Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu bê tông nhựa nhám cao có cỡ hạt lớn nhất danh định 19MM cho đường cao tốc trong điều kiện phía nam

Các mẫu thí nghiệm được chế tạo tại hàm lượng nhựa tối ưu đã xác định để thực hiện các thí nghiệm so sánh, đánh giá chất lượng của bê tông nhựa nhám cao có cỡ hạt lớn nhất danh định thay

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÂM THÀNH QUÝ

NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG NHỰA NHÁM CAO CÓ CỠ HẠT LỚN NHẤT DANH ĐỊNH 19MM CHO ĐƯỜNG CAO TỐC

TRONG ĐIỀU KIỆN PHÍA NAM

Chuyên ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG Mã số ngành: 60580205

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, năm 2018

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Mạnh Tuấn

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Lê Anh Tuấn

3 Phản biện 1: TS Lê Văn Phúc

4 Phản biện 2: TS Lê Anh Tuấn

5 Uỷ viên: PGS TS Nguyễn Văn Chánh

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRUỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

TS Lê Bá Khánh TS Lê Anh Tuấn

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Lâm Thành Quý MSHV: 13011267 Ngày, tháng, năm sinh: 14/08/1989 Nơi sinh: Tp.HCM Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Giao Thông Mã số: 60580205

I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG NHỰA NHÁM CAO CÓ CỠ HẠTLỚN NHẤT DANH ĐỊNH 19MM CHO ĐƯỜNG CAO TỐC TRONG ĐIỀU KIỆN PHÍA NAM

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1 Tổng quan về bê tông nhựa nhám cao trên thế giới và Việt Nam.2 Thiết kế cấp phối bê tông nhựa nhám cao có cỡ hạt lớn nhất danh định

19mm.3 So sánh, đánh giá chất lượng của bê tông nhựa nhám cao có cỡ hạt lớn nhất

danh định thay đổi 19mm, 12.5mm và 9.5mm thông qua các thí nghiệm độổn định Marshall, thí nghiệm Cantabro, thí nghiệm xác định cường độ chịukéo gián tiếp, thí nghiệm mô đun đàn hồi, thí nghiệm độ nhám bằng con lắcAnh và rót cát, thí nghiệm hệ số thấm

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/07/2017.IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/12/2017.V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Nguyễn Mạnh Tuấn

Tp HCM, ngày 03 tháng 12 năm 2017

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

TS Lê Anh Tuấn

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn thầy TS NGUYỄN MẠNH TUẤN đã hướng dẫn em hoàn thành luận văn này Thầy đã tận tình hướng dẫn, hỗ trợ nhiều tài liệu, hướng dẫn thí nghiệm cho em trong quá trình học tập và nghiên cứu

Xin cảm ơn gia đình đã luôn ủng hộ, khuyến khích tạo động lực cho con để có thể hoàn thành luận văn này nói riêng và trong cuộc sống nói chung

Em cũng xin gửi lời cám ơn đến quý Thầy, Cô trong Bộ Môn Cầu đường – Khoa Kỹ thuật xây dựng, trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã giành thời gian quý báu dẫn dắt, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý giá cũng như đã tạo điều kiện tốt nhất trong thời gian học cũng như hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến các bạn bè trong quá trình học tại trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh đã hỗ trợ, giúp đỡ cho tôi trong toàn bộ quá trình làm luận văn

Tuy vậy, với những hạn chế về thời gian thực hiện cũng như năng lực có hạn của bản thân, chắc chắn luận văn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong được sự đóng góp ý kiến từ quý Thầy, Cô, đồng nghiệp và bạn bè để luận văn thêm hoàn thiện và có đóng góp vào thực tiễn

Trân trọng cám ơn

TP Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 12 năm 2017

Tác giả luận văn

Lâm Thành Quý

TÓM TẮT LUẬN VĂN

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG NHỰA NHÁM CAO CÓ CỠ HẠT LỚN NHẤT DANH ĐỊNH 19MM CHO ĐƯỜNG CAO TỐC TRONG ĐIỀU KIỆN PHÍA NAM

Nghiên cứu đánh giá khả năng làm việc của bê tông nhựa nhám cao có cỡ hạt lớn nhất danh định 19mm Mục tiêu của đề tài hướng đến việc thiết kế một cấp phối bê tông nhựa có độ nhám cao, độ rỗng dư lớn và chịu lực tốt

Trong nghiên cứu này các mẫu bê tông nhựa được chế bị theo phương pháp Marshall và được đánh giá các chỉ tiêu cơ lý tuân theo 22 TCN 345-06 Các mẫu thí nghiệm được chế tạo tại hàm lượng nhựa tối ưu đã xác định để thực hiện các thí nghiệm so sánh, đánh giá chất lượng của bê tông nhựa nhám cao có cỡ hạt lớn nhất danh định thay đổi 19mm, 12.5mm và 9.5mm thông qua các thí nghiệm độ ổn định Marshall, thí nghiệm Cantabro, thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo gián tiếp, thí nghiệm mô đun đàn hồi, thí nghiệm độ nhám bằng con lắc Anh và rót cát, thí nghiệm hệ số thấm…

Cấp phối 19mm có những ưu điểm vượt trội hơn cấp phối còn lại như là về độ ổn định Marshall, cường độ chịu nén gián tiếp Tuy nhiên, độ nhám mặt đường của cấp phối 12.5mm là tốt nhất so với cấp phối 19mm và 9.5mm

ABSTRACT THESIS TITLE: RESEARCH ON FRICTION COURSES ASPHALTIC CONCRETE HAVE DMAX = 19MM FOR HIGHTWAY IN THE SOUTH OF VIET NAM

The research focus on evaluating the performance of the open – graded friction course whose the maximum sieve size is 19mm The objective of this study is creating an asphalt concrete which has high friction on surface, high air void contents and high strength

In this study, asphalt concrete was prepared by Marshall method and evaluated for mechanical properties according to 22 TCN 345-06 The samples were prepared at the optimum asphalt content determined for comparative experiments, evaluating the quality of the open – graded friction course having the nominal maximum aggregate size (NMAS) of 19mm, 12.5mm and 9.5mm by using Marshall stability tests, Cantabro abrasion tests, indirect tensile strength tests, resilient modulus, British pendulum tester, sand path test and permeability coefficient test

The 19mm NMAS grade has advantages over the other based on Marshall stability, the indirect strength However, the surface friction of the NMAS 12.5mm is best in comparing to the NMAS 19mm and 9.5 mm

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ kỹ thuật “NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG NHỰA NHÁM CAO CÓ CỠ HẠT LỚN NHẤT DANH ĐỊNH 19MM CHO ĐƯỜNG CAO TỐC TRONG ĐIỀU KIỆN PHÍA NAM” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi với sự hướng dẫn, dẫn dắt của thầy TS Nguyễn Mạnh Tuấn Các số liệu trong nghiên cứu là trung thực Việc tham khảo tài liệu (nếu có) đều được trích dẫn theo đúng quy định

Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về nội dung của luận văn này

TP.HCM, ngày 03 tháng 12 năm 2017

LÂM THÀNH QUÝ Chuyên ngành : Kỹ Thuật Xây Dựng Công Giao Thông Trường Đại Học Bách Khoa TP HCM

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 1

MỞ ĐẦU 1

-1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

-1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 3

-1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3

-1.4 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 4

-1.5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 4

CHƯƠNG 2 6

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 6

-2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÊ TÔNG NHỰA TẠO NHÁM 6

-2.1.1 Khái quát 6

-2.1.2 Yêu cầu vật liệu 6

-2.1.3 Ưu điểm của vật liệu bê tông nhựa tạo nhám 7

-2.2 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG NHỰA TẠO NHÁM 8

-2.2.1 Trên thế giới 8

-2.2.2 Việt Nam 14

CHƯƠNG 3 19

THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG NHỰA NHÁM CAO 19

-3.1 ĐƯỜNG CONG CẤP PHỐI THIẾT KẾ 19

-3.2 LỰA CHỌN VẬT LIỆU CHO THIẾT KẾ HỖN HỢP 20

-3.3 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA NHÁM CAO THEO PHƯƠNG PHÁP MARSHALL - 26 -

3.3.1 Trang thiết bị thí nghiệm 26

-3.3.2 Trình tự thiết kế hỗn hợp theo phương pháp Marshall 27

-3.3.3 Chuẩn bị mẫu hỗn hợp cốt liệu để đúc mẫu Marshall 28

-3.3.4 Trộn cốt liệu với nhựa đường, đầm mẫu Marshall 29

-3.3.5 Thí nghiệm và tính toán các chỉ tiêu đặc tính thể tích của hỗn hợp BTN- 30 -3.3.6 Thí nghiệm xác định độ ổn định, độ dẻo của các mẫu Marshall - 31 -

3.3.7 Lựa chọn hàm lượng nhựa tối ưu 31

CHƯƠNG 4 34

-SO SÁNH ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CÁC LOẠI CẤP PHỐI BÊ TÔNG NHỰA NHÁM CAO - 34 -

4.1 THÍ NGHIỆM MÔ ĐUN ĐÀN HỒI VẬT LIỆU 36

-4.2 THÍ NGHIỆM CƯỜNG ĐỘ CHỊU KÉO GIÁN TIẾP (ÉP CHẺ) 39

-4.3 THÍ NGHIỆM ỔN ĐỊNH MARSHALL 42

-4.4 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HỆ SỐ THẤM 47

-4.5 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ MÀI MÒN CANTABRO 49

-4.6 THÍ NGHIỆM ĐỘ NHÁM MẶT ĐƯỜNG BẰNG CON LẮC ANH 51

Bảng 3 1: Bảng tổng hợp thành phần cấp phối nghiên cứu 19

Bảng 3 2: Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho đá dăm [4] 21

Bảng 3 3: Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho cốt liệu mịn [4] 21

Bảng 3 4: Các chỉ tiêu nhựa đường sử dụng trong nghiên cứu 23

Bảng 3 5: Thành phần hạt quy định của bột khoáng [4] 24

Bảng 3 6: Bảng tổng hợp kết quả khối lượng riêng hỗn hợp cốt liệu 26

Bảng 3 7: Kết quả lựa chọn hàm lượng nhựa tối ưu của các hỗn hợp 33

Bảng 4 1: Cấp phối đề xuất so sánh 35

Bảng 4 2: Thành phần cốt liệu cấp phối nghiên cứu và đối chứng 35

Bảng 4 3: Bảng hiệu chỉnh lại kết quả đo theo nhiệt độ mặt mẫu thí nghiệm 57

-Bảng 4 4: Kết quả đo độ nhám bằng thiết bị con lắc xách tay (SRT) của BTNNC19 - 57 -

Bảng 4 5: Kết quả đo độ nhám bằng thiết bị con lắc xách tay (SRT) của BTNNC12.5 - 58 -

Bảng 4 6: Kết quả đo độ nhám bằng thiết bị con lắc xách tay (SRT) của BTNNC9.5 - 59 -

Bảng 4 7: Tiêu chí đánh giá độ nhám (chiều sâu cấu trúc vĩ mô trung bình) của mặt đường bằng phương pháp rắc cát [30] - 66 -

Bảng 4 8: Bảng số liệu kết quả thí nghiệm rắc cát 67

Bảng 4 9: Bảng tổng hợp so sánh chỉ tiêu cơ lý của các cấp phối 68

-DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1: Đường cao tốc TP.HCM - Long Thành - Dầu Giây đoạn qua tỉnh Đồng

Nai [2] 1

Hình 1 2: Sơ đồ mạng lưới đường cao tốc tại Việt Nam [3] 2

Hình 1 3: Sơ đồ nghiên cứu của luận văn 5

Hình 2 1: Cấu trúc của hỗn hợp OGFC [12] 6

Hình 2 2: Cấu trúc bề mặt bê tông nhựa chặt và bê tông nhựa cấp phối hở [12] 7 Hình 2 3: Tình hình sử dụng OGFC của các bang ở Mỹ [14] - 9 -

Hình 2 4: Sơ đồ các bang tại Mỹ [15] 9

Hình 2 5: Thành phần cấp phối OGFC tại bang Oregon – Mỹ [14] 11

Hình 2 6: Biểu đồ đường cong cấp các bang ở Mỹ (3/4 in – 20mm) [14] 11

Hình 2 7: Thành phần cấp phối OGFC tại Anh quốc(1 in 25mm) [14] 13

Hình 2 8: Thành phần cấp phối OGFC tại nước (3/4 in – 20mm) [14] 13

Hình 3 1: Các đường cong cấp phối nghiên cứu và cấp phối chọn 20

Hình 3 2: Máy sàng cốt liệu và cốt liệu sau khi sàng 22

Hình 3 3: Nhựa đường Polime và tủ sấy nhựa đường 23

Hình 3 4: Bột khoáng 24

Hình 3 5: Cân mẫu thí nghiệm xác định khối lượng riêng của cốt liệu lớn 25

Hình 3 6: Thí nghiệm xác định khối lượng riêng của cốt liệu mịn 25

Hình 3 7: Một số dụng cụ và thiết bị đúc mẫu Marshall 27

Hình 3 8: Công tác sấy cốt liệu, khuôn đúc và nhựa đường 28

Hình 3 9: Cân cốt liệu và trộn cốt liệu với nhựa 29

Hình 3 10: Mẫu bê tông nhựa sau khi đầm 30

-Hình 3 11: Mẫu ngâm ở 60oC trong khoảng 40 phút sau đó nén mẫu 31

-Hình 3 12: : Các biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng nhựa và các chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa nhám cao - 32 -

Hình 4 1: So sánh đường cong cấp phối của BTNNC19, BTNNC12.5 và BTNNC9.5 - 36 -

Hình 4 2: Thiết bị tạo mẫu mô đun đàn hồi 37

-Hình 4 3: Bảo dưỡng mẫu ở nhiệt độ 15 oC, 30 oC trong tủ làm mát - 37 -

Hình 4 4: Gia tải đo chuyển vị xác định Modun đàn hồi 38

-Hình 4 5: Kết quả thi nghiệm mô đun đàn hồi của các cấp phối ở 15oC, 30oC 38

-Hình 4 6: Bảo dưỡng mẫu ở 25oC sau đó tiến hành ép chẻ 41

Hình 4 7: Mẫu BTNNC sau khi ép chẻ 41

Hình 4 8: Kết quả thí nghiệm ép chẻ của các cấp phối 42

Hình 4 9: Quá trình chuẩn bị mẫu thí nghiệm Marshall 44

Hình 4 10: Kiểm tra kích thước và cân nặng mẫu Marshall 44

Hình 4 11: Thiết bị thí nghiệm nén mẫu Marshall 45

Hình 4 12: Mẫu BTNNC trước và sau khi nén Marshall 45

Hình 4 13: Kết quả thí nghiệm độ ổn định Marshall của các cấp phối 45

Hình 4 14: Kết quả thí nghiệm độ dẻo Marshall của các cấp phối 46

Hình 4 15: Kết quả thí nghiệm độ rỗng còn dư của các cấp phối 46

Hình 4 16: Thiết bị thí nghiệm xác định hệ số thấm 48

Hình 4 17: Kết quả thí nghiệm hệ số thấm của các cấp phối 49

Hình 4 18: Thiết bị thí nghiệm Cantabro 50

Hình 4 19: Mẫu BTNNC trước và sau khi thí nghiệm Cantabro 51

Hình 4 20: Kết quả thí nghiệm Cantabro của các cấp phối 51

Hình 4 21: Cấu tạo Thiết bị con lắc Anh [29] 53

Hình 4 22: Con lắc Anh 54

Hình 4 23: Mẫu thí nghiệm độ nhám bằng con lắc Anh 57

Hình 4 24: Một số thao tác trong quá trình thí nghiệm con lắc Anh 57

Hình 4 25: Kết quả thí nghiệm độ nhám (SRT) của các cấp phối 60

Hình 4 26: Bàn xoa cát [30] 61

Hình 4 27: Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm rắc cát 62

Hình 4 28: Thực hiện xoa cát từ trong ra ngoài theo hình xoắn ốc 63

Hình 4 29: Mẫu thí nghiệm trước và sau thực hiện rắc cát 66

Hình 4 30: Biểu đồ kết quả thí nghiệm rắc cát 67

-CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Để tạo tiền đề để phát triển kinh tế xã hội và công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước; đầu tư cơ sở hạ tầng giao thông, đặc biệt đường tốc độ cao, đường cao tốc là một trong những nhiệm vụ quan trọng, cần thiết và cấp bách

Theo quy hoạch đến năm 2030, mạng lưới đường cao tốc sẽ phủ khắp cả nước gồm 21 tuyến với chiều dài khoảng 6.411 km [1]:

 Tuyến cao tốc Bắc - Nam được quy hoạch 2 tuyến với tổng chiều dài khoảng 3.083 km gồm: Tuyến cao tốc Bắc - Nam phía Đông, tổng chiều dài 1.814 km Tuyến cao tốc Bắc - Nam phía Tây, tổng chiều dài là 1.269 km

 Hệ thống đường cao tốc khu vực phía Bắc gồm 14 tuyến cao tốc hướng tâm kết nối với Thủ đô Hà Nội với tổng chiều dài 1.368 km

 Hệ thống đường cao tốc khu vực miền Trung và Tây Nguyên gồm 3 tuyến với tổng chiều dài 264 km

 Hệ thống đường cao tốc khu vực phía Nam gồm 7 tuyến với tổng chiều dài 983 km

Hình 1 1: Đường cao tốc TP.HCM - Long Thành - Dầu Giây đoạn qua tỉnh Đồng

Nai [2]

Hình 1 2: Sơ đồ mạng lưới đường cao tốc tại Việt Nam [3]

Có thể thấy nhu cầu xây dựng đường cao tốc trong tương lai ở nước ta là rất lớn Do đó, cần có nhiều giải pháp công nghệ xây dựng đường đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật, kinh tế, phù hợp với điều kiện Việt Nam Đường cao tốc cho phép xe chạy với tốc độ cao trên 80km/h Với tốc độ như vậy thì mặt đường yêu cầu phải đảm bảo an toàn xe chạy và đạt chất lượng khai thác: độ nhám cao, độ ráo nước, cường độ mặt đường…

Tại các nước phát triển, người ta xây dựng lớp phủ mặt đường cao tốc bằng bê tông nhựa rỗng có độ nhám cao, lớp vật liệu này yêu cầu phải được thiết kế, chế tạo, thi công bằng công nghệ đặc biệt, đắt tiền

Ở Việt Nam, lớp phủ bê tông nhựa tạo nhám đã được áp dụng trên một số đường cao tốc Tuy nhiên, theo 22TCN-345-06 [4], quy trình công nghệ thi công và nghiệm thu lớp phủ mỏng bê tông nhựa có độ nhám cao, lớp phủ này không tính toán trong kết cấu áo đường và chỉ áp dụng với cỡ hạt lớn nhất danh định dưới 12.5mm

Như vậy, liệu với lớp bê tông nhựa tạo nhám có đường kính cỡ hạt lớn nhất danh định 19mm thì có gì khác biệt ? Nó có thể đảm bảo được độ nhám cao, độ rỗng thoát nước tốt hơn lớp bê tông nhựa tạo nhám thông thường? và đóng vai trò như thế nào trong tính toán kết cấu áo đường Đề tài luận án “Nghiên cứu bê tông nhựa nhám cao có cỡ hạt lớn nhất danh định 19mm cho đường cao tốc trong điều kiện phía Nam” chính là nhằm tìm câu trả lời trên

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Đề tài hướng đến việc đánh giá khả năng ứng dụng của bê tông nhựa nhám cao có đường kính cỡ hạt lớn nhất danh định 19mm; đánh giá khả năng làm việc của bê tông nhựa nhám cao này so với bê tông nhựa nhám cao thông thường có cỡ hạt lớn nhất danh định dưới 12.5mm; xem xét khả năng chịu lực của lớp phủ bê tông nhựa nhám cao nghiên cứu Thông qua đó có thể đề xuất giải pháp khai thác sử dụng bê tông nhựa nhám cao vào thực tiễn

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu trong luận văn này tập trung vào 2 vấn đề chính: vấn đề thứ nhất là nghiên cứu, chế tạo cấp phối bê tông nhựa nhám cao có cỡ hạt lớn nhất

danh định 19mm; vấn đề thứ 2 là so sánh, đánh giá khả năng làm việc của bê tông nhựa nhám cao này

Phạm vi nghiên cứu trong luận văn tập trung vào nghiên cứu tổng quan về cấp phối bê tông nhựa nhám cao ở Việt Nam và trên thế giới, cấp phối bê tông nhựa nhám cao trong nghiên cứu có cỡ hạt lớn nhất danh định 19mm, các mẫu thực hiện trong nghiên cứu được chế tạo, thí nghiệm đánh giá tuân theo tiêu chuẩn TCVN 22TCN 345-06

Phương pháp nghiên cứu thực hiện trong đề tài là sử dụng lý thuyết kết hợp với thực nghiệm bao gồm nghiên cứu các tính chất kỹ thuật của vật liệu bê tông nhựa, thực hiện các thí nghiệm trong phòng tại phòng thí nghiệm bê tông nhựa thuộc đại học bách khoa thành phố Hồ Chí Minh

1.4 Ý nghĩa của đề tài

Từ kết quả thí nghiệm trong nghiên cứu đưa ra được các yêu cầu kỹ thuật đặc trưng vật liệu và quy định kỹ thuật cho vật liệu bê tông nhựa nhám cao có cỡ hạt lớn nhất danh định 19mm Nghiên cứu này là giai đoạn thực nghiệm đánh giá chất lượng bê tông nhựa nhám cao có cỡ hạt lớn nhất danh định 19mm, đưa ra hàm lượng nhựa tối ưu trước khi đưa ra áp dụng ngoài hiện trường Qua quá trình thí nghiệm, một số kết quả ban đầu đánh giá được tính ứng dụng và làm tiền đề cho quá trình nghiên cứu bền vững sau này, mang lại hiệu quả kinh tế và phù hợp điều kiện thực tiễn Việt Nam

1.5 Nội dung nghiên cứu

Cấu trúc luận văn gồm các chương sau:

 Chương 1: Mở đầu

 Chương 2: Tổng quan

 Chương 3: Thiết kế cấp phối bê tông nhựa hở tạo nhám Dmax=19mm

 Chương 4: So sánh đánh giá chất lượng các loại cấp phối bê tông nhựa tạo nhám

 Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Nội dung nghiên cứu được thực hiện theo sơ đồ sau:

Hình 1 3: Sơ đồ nghiên cứu của luận văn

Nghiên cứu bê tông nhựa nhám cao có cỡ hạt lớn nhất danh

định 19mm cho đường cao tốc trong điều kiện phía Nam

NHIỆM VỤ 1: Tổng quan về bê tông nhựa nhám cao

NHIỆM VỤ 2: Thiết kế cấp phối bê tông nhựa nhám cao

NHIỆM VỤ 3: Đánh giá chất lượng của hỗn hợp bê tông nhựa nhám cao nghiên cứu thông qua một số thí nghiệm trong phòng như thí nghiệm xác định độ ổn định Marshall, mô đun đàn hồi, cường độ ép chẻ, hệ số thấm, độ mài mòn Cantabro, độ nhám

+ Thí nghiệm độ ổn định Marshall [TCVN 8820-2011]

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu chung về bê tông nhựa tạo nhám

2.1.1 Khái quát

Bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở trên thế giới được gọi tên với những thuật ngữ khác nhau như: Porous Asphalt (PA), Porous Friction Course (PFC), Open Graded Asphalt Concrete (OGAC), Open Graded Friction Course (OGFC), Porous European Mix (PEMs) [5],[6],[7],[8],[9]

Tên gọi bê tông nhựa nhám cao ở Việt Nam theo 22TCN345-06: Bê tông nhựa nhám cao (BTNNC)

Bê tông nhựa cấp phối hở (Open Graded) thường có độ rỗng dư cao, được chế

tạo từ cốt liệu có chất lượng tốt và nhựa đường cải thiện để sản xuất vật liệu bê tông nhựa có độ nhám cao, tăng sức kháng trượt, giảm ồn [10]

Về cấu tạo, lớp mặt bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở rải trên lớp bê tông nhựa chặt được áp dụng khá phổ biến trên thế giới; do độ rỗng của lớp bê tông nhựa cấp phối hở lớn nên nước mưa sẽ nhanh chóng thấm qua lớp bê tông nhựa cấp phối hở xuống lớp bê tông nhựa chặt bên dưới và chảy ra hệ thống thoát nước hai bên mà không bị đọng thành màng nước

2.1.2 Yêu cầu vật liệu

2.1.2.1 Cốt liệu

Bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở (Open Graded Friction Courses Asphalt) là loại cấu trúc khung dạng vĩ mô, hỗn hợp bao gồm các hạt cốt liệu lớn đồng dạng, có một ít hoặc không có hạt cốt liệu nhỏ và bột khoáng

Hình 2 1: Cấu trúc của hỗn hợp OGFC [12]

Thành phần vật liệu của bê tông nhựa cấp phối hở và bê tông nhựa chặt (BTNC) giống nhau gồm: cốt liệu hạt thô, cốt liệu mịn, chất liên kết và bột khoáng Tuy nhiên hàm lượng cốt liệu có sự khác nhau; vật liệu BTNNC có hàm lượng hạt mịn ít hơn nhiều so với BTNC, với mục đích là tạo độ rỗng dư trong vật liệu cao hơn so với vật liệu BTN thông thường, đáp ứng đặc tính nhám và thoát nước mà vật liệu mặt đường BTNC chưa giải quyết được

Hình 2 2: Cấu trúc bề mặt bê tông nhựa chặt và bê tông nhựa cấp phối hở [12]

2.1.2.2 Chất liên kết

Khi thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa lớp tạo nhám, chất liên kết thông thường sử dụng là nhựa cải tiến, việc sử dụng nhựa này nhằm cải thiện đặc tính biến dạng và độ bền của BTN khi sử dụng nơi có nhiệt độ, độ ẩm thay đổi bất thường

Hiện nay, nhựa cải tiến phổ biến nhất là loại nhựa polime nhiệt dẻo hay cao su dẻo nhiệt Các polime dẻo nhiệt hay cao su dẻo nhiệt khi được trộn với nhựa ở nhiệt độ thích hợp, chúng sẽ làm tăng liên kết với nhựa và tăng độ nhớt của nhựa Độ nhớt nhựa và chiều dày màng nhựa ảnh hưởng nhiều đến độ bền của vật liệu, do vậy việc sử dụng nhựa cải tiến cho vật liệu sẽ hạn chế tối đa hiện tượng chảy nhựa, làm gia tăng liên kết trong vật liệu, giảm thiểu những hư hỏng do tác động nhiệt độ, độ ẩm môi trường mà nhựa thông thường khó có thể kiểm soát được

2.1.3 Ưu điểm của vật liệu bê tông nhựa tạo nhám

 Giảm sự bắn nước và bụi nước, trượt trên mặt đường ẩm ướt: Nước trên bề mặt có thể dễ dàng chảy xuyên qua lớp bê tông nhựa lớp tạo nhám do cấu

trúc rỗng bên trong vật liệu tạo các kênh thoát nước Khi xe chạy trên mặt đường sử dụng vật liệu bê tông nhựa có độ rỗng lớn, khả năng quan sát tầm nhìn, tâm lý an tâm cho người lái xe khi trời mưa tốt hơn

 Giảm sự phản chiếu ánh sáng và độ chói đèn pha: Bê tông nhựa tạo nhám có độ rỗng lớn đóng vai trò như một lớp thoát nước, cho phép nước thấm qua vật liệu, do vậy ánh sáng phản chiếu và độ chói đèn về đêm (là những yếu tố nguy hiểm cho người lái xe) sẽ giảm đáng kể so với mặt đường bê tông nhựa chặt khi trời mưa, ngoài ra dấu hiệu sơn phân làn trên đường, mép vỉa hè cũng được hiển thị rõ ràng hơn, làm tăng mức an toàn xe chạy

 Giảm tiếng ồn khi xe chạy

 Tăng sức kháng trượt mặt đường: Tăng sức chống trượt trên bề mặt khi thời tiết ẩm ướt là ưu điểm của vật liệu bê tông nhựa cấp phối hở tạo nhám Kết quả nghiên cứu cũng chỉ rõ trong điều kiện mặt đường ẩm ướt thì vật liệu bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở sẽ phát huy sức kháng trượt bề mặt của nó

2.2 Tổng quan về bê tông nhựa tạo nhám 2.2.1 Trên thế giới

Bê tông nhựa cấp phối hở có độ nhám cao (Open Graded Friction Course - OGFC) là một lớp phủ mỏng trên lớp bê tông nhựa truyền thống, được sử dụng rộng rãi tại các bang của Mỹ vào những năm 1970 Nhật cũng như các nước châu âu cũng sử dụng OGFC trên đường của họ (Kandhal 2002 [7])

Nước Mỹ:

California là bang đầu tiên sử dụng OGFC tại Mỹ với cỡ hạt danh định nhỏ, tăng hàm lượng nhựa nhiều hơn so với cấp phối truyền thống Cấp phối đã cải thiện được tiếng ồn, tăng cường độ và chất lượng lái xe [7] Các bang như Georgia, Texas và Oregon đã cải tiến, nghiên cứu OGFC, sử dụng nhựa polime, tăng hàm lượng nhựa và độ rỗng dư, độ cứng thành phần cốt liệu….tạo ra lớp phủ dày và bền hơn.[13]

Năm 1998, một cuộc khảo sát tổng thể tại các sở giao thông trong nước Mỹ được thực hiện bởi Trung tâm công nghệ nhựa đường (NCAT), đánh giá việc sử dụng, hiệu suất, thiết kế và công nghệ xây dựng OGFCs

Hình 2 3: Tình hình sử dụng OGFC của các bang ở Mỹ [14]

Hình 2 4: Sơ đồ các bang tại Mỹ [15]

Bảng 2 1: Tổng hợp thành phần đường cấp phối bê tông nhựa nhám cao tại Mỹ

Hình 2 5: Thành phần cấp phối OGFC tại bang Oregon – Mỹ [14] OGFC được sử dụng rộng rãi tại Washington, California, Nevada…với chiều dày 20mm (3/4 in)

Hình 2 6: Biểu đồ đường cong cấp các bang ở Mỹ (3/4 in – 20mm) [14] Tại Châu Âu, lớp phủ tương tự OGFC tại Mỹ thường được gọi là Porous European Mixes (PEMs) Có độ rỗng dư từ 18 – 22%, cao hơn so với OGFC của

Mỹ thường là 15% Nước Pháp bắt đầu sử dụng PEMs vào năm 1976 Hà Lan sử dụng PEMs vào những năm 1980 [13]

Bảng 2 2: Tổng hợp thành phần đường cấp phối bê tông nhựa nhám cao tại các

nước [16] Cỡ

9.5 - - - - - - - - - - 25 65 6.3 20 30 40 55 - - - - - - - -

4.75 - - - - - - - - - - 10 15

2.5 - - - - 10 18 10 22 - - - - 2.36 - - - - - - - - - - 8 15

Hình 2 7: Thành phần cấp phối OGFC tại Anh quốc(1 in - 25mm) [14]

Hình 2 8: Thành phần cấp phối OGFC tại nước (3/4 in – 20mm) [14]

dư: tối đa 10% Cỡ hạt lớn nhất 10mm, 20mm, BTN có phụ gia polymer, atphan sạch + MC)

Năm 1989, thử nghiệm đầu tiên cho mặt đường BTN rỗng do công ty đường cao tốc công cộng Nhật Bản tiến hành trên đường cao tốc Tohoku tại Koriyama (Độ rỗng còn dư: tối đa 15% Cỡ hạt lớn nhất 13mm, 20mm, sử dụng bộ điều chỉnh: EEA, MC)

1991, bắt đầu nghiên cứu và phát triển về nhựa đường có độ nhám cao sử dụng BTN rỗng Bắt đầu thử nghiệm mặt đường bằng BTN rỗng trên đường quốc lộ và địa phương

BTNNC gần đây cũng dựa trên tiêu chuẩn này Sau đây nghiên cứu xin giới thiệu sơ lược về cấp phối BTNNC sử dụng trên 2 tuyến cao tốc nêu trên và cấp phối nghiên cứu trong luận án Tiến sĩ của Tiến sĩ Nguyễn Phước Minh và luận văn Thạc sỹ của Thạc sỹ Nguyễn Tấn Bá

Bê tông nhựa nhám cao theo 22TCN 345-06 [4]:

Bê tông nhựa nhám cao (BTNNC) theo tiêu chuẩn 22TCN 345-06 đã được áp dụng cho tuyến cao tốc TP Hồ Chí Minh – Long Thành – Dầu Dây, loại BTN này có chiều dày từ 2÷3 cm, áp dụng cho đường cao tốc, đường ô tô cấp cao (tốc độ thiết kế từ 80km/h trở lên), các đoạn đường qua địa hình khó khăn nguy hiểm (đường vòng quanh co, đoạn có dốc dọc > 5% với chiều dài dốc > 100m ) nhằm cải thiện độ nhám và sức kháng trượt mặt đường Thành phần cấp phối như sau:

Bảng 2 4: Thành phần cấp phối cốt liệu của BTNNC theo 22TCN 345-06 [4]

Bê tông nhựa lớp tạo nhám theo công nghệ Novachip

Lớp phủ mỏng dùng công nghệ Novachip làm lớp tạo nhám trên tuyến cao tốc Sài Gòn – Trung Lương (Tiền Giang), chiều dày lớp Novachip từ 1,25 ÷ 2,5cm, lớp vật liệu này không tính vào chịu lực của kết cấu áo đường [18] Thành phần cấp phối cho lớp Novachip như sau

Bảng 2 5: Thành phần cấp phối cốt liệu của BTN Novachip [18] Kích cỡ mắc sàng

vuông (mm)

Lượng lọt sàng (% theo khối lượng) BTNNVC loại A BTNNVC loại B BTNNVC loại C

Theo như bảng trên, có thể thấy lớp Novachip có cỡ hạt lớn nhất lớn hơn so với BTNNC theo TCVN 22TCN 345-06, tuy nhiên lượng hạt nhỏ nhiều hơn so với BTNC theo TCVN Nhưng nhìn chung so với cấp phối BTNNC được sử dụng ở Mỹ lượng hạt mịn trong cấp phối BTNNC sử dụng ở Việt Nam nhiều hơn khá nhiều Điều này là dấu hiệu cho thấy ở Việt Nam BTNNC được quan tâm đến khía cạnh độ nhám nhiều hơn khả năng thoát nước

Nghiên cứu xác định thành phần vật liệu hợp lý lớp bê tông nhựa tạo nhám mặt đường cấp cao ở Việt Nam

Nghiên cứu hướng đến mục tiêu xác định được thành phần vật liệu hợp lý lớp bê tông nhựa tạo nhám mặt đường cấp cao ở Việt Nam; với thành phần cấp phối

cốt liệu dạng cấp phối hở [12] Thành phần cấp phối đề xuất của nghiên cứu như sau:

Bảng 2 6: Thành phần cấp phối cốt liệu của BTNNC theo luận án Tiến sĩ Nguyễn

Phước Minh [12] Kích cỡ sàng vuông (mm) Lượng lọt sàng (%)

Nghiên cứu cấp phối hở cho lớp phủ mỏng bê tông nhựa phù hợp điều kiện phía Nam

Nghiên cứu đề xuất cấp phối BTNNC theo bang Carolina – Mỹ, cấp phối có hàm lượng hạt mịn ít và có xu thế tạo độ rỗng dư lớn Theo kết quả nghiên cứu hỗn hợp BTNNC đạt được độ rỗng dư 22,64% và hệ số thấm khá tốt 0,29 cm/s [19] Hỗn hợp BTNNC nghiên cứu rất phù hợp với mục tiêu thoát nước mặt đường Thành phần cấp phối của hỗn hợp nghiên cứu được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 2 7: Thành phần cấp phối cốt liệu của BTNNC theo luận văn Thạc sĩ Nguyễn

Tấn Bá [19] Kích cỡ sàng vuông (mm) Lượng lọt sàng (%)

0,075 3

So với nghiên cứu của Tiến sĩ Nguyễn Phước Minh, nghiên cứu của Thạc sĩ Nguyễn Tấn Bá đạt được những kết quả tốt hơn về các chỉ tiêu thoát nước của BTNNC, tuy nhiên đây cũng mới là những nghiên cứu ban đầu, cần có thêm những đánh giá khác như thí điểm ở công trình thực tế để đánh giá chính xác khả năng ứng dụng Dù vậy nghiên cứu trên cùng với nghiên cứu của Tiến sĩ Nguyễn Phước Minh là cơ sở để phát triển nhiều hơn nữa những nghiên cứu về BTNNC trong tương lai

Tóm lại

Nhìn chung ở Mỹ, các quốc gia Châu Âu và các quốc gia châu á đều sử dụng rộng rãi BTNNC trong xây dựng đường cao tốc với những ưu điểm vượt trội của lớp phủ này như về độ nhám, độ ráo nước, cường độ chịu lực Cỡ hạt lớn nhất danh định của cốt liệu được áp dụng là 19mm, 12.5mm và 9.5mm

Ở Việt Nam, BTNNC được sử dụng còn hạn chế, có một số nghiên cứu ở Việt Nam áp dụng với cốt liệu có cỡ hạt lớn nhất danh định là 12.5mm, 9.5mm Trong quá trình khai thác, thường lớp phủ này mỏng và không tính toán trong kết cấu áo đường Do đó, với lớp phủ BTNNC có cỡ hạt lớn nhất danh định 19mm cần có thêm các nghiên cứu đánh giá so sánh, từ đó có được thêm giải pháp tối ưu trong việc lựa chọn thiết kế mặt đường có độ nhám cao

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG NHỰA NHÁM CAO 3.1 Đường cong cấp phối thiết kế

Dựa trên nghiên cứu các đường cong cấp phối của Mỹ, Anh, Nhật và tiêu chuẩn Việt Nam 22TCN 345-06, ta vẽ các đường cong cấp phối bê tông nhựa nhám cao (BTNNC) trên cùng một hệ tọa độ

Bảng 3 1: Bảng tổng hợp thành phần cấp phối nghiên cứu

Cỡ sàng (mm)

Mỹ Bang Oregon (F)

[14]

Anh [14]

Nhật [21]

Việt Nam 22 TCN 345-06 [4]

Việt Nam (Số 431/QĐ

BGTVT) [17]

Cấp phối đề tài Cận

trên

Cận dưới

Cận trên

Cận dưới

Cận trên

Cận dưới

Cận trên

Cận dưới

Cận trên

Cận dưới

Hình 3 1: Các đường cong cấp phối nghiên cứu và cấp phối chọn Xét đường cong cấp phối của bang Oregon – Mỹ, có cỡ hạt lớn nhất danh định 19mm, ta chọn cấp phối nghiên cứu là đường trung bình của cận trên và cận dưới Các cỡ hạt 0.075, 2.36, 4.75 phù hợp với phạm vi cấp phối của Nhật và QĐ 431/ QĐ – BGTVT của Việt Nam Các cỡ hạt 12.5, 19, 25 có chênh lệch nhỏ, và được điều chỉnh phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam, ưu tiên xét chọn cấp phối có độ rỗng cao, tức là đường cong cấp phối tiếp xúc theo cận dưới của QĐ 431/ QĐ – BGTVT

3.2 Lựa chọn vật liệu cho thiết kế hỗn hợp

Cốt liệu, bột khoáng trong hỗn hợp bê tông nhựa được học viên chọn từ trạm trộn bê tông nhựa nóng của Công ty Cổ phần Đầu Tư Xây Dựng BMT, Huyện Bến Lức, Tỉnh Long An, nguồn gốc đá từ mỏ đá Tân Can - Tỉnh Đồng Nai, được nghiền từ đá tảng, đá núi

 Cốt liệu thô (đá dăm):

Đá dăm là những cốt liệu có kích thước lớn nằm trên sàng 4.75mm, giữ vai trò là bộ khung chịu lực chính trong hỗn hợp bê tông nhựa Đá dăm được nghiền từ đá tảng, đá núi Không được dùng đá xay từ đá mác ma, sa thạch sét, diệp thạch sét Các chỉ tiêu cơ lý của đá dăm dùng cho bê tông nhựa phải thoả mãn các yêu cầu quy định tại Bảng 3.2

0102030405060708090100

Anh - cận trên Anh - cận dưới

Bảng 3 2: Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho đá dăm [4]

1 Giới hạn bền nén của đá gốc, daN/cm2 min.1200 TCVN 1772-87

(lấy chứng chỉ từ nơi sản xuất đá) 2 Độ hao mòn Los Angeles (LA), % max 20 22 TCN 318-04

4

- Hàm lượng chung bụi, bùn, sét (tính theo khối lượng đá dăm), % - Hàm lượng sét (tính theo khối lượng đá

đam), %

max 2 max

0,25

TCVN 1772-87 TCVN 1771-87

 Cốt liệu mịn:

Cốt liệu mịn là loại cốt liệu lọt sàng 4,75mm, được nghiền (xay) từ đá gốc sản xuất ra đá dăm, có kích cỡ lọt sàng 4,75 mm Không sử dụng cát thiên nhiên để chế tạo BTNNC Qui định các chỉ tiêu kỹ thuật cho cốt liệu mịn

Bảng 3 3: Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho cốt liệu mịn [4]

2 Hệ số đương lượng cát (ES), % min 50 AASHTO T176-02

3 Hàm lượng chung bụi bùn sét (tính theo khối lượng cát xay), % max 3 TCVN 343-86

4 Hàm lượng sét (tính theo khối

lượng cát xay), % max 0,5 TCVN 343-86

Hình 3 2: Máy sàng cốt liệu và cốt liệu sau khi sàng

 Chất liên kết

Nhựa đường Polime sử dụng cho BTNNC là loại PMB-I, PMB-II thõa mãn các yêu cầu kỹ thuật theo “Tiêu chuẩn nhựa đường polime” 22TCN319-04 Trong nghiên cứu này, nhựa polime PMB-I của công ty TNHH cung ứng nhựa đường ADCo Chân Mây

Hình 3 3: Nhựa đường Polime và tủ sấy nhựa đường.Bảng 3 4: Các chỉ tiêu nhựa đường sử dụng trong nghiên cứu

vị

Kết quả PMBI

Theo 22TCN

319-04

4 Lượng tổn thất sau khi nung ở 163ºC trong 5h % 0,1 max.0,6 5

Tỷ số độ kim lún của nhựa Polime sau khi đun ở 163ºC trong 5h so với độ kin lún của nhựa ở

sử dụng cao hạn chế tối đa công tác duy tu bão dƣỡng;

 Không bị nứt khi nhiệt độ thấp, hạn chế vệt lún trên mặt do tải trọng nặng;

Hình 3 4: Bột khoáng Bảng 3 5: Thành phần hạt quy định của bột khoáng [4]

1 Thành phần hạt (lƣợng lọt sàng qua các cỡ

sàng mắt vuông), % 0,60 mm 0,30 mm 0,075 mm

100 95÷100 70÷100

TCVN 7572-2: 2006

3 Chỉ số dẻo của bột khoáng nghiền từ đá

Hình 3 5: Cân mẫu thí nghiệm xác định khối lƣợng riêng của cốt liệu lớn

Hình 3 6: Thí nghiệm xác định khối lƣợng riêng của cốt liệu mịn

Bảng 3 6: Bảng tổng hợp kết quả khối lượng riêng hỗn hợp cốt liệu

Loại cốt liệu Tiêu chuẩn áp dụng Kết quả

thí nghiệm

Cốt liệu lớn: - Khối lượng riêng (g/cm3) AASHTO T85-2000 [16] 2.61 Cốt liệu nhỏ:

- Khối lượng riêng (g/cm3) AASHTO T84 -2000 [17] 2.12 Bột khoáng:

- Khối lượng riêng (g/cm3) TCVN 4195-2012 [18] 2.718

3.3 Thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa nhám cao theo phương pháp Marshall

3.3.1 Trang thiết bị thí nghiệm

 Bộ sàng tiêu chuẩn: Sàng vuông theo ASTM: 1 bộ

 Cân điện tử 1 cái: Độ chính xác 0.01g, có dụng cụ để cân trong nước

 Tủ sấy cốt liệu và bitum với nhiệt độ tối đa 3000C: 2 cái

 Chảo trộn hỗn hợp với nhiệt độ trộn đến 2500C, 5kg/mẻ: 1 bộ

 Nhiệt kế đến 3000C độ chính xác 10

C: số lượng 1 cái

 Khuôn đúc mẫu Marshall: 20 bộ;

 Khuôn đúc mẫu Modun đàn hồi, hình trụ bằng thép có D=101mm, cao h=101.6mm: 8 bộ;

 Cốc Inox, ấm đun đựng nhựa đường, bay, muỗng inox, khay đựng, dầu hỏa, dầu nhớt,…

Hình 3 7: Một số dụng cụ và thiết bị đúc mẫu Marshall

3.3.2 Trình tự thiết kế hỗn hợp theo phương pháp Marshall

Các công tác chuẩn bị thiết kế và chế tạo mẫu theo phương pháp Marshall tuân thủ theo TCVN 8820:2011 “Hỗn hợp bê tông nhựa nóng-Thiết kế theo phương pháp Marshall.” Viện Khoa Học và Công Nghệ Giao Thông Vận Tải, 2011

 Cốt liệu (đá dăm), bột khoáng sau khi được cân theo đúng tỷ lệ, đem sấy đến nhiệt độ cần thiết trong tủ sấy (1700C) duy trì trong 4 giờ

 Nhựa đường được sấy đến nhiệt độ cần thiết trong tủ sấy (1700C) duy trì trong khoảng 2 giờ

 Nhựa đường được cân theo đúng tỷ lệ, đem trộn với cốt liêu, bột khoáng ở nhiệt độ thiết kế từ 150÷1600C khoảng 3 phút

 Quá trình đầm nén mẫu ở nhiệt độ 140÷1500C, sau đó mẫu được bảo dưỡng ở điều kiện nhiệt độ phòng Mẫu được đánh số, bảo quản tại vị trí địa hình bằng phẳng, tránh những tác động làm biến dạng mẫu

Hình 3 8: Công tác sấy cốt liệu, khuôn đúc và nhựa đường

3.3.3 Chuẩn bị mẫu hỗn hợp cốt liệu để đúc mẫu Marshall

Để thiết kế thành phần cốt liệu hỗn hợp bê tông nhựa nhám cao nghiên cứu theo phương pháp Marshall, cần thiết phải chuẩn bị 5 tổ mẫu, mỗi tổ 3 mẫu (trong đó 3 mẫu để thí nghiệm xác định tỷ trọng khối của hỗn hợp cốt liệu và thí nghiệm Marshall, 1 mẫu để thí nghiệm xác định tỷ trọng lớn nhất của vật liệu) Tổng cộng cần 3 mẫu đối với một hàm lượng nhựa

Thông qua 15 mẫu ứng với 5 hàm lượng nhựa Tính toán các giá trị độ ổn định, trị số deo, đỗ rỗng dư, đỗ rộng cốt liệu và khối lượng thể tích

Chuẩn bị cốt liệu: căn cứ số lượng mẫu cần thiết, chuẩn bị đủ lượng hỗn hợp cốt liệu, sấy khô, sàng thành các cỡ hạt riêng biệt, sau đó phối trộn các cỡ hạt lại để tạo thành các mẫu hỗn hợp cốt liệu riêng biệt Thiết kế thành phần vật liệu bê tông nhựa nhám cao theo phương pháp Marshall thông thường: lượng hỗn hợp cốt liệu cho mỗi mẫu khoảng 1100-1200 g Chiều cao của mẫu hỗn hợp BTN sau khi đầm trong khuôn phải ở trong khoảng quy định (63,5 mm ±1,3 mm khi đầm theo Marshall thông thường) Trong trường hợp chiều cao mẫu ứng với khối lượng đã cân không nằm trong khoảng quy định thì điều chỉnh khối lượng cốt liệu cần thiết để đúc mẫu như sau:

(3.1) Trong đó: A bằng 63, 5 mm khi đầm theo Marshall thông thường