Xây dựng đường ô tô F1 - Chương 5 pps

Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 50 CHƯƠNG 5 ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG $. 1 CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ ĐẦM NÉN 1.1 Mục đích của công tác đầm nén. - Cải thiện kết cấu của đất, đảm bảo nền đường đạt độ chặt cần thiết, làm cho nền đường ổn định dưới tác dụng của trọng lượng bản thân, của tải trọng xe chạy và của các nhân tố khí hậu thời tiết. - Nâng cao cường độ của nền đường, tạo điều kiện giảm được chiều dày của kết cấu mặt đường. - Tăng cường sức kháng cắt của đất, nâng cao độ ổn định của taluy nền đường, tránh làm cho nền đường bị phá hoại như: sụt, trượt. - Giảm nhỏ tính thấm nước của đất, nâng cao độ ổn định của đất đối với nước, giảm nhỏ chiều cao mao dẫn, giảm nhỏ độ co rút của đất khi bị khô hanh. 2.1. Hiệu quả đầm nén. Hiệu quả đầm nén phụ thuộc vào: - Loại đất (chủ yếu là thành phần hạt đất). - Trạng thái của đất (độ ẩm của đất). - Phương tiện đầm nén (loại phương tiện đầm nén, tải trọng đầm nén). 2.3 Bản chất vật lý của việc đầm nén đất. - Đất là hỗn hợp gồm 3 pha, pha rắn (hạt đất), pha lỏng (độ ẩm hay lượng nước chứa trong đất) và pha khí. Dưới tác dụng của tải trọng đầm nén, trong lớp vật liệu sẽ phát sinh sóng ứng suất – biến dạng. Dưới tác dụng của áp lực lan truyền đó, trước hết các hạt đất và màng chất lỏng bao bọc nó sẽ bị nén đàn hồi. Khi ứng suất tăng lên và tải trọng đầm nén tác dụng trùng phục nhiều lần, cấu trúc của các màng mỏng sẽ dần dần bị phá hoại, cường độ của các màng mỏng sẽ giảm đi. Nhờ vậy các hạt đất có thể di chuyển tới sát gần nhau, sắp xếp lại để đi đến các vị trí ổn định (biến dạng không hồi phục tích luỹ dần), đồng thời không khí bị đẩy thoát ra ngoài, lỗ rỗng giảm đi, mức độ bão hoà các liên kết và mật độ hạt đất trong một đơn vị thể tích tăng lên và giữa các hạt đất sẽ phát sinh các tiếp xúc và liên kết mới. Kết quả là làm cho đất chặt lại, cường độ của đất tăng lên, biến dạng của đất giảm. - Để đầm nén đất có hiệu quả thì tải trọng đầm nén phải lớn hơn tổng sức cản đầm nén của đất. Sức cản đầm nén của đất bao gồm: + Sức cản cấu trúc: sức cản này là do liên kết cấu trúc giữa các pha và thành phần có trong hỗn hợp vật liệu gây ra. Liên kết cấu trúc giữa các thành phần càng được tăng cường và biến cứng thì sức cản cấu trúc càng lớn và nó tỷ lệ thuận với trị số biến dạng của vật liệu. cụ thể là, trong quá trình đầm nén độ chặt của vật liệu càng tăng thì sức cản cấu trúc càng lớn. + Sức cản nhớt: sức cản này là do tính nhớt của các màng pha lỏng bao bọc quanh các hạt đất hoặc do sự bám móc nhau giữa các hạt đất khi trượt gây ra. Sức cản nhớt tỉ lệ thuận với tốc độ biến dạng tương đối của vật liệu khi đầm nén và sẽ càng tăng khi cường độ đầm nén tăng và độ nhớt của các màng lỏng tăng. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 51 + Sức cản quán tính: sức cản này tỷ lệ thuận với khối lượng vật liệu và gia tốc khi đầm nén. Tổng sức cản đầm nén Cường độ giới hạn của đất (daN/ cm 2 ) Khi lu bằng lu Đất Bánh cứng Bánh lốp Khi đầm Á cát,á sét,đất bụi Á sét Á sét nặng Sét 3 - 6 6 - 10 10 -15 15 -18 3 - 4 4 - 6 6 - 8 8 -10 3 - 7 7 - 12 12 - 20 20 -23 Ban đầu đất còn ở trạng thái rời rạc, chỉ cần đầm nén với tải trọng nhỏ (lu nhẹ) sao cho áp lực đầm nén thắng được tổng sức cản ban đầu của đất nhằm tạo ra biến dạng không hồi phục trong lớp vật liệu. Trong quá trình lu lèn, sức cản đầm nén sẽ tăng dần do vậy, tải trọng lu cũng phải được tăng lên tương ứng để thắng được sức cản đầm nén mới của lớp đất. Tuy nhiên, không được dùng lu nặng ngay từ đầu để tránh hiện tượng trượt trồi, lượn sóng bề mặt do áp lực lu quá lớn so với cường độ giới hạn của đất. Chính vì vậy, trong quá trình đầm nén cần dùng nhiều loại lu khác nhau trên nguyên tắc tăng dần áp lực lu. Với các loại đất rời, khi tải trọng đầm nén tác dụng thì các hạt đất sẽ chuyển vị và độ chặt của đất sẽ tăng lên. Độ chặt của đất sẽ tiếp tục tăng lên nếu ứng suất xuất hiện trong khu vực tiếp xúc giữa các hạt đất lớn hơn trị số giới hạn của lực ma sát và lực dính. Với các loại đất dính, các hạt đất được ngăn cách bởi các màng nước. Nếu nhưđất đã có một độ chặt ban đầu nhất định và lượng không khí còn lại trong đất rất ít thì quá trình đầm nén chặt đất xảy ra chủ yếu do sự ép các màng nước và do sự ép không khí trong đất. Khi đó, sự tiếp xúc giữa các hạt đất không tăng lên bao nhiêu nhưng lực dính và lực ma sát giữa các hạt đất tăng lên rất nhanh do chiều dày của màng mỏng giảm đi. Các màng nước có tính nhớt, vì vậy việc ép mỏng chúng đòi hỏi phải có thời gian nhất định. Thời gian tác dụng của các công cụ đầm lèn thường rất ngắn (thường không quá 0.05-0.07s trong một lần tác dụng), vì vậy muốn tăng độ chặt của đất thì cần phải tác dụng tải trọng lặp trên đất nhiều lần. Khối lượng thể tích khô (độ chặt của đất) tăng lên theo số lần tác dụng N của phương tiện đầm nén theo công thức: =  1 + lg(N+1) Trong đó:  1 : độ chặt ban đầu của đất. : Hệ số đặc trưng cho khả năng nén chặt của đất. Khi số lần tác dụng của tải trọng N lớn thì dùng qua hệ sau =  max ( max - 1 )e -N Trong đó  max : độ chặt cực đại của đất o k max W1 )V1(     với V k =0 Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 52 Từ các công thức trên ta thấy, giữa độ chặt và công tiêu hao để đạt được độ chặt đó có mối quan hệ logarit, nghĩa là khi vượt quá một độ chặt nhất định nào đó thì dù có tăng số lần đầm nén độ chặt của đất hầu nhưcũng sẽ không tăng lên nữa. Trong trường hợp này, cần phải tăng trọng lượng của phương tiện đầm nén. Một lần nữa ta thấy rằng, trong quá trình đầm nén cần dùng nhiều loại lu khác nhau trên nguyên tắc tăng dần áp lực lu. $. 2 THÍ NGHIỆM PROCTOR 2.1 Mục đích và quy định chung về thí nghiệm. Mục đích: Xác định độ ẩm đầm nén tốt nhất (W o ) và khối lượng thể tích khô lớn nhất ( o ) của một loại đất ứng với một công đầm nén cho trước. Quy định chung: Tuỳ thuộc vào công đầm nén (loại chày đầm), việc đầm nén được thực hiện theo hai phương pháp sau: - Đầm nén tiêu chuẩn (thí nghiệm Proctor tiêu chuẩn –Phương pháp I): sử dụng chày đầm 2.50kg với chiều cao rơi là 305mm. - Đầm nén cải tiến (thí nghiệm Proctor cải tiến – Phương pháp II): sử dụng chày đầm 4.54kg với chiều cao rơi là 457mm. Tuỳ thuộc vào cỡ hạt lớn nhất khi thí nghiệm và loại cối sử dụng khi đầm mẫu mà mỗi phương pháp đầm nén lại được chia thành hai kiểu đầm nén, nếu dùng cối nhỏ thì ký hiệu là A và cối lớn thì ký hiệu là D. Tổng cộng có 4 phương pháp thí nghiệm ký hiệu là I-A, I-D, II-A, II-D. - Phương pháp I-A và II-A áp dụng cho các loại vật liệu có không quá 40% lượng hạt nằm trên sàng 4.75mm. Trong phương pháp này, các hạt nằm trên sàng 4.75mm gọi là hạt quá cỡ và hạt lọt sàng 4.75mm gọi là hạt tiêu chuẩn. - Phương pháp I-D và II-D áp dụng cho các loại vật liệu có không quá 30% lượng hạt nằm trên sàng 19mm. Trong phương pháp này, các hạt nằm trên sàng 19mm gọi là hạt quá cỡ và hạt lọt sàng 19mm gọi là hạt tiêu chuẩn. Việc lựa chọn phương pháp thí nghiệm nào trong bốn phương pháp trên có thể tham khảo bảng sau: TT Phương pháp thí nghiệm Phạm vi áp dụng 1 Phương pháp I-A Đất hạt mịn, đất cát (cát đen), đất sét, đất hạt thô (cỡ hạt D max <19mm, lượng hạt có đường kính >4.75mm chiếm không quá 50%) Trong trường hợp lấy số liệu đầm nén để đầm tạo mẫu CBR thì dùng phương pháp I-D. 2 Phương pháp I-D Đất sỏi sạn (kích cỡ hạt D max <50mm, lượng hạt có đường kính >19mm chiếm không quá 50%). 3 Phương pháp II-A Đất hạt mịn, đất cát (cát đen), đất sét, đất hạt thô (cỡ hạt D max <19mm, lượng hạt có đường kính >4.75mm chiếm không quá 50%) Trong trường hợp lấy số liệu đầm nén để đầm tạo mẫu CBR thì dùng phương pháp II-D. 4 Phương pháp II-D Cấp phối tự nhiên, đất sỏi sạn, cấp phối đá dăm (kích cỡ hạt D max <50mm, lượng hạt có đường kính >19mm chiếm không quá 50%). Trên thực tế, vật liệu tại hiện trường có chứa một lượng hạt quá cỡ nhất định, nếu lượng hạt này không quá 5% thì không phải hiệu chỉnh còn nếu lượng hạt quá Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 53 cỡ này lớn hơn 5% thì phải hiệu chỉnh khối lượng thể tích khô lớn nhất và độ ẩm tốt nhất. 2.2 Thiết bị thí nghiệm. - Cối đầm nén: Có hai loại cối: + Cối Proctor (cối nhỏ) : D = 101.6mm ; H = 116.43mm. + Cối CBR (cối lớn) : D = 152.4mm; H = 116.43mm. Cối gồm ba bộ phận chính: + Thân cối: được chế tạo bằng kim loại, hình trụ rỗng. + Nắp cối (đai cối): bằng kim loại hình trụ rỗng, cao khoảng 60mm, có đường kính trong bằng đường kính trong của thân cối để cho việc đầm nén được dễ dàng hơn. + Đế cối: chế tạo bằng kim loại và có bề mặt phẳng. Thân cối cùng với đai cối có thể lắp chặt khít vào đế cối. - Chày đầm nén: gồm có chày đầm thủ công (đầm tay) và chày đầm cơkhí (đầm máy). + Chày đầm tay: có hai loại: * Chày đầm tiêu chuẩn: khối lượng quả đầm 2.5kg và chiều cao rơi là 305mm. * Chày đầm cải tiến: khối lượng quả đầm 4.54kg và chiều cao rơi là 407mm. Chày đầm được chế tạo bằng kim loại, mặt dưới chày phẳng, hình tròn có đường kính 50.8mm. Chày được luồn trong một ống kim loại để dẫn hướng và khống chế chiều cao rơi. Ở hai đầu ống dẫn hướng có lỗ 10mm để thông khí. + Chày đầm máy: * Chày đầm máy cũng có hai loại là chày đầm tiêu chuẩn và chày đầm cải tiến và có các thông số nhưchày đầm tay. * Chày đầm máy có khả năng tự động đầm mẫu, xoay chày sau mỗi lần đầm đảm bảo đầm đều mặt mẫu đồng thời có bộ phận đếm số lần đầm, tự động dừng khi đầm đến số lần đầm quy định.  Tổ hợp của 2 loại cối đầm nén, 2 loại công đầm nén ta sẽ có được các phương pháp đầm nén khác nhau. Phương pháp đầm nén Đầm nén tiêu chuẩn (Phương pháp I) - Chày đầm: 2.5kg - Chiều cao rơi: 305mm Đầm nén cải tiến (Phương pháp II) - Chày đầm: 4.54kg - Chiều cao rơi: 407mm TT Thông số kỹ thuật Cối nhỏ Cối lớn Cối nhỏ Cối lớn 1 Ký hiệu phương pháp I-A I-D II-A II-D 2 Đường kính cối đầm (mm) 101.6 152.4 101.6 152.4 3 Chiều cao cối đầm (mm) 116.43 116.43 116.43 116.43 4 Cỡ hạt lớn nhất khi đầm (mm) 4.75 19 4.75 19 5 Số lớp đầm 3 3 5 5 6 Số chày đầm một lớp 25 56 25 56 7 Khối lượng mẫu lấy để xác định độ ẩm (g) 100 500 100 500 Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 54 - Cân: một chiếc cân có thể cân được đến 15kg có độ chính xác đến 1g (để xác định khối lượng thể tích ướt của mẫu), một chiếc có thể cân được đến 800g với độ chính xác tới 0.01g (để xác định độẩm của mẫu). - Thiết bị xác định độ ẩm: Tủ sấy khống chế được nhiệt độ đến 1105 o C, hộp lấy mẫu. - Dụng cụ làm tơi mẫu: Cối sứ, chày cao su, vồ gỗ. - Sàng: 2 sàng lỗ vuông loại 19mm và 4.75mm. - Thanh thép gạt cạnh thẳng, dài khoảng 250mm, một cạnh vát để hoàn thiện bề mặt mẫu. - Dụng cụ trộn mẫu: bay, khay đựng đất, bình phun nước Cấu tạo cối đầm 1 2 4 5 3 1-Nắp cối (đai cối) 2-Thân cối. 3-Đế cối 4-Bu lông để cố định thân cối, đế cối và nắp cối 5-Tai để cố định thân cối, nắp cối Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 55 1- Chày đầm 2- Ống dẫn hướng 3- Lỗ thoát khí 4- Cán đầm 5-Tay cầm Cấu tạo chày đầm 2.3 Trình tự thí nghiệm. - Chuẩn bị mẫu đất: Mẫu đất phải tương đối khô, nếu ẩm quá thì phải đem phơi ngoài không khí hoặc cho vào trong tủ sấy ở nhiệt độ không quá 60oC cho đến khi có thể làm tơi vật liệu. Dùng vồ gỗ đập nhẹ để là tơi vật liệu, dùng chày cao su nghiền các hạt nhỏ để tránh làm thay đổi thành phần hạt của cấp phối tự nhiên của mẫu. - Sàng mẫu: mẫu thí nghiệm phải được sàng để loại bỏ hạt quá cỡ. Tuỳ theo phương pháp đầm nén mà dùng sàng thích hợp: + Với phương pháp I-A và II-A: vật liệu được sàng qua sàng 4.75mm + Với phương pháp I-D và II-Đ: vật liệu được sàng qua sàng 19mm - Khối lượng mẫu: chuẩn bị 5 mẫu với khối lượng mỗi mẫu nhưsau: + Với phương pháp I-A và II-A: 3kg. + Với phương pháp I-D và II-D: 7kg. - Tạo ẩm cho mẫu: Mỗi mẫu được trộn đều với một lượng nước thích hợp để được một loạt mẫu có độ ẩm cách nhau một khoảng nhất định, sao cho giá trị độ ẩm tốt nhất nằm trong khoảng giữa của 5 giá trị độ ẩm tạo mẫu. Đánh số mẫu vật liệu từ 1 đến 5 theo thứ tự độ ẩm mẫu tăng dần. Cho các mẫu đã trộn ẩm vào thùng mẫu để ủ, thời gian ủ mẫu khoảng 12 giờ. Với đất cát hoặc cấp phối đá dăm thì thời gian ủ mẫu khoảng 4 giờ. Có thể tham khảo độ ẩm của mẫu đầu tiên nhưsau: + Với đất loại cát: bắt đầu từ độ ẩm 5%, các mẫu có độ ẩm chênh nhau 1- 2%. + Với đất loại sét: bắt đầu từ độ ẩm 8%, các mẫu có độ ẩm chênh nhau 2% đối với á sét, 4-5% với đất sét. + Với cấp phối đá dăm: bắt đầu từ độ ẩm 1.5%, các mẫu có độ ẩm chênh nhau 1-1.5%. - Với mỗi mẫu đất tiến hành theo trình tự sau: + Chuẩn bị cối: lắp cối vào đế cối, cân được khối lượng P 1i sau đó lắp nắp cối trên và cố định chắc chắn. + Cho lớp đất thứ nhất vào cối, dàn đều mẫu dùng chày đầm hoặc các dụng cụ tương tự đầm rất nhẹ đều khắp mặt mẫu cho đến khi vật liệu không còn rời rạc và mặt mẫu phẳng. + Đầm nén lớp đất theo quy định (chày và số lượt đầm tuỳ theo thí nghiệm). Khi đầm thì đầm dần từ xung quanh vào giữa, đảm bảo lớp đất được đầm đồng đều trên khắp bề mặt. 1 3 4 5 Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 56 + Các lớp tiếp theo tiến hành tương tự. + Khi đầm xong lớp cuối cùng, thì bề mặt lớp đất chỉ được nhô cao hơn mép thân cối 1cm. Tháo nắp cối ra, dùng thanh gạt gạt bằng bề mặt mẫu và cân được khối lượng P 2i . + Tháo mẫu, lấy 2 mẫu đất nhỏ ở mặt bên và mặt đáy để thí nghiệm xác định độ ẩm W. - Lặp lại trình tự thí nghiệm trên với các mẫu còn lại 2.4 Kết quả thí nghiệm. - Với mỗi mẫu đất sau khi đầm nén ta xác định được khối lượng thể tích ẩm   theo công thức: V PP ii i 12     Với: P 1 - Khối lượng toàn bộ mẫu đất, thân cối dưới và đế cối xác định ở trên. P 2 – Khối lượng của thân cối dưới và đế cối. V - Thể tích của thân cối dưới. - Từ khối lượng thể tích ẩm và độ ẩm đã tìm được, xác định khối lượng thể tích khô của từng mẫu theo công thức: i wi ki W01.01   - Với các tập giá trị (W i ,  ki ) ta vẽ được đường cong quan hệ giữa khối lượng thể tích khô và độ ẩm. Trên đồ thị ta xác định điểm cao nhất của đường cong và dóng xuống các trục toạ độ ta thu được W o và  o của mẫu đất đó. Biểu đồ quan hệ giữa khối lượng thể tích khô và độ ẩm - Wo: độ ẩm tốt nhất của mẫu đất. Đó là lượng nước cần thiết chứa trong đất làm cho ma sát giữa các hạt đất giảm, khi đầm nén đất ở độ ẩm này ta tốn ít công nhất mà vẫn cho ta độ chặt tốt nhất. -  o : Độ chặt lớn nhất (hay khối lượng thể tích khô lớn nhất) của mẫu đất tương ứng với một công đầm tiêu chuẩn khi đầm nén ở độ ẩm tốt nhất. Kh ối lượng thể tích khô (g/cm 3 ) M 2 M 3 M 4 M 5 M 0  0 W 0 Độ ẩm (%) Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 57 - Độ chặt yêu cầu: là độ chặt cần thiết của đất đảm bảo cho nền đường ổn định  yc . Nếu có điều kiện thì nên đầm nén cho độ chặt yêu cầu bằng hoặc xấp xỉ với độ chặt lớn nhất. Tuy nhiên để đầm nén đất đến độ chặt lớn nhất phải tốn rất nhiều công, vì vậy thông thường chỉ cần đằm nén nền đường đến độ chặt yêu cầu  yc nhỏ hơn độ chặt tốt nhất  o một ít. Nhưvậy cường độ và độ ổn định cường độ của đất sẽ giảm xuống một ít. Trị số  yc tính theo công thức:  yc = K  o - K được gọi là hệ số đầm nén. Trị số K được quy định trên cơsở khảo sát độ chặt của đất trong những nền đường cũ đã sử dụng lâu năm mà vẫn ổn định, trong các điều kiện khác nhau về địa hình, loại đất, loại mặt đường và khu vực khí hậu. Tuỳ thuộc vào tính chất, tầm quan trọng của mỗi công trình cũng nhưvị trí của mỗi tầng lớp trong nề đường mà lựa chọn trị số K khác nhau. - Tuỳ thuộc vào tính chất, tầm quan trọng của mỗi công trình cũng nhưvị trí của mỗi tầng lớp mà lựa chọn trị số K khác nhau. Hệ số đầm nén có thể tham khảo bảng sau: ( theo TCVN4054-05) Độ chặt (theo Proctor tiêu chuẩn) Loại nền đường Độ sâu tính từ đáy kết cấu áo đường xuống Đường ô tô có V 40km/h Đường ô tô có V < 40km/h Khi kết cấu áo đường dày trên 60cm 30cm 0.98 0.95 Khi kết cấu áo đường dày dưới 60cm 50cm 0.98 0.95 Đắp Bên dưới chiều sâu kể trên 0.95 0.90 Nền đào và không đào không đắp 30cm 0.98 0.95 $. 3 - CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG TÁC ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG 3.1 Độ ẩm của đất. - Độ ẩm hay lượng nước chứa trong đất là một trong những nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hiệu quả của công tác đầm nén đất đắp nền đường. + Khi độ ẩm trong đất nhỏ, sức cản đầm nén lớn do ma sát giữa các hạt đất còn lớn ngăn cản sự di chuyển tới vị trí ổn định của các hạt đất. + Khi tăng độ ẩm trong đất: lượng nước bao quanh các hạt đất tăng lên làm giảm ma sát giữa các hạt đất do vậy sức cản đầm nén giảm, các hạt đất dễ dàng được sắp xếp chặt lại. + Nếu cứ tiếp tục tăng độ ẩm thì nước có thể chiếm dần các lỗ rỗng trong đất, khi đó áp lực của công cụ đầm nén sẽ không trực tiếp truyền lên các hạt đất mà lại được nước tiếp nhận làm cho các hạt đất khó sắp xếp lại gần nhau. Vì vậy, khi lu lèn cần phải chú ý độ ẩm của đất. Độ ẩm của đất đắp càng gần độ ẩm tốt nhất càng tốt (từ 90% đến 110% của độ ẩm tối ưu Wo). Nếu đất quá ẩm hoặc quá khô thì nhà thầu phải có các biện pháp xử lý nhưphơi khô hoặc tưới thêm nước. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 58 Đối với từng loại đất, khi chưa có số liệu thí nghiệm chính xác, muốn biết độ ẩm khống chế và khối lượng thể tích tương ứng có thể đạt được tham khảo bảng dưới đây: Độ ẩm khống chế và khối lượng thể tích lớn nhất của một số loại đất Loại đất Độ ẩm khống chế (%) Khối lượng thể tích lớn nhất của đất khi đầm nén (T/m 3 ) Cát Đất pha cát Bụi Đất pha sét nhẹ Đất pha sét nặng Đất pha sét bụi Sét 8 - 12 9 - 15 14 - 23 12 - 18 15 - 22 17 - 23 18 -25 1,75 - 1,95 1,85 - 1,95 1,60 - 1,82 1,65 - 1,85 1,60 - 1,80 1,58 - 1,78 1,55 -1,75 3.2 Công đầm nén, phương tiện đầm nén, tốc độ đầm nén. - Công đầm nén: + Khi thay đổi công đầm nén thì trị số ẩm tốt nhất và độ chặt lớn nhất của cùng một loại đất cũng thay đổi. Nếu tăng công đầm nén: độ ẩm tốt giảm xuống, độ chặt lớn nhất tăng lên. Ở độ ẩm tốt nhất: nước trong đất ở dạng nước liên kết, khi đầm nén ở W o thì đất khó thấm nước, nền đường ổn định hơn dưới tác dụng của nước. Khi màng nước bao bọc các hạt đất càng mỏng (ứng với độ ẩm nhỏ) thì cường độ của nó càng cao (do lực hút phân tử ), khi màng nước càng dày thì cường độ của nó càng nhỏ và khả năng biến dạng của nó càng lớn. Điều đó giải thích vì sao khi tăng công đầm nén lên thì độ ẩm giảm đi và độ chặt tăng lên, cũng nhưvì sao khi độ ẩm của đất tăng lên thì cường độ kháng cắt, và môđun biến dạng của đất sẽ giảm xuống. + Thay đổi công đầm nén bằng cách: thay đổi số lần đầm nén hoặc thay đổi tải trọng đầm nén. Tuy nhiên, không phải lúc nào cũng có thể tăng số lần đầm nén để tăng công đầm nén vì giữa độ chặt và công đầm nén có quan hệ Logarit: nếu đất đã đạt được độ chặt nào đó thì dù có tăng số lần đầm nén lên nhiều độ chặt của đất cũng tăng không đáng kể. Trong trường hợp này cần tăng tải trọng lu. Ví dụ những con đường đất, người đi bộ qua lại nhiều năm, tạo ra một công đầm nén lớn làm cho một lớp mỏng ở trên rắn chắc lại, song nếu ô tô đi vào thì đường sẽ lún. - Thời gian tác dụng của phương tiện đầm nén: Cùng một loại đất, cùng một độ ẩm, cùng một công đầm nén song tốc độ lu nhanh hay chậm thì hiệu quả đầm nén cũng sẽ khác nhau. Tốc độ lu càng chậm thì thời gian tác dụng của tải trọng đầm nén càng lâu, sẽ khắc phục được sức cản đầm nén tốt hơn (nhất là với loại đất có tính nhớt cao nhưđất sét hay á sét), đồng thời tạo điều kiện thuận lợi để hình thành cấu trúc mới trong nội bộ vật liệu có cường độ cao hơn. Nhưng nhưvậy năng suất công tác của lu sẽ giảm. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 59 Ngược lại, tốc độ lu nhanh quá có thể gây nên hiện tượng lượn sóng trên bề mặt vật liệu (nhất là vật liệu dẻo khi chưa hình thành cường độ). Do vậy tốc độ lu phải phù hợp với từng giai đoạn đầm nén: Trong giai đoạn đầu, vật liệu mới rải, nên dùng lu nhẹ với tốc độ chậm, sau đó tăng đàn lên khi vật liệu đã chặt hơn. Cuối cùng lại giảm tốc độ lu ở một số hành trình cuối cùng nhằm tạo điều kiện củng cố, hình thành cường độ cho lớp vật liệu đầm nén. - Phương tiện đầm nén: Mỗi loại phương tiện đầm nén khác nhau có những đặc trưng nhất định và phù hợp với những loại đất nhất định. Nếu sử dụng đúng thì hiệu quả của công tác đầm nén sẽ cao. Ví dụ: lu bánh lốp có diện tích tiếp xúc lớn hơn lu bánh cứng nên tốc độ lu có thể cao hơn mà vẫn đảm bảo thời gian tác dụng tải trọng tương đương. Đây là một ưu điểm của lu lốp. 3.3 Thành phần hạt của đất - Ngoài độ ẩm ra, thành phần hạt của đất cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình đầm nén đất đắp. - Theo sự lớn nhỏ của hạt đất, người ta phân các hạt đất thành: + Cát : đường kính hạt từ 2-0,05mm + Bụi : 0,05 - 0,002mm + Sét : < 0,002mm Trong ba loại hạt trên, các hạt sét có ảnh hưởng lớn nhất đến tính chất của đất cũng nhưđến công tác đầm nén. Các hạt sét có màng keo nước, nên ở trạng thái tự nhiên, nó có khả năng dính kết các hạt đất riêng rẽ lại với nhau hợp thành nhóm hạt gọi là liên kết nguyên sinh. Khi đầm nén, phải thắng được lực liên kết nguyên sinh đó, để các hạt sét dịch chuyển lại gần nhau hơn nữa và hình thành một khối liên kết mới bền vững hơn, lúc này biến dạng của đất sẽ nhỏ đi nhiều, nền đường sẽ bị lún rất ít. Điều đó cũng giải thích vì sao muốn cho đất có hàm lượng sét cao được ổn định thì phải tốn công lu lèn và phải đầm nén đến độ chặt yêu cầu cao. - Thành phần cấp phối của các hạt đất cũng ảnh hưởng đến tính ổn định của đất: + Nếu các hạt đất có kích thước gần bằng nhau, tỷ lệ khe hở trong đất sẽ lớn và khó lèn chặt (giả thiết khi đất chỉ gồm những hạt có đường kính bằng nhau thì khi nén chặt nhất, độ rỗng của nó là 26%). + Đất có thành phần cấp phối tốt (chặt, liên tục): sau khi đầm nén các hạt nhỏ sẽ chèn vào khe hở của các hạt lớn hình thành một cấu trúc chặt, ổn định. + Thực tế đất gồm các hạt đường kính rất khác nhau nên sau khi đầm nén và dưới tác dụng của nhiều lần khô ẩm tuần hoàn, đất có khả năng đạt được độ chặt cao và ổn định. 3.4 Bề dày lèn ép và cường độ của lớp vật liệu bên dưới - Bề dầy lèn ép không quá lớn để đảm bảo ứng suất do áp lực lu truyền xuống đủ để khắc phục sức cản đầm nén ở mọi vị trí của lớp vật liệu. Nhằm tránh hiện tượng khi lu lèn ở trên chặt nhưng ở dưới không chặt, bảo đảm hiệu quả đầm nén tương đối đồng đều từ trên xuống dưới. Bề dày lèn ép lớn nhất phụ thuộc vào loại [...]... Trong đ ó: - B - Bán trụ nhỏ a diệ tiế xúc hình Elíp c củ n p Q - Tảtrọ tác dụ lên mộbánh lu, (kG) i ng ng t D - Đ ờ kính củ bánh lu (cm) ; ư ng a Kc - Hệ cứ củ lố số ng a p Chiề sâu tác dụ củ lu bánh lố đợ xác đ theo công thứ sau: u ng a p ưc ị nh c W P H  Q W P o tt Trong đ ó - Hệ xét đn khả ng nén chặcủ đt số ế nă t a ấ Vớ đt dính = 0, 45 -0 ,50 i ấ Vớ đt rờ = 0,40 - 0, 45 i ấ i W,Wo - Đ ẩ thự... giả Xây dự nề đ ờ ng ng n ư ng Trang 74 Chư ng 5: Đ M NÉN ĐẤ NỀ ĐƯ ơ Ầ T N ỜNG 1 2 1-Nắ bình p 2-Khe trong suố đ t ể quan sát cát chả y 3- Bình đng cát ự 4-Van đ mở óng 5- Phễ có V=1lít u 6- a đm ĩ ệ 3 4 5 6 Phễ rót cát u c Tính toán kếquả t Qcát (hố u) = Q1 – Q2 +phễ Q1  2 Q V Vhố+ phễ  u - Vhố= Vđt = Vhố u – V phễ ấ +phễ u Dung trọ ẩ củ đt: ng m a ấ Q   dat w Vdat - (g/cm 3) Khố lư ng thể khô củ... n tử i đ chính xác cao iệ vớ ộ - Tủ y có bộ n đ u chỉ nhiệ( max = 3000C) sấ phậ iề nh t - Hộ đng mẫ p ự u - Bình giữ khô b Trình tựthí nghiệ m Lấ mộ khố lư ng đt ~ 15g cho vào hộ đ ng mẫ (đ đợ đ sốvà y t i ợ ấ p ự u ã ư c ánh biếtrư c khốlư ng) t ớ i ợ - Đ y nắ và cân ậ p - Mở p hộ rồ đ sấ khô trong tủ y 10 5- 1 100C, đt hữ cơ thể y nắ p i em y sấ ấ u có sấ 0 ở 7 0-8 0 C - Mỗmẫ đt phảđ ợ sấ ít nhấ2 lầ... ưc nhân công và máy móc đ phảchờ ợ nử ngày công Vì vậ phả xác đ chính ã i đi a y i ị nh xác, nhanh chóng đ đm bả tiế đ thi công và có biệ pháp xửlý kịthờ ểả o n ộ n p i - Bài giả Xây dự nề đ ờ ng ng n ư ng Trang 67 Chư ng 5: Đ M NÉN ĐẤ NỀ ĐƯ ơ Ầ T N ỜNG 5. 1 Các phư ng pháp xác đnh đ ẩ củ đt ơ ị ộm a ấ 5. 1.1 Phư ng pháp sấ (TCVN 419 6-9 5) ơ y a Thiếbị nghiệ t thí m - Cân kỹ t, đ chính xác 0,1 - 0,01 g... thể (50 0-1 000cm3 ) ng ong c ự xác ị ư c nh tích - Cân kỹ t có đ chính xác 0. 1-0 .01g thuậ ộ b Trình tựthí nghiệ m: - Xác đ thể bình (hoặ ố đ ị nh tích c ng ong) - Cân bình không đ ợ khốlư ng P1 ưc i ợ - Đ nư c cấđn vạ chuẩ cân lạđợ khố lư ng P 2 ổ ớ t ế ch n, i ưc i ợ - Lấ lư ng đt cầ thí nghiệ PW Cho lư ng đt này vào bình (không có y ợ ấ n m ợ ấ nư c), cân bình và đt đợ khốlư ng P 3 ớ ấ ưc i ợ - Cho... lu u ng a - Trị củ áp lự cự đi dư i bánh lu có thể đ theo công thứ số a c c ạ ớ xác ị nh c:   max q.E o R Trong đ ó: q - Áp lự trên đn vị u dài củ bánh lu (daN/cm); c ơ chiề a Q q b - - vớQ tảtrọ tác dụ lên bánh lu, (daN); i i ng ng b - Chiề dài củ bánh lu, (cm); u a R - Bán kính củ bánh lu, (cm); a Eo - Môđ biế dạ củ đt, daN/cm2 un n ng a ấ Chiề sâu tác dụ củ lu bánh cứ có thể đ theo công thứ sau:... sét thì không chính xác do đt sét khó thoát m ấ ấ khí ra ngoài 5. 2.3 Phư ng pháp cân trong nư c ơ ớ - Dụ cụ nghiệ ng thí m Ố đ nư c 50 0cm3 ng o ớ 1- Bình thuỷ tinh hình cầ 50 0-8 00cm 3 u 2- Ố pipét ng Bài giả Xây dự nề đ ờ ng ng n ư ng Trang 72 Chư ng 5: Đ M NÉN ĐẤ NỀ ĐƯ ơ Ầ T N ỜNG 3- Thùng đng nư c ự ớ 4- Dao đ ai Vạ sơ ch n Trên bình cầ có đ dấ vạ sơ khố chế ng lưng (P0) Khi đ đt u ánh u ch n ng trọ... chặ chẽ m: t các i ấ òi i t lắ khô quá hoặ ư t quá đu có thể ầ đ ợ c ớ ề đm ư c - Như c đ m: ợ iể + Nă suấthấ ng t p + Giá thành cao - Phạ vi áp dụ m ng: - Bài giả Xây dự nề đ ờ ng ng n ư ng Trang 64 Chư ng 5: Đ M NÉN ĐẤ NỀ ĐƯ ơ Ầ T N ỜNG - - + Dùng cho các công trình đ hỏchấlư ng cao òi i t ợ + Nhữ nơ chậhẹ không đ diệ thi công cho máy lu làm việ ng i t p, ủ n c + Nhữ nơ có nề yế mà phảđp lớ đt có chiề... ấ i - Phân loạ i: + Theo tảtrọ i ng: * Lu nhẹ 3 -5 T * Lu vừ 6-9 T a * Lu nặ > 10T ng + Theo số c, số trụ bánh: * Lu hai bánh, hai trụ c * Lu ba bánh, hai trụ c * Lu ba bánh, ba trụ c Bài giả Xây dự nề đ ờ ng ng n ư ng Trang 60 Chư ng 5: Đ M NÉN ĐẤ NỀ ĐƯ ơ Ầ T N ỜNG - Phạ vi áp dụ Có thể m ng: dùng cho các loạđt khác nhau như cát, á sét, các i ấ á loạđt rờ i ấ i - Hiệ quả ầ nén củ lu đ ợ xác đ thông qua:... ng ợ đ m là chỉ dụ đ ợ cho nhữ loạđt không có hạthô iể sử ng ư c ng i ấ t 5. 2.2 Phư ng pháp dùng phao Covaliep ơ - Đ là phư ng pháp xác đ rấ nhanh đ chặ và đ ẩ củ đt ởhiệ ây ơ ị t nh ộ t ộm a ấ n trư ng ờ - Nguyên tắ làm việ củ phao là dự vào sứ đy củ nư c đ xác đ trọ c c a a c ẩ a ớ ể ị nh ng lư ng ợ - a Dụ cụ nghiệ ng thí m - Phao Covalép - Dao dai, búa đ óng - Bát đng đt, chày cao su đ nghiề đt ự . bụi Sét 8 - 12 9 - 15 14 - 23 12 - 18 15 - 22 17 - 23 18 -2 5 1, 75 - 1, 95 1, 85 - 1, 95 1,60 - 1,82 1, 65 - 1, 85 1,60 - 1,80 1 ,58 - 1,78 1 ,55 -1 , 75 3.2 Công đầm nén, phương tiện đầm nén, tốc độ đầm nén. -. (mm) 4. 75 19 4. 75 19 5 Số lớp đầm 3 3 5 5 6 Số chày đầm một lớp 25 56 25 56 7 Khối lượng mẫu lấy để xác định độ ẩm (g) 100 50 0 100 50 0 Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường. cối và nắp cối 5- Tai để cố định thân cối, nắp cối Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 55 1- Chày đầm 2- Ống dẫn hướng 3- Lỗ thoát khí 4- Cán đầm 5- Tay cầm Cấu tạo