GIÁM SÁT CÔNG TÁC THI CÔNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA 4.1 Mặt bê tông nhựa 4.1.1 Khái niệm Bê tông nhựa hỗn hợp bao gồm đá, cát, bột khống nhựa đường có khơng có phụ gia Vật liệu bê tơng nhựa dùng phổ biến để làm lớp mặt đường ô tô, sân bãi tầng phủ sân bay Vật liệu để chế tạo bê tông nhựa bao gồm: đá dăm, cát, nhựa đường, có khơng có bột khống, có khơng có phụ gia Chất lượng (tính chất) vật liệu bê tông nhựa phụ thuộc nhiều vào thành phần hợp thành cấu trúc Mỗi thành phần hỗn hợp đóng vai trị định có liên quan chặt chẽ với việc tạo nên khối liên kết, có đủ cường độ đủ tính chất cần thiết sử dụng Thành phần đá dăm làm lên sườn (khung cốt) chủ yếu, tạo cho bê tông nhựa chịu tác dụng ngoại lực tạo độ nhám cần thiết bề mặt mặt đường Cát có vai trị lấp lỗ rỗng hạt sườn đá dăm, làm tăng độ ổn định sườn với đá dăm làm thành cốt liệu khống vật bê tơng nhựa Ngồi ra, cát hỗn hợp bê tơng nhựa cịn có tác dụng làm giảm bớt lượng nhựa bột khoáng cần thiết để lấp lỗ rỗng, vật liệu đắt tiền Nhựa chất liên kết chủ yếu dùng để liên kết dính cốt liệu khống vật lại với thành khối Tỷ lệ tính chất nhựa ảnh hưởng nhiều đến khả ổn định nhiệt hỗn hợp bê tơng nhựa Bột khống có tỷ diện lớn, vào khoảng 250-300m2/kg, có lực mạnh với nhựa, biến nhựa vốn trạng thái khối, giọt thành trạng thái màng mỏng, bao bọc hạt khống vật Bột khống có tác dụng chất phụ gia làm cho nhựa tăng thêm độ nhớt, thêm khả dính kết, tăng tính ổn định nhiệt Phụ gia lượng nhỏ thông thường pha chế vào nhựa đường trước đưa vào trình trộn hỗn hợp nhằm cải thiện tính chất hỗn hợp bê tơng nhựa Tuỳ theo tính chất đặc trưng thân hỗn hợp bê tông nhựa công nghệ sản xuất mà chúng phân chia loại khác nhau: + Theo phương pháp thi công chia ra: bê tông nhựa cần lu lèn bê tông nhựa không cần lu lèn + Theo hàm lượng đá dăm có hỗn hợp (hạt có kích thước 5mm), bê tơng nhựa cịn chia ra: bê tông nhựa nhiều đá dăm (50-60% khối lượng hỗn hợp); bê tông nhựa vừa đá dăm (3550% khối lượng hỗn hợp) bê tơng nhựa đá dăm (20-35%khối lượng hỗn hợp) + Theo nhiệt độ trộn rải chia ra: - Bê tông nhựa nguội - chế tạo nhiệt độ khơng khí thơng thường; - Bê tông nhựa ấm - chế tạo nhiệt độ 110-130OC; - Bê tơng nhựa nóng - chế tạo nhiệt độ 140-165 OC Dưới tập trung vào trình bày loại bê tơng nhựa nóng loại dùng phổ biến + Căn vào cỡ hạt lớn danh định cấp phối đá (tương ứng cỡ sàng tròn tiêu chuẩn mà cỡ sàng nhỏ sát có có lượng sót tích luỹ lớn 5%), bê tơng nhựa rải nóng phân loại: bê tơng nhựa hạt nhỏ, bê tông nhựa hạt trung, bê tông nhựa hạt lớn bê tông nhựa cát + Theo độ rỗng cịn dư bê tơng nhựa phân hai loại: - Bê tơng nhựa chặt (BTNC) có độ rỗng cịn dư từ 3% đến 6% thể tích Trong thành phần hỗn hợp bắt buộc phải có bột khống - Bê tơng nhựa rỗng (BTNR) có độ rỗng cịn dư từ lớn % đến 10 % thể tích, dùng làm lớp mặt đường bê tông nhựa hai lớp, làm lớp móng + Tùy theo chất lượng vật liệu khoáng để chế tạo hỗn hợp, bê tông nhựa phân hai loại: loại I loại II Bê tông nhựa loại II dùng cho lớp mặt đường cấp IV trở xuống; dùng cho lớp mặt đường bê tông lớp; dùng cho phần đường dành cho xe đạp, xe máy, xe thơ sơ Ngồi ra, người ta dùng loại phụ gia cải thiện tăng cường tính bê tơng nhựa đưa cốt liệu dạng bột nghiền, dạng sợi vào hỗn hợp để tạo loại tông nhựa đặc biệt Ví dụ như: bê tơng nhựa ổn định nhiệt, bê tông nhựa chịu dầu, bê tông nhựa chịu va đập chịu mài mòn cao, sử dụng sân bay làm lớp tạo nhám mặt đường, lớp tăng cường mặt đường bê tông nhựa, bê tông xi măng cũ 4.1.2 Ưu nhược điểm - Cường độ cao, ổn định nước, bụi, khơng phát sinh tiếng ồn, bị hao mịn, tuổi thọ tới 15 năm, dễ sửa chữa nâng cấp - Nhược điểm dễ bị trơn trượt ẩm ướt, ổn định đối phát sinh sóng nhiệt độ cao 4.1.3 Phạm vi sử dụng Lớp móng mặt loại đường ô tô, sân bãi, mặt cầu tầng phủ sân bay 4.1.4 Yêu cầu vật liệu 4.1.4.1 Vật liệu thành phần a Đá dăm Các tiêu lý đá dăm dùng cho loại bê tông nhựa phải thỏa mãn quy định bảng Bảng 4.1 Các tiêu lý quy định cho đá dăm dùng bê tơng nhựa rải nóng Các tiêu lý đá Cường độ nén (daN/cm2), không nhỏ a) Đá dăm xay từ đá macma đá biến chất b) Đá dăm xay từ đá trầm tích - Độ ép nát ( nén dập xi lanh ) đá dăm xay từ cuội sỏi không lớn hơn,% - Độ ép nát đá dăm xay từ xỉ lị cao: + Loại + Khơng lớn hơn,% - Độ hao mịn LosAngeles ( LA ), khơng lớn hơn, % - Hàm lượng cuội sỏi xay vỡ tổng số cuội sỏi, % khối lượng, không nhỏ - Tỷ số nghiển cuội sỏi Lớp mặt Lớp Loại I Loại II Lớp móng phương pháp thí nghiệm Lớp 1000 800 800 600 800 600 600 400 TCVN 1771,1772-87 (Chứng từ nơi s/x đá ) 12 12 16 TCVN 15 25 25 35 25 35 35 45 1771, 1772-87 AASHTO-T96 100 80 80 70 Bằng mắt Bằng mắt kết hợp Rc = Dmin / dmax không nhỏ 4 4 với sàng Ghi chú: Dmin: Cỡ nhỏ cuội sỏi đem xay; dmax: Cỡ lớn viên đá xay Lượng đá dăm mềm yếu phong hố khơng vượt 10% khối lượng bê tông nhựa rải lớp không 15 % khối lượng bê tông nhựa rải lớp Lượng đá thoi dẹt đá dăm không vượt 15 % khối lượng đá dăm hỗn hợp Trong cuội sỏi xay không 20 % khối lượng loại đá gốc silic Hàm lượng bụi, bùn, sét đá dăm khơng vượt q 2% khối lượng, hàm lượng sét không 0,05 % khối lượng đá b Cát - Để chế tạo bê tông nhựa phải dùng cát thiên nhiên cát xay Đá để xay cát phải có cường độ nén khơng nhỏ đá dùng để sản xuất đá dăm - Cát thiên nhiên phải có mơđun độ lớn ( MK ) ≥ Trường hợp MK < phải trộn thêm cát hạt lớn cát xay từ đá - Hệ số đương lượng cát (ES) phần cỡ hạt 0-4,75 mm cát thiên nhiên phải lớn 80; cát xay phải lớn 50 Xác định theo ASTM - D2419-79 Cát không lẫn bụi, bùn, sét 3% khối lượng cát thiên nhiên khơng q 7% cát xay, đó, lượng sét không 0,5% Cát không lẫn tạp chất hữu c.Bột khoáng: Bột khoáng nghiền từ đá bơ nát (đá vơi canxit, lơ mít, đá dầu ) có cường độ nén khơng nhỏ 200 daN/cm từ xỉ badơ lò luyện kim hooặc xi măng có tiêu chuẩn bảng sau: Bảng 4.2 Các tiêu kỹ thuật bột khoáng nghiền từ đá cacbonat Các tiêu Trị số Phương pháp thí nghiệm 100 ≥ 90 ≥ 70 (1) 22 TCN 63 - 90 - Độ rỗng, % thể tích ≤ 35 22 TCN 58 - 84 - Độ nở mẫu chế tạo hỗn hợp bột khoáng nhựa, % ≤ 2,5 22 TCN 63 - 90 - Độ ẩm, % khối lượng ≤ 1,0 22 TCN 63 - 90 - Thành phần cỡ hạt, % khối lượng: - Nhỏ 1,25 mm - Nhỏ 0,315 mm - Nhỏ 0,071 mm - Khả hút nhựa bột khoáng, KHN ( Lượng bột khống có ≥ 40 g thể hút hết 15 g bitum mác 60 / 70 ) - Khả làm cứng nhựa bột khoáng ( Hiệu số nhiệt độ mềm 100 ≤ ∆ TNDM≤ 200C vữa nhựa với tỷ lệ nhựa mác 60/70 bột khoáng theo trọng (2) lượng, với nhiệt độ mềm nhựa mác 60/70) NFP 98 256 22 TCN 63 - 84 (thí nghiệm vịng bi) Ghi chú: (1) Nếu bột khống xay từ đá có Rnén ≥ 400 daN / cm2 cho phép giảm 5%; (2) Thí nghiệm chưa bắt buộc d.Nhựa đường - Nhựa đặc để chế tạo bê tơng nhựa rải nóng tuân theo tiêu chuẩn 22TCN - 227 - 95 Dùng loại nhựa Tư vấn thiết kế định - Nhựa phải sạch, không lẫn nước tạp chất 4.1.4.2 Bê tông nhựa - Thành phần cấp phối cỡ hạt loại bê tông nhựa phải nằm giới hạn quy định theo bảng sau Tuy nhiên đường cong cấp phối thiết kế phải đặn Tỷ lệ thành phần hai loại hạt kế cận không biến đổi từ giới hạn (dưới) đến giới hạn (trên) - Hàm lượng nhựa tính theo % khối lượng cốt liệu khô - Các tiêu lý loại bê tông nhựa rải nóng phải thỏa mãn yêu cầu quy định bảng 4.3 4.4: Bảng 4.3 Yêu cầu tiêu lý bê tông nhựa chặt (BTNC) TT Các tiêu Yêu cầu BTN loại I II a) Thí nghiệm theo mẫu nén hình trụ Độ rỗng cốt liệu khoáng chất, % thể tích 15 - 19 Độ rỗng cịn dư, % thể tích 3-6 Độ ngâm nước , % thể tích 1,5 - 3,5 Độ nở, % thể tích, không lớn 0,5 Cường độ chịu nén, daN / cm , nhiệt độ +) 20 C không nhỏ 35 +) 50 C không nhỏ 14 Hệ số ổn định nước, không nhỏ 0,90 Hệ số ổn định nước, cho ngậm nước 15 ngày đêm, không nhỏ 0,85 Độ nở, % thể tích, cho ngậm nước 15 ngày đêm, không lớn 1,5 b) Thí nghiệm theo phương pháp Marshall ( mẫu đầm 75 cú mặt) Độ ổn định (Stability) 600C, kN, không nhỏ 8,00 Chỉ số dẻo quy ước ( flow ) ứng với S = 8kN, mm, nhỏ hay 4,0 Thương số Marshall ( Marshall Quotient ) Độ ổn định ( Stability ) kN 2,0 Chỉ số dẻo quy ước ( flow ) mm max 5,0 o Độ ổn định lại sau ngâm mẫu 60 C, 24 h so với độ ổn định ban đầu, %, lớn 75 Độ rỗng bê tông nhựa ( Air voids ) 3-6 Độ rỗng cốt liệu ( Voids in mineral aggregate ) 14 - 18 c) Chỉ tiêu khác Độ dính bám vật liệu nhựa đá Khá 15 - 21 3-6 1,5 - 4,5 1,0 25 12 0,85 Phương pháp thí nghiệm Quy trình Thí nghiệm bê tông nhựa 22TCN 62-84 0,75 1,8 7,50 4,0 1,8 max 5,0 AASHTO-T 245 ASTM - D1559-95 75 3-6 14 - 20 Đạt yêu cầu QT thí nghiệm vật liệu nhựa đường 22TCN 63-84 Ghi chú: Có thể sử dụng hai phương pháp thí nghiệm a b Bảng 4.4 Yêu cầu tiêu lý hỗn hợp bê tông nhựa rỗng (BTNR) TT Các tiêu Trị số quy định Độ rỗng cốt liệu khống chất; % thể tích, khơng lớn Độ rỗng cịn dư, % thể tích Độ ngâm nước, % thể tích Độ nở, % thể tích, khơng lớn Hệ số ổn định nước, không nhỏ Hệ số ổn định nước, cho ngâm nước 15 ngày đêm, không nhỏ 24 > - 10 3-9 1,5 0,70 0,60 Phương pháp thí nghiệm Quy trình thí nghiệm bê tơng nhựa 22TCN 62-84 4.1.5 Công nghệ sản xuất vật liệu bê tông nhựa - Hỗn hợp bê tông nhựa chế tạo trạm trộn theo chu kỳ trạm trộn liên tục có thiết bị điều khiển bảo đảm độ xác yêu cầu - Hỗn hợp bê tông nhựa chế tạo phải đạt tiêu kỹ thuật mà thiết kế yêu cầu Nhựa đặc nấu sơ đủ lỏng đến nhiệt độ 80 - 100 C để bơm đễn thiết bị nấu nhựa Nhiệt độ nhựa chuyển lên thùng đong máy trộn ( nhiệt độ làm việc ), tùy theo cấp độ kim lún 60 / 70 hay 40 / 60, phải nằm phạm vi 140 - 150 C Không giữ nhựa nhiệt độ làm việc lâu h Muốn giữ nhựa nóng lâu h phải hạ nhiệt độ xuống thấp nhiệt độ làm việc 30 - 40 C Thùng nấu nhựa chứa đầy từ 75 - 80 % thể tích thùng nấu Phải cân lường sơ đá dăm cát trước đưa vào trống xấy với dung sai cho phép ±5% Nhiệt độ rang nóng vật liệu đá, cát trống sấy trước chuyển đến thùng trộn quy định cho nhiệt độ yêu cầu hỗn hợp bê tông nhựa khỏi thùng trộn đạt 1500C - 1600C độ ẩm đá cát sau khỏi trống sấy phải < 0,5% Bột khoáng dạng nguội sau cân lường, trực tiếp cho vào thùng trộn Thời gian trộn vật liệu khoáng với nhựa thùng trộn phải tuân theo quy trình kỹ thuật loại máy trộn loại hỗn hợp Nhiệt độ hỗn hợp bê tông nhựa khỏi thùng trộn phải nằm khoảng 150 0C 1600C dùng nhựa 60/70 40/60 trạm chế tạo hỗn hợp bê tông nhựa phải có trang bị đầy đủ thiết bị thí nghiệm cần thiết theo quy định để kiểm tra chất lượng vật liệu, quy trình cơng nghệ chế tạo hỗn hợp, tiêu lý hỗn hợp bê tông nhựa theo điều khoản quy định cho phịng thí nghiệm trạm trộn bê tơng nhựa 4.1.6 Công nghệ thi công mặt đường bê tông nhựa Chỉ thi công mặt đường bê tông nhựa ngày khơng mưa, móng đường khơ ráo, nhiệt độ khơng khí khơng +50C Trong ngày đầu thi công sử dụng loại bê tông nhựa phải tiến hành thi công thử đoạn để kiểm tra xác định công nghệ trình rải, lu lèn áp dụng cho đại trà a Chuẩn bị lớp móng Trước rải lớp bê tơng nhựa phải làm sạch, khô phẳng mặt lớp móng (hoặc mặt đường cũ), xử lý độ dốc ngang theo với yêu cầu thiết kế Trước rải lớp bê tơng nhựa, lớp móng lớp mặt đường cũ sửa chữa, làm vệ sinh, phải tưới lượng nhựa dính bám Nhựa dính bám dùng nhựa lỏng tốc độ đơng đặc nhanh đông đặc vừa (RC - 70; MC - 70) dùng nhũ tương cationic phân tích chậm (CSS - 1), nhũ tương anionic phân tích chậm (SS - 1) dùng nhựa đặc 60/70 pha với dầu hỏa b Vận chuyển hỗn hợp bê tông nhựa - Cự ly vận chuyển phải chọn cho nhiệt độ hỗn hợp đến nơi rải không thấp 120 oC - Trước đổ hỗn hợp bê tông nhựa vào phễu máy rải, phải kiểm tra nhiệt độ hỗn hợp nhiệt kế, nhiệt độ hỗn hợp 1200C phải loại c Rải hỗn hợp bê tơng nhựa - Chỉ rải bê tơng nhựa nóng máy chuyên dùng, chỗ hẹp, không rải máy chun dùng cho phép rải thủ cơng - Khi máy rải làm việc, bố trí cơng nhân cầm dụng cụ theo máy để làm việc phụ trợ d Lu lèn lớp hỗn hợp bê tông nhựa - Sơ đồ lu lèn, tốc độ lu lèn, phối hợp loại lu, số lần lu lèn qua điểm loại lu để đạt độ chặt yêu cầu - Loại lu dùng cho lớp mặt đường bê tơng nhựa rải nóng: Lu bánh phối hợp với lu bánh cứng; Lu rung lu bánh cứng phối hợp; Lu rung lu bánh kết hợp Nhiệt độ hiệu lu lèn hỗn hợp bê tơng nhựa nóng 130 - 1400C Khi nhiệt độ lớp bê tông nhựa hạ xuống 700C lu lèn khơng có hiệu 4.1.7 Kiểm tra nghiệm thu Việc giám sát kiểm tra tiến hành thường xuyên trạm trộn, trước rải, rải sau rải lớp bê tông nhựa - Kiểm tra chất lượng vật liệu đá dăm, cát, bột khoáng nhựa theo quy định - Kiểm tra chất lượng hỗn hợp bê tông nhựa khỏi thiết bị trộn - Kiểm tra trước rải bê tông nhựa trường - Kiểm tra rải lu lèn lớp bê tông nhựa - Nghiệm thu lớp mặt đường bê tông nhựa + Về kích thước hình học + Về độ phẳng + Về độ nhám + Về độ chặt lu lèn + Hệ số độ chặt lu lèn (K) lớp mặt đường bê tơng nhựa rải nóng sau thi công không nhỏ 0,98 + Về độ dính bám hai lớp bê tơng nhựa hay lớp bê tơng nhựa với lớp móng Bảng 4.5 Sai số cho phép đặc trưng mặt lớp móng Các đặc trưng mặt lớp móng Cao độ mặt lớp móng Độ phẳng thước dài m Sai số cho phép + mm, -10mm Độ dốc ngang sai không ± 0,2% ≤ mm Độ dốc dọc đoạn dài 25m sai không ± 0,1% dụng cụ phương pháp kiểm tra Bằng máy thuỷ bình, mia 22 TCN 016 - 79 Bằng máy thuỷ bình, mia thước đo độ dốc ngang Bằng máy thuỷ bình, mia Bảng 4.6 Sai số cho phép đặc trưng hình học lớp mặt đường bê tơng nhựa Các kích thước hình học 1- Bề rộng mặt đường bê tông nhựa 2- Bề dày lớp bê tông nhựa - Đối với lớp - Đối với lớp Sai số cho phép - 5cm ± 10% ± 8% Ghi Tổng số chỗ hẹp không vượt 5% chiều dài đường Áp dụng cho 95% tổng số điểm đo; 5% lại không vượt Dụng cụ p/p kiểm tra - Đối với lớp dùng máy rải có điều chỉnh tự động cao độ 3- Độ dốc ngang mặt đường bê tông nhựa - Đối với lớp - Đối với lớp 4- Sai số cao đạc không vượt - Đối với lớp - Đối với lớp 10mm ± 5% Áp dụng cho 95% tổng số điểm đo ± 0,005 ± 0,0025 Áp dụng cho 95% tổng số điểm -10mm,+5mm đo ± 5mm Bảng 4.7 Tiêu chuẩn nghiệm thu độ phẳng mặt đường bê tông nhựa (Dụng cụ phương pháp kiểm tra: thước dài 3m; 22 TCN 016 - 79) Vị trí lớp bTN Loại máy rải Có điều khiển tự động caoLớp độ rải Lớp Thông thường Lớp Lớp Phần trăm khe hở thước dài m với Khe hở lớn mặt đường (%) (mm) < 2mm