Hơn nữa, hàm lượng bitum cũng đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với tốc độ hóa cứng của bitum trên mặt đường, trong khi đó, khi thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa, hàm lượng bitum chỉ được
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
- -
NGUYỄN THỊ TRÀ GIANG
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG NHỰA ĐẾN MỘT SỐ CHỈ TIÊU CỦA
BÊ TÔNG NHỰA
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ
MÃ SỐ : 60-58-30
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS NGUYỄN VIỆT HƯNG
Thành Phố Hồ Chí Minh – 2013
Trang 2Trang 1
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
Phụ Lục 6
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt 7
Danh mục các bảng biểu 8
Danh mục các hình vẽ, đồ thị 10
PHẦN MỞ ĐẦU 12
1 Tính cấp thiết của đề tài 12
2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 12
3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 13
4 Phương pháp nghiên cứu 13
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHỰA ĐƯỜNG 14 1.1 Khái niệm và phân loại 14
1.1.1 Khái niệm 14
1.1.2 Phân loại 14
1.2 Các tính chất của bitum 14
1.2.1 Tính quánh 14
1.2.2 Tính dẻo 15
1.2.3 Tính ổn định nhiệt 15
1.2.4 Tính hóa già 17
1.2.5 Tính ổn định khi đun nóng 17
1.2.6 Nhiệt độ bốc cháy 17
1.2.7 Tính bám dính 18
1.3 Sự hóa cứng của bitum 19
1.4 Các yêu cầu kỹ thuật của bitum xây dựng đường 19
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BÊ TÔNG NHỰA VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 21
Trang 3Trang 2
2.1 Khái niệm và phân loại 21
2.1.1 Khái niệm 21
2.1.2 Phân loại 21
2.2 Vật liệu để chế tạo bê tông nhựa 22
2.2.1 Đá dăm: 22
2.2.2 Cát 24
2.2.3 Bột khoáng 24
2.2.4 Nhựa đường 25
2.3 Các đại lượng đặc trưng cho tính chất của bê tông nhựa 26
2.3.1 Cường độ 26
2.3.1.1 Cường độ chịu nén 26
2.3.1.2 Cường độ chịu kéo 26
2.3.2 Tính biến dạng 27
2.3.3 Độ mài mòn 29
2.3.4 Tính ổn định nước 29
2.3.5 Độ rỗng của bê tông nhựa 29
2.4 Thiết kế thành phần cấp phối: 29
2.4.1 Mục đích 29
2.4.2 Thiết kế tỷ lệ phối trộn của cốt liệu 29
2.4.3 Xác định cấp nhựa bitum 30
2.4.4 Lựa chọn thành phần vật liệu khoáng để chế tạo bê tông nhựa 30
2.4.5 Phương pháp thực nghiệm chế tạo bê tông nhựa nóng 32
2.4.5.1 Sấy và nung vật liệu khoáng 32
2.4.5.2 Nấu bitum 33
2.4.5.3 Cân đong vật liệu khoáng và bitum 33
2.4.5.4 Trộn hỗn hợp vật liệu 33
2.5 Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 34
Trang 4Trang 3
2.5.1 Các phương pháp thí nghiệm đá 34
2.5.1.1 Hàm lượng bụi, bùn, sét 34
2.5.1.2 Xác định khối lượng riêng 31
2.5.1.3 Xác định khối lượng thể tích xốp 35
2.5.2 Các phương pháp thí nghiệm cát 36
2.5.2.1 Hàm lượng bụi, bùn, sét 36
2.5.2.2 Xác định khối lượng riêng 37
2.5.2.3 Xác định khối lượng thể tích xốp 38
2.5.3 Các phương pháp thí nghiệm bột khoáng 38
2.5.3.1 Độ ẩm bột khoáng 38
2.5.3.2 Khối lượng riêng của bột khoáng 39
2.5.3.3 Khối lượng riêng hỗn hợp bột khoáng và nhựa 40
2.5.3.4 Khối lượng thể tích và độ rỗng bột khoáng dưới áp lực 400kg/cm 40
2.5.3.5 Chỉ số về hàm lượng nhựa của bột khoáng 41
2.5.3.6 Khối lượng thể tích, độ rỗng dư của hỗn hợp bột khoáng và nhựa đường 43
2.5.3.7 Xác định độ trương nở thể tích của hỗn hợp bột khoáng và nhựa đường 44
2.5.4 Các phương pháp thí nghiệm nhựa 45
2.5.4.1 Xác định độ kim lún (t = 250C) 45
2.5.4.2 Xác định độ kéo dài (t = 250C) 46
2.5.4.3 Nhiệt độ hóa mềm của nhựa 46
2.5.4.4 Nhiệt độ bắt lửa 47
2.5.4.5 Lượng tổn thất sau khi đun nhựa 5h ở t = 1630C 48
2.5.4.6 Độ kim lún sau khi nung ở t = 1630C sau 5h 49
2.5.4.7 Lượng hòa tan trong dung môi trichloroethylene 49
Trang 5Trang 4
2.5.4.8 Khối lượng riêng ở 250C 50
2.5.4.9 Độ dính bám với đá 51
2.5.5 Các phương pháp thí nghiệm bê tông nhựa 53
2.5.5.1 Khối lượng thể tích của bê tông nhựa 53
2.5.5.2 Độ rỗng cốt liệu và độ rỗng dư của hỗn hợp bê tông nhựa ở trạng thái đầm chặt 53
2.5.5.3 Độ bền và độ dẻo của bê tông nhựa theo phương pháp Marshall
55
2.5.5.4 Mô đun đàn hồi 57
2.5.5.5 Cường độ ép chẻ 59
CHƯƠNG 3: THÍ NGHIỆM 61
3.1 Thí nghiệm các loại vật liệu để chế tạo bê tông nhựa 61
3.1.1 Kết quả thí nghiệm các loại đá dăm dùng trong đề tài 61
3.1.2 Kết quả thí nghiệm cát dùng trong đề tài 64
3.1.3 Kết quả thí nghiệm bột khoáng dùng trong đề tài 65
3.1.4 Kết quả thí nghiệm nhựa đường dùng trong đề tài 67
3.2 Thiết kế mẫu bê tông nhựa để thí nghiệm 67
3.3 Tiến hành đúc các mẫu theo các hàm lượng nhựa 69
3.3.1 Sấy và nung vật liệu khoáng 69
3.3.2 Nấu bitum 70
3.3.3 Cân đong vật liệu khoáng và bitum 71
3.3.4 Trộn hỗn hợp vật liệu 71
3.4 Tiến hành thí nghiệm 73
3.4.1 Thí nghiệm xác định khối lượng thể tích 73
3.4.2 Xác định độ rỗng dư 74
3.4.3 Thí nghiệm xác định độ bền Marshall 74
3.4.4 Thí nghiệm xác định cường độ ép chẻ 75
Trang 6Trang 5
3.4.5 Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi vật liệu 76
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 78
4.1 Kết quả thí nghiệm 78
4.2 Phân tích kết quả 78
4.2.1 Thí nghiệm xác định khối lượng thể tích 78
4.2.2 Xác định độ rỗng dư 79
4.2.3 Thí nghiệm xác định độ bền Marshall 81
4.2.4 Thí nghiệm xác định cường độ ép chẻ 82
4.2.5 Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi vật liệu 83
4.2.6 Mối quan hệ giữa các chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa 86
4.2.6.1 Ảnh hưởng của độ rỗng dư đến độ bền Marshall 87
4.2.6.2 Ảnh hưởng của độ rỗng dư đến mô đun đàn hồi 89
4.2.6.3 Ảnh hưởng của độ rỗng dư đến cường độ ép chẻ 90
4.2.6.4 Ảnh hưởng của độ rỗng dư đến khối lượng thể tích 92
4.2.6.5 Ảnh hưởng của khối lượng thể tích đến độ bền Marshall 94
4.2.6.6 Ảnh hưởng của khối lượng thể tích đến mô đun đàn hồi 96
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .99
5.1 Kết luận 99
5.2 Hạn chế của luận văn 100
5.3 Hướng phát triển nghiên cứu 100
TÀI LIỆU THAM KHẢO 101
Trang 7Trang 6
PHỤ LỤC
Phụ lục 1 : Kết quả thí nghiệm đá 1x2 102
Phụ lục 2 : Kết quả thí nghiệm đá mi sàng 104
Phụ lục 3 : Kết quả thí nghiệm đá mi bụi 106
Phụ lục 4 : Kết quả thí nghiệm cát 108
Phụ lục 5 : Kết quả thí nghiệm bột khoáng 110
Phụ lục 6 : Kết quả thí nghiệm nhựa đường 115
Phụ lục 7 : Kết quả phân tích thành phần hạt 117
Phụ lục 8 : Kết quả thí nghiệm theo phương pháp Marshall 119
Phụ lục 9 : Kết quả thí nghiệm cường độ ép chẻ 122
Phụ lục 10 : Kết quả thí nghiệm mô đun đàn hồi vật liệu 124
Trang 8Trang 7
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BTNC: Bê tông nhựa chặt
BTNR: Bê tông nhựa rỗng
GTVT : Giao thông vận tải
TLTS: Trọng lượng trên sàng
TLLS : Trọng lượng lọt sàng
TPK : Thiên phân kế
Trang 9Trang 8
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Bitum, yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử theo TCVN
7493:2005 20
Bảng 2.1 Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho đá dăm 23
Bảng 2.2 Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho cát 24
Bảng 2.3 Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho bột khoáng 25
Bảng 2.4 Thành phần hạt của hỗn hợp bê tông nhựa nóng 31
Bảng 2.5 Hệ số hiệu chỉnh độ ổn định Marshall 57
Bảng 3.1 Kết quả phân tích bằng sàng của đá 1x2cm 62
Bảng 3.2 Kết quả phân tích bằng sàng của đá mi sàng 63
Bảng 3.3 Kết quả phân tích bằng sàng của đá mi bụi 64
Bảng 3.4 Kết quả phân tích bằng sàng của cát 65
Bảng 3.5 Kết quả phân tích bằng sàng của bột khoáng 66
Bảng 3.6 Tỷ lệ phối trộn các cốt liệu 68
Bảng 4.1 Khối lượng thể tích với các hàm lượng nhựa khác nhau 78
Bảng 4.2 Độ rỗng dư với các hàm lượng nhựa khác nhau 80
Bảng 4.3 Độ bền Marshall với các hàm lượng nhựa khác nhau 81
Bảng 4.4 Cường độ ép chẻ với các hàm lượng nhựa khác nhau 82
Bảng 4.5 Mô đun đàn hồi với các hàm lượng nhựa khác nhau 83
Bảng 4.6 Số liệu thí nghiệm độ rỗng dư theo các hàm lượng nhựa 85
Bảng 4.7 Bảng phân tích phương sai cho bảng số liệu 4.6 85
Bảng 4.8 Độ lệch chuẩn và hệ số biên thiên của độ rỗng dư 86
Bảng 4.9 Độ lệch chuẩn và hệ số biên thiên của khối lượng thể tích 86
Bảng 4.10 Ảnh hưởng của độ rỗng dư đến độ bền Marshall 87
Bảng 4.11 Ảnh hưởng của độ rỗng dư đến mô đun đàn hồi 89
Bảng 4.12 Ảnh hưởng của độ rỗng dư đến cường độ ép chẻ 91
Bảng 4.13 Ảnh hưởng của độ rỗng dư đến khối lượng thể tích 93
Trang 10Trang 9 Bảng 4.14 Ảnh hưởng của khối lượng thể tích đến độ bền Marshall 95 Bảng 4.15 Ảnh hưởng của khối lượng thể tích đến mô đun đàn hồi 97
Trang 11Trang 10
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Dụng cụ vòng và hòn bi 16
Hình 1.2 Dụng cụ xác định nhiệt độ bốc cháy 18
Hình 2.1 Biểu đồ cấp phối hạt 32
Hình 2.2 Thùng xác định khối lượng thể tích đá 36
Hình 3.1 Mẫu đá 1x2 cm 61
Hình 3.2 Mẫu đá mi sang 62
Hình 3.3 Mẫu đá mi bụi 63
Hình 3.4 Mẫu cát 65
Hình 3.5 Mẫu bột khoáng 66
Hình 3.6 Đường cong thiết kế cấp phối 69
Hình 3.7 Sấy đá khử ẩm 70
Hình 3.8 Nấu nhựa bitum 60/70 71
Hình 3.9 Trộn hỗn hợp cốt liệu 72
Hình 3.10 Trỗn hỗn hợp bê tông nhựa 72
Hình 3.11 Chuẩn bị khuôn 73
Hình 3.12 Cho vào máy đầm 73
Hình 3.13 Ngâm và cân mẫu để xác định khối lượng thể tích 74
Hình 3.14 Thí nghiệm nén Marshall 75
Hình 3.15 Thí nghiệm ép chẻ mẫu hình trụ 76
Hình 3.16 Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi 77
Hình 4.1 Biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng nhựa và khối lượng thể tích 79
Hình 4.2 Biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ rỗng dư 80
Hình 4.3 Biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ bền Marshall 81
Hình 4.4 Biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng nhựa và cường độ ép chẻ 82
Hình 4.5 Biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng nhựa và mô đun đàn hồi 83
Hình 4.6 Mối quan hệ giữa độ bền Marshall và độ rỗng dư 88
Trang 12Trang 11
Hình 4.7 Mối quan hệ giữa mô đun đàn hồi và độ rỗng dư 90
Hình 4.8 Mối quan hệ giữa cường độ ép chẻ và độ rỗng dư 92
Hình 4.9 Mối quan hệ giữa khối lượng thể tích và độ rỗng dư 94
Hình 4.10 Mối quan hệ giữa khối lượng thể tích và độ bền Marshall 96
Hình 4.11 Mối quan hệ giữa khối lượng thể tích và mô đun đàn hồi 98
Trang 13Trang 12
PHẦN MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết của đề tài
Bê tông nhựa là loại vật liệu được dùng rất phổ biến làm lớp mặt đường
ô tô ở Việt Nam cũng như trên thế giới Mạng lưới đường quốc gia ở Việt Nam hiện nay trên 90% chiều dài các tuyến quốc lộ, đường đô thị chủ yếu có lớp mặt có xử lý bằng bitum, trong đó phần lớn là dùng bê tông nhựa Bê tông nhựa được dùng chủ yếu làm các lớp mặt hoặc các lớp móng cho kết cấu áo đường của những tuyến đường cấp cao, đường cao tốc, đường thành phố và mặt cầu Lớp mặt đường ô tô làm bằng bê tông nhựa là các lớp kết cấu chịu lực quan trọng tham gia vào việc hình thành cường độ của kết cấu áo đường mềm Lớp mặt bê tông nhựa còn là lớp ngăn chặn nước xâm nhập xuống các lớp kết cấu khác và xuống nền Ưu điểm của lớp mặt bê tông nhựa là: ít bụi, không ồn, ít bị hao mòn, có thể đảm bảo xe chạy với tốc độ cao, dễ dàng bảo dưỡng sữa chữa trong quá trình khai thác
Do có vị trí quan trọng như đã trình bày trên, bê tông nhựa đã và đang trở thành một trong những đối tượng nghiên cứu chính của khoa học xây dựng đường ô tô Việc nâng cao chất lượng và tuổi thọ lớp mặt bê tông nhựa của kết cấu áo đường ở nước ta sẽ góp phần nâng cao chất lượng của cả mạng lưới đường ô tô và có ý nghĩa kinh tế kỹ thuật to lớn
Hơn nữa, hàm lượng bitum cũng đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với tốc độ hóa cứng của bitum trên mặt đường, trong khi đó, khi thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa, hàm lượng bitum chỉ được lựa chọn trên cơ sở kinh nghiệm
2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Tìm hiểu tổng quan về bê tông nhựa, lý thuyết về bê tông nhựa chặt, thí nghiệm để đánh giá các chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa chặt
Trang 14Trang 13
- Tìm hiểu ảnh hưởng của hàm lượng nhựa đến chất lượng của bê tông nhựa dựa trên các chỉ tiêu : độ bền Marshall, cường độ ép chẻ, mô đun đàn hồi vật liệu, độ rỗng dư và khối lượng thể tích
3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
- Cấp phối sử dụng trong nghiên cứu là cấp phối hạt trung BTNC19 theo tiêu chuẩn TCVN 8819:2011 Thành phần khoáng vật bao gồm đá (cỡ đá 1x2 quy cách, đá mi sàng, đá mi bụi) lấy tại mỏ đá Tân Đông Hiệp - tỉnh Bình Dương, bột khoáng ở Đồng Nai (tỉnh Đồng Nai), cát vàng ở sông Đồng Nai (thuộc tỉnh Đồng Nai)
- Nhựa : nhựa gốc dầu mỏ, độ kim lún ở 250C : 60/70
- Chất lượng của bê tông nhựa được đánh giá qua các chỉ tiêu : độ bền Marshall, cường độ ép chẻ, mô đun đàn hồi vật liệu, độ rỗng dư và khối lượng thể tích
4 Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu được kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm Phần nghiên cứu lý thuyết bao gồm thu thập và tìm hiểu các tài liệu liên quan tới lý thuyết về bê tông nhựa, các chỉ tiêu dùng để đánh giá chất lượng bê tông nhựa
- Phần thực nghiệm: để xác định được ảnh hưởng của hàm lượng nhựa đến chất lượng của bê tông nhựa, hàm lượng nhựa được thiết kế thay đổi 0.5% bắt đầu từ 5% đến 7% Chất lượng của bê tông nhựa được phân tích dựa trên kết quả thí nghiệm trong phòng thông qua các chỉ tiêu cơ lý: độ bền Marshall, cường độ ép chẻ, mô đun đàn hồi vật liệu, độ rỗng dư và khối lượng thể tích
Trang 15Trang 14
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHỰA ĐƯỜNG (BITUM)
1.1 Khái niệm và phân loại [1]
1.1.1 Khái niệm
Bitum là hợp chất mà thành phần chủ yếu là hidro cácbon cao phân tử
và một số hợp chất khác, có thể có dạng cứng hoặc quánh ở nhiệt độ thường, khi gia nhiệt trở nên lỏng, có khả năng trộn lẫn và dính kết các vật liệu khoáng, tạo thành vật liệu đá nhân tạo có những tính chất vật lý, cơ học phù hợp để dùng trong xây dựng đường ô tô
1.1.2 Phân loại
Bitum dầu mỏ: là sản phẩm cuối cùng của dầu mỏ
Bitum thiên nhiên: là loại bitum thường gặp trong thiên nhiên ở dạng kết tinh hay lẫn với các loại đá, được khai thác từ hồ hoặc từ đá
1.2 Các tính chất của bitum [1]
1.2.1 Tính quánh
Tính quánh là tính chất chống lại sự di chuyển của các hạt bitum dưới tác dụng của ngoại lực, là nơi ma sát sinh ra khi các tầng bitum di động Tính quánh của bitum có một giá trị lớn Nó ảnh hưởng nhiều đến các tính chất cơ học của hỗn hợp vật liệu khoáng với chất kết dính, đồng thời quyết định đặc trưng công nghệ chế tạo và thi công vật liệu có dùng bitum
Độ quánh của bium phụ thuộc vào hàm lượng các nhóm hóa học và nhiệt độ môi trường Khi hàm lượng chất nhựa tăng lên và hàm lượng chất dầu giảm thì độ quánh của bitum tăng lên Khi nhiệt độ của môi trường tăng cao, chất nhựa sẽ bị chảy lỏng, độ quánh của bitum giảm xuống
Để đánh giá độ quánh của bitum người ta dùng chỉ tiêu độ cắm sâu vào bitum ở 250C của dụng cụ tiêu chuẩn (quán nhập kế), với trọng lượng kim
Trang 16Trang 15 100g, đường kính 1mm, cho rơi tự do trong 5 giây Độ kim lún được ký hiệu
là P và đo bằng độ (1 độ bằng 0,1 mm) Độ kim lún càng nhỏ, tính quánh càng cao
1.2.2 Tính dẻo
Tính dẻo đặc trưng cho khả năng biến dạng của bitum khi chịu tác dụng của ngoại lực Cũng như tính quánh, nó phụ thuộc vào nhiệt độ và thành phần hóa học Khi nhiệt độ tăng, tính dẻo cũng tăng Ngược lại khi nhiệt độ hạ, tính dẻo giảm, bitum trở nên dòn Trong trường hợp đó, nếu như bitum dùng làm mặt đường hay các kết cấu khác có thể đưa đến sự tạo thành các vết nứt
Tính dẻo của bitum được đánh giá bằng độ kéo dài, ký hiệu L, đo bằng
cm, của mẫu tiêu chuẩn và được xác định bằng dụng cụ máy kéo bitum Nhiệt
độ trong thời gian thí nghiệm là 250C, tốc độ kéo là 5cm/phút Độ kéo dài càng lớn, độ dẻo càng cao
Bước chuyển của bitum từ trạng thái rắn sang trạng thái quánh rồi hóa lỏng và ngược lại xảy ra trong khoảng nhiệt độ nhất định Do đó tính ổn định nhiệt của bitum có thể biểu thị bằng khoảng nhiệt độ đó Khoảng biến đổi nhiệt độ ký hiệu là T được xác định bằng công thức:
T = T
m - T
c
Trong đó:
Trang 17Trang 16
T
m - nhiệt độ hóa mềm của bitum
T
c - nhiệt độ hóa cứng của bitum
Nếu T càng lớn thì tính ổn định nhiệt của bitum càng cao
Trị số nhiệt độ hóa mềm của bitum ngoài việc dùng để xác định khoảng biến đổi nhiệt độ T nó còn có ý nghĩa thực tế quan trọng Trong xây dựng đường người ta thường dùng bitum để rải mặt đường, do đó khi gặp nhiệt độ cao nếu Tmkhông thích hợp thì bitum có thể bị chảy làm cho mặt đường có dạng làn sóng, dồn đống
Vì vậy, nhiệt độ hóa mềm cũng là một chỉ tiêu kỹ thuật để đánh giá chất lượng của bitum Nhiệt độ hóa mềm của bitum được xác định bằng dụng
cụ “vòng và bi” (hình 1.1) Khối lượng của viên bi bằng 3,5g, đường kính 9,53mm và vòng có kích thước như hình vẽ
Hình 1.1 : Dụng cụ vòng và hòn bi
1.Viên bi; 2.Vòng; 3 Giá trên; 4 Giá dưới
Để xác định nhiệt độ hóa mềm người ta đun nóng bình chứa chất lỏng (thường là nước) với tốc độ 5oC/phút Dưới tác dụng của nhiệt độ tăng dần, đến một lúc nào đó bitum bị nóng chảy lỏng ra, viên bi cùng bitum rơi xuống
Trang 18Trang 17 Nhiệt độ chất lỏng trong bình, ứng với lúc viên bi tiếp xúc với bản dưới của giá đỡ được xem là nhiệt độ hóa mềm của bitum
Nhiệt độ hóa cứng của bitum có thể xác định bằng dụng cụ đo độ kim lún Nhiệt độ hóa cứng là nhiệt độ ứng với độ kim lún bằng 1 độ
1.2.4 Tính hóa già
Do ảnh hưởng của thời tiết mà tính chất và thành phần của bitum thay đổi nghĩa là làm cho bitum bị hóa già Sự hóa già làm cho tính quánh, tính dòn của bitum tăng lên, làm xuất hiện các vết nứt trong lớp phủ mặt đường, tăng quá trình phá hoại do ăn mòn
Quá trình hoá già của lớp phủ mặt đường có thể chia làm hai giai đoạn Giai đoạn 1 cường độ và tính ổn định biến dạng tăng Giai đoạn 2 bitum bắt đầu già, cấu trúc thay đổi, làm lớp phủ bị phá hoại Tuy vậy sự hoá già của bitum phát triển chậm, thường sau 10 năm sử dụng sự hoá già mới ở mức độ cao Tính hoá già có thể xác định ngay tại hiện trường hoặc bằng mẫu thử thí nghiệm trong các buồng khí hậu nhân tạo
1.2.5 Tính ổn định khi đun nóng
Khi dùng bitum người ta thường phải đun nóng lên đến nhiệt độ 160oC trong thời gian khá dài, do đó các thành phần nhẹ có thể bốc hơi, làm thay đổi tính chất của bitum
Sau khi tiến hành thí nghiệm này các loại bitum dầu mỏ quánh phải có hao hụt trọng lượng không được lớn hơn 1%, độ kim lún và độ kéo dài thay đổi không được lớn hơn 40% so với trị số ban đầu
1.2.6 Nhiệt độ bốc cháy
Khi đun bitum đến một nhiệt độ nhất định thì các chất dầu nhẹ bốc hơi
hòa lẫn vào môi trường xung quanh tạo nên một hỗn hợp dễ cháy Để xác
Trang 19Trang 18 định nhiệt độ bốc cháy, người ta dùng dụng cụ riêng (hình 1.2) Trong thí nghiệm, nếu ngọn lửa lan khắp mặt bitum thì nhiệt độ lúc đó được xem là nhiệt độ bốc cháy Nhiệt độ bốc cháy của bitum thường nhỏ hơn 200oC Nhiệt
độ này là một chỉ tiêu quan trọng về an toàn khi gia công bitum
độ nhớt của bitum Độ nhớt càng cao thì thời gian làm ướt cốt liệu bằng bitum càng lâu Điều này càng đặc biệt quan trọng hơn nếu cốt liệu có nhiều bụi bám, vì lớp bụi trên cốt liệu sẽ được phủ bitum trước, nên nó làm tăng độ nhớt của bitum trên bề mặt cốt liệu và có thể làm cho bitum không thể phủ hết được bề mặt các hạt cốt liệu lớn Một khi bitum đã kết dính tốt với toàn bộ cốt
Trang 20Trang 19 liệu, sự dính kết đó rất khó bị suy yếu trừ khi có sự can thiệp của nước Tình trạng bitum bị tách khỏi cốt liệu thường liên quan đến việc hỗn hợp bitum-cốt liệu bị thấm nước
Liên kết của bitum với vật liệu khoáng còn phụ thuộc vào tính chất của vật liệu khoáng Các loại đá bazơ liên kết với bitum tốt hơn với các loại đá axit Bản chất của cốt liệu khoáng, đặc biệt là bột khoáng, là yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến khả năng kết dính với cốt liệu của bitum
Thực tế khi chế tạo hỗn hợp bitum và vật liệu khoáng, người ta dùng nhiều loại đá khác nhau, do đó mức độ liên kết của nó cũng có thể khác nhau
1.3 Sự hóa cứng của bitum:
- Bốn cơ chế chính của sự hóa cứng bitum đó là: oxy hóa, mất mát dó bay hơi, hóa cứng vật lý, hóa cứng do hao hụt thành phần dầu
- Mức độ oxy hóa bitum phụ thuộc phần lớn vào nhiệt độ, thời gian và
độ dày của lớp màng bitum bám dính trên bề mặt cốt liệu (hàm lượng bitum) Nói chung, hàm lượng bitum càng thấp thì lớp bitum phủ lên bề mặt cốt liệu càng mỏng và sự hóa cứng càng nhanh
1.4 Các yêu cầu kỹ thuật của bitum xây dựng đường [2]
Bitum dầu mỏ loại quánh dùng trong xây dựng đường ở Việt Nam chia làm 6 mác, phân mác theo độ kim lún Yêu cầu kỹ thuật của bitum quánh xây dựng đường được quy định trong bảng sau:
Trang 21Trang 20
Bảng 1.1: Bitum, yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử Theo TCVN 7493:2005
Trang 22Trang 21
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BÊ TÔNG NHỰA VÀ
CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
2.1 Khái niệm và phân loại
2.1.1Khái niệm:
Bê tông nhựa là một hỗn hợp vật liệu khoáng và các chất kết dính hữu
cơ gồm: đá dăm, cát, bột khoáng và bitum với tỷ lệ nhất định, được nhào trộn
Bitum là chất kết dính hữu cơ có khả năng dính kết các vật liệu khoáng vật tạo một hỗn hợp chịu lực mới
2.1.2Phân loại [3]
Mỗi nước có sự phân loại bê tông nhựa của mình Ở nước ta, TCVN 8819:2011 đã đơn giản hóa phân loại bê tông nhựa như sau:
1 Theo độ rỗng dư, bê tông nhựa được phân ra 2 loại:
- Bê tông nhựa chặt (viết tắt là BTNC): có độ rỗng dư từ 3% đến 6%, dùng làm lớp mặt trên và lớp mặt dưới Trong thành phần hỗn hợp bắt buộc phải có bột khoáng;
- Bê tông nhựa rỗng (viết tắt là BTNR): có độ rỗng dư từ 7% đến 12% và chỉ dùng làm lớp móng
2 Theo kích cỡ hạt lớn nhất danh định của bê tông nhựa chặt, được
phân ra 4 loại:
Trang 23 Đá dăm dùng để chế tạo bê tông nhựa thường là đá nghiền từ đá
tảng và đá núi Đối với đá thiên nhiên thì nên chọn đá có gốc bazơ nhằm tăng khả năng dính bám với nhựa Đá dăm phải đáp ứng được yêu cầu về: cường
độ, tính đồng nhất, độ hao mòn, hình dạng, độ nhám bề mặt và khả năng dính bám tốt với nhựa
Trang 24Trang 23
Đá dăm phải có nhiều góc cạnh để tăng khả năng chèn móc giữa các
cốt liệu; đá sạch; đá không lẫn tạp chất; đá bị phong hóa và mềm yếu không được vượt quá 10% khối lượng; hàm lượng bụi, bùn, sét không được vượt quá 2% về khối lượng; độ ẩm nhỏ hơn 8% và hàm lượng các hạt thoi dẹt không vượt quá 15% khối lượng đá dăm trong hỗn hợp
Không cho phép dùng đá dăm được chế tạo từ đá vôi sét, sa thạch
sét và phiến thạch sét
Phải thỏa mãn các chỉ tiêu cơ lý qui định cho đá dăm dùng trong bê
tông nhựa rải nóng theo TCVN 8819:2011:
Bảng 2.1 : Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho đá dăm
Lớp mặt dưới
Các lớp móng
7572-2 Độ hao mòn khi va đập
trong máy Losangeles, % ≤28 ≤35 ≤40
TCVN 12:2006
7572-3 Hàm lượng hạt thoi dẹt
TCVN 13:2006
7572-4 Hàm lượng hạt mềm yếu,
TCVN 17:2006
7572-5 Hàm lượng hạt cuội sỏi
7572-7 Hàm lượng chung bụi,
TCVN 8:2006
7572-8 Hàm lượng sét cục, % ≤0.25 ≤0.25 ≤0.25 TCVN
7572-8:2006
9 Độ dính bám của đá
với nhựa, cấp ≥ cấp 3 ≥ cấp 3 ≥ cấp 3 TCVN 7504:2005
Trang 25 Đối với cát thiên nhiên phải có mô đun độ lớn Mk ≥ 2 Trường hợp
Mk<2 thì phải trộn thêm cát hạt lớn hoặc cát nghiền được xay từ đá
Cát phải cứng, chắc, sạch, không phong hóa, không chứa tạp chất và
có cấp phối phù hợp để tăng lực nội ma sát
Bảng 2.2 : Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho cát
Bột khoáng là vật liệu hạt mịn thường là bột đá vôi, bột đá đôlômit,
cũng có thể dùng xi măng, tro bay, … có tác dụng lấp đầy lỗ rỗng làm tăng độ đặc của hỗn hợp, tăng diện tích tiếp xúc Chất lượng của bột khoáng được đặc trưng bởi thành phần khoáng vật, độ mịn, độ rỗng, hệ số ưa nước
Trang 26Trang 25
Các vật liệu dùng để chế tạo bột khoáng phải sạch, hàm lượng bụi,
sét không vượt quá 5% Đối với bột khoáng được chế tạo từ đá thì cường độ chịu nén yêu cầu của đá không được nhỏ hơn 200kg/cm2
Bột khoáng phải khô, tơi (không vón cục) Nếu hàm lượng bột
khoáng nhiều sẽ làm tăng tốc độ hóa già của bitum và tính dòn trong bê tông nhựa
Bột khoáng phải thỏa mãn các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu của bột
khoáng nghiền từ đá cácbonát theo TCVN 8819:2011
Bảng 2.3 : Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho bột khoáng
Hiện nay, chúng ta thường sử dụng nhựa đặc bán cứng 60/70 gốc
dầu mỏ (bitum) để chế tạo bê tông nhựa Như vậy, không có nghĩa là các loại nhựa đặc bán cứng khác có độ kim lún như 40/60 hay 70/80 bị cấm sử dụng Thực tế có thể căn cứ vào chế độ thủy nhiệt nền - mặt đường của từng vùng khác nhau để chọn loại nhựa thích hợp Ví dụ: vùng lạnh cho phép chọn nhựa đặc bán cứng có độ kim lún cao hơn vùng nóng
Yêu cầu chung: nhựa phải sạch, không lẫn nước, tạp chất và phải
thỏa mãn tiêu chuẩn vật liệu nhựa đường đặc dùng cho đường bộ theo TCVN 7493:2005
Trang 272.3.1.1 Cường độ chịu nén
Cường độ chịu nén của bê tông nhựa được xác định tại nhiệt độ 50oC,
20oC, 0oC Cường độ ở 50oC biểu thị tính ổn định động của vật liệu làm bê tông, còn ở 0oC thể hiện tính chống nứt của bê tông nhựa Cường độ chịu nén
là cường độ giới hạn khi nén các mẫu chuẩn trong điều kiện nhiệt độ và đặt tải theo qui định
2.3.1.2 Cường độ chịu kéo
Đặc tính quan trọng của bê tông nhựa là cường độ chịu kéo Cường độ chịu kéo cao cho phép bê tông nhựa có cường độ chống nứt cao khi khai thác
Cường độ bê tông nhựa phụ thuộc vào tỉ lệ thành phần vật liệu chế tạo đặc biệt là sự thay đổi về lượng bitum, lượng bột khoáng làm thay đổi đáng
kể cường độ Khi lượng bitum nhỏ hơn hay lớn hơn lượng bitum hợp lí đều làm giảm khả năng liên kết của bitum với vật liệu khoáng và tạo nên kết cấu không hợp lí, vì vậy làm giảm cường độ
Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông nhựa:[5]
- Ảnh hưởng của bitum:
Cường độ của bê tông nhựa phụ thuộc vào tỷ lệ, tính chất và thành phần của bitum Cường độ chịu nén cũng như chịu kéo của bê tông nhựa đạt được cực đại ở trong trạng thái khô hay trạng thái bão hòa nước, chỉ khi lượng bitum trong hỗn hợp thích hợp nhất
Trang 28Trang 27 Khi tỷ lệ bitum lớn hơn hay nhỏ hơn lượng bitum hợp lý (ứng với chế
độ nén chặt nhất định), cường độ của bê tông nhựa đều giảm xuống Điều đó
là do, nếu như lượng bitum nhỏ hơn lượng bitum thích hợp thì hỗn hợp không
đủ độ dẻo cần thiết đê lèn chặt tốt, đưa đến hỗn hợp khó đạt được độ đặc lớn Mặt khác khi lượng bitum quá ít sẽ không đủ bao bọc bề mặt hạt vật liệu khoáng làm cho khả năng liên kết của nó giảm xuống, do đó cường độ bê tông nhựa giảm xuống
Trong trường hợp ngược lại, nếu như lượng bitum lớn hơn lượng bitum thích hợp, thì lượng bitum thích hợp bị thừa ra, nghĩa là tạo ra trong hỗn hợp một lượng bitum tự do khá lớn, làm cho các hạt vật liệu khoáng khó dịch lại gần nhau, nội ma sát của hỗn hợp giảm xuống Hai yếu tố đó làm cho cường
độ của bê tông nhựa cũng giảm xuống rất nhiều
Khi lượng bitum không thay đổi thì cường độ của bê tông nhựa sẽ giảm xuống, nếu như tính quánh của bitum giảm xuống Tính quánh của bitum giảm xuống là do bitum chứa nhóm chất rắn, axit nhựa ít, làm cho sự liên kết của bitum với bề mặt hạt vật liệu khoáng giảm xuống, đưa đến cường độ bê tông nhựa cũng giảm theo
- Ảnh hưởng của vật liệu khoáng:
Cường độ của bê tông nhựa phụ thuộc vào cường độ, độ lớn, thành phần hạt, thành phần khoáng, đặc trưng bề mặt của đá, tính chất của bột khoáng và tỷ lệ bitum trên bột khoáng Nói chung bề mặt cốt liệu càng xù xì thì tính bám dính càng tốt Bản chất của cốt liệu là nhân tố ảnh hưởng nhiều nhất đến sự kết dính giữa bitum/cốt liệu
Cường độ của cốt liệu lớn hay nhỏ, có ảnh hưởng đến cường độ của bê tông nhựa Trong quá trình chế tạo hay thi công mặt đường, những hạt cốt liệu có cường độ thấp có thể bị vỡ vụn ra, phá hoại sự liên kết của hỗn hợp, làm cho cường độ của hỗn hợp giảm xuống Ngoài ra cường độ của cốt liệu
Trang 29Trang 28 cũng là nguyên nhân về độ ổn định cọ mòn của mặt đường trong quá trình sử dụng
- Ảnh hưởng của độ đặc hỗn hợp bê tông nhựa:
Cường độ của bê tông nhựa không những phụ thuộc vào các yếu tố của vật liệu như đã nghiên cứu ở trên, mà còn phụ thuộc vào độ đặc của hỗn hợp, nghĩa là phụ thuộc vào độ đặc của khung vật liệu khoáng và mức độ lèn chặt
Độ đặc của khung vật liệu khoáng là do thành phần hạt quyết định Khi lựa chọn thành phần hạt được tốt, hỗn hợp sẽ có độ đặc cao Ngoài ra độ đặc của khung vật liệu khoáng còn phụ thuộc đáng kể vào độ đặc của thành phần bột khoáng
Nếu như hỗn hợp được lèn ép càng chặt, cường độ của nó càng tăng Nhưng mức độ lèn chặt lại phụ thuộc không những vào trị số tải trọng hay công dụng để lèn ép (số lần lèn) mà còn phụ thuộc vào lượng bitum trong hỗn hợp Nếu tăng lượng bitum trước khi đạt đến giá trị thích hợp, mức độ lèn chặt được tăng lên (khối lượng thể tích tăng), đưa đến cường độ của bê tông nhựa cũng tăng lên
Còn khi lượng bitum lớn hơn lượng bitum hợp lý thì do lượng bitum thừa ra làm ngăn cản các hạt vật liệu khoáng dịch lại gần nhau, làm cho độ đặc của khung vật liệu khoáng giảm xuống, đưa đến cường độ của bê tông nhựa cũng giảm xuống Nếu tiếp tục tăng sự lèn chặt thì mức độ chặt của khung vật liệu khoáng cũng được tăng lên, nhưng chỉ trong trường hợp nếu lượng bitum thừa bị chảy ra ngoài Và dưới tác dụng của ô tô sẽ gây ra hiện tượng dồn đống bitum trên mặt đường, gây trở ngại cho xe cộ đi lại
2.3.2 Tính biến dạng
Bê tông nhựa là một loại vật liệu đàn hồi chảy dẻo Tùy theo trạng thái
và điều kiện biến dạng có thể xuất hiện tính chất đàn hồi hay chảy dẻo Điều
Trang 30Trang 29 này phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian chịu tải Ở nhiệt độ cao bê tông nhựa trở nên dẻo, còn ở nhiệt độ thấp nó trở nên dòn và dễ gãy (nứt)
2.3.3 Độ mài mòn:
Độ mài mòn phụ thuộc vào cường độ và độ cứng của vật liệu khoáng vật Độ mài mòn là đặc tính giảm khối lượng trên 1cm2 trên bề mặt vật liệu chịu tác dụng tải trọng va đập và mài mòn khi khai thác Bê tông nhựa nóng trong giai đoạn khai thác có thể bị mài mòn 0,2-1,5mm trong 1 năm
2.3.4 Tính ổn định nước
Nước là môi trường lỏng dễ dàng thấm ướt bề mặt hạt đá vôi hơn, làm mất lực dính bám của chất hữu cơ với hạt, giảm độ ổn định nước của bêtông nhựa Nếu vật liệu khoáng ổn định nước sẽ tạo ra màng liên kết vững
Tính ổn định nước được đánh giá bằng hệ số ổn định nước:
Kn = 20
20
k
bh R
R
( tỷ lệ giữa cường độ mẫu bê tông thí nghiệm ở trạng thái bão hoà nước và trạng thái khô, ở nhiệt độ 200C )
2.3.5 Độ rỗng của bê tông nhựa
Sự sai lệch độ rỗng so với độ rỗng chuẩn ở mức thấp chứng tỏ việc lựa chọn lượng bitum là chính xác
2.4 Thiết kế thành phần bê tông nhựa [3],[6]
2.4.1 Mục đích:
Thiết kế thành phần bê tông nhựa là sự lựa chọn bê tông nhựa hợp lý phù hợp với điều kiện làm việc, với khả năng thi công, sau đó là sự lựa chọn
tỷ lệ phối hợp để có loại bê tông nhựa đạt yêu cầu sử dụng
2.4.2 Thiết kế tỷ lệ phối trộn của cốt liệu:
Thiết kế tỷ lệ phối hợp cốt liệu sao cho cấp phối đạt được các chỉ tiêu yêu cầu kỹ thuật qui định Thành phần cấp phối cốt liệu của hỗn hợp có thể xác định theo “TCVN 8819:2011 Mặt đường bê tông nhựa nóng - Yêu cầu thi
Trang 31Trang 30 công và nghiệm thu ” của Bộ Giao thông vận tải Với đường cấp phối này sẽ tạo ra được bộ khung chịu lực tốt nhất với dung trọng và cường độ cao nhất
Có nhiều phương pháp để tính toán thành phần bê tông nhựa, có thể tính toán kết hợp với thực nghiệm và thực nghiệm hoàn toàn
2.4.3 Xác định cấp nhựa bitum:
Căn cứ vào loại mặt đường, mục đích sử dụng, tính chất xe chạy,
điều kiện khí hậu của địa phương, điều kiện thi công, mùa thi công và các tính chất, kích cỡ của cốt liệu để chọn loại và cấp của nhựa
Đối với những nơi có nhiều xe nặng chạy và vùng khí hậu nóng thì
ta phải dùng bitum mác cao Nếu lượng bitum nhiều sẽ gây hiện tượng lượn sóng, đùn nhựa, hằn vết xe ảnh hưởng tới tới việc lưu thông xe Người ta thường chọn bitum có gốc dầu mỏ để làm chất liên kết trong xây dựng đường Bitum được sử dụng phải thỏa mãn các tiêu chuẩn kỹ thuật theo TCVN 7493:2005
Ngoài ra, độ nhớt của bitum đóng vai trò quan trọng, nó ảnh hưởng
đến cấp của vật liệu nhựa và nhiệt độ sử dụng Đối với mặt đường trộn nóng, rải nóng thì có thể dùng vật liệu nhựa đường có độ nhớt tương đối cao Đối với mặt đường trộn nóng, rải nguội thì có thể dùng vật liệu nhựa đường có độ nhớt tương đối thấp Đối với mặt đường thấm nhập nhựa có thể dùng nhựa đường có độ nhớt tương đối trung bình Nếu nhựa quá nhớt thì sẽ khó thấm vào đá, nếu nhựa quá lỏng thì nhựa dễ chảy xuống đáy mặt đường Thông
thường cấp của bitum nhựa được xác định thông qua các cấp độ kim lún
2.4.4 Lựa chọn thành phần vật liệu khoáng để chế tạo bê tông nhựa
Vật liệu sử dụng phải phù hợp với loại, dạng bê tông và đạt các yêu cầu
về tính chất cơ học, tính ổn định nhiệt đồng thời phải phù hợp với yêu cầu của
Trang 32Trang 31 quy phạm Thành phần cấp phối hạt theo quy phạm được giới thiệu trong bảng sau: (theo TCVN 8819:2011)
Bảng 2.4 : Thành phần hạt của hỗn hợp bê tông nhựa nóng
Trang 33Trang 32
Hình 2.1 : Biểu đồ cấp phối hạt
2.4.5 Phương pháp thực nghiệm chế tạo bê tông nhựa nóng:
2.4.5.1 Sấy và nung vật liệu khoáng:
Khi nung vật liệu khoáng đến nhiệt độ thi công, nó sẽ giúp cho sự
liên kết giữa bitum và bề mặt vật liệu khoáng tốt hơn Sự tương tác này xảy ra mạnh hay yếu đều có ảnh hưởng đến các tính chất cơ lý và chất lượng của hỗn
Trang 34Trang 33 hợp bê tông nhựa nên nhiệt độ là một trong những yếu tố quan trọng trong quá trình hấp thụ bitum của vật liệu khoáng
Nhiệt độ nung của vật liệu khoáng phụ thuộc vào loại bitum, loại vật
liệu khoáng và điều kiện khí hậu nơi làm việc
2.4.5.2 Nấu bitum:
Bitum dùng chế tạo bê tông nhựa phải khử hết nước ở nhiệt độ 105 -
1100C và nung chảy lỏng ở nhiệt độ qui định để dễ dàng trộn với hỗn hợp vật liệu khoáng và làm tăng khả năng hấp thụ bitum của bề mặt vật liệu khoáng
Mỗi loại bitum có nhiệt độ nung khác nhau và phụ thuộc vào độ
quánh của nó Yếu tố quan trọng khi nung bitum là thời gian và nhiệt độ khi nung Khi nung bitum ở nhiệt độ cao quá lâu sẽ ảnh hưởng tới các tính chất
cơ lý của nhựa: độ kim lún, độ kéo dài giảm xuống, nhiệt độ hóa mềm tăng lên Do đó, khi nấu bitum cần chú ý đến nhiệt độ sao cho dưới tác dụng của nhiệt độ các tính chất của bitum hầu như không thay đổi Khi đó hỗn hợp bê tông nhựa tạo được sẽ tốt nhất
2.4.5.3 Cân đong vât liệu khoáng và bitum:
Khi cân đong vật liệu khoáng, thông thường cân khi vật liệu ở trạng thái khô sẽ có độ chính xác hơn Vật liệu có thể đong theo trọng lượng hay theo thể tích tùy theo phương pháp tính toán
2.4.5.4 Trộn hỗn hợp vật liệu:
Đây là khâu quan trọng tạo nên một hỗn hợp đồng nhất và nó có ảnh
hưởng đến các tính chất của bê tông nhựa Bê tông nhựa đạt chất lượng cao khi cấp phối hạt đồng nhất và các hạt vật liệu được nhựa bao bọc hoàn toàn
Thông thường khi trộn bê tông nhựa, người ta tiến hành trộn hỗn
hợp cấp phối trước, sau đó mới cho bitum vào Vì khi trộn khô, các hạt vật liệu được trộn đều hơn, làm cho nó liên kết với bitum tốt hơn
Trang 35Trang 34
Thời gian trộn ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của hỗn hợp Khi
thời gian trộn thích hợp thì bitum sẽ bao bọc đều hạt cốt liệu và nâng cao khả năng liên kết giữa các hạt cốt liệu, nâng cao chất lượng của bê tông nhựa
2.5 Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
2.5.1 Các phương pháp thí nghiệm đá:[7]
2.5.1.1 Hàm lượng bùi, bùn sét:
- Sấy khô đá dăm, cân khối lượng;
- Rửa sạch bụi, bùn sét trong đá dăm bằng thùng rửa có vôi;
- Sấy khô đá dăm đã rửa sạch, cân khối lượng;
- Hàm lượng bụi, bùn sét được tính bằng % so với tổng khối lượng mẫu
ban đầu
2.5.1.2 Xác định khối lượng riêng:
- Bản chất: Xác định khối lượng mẫu khô và thể tích hạt của mẫu (coi
như không còn lỗ rỗng) => tính khối lượng riêng
- Chuẩn bị thí nghiệm: nghiền mẫu nhỏ (qua sàng 2mm)
Trang 36Trang 35 + Đun sôi 20 – 30 phút;
+ Nhấc bình ra để nguội => đổ nước cất đầy;
+ Đổ hết trong bình => Đổ nước cất khác
- Kết quả thí nghiệm:
2
1 ) (
.
g g g
g n R
g1: Khối lượng bình + nước cất;
g2: Khối lượng bình + nước cất + bột đá
2.5.1.3 Xác định khối lượng thể tích xốp:
- Thiết bị thí nghiệm:
+ Cân loại 50kg;
+ Thùng đong có thể tích 2,5; 10; 20 lít;
+ Phễu chứa vật liệu;
+ Tủ sấy có bộ phận điều chỉnh nhiệt độ
m2 1
Trang 37Trang 36
m1: khối lượng thùng đong (kg);
m2: khối lượng thùng đong + mẫu vật liệu (kg);
+ Ngâm cát trong nước khoảng 2 giờ, thỉnh thoảng quấy đều 1 lát;
+ Cuối cùng quấy mạnh rồi để yên trong 2 phút;
+ Đổ nước đục ra, chỉ để lại lớp cát trong lớp nước 30mm;
+ Tiếp tục đổ nước sạch vào như trên cho tới khi nước không còn đục nữa; + Sau khi rửa cát xong, sấy khô đến khối lượng không đổi
Trang 38+ Lấy mẫu sàng qua mắc 5mm;
+ Sấy khô đến khối lượng không đổi, để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng, chia làm 2 phần
Trang 39Trang 38
f =
) (
) (
) (
2 3 1 4
1 2
m m m m
f m
Trang 40Trang 39 + Cân hộp đựng mẫu;
+ Cho hộp đựng mẫu vào tủ sấy khô đến khối lượng không đổi
- Kết quả thí nghiệm:
W=
0 2
2 1
G G
G G
G1 : khối lượng hộp nhôm và mẫu trước khi sấy (g);
G2 : khối lượng hộp nhôm và mẫu sau khi sấy (g);
G0 : khối lượng hộp nhôm đã biết sẵn (g)
2.5.3.2 Khối lượng riêng của bột khoáng:
- Thiết bị thí nghiệm:
+ Bình tỷ trọng (bình đo khối lượng riêng) 100cm3
hay 250cm3
; + Cân kỹ thuật có độ chính xác 0,01g;
+ Máy hút chân không;
+ Nhiệt kế 2000
C có độ chia 10 ; + Tủ sấy;
Xác định khối lượng riêng của dầu hoả:
+ Sấy khô và cân bình tỷ trọng;
+ Đổ dầu hoả đã lọc và đã được giữ ở nhiệt độ 200
C 20
C trong 30 phút vào bình đến ngang vạch định mức;
+ Cân khối lượng bình có chứa dầu;
Xác định khối lượng riêng bột khoáng: