Nghiên cứu ứng dụng vật liệu novachip làm lớp phủ mặt đường bê tông nhựa đường cao tốc biên hòa vũng tàu luận văn thạc sĩ kỹ thuật hạ tầng đô thị

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VÂN TẢI NGUYỄN TRUNG SƠN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT LIỆU NOVACHIP LÀM LỚP PHỦ MẶT ĐƯỜNG BÊ TƠNG NHỰA ĐƯỜNG CAO TỐC BIÊN HỊA – VŨNG TÀU CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT HẠ TẦNG ĐÔ THỊ MÃ SỐ : 60.58.22 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KH : NGND.PGS.TS NGUYỄN HUY THẬP TP HỒ CHÍ MINH - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan Luận văn tơi tự làm, khơng chép Các hình ảnh, số liệu, tài liệu tham khảo luận văn khơng phải tơi tơi ghi trích dẫn nguồn TP.HCM, Ngày 20 tháng 05 năm 2014 Nguyễn Trung Sơn LỜI CẢM ƠN Bằng Luận văn xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, phòng ban nghiệp vụ Nhà trường tạo điều kiện cho học tập, rèn luyện nghiên cứu; xin cảm ơn Q thầy tận tình giảng dạy, hướng dẫn suốt thời gian học tập Trường; đặc biệt xin chân thành cảm ơn NGND.PGS.TS Nguyễn Huy Thập tận tình hướng dẫn, bảo giúp đỡ tơi hồn thành Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Xin gửi lời cảm ơn Phòng thí nghiệm Kiểm định cơng trình (LAS - XD 444), Cán thí nghiệm - Cơng ty CP liên hiệp xây dựng Miền Nam giúp đỡ thực thí nghiệm cần thiết luận văn TP.HCM, Ngày 20 tháng 05 năm 2014 Nguyễn Trung Sơn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NOVACHIP LÀM LỚP PHỦ MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA 1.1 KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU NOVACHIP LÀM LỚP PHỦ MẶT ĐƯỜNG 1.2 VẬT LIỆU TẠO THÀNH LỚP PHỦ NOVACHIP 1.2.1 Nhựa đường polime 1.2.2 Nhũ tương nhựa đường Polime 1.2.3 Đá dăm 1.2.4 Cát xay 1.2.5 Bột khoáng 1.3 THÀNH PHẦN CẤP PHỐI VÀ TÍNH TỐN THÀNH PHẦN CẤP PHỐI 10 1.3.1 Trình tự thiết kế: .10 1.3.2 Xác định hàm lượng nhựa tối ưu 10 1.3.3 Phương pháp thí nghiệm, tính tốn .10 1.4 QUY TRÌNH THI CƠNG 13 1.5 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NOVACHIP TRÊN THẾ GIỚI 13 1.6 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NOVACHIP TẠI VIỆT NAM 14 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VẬT LIỆU NOVACHIP LÀM LỚP PHỦ MẶT ĐƯỜNG TRÊN TUYẾN CAO TỐC BIÊN HOÀ – VŨNG TÀU 17 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐƯỜNG CAO TỐC BIÊN HÒA – VŨNG TÀU .17 2.1.1 Điều kiện tự nhiên khu vực tuyến .17 2.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội khu vực tuyến 18 2.1.3 Giới thiệu đường Cao tốc Biên Hòa – Vũng Tàu 18 2.2 KHẢO SÁT, THÍ NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ VẬT LIỆU CHẾ TẠO NOVACHIP 20 2.2.1 Khảo sát vật liệu địa phương khu vực lân cận 20 2.2.2 Thí nghiệm vật liệu 21 2.2.3 Đánh giá nguồn vật liệu chế tạo NovaChip .24 2.3 TÍNH TOÁN THÀNH PHẦN CẤP PHỐI LỚP PHỦ NOVACHIP .25 2.3.1 Thí nghiệm tiêu lý vật liệu 25 2.3.2 Thành phần hôn hợp Bê tông nhựa 28 2.3.3 Tính tốn hàm lượng nhựa đường 28 2.3.4 Nhận xét kết luận 29 2.4 THÍ NGHIỆM VÀ LỰA CHỌN THÀNH PHẦN CẤP PHỐI LỚP PHỦ NOVACHIP HỢP LÝ CHO ĐƯỜNG CAO TỐC BIÊN HOÀ – VŨNG TÀU 29 2.4.1 Kết thí nghiệm vật liệu 29 2.4.2 Kết thí nghiệm nhựa đường Polime PMB I (Shell) 34 2.4.3 Thí nghiệm tiêu kỹ thuật bê tông nhựa tạo nhám với hàm lượng nhựa tối ưu 36 2.4.4 Tính tốn thành phần cấp phối tối ưu 37 2.4.5 Đánh giá, lựa chọn thành phần thiết kế tối ưu 46 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ THI CƠNG LỚP PHỦ NOVACHIP CHO ĐƯỜNG CAO TỐC BIÊN HỊA - VŨNG TÀU 47 3.1 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ THI CÔNG LỚP PHỦ NOVACHIP ĐƯỜNG CAO TỐC BIÊN HOÀ – VŨNG TÀU 47 3.1.1 Công tác chuẩn bị .47 3.1.2 Thiết bị thi công theo công nghệ NovaChip nhân lực thi công .48 3.1.3 Chuẩn bị mặt đường trước thi công rải NovaChip .52 3.1.4 Thi công lớp nhựa dính bám PMEM 53 3.1.5 Thi công lớp phủ tạo nhám siêu mỏng 54 3.1.6 An tồn lao động bảo vệ mơi trường 56 3.1.7 Công tác kiểm tra bảo đảm chất lượng 57 3.1.8 Nghiệm thu lớp phủ siêu mỏng tạo nhám (LPSMTN) .61 3.2 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ỨNG DỤNG LỚP PHỦ NOVACHIP TRÊN MẶT ĐƯỜNG BÊ TƠNG NHỰA CAO TỐC BIÊN HỒ – VŨNG TÀU .63 KẾT LUẬN .65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT GTVT : Giao thông vận tải TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TCN : Tiêu chuẩn ngành LPSMTN : Lớp phủ siêu mỏng tạo nhám PMEM : (polymer modified emulsion membrane) nhũ tương polime làm lớp dính bám BTN : Bê tông nhựa LAS - XD : Phịng thí nghiệm TVGS : Tư vấn giám sát VN : Việt Nam TP.HCM : Thành phố Hồ Chí Minh QL : Quốc lộ DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1-1 - Tiêu chuẩn quy định nhựa đường Bảng 1-2 – Tiêu chuẩn quy định nhũ tương Polime Bảng 1-3– Tiêu chuẩn nhũ tương dính bám theo AASHTO Bảng 1-4 - Đặc tính cốt liệu đá dăm Bảng 1-5 - Đặc tính cốt liệu đá dăm theo AASHTO Bảng 1-6 - Đặc tính cốt liệu mịn Bảng 1-7 - Đặc tính cốt liệu mịn theo AASHTO .9 Bảng 1-8 - Tiêu chuẩn cấp phối bột khoáng Bảng 1-9 - Hệ số diện tích bề mặt 10 Bảng 2-1 - Thí nghiệm đá 1x2 mỏ Hóa An 22 Bảng 2-2 - Thí nghiệm đá 1x2 mỏ Hóa An 22 Bảng 2-3 - Thí nghiệm đá 0.5x1 mỏ Hóa An 22 Bảng 2-4 - Thí nghiệm nhựa đường Shell 23 Bảng 2-5 - Bảng thí nghiệm nhựa đường Polime PMB I 27 Bảng 2-6 - Kết thí nghiệm đá 10x19 29 Bảng 2-7 - Kết thí nghiệm đá 5x10 31 Bảng 2-8 - Kết thí nghiệm đá 0x5 32 Bảng 2-9 - Kết thí nghiệm bột khống 33 Bảng 2-10 - Kết thí nghiệm nhựa đường Shell PMB I 35 Bảng 2-11 - Kết thí nghiệm khối lượng thể tích, độ ổn định Marshall 36 Bảng 2-12 - Kết thí nghiệm khối lượng riêng 36 Bảng 2-13 - Kết thí nghiệm chiều dày màng nhựa 37 Bảng 2-14 - Kết thí nghiệm độ chảy nhựa 37 Bảng 2-15 - Tổng hợp kết thí nghiệm vật liệu 37 Bảng 2-16 - Phân tích thành phần hạt 38 Bảng 2-17 - Tổng hợp thành phần cốt liệu 40 Bảng 2-18 - Bề mặt tiếp xúc riêng hạt cốt liệu 41 Bảng 2-19 - Thông số kỹ thuật cốt liệu thiết kế 41 Bảng 2-20 - Kết thí nghiệm khối lượng thể tích 42 Bảng 2-21 - Kết thí nghiệm khối lượng riêng 43 Bảng 2-22 - Kết thí nghiệm chiều dày màng nhựa 43 Bảng 2-23 - Kết thí nghiệm độ chảy nhựa 44 Bảng 2-24 - Kết chọn hàm lượng nhựa tối ưu 44 Bảng 2-25 - Các tiêu kỹ thuật BTN thiết kế 45 Bảng 2-26 - Thành phần hỗn hợp BTN tạo nhám 46 Bảng 3-1 - Tỉ lệ thi cơng lớp dính bám PMEM u cầu (lít/m2) 53 Bảng 3-2 - Sai số cho phép kích thước hình học 61 Bảng 3-3 - Tiêu chuẩn nghiệm thu độ phẳng 61 Bảng 3-4 - Tiêu chuẩn nghiệm thu độ nhám mặt đường 62 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1-1 - Thi công NovaChip Mỹ 14 Hình 1-2 - Thi cơng thí điểm LPSMTN theo Cơng nghệ NovaChip 15 Hình 1-3 - Đường cao tốc Sài Gịn – Trung Lương sử dụng 16 Hình 1-4 - Thi cơng LPSMTN đường Cao tốc Sài Gịn - Trung Lương .16 Hình 2-1 - Quốc Lộ 51 19 Hình 2-2 - Bản đồ hướng tuyến 17 Hình 2-3 - Đường biểu diễn thành phần hạt đá 10x19 30 Hình 2-4 - Đường biểu diễn thành phần hạt đá 5x10 32 Hình 2-5 - Đường biểu diễn thành phần hạt đá 0x5 .33 Hình 2-6 - Đường biểu diễn thành phần hạt bột khoáng 34 Hình 2-7 - Đường cong thiết kế cấp phối 40 Hình 2-8 - Quan hệ độ chảy hàm lượng nhựa 45 Hình 2-9 - Quan hệ chiều dày màng nhựa hàm lượng nhựa 45 Hình 3-1 - Trạm trộn BTN 49 Hình 3-2 - Ơ tô vận chuyển hỗn hợp 49 Hình 3-3 - Máy rải hỗn hợp NovaChip (Novapaver) 50 Hình 3-4 - Sơ đồ cấu tạo máy rải hỗn hợp NovaChip 51 Hình 3-5 - Thanh phun nhũ tương Polime 51 Hình 3-6 - Lu bánh sắt ≥ 9T 52 Hình 3-7 - Cán bộ, công nhân thi công hỗn hợp NovaChip 52 PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài - Tỉnh Đồng Nai tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu trung tâm phát triển lớn kinh tế nước, hai cực tam giác phát triển kinh tế TP Hồ Chí Minh - Vũng Tàu - Đồng Nai Trên địa bàn hai tỉnh có nhiều khu công nghiệp, bến cảng đặc biệt TP Vũng Tàu cịn tập trung khu du lịch, dầu khí dịch vụ dầu khí Trên trục hành lang Quốc lộ 51, đường nối Bà Rịa – Vũng Tàu với tỉnh Nam bộ, hàng loạt khu công nghiệp tập trung đầu tư tổng vốn đầu tư lên tới hàng tỉ USD, cụm bến cảng Cái Mép – Thị Vải chuẩn bị vào hoạt động Song song với dân số đô thị hữu Biên Hoà, Long Thành phát triển khu đô thị Nhơn Trạch, Tam Phước Trong tương lai gần, Sân bay Long Thành xây dựng vào hoạt động góp phần thúc đẩy mạnh phát triển khu vực Trong tương lai trục hành lang dọc theo Quốc lộ 51 nối liền ba cực tam giác thành phố Hồ Chí Minh - Vũng Tàu - Đồng Nai trở thành khu vực kinh tế động phát triển hàng đầu nước - Với điều kiện phân tích trên, QL51 trở thành đường huyết mạch, có ý nghĩa vơ quan trọng đến phát triển khu vực nước Cùng với phát triển kinh tế, xã hội, dân số ngày tăng mật độ, lưu lượng xe QL51 ngày tăng nhanh Để đảm bảo giao thông QL51 nâng cấp mở rộng lên xe, đáp ứng phần giao thông cho khu vực Tuy nhiên đường độc đạo khu vực phát triển bậc nước, dân cư tập trung đông đúc nên QL51 chưa đáp ứng đầy đủ nhu cầu giao thông khu vực, ảnh hưởng lớn đến phát triển khu vực nước, hành trình từ TP.HCM Đồng Nai – Vũng Tàu ngược lại nhiều thời gian, lưu lượng xe đường đông, qua nhiều khu vực dân cư đông đúc nên tốc độ chậm vấn đề an tồn giao thơng khơng đảm bảo Thực tế xe từ TP.HCM đến Vũng Tàu trung bình 2,5h/120km tai nạn liên tiếp xảy đường - Cần đầu tư đường để phá vỡ độc đạo giảm tải cho QL51, giảm thời gian lại TPHCM - Đồng Nai – Vũng Tàu, đảm bảo giao thơng an tồn, xun suốt, thn lợi nhanh chóng Vì vậy, việc đầu tư xây dựng đường Cao tốc Biên Hồ - Vũng Tàu vơ cần thiết 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ GTVT (1984), Quy trình thí nghiệm bột khống chất dùng cho bê tông nhựa đường, 22TCN 58 - 84 [2] Bộ GTVT (2001), Tiêu chuẩn nhựa đường đặc (Yêu cầu kỹ thuật phương pháp thí nghiệm), 22TCN 279 - 01 [3] Bộ GTVT (2004), Tiêu chuẩn nhựa đường Polime (Yêu cầu kỹ thuật phương pháp thí nghiệm), 22TCN 319 - 04 [4] Bộ GTVT (2006), Quy trình cơng nghệ thi công nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa sử dụng nhựa đường Polime, 22TCN 356 - 2006 [5] Bộ GTVT (2008), Quyết định số 3287/QĐ-BGTVT ngày 20/10/2008 việc: Quy định tạm thời kỹ thuật thi công nghiệm thu lớp phủ siêu mỏng tạo nhám đường ô tô [6] Bộ KH-CN (2005), Bitum - Phương pháp xác định độ bám dính với đá, TCVN 7504 : 2005 [7] Bộ KH-CN (2006), Cốt liệu cho bê tông vữa, TCVN 7572 - 2006 [8] CC123 (2010), Biện pháp thi công LPSMTN theo công nghệ NovaChip - Dự Án đường Cao tốc TP Hồ Chí Minh - Trung Lương [9] CIENCO (2012), Công nghệ thi công lớp tạo nhám mặt đường bê tông nhựa cho đường cao tốc TP Hồ Chí Minh - Trung Lương [10] Hall brothers International Co., Ltd, CIENCO (2008), NovaChipR Ultrathin Bonded Wearing Course PHỤ LỤC PHỤ LỤC A HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỖN HỢP LPSMTN (Theo Quyết định số 3287/QĐ-BGTVT ngày 29/10/2008 ban hành “Quy định tạm thời kỹ thuật thi công nghiệm thu lớp phủ siêu mỏng tạo nhám đường ô tô”) A.1 Thiết kế hỗn hợp LPSMTN - giai đoạn thiết kế sơ A.1.1 Thí nghiệm xác định thành phần hạt loại cốt liệu: đá dăm, cát xay bột khoáng (sau cốt liệu thỏa mãn yêu cầu Mục 4) Tính giá trị thành phần hạt trung bình cỡ sàng đá dăm, cát xay bột khoáng (trên sở kết thành phần hạt) A.1.2 Căn vào kết thành phần hạt trung bình cỡ sàng loại cốt liệu, tính tốn tỷ lệ phối hợp loại cốt liệu để lựa chọn đường cong cấp phối hỗn hợp cốt liệu thỏa mãn yêu cầu Bảng A.1.3 Xác định chiều dầy màng nhựa hỗn hợp LPSMTN A.1.3.1 Căn tỷ lệ phối hợp loại cốt liệu vừa chọn Mục A.1.2, chuẩn bị khoảng 25 kg hỗn hợp cốt liệu, sấy khô, sàng thành cỡ hạt riêng biệt Phối trộn cỡ hạt lại thành 20 phần hỗn hợp riêng biệt, phần khoảng 1100 g để tạo thành tổ mẫu, tổ mẫu A.1.3.2 Cho nhựa đường polyme vào tủ sấy gia nhiệt đến nhiệt độ trộn quy định theo hướng dẫn nhà sản xuất nhựa đường polyme Cho hỗn hợp cốt liệu vào tủ sấy khác nung nóng đến nhiệt độ cao nhiệt độ trộn 15 °C A.1.3.3 Trộn tổ mẫu hỗn hợp cốt liệu (mỗi tổ mẫu) với hàm lượng nhựa đường polyme (tính theo phần trăm khối lượng hỗn hợp LPSMTN) thay đổi khác 0,25 % ÷ 0,5 % chung quanh hàm lượng nhựa tham khảo, cho hàm lượng nhựa đường tối ưu gần với hàm lượng nhựa đường tổ mẫu thứ Nhiệt độ trộn mẫu theo quy định nhà sản xuất nhựa đường polyme Với tổ mẫu, mẫu đầm khuôn Marshall mẫu khơng đầm thí nghiệm xác định tỷ trọng lớn hỗn hợp LPSMTN A.1.3.4 Đầm tổ mẫu (mỗi tổ mẫu) theo phương pháp Marshall với 50 chày/mặt Nhiệt độ đầm mẫu theo quy định nhà sản xuất nhựa đường polyme A.1.3.5 Thí nghiệm xác định khối lượng thể tích mẫu đầm (thí nghiệm theo AASHTO T269, phương pháp đo thể tích) Tính khối lượng thể tích trung bình (g/cm3) cho tổ mẫu A.1.3.6 Thí nghiệm xác định tỷ trọng lớn mẫu hỗn hợp LPSMTN tương ứng với hàm lượng nhựa đường trộn (thí nghiệm theo AASHTO T209) A.1.3.7 Xác định chiều dầy màng nhựa mẫu hỗn hợp LPSMTN tương ứng với hàm lượng nhựa trộn theo hướng dẫn Phục lục B A.1.4 Xác định độ chảy nhựa hỗn hợp LPSMTN: A.1.4.1 Chuẩn bị mẫu hỗn hợp LPSMTN tương ứng với hàm lượng nhựa đường polyme lớn 0,5 % so với hàm lượng nhựa lựa chọn Mục A.1.3.3 để làm thí nghiệm xác định độ chảy nhựa A.1.4.2 Trình tự trộn mẫu hỗn hợp LPSMTN theo Mục A.1.3.2 Mục A.1.3.3 A.1.4.3 Thí nghiệm xác định độ chảy nhựa mẫu hỗn hợp LPSMTN theo Phụ lục C tiêu chuẩn 22 TCN 345:2006; thí nghiệm thực nhiệt độ lớn 15 °C so với nhiệt độ trộn mẫu hỗn hợp A.1.5 Chọn hàm lượng nhựa tối ưu theo trình tự sau: - Từ kết thí nghiệm tổ mẫu, thiết lập đồ thị quan hệ hàm lượng nhựa với tiêu: chiều dầy màng nhựa, độ chảy nhựa; - Căn giá trị quy định Bảng 3, xác định khoảng hàm lượng nhựa thỏa mãn cho tiêu nêu trên; - Xác định khoảng hàm lượng nhựa thỏa mãn tất tiêu nêu trên; - Giá trị hàm lượng nhựa nằm khoảng hàm lượng nhựa thỏa mãn tất tiêu thường chọn làm hàm lượng nhựa tối ưu A.1.6 Chuẩn bị 06 phần mẫu hỗn hợp LPSMTN với thành phần hạt Mục A.1.2, với hàm lượng tối ưu theo Mục A.1.5 Đúc 06 mẫu Marshall để xác định hệ số cường độ chịu kéo gián AASHTO T283 (nếu sử dụng tiêu (4.a) quy định Bảng 3) độ ổn định Marshall lại (nếu sử dụng tiêu (4.b) quy định Bảng 3) Nếu kết thí nghiệm hệ số cường độ chịu kéo gián tiếp độ ổn định Marshall lại thỏa mãn yêu cầu quy định Bảng hàm lượng nhựa tối ưu chọn theo Mục A.1.5 hợp lý, chuyển sang giai đoạn thiết kế hoàn chỉnh A.2 Thiết kế hỗn hợp LPSMTN - giai đoạn thiết kế hoàn chỉnh A.2.1 Đưa băng tải cấp đá dăm cát xay vào vận hành Thiết lập đường cong quan hệ tốc độ cấp liệu (t/h) tốc độ băng tải (m/min) cho đá dăm cát xay Xác định giá trị độ ẩm vật liệu để đưa vào hiệu chỉnh cho xác Khi thiết lập đường cong quan hệ, phải có giá trị ứng với tốc độ băng tải bằng: 20 %, 50 % 70 % tốc độ tối đa Phải điều chỉnh cho kích thước cửa phễu lớn lần kích thước hạt lớn cốt liệu A.2.2 Đưa toàn trạm trộn vào vận hành thử tương tự sản xuất đại trà khác không trộn cốt liệu với nhựa đường bột đá Căn vào kết Mục A.2.1, tính tốn tốc độ băng tải cho đá dăm, cát xay để đạt tỷ lệ đá dăm, cát xay xác định Mục A.1.2 A.2.3 Khi trạm trộn trạng thái hoạt động ổn định, lấy mẫu cốt liệu từ phễu dự trữ cốt liệu nóng, lấy mẫu bột đá, phân tích thành phần hạt, tính tốn tỷ lệ phối hợp loại cốt liệu cho đường cong cấp phối hỗn hợp cốt liệu tương tự Mục A.1.2 Tiến hành thiết kế mẫu theo bước từ Mục A.1.3 đến Mục A.1.6 A.2.4 Chuẩn bị 06 phần mẫu hỗn hợp LPSMTN với thành phần hạt hàm lượng nhựa tối ưu chọn theo Mục A.2.3 Đúc 06 mẫu Marshall để xác định hệ số cường độ chịu kéo gián AASHTO T283 (nếu sử dụng tiêu (4.a) quy định Bảng 3) độ ổn định Marshall lại (nếu sử dụng tiêu (4.b) quy định Bảng 3) Nếu kết thí nghiệm hệ số cường độ chịu kéo gián tiếp độ ổn định Marshall lại thỏa mãn yêu cầu quy định Bảng hàm lượng nhựa tối ưu chọn theo Mục A.2.3 hợp lý, chuyển sang giai đoạn sản xuất thử rải thử PHỤ LỤC B VÍ DỤ TÍNH TỐN CHIỀU DẦY MÀNG NHỰA CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA (Theo Quyết định số 3287/QĐ-BGTVT ngày 29/10/2008 ban hành “Quy định tạm thời kỹ thuật thi công nghiệm thu lớp phủ siêu mỏng tạo nhám đường ô tô”) B.2.4 Xác định thể tích nhựa có 1000 cm3 mẫu bê tông nhựa đầm chặt theo công thức (B.2): (cm3) (B.2) đó: Vb thể tích nhựa có 1000 cm3 mẫu bê tơng nhựa đầm chặt (cm3); Gmb khối lượng thể tích mẫu bê tông nhựa đầm chặt (g/cm3); Pb hàm lượng nhựa có mẫu bê tơng nhựa tính theo khối lượng hỗn hợp (%) Gb tỷ trọng nhựa đường; Gw khối lượng riêng nước (g/cm3), lấy Gw = g/cm3 B.2.5 Xác định thể tích nhựa hấp thụ vào cốt liệu: ● Hàm lượng nhựa hấp thụ vào cốt liệu xác định theo công thức (B.3): (%) (B.3) đó: Pba hàm lượng nhựa hấp thụ (%); Gsb tỷ trọng khối hỗn hợp cốt liệu; Gse tỷ trọng có hiệu hỗn hợp cốt liệu; xác định theo công thức (B.4): (%) (B.4) Gb tỷ trọng nhựa; Gmm tỷ trọng lý thuyết lớn hỗn hợp bê tông nhựa ● Khối lượng nhựa hấp thụ vào cốt liệu xác định theo công thức (B.5): (g) (B.5) ● Thể tích nhựa hấp thụ vào cốt liệu xác định theo công thức (B.6): (cm3) (B.6) B.2.6 Thể tích nhựa có hiệu xác định theo công thức (B.7): (cm3) Vbe = Vb - Vba (B.7) B.2.7 Chiều dầy màng nhựa xác định theo công thức (B.8): (mm) (B.8) đó: TF chiều dầy màng nhựa (mm); SA diện tích bề mặt hỗn hợp cốt liệu (m2/kg); Ma khối lượng cốt liệu có 1000 cm3 mẫu bê tơng nhựa đầm chặt (kg); xác định theo công thức (3.9): (mm) (B.9) B.3 Ví dụ tính tốn chiều dầy màng nhựa B.3.1 Các liệu - Tỷ trọng khối hỗn hợp cốt liệu Gsb = 2,691 - Tỷ trọng nhựa đường Gb = 1,026 - Hàm lượng nhựa hỗn hợp bê tông nhựa (% khối lượng Pb = 5,5 % hỗn hợp bê tông nhựa) - Khối lượng thể tích bê tơng nhựa đầm chặt Gmb = 2,170 g/cm3 - Tỷ trọng lý thuyết lớn hỗn hợp bê tông nhựa Gmm = 2,535 - Tỷ trọng có hiệu hỗn hợp cốt liệu tính theo cơng Gse = 2,772 thức (B.4): - Thành phần cấp phối hỗn hợp cốt liệu Bảng 2.4.4.3 B.3.2 Trình tự tính tốn B.3.2.1 Hệ số diện tích bề mặt (SF) cỡ hạt xác định Bảng B.3: Bảng B.3 Hệ số diện tích bề mặt cỡ hạt Cỡ sàng (mm) Hệ số diện tích bề mặt (m2/kg) ≥ 4,75 0,41 2,36 0,82 1,18 1,64 0,600 2,87 0,300 6,14 0,150 12,29 0,075 32,77 B.3.2.2 Diện tích bề mặt hỗn hợp cốt liệu xác định theo Bảng B.4 Bảng B.4 Diện tích bề mặt hỗn hợp cốt liệu Hệ số diện tích bề mặt Kích thước mắt sàng Phần trăm lọt sàng (mm) Pi (%) 19.000 100.000 12.500 84.106 0.410 0.345 9.500 68.616 0.410 0.281 4.750 35.648 0.410 0.146 2.360 23.877 0.820 0.196 1.180 17.333 1.640 0.284 0.600 13.294 2.870 0.382 0.300 10.428 6.140 0.640 0.150 8.320 12.260 1.020 0.075 5.389 32.770 1.766 i (m2/kg) ΣPi*Ϭi : Pi * i 5.060 B.3.2.3 Thể tích nhựa có 1000 cm3 mẫu bê tông nhựa đầm chặt theo công thức (B.2): (cm3) B.3.2.4 Thể tích nhựa hấp thụ vào cốt liệu: ● Hàm lượng nhựa hấp thụ vào cốt liệu xác định theo công thức (B.3): (%) ● Khối lượng nhựa hấp thụ vào cốt liệu xác định theo công thức (B.5): (g) ● Thể tích nhựa hấp thụ vào cốt liệu xác định theo công thức (B.6): (cm3) B.3.2.5 Thể tích nhựa có hiệu xác định theo cơng thức (B.7): Vbe = 116,3 - 22,5 = 93,8 (cm3) B.3.2.6 Chiều dầy màng nhựa xác định theo công thức (B.8): (mm) PHỤ LỤC C PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH TỶ TRỌNG VÀ KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA NHỰA ĐƯỜNG Định nghĩa, phạm vi áp dụng 1.1 Tỷ trọng nhựa đường tỷ số khối lượng nhựa đường khối lượng nước có thể tích nhiệt độ 25oC 15,6oC 1.2 Khối lượng riêng nhựa đường khối lượng nhựa đường đơn vị thể tích nhiệt độ 25oC 15,6oC Đơn vị g/cm3 1.3 Phương pháp dùng để xác định tỷ trọng khối lượng riêng nhựa đường dụng cụ bình tỷ trọng (pycnometer) Thiết bị 2.1 Bình tỷ trọng: Bình thuỷ tinh chịu nhiệt dạng hình trụ hình có nút thuỷ tinh đường kính 2226mm đậy khít Bình thuỷ tinh có nút nặng khơng q 40g có dung tích từ 24 n 30ml Xem hỡnh Nút có lỗ nhỏ thông lên Nước cất Thân bình tỷ trọng Nhựa đường Hình B×nh tû träng 2.2 Chậu nước ổn nhiệt: Chậu trì nhiệt độ thí nghiệm với độ xác đến 0,1oC 2.3 Nhiệt kế: Nhiệt kế thuỷ tinh 60oC - 70oC, có vạch chia sai số tối đa 0,1oC 2.4 Cốc thuỷ tinh: Cốc thuỷ tinh có dung tích 600ml để chứa nước cất 2.5 Nước cất khử Ion Chuẩn bị dụng cụ 3.1 Đổ nước cất vào cốc thuỷ tinh 600ml lượng cho ngâm bình tỷ trọng vào cốc nước cất ngập bình 40mm 3.2 Ngâm cốc thuỷ tinh vào chậu nước ổn nhiệt với mức nước chậu cho thấp mặt cốc đáy cốc thuỷ tinh ngập độ sâu lớn 100mm Kẹp cố định cốc thuỷ tinh 3.3 Giữ nhiệt độ chậu nước với chênh không 0,1oC so với nhiệt độ thí nghiệm Hiệu chỉnh bình tỷ trọng 4.1 Lau làm khơ bình tỷ trọng, cân bình tỷ trọng có nút xác đến 1mg Gọi trị số đọc A 4.2 Nhấc cốc thuỷ tinh khỏi chậu nước Đổ nước cất nước khử Ion vào đầy bình tỷ trọng đậy nhẹ nút thuỷ tinh vào bình tỷ trọng Đặt tồn bình tỷ trọng vào cốc đậy chắn nút bình lại Chuyển cốc có chứa bình tỷ trọng vào chậu nước 4.3 Giữ bình tỷ trọng nước với thời gian khơng 30 phút Nhấc bình tỷ trọng ra, lau khơ đỉnh nút xung quanh bình khăn khơ, cân bình tỷ trọng có chứa nước cất với độ xác đến 1mg Gọi trị số đọc B Chú ý: Việc hiệu chỉnh tương ứng với nhiệt độ định Chỉ lau khô đỉnh nút lần Tiến hành thí nghiệm 5.1 Chuẩn bị mẫu nhựa đường Đun mẫu nhựa đường cẩn thận, khuấy để tránh nóng cục khử bọt khí Đun nhựa đường đủ lỏng để rót vào bình khơng q 111oC so với nhiệt độ hố mềm nhựa khơng lâu q 30 phút 5.2 Rót nhựa đường Rót nhựa đường lỏng vào bình tỷ trọng khơ, sạch, ấm khoảng 3/4 dung tích bình đậy nút lại Chú ý: Không nhựa đường dính vào thành bình phía kể từ bề mặt phần nhựa rót vào, khơng để tạo bọt nhựa đường 5.3 Duy trì nhiệt độ thí nghiệm cho bình tỷ trọng có chứa nhựa đường thời gian lớn 40 phút Cân bình tỷ trọng có chứa nhựa đường nút xác đến 1mg Gọi trị số đọc C 5.4 Nhấc cốc thuỷ tinh khỏi chậu nước Mở nút bình tỷ trọng có chứa nhựa đường, rót nước cất vào đầy, đậy nhẹ nút lại tránh tạo bọt khí bình Cho bình tỷ trọng trở lại cốc ấn chặt nút bình Chuyển tồn cốc có chứa bình tỷ trọng vào chậu nước 5.5 Duy trì nhiệt độ thí nghiệm cho bình tỷ trọng có chứa nhựa đường chậu nước với thời gian lớn 30 phút Nhấc bình tỷ trọng ra, lau khô 4.3 cân xác đến 1mg Gọi trị số đọc D Tính tốn 6.1 Tỷ trọng nhựa đường  nd  CA ( B  A)  ( D  C ) Trong đó: A - khối lượng bình tỷ trọng rỗng nút; B - khối lượng bình tỷ trọng chứa đầy nước; C - khối lượng bình tỷ trọng chứa nhựa đường; D - khối lượng bình tỷ trọng có chứa nhựa đường nước 6.2 Khối lượng riêng nhựa đường, g/cm3 nđ = nđ x n Trong đó: n - khối lượng riêng nước, lấy theo bảng KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA NƯỚC Nhiệt độ thí nghiệm Khối lượng riêng nước (g/cm3) 15,6oC 0,9990 25oC 0,9971 Báo cáo kết thí nghiệm 7.1 Tỷ trọng khối lượng riêng nhựa đường tính tốn vào báo cáo tiêu đến số sau dấu phẩy nhiệt độ thử nghiệm 25oC 15,6 oC 7.2 Kết thí nghiệm mẫu người thí nghiệm có độ chênh lệch khơng vượt q trị số sau: - Thí nghiệm nhiệt độ 25oC chênh lệch khơng q 0,002; - Thí nghiệm nhiệt độ 15,6oC chênh lệch khơng q 0,003 PHỤ LỤC D PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ DÍNH BÁM CỦA NHỰA ĐƯỜNG VỚI ĐÁ Định nghĩa, phạm vi áp dụng 1.1 Phương pháp mô tả dùng để xác định khả dính bám nhựa đường đá thông qua việc xác định cấp độ dính bám nhựa đường đá sau đun nước sôi 10 phút 1.2 Đây tiêu tương đối tổng hợp phản ánh trực tiếp khả dính bám nhựa đường đá, phụ thuộc vào chất lượng nhựa đường mà chất lượng đá dăm Thiết bị thí nghiệm - Cốc mỏ 1000ml - Bếp điện ga - Đồng hồ bấm giây - Tủ sấy - Chỉ buộc - Giá treo mẫu Chuẩn bị mẫu Mẫu nhựa đường dùng thí nghiệm Chọn khoảng 20 viên đá dăm có kích cỡ 30-40mm, rửa nước Thí nghiệm - Sấy khơ 10 viên đá 105oC tới ổn định khối lượng - Buộc dây vào viên đá đưa vào tủ sấy nhiệt độ làm việc nhựa đường dùng thí nghiệm khoảng thời gian 60phút Nhiệt độ làm việc tuỳ thuộc vào cấp độ kim lún nhựa đường, loại nhựa 60 / 70 120-125oC, loại nhựa 40 / 60 130-135oC - Nhúng viên đá vào vào nhựa đường đun nóng tới nhiệt độ làm việc Thời gian nhúng 15 giây - Treo viên đá nhúng nhựa lên giá treo 15 phút để nhựa thừa chảy bớt đá nguội điều kiện phịng thí nghiệm - Nhúng viên đá vào cốc mỏ có nước cất đun sôi 10 phút 15 giây Trong thời gian nước sôi, viên đá không chậm vào thành cốc - Nhấc viên đá quan sát viên, đánh giá độ dính bám nhựa mặt viên đá theo cấp quy định Báo cáo kết thí nghiệm - Độ dính bám nhựa với đá đánh giá theo cấp sau: +) Cấp – dính bám tốt: Màng nhựa cịn lại đầy đủ bao bọc tồn bề mặt viên đá +) Cấp – dính bám tốt: Màng nhựa lẫn vào nước sôi không đáng kể, dộ dày mỏng nhựa lại mặt đá không không lộ đá +) Cấp – dính bám trung bình: Cá biệt chỗ mặt đá màng nhựa bị bong nói chung bề mặt giữ màng nhựa +) Cấp – dính bám kém: Màng nhựa bong lẫn vào nước, mặt đá dăm khơng dính với nhựa nhựa chưa lên mặt nước +) Cấp – dính bám kém: Màng nhựa bong khỏi viên đá lẫn hoàn toàn vào nước, mặt đá dăm sạch, tồn nhựa lên mặt nước - Độ dính bám mẫu nhựa đường với đá xác định theo trị số trung bình độ dính bám 10 viên đá dùng thí nghiệm Sử dụng phụ gia tăng khả dính bám - Có thể sử dụng loại phụ gia cho nhựa đường nhằm tăng khả dính bám nhựa đường đá - Nội dung thí nghiệm đánh giá khả dính bám nhựa đường có phụ gia đá tiến hành Kết báo cáo cần ghi rõ chủng loại liều lượng phụ gia dùng thí nghiệm PHỤ LỤC E DANH MỤC CÁC PHÉP THÍ NGHIỆM NHỰA ĐƯỜNG TƯƠNG ĐƯƠNG TT 22 TCN - 27 - 01 CÁC PHÉP THÍ NGHIỆM TƯƠNG ĐƯƠNG Phương pháp thí nghiệm xác định độ kim ASTM D5; AASHTO T49 lún nhựa đường Phương pháp thí nghiệm xác định độ kéo ASTM D113; AASHTO T51 dài nhựa đường Phương pháp thí nghiệm xác định nhiệt độ AASHTO T53-89 hố mềm nhựa đường ethylene glycol Phương pháp thí nghiệm xác định nhiệt độ ASTM D92; AASHTO T48 bắt lửa, nhiệt độ bốc cháy nhựa đường Phương pháp thí nghiệm xác định lượng ASTM D6; AASHTO T47 tổn thất sau đun nóng nhựa đường Tỷ lệ độ kim lún nhựa đường sau ASTM D6 / ASTM D5 đun 163oC so với độ kim lún 25oC Phương pháp thí nghiệm xác định lượng hồ tan nhựa đường ASTM D2042; AASHTO T44 trichloroethylene Phương pháp thí nghiệm xác định tỷ trọng ASTM D70; AASHTO T228 khối lượng riêng nhựa đường Phương pháp thí nghiệm xác định độ dính ASTM D3625; OCT11508 bám nhựa đường với đá 10 Phương pháp thí nghiệm xác định lượng Paraphin nhựa đường DIN-52015