Việc đúc các mẫu CPĐD GCXM 4% được thực hiện tương tự như thí nghiệm đầm nén, tức là đầm nén thành 5 lớp và mỗi lớp 56 chày đầm. Sau khi đầm đến lớp cuối cùng thì tháo phần trên của cối và làm phẳng mặt các mẫu như khi thí nghiệm đần nén.
3.1.2.5. Bảo dưỡng các mẫu CPĐD GCXM 4%
Sau khi đúc xong, các khn mẫu CPĐD GCXM được phủ kín mặt bằng giẻ ẩm chống bay hơi trong khoảng 18-24 h, sau đó tháo các mẫu và bảo dưỡng trong 7 ngày đầu, các mẫu CPĐD GCXM được phủ kín bằng 2 lớp vải bao tải ẩm và định kì tưới nước để đảm bảo mẫu luôn ẩm ướt; trong 7 ngày tiếp theo, các mẫu ngâm trong nước.
Hình 3. 3. Bảo dưỡng các mẫu CPĐD GCXM 4% trong phịng thí nghiệm
3.1.3. Thí nghıệm xác định cường độ nén và cường độ ép chẻ của các mẫuCPĐD GCXM khơng chứa hạt q cỡ trong phịng thí nghiệm CPĐD GCXM khơng chứa hạt q cỡ trong phịng thí nghiệm
Thí nghiệm xác định cường độ nén của các mẫu trụ CPĐD GCXM thực hiện theo TCVN 8858-2011 [2], tốc độ gia tải khi nén là 6 ± 1 KPa/s.
Trước khi thí nghiệm nén, các mẫu CPĐD GCXM được capping bề mặt để đảm bảo độ bằng phẳng hạn chế sai số trong q trình thí nghiệm. Cường độ nén của từng mẫu được tính theo cơng thức:
Rn = k FP (MPa) (3.2)
Trong đó:
Rn là cường độ nén của viên mẫu (MPa);
k: Hệ số tính đổi cường độ nén từ các mẫu trụ đường kính 15,2 m, cao 11,7 m về mẫu lập phương 150x150x150 cm; k = 0,96.
Thí nghiệm xác định cường độ ép chẻ của các mẫu trụ CPĐD GCXM tiến hành theo TCVN 8862-2011 [9]. Tốc độ tăng tải để ứng suất kéo khi ép chẻ tăng đều trong khoảng từ 0,10- 0,70 MPa/ph tỷ lệ thuận với cường độ mẫu thử, sao cho thời gian phá huỷ viên mẫu không nhỏ hơn 30 s. Cường độ ép chẻ của viên mẫu được xác định theo công thức: R = ec .H.D P 2 (MPa) (3.3) Trong đó:
Rec là cường độ ép chẻ của viên mẫu (MPa); P là tải trọng khi phá hủy mẫu hình trụ (N);
H là chiều cao của mẫu hình trụ (chiều dài đường sinh) (mm); D là đường kính đáy mẫu hình trụ (mm); π lấy bằng 3,1416.
Thí nghiệm cường độ nén (R ) và cường độ ép chẻ (R ) các mẫu CPĐD GCXMn ec được thực hiện tại phịng Thí nghiệm LAS – XD73 – Trung tâm Kỹ thuật Đường bộ 3 –
Cục Đường bộ III.
Kết quả thí nghiệm chi tiết cường độ nén và cường độ ép chẻ được ghi ở phụ lục I. Cường độ nén trung bình (R ) và cường độ ép chẻ trung bình (R ) là giá trị cườngntb ectb độ trung bình của 6 mẫu thử. Kết quả thí nghiệm cường độ nén và cường độ ép chẻ được ghi ở Bảng 3.3 và thể hiện trong Hình 3.4.
Bảng 3. 3. Kết quả thí nghiệm cường độ nén và cường độ ép chẻ của các mẫu CPĐD GCXM không chứa hạt quá cỡ
Kí hiệu
hỗn hợp Tuổi mẫu Rectb (MPa) Rntb
(MPa)
Hình 3. 4. Thí nghiệm xác định cường độ nén và cường độ ép chẻ của các mẫu
CPĐD GCXM 4% (0QC) đúc trong phịng thí nghiệm
3.1.4. So sánh với yêu cầu về cường độ của cấp phối gia cố xi măng dùng trong
xây dựng móng mặt đường ô tô
Theo [1, 2] và 22 TCN 211:2006 [10], cường độ nén và cường độ ép chẻ yêu cầu của CPĐD GCXM dùng để xây dựng các loại móng mặt đường ô tô được qui định như trong Bảng 3.5.
Bảng 3. 4. So sánh với yêu cầu về cường độ của lớp móng CPĐD GCXM dùng trong
xây dựng móng mặt đường ơ tơ
Vị trí lớp móng CPĐD GCXM Cường độ yêu cầu (MPa) Rn7 Rn14 [1, 2, 10] Rech7 Rech14 [1, 2, 10] Lớp móng của mặt đường bê tơng xi
măng. - 4,0 - 0,45
Lớp móng trên của mặt đường bê tơng
nhựa cấp cao có sử dụng lớp SAMI. - 4,0 - 0,45 Lớp móng trên của mặt đường bê tơng
nhựa cấp cao không sử dụng lớp SAMI. - 3,5 - 0,40 Lớp móng trên trong các trường hợp
khác - 3,0 - 0,35
0QC 6,76Rn7 Rn14 8,22 Rech70,49 Rech14 0,61 So sánh với các qui định trong Bảng 3.5 cho thấy rằng CPĐD GCXM 4% có các đặc trưng cường độ thỏa mãn các yêu cầu qui định đối với các lớp móng trong kết cấu mặt đường.
Kết quả trên cũng cho thấy cường độ nén và ép chẻ của CPĐD GCXM 4% ở 7 ngày bảo dưỡng ẩm liên tục là 6,76 MPa và 0,49 MPa, thỏa yêu cầu qui định về cường độ nén và ép chẻ tối thiểu ở 14 ngày là 4,0 MPa và 0,45 MPa [1, 2, 10]. Như vậy khi thi cơng lớp móng CPĐD GCXM 4%, có thể chỉ cần bảo dưỡng ẩm liên tục trong thời gian 7 ngày là đảm bảo yêu cầu.
3.2. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƯỜNG ĐỘ CỦA CÁCMẪU CẤP PHỐI ĐÁ DĂM GIA CỐ XI MĂNG CHỨA CÁC HÀM LƯỢNG MẪU CẤP PHỐI ĐÁ DĂM GIA CỐ XI MĂNG CHỨA CÁC HÀM LƯỢNG HẠT QUÁ CỠ KHÁC NHAU THI CƠNG NGỒI HIỆN TRƯỜNG
3.2.1. Lựa chọn các hàm lượng hạt quá cỡ trong các hỗn hợp CPĐD GCXM
Thành phần hạt yêu cầu của CPĐD loại I, Dmax = 25 mm được qui định trong Bảng 2.2. Ta thấy trong Bảng 2.2 hàm lượng hạt lọt sàng 19,0 mm qui định từ 67-83%, tức là hàm lượng hạt trên sàng 19,0 mm (hạt quá cỡ) dao động từ 17-33%. Trong nghiên cứu này, chọn 3 hàm lượng hạt quá cỡ (QC) nằm trong khoảng 17-33% phù hợp với qui định theo các tiêu chuẩn hiện hành [1, 2] là 18%, 25% và 32% để thi cơng ngồi hiện trường.
3.2.2. Công tác chuẩn bị mặt bằng và vật liệu thi cơng ngồi hiện trường
Mặt bằng hiện trường thi công được chuẩn bị với chiều dài 3,6 m và chiều rộng 1,5 m. Kết cấu phần móng gồm:
1. Nền đường đầm chặt k ≥ 0,98;
2. Cấp phối thiên nhiên (CPTN) loại A, dày 18 cm, độ chặt k ≥ 0,98. Các chỉ tiêu cơ, lý và thành phần hạt của CPTN loại A phù hợp với TCVN 8857:2011 [11] và được trình bày trong Bảng 3.6 và Bảng 3.7.
Bảng 3. 5. Thành phần hạt của CPTN loại A Kích thước lỗ sàng (mm) Kết quả thí nghiệm, lượng lọt sàng (%) Lượng lọt sàng theo TCVN 8857:2011 Min Max 50,0 100.00 100 100 25,0 64,77 - - 9,5 51,75 30 65 4,75 42,67 25 55 2,0 32,46 15 40 0,425 16,42 8 20 0,075 6,84 2 8
Bảng 3. 6. Các chỉ tiêu cơ, lý của CPTN loại A
TT Chỉ tiêu kỹ thuật Đơn
vị
Kết quả thí nghiệm
TCVN 8857:2011 1 Độ hao mịn Losangeles của cốt liệu L.A % 26,70 ≤ 35 2 CBR tại độ chặt K98, ngâm nước 96 giờ % 36,80 ≥ 30
3 Giới hạn chảy % 27,84 ≤ 32
4 Chỉ số dẻo % 5,36 ≤ 6
7 Độ ẩm tối ưu, W 0 % 9,86 -
8 Dung trong khô lớn nhất, γkmax g/cm3 2,0 - 3. CPĐD GCXM 4%, Dmax = 25 mm, dày 16 cm, độ chặt k ≥ 1,0.
Riêng phần móng CPĐD GCXM 4% được chia làm 3 phần bằng nhau với kích thước 1,2x1,5 m tương ứng với 3 loại hỗn hợp CPĐD GCXM 4% có hàm lượng hạt quá cỡ tương ứng là 18% (18QC), 25% (25QC) và 32% (32QC). Sau khi thay đổi hàm lượng hạt QC trong các hỗn hợp, tỉ lệ phần trăm của các cỡ hạt trong các hỗn hợp cũng bị thay đổi và được xác định lại như Bảng 3.8.
Bảng 3. 7. Thành phần hạt của các hỗn hợp CPĐD GCXM 4% chứa các hàm lượng hạt qúa cỡ Kí hiệu hỗn hợp Thành phần hạt Cỡ sàng (mm) 37,5 25,0 19,0 9,50 4,75 2,36 0,425 0,075 18HL Lượng lọt sàng (%) 100 90,00 82,00 59,77 42,67 30,80 17,16 6,67 25HL Lượng lọt sàng (%) 100 88,84 75,00 54,67 39,03 28,17 15,70 6,10 32HL Lượng lọt sàng (%) 100 85,72 68,00 49,57 35,38 25,54 14,23 5,53 Lượng lọt sàng theo [1, 4] 100 79-90 67-83 49-64 34-54 25-40 12-24 2-12 Ba hỗn hợp chứa hạt quá cỡ 18QC, 25QC và 32QC được chuẩn bị. Lượng xi măng trong mỗi hỗn hợp là 4% khối lượng của CPĐD khô. Độ ẩm của các hỗn hợp W =0 5,38%. Trình tự để phối hợp các hỗn hợp như sau: (1) xác định độ ẩm của nhóm hạt tiêu chuẩn, nhóm hạt quá cỡ đã chuẩn bị ở mục 3.1.2.1 và độ ẩm của xi măng; (2) phối hợp các hỗn hợp theo tỉ lệ của hạt tiêu chuẩn và hạt q cỡ theo khối lượng khơ; (3) Tính tốn lượng xi măng bằng 4% khối lượng hỗn hợp CPĐD khơ; (4) Tính tốn độ ẩm thực tế của các hỗn hợp sau khi phối hợp; (5) Tính tốn lượng nước bổ sung thêm vào các hỗn hợp để đạt được độ ẩm tối ưu W ; và (6) trộn các hỗn hợp CPĐD GCXM.0 Tỉ lệ các hỗn hợp cho 100 kg CPĐD khô và dung trọng khô lớn nhất của các hỗn hợp chứa hạt quá cỡ được thể hiện trong Bảng 3.9.
Bảng 3. 8. Tỉ lệ hỗn hợp cho 100 kg CPĐD khơ chứa các hàm lượng hạt q cỡ
Kí hiệu hỗn hợp Hạt tiêu chuẩn khơ (kg) Hạt q cỡ khơ (kg) CPĐD khơ (kg) XM (kg) N (lít) Tỉ lệ N/XM W0 (%) max (g/cm )3 18QC 82 18 100 4,0 5,6 1,4 5,38 2,335 25QC 75 25 100 4,0 5,6 1,4 5,38 2,363 32QC 68 32 100 4,0 5,6 1,4 5,38 2,392
Sau khi có kết quả độ ẩm tối ưu W và dung trọng khô lớn nhất 0 kmax của thành phần hạt tiêu chuẩn, tiến hành hiệu chỉnh xác định dung trọng khô lớn nhất hiệu chỉnh kmaxhc khi kể đến các hạt quá cỡ trên sàng 19 mm theo công thức:
tc n m qc max k n m max k hc max k P G P G 100 (3.4) Trong đó:
γkmaxhc là khối lượng thể tích khơ lớn nhất đã hiệu chỉnh xét đến ảnh hưởng của các hàm lượng hạt QC trên sàng 19 mm (g/cm3);
Ptc, P là phần trăm hạt tiêu chuẩn và hạt quá cỡ trong hỗn hợp (%);qc
γkmax là khối lượng thể tích khơ lớn nhất theo kết quả đầm nén tiêu chuẩn trong phòng (g/cm3);
Gm là tỷ trọng khối của hạt quá cỡ, G = 2,72 (g/cmm 3); γn là khối lượng thể tích của nước, g/cm ; lấy γ = 1,0 (g/cm3
n 3);
Kết quả tính tốn dung trọng khơ lớn nhất hiệu chỉnh kmaxhc kể đến ảnh hưởng của các hàm lượng hạt quá cỡ của các hỗn hợp CPĐD GCXM 4% được ghi ở Bảng 3.9.
3.2.3. Thi cơng lớp móng CPĐD GCXM 4% ngồi hiện trường, bảo dưỡng và khoan mẫu
Sau khi thi công đào khuôn đường và tạo phẳng, dùng đầm cóc để đầm tăng cường lịng khn đường đạt độ chặt k ≥ 0,95.
Sau đó tiến hành thi cơng lớp móng dưới CPTN loại A dày 18 cm, sử dụng xe rùa vận chuyển cấp phối đổ vào khuôn đường, san lớp vật liệu đảm bảo bằng phẳng và khơng phân tầng, dùng máy đầm cóc cơng suất lớn để đầm chặt các lớp móng CPTN. Sau khi lớp CPTN loại A đảm bảo độ chặt K ≥ 0,98, tiến hành tưới ẩm tạo dính bám và thi cơng lớp móng CPĐD GCXM 4%.
a. San rải; b. Đầm lèn; c, d. Kiểm tra độ chặt;
Hình 3. 5. Cơng tác thi cơng CPĐD GCXM 4% ở hiện trường với các hàm lượng hạt quá cỡ khác nhau
Sử dụng máy trộn dung tích 250 lít để trộn các hỗn hợp CPĐD GCXM 4%, việc phối hợp các vật liệu thành phần như lượng hạt tiêu chuẩn, hạt quá cỡ, xi măng và nước cho từng hỗn hợp đảm bảo đúng yêu cầu thiết kế đã đề ra như trong Bảng 3.9, các hỗn hợp được nhào trộn đồng đều, đồng màu trước khi rải. Sau khi trộn, các hỗn hợp được vận chuyển bằng xe rùa và đổ vào khuôn đường đã được tạo sẵn, san tạo phẳng đảm bảo lớp móng CPĐD GCXM 4% đồng đều, khơng bị phân tầng và đầm nén đạt độ chặt K ≥ 1,0.
Sau khi thi cơng xong lớp móng CPĐD GCXM 4% được khoảng 2 h, tiến hành bảo dưỡng ẩm như sau: Phủ một lớp cát dày 5 cm trên mặt lóp móng CPĐD GCXM 4%, sau đó phủ 2 lớp bao tải trên mặt lớp cát và phủ rộng thêm ra ngồi bốn phía tối thiểu 10 cm đảm bảo che kín tồn bộ bề mặt lớp móng CPĐD GCXM 4% và tiến hành tưới ẩm định kì bảo dưỡng.
a. Phủ lớp cát dày 5cm; b. Phủ 2 lớp bao tải; c. Tưới nước; d. Phủ bạt.
Hình 3. 6. Cơng tác bảo dưỡng CPĐD GCXM 4% ở hiện trường
Việc tưới ẩm định kì bảo dưỡng thực hiện cả ban ngày và lẫn ban đêm để đảm bảo bề mặt lớp móng CPĐD GCXM 4% ln được ẩm ướt. Để chống bay hơi trong q trình bảo dưỡng, phía trên mặt lớp bao tải được phủ thêm bằng một tấm bạt.
Công tác khoan các mẫu CPĐD GCXM 4% ngoài hiện trường được tiến hành ở các thời điểm 7 và 14 ngày. Ở mỗi thời điểm khoan, mỗi loại CPĐD GCXM 4% được khoan làm 2 tổ mẫu, mỗi tổ gồm 6 viên mẫu để thí nghiệm xác định cường độ nén và cường độ ép chẻ. Sử dụng máy khoan có đường kính mũi khoan trong 100 mm để khoan các mẫu.
c) d
Hình 3. 7. Công tác khoan các mẫu CPĐD GCXM 4% ở hiện trường
3.2.4. Thí nghiệm xác định cường độ nén và ép chẻ của các mẫu CPĐD GCXM4% chứa hàm lượng hạt quá cỡ khác nhau khoan ngoài hiện trường 4% chứa hàm lượng hạt quá cỡ khác nhau khoan ngồi hiện trường
Trước khi thí nghiệm nén và ép chẻ, các mẫu CPĐD GCXM 4% chứa hạt quá cỡ khoan ngồi hiện trường được gia cơng cắt phẳng hai đầu đảm chiều cao của mẫu tối thiểu là 100 mm. Đối với các mẫu thí nghiệm xác định cường độ nén, cả hai đáy trên và dưới của mẫu trụ được làm phẳng (capping) bề mặt để hạn chế sai số trong quá
Bảng 3. 9. Hệ số hiệu chỉnh cường độ nén mẫu CPĐD GCXM 4% khoan ở hiện trường theo tỷ số h/d
Đường kính trong mũi khoan là 10 cm Đường kính trong mũi khoan là 15 cm Tỷ số h/d của mẫu khoan Hệ số hiệu chỉnh cường độ nén mẫu khoan Tỷ số h/d của mẫu khoan Hệ số hiệu chỉnh cường độ nén mẫu khoan 1,0 1,07 1,0 1,08 1,2 1,09 1,1 1,09 1,4 1,12 1,2 1,10 1,6 1,15 1,3 1,11 1,8 1,18
Thí nghiệm xác định cường độ nén của các mẫu khoan thực hiện theo TCVN 8858:2011 [2], cường độ nén của từng viên mẫu tính theo cơng thức (3.2), trong đó k là hệ số điều chỉnh tuỳ theo tỷ số h/d của mẫu khoan ở hiện trường được xác định theo Bảng 3.10. Thí nghiệm xác định cường độ ép chẻ của các mẫu khoan tiến hành theo TCVN 8862:2011 [9], cường độ ép chẻ của từng viên mẫu tính theo cơng thức (3.3).
Trong quá trình gia cơng mẫu, có một số mẫu bị sứt, vỡ hai đầu dẫn đến khơng đạt chuẩn nên được loại bỏ, do đó số mẫu cịn lại cho mỗi tổ mẫu là khoảng 4-6 mẫu. Kết quả thí nghiệm cường độ nén R và cường độ ép chẻ R của các mẫu CPĐD GCXMn ec
4% chứa hạt quá cỡ khoan ở hiện trường là giá trị trung bình của 4-6 viên mẫu được thể hiện trong Bảng 3.11 và Hình 3.11.
Hình 3. 8. Gia cơng và làm phẳng bề mặt các mẫu CPĐD GCXM 4% khoan từ hiện trường
Bảng 3. 10. Kết quả thí nghiệm cường độ nén và ép chẻ trung bình của các mẫu
CPĐD GCXM chứa hạt q cỡ thi cơng ngồi hiện trường
Hỗn hợp Tuổi mẫu Rectb (MPa) Rntb(MPa)
18QC 14 ngày7 ngày 0,560,73 7,649,76
25QC 14 ngày7 ngày 0,670,87 11,298,84
32QC 14 ngày7 ngày 0,720,95 12,379,77
Hình 3. 9. Thí nghiệm xác định cường độ nén và cường độ ép chẻ của các mẫu CPĐD GCXM 4% chứa hạt quá cỡ khoan ở hiện trường
Kết quả trên Hình 3.11 cho thấy hàm lượng hạt quá cỡ ảnh hưởng đáng kể đến các đặc trưng cường độ của CPĐD GCXM, sự gia tăng hàm lượng hạt quá cỡ dẫn đến sự gia tăng cường độ. Cường độ ép chẻ của CPĐD GCXM ở 7 ngày tuổi tăng khoảng 19,64 và 28,57%, ở 14 ngày tuổi tăng khoảng 19,18% và 30,14% (Hình 3.11a); cường
độ nén của CPĐD GCXM ở 7 ngày tuổi tăng khoảng 15,71% và 27,88%, ở 14 ngày tuổi tăng khoảng 15,68 và 26,74% tương ứng với hàm lượng hạt quá cỡ từ 18% tăng lên 25% và 32% (Hình 3.11b).
a. Sự phát triển cường độ ép chẻ b. Sự phát triển cường độ nén