PHẦN THỨ 2 1.CỐT LIỆU THÔ 2.CỐT LIỆU MỊN 3.BỘT KHOÁNG 4

87

KINH NGHIỆM LỰA CHỌN VẬT LIỆU SẢN XUẤT BÊ TÔNG NHỰA NÓNG

PHẦN THỨ 2

1. CỐT LIỆU THÔ

2. CỐT LIỆU MỊN

3. BỘT KHOÁNG

4. NHỰA ĐƯỜNG

88

CÁC BIỆN PHÁP TĂNG KHẢ NĂNG CHỐNG LÚN VỆT BÁNH

TS. NGUYỄN QUANG PHÚC

Thiết kế lại hỗn hợp bê tông nhựa.

Thay đổi các loại cốt liệu

Thay đổi cấp phối cốt liệu QĐ 858/BGTVT

Sử dụng các loại phụ gia cải thiện chất lượng

Thay đổi mác nhựa cao hơn

89

Điều chỉnh cấp phối BTNC12.5


Cì sµng,

mm19 100 100 100 100

16 82 100 - -

12.5 70 90 74 90

9.5 58 80 60 80

4.75 34 62 34 62

2.36 20 48 20 48

1.18 13 36 13 36

0.6 9 26 9 26

0.3 7 18 7 18

0.15 5 14 5 14

0.075 4 8 4 8

BTN12.5 ®iÒu chØnh

theo Q§ 858/BGTVT

BTN12.5 gèc theo

Q§ 858/BGTVT

90

Điều chỉnh cấp phối BTNC12.5


91

Kiểm soát số bin nóng sử dụng


25mm

19mm

12.5mm

4.75mm

Bin4 （4.75～0mm） Bin3 （12.5～4.75mm）

Bin2 （19～12.5mm）

Bin1 （25～19mm）

> 25mm, quá cỡ

Từ gầu nóng BTN19

92

Kiểm soát số bin nóng sử dụng


19mm

16mm

12.5mm

4.75mm

Bin4 （4.75～0mm） Bin3 （12.5～4.75mm）

Bin2 （16～12.5mm）

Bin1 （19～16mm）

> 19mm, quá cỡ

Từ gầu nóng BTN12.5

93

CÁC BIỆN PHÁP TĂNG KHẢ NĂNG CHỐNG LÚN VỆT BÁNH


94TS. NGUYỄN QUANG PHÚC

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

TTYếu tố ảnh hưởng

Sự thay đổi yếu tố

Khả năng chống lại BDKHP

1 Cốt liệu

Bề mặt cốt liệu NhẵnThô Tăng

Cấp phối Thích hợp Tăng

Hình dạng hạtTròn góc

cạnhTăng

Cỡ hạt*Tăng cỡ hạt

lớn nhấtTăng

2 Nhựa đường Độ cứng Tăng Tăng

3Hỗn hợp bê tông nhựa

Hàm lượng nhựa Tăng Giảm

Độ rỗng dư* Tăng Giảm

Độ rỗng cốt liệu* Tăng Giảm

4Điều kiện tải trong

Số lần tác dụng; Áp lực

Tăng Giảm

5 Môi trường Nhiệt độ/Độ ẩm Tăng Giảm

95

Nghiền VSI


96

Nghiền HSI



NGUỒN GỐC CỐT LIỆU

Loại đá Cường độ Độ bềnỔn định

hóa học

Đặc tính

bề mặt

Độ cứng,

độ dai

Kết cấu

bề mặtHình dạng

Granite Tốt Tốt Tốt Tốt Trung bình Trung bình Trung bình

Syenite Tốt Tốt Tốt Tốt Tốt Trung bình Trung bình

Dolerite good Tốt Tốt Tốt Tốt Tốt Trung bình

Basalt, Gabbro Tốt Tốt Tốt Tốt Tốt Tốt Tốt

Diabase Tốt Trung bình Xem xét Tốt Tốt Tốt Tốt

Peridite Tốt Trung bình Xem xét Tốt Tốt Tốt Tốt

Gneiss, diệp thạch Tốt Tốt Tốt Tốt Trung bình Tốt Tốt

Quartzite Tốt Tốt Tốt Tốt Tốt Tốt Trung bình

Cẩm thạch-Marble Trung bình Tốt Tốt Tốt Tốt Trung bình Trung bình

Serpentine Trung bình Trung bình Tốt TB-Kém Tốt Tốt Tốt

Amphibolite Tốt Tốt Tốt Tốt Trung bình Trung bình

Slate Tốt Tốt Tốt Kém Tốt Trung bình Trung bình

Đá vôi/dolomite Tốt Trung bình Tốt Tốt Kém Tốt Kém

Đá cát kết Trung bình Trung bình Tốt Tốt Trung bình Tốt Tốt

Đá phiến silic-Chert Kém Kém Trung bình Tốt Kém Tốt Tốt

Cuội kết Trung bình Trung bình Tốt Tốt

Đá phiến sét-Shale Kém Kém Kém Tốt Kém Trung bình Trung bình

Đá macma, đá núi lửa

Đá biến chất

Đá trầm tích


Phân loại đá theo tích điện bề mặt

99

Cấp phối cốt liệu thô


100

Cấp phối cốt liệu mịn


101

Yêu cầu cốt liệu Superpave


Yêu cầu cốt liệu

≤100mm >100mm ≤100mm >100mm

<0.3 55/- -/- - - 40 -

0.3-3 75/- 50/- 40 40 40 10

3-10 85/80 60/- 45 40 45 10

10-30 95/90 80/75 45 40 45 10≥30 100/100 100/100 45 45 50 10

Độ góc cạnh cốt liệu mịn

FAAmin

Chiều sâu tính từ bề mặt

Đương

lượng cát

ESmin

Tỷ lệ dài

dẹt 5:1

max

ESAL

thiết kế,

triệu/làn

Mặt vỡ cốt liệu thô CAA

(1 mặt % min/2 mặt % min)

Chiều sâu tính từ bề mặt

Khống chế hỗn hợp bê tông nhựa

Cỡ hạt danh định lớn nhất 37.5mm 25.0mm 19.0mm 12.5mm 9.5mm

Sàng khống chế 9.5mm 4.75mm 4.75mm 2.36mm 2.36mm

% Lọt sàng khống chế 47 40 47 39 47

102

Cấp phối của Superpave

Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max

50 100 -

37.5 90 100 100 -

25 - 90 90 100 100 -

19 - - - 90 90 100 100 -

12.5 - - - - 90 90 100 100 - 100

9.5 - - - - - - 90 90 100 95 100

4.75 - - - - - - - - 90 90 100

2.36 15 41 19 45 23 49 28 58 32 67 - -

1.18 - - - - - - - - - - 30 55

0.075 0 6 1 7 2 8 2 10 2 10 6 13

Cỡ sàng,

mm 37.5 mm 25.0 mm 9.5 mm 4.75 mm19.0 mm 12.5 mm

BTN cỡ hạt danh định lớn nhất

% lọt sàng

103

Hướng dẫn của Superpave


LOẠI BỘT KHOÁNG

Loại bột khoáng

Ưu điểm Nhược điểm

Bột vôi thủy hóa

Đồng nhất; Sẵn có; Dễ xử lý; Cải thiện khả năng chống bong tróc; Tỷ diện bề mặt lớn

Giá thành tương đối cao; Khó cung cấp khối lượng lớn; Giảm tính công tác;

Xi măngĐồng nhất; Sẵn có; Tỷ diện bề mặt lớn

Giá thành tương cao; Khó thi công; Tốn nhiều nhựa

Bột đá vôiDễ thi công; Giá thành tương đối thấp

Chất lượng không đồng đều; Khó cung cấp khối lượng lớn

Bụi xi măng Giá thành tương đối thấpChất lượng không đồng đều; Phạm vi cung cấp hẹp

Tro bay Giá thấp; Dễ thi côngLàm già hóa nhựa nhanh trong hỗn hợp ít nhựa; Chất lượng không đều

Xỉ nghiền Giá thấpTính chất phụ thuộc vào nguồn gốc

Bụi thu hồi Giá thấp; Sẵn cóChất lượng không đều; Lẫn nhiều sét

105

Ảnh hưởng của bụi thu hồi


không sử dụng bột thu hồi

có sử dụng bột thu hồi

106

Bụi thu hồi khi gặp nước


107

và cắt khô hiện trường


108

Bổ sung thí nghiệm bột khoáng


Tiêu chuẩn 22 TCN 249-98 có quy định: Độ rỗng (% thể tích); Độ nở của

mẫu chế tạo bằng hỗn hợp bột khoáng và nhựa (%); Khả năng hút nhựa

của bột khoáng (lượng bột khoáng có thể hút hết 15g bitum mác 60/70);

Khả năng làm cứng nhựa của bột khoáng (hiệu số nhiệt độ mềm của vữa

nhựa (tỷ lệ bột khoáng/ nhựa đường theo khối lượng, với nhiệt độ mềm

của nhựa cùng mác 60/70).

- Thí nghiệm đánh giá khả năng làm cứng nhựa của bột khoáng: EN 13179

- Thí nghiệm xác định khả năng hút nhựa của bột khoáng: NF P 98-256-1

109

KINH NGHIỆM THIẾT KẾ HỖN HỢPBÊ TÔNG NHỰA NÓNG

PHẦN THỨ 3

CÁC MỤC TIÊU THIẾT KẾ

ĐẢM BẢO CHỐNG LẠI BIẾN DẠNG KHÔNG HỒI PHỤC

ĐẢM BẢO KHẢ NĂNG KHÁNG MỎI

CƯỜNG ĐỘ CHỐNG NỨT Ở NHIỆT ĐỘ THẤP

KHẢ NĂNG CHỐNG LẠI HƯ HỎNG DO NHIỆT, ĐỘ ẨM

KHẢ NĂNG CHỐNG TRƯỢT CỦA MẶT ĐƯỜNG

KHẢ NĂNG LINH ĐỘNG, TÍNH DỄ THI CÔNG

110

Nguyên tắc chung


KHẢ NĂNG CHỐNG MỎI, BONG TRÓC

KHẢ NĂNG CHỐNG LÚN VỆT BÁNH

BTN CỠ HẠT LỚN HƠNCẤP PHỐI THÔ HƠN

NHỰA ÍT HƠN

BTN CỠ HẠT NHỎCẤP PHỐI MỊNNHỰA NHIỀU

?


NGUYÊN TẮC CHUNG THIẾT KẾ

Hỗn hợp bê tông nhựa được thiết kế nhằm tạo nên một mặt đường có đủ cường độ, ổn định trong quá trình khai thác phải thoả mãn 2 yếu tố cơ bản sau:

1. Yếu tố về đặc tính thể tích: Các chỉ tiêu Va, VMA, VFA. Các giá trị này phải nằm trong giới hạn quy định đảm bảo lớp bê tông nhựa có khả năng chống biến dạng, chống chảy nhựa dưới tác động của tải trọng xe và yếu tố nhiệt độ môi trường, hạn chế sự xâm nhập của nước vào hỗn hợp trong quá trình khai thác.

2. Yếu tố về đặc tính cơ học: Các chỉ tiêu liên quan đến chất lượng cốt liệu và các chỉ tiêu liên quan đến cường độ của hỗn hợp bê tông nhựa sau khi đầm nén (độ ổn định, độ dẻo) nhằm đảm bảo cho kết cấu lớp bê tông nhựa có đủ cường độ sau khi xây dựng.

112

Phương pháp Marshall


3. Các giai đoạn và nội dung thiết kế hỗn hợp BTN:

Công tác thiết kế hỗn hợp BTN được chia làm 4 giai đoạn:

• Giai đoạn 1: Thiết kế sơ bộ (Preliminary design hoặc cold bin mixdesign):

Khẳng định sự phù hợp của cốt liệu và hỗn hợp BTN sử dụng các loại cốtliệu này đối với các yêu cầu kỹ thuật của công trình;

Là cơ sở để tính giá thành xây dựng;

Làm căn cứ để tiến hành giai đoạn thiết kế hoàn chỉnh.

• Giai đoạn 2: Thiết kế hoàn chỉnh (hot bin mix design):

Chứng minh khả năng có thể sản xuất được hỗn hợp BTN tại trạm trộn;

Hỗn hợp BTN sản xuất ra phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật của công trình;

Làm căn cứ để tiến hành sản xuất thử và rải thử.

113

Phương pháp Marshall


• Giai đoạn 3: Phê duyệt công thức chế tạo BTN sau khi rải thử (Job-mixformula verification), gồm 5 bước:

Bước 1: Sản xuất thử – Trên cơ sở kết quả của giai đoạn thiết kế hoàn chỉnh, sản xuất khoảng từ 60 đến 100 tấn hỗn hợp BTN tại trạm trộn.

Bước 2: Rải thử – lấy lượng hỗn hợp BTN vừa trộn thử để rải 1 đoạn dài từ 200 đến 300 m.

Bước 3: Kiểm tra hỗn hợp BTN vừa trộn thử (thí nghiệm trong phòng đối với hỗn hợp sản xuất tại trạm trộn)

Bước 4: Kiểm tra hỗn hợp BTN sau khi rải thử ngoài hiện trường.

Bước 5: Phê duyệt công thức chế tạo BTN.

Công thức chế tạo BTN là cơ sở cho toàn bộ các công tác tiếp theo, từ sản xuất,thi công, nghiệm thu đến thanh quyết toán giữa Nhà thầu với Chủ đầu tư sau này.

Giai đoạn 4: Kiểm soát chất lượng hàng ngày, gồm 2 bước :

Bước 1: Kiểm soát chất lượng trong quá trình sản xuất, việc kiểm soát chất lượngtại bước này tương tự như Bước 3 của giai đoạn phê duyệt công thức chế tạoBTN.

Bước 2: Kiểm soát chất lượng sau khi thi công - tương tự như Bước 4 của giaiđoạn phê duyệt công thức chế tạo BTN.


NHỮNG ƯU ĐIỂM

Phương pháp đã chú ý đến các đặc tính độ chặt và độ rỗng của hỗn hợp bê tông nhựa. Các phân tích này đảm bảo cho các thành phần thể tích của các vật liệu trong hỗn hợp đạt tới một độ bền của hỗn hợp bê tông nhựa nóng.

Phương pháp thí nghiệm đơn giản, không đòi hỏi nhiều các điều kiện thí nghiệm, nên đã được nhiều nước cũng như các dự án sử dụng.

Các yêu cầu về thiết bị thí nghiệm đơn giản và gọn nhẹ, do đó giá thành các trang thiết bị thí nghiệm khá hợp lý và rất cơ động, phù hợp với các phòng thí nghiệm hiện trường.


NHỮNG NHƯỢC ĐIỂM

Quá trình đầm nén mẫu sử dụng theo phương pháp Marshall không mô phỏng hết được quá trình lu lèn thực tế ngoài hiện trường. Vì vậy độ ổn định Marshall không thể hiện đầy đủ cường độ chịu cắt của hỗn hợp bê tông nhựa và nó khó đảm bảo được khả năng chống lại vệt hằn bánh cho mặt đường bê tông nhựa.

Trong phương pháp thiết kế Marshall, các khả năng làm việc của mặt đường bê tông nhựa chưa được xem xét chặt chẽ, do đó mặt đường bê tông nhựa được thiết kế theo phương pháp này chưa khắc phục được ba hư hỏng chính được xem xét ở trên: biến dạng vĩnh cửu, nứt do mỏi và nứt ở nhiệt độ thấp.


PHÂN TÍCH CÁC ĐẶC TRƯNG THỂ TÍCH

Cèt liÖu

Nhùa cã hiÖu

Bitu

mK

h«ng

khÝ

Vm

b

Vm

mV

a

Vse

Vb

Vsb

Vm

aV

ba

a) b)

Cèt

liÖu

Lç rçng cã kh¶ n¨ng thÊm níc

nhng kh«ng ®îc lÊp ®Çy bëi nhùa

(PhÇn cèt liÖu cña tû träng cèt liÖu)

Lç rçng cã kh¶ n¨ng thÊm nhùa

(hÊp phô nhùa)


(PhÇn cèt liÖu cña tû träng khèi,

kh«ng cña tû träng biÓu kiÕn)

§é rçng d

rÊt nhá

Sơ đồ về các lỗ rỗng và thành phần hỗn hợp BTN đầm chặt



Sơ đồ về các lỗ rỗng và thành phần hỗn hợp BTN đầm chặt



Hàm lượng nhựa tối ưu = Hàm lượng nhựa có hiệu + Hàm lượng nhựa hấp phụ

Hàm lượng nhựa hấp phụ là lượng nhựa bị cốt liệu hấp phụ vào trong các lỗ rỗng của bề mặt hạt cốt liệu. Tùy thuộc vào nguồn gốc cốt liệu, đặc tính bề mặt của cốt liệu mà giá trị hàm lượng nhựa hấp phụ khác nhau. Cùng cấp phối cốt liệu, tỷ lệ bột khoáng, cùng độ rỗng dư thiết kế nhưng cốt liệu có nguồn gốc khác nhau, đặc tính bề mặt khác nhau thì hàm lượng nhựa tối ưu khác nhau (do Hàm lượng nhựa hấp phụ khác nhau). Hàm lượng nhựa hấp phụ không có vai trò chi phối các đặc tính cơ lý của BTN.

Hàm lượng nhựa có hiệu là lượng nhựa bao phủ bề ngoài các hạt cốt liệu và là lượng nhựa chi phối các đặc tính cơ lý của hỗn hợp BTN.

Hàm lượng nhựa tối ưu được quyết định khi thiết kế thành phần hỗn hợp BTN. Nếu lượng nhựa quá nhiều sẽ dẫn đến chiều dày màng nhựa lớn, độ rỗng dư nhỏ, vật liệu BTN sẽ dễ bị lún vệt bánh khi nhiệt độ mặt đường cao. Ngược lại, nếu lượng nhựa quá ít sẽ không đủ bao bọc cốt liệu, chiều dày màng nhựa nhỏ, nhựa nhanh bị lão hóa, tính công tác của hỗn hợp thấp, khó đầm nén, vật liệu BTN sẽ dễ bị mỏi, bong bật.

119

PHÂN TÍCH CÁC ĐẶC TRƯNG THỂ TÍCH1. Tỷ trọng khối của hỗn hợp cốt liệu được tính theo công thức:

1 2 3 4

1 2 3 4

1 2 3 4

...

...sb

sb sb sb sb

P P P PG

P P P P

G G G G

Trong đó:

Gsb là tỷ trọng khối của hỗn hợp cốt liệu.

P1, P2, ..., Pn là hàm lượng từng loại cốt liệu, tính theo % của tổng khối lượng hỗn

hợp cốt liệu.

Gsb1, Gsb2, ..., Gsbn là tỷ trọng khối của từng loại cốt liệu có trong hỗn hợp cốt liệu.

2. Thể tích nhựa Vb tính bằng % theo thể tích tổng hỗn hợp b mbb

b

PGV

G

Trong đó Pb là hàm lượng nhựa tính bằng % theo khối lượng hỗn hợp; Gmb là tỷ trọng khối của hỗn hợp BTN đầm chặt; Gb là tỷ trọng của nhựa.

Có thể dự báo hàm lượng nhựa tối ưu theo thể tích theo công thức:

w1100 2

sb ab be

VMA G PV V

Với Pwa là hàm lượng nước hấp phụ vào cốt liệu, % theo khối lượng cốt liệu.

Từ VMA và Va phải khống chế sẽ xác định được Vbe=VMA-Va

Hoặc có thể tính đơn giản dựa trên kinh nghiệm thể tích nhựa hấp phụ vào trong cốt liệu là 1% thì hàm lượng nhựa theo thể tích tối ưu bằng thể tích nhựa có hiệu tối ưu cộng thêm 1%.

120


3. Thể tích nhựa hấp phụ Vba tính bằng % theo thể tích tổng hỗn hợp:

100b s

ba mb

b sb mm

P PV G

G G G

Trong đó Ps là hàm lượng cốt liệu, % theo khối lượng hỗn hợp Ps=100-Pb; Gsb là tỷ trọng khối của toàn bộ hỗn hợp cốt liệu; Gmm là tỷ trọng lớn nhất của hỗn hợp BTN (không có lỗ rỗng không khí).

4. Thể tích nhựa có hiệu Vbe tính bằng % theo thể tích tổng hỗn hợp: Vbe=Vb-Vba

Hoặc Vbe tính bằng công thức be mbbe

b

P GV

G

Trong đó Pbe là hàm lượng nhựa có hiệu tính bằng % theo khối lượng hỗn hợp

Pbe có thể tính bằng công thức: bebe b

b

VP P

V

; và Pba=Pb-Pbe

5. Độ rỗng lấp đầy nhựa VFA: 100 beVVFAVMA

6. Các công thức kiểm soát việc tính toán các đặc trưng thể tích:

Pbe=Pb-Pba Vb=Vbe+Vba

VMA=Va+Vbe

Trong đó đặc biệt chú ý đến công thức thể tích độ rỗng cốt liệu VMA bằng thể tích lỗ rỗng không khí Va cộng với thể tích nhựa có hiệu Vbe


HÀM LƯỢNG NHỰA TỐI THIỂU

Theo Heavy duty asphalt specification, RMS của Úc thì hàm lượng nhựa tối thiểu cho AC14 là 4,8% và AC20 là 4,6% tổng khối lượng hỗn hợp. Hàm lượng nhựa có hiệu theo thể tích trong khoảng 10-11,5% với DG14HS, DG14HP và tối thiểu là 9% đối với DG20HM.

Theo tiêu chuẩn Bang Queensland Úc cho BTN chịu tải trọng nặng- MRTS31 hàm lượng nhựa có hiệu theo thể tích không nhỏ hơn 10% và không vượt quá 11,5%.

Theo nghiên cứu ở Mỹ thì hàm lượng nhựa có hiệu tính theo thể tích hỗn hợp đảm bảo chống mỏi trung bình là 11,3%. Nghiên cứu ở Florida về chống thấm của BTN cho giá trị trung bình hàm lượng nhựa có hiệu là 9,6%.

Tiêu chuẩn Bang Wyoming quy định hàm lượng nhựa tối thiểu cho các loại BTN thiết kế cả theo Marshall và Superpave bằng 4,5%.

Kiến nghị hàm lượng nhựa tối thiểu theo khối lượng cốt liệu cho BTN19 ở nước ta là 4,5% và BTN12,5 là 4,6%. Hàm lượng nhựa có hiệu theo thể tích trong khoảng 9% đến 11% thể tích hỗn hợp


CHIỀU DÀY MÀNG NHỰA TỐI ƯU





1000

. .s s mb

VBEAFT

S P G 0.30 0.15 0.075

5s

P P PS

Hoặc tính chặt chẽ hơn theo công thức (2.6.3)

50 37.5 37.5 25 25 19.5 19.5 12.5

12.5 9.5 9.5 4.75 4.75 2.36

2.36 1.18 1.18 0.6 0.6 0.3

0.3 0.15 0.15 0.075 0.075

1.4 2.0 2.8 3.9

5.5 8.9 17.91

1000 36.0 71.3 141

283 556 1600(

s

sb

P P P P P P P P

P P P P P PS

G P P P P P P

P P P P P

)

(3)



1000

. .s s mb

VBEAFT

S P G

Trong đó:

AFT = Chiều dày màng nhựa biểu kiến (Apparent Film Thickness), µm

VBE = Hàm lượng nhựa có hiệu theo thể tích tổng hỗn hợp, %

Ss = Tỷ diện bề mặt cốt liệu, m2/kg

Ps = Hàm lượng cốt liệu, % tổng khối lượng hỗn hợp Ps=100-Pb

Pb = Hàm lượng nhựa, % tổng khối lượng hỗn hợp

Gmb = Tỷ trọng khối của hỗn hợp.

Pi = Phần trăm lượng cốt liệu lọt qua sàng i mm

Phá hoại lún vệt bánh là chủ yếu kiến nghị chiều dày màng nhựa biểu kiến tối ưu từ 7 μm đến 9 μm



Nghiên cứu NCHRP Report 567 ở Mỹ cho kết quả chiều dày màng nhựa có hiệu lớn hơn 9-10 μm sẽ dẫn đến lún vệt bánh quá giới hạn. Chiều dày màng nhựa từ 6 đến 7 μm sẽ khó khăn cho công tác rải và đầm nén BTN.

Quy định chiều dày màng nhựa có hiệu không được dưới 7 μm và không được trên 10 μm. Chiều dày màng nhựa thích hợp nhất vừa cho khả năng chống lún tốt, vừa cho độ bền mỏi cao và dễ thi công là từ 7 đến 9 μm.


TỶ LỆ BỘT KHOÁNG/HÀM LƯỢNG NHỰA CÓ HIỆU

0,075/be

PD B

P

P0,075 = Phần trăm khối lượng hạt lọt qua sàng 0.075 mm

Pbe = Hàm lượng nhựa có hiệu % khối lượng hỗn hợp

Tỷ lệ Bột khoáng/Hàm lượng nhựa có hiệu có vai trò rất quan trọng cho BTN chống lại tác động của mỏi, hằn lún vệt bánh xe.

Tỷ lệ này lớn hỗn hợp có khả năng chống lại hằn lún cao. Nếu tỷ lệ này quá lớn, dẫn tới hoặc nhựa đường không đủ để bao bọc các hạt bột khoáng, chiều dày màng nhựa mỏng hoặc vữa nhựa (hỗn hợp bột khoáng-nhựa đường) sẽ quá cứng làm cho BTN có tính cứng lớn, khó thi công và dễ gây ra hư hỏng dạng nứt mỏi.

Nếu tỷ lệ này quá nhỏ, dẫn tới hoặc thừa nhựa đường, hoặc vữa nhựa (hỗn hợp bột khoáng-nhựa đường) sẽ quá mềm làm cho BTN có tính mềm, dễ gây ra hư hỏng dạng hằn lún bánh xe.

D/B từ 0,8 đến 1,6


MỘT SỐ KINH NGHIỆM

Kinh nghiệm khi thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa chặt

Độ rỗng Va trong khoảng 3%-5% tốt nhất là 4%

Giá trị tối thiểu VMA phụ thuộc vào cỡ hạt danh định và độ rỗng dư :

+ Với BTN9.5: VMA=14% khi Va=3%; VMA=15% khi Va=4%; và VMA=16% khi Va=5%

+ Với BTN12.5: VMA=13% khi Va=3%; VMA=14% khi Va=4%; và VMA=15% khi Va=5%

+ Với BTN19: VMA=12% khi Va=3%; VMA=13% khi Va=4%; và VMA=14% khi Va=5%

+ Với BTN25: VMA=11% khi Va=3%; VMA=12% khi Va=4%; và VMA=13% khi Va=5%

Giá trị VFA tùy thuộc vào cấp tải trọng : Tải trọng nhẹ VFA=70%-80% ; Tải trọng trung bình VFA=65%-78% ; và tải trọng nặng VFA=65%-75%.



Hàm lượng nhựa tối ưu được quyết định qua thí nghiệm Marshall

Hàm lượng nhựa tối ưu phải thỏa mãn tất cả các yêu cầu Va; VMA; VFA; chiều dày màng nhựa có hiệu; Tỷ số D/B

Hàm lượng nhựa tối ưu phải đảm bảo thể tích nhựa có hiệu khống chế

Hàm lượng nhựa tối ưu phải đảm bảo bê tông nhựa thỏa mãn yêu cầu khi thí nghiệm vệt hằn bánh xe

Để xác định giá trị “nhân” hàm lượng nhựa khi làm thí nghiệm Marshall thường chọn độ rỗng Va=4%; Lấy VMA tối thiểu theo độ rỗng dư 4%; Thể tích nhựa có hiệu sẽ là Vbe=VMA-Va; Lấy trung bình thể tích nhựa hấp phụ là 1%; Tính thể

tích nhựa Vb=Vbe+1%; Cuối cùng xác định hàm lượng nhựa .b b

b

mb

G VP

G với Gb

lấy trung bình bằng 1.03 và Gmb được lấy bằng kinh nghiệm thiết kế (thường lấy bằng 2.40 để ước lượng).


MỘT SỐ KINH NGHIỆM+ Ví dụ với BTN9.5 có VMA=15% ; Va=4% Vbe=15%-4%=11% ;

Vb=11%+1%=12% ; . 1.03 12

5.2%2.4

b bb

mb

G V xP

G

+ Ví dụ với BTN12.5 có VMA=14% ; Va=4% Vbe=14%-4%=10% ;

Vb=10%+1%=11% ; . 1.03 11

4.7%2.4

b bb

mb

G V xP

G

+ Ví dụ với BTN19 có VMA=13% ; Va=4% Vbe=13%-4%=9% ;

Vb=9%+1%=10% ; . 1.03 10

4.3%2.4

b bb

mb

G V xP

G

+ Ví dụ với BTN25 có VMA=12% ; Va=4% Vbe=12%-4%=8% ;

Vb=8%+1%=9% ; . 1.03 9

3.9%2.4

b bb

mb

G V xP

G

Theo nghiên cứu ở Mỹ cứ tăng 1% thể tích nhựa có hiệu Vbe sẽ tăng tuổi thọ mỏi của bê tông nhựa khoảng từ 13% -15%, cứ tăng 1% độ rỗng không khí khi thi công sẽ làm giảm tuổi thọ mỏi khoảng 20%.






VÍ DỤ TÍNH TOÁNBảng VD1-1: Kết quả phân tích thành phần hạt

19 12.5 9.5 4.75 2.36 0.6 0.3 0.15

Bin 1 66.64 0.95 0.51 0.18 0.13

1.18 0.075

1.29

0.16 0.16 0.15 0.14 0.13

Bin 3 100.00 99.12 85.39 5.43

Bin 2 100.00 22.97 1.80 1.46

0.42 0.40

1.18 1.00 0.91 0.82 0.70

0.60 0.49 0.45 0.43

100.00 100.00 99.93

71.63 56.72 38.17

96.42 78.51Bột khoáng / Filler 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00

Bin 4 100.00 100.00 100.00 97.10

Lượng lọt sàng / Percent passing (%)Loại cốt liệu

Aggregate

24.45 16.17 9.18

Bảng VD1-2: Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý

Chỉ tiêu thí nghiệm

Testing Items

Loại cốt liệu / Aggregate

BK /FillerBin 3 Bin 4

Tỷ trọng khối / Bulk specific gravity

(Gsb)2.721

T.trọng khối của mẫu bão hòa khô

bề mặt/ Bulk specific gravity SSD

(Gssb)

Tỷ trọng biểu kiến / App. Specific

gravity (Gsa)

Khả năng hấp phụ/Absorption (%)

Bin 1 Bin 2

2.757

2.763

2.775

0.242

2.731

2.740

2.756

0.333

2.727

2.737

2.756

0.381

2.717

2.740

2.783

0.882


VÍ DỤ TÍNH TOÁNBảng VD1-3: Tỷ lệ phối trộn

5% 20% 30% 42%

Loại cốt liệu / Aggregate BK /FillerBin 2 Bin 3 Bin 4

Tỷ lệ phối trộn / Percent (%) 3%

Bin 1

Bảng VD1-4: Thành phần cốt liệu sau khi phối trộn

Lượng lọt sàng / Percent passing (%)Loại cốt liệu

Aggregate 19 12.5 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075

Bin 1 3.33 0.05 0.03 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01

Bin 2 20.00 4.59 0.36 0.29 0.26 0.24 0.20 0.18 0.16 0.14

Bin 3 30.00 29.74 25.62 1.63 0.18 0.15 0.14 0.13 0.13 0.12

Bột khoáng / Filler 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 2.89 2.36

Cấp phối hỗn hợp

Combination (%)98.33 79.38 71.00 45.71 33.53 27.21 19.37 13.58 9.98 6.48

Yêu cầu theo QĐ: 858/BGTT

Specification (%)

100 90 80 62 48 36 26 18 14 8

100 74 60 34 20 13 9 7 5 4

Sai số cho phép so với thiết kế

JMF 90.33 71.38 64.00

Bin 4 42.00 42.00 42.00 40.78 30.09 23.82 16.03 10.27 6.79 3.86

6.98

39.53 33.00 14.37 17.00 12.00

38.71 27.53 21.21 14.37 8.58

8.00

5.00

100.00 86.00 78.00 52.71

Hàm lượng nhựa tối ưu thiết kế 4.4% theo khối lượng cốt liệu hay 4.21% theo hỗn hợp


VÍ DỤ TÍNH TOÁN Tỷ trọng khối của hỗn hợp cốt liệu tính được:

5 20 30 42 3

2.7255 20 30 42 3

2.757 2.731 2.727 2.717 2.721

sbG

Tỷ trọng của nhựa thí nghiệm được Gb =1.031

Tỷ trọng khối BTN đã đầm nén xác định được Gmb=2.464

Tỷ trọng lớn nhất BTN rời xác định được Gmm=2.555

Độ rỗng không khí tính được 2.464

100 1 3.59%2.555

aV

đảm bảo từ 3%-6%

Thể tích nhựa Vb tính được 4.21 2.464

10.06%1.031

b mbb

b

PG xV

G

Thể tích nhựa hấp phụ Vba tính bằng % theo thể tích tổng hỗn hợp:

4.21 100 4.21 100

2.464 0.238%1.031 2.725 2.555

baV


VÍ DỤ TÍNH TOÁN

Thể tích nhựa có hiệu Vbe =10.06%-0.238%=9.822% đảm bảo 9% - 11%

Lượng nhựa có hiệu theo khối lượng hỗn hợp 9.822

4.21 4.11%10.06

bebe b

b

VP P

V

Lượng nhựa hấp phụ theo khối lượng hỗn hợp Pba=4.21%-4.11%=0.1%

Độ rỗng cốt liệu VMA=Va+Vbe=3.59+9.822=13.41% đảm bảo >13%

Độ rỗng lấp đầy nhựa 9.822

100 100 73.23%13.41

beVVFAVMA

đảm bảo 65%-75%

Tỷ lệ lượng hạt lọt qua sàng 0.075 trên hàm lượng nhựa có hiệu:

0,075 6.48/ 1.58

4.11be

PD B

P đảm bảo từ 0.8-1.6


VÍ DỤ TÍNH TOÁN

Tính tỷ diện bề mặt cốt liệu

50 37.5 37.5 25 25 19.5 19.5 12.5

12.5 9.5 9.5 4.75 4.75 2.36

2.36 1.18 1.18 0.6 0.6 0.3

0.3 0.15 0.15 0.075 0.075

1.4 2.0 2.8 3.9

5.5 8.9 17.91

1000 36.0 71.3 141

283 556 1600(

s

sb

P P P P P P P P

P P P P P PS

G P P P P P P

P P P P P

)

=5.69

Tính chiều dày màng nhựa biểu kiến

1000 1000 9.822

7.31. . 5.69 (100 4.21) x 2.464

be

s s mb

V xAFT m

S P G x

đảm bảo từ 7-9μm

Độ ổn định Marshall 11.75kN (đảm bảo >8kN), độ dẻo 2.47mm (đảm bảo 2-4mm), thương số 4.76 (đảm bảo >4). Chiều sâu vệt hằn lún trong nước 500C, 15000 lượt tác dụng là 4.87mm

Vậy hỗn hợp thiết kế đảm bảo tất cả các chỉ tiêu khống chế.


NGHIỆM THU

Cèt liÖu

Nhùa cã hiÖu

Bitu

mK

h«ng

khÝ

Vm

b

Vm

mV

a

Vse

Vb

Vsb

Vm

aV

ba

a) b)

Cèt

liÖu


nhng kh«ng ®îc lÊp ®Çy bëi nhùa

(PhÇn cèt liÖu cña tû träng cèt liÖu)

Lç rçng cã kh¶ n¨ng thÊm nhùa

(hÊp phô nhùa)


(PhÇn cèt liÖu cña tû träng khèi,

kh«ng cña tû träng biÓu kiÕn)

§é rçng d

rÊt nhá

1. LƯỢNG NHỰA HẤP PHỤ TRONG CỐT LIỆU KHÔNG TÁCH ĐƯỢC

2. HAO HỤT CÁC THÀNH PHẦN NHẸ


Vấn đề độ dẻo mẫu khoan

NGHIỆM THU TRÊN MẪU KHOAN TCVN 8819-2011


Vấn đề độ ổn định và độ dẻo

Xác định độ dẻo Marshall khi có điểm cực trị rõ ràng theo ASTM D6927-15


Vấn đề độ ổn định và độ dẻo

Xác định độ dẻo Marshall khi không có điểm cực trị theo ASTM D6927-15


NHỮNG CHÚ Ý

SAI SỐ - ĐỘ CHỤM THÍ NGHIỆM EN12697-34:2004+A1:2007

143

4 bước thiết kế hỗn hợp theo Superpave

1. Lựa chọn vật liệu 2. Thiết kế cấp phối cốt liệu

3. Thiết kế hàm lượng nhựa 4. Đánh giá độ nhạy ẩm

TSR

144

Cốt liệu & Cấp phối cốt liệu

Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max

50 100 -

37.5 90 100 100 -

25 - 90 90 100 100 -

19 - - - 90 90 100 100 -

12.5 - - - - 90 90 100 100 - 100

9.5 - - - - - - 90 90 100 95 100

4.75 - - - - - - - - 90 90 100

2.36 15 41 19 45 23 49 28 58 32 67 - -

1.18 - - - - - - - - - - 30 55

0.075 0 6 1 7 2 8 2 10 2 10 6 13

Cỡ sàng,

mm 37.5 mm 25.0 mm 9.5 mm 4.75 mm19.0 mm 12.5 mm

BTN cỡ hạt danh định lớn nhất

% lọt sàng

145

Các đặc trưng thể tích Superpave

146

TRAO ĐỔI BOT ĐÈO CẢ - KHÁNH HÒA


147

I. ĐẶC ĐIỂM DỰ ÁN

1.1 Điều kiện nhiệt độ khu vực

Theo số liệu được cung cấp bởi Trung tâm Tư liệu Khí tượng

Thủy văn Quốc gia liên tục trong 20 năm, từ năm 1994 đến

2013 ở trạm Nha Trang có các kết quả sau:

Tọa độ trạm khí tượng: kinh độ 109012’; vĩ độ 12013’

Nhiệt độ không khí cao nhất tuyệt đối: 39,50C

Nhiệt độ không khí thấp nhất tuyệt đối: 14,60C

Theo số liệu quan trắc được từ ngày 15/4/2015 đến 22/4/2015

nhiệt độ không khí gần mặt đường cao nhất lên đến 440C.

148

I. ĐẶC ĐIỂM DỰ ÁN

1.2 Lưu lượng xe chạy

Theo số liệu báo cáo tại trạm thu phí đường bộ Ninh An trong

tháng 02/2015 và tháng 03/2015 tính toán được:

- Tổng số ESAL18 trong 20 năm là 59.215.144 trục/làn

- Tổng số ESAL18 trong 15 năm là 38.643.305 trục/làn

Tính với điều kiện KHÔNG QUÁ TẢI theo Thông tư

06/BGTVT ngày 07/02/2014

149

SO SÁNH ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU


Địa điểmVĩ độ

Kinh độSố tháng phân tích

Nhiệt độ thấp nhất,

oC

Nhiệt độ cao nhất,

oC

Nhiệt độ trung bình,

oC

Lượng mưa trung bình,

mm

Nha Trang12013’

109012’36 14.60 39.50 26.60 1280.00

HOUSTON, Texas Mỹ

29.39-95.17

91 -5.56 41.67 21.14 1238.50

BROWNSVILLE, Texas Mỹ

25.55-97.26

116 -1.11 40.56 23.31 573.28

PORT ISABEL, Texas Mỹ

26.1-97.21

90 -1.67 37.78 23.20 495.30

PHOENIX, Arizona Mỹ

33.26-111.59

116 0.61 46.72 23.88 170.94

150

II. LỰA CHỌN MÁC NHỰA CHO DỰ ÁN

3.1 Tính toán nhiệt độ từ phương trình của Superpave

Với độ tin cậy R=50%: Nhiệt độ cao nhất 57,740C

Với độ tin cậy R=98%: Nhiệt độ cao nhất 59,450C

3.2 Đo đạc nhiệt độ mặt đườngTheo số liệu quan trắc được từ ngày 15/4/2015 đến 22/4/2015 nhiệt độ không khí cao nhất lên đến 440C và nhiệt độ mặt đường cao nhất dưới độ sâu 20mm đo được lớn nhất là 600C.

NHIỆT ĐỘ ĐẾN >640C, THỜI GIAN NẮNG NÓNG KÉO DÀI

Như vậy, với độ tin cậy R=98% thì mác nhựa là PG64-XX

151

II. LỰA CHỌN MÁC NHỰA CHO DỰ ÁN

CỘNG MÁC NHỰA PHỤ THUỘC LƯU LƯỢNG VÀ VẬN TỐC KHAI THÁC

Từ số liệu xe tại trạm thu phí đã tính toán được số ESAL là 59.215.144 trục/làn, như vậy mác nhựa phải được cộng lên như sau:

Với dòng giao thông tốc độ trung bình 60km/h và chậm từ 20-60Km/h thì cộng lên 1 cấp thành PG70-XX. Loại nhựa này tương đương với PMB1-2 hoặc 40/50 ở Việt Nam.

Với những chỗ nút giao, chỗ hay phải dừng xe, hoặc tăng tốc, giảm tốc, hãm phanh tốc độ nhỏ hơn 20km/h thì cộng lên 2 cấp thành PG76-XX. Loại nhựa này tương đương với PMB2-3ở Việt Nam

152

III. PHƯƠNG ÁN GIẢI QUYẾT

1. Giữ nguyên lớp BTN 12,5 sử dụng nhựa 60/70: Độ tin cậy thấp, xe quá tải, xe chạy chậm. Cải thiện cấp phối, kiểm soát chất lượng ĐÃ THỰC HIỆN

2. Sử dụng lớp BTNC19 lên trên Không triệt để, bản chất vẫn sử dụng nhựa 60/70, chống mỏi và chống thấm kém.

3. Sử dụng nhựa 40/50 giá thành 110-120% KINH NGHIỆM THI CÔNG?

4. Sử dụng nhựa POLYMER Kinh phí tăng lên

5. Giải pháp sử dụng SBS, PG Cao su quấy tại trạm trộn Đầu tư thiết bị; Kinh phí tăng; Công suất không cao.

6. Sử dụng phụ gia ngay tại trạm khi sản xuất BTN Kinh phí tăng không nhiều; Kinh nghiệm; Độ đồng đều?

UTC đã nghiên cứu SBS, TPP, TPS, PR – plast,…

153

UTC1 Thí nghiệm vệt hằn BTNC12.5 60/70

IV. CÁC THỬ NGHIỆM ĐÃ THỰC HIỆN

STT Cấp phối Loại mẫuĐiều kiện

thí nghiệmKết quả Ghi chú

1 C12.5 (HLN: 4.4% theo hỗn hợp) 3,98mm/20.000 lượt


3 9,35mm/20.000 lượt Đoạn xuất hiện lún

4 8,08mm/20.000 lượt Đoạn k xuất hiện lún

5 C12.5 (HLN: 4.4% theo hỗn hợp) 8,94mm/9.000 lượt rồi đồ thị đi ngang



8 C19 (HLN: 4.3% theo hỗn hợp) 2,29mm/20.0000 lượt


10 C12.5 (HLN: 4.5% theo hỗn hợp) 12,25mm/20.0000 lượtĐúc PTN

Nước, 55

độ C

Đúc PTNKhông khí,

65 độ C

Mẫu khoan

hiện trường

Không khí,

65 độ C

Mẫu khoan

hiện trường

Nước, 50

độ CC12.5 (HLN: 4.7% theo hỗn hợp)

Mẫu khoan

hiện trường

Nước, 50

độ C

154

Thí nghiệm vệt hằn BTNC12.5 60/70+5%SBS

V. CÁC THỬ NGHIỆM ĐÃ THỰC HIỆN

155

Thí nghiệm LAB BTNC12.5 PMBIII- PRplast


PMBIII

PRplast

PRplast-0.5% KLHH

PMBIII

PRplast

156

Mẫu hiện trường BTNC12.5 - PRplast


157


158


159


160


161

V. MỘT SỐ HÌNH ẢNH

162


163


164


165


166


167


Documents

PHẦN THỨ 2 1.CỐT LIỆU THÔ 2.CỐT LIỆU MỊN 3.BỘT KHOÁNG 4