Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng thiết kế thành phần bê tông nhựa (bê tông Asphalt) hướng dẫn chi tiết phương pháp thiết kế cấp phối cho bê tông nhựa theo các tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam và Tiêu chuẩn nước ngoài. Bao gồm 1. Lý thuyết về bê tông asphalt 2. Ví dụ cụ thể tính toán cấp phối bê tông
CHƯƠNG BÊ TÔNG ASPHALT THIẾT KẾ THÀNH PHẦN Bộ môn Vật liệu xây dựng VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG Cốt liệu nhỏ Cốt liệu lớn Bột khoáng Bộ môn Vật liệu xây dựng VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG Bộ môn Vật liệu xây dựng VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG Bộ môn Vật liệu xây dựng VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG Bộ môn Vật liệu xây dựng VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG 5 Thiết kế thành phần BTAP: 5.1 Khái niệm TKTP BTAP: tính toán thí nghiệm để tìm • tỷ lệ (%) thành phần VLK (đá, cát, bột khoáng) • hàm lượng bitum tối ưu lượng phụ gia (nếu cần) đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật đặc tính khai thác kết cấu mặt đường Bộ môn Vật liệu xây dựng VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG 5.1 Khái niệm Một số ý TKTP BTAP: • x/đ rõ yêu cầu kỹ thuật lựa chọn tiêu chuẩn áp dụng; • x/đ nguồn vật liệu, khả cung cấp, tiêu kỹ thuật, giá thành; • x/đ tính chất kỹ thuật công trình, điều kiện thi công khai thác; • x/đ thiết bị, trình độ kỹ sư công nhân Bộ môn Vật liệu xây dựng VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG 5.1 Khái niệm Hỗn hợp BTAF lựa chọn nhằm thỏa mãn số tính năng: • Đủ hàm lượng Bitum: mặt đường làm việc lâu dài • Đủ cường độ: mặt đường không bị biến dạng khai thác (chịu tải) • Đủ độ rỗng dư: hạn chế khả thấm không khí (mang theo tác nhân có hại), độ ẩm vào hỗn hợp • Đủ độ công tác: dễ thi công (rải hỗn hợp) – không gây phân tầng, giảm độ bền kết cấu • Đủ độ nhám, độ cứng: với hỗn hợp BTAF làm lớp phủ TKTP BTAF lựa chọn hàm lượng Bitum tối ưu nhằm thỏa mãn yêu tố: Tính chất liên quan đến đặc tính thể tích – Tính chất học Bộ môn Vật liệu xây dựng VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG 5.2 Các phương pháp thiết kế Phương pháp thiết kế theo TC 9128-84 Nga Phương pháp Marshall Mỹ Phương pháp theo TC BS 594-598 Vương quốc Anh Phương pháp theo tiêu chuẩn VN (sử dụng phương pháp Nga Marshall) Bộ môn Vật liệu xây dựng VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG 5.3 Phương pháp thiết kế thành phần BTAF theo Marshall tiêu chuẩn Việt nam (TCVN 8820 – 2011) Các giai đoạn trình thiết kế - Giai đoạn 1: thiết kế sơ (Preliminary design OR cold bin mix design) - Giai đoạn 2: thiết kế hoàn chỉnh (hot bin mix design) - Giai đoạn 3: phê duyệt công thức chế tạo BTAF sau rải thử (job-mix formula verification) - Giai đoạn 4: kiểm soát chất lượng hàng ngày (Routine construction control) Bộ môn Vật liệu xây dựng VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG 10 Đặc tính thể tích cốt liệu - Thể tích cốt liệu bao gồm: - Phần đặc - Lỗ rỗng kín: không thấm nước - Lỗ rỗng hở: có khả thấm nước thấm Bitum với mức độ khác - Các loại tỷ trọng cốt liệu: - Tỷ trọng khối (ρsb): tỷ lệ khối lượng cân không khí đơn vị thể tích cốt liệu có tính thấm nước (gồm lỗ rỗng có tính thấm nước tính thấm nước) nhiệt độ xác định chia cho khối lượng cân không khí có mật độ thể tích tương đương nước cất bọt khí nhiệt độ xác định - Tỷ trọng biểu kiến (ρsa): tỷ lệ khối lượng cân không khí đơn vị thể tích cốt liệu tính thấm nước nhiệt độ xác định chia cho khối lượng cân không khí có mật độ thể tích tương đương nước cất bọt khí nhiệt độ xác định -Tỷ trọng có hiệu (ρsc): tỷ lệ khối lượng cân không khí đơn vị thể tích cốt liệu có tính thấm nước (loại trừ lỗ rỗng có tính thấm Bitum) nhiệt độ xác định chia cho khối lượng cân không khí có mật độ thể tích tương đương nước cất bọt khí nhiệt độ xác định 39 Các tính chất liên quan đến đặc tính thể tích BTAF Không khí Va Vma Bitum Vfa Vba Vmm Cốt liệu khoáng Vsc Vsb 40 Vmb 5.3.2 Xác định hàm lượng Bitum tối ưu Bước 2: Thí nghiệm xác định đặc trưng thể tích hỗn hợp BTAF Chế tạo tổ hợp mẫu thử (mỗi tổ – mẫu) với hàm lượng Bitum thay đổi (bước thay đổi 0,5%) từ 4,0 đến 6,0% Thí nghiệm xác định đổ ổn định độ dẻo Marshall Xác định đặc tính BTAP, gồm: Tỷ trọng khối hỗn hợp BTAP; Tỷ trọng khối & tỷ trọng VLK; Độ rỗng hỗn hợp VLK; Độ rỗng dư BTAP; Tỷ lệ % lấp lỗ rỗng bitum 41 5.3.2 Xác định hàm lượng Bitum tối ưu Bước 2: Thí nghiệm xác định đặc trưng thể tích hỗn hợp BTAF Tỷ trọng khối hỗn hợp VLK: G sb P1 P2 Pn 100 P1 P2 P P1 P2 P n n G1 G Gn G1 G Gn Gsb – tỷ trọng khối hỗn hợp VLK P1, P2, , Pn – tỷ lệ % thành phần VLK G1, G2, , Gn – tỷ trọng khối tương ứng loại cốt liệu có hỗn hợp VLK Bộ môn Vật liệu xây dựng VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG 42 5.3.2 Xác định hàm lượng Bitum tối ưu Bước 2: Thí nghiệm xác định đặc trưng thể tích hỗn hợp BTAF Tỷ trọng biểu kiến hỗn hợp VLK: G sa P1 P2 Pn P1 P2 P n G'1 G'2 G'n Gsa – tỷ trọng biểu kiến hỗn hợp VLK P1, P2, , Pn – tỷ lệ % thành phần VLK G’1, G’2, , G’n – tỷ trọng biểu kiến tương ứng loại cốt liệu hỗn hợp VLK Bộ môn Vật liệu xây dựng VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG 43 5.3.2 Xác định hàm lượng Bitum tối ưu Bước 2: Thí nghiệm xác định đặc trưng thể tích hỗn hợp BTAF Tỷ trọng có hiệu hh VLK: Pmm Pb G se Pmm Pb G mm G b Gse (Gsc) – tỷ trọng có hiệu hỗn hợp VLK Gmm – tỷ trọng lớn hỗn hợp BTAF (không có đỗ rỗng dư) Pmm – % theo khối lượng hh BTAF trạng thái rời (Pmm=100) Pb – hàm lượng bitum theo % so với tổng khối lượng BTAF Gb – tỷ trọng bitum Bộ môn Vật liệu xây dựng VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG 44 5.3.2 Xác định hàm lượng Bitum tối ưu Bước 2: Thí nghiệm xác định đặc trưng thể tích hỗn hợp BTAF Tỷ trọng có hiệu hh VLK: Pmm Pb G se Pmm Pb G mm G b Gmm – tỷ trọng lớn hỗn hợp BTAF (không có đỗ rỗng dư) G mm Pmm Ps P b G se G b Với: Ps – hàm lượng hh VLK, % khối lượng hỗn hợp BTAF Bộ môn Vật liệu xây dựng VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG 45 Các tính chất liên quan đến đặc tính thể tích BTAF Không khí Va Vma Bitum Vfa Vba Vmm Cốt liệu khoáng Vsa Vsb 46 Vmb 5.3.2 Xác định hàm lượng Bitum tối ưu Bước 2: Thí nghiệm xác định đặc trưng thể tích hỗn hợp BTAF Độ rỗng hỗn hợp VLK (tính theo % theo thể tích mẫu hỗn hợp BTAF đầm nén): G mb Ps VMA 100 ,% Gsb VMA – độ rỗng hỗn hợp VLK, % theo thể tích hh BTAF Gsb – tỷ trọng khối hỗn hợp VLK Gmb – tỷ trọng khối BTAF (bao gồm độ rỗng dư) Ps – hàm lượng hhVLK, % khối lượng hh BTAF Bộ môn Vật liệu xây dựng VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG 47 5.3.2 Xác định hàm lượng Bitum tối ưu Bước 2: Thí nghiệm xác định đặc trưng thể tích hỗn hợp BTAF Độ rỗng dư BTAF (tính theo % thể tích mẫu BTAF đầm nén): G mm G mb G mb Va 100 (1 ) 100 , % G mm G mm Gmb – tỷ trọng khối BTAF Gmm – tỷ trọng lớn BTAF Bộ môn Vật liệu xây dựng VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG 48 5.3.2 Xác định hàm lượng Bitum tối ưu Bước 2: Thí nghiệm xác định đặc trưng thể tích hỗn hợp BTAF Độ rỗng lấp đầy bitum (tính theo % độ rỗng cốt liệu – VMA) VMA - Va VFA 100 ,% VMA Bộ môn Vật liệu xây dựng VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG 49 5.3.2 Xác định hàm lượng Bitum tối ưu Bước 3: Xác định hàm lượng Bitum tối ưu Vẽ biểu đồ thể mối quan hệ giữa: • Độ ổn định Marshall (P) – Hàm lượng Bitum • Độ dẻo Marshall (L) – Hàm lượng Bitum • Khối lượng thể tích BTAF – Hàm lượng Bitum • Độ rỗng dư (Va) – Hàm lượng Bitum • Độ rỗng hỗn hợp VLK (VMA) - Hàm lượng bitum • Độ rỗng lấp đầy Bitum (VFA) – Hàm lượng Bitum Bộ môn Vật liệu xây dựng VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG 50 Đồ thị quan hệ hàm lượng Bitum tiêu Bộ môn Vật liệu xây dựng VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG 51 5.3.2 Xác định hàm lượng Bitum tối ưu Bước 3: Xác định hàm lượng Bitum tối ưu Căn vào tiêu kỹ thuật Tiêu chuẩn áp dụng xác định khoảng hàm lượng Bitum thỏa mãn tiêu cho biểu đồ Xác định khoảng hàm lượng Bitum thỏa mãn tất tiêu chí khoảng hàm lượng Bitum tối ưu Chọn giá trị nằm khoảng hàm lượng Bitum tối ưu (thường chọn giá trị khoảng này) hàm lượng Bitum tối ưu Bộ môn Vật liệu xây dựng VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG 52 Khoảng hàm lượng nhựa tối ưu thỏa mãn tiêu kỹ thuật tiêu chuẩn Bộ môn Vật liệu xây dựng VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG 53 ... XY DNG 14 Thnh phn cp phi hh VLK cho BTAF c, núng theo TCVN Loại BTN BTNC 9,5 BTNC 12,5 BTNC 19 Bê tông nhựa cát BTNC 4,75 Cỡ hạt lớn danh đnh (mm) 9,5 12,5 19 4,75 Phạm vi áp dụng Lớp mặt Lớp