chương 3 cốt liệu cho Bêtông ASPHALT

Chương Cốt liệu cho Bê tông ASPHALT Giảng viên: Nguyễn Thanh Sang Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 LOGO Khái niệm Cốt liệu vật liệu khoáng dạng hạt rời rạc, sử dụng kết hợp với loại chất kết dính khác để tạo thành bê tơng: • Chiếm 30% giá thành bờ tụng asphalt; Chim 92ữ96% lng bờ tụng asphalt Nguồn gốc cốt liệu: • • • • • • • Các khối trầm tích cát sỏi tự nhiên; Đá xay (đá dăm); Xỉ phế thải mỏ; Gạch vỡ phế thải xây dựng; Vật liệu nhân tạo vật liệu qua gia công; Bê tông mặt đường asphalt tái chế; Các vật liệu thải tái chế khác Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Các thuật ngữ cho cốt liệu Cốt liệu nhỏ (các kích thước cát) – hạt cốt liệu chủ yếu có kích thước 4.75mm ( sàng số No.4) 75µm ( sàng số No.200) Cốt liệu lớn (các kích thước sỏi) – hạt cốt liệu chủ yếu có kích thước lớn 4.75mm (sàng số No.4) Pit run – cốt liệu từ mỏ cát sỏi chưa qua gia công Sỏi dăm (sỏi nghiền) – sỏi mỏ ( sỏi với cát và/hoặc cuội) cho vào máy nghiền để nghiền vỡ thành hạt có kích thước nhỏ để làm nhám bề mặt Đá dăm (đá nghiền) – cốt liệu có từ việc nghiền đá gốc Tất hạt góc cạnh, khơng tròn hạt sỏi Mạt đá thải – mảnh vỡ bụi bột có nghiền đá gốc để sản xuất cốt liệu Cát cho bê tông – cát rửa ( thông thường ) để loại bỏ bụi hạt mịn Các hạt mịn (bột) – bột đất, sét hạt bụi có kích thước nhỏ 75µm (sàng số No.200), thường tạp chất không mong muốn cốt liệu, bột khống có ích cho bê tơng asphalt Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Một số loại cốt liệu a Cát bê tông b Đá loại 19mm c Sỏi săm (sỏi cát) d Đá mạt thải e Sỏi loại 9.5mm Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Quá trình sản xuất cốt liệu -Nguyên tắc khai thác: gia công cho cốt liệu đạt chất lượng cao giá thành thấp: - Đào (nổ mìn, máy đào ) -Vận chuyển - Rửa cốt liệu - Nghiền - Sàng phân loại - Đánh giá chất lượng vật liệu - Lưu kho vận chuyển công trường Nên có nhà máy sản xuất cốt liệu thành phẩm để quản lý tốt chất lượng cốt liệu cho bê tông Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Tính chất khống vật cốt liệu Các khống vật cốt liệu thường: Khoáng vật SiO2, fenpat, oxit sắt, khoáng CaCO3, khoáng sét; Khoáng vật yếu tố ảnh hưởng liên kết cốt liệu bi tum; loại cốt liệu chứa bề mặt điện cực dương khả dính bám tốt; khống vật chứa nhiều CaCO3 SiO2 bề mặt tích điện dương làm cho khả dính bám tốt Các loại đá tốt cho liên kết đá vôi, đô lômit, đá bazan, đá vôi silic, Diorit MỘT SỐ LOẠI ðÁ – ðỂ NHẬN DẠNG Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Các tính chất cốt liệu Phân bố tải sử dụng dạng cốt liệu a/ Sự phân bố tải trọng b/ Hiệu ứng sử dụng cốt liệu nghiền c/ Hiệu ứng sử dụng cấp phối chặt (đặc) Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Các tính chất cốt liệu Thành phần hạt (cấp phối hạt); Tỷ trọng (trọng lượng riêng) độ hút nước; Độ cứng (khả chịu hao mòn); Độ bền (khả chịu thời tiết); Hình dạng đặc trưng bề mặt; Các chất có hại; Cường độ nén vỡ; Các hạt mềm nhẹ; hạt dẹt hình thoi Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Thành phần hạt (tiếp) Lý thuyết thành phần hạt thường áp dụng cho bê tông asphalt nay: Lý thuyết đường cong Fuller (1907) • P = 100 (d/D)n, – P – % lọt qua sàng có kích thước d(mm), – D kích thước cò sàng lớn (100% lượng lọt qua) – Khi n=0.45 cho họ đường cong cấp phối có độ đặc cao • Liên đồn quản lý đường cao tốc (FHWA) sử dụng số mũ 0.45 thay cho 0.5 Đường kính 25 19 12.5 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 P(D = 25),% 100 88 61.0 53.9 39.5 28.8 21.1 15.6 11.4 8.3 6.1 100 73.0 53.4 39.4 28.9 21.1 15.5 P(D = 4.75),% Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Phương pháp tính tốn HHVLK theo AI Phương pháp giải tích: Phương trình tổng quát: P = A.a + B.b + C.c+ (%) đó: P – tỷ lệ % lượng lọt sàng cỡ sàng hỗn hợp thiết kế, Pmin ≤ P ≤ Pmax (Pmin, Pmax theo tiêu chu n) A, B, C : lượng lọt sàng cỡ sàng khảo sát cốt liệu thành phần (%); a, b, c – tỷ lệ phối hợp vật liệu thành phần (%) Và ta có hỗn hợp VLK đơn vị KL a+b+c+ =1 Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Với hỗn hợp có thành phần Thành phần đá dăm tính, thường chọn sàng cỡ 2.36mm • a = (P2.36 - B2.36)/(A2.36 - B2.36) Thành phần cát bột đá tính • b+c = 1-a • Và P0.075=A0.075*a+B0.075*b+C0.075*c Từ tính tốn thành phần loại cốt liệu Sau tính tốn tiến hành kiểm tra lại hỗn hợp cốt liệu theo biểu đồ mẫu bảng sau: Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Mẫu bảng tính hỗn hợp Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Hỗn hợp VLK cho bê tông asphalt + Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Tổng % lượng lọt sàng Cỡ hạt (mm) Các đường cong thành phần cấp phối hạt cốt liệu: (a)-cấp phối liên tục-thành phần hạt có độ đặc hợp lý cho cốt liệu có kích thước 4.75mm 37.5mm theo Fuller; (b) đường cong thành phần cấp phối hạt cốt liệu đồng đơn kích thước; (c) cốt liệu cấp phối gián đoạn; (d) thành phần cấp phối hở Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Cấp phối rỗng/hở (open-graded gradation) Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Cấp phối gián đoạn (gap-graded gradation) Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Cấp phối đặc (dense-graded gradation) Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Phần trăm lọt sàng Cỡ hạt (mm) Biểu đồ đường cong cấp phối hạt có độ đặc tối đa theo Liên đồn quản lý đường cao tốc (FHWA) với số mũ 0.45 Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Phối hợp hai cốt liệu cho hỗn hợp VLK Có hai loại cốt liệu A B theo phương pháp biểu đồ hình chữ nhật sau: L−ỵng cèt liƯu B, % Lợng lọt qua sàng cốt loệu B, % Lợng lọt qua sàng cốt loệu B, % L−ỵng cèt liƯu A, % Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Ví dụ tính tốn hai cốt liệu 19 12.5 9.5 4.75 2.36 0.6 0.35 0.15 0.075 3/4" 1/2" 3/8" No.4 No.8 30 50 100 200 Lọt sàng yêu cầu 100 80-100 70-90 50-70 35-50 18-29 13-23 8-16 4-10 Lät sµng A 100 90 59 16 3.2 1.1 0 Lät sµng B 100 100 100 96 82 51 36 21 9.2 0.5A 50 45 29.5 8.0 1.6 0.6 0 0.5B 50 50 50 48 41 25 18 10.5 4.6 Tæng 100 95 79.5 56 42.6 25.6 18 10.5 4.6 ánh giá đạt đạt đạt đạt đạt đạt đạt đạt đạt Cỡ sàng (mm/inch) Nguyn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Phối hợp ba cốt liệu cho hỗn hợp VLK Hỗn hợp cốt liệu chế tạo bê tông Bột đá Đá dăm Lưới B Tam giác Cát C 0.1 Nguyễn Thanh Sang 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Email: sanguct@gmail.com 0.7 0.8 0.9 Hotline: 0983 316 711 A Hỗn hợp có nhiều cốt liệu Khi hỗn hợp có từ cốt liệu trở lên phối hợp cách lập hệ phương trình để xác định Trong lưu ý phương trình • a+b+c+d+ =1 • Và phương trình lại lượng lọt hỗn hợp mắt sàng đặc biệt khác dựa vào • P = Aa+Bb+Cc+Dd+ Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 Nguyễn Thanh Sang Email: sanguct@gmail.com Hotline: 0983 316 711 LOGO ... 2.71 2.70 2.71 LA 20.88 21.2 23. 15 25.89 24.65 23. 15 23. 68 23. 50 23. 19 Thoi dẹt 6.5 3. 97 8.26 10.14 3. 69 8.26 7.2 3. 26 6.95 Bụi, bùn sét 0.42 0.49 0 .38 0.28 0.81 0 .3 0 .32 0.26 0.18 Rđ 95 MPa 91MPa... d=1.8 030 0 d=1.7 830 0 d=1.89002 d=1.92761 d=1.98050 d=2.18802 d=2.15907 d=2.12777 d=2.28206 d=2. 236 42 d=2.45616 d=2. 430 40 d=2.55964 d=2.64011 d=2.71665 d=2.86 138 d =3. 533 25 d =3. 47667 d=4. 032 10 d=4.518 13. .. d=4.518 13 d=4.71129 d=4.991 43 d=5.42055 d=6.40449 d=7.07827 d=8.46712 d=10.02749 d=14.24585 100 d =3. 85656 d =3. 775 43 d =3. 66751 d=4.25779 200 d =3. 02 532 d=2.96086 d=2.92822 d =3. 24604 d =3. 19455 Lin