Nghiên cứu, ứng dụng cấp phối đá dăm gia cố xi măng làm móng đường ô tô cho huyện thủ thừa tỉnh long an luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI LÊ VĂN TÀI NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CẤP PHỐI ĐÁ DĂM GIA CỐ XI MĂNG LÀM MĨNG ĐƢỜNG Ơ TƠ CHO HUYỆN THỦ THỪA, TỈNH LONG AN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI LÊ VĂN TÀI NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CẤP PHỐI ĐÁ DĂM GIA CỐ XI MĂNG LÀM MĨNG ĐƢỜNG Ơ TƠ CHO HUYỆN THỦ THỪA, TỈNH LONG AN Chuyên ngành: Xây Dựng Đƣờng Ô Tô Đƣờng Thành Phố Mã số: 60.58.02.05.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Lã Văn Chăm TP HỒ CHÍ MINH - 2016 i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập, nghiên cứu, với giúp đỡ thầy, cô Trường Đại học Giao thơng Vận tải, tơi hồn thành luận án Thạc sỹ Kỹ thuật “Nghiên cứu, ứng dụng cấp phối đá dăm gia cố xi măng làm móng đường ô tô cho huyện Thủ Thừa, tỉnh Long An” Với tình cảm chân thành, tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn đến Ban giám hiệu nhà trường, Phòng đào tạo sau đại học, Khoa cơng trình - Trường đại học Giao thông vận tải, Cán quản lý tồn thể q thầy tham gia giảng dạy lớp Cao học Xây Dựng Đường Ơ Tơ Đường Thành Phố K21-2 tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện cho tơi q trình học tập hồn thành luận án Đặc biệt, xin bày tỏ lòng biết ơn đến PGS.TS Lã Văn Chăm, thầy tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tơi nghiên cứu đề tài, sửa chữa, hiệu chỉnh hoàn thiện luận văn TP Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 12 năm 2016 Học viên Lê Văn Tài ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC HÌNH v MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ĐƢỢC SỬ DỤNG LÀM LỚP MĨNG ĐƢỜNG Ơ TƠ 1.1 Khái quát chung loại vật liệu đƣợc sử dụng làm lớp móng đƣờng tơ nƣớc ta: 1.1.1 Tổng quan phát triển GTVT nƣớc ta nay: 1.1.2 Các loại vật liệu đƣợc sử dụng làm lớp móng đƣờng tơ nƣớc ta: 1.2 Thực trạng, tình hình loại vật liệu đƣợc sử dụng làm lớp móng đƣờng tơ huyện Thủ Thừa, tỉnh Long An: 17 1.2.1 Tổng quan thực trạng GTVT huyện Thủ Thừa, tỉnh Long An: 17 1.2.2 Các loại vật liệu đƣợc sử dụng làm lớp móng đƣờng ô tô huyện Thủ Thừa, tỉnh Long An: 17 CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ VẬT LIỆU GIA CỐ CHẤT LIÊN KẾT VÔ CƠ 21 2.1 Nguyên lý gia cố: 21 2.1.1 Khái niệm cấp phối đá dăm: 21 2.1.2 Cấp phối đá dăm đƣợc dùng xây dựng đƣờng ô tô Việt Nam: 21 2.1.3 Nguyên lý gia cố: 22 2.1.3.1 Khái niệm: 22 2.1.3.2 Q trình thủy hóa: 22 2.1.3.3 Quá trình rắn xi măng: 23 2.2 Vật liệu cấp phối đá dăm gia cố xi măng Ƣu nhƣợc điểm phạm vi áp dụng: 25 2.2.1 Vật liệu cấp phối đá dăm gia cố xi măng: 25 2.2.2 Ƣu nhƣợc điểm phạm vi áp dụng: 26 CHƢƠNG THÍ NGHIỆM TRONG PHÕNG XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN iii HỖN HỢP HỢP LÝ 28 3.1 Lựa chọn vật liệu, xác định tiêu kỹ thuật: 28 3.1.1 Yêu cầu vật liệu: 28 3.1.2 Lựa chọn vật liệu để thí nghiệm phịng: 33 3.1.3 Xác định tiêu thí nghiệm CPĐD Xi măng: 33 3.2 Xác định thành phần hỗn hợp hợp lý: 46 3.2.1 Thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn xác định độ ẩm (W0) khối lƣợng thể tích khơ lớn (  k m ax ) ứng với tỷ lệ xi măng khác nhau: 47 3.3 Kết thí nghiệm đặc trƣng lý CPĐD gia cố xi măng: 50 3.3.1 Thí nghiệm xác định tiêu Rn, Rec, Eđh cấp phối đá dăm chọn với tỷ lệ xi măng khác theo ngày tuổi: 50 3.3.2 Lựa chọn thành phần hỗn hợp hợp lý: 59 3.3.2.1 Chọn chiều dày kết cấu áo đƣờng: 59 3.3.2.2 Kiểm toán kết cấu áo đƣờng: 59 3.3.2.3 So sánh tiêu kỹ thuật: 65 3.3.2.4 So sánh tiêu kinh tế: 66 CHƢƠNG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ - KỸ THUẬT KHI ỨNG DỤNG CẤP PHỐI ĐÁ DĂM GIA CỐ XI MĂNG LÀM MÓNG ĐƢỜNG Ô TÔ 68 4.1 Đánh giá hiệu kỹ thuật: 68 4.1.1 Hiệu kỹ thuật: 68 4.1.2 Công nghệ chế tạo hỗn hợp cấp phối đá dăm gia cố xi măng: 68 4.1.3 Công nghệ thi công lớp cấp phối đá dăm gia cố xi măng: 70 4.2 Đánh giá hiệu kinh tế: 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 PHỤ LỤC THÍ NGHIỆM PHỤ LỤC KINH PHÍ TÀI LIỆU THAM KHẢO iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1- Phạm vi sử dụng điều kiện sử dụng loại vật liệu làm móng đường ô tô 14 Bảng 3.1 - Yêu cầu thành phần hạt cấp phối đá dăm gia cố xi măng 28 Bảng 3.2 - Yêu cầu cường độ cấp phối gia cố xi măng 31 Bảng 3.3 - Hệ số hiệu chỉnh cường độ nén mẫu khoan trường theo tỷ số h/d 33 Bảng 3.4 – Báo cáo kết kiểm tra chất lượng vật liệu cấp phối đá dăm 38 Bảng 3.5 – Kết thử nghiệm đầm nén tiêu chuẩn 39 Bảng 3.6 – Kết phân tích thành phần hạt 40 Bảng 3.7 – Kết thử nghiệm độ hao mòn Los Angeles CPĐD 41 Bảng 3.8 – Kết thử nghiệm sức chịu tải CBR 42 Bảng 3.9 – Kết thử nghiệm sức chịu tải CBR (tiếp theo) 43 Bảng 3.10 – Kết thí nghiệm tiêu xi măng 44 Bảng 3.11 – Báo cáo kết thử nghiệm xi măng 46 Bảng 3.12 - Kết độ ẩm & khối lượng thể tích khơ trường hợp gia cố 3% xi măng 48 Bảng 3.13 - Kết độ ẩm & khối lượng thể tích khơ trường hợp gia cố 5% xi măng 48 Bảng 3.14 - Kết độ ẩm & khối lượng thể tích khơ trường hợp gia cố 7% xi măng 49 Bảng 3.15 - Kết thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn với tỷ lệ xi măng khác 50 Bảng 3.16 - Tổng hợp kết thí nghiệm cường độ chịu nén 52 Bảng 3.17 - Tổng hợp kết thí nghiệm cường độ ép chẻ 55 Bảng 3.18 - Tổng hợp kết thí nghiệm mô đun đàn hồi 57 Bảng 3.19 - Các loại kết cấu áo đường .56 Bảng 3.20 - Giá thành xây dựng 1m2 kết cấu mặt đường 66 Bảng 3.21 - Yêu cầu cường độ cấp phối gia cố xi măng 67 v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1: Lấy mẫu vật liệu cấp phối đá dăm 34 Hình 3.2: Thí nghiệm thành phần hạt 35 Hình 3.3: Thí nghiệm tiêu độ mài mịn Los Angeles 35 Hình 3.4: Sàng cấp phối tách lựa hạt thoi dẹt 36 Hình 3.5: Thí nghiệm tiêu CBR cấp phối đá dăm 37 Hình 3.6: Xi măng Fico PCB40 44 Hình 3.7: Thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn 47 Hình 3.8: Biểu đồ thí nghiệm đầm nén gia cố 3% xi măng 48 Hình 3.9: Biểu đồ thí nghiệm đầm nén gia cố 5% xi măng 49 Hình 3.10: Biểu đồ thí nghiệm đầm nén gia cố 7% xi măng 49 Hình 3.11: Mẫu trước nén sau nén 52 Hình 3.12: Biểu đồ so sánh cường độ chịu nén tỷ lệ XM gia cố theo thời gian thời điểm nén mẫu (ở trạng thái dưỡng ẩm) 53 Hình 3.13: Biểu đồ so sánh cường độ chịu nén tỷ lệ XM gia cố theo thời gian thời điểm nén mẫu (ở trạng thái bão hòa) 54 Hình 3.14: Chế bị nén mẫu xác định cường độ ép chẻ 54 Hình 3.15: Biểu đồ so sánh cường độ ép chẻ tỷ lệ XM gia cố theo thời gian thời điểm ép mẫu (ở trạng thái dưỡng ẩm) 55 Hình 3.16: Biểu đồ so sánh cường độ ép chẻ tỷ lệ XM gia cố theo thời gian thời điểm ép mẫu (ở trạng thái bão hòa) 56 Hình 3.17: Chế bị nén mẫu xác định cường độ mơ đun đàn hồi vật liệu 57 Hình 3.18: Biểu đồ so sánh mô đun đàn hồi tỷ lệ XM gia cố theo thời gian thời điểm đo (ở trạng thái dưỡng ẩm) 58 Hình 3.19: Biểu đồ so sánh mô đun đàn hồi tỷ lệ XM gia cố theo thời gian thời điểm đo (ở trạng thái bão hòa) 58 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: - Thủ Thừa huyện thuộc tỉnh Long An, cách thành phố Tân An 10 Km hướng Bắc cách TP Hồ Chí Minh 45 Km Thủ Thừa có Quốc lộ 1A, Quốc lộ 62 chạy qua, Tuyến Đường N2 Đường cao tốc đầu tư xây dựng, trục giao thông vô quan trọng xây dựng kinh tế kết hợp với quốc phịng - Hiện nay, khối lượng hàng hóa vận chuyển giao thông đường lớn, tải trọng xe nặng nên làm cho móng, mặt đường bị biến dạng, giảm tuổi thọ cơng trình đáng kể ảnh hưởng đến an tồn giao thơng đường Đã có hội thảo diễn nhằm tìm kiếm giải pháp khắc phục tình trạng mặt đường bị hư hỏng lún, nứt, mỏi Khi sử dụng vật liệu truyền thống cấp phối đá dăm để xây dựng đường ô tô chịu tải trọng nặng xuất nhược điểm định Đặc biệt móng cấp phối vật liệu địa phương không chịu nước, khu vực có mực nước ngầm cao hay bị ngập lụt, vật liệu gia cố chất liên kết vô tỏ có nhiều lợi - Như vậy, lựa chọn loại vật liệu cấp phối đá dăm gia cố chất liên kết vô thay lớp cấp phối đá dăm làm móng mặt đường thiết thực cấp bách Mặt khác, nhằm tăng cường chất lượng đường bê tơng nhựa nóng tuyến đường tơ có quy mơ giao thơng lớn theo định 858/QĐ-GTVT ngày 26/3/2014 Bộ Giao thông vận tải Vì vậy, việc nghiên cứu cải tạo nguồn vật liệu cấp phối đá dăm phương pháp gia cố xi măng làm móng mặt đường việc làm có ý nghĩa quan trọng vào việc phát triển hệ thống giao thơng đường địa phương Ngồi loại kết cấu đem lại hiệu kinh tế - kỹ thuật đáng kể Học viên lựa chọn đề tài “Nghiên cứu, ứng dụng cấp phối đá dăm gia cố xi măng làm móng đường tơ cho huyện Thủ Thừa, tỉnh Long An” nhằm lựa chọn vật liệu địa phương phù hợp, tính tốn số kết cấu áo đường hợp lý áp dụng địa phương góp phần vào việc nghiên cứu sử dụng vật liệu cấp phối đá dăm gia cố xi măng làm móng đường Đây việc làm có ý nghĩa khoa học thực tiễn việc phát triển hệ thống giao thông đường cho huyện Thủ Thừa, tỉnh Long An Mục tiêu nghiên cứu đề tài: - Xác định tiêu lý cấp phối đá dăm từ lựa chọn tỷ lệ gia cố (trộn) xi măng hợp lý để tạo lớp móng đường có khả chịu lực, chịu tải trọng xe, tăng cường chất lượng hiệu làm việc lớp mặt đường, đem lại hiệu kinh tế - kỹ thuật phù hợp với điều kiện địa chất, thủy văn, lưu lượng tải trọng xe đường ôtô địa bàn tỉnh Long An Đối tƣợng nghiên cứu: Nghiên cứu xác định tiêu lý cấp phối đá dăm gia cố xi măng địa bàn huyện Thủ Thừa, tỉnh Long An Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu, ứng dụng cấp phối đá dăm gia cố xi măng khu vực địa bàn huyện Thủ Thừa, tỉnh Long An Phƣơng pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm phòng thí nghiệm để xác định tiêu lý cấp phối đá dăm gia cố xi măng với hàm lượng khác để lựa chọn tỷ lệ gia cố hợp lý dùng xây dựng móng đường ô tô huyện Thủ Thừa, tỉnh Long An Nội dung luận văn: Ngoài phần mở đầu, kết luận kiến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn kết cấu gồm chương: Chương 1: Tổng quan vật liệu sử dụng làm lớp móng đường tô Chương 2: Cơ sở lý thuyết vật liệu gia cố chất liên kết vô Chương 3: Thí nghiệm phịng xác định thành phần hỗn hợp hợp lý Chương 4: Đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật ứng dụng cấp phối đá dăm gia cố xi măng làm móng đường tơ 65 + Mơ đun đàn hồi trung bình: Etbđc = 577,42 (Mpa) * Tính Ech kết cấu áo đƣờng: E1 = Etbđc = 577,42 (Mpa) E0/E1 = 40/577,42 = 0,069 H/D = 53/33 = 1,606 < Tra tốn đồ Hình 3-1, với tỷ số ta xác định được: Ech/E1 = 0,380 Mô đun đàn hồi chung kết cấu: Ech = 0,380 * 577,42 = 219,42 (Mpa) * Kiểm tra điều kiện độ võng đàn hồi: Độ tin cậy thiết kế: 0,9 Tra bảng 3-2 Hệ số cường dộ độ võng: Kcđđv = 1,1 Kcđđv * Eyc = 1,1 * 155 = 170,50 (Mpa) Ta thấy: Ech = 219,42 > Kcđđv * Eyc = 170,50  Kết cấu đảm bảo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi 3.3.2.3 So sánh tiêu kỹ thuật: - Khi giữ nguyên chiều dày lớp cấp phối đá dăm gia cố xi măng (lần lượt h=20cm, h=18cm, h=16cm) ứng với tỷ lệ gia cố xi măng khác ta có bảng so sánh mơ đun đàn hồi chung (Ech) kết cấu sau: + Giữ nguyên chiều dày h=20cm: Lớp vật liệu Ech (Mpa) h (cm) BTN hạt trung CPĐD gia cố XM 20 CP sỏi cuội 30 Đất K98 So sánh % (với gia cố 3%) Gia cố 3% Gia cố 5% Gia cố 7% 222,62 237,20 249,72 0% 6,55% 12,17% 66 + Giữ nguyên chiều dày h=18cm: Lớp vật liệu Ech (Mpa) h (cm) Gia cố 3% Gia cố 5% Gia cố 7% 210,60 223,13 234,42 0% 5,95% 11,31% BTN hạt trung CPĐD gia cố XM 18 CP sỏi cuội 30 Đất K98 So sánh % (với gia cố 3%) + Giữ nguyên chiều dày h=16cm: Lớp vật liệu Ech (Mpa) h (cm) Gia cố 3% Gia cố 5% Gia cố 7% 199,82 210,98 219,42 0% 5,59% 9,81% BTN hạt trung CPĐD gia cố XM 16 CP sỏi cuội 30 Đất K98 So sánh % (với gia cố 3%) 3.3.2.4 So sánh tiêu kinh tế: Với loại kết cấu áo đường chọn mục 3.3.2.1 ta tính giá thành xây dựng cho lm2 kết cấu mặt đường sau: (Chi tiết xem phụ lục kinh phí) Bảng 3.20 – Giá thành xây dựng 1m2 kết cấu mặt đường Eyc (Mpa) 155 Kết cấu Kết cấu (không gia cố xi măng) Giá thành (đồng) 747.442 So sánh (với KC 1) 0% 155 Kết cấu (gia cố xi măng 3%) 611.999 -18,12% 155 Kết cấu (gia cố xi măng 5%) 603.054 -19,32% 155 Kết cấu (gia cố xi măng 7%) 591.819 -20,82% Nhận xét: - Cấp phối đá dăm chọn gia cố xi măng với tỷ lệ 3%, 5%, 7%, thoả mãn yêu cầu theo tiêu chuẩn kỹ thuật “Móng cấp phối đá dăm 67 cấp phối thiên nhiên gia cố xi măng kết cấu áo đường ô tô - Thi công nghiệm thu - TCVN 8858:2011” sau: Bảng 3.21 - Yêu cầu cường độ cấp phối gia cố xi măng Vị trí lớp cấp phối gia cố xi măng Cƣờng độ giới hạn yêu cầu, MPa Chịu nén (sau 14 ngày tuổi) Chịu ép chẻ (sau 14 ngày tuổi) Lớp móng tầng mặt bê tơng nhựa BTXM đường cao tốc, đường cấp I, cấp II lớp mặt có láng nhựa ≥ 4,0 ≥ 0,45 Lớp móng trường hợp khác ≥ 3,0 ≥ 0,35 Lớp móng trường hợp ≥ 1,5 Không yêu cầu - Khi kết cấu áo đường giá trị Eyc = 155 Mpa tăng hàm lượng xi măng từ 3% lên 5% chiều dày lớp móng gia cố giảm 2cm, từ 5% lên 7% chiều dày lớp móng gia cố giảm cm - Các kết cấu áo đường kiểm toán thỏa mãn điều kiện tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép - Nếu giữ nguyên chiều dày lớp móng gia cố cho thay đổi tỷ lệ xi măng gia cố khác giá trị mơ đun đàn hồi chung tăng lên khoảng từ 5%-6% từ 3% lên 5% từ 5% lên 7% - Về giá thành xây dựng: Với đơn giá vật liệu (áp dụng đơn giá huyện Thủ Thừa, tỉnh Long An) giá thành kết cấu áo đường có gia cố xi măng 3%, 5%, 7% chênh lệch không nhiều Tuy nhiên kết cấu áo đường gia cố xi măng 7% cho giá thành xây dựng thấp Nhƣ sở phân tích số liệu thí nghiệm tiêu kinh tế kỹ thuật cho thấy với hàm lƣợng xi măng gia cố 7% ứng với cấp phối đá dăm chọn (Dmax = 37,5mm) hợp lý 68 CHƢƠNG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ - KỸ THUẬT KHI ỨNG DỤNG CẤP PHỐI ĐÁ DĂM GIA CỐ XI MĂNG LÀM MĨNG ĐƢỜNG Ơ TƠ 4.1 Đánh giá hiệu kỹ thuật: 4.1.1 Hiệu kỹ thuật: - Lớp cấp phối đá dăm gia cố xi măng thường dùng làm lớp móng lớp móng cho loại kết cấu áo đường cứng mềm kết cấu tầng phủ sân bay - Lớp cấp phối đá dăm gia cố xi măng dùng làm lớp mặt chịu lực với điều kiện lớp phải có lớp láng nhựa tương ứng với loại kết cấu mặt đường cấp cao A2, việc thi công nghiệm thu lớp láng nhựa trường hợp phải thực theo quy trình láng nhựa hành - Để đảm bảo cho lớp cấp phối đá dăm gia cố xi măng trì tính tồn khối bền vững lâu dài, phải tránh sử dụng chúng đoạn có khả lún sau xây dựng áo đường - Sử dụng CPĐD gia cố xi măng đem lại hiệu kỹ thuật: cường độ tiến độ thi công nhanh - Móng đường vật liệu CPĐD gia cố xi măng có ảnh hưởng định đến cường độ tuổi thọ áo đường tồn cơng trình đường 4.1.2 Công nghệ chế tạo hỗn hợp cấp phối đá dăm gia cố xi măng: - Chuẩn bị trạm trộn: * Việc chế tạo hỗn hợp CPĐD gia cố xi măng phải tiến hành trạm trộn, không cho phép trộn đường Trạm trộn phải có điều kiện sau: 69 + Thiết bị cân đong phải đảm bảo xác, đặc biệt phận cân đong lượng xi măng lượng nước; sai số cân đong cho phép cốt liệu ± 2%, với xi măng ± 0.5% với nước ± 1% theo khối lượng; + Thiết bị trộn hỗn hợp cấp phối gia cố xi măng phải thiết bị cưỡng bức; + Năng suất vị trí trạm trộn phải tương ứng với đoạn dây chuyền thi công cho đảm bảo thời gian trộn, chuyên chở, rải đầm nén kết thúc trước thời gian bắt đầu ninh kết hỗn hợp gia cố xi măng xi măng (thông thường 100 phút) xi măng có sử dụng phụ gia làm chậm ninh kết phải theo quy định cho phép sử dụng chất phụ gia làm chậm ninh kết để tạo thuận lợi cho việc thi công cấp phối gia cố xi măng việc lựa chọn chất phụ gia cụ thể phải thơng qua thí nghiệm, làm thử phải cấp xét duyệt thiết kế chấp thuận - Chế tạo hỗn hợp cấp phối đá dăm gia cố xi măng trạm trộn: * Cấp phối đá dăm dùng để gia cố xi măng đưa vào trạm trộn theo hai cách sau: + Cấp phối đá sản xuất có thành phần hạt theo yêu cầu TCVN 8858 - 2011 (áp dụng tiêu chuẩn phải dẫn kỹ thuật dự án) + Cấp phối đá tạo thành từ nhiều cỡ hạt đưa vào máy trộn riêng rẽ theo tỷ lệ tính tốn trước để sau trộn đạt thành phần hạt yêu cầu + Trong ca mưa nắng thay đổi cần phải thí nghiệm xác định độ ẩm đá, cát để kịp thời điều chỉnh lượng nước đưa vào máy trộn * Công nghệ trộn phải tiến hành theo hai giai đoạn: + Trộn khô cấp phối đá với xi măng 70 + Trộn ướt với nước + Thời gian trộn giai đoạn phải thông qua trộn thử tuỳ thuộc loại thiết bị trộn thực tế sử dụng + Để tránh hỗn hợp sau trộn bị phân tầng, chiều cao hỗn hợp trộn kể từ miệng máy trộn đến thùng xe xe chuyên chở không lớn l,5m Thùng xe chở hỗn hợp phải phủ bạt kín (chống nước) 4.1.3 Cơng nghệ thi công lớp cấp phối đá dăm gia cố xi măng: * Chuẩn bị thiết bị thi cơng: + Ơ tơ ben có bạt phủ thùng xe để chun chở hỗn hợp cấp phối đá dăm gia cố xi măng Máy rải, khơng có rải phép dùng máy san gạt thành lớp + Ván khuôn thép cố định xuống lớp để tạo bờ vách vệt rải + Lu bánh thép 8-10 tấn; lu bánh lốp loại tấn/bánh với áp suất lốp lớn 0.5MPa lu rung bánh cứng có thơng số M/L ≥ 20-30 (M khối lượng rung tính kg; L chiều rộng bánh lu rung tính cm) + Đầm rung đầm cóc loại nhỏ để đầm nén dải mép hay chỗ góc cạnh * Thi cơng trƣờng: - Phải tính tốn, thiết kế dây chuyền công nghệ thi công chi tiết để đảm bảo cho ca để khe thi công, tức việc rải, lu lèn hoàn thiện thực liên tục ca với điều kiện khống chế sau: + Hỗn hợp cấp phối gia cố xi măng rải đường không để 30 phút lu + Tồn q trình cơng nghệ thi công từ đổ nước vào trộn đến lu lèn, hoàn thiện xong bề mặt lớp gia cố xi măng không vượt thời gian 71 bắt đầu ninh kết xi măng + Dựa vào dây chuyền công nghệ thiết kế, nhà thầu phải tổ chức thi công rải thử đoạn tối thiểu 100m trước triển khai thi công đại trà, với chứng kiến tư vấn giám sát, qua rút kinh nghiệm hồn chỉnh quy trình dây chuyền cơng nghệ, đồng thời qua kiểm tra chất lượng cấp phối gia cố xi măng thực tế; kiểm tra khả thực trạm trộn, phương tiện xe, máy; kiểm tra lối ra, vào chỗ quay đầu xe máy - Phải chuẩn bị thiết bị phục vụ công tác kiểm tra chất lượng q trình thi cơng nghiệm thu sau thi công xong, phải chuẩn bị số mái che phịng mưa đột ngột q trình thi công - Trước rải cấp phối đá dăm gia cố xi măng phải kiểm tra độ phẳng độ dốc ngang lớp móng phía theo tiêu chuẩn nghiệm thu lớp - Nếu lớp loại thấm nước phải tưới đẫm nước trước rải - Hệ số lu lèn xác định tỷ số dung trọng khô hỗn hợp lúc khỏi máy trộn với dung trọng khơ lớn thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn Hệ số kiểm chứng xác hố thơng qua việc tiến hành rải thử - Phải có ván khn thép tạo bờ vách vệt rải (trừ trường hợp sử dụng máy rải ván khuôn trượt) phải cố định chắn xuống lớp móng Chiều cao ván khn chiều dày chặt lớp cấp phối định rải nhân với hệ số lu lèn - Cả lớp kết cấu cấp phối đá gia cố xi măng theo bề dày phép thi công lần (rải lu lèn lần), không phân thành hai lớp để thi công nhằm tránh xảy tiếp xúc không tốt hai phân lớp, dẫn tới làm giảm khả chịu lực kết cấu Chiều dày tối thiểu thi công lần 72 (sau lu lèn chặt) 12cm chiều dày tối đa (sau lu lèn chặt) 25cm Nếu chiều dày rải lần lớn từ 20-25cm phải ý có đủ lực máy móc thiết bị đáp ứng yêu cầu - Hỗn hợp cấp phối đá dăm gia cố xi măng phải lu lèn độ ẩm tốt với sai số cho phép -1%, đầm nén phải đạt độ chặt K=1,0 theo kết thí nghiệm đầm nén Dùng lu bánh lốp lu rung để lu lèn Nếu dùng lu bánh lốp số lần lu cần thiết khoảng 15-20 lần/điểm Nếu dùng lu rung số lần lu cần thiết khoảng 6-10 lần/điểm Cuối dùng lu bánh sắt lu phẳng (số lần lu lèn cần thiết phải xác hố thơng qua kết rải thử) Việc hoàn thiện bề mặt lớp gia cố phải thực trình lu lèn, gạt phăng chỗ lồi mà không bù phụ vào chỗ lõm, vật liệu sau gạt phăng phải bỏ không dùng lại * Yêu cầu thi công chỗ nối tiếp dọc ngang: + Ván khuôn thép phải đặt cuối vệt rải ca thi công để tạo khe ngừng thi cơng (đặt thẳng góc với vệt rải) + Ở chỗ tiếp vệt rải đoạn lu lèn ca thi công phải xáo xới lại hỗn hợp rải phạm vi 60cm cuối đoạn rải trước trộn thêm 50% khối lượng hỗn hợp chở đến san gạt trước lu tiếp đoạn sau Đặc biệt tăng thêm số lần lu chỗ tiếp giáp + Trước rải tiếp vệt bên cạnh rải tiếp sau khe ngừng thi công phải dỡ ván khuôn thép tưới đẫm nước vách nối tiếp dọc ngang * Yêu cầu bảo dƣỡng: Sau kể từ lu lèn xong (nếu nắng to sau giờ) phải tiến hành phủ kín bề mặt lớp cấp phối đá dăm gia cố xi măng để bảo dưỡng hai cách sau: + Tưới nhũ tương với khối lượng 0,8 - 1,0 lít/m2, nhũ tương phải 73 phủ kín phải quét nhũ tương kín bờ vách chỗ nối tiếp dọc ngang + Hoặc phủ kín 5cm cát bề mặt lớp tưới nước giữ cho cát ẩm liên tục ngày + Ít sau ngày thi công lớp kết cấu phía (sau quét dọn lớp cát bảo dưỡng) Khi cần đảm bảo giao thơng phải xem xét cụ thể cường độ lớp cấp phối đá gia cố xi măng tuổi sau 14 ngày để xác định loại tải trọng xe lớp đó, tốc độ xe chạy không 30km/h * Công tác kiểm tra nghiệm thu: - Kiểm tra hỗn hợp cốt liệu đá trước đưa vào máy trộn: + Kiểm tra thành phần hạt: 500 kiểm tra lần + Kiểm tra độ mài mòn L.A: 2000 kiểm tra lần + Kiểm tra độ cốt liệu: 500 kiểm tra lần + Kiểm tra hàm lượng hạt thoi dẹt: 500 kiểm tra lần - Kiểm tra chất lượng xi măng theo quy định hành, kể quy định vận chuyển bảo quản xi măng - Kiểm tra chất lượng nước đưa vào trộn theo quy đinh hành - Mỗi ca sản xuất phải kiểm tra độ ẩm hỗn hợp cốt liệu để kịp thời điều chỉnh lương nước trộn hỗn hợp Tại trường, ca thi công phải lấy mẫu hỗn hợp trộn chở trường (lấy máy rải hoặc lấy đống xe đổ xuống đường) để thí nghiệm kiểm tra độ ẩm hỗn hợp trước lu lèn theo quy định - Kiểm tra độ chặt sau lu lèn: Cứ đoạn thi công vệt rải phải kiểm tra ỉần sau lu lèn xong lớp hỗn hợp đá gia cố xi măng phương pháp rót cát, kết dung trọng khơ trung bình cùa mẫu thử 74 khơng nhỏ trị số dung trọng khơ lớn thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn Chỉ cho phép sai số độ chặt cục -1% - Kiểm tra cường độ hỗn hợp đá gia cố xi măng trạm trộn trường: 1000 hỗn hợp sản xuất phải lấy mẫu phễu trút trạm trộn để đúc mẫu kiểm tra cường độ chịu nén ép chẻ, cần thiết lấy mẫu để xác định cường độ chịu chịu kéo uốn mô đun đàn hồi - Kiểm tra thời gian thi công từ đổ nước vào máy trộn đến lu lèn, hoàn thiện xong bề mặt lớp đá gia cố xi măng - Công tác kiểm tra nghiệm thu sau thi công: + Khoan mẫu kiểm tra: Cứ 500m dài phần xe chạy xe phải khoan mẫu để kiểm tra cường độ, chiều dày dung trọng khô mẫu Nếu kết có lỗ khoan khơng đạt u cầu quy định lân cận vùng khoan thêm mẫu để kiểm tra đối chứng Sai số cho phép cường độ cục 5% nhỏ so với quy định + Kiểm tra cao độ, kích thước hình học: - Sai số cho phép bề dày : ±5% - Sai số cho phép độ cao bề mặt móng: từ -1cm đến +5cm - Sai số cho phép chiều rộng lớp kết cấu: ±10cm - Sai số cho phép độ dốc ngang : ±0,5% + Kiểm tra độ phẳng thước 3m: khe hở không 5mm, l km kiểm tra tối thiểu vị trí (nằm mặt cắt ngang), vị trí đặt thước kiểm tra xe theo chiều dọc chiều ngang đường 4.2 Đánh giá hiệu kinh tế: - Giá thành sử dụng móng cấp phối đá dăm gia cố XM rẻ, đem lại hiệu kinh tế cao - Móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng có ưu điểm cường độ độ 75 ổn định cao thân cấp phối đá dăm nghiền vừa chèn móc tốt, vừa có độ rỗng nhỏ, lại thêm liên kết xi măng sau thuỷ hoá làm cho hỗn hợp đá trở thành khối tương đối thống Chính nhờ ưu điểm nên sử dụng làm lớp móng đường cấp cao đường cao tốc - Cường độ cao (E = 9000-11000 daN/cm2), có khả chịu nén chịu kéo uốn, ổn định nhiệt nước - Sử dụng loại vật liệu địa phương - Giá thành rẻ, lượng xi măng sử dụng cho 1m3 vật liệu nhỏ (70120 kg/m3) - Có thể giới hóa tồn khâu thi cơng - Độ phẳng cao mặt đường BTXM, bố trí khe biến dạng, độ nhám mặt đường cao thay đổi ẩm ướt - Xét tổng thể, áo đường cấp cao, nhiều xe chạy việc nâng cao yêu cầu đường sử dụng vật liệu CPĐD gia cố xi măng có lợi kinh tế tăng thời gian sử dụng áo đường (có thể gấp đơi: loại mặt đường, nước ngồi dùng 10-12 năm, nước ta 5-6 năm) 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Đánh giá kết nghiên cứu: Trên sở kết nghiên cứu thông qua thí nghiệm xác định tiêu lý vật liệu cấp phối đá dăm có gia cố xi măng rút số kết luận kiến nghị sau: Hỗn hợp cấp phối đá dăm gia cố xi măng sử dụng làm vật liệu lớp móng hay móng cho kết cấu mặt đường cấp cao thay cấp phối đá dăm sử dụng Giảm nhu cầu khối lượng vật liệu đá cung cấp cho công trình địa phương khan đá hay giá thành cấp phối đá cao Mô đun đàn hồi, cường độ chịu nén, cường độ ép chẻ hỗn hợp cấp phối đá dăm gia cố xi măng bảo dưỡng sau 28 ngày có cường độ phụ thuộc tỷ lệ xi măng hỗn hợp Cường độ hỗn hợp cấp phối đá dăm phát triển theo thời gian quan hệ gia tăng cường độ biểu thị dạng hàm logarit Kết thí nghiệm cho thấy ngày đầu cường độ tăng nhanh đạt >65% cường độ 28 ngày tuổi, từ 7-14 ngày cường độ phát triển chậm dần lại, từ 14-28 ngày cường độ tăng Để đáp ứng tiến độ thi cơng cơng trình cho thi công lớp kết cấu bên lớp cấp phối đá dăm gia cố xi măng dải sau ngày (với điều kiện lớp cấp phối đá dăm gia cố xi măng bảo dưỡng sau ngày liên tục) Ngoài cần phải đảm bảo lưu thơng xe phải xem xét cụ thể cường độ lớp cấp phối đá gia cố xi măng sau 14 ngày để xác định loại tải trọng xe tốc độ xe chạy không 30km/h Đối với hỗn hợp cấp phối đá gia cố xi măng trị số mơ đun đàn hồi thí nghiêm thường lớn so với quy trình thiết kế áo đường mềm 22 TCN 211-06 thực tế vật liệu phát sinh khe nứt làm giảm hẳn khả phân bố tải trọng chung chất lượng thi công đảm bảo lúc chế bị mẫu 77 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: Trên sở nghiên cứu, đề tài đưa số liệu nhận xét mang tính định hướng cho việc áp dụng tiêu chuẩn thiết kế thi công kết cấu mặt đường có sử dụng cấp phối đá dăm gia cố xi măng Kết mà đề tài đạt góp phần kích thích hồn thiện thơng số cường độ tính tốn thiết kế thi cơng kết cấu áo đường có sử dụng cấp phối đá dăm gia cố xi măng Kiến nghị: Những tồn hƣớng nghiên cứu tiếp đề tài: * Những tồn tại: - Đề tài thực phần nghiên cứu điều kiện thí nghiệm phịng mà chưa có điều kiện kiểm chứng thực tế cơng trình thi cơng để hiệu chỉnh kết thí nghiệm phịng - Thời gian hạn chế nên khơng thí nghiệm tiêu cường độ chịu kéo uốn cấp phối đá dăm gia cố xi măng để có sở so sánh với tiêu cường độ chịu ép chẻ Qua xác định hệ số quy đổi từ cường độ chịu ép chẻ sang cường độ chịu kéo uốn - Chưa xem xét kỹ cách chi tiết hình thành cường độ cấp phối đá dăm gia cố xi măng theo thời gian 28 ngày tuổi Nhằm tạo sở cho việc tổ chức thi công đạt hiệu kinh tế tiến độ - Chưa nghiên cứu nhiều loại vật liệu đá mà nghiên cứu mỏ vật liệu Hƣớng nghiên cứu tiếp: - Tiến hành thí nghiệm ngồi trường để lấy số liệu thực tế so sánh với số liệu thí nghiệm phịng nhằm đưa giá trị dùng tính tốn thiết kết cấu áo đường - Nghiên cứu thí nghiệm thêm tiêu Rku ứng với tỷ lệ xi măng khác với giá tri cường độ chịu ép chẻ nhằm đưa hệ số chuyển đổi hợp lý 78 - Theo dõi trình diễn tiến hình thành cường độ cấp phối đá dăm gia cố xi măng ngày tuổi khác với thời gian kéo dài lên đến 90 ngày - Mở rộng phạm vi nghiên cứu xác định tất tiêu lý cấp phối đá dăm (cấp phối đá dăm loại loại 2) có gia cố xi măng cho mỏ vật liệu tỉnh miền Tây Nam Bộ ứng với loại xi măng gia cố khác - Trên sở yêu cầu lớp vật liệu kết cấu áo đường ô tô, phân tích đánh giá tồn vấn đề vật liệu Quy trình thi cơng nghiệm thu lớp cấp phối đá (sỏi cuội) gia cố xi măng kết cấu áo đường ô tô (22 TCN 245-98), kết hợp với liệu TCVN chuyển đổi từ TCN tương ứng, đề xuất Tiêu chuẩn vật liệu đá từ cấp phối đá dăm cà cấp phối thiên nhiên cho TCVN 8858:2011 thay 22 TCN 245-98 - Nghiên cứu cập nhật thiết bị cơng nghệ từ nước ngồi kết hợp với điều kiện có Việt Nam, lựa chọn cơng nghệ thi công hợp lý lớp cấp phôi đá dăm gia cố xi măng công nghệ thi công trạm trộn thi công trường 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Văn Bách (2010), Công nghệ gia cố vật liệu rời, NXB Giao thông Vận tải, Hà Nội Lê Văn Bách (2010), Công nghệ xây dựng mặt đường ô tô, NXB Giao thông Vận tải, Hà Nội Bộ Giao thông vận tải (2006), Áo đường mềm – Các yêu cầu dẫn thiết kế 22TCN 211-06 Bộ Giao thông vận tải (2006), Quy trình đầm nén đất, đá dăm phịng thí nghiệm 22TCN 333-06 Bộ Xây dựng (2009), Xi măng poóclăng hỗn hợp – Yêu cầu kỹ thuật TCVN 6260-2009 Bộ Giao thông vận tải (2011), Móng cấp phối đá dăm cấp phối thiên nhiên gia cố xi măng kết cấu áo đường ô tô – Thi công nghiệm thu TCVN 8858-2011 Bộ Giao thơng vận tải (2011), Lớp móng cấp phối đá dăm kết cấu áo đường ô tô – Vật liệu, thi công nghiệm thu TCVN 8859-2011 Bộ Giao thơng vận tải (2011), Quy trình thí nghiệm xác định cường độ kéo ép chẻ vật liệu hạt liên kết chất kết dính TCVN 8862-2011 Các tài liệu khác có liên quan