 9.9 9.0 Thành phn hn 100 80.6 57.3 55 46 22.7 16.9 11.62 9.43 hp ñã chn 8.3. LA CHN PHƯƠNG PHÁP THIT K VÀ YÊU CU K THUT Phương pháp thit k và các yêu cu thit k là phn chính trong yêu cu k thut ca d án ñưng. Các hãng sn xut hoc ch ñu tư là nhng ngưi có trách nhim và quyn hn la chn phương pháp thit k và các yêu cu k thut. Khi các yu t trên ñưc quyt ñnh thì ngưi k sư thit k phi có trách nhim thc hin và tuân th theo ñúng các yêu cu và ch dn k thut. Tuỳ theo loi d án có th la chn phương pháp thit k và các yêu cu k thut theo tiêu chun Vit Nam hoc tiêu chun quc t (thưng là tiêu chun ASTM hoc BS). Trên th gii thưng s dng phương pháp Marshall. Các yêu cu k thut ca bê tông asphalt theo các tiêu chun có th xem Chương 6 ca giáo trình này. Nga ñ thit k thành phn bê tông asphalt thưng dùng tiêu chun CH 9128–84. 8.4. XÁC ðNH LƯNG BITUM TI ƯU Lưng bitum ti ưu là lưng bitum trong hn hp ng vi cưng ñ bê tông asphalt ln nht và ñ rng còn li không vưt quá các gii hn qui ñnh (theo tiêu chun Nga) có xét ñn vùng khí hu. Ngoài ra cn xem xét ñn các quy ñnh v khi lưng riêng ca bê tông asphalt, ñ rng ca hn hp vt liu khoáng phù hp vi các tr s yêu cu. Cưng ñ ca bê tông asphalt bin ñi theo mc ñ tăng khi lưng ca bitum trong hn hp cho ñn khi bitum lp ñy các l rng ca vt liu khoáng ñiu kin nhit ñ và ch ñ ñm cht nht ñnh. Lưng bitum ti ưu gim khi áp lc ñm
42. nén và nhit ñ khi ñm nén hn hp tăng lên. Lưng bitum ti ưu có th tham kho các s liu ghi bng 8.3. Lưng bitum thưng bin ñi tuỳ thuc vào hn hp ñc hay rng, ct liu ln hay nh. ð xác ñnh chính xác lưng bitum ti ưu tin hành ch to mt s hn hp t thành phn khoáng ñã ñưc la chn, lưng bitum thay ñi theo mc 0.5%, xác ñnh các giá tr trung bình trên các mu th theo các ch tiêu qui ñnh, là cơ s ñ xác ñnh lưng bitum ti ưu. Bng 8.3. Lưng bitum ti ưu cho các loi hn hp bê tông asphalt. Dng ca hn hp Mác hn hp Loi bê tông Lưng bitum, % Ht nh, ri nóng A ñc 5–6 B ñc 5.5–6.5 B rng 4.5–6 B rt rng 2.5–3.5 Bê tông cát G, D ñc 7–9 – rt rng 4–6 ð xác ñnh lưng bitum ti ưu cho bê tông asphalt ñc t thành phn vt liu khoáng ñã ñưc la chn ch to 5 hn hp vi hàm lưng bitum là 5, 5.5, 6, 6.5 và 7% và mi hn hp ch to 12 mu và thí nghim xác ñnh cưng ñ chu nén dc trc 20 0C, khi lưng th tích, khi lưng riêng, ñ rng ca hn hp vt liu khoáng. Cưng ñ ñưc xác ñnh khi nén các mu th trên máy. Các ch tiêu vt lý ñưc xác ñnh theo phương pháp và công thc Chương 6 Cưng ñ, ñ rng ca hn hp vt liu khoáng và ñ rng còn li là 3 ch tiêu chính ñ la chn hàm lưng bitum ti ưu. Các ch tiêu trên ng vi các hàm lưng bitum ñưc v trên các biu ñ Hình 8.1. Trên biu ñ này cho thy ng vi mi ch tiêu ñu có mt lưng bitum ti ưu. Lưng bitum ti ưu tho mãn 3 ch tiêu trên là tr s trung bình ca 3 lưng bitum ti ưu cc b (B1, B2, B3) Ngoài ra, hàm lưng bitum ti ưu phi tho mãn các tính cht khác hoc các yêu cu khác mà d án quy ñnh. Thí d v la chn thành phn bitum ti ưu phù hp vi yêu cu cưng ñ chu nén 50 0C là ln nht, ñ rng ca hn hp vt liu khoáng t 15–16%, khi lưng riêng ca bê tông asphalt t 2.60–2.61g/cm 3, ñ rng còn li là 3% Các kt qu th nghim ñưc ghi bng 8.4.
43. Bng 8.4. Kt qu th nghim và tính toán v các tính cht cơ hc và vt lý Các tính cht mu th vi hàm lưng bitum, % Các tính cht cơ hc và vt lý 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 – ð rng ca hn hp vt liu 16.9 15.7 15.2 16.2 17.9 khoáng, % – ð rng còn li % 4.20 3.30 2.60 2.00 1.40 – Khi lưng riêng, g/cm 3 2.59 2.60 2.60 2.601 2.587 – Cưng ñ 50 0C, MPa 1.20 1.40 1.42 1.50 0.82 – Cưng ñ 20 0C, MPa 2.51 3.03 3.92 3.00 2.12 – ð n ñnh nưc 0.85 0.90 0.93 0.95 0.98 – ð hút nưc 1.50 1.20 1.00 0.80 0.50 Hình 8.1. Biu ñ quan h gia lưng bitum và các ch tiêu k thut
44. B toi ưu = (B1+B2+B3)/3 Bti ưu = (5.56+5.53+5.93)/3=5.67 % Vi lưng bitum ti ưu là 5.67 %, tra trên biu ñ B4 tho mãn ñ rng còn li ca bê tông asphalt là 3%. Nu như ñ rng còn li không phù hp vi la chn thì có th tính gn ñúng lưng bitum theo công thc sau: VrK − Vrd B = × ρ B ρoK trong ñó: B – khi lưng bitum %, tính theo khi lưng ñc ca ct liu (100%); VrK – ñ rng vt liu khoáng ca mu thí nghim, %; Vrd – tr s ñ rng còn li (dư) ca bê tông asphalt; o 3 ρB – khi lưng riêng ca bitum 20 C, g/cm ; ρ0K – khi lưng th tích ca vt liu khoáng. Khi lưng bitum (%) tính theo khi lưng toàn b ca bê tông asphalt (100+B) ñưc ký hiu là P b ñưc tính theo công thc sau: B P = ×100 , % b B + 100 trong ñó: B – khi lưng ca bitum, % theo 100% là vt liu khoáng Ch to 3 mu th và xác ñnh ñ rng còn li ca bê tông asphalt. Nu như ñ rng còn li ñó phù hp vi quy ñnh thì có th s dng kt qu tính trên. CÂU HI ÔN TP 1. Khái nim chung ca công tác thit k hn hp bê tông asphalt theo tiêu chun ca Nga. 2. Ni dung công tác la chn thành phn vt liu khoáng theo tiêu chun ca Nga. 3. Ni dung công tác la chn hàm lưng bitum ti ưu theo tiêu chun ca Nga.
45. Chương 9 CH TO HN HP BÊ TÔNG ASPHALT 9.1. KHÁI QUÁT V CÔNG NGH CH TO BÊ TÔNG ASPHALT Mc ñích ca vic ch to là to ra mt hn hp bê tông asphalt ñng nht trong ñó các ht ct liu ln ñưc phân tán ñu và trên b mt ca các ht ñưc bc lp bitum. Cht lưng ca vic ch to nh hưng ñn cưng ñ, ñ n ñnh nưc ca bê tông asphalt. Cht lưng ca lp bitum trên b mt ca ht khoáng có th làm tăng hoc gim các tính cht k thut ca bê tông asphalt. Nu vic trn có cht lưng thp thì cưng ñ có th gim ñn 2%. Nhit ñ khi trn bê tông asphalt thưng t 120 – 160 0C tuỳ theo lưng và loi bitum ñưc s dng. Trong hn hp bê tông asphalt thưng ñưc chia ra làm 3 pha: cng – ñá dăm; lng – bitum; khí – không khí. Lc dính bám tt nht ca bitum trên b mt ñá xut hin trong ñiu kin sau: σk > σb + σbk trong ñó: σk – sc căng b mt ca ñá σb – sc căng b mt ca bitum 2 σbk – sc căng b mt ca ñá vi bitum (25 – 40 epg/cm ) Thi gian nhào trn cũng nh hưng ñn cht lưng ca hn hp bê tông asphalt. Công ngh ch to bê tông asphalt chia ra các giai ñon sau: Chun b; Sy nóng nguyên liu, trn khô, gia công bitum; Trn hn hp. Công ngh ch to bê tông asphalt hoàn toàn phù hp vi các nguyên tc ca công ngh lý thuyt ñ c kt vt liu nhân to. Tuy nhiên công ngh này có mt s ñim khác nhau khi ch to các dng bê tông asphalt khác nhau. 9.2. CHUN B Chun b ñá và cát: ñá và cát ñưc làm sch bng nưc (có th ra trong máy hoc ra trên băng truyn) và vn chuyn ñn kho cha. Cát và ñá ñưc gia nhit ñn nhit ñ t 140 – 160 0C ñi vi hn hp bê tông asphalt nóng và 100 – 1200C ñi vi hn hp bê tông m. Có 3 dng ñ sy nóng ct liu, gm: loi các thùng sy ngn cho tng m; thùng sy hình tr quay; và tháp sy. Sàng phân loi ct liu thành 4 loi theo ñưng kính ht ñưc cha các thùng cha riêng. Chun b bt ñá: bt ñá sau khi nghin nh ñưc kim tra cht lưng và sau ñó ñưc cha xilô riêng, không cn gia nhit.
46. Chun b bitum: bitum ñưc gia nhit trong thit b ñc bit. ði vi bitum quánh nhit ñ t 140 – 160 0C, còn ñi vi bitum lng t 90 – 100 0C. Quá trình gia nhit bitum ñm bo ñt ti ñ nht ñ có th nhào trn và dính bám tt vi vt liu khoáng. 9.3. TRN BÊ TÔNG ASPHALT 9.3.1. PHÂN LOI TRM TRN Theo tính năng sn xut có th có 3 dng trm trn: Trm trn chu kỳ (theo tng m) sy nóng gián tip; Trm trn chu kỳ sy nóng trc tip; Trm trn liên tc sy nóng trc tip. Các loi trm này có th ñưc lp ñt c ñnh hoc lp ñt di ñng trên công trưng. Loi c ñnh thưng là các trm trn ln. Theo năng sut trn thì có các loi trm trn: rt ln công sut 200 – 400T/gi; loi ln 80 – 150T/gi; loi trung bình 40 – 60T/gi; loi nh dưi 30T/gi. 9.3.2. TRM TRN CHU KỲ SY NÓNG GIÁN TIP Vi các trm trn chu kỳ sy nóng gián tip, ct liu và bitum ñã ñưc chun b trn thành tng m t 300 – 5000kg, thi gian trn t 50 – 80 giây. Quá trình hot ñng ca loi trm trn này như sau: Hình 9.1. Trm trn chu kỳ sy nóng gián tip Vn chuyn ct liu bng xe hoc băng truyn ñn b phn rang sy là mt thùng quay ln bng kim loi ñưc ñt nghiêng t 2 – 10 0 theo trc ca thùng. ðu ñt bng
47. nhiên liu gas hoc du phn thp nht ca thùng to ra lung hơn nóng ñi qua thùng và thoát ra ñu cao cui thùng. Ct liu ngui ñi qua thùng quay t ca trên ñưc chuyn dn qua lung khí nóng và b nung nóng khong gia và ra phn cui ca thùng trên các gu nâng. Nhit ñ ca ct liu thưng là 160 0C. Vt liu ñưc vn chuyn thng ñng ñn b sàng ca tháp, ñó ct liu ñưc phân chia thành nhóm theo c ht xác ñnh và ñưc lưu tr trong các thùng gi nhit. Vt liu ñưc ly ra t mi thùng ñưc ñnh lưng và np vào phu theo trình t t c ht ln nht ñn c ht nh nht. Mi loi ct liu ñưc phân riêng theo yêu cu cho tng m trn theo công thc thit k. Bitum sau khi ñã ñưc gia nhit ñưc lưu gi trong bn cha và ñưc dn vào máy trn thông qua mt van ñnh lưng. Ct liu sau khi ñnh lưng xong ñưc ñ vào máy trn. Máy trn thưng là mt loi bán cu có hai trc quay có lp cánh trn xiên góc vi trc. Bitum s ñưc cho vào trong quá trình trn hn hp. Thi gian trn thưng t 30 – 60 giây, thi gian này ñ ñm bo ñưc các ht ct liu bc ñu bitum và các c ht ct liu ñưc phân b ñu trong hn hp. Hn hp trn xong ñưc x trc tip vào ôtô chuyên dng vn chuyn ra công trưng. Trm trn hot ñng theo chu kỳ (tng m) do ct liu ñưc gia nhit trưc khi trn (cp nhit gián tip) nên d dùng và ñiu chnh ñưc cht lưng ca hn hp. Loi trm trn này phù hp vi vic thi công ñưng và sân bay. Nó ñưc ñt c ñnh và có công sut t 100 – 400T/gi Hình 9.2. Sơ ñ cu to trm trn chu kỳ sy nóng gián tip 1 . Ct liu ngui; 2. ðnh lưng ct liu ngui; 3 . Băng truyn; 4 . Nung ct liu; 5 . Hút bi ct liu; 6 . ng khói; 7 . Băng truyn; 8. Sàng; 9 . thùng cha; 10 . Cân; 11 . Thùng trn;
48. 12 . Thùng cha bt khoáng t nhiên; 13 . Thùng cha bitum nóng; 14 . ðnh lưng bitum Hình 9.3. Trm trn ñuc lp ñt ñ phc v xây dng sân bay 9.3.3. TRM TRN CHU KỲ CP NHIT TRC TIP Loi trm trn này, cp phi ct liu ngui ñưc ñnh lưng theo tng m t b phn cp liu ngui và ñưc ñ vào thùng sy ñ rang khô và sy nóng ri ñưc x vào máy trn ñ trn vi bitum. b phn cp liu ngui, cp phi ct liu ngui theo t l ñnh sn ñưc ñ vào phu ñ kim tra trng lưng trưc khi rang sy. T l ct liu không ñưc thay ñi trong sut quá trình và do vy vic ñiu khin cp liu ngui phi rt chính xác. T phu ñnh lưng các ct liu ñưc cho vào thùng sy tng m mt. Thc t thi gian nung sy mt m khá ngn. Sau ñó ct liu ñưc cho vào máy trn thông thưng ñ trn vi bitum. Loi trm trn này là trm trn chu kỳ cp nhit trc tip vì hn hp ct liu ngui ñưc xác ñnh thành phn trưc khi gia nhit. Chúng cho phép thay ñi nhanh chóng các ch tiêu k thut hn hp và không b hn ch bi dung lưng thùng cha ct liu nóng. Công sut ca trm có th ñt t 50 – 200T/gi. Tuy nhiên kho ct liu có ñ m ln hơn 2% thì dùng trm trn này s không kinh t (vi yêu cu sy khô vt liu). Do vy loi trm trn này thích hp vi các loi vt liu yêu cu nhit ñ va và thp như ñá dăm trn bitum hơn là nhng hn hp có hàm lưng cát cao như bê tông nha. 9.3.4. TRM TRN LIÊN TC CP NHIT TRC TIP Các trm trn này cung cp các hn hp vt liu khoáng – bitum mà không dùng h thng các thùng cha ct liu nóng, phu ñnh lưng và thùng trn. V nguyên tc h thng cp ct liu ngui ging như mô t trên. Tuy nhiên trm trn thùng quay – trm trn liên tc cp nhit trc tip thì ct liu ñưc cp liên tc t các thùng cp ct liu ngui. Thành phn cp phi ct liu phi chính xác bi bt kỳ mt sai sót nào v t
49. l cp liu s ch ñưc phát hin khi các mu ca hn hp vt liu trn xong ñưc phân tích phòng thí nghim. Các thùng cp liu ngui ñ ct liu vào các băng ti, các băng ti này ln lưt ñ các ct liu vào băng truyn ti. Vic phi cp liu ñưc thc hin mi cu cân cho phép biu th tc ñ ca dòng ct liu (làm gim ñ m ct liu) và do vy cho phép tính toán ñưc lưng ct liu mn và bitum cn thêm vào. Thùng quay ñây ñưc dùng khác vi thùng quay các trm trn chu kỳ cp nhit gián tip 2 ñim cơ bn là: 1) ñu ñt ñt ñu cui ca thùng quay và do vy ct liu chy vào theo ngn la; và 2) hình dng ca các bung bên trong thùng quay phc tp hơn. Hình 9.4. Mt trm trn thùng quay Hình 9.5. Sơ ñ trm trn liên tc theo công ngh Turbin 1. Thùng cha ct liu ngui; 2. Băng truyn; 3 . Thùng cha bt ñá; 4. b phn cp bitum; 5. Vòi phun; 6. ng khói; 7. Silô cha hn hp ñã trn; A. Nung nóng ct liu; B. Trn.
50. Bên trong thùng quay có hai khu vc. Khu vc th nht ñ rang sy và cp phi ct liu. Khu vc th hai ñ trn ct liu nóng vi bitum. Khu vc trn ñưc bo v bng màn chn ngn la hoc thit b làm tăng mt ñ ca màn ct liu ñ bo v ct liu ñã ñưc bc nha (ñã trn xong) khi bc x nhit t lò sy. Bitum ñưc phun vào thùng quay ti ñim khi ñu ca khu vc hai. Tc ñ ca dòng bitum t l vi dòng ct liu và ñưc khng ch hoc bng các bơm ñnh trưc các tc ñ khác nhau hoc bng các van có ñ m khác nhau. So vi các trm trn khác lưng khói x ca trm trn loi này ch bng 10% lưng bi thi ra ca các loi trưc ñây. ðiu này ñt ñưc là do lưng bi khí sinh ra vùng rang sy ñưc hp th bi hn hp cp liu bitum vùng trn. Các trm trn này gi là trm trn liên tc cp nhit trc tip vì các ct liu ñưc rang sy liên tc trưc khi trn vi bitum. Loi trm trn này khó s dng mt cách linh hot và ñòi hi nhng thay ñi ln nu mun thay ñi dng hn hp cn nhào trn. Tuy nhiên vic t ñng hoá ñiu khin bng máy tính ñã bưc ñu khc phc ñưc nhng vn ñ này. Loi trm trn này tương ñi ñơn gin và các b phn khá nh. Vì vy nó khá lý tưng cho nhng gói thu nh nơi cn lp ñt trm trn tm thi, có th di chuyn ñưc. S ñơn gin ca chúng cũng làm gim chi phí bo dưng và ci tin ñ tin cy. Tuy nhiên ưu ñim vưt tri hơn c trm trn thùng quay là công sut ca chúng. Công sut ca các trm này có th t 100 – 500T/gi. Chúng là thit b lý tưng cho nhng gói thu xây dng yêu cu vt liu ñá nha cùng chng loi vi khi lưng ln và trong mt thi gian dài. 9.4. KIM TRA K THUT Cn xây dng các phòng thí nghim ti các trm trn ñ kim tra cht lưng ca bê tông asphalt sau khi sn xut nhm ñm bo tính phù hp ca sn phm so vi tiêu chun. Hai ch tiêu k thut ch yu là cp phi và hàm lưng nha ñưc xác ñnh trên các mu ñi din ñưc ly theo tiêu chun quy ñnh. Có th s dng tiêu chun Vit Nam, tiêu chun BS 598, hay tiêu chun ASTM D4125. Phi ly mt s mu th vt liu mt s v trí khác nhau: sau máy trn, trên phuơng tin vn ti, ti máy ri, ti mt ñưng trưc và sau khi ñm nén. Th nghim các mu th này ñã ñưc trình bày ti Chương 6 ca cun sách này. Căn c vào các kt qu th nghim ñ ñánh giá và ñiu chnh quá trình sn xut. 9.5. TÁI CH BÊ TÔNG ASPHALT Tái ch bê tông asphalt cũ là cn thit nhm tn dng li các vt liu. Vic tái ch bê tông asphalt cũ có th chia ra làm 2 nhóm: tái ch ti hin trưng và tái ch trong nhà máy. 9.5.1. TÁI CH TI HIN TRƯNG Có 3 hình thc ñ tái ch mt ñưng bê tông asphalt cũ ti hin trưng, gm: ri li; trn li; và x lý li. Phương pháp ri li: Nung nóng và cào xi mt ñưng cũ vi chiu sâu khong 20mm sau ñó bê tông nha nóng ñưc ri lên trên và lu lèn. Quá trình này ñưc hoàn
51. thành theo tng vt di chuyn theo tng t hp máy làm li mt ñưng ñm bo ñ cht và gn tt gia vt liu mi và vt liu cũ. Phương pháp trn li: Mt ñưng ñưc nung nóng và cào xi sau ñó ñưc trn vi bê tông asphalt mi trong mt máy trn. Hn hp ñưc trn xong, ri và ñm cht ngay trên b mt ñưng cũ. Phương pháp x lý ngui: Cào xi mt ñưng cũ vi chiu sâu ñn 75mm. Nghin v vt liu ñã xi lên ñn kích c yêu cu. Tưi 2 ñn 3 ln nhũ tương bitum, phay ñu hn hp và lu bng lu t 8 – 10T. Cui cùng ri mt lp láng mt. Phương pháp này thưng ñưc áp dng cho mt ñưng không nhiu xe chy. Hình 9.6. Quá trình ri li mt ñưng 9.5.2. TÁI CH TRONG NHÀ MÁY (TRM TRN) Theo công ngh này vt liu ñưc bóc ra khi mt ñưng sau ñó ñưc vn chuyn ñn trm trn. trm trn chúng ñưc nghin nh, rang sy và trn vi mt phn các ct liu mi. Phương pháp này ñm bo trong quá trình sn xut không to khí thi, khói và có cht lưng ging như bê tông asphalt s dng các vt liu không tái ch. Vic tái ch trong trm trn chu kỳ ñưc thc hin nhit ñ cao. Vt liu tái ch và ct liu mi ñưc trn ngay trong máy trn nên s trao ñi nhit gia vt liu mi và cũ ñưc thc hin trong sut chu kỳ trn. Ngưc li, vic tái ch bng trm trn liên tc gn lin vi công ngh x lý vt liu ngay chính trong thùng quay. Phương pháp này không sch nên ít ñưc dùng. Vic nghiên cu vt liu tái ch cn ñưc tip tc.
52. Phương pháp tái ch bê tông asphalt cũ trong nhà máy theo công ngh Nga: Vic tái s dng bê tông asphalt cũ, nhng loi ñã ñưc khai thác mt s năm sau khi có nhng phá hoi do bin dng ln, có th tin hành theo các hưng sau: Phá hoi lp ph cũ vn chuyn ñn máy chuyên dng ABZ ñ gia công li. Lp ph cũ ñưc bóc ñi 40 – 50mm sau ñó ri lên lp mi. Nung sy bê tông asphalt cũ sau ñó trn vi các cht do ri ri và ñm cht. Nung sy bê tông asphalt cũ, s dng làm ph gia cho bê tông asphalt mi ri ri và ñm chc. Nung sy bê tông asphalt cũ, làm tơi, ri lp bê tông asphalt mi và ñm cht. Thông thưng lp mt ñưng bê tông asphalt có tui th t 15 – 20 năm. Tuy nhiên, do nhiu tác ñng như ánh sáng mt tri, ô xy hoá, ti trng giao thông v.v. làm gim kh năng chu lc, phá hoi lp ph. Trong quá trình s dng thông thưng lưng bitum chim khong 5 – 8% b già ñi và vì vy cn tách lưng bitum ra khi hn hp ñ gia công li hoc gia công ngay trong hn hp cũ. Có th s dng các ph gia, hoc cho thêm lưng bitum mi. Tái ch bê tông asphalt trong nhà máy có th theo công ngh trên máy DC154 như ñưc mô t hình 9.7. Khi bt ñu gia công, nhit ñ trong lò gn ñn 6000C, nhit ñ cui ca lò khong 160 – 180 0C, trong công ngh này cn phi ñưa vào các cht ph gia vi hàm lưng hp lý. Sơ ñ ca lò gia công xem hình 9.8.
53. Hình 9.7. Sơ ñ công ngh trm trn DC154 tái ch bê tông asphalt cũ 1. Np liu; 2. Máy nghin; 3. Thit b ra; 4. Cabin ñiu khin; 5. Silô cha bt khoáng; 6. ðá dăm, cát; 7. Thùng cha bê tông asphalt cũ; 8. Lò nung; 9. ðưng cp bitum; 10. Thùng chøa bª t«ng asphalt míi.
54. Hình 9.8. Lò nung hn hp bê tông asphalt s dng ph gia là bê tông asphalt cũ a. Sơ ñ gia công hn hp vi ph gia là 30 – 50% bê tông asphalt cũ; b. Sơ ñ gia nhit cho hn hp bê tông cũ vi hn hp bê tông mi; c. Sơ ñ gia nhit trong công ngh thùng quay. CÂU HI ÔN TP 1. Trình bày khái quát v công ngh ch to bê tông asphalt. 2. Các loi trm trn và công ngh trn hn hp bê tông asphalt. 3. Tái ch mt ñưng bê tông asphalt cũ và các công ngh tái ch. Chương 10 VN CHUYN, RI VÀ ðM HN HP BÊ TÔNG ASPHALT 10.1. VN CHUYN Bê tông asphalt ñưc vn chuyn ñn công trưng trong ñiu kin ñưc che chn tt, các xe ti có bt che ñ phòng s gim nhit ñ quá mc hoc s to lp v cng trên mt trong thi gian trn, x vào phu ca máy ri. Các xe thưng ñưc ph bt hai lp trong thi tit lnh. ð d vt liu nóng ñưc d dàng ngưi ta ri mt ít cát hoc bi ñáy thùng xe trưc khi cht ti. Tuyt ñi không ñưc dùng du diezel cho mc ñích này vì du có xu hưng ñng li mt sàn xe và b hn hp nóng hp th. Du này s làm mm bitum và nó không ñưc phân tán ñu khi ri do vy làm cho vt liu ri b nhng ch mm cc b. ðiu ñó ñc bit có hi nu vt liu ñưc dùng làm lp mt. 10.2. RI HN HP BÊ TÔNG ASPHALT
55. Hình 10.1 cho thy sơ ñ cu to ca mt máy ri kiu bàn gt ni. Máy ri bao gm hai b phn: ñu kéo và b san gt. ðu kéo có 3 chc năng: Cung cp năng lưng cơ hc, ñin và thy lc; Tip nhn vt liu t xe ti, chuyn và phân phi vt liu ti mt bàn san; Kéo b phn san gt. B san gt cũng có 3 chc năng: Ri lp vt liu mt cách chính xác theo hình dng và cao ñ quy ñnh; ðm sơ b lp ri; To lp thm bê tông asphalt có b mt mn phng. Vt liu t xe ti ñưc cho vào phu ca b phn kéo. Hai h thng cp liu ñc lp chuyn vt liu qua cơ cu băng chuyn xích. Dòng vt liu t phu ñưc khng ch bi tc ñ ca băng ti hoc ñiu chnh bi ca ra vt liu phía sau phu. Khi vt liu ñưc tháo ra t phía sau ca b phn kéo, nó ñưc phân phi theo phương ngang vi tc ñ ca băng ti trái và phi. Có mt s b san gt khác nhau, ñ to kh năng có th san ri cho các ñưng có b rng khác nhau, các bàn san cũng ñưc ni rng. ðiu này có th ñt ñưc bng trc bulông liên kt thanh tăng cưng vi bàn gt cng hoc cơ cu thy lc. Bàn gt cng có th ñưc ch to vi b rng ñn 12,5m. Tuy nhiên các bàn gt thy lc có ưu ñim là chúng cho phép thay ñi b rng vt ri bng công tc ñiu khin ngay trong lúc máy ri ñang di chuyn. Chiu rng vt ri các máy kiu Anh thưng thay ñi t 2,5m ñn 4,75m và b phn ni rng bng trc bulông có th cho phép ri vi b rng lên ti 6,5m. Các máy ri kiu Nga có chiu rng vt ri 3 – 3.5m, vi các máy ri liên hp có th ri mt vt ti 7.5m (DC110). Hin nay Anh và Nga thưng s dng các máy ri và san t ñng có th khng ch chính xác chiu dày ca lp bê tông asphalt (hình 10.1). Công sut ca máy ri có th t 25 – 35T/gi. Chiu dài ca vt ri ph thuc vào nhit ñ không khí. Nhit ñ không khí t 10 – 15 0C thì chiu dài vt ri t 60 – 100m, nhit ñ không khí t 15 – 25 0C thì chiu dài vt ri t 100 – 150m. Nhit ñ ca hn hp khi ri ph thuc vào dng hn hp và mác ca bitum, vi bê tông nóng nhit ñ ri ti thiu là 120 0C, ñi vi bê tông m là 70 0C, ñi vi bê tông ngui không nh hơn 50 0C. Chiu dày lp ri ln hơn chiu dày thit k t 20 – 30%.
56. Hình 10.1. Máy ri bê tông asphalt 10.3. ðM NÉN HN HP BÊ TÔNG ASPHALT 10.3.1. Tng quát ðm cht là quá trình nén hn hp bê tông asphalt ñn th tích nh nht có th, ñiu chnh phi hp ca các ht ñ làm gim ñ rng khi. ðm nén là giai ñon quyt ñnh nht trong vic thi công bt kỳ lp vt liu nào ca kt cu mt ñưng. S ñm nén làm cho các ht cu trúc ca vt liu tip xúc cht ch vi nhau và gim thiu l rng dư. S ñm nén có nh hưng quyt ñnh ñn cht lưng lp ph mt ñưng và tui th ca nó. Nhng lp ph có ñ ñm nén kém thưng gim kh năng n ñnh nưc và gim thi gian khai thác ñn 2 ln. Khi tăng các lc ñm nén cu trúc ca bê tông asphalt ñưc thay ñi, các tính cht vt lý và cơ hc cũng thay ñi (xem bng 10.1). Bng 10.1. Quan h gia các tính cht vt lý và cơ hc ca bê tông asphalt vi ti trng ñm nén Ti trng ñm chc Tính cht vt lý và cơ hc 10MPa 30MPa 50MPa
57. Khi lưng riêng, g/cm 3 2.31 2.36 2.39 ð rng ca vt liu khoáng, % 17.4 15.4 14.5 ð rng dư, % 6.4 4.2 2.9 ð hút nưc theo th tích, % 5 3.24 2.27 Th tích không khí, % 0.91 0.26 0.21 Cưng ñ chu nén, MPa 20 0C 4.67 6.04 7.3 H s bão hoà nưc, 0.92 0.98 0.98 Vic ñm sơ b vt liu ri ñưc thc hin bng thit b ñm, thit b chn ñng hoc c hai. Thit b ñm ñưc ni vi cơ cu truyn ñng thy lc liên kt vi trc lch tâm trên khung ca bàn san. Khung ñm ñưc gn cht vi trc truyn. Nhng trc lch tâm này chuyn ñi chuyn ñng quay ca trc truyn thành chuyn ñng thng ñng khung ñm ñ ñm sơ b vt liu. Mt bàn rung cũng liên kt vi b phn truyn ñng thy lc ñt trên khung bàn san. Tuy nhiên bàn rung trc lch tâm ñưc thay bng mt giá trong gn lch tâm vào trc truyn do vy khi trc truyn quay thì bàn san rung ñng. Bàn san chn ñng làm cho vt liu ñưc ri rt nhanh, trong khi tm ñm to nên mt b mt tt hơn và nói chung hiu qu ñm sơ b cao hơn, nhưng vic ñm lèn sơ b cũng làm cho tc ñ ri chm. Vic kt hp bàn ñm và rung khi san ri nói chung cho kh năng ñm nén tt hơn nhưng làm chm tc ñ ri. Vic ñm nén bê tông asphalt ñưc xác ñnh bi các yu t sau: Chiu dày lp ri; Nhit ñ ti thiu ca vt liu ra khi thùng trn; Nhit ñ lu lèn ti thiu; Loi lu và trng lưng lu. Vic lu lèn bt ñu tin hành càng nhanh càng tt (ngay sau khi ri) mà không làm vt liu b dn ñy nhiu quá (vt liu càng nóng thì càng mm) và tip tc cho ñn lúc không còn vt dưi s di chuyn ca bánh lu. Mc ñích ñm nén là ñt ñưc cao ñ yêu cu và các ch tiêu k thut mt ñưng theo quy ñnh. Tc ñ chuyn ñng ca các máy lu nh không vưc quá 0.5km/gi, còn các máy lu nng không vưt quá 1.5 – 2.5km/gi. S la chn công sut ñm nén thích hp có th kéo dài tui th mt ñưng ti 30%. Các thí nghim v nhit ñ lu, s ln lu cho các loi ct liu khác nhau cũng thu ñưc kt qu tương t. S tăng ñ cng ñng hc cũng làm gim ng sut kéo phát sinh do ti trng ñáy lp móng ñưng, kt qu là làm tăng ñáng k kh năng chu mi ca vt liu. S bin dng ca các lp bê tông asphalt trong kt cu mt ñưng góp phn ñáng k kh năng chu mi ca vt liu. S bin dng ca các lp bê tông asphalt trong kt cu mt ñưng góp phn ñáng k vào s bin dng chung (ca kt cu nn – mt ñưng) ño ñưc trên mt ñưng (dưi ti trng xe chy). ð xác ñnh kh năng chng bin dng ca lp móng ñá bitum, TRRL ñã tin hành các thí nghim mô phng vt bánh xe trên vt liu nhit ñ 30oC vi lp xe ñưc ñt ti 20kN, cho thy bin
58. dng ño ñưc sau 1000 chu kỳ ti trng ñã gim ñi nhanh chóng nh ci thin công tác ñm nén, gim 3% ñ rng trong ct liu khoáng và kt qu là gim bin dng ti 50%. Ci thin cht lưng ñm nén làm ci thin ñáng k kh năng phân b ti trng, kh năng chng li ni bin dng ca bê tông asphalt và rõ ràng làm tăng tui th ca mt ñưng. 10.3.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ðM NÉN Công tác ñm nén có th ñưc ci thin bng cách: Tăng chiu dày lp ri; Tăng công ñm nén. 10.3.2.1. Tăng chiu dày lp vt liu Lp vt liu dày hơn s gi nhit lâu hơn và do vy cho phép tăng thi gian ñm nén có hiu qu sau khi ri. Thi gian ngui dn ca lp bê tông asphalt t khi bt ñu ri ñn nhit ñ cui cùng (có th ñm nén hiu qu) là mt hàm s ca chiu dày lp: t = k ì d (10.1) trong ñó: t – thi gian ngui dn ca hn hp t thi ñim bt ñu ri ñn kt thúc lu; d – chiu dày lp ri; k – là mt hng s, có ñ ln tùy thuc vào ñiu kin môi trưng, nhit ñ lúc bt ñu ri và khi kt thúc lu lèn. Như vy khi tăng chiu dày lp ri lên 25% có th kéo dài thi gian ngui (thi gian ñm) 50%. Bng 10.2. cho thy ý nghĩa tương ñi ca chiu dày lp ri vi mt s yu t khng ch ñưc và không khng ch ñưc. Trong các yu t ñã nêu thì tc ñ gió nh hưng ln hơn biên ñ nhit không khí nhưng hiu ng ca c 2 yu t khách quan này nh hơn các yu t khng ch ñưc là chiu dày lp ri và nhit ñ hn hp lúc bt ñu ri. Bng 10.2. Quan h gia các yu t khác nhau và thi gian ñm nén S thay ñi thi Các yu t Khong bin thiên gian ñm nén, (%) Tc ñ gió 0 ñn 20km/h – 26 Nhit ñ không khí 0 ñn 20 oC +19 Bc x nhit ñ ca mt tri + 10 oC +15 Chiu dày lp ri 35mm ñn 45mm +57 Nhit ñ vt liu khi bt ñu ri 140 oC ñn 160 oC +40 Nhit ñ ti thiu cho phép ñm nén 100 o ñn 90 oC +30 ñưc Lưu ý: Giá tr +10 oC do bc x nhit ca mt tri là giá tr chênh lch nhit ñ gia b mt ñưng vi nhit ñ không khí;
59. S thay ñi thi gian ñm nén bi s tăng nhit ñ khi bt ñu lu lèn ñưc tính toán trên cơ s nhit ñ kt thúc ñm nén là 100 oC; S thay ñi thi gian ñm nén bi s gim nhit ñ ñm ti thiu cho phép tính toán trên cơ s ly nhit ñ bt ñu ñm nén là 150oC. Tuy vy tăng chiu dày lp ri không phi là gii pháp vn năng cho công vic ñm nén. Vi lp vt liu dày ri nóng do tác dng ca thi tit, mt lp v b mt tương ñi lnh to nên lp vt liu cng trên mt khi vt liu mm có th to nên s rn nt lp v cng b mt dày lp vt liu ñưc ri, ngưi ta thy rng khi lp ri có chiu dày quá 200 mm thì các ch tiêu cht lưng b mt không còn ñt yêu cu qui ñnh. 10.3.2.2. Công tác ñm nén Yêu cu chính ca mt máy lu là bo ñm ñm lp vt liu ri mt cách có hiu qu và ñm bo mt b mt bng phng ñng ñu. Trưc ñây yêu cu này vn ñưc ñáp ng bng lu bánh cng 3 bánh trng lưng tĩnh 8 – 10 tn. Tuy nhiên, t cui nhng năm 70 vic s dng lu chn ñng ñã tr nên ph bin. Các lu tĩnh như loi 2 bánh, 3 bánh (Hình 10.2) có trng lưng t 5 – 12 tn. Ngoài khi lưng c ñnh ca lu, trng lưng tĩnh ca lu ñưc ñiu chnh bng cách thêm vào hoc bt ñi các khi gia trng trên lu. Lc ñm nén ñưc ñánh giá qua ñi lưng “áp sut tĩnh”, tc là tr s ca ti trng tĩnh chia cho din tích tip xúc ca bánh lu vi b mt vt liu. Vi các máy lu có trng lưng tĩnh cho trưc, chúng cn có din tích vt tip xúc nh nht và vt liu s ñưc tip xúc vi áp sut ln nht, do vy s cho hiu qu ñm nén cao. ði vi hn hp ht nh thì bt ñu s dng lu nh lu 5 – 6 ln sau ñó lu t 6 – 8 ln bng các lu bánh hơi, cui cùng lu t 6 – 8 ln bng các lu nng. ði vi lu ñu tiên s gim chiu dày là Z1, ln th hai gim Z2, còn ln th ba thì gim ñi Z3.
60. Hình 10.2. Lu bánh thép tĩnh Như vy chiu dày mt ñưng sau lu h = H – Z1 – Z2 – Z3. Nu ñưng kính ca bánh lu là 104cm thì áp lc bng 1.2 áp lc bánh lu có ñưng kính 175cm. Các máy lu bánh lp ca Nga có ký hiu DI55 nng 20T, lu rung có ký hiu DI47B. Các máy lu liên hp có ký hiu DI55 có khi lưng t 9 – 12T. Các loi lu có th xem các Hình t 10.2 ñn 10.4. Hình 10.3. Lu chn ñng DV 90 TV trng lưng 8885 kg Hình 10.4 . Lu bánh lp GRW18 (14680kg)
61. Các lu 2 bánh và 3 bánh ñưc coi là tương ñương nhau v hiu qu lu lèn mc dù lu 2 bánh có chiu rng bánh san, ñưng kính bánh san nh hơn vi lu 3 bánh nhưng áp lc trên mt ñơn v b rng vt lu ca 2 loi là như nhau. Lu 3 bánh ñưc ưu chung hơn do cu to 3 bánh nên có ñ n dnh hơn, ñc bit khi lu các vt sát mép nn ñưng hoc ñnh mui luyn nơi mà lu 2 bánh thưng b ñung ñưa và làm cho b mt kém ñu ñn. Lu 3 bánh cũng ñưc coi là hiu qu hơn cho nhng ln lu cui cùng ñ hoàn thin mt ñưng. Nhiu th nghim ñánh giá hiu qu ca lu chn ñng (lu rung) ñã ñưc tin hành trên th gii trong vòng 17 năm gn ñây. Kt lun chính t nhng th nghim này là vi các ñc trưng chn ñng và trng lưng tĩnh thích hp lu rung có th: ðt ñưc hiu qu ñm nén như lu tĩnh vi s ln lu ít hơn; ðt ñưc ñ cht ch ln hơn lu tĩnh; ðt ñưc bin dng b mt như lu tĩnh; Các lu chn ñng hu ht là loi 2 bánh (Hình 10.3.) Thêm vào hiu qu ñm nén do trng lưng tĩnh ca máy lu, có mt gia lc ñưc sn sinh do cơ cu rung ñng, vi biên ñ và tn s rung ñng có th ñưc ñiu chnh cho phù hp vi yêu cu ñm nén các vt liu khác nhau. B gây chn ñng thưng ñưc ñnh v trong tang lu, l ra khi khung chính ca b phn treo mm ñ gim thiu các chn ñng truyn ñn thân má, mà ch ñ truyn ti bánh lu. Thông thưng b phn gây rung là mt khi quay lch tâm, nó xác ñnh tn s rung ñng. Biên ñ rung ñng ñưc khng ch bi trng lưng ca khi lch tâm và khong cách t nó ti tâm quay. Hiu qu ca các máy ñm rung dùng lc ñm nén ñng hc tùy thuc vào mi quan h tương h phc tp ca máy và vt liu ñưc rung ñng. Yu t quan trng nht nh hưng ti s làm vic ca máy là khi lưng ca b phn chn ñng, tn s, biên ñ rung và tc ñ lu. Bng 10.3 so sánh kt qu các th nghim ñm nén ca 8 loi ñm rung khi s dng các biên ñ, tn s khác nhau vi ñ cht ñt ñưc khi dùng lu tĩnh 8 tn cho cùng mt loi vt liu. Kt qu th nghim cho thy ñ cht ñt ñưc bng lu rung cao hơn ti 4% so vi dùng lu tĩnh. Công trình này ñã ñưc khng ñnh tim năng ca các lu chn ñng nhưng các kt qu không cho thy bt kỳ mi quan h tương hp nào gia các ñc trưng chn ñng, ti trng tĩnh và kích thưc ñm vi ñ cht ñt ñưc vt liu ñá nha ñã ñm lèn xong. Do vy ñ ñm bo rng riêng lu chn ñng có kh năng ñt ñưc hiu qu ñm nén yêu cu cn phi tin hành các th nghim thích ng. Bng 10.3. Mi quan h gia ñ ñm nén ñt ñưc vi các lu rung khác nhau ð cht ñt ñưc bng lu rung ðm Khi Khi lưng trung ð cht ñt ñưc bng lu tĩnh 8 tn chn lưng bình trên 1 ñơn v ñng (tn) chiu rng (tn/m) Biên ñ cao, Biên ñ thp, tn s thp tn s cao. A 8.9 3.23 1.03 1.02