Chương VII : xây dựng mặt đường bê tông xi măng Đ1: Khái niệm chung 1.Định nghĩa Mặt đường BTXM là loại mặt đường làm bằng BTXM có hoặc không có cốt thép, được đặt trên lớp lót móng hoặ
Trang 1Chương VII : xây dựng mặt đường bê tông xi măng
Đ1: Khái niệm chung 1.Định nghĩa
Mặt đường BTXM là loại mặt đường làm bằng BTXM có hoặc không có cốt thép, được đặt trên lớp lót móng hoặc lớp nền đã được đầm chặt và bằng phẳng theo yêu cầu
- Mặt đường BTXM là loại mặt đường cứng cấp cao Tầng mặt là tấm BTXM có độ cứng rất lớn, mô hình tính toán của tấm là 1 tấm trên nền đàn hồi: nền đất và các lớp móng đường;
- Trạng thái khi chịu lực chủ yếu của tấm là chịu kéo khi uốn
- Nguyên lý hình thành cường độ: nhờ xi măng thủy hóa và kết tinh liên kết cốt liệu thành một khối vững chắc có cường độ cao, có khả năng chịu nén và chịu kéo, chịu kéo khi uốn
- Loại mặt đường: mặt đường cấp cao A1
2.Phân loại
- Theo phương pháp thi công: +) Mặt đường BTXM đổ tại chỗ
+) Mặt đường BTXM lắp ghép
- Theo khả năng chịu lực: +) Mặt đường BTXM thường
+) Mặt đường BTXM cốt thép:
ã Mặt đường BTXM cốt thép thường
ã Mặt đường BTXM cốt thép dự ứng lực
- Theo loại hình tấm BTXM:
+ Mặt đường tấm BTXM thông thường ( Jointed plain concreted pavement) + Mặt đường BTXM có mối nối tăng cường ( Jointed reinforced concreted pavement)
+ Mặt đường BTXM cốt thép liên tục ( continuously reinforced concreted pavement)
Trang 23.Ưu, nhược điểm mặt đường BTXM
* Ưu điểm:
- Cường độ cao thích hợp với tất cả các phương tiện vận tải kể cả xe bánh xích
- Rất ổn định dưới tác dụng phá hoại của nước, thời gian cho mùa thi công kéo dài
Trang 3- Hao mòn ít, thông thường độ hao mòn (0,1- 0,2) mm/năm, công tác duy tu bảo dưỡng ít
- Thời gian sử dụng dài từ (30 - 40) năm
- Khả năng cơ giới hoá thi công cao
- Tuổi thọ rất cao: 30 – 40 năm
- Có thể cơ giới hóa toàn bộ khâu thi công
- Công tác duy tu, bảo dưỡng không đáng kể
- Sử dụng CLK xi măng nên thi công ít gây ô nhiễm môi trường
- Mặt đường có màu sáng dễ phân biệt với lề đường do vậy tăng độ an toàn khi xe chạy về ban đêm
* Nhược điểm:
- Sau khi xây dựng xong phải bảo dưỡng 28 ngày mới đạt cường độ, trong thời gian
đó không thể sử dụng những đoạn đường làm xong để phục vụ cho thi công đoạn sau
- Trên mặt đường BTXM có khe co, giãn nên thi công phức tạp
- Giá thành xây dựng cao
- Mặt đường có độ cứng quá lớn, xe chạy không êm thuận, gây tiếng ồn nhiều
- Các khe biến dạng làm cho mặt đường kém bằng phẳng, hạn chế xe chạy tốc độ cao
- Thi công tương đối phức tạp, đòi hỏi có thiết bị chuyên dùng
4.Phạm vi sử dụng
Mặt đường BTXM thường làm với công trình quan trọng có mật độ xe tương đối cao tuy nhiên giá thành cần phải xem xét
- Đường cao tốc (CRCP)
- Mặt đường cấp cao A1 (JPCP, JRCP)
- Các đoạn đường có chế độ thủy nhiệt bất lợi
- Các tuyến đường ít có điều kiện duy tu bảo dưỡng
- Bến, bãi đỗ xe
- Đường tràn, đường thấm
- Đường trong các khu công nghiệp nhiều xe nặng
- Đường cất hạ cánh, đường lăn, sân đỗ máy bay
- Đường - bãi trong các hải cảng
- Đường trong các mỏ
Đ2: Yêu cầu đối với vật liệu
I/ Yêu cầu đối với từng vật liệu riêng biệt
1.Xi măng
- Thường dũng xi măng Pooclăng có mác > 400, thời gian liên kết ³ 2 giờ
- Các loại bê tông khác nhau không được trộng lẫn với nhau trong cùng một hạng mục, xi măng phải được bảo quản trong suốt quá trình thi công, không được ẩm
ướt, không vón cục
2.Nước
Trang 4Phải là nước sạch, nước dùng trong sinh hoạt thì dùng trong bê tông được như cpdd gia cố xm:
- Không có váng dầu hoặc váng mỡ
- Không có màu
- Lượng tạp chất hữu cơ không vượt quá 15 mg/l
- Có độ PH không nhỏ hơn 4 và không lớn hơn 12,5
- Lượng muối hòa tan không lớn hơn 2000 mg/l
- Lượng ion sunfat không lớn hơn 600 mg/l
- Lượng ion clo không lớn hơn 350 mg/l
- Lượng cặn không tan không lớn hơn 200 mg/l
3.Cát
Phải là cát hạt thô, hạt vừa, không dùng cát hạt mịn Thành phần cấp phối của cát
được quy định như bảng 15.1/tr117 SGK Ngoài ra cát phải có mô đun độ lớn từ 2-
3, hàm lượng bụi bẩn của cát < 3%
- Hàm lượng hạt sét : ≤ 2%
- E.S ≥ 75%
- Hàm lượng muối : ≤ 1%
- Hàm lượng mica : ≤1%
4.Cốt liệu thô ( có thể đá dăm hoặc sỏi )
- Cốt liệu thô làm BTXM phải có sức mài mòn tốt, bề mặt phải nhám và có góc cạnh Cỡ đá lớn nhất dùng làm mặt đường BTXM 1 lớp hoặc lớp trên của mặt
đường BTXM 2 lớp: Dmax Ê 40 mm
+ Nếu làm lớp dưới của mặt đường BTXM 2 lớp : Dmax Ê 60mm
+ Nếu làm lớp móng : Dmax Ê70 mm
- Khi thi công để tạo ra sự đồng đều trong hỗn hợp thi công người ta chia nhóm hạt của cốt liệu để dễ thi công:
+ Dmax = 20 mm chia thành 2 nhóm: (5- 10) mm và (10- 20) mm
+ Dmax = 40 mm chia thành 2 nhóm: (5- 20) mm và (20- 40) mm
+ Dmax = 70 mm chia thành 2 nhóm: (5- 40) mm và (40- 70) mm
Thành phần cấp phối đá dăm phù hợp với bảng 15.3 và hình vẽ 15.1/tr118 SGK Ngoài ra đá phải sạch, hàm lượng bụi sét không lớn hơn 1% đối với đá dăm, 2%
đối với sỏi
- L.A ≤ 25% (đá phún xuất)
L.A ≤ 40% (đá trầm tích)
- Hàm lượng hạt dẹt ≤ 25%
- Hàm lượng muối ≤ 1%
- Hàm lượng tạp chất HC : không thẫm hơn màu chuẩn
- Cỡ hạt lớn nhất (lỗ sàng vuông) : Dmax25 và Dmax37,5
5.Chất phụ gia
Dùng trong BTXM có thể là chất phụ gia hoạt tính hoặc chất phụ gia tăng dẻo
a/ Chất phụ gia hoạt tính: Tác dụng để tăng nhanh quá trình đông cứng của BTXM b/ Chất phụ gia tăng dẻo: Tác dụng chủ yếu là nhằm duy trì độ sụt, kéo dài thời gian đông kết của xi măng( thường bằng chất bã giấy)
Trang 5c/ Chất phụ gia kỵ nước: Tác dụng chủ yếu là giảm lượng nước yêu cầu, tăng độ chặt làm BTXM ít phân tầng dễ đổ ra được Vì vậy vận chuyển đi xa được ( thường dùng là xà phòng)
II/ Yêu cầu đối với hỗn hợp BTXM
BTXM làm đường chủ yếu chịu kéo uốn
1.Cường độ
Rku: Cường độ kéo uốn
Để xác định Rku có 2 phương pháp:
- Làm thí nghiệm kéo uốn để xác định cường độ kéo uốn:
+ Cách 1: Đúc 3 mẫu hình trụ có kích thước 15x15x55 cm và bảo dưỡng trong điều kiện tiêu chuẩn, điều kiện ẩm ướt nhiệt độ 15-200C trong vòng 28 ngày sau đó đưa vào thí nghiệm kéo uốn xác định được cường độ kéo uốn
+ Cách 2: : Đúc 3 mẫu hình lập phương có kích thước 20x20x20 cm và bảo dưỡng trong điều kiện tiêu chuẩn trong vòng 28 ngày sau đó đưa vào thí nghiệm xác định
được cường độ chịu nén, từ cường độ chịu nén => cường độ kéo uốn thông qua bảng sau:
Bảng quan hệ giữa R n và R ku
Bảng
quan hệ
giữa R n
và R ku
R ku (Mpa)
5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0
R n (Mpa)
50 40 35 30 25 20 15 10
1Mpa = 10Pa = 10 daN/cm2
Dựa vào kết cấu mặt đường và loại vật liệu sử dụng ta chọn loai số hiệu bê tông như sau:
+ Với mặt đường BTXM 1 lớp và lớp trên mặt đường BTXM 2 lớp nên dùng loại bê tông có số hiệu 5,0(40) hoặc 4,5(35)
+ Lớp đưới mặt đường BTXM 2 lớp dùng loại 3,5(25) hoặc 4,0(30)
+ Để làm lớp móng của mặt đường BTXM cấp cao dùng loại có số hiệu 2,0(10) hoặc 2,5(15)
2.Tỉ lệ Nước / Xi (N/X), lượng nước và lượng xi măng sử dụng
Cường độ và độ ổn định của mặt đường BTXM phụ thuộc nhiều vào tỉ lệ N/X, tỉ lệ N/X có thể chọn như sau:
- Mặt đường 1 lớp, lớp trên mặt đường 2 lớp: N/X = 0,5
- Lớp dưới của mặt đường BTXM 2 lớp: N/X = 0,6
- Lớp móng: N/X = 0,75
Căn cứ tỉ lệ N/X tính ra lượng xi măng cần thiết tuy nhiên với lớp trên của mặt
đường BTXM 2 lớp lượng xi măng ³ 300kg/m3, lớp dưới hoặc lớp móng lượng xi măng ³ 270kg/ m3
3.Độ dễ thi công của hỗn hợp bê tông
Đây là 1 chỉ tiêu đặc trưng cho khả năng thi công của bê tông
- Độ sệt của bê tông được xác định bằng độ sụt hình nón của bê tông
- Độ dễ đổ của bê tông chính là thời gian làm bẹt khối hình nón cụt
Trang 6Mối liên qua giữa độ dễ đổ và khả năng đầm nén: Bảng 15.7/tr123
Độ dễ thi công Phương pháp rải mặt đường
Độ cứng ( giây) 30 - 40 15 - 20
4.Tỉ lệ cát và lượng cốt liệu to nhỏ
Theo kinh nghiệm thực tế thông thường người ta lấy lượng cát từ 28- 33%
5.Vật liệu chèn khe
ở các khe co giãn của mặt đường BTXM phải có vật liệu chèn khe, chủ yêu là matit nhựa có tác dụng làm cho nước không thấm qua các khe nối làm hỏng lớp móng nền Vì vậy ma tít nhựa thoả mãn các yêu cầu sau:
- Phả dính bám chắc với bê tông trong bất kỳ thời tiết nào
- Phải có độ đàn hồi cao, phảI có khả năng biến dạng ở nhiệt độ thấp đồng thời không bị chảy dẻo khi nhiệt độ cao
- Không thấm nước
- Không hoá cứng theo thời gian
- Có màu sắc gần giống màu sắc của bê tông
Trong thực tế hiện nay không có vật kiệu chèn khe nào thoả mãn các yêu cầu trên Thành phần các loại matit nhựa xem SGK/tr124
Đ3: Cấu tạo mặt đường bê tông xi măng
Cấu tạo mặt đường:
1 Tầng mặt:
a Tấm BTXM:
- Mác BT: BTXM mác cao 350/45 – 400/50 – 450/55 – 500/60
- Chiều dày tấm: từ 15cm (6 inches) đến 30cm (12 inches);
- Kích thước tấm (dài, rộng): tùy theo loại hình của tấm Chiều rộng tấm thường bằng chiều rộng 1 làn xe; Loại JPCP chiều dài 1 tấm đến 7m; loại JRCP đến 15m Loại CRCP chỉ bố trí khe thi công, vị trí nút giao thông hay nơi giao cắt với công trình thoát nước
- Tấm có tiết diện chữ nhật để hạn chế ƯSN phát sinh trong tấm Độ dốc ngang mặt
đường 1,5 – 2,0%
b Các loại khe:
- Mặt đường BTXM thông thường bố trí các khe ngang gồm: khe co, 3 đến 5 khe co làm một khe giãn, khe thi công bố trí ở cuối ca (thường trùng với 1 khe co hoặc khe giãn) và khe uốn vồng (khe dọc)
- Để truyền lực giữa các tấm bố trí thanh truyền lực bằng thép trơn Đường kính cốt thép Φ28 ữ Φ40, dài 40 đến 60cm, khoảng cách các thanh tùy thuộc vào loại khe
co, giãn (25 ữ 40cm) hay khe uốn vồng (70 ữ 120cm)
- Một đầu thanh được quét nhũ tương hoặc nhựa lỏng để chuyển vị tự do
Trang 72 Tầng móng:
- Có thể là BTXM mác: 350/45 – 300/40 – 250/35 với mặt đường BTXM hỗn hợp
- Có thể là kết cấu tầng móng AĐM thông thường Nếu móng là cát GCXM sẽ có nhiều ưu điểm
- Chiều rộng móng phải lớn hơn chiều rộng phần xe chạy từ 25 đến 35cm khi đổ
BT bằng ván khuôn cố định; từ 50 – 60cm khi đổ BT bằng ván khuôn trượt
- Nếu móng là lớp đá dăm phải bố trí lớp tạo phẳng dày 6 – 10cm
- Mô đun đàn hồi trên đỉnh lớp móng phải đảm bảo:
Cấp hạng
đường Cao tốc Cấp 1 Cấp 2 – 3 Cấp 4 - 5 Eyc (daN/cm2) 1200 1000 800 600
3 Lớp cách ly, ngăn cách:
- Bố trí để tầng móng không hút nước của BT khi đổ bê tông tấm Móng không thấm nước chỉ cần tưới một lớp nhũ tương thấm, móng hở thì phải làm lớp giấy dầu cách ly kín
Lớp ngăn cách:
- Bố trí để đảm bảo lớp BTXM chuyển vị tự do trên tầng móng Lớp ngăn cách làm
2 lớp giấy dầu ở giữa không dán nhựa
- Lớp móng phải bằng phẳng, đủ cường độ và ổn định cường độ Phải được thi công
và nghiệm thu theo đúng quy trình thi công của loại mặt đường ấy
Đ4: Mặt đường bê tông xi măng đổ tại chỗ I/ Cấu tạo mặt đường bê tông xi măng đổ tại chỗ
1.Lớp mặt ; 2.Lớp tạo phẳng; 3.Lớp móng
B m : Bề rộng mặt đường ; B mg : Bề rộng móng đường; c: Bề rộng lề đường
d: Bề rộng mở thêm móng; b: Bề rộng gia cố lề; i m = (1,5- 2)%; i lề = 3%
Trang 81.Tấm bê tông xi măng
- Thường dùng tấm bê tông xi măng có mặt cắt ngang không đổi
- Tấm bê tông xi măng thường có 2 loại:
a./ Loại 1: Tấm BTXM có cốt thép tăng cường góc tấm
+ Khoảng cách từ tim của cốt thép đến mép tấm là 10cm và khoảng cách giữa 2 tấm là 20cm
+ Cốt thép dùng tăng cường góc tấm dùng cốt thép
10
F - F 14
b./ Loại 2: Không có cốt thép tăng cường góc tấm( Tấm
BTXM thường)
Khi tính chiều dày tấm BTXM thì tính ở cạnh và góc
tấm và lấy trị số lớn Về kinh nghiệm thi công thì tấm BTXM phảI xác định theo tính toán Chiều dày nhỏ nhất của tấm BTXM được quy định trong Bảng 15.8/tr126 SGK
2.Lớp tạo phẳng
Tác dụng chủ yếu là để đảm bảo độ bằng phẳng của lớp móng và bảo đảm cho tấm BTXM dịch chuyển khi nhiệt độ thay đổi Có thể dùng giấy dầu hoặc vải điện kỹ thuật, cát trộn nhựa có chiều dày từ 2- 3cm hoặc dùng cát vàng chiều dày 3- 5cm
3.Lớp móng
- Tác dụng chủ yếu là giảm áp lực xe cộ truyền xuống nền đất, hạn chế nước thấm qua các khe xuống nền đất, giảm tích luỹ biến dạng ở góc và cạnh tấm tạo điều kiện đảm bảo độ bằng phẳng, độ ổn định, và nâng cao cường độ, khả năng chống nứt của mặt đường
- Lớp móng có thể làm bằng đá dăm, cát vàng, cát gia cố xi măng, đất gia cố, bê tông nghèo
- Bề rộng lớp móng được xác định tuỳ thuộc vào phương pháp và tổ hợp máy thi công nhưng trong mọi trường hợp lớp móng phải rộng hơn mặt đường về mỗi bên
từ 0,3- 0,5m
- Bề dày lớp móng phải tính toán chịu được tải trọng của xe máy thi công tuy nhiên chiều dày lớp móng tối thiểu:
+ 14cm nếu bằng bê tông nghèo
+ 15-16 cm nếu bằng đất, cát hoặc đất gia cố
+ 20cm nếu bằng cát hạt to hay cát hạt trung
+ Trong mọi trường hợp 30cm nền đất trên cùng lớp móng phải được đầm nén chặt
k = 0,95-1.0
4.Liên kết giữa các tấm bê tông xi măng
Có 2 loại: Khe nối dọc và khe nối ngang
a./ Khe nối dọc
Với mặt đường BTXM có 2 hoặc nhiều làn xe, khe dọc được bố trí theo tim đường hoặc song song với tim đường Khoảng cách giữa 2 khe dọc tối thiểu phải bằng chiều rộng 1 làn xe nhưng không quá 4,5m, thường bố trí theo 2 kiểu
Trang 9Khe dọc kiểu ngàm Khe dọc có thanh truyền lực
Kích thước a,b,c xem bảng 15.9/tr132
- Khe dọc có thanh chịu lực Thanh truyền của khe dọc thường có chiều dài 75cm, bằng thép F 10- F 12cách nhau 100cm
b./ Khe nối ngang: Có 2 loại
- Khe giãn: Có tác dụng chủ yếu làm cho tấm BTXM giãn dài ra khi nhiệt độ tăng
và co lại khi nhiệt độ giảm Thường khe giãn bố trí theo kiểu có thanh truyền lực nhưng chiều dài thanh truyền lực khe giãn là
50cm
- Khe co: Tác dụng chủ yếu của khe co là
làm cho tấm BTXM có thể co lại khi nhiệt
độ giảm và giãn dài ra khi nhiệt độ tăng
nhưng không giãn dài quá chiều dài của bê
tông Khoảng cách giữa các khe co và khe
giãn xem Bảng 15.10’ /tr133 Khe co thông
thường bố trí: khe co kiểu ngàm và khe co
giả Khe co giả bố trí trong trường hợp khi
bê tông nhựa đông cứng và khi bê tông bắt
đầu đông cứng thì lập tức nó nứt thành khe co
II/ Trình tự và phương pháp thi công
1.Thi công lớp móng
- Trước khi làm lớp móng cần phải san và đầm nén lớp trên nền đường theo thực tế
- Lớp móng làm vật liệu gì thì trình tự và phương pháp thi công giống như thi công lớp mặt đường làm bằng vật liệu đó
- Lớp móng phải bằng phẳng, đủ cường độ và ổn định cường độ Phải được thi công
và nghiệm thu theo đúng quy trình thi công của loại mặt đường ấy
Xử lý bề mặt lớp móng:
- San phẳng móng, lu lèn lại nếu cần
- Làm lớp cách ly bằng nhũ tương thấm hoặc lớp giấy dầu phủ kín mặt móng, mối nối các băng giấy dầu chồng lên nhau tối thiểu 10cm được dán kín bằng keo hoặc nhựa
2.Lớp tạo phẳng
Trang 10Có thể dùng giấy dầu hoặc vải địa kỹ thuật Tốt nhất dùng cát trộn từ 2-4% nhựa lỏng hoặc 4-8% nhũ tương hoặc rải 1 lớp cát dày từ 2-5cm
3.Đặt ván khuôn
Chỉ khi sử dụng phương pháp đổ BT với ván khuôn đặt cố định Trường hợp
sử dụng ván khuôn di động ( ván khuôn trượt) thì không có trình tự này
Máy rải BTXM trên ván trượt
a./ Trước khi đặt ván khuôn tiến hành phân tấm để đổ Sơ đồ phân tấm và trình tự
đổ
b./ Đặt ván khuôn
Lắp đặt ván khuôn:
- Định vị ván khuôn
- Lắp đặt, cố định ván khuôn
- Kiểm tra lại vị trí, cao độ
- Quét dầu chống dính vào ván khuôn, chèn các khe hở còn lại
Ván khuôn phải đảm bảo:
- Sai số cao độ đỉnh ván khuôn ± 3mm
- Sai số vị trí ván khuôn ± 5mm
- Ván khuôn phải thẳng đứng, góc lệch < 10º
- Ván khuôn phải vững chắc, không xê dịch khi thi công
Tuỳ theo đổ bê tông bằng cơ giới hay đổ bê tông bằng thủ công thì ván khuôn khác nhau
- Đổ bê tông bằng cơ giới dùng ván khuôn ray, hình dạng, kích thước xem hình vẽ
