Bài 1 hôn hợp bê tông nhựa với độ bền khai thác và tuổi thọ của mặt đường bê tông nhựa - Bài giảng độ bền BT nhựa

NHựA ĐƯờNG VàCác đặc tính cơ - lý của nhựa đường và ảnh hưởng của chúng đến độ bền khai thác của mặt đường bê tông nhựa.. Các đặc tính cơ - lý của nhựa đường và ảnh hưởng củachúng đến độ

Trang 1

hỗn hợp bê tông nhựa với độ bền khai thác

bài 1

Cá loại hình h hỏng của mặt đường bê tông nhựa

Nứt do mỏi:

Trang 2

nứt tại nhiệt độ thấp

Nguyên nhân ???

Phát triển hư hỏng ???

Biện pháp phòng ngừa ???

Cá loại hình h hỏng của mặt đường bê tông nhựa

Nứt dọc

nứt lưới lớn

Nguyên nhân ???

Phát triển hư hỏng ???

Trang 3

C¸ lo¹i h×nh h háng cña mÆt ®−êng bª t«ng nhùa

Trang 4

C¸ lo¹i h×nh h háng cña mÆt ®−êng bª t«ng nhùa

Trang 5

Líp Bª t«ng nhùa lón v t b¸nh xe

MÆt c¾t ngang ban

®Çu

MÆt c¾t Líp bª t«ng nhùa yÕu

biÕn d¹ng c a mÆt ®−êng bª t«ng nhùa

l−în sãng vµ tråi ló

Nguyªn nh©n ???

Trang 6

mÊt m¸t vËt liÖu bÒ mÆt ®−êng

Trang 7

hçn hîp b t«ng nhùa - c¸c thµnh phÇn theo thÓ tÝch

Cèt liÖu

WAACL−îng nhùa hÊp thô

VAAC

WEACL−îng nhùa cã hiÖu

Trang 8

khèi −îng h t cèt liÖu sÊy kh«

Dung träng h t =

§é rçng kh«ng thÊm n−íc

§é rçng thÊm n−íc

Trang 9

KL h t cèt liÖu sÊy kh« + KL n−íc

§é rçng kh«ng thÊm n−íc

Trang 10

dung träng cã hiÖu cña cèt liÖu

thÓ tÝch cèt liÖu + thÓ tÝch lç rçng kh«ng ngÊm n−íc + thÓ tÝch lç rçng cã thÓ ngÊm n−íc - thÓ tÝch nhù hÊp thô

Trang 11

c¸c tÝnh chÊt cña hçn hîp víi

Trang 12

các tính chất cơ học của hỗn hợp bê tông nhựa

độ ổn định và độ dẻo Marshall

mô đun đàn hồi

Trang 13

MR: mô đun đàn hồi, psi

P : lực tác dụng, lb H: chuyển vị ngang, inches t: chiều cao mẫu, inches à: hệ số Poisson

R

P M

thí nghiệm kéo giá tiếp – tải trọng lặp

thí nghiệm kéo gián tiếp, ải trọng lặp xá định

Khuyếch

Trang 14

thí nghiệm kéo gián tiếp, ải trọng lặp xá định

mô đun đàn hồi phứ động thí nghiệm nén dọc trục, ải trọng đ ng

Trang 15

mô đun đàn h i thí nghiệm u n mẫ dầm

E = mô đun kéo uốn

a = khoảng cách giữa gối và điểm đặt lực

P = tổng tải trọng động với 1/2 P tác dụng tại điểm thứ 3, lb

l = khẩu độ hoạt động của dầm, inches

I = mô men mặt cắt của mẫu, in 4

d = độ võng động tại điểm giữa tại đáy dầm

Id

a l Pa E

Nf = số chu kỳ gia tải đến phá hoại mẫu

σ = ứng suất kéo uốn, psi K1, n1 = các hằng số hồi quy

11

Trang 16

toán đồ xác định độ bền mỏi

tính chất từ biến thí nghiệm nén dọc trục nở hông tự do

Trang 17

c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña hçn hîp bª t«ng nhùa

tÝnh chÊt tõ biÕn thÝ nghiÖm weel tracking

Trang 18

NHựA ĐƯờNG Và

Các đặc tính cơ - lý của nhựa đường và ảnh hưởng của

chúng đến độ bền khai thác của mặt đường bê tông nhựa.

HOá CứNG Và QUá TRìNH HOá C NG C A NHựA ĐƯờNG

- Quáááá tr Qu tr trìììình nh nh??? ???

- Nguyêêêênnnn nh Nguy nh nhâââânnnn ??? ???

- ảảảảnh nh nh hhhhưở ưở ưởng ng ng đđđđến ến ến độ độ độ bền bền bền khai khai khai th th tháááácccc ccccủủủủaaaa m m mặặặặtttt đư đư đường ờng ờng ??? ???

- Ki Kiểểểểm m m so so soáááátttt qu qu quáááá tr tr trìììình nh nh ??? ???

- Cáááácccc thí C thí thí nghi nghi nghiệệệệm m m m m môôôô ph ph phỏỏỏỏng ng

Trang 19

Mốốốốiiii quan quan quan hhhhệệệệ vvvvớớớớiiii độ độ độ bền bền bền khai khai khai th th tháááácccc ccccủủủủaaaa m m mặặặặtttt đư đư đường ờng ờng ??? ???

Trang 20

độ nhớt

Thí

Thí nghi nghi nghiệệệệm m m ??? ???

M

độ ổn định với nhiệ độ

C

Cáááácccc ch ch chỉỉỉỉ titititiêêêêuuuu –

- ch ch chỉỉỉỉ ssssốốốố độ độ độ kim kim kim llllúúúúnnnn - PI

- ch ch chỉỉỉỉ ssssốốốố độ độ độ kim kim kim llllúúúúnnnn độ độ độ nh nh nhớớớớtttt - PVN

- độ độ độ nh nh nhạạạạyyyy nhi nhi nhiệệệệtttt độ độ độ độ độ độ nh nh nhớớớớtttt - VTS

M

290

- 1.10 70

330

- 0.95 65

390

- 0.80 60

Độ nhớt tại 135 0 C tối thiểu (centistokes)

Giá trị PVN tối thiểu cho phép (không gây nứt)

Độ kim lún tại 25 0 C

Trang 21

khả năng chống cắt

- Kh Kh Khááááiiii ni ni niệệệệm m m: : : : ứứứứng ng ng suất suất suất ccccắắắắtttt/ / / / biến biến biến ddddạạạạng ng ng ccccắắắắtttt

- M M Mốốốốiiii quan quan quan hhhhệệệệ vvvvớớớớiiii ch ch chỉỉỉỉ titititiêêêêuuuu lý lý lý hhhhọọọọcccc

- Ch Ch Chỉỉỉỉ titititiêêêêuuuu ttttốốốốcccc độ độ độ ttttăăăăng ng ng tính tính tính nh nh nhạạạạyyyy ccccảảảảm m m ccccắắắắtttt/ / / / ttttăăăăng ng ng độ độ độ nh nh nhớớớớtttt

- Quan Quan Quan hhhhệệệệ vvvvớớớớiiii đđđđặặặặcccc tr tr trưưưưng ng ng khai khai khai th th tháááácccc ccccủủủủaaaa m m mặặặặtttt đư đư đường ờng

độ c ng c a nhựa đường

- Tính Tính Tính phụ phụ phụ thu thu thuộộộộcccc vvvvààààoooo ttttảảảảiiii tr tr trọọọọng ng ng – thời thời thời gian gian gian – nhi nhi nhiệệệệtttt độ độ

- M M Mốốốốiiii quan quan quan hhhhệệệệ vvvvớớớớiiii đđđđặặặặcccc tr tr trưưưưng ng ng m m mặặặặtttt đư đư đường ờng

- C C Cáááách ch ch xxxxáááácccc đđđđịnh ịnh

Trang 22

phân loại nhựa đường

nhự đường đ c – phâ loại theo độ kim lú

75 min

50 min -

2

85-100 60-70

40-50

Độ kim lún, 25 độ C, 1/10 mm

1

85-100 60-70

40-50

Cấp độ kim lún Phương pháp thử

TT

Trang 23

nhự đường đ c – phâ loại theo độ nhớt

10 20

50 100

- Độ kéo dài ở 25o C, cm; min.

20000 10000

5000 2500

99.0 99.0

Hoà tan trong Trichloethylene,

%; min.

5

232 232

219 177

Nhiệt độ bắt lửa, o C

4

20 40

70 120

Độ kim lún ở 25 o C, mm

3

300 210

150 110

Độ nhớt ở 135 o C, CSt; min.

2

4000± ± 800 2000± ± 400

1000± ± 200 500± ± 100

Độ nhớt ở 60 o C, P

1

AC-40 AC-20

AC-10 AC-5

Trị số tiêu chuẩn theo độ nhớt Các chỉ tiêu thí nghiệm

TT

c c chỉ tiêu c lý c a nhự đường v ảnh hưởng c a nhiệ độ

Trang 24

phân loại nhựa đường theo superpave

chương trình nghiên c u shrp – c c n i dung và kết quả chính

1 Nhựa đường và bê tông nhựa:

Superpave cho phép kỹ sư thiết kế mặt đường đưa ra được loại hỗn

hợp bê tông nhựa phù hợp với tải trong giao thông và điều kiện

khí hậu, và như vậy mặt đường sẽ bền hơn và ít xuất hiện vệt lún

bánh xe trong thời tiết nóng và nứt khi thời tiết lạnh

- Phân loại - chọn loại chất dính kết phù hợp.

- Quy trình thiết kế hỗn hợp tối ưu trong phòng, và đáp ứng điều

kiện thực tế.

2 Bê tông xi măng và kết cấu.

3 Bảo trì đường

4 Đặc tính làm việc của mặt đường - LTPP (nghiên cứu đặc

tính làm việc dài hạn đường)

nghiên c u về nhự đường v b tông nhự c a shrp - superpave

c c ấn phẩm xuất bả

33 ấn phẩm công bố rộng rãi - 38 ấn phẩm không công bố rộng rãi

1 Các đặc tính của nhựa đường: tính chất hóa học, tính chất vật lý,

ảnh hưởng lQo hóa (ngắn hạn, dài hạn); phương pháp, thiết bị thí

nghiệm xác định các đặc tính.

2 Tương tác-đá nhựa đường: dính bám đá-nhựa đường (adhesion),

thẩm thấu đá-nhựa đường (absorption), độ nhạy cảm của nhựa đường

với nước, quan hệ giữa các đặc tính của nhựa và khả năng làm việc

của hỗn hợp đá-nhựa, chất lượng nhựa đường qua thí nghiệm nứt của

bê tông nhựa ở nhiệt độ thấp.

3 Đặc tính của bê tông nhựa : nứt ở nhiệt độ thấp, nứt mỏi, biến dạng

vĩnh cửu, mô hình dự báo đặc tính làm việc của bê tông nhựa theo

thời gian, các hệ thống thiết bị thí nghiệm xác định cường độ của bê

tông nhựa

4 Hệ thống nhựa đường và bê tông nhựa theo Superpave; chỉ dẫn kỹ

Trang 25

c sở nghiên c u c a superpave

Nghiên cứu tiêu chuẩn phân loại nhựa đường – phương pháp

chọn loại nhựa đường – quy trình thiết kế hỗn hợp dựa

trên các nghiên cứu cơ bản về các cơ chế gây hư hỏng

của mặt đường bê tông nhựa:

• Hiệệệệnnnn ttttượ Hi ượ ượng ng ng ph ph pháááátttt tri tri triểểểểnnnn ccccáááácccc vvvvệệệệtttt hhhhằằằằnnnn bbbbáááánh nh nh xe xe xe ((((biến biến biến ddddạạạạng ng

vvvvĩĩĩĩnh nh nh ccccửửửửuuuu) ) ) ccccủủủủaaaa ph ph phầầầầnnnn tr tr trêêêênnnn ccccủủủủaaaa llllớớớớpppp m m mặặặặtttt đđđđuờng uờng uờng nh nh nhựựựựaaaa, do , do , do ttttáááácccc

dụng

dụng ccccủủủủaaaa ttttảảảảiiii tr tr trọọọọng ng ng bbbbáááánh nh nh xe xe xe ôôôôttttôôôô

• Hiệệệệnnnn tu Hi tu tuợợợợng ng ng m m mỏỏỏỏiiii ccccủủủủaaaa vvvvậậậậtttt lilililiệệệệuuuu nh nh nhựựựựaaaa trong trong trong m m mặặặặtttt đư đư đường ờng ờng do do do ttttáááácccc

dụng

dụng tr tr trùùùùng ng ng phục phục phục ccccủủủủaaaa xe xe xe vvvvớớớớiiii llllưưưưuuuu llllượ ượ ượng ng ng llllớớớớnnnn

• Hiệệệệnnnn ttttượ Hi ượ ượng ng ng nnnnứứứứtttt vvvvìììì nhi nhi nhiệệệệtttt, , , , ph ph pháááátttt sinh sinh sinh khi khi khi m m mặặặặtttt đđđđuờng uờng uờng ởởởở nhi nhi nhiệệệệtttt

độ

độ thấp thấp thấp

• Hiệệệệnnnn tu Hi tu tuợợợợng ng ng llllããããoooo ho ho hoáááá ssssớớớớm m m ccccủủủủaaaa nh nh nhựựựựaaaa trong trong trong m m mặặặặtttt đư đư đường ờng ờng

superpave – các phương pháp thí nghiệm chính

Trang 26

Mục đích

Mẫu – tiến hành – nhiệt độ 165 0 C

Kết quả - Độ tổn thất – Nhựa đường (đQ lQo hoá) - để thí nghiệm

Trang 27

Mục đích: Đánh giá thuộc tính

nhựa đường theo t 0 và thời

gian gia tải

Mẫu – tiến hành – nhiệt độ – chu

Trang 28

Mục đích: Đánh giá thuộc tính nhựa đường ở nhiệt độ thấp

Mẫu – tiến hành – nhiệt độ

Kết quả - Độ cứng từ biến – Tỉ lệ từ biến

δ (t) độ võng đàn hồi của dầm tại thời điểm (t)

Tỉ lệ từ biến - Độ cứng – Thời gian

Trang 29

Thí nghiệm kéo trực tiếp - DTT ( Direct Tension Tester)

Mục đích: Đánh giá thuộc tính cứng ở nhiệt độ thấp

Mẫu – tiến hành – nhiệt độ

Kết quả - Độ kéo dài phá hoại mẫu

Nguyên tắc : Phân loại theo nhiệt độ mặt đường

- Nhiệt độ cao

T20mm = (Tkh.khí - 0.00618.lat2 + 0.2289.lat + 42.2)(0.9545)-17.78

Trong đó:

Tkh.khí : Nhiệt độ không khí của trung bình 7 ngày cao ( o C).

lat : Vĩ độ tại vùng có mặt đường thiết kế (độ)

T20mm : Nhiệt độ thiết kế mặt đường cao tại độ sâu 20mm (oC).

- Nhiệt độ thấp

Tbề mặt = 0.859Tkh.khí + 1.7

Trong đó:

Trang 30

16 19 22 25 28 31 13 16 19 22 25 - 10 13 16 19 22 25 4 7 10 Thí nghiệm cắt động, 10

90 90

Nhiệt độ thí nghiệm

PAV, o C

Thí nghiệm với phần dư của PAV (Pressure Aging Vessel)

64 58

52 46

nhất, %

Thí nghiệm với phần dư của RTFO (Rolling Thin Film Oven) hoặc TFO (Thin Film Oven)

64 58

52 46

nhất, o C

Thí nghiệm với nhựa nguyên gốc

40

34

28

22

16

10

40

34

28

22

16

40

34

28

22

16

10

46

40

34 Nhiệt độ mặt đường nhỏ

nhất thiết kế, o C

40 - 34 - 28 - 22 - 16 - 10 - 40 - 34 - 28 - 22 - 16 - 46 - 40 - 34 - 28 - 22 - 16 - 10 - 46 - 40 - 34

-PG 64

PG 58

PG 52

PG 46 Cấp loại nhựa

40 - 34 - 28 - 22 - 16 - 10 - 40 - 34 - 28 - 22 - 16 - 46 - 40 - 34 - 28 - 22 - 16 - 10 - 46 - 40 - 34

-PG 64

PG 58

PG 52

PG 46 Cấp loại nhựa

Thí nghiệm uốn dầm lưu

-ở nhiệt độ thí nghiệm tương

ứng, o C,

Trang 31

CCCCốtttt liệệệệu vv v v vv v àà à à àà à thà àà à àà à nh phầ ầầ ầ ầầ ầ n ccccỡ hạ ạạ ạ ạạ ạ tttt ccccốtttt liệệệệu

v vv v

vv

v ớiiii độ bền khai thá áá á áá á cccc ccccủa aa a aa a mặ ặặ ặ ặặ ặ tttt đường bbbbêêêê ttttông nhựa aa a aa a

các đặc tính kỹ thuật của cốt liệu

soáááátttt trong trong trong qu qu quáááá tr tr trìììình nh nh ssssảảảảnnnn xuất

xuất hhhhỗỗỗỗnnnn hhhhợợợợpppp vvvvàààà thi thi thi ccccôôôông ng

Trang 32

tính chất khoáng vật học của cốt liệu

Thành phần khoáng vật

PPPPhụ hụ hụ thu thu thuộộộộcccc vvvvààààoooo ngu ngu nguồồồồnnnn ggggốốốốcccc ccccốốốốtttt lilililiệệệệuuuu

ảảảảnh nh nh hhhhưở ưở ưởng ng ng đđđđến ến ến độ độ độ dính dính bbbbáááám m m gi gi giữữữữaaaa ccccốốốốtttt lilililiệệệệuuuu – nh nh nhựựựựaaaa

đư

đường ờng ờng

Quyết Quyết đđđđịnh ịnh ịnh độ độ độ ccccứứứứng ng ng ccccủủủủaaaa ccccốốốốtttt

lilililiệệệệuuuu – bao bao bao ggggồồồồm m m độ độ độ bền bền vvvvữữữững ng ng ccccơơơơ hhhhọọọọcccc, v , v , vàààà độ độ độ bền bền vvvvữữữững ng ng hóa hóa hóa hhhhọọọọcccc

Tính chất khoáng vật học

cốt liệu theo nguồn gốc hình thành

Đá mác ma H Hìììình nh nh th th thàààành nh nh từ từ từ ccccáááácccc ddddòòòòng ng ng nham nham nham th th thạạạạch ch

Đá biến chất

Sỏi Cát tự nhiên

C Cáááácccc m m mảảảảnh nh nh đá đá đá ttttựựựự nhi nhi nhiêêêênnnn đư đư đượợợợcccc m m mààààiiii nh nh nhẵẵẵẵnnnn nhờ

nhờ ttttáááácccc dụng dụng dụng ccccủủủủaaaa ddddòòòòng ng ng nnnnướ ướ ướcccc C

Cáááácccc m m mảảảảnh nh nh đá đá đá ttttựựựự nhi nhi nhiêêêênnnn kích kích kích ccccỡỡỡỡ nh nh nhỏỏỏỏ đư đư đượợợợcccc m

mààààiiii nh nh nhẵẵẵẵnnnn nhờ nhờ nhờ ttttáááácccc dụng dụng dụng ccccủủủủaaaa ddddòòòòng ng ng nnnnướ ướ ướcccc

Trang 33

thành phần hóa học của cốt liệu

-Nguồn gốc: Chủ yếu là đá vôi trầm tích

- Đặc điểm: Vật liệu nhiễm bẩn ( tạp chất trong khoảng rỗng,

vết nứt gãy, bề dày) phân bố không theo quy luật

M

Mỏỏỏỏ đá đá đá vvvvôôôôiiii Đ Đ Đồồồồng ng ng Giao Giao

Trang 34

đặc điểm nguồn cung cấp cốt liệu đá ở việt nam

phâââânnnn nh nh nháááánh nh nh trong trong trong kh kh khốốốốiiii đá đá đá vvvvôôôôiiii T TT Túúúúiiii đđđđất ất ất sét sét sét nnnnằằằằm m m gi gi giữữữữaaaa phiến phiến phiến đá đá đá vvvvôôôôiiii

Miền

Miền nam nam

-Nguồn gốc: Đá phún xuất gốc phaneric (granit,

granodiorite ), gốc aphalnitic; Đá bazan

- Đặc điểm: Độ cứng lớn, kém dính bám với nhựa, dễ tạo thoi

dẹt

M Mỏỏỏỏ đá đá đá ggggầầầầnnnn Qu Qu Quốốốốcccc llllộộộộ 26 26 26 –

Cao Cao nguy nguy nguyêêêênnnn miền miền miền Trung Trung

- Các tầng đá ít bị nhiễm bẩn,

lưu ý dọn tầng phủ hợp lý

Trang 35

Miền

Miền nam nam

Bị

Bị nhiễm nhiễm nhiễm bbbbẩẩẩẩnnnn từ từ từ ttttầầầầng ng ng ph ph phủủủủ H H−−−− hhhhỏỏỏỏng ccccốốốốtttt lilililiệệệệuuuu ((((đá ng ng đ− đá đá ph đ− đ−ợợợợcccc cho ph phúúúúnnnn xuất cho cho llllàààà do xuất xuất phaneric do do ngu phaneric phaneric)))) ngu nguồồồồnnnn ggggốốốốcccc

ccccáááácccc m m môôôô h h hìììình nh nh tr tr trạạạạm m m nghiền nghiền nghiền ccccốốốốtttt li li liệệệệu uu u đá đá

Trang 36

Trang 37

hi

hiệệệệnnnn ttttượ ượ ượng ng ng llllẫẫẫẫnnnn ccccáááácccc ccccỡ ỡ ỡ vvvvậậậậtttt li li liệệệệu uu

V VV Vậậậậtttt lilililiệệệệuuuu ccccáááácccc ccccỡỡỡỡ bị bị bị llllẫẫẫẫnnnn do do ccccáááách ch ch ttttậậậậpppp kết kết kết vvvvậậậậtttt lilililiệệệệuuuu

Chống lại ảnh hưởng (xuống cấp)

do thời tiết và do các yếu tố hoá học

1.ổn định toàn khối

2.Độ bền hạt CL 3.Độ cứng hạt CL

4.Cấu trúc bề mặt 5.Hinh dạng hạt 6.Cấp phối 7.Kích cỡ hạt lớn nhất

Có đủ lực ma sát trong và độ ổn

định để phân bố ứng suất xuống

các lớp dưới, giảm độ võng bề mặt

đường trongphạm vi giới hạn cho

Trang 38

1 Khả năng chống lại thay đổi

Trang 39

1 Kích cỡ hạt lớn nhất

2 Hình dạng hạt Giảm thiểu lực cản lăn

Duy trì các tính chất trong quá

các chỉ tiêu kiểm soát chất l−ợng cốt liệu

• Đ Độộộộ ccccứứứứng ng ng vvvvàààà cccc−−−−ờng ờng ờng độ độ độ ch ch chốốốống ng ng m m mààààiiii m m mòòòònnnn

• Đ Độộộộ bền bền bền ch ch chắắắắcccc ((((Đ Đ Độộộộ bền bền bền sunfat sunfat sunfat))))

Trang 40

c¸c chØ tiªu kiÓm so¸t chÊt l−îng cèt liÖu

Định dạng
Số trang	135
Dung lượng	24,07 MB