2.4 .Kết luận chươn g2
3.5. Kết luận chương 3
Thụng qua cỏc kết quả nghiờn cứu thực nghiệm trong phũng cú thể đưa ra cỏc kết luận chớnh như sau:
nhựa cũ ảnh hưởng đến cỏc đặc tớnh cơ học của bờ tụng đầm lăn. Mức độ suy giảm cường độ của bờ tụng đầm lăn sử dụng cốt liệu tỏi chế phụ thuộc vào hàm lượng cốt liệu tỏi chế thay thế. Kết quả thớ nghiệm cho thấy, khi sử dụng hàm lượng 40% cốt liệu tỏi chế, đặc tớnh cơ học của bờ tụng đầm lăn bị ảnh hưởng, đặc biệt khi sử dụng hàm lượng cốt liệu tỏi chế cao (80%), đặc tớnh cơ học của bờ tụng đầm lăn bị giảm đi rất nhiều. Như vậy, hàm lượng cốt liệu tỏi chế càng cao thỡ cường độ của bờ tụng đầm lăn càng giảm. Do đú, việc sử dụng hàm lượng cao cốt liệu tỏi chế (> 50%) trong chế tạo hỗn hợp bờ tụng đầm lăn cần hết sức lưu ý, phải cõn nhắc để phự hợp với mục đớch sử dụng trong xõy dựng đường ụ tụ.
- Hàm lượng chất kết dớnh thay đổi từ 10%, 13% và 15% ảnh hưởng đỏng kể đến cỏc đặc tớnh cơ học của bờ tụng đầm lăn sử dụng cốt liệu tỏi chế. Cú thể dựng xi măng PC40 thay thế cho xi măng PCB30 để cải thiện đặc tớnh cơ học của bờ tụng đầm lăn sử dụng hàm lượng cốt liệu tỏi chế cao.
- Khi tiến hành thớ nghiệm xỏc định mụ đun phức động của bờ tụng đầm lăn sử dụng cốt liệu tỏi chế, nhận thấy quy luật thay đổi |E*| tương tự như bờ tụng nhựa. Do đú, một phần nhựa đường trong cốt liệu tỏi chế tham gia trong ứng xử vật liệu dưới tỏc dụng của tải trọng và nhiệt độ. Đõy chớnh tớnh chất khỏc biệt của bờ tụng đầm lăn sử dụng cốt liệu tỏi chế so với bờ tụng đầm lăn thụng thường.
- Căn cứ Quyết định số 4451/QĐ-BGTVT, từ kết quả quy hoạch thực nghiệm, chọn ra được một hỗn hợp BTĐL sử dụng cốt liệu tỏi chế cú thể làm mặt đường giao thụng nụng thụn; mặt đường nội bộ, bói đỗ xe, lớp múng của đường cấp cao. Đõy là cơ sở để xõy dựng đoạn đường thực nghiệm dựng lớp BTĐL sử dụng cốt liệu cào búc từ BTN cũ. Đú là bờ tụng đầm lăn sử dụng 40% cốt liệu tỏi chế dựng xi măng PC40 cú hàm lượng chất kết dớnh 13%. Ở thời gian 28 ngày tuổi, hỗn hợp bờ tụng đầm lăn sử dụng cốt liệu tỏi chế cú Rn = 18,49 MPa; Rec = 1,89 MPa; E = 23250 MPa.
- Như vậy, với những kết quả thớ nghiệm trong phũng đạt được, hỗn hợp BTĐL sử dụng cốt liệu tỏi chế cú một số hiệu quả nhất định thoả món cỏc tiờu chuẩn hiện hành về tớnh toỏn kết cấu ỏo đường trong xõy dựng đường ụ tụ. Do đú, ỏp dụng cụng nghệ tỏi chế nguội tại trạm trộn BTĐL sử dụng cốt liệu cào búc từ bờ tụng nhựa cũ trong xõy dựng đường ụ tụ là cần thiết, cú ý nghĩa khoa học thực tiễn, đem lại hiệu quả kỹ thuật và kinh tế, tận dụng được nguồn vật liệu phế thải, giảm ụ nhiễm mụi trường, tiết kiệm nguồn vật liệu tự nhiờn đang cạn kiệt.
CỨU ĐỀ XUẤT KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG SỬ DỤNG LỚP Bấ TễNG ĐẦM LĂN SỬ DỤNG CỐT LIỆU CÀO BểC TỪ Bấ TễNG NHỰA CŨ
Trờn cơ sở cỏc kết quả thớ nghiệm trong phũng đỏnh giỏ cỏc chỉ tiờu kỹ thuật, hỗn hợp bờ tụng đầm lăn sử dụng 40% cốt liệu tỏi chế dựng hàm lượng chất kết dớnh (gồm xi măng PC40 và tro bay) 13% đó thoả món cỏc yờu cầu kỹ thuật theo tiờu chuẩn hiện hành. Do vậy, trong chương này, xõy dựng một đoạn đường cú kết cấu ỏo đường dựng lớp bờ tụng đầm lăn sử dụng cốt liệu tỏi chế. Sau đú, tiến hành thớ nghiệm hiện trường đỏnh giỏ chỉ tiờu kỹ thuật của đoạn đường đú. Cuối cựng, nghiờn cứu đề xuất cỏc kết cấu điển hỡnh dựng lớp bờ tụng đầm lăn sử dụng cốt liệu tỏi chế trong xõy dựng đường ụ tụ cú cỏc điều kiện phự hợp với Việt Nam.
4.1.Xõy dựng đoạn đường thực nghiệm cú lớp bờ tụng đầm lăn sử dụng cốt liệu cào búc từ bờ tụng nhựa cũ
Trỡnh tự nghiờn cứu được thể hiện ở sơ đồ Hỡnh 4-1.
Hỡnh 4-1. Sơ đồ trỡnh tự nghiờn cứu thực nghiệm hiện trường
KQ thớ nghiệm trong phũng Tớnh toỏn KC AD dựng lớp BTĐL sử dụng CLTC Xõy dựng đoạn đường thử nghiệm Chuẩn bị vật liệu Thi cụng nền đường Thi cụng cỏc lớp AĐ Thớ nghiệm cỏc chỉ tiờu
kỹ thuật của đoạn đường
Phõn tớch, đỏnh giỏ, nhận
Với mục đớch ứng dụng cụng nghệ bờ tụng đầm lăn sử dụng cốt liệu tỏi chế trong xõy dựng đường ụ tụ ở Việt Nam, xõy dựng đoạn đường thử nghiệm nhằm kiểm chứng kết quả thớ nghiệm trong phũng, đồng thời tiến hành đo đạc, đỏnh giỏ chất lượng kết cấu của đoạn đường thử nghiệm theo cỏc tiờu chuẩn hiện hành. Kế hoạch xõy dựng đoạn đường thử nghiệm được tiến hành theo trỡnh tự sau:
- Đề xuất làm lớp mặt đường nội bộ, lưu lượng xe ớt, tải trọng nhẹ. - Tớnh toỏn thiết kế kết cấu mặt đường thử nghiệm
- Tiến hành thớ nghiệm cỏc chỉ tiờu kỹ thuật của kết cấu mặt đường. - Phõn tớch, đỏnh giỏ cỏc chỉ tiờu kỹ thuật của kết cấu mặt đường.
4.1.2. Tớnh toỏn kết cấu ỏo đường cú lớp bờ tụng đầm lăn sử dụng cốt liệu tỏi chế
Căn cứ Quyết định số 4451/QĐ-BGTVT [11], phạm vi ỏp dụng cho bờ tụng đầm lăn trong kết cấu đường ụ tụ như sau:
- Mặt đường ụ tụ làm mới cú cấp thiết kế từ cấp IV trở xuống; - Mặt đường giao thụng nụng thụn;
- Mặt đường nội bộ, bói đỗ xe;
- Lớp múng trờn cho cỏc loại đường cao tốc, đường cấp cao, đường cú tải trọng nặng lưu thụng thường xuyờn. Việc tớnh toỏn chiều dày lớp múng tuõn thủ theo Quyết định 3230 - QĐ/BGTVT [10].
Trong phạm vi nghiờn cứu của luận ỏn, đề xuất thiết kế và xõy dựng đoạn đường cú lớp mặt BTĐL sử dụng cốt liệu tỏi chế theo Quyết định số 4451/QĐ- BGTVT. Mụ hỡnh phõn tớch tấm trờn nền đàn hồi đặt trờn lớp múng là vật liệu hạt. Sau khi thiết kế cấu tạo kết cấu, kiểm toỏn kết cấu mặt đường BTĐL sử dụng cốt liệu tỏi chế chỉ xột đến khả năng chịu kộo khi uốn, phự hợp với đường nội bộ. Kiểm tra kết cấu theo điều kiện:
Trong đú:
γr.σpmax ≤ fr (4.1) γr.σpr ≤ fr (4.2)
σpmax : Ứng suất kộo uốn do tải trọng bỏnh lớn nhất tại vị trớ tớnh toỏn (MPa)
σpr : Ứng suất kộo uốn gõy mỏi do tỏc dụng xe chạy tại vị trớ tớnh toỏn (MPa) fr : Cường độ chịu kộo uốn thiết kế của BTĐL sử dụng cốt liệu tỏi chế (MPa) γr : Hệ số độ tin cậy, giỏ trị từ 1,04 – 1,07.
Nhập cỏc thụng số vật liệu Dự kiến kết cấu ỏo đường Kiểm toỏn cỏc điều kiện giới hạn KHễNG ĐẠT ĐẠT Kết thỳc
Ứng suất kộo uốn gõy mỏi
Lựa chọn cỏc thụng số:
Cấp hạng đường, quy mụ giao thụng, tải trọng, điều kiện thời tiết, kớch thước tấm,
chiều dày sơ bộ cỏc lớp vật liệu
Áp lực tối đa lờn mặt lớp múng
Ứng suất kộo uốn do mỏi
Ứng suất kộo uốn do tải trọng bỏnh xe lớn nhất Đặc trưng đàn hồi của
tấm BTĐL Xỏc định hệ số nền
tương đương
- fr ≥ 4,5 MPa đối với đường cú quy mụ giao thụng cấp trung bỡnh hoặc quy
mụ giao thụng cấp nhẹ nhưng cú xe nặng với trục đơn > 100 kN chạy qua.
- fr ≥ 4,0 MPa đối với đường cú quy mụ giao thụng cấp nhẹ khụng cú xe
nặng với trục đơn > 100 kN chạy qua.
-fr ≥ 2,5 MPa đối với trường hợp làm lớp múng của tầng mặt đường ụ tụ cấp
cao, cú quy mụ giao thụng nặng và cực nặng.
Kết cấu ỏo đường của đoạn đường thử nghiệm được kiểm toỏn theo Quyết định 4451/QĐ-BGTVT với trỡnh tự được thể hiện như sơ đồ khối Hỡnh 4-2
Hỡnh 4-2. Sơ đồ khối thể hiện quỏ trỡnh kiểm toỏn kết cấu ỏo đường đề xuất dựng lớp BTĐL sử dụng CLTC theo Quyết định 4451/QĐ-BGTVT
h2
h
1
- Đường cấp IV quy mụ giao thụng nhẹ, vận tốc khai thỏc khụng quỏ 50km/h, cho phộp nứt tự nhiờn do co ngút.
- Thời hạn thiết kế: 10 năm.
- Tải trọng trục tiờu chuẩn: Ps = 100 kN, tải trọng lớn nhất Pmax = 120 kN.
2. Dự kiến kết cấu mặt đường:
a. Lớp mặt BTĐL sử dụng cốt liệu tỏi chế dày 20cm, fr = 3,02 MPa (do Rec = 1,89 MPa); E = 23250 MPa; Rn = 18,49 MPa; Tấm BTĐL cú kớch thước 4,0m x 5,0m, khe ngang khụng cú thanh truyền lực.
(Tiờu chuẩn 22TCN 211-06 [2] đưa ra cụng thức Rku = (1,6 - 2,0).Rech , với vật liệu cú độ đồng nhất khụng cao như BTĐL sử dụng cốt liệu tỏi chế, để đảm bảo an toàn cú thể sử dụng hệ số 1,6 để xỏc định cường độ kộo uốn).
b. Lớp múng trờn bằng cấp phối đỏ dăm loại I cú E = 300 MPa, dày 20cm, đặt trực tiếp trờn nền đất, khụng cần thiết kế lớp múng dưới vỡ quy mụ GT cấp nhẹ.
c. Nền đất là ỏ sột cú E = 40 MPa.
Bảng 4-1. Kết cấu ỏo đường BTĐL sử dụng CLTC của đoạn thử nghiệm
Kết cấu Thụng số kỹ thuật Phạm vi ỏp dụng
Lớp vật liệu Chiều dày, cm
Nền đất BTĐL 40% CLTC 20 - Thiết kế theo QĐ 4451/QĐ-BGTVT - Lưu lượng cấp trung bỡnh và nhẹ - Vận tốc khai thỏc khụng quỏ 50km/h Cấp phối đỏ dăm loại I 20
Nền đất
3. Kiểm toỏn kết cấu dự kiến: Chi tiết tớnh toỏn kết cấu ỏo đường được trỡnh bày
trong phụ lục 4.
4. Nhận xột: Kết cấu ỏo đường dự kiến gồm: 20 cm lớp mặt BTĐL sử dụng cốt liệu
tỏi chế trờn múng cấp phối đỏ dăm 20 cm đạt được cỏc điều kiện giới hạn cho phộp. Như vậy, lớp bờ tụng đầm lăn sử dụng cốt liệu tỏi chế cú thể làm lớp mặt đối với đường cú quy mụ giao thụng cấp trung bỡnh trở xuống. Để đảm bảo độ ờm thuận, trỏnh được nước ngấm qua cỏc khe thỡ cú thể rải thờm 1-3 lớp lỏng nhựa núng hoặc lỏng nhũ tương trờn bề mặt.
4.1.3.1. Xỏc định vị trớ, mặt bằng và cỏc thụng số hỡnh học của đoạn đường thửnghiệm hiện trường nghiệm hiện trường
Đoạn đường thử nghiệm được xõy dựng trong Trường ĐH CN Giao thụng vận tải; địa chỉ 278 Lam Sơn, thành phố Vĩnh Yờn, tỉnh Vĩnh Phỳc.
Đoạn đường thử nghiệm cú cỏc thụng số sau: - Chiều dài: L = 20m;
- Chiều rộng: Bm = 3,5m;
- Thoỏt nước ngang: theo độ dốc ngang mặt đường i = 2%
- Hồ sơ cỏc bản vẽ: Bỡnh đồ, trắc dọc, trắc ngang đầy đủ theo quy định.
Hỡnh 4-3. Mặt bằng đoạn đường thử nghiệm tại trường ĐH CN GTVT
Hỡnh 4-4. Cụng tỏc đo đạc, khảo sỏt đoạn đường thực nghiệm
4.1.3.2. Cụng tỏc chuẩn bị cốt liệu tỏi chế từ bờ tụng nhựa cũ
- Nguồn cốt liệu tỏi chế để xõy dựng đoạn đường thử nghiệm được cào búc và thu gom trờn tuyến đường Phỏp Võn – Cầu Giẽ.
Hỡnh 4-5. Cào búc mặt đường nhựa trờn tuyến đường Phỏp Võn – Cầu Giẽ- Sau đú, cốt liệu tỏi chế được vận chuyển và tập kết tại khuụn viờn trường - Sau đú, cốt liệu tỏi chế được vận chuyển và tập kết tại khuụn viờn trường ĐH CN GTVT; địa chỉ 278 Lam Sơn, TP. Vĩnh Yờn, tỉnh Vĩnh Phỳc.
Hỡnh 4-6. Tập kết cốt liệu tỏi chế tại trường ĐH CN GTVT
- Cỏc đặc tớnh kỹ thuật của cốt liệu tỏi chế được thớ nghiệm và đảm bảo yờu cầu kỹ thuật của cỏc tiờu chuẩn hiện hành, được trỡnh bày trong chương 2.
Hỡnh 4-7. Sản xuất cốt liệu tỏi chế phục vụ cho đoạn đường thử nghiệm
4.1.3.3. Thi cụng nền đường đoạn thử nghiệma. Vật liệu đắp nền đường a. Vật liệu đắp nền đường
- Đất đắp nền đường được lấy từ mỏ Minh Quang, Tam Đảo, Vĩnh Phỳc. Kết quả thớ nghiệm cỏc chỉ tiờu kỹ thuật của đất đắp được trỡnh bày trong Bảng 4-2.
Bảng 4-2. Kết quả thớ nghiệm cỏc chỉ tiờu kỹ thuật của đất đắp
STT Tờn chỉ tiờu Đơn vị Kết quả Tiờu chuẩn thớ nghiệm
1 Thành phần hạt % TCVN 4198 – 2014 [27] Cỡ sàng (mm) Lượng lọt sàng 20,0 100,0 10,0 93,6 5,0 76,2 2,0 55,4 1,0 41,2 0,5 33,6 0,25 24,5 0,1 14,2
2 Khối lượng riờng g/cm3 2,645
TCVN 4197 – 1995 [23]
4 Giới hạn dẻo % 22,8
TCVN 4197 – 1995 [23
5 Chỉ số dẻo % 22,3
6 Dung trọng ướt g/cm3 2,024 22TCN333-06 (PP I-A) [4]
7 Dung trọng khụ lớn nhất g/cm3 1,730 22TCN333-06 [4]
8 Độ ẩm tối ưu % 17,18 22TCN333-06 [4]
9 Chỉ số CBR (K= 98) % 11,9 22TCN332-06 [3]
Kết quả thớ nghiệm cỏc chỉ tiờu kỹ thuật của đất đắp nền đường đủ điều kiện đưa vào thi cụng đắp nền đường thử nghiệm.
b. Cụng tỏc xử lý nền đường trước khi đắp
Cụng tỏc thi cụng và nghiệm thu nền đường theo TCVN 9436:2012 [25]. Tiến hành đào bỏ búc lớp đất tự nhiờn phớa trờn đến cao độ đỏy kết cấu ỏo đường.
Sau khi búc bỏ lớp đất nền tự nhiờn tiến hành xử lý phần dưới bằng cỏch dựng lu rung kết hợp đầm cúc tiến hành lu lốn đạt độ chặt yờu cầu K85, tiếp theo rải đất đắp từng lớp theo trỡnh tự quy định. Chiều dày đất đắp nền đường 50 cm chia làm 2 lớp, mỗi lớp dày 25 cm, thi cụng đạt độ chặt K95 với lớp dưới và K98 với lớp trờn theo quy định.
Sử dụng tổ hợp mỏy thi cụng đắp đất nền đường gồm: mỏy xỳc, mỏy ủi và mỏy lu. Sau đú tiến hành thớ nghiệm hiện trường.
Hỡnh 4-8. Cụng tỏc đào bỏ búc lớp đất tự nhiờn phớa trờn đến cao độ đỏy KCAD
Hỡnh 4-10. Cỏc thớ nghiệm ngoài hiện trường kiểm tra cỏc chỉ tiờu kỹ thuật
c. Cụng tỏc nghiệm thu nền đường của đoạn đường thử nghiệm
- Sau khi thi cụng xong tiến hành nghiệm thu hoàn thành hạng mục thi cụng xử lý nền đường và trước khi chuyển bước thi cụng kết cấu ỏo đường, tiến hành khụi phục lại vị trớ cỏc cọc trờn tuyến và cỏc mốc cao độ để phục vụ cho việc đo đạc kiểm tra nghiệm thu.
- Kết quả kiểm tra kớch thước hỡnh học của nền đường đắp sau khi thi cụng xong được trỡnh bày trong Bảng 4-3.
Bảng 4-3. Kết quả đo kớch thước hỡnh học của đoạn đường thử nghiệm
STT Thụng số kỹ thuật Đơn vị Thiết kế Thực tế
1 Chiều rộng m 3,5 4,0
2 Chiều dài m 20,0 22,0
3 Bề dày lớp đất đắp cm 50,0 50,0
4 Cao độ m HSTK HSTK
- Tiến hành đo mụ đun đàn hồi của nền đất đắp tại 3 vị trớ khỏc nhau trờn nền đường đắp sau khi đó lu lốn đạt được độ chặt yờu cầu. Kết quả đo mụ đun đàn hồi của nền đắp đoạn đường thử nghiệm trỡnh bày trong Bảng 4-4.
Bảng 4-4. Kết quả đo mụ đun đàn hồi của nền đường đắp sau khi đó lu lốn
STT Lý trỡnh Mụ đun đàn hồi (MPa) Kết quả TB (MPa)
1 Km0+5 43,8
44,7
2 Km0+10 45,5
3 Km0+15 44,7
Giỏ trị trung bỡnh của mụ đun đàn hồi tại cỏc điểm đo trờn nền đường là E0 = 44,7 MPa. Mụ đun đàn hồi của nền đường đắp đạt tiờu chuẩn quy định (tối thiểu 40MPa). Như vậy, cụng tỏc thi cụng nền đường đắp của đoạn đường thử nghiệm theo cỏc tiờu chuẩn hiện hành đều đảm bảo yờu cầu kỹ thuật, đủ điều kiện thi cụng cỏc lớp kết cấu ỏo đường tiếp theo.
a. Cụng tỏc chuẩn bị
Do cạnh ao nờn đoạn đường thử nghiệm cú thể bị thấm nước vỡ vậy dựng vải địa kỹ thuật theo TCVN 8871:2011 [8] để ngăn cỏch nền đất của đoạn đường, sau đú mới tiếp tục thi cụng lớp múng cấp phối đỏ dăm.
Tổ chức thi cụng ghộp dựng vỏn khuụn thộp tạo thành đứng hai bờn lề đường; khụi phục lại cọc chi tiết theo hồ sơ; từ tim đường đo về hai phớa lề đường