vấn đề xây dựng mặt đường ô tô

Chơng vấn đề chung xây dựng mặt đờng ô tô 1.1 cấu tạo, yêu cầu với mặt đờng 1.1.1 Khái niệm Mặt đờng kết cấu gồm nhiều tầng, lớp vật liệu khác nhau, có cờng độ độ cứng lớn đem đặt đờng để phục vụ cho xe chạy Mặt đờng phận quan trọng đờng Nó phân đắt tiền Mặt đờng tốt hay xấu ảnh hởng trực tiếp tới chất lợng chạy xe: an toàn, êm thuận, kinh tế Do việc tính toàn thiết kế nhằm tìm kết cấu mặt đờng có đủ bề dày, đủ cờng độ công nghệ thi công, chất lợng thi công nhằm tạo tầng lớp vật liệu nh tính toán quan trọng 1.1.2 Yêu cầu mặt đờng Mặt đờng chịu tác dụng trực tiếp tải trọng xe chạy, nhân tố tự nhiên nh ma, nắng, thay đổi nhiệt độ, Nên để bảo đảm đạt đợc tiêu khai thác- vận doanh có hiệu việc thiết kế xây dựng kết cấu mặt đờng phải đạt đợc yêu cầu sau: - Đủ cờng độ: kết cầu mặt đờng phải có đủ cờng độ chung điểm riêng tầng, lớp vật liệu Nó biểu thị khả chống lại biến dạng thẳng đứng, biến dạng trợt, biến dạng co d n chịu kéo-uốn nhiệt độ - ổn định với cờng độ: cờng độ phải thay ®ỉi theo ®iỊu kiƯn thêi tiÕt, khÝ hËu - Độ phẳng: mặt đờng phải đạt đợc độ phẳng định để giảm sức cản lăn, giảm sóc xe chạy Do nâng cao đợc chất lợng chạy xe, tốc độ xe chạy, giảm tiêu hao nhiên liệu, kéo dài tuổi thọ xe, Yêu cầu đợc đảm bảo việc chọn vật liệu thích hợp, vào biện pháp chất lợng thi công - Đủ độ nhám: mặt đờng phải có đủ độ nhám để nâng cao hệ số bám bánh xe mặt đờng, tạo điều kiện tốt cho xe chạy an toàn với tốc độ cao trờng hợp cần thiết dừng xe nhanh chóng Yêu cầu nµy chđ u phơ thc vµo viƯc chän vËt liƯu làm lớp mặt hoàn toàn mẫu thuẫn với yêu cầu độ phẳng - bụi: bụi xe cộ phá hoại, bào mòn vật liệu làm mặt đờng Bụi gây ô nhiễm môi trờng, giảm tầm nhìn 1.1.3 Cấu tạo kết cấu mặt đờng a) Nguyên tắc cấu tạo Phân tích tính chất tải trọng tác dụng lên kết cấu mặt đờng (Hình 1.1) cho thấy: - Lực thẳng đứng: Theo chiều sâu tác dụng ứng suất thẳng đứng giảm dần từ xuống dới Do để kinh tế cấu tạo kết cấu mặt đờng gồm nhiều tầng lớp có chất lợng vật liệu (Eđh) giảm dần từ xuống phù hợp với qui luật phân bố ứng suất thẳng đứng - Lực nằm ngang (lực h m, lực kéo, lực đẩy ngang) giảm nhanh theo chiều sâu Do vật liệu làm tầng, lớp phải có khả chống lại lực ®Èy ngang (chèng tr−ỵt) P P σx σz NỊn ®Êt z Hình 1.1 Sơ đồ phân bố ứng suất kết cấu áo đờng theo chiều sâu b) Kết cấu áo đờng mềm: áo đờng mềm loại áo đờng có khả chống biến dạng không lớn, có độ cứng nhỏ (nên cờng độ chịu uốn thấp) Trừ mặt đờng BTXM tất loại áo đờng thuộc loại áo đờng mềm Cấu tạo hoàn chỉnh áo đờng mềm nh Hình 2, gồm có tầng mặt tầng móng, tầng lại gồm nhiều lớp vật liệu - Tầng mặt Tầng mặt chịu tác dụng trực tiếp tải trọng bánh xe (gồm lực thẳng đứng lực ngang, có giá trị lớn) nhân tố thiên nhiên (nh ma, nắng, nhiệt độ ) Yêu cầu tầng mặt phải đủ bền suất thời kỳ sử dụng kết cấu áo đờng, phải phẳng, có đủ độ nhám, chống thấm nớc, chống đợc biến dạng dẻo nhiệt độ cao, chống đợc nứt, chống đợc bong bật, phải có khả chịu bào mòn tốt không sinh bụi Tầng mặt Tầng móng Nền đờng Hình 1.2 Cấu tạo áo đờng mềm Để đạt đợc yêu cầu trên, tầng mặt thờng cấu tạo gồm có líp: - Líp 3: líp chÞu lùc chđ u - Lớp 2: lớp hao mòn - Lớp 1: lớp bảo vệ Lớp chịu lực chủ yếu lại cấu tạo từ nhiều lớp vật liệu Do tính chất chịu lực (chịu nén, chịu uốn chịu cắt) nên lớp chịu lực chủ yếu phải cấu tạo từ vật liệu có cờng độ cao, có khả chống trợt định Thông thờng hỗn hợp đá - nhựa (BTN, đá trộn nhựa, ), đá dăm gia cố xi măng, cấp phối đá dăm hay đá dăm nớc đợc chêm chèn lu lèn chặt Lớp bảo vệ lớp hao mòn đợc bố trí lớp chịu lực chủ yếu có tác dụng làm giảm tác động lực ngang, tăng cờng sức chống bào mòn cho tầng mặt Nhng tác dụng chủ yếu để giảm bớt tác động lực xung kích, chống lại mài mòn trực tiếp bánh xe thiên nhiên (ví dụ nh: lớp láng nhựa có tác dụng chống nớc thấm vào lớp chịu lực chủ yếu, giữ cho lớp ổn định cờng độ ) Ngoài ra, chúng tăng cờng độ phẳng, tăng độ nhám cho mặt đờng Lớp hao mòn thờng lớp mỏng dầy từ - cm, lớp mặt chủ yếu thờng làm vật liệu có tính dính: lớp láng nhựa, BTN chặt, hạt mịn hay BTN cát Lớp bảo vệ lớp mỏng 0.5 - cm, để bảo vệ cho lớp dới cha hình thành cờng độ (lớp cát mặt đờng đăm nớc, ) Đối với mặt đờng BTN có xử lý nhựa lớp Lớp hao mòn, lớp bảo vệ lớp định kì phải khôi phục trình khai thác - Tầng móng Khác với tầng mặt, tầng móng chịu tác dụng lực thẳng đứng Nhiệm vụ phải phân bố làm giảm nhỏ ứng suất thẳng đứng truyền xuống đờng tới giá trị để đất chịu đựng đợc mà không tạo nên biến dạng lớn Do lực thẳng đứng truyền xuống ngày bé nên để tiết kiệm, tầng mãng cã cÊu t¹o gåm nhiỊu líp vËt liƯu cã cờng độ giảm dần từ xuống Thông thờng có lớp: lớp móng lớp móng dới Do không chịu tác dụng bào mòn trực tiếp, tác dụng lực ngang mà chịu lực thẳng đứng nên vật liệu làm tầng móng không yêu cầu cao nh tầng mặt dùng vật liệu rời rạc, chịu bào mòn nhng chủ yếu lại đòi hỏi có độ cứng định, biến dạng Tầng móng thờng làm loại vật liệu nh: cấp phối đá dăm loại 1, cấp phối đá gia cố xi măng, đá dăm láng nhựa, đá dăm tiêu chuẩn (lớp móng trên) cấp phối đá dăm loại 2, đất, cát gia cố xi măng, đất gia cố nhựa, cÊp phèi sái suèi, cÊp phèi sái ong, cÊp phèi đồi (lớp móng dới) Không phải kết cấu mặt đờng mềm bao gồm đầy đủ tầng, lớp nh mà tuỳ theo yêu cầu xe chạy, tuỳ theo điều kiện cụ thể gồm số tầng lớp Ví dụ: nh với đờng cấp thấp, áo đờng gồm tầng mặt Khi tầng mặt kiêm chức tầng móng Với đờng cấp cao kết cấu áo đờng thờng có nhiều tầng lớp nh Hiểu rõ chức tầng lớp kết cấu áo đờng chọn đợc cấu tạo, chọn vật liệu sử dụng tầng lớp đợc hợp lý đề xuất đắn yêu cầu thi công cụ thể tầng lớp c) Kết cấu áo đờng cứng áo đờng cứng kết cấu áo đờng làm vật liệu có khả chịu uốn lớn, có độ cứng cao, nên nguyên lý làm việc áo đờng cứng đàn hồi, (khác với áo đờng mền hệ đàn hồi nhiều lớp bán không gian vô hạn đàn hồi) Ví dụ mặt đờng bê tông xi măng mặt đờng có lớp móng vật liệu có gia cố xi măng Do có độ cứng cao nên áo đờng cứng có biến dạng lún nhỏ dới tác dụng tải trọng bánh xe, BTXM chịu ứng suất kéo uốn lớn mặt đờng mềm, có nghĩa BTXM chịu hầu hết tác dụng tải trọng bánh xe Vìo vậy, kết cấu áo đờng cứng có tầng lớp hợp kết cấu áo đờng mềm Cấu tạo kết cấu áo đờng cứng: gồm tầng mặt tầng móng Tầng mặt: BTXM Tầng móng Nền đờng Hình 1.3 Cấu tạo áo đờng cứng - Tầng mặt Gồm lớp chịu lực chủ yếu BTXM Cũng có thêm lớp hao mòn BTN hạt nhỏ (BTN mịn, BTN cát) Lớp BTN có tác dụng lớn giảm xóc cho mặt đờng khe nối gây Tấm BTXM phải có cờng độ chịu uốn cao, đủ cờng độ dự trữ để chống lại tờng mỏi, tợng phá hoại cục góc tác dụng tải trọng trïng phơc, lùc xung kÝch Khi cho xe ch¹y trùc tiếp BTXM phải có khả chịu đợc mài mòn - Tầng móng Khác với kết cấu áo đờng mềm, mặt đờng cứng thân BTXM chịu lực chủ yếu, mặt khác áp lực tải trọng bánh xe truyền xuống lớp móng nhỏ diện phân bố áp lùc d−íi tÊm BTXM rÊt réng Do vËy tÇng mãng nh đất tham gia chịu lực không đáng kể nên cấu tạo tầng móng mặt đờng cứng lớp vật liệu Tầng móng mặt đờng cứng không tham gia chịu lực lớn nh mặt đờng mềm nhng có tác dụng quan trọng bền vững lâu dài BTXM Nếu tầng móng không phẳng đầm nén không tốt, không đều, không đủ cờng độ xảy tích luỹ biến dạng d, lún không Lúc BTXM bị cập kênh, điều kiện làm việc bình thờng không nên BTXM bị phá hoại Chình yêu cầu quan trọng lớp móng mặt đờng cứng phải đảm bảo điều kiện tiếp xúc tốt bê tông lớp móng suất trình chịu tải Đáp ứng yêu cầu này, lớp móng mặt đờng cứng thờng lớp móng cát, cát gia cố xi măng, cấp phối đá gia cố xi măng, có nghĩa vật liệu có độ cứng lớn, biến dạng d dễ tạo phẳng 1.1.4 Yêu cầu trình công nghệ xây dựng mặt đờng Yêu cầu trình công nghệ xây dựng mặt đờng nghiên cứu để giải đợc yêu cầu vật liệu, kỹ thuật thi công sở đạt đợc mục tiêu: cờng độ chất lợng sử dụng mặt đờng tốt nhất; trình thi công tiện lợi, dễ dàng áp dụng giới hoá làm giảm giá thành xây dựng Riêng mặt cờng độ chất lợng sử dụng tầng lớp mặt đờng trình công nghệ thi công có ảnh hởng định Nếu trình công nghệ thi công không đảm bảo đợc tốt chất lợng chất lợng mặt đờng sút 1.2 Các nguyên lý sử dụng vật liệu làm mặt đờng 1.2.1 Cấu trúc vật liệu Hỗn hợp vật liệu để tạo nên lớp kết cấu mặt đờng thờng gồm có hai loại: - Cốt liệu: thờng đất, đá, cuội sỏi, xỉ phế liệu công nghiệp Bất tầng, lớp kết cấu mặt đờng phải dùng loại - Chất liên kết: đợc trộn vào cốt liệu với tỷ lệ định để tăng cờng liên kết hạt cốt liệu, làm tăng cờng độ hỗn hợp vật liệu Tuy nhiên, tuỳ theo yêu cầu nh điều kiện làm việc tầng lớp mà có tầng lớp không cần vËt liƯu liªn kÕt ChÊt liªn kÕt th−êng cã loại: chất liên kết thiên nhiên (đất sét dính) chất liên kết vô cơ: xi măng, vôi chất liên kết hữu cơ: bi tum, nhũ tơng Sự liên kết, biến cứng, xếp cốt liệu, chất liên kết hỗn hợp vật liệu tạo cấu trúc vật liệu Cấu trúc vật liệu làm mặt đờng thờng dạng chủ yếu sau: Cấu trúc keo tụ (đông tụ): hạt cứng đợc bao bọc màng mỏng chất lỏng (nh hạt đất có màng nớc bao bọc, hạt khoáng chất có nhựa bao bäc, ) C−êng ®é cđa mét líp cã cÊu tróc keo tụ phụ thuộc chủ yếu vào thành phần, loại màng chất lỏng, số lợng chất lợng Đồng thời phụ thuộc vào cờng độ hạt cứng nh tiếp xúc bề mặt hạt Đặc điểm cấu trúc keo tụ: - Cờng độ thấp - Tính xúc biến đạt tối đa: khôi phục lại hoàn toàn sau phá hoại - Tính dẻo khả từ biến rỗ rệt - Tính đàn hồi cao hạt khoáng pha rắn có tính cứng dòn Cấu trúc kết tinh: hạt cứng đợc bao bọc màng chất liên kết biến cứng (nh bê tông xi măng) Cờng độ loại kết cấu phụ thuộc số lợng, chất lợng chất liên kết, cờng độ vật liệu khoáng chất diện tích tiếp xúc hạt Đặc điểm: - Cờng độ cao - Độ ổn định nớc cao Cấu trúc tiếp xúc: hạt cứng tiếp xúc trực tiếp màng liên kết ngăn cách Cờng độ loại cấu trúc phụ thuộc vào tác dụng lực phân tử bề mặt tiếp xúc hạt phụ thuộc diện tiếp xúc hạt (ma sát) Cấu trúc tiếp xúc đất hình thành từ cấu trúc keo tụ cấu trúc keo tụ đợc thoát nớc thông qua trình đầm nén Yêu cầu phải sử dụng loại vật liệu nh nào, cụ thể phải định yêu cầu thành phần vật liệu, tỉ lệ phối hợp thành phần để tạo nên hỗn hợp vật liệu mà sau hoàn thành khâu thi công cần thiết đạt đợc cấu trúc có cờng độ định, đáp ứng đợc yêu cầu phù hợp với chức tầng lớp mặt đờng 1.2.2 Các nguyên lý sử dụng vật liệu Mỗi phơng pháp xây dựng mặt đờng phải dựa nguyên lý sử dụng vật liệu định trình tự thi công định Mỗi nguyên lý sử dụng vật liệu khác định yêu cầu thành phần vật liệu số lợng chất lợng, đồng thời định biện pháp kỹ thuật thi công cần thiết Ngợc lại, có sẵn thứ vật liệu nên theo nguyên lý cấu tạo tơng ứng Nh đảm bảo tạo nên tầng lớp có lợi nhất cờng độ độ ổn định cờng độ Cho đến nay, phơng pháp xây dựng mặt đờng dựa vào nguyên lý sử dụng vật liệu sau: a) Nguyên lý đá chèn đá (Nguyên lý Macadam) Cốt liệu đá, cuội sỏi cứng, sần sùi, sắc cạnh, kích cỡ tơng đối đồng đem rải thành lớp lu lèn chặt cho đá chèn móc vào Cờng độ hình thành chèn móc, ma sát đá với tạo kết cấu cờng độ định, có khả chống lại biến dạng thẳng đứng nh khả chống bong bật bề mặt ảnh h−ëng cđa lùc ngang H×nh 1.4 VËt liƯu theo nguyên lý đá chèn đá Hình: Móng đờng Đá 4x6 (trớc chèn) Hình: Móng đờng Đá 4x6 (sau chèn) Ưu điểm: công nghệ thi công đơn giản, cốt liệu yêu cầu kích cỡ, dễ khống chế, kiểm tra chất lợng thi công Nhợc điểm: - Cờng độ lớp vật liệu làm mặt đờng hình thành lực ma sát, chèn móc hạt cèt liƯu, vËy rÊt tèn c«ng lu lÌn Khi công lu không đủ chèn móc hạt cốt liệu làm chất lợng mặt đờng không đợc đảm bảo nh đá dễ bị bong bật, - Cờng độ lớp mặt đờng không hạt cốt liệu bị vỡ vụn nên yêu cầu đá làm mặt đờng phải có cờng độ cao - Trong qua trình sử dụng, dới tác dụng lực bánh xe, đá bị tròn cạnh làm cho cấu chèn móc, ma sát không nên đá bị bong bật dới tác dụng lực ngang, gây phá hỏng mặt đờng Để khắc nhợc điểm này, ta dùng thêm vật liệu liên kết dới hình thức tới trộn vật liệu liên kết (đất dính nhào thành bùn, nhựa bi tum, viữa xi măng lỏng, ) vào cốt liệu để tăng cờng sức chống trợt cho lớp mặt đờng Mặt đờng loại gồm: mặt đờng đá dăm nớc, đá dăm bùn, đá dăm đen, thấm nhập nhựa, đá dăm láng nhựa b) Nguyên lý xếp lát Dùng vật liệu đ đúc sẵn hay gia công sẵn (các đá, phiến đá, bê tông đúc sẵn, gạch block ) đem xếp lại thành mặt đờng Cờng độ lớp mặt đờng có đợc chủ yếu dựa vào chèn khít, lực ma sát tấm, phiến vật liệu sức chịu tải lớp móng hay đất phía dới Vật liệu dùng xếp lát nh cần có kích thớc hình dạng gần nh nhau, đồng thời thân phải có đủ cờng độ Bởi cờng độ lớp mặt đờng phụ thuộc vào kích thớc, cờng độ lát Trờng hợp cần làm tăng cờng tính bền vững, tính ổn định lớp mặt đờng xếp lát dùng thêm vữa xi măng để xây lát Nguyên lý xếp lát Nguyên lý xếp lát Hình 1.5 Vật liệu theo nguyên lý xếp lát Nhợc điểm: Cha giới hoá đợc hoàn toàn công tác lát mặt đờng, việc gia công phiến đá lát phức tạp, chủ yếu gia công thủ công Hiện nay, thờng dùng gạch block tự chèn đợc sản xuất theo dây chuyền công nghiệp Hình 1.6 Một số gạch block sử dụng Việt Nam Hình 1.7 Thiết bị lát gạch block tự chèn Mặt đờng loại gồm: mặt đờng đá lát độ (đá hộc, đá ba ), mặt đờng đá lát cấp cao (lát đá tấm, đá phiến, gạch block tự chèn ) Trên giới, mặt đờng theo nguyên lý làm mặt đờng cấp cao, b i đỗ sân bay, bến cảng Hiện nay, Việt Nam chủ yếu dùng công tác lát hè, b i đỗ xe Hình 1.8 Gạch block tự chèn làm đờng ô tô Hình 1.9 Gạch block tự chèn làm b i đỗ sân bay Hình 1.10 Gạch block tự chèn làm bến cảng c) Nguyên lý cấp phối Theo nguyên lý cốt liệu gồm có nhiều cỡ hạt to nhỏ liên tục khác nhau, phối hợp với theo tỷ lệ định, sau rải thành, lu lèn hạt nhỏ lấp đầy lỗ rỗng hạt lớn tạo thành kết cấu có độ chặt cao, cờng độ lớn, có khả chịu lực tốt Hình 1.11 Vật liệu theo nguyªn lý cÊp phèi CÊp phèi thiªn nhiªn CÊp phối đá dăm Cấp phối đá dăm Bê tông ximăng Bê tông nhựa hạt thô (trớc lu) Bê tông nhựa hạt thô (sau lu) 10 cốt thép có mối nối, mặt đờng xuát đờng nøt ngang, réng tõ 0.2 - 0.4 mm, nh−ng víi khoảng cách mau (1.1-2.4 m) Hình 6.3 Mặt đờng bê tông xi măng cốt thép liên tục Hình 6.4 Mặt đờng bê tông xi măng cốt thép làm Loại mặt đờng đợc xem kinh tế, phí tổn cốt thép đợc bù lại nhờ tiết kiệm bê tông chất lợng khai thác tốt nhiều (do giảm đợc số lợng khe nối ngang) 6.2.6 Theo số lớp - Mặt đờng BTXM lớp: Làm hỗn hợp bê tông thành phần cấp phối đổ lần toàn chiều dày - Mặt đờng BTXM hai lớp: đổ bê tông thành hai lớp với chiều dày lớp dới lớn chiều dày lớp So với mặt đờng hai lớp, mặt đờng lớp có u điểm sau: - Giá thành xây dựng thấp giảm mác bê tông yêu cầu cờng độ vật liệu đá lớp dới - Có thể tổ chức đầm nén thành lớp riêng rẽ chiều dày mặt đờng vợt khả máy đầm nén 6.3 cấu tạo mặt đờng bê tông xi măng 125 6.3.1 Cấu tạo mặt đờng bê tông xi măng a Tấm bê tông Là phận chủ yếu mặt đờng bê tông xi măng Tấm bê tông BT kh«ng cèt thÐp, BTCT, BTCT dù øng lùc - Chiều dầy bê tông xi măng tính toán thiết kế định Thông thờng biến đổi khoảng 18 - 24 cm Với đờng sân bay 24-36cm - Độ dốc ngang mặt đờng BTXM thờng khoảng 1.5 - 2% - Tấm bê tông thờng có cấu tạo chiều dầy không đổi Cũng có chiều dày thay đổi, hai bên mép đợc tăng cờng làm dày giữa, nhiên điều gây khó khăn cho thi công không nên dùng - Tại vị trí góc tấm, vị trí yếu Có thể tăng cờng cách bố trí thÐp ë gãc tÊm c) Líp gi·n c¸ch Líp gi n cách làm vật liệu sau: - Làm giấy dầu: thờng dùng lớp móng hở, có khả thấm nớc (cát, đá dăm, cấp phối ) Tác dụng chủ yếu lớp giấy dầu ngăn không cho móng cát hút nớc bê tông bê tông đổ làm giảm ma sát bê tông với đáy móng, làm cho bê tông di chuyển nhiệt độ thay đổi mà không gây nứt bề mặt - Làm cát trộn nhựa dày 2-5cm (thờng dùng nhựa lỏng từ 2-4% theo khối lợng nhũ tơng từ 4-8% theo khối lợng) Lớp cát trộn nhựa đợc làm lớp móng đá dăm, đá dăm gia cố xi măng, đất gia cố Nó có tác dụng tạo phẳng làm giảm ma sát bê tông với đáy móng Nếu cát trộn nhựa làm cát thiên nhiên (tốt cát mịn) để tạo phẳng sau trải giấy dầu lên c) Lớp móng Thờng đất gia cố, cát gia cố xi măng, cấp phối đá dăm, cấp phối đá dăm gia cố xi măng, bê tông nghèo đá dăm Hiện làm lớp móng cát đờng có xe chạy xe tải trọng nhẹ Chiều dày lớp móng tính toán định 6.3.2 Cấu tạo khe nối mặt đờng bê tông xi măng a) Tác dung khe nối Khi có thay đổi nhiệt độ, bê tông xuất ứng suất nhiệt tầm bê tông co, gi n Để giảm bớt ứng suất này, không cho bê tông xuất đờng nứt, cần phải chia bê tông thành riêng rẽ khe nối dọc ngang Các khe nối có mục đích cụ thể nh sau: - Bảo đảm khả biến dạng bình thờng bê tông (co, d n, uốn vång) sù thay ®ỉi nhiƯt ®é, ®é Èm - Giảm bớt vết nứt xuất bê tông bất lợi chế độ thuỷ nhiệt đờng gây 126 - Bảo đảm tiếp xúc bình thờng bê tông thi công thời điểm Có loại khe nối mặt đờng bê tông xi măng: khe co, khe d n khe nối dọc Hình 6.5 Sơ đồ bố trí khe co, gi n, khe däc (1- Khe d n, 2- Khe co, 3- Khe däc, 4- Thanh trun lùc) Chó ý: §Ĩ trun lùc tấm, tránh vỡ cạnh mép tấm, phải bố trí truyền lực thép trơn, đờng kính = 18-24mm, chiều dài 40-60cm, đầu quét nhựa lỏng nhũ tơng để chuyển vị tự a) Kh«ng cã trun lùc b) Cã truyền lực Hình 6.6 Tác dụng truyền lực ®Ĩ trun lùc H×nh 6.7 Bè trÝ trun lùc để truyền lực b) Khe dãn - Mục đích: khe d n làm cho bê tông d n nhiệt độ tăng - Khi đổ bê tông theo vệt liên tục bè trÝ khe d n cã truyÒn lùc Khi đổ bê tông theo phơng pháp thủ công thờng làm khe d n kiểu ngàm 127 - Để đảm bảo cho bê tông d n dài giảm bớt lực nén hai đầu tấm, cần phải bố trí đệm đàn hồi gỗ mềm khe d n Tấm đệm thờng làm thấp mặt bê tông cm, chèn ma tít vào - Bề rộng khe d n khoảng 20 - 25 mm khoảng cách hai khe d n tõ 25 - 40 m - Các truyền lực bố trí song song với mặt bê tông, cách khoảng 30 - 40 cm bố trí thanh, gần hai mép giảm xuống 15 - 20 cm - Chiều dài, đờng kính truyền lực chọn phụ thuộc vào chiều dầy bê tông Chiều dầy tấm, cm 22 - 24 20 - 22 18 - 20 §−êng kÝnh thanh, mm ChiỊu dµi thanh, mm 24 - 26 60 - 70 20 - 22 50 - 60 18 - 20 40 - 50 - Khe d n cã thĨ cã c¸c loại sau: Hình 6.8 Khe d n có truyền lùc 1- Thanh truyÒn lùc 2- Ma tÝt nhùa 3- ống tôn cát tông 4-Tấm gỗ đệm dày 1.5 ÷2cm 5- M¹t c−a tÈm nhùa 6- ThÐp cÊu t¹o φ6 7- QuÐt nhùa ` H×nh 6.9 Khe d n có đỡ bê tông 1-Ma tít nhựa 2-Tấm đỡ bê tông Hình 6.10 Khe d n kiểu ngàm 1-Ma tít nhựa 2-Tấm gỗ đệm dày 1.5 ữ2cm c) Khe co - Mục đích: làm cho bê tông co vào nhiệt độ giảm 128 - Khi đổ bê tông liên tục theo vệt, thờng làm khe co giả, đổ bê tông theo phơng pháp thủ công thờng dùng khe co kiểu ngàm Hình 6.11 Khe co kiểu ngàm 2-Ma tít nhựa 3-Quét nhùa bi tum KÝch th−íc a, b, c cđa khe co kiểu ngàm lấy nh sau: Chiều dầy bê tông Các kích thớc ngàm, cm (cm) a b c l (chiều dài đua ra) 18 20 22 24 26 28 30 35 40 7.5 9.5 10 12 13.5 6 8 10 11 13 7.5 9.5 10 12 13.5 3.5 4.0 4.0 4.0 4.5 4.5 5.0 5.0 5.0 - Khe co giả: làm giảm yếu tiết diện ngang bê tông 1/3 chiều dày Khi bê tông chịu kéo co ngót mặt đờng bị nứt vị trí khe tách thành riêng rẽ Có thể dùng máy xẻ khe đặt trớc gỗ xuống dới trớc đổ bê tông, vị trí tiết diện mặt đờng bị thu hẹp lại Nếu dùng gỗ để tạo khe nên dùng thép mỏng rạch lên bề mặt bê tông vị trí có khe co để vết nứt thành đờng thẳng Trong khe co, bố trí không bố trí truyền lực Nếu đặt truyền lực khoảng cách truyền lực khoảng m Hình 6.12 Khe co có gỗ giảm yếu tiết diện 1-Thanh truyền lực 2-Ma tít nhựa 3-Quét nhựa bi tum 4- Thanh gỗ để giản yếu tiết diện 129 Hình 6.13 Khe co xẻ bê tông đ đông cứng 1-Thanh truyền lực 2-Ma tít nhựa 3-Quét nhựa bi tum Hình 6.14 Máy xẻ bê tông đ đông cứng Hình 6.15 Khe sau cắt d) Khe dọc Khe dọc dạng khe co bố trí theo kiểu khe co giả đổ bê tông liên tục theo dải kiểu ngàm đổ thủ công Để tránh cho cho khe dọc không më réng miƯng, c¸c trun lùc khe däc đợc đặt cố định bê tông (không quét nhựa đờng), tạo khớp mềm mặt đờng Bố trí cự ly khe dọc: vào điều kiện thi công, bề rộng mặt đờng mà ta chia cho phù hợp Thờng, khoảng cách khe dọc không đợc 4.5m thờng bề rộng xe e) Khe thi công Thờng tồn cuối ca thi công nên bố trí trùng khe d n co 6.4 yêu cầu vật liệu mặt đờng bê tông xi măng 6.4.1 Yêu cầu Bê tông làm đờng 130 Thành phần, tính chất yêu cầu bê tông làm mặt đờng khác nhiều so với loại bê tông dùng xây dựng dân dụng, thuỷ lợi, - Bê tông làm đờng trực tiếp chịu tác dụng tải trọng xe chạy, tác dụng điều kiện khí hậu thời tiết, điều kiện địa hình, địa chất chế độ thuỷ nhiệt khu vực xây dựng - Để cho bê tông chịu đợc tác dụng mà không bị phá hỏng bê tông xi măng phải có đủ cờng độ cần thiết, có khả chống bào mòn lớn đủ độ nhám Kết nghiêm cứu cho thấy, dùng bê tông có cờng độ chịu nén 30 MPa đảm bảo đợc điều kiện ổn định chống mài mòn điều kiện khai thác bình thờng Tỷ số cờng độ kéo uốn cờng độ nén (Rku/Rn) đặc trng cho khả biến dạng bê tông làm đờng Khi tỷ số cao khả chống biến dạng, dự trữ cờng độ lớn, tức khả chịu mỏi bê tông cao 6.4.2 Yêu cầu vật liệu trộn Bê tông a) Yêu cầu với xi măng - Xi măng dùng làm mặt đờng phải loại xi măng poóclăng mác30, 40 MPa (PC40, PC30), riêng làm lớp móng dùng xi măng pooclang xỉ lò cao mác không dới 30 MPa Mác xi măng đợc chọn theo mác bê tông, thông thờng mác xi măng phải cao Nếu không đảm bảo yêu cầu phải tăng lợng xi măng, điều không kinh tế - Không cho phép trộn chất phụ gia trơ nh cát nghiền bột đá chất hoạt tính (tro bay, xỉ nghiền, ) vào xi măng, chất làm phẩm chất hỗn hợp ảnh hởng đến đông cứng bình thờng bê tông Vì dùng xi măng poóclăng có sủ dụng chất phụ gia khoáng vật để làm lớp móng - Thời gian bắt đầu ninh kết xi măng phải đủ để thi công hỗn hợp (tối thiểu 120) b) Yêu cầu với cát - Cát dùng bê tông làm đờng cát thiên nhiên, cát nghiền cát cải thiện (cát thiên nhiện trộn thêm với cát xay) - Thành phần hạt: đặc trng mô đuyn độ lớn Mk lợng cát sót lại sàng 0.63 mm - Không cho phép dùng cát hạt mịn (Mk < 1.5) để làm lớp mặt, làm phải trộn thêm cát hạt lớn hay cát xay Cho phép dùng cát hạt nhỏ xây dựng lớp móng - Với cát dùng làm lớp mặt, phải dùng cát hạt lớn (Mk 2.5) với lợng sót lại sàng 0.63 mm không dới 30%, dùng cát hạt nhỏ với lợng sót sàng 0.63 mm không dới 10% - Hàm lợng bụi, sét không 2% với cát thiên nhiên, không 5% với cát nghiền - Hàm lợng hạt > mm cát không đợc 5%, hàm lợng hạt nhỏ 0.14 mm không 10% - Cát nghiền dùng bê tông lớp mặt phải đợc nghiền từ đá phún xuất có cờng độ nén không dới 80 MPa Nếu dùng làm lớp dới nghiền từ đá vôi có cờng độ không dới 80 MPa hay đá trầm tích có cờng độ không dới 40 MPa 131 c) Yêu cầu với đá - Thành phần cấp phối đá dăm, đá sỏi dùng làm mặt đờng bê tông xi măng phải tuân theo cấp phối định - Cốt liệu hạt lớn bê tông xi măng đá dăm nghiền từ đá gốc, từ cuội sỏi từ xỉ lò cao với Dmax = 40 mm làm lớp mặt, Dmax = 70 mm làm lớp móng - Nếu dùng đá dăm nghiền từ sỏi cuội sỏi sạn yêu cầu phải rửa sạch, hàm lợng bùn sét không 2% - Đá dăm phải có dạng hình khối, hàm lợng hạt dẹt không 25% theo khối lợng - Hàm lợng hạt có cờng độ thấp cốt liệu hạt lớn không đợc 7% theo khối lợng với lớp trên, không 10% với lớp dới - Yêu cầu đá gốc để sản xuất cốt liệu lớn bê tông làm mặt đờng nh sau: Cờng độ chịu nén giới hạn đá gốc bão hoà nớc, MPa Loại cốt liệu lớn Độ mài mong Los-Angeles Lớp mặt Lớp móng Lớp mặt Líp mãng 120 80 - 80 30 - 25 40 30 45 50 50 + Đá dăm sản xuất từ đá phún xuất + Đá dăm sx từ đá trầm tích biến chất + Đá dăm đá sỏi sx từ xỉ lò cao Lợng lọt qua sàng % Lợng sót tích luỹ sàng % - Cũng dùng sỏi suối để làm cốt liệu sản xuất bê tông xi măng Nhng cờng độ kéo uốn BTXM sỏi không BTXM đá dăm Nhng dùng sỏi tận dụng đợc vật liệu địa phợng, đỡ tốn công đầm nèn - Để bảo đảm thành phần hạt cốt liệu hạt không thay đổi trrình thi công phải phân cốt liệu lớn làm hai nhãm: Víi Dmax = 70 mm, chia lµm hai nhãm: - 40 mm vµ 40 - 70 mm Víi Dmax = 40 mm, chia lµm hai nhãm: - 20 mm vµ 20 - 40 mm - Thµnh phần cấp phối đá dăm, đá sỏi dùng làm mặt đờng bê tông xi măng phải tuân theo qui lt cÊp phèi Tû sè giíi h¹n cđa tõng nhãm hạt tính theo lợng đá sót lại sàng, bảo đảm cho đá có thành phần hạt tốt nhất, với độ rỗng không 45% nh sau: Dmin = 100-50%; 0,5(Dmax + Dmin) = 40-70%; Dmax = 5-0%; 1,25Dmax = 0% Nếu biểu diễn đồ thị, ta đợc phạm vi có thành phần hạt tốt vật liệu đá phần có gạch chéo Các loại đá dăm, đá sỏi có thành phần nằm phạm vi gạch chéo không đạt yêu cầu Dmin 0,5(Dmax + Dmin) Dmax 1,25Dmax 132 Hình 6.16 Đồ thị biểu diễn thành phần hạt tốt vật liệu (củ khoai tiêu chuẩn) d) Yêu cầu nớc - Nớc thành phần quan trọng để tạo thành hỗn hợp bê tông xi măng Nớc thực phản øng ho¸ häc víi víi c¸c kho¸ng vËt cđa xi măng để tạo thành đá xi măng chất kết dính bê tông Phải dùng nớc không chứa chất có hại cho xi măng cốt thép - Không dùng nớc có hàm lợng muối hoà tan 5000 mg/lít, lợng 2SO4 không 2700 mg/l, cao gây tợng ăn mòn đá xi măng - Độ pH nớc không đợc nhỏ tốt nên dùng nớc uống đợc - Hàm lợng nớc bê tông quan trọng Vì đặc tính bê tông mặt đờng thi công diện rộng, lại đặt trực tiếp đất Do hàm lợng nớc thờng lớn bê tông cấu kiện Tuy nhiện chon hàm lợng nớc phải đợc tính toán vào điều kiện thi công, điều kiƯn thêi tiÕt e) ChÊt phơ gia: - ChÊt phơ gia đông cứng nhanh thờng muối CaCl2 NaCl Không dùng loại cho mặt đờng bê tông xi măng có bố trí cốt thép gây ăn mòn - Chất phụ gia tăng dẻo thờng đợc chế biến từ b giấy, nớc ta đ chế tạo đợc gọi dung dịch đen Trộn chất phụ gia với hàm lợng 0.15 - 0.2% khối lợng xi măng độ sệt hỗn hợp bê tông thay đổi phạm vị rộng, giảm nhỏ tỷ lệ N/X, nhiên tăng tỷ lệ phụ gia 1% độ sệt bê tông không tăng lên - Chất phụ gia hút khí có tác dụng nâng cao độ ổn định nhiệt bê tông đ đông cứng, đợc sử dụng đổ bê tông nhiệt độ thÊp 6.4.3 §èi víi vËt liƯu chÌn khe §Ĩ cho nớc không thấm qua khe nối, làm hỏng móng đờng, phải chèn kín ma tít nhựa vào khe co d n mặt đờng bê tông xi măng Ma tít nhựa phải thoả m n yêu cầu sau: - Dính bám với bê tông điều kiện thời tiết - Phải đủ độ đàn hồi, có đủ khả biến dạng nhiệt độ thấp (không bị nứt), đòng thời không bị chảy phùi lên mặt đờng nhiệt độ cao - Không thấm nớc - Không hoá cứng theo thời gian - Có màu sắc gần giống màu bê tông Hiện cha tìm đợc loại matít nhựa thoả m n hoàn toàn yêu cầu nên trình sử dụng, sau lần matit nhựa bị hỏng cần phải rửa chèn khe lại Thành phần matit nhựa gồm: bitum, bột cao su tái sinh, bột amiăng, bột đá vôi 6.5 Trình tự thi công mặt đờng bê tông xi măng đổ chỗ 6.5.1 Chuẩn bị móng 133 Thi công lớp móng bên dới Sau thi công xong phải kiểm tra độ chặt cao độ, độ phẳng, bề rộng, độ dốc ngang móng theo quy trình hành Chú ý: + Nếu mặt đờng cũ phải bù phụ, vá ổ gà vệ sinh + Nếu móng chất liên kết vô tối thiểu sau ngày đợc thi công - Thi công lớp gi n cách: tuỳ theo loại vật liệu làm lớp gi n cách mà có cách thi công khác nhau: + Nếu cát, cát trộn nhựa dùng máy san kết hợp với nhân lực + Nếu giấy dầu dùng thủ công 6.5.2 Đặt ván khuôn - Có thể dùng ván khuôn thép ván khuôn gỗ - Định vị ván khuôn cách dùng máy kinh vĩ để đóng cọc cách khoảng 50m chỗ thay đổi địa hình sau căng dây để đặt ván khuôn - Kiểm tra cao độ đỉnh ván khuôn máy thuỷ bình - Quét dầu chống dính cho ván khuôn (có thể dùng vữa vôi đất sét) Yêu cầu: - Sai số cao độ đỉnh ván khuôn 3mm - Sai số vị trí ván khuôn 5mm - Ván khuôn phải thẳng đứng, góc lệch nhỏ 10o - Ván khuôn phải vững không xê dịch thi công Hình 6.17 Ván khuôn thép 6.5.3 Gia công lắp đặt cốt thép, bố trí khe nối - Gia công lắp đặt cốt thép (nếu có) - Làm giá đỡ cốt thép truyền lực gỗ đệm giản yếu tiết diện - Định vị bố trí cốt thép khe nối gỗ đệm 134 Hình 6.18 Công tác lắp đặt cốt thép Hình 6.19 Giá dỡ truyền lực vị trí khe bố trí 6.5.4 Trộn vận chuyển - Hỗn hợp bê tông xi măng trộn theo hai phơng pháp: + Trộn xí nghiệp, dùng xe ôtô chuyên dụng chở mặt đờng để rải + Trộn trạm trộn di động mặt đờng Hình 6.20 Ô tô chuyên dụng vận chuyển hỗn hợp bê tông nhựa - Trộn trạm trộn di động đờng: sử dung c¸c m¸y trén tù hay c−ìng bøc Sai sè cho phép nớc, xi măng không 1%, cèt liƯu: 3%, phơ gia: 2% 135 Thêi gian trén tối thiểu với máy trộn rơi tự 90s, máy trộn cỡng 60s Thời gian trộn không đợc vợt thời gian qui định lần, trộn lâu làm nát vỡ cốt liệu - Trộn trạm: cho phép đảm bảo chất lợng cao, giới hoá thi công mặt đờng - Khi trộn hỗn hợp phải lấy mẫu để xác định thành phần hạt, lợng xi măng, cờng độ hỗn hợp, độ sụt bê tông 6.5.5 Rải đầm nén hỗn hợp BTXM - Tốt rải máy rải chuyên dụng, máy rải chuyên dụng rải đầm nén bán thủ công Chiều dầy rải BTXM : h1 = K h víi K = 1.15 - 1.3 HƯ số đợc xác định thông qua rải thử thí nghiệm - Rải máy rải chuyên dụng: máy rải vừa tiến hành rải, vừa tiến hành đầm lèn hoàn thiện lớp bê tông Ngoài ra, số loại máy rải tự động bố trí cốt thép truyền lực bê tông cha đông cứng: Hình 6.21 Máy rải chuyên dụng CIENCO4 Hình 6.22 Máy rải chuyên dụng có phận cắm truyền lực - Rải đầm nén bán thủ công: + Dùng bàn san san gạt phẳng bê tông + Dùng loại đầm sau để đầm: / Dùng đầm dùi: vị trí đầm 45s, sau di chuyển đến vị trí 136 ./ Đầm bàn: vị trí đầm 45-60s, chồng lên 10cm ./ Đầm ngựa: đầm cuối cùng, tốc độ khoảng 0.5-1m/phút + Nguyên tắc: đầm cạnh góc trớc, đầm sau Hình 6.23 Đầm dùi 1- Dùi chấn động 2- Động điện 3- Dây cáp điện mềm Hình 6.24 Các loại đầm bàn Hình 6.25 Đầm ngựa a) Đầm ngựa thép chữ I có lắp mô tơ chấn động b) Đầm ngựa làm đoạn ray Chú ý: Kể từ lúc đổ nớc vào hỗn hợp đến lúc thi công đầm nén xong, thời gian không đợc thời gian bắt đầu ninh kết xi măng 6.5.6 Hoàn thiện bề mặt - Mục đích làm cho mặt đờng phẳng, đủ độ nhám - Dùng bàn trang ống lăn lắp sau máy rải để làm phẳng bề mặt - Tạo nhám cách dùng bàn chải chất dẻo, bàn chải sắt quét ngang mặt đờng tạo thành r nh nhỏ ngang 137 a) Bàn trang b) ống lăn c) Tấm Hình 6.26 Các thiết bị làm phẳng bề mặt bê tông Hình 6.27 Tạo nhám cho mặt đờng bê tông 6.5.7 Làm khe Sau bê tông đông cứng tiến hành tạo khe hoàn thiện khe - Việc làm khe khe nối kiểu ngàm đơn giản, việc tháo nẹp gỗ sau đổ matít - Với khe khác tiến hành định vị cắt khe nối máy xẻ khe rót ma tít 6.5.8 Bảo dỡng Bảo dỡng bê tông khâu quan trọng để đảm bảo chất lợng mặt đờng bêtông xi măng Trong trình bêtông xi măng đông cứng cần bảo đảm vấn đề sau: - Không cho xe cộ ngời lại làm h hỏng mặt đờng - Không cho bê tông co rút đột ngột dới tác dụng nắng gió - Không cho ma xói hỏng bê tông - Không cho nớc hỗn hợp bê tông bốc làm thiếu lợng nớc cần thiết để tạo thành đá xi măng 138 Trong việc quan trọng giữ không cho nớc bêtông bốc đảm bảo cho bê tông có lợng nớc cần thiết để đông cứng Các biện pháp bảo dỡng bêtông: - Tới nớc hàng ngày, tới thủ công dùng xe phun - Té cát để giữ ẩm tới nớc - Làm nhà, lều di động - Hiện nay, ngời ta dùng phơng pháp khác để bảo dỡng phun lớp màng mỏng vật liệu không thấm nớc lên bề mặt bê tông (Lớp nhũ tơng, nhựa lỏng sơn rẻ tiền) 6.5.9 Kiểm tra, nghiệm thu - Phải thờng xuyên giám sát, kiểm tra chất lợng vật liệu trộn, rải, đầm nèn - Kiểm tra kích thớc hình học: bề rộng, chiều dầy - Kiểm tra độ phẳng - Kiểm tra chất lợng khe nối - Kiểm tra cờng độ bê tông: khoan lấy mẫu đem thí nghiệm - Kiểm tra thành phần cấp phối, hàm lợng xi măng: lấy mẫu đem phân tích 139