Bài giảng Xây dựng mặt đường ô tô cung cấp cho người học những kiến thức như: Các vấn đề chung về xây dựng mặt đường; Mặt đường đá dăm và cấp phối đá dăm; Mặt đường gia cố xi măng; Mặt đường láng nhựa và thấm nhập nhựa; Mặt đường bê tông nhựa; Mặt đường bê tông xi măng.
TS NG VN THANH XÂY DựNG MặT ĐƯờng ô tô TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2017 TS ĐẶNG VĂN THANH BÀI GIẢNG XÂY DỰNG MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ (Dùng cho hệ Đại học ngành Kỹ thuật Cơng trình Xây dựng) TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2017 LỜI NĨI ĐẦU Bài giảng “Xây dựng mặt đường tô” xuất nhằm đáp ứng yêu cầu học tập sinh viên ngành Kỹ thuật Cơng trình Xây dựng, Khoa Cơ điện & Cơng trình, Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam Ngồi ra, giảng làm tài liệu tham khảo cho giáo viên, cán kỹ thuật sinh viên công tác học tập lĩnh vực chun mơn có liên quan Bài giảng biên soạn theo chương trình giảng dạy dành cho học phần 10 tín Với phương châm “Cơ bản, đại thực tế” tác giả thu thập, đúc kết biên tập mang tính kế thừa có chỉnh sửa bổ sung từ giáo trình tài liệu khoa học ngồi nước có liên quan đến lĩnh vực khoa học Bài giảng gồm chương: - Chương 1: Các vấn đề chung xây dựng mặt đường; - Chương 2: Mặt đường đá dăm cấp phối đá dăm; -Chương 3: Mặt đường gia cố xi măng; -Chương 4: Mặt đường láng nhựa thấm nhập nhựa; -Chương 5: Mặt đường bê tông nhựa; -Chương 6: Mặt đường bê tông xi măng Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc giúp đỡ quý báu nhà khoa học Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam Trường Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội; xin trân trọng cảm ơn tập thể Bộ mơn Kỹ thuật Cơng trình, Khoa Cơ điện & Cơng trình, Phịng Đào tạo, Thư viện - Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam tạo điều kiện thuận lợi để giảng xuất Mặc dù cố gắng, với thời gian điều kiện hạn chế, giảng chắn tránh khỏi thiếu sót định Tác giả xin trân trọng đón nhận ý kiến đóng góp xây dựng nhà khoa học, giáo viên, sinh viên bạn đọc để lần xuất sau hoàn thiện Xin trân thành cảm ơn! Chương CÁC VẤN N ĐỀ Đ CHUNG VỀ XÂY DỰNG MẶT T ĐƯ ĐƯỜNG 1.1 Khái niệm chung 1.1.1 Khái niệm mặtt đường đư Mặt đường ng (còn gọi g áo đường) kết cấu gồồm nhiều tầng (lớp) vật liệu u khác nhau, đư rải đường, nhằm m đđảm bảo yêu cầu cường độ, độ bằằng phẳng độ nhám cho xe chạyy an toàn, êm thu thuận nhanh chóng Cấu tạo củ mặt đường thể hình 1.1 Hình 1.1 Sơ đồ kết cấu mặt đường Mặt đường mộ ột phận quan trọng đường, ng, bbộ phận đắt tiền Mặt đường tốtt hay xấu x ảnh hưởng trực tiếp tới chấtt lư lượng chạy xe: an toàn, êm thuận, kinh tế Do vậy, v ngồi việc tính tốn thiết kế nh nhằm tìm kết cấu mặt đường có đủ bềề dày, đủ cường độ cơng nghệ thi cơng, ch chất lượng thi công nhằm tạo tầầng lớp vật liệu tính tốn hếết sức quan trọng 1.1.2 Nguyên tắc cấu u tạo t mặt đường Sơ đồ mô tả phân bố b ứng suất kết cấu áo đường ng theo chi chiều sâu thể hình 1.2 Tổ hợp lực tác dụng lên mặt đường ng có th thể chia thành hai thành phần: n: thành phần ph lực thẳng đứng thành phần lự ực nằm ngang Qua phân tích tính chất củaa tải t trọng tác dụng lên kết cấu mặt đườ ờng thể hình 1.2 cho thấy: - Lực thẳng đứng: Theo chiều sâu tác dụng ứng suất thẳng đứng giảm dần từ xuống Do vậy, để kinh tế cấu tạo kết cấu mặt đường gồm nhiều tầng lớp có chất lượng vật liệu (Eđh) giảm dần từ xuống phù hợp với qui luật phân bố ứng suất thẳng đứng Hình 1.2 Sơ đồ phân bố ứng suất mặt đường theo chiều sâu -Lực nằm ngang: bao gồm lực hãm, lực kéo lực đẩy ngang Các lực giảm nhanh theo chiều sâu Do vậy, vật liệu làm tầng, lớp mặt đường phải có khả chống lại lực đẩy ngang (chống trượt) 1.1.3 Kết cấu mặt đường Sơ đồ mô tả kết cấu mặt đườngô tô thể hình 1.1 Cấu tạo mặt đường bao gồm lớp:tầng mặt (gồm lớp mặt), tầng móng (gồm lớp móng)và lớp đường(lớp đường cải thiện) * Tầngmặt - Tầng mặt(Surfacingcourse)là kết cấu cùng,có thể bao gồm nhiều lớp: + Lớp mặt xe chạy: Là lớp kết cấu mặt đường (có thể gồm ÷ lớp), trực tiếp chịu tác dụng xe cộ tác nhân khí hậu, thời tiết; + Lớp liên kết lớp mặt móng (có thể có khơng có) - Lớp mặt chịu tác dụng trực tiếp tải trọng bánh xe (gồm lực thẳng đứng lực ngang, có giá trị lớn) nhân tố thiên nhiên (như mưa, nắng, nhiệt độ…) - Yêu cầu tầng mặt phải đủ bền suốt thời kỳ sử dụng kết cấu áo đường; phải phẳng; có đủ độ nhám; chống thấm nước; chống biến dạng dẻo nhiệt độ cao; chống nứt; chống bong bật; phải có khả chịu bào mịn tốt khơng sinh bụi - Chất lượng sử dụng tuổi thọ mặt đường phụ thuộc nhiều vào đặc trưng bề mặt lớp mặt đường xe chạy - Vật liệu làm tầng mặt bao gồm cốt liệu chất kếtdính (có thể dùng khơng dùng chất kết dính) *Tầng móng -Tầng móng nằm lớp mặt, thường chia thành lớp: lớp móng trên(base course) lớp móng (subbase course) - Tác dụng tầng móng: + Truyền phân bố áp lực xuống đường; + Giữ ổn định lớp mặt đường - Vật liệu xây dựng lớp móng: + Các loại vật liệu cấp phối, cát, đá…; + Vật liệu gia cố (chỉ dùng cho móng trên) - Với mặt đường có lưu lượng giao thơng lớn, lớp móng thường làm vật liệu gia cố chất kết dính hữu vơ cơ, làm cho chúng tăng khả chịu tác dụng thẳng đứng loại xe nặng gây ra; với mặt đường xe chạy, khơng làm lớp móng dưới, mà làm lớp móng vật liệu gia cố - Các lớp móng phân bố áp lực lên đất đảm bảo biến dạng đường nằm giới hạn cho phép *Lớp đường - Lớp đường hay gọi lớp đáy móng, lớp lót lớp đệm (capping layer - improved)là lớp chuyển tiếp đất tầng móng mặt đường - Lớp đáy móng có chức sau: +Tạo lòng đường chịu lực đồng (đồng theo bề rộng), có sức chịu tải tốt; + Ngăn chặn ẩm thấm từ xuống đất từ lên tầng móng áo đường; + Tạo "hiệu ứng đe" để bảo đảm chất lượng đầm nén lớp móng phía trên; + Tạo điều kiện cho xe máy lại trình thi cơng áo đường, khơng gây hư hại đất phía (nhất thời tiết xấu) Nếu đường làm vật liệu có cường độ cao, ổn định với nước tốt khơng cần làm lớp 1.1.4 Yêu cầu kỹ thuật mặt đường Mặt đờng chịu tác dụng trực tiếp tải trọng xe chạy, nhân tố tự nhiênnh ma, nắng, thay đổi nhiệt độ Nên để bảo đảm đạt đợc tiêu khai thác, vậndoanh có hiệu việc thiết kế v xây dựng mặt đờng phải đạt đợc cácyêu cầu sau: - Đủ cờng độ: Mặt đờng phải có đủ cờng độ chung v điểm riêngtrong tầng, lớp vật liệu Nócbiểu thị khả chống lại biến dạng thẳng đứng,biến dạng trợt, biến dạng co dÃn chịu kéo-uốn nhiệt độ; - ổn định cờng độ: Cờng độ phải bthay đổi theo điều kiện thời tiết, khí hËu.Để đảm bảo yêu cầu này, vật liệu xây dựng mặt đường cần phải lựa chọn cho phù hợp với loại mặt đường tính chất, điều kiện giao thông, điều kiện thời tiết khu vực; - phẳng: Mặt đờng phải đạt đợc độ phẳng định để giảm sứccản lăn, giảm sóc xe chạy Do đó, nâng cao đợc tốc độ v ờm thun choxe chạy,giảm tiêu hao nhiên liệu, kéo di tuổi thọ xe Yêu cầu ny đợc đảm bảo việcchọn vật liệu thích hợp, vo biện pháp v chất lợng thi công; - Đủ độ nhám: Mặt đờng phải có đủ độ nhám để nâng cao hệ số bám bánh xev mặt đờng, tạo điều kiện tốt cho xe chạy an ton với tốc độ cao v trờnghợp cần thiết dừng xe nhanh chóng Yêu cầu ny chủ yếu phụ thuộc vo việc chọnvật liệu lm lớp mặt v hon ton mâu thuẫn với yêu cầu độbằng phẳng; - bụi: Bụi l xe cộ phá hoại, bo mòn vật liệu lm mặt đờng;bụi gây ô nhiễmmôi trờng, giảm tầm nhìn.Yờu cu ny liên quan đến tính loại vật liệu xây dựng mặt đường điều kiện thời tiết khu vực 1.2 Mặt đường mềm mặt đường cứng 1.2.1.Mặtđường mềm - Mặt đường mÒm (Flexible Pavement)là kết cu gồm có tầng mặt làm vật liệu hạt vật liệu hạt có trộn hay tưới nhựa đường tầng móng làm loại vật liệu khác nhau, đặt trực tiếp đường lớp đáy móng (theo 22 TCN 211-06) Vt liệu hạt tập hợp hạt rời có kích cỡ từ đến D (D kích cỡ hạt lớn nhất).Trong đó, cường độ liên kết hạt nhỏ nhiều so với cường độ thân hạt cường độ chung lớp vật liệu hạt đặc trưng sức chống cắt trượt lớp; lớp kết cấu vật liệu hạt khơng có tính liền khối Từ khái niệm ta nhận thấy, trõ áo ®êngbê tơng xi mng (BTXM), tất loại mt đường đềuthuộc loại mtđường mềm - Mt s loi mt ng mm thường dùng: + Mặt đường mềm có lớp mặt nhựa; + Mặt đường mềm có lớp mặt vật liệu hạt không gia cố (mặt đường độ); + Mặt đường mềm có lớp mặt nhựa vàlớp móng vật liệu hạt khơng gia cố; + Mặt đường mềm có lớp mặt nhựa vàlớp móng vật liệu hạt gia cố xi măng (mặt đường nửa cứng) -Mặt đường mềm loại mặt đường có khả chống biến dạng khơng lớn, có độ cứng nhỏ (cường độ chịu uốn thấp) -Cấu tạo hồn chỉnh mặt đường mềm gồm có lớp mặt lớp móng, lớp lại gồm nhiều lớp vật liệu (hình 1.1) *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 (như mưa, nắng, nhiệt độ…) -Yêu cầu lớp tầng phải đủ bền suốt thời kỳ sử dụng kết cấu áo đường; phải phẳng; có đủ độ nhám; chống thấm nước; chống biến dạng dẻo nhiệt độ cao; chống nứt; chống bong bật; phải có khả chịu bào mịn tốt khơng sinh bụi -Để đạt yêu cầu sử dụng, tầng mặt mặt đường mềm thường cấu tạo lớp bản: lớp chịu lực chủ yếu; lớp hao mòn lớp bảo vệ + Lớp chịu lực chủ yếu: Có thể 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 cường độ cao, có khả chống trượt định Thông thường hỗn hợp đá - nhựa (bê tông nhựa (BTN), đá trộn nhựa ), đá dăm gia cố xi măng,cấp phối đá dăm (CPDD) hay đá dăm nước chêm chèn lu lèn chặt ... ĐẶNG VĂN THANH BÀI GIẢNG XÂY DỰNG MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ (Dùng cho hệ Đại học ngành Kỹ thuật Cơng trình Xây dựng) TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2017 LỜI NÓI ĐẦU Bài giảng ? ?Xây dựng mặt đường ô tô? ?? xuất nhằm... 100 - - 37,5 95 - 100 100 - 25 - 79 - 90 00 19 58 - 78 67 - 83 90 - 100 9,5 39 - 59 49 - 64 58 - 73 4,75 24 - 39 34 - 54 39 - 59 2,36 15 - 30 25 - 40 30 - 45 0,425 - 19 12 - 24 13 - 27 0,075 -. .. vôi :mặt đường đất gia cố vôi; + Gia cố nhựa :mặt đường bê tông nhựa ,mặt đường đá trộn nhựa ,mặt đường thấm nhập nhựa, mặt đường láng nhựa 1.4 Công tác đầm lèn mặt đường Đầm lèn vật liệu mặt đường