Những đặc trưng kỹ thuật của vật liệu bê tông nhựa vữa xi măng tự chèn (BTNV) cho phép nhận xét, đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật đạt được của tổ hợp vật liệu để có cơ sở triển khai thí điểm ngoài hiện trường. Kết quả thí nghiệm trong phòng cho thấy: vật liệu bê tông nhựa vữa tự chèn sử dụng cốt liệu thô từ đá gốc Granit, bột khoáng đá gốc Hà Nam, nhựa đường Polime PMB III và vữa Vinkems Aphalsol có các chỉ tiêu kỹ thuật đáp ứng yêu cầu để triển khai công tác thí điểm
KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG PHỊNG VẬT LIỆU BÊ TƠNG NHỰA VỮA TỰ CHÈN PHỤC VỤ THI CƠNG THÍ ĐIỂM TẠI ĐOẠN TUYẾN QL1A, QUẬN BÌNH TÂN, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ThS.Cao Đình Vũ, TS.Nguyễn Mạnh Hùng Phịng thí nghiệm trọng điểm đường III TÓM TẮT: Báo cáo trình bày tóm tắt đặc trưng kỹ thuật vật liệu bê tông nhựa vữa xi măng tự chèn (BTNV) cho phép nhận xét, đánh giá tiêu kỹ thuật đạt tổ hợp vật liệu để có sở triển khai thí điểm ngồi trường Kết thí nghiệm phịng cho thấy: vật liệu bê tông nhựa vữa tự chèn sử dụng cốt liệu thơ từ đá gốc Granit, bột khống đá gốc Hà Nam, nhựa đường Polime PMB III vữa Vinkems Aphalsol có tiêu kỹ thuật đáp ứng yêu cầu để triển khai cơng tác thí điểm Từ khóa: Bê tông nhựa vữa xi măng; Mặt đường bán mềm; Mặt đường đá dăm chèn vữa; Mặt đường nhựa cải tiến; Kết cấu áo đường chịu tải trọng nặng, vv ĐẶT VẤN ĐỀ Vật liệu bê tông nhựa vữa xi măng tự chèn nước giới nghiên cứu áp dụng vào thập niên 60 kỷ trước cho: sân bay, bến cảng, kho hàng, đường chun dụng, nút giao thơng, trạm thu phí, bãi đỗ, … Hiện tại, nước ta vật liệu chưa ứng dụng vào xây dựng mặt đường, kho bãi, sân bay, bãi đỗ xe, trạm xe buýt, Tuy nhiên, có vài tổ chức, cá nhân bước đầu tiếp cận nghiên cứu Các kết nghiên cứu chưa đủ sở để tạo hành lang pháp lý cho ứng dụng vật liệu vào thực tiễn Do đó, nghiên cứu tiêu kỹ thuật cần thiết dùng thiết kế kết cấu áo đường theo 22TCN 211:06 tiêu kỹ thuật khác phản ánh chất lượng vật liệu cần thiết KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu Cơng tác thử nghiệm phịng vật liệu bê tơng nhựa vữa kết hợp bao gồm hạng mục sau: 2.1.1 Công tác thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa cấp phối hở: Thí nghiệm tiêu lý cốt liệu dùng cho bê tông nhựa rỗng ( BTNR), tiêu lý nhựa đường Polime PMB-III thiết kế cấp phối bê tông nhựa cấp phối hở theo phương pháp Marshall (50 chày x mặt) để tìm cấp phối hợp lý hàm lượng nhựa tối ưu 2.1.2 Cơng tác thí nghiệm vữa tự chèn: Theo khuyến cáo sử dụng sản phẩm vữa tự chèn Vinkems Asphalsol công ty TNHH Infrasol, tiến hành thí nghiệm tiêu vữa như: độ chảy, độ tách nước, thời gian bắt đầu kết thúc ninh kết, cường độ chịu kéo uốn, cường độ chịu nén tương ứng với ngày tuổi lượng nước khác Từ đó, lựa chọn lượng nước tối ưu để chế tạo mẫu BTNV 2.1.3 Công tác thí nghiệm hỗn hợp BTNVXM: Các tiêu kỹ thuật hỗn hợp BTNV thí nghiệm để kiểm tra, đánh giá vật liệu kiểm toán kết cấu áo đường theo 22 TCN211-06, bao gồm: - Độ rỗng dư độ lấp đầy lỗ rỗng vữa xi măng ngày tuổi - Cường độ chịu nén 15, 30, 60oC 3, 28 ngày tuổi - Cường độ ép chẻ 15, 30, 60oC 3, 28 ngày tuổi - Cường độ chịu uốn mẫu dầm 15, 30, 60oC 3, 28 ngày tuổi - Tỷ số TSR = ITS ướt / ITS khô, 30oC 28 ngày tuổi - Mô đun đàn hồi tĩnh 15, 30, 60oC 28 ngày tuổi 2.2 Khối lượng nghiên cứu 2.2.1 Thiết kế bê tông nhựa cấp phối hở: Công tác thiết kế bê tông nhựa cấp phối hở thực dựa số lượng mẫu nghiên cứu nêu bảng Bảng Khối lượng mẫu nghiên cứu thiết kế cấp phối STT Vật liệu nội dung nghiên cứu Đơn vị Số lượng nghiên cứu Nhựa đường Polyme Mẫu Cốt liệu thơ Mẫu Bột khống Mẫu Thiết kế cấp phối Tổ hợp mẫu 2.2.2 Lựa chọn hỗn hợp vữa: Tiến hành pha trộn 03 tỷ lệ bột Vinkems Asphalsol với nước tương ứng với độ nhớt 12s, 14s 16s đúc tổ hợp mẫu nghiên cứu tiêu kỹ thuật 2.2.3 Các tiêu kỹ thuật BTNV: Mỗi tiêu khảo sát mẫu tương ứng với yêu cầu nhiệt độ ngày tuổi 2.3 Kết nghiên cứu 2.3.1 Thiết kế bê tông nhựa cấp phối hở: Kết thí nghiệm tiêu kỹ thuật nhựa đường tập hợp bảng Bảng Các tiêu kỹ thuật nhựa đường Polyme Thí nghiệm Trung bình Yêu cầu kỹ thuật 22TCN 319-04 348 348 Min 230 TCVN 7498:2005 50,3 40-70 TCVN 7495:2005 99,33 Min 99 TCVN Kết thí nghiệm STT Các tiêu kỹ thuật Điểm chớp cháy (cốc hở Clevelnd) Độ kim lún 100g, 250C, giây Độ hòa tan Đơn vị C 1/10 mm % 50 51 50 99,33 Phương pháp TN Kết thí nghiệm STT Các tiêu kỹ thuật Đơn vị Thí nghiệm Trung bình u cầu kỹ thuật 22TCN 319-04 Tricloroetylene Lượng nung Tỷ lệ độ kim lún so với % sau nung 1630C original Độ dính bám đá - nhựa Nhiệt độ hóa mềm (vịng bi) Khối lượng riêng 250C Độ đàn hồi, 250C, kéo dài 10cm Độ ổn định lưu trữ (gia nhiệt 1630C 48 giờ, sai khác nhiệt độ hóa mếm phần phần mẫu) Độ nhớt 135 0C, (con thoi 21, tốc độ cắt 18,6 s-1, nhớt kế Brookfield) 10 11 % Phương pháp TN 7500:2005 TCVN 7499:2005 0,07 0,07 Max 0.6 78,81 78,81 Min 65 TCVN 7495:2005 4 Min TCVN 7504:2005 88,9 Min 80 TCVN 7497:2005 Cấp 88,8 o C 88,9 g/cm3 1,033 1,033 1,00 1,05 TCVN 7501:2005 % 97,0 97,0 Min 70 22TCN 319-04 C 0,8 0,8 Max 22TCN 319-04 Pa.s 2,110 2,110 Max 22TCN 319-04 o Cốt liệu đá 5x13, đá 13x16 lấy trạm trộn bê tơng nhựa nóng Cơng ty TNHH Xây dựng giao thơng Bình An để thiết kế thành phần bê tông nhựa cấp phối hở cho BTNV Các tiêu lý tập hợp bảng Bảng Các tiêu lý cốt liệu thô TT Các tiêu kỹ thuật Đơn vị Kết thí nghiệm Đá 5x13 Đá 13x16 Yêu cầu kỹ thuật [1] Phương pháp thí nghiệm Giới hạn bền nén đá gốc Thành phần hạt Xem KQTN đính kèm Tỷ trọng khối 2,705 2,705 Min.2,45 AASHTO T85 Độ hút nước % 0,31 0,3 Max.3,0 AASHTO T85 Độ hao mòn va đập máy Los Angeles % 14,0 13,4 Max.28 TCVN 757212 : 2006 Mpa 137,84 Min.100 TCVN 757210: 2006 TCVN 75722: 2006 TT Các tiêu kỹ thuật Đơn vị Hàm lượng hạt thoi dẹt (tỷ lệ 1/3) Kết thí nghiệm Yêu cầu kỹ thuật Phương pháp thí nghiệm Đá 5x13 Đá 13x16 [1] % 6,5 5,5 Max.10 TCVN 757213 : 2006 Hàm lượng hạt mềm yếu, phong hố (tính theo khối lượng đá dăm) % 0,95 0,89 Max.5 TCVN 757217 : 2006 Hàm lượng chung bụi, bùn, sét (tính theo khối lượng đá dăm) % 0,18 0,17 Max.2 TCVN 75728 : 2006 Hàm lượng sét cục (tính theo khối lượng đá dăm) % 0,0 0,0 Max.0,25 TCVN 75728 : 2006 10 Lượng tổn thất ngâm Na2SO4 (Soundness loss) % 6,0 5,8 Max.12 AASHTO T 104 11 Độ dính bám nhựa với đá Cấp Min.4 TCVN 7504:2005 Bột khoáng gốc đá Hà Nam Công ty TNHH Kim Sơn cung cấp Kết thí nghiệm tiêu kỹ thuật bột khoáng nêu bảng Bảng Các tiêu kỹ thuật bột khoáng Kết thí nghiệm Yêu cầu kỹ thuật [1] % 100 99,6 80,8 100 95-100 70-100 % 0,21 Max.1,0 TCVN 7572-7: 2006 2,712 - AASHTO T100 Không xác định Max.4 TCVN 4197:2012 TT Các tiêu kỹ thuật Đơn vị Thành phần hạt (lượng lọt sàng qua mắt sàng vuông) 0,6 mm 0,3 mm 0,075 mm Độ ẩm Tỷ trọng Chỉ số dẻo % Phương pháp thí nghiệm TCVN 7572-2: 2006 Thành phần bê tơng nhựa cấp phối hở C19 nêu Bảng Hình Bảng Thành phần cấp phối S T T Kíc h thư ớc mắt sàn g vuô ng, mm Lượng lọt qua sàng, % khối lượng Th iết kế 10 0,0 10 0,0 Yêu cầu kỹ thuậ t CV 1507 / BGT VTKHC N 25 100 19 12, 61, - 9,5 30, 2055 4,7 5,7 0-10 2,3 5,0 0-5 1,1 5,0 - 0,6 5,0 - 0,3 5,0 - 0,1 4,9 - 11 0,0 75 4,1 - 90100 Hình Biểu đồ cấp phối Công tác chuẩn bị đúc mẫu mơ tả hình Các tiêu kỹ thuật bê tông nhựa cấp phối hở C19 hàm lượng nhựa tối ưu tập hợp bảng Bảng Các tiêu kỹ thuật thiết kế bê tông nhựa cấp phối hở C19 TT Các tiêu Độ rỗng dư % Độ chảy nhựa đường % Độ hao mòn Cantabro % Thiết kế 27,6 0,23 16,2 Yêu cầu kỹ thuật [1] 25 – 30 Max 0,3 Max 20 Phương pháp thử TCVN 8860-9:2011 TCVN 8860-6:2011 TCVN 11415:2016 TT Các tiêu Khối lượng thể tích (g/cm3) Hàm lượng nhựa tối ưu, tính theo % khối lượng cốt liệu Thiết kế Yêu cầu kỹ thuật [1] Phương pháp thử 1,853 Min 1,8 TCVN 8860-5:2011 3,95 3,2 – 4,2 TCVN 8860-2:2011 Hình Cơng tác chuẩn bị chế tạo mẫu 2.3.2 Lựa chọn hỗn hợp vữa: Quá trình lựa chọn hỗn hợp vữa mơ tả hình Các tiêu kỹ thuật vữa Vinkems Asphalsol từ 03 tỷ lệ pha trộn bột Vinkems Asphalsol với nước (N/Bột vữa: 21%, 22% 23%) tương ứng với độ nhớt 15,5s, 12,18s 11,5s tập hợp bảng Hình Quá trình lựa chọn hỗn hợp vữa Bảng Các tiêu kỹ thuật vữa Vinkems Asphalsol Kết thí nghiệm STT Các tiêu kỹ thuật Đơn vị 23% 22% 21% Yêu cầu kỹ thuật [1] Phương pháp thí nghiệm Độ chảy vữa s 11,5 12,1 15,5 10-16 ASTM C940 Độ tách nước vữa % 0,0 0,0 0,0 Max.2 TCVN9204 :2012 Cường độ chịu nén 30,2 31,0 38,64 ngày tuổi 34,7 37,6 44,00 28 ngày tuổi 38,9 41,2 53,48 Min.30 MPa TCVN6016:2011 ngày tuổi 6,86 7,60 8,34 ngày tuổi 8,26 8,94 9,49 28 ngày tuổi 8,85 10,3 10,90 Min.7 -0,07 -0,03 -0,01 -0,2-0 Thay đổi thể tích Thời gian đơng kết 2.3.3 TCVN6016:2011 ngày tuổi Cường độ chịu kéo uốn vữa MPa % Phút ASTM C1090 TCVN 6017:2015 Bắt đầu 239 Min.60 Kết thúc 285 Max.180 Các tiêu kỹ thuật BTNV: Cơng tác đúc mẫu rót vữa xi măng mơ tả hình Hình Cơng tác đúc mẫu rót vữa Cơng tác thí nghiệm tiêu kỹ thuật giới thiệu hình Hình Thí nghiệm tiêu kỹ thuật Các tiêu kỹ thuật BTNV có khung cốt bê tông nhựa cấp phối hở C19 sử dụng nhựa đường Polyme PMB-III tương ứng với hàm lượng nhựa tối ưu thành phần hỗn hợp vữa có độ nhớt 12,18s theo kết thiết kế tập hợp bảng Bảng Các tiêu kỹ thuật BTNV STT Các tiêu kỹ thuật Độ rỗng dư ngày tuổi Đơn vị % Kết thí nghiệm 150C 300C 4,74 600C Yêu cầu kỹ thuật [1] Max.6 Phương pháp thí nghiệm Chỉ dẫn tạm thời TK TC & NT mặt đường BTNV Vinkems Asphalsol (Phụ lục C) 10 STT Các tiêu kỹ thuật Độ lấp đầy lỗ rỗng vữa xi măng ngày tuổi Cường độ chịu nén Đơn vị Kết thí nghiệm 150C 300C 600C 97,1 % MPa 5,04 3,44 ngày tuổi 8,86 7,31 4,39 28 ngày tuổi 9,43 7,71 4,69 1,45 0,43 ngày tuổi 2,11 1,85 0,48 28 ngày tuổi 2,25 2,04 0,57 MPa ngày tuổi 3,39 3,25 1,73 ngày tuổi 5,47 4,76 1,84 28 ngày tuổi 5,82 5,27 1,95 Mô đun đàn hồi Chỉ dẫn tạm thời TK TC & NT mặt đường BTNV Vinkems Asphalsol (Phụ lục B) Yêu cầu 300C TCVN8862:2011 1,58 Min.7,5 MPa ngày tuổi Tỷ số TSR=ITS ướt/ITS khô 30oC (28 ngày tuổi) Phương pháp thí nghiệm Chỉ dẫn tạm thời TK TC & NT mặt đường BTNV Vinkems Asphalsol (Phụ lục A) 6,28 Cường độ chịu uốn mẫu dầm [1] Min.95 ngày tuổi Cường độ chịu kéo ép chẻ (ITS khô) Yêu cầu kỹ thuật % 87,0 MPa ngày tuổi 928 746 423 28 ngày tuổi 1545 1230 690 Min.1,0 Yêu cầu 300C - 22TCN211-2006 (Phụ lục C) Min.80 TCVN8862:2011 - 22TCN211-2006 (Phụ lục C) KẾT LUẬN Bê tông nhựa cấp phối hở sử dụng cốt liệu thô từ đá gốc Granit, bột khoáng đá gốc Hà Nam nhựa đường Polyme PMB III có tiêu kỹ thuật đáp ứng yêu cầu kỹ thuật 11 Vữa Vinkems Asphalsol có tiêu kỹ thuật đáp ứng yêu cầu Riêng tiêu thời gian kết thúc đông kết chưa thỏa mãn Kêt nghiên cứu , thiết kế , thí nghiệm phịng cho thấy : Bê tơng nhựa vữa xi măng tự chèn có tiêu kỹ thuật đáp ứng yêu cầu để triển khai cơng tác thí điểm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ GTVT, Công văn số 1507/BGTVT-KHCN, Chấp thuận Đề cương thử nghiệm phòng, trường Chỉ dẫn tạm thời thiết kế, thi công nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa vữa Vinkems Asphalsol kết hợp áp dụng cho dự án thí điểm, 2017 12 ... ngày tuổi 2.3 Kết nghiên cứu 2.3.1 Thi? ??t kế bê tông nhựa cấp phối hở: Kết thí nghiệm tiêu kỹ thuật nhựa đường tập hợp bảng Bảng Các tiêu kỹ thuật nhựa đường Polyme Thí nghiệm Trung bình u cầu kỹ... 30oC 28 ngày tuổi - Mô đun đàn hồi tĩnh 15, 30, 60oC 28 ngày tuổi 2.2 Khối lượng nghiên cứu 2.2.1 Thi? ??t kế bê tông nhựa cấp phối hở: Công tác thi? ??t kế bê tông nhựa cấp phối hở thực dựa số lượng mẫu... gian kết thúc đơng kết cịn chưa thỏa mãn Kêt nghiên cứu , thi? ??t kế , thí nghiệm phịng cho thấy : Bê tơng nhựa vữa xi măng tự chèn có tiêu kỹ thuật đáp ứng u cầu để triển khai cơng tác thí điểm