BÀI 4 THIẾT kế THÀNH PHẦN hỗn hợp bê TÔNG NHỰA

kiểm tra các chỉ tiêu cơ - lý của hỗn hợp C Cáááácccc ch ch chỉỉỉỉ titititiêêêêuuuu ccccơơơơ hhhhọọọọcccc ---- ccccáááácccc thí thí thí nghi nghi nghiệệệệm m Phương pháp thí nghiệm cắt-

Trang 1

Đả Đảm m m bbbbảảảảoooo ccccưưưường ờng ờng độ độ độ kh kh khááááng ng ng m m mỏỏỏỏiiii

C Cưưưường ờng ờng độ độ độ ch ch chốốốống ng ng nnnnứứứứtttt trong trong trong đđđđiều iều iều ki ki kiệệệệnnnn nhi nhi nhiệệệệtttt độ độ

thấp

Đ Độộộộ bền bền

Kh Khảảảả nnnnăăăăng ng ng ch ch chốốốống ng ng llllạạạạiiii hhhhưưưư hhhhỏỏỏỏng ng ng do do do độ độ độ ẩẩẩẩm m

Kh Khảảảả nnnnăăăăng ng ng ch ch chốốốống ng ng tr tr trượ ượ ượtttt ccccủủủủaaaa m m mặặặặtttt đư đư đường ờng

Kh Khảảảả nnnnăăăăng ng ng linh linh linh đđđđộộộộng ng

Trang 2

néi dung

L Lùùùùaaaa ch ch chäääännnn th th thµµµµnh nh nh ph ph phÇÇÇÇnnnn cÊp cÊp cÊp ph ph phèèèèiiii ccccèèèètttt lilililiÖÖÖÖuuuu

L Lùùùùaaaa ch ch chäääännnn h h h µµµµm m m llll−î −î −îng ng ng chÊt chÊt chÊt dÝnh dÝnh dÝnh kÕt kÕt kÕt ttttèèèèiiii −−−−uuuu

c¸c ph−¬ng ph¸p lùa chän hµm l−îng nhùa

ThÝ ThÝ nghi nghi nghiÖÖÖÖm m m “Pat Test Pat Test Pat Test”

Ph Ph−¬ −¬ −¬ng ng ng ph ph ph¸¸¸¸pppp Hubbard Hubbard Hubbard – Field Field

Trang 3

ph−¬ng ph¸p marshall

§é rçng cèt liÖu, %

75 65

78 65

80 80

§é rçng lÊp ®Çy

nhùa,%

5 3

§é rçng d−, %

5,6 3,2

6,4 3,2

7,2 3,2

§é dÎo, mm

8,0 5,5

Max Min

Líp mÆt & Mãng trªn

Giao th«ng nÆng Giao th«ng võa

Giao th«ng nhÑ C¸c chØ tiªu kü

thuËt yªu cÇu cña

hçn hîp BTN theo

ph−¬ng ph¸p

Marshall

Trang 4

phương pháp marshall

các công thức tính toán cơ bản

Tỉỉỉỉ tr T tr trọọọọng ng ng ccccủủủủaaaa hhhhỗỗỗỗnnnn hhhhợợợợpppp đã đã đã đđđđầầầầm m m nén nén

Sub SSD

D mb

W W

W G

ư

=

WDDDD= = kh kh khốốốốiiii llllượ ượượ ượng ng ng mmmmẫẫẫẫuuuu ((((ccccâââânnnn kh kh khôôôô) (g) ) (g)

WSSD= kh = kh khốốốốiiii llllượ ượượ ượng ng ng mmmmẫẫẫẫuuuu kh kh khôôôô bbbbããããoooo ho ho hoàààà bề bề bề mmmmặặặặtttt (g) (g)

WSub= = kh kh khốốốốiiii llllượ ượượ ượng ng ng mmmmẫẫẫẫuuuu kh kh khôôôô bbbbããããoooo ho ho hoàààà bề bề bề mmmmặặặặtttt ccccâââânnnn trong trong trong nnnnướ ướướ ướcccc (g) (g)

Độộộộ rrrrỗỗỗỗng Đ ng ng ddddưưưư x100

G

G G V

mm

mb mm a

Pmm= % theo khối lượng của hỗn hợp ở trạng thái rời, =100

Pb = hàm lượng nhựa tính bằng % theo tổng khối lượng của hỗn hợp

Gb = tỷ trọng của nhựa

b b se s

mm mm

G

P G P

P G

+

=

b b

mm mm

b mm se

G

P G

P

P P G

ư

=

Trang 5

c¸c c«ng thøc tÝnh to¸n c¬ b¶n

§éééé rrrrççççng § ng ng ccccèèèètttt lilililiÖÖÖÖuuuu

GGGGsb = ttttûûûû tr = tr trääääng ng ng kh kh khèèèèiiii ttttææææng ng ng hhhhîîîîpppp ccccññññaaaa ccccèèèètttt lilililiÖÖÖÖuuuu

GGGGmb= = ttttûûûû tr tr trääääng ng ng kh kh khèèèèiiii ccccññññaaaa hhhhççççnnnn hhhhîîîîpppp bbbbªªªª tttt««««ng ng ng nh nh nhùùùùaaaa

PPPPs s s s = hhhhµµµµmmmm llll−î = −î−î −îng ng ng ccccèèèètttt lilililiÖÖÖÖuuuu, % , % , % ccccññññaaaa ttttææææng ng ng tr tr trääääng ng ng llll−î −î−î −îng ng ng hhhhççççnnnn hhhhîîîîpppp TTTTØØØØ tr tr trääääng ng ng kh kh khèèèèiiii ttttææææng ng ng hhhhîîîîpppp ccccññññaaaa ccccèèèètttt lilililiÖÖÖÖuuuu ccccèèèètttt lilililiÖÖÖÖuuuu

P1, P2, P3 = % cña c¸c lo¹i cèt liÖu theo kÝch cì, tÝnh theo

khèi l−îng G1, G2, G3 = tû träng khèi cña c¸c lo¹i cèt liÖu cã trong cèt

liÖu tæng hîp.

sb

s mb G

P G VMA= 100 − ×

n n

n sb

G

P G

P G P

P P

P G

+ + +

=

2

2 1 1 2 1

ph−¬ng ph¸p marshall - −u/nh−îc ®iÓm

Trang 6

Ph−¬ng ph¸p Hreem

Trang 7

Lựựựựaaaa ch L ch chọọọọnnnn nh nh nhựựựựaaaa đư đư đường ờng

Nhi Nhi Nhiệệệệtttt độ độđộ độ cao cao cao nhất nhất nhất ccccủủủủaaaa mmmmặặặặtttt đư đư đường ờng Nhi Nhi Nhiệệệệtttt độ độđộ độ thấp thấp thấp nhất nhất nhất ccccủủủủaaaa mmmmặặặặtttt đư đư đường ờng ĐĐĐĐiều iều iều ch ch chỉỉỉỉnh nh nh theo theo theo llllưưưưuuuu llllượ ượượ ượng ng ng giao giao giao th th thôôôông ng ng vvvvàààà ttttốốốốcccc

độ

độđộ

độ ddddòòòòng ng ng giao giao giao th th thôôôông ng

Trang 8

lựa chọn nhựa đường

Nhi Nhiệệệệtttt độ độ độ cao cao cao nhất nhất

Nhi Nhiệệệệtttt độ độ độ thấp thấp thấp nhất nhất

Trang 9

Đ Độộộộ tin tin tin ccccậậậậyyyy trong trong trong ssssửửửử lý lý lý ssssốốốố lilililiệệệệuuuu nhi nhi nhiệệệệtttt độ độ

Trang 10

Hi Hiệệệệuuuu ch ch chỉỉỉỉnh nh nh theo theo theo llllưưưưuuuu llllượ ượ ượng ng ng giao giao giao th th thôôôông ng ng vvvvàààà ttttốốốốcccc độ độ ddddòòòòng ng ng giao giao giao th th thôôôông ng

Standing : Standing : Standing : TTTTốốốốcccc độ độđộ độ ddddòòòòng ng ng xe xe xe <20 km/h <20 km/h

Slow: Slow: Slow: TTTTốốốốcccc độ độđộ độ ddddòòòòng ng ng xe xe xe từ từtừ từ 20 km/h 20 km/h 20 km/h 70 km/h 70 km/h

Standard: Standard: Standard: TTTTốốốốcccc độ độđộ độ ddddòòòòng ng ng xe xe xe > 70 km/h > 70 km/h

Kiểểểểm Ki m m tra tra tra ccccáááácccc ch ch chỉỉỉỉ titititiêêêêuuuu ccccủủủủaaaa nh nh nhựựựựaaaa đư đư đường ờng ờng đđđđảảảảm m m bbbbảảảảoooo đạ đạ đạt t t t ccccáááácccc titititiêêêêuuuu chu chu chuẩẩẩẩnnnn Ví Ví Ví dụ dụ dụ::::

Trang 11

lùa chän cèt liÖu

C C¸¸¸¸cccc ch ch chØØØØ titititiªªªªuuuu cccc¬¬¬¬ lý lý lý ccccññññaaaa ccccèèèètttt lilililiÖÖÖÖuuuu

L Lùùùùaaaa ch ch chäääännnn ccccèèèètttt lilililiÖÖÖÖuuuu theo theo theo cccc¸¸¸¸cccc ch ch chØØØØ titititiªªªªuuuu cccc¬¬¬¬ lý lý lý ph ph phïïïï hhhhîîîîpppp

lùa chän thµnh phÇn cì h¹t

V Vïïïïng ng ng gi gi giííííiiii hhhh¹¹¹¹nnnn: : : : Kh Kh Kh««««ng ng ng ®®®®i i i i vvvvµµµµoooo vvvvïïïïng ng ng gi gi giííííiiii hhhh¹¹¹¹nnnn

§iiiiÓÓÓÓm § m m kh kh khèèèèng ng ng chÕ chÕ chÕ: : : : N NN N»»»»m m m trong trong trong ph ph ph¹¹¹¹m m m vi vi vi cccc¸¸¸¸cccc ®®®®iiiiÓÓÓÓm m m kh kh khèèèèng ng ng chÕ chÕ

0

0.3 0.075

100

PhÇn tr¨m lät sµng

Trang 12

lựa chọn thành phần cỡ hạt

C Cáááácccc ví ví ví dụ dụ dụ về về về đư đư đường ờng ờng cong cong cong cấp cấp cấp ph ph phốốốốiiii llllựựựựaaaa ch ch chọọọọnnnn

So sánh các cấp phối - Cỡ hạt danh định lớn nhất = 9.5 mm

Trang 13

So sánh các cấp phối - Cỡ hạt danh định lớn nhất = 12.5 mm

Trang 14

Nini Ndes Nmax

Nhiệt độ không khí cao trung bình thiết kế

Trang 15

chế tạo hỗn hợp

Cáááácccc quy C quy quy đđđđịnh ịnh ịnh ccccủủủủaaaa chế chế chế ttttạạạạoooo m m mẫẫẫẫuuuu bbbbằằằằng ng ng đđđđầầầầm m m xoay xoay

Cú 3 mức độ đẩm N ini , N des , N max

Mẫu được đẩm đến N des

Theo dừi chiều cao trong thời gian đầm

Sau khi đẩm đến N des , lấy mẫu ra khỏi khuụn

và xỏc định trọng lượng riờng biểu kiến và %

G mm

% G mm = 100% - VIM (độ rỗng dư)

Tớnh toỏn hệ số hiệu chỉnh theo chiều cao

Tớnh toỏn tỷ trọng và % G mm tại mức N ini

kiểm tra các chỉ tiêu cơ - lý của hỗn hợp

C Cáááácccc ch ch chỉỉỉỉ titititiêêêêuuuu lý lý lý hhhhọọọọcccc

10.5 50.0

11.0 37.5

12.0 25.0

13.0 19.0

14.0 12.5

15.0 9.5

Chỉ tiêu VMA nhỏ nhất, (%)

Cỡ hạt lớn nhất danh nghĩa, (mm)

Trang 16

kiÓm tra c¸c chØ tiªu c¬ - lý cña hçn hîp

M Méééétttt ssssèèèè yyyyªªªªuuuu ccccÇÇÇÇuuuu ccccññññaaaa m m mÉÉÉÉuuuu

Nhựa đường và cốt liệu phải thỏa mãn các điều kiện yêu cầu

Độrỗng dư của hỗn hợp phải đạt 4% khi đầm ở mức

đẩm N des

Độrỗng cốt liệu của hỗn hợp đầm nén đạt mức qui định

Độrỗng lấp đầy bằng nhựa đạt mức qui định (với mẫu

đầm tại N des )

Hệ số bột khoáng/ nhựa ở giá trị từ 0.6 đến 1.2

G mm của hỗn hợp khi đẩm tại N ini không vượt quá giới hạn trong bảng và G mm của hỗn hợp khi đẩm tại N max không vượt quá 98%

Hỗn hợp khi đầm đến độ rỗng 7% và thí nghiệm độ ổn

định nước có độ bền kéo còn lại tối thiểu 80%

kiÓm tra c¸c chØ tiªu c¬ - lý cña hçn hîp

M Méééétttt ssssèèèè yyyyªªªªuuuu ccccÇÇÇÇuuuu ccccññññaaaa m m mÉÉÉÉuuuu

Trang 17

C Cáááácccc ch ch chỉỉỉỉ titititiêêêêuuuu ccccơơơơ hhhhọọọọcccc ccccáááácccc thí thí thí nghi nghi nghiệệệệm m

Phương pháp thí nghiệm cắt- SST theo superpave

Mẫu thí nghiệm

Lực tác dụng

(duy trì mẫu ở chiều cao cố định)

Tấm gia tải

Phương pháp thí nghiệm cắt- SST

Thí nghiệm cắt ở chiều cao không đổi

Thí nghiệm cắt tải trọng lặp với mức ứng suất

không đổi

Thí nghiệm cắt tải trọng lặp với chiều cao không đổi

Kết quả : ứng suất dọc trục, ứng suất cắt

và biến dạng cắt

Trang 18

Thí nghiệm cắt ở chiều cao không đổi

• Tác dụng ứng suất cắt có độ lớn 7kPa – 100 chu kỳ

• Tăng ứng suất cắt tốc độ 70 kPa/s - để 10 giây

• Giảm ứng suất cắt về 0 với tốc độ 21kPa/giây

• Tiếp tục ghi số liệu thêm 30 giây sau khi tải trọng đã

về 0

• Thí nghiệm được thực hiện ở các nhiệt độ 4oC, 20oC

và 40oC

Phương pháp thí nghiệm cắt- SST theo superpave

Trang 19

C Cáááácccc ch ch chỉỉỉỉ titititiêêêêuuuu ccccơơơơ hhhhọọọọcccc ccccáááácccc thí thí thí nghi nghi nghiệệệệm mThí nghiệm cắt tải trọng lặp với tỷ lệ ứng suất không đổi

• Tác dụng lên mẫu đồng thời một ứng suất dọc trục

và ứng suất cắt (tỉ lệ 1.2 đến 1.5) có dạng nửa hình sin

100 chu kỳ, thời gian tác dụng 0.1 giây, nghỉ 0.6 giây

ứng suất dọc trục < 7kPa

• Tiếp tục tác dụng với 5000 chu kỳ

• Nhiệt độ chọn để thí nghiệm là nhiệt độ trung bìnhcủa 7 ngày trong năm đo ở độ sâu mặt đường là 50,8 mm

C Cáááácccc ch ch chỉỉỉỉ titititiêêêêuuuu ccccơơơơ hhhhọọọọcccc ccccáááácccc thí thí thí nghi nghi nghiệệệệm mThí nghiệm cắt tải trọng lặp với chiều cao không đổi

• Tác dụng lên mẫu một ứng suất cắt có dạng nửahình sin – 100 chu kỳ, thời gian tác dụng 0.1 giây, nghỉ0.6 giây, ứng suất dọc trục < 7kPa

• Tác dụng lên mẫu một ứng suất cắt có dạng nửahình sin có độ lớn 70kPa – 5000 chu kỳ, thời gian tácdụng 0.1 giây, nghỉ 0.6 giây

• Nhiệt độ thí nghiệm là nhiệt độ trung bình của 7 ngày trong năm đo ở độ sâu 50, 8 mm

Trang 20

Phương pháp thí nghiệm kéo gián tiếp - IDT

Phương pháp thí nghiệm kéo gián tiếp – IDT Thí nghiệm cường độ - từ biến, nứt do nhiệt

-• Nhiệt độ thí nghiệm: 0, -10 và -20 o C, trong đó ít nhất phải sử dụng 2 nhiệt độ thí nghiệm Giá trị nhiệt độ điển hình được sử dụng

• Tác dụng thêm tải trọng lên mẫu với tốc độ gia tải của pít tông 12.5mm /phút Theo dõi tải trọng, biến dạng đến khi tải trọng bắt

đầu giảm (10% so với giá trị lớn nhất)

Trang 21

Phương pháp thí nghiệm kéo gián tiếp – IDT Thí nghiệm cường độ - từ biến, nứt mỏi

-• Bảo ôn mẫu ở nhiệt độ thí nghiệm

• Tác dụng lực bằng nén pitton tốc độ 50mm/phút

• Theo dõi biến dạng dọc và ngang liên tục cho đếnkhi tải trọng bắt đầu giảm

Lựa chọn cốt liệu Lựa chọn nhựa đường

Thiết kế hỗn hợp theo chỉ tiờu thể tớch và ổn định nước

Xỏc định đặc trưng hỗn hợp theo đặc tớnh vật liệu

Mức thiết kế 2 Mức thiết kế 1 Mức thiết kế 3

Dự bỏo đặc trưng mặt đường Biến dạng khụng hồi phục

Mỏi

Nứt ở nhiệt độ thấp

Dự bỏo đặc trưng mặt đường Biến dạng khụng hồi phục

Nứt ở nhiệt độ thấp

Mỏi

Thớ nghiệm kiểm chứng Thiết kế hỗn hợp cuối

cựng để đưa vào sản xuất

Cỏc thớ nghiệm kiểm soỏt

Trang 22

THIẾT KẾ THÀNH PHẦN HỖN HỢP Bấ TễNG NHỰA

THEO SUPERPAVE

Lựa chọn mức thiết kế

>10 7 Mức 3 (cao)

≤ 10 7 Mức 2 (trung bỡnh)

≤ 10 6 Mức 1 (thấp)

Lượng tải trọng trục tiờu chuẩn (80KN) tớch lũy Mức thiết kế lựa chọn

THEO SUPERPAVE – MỨC THIẾT KẾ 1

• Lựa chọn cốt liệu theo tiêu chuẩn theo các chỉ tiêu: thành phần cấp phối, độ thô ráp của cốt liệu, hàm lượnghạt dẹt,

• Lựa chọn loại nhựa đường theo điều kiện khai thác

• Chế bị mẫu thí nghiệm và đầm nén mẫu trong phòng

• Thí nghiệm và tính toán chỉ tiêu thể tích của hỗn hợp –lựa chọn hàm lượng nhựa thiết kế

• Kiểm tra khả năng ổn đinh nước của hỗn hợp (chế tạomẫu ở hàm lượng nhựa lựa chọn, đầm nén đến độ rỗngdư 7% - 2 tổ mẫu x 3 mẫu) (thí nghiệm cường độ ép chẻ)

Trang 23

THEO SUPERPAVE – MỨC THIẾT KẾ 2 & 3

• Thực hiện các bước thiết kế đặc tính thể tích của hỗnhợp bê tông nhựa theo mức 1

• Lựa chọn ba hàm lượng nhựa bao gồm cả hàm lượngnhựa theo thiết kế ở mức 1

Các thí nghiệm Mức thiết kế 2

Độ cứng từ biến (S) và

độ dốc (m) của nhựa

đường từ thí nghiệm dầm uốn.

Cường độ kéo gián tiếp ở nhiệt độ Teff

Teff

Cắt đơn giản tại chiều

cao không đổi ở nhiệt

độ Teff

Từ biến kéo gián tiếp (-20, -10, 0 o C)

Cắt đơn giản tại chiều cao không đổi

ở nhiệt độ Teff

Cắt trùng phục ở tỷ lệ

ứng suất không đổi

Nứt ở nhiệt độ thấp Nứt mỏi

Biến dạng vĩnh cửu

Trang 24

đổi (4, 20, 40 o C)

Cắt trùng phục ở tỷ lệ ứng

suất không đổi (Teff(PD))

Nứt ở nhiệt độ thấp Nứt mỏi

Biến dạng vĩnh cửu

THIẾT KẾ THÀNH PHẦN HỖN HỢP Bấ TễNG

NHỰA THEO SUPERPAVE

Nhiệt độ ảnh hưởng phục vụ cho thí nghiệm mỏi

Nhiệt độ mặt đường trung bình năm (0C) được tínhtoán tại 1/3 chiều sâu của lớp mặt đường từ tập sốliệu khí hậu cho khu vực nghiên cứu

MAPT

Nhiệt độ thí nghiệm ảnh hưởng tới hiện tượng nứtmỏi tính theo0C

Teff(FC)

Trang 25

Nhiệt độ ảnh hưởng phục vụ cho thí nghiệm biếndạng vĩnh cửu

Teff(PD) = 30.8 - 0.12 Zcr+ 0.92 MAATthiết kế

Chiều sâu giới hạn trong lớp Bê tông nhựa (mm)

Zcr

Nhiệt độ ảnh hưởng (0C)

Teff(PD)

MAATthiết kế= MAATtrung bình+ KασMAAT

MAATtrung binh –Nhiệt độ không khí trung bình năm

σ

α- Độ lệch tiêu chuẩn của nhiệt độ không khí tb năm

Kσ- Hệ số độ tin cậy

Các số liệu thí nghiệm được dùng để tính toán đặctrưng hư hỏng mặt đường sử dụng phần mềm

chuyên dụng của Superpave

Dự tính hư hỏng biến dạng không hồi phục, nứtmỏi và nứt ở nhiệt độ thấp và mức yêu cầuMức 2

Trang 26

Yêu cầu đặc trưng hư hỏng mặt đường tính toán chomức thiết kế 3

Định dạng
Số trang	26
Dung lượng	1,87 MB