Để tính toán hàm lượng bitum có các phương pháp chủ yếu sau: Phương pháp Marshall, phương pháp nén mẫu.
Trong các phương pháp này, các công thức chung để lựa chọn hàm lượng bitum là tính trung bình các lượng bitum tối ưu cho thuộc tính cơ học của hổn hợp lớn nhất và các thuộc tính mong muốn khác liên quan đến độ chặt, độ rổng của vật liệu. Để thiết kế một hỗn hợp bê tông nhựa bằng các thử nghiệm trong phòng, các mẩu thử nghiệm được chế tạo càng gần sát với vật liệu hiện trường càng tốt.
Phương pháp Marshall: Xác định lượng Bitum tính toán là giá trị trên đường cong quan hệ giữa lượng Bitum và khối lượng đơn vị lớn nhất và kiểm tra các thuộc tính khác của vật liệu ứng với hàm lượng Bitum này theo các tiêu chuẩn yêu cầu.
Phương pháp Marshall dựa trên các chỉ tiêu thí nghiệm Marshall như độ ổn định, độ dẻo và các chỉ tiêu vật lý của mẫu được chế tạo bằng thiết bị đầm tiêu chuẩn như khối lượng riêng, độ rỗng dư, độ rỗng được lấp đầy bằng Bitum.
Phương pháp thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa.
Bước 1: Xác định chất lượng của các loại vật liệu. Bước 2: Thiết kế thành phần hỗn hợp cốt liệu:
phục vụ sản xuất bê tông nhựa làm mặt đường ôtô.
Thành phần cấp phối các cở hạt của các loại bê tông nhựa được lựa chọn phải nằm trong giới hạn qui định của đường bao cấp phối.
Đường biểu diễn cấp phối hạt được chọn phải điều đặn, tỷ lệ thành phần hai cở hạt kế cận nhau không được biến đổi từ giới hạn trên ( dưới) đến giới hạn dưới (trên).
Hỗn hợp vật liệu khoáng có tổng thể thành phần như sau [ ]3 :
D + C + B + M = 100 %
Lượng lọt qua sàng của hỗn hợp vật liệu khoáng Lx được xác định theo công thức sau:
Lx = 100 x D . D + 100 x M .M + 100 x C .C + 100 x B .B
Trong đó: Mx, Dx, Cx, Bx là lượng lọt qua sàng kích thước x (mm) của đá, mạt, cát và bột khoáng.
-Xác định lượng đá dăm:
Tỷ lệ thành phần của đá dăm được xác định theo công thức :
D = d d x A A .100%
Trong đó: Ax, Ad là lượng sót tích lũy tại cở hạt x của hỗn hợp tùy theo tiêu chuẩn của đá dăm.
-Xác định lượng bột khoáng:
Tỷ lệ phần trăm của bột khoáng (có cở hạt < 0.075mm hay lọt qua rây No.200) được xác định theo công thức sau (phần cát và đá mạc có cở hạt < 0.075mm không được coi là bột khoáng): B = 075 . 0 075 . 0 B Y .100%
Trong đó: Y0.075, B0.075 là lượng hạt nhỏ hơn 0.075mm của hỗn hợp vật liệu hợp lý và của bột khoáng.
-Xác định lượng cát và lượng mạt:
Tổng tỷ lệ phần trăm của cát và đá mạt được tính như sau: C + M = 100 – B – D = M” và 100 .C1.25 C +( ) 100 .M1.25 C M − = L1.25 - B
Từ kết quả tính toán và thành phần vật liệu thực tế, tiến hành tính toán lại trị số Lx với tất
cả các cở hạt. So sánh đường biểu diễn Lx với thành phần khoáng vật hợp lý theo quy
phạm. Nếu thành phần chọn được không phù hợp qui phạm thì có thể đều chỉnh lại các lượng vật liệu để có Lx hợp qui phạm.
Trên cơ sở cấp phối cốt liệu đã được phối hợp nằm trong đường bao chuẩn (bước 2), tiến hành cân đong xác định khối lượng cụ thể các tỷ lệ thành phần cho ít nhất là 12 tổ mẫu với hàm lượng tăng hoặc giảm với số gia là 0.5% xung quanh giá trị hàm lượng nhựa trung bình yêu cầu đã biết (bảng II – 5). Cần sử dụng tối thiểu 5 hàm lượng nhựa.
Tiến hành đúc mẫu theo hàm lượng tính toán ở trên. Số chày đúc là 75 chày 1 mặt, tổng cộng là 150 chày trên 2 mặt. Phương pháp và tiêu chuẩn đúc mẫu thí nghiệm được trình bày chi tiết ở mục III, chương này.
Bước 4: Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của mẫu bê tông nhựa.
Tiến hành nén mẫu trên máy nén Marshall chuyên dùng để xác định: -Độ ổn định.
-Độ dẻo qui ước Marshall. -Thương số Marsall.
Tiến hành thí nghiệm và tính toán để xác định các chỉ tiêu sau: -Độ rỗng dư thực tế của các tổ mẫu.
-Độ rỗng cốt liệu.
-Khối lượng thể tích của mẫu.
Bước 5: Tính toán, xác định hàm lượng nhựa tối ưu.
Lượng nhựa tính toán theo chỉ tiêu độ rỗng của hỗn hợp vật liệu khoáng của mẫu thí nghiệm bê tông nhựa và độ rỗng còn lại của bê tông nhựa theo qui phạm.
Lượng nhựa tối ưu được xác định theo công thức:
B = ( ) k B k k o V V γ γ . − Trong đó:
Vok - Độ rỗng vật liệu khoáng của mẫu thí nghiệm, % γk - Trọng lượng riêng của vật liệu khoáng, g/cm3. Vk - Độ rỗng bê tông nhựa theo qui phạm ở 20 oC,%. γB - Trọng lượng riêng của bitum ở 20 oC,g/cm3.
Căn cứ vào các thông số đã thí nghiệm: Độ bền, độ dẻo, độ rỗng dư, độ rỗng cốt liệu, khối lượng thể tích, tiến hành vẽ các đồ thị quan hệ giữa các chỉ tiêu đó với hàm lượng nhựa để đảm bảo các thông số thỏa mãn các yêu cầu theo qui định (bảng II – 10) hoặc bảng II – 11).
Nếu độ rỗng dư không phù hợp phải tính toán lại lượng nhựa, trong đó độ rỗng cốt liệu khoáng vật lấy theo mẫu của mẽ hỗn hợp vừa được kiểm tra.
Nếu có một vài chỉ tiêu cơ lý yêu cầu không đạt thì phải tiến hành thay đổi thành phần cấp phối khoáng vật và tiến hành lại từ đầu.
phục vụ sản xuất bê tông nhựa làm mặt đường ôtô.
Công việc này có thể coi như là kết thúc khi đã chọn được một cấp phối hỗn hợp và hàm lượng tối ưu đảm bảo độ rỗng của cố liệu khoáng vật, độ rỗng dư của hỗn hợp nằm trong phạm vi cho phép cũng như tất cả các chỉ tiêu yêu cầu khác phải thỏa mãn theo qui định Mẫu bê tông nhựa thiết kế của loại hỗn hợp bê tông nhựa chặt (BTNC) theo tiêu chuẩn của Việt Nam phải thỏa mãn các chỉ tiêu cơ lý cho bảng II – 10.
Mẫu bê tông nhựa thiết kế theo tiêu chuẫn của Mỹ phải thỏa mãn các chỉ tiêu cơ lý cho bảng II – 1.