4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tà
2.4. Cơ sở thiết kế cấp phối cốt liệu hỗn hợp bê tơng nhựa chặt có xét đến việc tạo khung cốt liệu thô
tạo khung cốt liệu thô
Thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa chặt bao gồm 02 nội dung cơ bản: - Thiết kế phối trộn cốt liệu;
- Thiết kế lựa chọn hàm lượng nhựa tối ưu đối với cấp phối cốt liệu đã được thiết kế.
Thiết kế tạo khung cốt liệu thô được thực hiện trong nội dung 1 khi thiết kế phối trộn cốt liệu. Xây dựng phương pháp thiết kế phối trộn cốt liệu tối ưu hóa khung cốt liệu chịu lực mà vẫn thỏa mãn các chỉ tiêu thể tích yêu cầu của hỗn hợp bê tơng nhựa chặt có thể được thực hiện trên cơ sở hai nguyên tắc sau:
1. Xây dựng khái niệm để phân biệt giữa cốt liệu thô và cốt liệu mịn;
2. Phối trộn cốt liệu với hàm lượng cốt liệu thơ thích hợp để đảm bảo có (tồn tại) khung cốt liệu thô trong hỗn hợp.
Trong thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa truyền thống, cốt liệu thơ được hiểu là các cốt liệu sót trên sàng số 4 (cỡ sàng 4,75mm), và cốt liệu mịn là các cốt liệu lọt qua sàng này. Với quan niệm thiết kế phối trộn để tạo khung cốt liệu thô, cốt liệu thơ được hiểu là cốt liệu có kích thước lớn mà khi đưa vào khối thể tích tạo lỗ rỗng; cốt liệu mịn là cốt liệu chèn vào lỗ rỗng của các cốt liệu thô.
Trên cơ sở định nghĩa này, nghiên cứu của Varik [55] đã tổng hợp các phân tích về mặt hình học phẳng cho các dạng phối trộn của cốt liệu:
- Cốt liệu thơ với các mặt đều có dạng trịn
- Cốt liệu thơ 2 mặt trịn và một mặt phẳng
- Cốt liệu thơ một mặt trịn, hai mặt phẳng
- Cốt liệu thô với các mặt đều phẳng
Cốt liệu thô với các mặt đều trịn, ta gọi D là đường kính cốt liệu thơ, d là đường kính cốt liệu mịn (cốt liệu nhỏ chèn trong khoảng rỗng của cốt liệu thơ), tương ứng ta có bán kính là R và r, x là khoảng cách giữa tâm của hai cốt liệu. Theo Hình 2.4, ta có:
= cos30
= 2 cos30 − = cos 30 − 1 = 0,155 1
Hình 2.4. Tỉ lệ đường kính hạt nêm chèn và hạt thơ tạo khung – trường hợp các mặt cốt liệu thơ đều hình trịn
Với cốt liệu thơ hai mặt trịn, một mặt phẳng (Hình 2.5), ta có:
Hình 2.5. Tỉ lệ đường kính hạt nêm chèn và hạt thơ tạo khung – trường hợp cốt liệu thô có 2 mặt trịn, một mặt phẳng
= − cos 30sin 60 = 1 − cos 30sin 60 =0,1340,866 =0,134 ∗ 2#
0,866 = 0,0773 tan 30 =( ' )− = ' * − 0,0773 = ) *− 0,0773 = 2 0,25 − 0,0773 = 0,199
Hình 2.6. Tỉ lệ đường kính hạt nêm chèn và hạt thô tạo khung – trường hợp cốt liệu thơ có 1 mặt trịn, 2 mặt phẳng
= − cos 30tan 60 = 1 − cos 30tan 60 =0,1341,73 =0,134 ∗ 2#
1,73 = 0,039 , = 2 − tan 30 =, =' ) ( ) − = ) * − = )− 2 = 0,5 − 0,078 = 0,243
Với cốt liệu ba mặt phẳng, giả thiết d’là đường kính của hạt cốt liệu nêm chèn, với d là đường kính hạt cốt liệu nêm chèn trong trường hợp 1 (Hình 2.7), ta có:
'-
− ' = − cos 30 = 2 1 − cos30 = 0,0669
-− = 0,1338
- = 0,1338 + 0,155 = 0,288
Hình 2.7. Tỉ lệ đường kính hạt nêm chèn và hạt thô tạo khung – trường hợp cốt liệu thô các mặt đều phẳng
Trên cơ sở lý thuyết này và xét thực tế các hạt có thể có hình dạng khác nhau, nếu lấy trung bình cộng tỉ lệ tính tốn trong cả 4 trường hợp, ta có được tỉ lệ giữa đường kính cốt liệu thơ và đường kính cốt liệu mịn (xem như là hạt nêm chèn) là:
= 0,22 (2.3)