KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG VẬT LIỆU BÊ TÔNG NHỰA VỮA TỰ CHÈN PHỤC VỤ THI CÔNG THÍ ĐIỂM TẠI ĐOẠN TUYẾN QL1A, QUẬN BÌNH TÂN, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Những đặc trưng kỹ thuật của vật liệu bê tông nhựa vữa xi măng tự chèn (BTNV) cho phép nhận xét, đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật đạt được của tổ hợp vật liệu để có cơ sở triển khai thí điểm ngoài hiện trường. Kết quả thí nghiệm trong phòng cho thấy: vật liệu bê tông nhựa vữa tự chèn sử dụng cốt liệu thô từ đá gốc Granit, bột khoáng đá gốc Hà Nam, nhựa đường Polime PMB III và vữa Vinkems Aphalsol có các chỉ tiêu kỹ thuật đáp ứng yêu cầu để triển khai công tác thí điểm

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG VẬT LIỆU BÊ TÔNG NHỰA VỮA TỰ CHÈN PHỤC VỤ THI CÔNG THÍ ĐIỂM TẠI ĐOẠN TUYẾN

QL1A, QUẬN BÌNH TÂN, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ThS.Cao Đình Vũ, TS.Nguyễn Mạnh Hùng

Phòng thí nghiệm trọng điểm đường bộ III

TÓM TẮT:

Báo cáo trình bày tóm tắt những đặc trưng kỹ thuật của vật liệu bê tông nhựa vữa xi măng

tự chèn (BTNV) cho phép nhận xét, đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật đạt được của tổ hợp vật liệu để

có cơ sở triển khai thí điểm ngoài hiện trường Kết quả thí nghiệm trong phòng cho thấy: vật liệu

bê tông nhựa vữa tự chèn sử dụng cốt liệu thô từ đá gốc Granit, bột khoáng đá gốc Hà Nam, nhựa đường Polime PMB III và vữa Vinkems Aphalsol có các chỉ tiêu kỹ thuật đáp ứng yêu cầu

để triển khai công tác thí điểm

Từ khóa: Bê tông nhựa vữa xi măng; Mặt đường bán mềm; Mặt đường đá dăm chèn vữa; Mặt đường nhựa cải tiến; Kết cấu áo đường chịu tải trọng nặng, vv

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Vật liệu bê tông nhựa vữa xi măng tự chèn được các nước trên thế giới nghiên cứu và áp dụng vào thập niên 60 của thế kỷ trước cho: sân bay, bến cảng, kho hàng, đường chuyên dụng, nút giao thông, trạm thu phí, bãi đỗ, …

Hiện tại, ở nước ta vật liệu này chưa được ứng dụng vào xây dựng mặt đường, kho bãi, sân bay, bãi đỗ xe, trạm xe buýt, Tuy nhiên, đã có một vài tổ chức, cá nhân bước đầu tiếp cận và nghiên cứu Các kết quả nghiên cứu này chưa đủ cơ sở để tạo hành lang pháp lý cho ứng dụng vật liệu này vào thực tiễn

Do đó, nghiên cứu các chỉ tiêu kỹ thuật cần thiết dùng trong thiết kế kết cấu áo đường theo 22TCN 211:06 và các chỉ tiêu kỹ thuật khác phản ánh chất lượng của vật liệu này là cần thiết

2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

2.1 Nội dung nghiên cứu

Công tác thử nghiệm trong phòng vật liệu bê tông nhựa vữa kết hợp sẽ bao gồm các hạng mục sau:

2.1.1 Công tác thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa cấp phối hở:

Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu dùng cho bê tông nhựa rỗng ( BTNR), các chỉ tiêu cơ lý của nhựa đường Polime PMB-III và thiết kế cấp phối bê tông nhựa cấp phối hở theo phương pháp Marshall (50 chày x 2 mặt)để tìm ra cấp phối hợp lý và hàm lượng nhựa tối ưu

2.1.2 Công tác thí nghiệm vữa tự chèn:

Theo khuyến cáo sử dụng sản phẩm vữa tự chèn Vinkems Asphalsol của công ty TNHH Infrasol, sẽ tiến hành thí nghiệm các chỉ tiêu của vữa như: độ chảy, độ tách nước, thời gian bắt đầu và kết thúc ninh kết, cường độ chịu kéo khi uốn, cường độ chịu nén tương ứng với ngày tuổi

và lượng nước khác nhau Từ đó, lựa chọn lượng nước tối ưu để chế tạo mẫu BTNV

2.1.3 Công tác thí nghiệm hỗn hợp BTNVXM:

Các chỉ tiêu kỹ thuật của hỗn hợp BTNV được thí nghiệm để kiểm tra, đánh giá vật liệu

và kiểm toán kết cấu áo đường theo 22 TCN211-06, bao gồm:

- Độ rỗng dư và độ lấp đầy lỗ rỗng của vữa xi măng ở 7 ngày tuổi

- Cường độ chịu nén ở 15, 30, 60oC ở 3, 7 và 28 ngày tuổi

- Cường độ ép chẻ ở 15, 30, 60oC ở 3, 7 và 28 ngày tuổi

- Cường độ chịu uốn mẫu dầm ở 15, 30, 60oC ở 3, 7 và 28 ngày tuổi

- Tỷ số TSR = ITS ướt / ITS khô, ở 30oC ở 28 ngày tuổi

- Mô đun đàn hồi tĩnh ở 15, 30, 60oC ở 7 và 28 ngày tuổi

2.2 Khối lượng nghiên cứu

2.2.1 Thiết kế bê tông nhựa cấp phối hở:

Công tác thiết kế bê tông nhựa cấp phối hở được thực hiện dựa trên số lượng mẫu nghiên cứu nêu trong bảng 1

Bảng 1 Khối lượng mẫu nghiên cứu trong thiết kế cấp phối STT Vật liệu và nội dung nghiên cứu Đơn vị nghiên cứu Số lượng

2.2.2 Lựa chọn hỗn hợp vữa:

Tiến hành pha trộn 03 tỷ lệ bột Vinkems Asphalsol với nước tương ứng với độ nhớt 12s, 14s và 16s và đúc 3 tổ hợp mẫu nghiên cứu các chỉ tiêu kỹ thuật

2.2.3 Các chỉ tiêu kỹ thuật của BTNV:

Mỗi chỉ tiêu khảo sát trên 3 mẫu tương ứng với yêu cầu về nhiệt độ và ngày tuổi

2.3 Kết quả nghiên cứu

2.3.1 Thiết kế bê tông nhựa cấp phối hở:

Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu kỹ thuật của nhựa đường được tập hợp trong bảng 2

Bảng 2 Các chỉ tiêu kỹ thuật của nhựa đường Polyme

STT Các chỉ tiêu kỹ thuật Đơn vị

Kết quả thí nghiệm Yêu cầu

kỹ thuật 22TCN 319-04

Phương pháp TN Thí

nghiệm Trungbình

1 Điểm chớp cháy (cốc hở

TCVN 7498:2005

2 Độ kim lún 100g, 25giây 0C, 5 1/10mm

50

50,3 40-70 7495:2005TCVN 51

STT Các chỉ tiêu kỹ thuật Đơn vị

Kết quả thí nghiệm Yêu cầukỹ thuật

22TCN 319-04

Phương pháp TN Thí

nghiệm Trungbình

7499:2005 5

Tỷ lệ độ kim lún so với

sau khi nung ở 1630C

trong 5 giờ

%

TCVN 7495:2005

7 Nhiệt độ hóa mềm (vòng

88,8

7497:2005 88,9

8 Khối lượng riêng ở 250C g/cm3 1,033 1,033 1,00 -1,05 7501:2005TCVN

9 Độ đàn hồi, 250C, kéo dài

22TCN 319-04 10

Độ ổn định lưu trữ (gia

nhiệt 1630C trong 48 giờ,

sai khác nhiệt độ hóa mếm

phần trên phần dưới mẫu)

11

Độ nhớt 135 0C, (con thoi

21, tốc độ cắt 18,6 s-1, nhớt

kế Brookfield)

Pa.s 2,110 2,110 Max 3 22TCN319-04 Cốt liệu đá 5x13, đá 13x16 được lấy tại trạm trộn bê tông nhựa nóng của Công ty TNHH Xây dựng giao thông Bình An để thiết kế thành phần bê tông nhựa cấp phối hở cho BTNV Các chỉ tiêu cơ lý được tập hợp trong bảng 3

Bảng 3 Các chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu thô

TT Các chỉ tiêu kỹ thuật Đơnvị

Kết quả thí nghiệm Yêu cầu

kỹ thuật

[1]

Phương pháp thí nghiệm

1 Giới hạn bền nén của đá gốc Mpa 137,84 Min.100 TCVN 7572-10: 2006

T85

T85

5 Độ hao mòn khi va đậptrong máy Los Angeles % 14,0 13,4 Max.28 TCVN 7572-12 : 2006

6 Hàm lượng hạt thoi dẹt(tỷ lệ 1/3) % 6,5 5,5 Max.10 TCVN 7572-13 : 2006

TT Các chỉ tiêu kỹ thuật Đơnvị

Kết quả thí nghiệm Yêu cầu

kỹ thuật

[1]

Phương pháp thí nghiệm

7

Hàm lượng hạt mềm

yếu, phong hoá (tính

theo khối lượng đá

dăm)

% 0,95 0,89 Max.5 TCVN 7572-17 : 2006

8

Hàm lượng chung bụi,

bùn, sét (tính theo khối

TCVN

7572-8 : 2006 9

Hàm lượng sét cục

(tính theo khối lượng

TCVN

7572-8 : 2006

10 Lượng tổn thất khingâm trong Na2SO4

(Soundness loss)

104

11 Độ dính bám của nhựavới đá Cấp 4 Min.4 7504:2005TCVN Bột khoáng gốc đá Hà Nam do Công ty TNHH Kim Sơn cung cấp Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu kỹ thuật của bột khoáng được nêu trong bảng 4

Bảng 4 Các chỉ tiêu kỹ thuật của bột khoáng

vị

Kết quả thí nghiệm

Yêu cầu kỹ thuật [1]

Phương pháp thí nghiệm

1

Thành phần hạt (lượng lọt

sàng qua các mắt sàng vuông)

0,6 mm

0,3 mm

0,075 mm

99,6 80,8

100 95-100 70-100

TCVN 7572-2: 2006

được

Max.4 4197:2012TCVN Thành phần bê tông nhựa cấp phối hở C19 được nêu ra ở Bảng 5 và Hình 1

Bảng 5 Thành phần cấp phối

S T T

Kíc h thư ớc mắt sàn g vuô ng, mm

Lượng lọt qua sàng,

% khối lượng

Hình 1 Biểu đồ cấp phối

Th iết kế

Yêu cầu kỹ thuậ t

CV 1507 / BGT VT-KHC N

0,0 100

2 19 0,010 100

90-3 12,5 61,3

-4 9,5 30,1 20-55

5 4,7

5 5,7 0-10

6 2,3

7 1,18 5,0

-1 0

0,1

-1 1

0,0

-Công tác chuẩn bị và đúc mẫu được mô tả ở hình 2 Các chỉ tiêu kỹ thuật của bê tông nhựa cấp phối hở C19 tại hàm lượng nhựa tối ưu được tập hợp ở bảng 6

Bảng 6 Các chỉ tiêu kỹ thuật thiết kế của bê tông nhựa cấp phối hở C19

TT Các chỉ tiêu Thiết kế Yêu cầu kỹ thuật

4 Khối lượng thể tích (g/cm3) 1,853 Min 1,8 TCVN 8860-5:2011

5 Hàm lượng nhựa tối ưu, tính theo

Hình 2 Công tác chuẩn bị và chế tạo mẫu

2.3.2 Lựa chọn hỗn hợp vữa:

Quá trình lựa chọn hỗn hợp vữa được mô tả ở hình 3 Các chỉ tiêu kỹ thuật của vữa Vinkems Asphalsol từ 03 tỷ lệ pha trộn bột Vinkems Asphalsol với nước (N/Bột vữa: 21%, 22%

và 23%) tương ứng với độ nhớt 15,5s, 12,18s và 11,5s được tập hợp ở bảng 7

Hình 3 Quá trình lựa chọn hỗn hợp vữa

Bảng 7 Các chỉ tiêu kỹ thuật của vữa Vinkems Asphalsol

STT Các chỉ tiêu kỹ thuật Đơnvị

Kết quả thí nghiệm Yêu cầu

kỹ thuật

[1] Phương pháp

thí nghiệm

5 Thay đổi thể tích % -0,07 -0,03 -0,01 -0,2-0 ASTM C1090

2.3.3.Các chỉ tiêu kỹ thuật của BTNV:

Công tác đúc mẫu và rót vữa xi măng được mô tả ở hình 4

Hình 4 Công tác đúc mẫu và rót vữa

Công tác thí nghiệm các chỉ tiêu kỹ thuật được giới thiệu ở hình 5.

Hình 5 Thí nghiệm các chỉ tiêu kỹ thuật

Các chỉ tiêu kỹ thuật của BTNV có khung cốt là bê tông nhựa cấp phối hở C19 sử dụng nhựa đường Polyme PMB-III tương ứng với hàm lượng nhựa tối ưu và thành phần hỗn hợp vữa

có độ nhớt 12,18s theo kết quả thiết kế ở trên được tập hợp ở bảng 8

Bảng 8 Các chỉ tiêu kỹ thuật của BTNV

STT Các chỉ tiêu kỹ thuật Đơnvị

Kết quả thí nghiệm Yêu cầu

kỹ thuật

[1]

Phương pháp thí nghiệm

150C 300C 600C

1 Độ rỗng dư ở 7 ngày

Chỉ dẫn tạm thời

TK TC & NT mặt đường BTNV Vinkems Asphalsol (Phụ lục C)

STT Các chỉ tiêu kỹ thuật Đơn

vị

Kết quả thí nghiệm Yêu cầu

kỹ thuật

[1]

Phương pháp thí nghiệm

150C 300C 600C

2

Độ lấp đầy lỗ rỗng

của vữa xi măng ở 7

97,1

Chỉ dẫn tạm thời

TK TC & NT mặt đường BTNV Vinkems Asphalsol (Phụ lục B)

3 Cường độ chịu nén MPa

Chỉ dẫn tạm thời

TK TC & NT mặt đường BTNV Vinkems Asphalsol (Phụ lục A)

4 Cường độ chịu kéo

(Phụ lục C)

6

Tỷ số TSR=ITS

ướt/ITS khô ở 30oC

(Phụ lục C)

3 KẾT LUẬN

Bê tông nhựa cấp phối hở sử dụng cốt liệu thô từ đá gốc Granit, bột khoáng đá gốc Hà Nam và nhựa đường Polyme PMB III có các chỉ tiêu kỹ thuật đáp ứng yêu cầu kỹ thuật

Vữa Vinkems Asphalsol có các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản đáp ứng yêu cầu Riêng chỉ tiêu thời gian kết thúc đông kết còn chưa thỏa mãn

Kêt quả nghiên cứu , thiết kế , thí nghiệm trong phòng cho thấy : Bê tông nhựa vữa xi măng

tự chèn có các chỉ tiêu kỹ thuật đáp ứng yêu cầu để triển khai công tác thí điểm

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Bộ GTVT, Công văn số 1507/BGTVT-KHCN, Chấp thuận Đề cương thử nghiệm trong phòng, hiện trường và Chỉ dẫn tạm thời về thiết kế, thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa vữa Vinkems Asphalsol kết hợp áp dụng cho dự án thí điểm, 2017