1.3.2. Hƣ h ng trên bề mặt 1.3.2.1. Rạn chân chim:
Nguyên nhân:
- Thiếu sót trong thi công (mất nƣớc quá nhanh trong thời gian ninh kết của bê tông do khâu bảo dƣỡng bêtông ban đầu kém).
- Hiệu ứng nhiệt (nóng lạnh đột ngột).
1.3.2.2. Sự bào mịn:
Ngun nhân:
- Thiếu sót trong thi công (thành phần hạt, độ thừa vữa), chất lƣợng bề mặt kém.
- Lão hóa bề mặt.
Ta có thể thấy các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng xây dựng mặt đƣờng bê tông xi măng bao gồm: cả yếu tố tự nhiên và yếu tố nhân tạo; các yếu tố chủ quan và khách quan. Tất cả các yếu tố đó đều có tác động ảnh hƣởng đến chất lƣợng trong quá trình xây dựng và khai thác mặt đƣờng bê tông xi măng.
Dƣới đây, ta phân chia và lần lƣợt xem xét ảnh hƣởng của một số yếu tố quan trọng, có ảnh hƣởng đến chất lƣợng xây dựng mặt đƣờng bê tông xi măng. Với lƣu ý là do nhiệm vụ đặt ra của luận văn nên trong phần dƣới đây không xét ảnh hƣởng của các yếu tố tác động đến chất lƣợng của mặt đƣờng bê tơng xi măng trong q trình khai thác.
1.3.2.3. Sự t n tại của l thuyết tính tốn
Lý thuyết tính tốn khơng phản ánh tuyệt đối đƣợc các tính chất làm việc của tấm bê tơng xi măng trên móng và nền đất, đặc biệt là:
Móng và nền đất khơng phải là những vật liệu tuyệt đối đàn hồi. Trong quá trình làm việc dƣới tác dụng của tải trọng trong móng của nền đất ln ln phát sinh biến dạng dƣ. Dƣới tác dụng trùng phục của tải trọng giá trị tích lũy biến dạng dƣ trong móng của nền đất ngày càng lớn. Vấn đề trên có đƣợc xét đến trong thiết kế bằng hệ số thực nghiệm và cũng chỉ là gần đúng.
Trong lý thuyết tính tốn, tấm bê tơng xi măng mặt đƣờng đƣợc xem là có liên kết hai chiều với móng và nền nhƣng trong thực tế liên kết hai chiều đó khơng tồn tại.
Liên kết giữa các tấm bê tông xi măng bằng các thanh truyền lực và việc
mơ hình hóa liên kết đó trong tính tốn là vơ cùng khó khăn.
Tính tốn chính xác ứng suất nhiệt trong tấm btxm cũng không phản ánh
đƣợc đầy đủ ảnh hƣởng của nhiệt độ trong quá trình khai thác mặt đƣờng. Yếu tố thi cơng xây dựng khơng chính xác cũng nhƣ tác động của các yếu tố tự nhiên khác ngồi vấn đề nhiệt độ, cũng khơng xét đƣợc đầy đủ trong tính tốn và thiết kế.
Ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên trong thiết kế và thi công xây dựng Tác động của nguồn ẩm:
Các nguồn ẩm (nƣớc mƣa, nƣớc mặt đọng xung quanh, nƣớc mao dẫn…) có thể ảnh hƣởng đáng kể đến chất lƣợng xây dựng mặt đƣờng bê tông xi măng theo các dạng thức sau đây:
- Nƣớc mƣa khơng thốt kịp trên mặt đƣờng sẽ làm giảm hệ số bám
dẫn đến việc chạy xe kém an toàn và lái xe buộc phải giảm tốc độ khi mƣa và sau mƣa. Tác động này đặc biệt quan trọng đối với mặt đƣờng sân bay vì khi máy bay hạ cánh hay hãm phanh trong trƣờng hợp việc cất cánh bị gián đoạn vì lí do kỹ thuật thƣờng địi hỏi mặt đƣờng bê tơng xi măng phải có độ nhám cao.
Hệ số bám của mặt đƣờng trong trƣờng hợp tƣới nƣớc ƣớt phải đạt 45
, 0
đối với đƣờng cao tốc cấp 60, 80 và 0,5 đối với đƣờng cao tốc 100, 120. Đối với mặt đƣờng sân bay yêu cầu phải có 0,65 trong điều kiện mặt đƣờng có màng nƣớc dày 1mm.
Các nguồn ẩm xâm nhập vào móng, vào lớp đáy mặt đƣờng, vào khu vực tác dụng của nền đƣờng (khu vực tác dụng của nền đƣờng là khu vực nền đất dƣới mặt đƣờng tham gia chịu tải trọng tĩnh và động do tải trọng ô tô hoặc máy bay truyền xuống; đối với đƣờng ô tô khu vực này thƣờng sâu từ 1,5 1,8m kể từ bề mặt mặt đƣờng; cịn với sân bay thì khu vực này có thể tới 2 – 6m tùy thuộc vào tải trọng bánh máy bay).
Sự xâm nhập của các nguồn ẩm nói trên có thể gây ra các tác hại sau: Nƣớc mƣa thấm qua các khe nối trở thành nƣớc tự do, tích tụ lại giữa mặt đƣờng và móng hoặc tồn tại trong các lỗ rỗng của vật liệu hoặc thấm qua móng tích tụ giữa đáy móng với nền đất sẽ tạo điều kiện tích lũy biến dạng dƣ dƣới tác dụng của tải trọng trùng phục, tạo điều kiện gây xói mịn cục bộ, xói trơi các vật liệu nhỏ dƣới tác dụng của tải trọng động và tác động ép đẩy nƣớc dƣới đáy tấm mỗi khi tấm bị uốn vồng lên hoặc uốn vồng xuống, dẫn đến việc
phá hoại mặt đƣờng bê tông xi măng ở các cạnh và góc tấm làm giảm độ bằng phẳng của mặt đƣờng.
Đây là một vấn đề đặc thù mà mặt đƣờng bê tông xi măng luôn luôn gặp phải vì dù loại mặt đƣờng bê tơng xi măng nào thì ít nhất cũng phải có khe ngƣờng thi cơng và tại đó nƣớc ln có khả năng xâm nhập xuống phía dƣới, nhất là đối với mặt đƣờng sân bay rộng, điều kiện thoát nƣớc bề mặt gặp khó khăn hơn so với đƣờng ơ tơ. Do vậy, đối với mặt đƣờng bê tông xi măng, ở các nƣớc đều rất coi trọng vấn đề thốt nƣớc dƣới đáy móng hoặc sử dụng lớp móng ổn định tốt với nƣớc để hạn chế tác dụng xấu của nƣớc xâm nhập qua khe nối.
Các nguồn ẩm xâm nhập vào khu vực tác dụng của nền đƣờng sẽ làm suy giảm cƣờng độ và khả năng chống biến dạng của nền đất dƣới móng mặt đƣờng tƣơng tự đối với các kết cấu mặt đƣờng không phải bê tông xi măng.
Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ở Việt Nam, diễn biến ẩm trong đất nền vừa phụ thuộc vào sự có mặt của các nguồn ẩm tại chỗ nhƣng đồng thời cũng phụ thuộc vào các giải pháp kỹ thuật hạn chế tác dụng bất lợi của các nguồn ẩm. Do vậy, tuy về mùa mƣa có các nguồn ẩm khá dồi dào nhƣng nếu áp dụng các giải pháp đủ hạn chế đƣợc tác hại của chúng thì thực tế nhƣ các kết quả nghiên cứu cho thấy: thời kì bất lợi nhất về trạng thái ẩm có thể khơng xảy ra hoặc thƣờng chỉ có thế xảy ra với những kết cấu nền đƣờng mặt đƣờng cấp thấp (khơng có các giải pháp hạn chế tác dụng của các nguồn ẩm).
Tác động của các yếu tố biến đổi nhiệt độ:
Sự thay đổi nhiệt độ khơng khí và trên bề mặt trái đất phụ thuộc vào trạng thái cân bằng nhiệt của từng địa phƣơng theo mùa trong năm và theo ngày đêm, gọi là chu trình nhiệt năm và chu trình nhiệt ngày đêm, đặc trƣng cơ bản của nó là biên độ dao động nhiệt, có nghĩa là hiệu giữa nhiệt độ trung
bình giờ nóng nhất và lạnh nhất hoặc tháng nóng nhất và tháng lạnh nhất trong năm.
Ở từng khu vực, sự thay đổi nhiệt độ theo ngày đêm và theo mùa mang đặc trƣng tƣơng đối ổn định. Nhiệt độ khơng khí cao nhất trong vịng ngày đêm thƣờng là cao khoảng 1214giờ, còn nhiệt độ thấp nhất lúc 45giờ sáng hàng ngày.
a. Sự biến đổi nhiệt độ đều:
Sự biến đổi nhiệt độ đều trong tấm bê tông xi măng thƣờng xảy ra thiên về sự biến đổi nhiệt độ theo mùa, làm nhiệt độ bê tông xi măng tăng hoặc giảm và nếu mặt đƣờng bê tơng xi măng hồn tồn khơng co giãn đƣợc thì trong bê tông xi măng sẽ phát sinh ứng suất nén (khi bêtông dãn về mùa nóng) hoặc ứng suất kéo (khi bêtơng co về mùa lạnh) rất lớn:
1 . . bd bt t E (1.1)
trong đó: Ebt – mô đun đàn hồi của bê tông xi măng; - hệ số nở nhiệt của Bê tông;
- hệ số poisson của Bê tông; tbd - nhiệt độ biến đổi theo mùa.
Trên thực tế, do buộc phải có các khe ngừng thi cơng (sau 1 ca hoặc 1 ngày thi công) nên mặt đƣờng bê tơng xi măng khơng hồn tồn bị hạn chế co giãn nhƣng trong cả khi có bố trí thêm khe co giãn (hoặc để mặt đƣờng tự nứt tạo ra các khe) thì mặt đƣờng bê tơng xi măng vẫn bị hạn chế co giãn do luôn tồn tại lực tiếp xúc giữa đáy tấm và lớp móng phía dƣới (kể cả khi áp dụng giải pháp giảm ma sát nhƣ bố trí cách ly bằng giấy dầu quét bitum hoặc rải vật liệu hạt trộn nhựa). Lực tiếp xúc này chỉ tác dụng dƣới đáy tấm nên tấm sẽ chịu kéo nén lệch tâm khi mặt đƣờng bê tông xi măng bị co về mùa đông và
nén lệch tâm khi giãn về mùa hè (với ứng suất lớn nhất xuất hiện ở đáy mặt đƣờng).
Với bê tông xi măng thƣờng ngƣời ta sẽ quan tâm đến trƣờng hợp phát sinh ứng suất kéo lệch tâm đƣợc tính tốn theo sơ đồ ở hình 1.13.
L
L/2
L = LßT
Ðo co ngan do nhiet do
Khe co Khe co
L
L
S + b Smax Luc tiep xuc
Su thay doi luc tiep xuc theo chieu dai tam a)
b)