Đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật Quản lý chất lượng thi công mặt đường bê tông Asphalt

Khái Quát Tính chất vật lý,cơ học của bê tông asphalt phụ thuộc vào chất lượng, tỷ lệ thành phần các vật liệu chế tạo và cấu trúc của bê tông .Cấu trúc của bê tông asphalt thể hiện mối

Trường đại học giao thông vận tải

-  -

phan đình chắt

đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật quản lý

chất lượng thi công mặt đường bê tông asphalt

LUậN VĂN THạC Sỹ khoa học Kỹ THUậT

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ 5

 Tính cấp thiết của đề tài 5

 Mục tiêu nghiên cứu 5

 Đối tượng nghiên cứu 6

 Phạm vi nghiên cứu 6

 Phương pháp nghiên cứu 6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ASPHALT 7

(TÓM TẮT HỆ THỐNG CÁC TIÊU CHUẨN THI CÔNG NGHIỆM THU.KHÓ KHĂN KHI ÁP DỤNG TRONG THI CÔNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG ASPHALT) .7

1.1 Vai trò và tác dụng của bê tông asphalt trong kết cấu áo đường 7

1.2.Nguyên lý hình thành cấu trúc của bê tông asphalt 7

1.2.1 Khái Quát 7

1.2.2.Cấu trúc của vật liệu khoáng trong bê tông asphalt 8

1.2.3.Cấu trúc của bitum trong bê tông asphalt 9

1.3.Các đặc trưng vật lý – cơ học của bê tông nhựa dưới tác dụng của tải trọng và các yếu tố nhiệt - ẩm 11

1.3.1.Cường độ và khả năng ổn định nhiệt của bê tông nhựa 12

1.3.2.Cường độ và khả năng ổn định nước của mặt đường bê tông nhựa 15

1.3.3.Khả năng chịu biến dạng của mặt đường bê tông nhựa 16

1.4 Phương pháp thí nghiệm xác định các thông số tính toán của bê tông nhựa 17

1.4.1.Modun đàn hồi của của vật liệu bê tông nhựa 17

1.4.2.Cường độ chịu kéo uốn của vật liệu bê tông nhựa 18

1.4.3.Lực dính và góc ma sát trong của vật liệu bê tông nhựa 19

PHAN ĐÌNH CHẮT Trang 2

1.5 Nội dung và phương pháp thí nghiệm xác định các thông số kiểm tra chất

lượng bê tông nhựa 20

1.5.1.Xác định khối lượng thể tích của hỗn hợp 21

1.5.2 Xác định độ rỗng cốt liệu và độ rỗng còn dư của hỗn hợp 21

1.5.3 Xác định độ bão hòa nước của hỗn hợp 22

1.5.4 Xác định hệ số trương nở sau bão hòa nước của hỗn hợp 23

1.5.5.Xác định cường độ chịu nén tới hạn của bê tông nhựa 23

1.5.6 Xác định hệ số ổn định nước và ổn định nhiệt độ của bê tông nhựa 23

1.5.7.Hệ số ổn định nước khi bão hòa nước lâu (khi cho ngậm nước 15 ngày đêm) .24

1.5.8 Độ nở thể tích khi cho ngậm nước 15 ngày đêm của bê tông nhựa 24

1.5.9.Thí nghiệm Marshall 25

1.5.10 Xác định hàm lượng nhựa trong hỗn hợp bê tông nhựa 26

1.5.11 Xác định thành phần cấp phối của bê tông nhựa 26

1.6 Đặc điểm về các loại bê tông nhựa sử dụng cho mặt đường ôtô 27

1.6.1.Phân loại 27

1.6.2.Yêu cầu về các chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa 28

1.7 Hệ thống quản lý chất lượng bê tông nhựa 34

1.7.1 Cơ cấu tổ chức sản xuất 34

1.7.2 Cơ cấu tổ chức bộ máy quản lý 34

1.7.3.Quá trình sản xuất và thi công bê tông nhựa 35

1.8.Hệ thống tiêu chuẩn thi công, nghiệm thu 35

CHƯƠNG 2 ỨNG DỤNG CÁC TIÊU CHUẨN TRONG QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG ASPHALT 38

MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: VẬN DỤNG CÁC TIÊU CHUẨN QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG VÀO DỰ ÁN XÂY DỰNG TUYẾN ĐƯỜNG QUỐC LỘ 3 MỚI HÀ NỘI-

THẤI NGUYÊN,GÓI THẦU PK1-A ĐOẠN NINH HIỆP –YÊN PHONG LÝ

TRÌNH KM0+000-KM7+000 38

2.1.Yêu cầu về các vật liệu thành phần 38

2.1.1.Đá dăm 38

2.1.2.Cát 40

2.1.3.Bột khoáng 41

2.1.4.Nhựa đường 42

2.1.5.Chất phụ gia hoạt tính bề mặt 46

2.2.Yêu cầu máy móc thiết bị, công nghệ và nhân lực 47

2.2.1.Trạm trộn bê tông nhựa 47

2.2.2.Thiết bị vận chuyển 54

2.2.3.Máy rải 54

2.2.4.Thiết bị lu lèn 55

2.2.5.Đoạn rải thử nghiệm 56

2.3.Một số giải pháp nâng cao quản lý chất lượng thi công mặt đường bê tông nhựa .56

2.3.1.Kiểm tra giám sát việc chế tạo hỗn hợp ở trạm trộn 56

2.3.2.Kiểm tra thiết bị của trạm trộn 58

2.3.3.Kiểm tra vận chuyển hỗn hợp bê tông nhựa 59

2.3.4.Kiểm tra trước khi rải bê tông nhựa ở hiện trường 60

2.3.5.Kiểm tra rải hỗn hợp bê tông nhựa 61

2.3.6.Kiểm tra lu lèn hợp bê tông nhựa 71

2.3.7.Kiểm tra và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa 73

2.4 Quản lý chất lượng bê tông asphalt theo yếu tố thể tích 74

2.4.1 Tổng quan 74

2.4.2 Các định nghĩa 74

2.4.3 Phân tích hỗn hợp bê tông asphalt sau khi đầm nén 77

PHAN ĐÌNH CHẮT Trang 4

2.4.4 Cách xác định các chỉ tiêu 78

2.5 Vận dụng các giải pháp(tiêu chuẩn) quản lý chất lượng thi công mặt đường bê tông nhựa vào dự án xây dựng quốc lộ3 mới Hà Nội-Thái Nguyên,gói thầu PK1-A đoạn Ninh Hiệp-Yên Phong lý trình Km0+000-Km7+000 .82

2.5.1.Vị trí của gói thầu 82

2.5.2.Điều kiện tự nhiên của khu vực 82

2.5.3.Giải pháp kỹ thuật 83

2.5.4.Nguồn vật liệu 84

2.5.5 Một số giải pháp nâng cao quản lý chất lượng thi công mặt đường bê tông nhựa của Nhà thầu 85

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO 101

PHỤ LỤC 102

ĐẶT VẤN ĐỀ

 Tính cấp thiết của đề tài

o Mặt đường bê tông asphalt hay còn gọi là bê tông nhựa chiếm một tỷ lệ lớn trong tổng số các loại mặt đường có phủ mặt trong mạng lưới đường ở Việt Nam, cả hiện tại và tương lai

o Nước ta đang trên đà hội nhập và phát triển, sự phát triển của các phương tiện giao thông ngày một cao, nhu cầu đi lại ngày một lớn Trong khi đó, các tuyến đường quốc lộ hiện tại dần dần không đáp ứng đủ nhu cầu đi lại, các phương tiện giao thông không chạy được với tốc độ cao

o Chính vì vậy để tạo điều kiện phát triển cho cả nước nhằm mục đích nâng cao đời sống kinh tế, văn hoá, xã hội và giữ vững an ninh quốc phòng, phục vụ nhu cầu đi lại ngày càng tăng thì việc phát triển thêm các tuyến đường cấp cao trong cả nước là hết sức cần thiết Phát triển hệ thống đường bộ về số lượng cũng như chất lượng đồng nghĩa với đòi hỏi phải thiết kế và xây dựng một mạng lưới đường ô tô đạt chất lượng cao, thể hiện qua tính tiện nghi, thuận lợi, xe chạy an toàn, tốc độ cao Để đạt được những mục tiêu trên thì công tác quản lý chất lượng thi công các hạng mục công trình phải đặt lên hàng đầu, trong đó phải đặc biệt chú trọng đến công tác quản lý chất lượng thi công mặt đường bê tông asphalt

 Mục tiêu nghiên cứu

o Nghiên cứu đánh giá các tiêu chuẩn kỹ thuật nhằm nêu ra một số giải pháp để quản lý chất lượng thi công mặt đường bê tông asphalt đối với hệ thống mạng lưới đường giao thông đường bộ ở Việt Nam

PHAN ĐÌNH CHẮT Trang 6

 Đối tượng nghiên cứu

o Nội dung của đề tài là đi sâu vào nghiên cứu và phân tích đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật để lựa chọn phương án quản lý chất lượng thi công mặt đường bê tông asphalt, hợp lý về mặt kinh tế,

kỹ thuật cho các dự án xây dựng các tuyến đường:Đường cao tốc

Hà Nội – Hải Phòng, đường cao tốc Nội Bài – Bắc Ninh, đường cao tốc Hà Nội – Thái Nguyên,Đường cao tốc Nhật Tân-Nội Bài

là một trong những tuyến đường cấp cao phía Bắc đã và đang được xây dựng trong những năm gần đây Đề xuất và lựa chọn các giải pháp kỹ thuật cần phải áp dụng để quản lý chất lượng thi công mặt đường bê tông át phan nhằm đạt được tối đa yêu cầu kỹ thuật của Dự án

 Phạm vi nghiên cứu

o Nghiên cứu giải pháp quản lý chất lượng thi công mặt đường bê tông át phan Dự án đường cao tốc Hà Nội – Thái Nguyên, Gói thầu PK1-A: Đoạn Yên Phong – Ninh Hiệp, lý trình Km0+000 – Km7+000

 Phương pháp nghiên cứu

o Phương pháp nghiên cứu của đề tài là phân tích đánh giá các tiêu chuẩn thi công, nghiệm thu và quản lý chất lượng, trên cơ sở đó tổng hợp lại theo từng vấn đề có tính khoa học áp dụng vào đề tài

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ASPHALT

( TÓM TẮT HỆ THỐNG CÁC TIÊU CHUẨN THI CÔNG NGHIỆM THU.KHÓ KHĂN KHI

ÁP DỤNG TRONG THI CÔNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG ASPHALT )

1.1 Vai trò và tác dụng của bê tông asphalt trong kết cấu áo đường

Bê tông asphalt được dùng chủ yếu làm các lớp mặt, các lớp móng cho kết cấu áo đường của những tuyến đường cấp cao, đường cao tốc, đường thành phố và mặt cầu Do vậy, bê tông asphalt là những lớp kết cấu chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng và các yếu tố của môi trường Lớp mặt bê tông asphalt còn là lớp ngăn chặn nước mặt xâm nhập xuống các lớp kết cấu khác

và xuống nền đường Ưu điểm của lớp mặt bê tông asphalt là: ít bụi, không

ồn, ít bị hao mòn, với điều kiện khô ráo có thể đảm bảo xe chạy với tốc độ cao, dễ dàng bảo dưỡng sửa chữa trong quá trình khai thác Bê tông asphalt được sản xuất và thi công trên dây chuyền có tính cơ giới cao nên tốc độ thi công nhanh, dễ đảm bảo chất lượng cao

1.2.Nguyên lý hình thành cấu trúc của bê tông asphalt

1.2.1 Khái Quát

Tính chất vật lý,cơ học của bê tông asphalt phụ thuộc vào chất lượng, tỷ

lệ thành phần các vật liệu chế tạo và cấu trúc của bê tông Cấu trúc của bê tông asphalt thể hiện mối tương tác giữa các yếu tố cấu tạo, sự phối hợp giữa chúng.Tập hợp các yếu tố này được thể hiện bằng mối quan hệ giữa các đặc tính của vật liệu với độ đặc và độ rỗng của vật liệu khoáng,cấu trúc và đặc tính của bitum,sự liên kết với vật liệu khoáng và lấp đầy lỗ rỗng vật liệu khoáng của bitum.cấu trúc của bê tông asphalt bao gồm cấu trúc của hỗn hợp vật liệu khoáng và cấu trúc của bitum trong bê tông asphalt

PHAN ĐÌNH CHẮT Trang 8

1.2.2.Cấu trúc của vật liệu khoáng trong bê tông asphalt

Cẩu trúc của vật liệu khoáng trong bê tông asphalt được chia ra làm 3 loại:có khung , bán khung và không có khung(xem hình 2.1).Tuỳ theo tỷ lệ khối lượng của cát,đá,bột khoáng có thể toạ ra một trong 3 loại cấu trúc trên.tỷlệ phần trăm của đá thường từ 20-65%,cát từ 20-40%,bột đá từ 14-40%.Độ rỗng của vật liệu khoáng thường từ15-22%,độ rỗng con lại từ 2-7% Cấu trúc có khung là cấu trúc mà độ rỗng của hỗn hợp được lấp đầy hoàn toàn bằng vữa asphalt(Hình 2.1a) Thể tích của vữa asphalt bao gồm hỗn hợp của cát,bột khoáng và bitum không vượt quá thể tích lỗ rỗng của đá dăm,độ lớn của các hạt cát không lớn hơn kích thước lỗ rỗng trong bộ khung

đá dăm.Như vậy các hạt cốt liệu không dễ chuyển động trong vữa asphalt và tiếp xúc với nhau một cách trực tiếp hoặc thông qua lớp màng cứng bitum tạo cấu trúc.Sự có mặt các khung cứng không gian làm tăng độ ổn định động của lớp phủ mặt đường.Cấu trúc quen thuộc thường chứa lượng bột khoáng từ 4-10%,lượng bitum từ 5-7%, lượng đá từ 50-60%

Cấu trúc bán khung (Hình 2.1b) của vật liệu khoáng là cấu trúc phần cục bộ của hạt đá dăm tập trung lớn hơn thể tích của vữa asphalt

Cấu trúc không có khung(Hình 2.1c)là cấu trúc trong đó các hạt đá dăm

dễ di chuyển do lượng thừa của chất kết dính asphalt (hệ số lấp đầy lỗ rỗng lớn hơn 1).Cường độ và độ dính kết của cấu trúc này giảm khi chịu nhiệt làm cho lớp phủ mặt đường bị biến dạng dẻo

Cấu trúc khung của hỗn hợp vật liệu khoáng có thể tạo ra đặc tính chịu chuyển động lớn và nó tỷ lệ thuận với hàm lượng đá dăm trong bê tông asphalt.Về mặt thành phần hạt các laọi hỗn hợp này có thể không dung những hạt có đường kính từ 5-0.63mm

Hàm lượng đá dăm, bột khoáng và tỷ lệ của chúng không chỉ xác định cấu trúc của hổn hợp mà còn ảnh hưởng đến tính chất của bê tông asphalt.Khi

lượng đá Đ=65%,Lượng bột khoáng B=4% thì độ rỗng của hỗn hợp vật liệu khoáng khoảng 15%.Nếu lượng bột khoáng B=5% thì độ rỗng dư là khoảng 6%,khi đó bê tông asphalt có độ ổn định cao.Khi lượng đá Đ=20%,lượng bột khoáng B=14% thì độ rỗng của hỗn hợp vật liệu khoáng đạt đến 22%.Khi dung lượng bitum đến 7% thì độ ổn định và chống nứt đều thấp

1.2.3.Cấu trúc của bitum trong bê tông asphalt

Khi trộn vật liệu khoáng với bitum trên bề mặt của hạt đá dăm,cát và bột khoáng được phủ một lớp bitum mỏng.Cấu trúc và tính chất của lớp phủ đó ảnh hưởng đến tính chất và chất lượng của bê tông asphalt Sự liên kết giữa vật liệu khoáng và lớp màng mỏng bitum được hình thành nhờ các quá trình vật lý và hoá học phức tạp.Các nghiên cứu trong nhiều năm của các nhà khoa học về kỹ thuật dầu lửa,kỹ thuật đường ôtô trên thế giới đã tạo nên các lý thuyết cơ bản về mối quan hệ giữa vật liệu khoáng với các chất kết dính hữu

cơ nói chung và bitum nói riêng.Sự dính bám của bitum với vật liệu khoáng được giải thích là có phụ thuộc nhiều vào tổng diện tích bề mặt của các hạt.Bề mặt riêng của đá lớn hơn 10cm2/g,cát 100-200cm2/g,bột đá 2000-3000cm2/g.Ví dụ trong 100g hỗn hợp có 50% đá dăm,40%cát và 10%bột khoáng có kích thước 0.071mm thì diện tích bề mặt của đá dăm sẽ là 500cm2,cát 8000cm2,bột khoáng 30000cm2.Như vậy bột khoáng có tỷ lệ diện tích lớn nhất chiếm 80% nên lực dính bám trên bề mặt bột khoáng sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc và tính chất của bê tông asphalt

Có thể tính toán bề mặt của cốt liệu được bao bọc bằng bitum khi chấp nhận một dạng xác định của hạt vật liệu.Hveem đã tính toán các tri số tỷ lệ diện tích bề mặt của các cỡ hật với giả thiết hạt cốt liệu có dạng hình cầu và

có khối lượng riêng là 2.65 như ở bảng 2.1

PHAN ĐÌNH CHẮT Trang 10

Bảng 1.1.Tỷ lệ diện tích bề mặt điển hình

Cỡ hạt(mm) Tỷ diện tích bề mặt(m2/Kg) 0.075

0.150 0.300 0.600 1.180 2.360

>4.750

32.77 12.29 6.14 2.87 1.64 0.82 0.41

Độ dày của màng mỏng bitum khi dó được tính theo công thức lý thuyết sau:

b T

Trong đó: T- độ dày của màng bitum,mm

b-khối lượng riêng của bitum,kg/m3

SAF-tỷ diện tích bề mặt của cốt liệu,m2/kg

b-Hàm lượng bitum

Diện tích bề mặt của cốt liệu được tính bằng cách nhân tổng phần trăm lượng lọt qua lỗ sang với tỷ diện bề mặt tương ứng.Khi cốt liệu gồm các kích

cỡ hạt khác nhau thì có thể tính riêng cho từng cỡ hạt

Về cấu trúc của bitum trong lớp mỏng trên bề mặt của hạt và bột đá được giải thích theo nhiều lý thuyết khác nhau.Theo tác giả I.A.Rưbev cho rằng có một lực dính bám của lớp mỏng này với bề mặt của đá.Theo tác giả Karolev lớp bitum này gồm có lớp bitum tự do, lớp bitum cứng ở giữa là lớp bitum được trộn với bột đá(chất liên kết asphalt).Theo các tác giả ở Mỹ cho rằng lớp bitum ở trên bề mặt khoáng bao gồm 2 vùng,một vùng để thấm vào vật liệu đá và một vùng hiệu quả để tạo lên áp lực liên kết với đá

Cường độ,khối lượng riêng và độ dẻo của bitum trong lớp phủ lên bề mặt của vật liệu khoáng sẽ tạo lên khả năng dính bám với bề mặt của hạt.chiều dày lớp phủ bitum phụ thuộc vào độ lớn của các hạt.Theo I.B.Karolev trên các hạt có đường kính nhỏ hơn 0.071mm thì chiều dày của màng bitum khoảng 0.2µm, còn trên các hạt đá dăm thì chiều dày của màng bitum khoảng 10-20µm.Trên bề mặt của vật liệu khoáng có tác động việc đầm lèn thì chiều dày của màng bitum thường nhỏ hơn 10µm

Thành phần bột đá phân tán mạnh có thể làm thay đổi cấu trúc bitum trong lớp mỏng bằng cách sử dụng thêm các phụ gia ở dạng keo.Đơn giản nhất là hệ xi măng nước

Bitum được kết dính tốt đối với hầu hết vật liệu làm đường với điều kiện các vật liệu đó phải sạch, khô và không có bụi bám,lực dính bám phụ thuộc vào độ nhớt của bitum.Khi độ nhớt của bitum càng caon thì thời gian làm ướt cốt liệu càng lâu.Khi bitum dính kết tốt với các hạt cốt liệu thì các dính kết đó

bị suy yếu ngoại trừ sự can thiệp của nước.Khi đó tác động của nước sẽ gây hiện tượng không kết dính khi có nước.Nếu cốt liệu là các đá axít ưa nước,nước có tác dụnglàm giảm lực dính kết và có khả năng thâm nhập vào giữa màng bitum và cốt liệu,làm tách bitum ra khỏi cốt liệu

1.3.Các đặc trưng vật lý – cơ học của bê tông nhựa dưới tác dụng của tải trọng và các yếu tố nhiệt - ẩm

Lớp mặt đường bằng bê tông nhựa chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng

ô tô và các yếu tố thiên nhiên như: nhiệt độ, bức xạ mặt trời, nước…Các tác dụng này có thể làm bê tông nhựa bị hư hỏng, vì thế trong các quy trình thiết

kế chế tạo bê tông nhựa ở các nước đều có quy định, tiêu chuẩn về các chỉ tiêu cơ – lý của bê tông nhựa Đó là căn cứ để thiết kế, sản xuất, thi công và kiểm tra chất lượng của bê tông nhựa

PHAN ĐÌNH CHẮT Trang 12

1.3.1.Cường độ và khả năng ổn định nhiệt của bê tông nhựa

Tải trọng tác dụng lên mặt đường bê tông nhựa gồm tải trọng thẳng đứng và tải trọng nằm ngang và gây ra trong bê tông nhựa các ứng suất pháp

và ứng suất tiếp làm cho mặt đường có thể xuất hiện biến dạng trượt, làn sóng… nhất là khi nhiệt độ mặt đường cao trong mùa nóng

Giáo sư N.N.Ivanốp sau khi xem xét các ảnh hưởng của những yếu tố về điều kiện khai thác đường như mật độ, thành phần xe chạy, chiều dày lớp mặt, nhiệt độ lớn nhất của mặt đường, tính dẻo của từng loại hỗn hợp bê tông nhựa

đã đề xuất ra công thức xác định cường độ chịu nén của bê tông nhựa là:

)2/45

(

k k k h p R

Trong đó:

- p: áp lực thẳng đứng

- h: chiều dày mặt đường

- k1: hệ số chuyển đổi tương đương ( thay thế hệ thống hai lực thẳng đứng và nằm ngang bằng một lực thẳng đứng tương đương)

- k2: hệ số xét ảnh hưởng của tải trọng trùng phục

- k3: hệ số xét đến tính dẻo của từng loại hỗn hợp vật liệu khoáng chất và nhựa khác nhau

- D: đường kính tương đương của vệt bánh xe

- : góc ma sát trong của hỗn hợp

Cường độ thực tế của bê tông nhựa được xác định thông qua cường độ chịu nén một trục của mẫu thí nghiệm trong phòng thí nghiệm Chỉ tiêu này đang được áp dụng tại Việt Nam và là chỉ tiêu chính dùng để đánh giá chất lượng bê tông nhựa (Quy trình thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa 22TCN 249-98)

Tuy nhiên, chỉ tiêu cường độ chịu nén chưa phản ánh hết được những đặc tính của mặt đường nhựa trong quá trình sử dụng Trong mùa nóng, bức

xạ mặt trời làm nhiệt độ mặt đường nhựa tăng lên cao hơn nhiều so với không khí, mặt đường bị nung nóng liên tục trong 6-10h/ngày và nhiệt độ mặt đường

có lúc đạt tới 600C Dưới tác dụng của lực hãm xe mặt đường phát sinh những biến dạng trượt (ở các xe hiện đại có bộ phận hãm tốt có thể sinh lực hãm trên mặt đường đủ độ nhám và thô bằng 70% - 75% lực thẳng đứng và có khi bằng

cả áp lực bánh xe) Vì vậy, nhiều nhà nghiên cứu đề nghị trực tiếp đánh giá cường độ và khả năng chống trượt của hỗn hợp bằng những thí nghiệm cắt Dùng phương trình Culông để kiểm tra điều kiện ổn định trượt của mặt đường nhựa như sau:

2 1

75

PHAN ĐÌNH CHẮT Trang 14

giả dựa trên kết quả nghiên cứu đã đề nghị dùng công thức có dạng hàm số

mũ để xác định cường độ chống cắt yêu cầu của mặt đường bê tông nhựa, có

kể đến tính chất của hỗn hợp, tổng số thời gian tác dụng của lực gây trượt và tác dụng trùng phục của tải trọng ở nhiệt độ “tính toán” của mặt đường nhựa (600C):

n ph t ph

Phương pháp thí nghiệm Marshall được dùng phổ biến ở Mỹ, các nước phương Tây, ASEAN và một số nước khác Thí nghiệm Marshall xác định 03 chỉ tiêu để đánh giá độ ổn định của bê tông nhựa khi làm việc ở nhiệt độ cao (600C) Đó là độ ổn định, chỉ số dẻo quy ước và chỉ số độ cứng quy ước

Phương pháp này cũng đang được dùng ở nước ta với vai trò là chỉ tiêu chính để đánh giá chất lượng bê tông nhựa(Quy trình thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa 22TCN 249-98)

Nói chung, các phương pháp trên nhằm xác định các chỉ tiêu cường độ

và khả năng chống trượt của bê tông nhựa mà trị số các chỉ tiêu đó phụ thuộc

rất nhiều vào tốc độ gia tải hay tốc độ gây biến dạng cưỡng bức lên mẫu Do

đó cần phải đánh giá chất lượng bê tông nhựa thông qua các hằng số lưu biến Theo hướng này K.F.Sumsish và I.K.Iaxevich đề nghị dùng công thức sau để xác định độ nhớt chảy dẻo tối thiểu mà bê tông nhựa cần có để đảm bảo cho mặt đường không phát sinh các biến dạng tích lũy quá trị số cho phép:

 

 h

T h H P

- p: áp suất thẳng đứng tác dụng lên mặt đường (kG/cm2)

- pk: giới hạn chảy dẻo của bê tông nhựa trong thí nghiệm cắt (kG/cm2)

- H: chiều dày lớp mặt đường bê tông nhựa (cm)

-  : trị số biến dạng còn dư cho phép của mặt đường bê tông hnhựa làm việc trong mùa nóng ở nhiệt độ cao (cm)

- T: tổng số thời gian tác dụng của tải trọng ô tô khi mặt đường nhựa làm việc trong giai đoạn nhớt dẻo suốt trong thời gian tính toán (sec)

- d : độ nhớt chảy dẻo tối thiểu của bê tông nhựa (mêga-poa-zơ)

1.3.2.Cường độ và khả năng ổn định nước của mặt đường bê tông nhựa

Nước thấm vào mặt đường nhựa làm thay đổi theo hướng xấu đi các tính chất cơ lý của hỗn hợp Nước len qua các màng mỏng nhựa bọc xung quanh đá làm tách một phần hoặc hoàn toàn màng nhựa ra khỏi viên đá, phá hoại lực dính bám giữa nhựa và bề mặt viên đá Nước có thể còn mang đi các hợp chất dễ hòa tan của nhựa làm thay đổi tính chất của nhựa và làm cho mặt đường rời rạc, giảm tính ổn định toàn khối Cấu trúc của mặt đường thay đổi càng nhanh khi sự khuếch tán của nước trong mặt đường càng mạnh, sự khuếch tán này càng mạnh khi nước tiếp xúc với hỗn hợp đá nhựa trong mặt

PHAN ĐÌNH CHẮT Trang 16

đường càng lâu và khi nhiệt độ càng cao Mức độ khuếch tán cũng như tác hại của nước còn phụ thuộc vào nguồn gốc, chất lượng, tỷ lệ của đá, cát, nhựa, bột khoáng trong hỗn hợp, độ rỗng của hỗn hợp…Chính vì thế mà trong các quy trình thiết kế, kiểm tra chất lượng bê tông nhựa bao giờ cũng có các chỉ tiêu liên quan trực tiếp hoặc gián tiếp đến nước như: độ rỗng, độ ngậm nước,

độ nở thể tích, hệ số ổn định nước, độ nở… và các chỉ tiêu này được xác định trong điều kiện bất lợi về nước

1.3.3.Khả năng chịu biến dạng của mặt đường bê tông nhựa

Dưới tác dụng của tải trọng và thời tiết, mặt đường bê tông nhựa có thể sinh ra nứt nẻ Dưới tác dụng của tải trọng, mặt đường nhựa làm việc ở trạng thái chịu uốn Ứng suất kéo lớn nhất xuất hiện ở phần dưới lớp mặt đường bê tông nhựa có trị số phụ thuộc chiều dày mặt đường bê tông nhựa, vào tỉ số môđun đàn hồi giữa lớp mặt và tầng móng Vào mùa ẩm ướt, môđun đàn hồi của nền và tầng móng bị giảm nhiều làm cho biến dạng uốn của mặt đường bê tông nhựa tăng lên và đến lúc độ dãn dài tương đối của mặt đường bê tông nhựa vượt quá trị số cho phép thì mặt đường bê tông nhựa sẽ nứt nẻ

Đặc biệt, nhựa đường là hợp chất hữu cơ (sản phẩm thừa trong quá trình cracking dầu mỏ), bị lão hóa theo thời gian dưới tác dụng của tải trọng trùng phục và tác dụng của nhiệt độ và bức xạ mặt trời Khả năng đàn hồi của

bê tông nhựa giảm dần theo thời gian, dẫn đến giảm chất lượng và xuất hiện các hư hỏng

Ảnh hưởng của bức xạ mặt trời, nhiệt độ, nước…còn làm cho nhựa trong mặt đường bị hóa già, khả năng chịu biến dạng kém đi gây cho mặt đường bê tông nhựa dễ bị rạn nứt

1.4 Phương pháp thí nghiệm xác định các thông số tính toán của bê tông nhựa

Trong quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN-211-06, khi tính toán thiết kế cấu tạo và cường độ áo đường bê tông nhựa phải sử dụng các chỉ tiêu sau: môđun đàn hồi của bê tông nhựa EAC, cường độ chịu kéo uốn cho phép của bê tông nhựa Ru, lực dính C Trong bước thiết kế lập bản vẽ thi công chi tiết thì các chỉ tiêu này bắt buộc phải được xác định thông qua các thí nghiệm

1.4.1.Modun đàn hồi của của vật liệu bê tông nhựa

Mẫu thí nghiệm hình trụ tròn có đường kính phụ thuộc cỡ hạt lớn nhất

có trong hỗn hợp (thường là 100cm) và chiều cao bằng nửa hoặc bằng đường kính Mẫu được chế bị đúng với thực tế thi công (về tỷ lệ, nhiệt độ, độ chặt,

độ ẩm…) và được bảo dưỡng ở nhiệt độ trong phòng ít nhất 16h và trước khi thí nghiệm phải giữ ở nhiệt độ tính toán trong 2h để đảm bảo toàn thể tích mẫu đều đạt nhiệt độ quy định Mẫu được thí nghiệm ép trong điều kiện nở hông tự do (nén một trục, mẫu không đặt trong khuôn, bàn ép và mẫu cùng đường kính) Máy ép nên dùng loại máy nén thủy lực có tốc độ gia tải nhanh

(tạo được tốc độ biến dạng từ 100 mm/phút trở lên) Mẫu đem ép với chế độ gia tải một lần, giữ áp lực p=5daN/cm 2 trên mẫu cho đến khi biến dạng lún ổn

định (khi tốc độ biến dạng chỉ còn 0,01 mm/phút) Sau đó dỡ tải và đợi biến

dạng hồi phục cũng đạt được ổn định như trên thì mới đọc đồng hồ đo biến

dạng để xác định trị số biến dạng đàn hồi l Modun đàn hồi của vật liệu bê

tông nhựa xác định theo công thức sau:

Nhận xét

Thí nghiệm xác định đàn hồi của vật liệu bê tông nhựa hư trên không sát thực tế làm việc của bê tông nhựa tại mặt đường vì thời gian tải trọng tác dụng trong thí nghiệm là quá lâu so với thời gian tác dụng của bánh xe tải trên

PHAN ĐÌNH CHẮT Trang 18

đường (với vận tốc 100km/h thì thời gian tác dụng tại một điểm trên mặt đường chỉ khoảng 1,1% của giây) Ta đã biết, bê tông nhựa là vật liệu mang tính đàn hồi – nhớt – dẻo, thời gian tác dụng của tải trọng ảnh hưởng rất lớn đến giá trị các chỉ tiêu cần thí nghiệm Theo tài liệu nước ngoài, giá trị môđun đàn hồi bê tông nhựa được dùng thường cao hơn so với nước ta khoảng 1,2 –

2 lần

1.4.2.Cường độ chịu kéo uốn của vật liệu bê tông nhựa

Mẫu thí nghiệm kiểu dầm có kích thước không nhỏ hơn 4x4x16cm được chế bị trong khuôn thép có bề dày lớn hơn 20cm Yêu cầu về chế bị và bảo dưỡng mẫu cũng giống như thí nghiệm xác định modun đàn hồi Thí nghiệm uốn bằng cách đặt mẫu lên hai gối tựa cách nhau 14cm, phần gối tiếp xúc với mẫu có dạng mặt trụ với bán kính 5mm Chất tải ở giữa mẫu trên khắp bề ngang mẫu thông qua tấm đệm thép dạng mặt trụ bán kính 10mm hoặc có dạng mặt phẳng dày 8mm Khi gia tải phải theo dõi độ võng của dầm bằng các chuyển vị kế đặt ngược ở dưới lên tại giữa đáy dưới và ở hai gối (nhằm loại trừ biến dạng cục bộ của vật liệu tại gối) Tốc độ gia tải trên máy nén là 100-200mm/phút cho đến khi mẫu bị phá hoại Cường độ chịu kéo-uốn của vật liệu bê tông nhựa xác định theo công thức sau:

Trong đó:

- p: tải trọng phá hoại mẫu

- L: khoảng cách giữa hai gối tựa

- b & h: Chiều rộng và chiều cao mẫu

- Ky: hệ số an toàn xét đến tác dụng của tại trọng trùng phục làm phát triển hiện tượng mỏi trong vật liệu (Ky = 0,2-0,3)

Cũng có thể xác định gần đúng cường độ chịu kéo-uốn của vật liệu bê tông nhựa thông qua thí nghiệm theo phương pháp ép chẻ mẫu hình trụ có

chiều cao bằng đường kính Tại các cơ sở thí nghiệm ở trong nước, người ta

đã lập được quan hệ giữa cường độ ép chẻ và cường độ kéo uốn của mẫu bê tông nhựa Trên cơ sở đó, cho phép trong điều kiện có thể sử dụng cường độ

ép chẻ của mẫu bê tông nhựa thay thế cường độ kéo uốn sau khi nhân với hệ

số chuyển đổi thực nghiệm

Nhận xét

Trong công thức tính có tồn tại hệ số an toàn Ky là một hệ số thực nghiệm, nó thay đổi theo từng loại bê tông nhựa riêng biệt và chỉ tiến tới chính xác khi có đủ số liệu tích lũy được

1.4.3.Lực dính và góc ma sát trong của vật liệu bê tông nhựa

Dùng phương pháp cắt phẳng mẫu theo một mặt định trước Với vật liệu chứa hạt kích cỡ nhở hơn 40mm thì dùng khuôn đường kính 30cm và chế

bị mẫu trực tiếp trong khuôn này theo những yêu cầu giống như hai thí nghiệm nói ở trên Phải tiến hành cắt ít nhất 3 mẫu có cùng trạng thái về độ

ẩm, nhiệt độ nhưng chịu những trị số tải trọng thẳng đứng khác nhau với tải trọng lớn nhất không vượt quá ứng suất có thể xảy ra trong áo đường Dùng máy nén lắp thêm phụ tùng để cắt với tốc độ biến dạng không đổi khoảng 0,1cm/phút; khi cắt theo dõi biến dạng trượt qua các khoảng thời gian đều nhau cho đến khi tốc độ biến dạng tăng vọt thì đọc áp lực kế để xác định trị số cường độ chống cắt giới hạn Có các trị số cường độ chống cắt giới hạn tương ứng với các trị số tải trọng thẳng đứng khác nhau, sẽ xác định trị số lực dính

C và góc ma sát theo phương trình Coulomb:

1.5 Nội dung và phương pháp thí nghiệm xác định các thông số kiểm tra chất lượng bê tông nhựa

Một số phương pháp thí nghiệm cần thiết và các chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa để xác định thành phần phối hợp hợp lý và chất lượng đạt được trong quá trình chế tạo vật liệu theo các yêu cầu kỹ thuật của công trình theo Quy trình thí nghiệm bê tông nhựa 22TCN 62-84

- Khối lượng thể tích của hỗn hợp, g/cm3

- Độ rỗng cốt liệu và độ rỗng dư của hỗn hợp, %

- Hệ số trương nở sau bão hòa nước của hỗn hợp, %

- Độ dính bám của nhựa với vật liệu khoáng

- Độ nở thể tích sau khi ngậm nước 15 ngày đêm, %

- Độ ổn định và chỉ số dẻo của hỗn hợp theo thí nghiệm Marshall

- Hàm lượng nhựa trong hỗn hợp, %

- Tỷ lệ thành phần trong cấp phối

1.5.1.Xác định khối lượng thể tích của hỗn hợp

* Dụng cụ

Cân kỹ thuật có độ chính xác ±0,01g và phụ kiện để cân trong nước

Chậu men dung tích 1 – 3 lít

* Thí nghiệm

Cân mẫu trong không khí với độ chính xác đến 0,01g đươc kết quả G0 rồi ngâm mẫu vào chậu nước có nhiệt độ 20±20C Vớt mẫu ra, lau khô rồi cân trong không khí được kết quả G1 và cân tiếp mẫu trong nước vẫn giữ nguyên nhiệt độ được kết quả G2 Khối lượng thể tích của bê tông nhựa chính xác đến 0,01g/cm3 xác định theo công thức:

0

G G

Trị số này phục vụ việc xác định hệ số lu lèn của hỗn hợp bê tông nhựa theo công thức K= / TK ; với  TK là khối lượng thể tích của hỗn hợp thiết kế

1.5.2 Xác định độ rỗng cốt liệu và độ rỗng còn dư của hỗn hợp

Độ rỗng cốt liệu của bê tông nhựa xác định theo công thức

- 0 :khối lượng thể tích của các cốt liệu (g/cm3)

- Ro:khối lượng riêng trung bình của các cốt liệu (g/cm3)

Độ rỗng dư của bê tông nhựa xác định theo công thức:

1 / RH 100

R

PHAN ĐÌNH CHẮT Trang 22

Trong đó:

-  :khối lượng thể tích của hỗn hợp (g/cm3)

- RH:khối lượng riêng của hỗn hợp (g/cm3)

1.5.3 Xác định độ bão hòa nước của hỗn hợp

* Dụng cụ

Cân kỹ thuật có độ chính xác ±0,01g và phụ kiện để cân trong nước Máy hút chân không

Nhiệt kế thủy ngân bằng thủy tinh có chia độ đến 10C

Chậu men dung tích 2,5-3 lít

* Thí nghiệm

Cân mẫu trong không khí với mức độ chính xác là 0,01g Ngâm mẫu vào trong chậu đựng nước có nhiệt độ 20±20C, nước phải cao hơn mặt mẫu ít nhất 3cm Đặt chậu chứa mẫu vào trong máy hút chân không, cho chạy máy đến khi áp lực còn lại trong bình là 10-15cm thủy ngân và giữ áp lực này trong 90 phút Sau cho áp lực tăng trở lại bình thường và lưu mẫu trong thời gian 60 phút Lấy mẫu ra, dùng giẻ lau khô và cân trong không khí và cân trong nước với mức độ chính xác 0,01g Độ bão hòa nước của hỗn hợp xác định theo công thức sau:

Trong đó:

- G0 :khối lượng mẫu khô cân trong không khí (g)

- G1 :khối lượng mẫu cân trong không khí sau khi ngâm 30 phút (g)

- G2 :khối lượng mẫu cân trong nước sau khi ngâm 30 phút (g)

- G3 :khối lượng mẫu cân trong không khí sau khi ngâm bão hòa (g)

1.5.4 Xác định hệ số trương nở sau bão hòa nước của hỗn hợp

Hệ số trương nở sau khi bão hòa nước của hỗn hợp xác định theo công thức sau:

100 2

1

2 1 4 3

G G

G G G G H

- G4 :khối lượng mẫu cân trong nước sau khi bão hòa (g)

1.5.5.Xác định cường độ chịu nén tới hạn của bê tông nhựa

* Dụng cụ

Máy nén công suất 5-10T, tốc độ nén 3±0,5mm, độ chính xác 0,5kg/cm2Nhiệt kế độ chính xác 10C

Bình ổn nhiệt độ để bảo ôn mẫu

Chậu đựng nước dung tích 3-8 lít

Nước đá để điều chỉnh nhiệt độ

* Thí nghiệm

Lưu mẫu ở nhiệt độ quy định trong 1h Sau đó nén mẫu trên máy nén cho đến khi phá hoại thì đọc giá trị lực phá hoại mẫu Cường độ chịu nén tới hạn của bê tông nhựa xác định theo công thức sau:

Trong đó:

- P: tải trọng phá hoại (kg)

- F: diện tích mặt cắt ngang của mẫu (cm2)

1.5.6 Xác định hệ số ổn định nước và ổn định nhiệt độ của bê tông nhựa

Hệ số ổn định nước của bê tông nhựa xác định như sau:

K N = R B20 /R K20 (1.15)

Trong đó:

- RB20 : cường độ chịu nén tới hạn của bê tông nhựa sau khi ngâm

PHAN ĐÌNH CHẮT Trang 24

bão hòa nước trong chân không ở 200C

- RK20 : cường độ chịu nén tới hạn của bê tông nhựa khô ở 200C

Hệ số ổn định nhiệt của bê tông nhựa xác định như sau:

K T = R K60 /R K20 (1.16)

Trong đó:

- RK60 : cường độ chịu nén tới hạn của bê tông nhựa khô ở 600C

- RK20 : cường độ chịu nén tới hạn của bê tông nhựa khô ở 200C

1.5.7.Hệ số ổn định nước khi bão hòa nước lâu (khi cho ngậm nước 15 ngày đêm)

Hệ số ổn định nước khi bão hòa nước lâu của bê tông nhựa xác định như sau:

K NL = R BL /R K20 (1.17)

Trong đó:

- RBL : cường độ chịu nén tới hạn của bê tông nhựa sau khi ngâm bão hòa nước lâu ở 200C

1.5.8 Độ nở thể tích khi cho ngậm nước 15 ngày đêm của bê tông nhựa

Ngâm mẫu trong nước có nhiệt độ 20±20C trong 15 ngày đêm sau đó vớt mẫu ra lau khô và cân trong không khí được G5 và trong nước được G6

Độ nở thể tích khi cho ngậm nước 15 ngày đêm của bê tông nhựa xác định theo công thức sau:

100 2

1

2 1 6 5

G G

G G G G H

- G1, G2 : xác định giống các thí nghiệm trước

- G5: khối lượng mẫu cân trong không khí sau bão hòa nước và ngâm tiếp vào nước 15 ngày đêm

- G6: khối lượng mẫu cân trong nước sau bão hòa nước và ngâm tiếp vào nước 15 ngày đêm

Cân các vật liệu theo tỷ lệ thiết kế

Nung nóng các loại vật liệu đến 1600C, nhào trộn kỹ chúng với nhau trong khoảng 15 phút Đổ vật liệu vào khuôn đã nung nóng 80-900C, lòng khuôn có bôi dầu nhờn; dùng dao nhọn chọc cho hỗn hợp xuống đều, san phẳng Dùng đầm tiêu chuẩn để đầm với số lượng rơi của búa là 50 cho mỗi mặt mẫu từ độ cao 18 inch

Dùng kích để trục mẫu ra khỏi khuôn, loại bỏ các mẫu bị sứt mẻ ở mép hoặc hai mặt đáy không song song

Đo và ghi các kích thước mẫu, sai số là ±0,4mm

Đặt mẫu vào khuôn ép của máy (thời gian vớt mẫu, lau khô và đến khi

ép xong không quá 30 giây), đưa lên máy ép

Cho máy chạy với tốc độ ép 2”/giây, khi mẫu bị phá hoại đọc các giá trị:

 Trị số trên đồng hồ đo biến dạng vòng ứng lực, từ đó tra bảng ứng lực của vòng ứng lực trong máy tìm ra lực phá hoại mẫu Đó chính là chỉ tiêu độ ổn định Marshall

Sấy khô mẫu và cân được giá trị g, ngâm mẫu trong dung môi cho phân

rã hoàn toàn và cho vào máy ly tâm quay cho đến khi phần cốt liệu sạch nhựa khô kiệt, phần bột khoáng lẫn theo dung môi được giữ lại nhờ giấy thấm Tổng thành phần cốt liệu và bột khoáng phải sấy khô và cân được giá trị gC Hàm lượng nhựa theo hỗn hợp tính theo công thức sau:

q = [(g – g C )/g].100 (%) (1.19) 1.5.11 Xác định thành phần cấp phối của bê tông nhựa

0,071mm xỏc định bằng cỏch lấy 100% trừ đi tổng số phần tram cỏc loại hạt cũn lại trờn cỏc mắt sàng

1.6 Đặc điểm về cỏc loại bờ tụng nhựa sử dụng cho mặt đường ụtụ

1.6.1.Phõn loại

Bờ tụng nhựa được phõn thành cỏc loại khỏc nhau tựy theo phương phỏp thi cụng, nhiệt độ lỳc rải, kớch cỡ đỏ lớn nhất, thành phần cấp phối và hàm lượng đỏ dăm, độ rỗng cũn dư, theo loại và chất lượng vật liệu sử dụng…Mỗi nước cú sự phõn loại riờng của mỡnh; tuy cú sự khỏc nhau về hỡnh thức phõn loại nhưng tựu trung đều giống nhau trong quan điểm, đú là cỏch phối hợp vật liệu, cỏch chế tạo và thi cụng thế nào để đỏp ứng được cỏc nhu cầu chủ yếu của từng lớp tương ứng với từng vị trớ trong kết cấu ỏo đường Trong phạm vi

đề tài này sẽ tập trung vào phõn loại bờ tụng nhựa ở nước ta (theo 249-98)

22TCN Căn cứ vào cỡ hạt lớn nhất danh định của cấp phối đá (tương ứng cỡ sàng tròn tiêu chuẩn mà cỡ sàng nhỏ hơn sát ngay dưới nó có lượng sót tích luỹ lớn hơn 5%), bê tông rải nhựa nóng được phân ra 4 loại: bê tông nhựa hạt

nhỏ, bê tông nhựa hạt trung, bê tông nhựa hạt lớn và bê tông nhựa cát

- Theo độ rỗng còn dư bê tông nhựa được phân ra hai loại:

+ Bê tông nhựa chặt (BTNC) có độ rỗng dưa từ 3% đến 6% thể tích Trong thành phần hỗn hợp bắt buộc phải có bột khoáng

+ Bê tông nhựa rỗng (BTNR) có độ rỗng còn dư từ lớn hơn 6% đến 10% thể tích, và chỉ dùng làm lớp dưới của mặt đường bê tông nhựa hai lớp, hoặc làm lớp móng

- Tuỳ theo chất lượng của vật liệu khoáng để chế tạo hỗn hợp, bê tông nhựa được phân ra hai loại: loại I và loại II Bê tông nhựa loại II chỉ được dùng cho lớp mặt của đường cấp IV trở xuống: hoặc dùng các lớp dưới của mặt

đường bê tông 2 lớp; hoặc dùng cho phần đường dành cho xe đạp, xe máy, xe

PHAN ĐèNH CHẮT Trang 28

- Thành phần cấp phối các cỡ hạt của các loại bê tông nhựa phải nằm trong giới hạn quy định theo bảng II-1(22TCN-249-98) Tuy nhiên đường cong của cấp phối thiết kế phải đều đặn Tỷ lệ thành phần hai loại hạt kế cận nhau không được biến đổi từ giới hạn trên (dưới) đến giới hạn dưới (trên)

- Hàm lượng nhựa tính theo % khối lượng của cốt liệu thô, tham khảo ở bảng II-1 (22TCN-249-98)

- Để có hàm lượng nhựa tối ưu, cần phải làm các mẫu thí nghiệm với 3-4 hàm lượng nhựa thay đổi khác nhau từ 0,3-0,5% chung quanh hàm lượng nhựa tham khảo

- Chọn hàm lượng nhựa sao cho hỗn hợp bê tông nhựa rải nóng thoả mãn các yêu cầu quy định ở bảng II-2a và II-2b (22TCN-249-98)

1.6.2.Yờu cầu về cỏc chỉ tiờu cơ lý của bờ tụng nhựa

Cho đến nay, những chỉ tiờu cơ lý của bờ tụng nhựa ở cỏc nước Mỹ, Nga, Phỏp, Việt Nam ngày càng xớch lại gần nhau Cỏc nhà khoa học đều cú chung một quan điểm như sau:

Bờ tụng nhựaphải cú đủ độ bền (độ ổn định) ở nhiệt độ cao 50 – 60C hoặc bằng phương phỏp Marshall, Hubbard-Field, Hveem; hoặc bằng phương phỏp nộn nở hụng tự do ở 50C (ở Nga, Phỏp, Việt Nam…), vỡ đú là một chỉ tiờu đặc trưng một cỏch giỏn tiếp sự ổn định (độ bền) chống cắt của bờ tụng nhựa khi ở nhiệt độ cao

Bờ tụng nhựa phải đủ cường độ nộn ở nhiệt độ bỡnh thường (ở Mỹ là

25C, ở Phỏp là 18C, ở Nga và Việt Nam là 20C), nú biểu thị khả năng làm việc trong đa số thời gian chịu đựng tải trong xe của mặt đường

Bờ tụng nhựa phải cú một độ rỗng cũn dư tối thiểu và khụng quỏ một

độ rỗng cũn dư tối đa (ở tất cả cỏc nước đều quy định chỉ tiờu này và cỏc trị số đều xấp xỉ như nhau) Độ rỗng cũn dư của bờ tụng nhựa đặc trưng cho độ chặt cuối cựng của bờ tụng ỏt phan Nú là dấu hiệu chứng tỏ việc lựa chọn cấp phối

vật liệu khoáng có đúng không, hàm lượng nhựa đã tối ưu chưa, lu lèn đã đúng mức độ chưa Độ rỗng còn dư của bê tông nhựa rải nóng không thể bằng không được vì các nguyên nhân khác nhau: Do độ rỗng của cốt liệu, do không khí lẫn vào trong hỗn hợp khi trộn và không thể thoát ra hết được khi lu lèn,

và do khi hỗn hợp bê tông át phannguội lại thì lượng nhựa tự do lấp các lỗ rỗng của hỗn hợp bị co rút mà để lại các lỗ rỗng Hơn nữa bê tông nhựaphải

có một tỷ lệ lỗ rỗng nào đó (min) để bitum có thể nở ra mà không trồi lên mặt khi mặt đường làm việc trong thời tiết nắng nóng

Độ ngậm nước của bê tông nhựa là một chỉ tiêu mà ở các phương pháp Hubbard-Field, ở Nga, Việt Nam, Pháp… đều có quy định, vì cho rằng qua chỉ tiêu này có thể kiểm tra gián tiếp độ rỗng của cốt liệu và hàm lượng bitum của hỗn hợp bê tông nhựa Nếu thành phần cấp phối hạt đã khống chế (độ rỗng của cốt liệu đã khống chế) trong xí nghiệp sản xuất bê tông nhựa, thì qua chỉ tiêu độ ngậm nước có thể kiểm tra hàm lượng bitum thực tế đã dùng

là nhiều hay ít

Độ trương nở trong phương pháp Hveem, cũng được quy định ở Nga, Việt Nam, Pháp dưới hình thức thí nghiệm khác nhau Chỉ tiêu này đỏi hỏi bê tông nhựa không những chỉ được có một số độ rỗng nhất định, hút một lượng nước không quá quy định mà còn đòi hỏi tính hút ẩm (tính nở) của bột khoáng, tính hút nước của loại nhựa sử dụng phải nằm trong phạm vi cho phép Độ trương nở càng lớn, bê tông nhựa càng kém ổn định nước và băng giá

a) ThÝ nghiÖm theo mÉu nªn h×nh trô

1 §é rçng cèt liÖu kho¸ng chÊt, % thÓ

5 Độ rỗng bê tông nhựa (Air voids) 3-6 3-6

6 Độ rỗng cốt liệu (Voids in mineral

đường 22TCN 63-84 Ghi chú: Có thể sử dụng một trong hai phương pháp thí nghiệm a hoặc b

1 §é rçng cña cèt liÖu kho¸ng chÊt, % thÓ

Độ ổn định còn lại (sau khi ngâm

mẫu ở 600C trong 24 giờ) so với

độ ổn định ban đầu, %

min 85

AASHTO 97(2001)

T245-5 Độ rỗng dư bê tông át

phanpolime, % 3-6

AASHTO T 269-97

(98)

TT Chỉ tiêu Quy định Phương pháp thí

- Thiết bị APA -Asphalt

Pavement Analizer ( 8000 chu

PHAN ĐÌNH CHẮT Trang 34

1.7 Hệ thống quản lý chất lượng bê tông nhựa

1.7.1 Cơ cấu tổ chức sản xuất

Hệ thống quản lý chất lượng của nhà thầu chưa tuân thủ đầy đủ theo các điều kiện về quản lý chất lượng theo tiêu chuẩn kỹ thuật của dự án Các công trường xây dựng triển khai thiếu khoa học, mặt bằng thi công bề bộn Bộ máy kiểm soát chất lượng và chi phí cho việc đảm bảo chất lượng của nhà thầu chưa được quan tâm đúng mức Nguy cơ vi phạm chất lượng công trình xây dựng là lớn và tiềm ẩn

Trang bị sản xuất vật liệu còn ít, không đồng bộ lạc hậu, quy cách vật liệu xây dựng đôi khi còn chưa đúng, thiếu công tác kiểm tra vật liệu trước khi sử dụng

Thiếu thiết kế tổ chức xây dựng, thiếu sơ đồ thi công, sơ đồ lu lèn, bớt xén động tác, bớt xén tiêu chuẩn vật liệu, bớt xén định mức vật tư

Thiết bị thi công thiếu và chưa đồng bộ

Đầu tư thiết bị và công nghệ của các đơn vị thi công hạn chế (trong đó

có lý do cơ chế khoán cho đơn vị, đơn vị dưới công ty manh mún), không có điều kiện đổi mới công nghệ và thiết bị

Quản trị tài chính doanh nghiệp yếu kém; Tính toán chi phí quản lý, phục vụ thi công chưa đúng

Chưa có chính sách quản trị nguồn nhân lực

1.7.2 Cơ cấu tổ chức bộ máy quản lý

Công tác quản lý chất lượng đôi khi chưa được quan tâm đúng mức nhất là cấp lãnh đạo của Nhà thầu (Giám đốc công ty, chỉ huy trưởng công trường)

Số người tham gia vào công tác quản lý có hiểu biết và trách nhiệm quá ít

Tổ chức hệ thống đảm bảo chất lượng lỏng lẻo Quy trình nghiệm thu, kiểm tra từng hạng mục không chặt chẽ

Thiếu cán bộ kỹ thuật, thay bằng cán bộ không chuyên sâu, thiếu dụng

cụ thiết bị kiểm tra chất lượng, thiếu bộ phận quản lý chất lượng

Làm tắt, bỏ sót các khâu kiểm tra, thủ tục nghiệm thu tiêu chuẩn bị bớt xén, bớt công lu lèn dẫn đến sản phẩm kém chất lượng

1.7.3.Quá trình sản xuất và thi công bê tông nhựa

Trong quá trình sản xuất và thi công bê tông nhựa, có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm Theo Quy trình thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa 22TCN 249-98, có thể chia quá trình sản xuất và thi công bê tông nhựa ra thành 5 giai đoạn chính sau đây:

- Chuẩn bị vật liệu (đá, cát, bột khoáng và nhựa)

- Chế tạo hỗn hợp bê tông nhựa

- Chuẩn bị mặt bằng hiện trường cho thi công

- Rải hỗn hợp bê tông nhựa

- Lu lèn hỗn hợp bê tông nhựa

Trong phạm vi đề tài của luận án này đặc biệt quan tâm tới bản chất và chất lượng của từng loại vật liệu thành phần và tỷ lệ phối hợp giữa chúng với nhau Như đã dẫn ở trên, cường độ của hỗn hợp bê tông nhựa không những phụ thuộc vào vật liệu thành phần mà còn phụ thuộc đáng kể vào tỷ lệ tham gia của chúng trong hỗn hợp Hiện nay đang tồn tại nhiều lý thuyết và phương pháp hướng dẫn thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tối ưu Tuy nhiên, các phương pháp đều thống nhất trên nguyên lý tạo ra một hỗn hợp có độ rỗng nhỏ với thành phần cấp phối cốt liệu hợp lý và lượng chất kết dính vừa

đủ để liên kết các cốt liệu lại với nhau

1.8.Hệ thống tiêu chuẩn thi công, nghiệm thu

Các dự án xây dựng đường bộ hiện nay đều yêu cầu có tài liệu “Tiêu chuẩn kỹ thuật” – là một phần của Tài liệu Hợp đồng – để sử dụng trong thời gian thi công Tài liệu này được ban hành cùng vơi Hồ sơ mời thầu, để trên

PHAN ĐÌNH CHẮT Trang 36

cơ sở đó các Nhà thầu hiểu rõ được quy mô, yêu cầu thực hiện công việc, tiêu chuẩn của sản phẩm nghiệm thu, phương thức nghiệm thu thanh toán, từ đó thiết lập đơn giá đấu thầu Tài liệu này được Nhà thầu sử dụng trong thời gian thi công như là một hương dẫn thi công, được Tư vấn giám sát và Chủ đầu tư

sử dụng như là hướng dẫn theo dõi, giám sát và nghiệm thu công trình Thông thường, về mặt kỹ thuật – công nghệ thi công, Tiêu chuẩn được lập trên cơ sở các tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu được ban hành bởi các Bộ chuyên ngành, hoặc các Tổ chức chuyên ngành có chức năng biên soạn và ban hành các tiêu chuẩn, các quy phạm, được lựa chọn bởi Tư vấn thực hiện dịch vụ Thiết kế kỹ thuật Dự án xây dựng đường ô tô ở Việt Nam hiện nay, phổ biến

sử dụng các tiêu chuẩn – các hướng dẫn của Việt Nam (được ban hành bởi Bộ Xây dựng (TCVN) hoặc Bộ Giao thông vận tải (TCN)) và của AASHTO Tiêu chuẩn 22TCN-249-98 hiện nay là tiêu chuẩn được ban hành phục vụ cho thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa Các nội dung chủ yếu của tiêu chuẩn:

- Phân loại hỗn hợp bê tông nhựa làm mặt đường

- Yêu cầu của hỗn hợp và các vật liệu thành phần của hỗn hợp bê tông nhựa rải nóng làm mặt đường ô tô

- Trình tự thi công: sản xuất hỗn hợp bê tông nhựa – rải – lu lèn – hoàn thiện

- Công tác kiểm tra và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa rải nóng Nội dung của Tiêu chuẩn kỹ thuật cho một dự án cụ thể cho hạng mục thi công mặt đường bê tông nhựa gồm có:

- Mô tả công việc

- Các tiêu chuẩn tham chiếu (tiêu chuẩn Việt Nam hoặc tiêu chuẩn AASHTO)

- Yêu cầu vật liệu thành phần của hỗn hợp

- Yêu cầu của hỗn hợp

- Sản xuất hỗn hợp: yêu cầu thiết bị – máy móc (trạm trộn), trình tự sản xuất, kiểm soát quá trình sản xuất hỗn hợp

- Trình tự thi công: yêu cầu thiết bị – máy móc, trình tự thi công, yêu cầu công nghệ thi công, các yêu cầu kiểm soát chất lượng trong quá trình thi công

- Công tác nghiệm thu thanh toán: dung sai cho phép nghiệm thu, các hoạt động cần thiết của công tác nghiệm thu, phương thức đo đạc và thanh toán

Nếu các tiêu chuẩn, các hướng dẫn của Nhà nước, của các tổ chức chuyên ngành là các yêu cầu mang tính chất chung cho các dự án có hạng mục công việc tương tự, thì Tiêu chuẩn thiết kế là tài liệu chi tiết, được lập trên cơ sở điều kiện của Dự án về quy mô, về kỹ thuật, về vốn và về công tác quản lý vốn

PHAN ĐÌNH CHẮT Trang 38

CHƯƠNG 2 ỨNG DỤNG CÁC TIÊU CHUẨN TRONG QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG

MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG ASPHALT

MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: VẬN DỤNG CÁC TIÊU CHUẨN QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG VÀO DỰ ÁN XÂY DỰNG TUYẾN ĐƯỜNG QUỐC LỘ 3 MỚI HÀ NỘI- THẤI

NGUYÊN,GÓI THẦU PK1-A ĐOẠN NINH HIỆP –YÊN PHONG LÝ TRÌNH KM7+000

KM0+000-2.1.Yêu cầu về các vật liệu thành phần

2.1.1.Đá dăm

Đá dăm dùng để làm bê tông nhựa phải là loại đá dăm được đập vỡ, xay

ra từ các khối đá núi, từ các tảng đá, từ cuội và từ xỉ lò cao không bị phân hủy Đối với bê tông nhựa loại I dùng cho đường cấp cao thì phải dùng đá dẵm xay từ đá gốc loại granit, bazan, đá vôi

Không được dùng các loại đá dăm từ đá macnơ sét, sa thạch sét, diệp thạch sét

Đá dăm dùng để chế tạo bê tông nhựa phải đồng nhất về loại đá và cường độ Trong bê tông nhựa nếu dùng đá dăm thuộc nhiều loại đá khác nhau có cường độ khác nhau sẽ sinh ra các ứng suất nhiệt làm cho mặt đường kém ổn định Các ứng suất nhiệt này phát sinh là vì hệ số nở của các loại đá khác nhau

Lượng đá dăm mềm yếu và phong hóa không được vượt quá 10% khối lượng đối với bê tông át phanrải lớp trên và không quá 15% khối lượng đối với bê tông nhựa rải lớp dưới Xác định theo TCVN 1771, 1772-87

Lượng đá thoi dẹt của đá dăm không được vượt quá 15% khối lượng đá dăm trong hỗn hợp Xác định theo TCVN 1771, 1772-87

Trong cuội sỏi xay không được vượt 20% khối lượng là đá gốc silic

Hàm lượng bụi, bùn, sét trong đá dăm không vượt quá 2% khối lượng, trong đó hàm lượng sét không 0,05% khối lượng đá Xác định theo TCVN 1771,1772-87

Trước khi cân đong sơ bộ để đưa vào trống sấy, đá dăm cần phải được phân loại theo các cỡ hạt:

- Đối với bê tông nhựa hạt nhỏ, phân ra ít nhất 2 cỡ hạt 10-15mm và 10mm

5 Đối với bê tông nhụa hạt trung, phân ra ít nhất 3 cỡ hạt 155 20 (25)mm; 10-15mm và 5-10mm

- Đối với bê tông nhựa hạt lớn,phân ra ít nhất 2 cỡ hạt 20(25) - 40mm và 5-20 (25)mm

- Các chỉ tiêu cơ lý của đá dăm dùng cho bê tông nhựa đối với mặt đường cấp cao (cấp I) phải thỏa mãn các quy định ở bảng II-1

Bảng II-1 Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho đá dăm trong bê tông nhựa rải