Đang tải... (xem toàn văn)
Ý nghĩa khoa học của đề tài: Trên cơ sở thí nghiệm Marshall với các mẫu cấp phối đá dăm trộn nhựa có hàm lượng nhựa thay đổi từ 3% đến 5%, tìm ra hàm lượng nhựa hợp lý dùng để gia cố cấp phối đá dăm. Kiểm tra các chỉ tiêu của cấp phối đá dăm trộn nhựa với hàm lượng hợp lý tìm được để so sánh với các vật liệu dùng làm móng mặt đường khác, từ đó đưa ra đề xuất với vật liệu cấp phối đá dăm trộn nhựa. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Đưa ra phương án sử dụng đối với loại vật liệu này cho từng tuyến đường phù hợp Có thể sử dụng vậtliệu địa phương là cấp phối đá dăm với khối lượng dồi dào, gia cố nhựa đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật dùng trong xây dựng đường ô tô.
1 PHẦN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài Giao thơng vận tải đường phận quan trọng kết cấu hạ tầng kinh tế - xã hội Vì vậy, cần ưu tiên đầu tư phát triển để tạo tiền đề, làm động lực phát triển kinh tế - xã hội, phục vụ nghiệp cơng nghiệp hóa – đại hóa, đáp ứng tiến trình hội nhập kinh tế khu vực quốc tế, góp phần bảo đảm quốc phòng, an ninh Hiện hệ thống quốc lộ, đường tỉnh mở rộng, nâng cấp xây dựng với u cầu cấp độ kỹ thuật nhằm đáp ứng nhu cầu vận tải ngày nhiều Vì nhu cầu vật liệu xây dựng ngày đòi hỏi cao chất lượng số lượng Mặt khác lưu lượng xe tăng, tình hình sử dụng vật liệu cấp phối đá dăm truyền thống xuất nhược điểm định: Khả chống bong bật thấp, kết dính cấu trúc nên sử dụng cấp phối đá dăm dễ bị hư hỏng, xuất ổ gà, ổ voi… Trong mặt đường bê tơng nhựa có nhiều ưu điểm giá thành cao đòi hỏi Nghiêm ngặt thành phần cấp phối, nguồn cấp phối đá dăm khu vực Đồng Nai tỉnh lân cận dồi nên cần sử dụng vật liệu chỗ sẳn có nhằm khắc phục số nhược điểm cấp phối đá dăm truyền thống làm mặt đường Hiện giới nhiều nước sử dụng cấp phối đá dăm trộn nhựa để làm vật liệu làm móng mặt đường mềm Tuy nhiên, Việt Nam, việc sử dụng vật liệu cấp phối đá dăm trộn nhựa chưa rộng rãi, chưa có quy trình, quy phạm áp dụng Các tiêu kỹ thuật chủ yếu vật liệu cấp phối đá dăm trộn nhựa dùng tính tốn chưa phổ cập Vì vậy, “Nghiên cứu số tiêu lý cấp phối đá dăm trộn nhựa dùng làm móng mặt đường Đồng Nai” cần thiết II Mục tiêu nghiên cứu đề tài: - Nghiên cứu tiêu lý cấp phối đá dăm trộn nhựa dùng làm móng mặt đường, nhằm bổ sung nguồn vật liệu làm móng mặt đường III Đối tượng nghiên cứu - Nghiên cứu đá khai thác số mỏ Đồng Nai tỉnh lân cận IV Phạm vi nghiên cứu - Thực nghiệm phòng thí nghiệm với hàm lượng nhựa từ 3% đến 5% so với cốt liệu Từ hàm lượng nhựa tối ưu tìm được, đúc mẫu kiểm tra mơ đun đàn hồi, cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo nhiệt độ 150C,300C,600C, so sánh với vật liệu cấp 22TCN 211-06 8119-2011 để đánh giá khả sử dụng cấp phối đá dăm gia cố nhựa, từ đề xuất khả sử dụng vật liệu V Phương pháp nghiên cứu Phương pháp lý thuyết: Nghiên cứu lý thuyết phương pháp thiết kế hỗn hợp cấp phối đá trộn nhựa Lý thuyết thí nghiệm hỗn hợp vật lieu dùng nhựa đường làm chất dính kết Phương pháp thực nghiệm: Chế tạo mẫu thử phòng thí nghiệm, Thí nghiệm đánh giá tiêu kỹ thuật cấp phối đá dăm trộn nhựa phụ thuộc vào nhiệt độ, so sánh với vật liệu khác dùng làm móng mặt đường từ đưa đề xuất hợp lý VI Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn: Ý nghĩa khoa học đề tài: - Trên sở thí nghiệm Marshall với mẫu cấp phối đá dăm trộn nhựa có hàm lượng nhựa thay đổi từ 3% đến 5%, tìm hàm lượng nhựa hợp lý dùng để gia cố cấp phối đá dăm - Kiểm tra tiêu cấp phối đá dăm trộn nhựa với hàm lượng hợp lý tìm để so sánh với vật liệu dùng làm móng mặt đường khác, từ đưa đề xuất với vật liệu cấp phối đá dăm trộn nhựa Ý nghĩa thực tiễn đề tài: - Đưa phương án sử dụng loại vật liệu cho tuyến đường phù hợp - Có thể sử dụng vậtliệu địa phương cấp phối đá dăm với khối lượng dồi dào, gia cố nhựa đáp ứng u cầu kỹ thuật dùng xây dựng đường tơ CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI MẶT ĐƯỜNG NHỰA VÀ NGUN LÝ HÌNH THÀNH CƯỜNG ĐỘ CỦA CẤP PHỐI ĐÁ DĂM GIA CỐ NHỰA 1.1 Giới thiệu chung mặt đường mềm Mặt đường kết cấu gồm nhiều lớp vật liệu khác rải đường để đáp ứng u cầu chạy xe cường độ, độ phẳng, độ nhám Mặt đường phận quan trọng đường tơ [1,2] Kết cấu mặt đường gồm có tầng mặt tầng móng Từ đáy lớp móng trở xuống đến hết phạm vi khu vực tác dụng đường gọi đất (hình 1.1) Hình 1.1 Sơ đồ tổng thể kết cấu áo đường mềm (KÕt cÊu tỉng thĨ nỊn mỈt ®êng) (Subgrade) Líp ®¸y mãng (Capping layer) KÕt cÊu nỊn ¸o ®êng Líp mãng díi (Sub-base) (Pavement structure) Líp mỈt (Surfacing) ¸o ®êng (hay kÕt cÊu ¸o ®êng) TÇng mỈt Líp mãng trªn (Base) Khu vùc t¸c dơng 80-100 cm Líp t¹o nh¸m (nÕu cã) TÇng mãng Tầng mặt: Là phận trên, chịu tác dụng trực tiếp tải trọng bánh xe gồm lực thẳng đứng, lực ngang lớn yếu tố thiên nhiên.Vì - u cầu tầng mặt phải làm vật liệu có cường độ, sức liên kết tốt để đủ bền suốt thời kỳ sử dụng, khai thác kết cấu áo đường; phải phẳng, có đủ độ nhám, chống thấm nước, chống biến dạng dẻo nhiệt độ cao, chống nứt, chống bong bật; phải có khả chịu bào mòn tốt khơng sinh bụi Để đạt u cầu trên, tầng mặt thường cấu tạo gồm có lớp: lớp chịu lực chủ yếu, lớp hao mòn, lớp bảo vệ dính kết với nhựa đường [1,2] - Lớp chịu lực chủ yếu có cấu tạo từ nhiều lớp vật liệu Do tính chất chịu nén, chịu uốn chịu cắt nên lớp chịu lực chủ yếu phải cấu tạo từ vật liệu có cường độ cao, có khả chống trượt định ( thường đá trộn nhựa bê tơng nhựa ) - Lớp bảo vệ lớp hao mòn bố trí lớp chịu lực chủ yếu có tác dụng làm giảm tác động lực ngang, tăng cường sức chống bào mòn cho tầng mặt Nhưng tác dụng chủ yếu để giảm bớt tác động lực xung kích, chống lại mài mòn trực tiếp bánh xe tác động điều kiện thiên nhiên Ngồi ra, chúng tăng cường độ phẳng, tăng độ nhám cho mặt đường Lớp hao mòn, lớp bảo vệ lớp định kì phải khơi phục q trình khai thác ( thường bê tơng nhựa hay hỗn hợp trộn nhựa khác ) [1,2] Tầng móng chịu tác dụng lực thẳng đứng Nhiệm vụ phải phân bố, giảm nhỏ ứng suất thẳng đứng tác dụng xuống đường tới giá trị để đất chịu đựng mà khơng tạo nên biến dạng q lớn: - Do lực thẳng đứng truyền xuống ngày bé nên để tiết kiệm, tầng móng có cấu tạo gồm nhiều lớp vật liệu có cường độ giảm dần từ xuống Thơng thường có lớp móng lớp móng - Lớp móng thường dùng vật liệu cấp phối đá dăm loại 1, cấp phối đá gia cố xi măng, đá dăm láng nhựa, cấp phối đá dăm gia cố nhựa, đá dăm tiêu chuẩn Lớp móng thường dùng vật liệu cấp phối đá dăm loại 2, đất, cát gia cố xi măng, đất gia cố nhựa, cấp phối sỏi suối, cấp phối sỏi ong, cấp phối sỏi sạn [1,2] Ví dụ mơ tả chi tiết lớp kết cấu áo đường mềm Mođun đàn hồi đất đường E0 = 60 Mpa Tổng trục xe khai thác : N = 25.106 trục 100kN Biến dạng dư sau N = 5.106 lần lặp tải trọng trục 100 kN, y = 11,4 mm Hình 1.2 : Ví dụ chi tiết lớp kết cấu áo đường mặt đường mềm Khơng phải kết cấu mặt đường bao gồm đầy đủ tầng, lớp trên, tuỳ theo u cầu cường độ, lưu lượng dòng xe chạy, tuỳ theo điều kiện cụ thể để định lựa chọn số tầng, lớp hợp lý Kết cấu mặt đường phải có đủ cường độ trì độ bền để hạn chế tối đa tác động phá hoại xe cộ yếu tố mơi trường tự nhiên gây Cụ thể hạn chế tượng tích luỹ biến dạng dẫn đến tạo vệt hằn bánh xe mặt đường, hạn chế phát sinh tượng nứt nẻ, hạn chế bào mòn bong tróc bề mặt, hạn chế nguồn ẩm xâm nhập vào lớp kết cấu phần đường phạm vi khu vực tác dụng, phải đảm bảo lượng nước xâm nhập vào cách nhanh [1,2] Bề mặt kết cấu áo đường mềm phải đảm bảo phẳng, đủ nhám, dễ nước mặt gây bụi để đáp ứng u cầu giao thơng an tồn, êm thuận, kinh tế, giảm thiểu tác dụng xấu đến mơi trường hai bên đường Tuỳ thuộc quy mơ giao thơng tốc độ xe chạy; tuỳ theo ý nghĩa cấp hạng kỹ thuật đường, cường độ thiết kế u cầu khác thể thiết kế thơng qua mức độ dự trữ tải trọng vận chuyển Mức độ dự trữ cường độ cao khả bảo đảm kết cấu áo đường mềm làm việc trạng thái đàn hồi thuận lợi, khiến cho chất lượng sử dụng khai thác vận doanh tốt, thời hạn sử dụng lâu bền chi phí cho tu, sửa chữa định kỳ thấp [1,2] 1.2 Tổng quan số mặt đường sử dụng nhựa làm chất gia cố 1.2.1 Mặt đường bê tơng nhựa [1,2,8] 1.2.1.1 Khái niệm Bê tơng nhựa hỗn hợp gồm đá dăm, cát, bột khống, Bi tum phụ gia lựa chọn thành phần hợp lý, phối trộn gia cơng thành hỗn hợp đồng Thành phần bê tơng nhựa thơng thường sau : Đá dăm 20-65%, Cát 30-66%, Bột khống 4-14%, Bi tum 5-7% phụ gia tùy thuộc vào thí nghiệm để đạt kết tốt Các tính chất bê tơng nhựa phụ thuộc vào nhiệt độ thi cơng nhiệt độ khai thác, tỷ lệ tính chất vật liệu thành phần phụ thuộc vào phân bố chất kết dính hỗn hợp mức độ kết dính cốt liệu bitum Mỗi thành phần hỗn hợp bê tơng nhựa đóng vai trò định có liên quan chặt chẽ đến việc tạo nên khối liên kết có đủ tính chất cần thiết vật liệu làm lớp mặt đường Theo tài liệu quốc tế BTN khai thác nhiệt độ từ –500C đến +600C Các giải pháp để tăng cường độ ổn định nhiệt BTN cần đặc biệt lưu ý sử dụng BTN điều kiện khí hậu nhiệt đới Trong q trình khai thác BTN chịu ảnh hưởng yếu tố nhiệt độ thời tiết nên bị già đi, nứt nẻ, bị mài mòn biến dạng làm giảm tuổi thọ khai thác BTN Tuổi thọ trung bình lớp phủ mặt đường BTN khoảng 10 đến 15 năm Trong điều kiện thiết kế, thi cơng, bảo dưỡng khai thác hợp lý tuổi thọ tối đa đạt đến 20 năm [1,2,4,8] BTN sử dụng làm lớp phủ mặt đường có lượng giao thơng cao đường cao tốc, đường thành phố sân bay BTN sử dụng làm vỉa hè, khu vui chơi giải trí, cơng trình thể thao cơng trình thuỷ lợi BTN chủ yếu có màu đen điều kiện u cầu chế tạo BTN có màu khác [1,2,4,8] 1.2.1.2 Cấu trúc BTN [1,2,8] Tính chất vật lí, học BTN phụ thuộc vào chất lượng, tỉ lệ thành phần vật liệu chế tạo cấu trúc bê tơng Cấu trúc phụ thuộc vào tỉ lệ vật liệu độ chặt hỗn hợp Về mặt cấu trúc, BTN vật liệu xây dựng có cấu trúc thuộc loại cuội kết nhân tạo, cốt liệu khống vật kết dính với nhờ chất liên kết asphalt Cấu trúc vật liệu khống BTN chia làm loại: có khung, bán khung khơng có khung Cấu trúc có khung: cấu trúc hệ số lấp đầy lỗ rỗng hạt khung cát, đá dăm chất liên kết bitum nhỏ Như chất liên kết nhựa khơng dễ chuyển động, hạt đá dăm cát tiếp xúc với cách trực tiếp thơng qua lớp liên kết bitum tạo cấu trúc Bộ khung đá dăm Trong trường hợp đá dăm khơng chuyển động với hỗn hợp vữa (hỗn hợp gồm cát, bột khống bitum) Sự có mặt khung cứng khơng gian làm tăng độ ổn định lớp phủ mặt đường Cấu trúc khung quen thuộc thường chứa lượng bột khống từ 4-10% lượng bitum từ 5-7% 1.2.1.3 Phân loại BT nhựa [1,2,8] 1.2.1.4 Theo đặc tính cấp phối hỗn hợp cốt liệu: - BTN có cấp phối chặt (dense graded mix); - BTN có cấp phối gián đoạn (gap graded mix); - BTN có cấp phối hở (open graded mix) 1.2 Theo độ rỗng rỗng: BTN phân loại: - BTN chặt (viết tắt BTNC): có độ rỗng dư từ 3% đến 6% , dùng làm lớp mặt lớp mặt Trong thành phần hỗn hợp bắt buộc phải có bột khống; - BTN rỗng (viết tắt BTNR): có độ rỗng dư từ 7% đến 12% dùng làm lớp móng 1.2.3.3 Theo vị trí cơng kết cấu mặt đường: - BTN có độ nhám cao, tăng khả kháng trượt: sử dụng cho đường tơ cấp cao, đường cao tốc, đoạn đường nguy hiểm Lớp BTN phủ mặt BTN, sau thi cơng lớp BTN phía phủ sau này, nâng cấp mặt đường - BTN dùng làm lớp mặt (surface course mixture), bao gồm: - BTN dùng làm lớp mặt (wearing course mixture): thường sử dụng BTN chặt - BTN dùng làm lớp mặt (binder course mixture): thường sử dụng BTN chặt - BTN dùng làm lớp móng (base course mixture): loại BTN chặt BTN rỗng sử dụng làm lớp móng BTN rỗng có giá thành thấp khơng cần sử dụng bột khống hàm lượng nhựa thấp so với BTN chặt - BTN cát (sand-asphalt mixture): sử dụng làm lớp mặt khu vực có tải trọng xe khơng lớn, vỉa hè, dành cho xe đạp, xe thơ sơ Có thể sử dụng để làm lớp bù vênh mỏng trước rải lớp BTN lên Cốt liệu sử dụng cho BTN cát cát nghiền, cát tự nhiên hỗn hợp hai loại cát 1.2.3.4 Theo kích cỡ hạt lớn danh định BTN chặt: BTN phân loại: - BTN chặt có cỡ hạt lớn danh định 9,5 mm (và cỡ hạt lớn 12,5 mm), viết tắt BTNC 9,5; - BTN chặt có cỡ hạt lớn danh định 12,5 mm (và cỡ hạt lớn 19 mm), viết tắt BTNC 12,5; - BTN chặt có cỡ hạt lớn danh định 19 mm (và cỡ hạt lớn 25 mm), viết tắt BTNC 19; - BTN cát, có cỡ hạt lớn danh định 4,75 mm (và cỡ hạt lớn 9,5 mm), viết tắt BTNC 4,75 Giới hạn thành phần cấp phối hỗn hợp cốt liệu (thí nghiệm theo TCVN 75722:2006) phạm vi áp dụng loại BTNC quy định Bảng 1.1 Bảng 1.1 Cấp phối hỗn hợp cốt liệu BTN chặt (BTNC) Quy định Cỡ sàng mắt vng, mm Cỡ hạt lớn danh định, BTNC 4,75 BTNC 9,5 BTNC 12,5 BTNC 19 Lượng lọt qua sàng, % khối lượng 4,75 9,5 12,5 19 25 - - - 100 19 - - 100 90÷100 12,5 - 100 90÷100 71÷86 9,5 100 90÷100 74÷89 58÷78 4,75 80÷100 55÷80 48÷71 36÷61 2,36 65÷82 36÷63 30÷55 25÷45 1,18 45÷65 25÷45 21÷40 17÷33 0,600 30÷50 17÷33 15÷31 12÷25 0,300 20÷36 12÷25 11÷22 8÷17 0,150 15÷25 9÷17 8÷15 6÷12 0,075 8÷12 6÷10 6÷10 5÷8 Hàm lượng nhựa đường 6,0÷7,5 5,2÷6,2 5,0÷6,0 4,8÷5,8 mm tham 10 khảo, % khối lượng hỗn hợp BTN Chiều dầy lớp BTN hợp lý (sau lu lèn), cm 3÷5 4÷5 Vỉa hè, 6÷8 Lớp mặt dành Phạm vi nên áp dụng 5÷7 cho xe đạp, xe Lớp mặt Lớp mặt lớp mặt thơ sơ 1.2.3.5 Theo kích cỡ hạt lớn danh định với BTN rỗng [1,2,8] BTN phân thành loại: - BTN rỗng có cỡ hạt lớn danh định 19mm (và cỡ hạt lớn 25mm), viết tắt BTNR 19; - BTN rỗng có cỡ hạt lớn danh định 25mm (và cỡ hạt lớn 31,5mm), viết tắt BTNR 25; - BTN rỗng có cỡ hạt lớn danh định 37,5mm (và cỡ hạt lớn 50mm), viết tắt BTNR 37,5 Giới hạn thành phần cấp phối hỗn hợp cốt liệu (thí nghiệm theo TCVN 75722:2006) phạm vi áp dụng loại BTNR quy định Bảng 1.2 Bảng 1.2 Cấp phối hỗn hợp cốt liệu BTN rỗng (BTNR) Quy định Cỡ hạt lớn danh định, mm Cỡ sàng mắt vng, mm BTNR 19 19 BTNR BTNR 25 37,5 25 37,5 Lượng lọt qua sàng, % khối lượng 50 - - 100 37,5 - 100 90÷100 25 100 90÷100 - 73 Đề xuất kết cấu áo đường có sử dụng cấp phối đá trộn nhựa có Ey/c≥ 155 Mpa, kết cấu có lớp sau Nền đường Sỏi đỏ - Đất đắp đường - Module đàn hồi E 50 MPa 0.03 MPa 17 độ -Đường kính vệt bánh xe 33 cm -Áp lực tính toán p 0.6 MPa -Module đàn hồi yêu cầu Eyc 155 MPa - Lực dính C - Góc ma sát ϕ Tải trọng Kết cấu áo đường STT Lớp kết cấu (từ lên) H Ev Eku Etr Ru C Cấp phối đá dăm loại II 25 250 250 250 0 Cấp phối đá dăm trộn nhựa 10 600 600 600 0 BTN nóng, chặt, hạt trung 0 0 0.25 BTN nóng, chặt hạt mòn 300 1800 300 2.8 0.25 74 III TÍNH TOÁN 1/ a/ Kiểm tra kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi - Việc đổi tầng lớp từ lớp lên thực theo biểu thức sau - Với k= h2/h1 t= E2/E1; kết tính đổi thể bảng sau Bảng 1: kết tính đổi tầng lớp từ lên để tìm Etb STT Lớp kết cấu Ev(Mpa) Cấp phối đá dăm loại II 250 Cấp phối đá dăm trộn nhựa 600 2.400 10 BTN nóng, chặt, hạt trung 0.000 BTN nóng, chặt hạt mòn 300 0.909 =>Etb, = t=E2/E1 hi(cm k=h2/h1 25 326 Mpa htbi(cm) E'tbi(Mpa) 25 250 0.400 35 330 0.000 35 330 0.143 40 326 75 b/ Xét đến hệ số điều chỉnh β β= - Từ H/D= 1.21 β= 1.184 tra bảng 3.6 kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp với lớp dày 52cm có mun đàn hồi trung bình Etbdc Etbdc= β*Etb, Etbdc= 386.0 Mpa c/ Tính Ech kết cấu : sử dụng toán đồ hình 3.1 H/D= 1.21 Eo/Etbdv= 0.13 Ech/E1 = 0.536 Ech.m = 206.91 Tra toán đồ hình 3.1 ta có: daN/cm2 d/ Kiểm tra điều kiện Ech ≥ Kcddv.Eyc Eyc= 155 Mpa 76 Với đường trục đô thò, chọn độ tin cậy thiết kế 0.90, theo bảng 3.2 xác đònh được: Kcddv= 1.10 => Kcddv.Eyc= 170.5 Mpa Kết kiểm toán: Ech=206.91 MPa>Kcd.Eyc = 170.5MPa ==> Kết cấu đảm bảo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi 2/ Kiểm tra cường độï kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn cắt trượt đất a/ Tính Etb lớp kết cấu Việc quy đổi hệ hai lớp thực bảng sau với cách quy đổi tương tự phần 1: Bảng 2: kết tính đổi tầng lớp từ lên để tìm Etb' STT Lớp kết cấu Ev(Mpa) Cấp phối đá dăm loại II 250 Cấp phối đá dăm trộn nhựa 600 2.400 10 BTN nóng, chặt, hạt trung 0.000 BTN nóng, chặt hạt mòn 300 0.909 =>Etb, = t=E2/E1 hi(cm k=h2/h1 25 326 MPa htbi(cm) E'tbi(Mpa) 25 250 0.400 35 330 0.000 35 330 0.143 40 326 77 - Từ H/D= 1.21 tra bảng 3.6 1.184 β= Do vậy: Etb=β*Etb' Etb= 386.02 MPa b/ Xác đònh ứng xuất cắt hoạt động tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính toán gây đất Tax H/D= 1.21 E1/E2=Etb/Eo= 7.72 Theo biểu đồ hình 3.3, với góc nội ma sát đất ϕ =17o ta tra Tax/p Tax/p= 0.021 Vì áp lực mặt đường bánh xe tiêu chuẩn tính toán p=6daN/cm 2=0.6MPa Tax=0.021*p 0.01 MPa c/ Xác đònh ứng xuất cắt hoạt động trọng lượng thân lớp kết cấu áo đường gây đất Tav Tra toán đồ 3-4 ta được: Tav= d/ Xác đònh trò số Ctt: Tri số Ctt xác đònh theo biểu thức 0.0001 MPa 78 Ctt= C*k1*k2*k3 Trong đó: C: Lực dính K1: Hệ số xét đến suy giảm sức chống cắt trượt đất vật liệu dính chòu tải trọng dao động gây giao động K1= 0.6 K2: Hệ số xét đến yếu tố tạo làm việc không đồng kết cấu K2= 0.8 K3 Hệ số xét đến gia tăng sức chống cắt trượt đất vật liệu dính điều kiện chúng làm việc kết cấu khác với mẫu thử K3= 1.50 Ctt= 0.022 e/ MPa Kiểm toán điều kiện tính toán cường độ theo tiêu chuẩn chòu cắt trượt đất Kết cấu áo đường có tầng mặt loại A1 xem đủ cường độ thoả mãn biểu thức 79 Kcdtr Hệ số cường đôï chòu cắt trượt chọn tuỳ thuộc vào độ tin cậy thiết kế Với độ tin cậy K=0.9, theo bảng 3.7 ta có: Kcdtr= 0.94 Tax + Tav=0.0126+0.0001= 0.013 MPa Ctt/Kcdtr= 0.023 MPa Từ giá trò tính toán : Từ kết kiểm toán cho thấy 0.013 3/ Kết cấu đảm bảo tiêu chuẩn cắt trượt đất Kiểm tra cường độ kết cấu theo tiêu chuẩn chòu kéo uốn lớp BTN Kết cấu xem đủ cường độ thoả mãn điều kiện σ k u ≤ Rttku k u K cd Trong σku: ứng suất chòu kéo lớn phát sinh đáy lớp vật liệu liền khối tác dụng tải trọng bánh xe 80 Rttku: Cường độ chòu kéo uốn tính toán vật liệu liền khối Kcdtr Hệ số cường độ chòu kéo uốn chọn tuỳ thuộc vào đọ tin cậythiết kế a/ Tính ứng suất kéo uốn lớn đáy lớp bê tông nhựa: Đối với bê tông nhựa lớp h1=12cm E12= 1800.00 MPa Trò số Etb' lớp móng Cấp phối đá dăm loại II Cấp phối đá dăm trộn nhựa Etb'=329.87 với bề dày lớp H'= 40cm H'/D=40/33= 1.21 β= 1.13 Etbdc= 373.41 tra bảng 3.6 Do vậy: Etbdc=β*Etb' Với Enền đất/Etbdc= 0.134 MPa 81 Tra toán đồ hình 3.1 ta có: Ech.m/Etbdc= 0.465 Ech.m= β*Etb, Ech.m= 173.64 Mpa Tìm σku' đáy lớp bê tông nhựa lớp cách tra toán đồ hình 3.5 với: H1/D= 0.15 E1/Ech.m= 10.37 σku'= 1.67 p= 0.60 Mpa σku= σku'*p= 1.002 Mpa Kết tra toán đồ : Đối với bê tông nhựa lớp h1=5; E1=1800Mpa Bảng 3: kết tính đổi tầng lớp từ lên để tìm Etb' STT Lớp kết cấu Ev(Mpa) Cấp phối đá dăm loại II 250 Cấp phối đá dăm trộn nhựa 600 t=E2/E1 hi(cm k=h2/h1 25 2.400 10 0.400 htbi(cm) E'tbi(Mpa) 25 250 35 330 82 BTN nóng, chặt, hạt trung 0.000 0.000 Xét hệ số điều chỉnh β: H'/D= 1.06 =>β= 1.162 Etbdc= 383.31 tra bảng 3.6 MPa p dụng toán đồ hình 3.1 để tìm Echm đáy lớp bê tông nhựa hạt nhỏ với: H'/D= 1.06 Enềnđất/Etbdc= 0.130 Tra toán đồ hình 3.1 ta có: Ech.m/Etbdc= 0.396 Ech.m= 151.79 MPa Tìm σku' đáy lớp bê tông nhựa lớp cách tra toán đồ hình 3.5 với: H1/D= 0.15 E1/Ech.m= 11.86 σku'= 2.04 p= 0.60 Mpa σku= σku'*p= 1.224 Mpa Kết tra toán đồ : 35 330 83 b/ Kiểm toán theo tiêu chuẩn chòu kéo uốn đáy lớp bê tông nhựa Xác đònh cường độ chụi kéo uốn tính toán lớp bê tông nhựa theo biểu thức sau: Rttku=k1*k2*Rku Trong đó: K1=11,11/(Ne0.22) k1: Hệ số xét đến giảm cường độ vật liệu bò mỏi tác dụng tải trọng trùng phục Ne0.22 :Là số trục xe tính toán tích luỹ suốt thời hạn thiết kế thông qua xe =>k1= 0.49 k2 :hệ số xét đến suy giảm cường độ theo thời gian so với tác nhân khí hậu, thời tiết Với kết cấu áo đường chọn bê tông nhự chặt: k2= 1.00 Rku : cường độ chòu kéo uốn giới hạn nhiệt độ tính toán tuổi mẫu tính toán tác dụng tải trọng lần Vậy cường độ chòu kéo uốn tính toán lớp bê tông nhựa lớp là: Rku=k1*k2*Rku=0.49*1*2.0 => Rttku= Và bê tông nhựa lớp là: Rku=k1*k2*Rku=0.49*1*2 0.97 Mpa 84 => Rttku= 1.36 Mpa Kiểm toán điều kiện cường độ chụi kéo uốn với hệ số Kdcku lấy theo bảng 3.7 cho trường hợp đường trục đô thò tương ứng với độ tin cậy 0.90 Kdcku= 0.94 σku= 1.00 Mpa Rttku/Kcdku= 1.03 Mpa Với bê tông nhựa lớp dưới: ==> Kết cấu đảm bảo tiêu chuẩn kéo uốn lớp bê tông nhựa lớp Với bê tông nhựa lớp trên: ==> σku= 1.22 Mpa Rttku/Kcdku= 1.45 Mpa Kết cấu đảm bảo tiêu chuẩn kéo uốn lớp bê tông nhựa lớp Kết Luận : Kết cấu chọn đảm bảo tất điều kiện cường độ 85 Cơng nghệ chế tạo thi cơng cấp phối đá dăm trộn nhựa Cơng nghệ chế tạo thi cơng cấp phối đá trộn nhựa tương tự bê tơng nhựa Cốt liệu đá phải qua tang sấy tới nhiệt độ u cầu Nhựa đặc gia nhiệt tới nhiệt độ trộn Hệ thống cấp vật liệu tự động đưa nhóm đá khác tuyển lại qua sấy vào buồng trộn theo thành phần thiết kế Tại đây, đá trộn, bọc nhựa Thành phẩm cấp phối đá trộn nhựa chuyển qua phểu chứa giữ nhiệt để cung cấp đủ khối lượng cho xe ben chở tới cơng trường thi cơng Khi thi cơng cấp phối đá dăm trộn nhựa phải phối hợp nhịp nhàng trạm trộn, phương tiện vận chuyển hỗn hợp trường, cơng nghệ, thiết bị việc lu lèn để đạt chất lượng hỗn hợp sau hồn thiện tốt Phải thí cơng thí điểm trước, nhằm đạt chất lượng u cầu trước thi cơng đại trà 3.6 Kết luận chương : Căn vào kết thí nghiệm tiêu cấp phối đá dăm gia cố nhựa trung tâm thí nghiệm AET trường cao đẳng giao thơng vận tải 3, Phòng thí nghiệm trọng điểm thực so sánh với tiêu bê tơng nhựa rỗng theo 22TCN 21106 8819-2011 ta thấy Các thơng số kỹ thuật chất lượng mẫu cấp phối đá dăm gia cố nhựa đáp ứng tiêu BTN rỗng theo TCVN 8819-2011 Kết luận kiến nghị : Kết luận : Từ kết nghiên cứu cho thấy rằng: (1) Hoạt động cấp phối đá dăm trộn nhựa đáp ứng u cầu vật liệu tốt, phù hợp với vai trò ứng dụng kết cấu áo đường, làm cấu nối lớp cấp phối đá dăm lớp bê tơng nhựa, làm lớp mặt đường cấp thấp (2) Nghiên cứu tiêu lý cấp phối đá dăm trộn nhựa giúp bổ sung tư liệu cho việc ứng dụng vật liệu xây dựng đường (3) Qua so sánh tiêu cấp phối đá trộn nhựa với bê tơng nhựa 86 22TCN 211-06, ta thấy hai tiêu quan trọng cấp phối đá dăm trộn nhựa mơ đun đàn hồi cấp phối nhiệt độ tính tốn 300C 600C cao Điều thuận lợi cho kết cấu áo đường làm việc điều kiện khí hậu nóng ẩm Đồng Nai tỉnh lân cận (4) Trong thành phần cấp phối đá dăm trộn nhựa khơng có bột khống hàm lượng nhựa nên giá thành sản xuất cấp phối đá dăm trộn nhựa nhỏ so với bê tơng nhựa Từ nhận xét bước đầu kết luận : Có thể sử dụng cấp phối đá dăm trộn nhựa làm móng trên, nối lớp móng cấp phối đá dăm lớp mặt bê tơng nhựa kết cấu áo đường mềm, tăng khả chịu uốn, hạn chế lún, nứt mặt đường Có thể sử dụng cấp phối đá dăm làm mặt đường cho đường cấp thấp để tận dụng ưu vật liệu địa phương đảm bảo u cầu kỹ thuật Kiến nghị : Kiến nghị việc áp dụng vào thực tế kết nghiên cứu: - Nội dung luận văn cho thấy bước đầu cấp phối đá dăm đạt u cầu kỹ thuật cho vật liệu làm móng mặt đường Để ứng dụng tốt vào thực tế sản xuất, cần phải sản xuất thi cơng thí điểm kiểm nghiệm Kiến nghị hướng nghiên cứu, phát triển đề tài: - Nội dung đề tài thi nghiên cứu đường cấp phối đá nằm 22TCN 8819-2011, cần tiếp tục nghiên cứu với đường cong cấp phối khác, với số lượng mẫu lớn nhằm xác hóa tiêu kỹ thuật cấp phối đá dăm trộn nhựa giúp cho việc ứng dụng vật liệu phù - hợp với vai trò vị trí kết cấu áo đường Nội dung luận văn nghiên cứu cấp phối đá có Dmax 25, cần nghiên cứu thêm cấp phối đá có đường kính khác - Dmax 37, Dmax19 để hồn thiện tiêu Nhựa đường dùng để nghiên cứu nhựa đặc ( nguồn petrolimex) có độ kim lún 60/70 Vì cần nghiên cứu thêm với loại nhựa có nguồn 87 gốc khác, độ kim lún khác ... cu ỏo ng mm (Kết cấu tổng thể mặt đường) (Subgrade) Lớp đáy móng (Capping layer) Kết cấu áo đường Lớp móng (Sub-base) (Pavement structure) Lớp mặt (Surfacing) áo đường (hay kết cấu áo đường)... đường (hay kết cấu áo đường) Tầng mặt Lớp móng (Base) Khu vực tác dụng 80-100 cm Lớp tạo nhám (nếu có) Tầng móng Tng mt: L b phn trờn, chu tỏc dng trc tip ca ti trng bỏnh xe gm lc thng ng, lc ngang