BÀI 2 NHỰA ĐƯỜNG và độ bền KHAI THÁC của mặt ĐƯỜNG bê TÔNG NHỰA

NHựA ĐƯờNG Vàbài 2 Các đặc tính cơ - lý của nhựa đường và ảnh hưởng của chúng đến độ bền khai thác của mặt đường bê tông nhựa.. Các đặc tính cơ - lý của nhựa đường và ảnh hưởng củachúng

Trang 1

NHựA ĐƯờNG Và

bài 2

Các đặc tính cơ - lý của nhựa đường và ảnh hưởng của

chúng đến độ bền khai thác của mặt đường bê tông nhựa.

HOá CứNG Và QUá TRìNH HOá C NG C A NHựA ĐƯờNG

- Quáááá trQu trtrììììnhnhnh??????

- Nguyêêêênnnn nhNguy nhnhâââânnnn ??????

- ảảảảnhnhnh hhhhưởưởưởngngng đđđđếnếnến độđộđộ bềnbềnbền khaikhaikhai thththáááácccc ccccủủủủaaaa mmmặặặặtttt đưđưđườngờngờng ??????

- KiKiểểểểmmm sososoáááátttt quququáááá trtrtrììììnhnhnh ??????

- Cáááácccc thíC thíthí nghinghinghiệệệệmmm mmmôôôô phphphỏỏỏỏngng

Trang 2

độ kim l ún

Thí

Thí nghinghinghiệệệệmmm ??????

Thay

Thay đđđđổổổổiiii chchchỉỉỉỉ titititiêêêêuuuu độđộđộ kimkimkim llllúúúúnnnn trongtrongtrong quququáááá trtrtrììììnhnhnh khaikhaikhai thththáááácccc ??????

M

Mốốốốiiii quanquanquan hhhhệệệệ vvvvớớớớiiii độđộđộ bềnbềnbền khaikhaikhai thththáááácccc ccccủủủủaaaa mmmặặặặtttt đưđưđườngờngờng ??????

độ kéo dài

Thí

M

Trang 3

độ nhớt

Thí

M

độ ổn định với nhiệ độ

C

Cáááácccc chchchỉỉỉỉ titititiêêêêuuuu –

- chchchỉỉỉỉ ssssốốốố độđộđộ kimkimkim llllúúúúnnnn - PI

- chchchỉỉỉỉ ssssốốốố độđộđộ kimkimkim llllúúúúnnnn độđộđộ nhnhnhớớớớtttt - PVN

- độđộđộ nhnhnhạạạạyyyy nhinhinhiệệệệtttt độđộđộ độđộđộ nhnhnhớớớớtttt - VTS

M

250

- 1.25 75

290

- 1.10 70

330

- 0.95 65

390

- 0.80 60

Độ nhớt tại 135 0 C tối thiểu (centistokes)

Giá trị PVN tối thiểu cho phép (không gây nứt)

Độ kim lún tại 25 0 C

Trang 4

khả năng chống cắt

- KhKhKhááááiiii nininiệệệệmmm: : : : ứứứứngngng suấtsuấtsuất ccccắắắắtttt/ / / / biếnbiếnbiến ddddạạạạngngng ccccắắắắtttt

- MMMốốốốiiii quanquanquan hhhhệệệệ vvvvớớớớiiii chchchỉỉỉỉ titititiêêêêuuuu lýlýlý hhhhọọọọcccc

- ChChChỉỉỉỉ titititiêêêêuuuu ttttốốốốcccc độđộđộ ttttăăăăngngng tínhtínhtính nhnhnhạạạạyyyy ccccảảảảmmm ccccắắắắtttt/ / / / ttttăăăăngngng độđộđộ nhnhnhớớớớtttt

- QuanQuanQuan hhhhệệệệ vvvvớớớớiiii đđđđặặặặcccc trtrtrưưưưngngng khaikhaikhai thththáááácccc ccccủủủủaaaa mmmặặặặtttt đưđưđườngờng

độ c ng c a nhựa đường

- TínhTínhTính phụphụphụ thuthuthuộộộộcccc vvvvààààoooo ttttảảảảiiii trtrtrọọọọngngng – thờithờithời giangiangian – nhinhinhiệệệệtttt độđộ

- MMMốốốốiiii quanquanquan hhhhệệệệ vvvvớớớớiiii đđđđặặặặcccc trtrtrưưưưngngng mmmặặặặtttt đưđưđườngờng

- CCCááááchchch xxxxáááácccc đđđđịnhịnh

Trang 5

phân loại nhựa đường

nhự đường đ c – phâ loại theo độ kim lú

75 min

50 min

Độ kéo dài , cm

5.3

50 min

54 min

58 min

- Độ kim lún, % so với nhựa gốc

5.2

1.0 max 0.8 max

0.8 max

- Tổn thất khi nung, %

5.1

Thí nghiệm sau khi làm thí nghiệm

màng mỏng ở 163 độ C, 5 giờ:

5

99 min

99 min Hàm lượng hoà tan trong

Trichloroethylen, %

4

100 min

Độ kéo dài, cm

3

232 min

232 min Nhiệt độ bắt lửa, độ C

2

85-100 60-70

40-50

Độ kim lún, 25 độ C, 1/10 mm

1

85-100 60-70

40-50

Cấp độ kim lún Phương pháp thử

TT

Trang 6

nhự đường đ c – phâ loại theo độ nhớt

10 20

50 100

- Độ kéo dài ở 25o C, cm; min.

20000 10000

5000 2500

- Độ nhớt ở 60o C, P; max.

Thí nghiệm (sau khi thí

nghiệm màng mỏng)

6

99.0 99.0

Hoà tan trong Trichloethylene,

%; min.

5

232 232

219 177

Nhiệt độ bắt lửa, o C

4

20 40

70 120

Độ kim lún ở 25 o C, mm

3

300 210

150 110

Độ nhớt ở 135 o C, CSt; min.

2

4000± ± 800 2000± ± 400

1000± ± 200 500± ± 100

Độ nhớt ở 60 o C, P

1

AC-40 AC-20

AC-10 AC-5

Trị số tiêu chuẩn theo độ nhớt Các chỉ tiêu thí nghiệm

TT

c c chỉ tiêu c lý c a nhự đường v ảnh hưởng c a nhiệ độ

N h iệ t đ ộ , 0 C

1 35

Tín h q u á n h

(Đ ộ k im lú n h o ặ c đ ộ n h ớ t)

C ứ n g

M ề m

60 25

-15

Đ ộ k im lú n

Đ ộ n h ớ t

A B C

Trang 7

phân loại nhựa đường theo superpave

chương trình nghiên c u shrp – c c n i dung và kết quả chính

1 Nhựa đường và bê tông nhựa:

Superpave cho phép kỹ sư thiết kế mặt đường đưa ra được loại hỗn

hợp bê tông nhựa phù hợp với tải trong giao thông và điều kiện

khí hậu, và như vậy mặt đường sẽ bền hơn và ít xuất hiện vệt lún

bánh xe trong thời tiết nóng và nứt khi thời tiết lạnh

- Phân loại - chọn loại chất dính kết phù hợp.

- Quy trình thiết kế hỗn hợp tối ưu trong phòng, và đáp ứng điều

kiện thực tế.

2 Bê tông xi măng và kết cấu.

3 Bảo trì đường

4 Đặc tính làm việc của mặt đường - LTPP (nghiên cứu đặc

tính làm việc dài hạn đường)

nghiên c u về nhự đường v b tông nhự c a shrp - superpave

c c ấn phẩm xuất bả

33 ấn phẩm công bố rộng rãi - 38 ấn phẩm không công bố rộng rãi

1 Các đặc tính của nhựa đường: tính chất hóa học, tính chất vật lý,

ảnh hưởng lQo hóa (ngắn hạn, dài hạn); phương pháp, thiết bị thí

nghiệm xác định các đặc tính.

2 Tương tác-đá nhựa đường: dính bám đá-nhựa đường (adhesion),

thẩm thấu đá-nhựa đường (absorption), độ nhạy cảm của nhựa đường

với nước, quan hệ giữa các đặc tính của nhựa và khả năng làm việc

của hỗn hợp đá-nhựa, chất lượng nhựa đường qua thí nghiệm nứt của

bê tông nhựa ở nhiệt độ thấp.

3 Đặc tính của bê tông nhựa : nứt ở nhiệt độ thấp, nứt mỏi, biến dạng

vĩnh cửu, mô hình dự báo đặc tính làm việc của bê tông nhựa theo

thời gian, các hệ thống thiết bị thí nghiệm xác định cường độ của bê

tông nhựa

4 Hệ thống nhựa đường và bê tông nhựa theo Superpave; chỉ dẫn kỹ

thuật thiết kế hốn hợp bê tông nhựa cho lớp phủ mới và lớp tăng

cường.

Trang 8

c sở nghiên c u c a superpave

Nghiên cứu tiêu chuẩn phân loại nhựa đường – phương pháp

chọn loại nhựa đường – quy trình thiết kế hỗn hợp dựa

trên các nghiên cứu cơ bản về các cơ chế gây hư hỏng

của mặt đường bê tông nhựa:

• Hiệệệệnnnn ttttượHi ượượngngng phphpháááátttt tritritriểểểểnnnn ccccáááácccc vvvvệệệệtttt hhhhằằằằnnnn bbbbáááánhnhnh xexexe ((((biếnbiếnbiến ddddạạạạngng

vvvvĩĩĩĩnhnhnh ccccửửửửuuuu) ) ) ccccủủủủaaaa phphphầầầầnnnn trtrtrêêêênnnn ccccủủủủaaaa llllớớớớpppp mmmặặặặtttt đđđđuờnguờnguờng nhnhnhựựựựaaaa, do , do , do ttttáááácccc

dụng

dụng ccccủủủủaaaa ttttảảảảiiii trtrtrọọọọngngng bbbbáááánhnhnh xexexe ôôôôttttôôôô

• Hiệệệệnnnn tuHi tutuợợợợngngng mmmỏỏỏỏiiii ccccủủủủaaaa vvvvậậậậtttt lilililiệệệệuuuu nhnhnhựựựựaaaa trongtrongtrong mmmặặặặtttt đưđưđườngờngờng do do do ttttáááácccc

dụng

dụng trtrtrùùùùngngng phụcphụcphục ccccủủủủaaaa xexexe vvvvớớớớiiii llllưưưưuuuu llllượượượngngng llllớớớớnnnn

• Hiệệệệnnnn ttttượHi ượượngngng nnnnứứứứtttt vvvvìììì nhinhinhiệệệệtttt, , , , phphpháááátttt sinhsinhsinh khikhikhi mmmặặặặtttt đđđđuờnguờnguờng ởởởở nhinhinhiệệệệtttt

độ

độ thấpthấpthấp

• Hiệệệệnnnn tuHi tutuợợợợngngng llllããããoooo hohohoáááá ssssớớớớmmm ccccủủủủaaaa nhnhnhựựựựaaaa trongtrongtrong mmmặặặặtttt đưđưđườngờngờng

superpave – các phương pháp thí nghiệm chính

Thí nghiệm độ nhớt Brookfield-RS (Rotational Viscometer-ASTM-D4402)

Mục đích

Trang 9

Thí nghiệm gia nhiệt màng mỏng nhựa đường trên thiết bị xoay-TFOT

(Rolling thin film oven test - ASTM D2872 hoặ AASHTO T240)

Mục đích

Kết quả - Độ tổn thất – Nhựa đường (đQ lQo hoá) - để thí nghiệm

Thí nghiệm hoá cứng nhựa đường bằng bình áp lực - Pressure Aging

Vessel (PAV)

Mục đích

Kết quả - Nhựa đường (đQ lQo hoá) - để thí nghiệm

Trang 10

Thí nghiệm c t đ ng lư biến-DSR (Dynamic Shear

Mục đích: Đánh giá thuộc tính

gian gia tải

Mẫu – tiến hành – nhiệt độ – chu

kỳ)

Kết quả - Mô đun phức cắt động

(G*), góc pha δδδδ

Thí nghiệm c t đ ng lư biến-DSR (Dynamic Shear

sinδδδδ ≤≤≤≤ 2,2 kPa với mẫu nhựa đường cải thiện đQ lQo hoá RTFOT

(tương ứng với nhiệt độ thí nghiệm) thì thường dẫn tới dễ phát sinh

biến dạng vĩnh cửu (vệt lún bánh xe).

Trang 11

Thí nghiệm u n dầm- BBR (Bending Beam Rheometer-AASHTO TP1)

Mục đích: Đánh giá thuộc tính nhựa đường ở nhiệt độ thấp

Mẫu – tiến hành – nhiệt độ

Kết quả - Độ cứng từ biến – Tỉ lệ từ biến

Thí nghiệm u n dầm- BBR (Bending Beam Rheometer-AASHTO TP1)

4 bh 3 δ (t)

Pl 3

S (t) =

Độ cứng từ biến

S(t): Độ cứng từ biến (MPa) tại thời điểm t

P : áp lực không đổi tác dụng lên dầm (N)

L : Khoảng cách giữa 2 gối

b : Bề rộng dầm

h : Bề dầy dầm

δ (t) độ võng đàn hồi của dầm tại thời điểm (t)

Tỉ lệ từ biến - Độ cứng – Thời gian

Trang 12

Thí nghiệm kéo trực tiếp - DTT ( Direct Tension Tester)

Mục đích: Đánh giá thuộc tính cứng ở nhiệt độ thấp

Mẫu – tiến hành – nhiệt độ

Kết quả - Độ kéo dài phá hoại mẫu

Nguyên tắc : Phân loại theo nhiệt độ mặt đường

T20mm = (Tkh.khí - 0.00618.lat2 + 0.2289.lat + 42.2)(0.9545)-17.78

Trong đó:

Tkh.khí : Nhiệt độ không khí của trung bình 7 ngày cao ( o C).

lat : Vĩ độ tại vùng có mặt đường thiết kế (độ)

T20mm : Nhiệt độ thiết kế mặt đường cao tại độ sâu 20mm (oC).

Tbề mặt = 0.859Tkh.khí + 1.7

Trong đó:

Tkh.khí là nhiệt độ không khí của 1 ngày thấp nhất ( o C).

Nhiệt độ cao/ thấp tính cho 1 năm – có xử lý thống kế - độ tin cậy

(trong 1 năm)

Trang 13

16 19 22 25 28 31 13 16 19 22 25 -10 13 16 19 22 25 4 7 10

Thí nghiệm cắt động, 10

rad/sec

G*.sin δ δ lớn nhất,

5000kPa ở nhiệt độ thí

nghiệm tương ứng, o C

100 100

90 90

Nhiệt độ thí nghiệm

PAV, o C

Thí nghiệm với phần dư của PAV (Pressure Aging Vessel)

64 58

52 46

Thí nghiệm cắt động,

10rad/sec

G*/sin δ δ nhỏ nhất, 2.20

kPa ở nhiệt độ thí nghiệm

tương ứng, o C

1.00 Tổn thất sau khi nung lớn

nhất, %

Thí nghiệm với phần dư của RTFO (Rolling Thin Film Oven) hoặc TFO (Thin Film Oven)

64 58

52 46

Thí nghiệm cắt động,

10rad/sec

G*/sin δ δ nhỏ nhất, 1.00

kPa ở nhiệt độ thí nghiệm

tương ứng, o C

135

Độ nhớt xoay lớn nhất, 3

Pa.s (3000cP), ở nhiệt độ

thí nghiệm, o C

230 Nhiệt độ bốc cháy nhỏ

nhất, o C

Thí nghiệm với nhựa nguyên gốc

>-40

>-34

>-28

>-22

>-16

>-10

>-40

>-34

>-28

>-22

>-16

>-40

>-34

>-28

>-22

>-16

>-10

>-46

>-40

>-34

Nhiệt độ mặt đường nhỏ

nhất thiết kế, o C

<64

<58

<52

<46 Nhiệt độ mặt đường lớn

nhất thiết kế, o C

-40 -34 -28 -22 -16 -10 -40 -34 -28 -22 -16 -46 -40 -34 -28 -22 -16 -10 -46 -40

-34

PG 64

PG 58

PG 52

PG 46 Cấp loại nhựa

-40 -34 -28 -22 -16 -10 -40 -34 -28 -22 -16 -46 -40 -34 -28 -22 -16 -10 -46 -40

-34

PG 64

PG 58

PG 52

PG 46 Cấp loại nhựa

Thí nghiệm uốn dầm lưu

biến, @ 60 sec

Giá trị S lớn nhất, 300 MPa

Giá trị m nhỏ nhất, 0.300

Theo báo cáo

Độ cứng vật lý

-30 -24 -18 -12 -6 0 -30 -24 -18 -12 -6 -36 -30 -24 -18 -12 -6 0 -36 -30

-24

ở nhiệt độ thí nghiệm tương

ứng, o C,

Thí nghiệm kéo trực tiếp,

1.0 mm/min

Biến dạng phá hoại nhỏ

nhất, 1.0%

-30 -24 -18 -12 -6 0 -30 -24 -18 -12 -6 -36 -30 -24 -18 -12 -6 0 -36 -30

-24

ở nhiệt độ thí nghiệm tương

ứng, o C,

Định dạng
Số trang	13
Dung lượng	1,09 MB