CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC
2.5 Bê tông xi măng làm đường giao thông
2.5.1 Sự làm việc của mặt đường BTXM dưới tác dụng của tải trọng và các yếu tố tự nhiên
Mặt đường BTXM thuộc loại mặt đường cứng có cường độ chịu uốn cao, ổn định và có độ cứng khi uốn cao. Vì có độ cứng cao nên ứng suất nén thẳng đứng phân bố trên lớp móng theo một diện tích rộng so với mặt đường mềm. Đồng thời độ võng đàn hồi thẳng đứng cho phép của mặt đường cứng cũng nhỏ hơn độ võng tương ứng của mặt đường mềm từ 3-4 lần. Cường độ của kết cấu mặt đường cứng phụ thuộc chủ yếu vào cường độ kéo uốn của BTXM.
Ngoài tải trọng xe chạy còn có sự thay đổi của nhiệt độ và độ ẩm của bê tông, sự lún không đều của nền móng cũng có thể làm cho mặt đường bê tông chịu uốn. Sự phá hoại mặt đường bắt đầu từ việc hình thành các đường nứt ở những ch mà ứng suất uốn lớn hơn cường độ chịu kéo uốn của BT. Nếu tiếp tục tăng tải trọng thì các đường nứt tiếp tục phát triển, tấm mặt đường tiếp tục bị phá hoại và phá ra thành những vết nứt nhỏ.
Sự trùng phục của tải trọng xe chạy, nhất là các xe nặng sẽ gây nên hiện tượng mỏi trong bê tông làm mặt đường bị phá hoại, tích lũy biến dạng dư trong nền móng.
Sự thay đổi nhiệt độ cũng gây ứng suất lớn trong mặt đường cứng. Nhiệt độ tấm bê tông thay đổi tương đương với sự thay đổi của không khí. Về mùa đông, tấm bê tông bị co lại, mùa hè tấm bê tông nở ra nhưng lực ma sát và lực dính giữa tấm bê tông và lớp móng cản trở sự co dãn làm xuất hiện ứng suất kéo trong tấm bê tông [17].
2.5.2 Đặc điểm và tính chất của BTXM làm đường giao thông Đặc điểm:
HVTH: Tôn Nữ Phương Nhi 41
Bê tông làm đường trực tiếp chịu tác dụng tải trọng xe chạy, tác dụng của điều kiện khí hậu thời tiết, của điều kiện địa hình địa chất và chế độ thủy nhiệt của khu vực xây dựng đường.
Tải trọng của ô tô, xe xích và các xe vận tải khác, nhất là sự tác dụng trùng phục của nó, sẽ gây nên ứng suất kéo nguy hiểm trong bê tông, gây ra lực xung kích mặt bê tông.
Sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm của môi trường chung quanh sẽ làm xuất hiện biến dạng nhiệt, biến dạng co rút và ứng suất trong bê tông.
Để cho bê tông làm đường có thể chịu được tác dụng trên mà không bị phá hoại, lúc đầu khai thác bê tông phải có cường độ và độ ổn định cần thiết. Đồng thời h n hợp bê tông phải hoàn toàn thích hợp với các phương pháp và phương tiện thi công bê tông sẽ dùng.
Đặc điểm công nghệ của bê tông làm đường được đổ tại ch và đông cứng trong điều kiện tự nhiên. Việc đổ bê tông, đầm và hoàn thiện bê tông thường được tiến hành bằng bộ máy chuyên dụng thích hợp để thi công các h n hợp bê tông tương đối khô [16].
Tính chất:
Cường độ là đặc tính chủ yếu nhất của bê tông làm đường, thường được đánh giá bằng 2 chỉ tiêu là cường độ chịu kéo khi uốn và cường độ chịu n n, trong đó cường độ chịu kéo uốn là chỉ tiêu chủ yếu. Cường độ chịu n n dùng để đánh giá độ ổn định bê tông lớp mặt. Cường độ của bê tông phụ thuộc chủ yếu vào xác của xi măng, tỷ lệ X/N, cốt liệu lớn dùng phải có cường độ cao hơn bê tông từ 2-3 lần. Ngoài ra, thời gian và điều kiện đông cứng cũng ảnh hưởng đến cường độ bê tông.
Độ ổn định của bê tông làm đường được đánh giá bằng tuổi thọ của nó dưới tác dụng đồng thời của tải trọng và các điều kiện môi trường xung quanh.
Tính chất biến dạng đặc trưng cho khả năng biến dạng của bê tông dưới tác dụng của tải trọng và sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm. Tính chất này được đánh giá bằng trị số môđun đàn hồi, hệ số dãn do nhiệt độ, hệ số Poatsông. Tính chất biến dạng cùng với
HVTH: Tôn Nữ Phương Nhi 42
cường độ kéo uốn của bê tông là những tham số chủ yếu của bê tông sử dụng khi tính toán mặt đường.
Mô đun đàn hồi của bê tông (E) đặc trưng cho khả năng biến dạng của bê tông dưới tác dụng của hoạt tải. Vì bê tông là vật liệu đàn hồi dẻo nên đúng ra phải dùng môđun biến dạng để đánh giá tính chất biến dạng của nó. Tuy nhiên bộ phận biến dạng dẻo của bê tông chỉ xuất hiện khi chịu tải lâu dài hoặc khi tải trọng tác dụng tức thời rất lớn (lớn hơn 0,5 tải trọng phá hoại). Hơn nữa tấm bê tông chỉ làm việc chủ yếu trong giai đoạn đàn hồi, chịu tác dụng tải trọng tức thời cho nên dùng trị số mô đun đàn hồi tìm được điều kiện kéo khi uốn khi ứng suất bằng 0,2 ứng suất phá hoại để đặc trưng cho tính chất đàn hồi của bê tông.
Trị số của hệ số dãn nở dài do nhiệt của bê tông làm đường chủ yếu phụ thuộc vào thành phần cốt liệu.
Sự co rút của bê tông tức là sự giảm thể tích theo thời gian, do xi măng bị co rút thể tích và do bê tông bị mất nước khi đông cứng, là một tính chất quan trọng của bê tông. Biến dạng co rút có thể làm xuất hiện các đường nứt nhỏ trong bê tông, làm giảm nhiều độ ổn định của mặt đường. Biến dạng co rút phát triển mạnh nhất sau khi bê tông đổ vài giờ, lúc bê tông bắt đầu đông cứng, do đó nếu không được bảo dưỡng tốt rất dễ xuất hiện đường nứt. Số lượng, chất lượng, tỷ lệ N/X ảnh hưởng lớn đến độ co rút [16],[17].
2.5.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với BTXM làm đường giao thông
Cường độ chịu kéo khi uốn, độ mài mòn là các chỉ tiêu cơ lý quan trọng của BTXM làm đường giao thông, đòi hỏi phải đảm bảo theo yêu cầu. Ngoài ra các chỉ tiêu đối với h n hợp bê tông và bê tông như độ sụt, khối lượng thể tích, độ hút nước, cường độ n n, mô đun đàn hồi, tính thấm nước và độ bền cũng được khảo sát. Đề tài nghiên cứu chế tạo BTXM cốt liệu xỉ làm đường giao thông có các yêu cầu kỹ thuật tuân theo Quyết định số 3230/QĐ-BGTVT [20].
HVTH: Tôn Nữ Phương Nhi 43