LOGO

Nghiên cứu đánh giá ứngxử dính bám giữa hai lớp

bê tông Asphalt

Nguyễn Ngọc Lân

Trường Đại học Giao thông vận tải

NỘI DUNG BÁO CÁO

Nghiên cứu đánh

giá ảnh hưởng của

Loại, tỷ lệ vật liệu

tưới dính bám và

nhiệt độ thí

nghiệm đến cường

độ dính bám giữa

hai lớp bê tông

asphalt

Nghiên cứu đề xuất

giới hạn cường độ

dính bám yêu cầu

giữa hai lớp bê tông

asphalt

AC

19

AC

12

,5

150

mm

14 m

m

70 mm 50 mm

50,8 mm/phút 50,8 mm/phút

Nội dung 1: Đánh giá ứng xử dính bám giữa hailớp BTA thông qua những mẫu chế bị trong phòng

Phương pháp thí nghiệm: Leutner cái tiến

Tiêu chuẩn thí nghiệm: pr EN 12697-48: 2013

BTAC 19 7 cm

BTAC 12.5 5 cm

TCVN 8819: 2011 và TCVN 8820: 2011ASTM D2397

TCVN 8819: 2011 CRS-1P

CRS-1

CSS-1

0.0 l/m2

0.2 l/m2

0.4 l/m2

0.9 l/m2

Lựa chọn hỗn hợp BTA & VL tưới dính bám

Thiết bị đầm xoay TROXLER 4140

Tổng số vòng xoay: 120 vòng (AASHTO TP4, 2000)

Áp lực đầm: 600 kPa

Nhiệt độ đầm: 140oC

d=150 mm

P = 600 kPa

Góc xoay =1.25o

v=30 vòng/phút

Loại vật liệu

dính bám

Số lượng mẫu thí nghiệm 1 tổ mẫu

Nhũ tương

CSS-1

Nhũ tương

CRS-1

Nhũ tương

CRS-1P

Tỷ lệ, l/m2 0 0.2 0.4 0.9 0.2 0.4 0.9 0.2 0.4 0.9

Nhiệt độ thí

nghiệm, oC

20 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6

30 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6

40 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6

50 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6

60 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6

Tổng số

mẫu300

Chế tạo mẫu thử bê tông asphalt hai lớp

Thời gian phân tách của nhũ

tương: 3-6 giờ

Chế tạo mẫu thử

Nhiệt độ thí nghiệm: 20, 30, 40, 50

và 60oC

Quy trình thí nghiệm tuân thủ theo:

Pr EN 12697-48: 2013

Mấu thử bê tông asphalt 2 lớp

sau khi thí nghiệm cắt

THÍ NGHIỆM CẮT MẪU THỬ HAI LỚP

Fmax (Lực cắt lớn nhất)

Điểm mất dính

bám hoàn toàn

Womax

Biến dạng cắt

lớn nhất (Wmax)

Wt

Smax (Độ cứng chống cắt

lớn nhất)

M

LOP2

.r

F

)(max

Fdw

dFS

Womax = Wmax - Wt

)(max

dw

dK

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CẮT

Phân tích phương sai (ANOVA)

Company Logo

Yếu tố thay đổi Bậc

tự do

Phương sai Gía trị

F

Gía trị P Kết

luận*

Loại 2 5.3844 1197.66 0.000 Có

Tỷ lệ 3 0.3943 87.71 0.000 -

Nhiệt độ 4 55.0101 12235.99 0.000 -

Loại*Tỷ lệ 6 0.6323 140.65 0.000 -

Loại*Nhiệt độ 8 0.4520 100.53 0.000 -

Tỷ lệ*Nhiệt độ 12 0.1089 24.23 0.000 -

Loại*Tỷ lệ*Nhiệt độ 24 0.0600 13.35 0.000 -

Phân tích ANOVA đến cường độ dính bám

Phân tích phương sai (ANOVA)

Phân tích ANOVA đến mô đun độ cứng chống cắt

Yếu tố thay đổi Bậc

tự do

Phương sai Gía trị

F

Gía trị P Kết

luận*

Loại 2 1.94515 989.36 0.000 Có

Tỷ lệ 3 0.33203 168.88 0.000 -

Nhiệt độ 4 3.70014 1882.00 0.000 -

Loại*Tỷ lệ 6 0.26513 134.85 0.000 -

Loại*Nhiệt độ 8 0.17614 89.59 0.000 -

Tỷ lệ*Nhiệt độ 12 0.06275 31.92 0.000 -

Loại*Tỷ lệ*Nhiệt độ 24 0.03226 16.41 0.000 -

Ảnh hưởng của loại vật liệu tưới dính bámđến cường độ dính bám

2.50 2.53

2.92

1.49 1.52

2.21

0.81 0.85

1.18

0.47 0.51

0.96

0.37 0.44

0.73

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

CSS-1 CRS-1 CRS-1P

Cư

ờn

g đ

ộ d

ính

bá

m,

MP

a

Loại vật liệu dính bám giữa hai lớp BTA

20oC

30oC

40oC

50oC

60oC

Tỷ lệ 0.2 l/m2

2.43 2.45

2.76

1.45 1.47

2.07

0.79 0.83

1.09

0.46 0.49

0.90

0.35 0.40

0.70

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

CSS-1 CRS-1 CRS-1P

Cư

ờn

g đ

ộ d

ính

bá

m,

MP

a

Loại vật liệu dính bám giữa hai lớp BTA

20oC

30oC

40oC

50oC

60oC

Tỷ lệ 0.4 l/m2

2.38 2.40

2.75

1.35 1.40

1.83

0.620.72

0.87

0.41 0.43

0.78

0.33 0.38

0.68

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

CSS-1 CRS-1 CRS-1P

Cư

ờn

g đ

ộ d

ính

bá

m,

MP

a

Loại vật liệu dính bám giữa hai lớp BTA

20oC

30oC

40oC

50oC

60oC

Tỷ lệ 0.9 l/m2

47.5 %

Company Logo

Ảnh hưởng của tỷ lệ vật liệu tưới dính bám

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Cư

ờn

g đ

ộ d

ính

bá

m,

MP

a

Tỷ lệ tưới dính bám, l/m2

20-CSS-1

20-CRS-1

20-CRS-1P

30-CSS-1

30-CRS-1

30-CRS-1P

40-CSS-1

40-CRS-1

40-CRS-1P

50-CSS-1

50-CRS-1

50-CRS-1P

60-CSS-1

60-CRS-1

60-CRS-1P

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Mô

đu

n đ

ộ c

ứn

g c

hố

ng

cắ

t, M

Pa

/mm

Tỷ lệ tưới dính bám, l/m2

20-CSS-1

20-CRS-1

20-CRS-1P

30-CSS-1

30-CRS-1

30-CRS-1P

40-CSS-1

40-CRS-1

40-CRS-1P

50-CSS-1

50-CRS-1

50-CRS-1P

60-CSS-1

60-CRS-1

60-CRS-1P

Ảnh hưởng của tỷ lệ vật liệu tưới dính bám

Company Logo

Nhiệt độ, *C

Tỷ

lệ

, l/

m2

6050403020

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0.0

>

–

–

–

–

–

< 0.5

0.5 1.0

1.0 1.5

1.5 2.0

2.0 2.5

2.5 3.0

3.0

(MPa)

CĐDB

Nhiệt độ, *C

Tỷ

lệ

, l/

m2

6050403020

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0.0

>

–

–

–

–

–

< 0.2

0.2 0.4

0.4 0.6

0.6 0.8

0.8 1.0

1.0 1.2

1.2

(MPa/mm)

K

Ảnh hưởng của nhiệt độ thí nghiệm

Company Logo

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

20 30 40 50 60

Cư

ờn

g đ

ộ d

ính

bá

m,

MP

a

Nhiệt độ thí nghiệm, *C

0-CSS-1

0.2-CSS-1

0.4-CSS-1

0.9-CSS-1

0-CRS-1

0.2-CRS-1

0.4-CRS-1

0.9-CRS-1

0-CRS-1P

0.2-CRS-1P

0.4-CRS-1P

0.9-CRS-1P

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

0.900

1.000

1.100

1.200

1.300

1.400

20 30 40 50 60

Mô

đu

n đ

ộ c

ứn

g c

hố

ng

cắ

t, M

Pa

/mm

Nhiệt độ thí nghiệm, *C

0-CSS-1

0.2-CSS-1

0.4-CSS-1

0.9-CSS-1

0-CRS-1

0.2-CRS-1

0.4-CRS-1

0.9-CRS-1

0-CRS-1P

0.2-CRS-1P

0.4-CRS-1P

0.9-CRS-1P

Phân tích hồi quy

Company Logo

ISS = 1.497 + 0.09 X1 + 0.036 X2 – 1.012 X3 + 0.091 X1.X2

trong đó: ISS - cường độ dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt, MPa;

X1 - loại vật liệu tưới dính bám;

X2 - tỷ lệ vật liệu tưới dính bám, l/m2;

X3 - nhiệt độ thí nghiệm, oC

K = 0.3709 + 0.0389 X1 + 0.0491 X2 – 0.2133 X3 + 0.0389 X1.X2

trong đó: K – mô đun độ cứng chống cắt giữa hai lớp bê tông asphalt, MPa/mm;

X1 - loại vật liệu tưới dính bám;

X2 - tỷ lệ vật liệu tưới dính bám, l/m2;

X3 - nhiệt độ thí nghiệm, oC

Company Logo

Phân tích hồi quy

204.0110 TT

2035.036.010 TTK

Phân tích kếtcấu để xácđịnh ứng suấtcắt trượt giữahai lớp bêtông asphalt

Nghiên cứuthực nghiệmxác địnhcường độ dínhbám giữa hailớp bê tôngasphalt trongKCAD mềmđiển hình

Cường độdính bám tốithiểu yêu cầugiữa hai lớpbê tôngasphalt

Nội dung 2: Nghiên cứu đề xuất giới hạn cường độdính bám yêu cầu giữa hai lớp bê tông asphalt

Thực nghiệmPhân tích

kết cấuKiến nghị

2.1. Cường độ dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt trongkết cấu áo đường mềm thực tế đạt được

Thông số

thống kê

Cường độ dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt

của các Dự án

DA(*) DA 1 DA 2 DA 3 DA 4 DA 5 DA 6

XTB, MPa 1.36 1.79 1.48 1.30 1.24 1.12 1.23

S, MPa 0.35 0.45 0.32 0.34 0.27 0.37 0.36

Cv, % 26.14 25.24 21.50 26.12 21.83 32.96 29.20

P5%, MPa 0.78 1.05 0.96 0.74 0.79 0.51 0.64

P15%, MPa 1.00 1.32 1.15 0.95 0.96 0.74 0.86

P25%, MPa 1.12 1.49 1.26 1.07 1.06 0.87 0.99

P35%, MPa 1.22 1.62 1.36 1.17 1.14 0.98 1.09

P50%, MPa 1.36 1.79 1.48 1.30 1.24 1.12 1.23

1.36 MPa

1.22 MPa

1.00 MPa

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

DA1 DA2 DA3 DA4 DA5 DA6

Cư

ờn

g đ

ộ d

ính

bá

m,

MP

a

Dự án

2.1. Cường độ dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt trongkết cấu áo đường mềm thực tế đạt được

Company Logo

2.52.01.51.00.5

100

80

60

40

20

0

Cường độ dính bám ở 20*C

Ph

ần

trăm

tíc

h l

ũy

1.36 MPa50 %

2.52.01.51.00.5

100

80

60

40

20

0

Cường độ dính bám ở 20*C

Ph

ần t

răm

tíc

h l

ũy

1.00 MPa

15 %

2.1. Cường độ dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt trongkết cấu áo đường mềm thực tế đạt được

2.2. Ứng suất cắt trượt lớn nhất giữa hailớp bê tông asphalt

Kết cấu Lớp Vật liệu Chiều dày,

mm

Độ cứng,

MPa

Hệ số

poisson

KC 1 Mặt trên BTAC 12.5 50 4500 0.35

Mặt dưới BTAC 19 100 4200 0.35

Móng trên CPĐD I 300 400 0.35

Móng dưới CPĐD II 540 300 0.35

Subgrade Á cát - 42 0.42

KC 2 Mặt trên BTAC 12.5 60 4500 0.35

Mặt dưới BTAC 19 80 4200 0.35

Móng trên ATB 130 4000 0.35

Móng dưới CPĐD I 400 300 0.35

Subgrade Á sét - 42 0.42

KC 3 Mặt trên BTAC 12.5 50 4500 0.35

Mặt dưới BTAC 19 70 4200 0.35

Móng trên ATB 150 4000 0.35

Móng dưới CPĐD I 300 300 0.35

Subgrade Á sét - 42 0.42

Các thông số phân tích kết cấu

Áp lực thẳng đứng, P = 600 kPa

Áp lực ngang, Pn = 480 kPa

Đường kính vệt bánh xe, D = 33 cm

Z

X

Y

5

7

H1

H2 CPĐD II, CPĐD I

CPĐD I, ATB

BTAC 19

BTAC 12.5

Subgrade

Dính bám hoàn toàn

Dính bám hoàn toàn

Dính bám hoàn toàn

Dính bám hoàn toàn

Ứng suất cắt trượt lớn nhất giữa hai lớp BTA ứng với các kết cấu

Kết cấu Loại bê tông

asphalt

Chiều dầy,

mm

Ứng suất

cắt trượt,

MPa

KC 1BTAC 12.5 50

0.392BTAC 19 100

KC 2BTAC 12.5 60

0.413BTAC 19 80

KC 3BTAC 12.5 50

0.480BTAC 19 70

Điều kiện dính bám khác nhau giữa hai lớp BTA của KC3

Company Logo

Kết cấu Các lớp kết cấu K (MPa/mm) Điều kiện dính bám

KC 3-A

BTAC12.5-BTAC19 0.1 Dính bám trung gian

BTAC19-ATB 105 Dính bám hoàn toàn

ATB-CPĐD I 105 Dính bám hoàn toàn

CPĐD I – Subgrade 105 Dính bám hoàn toàn

KC 3-B

BTAC12.5-BTAC19 1.0 Dính bám trung gian

BTAC19-ATB 105 Dính bám hoàn toàn

ATB-CPĐD I 105 Dính bám hoàn toàn

CPĐD I – Subgrade 105 Dính bám hoàn toàn

KC 3-C

BTAC12.5-BTAC19 10 Dính bám trung gian

BTAC19-ATB 105 Dính bám hoàn toàn

ATB-CPĐD I 105 Dính bám hoàn toàn

CPĐD I – Subgrade 105 Dính bám hoàn toàn

Company Logo

Áp lực thẳng đứng, P = 600 kPa

Áp lực ngang, Pn = 480 kPa

Đường kính vệt bánh xe, D = 33 cm

Z

X

Y

5 cm

7 cm

15 cm

30 cm CPĐD I, E = 300 MPa

ATB, E = 4000 MPa

BTAC 19, E = 4200 MPa

BTAC 12.5, E=4500 MPa

Subgrade, E = 42 MPa

K = 0.1, 1, 10 MPa/mm

K = 105 MPa/mm

K = 105 MPa/mm

K = 105 MPa/mm

00.050.1

0.150.2

0.250.3

0.350.4

0.450.5

0.550.6

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3

Ch

iều

sâu

,m

Giá trị ứng suất, Mpa

Ứnh suất cắt, MPa

Ứng suất nén, MPa

00.050.1

0.150.2

0.250.3

0.350.4

0.450.5

0.550.6

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3

Ch

iều

sâu

,m

Giá trị ứng suất, Mpa

Ứnh suất cắt, MPa

Ứng suất nén, MPa

Kết quả phân tích KC3-A Kết quả phân tích KC3-B

00.050.1

0.150.2

0.250.3

0.350.4

0.450.5

0.550.6

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3

Ch

iều

sâu

,m

Giá trị ứng suất, Mpa

Ứnh suất cắt, MPa

Ứng suất nén, MPa

Kết quả phân tích KC3-C

40 %

Ảnh hưởng của ứng suất nén đến ứng suất cắt

Company Logo

1)/85.1(/ on

Ứng suất cắt danh định

Company Logo

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

Ch

iều

sâu

,mGiá trị ứng suất, Mpa

K=0.1

K=1

K=10

Giá trị giới hạn của ứng suất cắt danh định trong trường hợp không có ứng suất nén

của các kết cấu KC3-A, KC3-B và KC3-C tương ứng là 0,403 MPa; 0,331 MPa; và

0,191 MPa.

Giới hạn được đề xuất tại Đức, Thụy Sỹ, Anh vàViệt Nam

Thiết bị thí

nghiệm

Đường

kính mẫu,

mm

Tốc độ cắt,

mm/phút

Cường độ dính

bám yêu cầu,

MPa

Godjia [1994]

Đức

Leutner 150 50.8 mm/phút 0.85

Partl và Raab

[1999]

Thụy Sĩ

Leutner 150 50.8 mm/phút 1.30

Stockkert

[2001]

Đức

Leutner 150 50.8 mm/phút 1.41

SN 640430B

[2008]

Thụy Sĩ

Leutner 150 50.8 mm/phút 0.85

A.C. Collop

[2009]

Anh

Leutner

cải tiến

100 50.8 mm/phút 1.0

Nghiên cứu

đề xuất

Leutner

cải tiến

100 50.8 mm/phút 1.0