Kinh Nghiệm Thiết Kế Và Giám Sát Chất Lượng Bê Tông Nhựa Nóng.pdf

KINH NGHIỆM THIẾT KẾ VÀ GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG NHỰA NÓNG 2 NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN TS NGUYỄN QUANG PHÓ TRƯỞNG KHOA CÔNG TRÌNH – GVC BỘ MÔN ĐƯỜNG BỘ ThS LƯƠNG XUÂN NẾCHI TRƯỞNG PHÒNG THÍ NGHIỆM KIỂM[.]

KINH NGHIỆM THIẾT KẾ VÀ GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG BÊ TƠNG NHỰA NĨNG NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN TS NGUYỄN QUANG ThS LƯƠNG XN CHIẾN PHĨ TRƯỞNG KHOA CƠNG TRÌNH – GVC BỘ MƠN ĐƯỜNG BỘ TRƯỞNG PHỊNG THÍ NGHIỆM-KIỂM ĐỊNH TRỌNG ĐIỂM UTC-CIENCO4 PHÂN LOẠI BÊ TƠNG NHỰA NĨNG Cấp phối 1/2 rỗng (1/2 hở) Cấp phối chặt Loại hỗn hợp Cấp phối gián đoạn Cấp phối liên tục BTNC ATB MA SMA ATB37,5 Hạt lớn Hạt lớn Hạt nhỏ BTNC25 BTNC19 BTNC12,5 BTNC9,5 Cát BTNC4,75 Hạt trung Độ rỗng dư thiết kế (%) ATB31,5 ATB25 3-6 MA12,5 MA9,5 SMA19 SMA12,5 SMA9,5 BTNR (VN) Đá dăm đen AM Cấp phối rỗng (cấp phối hở) Cỡ hạt lớn Cỡ hạt lớn danh Cấp phối gián đoạn (mm) định (mm) OGFC ATPB BTNR37,5 ATPB37,5 ATPB31,5 BTNR25 BTNR19 ATPB25 AM19 AM12,5 OGFC12,5 AM9,5 OGFC9,5 MA4,75 ≤2 3-4 6-12 37,5 31,5 31,5 25 19 12,5 9,5 50 37,5 37,5 31,5 25 19 12,5 4,75 9,5 ≥18 CHỈ ĐỀ CẬP ĐẾN BÊ TƠNG NHỰA RẢI NĨNG, CẤP PHỐI CHẶT LÀM LỚP MẶT VÀ MÓNG TRÊN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ CÁC QUY TRÌNH, QUY ĐỊNH KỸ THUẬT MỚI VỀ BTN KINH NGHIỆM CÔNG TÁC LỰA CHỌN VẬT LIỆU KINH NGHIỆM THIẾT KẾ HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA BTN KINH NGHIỆM GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG THI CƠNG QUY TRÌNH KIỂM ĐỊNH THI CÔNG BÊ TÔNG NHỰA THỰC TẾ VÀ THẢO LUẬN TẠI PHỊNG THÍ NGHIỆM PHẦN THỨ GIỚI THIỆU CÁC QUY TRÌNH, QUY ĐỊNH KỸ THUẬT MỚI VỀ BTN Quyết định 858/QĐ-BGTVT, ngày 26/3/2014 Ban hành Hướng dẫn áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật hành nhằm tăng cường quản lý chất lượng thiết kế thi cơng mặt đường bê tơng nhựa nóng tuyến đường tơ có quy mơ giao thông lớn Quyết định số 1617/QĐ-BGTVT, ngày 29/4/2014 việc Ban hành Quy định kỹ thuật phương pháp thẻ độ sâu vệt hằn bánh xe bê tông nhựa xác định thiết bị Wheel tracking Thông tư số 27/2014/TT-BGTVT, ngày 28/7/2014 quy định quản lý chất lượng vật liệu nhựa đường sử dụng xây dựng cơng trình giao thơng I QUYẾT ĐỊNH 858/QĐ-BGTVT HƯ HỎNG KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG MỀM Nguyên nhân theo báo cáo Cục QLXD Khách Quan Chủ quan Tải Trọng Công tác thiết kế, áp dụng TC chưa Nhiệt Độ Chất lượng thi công, kiểm sốt thi cơng chưa tốt HƯ HỎNG KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG MỀM Định hướng nghiên cứu khắc phục Chất kết dính: Nhựa cải tính, phụ gia cho hỗn hợp Nghiên cứu áp dụng loại vật liệu, kết cấu Mục tiêu: nâng cao khả cao chất lượng mặt đường BTN Cốt liệu: Loại hình cấp phối # cấp phối chặt (SMA ), phụ gia gia cường Loại hình kết cấu mới: Móng cứng, nửa cứng, liên hợp Nâng cao chất lượng công tác quản lý thiết kế thi công mặt đường BTN Hồn thiện hệ thống tiêu chuẩn, quy trình thiết kế, thi công mặt đường BTN Nâng cao hiệu áp dụng hệ thống TC công tác thiết kế, thi công mặt đường BTN PHẠM VI ÁP DỤNG Thiết kế & thi công kết cấu mặt đường BTN nóng: - Đường cấp III trở lên TCVN4054-2005; Đường cao tốc TCVN5729-2012 - Quy mô giao thông lớn: Ne≥5.106 trục; Xe tải, xe khách N≥1500 xe/ngày đêm.làn xe - Độ dốc dọc lớn 4%; Siêu cao lớn THIẾT KẾ KẾT CẤU NỀN MẶT ĐƯỜNG Tuân thủ nguyên tắc thiết kế cấu tạo Hạn chế xuất sớm vệt hằn bánh xe Sử dụng lớp BTN hạt trung nhiều đá dăm làm lớp mặt: BTNCT12,5; BTNCT19 Lớp móng trên: Tồn khối ATB25, CTB5-6% Lớp móng dưới: CTB4%, CPĐD1, hạn chế dùng CPĐD2, không dùng CPTN 10 MỘT SỐ KINH NGHIỆM  Hàm lượng nhựa tối ưu định qua thí nghiệm Marshall  Hàm lượng nhựa tối ưu phải thỏa mãn tất 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 thí nghiệm vệt hằn bánh xe  Để xác định giá trị “nhân” hàm lượng nhựa làm thí nghiệm Marshall thường chọn độ rỗng Va=4%; Lấy VMA tối thiểu theo độ rỗng dư 4%; Thể tích nhựa có hiệu Vbe=VMA-Va; Lấy trung bình thể tích nhựa hấp phụ 1%; Tính thể tích nhựa Vb=Vbe+1%; Cuối xác định hàm lượng nhựa Pb  Gb Vb với Gb Gmb lấy trung bình 1.03 Gmb lấy kinh nghiệm thiết kế (thường lấy 2.40 để ước lượng) TS NGUYỄN QUANG PHÚC 119 MỘT SỐ KINH NGHIỆM + Ví dụ với BTN9.5 có VMA=15% ; Va=4% Vbe=15%-4%=11% ; Vb=11%+1%=12% ;  Pb  Gb Vb 1.03x12   5.2% Gmb 2.4 + Ví dụ với BTN12.5 có VMA=14% ; Va=4% Vbe=14%-4%=10% ; Vb=10%+1%=11% ;  Pb  Gb Vb 1.03x11   4.7% Gmb 2.4 + Ví dụ với BTN19 có VMA=13% ; Va=4% Vbe=13%-4%=9% ; Vb=9%+1%=10% ;  Pb  Gb Vb 1.03x10   4.3% Gmb 2.4 + Ví dụ với BTN25 có VMA=12% ; Va=4% Vbe=12%-4%=8% ; Vb=8%+1%=9% ;  Pb  Gb Vb 1.03x   3.9% Gmb 2.4  Theo nghiên cứu Mỹ tăng 1% thể tích nhựa có hiệu Vbe tăng tuổi thọ mỏi bê tông nhựa khoảng từ 13% -15%, tăng 1% độ rỗng khơng khí thi cơng làm giảm tuổi thọ mỏi khoảng 20% TS NGUYỄN QUANG PHÚC 120 VÍ DỤ TÍNH TỐN Bảng VD1-1: Kết phân tích thành phần hạt 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 66.64 0.95 0.51 0.18 0.16 0.16 0.15 0.14 0.13 0.13 Bin 100.00 22.97 1.80 1.46 1.29 1.18 1.00 0.91 0.82 0.70 Bin 100.00 99.12 85.39 5.43 0.60 0.49 0.45 0.43 0.42 0.40 Bin 100.00 100.00 100.00 97.10 71.63 56.72 38.17 24.45 16.17 9.18 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 99.93 96.42 78.51 Bột khoáng / Filler Bảng VD1-2: Kết thí nghiệm tiêu lý Bin Loại cốt liệu / Aggregate Bin Bin Bin Tỷ trọng khối / Bulk specific gravity (Gsb) 2.757 2.731 2.727 2.717 T.trọng khối mẫu bão hịa khơ bề mặt/ Bulk specific gravity SSD (Gssb) 2.763 2.740 2.737 2.740 Tỷ trọng biểu kiến / App Specific gravity (Gsa) 2.775 2.756 2.756 2.783 Khả hấp phụ/Absorption (%) 0.242 0.333 0.381 0.882 Chỉ tiêu thí nghiệm Testing Items TS NGUYỄN QUANG PHÚC BK /Filler 2.721 121 VÍ DỤ TÍNH TOÁN Bảng VD1-3: Tỷ lệ phối trộn Loại cốt liệu / Aggregate Tỷ lệ phối trộn / Percent (%) Bin Bin Bin Bin BK /Filler 5% 20% 30% 42% 3% Bảng VD1-4: Thành phần cốt liệu sau phối trộn Loại cốt liệu Aggregate Bin Bin Bin Bin Bột khoáng / Filler Cấp phối hỗn hợp Combination (%) Yêu cầu theo QĐ: 858/BGTT Specification (%) Sai số cho phép so với thiết kế JMF 19 3.33 20.00 30.00 42.00 3.00 12.5 0.05 4.59 29.74 42.00 3.00 Lượng lọt sàng / Percent passing (%) 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.03 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.36 0.29 0.26 0.24 0.20 0.18 25.62 1.63 0.18 0.15 0.14 0.13 42.00 40.78 30.09 23.82 16.03 10.27 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 98.33 79.38 71.00 45.71 33.53 27.21 19.37 13.58 9.98 6.48 100 90 100 74 100.00 86.00 90.33 71.38 80 60 78.00 64.00 62 34 52.71 38.71 48 20 39.53 27.53 36 13 33.00 21.21 26 14.37 14.37 18 17.00 8.58 14 12.00 6.98 8.00 5.00 0.15 0.01 0.16 0.13 6.79 2.89 0.075 0.01 0.14 0.12 3.86 2.36 Hàm lượng nhựa tối ưu thiết kế 4.4% theo khối lượng cốt liệu hay 4.21% theo hỗn hợp TS NGUYỄN QUANG PHÚC 122 VÍ DỤ TÍNH TỐN  Tỷ trọng khối hỗn hợp cốt liệu tính được: Gsb   20  30  42   2.725 20 30 42                  2.757   2.731   2.727   2.717   2.721   Tỷ trọng nhựa thí nghiệm Gb =1.031  Tỷ trọng khối BTN đầm nén xác định Gmb=2.464  Tỷ trọng lớn BTN rời xác định Gmm=2.555  Độ rỗng khơng khí tính Va  100     Thể tích nhựa Vb tính Vb  2.464    3.59% đảm bảo từ 3%-6% 2.555  PbGmb 4.21x 2.464   10.06% Gb 1.031  Thể tích nhựa hấp phụ Vba tính % theo thể tích tổng hỗn hợp:  4.21   100  4.21   100   Vba  2.464       0.238% 1.031 2.725 2.555       TS NGUYỄN QUANG PHÚC 123 VÍ DỤ TÍNH TỐN  Thể tích nhựa có hiệu Vbe =10.06%-0.238%=9.822% đảm bảo 9% - 11%  Vbe  9.822   Lượng nhựa có hiệu theo khối lượng hỗn hợp Pbe  Pb    4.21    4.11% V 10.06    b  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 VFA  100 Vbe 9.822  100  73.23% đảm bảo 65%-75% VMA 13.41  Tỷ lệ lượng hạt lọt qua sàng 0.075 hàm lượng nhựa có hiệu: D/B P0,075 6.48   1.58 Pbe 4.11 TS NGUYỄN QUANG PHÚC đảm bảo từ 0.8-1.6 124 VÍ DỤ TÍNH TỐN  Tính tỷ diện bề mặt cốt liệu 1.4  P50  P37.5   2.0  P37.5  P25   2.8  P25  P19.5   3.9  P19.5  P12.5      5.5 P  P  8.9 P  P  17.9 P  P         12.5 9.5 9.5 4.75 4.75 2.36  Ss     1000 G sb  36.0  P2.36  P1.18   71.3  P1.18  P0.6   141  P0.6  P0.3      283  P0.3  P0.15   556  P0.15  P0.075   1600( P0.075 )    =5.69  Tính chiều dày màng nhựa biểu kiến AFT  1000Vbe 1000 x 9.822   7.31 m đảm bảo từ 7-9μm S s Ps Gmb 5.69 x(100  4.21) x 2.464 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 nước 500C, 15000 lượt tác dụng 4.87mm Vậy hỗn hợp thiết kế đảm bảo tất tiêu khống ch TS NGUYN QUANG PHC 125 Độ rỗng dư nhỏ Vb Bitum Vmb Vmm Vba Vse Lỗ rỗng có khả thấm nước (Phần cốt liệu tỷ trọng khèi, kh«ng cđa tû träng biĨu kiÕn) Vsb Cèt liƯu Cốt liệu Nhựa có hiệu Lỗ rỗng có khả thấm nước không lấp đầy nhựa (Phần cèt liƯu cđa tû träng cèt liƯu) Vma Kh«ng khÝ Va NGHIM THU Lỗ rỗng có khả thấm nhựa (hÊp phô nhùa) a) b) LƯỢNG NHỰA HẤP PHỤ TRONG CỐT LIỆU KHÔNG TÁCH ĐƯỢC HAO HỤT CÁC THÀNH PHẦN NHẸ TS NGUYỄN QUANG PHÚC 126 Vấn đề độ dẻo mẫu khoan NGHIỆM THU TRÊN MẪU KHOAN TS NGUYỄN QUANG PHÚC TCVN 8819-2011 127 NHỮNG CHÚ Ý SAI SỐ - ĐỘ CHỤM THÍ NGHIỆM TS NGUYỄN QUANG PHÚC EN12697-34:2004+A1:2007 128 PHẦN THỨ KINH NGHIỆM GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG BÊ TƠNG NHỰA NĨNG THẦY CHIỂU 129 PHẦN THỨ QUY TRÌNH KIỂM ĐỊNH THI CƠNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA THẦY CHIỂU 130 PHẦN THỨ THỰC TẾ VÀ THẢO LUẬN TẠI PHỊNG THÍ NGHIỆM TRỌNG ĐIỂM PHỊNG TNTĐ 131 DISCUSSION QUESTIONS ??? TS NGUYỄN QUANG PHÚC 132