- Thiết bị FRT French Rutting Tester (30000 chu kỳ, 0,7 Mpa,
1. Các phơng pháp thí nghiệm sử dụng trong thiết kế hỗn hợp bêtông nhựa
Mục đích của việc thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa là lựa chọn tỷ lệ phối hợp các loại cốt liệu và nhựa đờng hợp lý để tạo ra bê tông nhựa có các chỉ tiêu kỹ thuật thoả mãn yêu cầu, nhằm tạo nên một kết cấu mặt đờng có đủ cờng độ, ổn định trong quá trình khai thác.
Hỗn hợp bê tông nhựa đợc thiết kế phải thoả mãn 2 yếu tố cơ bản sau:
- Yếu tố về đặc tính thể tích: Bao gồm các chỉ tiêu độ rỗng d, độ rỗng cốt liệu, độ rỗng lấp đầy nhựa của hỗn hợp bê tông nhựa. Các giá trị này phải nằm trong giới hạn quy định đảm bảo lớp bê tông nhựa có khả năng chống biến dạng, chống chảy nhựa dới tác động của tải trọng xe và yếu tố nhiệt độ môi trờng, hạn chế sự xâm nhập của nớc vào hỗn hợp trong quá trình khai thác.
- Yếu tố về đặc tính cơ học : Bao gồm các chỉ tiêu liên quan đến chất lợng cốt liệu và các chỉ tiêu liên quan đến cờng độ của hỗn hợp bê tông nhựa sau khi đầm nén nhằm đảm bảo cho kết cấu lớp bê tông nhựa có đủ cờng độ sau khi xây dựng.
Trên thế giới hiện nay có nhiều phơng pháp thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa, có thể kể đến là:
- Phơng pháp cờng độ của Liên Xô (cũ).
- Phơng pháp Hubbard-Field
- Phơng pháp Hveem.
- Phơng pháp Marshall.
- Phơng pháp Superpave.
Nhìn chung, các phơng pháp này đều dựa trên yếu tố về đặc tính thể tích nêu trên khi thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa. Sự khác nhau chủ yếu là về yếu tố đặc tính cơ học, bao gồm phơng pháp thử, thiết bị thí nghiệm, tiêu chuẩn đánh giá khác nhau nhng nhằm mục đích chung là đa ra một hỗn hợp bê tông nhựa thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật.
a) Theo phơng pháp cờng độ của Liên Xô (cũ)
Theo phơng pháp này, cần phải thực hiện các thí nghiệm sau:
− Thí nghiệm xác định cờng độ chịu nén của mẫu hình trụ ở nhiệt độ 20oC và 50oC.
− Thí nghiệm xác định hệ số ổn định nớc. − Thí nghiệm xác định hệ số ổn định nhiệt.
Theo quy định, bê tông nhựa phải có cờng độ chịu nén, hệ số ổn định nớc, hệ số ổn định nhiệt lớn hơn giá trị yêu cầu.
b) Theo phơng pháp Hveem
Theo phơng pháp này, cần phải thực hiện các thí nghiệm sau: − Thí nghiệm xác định độ ổn định Hveem.
− Thí nghiệm xác định độ trơng nở Hveem.
Theo quy định, bê tông nhựa phải có độ ổn định Hveem lớn hơn giá trị yêu cầu, độ trơng nở Hveem nhỏ hơn giá trị yêu cầu.
Độ ổn định Hveem, độ trơng nở Hveem đợc sử dụng để xác định hàm lợng nhựa tối u trong hỗn hợp bê tông nhựa.
c) Theo phơng pháp Marshall
Theo phơng pháp này, cần phải thực hiện các thí nghiệm sau: − Thí nghiệm xác định độ ổn Marshall.
− Thí nghiệm xác định độ ổn định Marshall còn lại. − Thí nghiệm xác định độ dẻo Marshall.
Theo quy định, bê tông nhựa phải có độ ổn định Marshall, độ ổn định Marshall còn lại lớn hơn giá trị yêu cầu; độ dẻo nằm trong phạm vi cho phép. Độ ổn Marshall, độ ổn định Marshall còn lại, độ dẻo Marshall đợc sử dụng để xác định hàm lợng nhựa tối u trong hỗn hợp bê tông nhựa.
d) Theo phơng pháp Superpave
Phơng pháp thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa theo Superpave bao gồm ba mức độ thiết kế riêng biệt đó là:
- Mức 1: ứng với lợng giao thông thiết kế ESAL ≤ 106 - Mức 2: ứng với lợng giao thông thiết kế 106 ≤ ESAL ≤ 107 - Mức 3: ứng với lợng giao thông thiết kế ESAL >107
Nội dung thiết kế ở mức 1: Bao gồm việc lựa chọn vật liệu và tính toán tỷ lệ phối hợp các loại vật liệu để hỗn hợp sau khi đầm nén thoả mãn các đặc tính thể tích.
Nội dung thiết kế ở mức 2: Sau khi hoàn tất các nội dung đã thực hiện nh ở mức 1, tiến hành các thí nghiệm trên mẫu bê tông nhựa để ớc tính và dự báo khả năng làm việc thực tế của mặt đờng. Các phơng pháp thí nghiệm xác định các đặc tính cơ học của bê tông nhựa cần thực hiện ở mức 2 bao gồm:
− Thí nghiệm cắt tải trọng trùng phục với tỷ lệ ứng suất không đổi. − Thí nghiệm cắt tải trọng trùng phục ở chiều cao không đổi. − Thí nghiệm cắt đơn giản ở chiều cao không đổi.
Nội dung thiết kế ở mức 3: Sau khi hoàn tất các nội dung đã thực hiện nh ở