2.3 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP BAILEY
2.3.2 Các nội dung chính của phương pháp Bailey
2.3.2.3 Phân tích đánh giá cấp phối
Sau giai đoạn phối trộn thành phần cấp phối được thực hiện, tiếp theo là bước phân tích cấp phối. Thành phần cấp phối được phân tích thành 3 phần riêng biệt, mỗi phần được đánh giá riêng. Phần cốt liệu thô của cấp phối là các hạt lớn nhất đến cỡ sàng cấp I (SCI).
Cốt liệu mịn được chia thành 2 loại. Bao gồm thành phần hạt to và thành phần hạt nhỏ trong cốt liệu mịn. Hai thành phần này được phân biệt với nhau bằng Sàng cấp II (SCII), cỡ sàng cấp II tính theo công thức: SCII0, 22 SCI . Thành phần hạt nhỏ trong cốt liệu mịn được phân tích kỹ hơn bằng sàng cấp 3 (SCIII), với
SCIII0, 22 SCII . 3 Thành phần nêu trên được thể hiện như Hình 2.5.
Tính hợp lý về tỷ lệ của 3 thành phần hạt này trong cấp phối được thể hiện qua giá trị của 3 chỉ số: chỉ số CA, chỉ số FAc và chỉ số FAf.
Các chỉ số này là cơ sở để đánh giá tính hợp lý của cấp phối và chất lượng BTN.
Có thể điều chỉnh các đặc trưng về thể tích, khả năng làm việc của hỗn hợp BTN bằng cách thay đổi giá trị của các chỉ số này.
a. Chỉ số CA (Coarse aggregate)
Chỉ số CA được dùng để đánh giá mức độ đầm nén của phần cốt liệu to và để phân tích độ rỗng trong cốt liệu. Để hiểu rõ về mức độ đầm nén của cốt liệu thô thì cần thiết phải hiểu được khỏi niệm sàng ẵ. Sàng ẵ được định nghĩa là sàng cú kớch thước bằng ẵ cỡ sàng dựng để xỏc định HLNDĐ. Cỏc hạt nhỏ hơn sàng ẵ được gọi là “hạt quá cỡ”. Các hạt quá cỡ không thể lấp vào các lỗ trống do các hạt cốt liệu lớn tạo ra mà còn làm các hạt cốt liệu lớn tách rời nhau hơn. Bằng cách thay đổi hàm lượng hạt quá có thể thay đổi lượng VMA của cấp phối.
Công thức tính chỉ số CA:
(%Lọt sàng1 %Lọt sàng SCI) CA 2
(100% %Lọt sàng )1 2
(2.1) Chỉ số CA đã được Bailey xác định cho mỗi loại BTN theo cỡ hạt danh định, nếu chỉ số CA thấp hơn các giá trị đề xuất ở Bảng 2.3 thì cấp phối có khả năng bị gián đoạn. Nếu chỉ số CA tăng dần về 1, độ rỗng cốt liệu của cấp phối sẽ tăng. Tuy nhiên nếu nó sắp xỉ bằng 1 thì tỷ lệ cốt liệu lớn không còn hợp lý và hạt quá cỡ sẽ tham gia vào bộ khung chịu lực của BTN. Mặc dù cấp phối này ít có xu hướng gián đoạn nhưng BTN có thể trở nên khó lu lèn ở công trường và có xu hướng di chuyển dưới bánh xe lu bởi vì các hạt quá cỡ làm cho các hạt thô không cài móc vào nhau.
Cấp phối có chỉ số CA cao thông thường có đường cong cấp phối hình chữ S trong biểu đồi cấp phối mũ 0,45. Cấp phối Superpave thuộc loại này gặp nhiều khó khăn khi đầm nén [28].
Sàng cấp I Sàng cấp II Cốt liệu to trong cốt liệu mịn
Cốt liệu lớn
Cốt liệu nhỏ trong cốt liệu mịn
Sàng cấp III
Hình 2.5 Sự phân chia các thành phần hạt trong cấp phối.
Bảng 2.3 Giá trị đề nghị của các chỉ số Bailey
37,5 25,0 19,0 12,5 9,5 4,75
Chỉ số CA 0,80-0,95 0,70-0,85 0,60-0,75 0,50-0,65 0,40-0,55 0,30-0,45 Chỉ số FAc 0,35-0,50 0,35-0,50 0,35-0,50 0,35-0,50 0,35-0,50 0,35-0,50 Chỉ số FAf 0,35-0,50 0,35-0,50 0,35-0,50 0,35-0,50 0,35-0,50 0,35-0,50
b. Phần hạt to trong cốt liệu mịn (Coarse portion of fine aggregate)
Tất cả các hạt cốt liệu mịn (Lọt qua SCI) có thể được xem là một cấp phối riêng, nó bao gồm các hạt cốt liệu lớn và nhỏ, và có thể đánh giá nó theo cách tương tự như đánh giá chỉ số CA. Thành phần các hạt to trong cốt liệu mịn sẽ tạo nên các lỗ rỗng và các lỗ rỗng này sẽ được lấp đầy bởi thành phần các hạt nhỏ trong cốt liệu mịn.
Chỉ số FAc thể hiện phần hạt to trong cốt liệu mịn và được xác định theo công thức số (2.2). Khi chỉ số này tăng, cốt liệu mịn (lọt qua SCI) sắp xếp với nhau chặt chẽ hơn. Đều này được lý giải vì tăng hàm lượng thành phần hạt nhỏ trong cốt liệu mịn. Không nên để chỉ số này nhỏ hơn 0,35, một chỉ số càng nhỏ thì cho thấy thành phần hạt nhỏ của cốt liệu mịn càng ít. Tuy nhiên chỉ số FAc cũng không nên lớn hơn 0,5 đều này có nghĩa là dư lượng cát tự nhiên hoặc dư lượng cốt liệu mịn.
Công thức tính chỉ số FAc:
c
%Lọt sàng SCII
FA %Lọt Sàng SCI (2.2)
Nếu chỉ số FAc trở nên thấp hơn giá trị đề xuất trong Bảng 3 cấp phối sẽ không đồng nhất. Những cấp phối này thường bị gián đoạn và biểu đồ đường cong cấp phối có một cái “gù”. Chỉ số này ảnh hưởng nhiều đến độ rỗng cốt liệu (VMA) của BTN bởi vì lượng cát trong cấp phối ảnh hưởng đến thể tích lỗ rỗng trong cốt liệu.
Chỉ số này giảm thì độ rỗng cốt liệu của cấp phối tăng [28].
c. Phần hạt nhỏ trong cốt liệu mịn (Fine portion of fine aggregate)
Thành phần hạt nhỏ trong cốt liệu mịn tác dụng lấp đầy các lỗ rỗng tạo ra bởi các hạt to trong thành phần cốt liệu mịn. Hàm lượng của nó được thể hiện bằng chỉ số FAf, chỉ số này được tính theo công thức (2.3):
f
%Lọt sàng SCIII
FA %Lọt sàng SCII (2.3)
Chỉ số FAf được sử dụng để đánh giá mức độ sắp xếp của các hạt cốt liệu nhỏ nhất trong cấp phối. Giống như chỉ số FAc, chỉ số FAf nên nhỏ hơn 0,5 và lớn hơn 0,35 đối với cấp phối BTN chặt. VMA của cấp phối BTN tăng khi chỉ số này giảm.
d. Kết luận
Chỉ số CA – chỉ số này thể hiện sự sắp xếp của các hạt cốt liệu thô với nhau, và sự sắp xếp của các hạt cốt liệu thô với thành phần các hạt mịn trong cấp phối, có nghĩa là mức độ lấp đầy các lỗ rỗng tạo ra bởi các hạt cốt liệu mịn.
Chỉ số - FAc chỉ số này thể hiện sự sắp xếp của các hạt to trong phần cốt liệu mịn với nhau, và sự sắp xếp của các hạt này với các vật liệu khác để lấp đầy các lỗ trống do chính nó tạo ra.
Chỉ số FAf chỉ số này thể hiện sự sắp xếp của các hạt nhỏ trong phần cốt liệu nhỏ với nhau, nó cũng ảnh hưởng đến độ rỗng của cốt liệu nhỏ trong phần cốt liệu mịn, bởi vì nó đại diện cho các hạt có khả năng lấp được các lỗ rỗng nhỏ nhất.
Các chỉ số này có giá trị cho việc đánh giá và điều chỉnh VMA cho các mẫu BTN chuẩn bị được chế tạo. Một mẫu BTN được chế tạo bởi cấp phối 1, nếu muốn tăng hoặc giảm VMA của mẫu BTN của cấp phối 2 thì phải dựa vào giá trị 3 chỉ số của cấp phối 1, việc phân tích này có thể được thực hiện trên giấy mà không cần chế tạo các mẫu thử. Tuy nhiên, khi thực hiện phân tích trên giấy, người thực hiện cần phải xem xét đến sự thay đổi hình dáng, độ cứng và độ nhám của các hạt cốt liệu.
Các chỉ số này được tính toán theo sàng khống chế của hỗn hợp BTN, sàng khống chế có liên quan chặt chẽ với cỡ hạt lớn nhất danh định. Bảng 2.4 liệt kê các sàng khống chế cho nhiều loại BTN có kích thước hạt lớn nhất khác nhau. Các giá trị trong bảng là phần trăm lọt sàng khống chế được dùng để tính 3 chỉ số Bailey [28].
Bảng 2.4 Cỡ sàng khống chế của các loại bê tông nhựa khác nhau
37,5 25,0 19,0 12,5 9,5 4,75
Sàng 1/2 19,00 12,50 9,50 ** 4,75 2,36
SCI 9,50 4,75 4,75 2,36 2,36 1,18
SCII 2,36 1,18 1,18 0,60 0,60 0,30
SCII 0,60 0,30 0,30 0,15 0,15 0,075
** Sàng ẵ của BTN 12,5 là 4,75. Tuy nhiờn, sàng 6,25 mới thật sự là sàng phõn cỏch cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ.