Ch−¬ng 1 c¸c vÊn ®Ò chung vÒ x©y dùng mÆt ®−êng « t« 1.1. cÊu t¹o, yªu cÇu pps

Chơng vấn đề chung xây dựng mặt đờng ô tô 1.1 cấu tạo, yêu cầu với mặt đờng 1.1.1 Khái niệm Mặt đờng l kết cấu gồm nhiều tầng, lớp vật liệu khác nhau, có cờng độ v độ cứng lớn đem đặt đờng để phục vụ cho xe chạy Mặt đờng l mét bé phËn rÊt quan träng cđa ®−êng Nã l phân đắt tiền Mặt đờng tốt hay xấu ảnh hởng trực tiếp tới chất lợng chạy xe: an to n, êm thuận, kinh tế Do vËy ngo i viÖc tÝnh to n thiÕt kÕ nh»m tìm kết cấu mặt đờng có đủ bề d y, đủ cờng độ công nghệ thi công, chất lợng thi công nhằm tạo tầng lớp vật liệu nh tính toán l quan trọng 1.1.2 Yêu cầu mặt đờng Mặt đờng chịu tác dụng trực tiếp tải trọng xe chạy, nhân tố tự nhiên nh ma, nắng, thay đổi nhiệt độ, Nên để bảo đảm đạt đợc tiêu khai thác- vận doanh có hiệu việc thiết kế v xây dựng kết cấu mặt đờng phải đạt đợc yêu cầu sau: - Đủ cờng độ: kết cầu mặt đờng phải có đủ cờng độ chung v điểm riêng tầng, lớp vật liệu Nó biểu thị khả chống lại biến dạng thẳng đứng, biến dạng trợt, biến dạng co d n chịu kéo-uốn nhiệt độ - ổn định với cờng độ: cờng độ phải thay đổi theo điều kiện thời tiết, khí hậu - Độ phẳng: mặt đờng phải đạt đợc độ phẳng định để giảm sức cản lăn, giảm sóc xe chạy Do nâng cao đợc chất lợng chạy xe, tốc độ xe chạy, giảm tiêu hao nhiên liệu, kéo d i tuổi thọ xe, Yêu cầu n y đợc đảm bảo b»ng viƯc chän vËt liƯu thÝch hỵp, v o biƯn pháp v chất lợng thi công - Đủ độ nhám: mặt đờng phải có đủ độ nhám để nâng cao hệ số bám bánh xe v mặt đờng, tạo ®iỊu kiƯn tèt cho xe ch¹y an to n víi tốc độ cao v trờng hợp cần thiết dừng xe nhanh chóng Yêu cầu n y chđ u phơ thc v o viƯc chän vËt liƯu l m lớp mặt v ho n to n mẫu thuẫn với yêu cầu độ phẳng - bụi: bụi l xe cộ phá hoại, b o mòn vật liệu l m mặt đờng Bụi gây ô nhiễm môi trờng, giảm tầm nhìn 1.1.3 Cấu tạo kết cấu mặt đờng a) Nguyên tắc cấu tạo Phân tích tính chất tải trọng tác dụng lên kết cấu mặt đờng (Hình 1.1) cho thấy: http://www.ebook.edu.vn - Lực thẳng đứng: Theo chiều sâu tác dụng ứng suất thẳng đứng giảm dần từ xuống dới Do để kinh tế cấu tạo kết cấu mặt đờng gồm nhiều tầng lớp có chất lợng vật liệu (Eđh) giảm dần từ xuống phù hợp với qui luật phân bố ứng suất thẳng đứng - Lực nằm ngang (lực h m, lực kéo, lực đẩy ngang) giảm nhanh theo chiều sâu Do vật liệu l m tầng, lớp phải có khả chống lại lực đẩy ngang (chống trợt) P P x z Nền đất z Hình 1.1 Sơ đồ phân bố ứng suất kết cấu áo đờng theo chiều sâu b) Kết cấu áo đờng mềm: áo đờng mềm l loại áo đờng có khả chống biến dạng không lớn, có độ cứng nhỏ (nên cờng độ chịu uốn thấp) Trừ mặt đờng BTXM tất loại áo đờng thuộc loại áo đờng mềm Cấu tạo ho n chỉnh áo đờng mềm nh Hình 2, gồm có tầng mặt v tầng móng, tầng lại gồm nhiều lớp vật liệu - Tầng mặt Tầng mặt chịu tác dụng trực tiếp tải trọng bánh xe (gồm lực thẳng đứng v lực ngang, có giá trị lớn) v nhân tố thiên nhiên (nh ma, nắng, nhiệt độ ) Yêu cầu tầng mặt phải đủ bền suất thời kỳ sử dụng kết cấu áo đờng, phải phẳng, có đủ độ nhám, chống thấm nớc, chống đợc biến dạng dẻo nhiệt độ cao, chống đợc nứt, chống đợc bong bật, phải có khả chịu b o mòn tốt v không sinh bụi Tầng mặt Tầng móng Nền đờng http://www.ebook.edu.vn Hình 1.2 Cấu tạo áo đờng mềm Để đạt đợc yêu cầu trên, tầng mặt thờng cấu tạo gồm có líp: - Líp 3: líp chÞu lùc chđ u - Lớp 2: lớp hao mòn - Lớp 1: lớp bảo vệ Lớp chịu lực chủ yếu lại cấu tạo từ nhiều lớp vật liệu Do tính chất chịu lực (chịu nén, chịu uốn v chịu cắt) nên lớp chịu lực chủ yếu phải cấu tạo từ vật liệu có cờng độ cao, có khả chống trợt định Thông thờng l hỗn hợp đá - nhựa (BTN, đá trộn nhựa, ), đá dăm gia cố xi măng, cấp phối đá dăm hay đá dăm nớc đợc chêm chèn v lu lèn chặt Lớp bảo vệ v lớp hao mòn đợc bố trí lớp chịu lực chủ yếu có tác dụng l m giảm tác động lực ngang, tăng cờng sức chống b o mòn cho tầng mặt Nhng tác dụng chủ yếu l để giảm bớt tác động lực xung kích, chống lại m i mòn trực tiếp bánh xe v thiên nhiên (ví dụ nh: lớp láng nhựa có tác dụng chống nớc thấm v o lớp chịu lực chủ yếu, giữ cho lớp n y ổn định cờng độ ) Ngo i ra, chúng tăng cờng độ phẳng, tăng độ nhám cho mặt đờng Lớp hao mòn thờng l lớp mỏng dầy từ - cm, lớp mặt chủ yếu v th−êng l m b»ng vËt liÖu cã tÝnh dÝnh: lớp láng nhựa, BTN chặt, hạt mịn hay BTN cát Líp b¶o vƯ cịng l mét líp máng 0.5 - cm, để bảo vệ cho lớp dới cha hình th nh cờng độ (lớp cát mặt đờng đăm nớc, ) Đối với mặt đờng BTN v có xử lý nhựa lớp n y Lớp hao mòn, lớp bảo vệ l lớp định kì phải khôi phục trình khai thác - Tầng móng Khác với tầng mặt, tầng móng chịu tác dụng lực thẳng đứng Nhiệm vụ l phải phân bố l m giảm nhỏ ứng suất thẳng đứng truyền xuống đờng tới giá trị để đất chịu đựng đợc m không tạo nên biến dạng lớn Do lực thẳng đứng truyền xuống ng y c ng bé nên để tiết kiệm, tầng móng có cấu tạo gồm nhiều lớp vật liệu có cờng độ giảm dần từ xuống Thông th−êng cã líp: líp mãng trªn v líp mãng dới Do không chịu tác dụng b o mòn trực tiếp, tác dụng lực ngang m chịu lực thẳng đứng nên vật liệu l m tầng móng không yêu cầu cao nh tầng mặt v dùng vật liệu rời rạc, chịu b o mòn nhng chủ yếu lại đòi hỏi có độ cứng định, biến dạng Tầng móng thờng l m loại vật liệu nh: cấp phối đá dăm loại 1, cấp phối đá gia cố xi măng, đá dăm láng nhựa, đá dăm tiêu chuẩn (lớp móng trên) v cấp phối đá dăm loại 2, đất, cát gia cố xi măng, đất gia cố nhựa, cấp phối sỏi suối, cÊp phèi sái ong, cÊp phèi ®åi (líp mãng dới) http://www.ebook.edu.vn Không phải kết cấu mặt đờng mềm bao gồm đầy đủ tầng, lớp nh m tuỳ theo yêu cầu xe chạy, t theo ®iỊu kiƯn thĨ nã cã thĨ chØ gồm số tầng lớp n o Ví dụ: nh với đờng cấp thấp, áo đờng gồm tầng mặt Khi n y tầng mặt kiêm chức tầng móng Với đờng cấp cao kết cấu áo đờng thờng có nhiều tầng lớp nh Hiểu rõ chức tầng lớp kết cấu áo đờng chọn đợc cấu tạo, chọn vật liệu sử dụng tầng lớp đợc hợp lý v đề xuất đắn yêu cầu thi công cụ thể tầng lớp c) Kết cấu áo đờng cứng áo ®−êng cøng l kÕt cÊu ¸o ®−êng l m b»ng vật liệu có khả chịu uốn lớn, có độ cứng cao, nên nguyên lý l m việc áo đờng cứng l đ n hồi, (khác với áo đờng mền l hệ đ n hồi nhiều lớp bán không gian vô hạn đ n hồi) Ví dụ mặt đờng bê tông xi măng mặt ®−êng cã líp mãng b»ng vËt liƯu cã gia cè xi măng Do có độ cứng cao nên áo đờng cứng có biến dạng lún nhỏ dới tác dụng tải trọng bánh xe, BTXM chịu ứng suất kéo uốn lớn mặt đờng mềm, có nghĩa l BTXM chịu hầu hết tác dụng tải trọng bánh xe Vìo vậy, kết cấu áo đờng cứng có tầng lớp hợp kết cấu áo đờng mềm Cấu tạo kết cấu áo đờng cứng: gồm tầng mặt v tầng móng Tầng mặt: BTXM Tầng móng Nền đờng Hình 1.3 Cấu tạo áo đờng cứng - Tầng mặt Gồm lớp chịu lực chủ yếu l BTXM Cũng có thêm lớp hao mòn BTN hạt nhỏ (BTN mịn, BTN cát) Lớp BTN n y có tác dụng lớn l giảm xóc cho mặt đờng khe nối gây Tấm BTXM phải có cờng độ chịu uốn cao, đủ cờng độ dự trữ để chống lại tờng mỏi, tợng phá hoại cục góc tác dụng tải trọng trùng phục, lực xung kích Khi cho xe chạy trực tiếp BTXM phải có khả chịu đợc m i mòn - Tầng móng Khác với kết cấu áo đờng mềm, mặt đờng cứng thân BTXM chịu lực l chủ yếu, mặt khác áp lực tải trọng bánh xe truyền xuống lớp móng nhỏ diện phân bố http://www.ebook.edu.vn áp lực dới BTXM rÊt réng Do vËy tÇng mãng cịng nh− nỊn đất tham gia chịu lực không đáng kể nên cấu tạo tầng móng mặt đờng cứng lớp vật liệu Tầng móng mặt đờng cứng không tham gia chịu lực lớn nh mặt đờng mềm nhng có tác dụng quan trọng bền vững lâu d i BTXM Nếu tầng móng không phẳng đầm nén không tốt, không đều, không đủ cờng độ xảy tích luỹ biến dạng d, lún không Lúc n y BTXM bị cập kênh, điều kiện l m việc bình thờng không nên BTXM bị phá hoại Chình yêu cầu quan trọng lớp móng mặt đờng cứng l phải đảm bảo điều kiện tiếp xúc tốt bê tông v lớp móng suất trình chịu tải Đáp ứng yêu cầu n y, lớp móng mặt đờng cứng thờng l lớp móng cát, cát gia cố xi măng, cấp phối đá gia cố xi măng, cã nghÜa l vËt liƯu cã ®é cøng lín, biến dạng d v dễ tạo phẳng 1.1.4 Yêu cầu trình công nghệ xây dựng mặt đờng Yêu cầu trình công nghệ xây dựng mặt đờng l nghiên cứu để giải đợc yêu cầu vật liệu, kỹ thuật thi công sở đạt đợc mục tiêu: cờng độ v chất lợng sử dụng mặt đờng tốt nhất; trình thi công tiện lợi, dễ d ng v áp dụng giới hoá l m giảm giá th nh xây dựng Riêng mặt cờng độ v chất lợng sử dụng tầng lớp mặt đờng trình công nghệ thi công có ảnh hởng định Nếu trình công nghệ thi công không đảm bảo đợc tốt chất lợng chất lợng mặt đờng sút 1.2 Các nguyên lý sử dụng vật liệu làm mặt đờng 1.2.1 Cấu trúc vật liệu Hỗn hợp vật liệu để tạo nên lớp kết cấu mặt đờng thờng gồm có hai loại: - Cốt liệu: thờng l đất, đá, cuội sỏi, xỉ phế liệu công nghiệp Bất tầng, lớp n o kết cấu mặt đờng phải dùng loại - Chất liên kết: đợc trén v o cèt liƯu víi mét tû lƯ nhÊt định để tăng cờng liên kết hạt cốt liệu, l m tăng cờng độ hỗn hợp vật liệu Tuy nhiên, tuỳ theo yêu cầu nh điều kiện l m việc tầng lớp m có tầng lớp không cần vật liệu liên kết Chất liên kết thờng có loại: chất liên kết thiên nhiên (đất sét dính) chất liên kết vô cơ: xi măng, vôi chất liên kết hữu cơ: bi tum, nhũ tơng Sự liên kết, biến cứng, xếp cốt liệu, chất liên kết hỗn hợp vật liệu tạo cấu trúc vật liệu Cấu trúc vật liệu l m mặt đờng thờng dạng chủ yếu sau: Cấu trúc keo tụ (đông tụ): hạt cứng đợc bao bọc m ng mỏng chất lỏng (nh hạt đất có m ng nớc bao bọc, hạt khoáng chất có nhựa bao bäc, ) C−êng ®é cđa mét líp cã cÊu tróc keo tơ phơ thc chđ u v o th nh phần, loại m ng chất lỏng, số lợng http://www.ebook.edu.vn v chất lợng Đồng thời phụ thuộc v o cờng độ hạt cứng nh tiếp xúc bề mặt hạt Đặc ®iĨm cđa cÊu tróc keo tơ: - C−êng ®é thÊp - Tính xúc biến đạt tối đa: khôi phục lại ho n to n sau phá hoại - Tính dẻo v khả từ biến rỗ rệt - Tính đ n hồi cao hạt khoáng pha rắn có tính cứng v dòn Cấu trúc kết tinh: hạt cứng đợc bao bọc m ng chất liên kết biến cứng (nh bê tông xi măng) Cờng độ loại kết cấu n y phụ thuộc số lợng, chất lợng chất liên kết, cờng độ vật liệu khoáng chất v diện tích tiếp xúc hạt Đặc điểm: - Cờng độ cao - Độ ổn định nớc cao Cấu trúc tiếp xúc: hạt cứng tiếp xúc trực tiếp m ng liên kết ngăn cách Cờng ®é cđa lo¹i cÊu tróc n y phơ thc v o tác dụng lực phân tử bề mặt tiếp xúc hạt v phụ thuộc diện tiếp xúc hạt (ma sát) Cấu trúc tiếp xúc đất hình th nh từ cấu trúc keo tụ cấu trúc keo tụ đợc thoát nớc thông qua trình đầm nén Yêu cầu phải sử dụng loại vật liệu nh n o, cụ thể phải định yêu cầu th nh phần vật liệu, tỉ lệ phối hợp th nh phần để tạo nên hỗn hợp vật liệu m sau ho n th nh khâu thi công cần thiết đạt đợc cấu trúc có cờng độ định, đáp ứng đợc yêu cầu phù hợp với chức tầng lớp mặt đờng 1.2.2 Các nguyên lý sử dụng vật liệu Mỗi phơng pháp xây dựng mặt đờng phải dựa nguyên lý sử dụng vật liệu định v trình tự thi công định Mỗi nguyên lý sử dụng vật liệu khác định yêu cầu th nh phần vật liệu số lợng v chất lợng, đồng thời định biện pháp v kỹ thuật thi công cần thiết Ngợc lại, có sẵn thứ vật liệu n o nên theo nguyên lý cấu tạo tơng ứng Nh đảm bảo tạo nên tầng lớp có lợi nhất cờng độ v độ ổn định cờng độ Cho đến nay, phơng pháp xây dựng mặt ®−êng ®Ịu dùa v o mét nguyªn lý sử dụng vật liệu sau: a) Nguyên lý đá chèn đá (Nguyên lý Macadam) Cốt liệu l đá, cuội sỏi cứng, sần sùi, sắc cạnh, kích cỡ tơng đối đồng ®Ịu ®em r¶i th nh tõng líp råi lu lÌn chặt cho đá chèn móc v o Cờng độ hình th nh chèn móc, ma sát đá với tạo kết cấu cờng độ định, có khả chống lại biến dạng thẳng đứng nh khả chống bong bật bề mặt ảnh hởng lực ngang http://www.ebook.edu.vn Hình 1.4 Vật liệu theo nguyên lý đá chèn đá Hình: Móng đờng Đá 4x6 (trớc chèn) Hình: Móng đờng Đá 4x6 (sau chèn) Ưu điểm: công nghệ thi công đơn giản, cốt liệu yêu cầu Ýt kÝch cì, ®ã dƠ khèng chÕ, kiĨm tra chất lợng thi công Nhợc điểm: - Cờng độ lớp vật liệu l m mặt đờng hình th nh lực ma sát, chèn móc hạt cốt liƯu, vËy rÊt tèn c«ng lu lÌn Khi c«ng lu không đủ chèn móc hạt cốt liệu l m chất lợng mặt đờng không đợc đảm bảo nh đá dễ bị bong bật, - Cờng độ lớp mặt đờng không hạt cốt liệu bị vỡ vụn nên yêu cầu đá l m mặt đờng phải có cờng độ cao - Trong qua trình sử dụng, dới tác dụng lực bánh xe, đá bị tròn cạnh l m cho cấu chèn móc, ma sát không nên đá bị bong bật dới tác dụng lực ngang, gây phá hỏng mặt đờng Để khắc nhợc điểm n y, ta dùng thêm vật liệu liên kết dới hình thức tới trộn vật liệu liên kết (đất dính nh o th nh bùn, nhựa bi tum, viữa xi măng lỏng, ) v o cốt liệu để tăng cờng sức chống trợt cho lớp mặt đờng Mặt đờng loại n y gồm: mặt đờng đá dăm nớc, đá dăm bùn, đá dăm đen, thấm nhập nhựa, đá dăm láng nhựa b) Nguyên lý xếp lát Dùng vật liệu đ đúc sẵn hay gia công sẵn (các đá, phiến đá, bê tông đúc sẵn, gạch block ) đem xếp lại th nh mặt đờng Cờng độ lớp mặt đờng n y có đợc chđ u dùa v o sù chÌn khÝt, lùc ma sát tấm, phiến vật liệu v sức chịu tải lớp móng hay đất phía dới http://www.ebook.edu.vn Vật liệu dùng xếp lát nh cần có kích thớc v hình dạng gần nh nhau, đồng thời thân phải có đủ cờng độ Bởi cờng độ lớp mặt đờng phụ thuộc v o kích thớc, cờng độ lát Trờng hợp cần l m tăng cờng tính bền vững, tính ổn định lớp mặt đờng xếp lát dùng thêm vữa xi măng để xây lát Nguyên lý xếp lát Nguyên lý xếp lát Hình 1.5 Vật liệu theo nguyên lý xếp lát Nhợc điểm: Cha giới hoá đợc ho n to n công tác lát mặt đờng, việc gia công phiến đá lát phức tạp, chủ yếu gia công thủ công Hiện nay, thờng dùng gạch block tự chèn đợc sản xuất theo dây chuyền công nghiệp Hình 1.6 Một số gạch block sử dụng Việt Nam Hình 1.7 Thiết bị lát gạch block tự chèn Mặt đờng loại n y gồm: mặt đờng đá lát độ (đá hộc, đá ba ), mặt đờng đá lát cấp cao (lát đá tấm, đá phiến, gạch block tự chèn ) http://www.ebook.edu.vn Trên giới, mặt đờng theo nguyên lý n y l m mặt đờng cấp cao, b i đỗ sân bay, bến cảng Hiện nay, Việt Nam chủ yếu dùng công tác lát hè, b i đỗ xe Hình 1.8 Gạch block tự chèn l m đờng ô tô Hình 1.9 Gạch block tự chèn l m b i đỗ sân bay Hình 1.10 Gạch block tự chèn l m bến cảng c) Nguyên lý cÊp phèi Theo nguyªn lý n y cèt liƯu gồm có nhiều cỡ hạt to nhỏ liên tục khác nhau, phối hợp với theo tỷ lệ định, sau rải th nh, lu lèn hạt nhỏ lấp đầy lỗ rỗng hạt lớn tạo th nh kết cấu có độ chặt cao, cờng độ lớn, có khả chịu lực tốt http://www.ebook.edu.vn Hình 1.11 Vật liệu theo nguyên lý cấp phối Cấp phối thiên nhiên Cấp phối đá dăm Cấp phối đá dăm Bê tông ximăng Bê tông nhựa hạt thô (trớc lu) Bê tông nhựa hạt thô (sau lu) http://www.ebook.edu.vn 10 cèt thÐp cã mèi nèi, trªn mặt đờng xuát đờng nứt ngang, rộng từ 0.2 - 0.4 mm, nhng với khoảng cách mau (1.1-2.4 m) Hình 6.3 Mặt đờng bê tông xi măng cốt thép liên tục Hình 6.4 Mặt đờng bê tông xi măng cốt thép l m Loại mặt ®−êng n y ®−ỵc xem l kinh tÕ, phÝ tỉn cốt thép đợc bù lại nhờ tiết kiệm bê tông v chất lợng khai thác tốt nhiều (do giảm đợc số lợng khe nối ngang) 6.2.6 Theo số lớp - Mặt đờng BTXM lớp: L m hỗn hợp bê tông th nh phần cấp phối v đổ lần to n chiều d y - Mặt đờng BTXM hai lớp: đổ bê tông th nh hai lớp với chiều d y lớp dới lớn chiều d y lớp So với mặt đờng hai lớp, mặt đờng lớp có u điểm sau: - Giá th nh xây dựng thấp giảm mác bê tông v yêu cầu cờng độ vật liệu đá lớp dới - Có thể tổ chức đầm nén th nh lớp riêng rẽ chiều d y mặt đờng vợt khả máy đầm nén 6.3 cấu tạo mặt đờng bê tông xi măng http://www.ebook.edu.vn 125 6.3.1 Cấu tạo mặt đờng bê tông xi măng a Tấm bê tông L phận chủ yếu mặt đờng bê tông xi măng Tấm bê tông l BT kh«ng cèt thÐp, BTCT, BTCT dù øng lùc - Chiều dầy bê tông xi măng tính toán thiết kế định Thông thờng biến đổi khoảng 18 - 24 cm Với đờng sân bay 24-36cm - Độ dốc ngang mặt đờng BTXM thờng khoảng 1.5 - 2% - Tấm bê tông thờng có cấu tạo chiều dầy không đổi Cũng có chiều d y thay đổi, hai bên mép đợc tăng cờng l m d y giữa, nhiên điều n y gây khó khăn cho thi công không nên dùng - Tại vị trí góc tấm, l vị trí yếu Có thể tăng cờng cách bè trÝ c¸c thÐp ë gãc tÊm c) Líp gi·n c¸ch Líp gi n c¸ch cã thĨ l m b»ng c¸c vËt liƯu sau: - L m b»ng giÊy dầu: thờng dùng lớp móng hở, có khả thấm nớc (cát, đá dăm, cấp phối ) Tác dụng chủ yếu lớp giấy dầu l ngăn không cho móng cát hút nớc bê tông bê tông đổ v l m giảm ma sát bê tông với đáy móng, l m cho bê tông di chuyển nhiệt độ thay đổi m không gây nứt bề mặt - L m b»ng c¸t trén nhùa d y 2-5cm (th−êng dïng nhùa lỏng từ 2-4% theo khối lợng nhũ tơng từ 4-8% theo khối lợng) Lớp cát trộn nhựa đợc l m lớp móng l đá dăm, đá dăm gia cố xi măng, đất gia cố Nó có tác dụng tạo phẳng v l m giảm ma sát bê tông với đáy móng Nếu cát trộn nhựa l m cát thiên nhiên (tốt l cát mịn) để tạo phẳng sau trải giấy dầu lên c) Lớp móng Thờng đất gia cố, cát gia cố xi măng, cấp phối đá dăm, cấp phối đá dăm gia cố xi măng, bê tông nghèo đá dăm Hiện l m lớp móng cát đờng có xe chạy v xe t¶i träng nhĐ ChiỊu d y líp mãng tính toán định 6.3.2 Cấu tạo khe nối mặt đờng bê tông xi măng a) Tác dung khe nối Khi có thay đổi nhiệt độ, bê tông xuất ứng suất nhiệt tầm bê tông co, gi n Để giảm bớt ứng suất n y, không cho bê tông xuất đờng nứt, cần phải chia bê tông th nh riêng rẽ khe nối dọc v ngang Các khe nèi n y cã mơc ®Ých thĨ nh− sau: - Bảo đảm khả biến dạng bình thờng bê tông (co, d n, uốn vồng) thay đổi nhiệt độ, độ ẩm - Giảm bớt vết nứt xuất bê tông bất lợi chế độ thuỷ nhiệt đờng gây http://www.ebook.edu.vn 126 - Bảo đảm tiếp xúc bình thờng bê tông thi công thời điểm Có loại khe nối mặt đờng bê tông xi măng: khe co, khe d n v khe nối dọc Hình 6.5 Sơ ®å bè trÝ khe co, gi n, v khe däc (1- Khe d n, 2- Khe co, 3- Khe däc, 4- Thanh truyền lực) Chú ý: Để truyền lực tấm, tránh vỡ cạnh v mép tấm, phải bố trí truyền lực thép trơn, đờng kính = 18-24mm, chiều d i 40-60cm, đầu quét nhựa lỏng nhũ tơng để chuyển vị tự a) Kh«ng cã trun lùc b) Cã truyền lực Hình 6.6 Tác dụng truyền lực ®Ĩ trun lùc H×nh 6.7 Bè trÝ trun lùc để truyền lực b) Khe dÃn - Mục đích: khe d n l m cho bê tông d n nhiệt độ tăng - Khi đổ bê tông theo vệt liên tục th× bè trÝ khe d n cã trun lùc Khi đổ bê tông theo phơng pháp thủ công thờng l m khe d n kiểu ng m http://www.ebook.edu.vn 127 - Để đảm bảo cho bê tông d n d i v giảm bớt lực nén hai đầu tấm, cần phải bố trí đệm đ n hồi gỗ mềm khe d n TÊm ®Ưm n y th−êng l m thấp mặt bê tông cm, chèn ma tÝt v o - BÒ réng khe d n khoảng 20 - 25 mm khoảng cách hai khe d n tõ 25 - 40 m - C¸c trun lùc bè trÝ song song víi mỈt tÊm bê tông, cách khoảng 30 - 40 cm bố trí thanh, gần hai mép ngo i giảm xng cßn 15 - 20 cm - ChiỊu d i, ®−êng kÝnh trun lùc chän phơ thc v o chiều dầy bê tông Chiều dầy tấm, cm 22 - 24 20 - 22 18 - 20 §−êng kÝnh thanh, mm ChiÒu d i thanh, mm 24 - 26 60 - 70 20 - 22 50 - 60 18 - 20 40 - 50 - Khe d n cã thể có loại sau: Hình 6.8 Khe d n cã truyÒn lùc 1- Thanh truyÒn lùc 2- Ma tít nhựa 3- ống tôn cát tông 4-Tấm gỗ đệm d y 1.5 ữ2cm 5- Mạt ca tẩm nhựa 6- Thép cấu tạo 7- Quét nhựa ` Hình 6.9 Khe d n có đỡ bê tông 1-Ma tít nhựa 2-Tấm đỡ bê tông Hình 6.10 Khe d n kiểu ng m 1-Ma tít nhựa 2-Tấm gỗ đệm d y 1.5 ữ2cm c) Khe co - Mục đích: l m cho bê tông co v o nhiệt độ giảm http://www.ebook.edu.vn 128 - Khi đổ bê tông liên tục theo vệt, thờng l m khe co giả, đổ bê tông theo phơng pháp thủ công thờng dùng khe co kiểu ng m H×nh 6.11 Khe co kiĨu ng m 2-Ma tÝt nhùa 3-QuÐt nhùa bi tum KÝch th−íc a, b, c cđa khe co kiĨu ng m cã thĨ lÊy nh− sau: Chiều dầy bê tông Các kích thớc ng m, cm (cm) a b c l (chiÒu d i ®ua ra) 18 20 22 24 26 28 30 35 40 7.5 9.5 10 12 13.5 6 8 10 11 13 7.5 9.5 10 12 13.5 3.5 4.0 4.0 4.0 4.5 4.5 5.0 5.0 5.0 - Khe co gi¶: l m gi¶m u tiÕt diƯn ngang cđa bê tông l 1/3 chiều d y Khi bê tông chịu kéo co ngót mặt đờng bị nứt vị trí khe v tách th nh riêng rẽ Có thể dùng máy xẻ khe đặt trớc gỗ xuống dới trớc đổ bê tông, vị trí n y tiết diện mặt đờng bị thu hẹp lại Nếu dùng gỗ để tạo khe nên dùng thép mỏng rạch lên bề mặt bê tông vị trí có khe co để vết nứt th nh đờng thẳng Trong khe co, bố trí không bố trí truyền lực Nếu đặt truyền lực khoảng cách truyền lực khoảng m Hình 6.12 Khe co có gỗ giảm yếu tiết diện 1-Thanh truyền lực 2-Ma tít nhựa 3-Quét nhựa bi tum 4- Thanh gỗ để giản yếu tiết diện http://www.ebook.edu.vn 129 Hình 6.13 Khe co xẻ bê tông đ đông cứng 1-Thanh truyền lùc 2-Ma tÝt nhùa 3-QuÐt nhùa bi tum H×nh 6.14 Máy xẻ bê tông đ đông cứng Hình 6.15 Khe sau c¾t d) Khe däc Khe däc l mét d¹ng cđa khe co v cã thĨ bè trÝ theo kiểu khe co giả đổ bê tông liên tục theo dải kiểu ng m đổ thủ công Để tránh cho cho khe dọc không mở rộng miệng, truyền lực khe dọc đợc đặt cố định bê tông (không quét nhựa đờng), tạo khớp mềm mặt đờng Bố trí cự ly khe dọc: v o điều kiện thi công, bề rộng mặt đờng m ta chia cho phù hợp Thờng, khoảng cách khe dọc không đợc 4.5m v thờng bỊ réng mét l n xe e) Khe thi c«ng Thờng tồn cuối ca thi công v nên bố trí trùng khe d n co 6.4 yêu cầu vật liệu mặt đờng bê tông xi măng 6.4.1 Yêu cầu Bê tông làm đờng http://www.ebook.edu.vn 130 Th nh phần, tính chất v yêu cầu bê tông l m mặt đờng khác nhiều so với loại bê tông dùng xây dựng dân dụng, thuỷ lợi, - Bê tông l m đờng trực tiếp chịu tác dụng tải trọng xe chạy, tác dụng cđa ®iỊu kiƯn khÝ hËu thêi tiÕt, cđa ®iỊu kiƯn địa hình, địa chất v chế độ thuỷ nhiệt khu vực xây dựng - Để cho bê tông chịu đợc tác dụng m không bị phá hỏng bê tông xi măng phải có đủ cờng độ cần thiết, có khả chống b o mòn lớn v đủ độ nhám Kết nghiêm cứu cho thấy, dùng bê tông có cờng độ chịu nén 30 MPa đảm bảo đợc điều kiện ổn định chống m i mòn điều kiện khai thác bình thờng Tỷ số cờng độ kéo uốn v cờng độ nén (Rku/Rn) đặc trng cho khả biến dạng bê tông l m đờng Khi tỷ số n y c ng cao khả chống biến dạng, dự trữ cờng độ c ng lớn, tức khả chịu mỏi bê tông c ng cao 6.4.2 Yêu cầu vật liệu trộn Bê tông a) Yêu cầu với xi măng - Xi măng dùng l m mặt đờng phải l loại xi măng poóclăng mác30, 40 MPa (PC40, PC30), riêng l m lớp móng dùng xi măng pooclang xỉ lò cao mác không dới 30 MPa Mác xi măng đợc chọn theo mác bê tông, thông thờng mác xi măng phải cao Nếu không đảm bảo yêu cầu n y phải tăng lợng xi măng, điều n y không kinh tế - Không cho phép trộn chất phụ gia trơ nh cát nghiền bột đá chất hoạt tính (tro bay, xỉ nghiền, ) v o xi măng, chất n y l m phẩm chất hỗn hợp v ảnh hởng đến đông cứng bình thờng bê tông Vì dùng xi măng poóclăng có sủ dụng chất phụ gia khoáng vật để l m lớp móng - Thời gian bắt đầu ninh kết xi măng phải đủ để thi công hỗn hợp (tối thiểu 120) b) Yêu cầu với cát - Cát dùng bê tông l m đờng l cát thiên nhiên, cát nghiền v cát cải thiện (cát thiên nhiện trộn thêm với cát xay) - Th nh phần hạt: đặc trng mô đuyn độ lớn Mk v lợng cát sót lại s ng 0.63 mm - Không cho phép dùng cát hạt mịn (Mk < 1.5) để l m lớp mặt, l m phải trộn thêm cát hạt lớn hay cát xay Cho phép dùng cát hạt nhỏ xây dựng lớp móng - Với cát dùng l m lớp mặt, phải dùng cát hạt lớn (Mk 2.5) với lợng sót lại s ng 0.63 mm không dới 30%, dùng cát hạt nhỏ với lợng sót s ng 0.63 mm không dới 10% - H m lợng bụi, sét không 2% với cát thiên nhiên, không 5% với cát nghiền - H m lợng hạt > mm cát không đợc 5%, h m lợng hạt nhỏ 0.14 mm không 10% - Cát nghiền dùng bê tông lớp mặt phải đợc nghiền từ đá phún xuất có cờng độ nén không dới 80 MPa Nếu dïng l m líp d−íi th× cã thĨ nghiỊn tõ đá vôi có cờng độ không dới 80 MPa hay đá trầm tích có cờng độ không dới 40 MPa http://www.ebook.edu.vn 131 c) Yêu cầu với đá - Th nh phần cấp phối đá dăm, đá sỏi dùng l m mặt đờng bê tông xi măng phải tuân theo cấp phối định - Cốt liệu hạt lớn bê tông xi măng l đá dăm nghiền từ đá gốc, từ cuội sỏi từ xỉ lò cao víi Dmax = 40 mm l m líp mỈt, Dmax = 70 mm l m líp mãng - Nếu dùng đá dăm nghiền từ sỏi cuội sỏi sạn yêu cầu phải rửa sạch, h m lợng bùn sét không 2% - Đá dăm phải có dạng hình khối, h m lợng hạt dẹt không 25% theo khối lợng - H m lợng hạt có cờng độ thấp cốt liệu hạt lớn không đợc 7% theo khối lợng với lớp trên, không 10% với lớp dới - Yêu cầu đá gốc để sản xuất cốt liệu lớn bê tông l m mặt đờng nh sau: Cờng độ chịu nén giới hạn đá gốc bÃo ho nớc, MPa Loại cốt liệu lớn Độ m i mong Los-Angeles Lớp mỈt Líp mãng Líp mỈt Líp mãng 120 80 - 80 30 - 25 40 30 45 50 50 + Đá dăm sản xuất từ đá phún xuất + Đá dăm sx từ đá trầm tích v biến chất + Đá dăm v đá sỏi sx từ xỉ lò cao L−ỵng lät qua s ng % L−ỵng sãt tÝch l trªn s ng % - Cịng cã thĨ dïng sái suối để l m cốt liệu sản xuất bê tông xi măng Nhng cờng độ kéo uốn BTXM sỏi không BTXM đá dăm Nhng dùng sỏi tận dụng đợc vật liệu địa phợng, đỡ tốn công đầm nèn - Để bảo đảm th nh phần hạt cốt liệu hạt không thay đổi trrình thi công phải phân cốt liệu lớn l m hai nhãm: Víi Dmax = 70 mm, chia l m hai nhãm: - 40 mm v 40 - 70 mm Víi Dmax = 40 mm, chia l m hai nhãm: - 20 mm v 20 - 40 mm - Th nh phần cấp phối đá dăm, đá sỏi dùng l m mặt đờng bê tông xi măng phải tuân theo qui luật cấp phối Tỷ số giới hạn nhóm hạt tính theo lợng đá sót lại s ng, bảo đảm cho đá có th nh phần hạt tốt nhất, với độ rỗng không qu¸ 45% nh− sau: Dmin = 100-50%; 0,5(Dmax + Dmin) = 40-70%; Dmax = 5-0%; 1,25Dmax = 0% NÕu biÓu diễn đồ thị, ta đợc phạm vi có th nh phần hạt tốt vật liệu đá l phần có gạch chéo Các loại đá dăm, đá sỏi có th nh phần nằm ngo i phạm vi gạch chéo n y không đạt yêu cầu Dmin 0,5(Dmax + Dmin) Dmax http://www.ebook.edu.vn 1,25Dmax 132 Hình 6.16 Đồ thị biểu diễn th nh phần hạt tốt vật liệu (củ khoai tiêu chuẩn) d) Yêu cầu đối víi n−íc - N−íc l th nh phÇn quan träng để tạo th nh hỗn hợp bê tông xi măng Nớc thực phản ứng hoá học với với khoáng vật xi măng để tạo th nh đá xi măng l chất kết dính bê tông Phải dùng nớc không chứa chất có hại cho xi măng v cốt thép - Không dùng nớc có h m lợng muối ho tan 5000 mg/lít, lợng 2SO4 không 2700 mg/l, cao gây tợng ăn mòn đá xi măng - Độ pH nớc không đợc nhỏ v tốt nên dùng nớc uống đợc - H m lợng nớc bê tông quan trọng Vì đặc tính bê tông mặt đờng l thi công diện rộng, lại đặt trực tiếp đất Do h m lợng nớc thờng lớn bê tông cấu kiện Tuy nhiện chon h m lợng nớc phải đợc tính toán v o điều kiện thi công, điều kiƯn thêi tiÕt e) ChÊt phơ gia: - ChÊt phơ gia đông cứng nhanh thờng l muối CaCl2 v NaCl Không dùng loại n y cho mặt đờng bê tông xi măng có bố trí cốt thép gây ăn mòn - Chất phụ gia tăng dẻo thờng đợc chế biến từ b giấy, nớc ta đ chế tạo đợc gọi l dung dịch đen Trộn chất phụ gia n y víi h m l−ỵng 0.15 - 0.2% khèi lợng xi măng độ sệt hỗn hợp bê tông thay đổi phạm vị rộng, giảm nhỏ tỷ lệ N/X, nhiên tăng tỷ lệ phụ gia n y 1% độ sệt bê tông không tăng lên - Chất phụ gia hút khí có tác dụng nâng cao độ ổn định nhiệt bê tông đ đông cứng, đợc sử dụng đổ bê tông nhiệt độ thấp 6.4.3 Đối với vật liệu chèn khe Để cho nớc không thấm qua khe nối, l m hỏng móng v đờng, phải chèn kÝn ma tÝt nhùa v o c¸c khe co d n mặt đờng bê tông xi măng Ma tít nhựa phải thoả m n yêu cầu sau: - Dính bám với bê tông điều kiện thời tiết n o - Phải đủ độ đ n hồi, có đủ khả biến dạng nhiệt độ thấp (không bị nứt), đòng thời không bị chảy v phùi lên mặt đờng nhiệt độ cao - Không thấm nớc - Không hoá cứng theo thời gian - Có m u sắc gần giống m u bê tông Hiện cha tìm đợc loại matít nhựa thoả m n ho n to n yêu cầu nên trình sử dụng, sau lần matit nhựa bị hỏng cần phải rửa v chèn khe lại Th nh phần matit nhựa gồm: bitum, bột cao su tái sinh, bột amiăng, bột đá vôi 6.5 Trình tự thi công mặt đờng bê tông xi măng đổ chỗ 6.5.1 Chuẩn bị móng http://www.ebook.edu.vn 133 Thi công lớp móng bên dới Sau thi công xong phải kiểm tra độ chặt cao độ, độ phẳng, bề rộng, độ dốc ngang móng theo quy trình h nh Chú ý: + Nếu l mặt đờng cũ phải bù phơ, v¸ ỉ g v vƯ sinh + NÕu l móng chất liên kết vô tối thiểu sau ng y đợc thi công - Thi công lớp gi n cách: tuỳ theo loại vật liệu l m líp gi n c¸ch m cã c¸ch thi công khác nhau: + Nếu l cát, cát trộn nhựa dùng máy san kết hợp với nhân lực + Nếu giấy dầu dùng thủ công 6.5.2 Đặt ván khuôn - Có thể dùng ván khuôn thép ván khuôn gỗ - Định vị ván khuôn cách dùng máy kinh vĩ để đóng cọc cách khoảng 50m v chỗ thay đổi địa hình sau căng dây để đặt ván khuôn - Kiểm tra cao độ đỉnh ván khuôn máy thuỷ bình - Quét dầu chống dính cho ván khuôn (có thể dùng vữa vôi v đất sét) Yêu cầu: - Sai số cao độ đỉnh ván khuôn l 3mm - Sai số vị trí ván khuôn l 5mm - Ván khuôn phải thẳng đứng, góc lệch nhỏ 10o - Ván khuôn phải vững v không xê dịch thi công Hình 6.17 Ván khuôn thép 6.5.3 Gia công lắp đặt cốt thép, bố trí khe nối - Gia công v lắp đặt cốt thép (nếu có) - L m giá đỡ cốt thép truyền lực v gỗ đệm giản yếu tiết diện - Định vÞ v bè trÝ cèt thÐp khe nèi v tÊm gỗ đệm http://www.ebook.edu.vn 134 Hình 6.18 Công tác lắp đặt cốt thép Hình 6.19 Giá dỡ truyền lực v vị trí khe đà bố trí 6.5.4 Trộn vận chuyển - Hỗn hợp bê tông xi măng trộn theo hai phơng pháp: + Trộn xí nghiệp, dùng xe ôtô chuyên dụng chở mặt đờng để rải + Trộn trạm trộn di động mặt đờng Hình 6.20 Ô tô chuyên dụng vận chuyển hỗn hợp bê tông nhựa - Trộn trạm trộn di động đờng: sử dung m¸y trén tù hay c−ìng bøc Sai sè cho phép nớc, xi măng không 1%, cốt liƯu: 3%, phơ gia: 2% http://www.ebook.edu.vn 135 Thêi gian trén tối thiểu với máy trộn rơi tự l 90s, máy trộn cỡng l 60s Thời gian trộn không đợc vợt thời gian qui định lần, trộn lâu l m nát vỡ cốt liệu - Trộn trạm: cho phép đảm bảo chất lợng cao, giới hoá thi công mặt đờng - Khi trộn hỗn hợp phải lấy mẫu để xác định th nh phần hạt, lợng xi măng, cờng độ hỗn hợp, độ sụt bê tông 6.5.5 Rải đầm nén hỗn hợp BTXM - Tốt l rải máy rải chuyên dụng, máy rải chuyên dụng rải v đầm nén bán thủ công Chiều dầy rải BTXM : h1 = K h víi K = 1.15 - 1.3 Hệ số n y đợc xác định thông qua rải thử thí nghiệm - Rải máy rải chuyên dụng: máy rải vừa tiến h nh rải, vừa tiến h nh đầm lèn v ho n thiện lớp bê tông Ngo i ra, số loại máy rải tự động bố trí cốt thép truyền lực bê tông cha đông cứng: Hình 6.21 Máy rải chuyên dụng CIENCO4 Hình 6.22 Máy rải chuyên dụng có phận cắm truyền lực - Rải v đầm nén bán thủ công: + Dùng b n san san gạt phẳng bê tông + Dùng loại đầm sau để đầm: / Dùng đầm dùi: vị trí đầm 45s, sau di chuyển đến vị trí 136 http://www.ebook.edu.vn ./ Đầm b n: vị trí đầm 45-60s, chồng lên 10cm ./ Đầm ngựa: đầm cuối cùng, tốc độ khoảng 0.5-1m/phút + Nguyên tắc: đầm cạnh góc trớc, đầm sau Hình 6.23 Đầm dùi 1- Dùi chấn động 2- Động điện 3- Dây cáp điện mềm Hình 6.24 Các loại đầm b n Hình 6.25 Đầm ngựa a) Đầm ngựa thép chữ I có lắp mô tơ chấn động b) Đầm ngựa l m đoạn ray Chú ý: Kể từ lúc đổ nớc v o hỗn hợp đến lúc thi công đầm nén xong, thời gian không đợc thời gian bắt đầu ninh kết xi măng 6.5.6 Hoàn thiện bề mặt - Mục đích l l m cho mặt đờng phẳng, đủ độ nhám - Dùng b n trang v ống lăn l lắp sau máy rải để l m phẳng bề mặt - Tạo nhám cách dùng b n chải chất dẻo, b n chải sắt quét ngang mặt đờng tạo th nh c¸c r nh nhá ngang http://www.ebook.edu.vn 137 a) B n trang b) ống lăn c) Tấm l Hình 6.26 Các thiết bị l m phẳng bề mặt bê tông Hình 6.27 Tạo nhám cho mặt đờng bê tông 6.5.7 Làm khe Sau bê tông đông cứng tiến h nh t¹o khe v ho n thiƯn khe - ViƯc l m khe ®èi víi khe nèi kiĨu ng m đơn giản, việc tháo nẹp gỗ sau đổ matít - Với khe khác tiến h nh định vị v cắt khe nối máy xẻ khe v rót ma tít 6.5.8 Bảo dỡng Bảo dỡng bê tông l khâu quan trọng để đảm bảo chất lợng mặt đờng bêtông xi măng Trong trình bêtông xi măng đông cứng cần bảo đảm vấn đề sau: - Không cho xe cộ v ngời lại l m h hỏng mặt đờng - Không cho bê tông co rút đột ngột dới tác dụng nắng v gió - Không cho ma xói hỏng bê tông - Không cho nớc hỗn hợp bê tông bốc l m thiếu lợng nớc cần thiết để tạo th nh đá xi măng http://www.ebook.edu.vn 138 Trong việc quan trọng l giữ không cho nớc bêtông bốc đảm bảo cho bê tông có lợng nớc cần thiết để đông cứng Các biện pháp bảo dỡng bêtông: - Tới n−íc h ng ng y, cã thĨ t−íi b»ng thđ công dùng xe phun - Té cát để giữ Èm v t−íi n−íc - L m nh , lỊu di động - Hiện nay, ngời ta dùng phơng pháp khác để bảo dỡng l phun lớp m ng mỏng vật liệu không thấm nớc lên bề mặt bê tông (Lớp n y l nhũ tơng, nhựa lỏng sơn rẻ tiền) 6.5.9 Kiểm tra, nghiệm thu - Phải thờng xuyên giám sát, kiểm tra chất lợng vật liệu trộn, rải, đầm nÌn - KiĨm tra kÝch th−íc h×nh häc: bỊ réng, chiều dầy - Kiểm tra độ phẳng - KiĨm tra chÊt l−ỵng khe nèi - KiĨm tra c−êng độ bê tông: khoan lấy mẫu đem thí nghiệm - KiĨm tra th nh phÇn cÊp phèi, h m lợng xi măng: lấy mẫu đem phân tích http://www.ebook.edu.vn 139 ... http://www.ebook.edu.vn 35 15 0 225 25 225 200 15 0 25 200 25 25 12 5 25 12 5 25 10 15 0 15 0 225 11 12 225 700cm H×nh 2.8 Ví dụ sơ đồ lu (B=7m, lu hai bánh hai trục có b =1. 5m) 2.2.7 Chiều dài đoạn... Đá chèn Đá 20x 40 Đá 10 x 20 Đá 5x 10 C¸t Lät qua s ng 40 50 60 25 60 70 80 12 0 Dïng l m vËt liÖu 20 10 0 ,15 40 20 10 Dùng l m vật liệu chèn cho mặt đờng đá dăm nớc Có thể dùng cho lớp dới Khi... Theo kết nghiên cứu N.N Ivanov hỗn hợp có: 11 http://www.ebook.edu.vn d n ? ?1  d1 d d  d = d = d = = d = 0.5  n   g1 = g = g = = g n ? ?1 = K = 0. 81 g2 g3 g4 gn  Víi K: hệ số khối lợng giảm