- Thiết bị FRT French Rutting Tester (30000 chu kỳ, 0,7 Mpa,
3.1.2Thiết kế hàm lợng nhựa trong hỗn hợp:
2. Các phơng pháp thí nghiệm sử dụng trong thiết kế kết cấu mặt đờng bê tông nhựa
3.1.2Thiết kế hàm lợng nhựa trong hỗn hợp:
Việc xác định lợng nhựa tiêu chuẩn cho hỗn hợp bê tông nhựa để đạt đợc những chỉ tiêu cơ lý tốt nhất là vấn đề rất quan trọng, bởi vì:
- Nếu thừa nhựa sẽ làm giảm cờng độ, giảm khả năng chống trợt của mặt đ- ờng bê tông nhựa, dễ làm xuất hiện các biến dạng trợt, lợn sóng, lún, chảy nhựa trên mặt đờng khi nhiệt độ tăng cao.
- Nhng thiếu nhựa cũng làm giảm cờng độ của hỗn hợp, giảm khả năng ổn định với nớc và giảm tính chịu ăn mòn của mặt đờng bê tông nhựa.
Có nhiều lý thuyết làm cơ sở cho việc chọn lợng nhựa tiêu chuẩn, nhng có thể qui làm hai phơng pháp:
a) Định hàm lợng nhựa tiêu chuẩn trên cở sở lý thuyết độ rỗng của hỗn hợp. b) Định hàm lợng nhựa tiêu chuẩn trên cơ sở lý thuyết bề mặt của các cốt liệu trong hỗn hợp.
Theo phơng pháp (a) thì hàm lợng nhựa tối u đợc xác định dựa vào độ rỗng thực tế của cốt liệu khoáng trong các mẫu đợc chế bị tại phòng thí nghiệm và dựa vào tiêu chuẩn độ rỗng còn d của bê tông nhựa đợc quy định trong quy trình.
Còn theo phơng pháp (b) thì cho rằng khi trộn vật liệu khoáng với nhựa, các hạt khoáng vật đều phải đợc bọc một màng nhựa mỏng. Nếu biết đợc tổng diện tích các hạt vật liệu khoáng trong hỗn hợp và chọn đợc bề dày của màng mỏng nhựa một cách thích hợp (tùy theo điều kiện xe chạy và khí hậu) thì có thể xác định đợc hàm lợng nhựa tốt nhất của hỗn hợp bê tông nhựa.
Phơng pháp (a) thì đơn giản hơn nhng có chỗ còn cha hợp lý vì độ rỗng của hỗn hợp không phải là cố định mà thay đổi nhiều tùy theo mật độ đầm lèn và hàm lợng bột khoáng trong hỗn hợp. Mặt khác khi hỗn hợp chứa nhiều bột khoáng thì độ rỗng của cốt liệu khoáng vật sẽ giảm xuống và theo lý thuyết này thì chỉ cần một lợng nhựa ít để đủ lấp các lỗ rỗng đến mức quy định, nhng sẽ xảy ra hiện tợng nhựa không đủ để bọc ngoài mặt tất cả lợng bột khoáng và cốt liệu khoáng vật khác; hỗn hợp sẽ không đủ nhựa. Vì vậy còn phải quy định thêm tỷ số của lợng nhựa bitum đối với lợng bột khoáng.
1. Phơng pháp (a) đợc Nga, Việt Nam (trớc đây) và một số nớc áp dụng. Theo phơng pháp này hàm lợng bitum (B) trong hỗn hợp bê tông nhựa đợc tính theo công thức sau: ( o ) r rq B o V V B γ ρ − = với o 1 o 100 r o V ρ γ = − ữ trong đó: o r
V - độ rỗng của cốt liệu khoáng vật trong mẫu bê tông nhựa đã đợc chế bị, tính bằng % thể tích
Vrq - độ rỗng còn d quy định theo tiêu chuẩn của bê tông nhựa, ở nhiệt độ 20oC, % thể tích
ρo – khối lợng thể tích (độ chặt) của cốt liệu khoáng vật trong mẫu bê tông nhựa; g/cm3.
γB – tỷ trọng của bitum ở 20oC; g/cm3
γ0 – tỷ trọng của cốt liệu khoáng vật trong bê tông nhựa; g/cm3
với a o o o B q q q ρ ρ = + và 1 2 3 1 2 3 100 ... o n n q q q q γ γ γ γ γ = + + + + trong đó:
qo – hàm lợng của cốt liệu khoáng vật trong mẫu bê tông nhựa (không có bitum), % theo khối lợng – lấy bằng 100%.
qB – hàm lợng bitum trong bê tông nhựa, % khối lợng
q1, q2, q3,...,qn – hàm lợng của từng loại cốt liệu trong mẫu bê tông nhựa, % khối lợng của cốt liệu khoáng vật.
γ1, γ2, γ3,..., γn – tỷ trọng của từng loại cốt liệu khoáng vật trong mẫu bê tông nhựa (đá dăm, cuội xay, cát, bột khoáng), g/cm3.
với 1 2 o N a g g g γ ρ = − trong đó:
go – khối lợng của mẫu bê tông nhựa cân trong không khí, g γN – tỷ trọng của nớc, 1g/cm3;
g1 – khối lợng của mẫu bê tông nhựa đợc giữ trong nớc 30 phút sau đó đem cân trong không khí, g
g2 – khối lợng của mẫu bê tông nhựa (nói trên) cân trong nớc, g
Sau khi tính đợc hàm lợng bitum theo công thức , chuẩn bị chế tạo một mẻ hỗn hợp bê tông nhựa để kiểm tra, từ đó chế bị 3 mẫu rồi xác định độ rỗng còn d thực tế của chúng theo công thức
1 a 100r r a V ρ γ = − ữ trong đó:
ρa – khối lợng thể tích (độ chặt) của mẫu bê tông nhựa, g/cm3, xác định theo công thức
γa – tỷ trọng của bê tông nhựa g/cm3 xác định theo công thức hoặc theo phơng pháp dùng bình đo tỷ trọng.
o Ba a o B o B q q q q γ γ γ + = +
với qo, qB, γ0, γB – ký hiệu nh các công thức từ đến
Nếu độ rỗng còn d thực tế Vr này phù hợp với giới hạn độ rỗng còn d quy định cho loại bê tông nhựa tơng ứng, thì chuẩn bị một mẻ hỗn hợp bê tông nhựa nữa với cốt liệu và hàm lợng nhựa nh mẻ kiểm tra ở trên, để chế bị các mẫu đủ thí nghiệm xác định tất cả các chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa.
Trờng hợp độ rỗng còn d thực tế Vr của 3 mẫu chế tạo từ mẻ kiểm tra không phù hợp với độ rỗng còn d quy định Vrq thì lai phải tính lại lợng nhựa B theo công thức , trong đó độ rỗng của cốt liệu khoáng vật o (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
r
hỗn hợp kiểm tra, và sau đó lại chuẩn bị một mẻ nữa để chế bị các mẫu, xác định các chỉ tiêu cơ lý...
Trờng hợp với hàm lợng bitum B đã tính thỏa mãn đợc quy định về độ rỗng còn d Vr, nhng một vài chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa lại không đạt theo tiêu chuẩn quy định, thì lúc đó phải thay đổi thành phần cấp phối (tỷ lệ các cỡ hạt) của cốt liệu khoáng vật (chỉ cần thay đổi hàm lợng bột khoáng trong phạm vi quy định); rồi tính toán lại hàm lợng nhựa cần theo .
Thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa xem nh kết thúc khi đã chọn đợc cấp phối hỗn hợp và hàm lợng nhựa đảm bảo cho độ rỗng của cốt liệu khoáng vật o
r
V , độ rỗng còn d Vr nằm trong phạm vi cho phép và tất cả các chỉ tiêu cơ lý khác thỏa mãn với các tiêu chuẩn quy định.
Hình 3.1 Đồ thị chọn hàm lợng nhựa thích hợp cho bê tông nhựa
2. Hàm lợng bitum B tính theo phơng pháp (b) đợc xác định theo công thức của Viện thí nghiệm cầu đờng Pháp:
5 .