Chương 1: TỔNG QUAN BÊ TÔNG NHỰA LỚP TẠO NHÁM
2.5 Thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám
2.5.2 Thí nghiệm thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám
2.5.2.6 Xác định hàm lượng nhựa tối ưu
+ Bước 1: Thiết lập đồ thị quan hệ giữa hàm lượng nhựa và chỉ tiêu liên quan;
+ Bước 2: Trên cơ sở các kết quả thí nghiệm, tính toán đã xác định ở trên, vẽ các đồ thị quan hệ, trong đó trục hoàng biểu thị các hàm lượng nhựa (5 hàm lượng nhựa đã chọn);
trục tung biểu thị các giá trị tương ứng (hình 2.12, 2.13, 2.14):
- Độ ổn định Marshall-Hàm lượng nhựa; Độ dẻo-Hàm lượng nhựa.
- Độ rỗng dư-Hàm lượng nhựa; Độ rỗng cốt liệu-Hàm lượng nhựa.
- Độ chảy nhựa-Hàm lượng nhựa.
+ Bước 3: Xác định hàm lượng nhựa tối ưu cho các hỗn hợp theo đề xuất các giá giá trị kỹ thuật giới hạn cho hỗn hợp nghiên cứu bảng 2.17.
Bảng 2.17: Đề xuất giá trị kỹ thuật giới hạn cho hỗn hợp nghiên cứu [21],[23].
Độ ổn
định Độ dẻo Độ rỗng dư Va
Độ rỗng cốt liệu VMA
Độ chảy nhựa Các chỉ tiêu
kỹ thuật yêu cầu
(kN) (mm) (%) (%) (%)
BTNNC
(22TCN 345-06) >6 2÷4 12÷16 ≥ min.22 ≤ 0,2
OG đề xuất >6 2÷4 16÷18 ≥ min.22 ≤ 0,2
Nếu các chỉ tiêu của vật liệu bê tông nhựa nhám nghiên cứu đề xuất thỏa mãn như bảng 2.17 thì hàm lượng nhựa được chọn là hàm lượng nhựa tối ưu, nếu không thỏa mãn cần phải điều chỉnh lại thiết kế hỗn hợp. Hàm lượng nhựa tối ưu có thể xác định theo biểu đồ sau:
Hình 2.15: Biểu đồ xác định hàm lượng nhựa tối ưu cho hỗn hợp OG-A.
Hình 2.16: Biểu đồ xác định hàm lượng nhựa tối ưu cho hỗn hợp OG-B và OG-C.
Kết quả xác định hàm lượng nhựa tối ưu như bảng dưới đây.
Bảng 2.18: Hàm lượng nhựa tối ưu cho ba hỗn hợp đề xuất.
STT Loại OGFCA
HLN tối ưu theo khối lượng hỗn hợp
(%)
HLN tối ưu theo khối lượng cốt liệu
(%)
1 OG-A 4.8 5.0
2 OG-B 5.2 5.5
3 OG-C 5.2 5.5
Trình tự thiết kế thành phần vật liệu OGFCA tại Việt Nam tóm tắt như sau:
1) Thí nghiệm xác định thành phần hạt của từng loại cốt liệu;
2) Tính toán tỉ lệ phối trộn cốt liệu để lựa chọn đường cong cấp phối thõa mãn;
3) Tính toán hàm lượng nhựa (HLN) dự kiến trộn mẫu (các mẫu còn lại ± 0,5%
HLN dự kiến);
4) Phối trộn cốt liệu và chế bị mẫu đầm;
5) Xác định khoảng hàm lượng nhựa (HLN) từ biểu đồ quan hệ: HLN-độ ổn định, HLN-độ dẻo, HLN-độ rỗng dư, HLN-độ rỗng cốt liệu;
6) Xác định HLN tối ưu thỏa mãn theo: HLN-Độ rỗng dư và HLN- độ chảy nhựa.
Kiểm tra các chỉ tiêu cơ lý của OG tại hàm lượng nhựa tối ưu.
9,82
15,00 15,76
12,24
14,34
6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000
OG-A-4,8% OG-B-5,2% OG-C-5,2% 22TCN345-06 dmax=9,5
22TCN356-06 dmax=9,5
Độ ổn định Marshall (kN)
Hình 2.17: Độ ổn định Marshall của vật liệu nghiên cứu và mẫu đối chứng.
3,9
3,2
3,3
3,75
3,30
3,00 3,20 3,40 3,60 3,80 4,00
OG-A-4,8% OG-B-5,2% OG-C-5,2% 22TCN345-06 dmax=9,5
22TCN356-06 dmax=9,5
Độ dẻo Marshall (mm)
Hình 2.18: Độ dẻo Marshall của vật liệu nghiên cứu và mẫu đối chứng.
24,98
19,92
24,08
15,77
22,38
10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00 24,00 26,00 28,00 30,00
OG-A-4,8% OG-B-5,2% OG-C-5,2% 22TCN345-06 dmax=9,5
22TCN356-06 dmax=9,5
Độ rỗng cốt liệu(%)
Hình 2.19: Độ rỗng cốt liệu của vật liệu nghiên cứu và mẫu đối chứng.
16,47
13,59 14,29 15,11
3,72
2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000
OG-A-4,8% OG-B-5,2% OG-C-5,2% 22TCN345-06 dmax=9,5
22TCN356-06 dmax=9,5
Độ rỗng dư Va (%)
Hình 2.20: Độ rỗng dư Va của vật liệu nghiên cứu và mẫu đối chứng.
Kiểm tra các chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp vật liệu khi công đầm khác nhau:
OG-A OG-B OG-C
50 chày/mặt 6,24 8,26 8,86
75 chày/mặt 8,03 10,80 11,03
6,24
8,26 8,86
8,03
10,80 11,03
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00
Hình 2.21: Độ bền Marshall của các hỗn hợp nghiên cứu.
OG-A OG-B OG-C
50 chày/mặt 2,83 2,58 2,92
75 chày/mặt 3,50 2,83 3,42
2,83
2,58
2,92 3,50
2,83
3,42
2,00 2,20 2,40 2,60 2,80 3,00 3,20 3,40 3,60 3,80 4,00
Hình 2.22: Độ dẻo Marshall của ba hỗn hợp nghiên cứu.
Độ bền Marshall (kN)
Độ dẻo (mm)
OG-A OG-B OG-C
50 chày/mặt 86,41 84,69 85,72
75 chày/mặt 85,48 84,27 84,72
83,00 83,50 84,00 84,50 85,00 85,50 86,00 86,50 87,00
Hình 2.23: Độ ổn định còn lại của hỗn hợp nghiên cứu ở 600C so với 250C ban đầu.
OG-A OG-B OG-C
50 chày/mặt 16,44 13,68 14,07
75 chày/mặt 13,98 12,33 12,47
16,44
13,68 14,07
13,98
12,33 12,47
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00
Hình 2.24: Độ rỗng dư của ba hỗn hợp nghiên cứu.
Tổng hợp kết quả thí nghiệm:
Bảng 2.19: Tổng hợp kết quả và lựa chọn loại cấp phối đề xuất.
Độ ổn định Độ dẻo Độ rỗng dư Va Độ rỗng cốt liệu Độ chảy nhựa
(kN) (mm) (%) (%) (%)
OG-A 9,82 3,9 16,44 24,98 0,04
OG-B 15,00 3,2 13,59 19,92 0,07
OG-C 15,76 3,3 14,29 24,08 0,12
Đề xuất giới hạn
kỹ thuật > 8 3-6 16-18 ≥ 22 ≤ 0,20
Các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu Loại cấp phối
Kết quả thí nghiệm các thành phần hỗn hợp bê tông nhựa lớp tạo nhám từ bảng cho thấy:
Độ ổn định còn lại(%)
Độ rỗng dư Va (%)
1. Thí nghiệm đánh giá các hỗn hợp đề xuất có chỉ tiêu bao gồm: độ ổn định Marshall của OG-A là 9,82kN; OG-B là 15kN và OG-C là 15,75 luôn lớn hơn 8 giá trị giới hạn (đề xuất); giá trị độ dẻo; độ chảy nhựa đều đạt giá trị yêu cầu theo đề xuất kỹ thuật; từ đó có thể thấy đây là loại vật liệu chịu lực có thể làm mặt đường;
2. Kết quả thí nghiệm cho thấy độ ổn định Marshall của cấp phối loại OG-B và OG-C cao hơn OG-A từ 34 đến 37%, độ dẻo của loại OG-B và OG-C lại thấp hơn so với OG-A từ 15 đến 18%, điều này phản ánh đúng qui luật do độ rỗng dư của OG-A cao hơn OG-B và OG-C.
3. Độ rỗng dư, độ rỗng cốt liệu của hỗn hợp loại OG-A; OG-B và OG-C so với các mẫu đối chứng (hình 2.17,2.18,2.19), cho thấy ba loại hỗn hợp đề xuất có độ rỗng dư cao từ 14-16,5%; khi đó độ dẻo vật liệu tăng và độ ổn định giảm; điều này cho thấy vật liệu rất nhạy với sự thay đổi độ rỗng dư vật liệu;
4. Đánh giá các chỉ tiêu khi công đầm thay đổi cho ba loại hỗn hợp, cho thấy quan hệ giữa độ bền Marshall, độ dẻo, độ ổn định còn lại với độ rỗng dư; cụ thể như sau: khi công đầm tăng lên 75 chày/mặt thì
+ Độ rỗng dư của loại OG-A giảm 15%, OG-B giảm 10%; OG-C giảm 11%;
điều này cho thấy hỗn hợp đề xuất để thiết kế độ rỗng dư đạt yêu cầu cần thiết phải kiểm tra chặt chẽ công đầm;
+ Khi độ rỗng dư giảm thì giá trị độ bền, độ dẻo tăng lên OG-A tăng 22%, OG-B tăng 22%, OG-C tăng 22%.
+ Khi độ rỗng dư giảm thì giá trị độ ổn định ở 600C sau 24h so với 250C ban đầu của ba loại hỗn hợp OG-A, OG-B và OC-C giảm theo. Từ kết quả cho thấy độ rỗng dư rất nhạy với nhiệt độ và cần có kiểm soát độ bền của vật liệu bê tông nhựa nhám.