- ϕ: chu vi xung quanh cọc (chu vi của diện tích kín trong trường hợp cọc thép
d. Trường hợp 4:
3.4.3.2 Chiều dày lớp bao phủ
Theo kết quả thí nghiệm trên, ta cũng cĩ thể thấy rằng, chiều dày lớp bao phủ càng lớn thì khả năng giảm ma sát âm càng cao. Tuy nhiên, vì các lý do kinh tế và điều kiện thi cơng, cũng như trong quá trình lớp phủ làm việc, nên ta cần phải xác định chiều dày đủ để giảm ma sát âm đến một giá trị mong muốn. Khơng phải chiều dày lớp phủ càng lớn thì càng tốt.
Theo ý kiến của M.G. Khare và S.R.Gandhi, thì chiều dày lớp phủ yêu cầu là khoảng 3mm.
Các kết quả đo đạc của Brons et al. (1969) và Bjerrum et al (1969) cho thấy rằng chỉ cần một lớp bittum sơn phủ mỏng cũng làm giảm ma sát âm. Các kết quả thí nghiệm của Bjerrum et al (1969) cho thấy 1 lớp phủ bittum dày 1mm cĩ thể làm giảm 90% độ lớn của lực kéo do ma sát âm so với cọc khơng phủ sơn.
Một vấn đề nửa cĩ liên quan đến chiều dày lớp phủ là làm sao để đảm bảo lớp phủ trong quá trình lưu trữ và tránh bị bĩc trĩc trong quá trình hạ cọc vào nền cơng trình, đặc biệt là khi cọc xuyên qua tầng cĩ kết cấu sỏi sạn dạng hạt thơ. Theo kinh nghiệm của Fellenius, thì chiều dày lớp đất hạt thơ chỉ cần vài mét là đủ gây ra nguy cơ mất hiệu quả của lớp phủ bittum rất lớn. Đã từng cĩ ý kiến cho rằng, lớp phủ bittum càng mỏng thì càng dễ bị trầy trong quá trình hạ cọc. Trong một bài tốn cụ thể được đưa ra của các tác giả Alphonus, I.M.Claessen và Endre Horvat (1974), chiều dày lớp phủ được đề nghị lên đến 1cm. Tuy nhiên, theo quan điểm của Fellenius (1975), chiều dày 10mm là khơng thực tế, nĩ quá dày, khơng chỉ khơng hiệu quả về kinh tế mà cịn gây khĩ khăn trong quá trình thi cơng cũng như quá trình bảo dưỡng. Hơn nữa, Fellenius cũng khơng đồng ý với ý kiến với các tác giả trên, vì theo ơng, khả năng bị cào rách lớp phủ càng lớn nếu lớp phủ càng dày. Các bài báo của Bjerrum et al, cũng đưa ra ý kiến rằng các cọc được hạ xuyên qua lớp đất hạt thơ cũng bị cào rách lớp phủ dù cho lớp phủ đủ dày.
Nhiều kinh nghiệm được đúc kết từ thí nghiệm trong phịng và hiện trường đã cho thấy rằng, ngoại trừ đảm bảo khối lượng bittum cần tối thiểu, một lớp sơn phủ mỏng khoảng 1mm đến 2mm với các loại bittum mềm, mác từ 60/70 trở lên là phù hợp bởi nĩ hạn chế chảy mềm trong quá trình lưu trữ và sự bĩc tách trong quá trình hạ cọc.
Hơn nữa, theo nhìn nhận của Fellenius, khơng cần phải địi hỏi ma sát âm phải bị loại trừ khoảng 90%, hay nghĩa là chỉ cần đạt khoảng 80%. Do đĩ, chỉ cần loại bittum thơng thường cĩ bán trên thị trường cũng đủ thích hợp. Fellenius đề nghị nên sử dụng bittum cĩ độ kim lún 85/100, theo hệ thống phân loại của American Society for Testing and Material (ASTM) D-946, theo chiều dày lớp phủ từ 1mm đến 2mm.
Đồng thời, theo ý kiến của Fellenius, thì tốc độ lún, hay biến dạng cắt thực tế ngồi hiện trường rất nhỏ so với tốc độ thí nghiệm trong phịng. Theo kết quả thí
nghiệm cắt mà Fellenius từng thực hiện với mẫu đất sét trên bề mặt bê tơng cĩ phủ bittum mác 120, ứng suất cắt gia tăng khi tốc độ biến dạng tăng. Do đĩ, cĩ thể nhìn nhận rằng, ứng suất cắt của bề mặt tiếp xúc giữa cọc và đất thực tế trong nền sẽ nhỏ hơn rất nhiều so với kết quả thí nghiệm trong phịng. Như vậy, chiều dày địi hỏi thực tế của lớp phủ bittum cũng sẽ nhỏ hơn so với các kết quả thí nghiệm.
3.4.3.3 Thi cơng lớp phủ bittum
Theo như kiến nghị của Fellenius cùng nhiều tác giả khác, loại bittum thích hợp sử dụng cĩ mác từ 85/100 theo ASTM D-946.
Loại bittum này cĩ thể sơn hoặc trét lên mặt ngồi của cọc ( thi cơng tại cơng trường hoặc tại nơi sản xuất cọc) sau khi được đun nĩng đến trạng thái hĩa lỏng khoảng 1750C.
Trong trường hợp cọc đúc sẳn, cần thiết phải đảm bảo độ dính của lớp phủ bittum với bề mặt cọc. Phương pháp rẻ nhất là hịa tan bittum với dung mơi thơng thường (dầu hỏa, xăng…) đến khi hĩa lỏng rồi sơn lên bề mặt cọc.
Trong điều kiện khí hậu lạnh, việc thi cơng và sử dụng bittum nĩng là rất khĩ khăn và gía thành cao. Do đĩ, trong trường hợp này, cần phải pha bittum với một loại dung mơi nhằm làm mềm bittum sao cho nhiệt độ đun sơi chỉ khoảng 750C là đủ. Tuy nhiên, bittum lỏng phải cĩ khả năng đơng cứng nhanh như đặc tính gốc của nĩ, nhằm đảm bảo lớp phủ ổn định trên bề mặt cọc trong quá trình sử dụng. Loại bittum như vậy trên thị trường gọi là « RC, cut – back bittum « hay cịn gọi là nhũ tương phân tách nhanh.
3.4.3.4 Nhược điểm của lớp sơn phủ bittum
Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là ma sát dương khơng thể phục hồi trong vùng cĩ sơn phủ lớp bittum khi xét về lâu dài (sau khi chấm dứt quá trình ma sát âm).
Theo kinh nghiệm của các tác giả Fellenius, Braiud, và nhiều tác giả khác, thì giá thành các cọc cĩ sơn phủ bittum lớn hơn các cọc khơng sơn phủ bittum dao động khoảng 10% - 20%. Khoảng chênh lệch giá thành khơng phải là nhỏ. Do đĩ, trong mỗi trường hợp thiết kế, cần thiết phải tiến hành nghiên cứu các biện pháp giảm ma sát âm
đến một mức độ cho phép, bao gồm cả sự so sánh giá thành của các phương án khác nhau.
CHƯƠNG IV
