Phân tích đánh giá thành phần hợp lý cấp phối đá dăm cho vật liệu áo đường

Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu Trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh, xét về điều kiện cung cấp vật liệu xây dựng, công nghệ thi công, giá thành xây dựng, yêu cầu về cường độ và độ ổ

W X

VÕ THỊ MINH

PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ THÀNH PHẦN HỢP LÝ CẤP PHỐI ĐÁ DĂM CHO VẬT LIỆU ÁO ĐƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HỒ CHÍ MINH THÁNG 06 NĂM 2010

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS BÙI TRƯỜNG SƠN

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:

HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, Ngày……….tháng…………năm 2010

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Tp HCM, ngày 30 tháng 06 năm 2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: VÕ THỊ MINH

Sinh ngày: 24.08.1982

Chuyên ngành: Địa Kỹ thuật Xây dựng

Phái: Nữ Nơi sinh: ĐakLak

Mã số ngành: 60.58.60

Mã số học viên: 00907778

I Tên đề tài:

PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ THÀNH PHẦN HỢP LÝ CẤP PHỐI ĐÁ DĂM

CHO VẬT LIỆU ÁO ĐƯỜNG

II Nhiệm vụ và Nội dung luận văn:

- Trên cơ sở đánh giá thực trạng cấp phối đá dăm ở các mỏ cung cấp nguồn đá chính cho

khu vực thành phố Hồ Chí Minh, tiến hành cải tạo cấp phối cho phù hợp với miền qui định

- Các cấp phối cải tạo với hàm lượng hạt mịn khác nhau được kiểm tra đánh giá bằng các

thí nghiệm xác định các đặc trưng cơ lý: ρdmax, chỉ số CBR, module đàn hồi Ee

Nội dung và đề cương luận văn Cao học đã được thông qua Hội đồng Chuyên ngành

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS Bùi Trường Sơn

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

PGS TS Võ Phán

KHOA QL CHUYÊN NGÀNH

Để hoàn thành được đề tài luận văn: “Phân tích, đánh giá thành phần hợp lý cấp phối đá dăm cho vật liệu áo đường”, trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Bùi Trường Sơn đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo tôi

trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy, cô Bộ môn Địa Cơ Nền Móng- Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng- Trường Đại học Bách Khoa- Đại học Quốc gia Tp HCM đã dạy dỗ, truyền đạt, bổ sung thêm cho tôi nhiều kiến thức chuyên sâu về

chuyên môn, giúp tôi mở rộng thêm về tầm nhìn, vững vàng hơn trong công tác

và nghiên cứu khoa học

Xin chân thành cảm ơn thầy ThS, NCS Võ Xuân Lý, ThS Nguyễn Văn

Du – Trường Đại học Giao Thông vận tải cơ sở II đã có những thảo luận góp ý

cho đề tài

Xin gởi lời cảm ơn tới các cán bộ Trung tâm Ứng dụng Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải AET, Trường Cao đẳng Giao thông Vận tải III đã

giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện thí nghiệm cho đề tài nghiên cứu

Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên khích lệ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn này

“Phân tích, đánh giá thành phần hợp lý cấp phối đá dăm cho vật liệu áo đường”

Tóm tắt luận văn:

Hiện nay, trên địa bàn Tp Hồ Chí Minh, vật liệu được sử dụng làm móng của kết cấu áo đường chủ yếu là cấp phối đá dăm Nhằm mục đích nâng cao chất lượng công trình, đảm bảo tính kinh tế khi thi công áo đường bằng vật cấp phối đá dăm, luận văn bao gồm:

- Thiết kế thành phần hạt hợp lý cho vật liệu cấp phối đá dăm sử dụng trên địa bàn Tp Hồ Chí Minh trên cơ sở cấp phối đã có

- Thí nghiệm trong phòng nhằm kiểm tra, đánh giá, lựa chọn hàm lượng hạt mịn hợp lý thông qua mối quan hệ giữa hàm lượng hạt mịn với dung trọng khô lớn nhất (ρdmax), module đàn hồi Ee, chỉ số CBR

Kết quả nghiên cứu có ích cho các nhà sản xuất, nhà thiết kế, các đơn vị thi công

và kiểm định có sử dụng vật liệu cấp phối đá dăm

Analysis and evaluation for reasonable components of crushed stones for top material layers of road

SUMARY:

In HCM city, most of the material which is used to make the basement layer of the top layers of the roads is the crushed stones Therefore, it accounts for the majority the quantity of material of road construction

To obtain the technical and economical purpose of road construction using the mixture of stones, in this thesis I will present some basic following issues

Firstly, I am going to study the best way in order to design the components of the mixture of stones which is used in HCM city

Secondly, I am going to experiment in a laboratory in order to determine the suitable proportion of the smallest stone component in the crushed stones through the relationship among the proportion of the smallest stone component, ρdmax, Ee and CBR factor

MỞ ĐẦU ……… 01

1 Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu ……… 01

2 Mục đích và nhiệm vụ của đề tài ……… 01

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC QUY TRÌNH QUY ĐỊNH MIỀN TIÊU CHUẨN CHẤP PHỐI ĐÁ DĂM CỦA CÁC NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM ……… 03

1.1 Giới thiệu chung về cấu tạo và yêu cầu đối với vật liệu làm lớp móng áo đường 03 1.2 Các loại vật liệu chính làm móng đường và vật liệu cấp phối đá dăm theo điều kiện vật liệu xây dựng khu vực ……… 05

1.2.1 Các loại vật liệu chính làm móng đường trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh ……… 05

1.2.2 Ưu nhược điểm, phạm vi sử dụng của lớp móng làm bằng cấp phối đá dăm ……… 07

1.3 Phân loại cấp phối đá dăm làm móng đường theo tiêu chuẩn của một số nước (Mỹ, Anh, Trung Quốc) trên thế giới và tiêu chuẩn ngành 22 TCN 334-06 của Việt Nam ……… 08

1.3.1 Phân loại cấp phối đá dăm theo tiêu chuẩn của một số nước trên thế giới (Mỹ, Anh, Trung Quốc) ……… 08

1.3.2 Phân loại cấp phối đá dăm (CPĐD) theo tiêu chuẩn nghành 22 TCN 334- 06 của Việt Nam ……… 14

1.3.3 So sánh tiêu chuẩn cấp phối đá dăm sử dụng ở Việt Nam với cấp phối lý thuyết của Talbot ……… 16

1.4 Nhận xét chương ……… 19

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CẤP PHỐI ĐÁ DĂM 20

2.1 Thí nghiệm thành phần cấp phối đá dăm (22 TCN 211-06) ……… 20

2.1.1 Khái niệm ……… 20

2.1.2 Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm ……… 21

2.1.3 Trình tự thí nghiệm ……… 22

2.2 Thí nghiệm xác định độ ẩm tốt nhất và khối lượng thể tích khô lớn nhất của cấp phối đá dăm (TCN 333-06, phương pháp II-D) ……… 23

2.2.1 Quy định chung ……… 23

2.2.2 Nội dung và ý nghĩa của công tác đầm nén trong phòng thí nghiệm …… 24

2.2.3 Yêu cầu về thiết bị và dụng cụ ……… 26

2.2.4 Chuẩn bị mẫu ……… 27

2.2.5 Đầm mẫu ……… 28

2.3.1 Quy định chung ……… 31

2.3.2 Nội dung phương pháp thí nghiệm ……… 32

2.3.3 Yêu cầu về thiết bị, dụng cụ thí nghiệm ……… 33

2.3.4 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm ……… 35

2.3.5 Trình tự đầm tạo mẫu CBR ……… 36

2.3.6 Ngâm mẫu thí nghiệm CBR ……… 37

2.3.7 Thí nghiệm CBR ……… 38

2.3.8 Tính toán, báo cáo kết quả thí nghiệm ……… 39

2.4 Thí nghiệm trong phòng xác định trị số module đàn hồi của vật liệu hạt không sử dụng chất liên kết (cấp phối đá dăm, cấp phối thiên nhiên…) ……… 43

2.5 Cơ sở lý thuyết cấp phối (Fuller, Talbot, Ivanov, …) ……… 44

2.5.1 Lý thuyết cấp phối của Fuller ……… 47

2.5.2 Lý thuyết cấp phối của Talbot ……… 48

2.5.3 Lý thuyết cấp phối của Ivanov ……… 48

2.5.4 Xác định đường cong cấp phối lý thuyết theo Talbot ……… 51

2.6 Nhận xét chương ……… 54

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ LỰA CHỌN CẤP PHỐI HƠP LÝ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG HẠT MỊN ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CỦA CẤP PHỐI ĐÁ DĂM ……… 55

3.1 Tổng hợp đánh giá thành phần cấp phối của các mỏ đá ……… 55

3.1.1 Nguồn đá được lấy ở mỏ Hóa An ……… 55

3.1.2 Nguồn đá lấy từ mỏ đá Thường Tân (Bình Dương) ……… 57

3.2 Thiết kế cấp phối mới trên cơ sở lý thuyết cấp phối của Talbot ……… 59

3.2.1 Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của đá dăm sau khi thiết kế lại

thành phần hạt ……… 61

3.2.2 Đánh giá đặc trưng cơ lý của mẫu đá sau khi thiết thiết kế lại thành phần hạt ……… 62

3.3 Nghiên cứu sự tương quan giữa hàm lượng hạt mịn (bột khoáng) với các chỉ tiêu cơ lý cấp phối đá dăm ……… 64

3.3.1 Ảnh hưởng của hàm lượng hạt mịn lên cấp phối hạt của cấp phối đá dăm mỏ đá Hoá An ……… 64

3.3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng hạt mịn đến các chỉ tiêu cơ lý của cấp phối 68 3.4 Kết luận chương ……… 70

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ……… 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……… 74

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu

Trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh, xét về điều kiện cung cấp vật liệu xây dựng, công nghệ thi công, giá thành xây dựng, yêu cầu về cường độ và độ ổn định khi lựa chọn vật liệu làm móng đường (sử dụng cho móng trên và móng dưới) thì vật liệu được chọn là cấp phối đá dăm Nguồn vật liệu đá dăm thường được lấy ở đá có nguồn gốc macma phun trào Đây là đá thuộc nhóm macma trung tính Theo thành phần khoáng đá có tên là andezit

Theo quy định của tiêu chuẩn nghành 22 TCN 334 - 06 phân loại cấp phối đá dăm thành 2 loại: Loại I và loại II, việc phân loại này phụ thuộc chủ yếu vào thành phần cấp phối hạt, các chỉ tiêu cơ lý của hạt cũng như của đá gốc Tuy nhiên theo tiêu chuẩn phân loại theo cấp phối hạt, các vật liệu đá dăm sử dụng cho kết cấu áo đường của các xí nghiệp khai đá ở khu vực lân cận Thành Phố Hồ Chí Minh không đáp ứng được yêu cầu theo qui định của tiêu chuẩn Từ đó, công tác thiết kế, thi công, kiểm tra

và nghiệm thu công trình gặp nhiều khó khăn về thủ tục cũng như đánh giá về chất lượng

Trong hồ sơ thiết kế thể hiện kết cấu mặt đường là cấp phối đá dăm loại I hoặc cấp phối đá dăm loại II thì trong dự toán lại sử dụng là cấp phối đá dăm 0x4 Chi phí vật liệu được tính bằng nhau cho cấp phối đá dăm loại I và cấp phối đá dăm loại II Qua khảo sát cho thấy tính công tác của móng cấp phối đá dăm phụ thuộc vào độ

ẩm và hàm lượng hạt mịn, tính công tác tăng lên khi tỷ lệ hạt mịn và độ ẩm tăng Kết quả thử nghiệm của hàng loạt mẫu cho thấy có thể xác định được hàm lượng hạt mịn tối ưu cho cấp phối đá dăm Trong khi đó, TCVN 334-06 qui định hàm lượng hạt mịn dao động trong phạm vi rộng

2 Mục đích và nhiệm vụ của đề tài

Nhằm phân tích đánh giá và chọn lựa hàm lượng các nhóm hạt hợp lý cũng như ảnh hưởng của hàm lượng nhóm hạt mịn lên đặc trưng cơ lý của vật liệu đá dăm, chúng

tơi chọn lựa đề tài nghiên cứu cho luận văn: “Phân tích, đánh giá thành phần hợp lý

cấp phối đá dăm cho vật liệu áo đường”

Nhiệm vụ chính của luận văn bao gồm:

- Tổng hợp, so sánh các tiêu chuẩn về thành phần cấp phối trong nước và nước ngồi Tính tốn, so sánh kiến nghị thành phần hạt hợp lý cho đá dăm đang được sử dụng tại TP Hồ Chí Minh

- Thí nghiệm xác định và đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng hạt min (hạt lọt

sàng 0.425mm) lên giá trị dung trọng khơ (lớn nhất) ρdmax, độ ẩm tối ưu Wopt, module đàn hồi Ee, chỉ số CBR khi cho thành phần hạt mịn thay đổi

Kết quả nghiên cứu cho phép xác định được cấp phối hợp lý của vật liệu đá dăm cho các mỏ đá khu vực lân cận Tp Hồ Chí Minh Kết quả nghiên cứu dự định cĩ thể cĩ ích cho các kỹ sư thiết kế, thi cơng và kiểm tra trong lĩnh vực xây dựng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC QUY TRÌNH QUY ĐỊNH MIỀN TIÊU CHUẨN CẤP PHỐI ĐÁ DĂM CỦA CÁC NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

Mặt đường là kết cấu quan trọng trong các hạng mục công trình đường Chất lượng của mặt đường ảnh hưởng rất lớn đến tính năng khai thác đường

Trên tất cả các tuyến đường trọng yếu của nước ta nói chung và Tp Hồ Chí Minh nói riêng, vật liệu tầng móng của kết cấu áo đường mềm là cấp phối đá dăm

Do vậy, việc xác định kết cấu áo đường với công lu lèn nhỏ nhất đóng vai trò hết sức quan trọng trong tính toán và thiết kế

Một kết cấu áo đường mềm hoàn chỉnh được miêu tả như hình 1.1

Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo kết cấu áo đường mềm

1.1 Giới thiệu chung về cấu tạo và yêu cầu đối với vật liệu làm lớp móng áo đường

Cấu tạo tầng móng

Tầng móng chỉ chịu lực thẳng đứng (lực ngang tắt nhanh trong phạm vi tầng mặt), có chức năng phân bố ứng suất do tải trọng xe gây ra xuống nền đất Vật liệu tầng móng có thể dùng loại không có chất liên kết nhưng phải đảm bảo có độ cứng nhất định và đủ độ chặt để không tích lũy biến dạng dư và có thể có cường độ giảm dần theo chiều sâu, do vậy tầng móng thường gồm vài lớp vật liệu khác nhau với

vật liệu có cường độ thấp được bố trí ở dưới (có thể tận dụng vật liệu tại chỗ làm lớp móng dưới) Riêng đối với đường nhiều xe có tải trọng lớn, lưu lượng xe lớn và đường cao tốc, lớp móng trên thường dùng loại vật liệu có sử dụng thêm chất liên kết (vô cơ hoặc hữu cơ)

Một số nguyên tắc và quan điểm chung về thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường

- Tuân theo nguyên tắc thiết kế tổng thể nền mặt đường;

- Chú trọng tận dụng vật liệu tại chỗ;

- Chú trọng các điều kiện thi công và duy tu bảo dưỡng;

- Quan tâm đến chức năng chịu lực và các tác dụng nhân tố thiên nhiên;

- Các lớp kết cấu có bề dày phù hợp với kích cỡ vật liệu (không được bố trí bề dày lớp nhỏ hơn 1,5 lần kích cỡ hạt cốt liệu lớn nhất và phù hợp với công nghệ thi công, phải đảm bảo chiều dày lớp móng lớn hơn bề dày tối thiểu)

Lựa chọn vật liệu làm lớp móng đường

Trong xây dựng đường ô tô, vật liệu làm lớp móng kết cấu áo đường rất đa dạng và tình hình phân bố rất khác nhau Có thể tổng hợp thành một số loại như sau:

- Các loại móng đường đất gia cố chất liên kết vô cơ:

+ Móng đường đất gia cố vôi;

+ Móng đường đất gia cố xi măng;

+ Móng đường cát gia cố xi măng

- Các loại móng đường cấp phối đá không gia cố:

+ Móng đường cấp phối đá dăm;

+ Móng đường cấp phối thiên nhiên (cấp phối sỏi sạn, cấp phối sỏi đỏ, )

- Các loại móng đường đá dăm:

+ Móng đường đá dăm nước;

+ Móng đường đá dăm kết đất dính;

- Móng đường cấp phối đá gia cố chất liên kết vô cơ (xi măng, vôi, tro bay, xỉ lò

cao,…)

- Các loại móng đường nhựa:

+ Móng đường đá dăm thấm nhập nhựa;

+ Móng đường đá dăm thấm nhập nhũ tương;

+ Móng đường cấp phối đá dăm trộn nhũ tương

Theo chỉ dẫn trong quy trình TCVN 4054 – 2005: [5], Có thể lựa chọn vật liệu

làm móng như sau:

Chọn vật liệu tầng móng cho kết cấu áo đường cấp cao A1 Nên sử dụng đất,

đá, cát gia cố chất liên kết (vô cơ hoặc hữu cơ) làm lớp móng trên hoặc lớp móng dưới Đối với mặt đường bê tông xi măng không cốt thép phải bố trí lớp móng bằng vật liệu đất, cát, đá gia cố chất liên kết vô cơ (xi măng, vôi) dày tối thiểu 15 cm Đối với mặt đường bê tông nhựa còn có thể sử dụng cấp phối đá dăm hoặc bê tông nhựa rỗng làm lớp móng trên; cấp phối đá dăm loại II theo 22 TCN 334-06, đá dăm Macađam hoặc cấp phối thiên nhiên làm lớp móng dưới

Đối với các loại mặt đường khác: có thể sử dụng đất, đá, cát gia cố, cấp phối

đá dăm, đá dăm Macađam, cấp phối thiên nhiên làm lớp móng cho mặt đường cấp cao A2 và cấp thấp

1.2 Các loại vật liệu chính làm móng đường và vật liệu cấp phối đá dăm theo điều kiện vật liệu xây dựng khu vực

1.2.1 Các loại vật liệu chính làm móng đường trên địa bàn TP Hồ Chí Minh

Cấp phối thiên nhiên (cấp phối sỏi đỏ, cấp phối sỏi sạn)

Đây là loại vật liệu làm móng đường đã được sử dụng khá lâu đời, phổ biến và rộng rãi ở các công trình trên địa bàn TP Hồ Chí Minh và khu vực lân cận

Do có nguồn gốc thiên nhiên (không qua các khâu gia công) vì vậy các chỉ tiêu cơ lý của cấp phối thiên nhiên không cao, khó khống chế và đảm bảo chất lượng

Trước đây, nguồn cung cấp cấp phối thiên nhiên tập trung ở khu vực tỉnh Đồng Nai, Bình Dương, Bình Phước, Tây Ninh, trữ lượng phong phú, thành phần hạt và các chỉ tiêu cơ lý hợp lý, giá thành rẻ Tuy nhiên, hiện nay cấp phối thiên nhiên đang trở lên khan hiếm do việc bảo vệ tài nguyên môi trường, bảo vệ hệ sinh thái Ngoài ra, thành phần hạt, các chỉ tiêu cơ lý cũng không còn đảm bảo yêu cầu của quy định của tiêu chuẩn cho các công trình cấp cao

Theo tiêu chuẩn 22 TCN 304-03: cấp phối thiên nhiên làm móng kết cấu áo đường cấp cao A1, A2 có chỉ số dẻo IP ≈ 6%, giới hạn chảy WL ≈ 35% Do đó, cấp phối thiên nhiên không được dùng làm móng đường ở những nơi có mực nước ngầm cao (các vùng phía tây nam TP Hồ Chí Minh, khu vực ven sông, các vùng hay ngập nước)

Từ những lý do trên, cấp phối thiên nhiên thường được sử dụng làm lớp móng dưới cho kết cấu mặt đường cấp cao, các lớp móng mặt đường cấp thấp và các vùng

ít chịu ảnh hưởng của các nguồn ẩm (nước ngầm nông) Ở những vùng nước ngầm nông, đối với những công trình đặc biệt qua vùng địa chất không thuận lợi, cần thiết

cải thiện một số chỉ tiêu cơ lý như thành phần hạt, chỉ số dẻo Tuy nhiên, khi đó điều kiện thi công phức tạp hơn, giá thành xây lắp cao hơn

Đá dăm Macađam

Cường độ tương đối cao

Ổn định với tác dụng của nước

Chỉ cơ giới hóa thi công được một phần, để lu lèn chặt phải tốn nhiều công lu

Độ rỗng lớn, tính thấm nước lớn dẫn tới nước trên mặt đường dễ thấm xuống làm ướt móng nền đất và nước bên dưới cũng dễ thấm lên làm ướt mặt đường (do mao dẫn)

Khó khống chế thành phần hạt, công tác thi công cơ giới hóa không hoàn toàn

So với cấp phối đá dăm, yêu cầu đối với hạt đá dăm về độ cứng, hình dạng hạt (phải vuông thành sắc cạnh mới chèn móc tốt) đều yêu cầu cao hơn, gia công bằng máy khó đảm bảo được yêu cầu đó

Độ chặt của đá dăm nước không đồng đều, chỉ được lèn chặt ở trên mặt lớp, còn phía dưới khó lèn chặt do đó khó kiểm tra chất lượng đầm nén; khi dùng làm lớp móng dưới tiếp xúc với nền đất, lâu ngày đất, bùn từ nền xâm nhập lên làm bẩn

đá dăm dẫn đến giảm cường độ chung của kết cấu và tạo ra hiện tượng lồi lõm kém bằng phẳng trên bề mặt áo đường

Việc dùng đá dăm nước ở TP Hồ Chí Minh phải chèn thêm khoảng 22% đá dăm nhỏ để giảm lỗ rỗng và bổ sung thêm đất dính tạo khả năng dính kết, tuy nhiên

đó là nguyên nhân làm cho móng đường đá dăm bị xộc xệch khi bị ngậm ẩm làm cho bề mặt không bằng phẳng, dẫn tới các lớp mặt cũng không bằng phẳng Như vậy, đối với mặt đường cấp cao, bề mặt không bằng phẳng không đảm bảo yêu cầu

về êm thuận

Đá dăm Macađam cũng là loại vật liệu làm móng đường truyền thống, tuy nhiên với những nhược điểm nói trên nên hiện nay đá dăm Macađam ít được sử dụng làm móng đường, chỉ nên sử dụng công nghệ đá dăm nước ở những nơi không

có điều kiện sản xuất, chế tạo cấp phối đá dăm đạt yêu cầu hoặc dùng với điều kiện

có sử dụng thêm chất liên kết bi tum

Cấp phối đá dăm

Cấp phối đá dăm là hỗn hợp cốt liệu, sản phẩm của dây chuyền công nghệ nghiền đá (sỏi), có cấu trúc thành phần hạt theo nguyên lý cấp phối phối chặt liên tục Đây là loại vật liệu thích hợp và được sử dụng nhiều trong xây dựng móng đường ô tô

1.2.2 Ưu nhược điểm, phạm vi sử dụng của lớp móng làm bằng cấp phối đá

dăm

Ưu điểm:

Cấp phối đá dăm làm móng đường có các ưu điểm sau đây

Cường độ tương đối cao (2000 - 3000) daN/cm2

Ổn định với lực đẩy ngang, đá ít bị bong bật hơn so với mặt đường đá dăm nước rất nhiều

Đỡ tốn công lu lèn hơn mặt đường đá dăm nước Nhưng khi lu lèn cần chú ý lu ở độ ẩm tốt nhất

Nguồn cung cấp vật liệu đầy đủ và dồi dào

Có thể cơ giới hóa được hầu hết các khâu thi công do đó thuận lợi cho công tác tổ chức thi công và quản lý, kiểm tra chất lượng thi công

Sử dụng làm được cả lớp móng dưới và móng trên trong tất cả các loại kết cấu áo đường

Trong công tác vận chuyển và thi công dễ xảy ra hiện tượng phân tầng, ảnh hưởng đến khả năng đồng nhất và chất lượng móng đường

Khi thi công chú ý công tác đầm lèn phải ở độ ẩm tốt nhất do đó khó khăn trong việc khống chế độ ẩm và chịu ảnh hưởng nhiều vào điều kiện thời tiết khi thi công

Phạm vi sử dụng và những tồn tại việc sử dụng cấp phối đá dăm:

Cấp phối đá dăm thường được sử dụng làm lớp móng của kết cấu áo kể

cả đối với trường hợp làm mới và tăng cường trên mặt đường cũ

Trong những năm qua cấp phối đá dăm đã được sử dụng làm móng cho nhiều công trình Thực tế, cấp phối đá dăm vẫn là loại vật liệu làm móng đường thông dụng nhất Hầu hết các công trình đường, kể cả các dự án lớn lẫn các dự án nhỏ đều được sử dụng làm móng trên hoặc móng dưới trong kết cấu áo đường Tuy nhiên, việc sử dụng vật liệu cấp phối đá dăm vẫn còn những tồn tại cần xem xét: về tên gọi trong thực tế với cách

phân loại trong tiêu chuẩn; trong thiết kế tính toán mỗi đơn vị tư vấn

thiết kế kết cấu áo đường mềm có sử dụng cấp phối đá dăm với các chức

năng và thông số thiết kế khác nhau, điều này gây nhiều khó khăn khi

thiết kế, thi công, kiểm tra và nghiệm thu; quy trình công nghệ thi công

thực tế (máy móc) so với yêu cầu của tiêu chuẩn còn có một số khác biệt

1.3 Phân loại cấp phối đá dăm làm móng đường theo tiêu chuẩn của một số

nước (Mỹ, Anh, Trung Quốc) trên thế giới và tiêu chuẩn ngành 22 TCN

334-06 của Việt Nam

1.3.1 Phân loại cấp phối đá dăm theo tiêu chuẩn của một số nước trên thế giới

(Mỹ, Anh, Trung Quốc)

Thống kê tiêu chuẩn vật liệu cấp phối đá dăm móng trên:

Bảng 1.1 Tiêu chuẩn vật liệu móng trên cấp phối đá dăm, Dmax= 50 mm

Lượng lọt sàng (%)

Kích cơ sàng vuông

(mm)

AASHTO M147 Loại A

AASHTO M147 Loại B

ASTM

D 2940

Anh TRRL R.N.31

ADB1, ADB2, ADB3, WB2

Trung Quốc JTJ-

Các tiêu chuẩn vật liệu móng trên (base) cấp phối đá dăm đang được áp dụng

ở Việt nam và tiêu chuẩn AASHTO, ASSTM được thống kê chi tiết ở bảng 1-2 với

đường kính Dmax= 50 mm và bảng 1-3 với đường kính Dmax= 37,5 mm

Hình 1.2 Biểu đồ tiêu chuẩn vật liệu móng trên cấp phối đá dăm, Dmax= 50 mm

Bảng 1.2 Tiêu chuẩn vật liệu móng trên cấp phối đá dăm, Dmax= 37,5 mm

Anh TRRL R.N.31

Hình 1.3 Biểu đồ tiêu chuẩn vật liệu móng trên cấp phối đá dăm, Dmax= 37,5mm

Thống kê tiêu chuẩn vật liệu cấp phối đá dăm lớp móng dưới:

Các tiêu chuẩn vật liệu móng dưới (subbase) cấp phối đá dăm đang được áp

dụng ở Việt nam được thống kê chi tiết ở bảng 1-4 với đường kính Dmax= 50 mm

WB1 (HN-V)

WB2 (V-ĐH)

ADB1 ADB2 ADB3

QL1, QL5 (HN-LS)

50 100 100 100 100 100 100

25

1 Miền cấp phối theo ASTM D2940

2 Miền cấp phối theo T/C ANH (TRRL R.N.31)

Bảng 1.4 Tiêu chuẩn vật liệu móng dưới cấp phối đá dăm, Dmax=50 mm

Giá trị yêu cầu

R.N.31

WB1 (HN-V)

WB2 (V-ĐH)

ADB1 ADB2 ADB3

QL5, QL1 (HN-LS)

1.3.2 Phân loại cấp phối đá dăm (CPĐD) theo tiêu chuẩn nghành 22 TCN

334-06 của Việt Nam

Cấp phối đá dăm thường được sử dụng làm lớp móng trong kết cấu áo đường,

đường ô tô có 2 loại sau: loại I và loại II

Cấp phối đá dăm loại I: Toàn bộ cốt liệu của loại này (kể cả cỡ hạt nhỏ và hạt

mịn) đều phải được nghiền từ đá sạch, mức độ bị bám đất bẩn không đáng kể,

không lẫn đá phong hóa và không lẫn hữu cơ

Cấp phối đá dăm loại II: Cốt liệu là loại đá khối nghiền hoặc sỏi cuội nghiền,

trong đó cỡ hạt nhỏ hơn 2,36mm trở xuống có thể là khoáng vật tự nhiên không

nghiền (bao gồm cả đất dính) nhưng không được vượt quá 50% khối lượng cấp phối

đá dăm Khi CPĐD được nghiền từ sỏi cuội thì các trên sàng 9,5mm ít nhất 75% số

hạt có từ hai mặt vỡ trở lên

Các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu đối với cấp phối đá dăm trong kết cấu áo đường:

Thành phần hạt:

Bảng 1.5 Thành phần hạt (Thí nghiệm theo TCVN 334-06)

Việc lựa chọn cấp phối đá dăm theo cỡ hạt danh định lớn nhất Dmax phải căn

cứ vào chiều dày thiết kế của lớp móng, được chỉ rõ trong hồ sơ thiết kế kết cấu áo

đường và chỉ dẫn kỹ thuật của công trình

- Cấp phối loại Dmax= 37,5mm thích hợp dùng cho lớp móng dưới;

- Cấp phối loại Dmax= 25mm thích hợp dùng cho lớp móng trên;

- Cấp phối loại Dmax= 19mm thích hợp dùng cho việc bù vênh và tăng cường

trên các kết cấu mặt đường cũ trong nâng cấp, cải tạo

Bảng 1-6 Các chỉ tiêu cơ lý của cấp phối đá dăm

Các chỉ tiêu cơ lý yêu cầu của vật liệu CPĐD

Theo tiêu chuẩn 22 TCN

334-06 Tên chỉ tiêu

Phương pháp thí nghiệm

Giới hạn chày, WL (%) ≤ 25 ≤ 25 ASSHTO T90-02(*)

1.3.3 So sánh tiêu chuẩn cấp phối đá dăm sử dụng ở Việt Nam với cấp phối lý

thuyết của Talbot

CPĐD theo các công trình xây dựng và tiêu chuẩn được thể hiện ở bảng 1.7 và 1.8

1.4 Nhận xét chương

Từ kết quả tổng hợp và so sánh cấp phối đá dăm theo tiêu chuẩn và thực tiễn

sử dụng có thể thấy rằng: thành phần cấp phối hạt của các dự án xây dựng thực tế có một số điểm không phù hợp với tiêu chuẩn Do đó, việc tổng hợp đành giá thành phần cấp phối các mỏ đá khu vực là việc làm cần thiết Ngoài ra, trên cơ sở đó cần tiến hành tính toán và hiệu chỉnh lại cấp phối cho phù hợp yêu cầu của tiêu chuẩn Việc đánh gia các đặc trưng cơ lý của cấp phối (bao gồm cấp phối đã được cải tạo) thông qua các đặc trưng như giá trị CBR, module đàn hồi giúp lám sáng tỏ hiệu quả của cấp phối yêu cầu và tính phù hợp với vật liệu đá tự nhiên (andezit) của khu vực Đây cũng là mục tiêu của đề tài

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CẤP PHỐI ĐÁ DĂM

2.1 Thí nghiệm thành phần cấp phối đá dăm (22 TCN 211-06)

2.1.1 Khái niệm

Trong tất cả các loại vật liệu cấp phối khác nhau được sử dụng trong xây dựng đường thì vật liệu có thành phần hạt gần với thành phần cấp phối tốt nhất là thích hợp hơn cả Có thể thấy rằng, tỷ lệ thành phần các nhóm hạt hợp lý cho phép nhận được độ chặt lớn nhất (thể hiện thông qua giá trị ρd) ứng với một công đầm nén tiêu chuẩn định sẵn

Đá dùng trong xây dựng là đá được nghiền vỡ từ đá nguyên khối thành các hạt

có kích thước khác nhau

Cấp phối đá dăm dùng làm lớp móng đường thường bao gồm nhiều kích cỡ lớn nhỏ khác nhau, do đó khi đầm nén mới đạt được độ chặt cao nhất, độ rỗng thấp nhất

Trong điều kiện sản xuất thường khó đạt được một cấp phối tốt nhất tương ứng với độ chặt lớn nhất có thể theo lý thuyết Vì vậy trong thực tế thường mong có những phương pháp thật đơn giản để xác định các thành phần sao cho đạt được cấp phối hợp lý nhất có thể

Xác định thành phần hạt là phân chia đất, đá thành từng nhóm các cỡ hạt gần nhau về độ lớn và xác định hàm lượng phần trăm của chúng

Trong đề tài, chúng tôi thiết kế thành phần hạt theo phương pháp đường cong sàng toàn bộ

Trên đồ thị vạch đường cong giới hạn phạm vi cấp phối đá dăm theo TCVN 334-06 (miền cấp phối) Đường cong cấp phối nằm trong vùng này sẽ cho tỷ lệ các

cỡ hạt phù hợp với thành phần tốt nhất của cấp phối đá dăm Để có được đường cong này, tiến hành phân tích thành phần hạt (phân tích thành phần nhóm hạt và xác định hàm lượng của chúng) và chọn lựa cấp phối hợp lý

Bảng 2.1 Số hiệu rây và kích thước

Số hiệu rây Kích thước (mm)

1/2" 12,50 3/8" 9,51

- Tủ sấy có bộ phận điều chỉnh nhiệt;

- Máy lắc sàng

Hình 2.2 Bộ sàng thí nghiệm dùng trong đề tài nghiên cứu

2.1.3 Trình tự thí nghiệm

- Lấy mẫu thí nghiệm đại diện cho sản phẩm cần kiểm tra;

- Sấy khô mẫu đến khối lượng không đổi;

- Khối lượng mẫu thử được quy định là 1000g, (G);

- Sàng đất qua bộ sàng theo thứ tự và kích thước lỗ giảm dần từ trên xuống;

- Xác định khối lượng đất trên sàng cộng dồn; (Gi)

- Hàm lượng trên sàng được xác định theo công thức:

(2.1)

Trong đó:

G- khối lượng mẫu thí nghiệm (g)

A i - Hàm lượng tích luỹ trên sàng (%)

- Tính hàm lượng lọt qua sàng thứ i: Bi = 100% - Ai (2.2) Kết quả tính được biểu diễn theo biểu đồ bán logarit với trục tung-hàm lượng

tích lũy hạt nhỏ hơn và trục hoành là kích thước hạt

% 100

x G

G

i =

Kết quả thí nghiệm thu được đem so sánh với yêu cầu quy định, từ đó đánh giá chất lượng thành phần hạt cấp phối đá dăm đem thí nghiệm

2.2 Thí nghiệm xác định độ ẩm tốt nhất và khối lượng thể tích khô lớn nhất của cấp phối đá dăm (TCN 333-06, phương pháp II-D)

2.2.1 Quy định chung

Tiêu chuẩn 22TCN 333-06 có nội dung tương tự như tiêu chuẩn AASHTO T199 và AASHTO 180

Quy trình này quy định trình tự thí nghiệm đầm nén mẫu vật liệu (đất, đất gia

cố, cấp phối đá dăm, cấp phối thiên nhiên, ) trong phòng thí nghiệm nhằm xác định giá trị độ ẩm đầm nén tốt nhất và khối lượng thể tích khô lớn nhất của vật liệu sử dụng làm nền, móng công trình giao thông

Tùy thuộc vào công đầm, loại chày đầm, việc đầm nén được thực hiện theo hai phương pháp:

• Đầm nén tiêu chuẩn (phương pháp I-D; Proctor);

• Đầm nén cải tiến (phương pháp II-D; Proctor modified)

Trong nội dung nghiên cứu của đề tài sử dụng phương pháp đầm nén cải tiến (phương pháp II-D

Phương pháp I-D và II-D áp dụng cho các loại vật liệu có không quá 30% lượng hạt nằm trên sàng 19,0 mm Trong các phương pháp đầm nén này, các hạt trên sàng 19,0mm được gọi là hạt quá cỡ, hạt lọt sàng 19,0mm được gọi là hạt tiêu chuẩn

Hiệu chỉnh kết quả đầm nén trong phòng thí nghiệm phục vụ cho công tác thi công và nghiệm thu: Trong thực tế, vật liệu được sử dụng ngoài hiện trường thường

có chứa một lượng hạt quá cỡ nhất định nên giá trị khối lượng thể tích khô lớn nhất (và độ ẩm tốt nhất) theo kết quả đầm nén trong phòng sẽ khác với giá trị khối lượng thể tích khô lớn nhất (và độ ẩm tốt nhất) ở hiện trường; do đó phải tiến hành hiệu chỉnh kết quả đầm nén trong phòng để đưa ra các thông số đầm nén hiện trường (giá trị khối lượng thể tích khô lớn nhất, độ ẩm tốt nhất đã hiệu chỉnh) cho phù hợp

Bảng 2.2 Các thông số kỹ thuật tương ứng với đầm nén theo phương pháp II-D

Phương pháp đầm nén Đầm nén cải tiến (Phương pháp IID)

- Chày đầm: 4,54 kg

- Chiều cao rơi: 457 mm

TT Thông số kỹ thuật

Cối lớn

2 Đường kính trong của cối đầm, mm 1152,4

3 Chiều cao cối đầm, mm 116,43

4 Cỡ hạt lớn nhất khi đầm, mm 19

5 Số lớp đầm 5

6 Số chày đầm/lớp 56

7 Khối lượng mẫu xác định độ ẩm 500

2.2.2 Nội dung và ý nghĩa của công tác đầm nén trong phòng thí nghiệm

Công tác đầm nén lớp vật liệu (đất, đá dăm cấp phối, cấp phối thiên nhiên,…)

là làm tăng độ chặt bằng năng lượng đầm Dẫn đến tăng cường độ và độ ổn định của

nền móng đường

Trạng thái vật liệu được đầm chặt biểu thị qua giá trị khối lượng thể tích khô

Với mỗi loại vật liệu thí nghiệm, có một giá trị độ ẩm thích hợp để khi đầm nén với

công đầm quy định thì lớp vật liệu này sẽ đạt được độ chặt lớn nhất Giá trị độ ẩm

này được gọi là độ ẩm tốt nhất còn giá trị độ chặt lớn nhất tương ứng với khối lượng

thể tích khô lớn nhất

Quy trình này chỉ ra 2 phương pháp đầm nén với công đầm khác nhau:

phương pháp đầm nén tiêu chuẩn với công đầm 600 kNm/m3, phương pháp đầm

nén cải tiến với công đầm 2700 kNm/m3 Tuỳ thuộc vào loại vật liệu, phạm vi áp

dụng cho lớp kết cấu, tính chất của công trình, thực trạng thiết bị đầm nén, chỉ dẫn

kỹ thuật thi công công trình để quy định phương pháp thí nghiệm đầm nén và loại cối đầm thích hợp Với một loại vật liệu thí nghiệm, việc đầm theo phương pháp đầm nén cải tiến sẽ cho giá trị độ ẩm tốt nhất nhỏ hơn (và khối lượng thể tích khô lớn hơn) so với phương pháp đầm nén tiêu chuẩn do sự khác biệt công đầm

Nội dung phương pháp:

- Vật liệu được hong khô đến khi có thể làm tơi vật liệu, sàng loại bỏ hạt quá cỡ, chia đều thành các mẫu

- Tính lượng nước thích hợp cho mỗi mẫu để độ ẩm các mẫu tăng dần

- Với mỗi mẫu đầm, vật liệu được cho vào cối và đầm theo từng lớp, mỗi lớp được đầm với số chày quy định

- Xác định giá trị độ ẩm, khối lượng thể tích ướt, khối lượng thể tích khô của từng mẫu đầm

- Thiết lập biểu đồ quan hệ độ ẩm-khối lượng thể tích khô trên cơ sở số liệu thí nghiệm của các mẫu

- Xác định giá trị độ ẩm đầm chặt tốt nhất và khối lượng thể tích khô lớn nhất trên cơ sở biểu đồ quan hệ độ ẩm- khối lượng thể tích khô

Quy trình này cũng quy định cách hiệu chỉnh kết quả đầm nén trong phòng (độ ẩm đầm nén tốt nhất và khối lượng thể tích khô lớn nhất) cho phù hợp với hiện trường do có hạt quá cỡ

2.2.3 Yêu cầu về thiết bị và dụng cụ

Cối đầm (khuôn đầm) có đường kính trong 152,4mm Cối đầm được chế tạo

bằng kim loại, hình trụ rỗng, có kích thước như mô tả ở bảng 2.2 Trên cối có lắp một đai cối cao khoảng 60mm để việc đầm lớp cuối được dễ dàng hơn Đai cối bằng kim loại hình trụ rỗng, có đường kính trong bằng đường kính trong của cối Cối cùng với đai có thể lắp chặt khít vào với đế cối Đế cối được chế tạo bằng kim loại

Chày đầm thủ công (đầm tay):

• Chày đầm tiêu chuẩn (sử dụng cho phương pháp đầm nén tiêu chuẩn): có khối lượng 2,495 ±0,009 kg; chiều cao rơi 305 ± 2 mm;

• Chày đầm cải tiến (sử dụng cho phương pháp đầm nén cải tiến): có khối lượng 4,536 ±0,009 kg; chiều cao rơi 457 ± 2mm;

Cả hai loại chày đầm được chế tạo bằng kim loại, mặt dưới chày phẳng hình tròn có đường kính 50,8mm ± 0,25mm Chày được lắp trong một ống kim loại để dẫn hướng và khống chế chiều cao rơi, đảm bảo sai số về chiều cao rơi nằm trong khoảng ±2mm Ống dẫn hướng phải có đường kính trong đủ lớn để chày đầm không

bị kẹt Cách mỗi đầu ống dẫn hướng khoảng 20mm có khoan 4 lỗ thôngkhí đường kính 10mm cách đều nhau

Cân: một chiếc cân có khả năng cân được đến 15kg với độ chính xác ± 1g (để xác định khối lượng thể tích ướt của mẫu) Một chiếc khác có khả năng cân được đến 800g với độ chính xác ± 0,01g để xác định độ ẩm mẫu

Tủ sấy: loại có bộ phận cảm biến nhiệt để có thể tự động duy trì nhiệt độ trong

tủ ở mức 110 ± 5oC dùng để sấy khô mẫu, xác định độ ẩm

Sàng: Sử dụng mắt sàng từ 19,0 mm trở xuống

Hình 2.3 Cối và chày đầm dùng trong đề tài nghiên cứu

Thanh thép gạt cạnh thẳng để hoàn thiện bề mặt mẫu: thanh thép có bề mặt

phẳng, chiều dài khoảng 250mm, có một cạnh được mài vát Thanh thép phải đủ cứng để đảm bảo bề mặt mẫu phẳng sau khi hoàn thiện mặt mẫu

Dụng cụ trộn mẫu: gồm một số dụng cụ như chảo, bay, dao,… dùng để trộn

đều mẫu với các hàm lượng nước khác nhau

Dụng cụ làm tơi mẫu: vồ gỗ, chày cao su

Hộp giữ ẩm: được chế tạo từ vật liệu kim loại không gỉ, có dung tích đủ chứa

khối lượng mẫu quy định (100g hoặc 500g ứng với các phương pháp đầm nén quy định), không thay đổi khối lượng và biến đổi tính chất khi chịu tác động của nhiệt sau nhiều chu kỳ Hộp phải có nắp kín để hơi nước không bị thoát ra khi bảo quản mẫu và không làm mẫu bị hút ẩm sau khi mẫu đã được sấy khô Mỗi thí nghiệm xác định độ ẩm cần có một hộp giữ ẩm

2.2.4 Chuẩn bị mẫu

Làm khô mẫu: nếu mẫu ẩm ướt, cần phải làm khô mẫu bằng cách phơi ngoài không khí hoặc cho vào trong tủ sấy, duy trì nhiệt độ trong tủ sấy không quá 60oC cho đến khi có thể làm tơi vật liệu Dùng vồ gỗ đập nhẹ để làm tơi vật liệu, dùng chày cao su nghiền các hạt nhỏ, tránh làm thay đổi cấp phối tự nhiên của mẫu Sàng mẫu: mẫu thí nghiệm đầm nén phải được sàng để loại bỏ hạt quá cỡ Căn

cứ phương pháp đầm nén quy định để sử dụng loại sàng thích hợp:

• Với phương pháp I-A và II-A: vật liệu được sàng qua sàng 4,75 mm;

• Với phương pháp I-D và II-D: vật liệu được sàng qua sàng 19,0 mm

Khối lượng mẫu cần thiết: căn cứ phương pháp đầm nén quy định, khối lượng mẫu vật liệu tối thiểu cần thiết để thí nghiệm như sau:

• Với phương pháp I-A và II-A: 15 kg (3 kg x 5 cối);

• Với phương pháp I-D và II-D: 35 kg (7 kg x 5 cối)

Tạo ẩm cho mẫu: lấy lượng mẫu đã chuẩn bị chia thành 5 phần tương đương nhau Mỗi phần mẫu được trộn đều với một lượng nước thích hợp để được loạt mẫu

có độ ẩm cách nhau một khoảng nhất định Sao cho giá trị độ ẩm đầm chặt tốt nhất tìm được sau khi thí nghiệm nằm trong khoảng giữa của 5 giá trị độ ẩm tạo mẫu Đánh số mẫu vật liệu từ 1 đến 5 theo thứ tự độ ẩm mẫu tăng dần Cho các phần mẫu

đã trộn ẩm vào thùng kín để ủ mẫu, thời gian ủ mẫu khoảng 12giờ Với vật liệu đá dăm cấp phối, đất loại cát, thời gian ủ mẫu khoảng 4 giờ

Với đá dăm cấp phối: bắt đầu từ độ ẩm 1,5% Khoảng độ ẩm giữa các mẫu từ 1% đến 1,5 %

- Đầm cối thứ nhất: tiến hành với mẫu có độ ẩm thấp nhất

- Đầm lớp thứ nhất: đặt cối tại vị trí có mặt phẳng chắc chắn, không chuyển vị trong quá trình đầm Cho một phần mẫu có khối lượng phù hợp vào cối, dàn đều

mẫu và làm chặt sơ bộ bằng cách lấy chày đầm (hoặc dụng cụ nào đó có đường kính khoảng 50 mm) đầm rất nhẹ đều khắp mặt mẫu cho đến khi vật liệu không còn rời rạc và mặt mẫu phẳng Khi đầm, phải để cho chày đầm rơi tự do và dịch chuyển chày sau mỗi lần đầm để phân bố các cú đầm đều khắp mặt mẫu Sau khi đầm xong với số chày quy định, nếu có phần vật liệu bám trên thành cối hoặc nhô lên trên bề mặt mẫu thì phải lấy dao cạo đi và rải đều trên mặt mẫu

- Đầm các lớp tiếp theo: lặp lại quá trình như đầm lớp 1;

- Sau khi đầm xong, tháo đai cối ra và làm phẳng mặt mẫu bằng thanh thép gạt sao cho bề mặt mẫu cao ngang với mặt trên của cối Xác định khối lượng của mẫu và cối, ký hiệu là M1(g)

- Lấy mẫu xác định độ ẩm: đẩy mẫu ra khỏi cối và lấy một lượng vật liệu đại diện

ở phần giữa khối đất, cho vào hộp giữ ẩm, sấy khô để xác định độ ẩm, ký hiệu là W(%)

- Đầm các mẫu còn lại: lặp lại quá trình như mô tả ở trên, đối với các mẫu còn lại (theo thứ tự độ ẩm mẫu tăng dần) cho đến khi hết loạt 5 mẫu

Quá trình đầm sẽ kết thúc cho tới khi giá trị khối lượng thể tích ướt - ρ của mẫu giảm hoặc không tăng nữa Thông thường, thí nghiệm đầm nén được tiến hành với 5 cối đầm Trường hợp khối lượng thể tích ướt - ρ của mẫu thứ 5 vẫn tăng thì phải tiến hành đầm chặt thêm với cối thứ 6 và các cối tiếp theo

Nếu mẫu vật liệu không bị thay đổi cấp phối một cách đáng kể (thường là mẫu đất) thì có thể sử dụng lại mẫu sau khi đầm Việc thí nghiệm đầm nén được tiến hành như sau:

- Chuẩn bị một mẫu vật liệu với khối lượng theo quy định Tạo ẩm cho mẫu theo quy định với độ ẩm tương đương mẫu thứ 1 trong loạt 5 mẫu Đầm mẫu theo hướng dẫn ở trên

- Sau khi đầm xong, đập tơi mẫu và trộn thêm một lượng nước thích hợp Ủ mẫu với thời gian ít nhất là 15 phút Sau đó tiến hành đầm mẫu;

- Lặp lại quá trình đầm mẫu cho tới khi giá trị khối lượng thể tích ướt - ρ của mẫu giảm hoặc không tăng nữa

2.2.6 Tính toán kết quả thí nghiệm

- Độ ẩm của mẫu: được xác định theo công thức sau:

3 2

2 1

m m

m m W

−

−

Trong đó:

m1: Khối lượng của mẫu ướt và hộp giữ ẩm, (g)

m2 : Khối lượng của mẫu khô và hộp giữ ẩm, sau khi xấy tại nhiệt độ 110 ± 5oC đến

khi khối Lượng không đổi, (g)

m3 : Khối lượng của hộp giữ ẩm, (g)

- Khối lượng thể tích ướt của mẫu: tính theo công thức sau:

=

W d

ρ

Trong đó:

ρ- Khối lượng thể tích ướt của mẫu (g/cm3) ;

M1 Khối lượng của mẫu và cối (g) ;

M - Khối lượng của cối (g);

- Vẽ biểu đồ quan hệ độ ẩm - khối lượng thể tích khô: với loạt 5 mẫu đã đầm Biểu diễn các cặp giá trị này bằng các điểm trên biểu đồ quan hệ độ ẩm - khối lượng thể tích khô, trong đó trục tung biểu thị giá trị khối lượng thể tích khô và trục hoành biểu thị giá trị độ ẩm Nối các điểm thu được đường cong đầm chặt

- Xác định khối lượng thể tích đất khô lớn nhất ρdmax tương ứng với đỉnh của đường cong Tương ứng với giá trị khối lượng thể tích đất khô lớn nhất chính là

độ ẩm tối ưu Wopt

2.09 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18

đá dăm, cấp phối tự nhiên, ) trong phòng thí nghiệm trên mẫu vật liệu chế bị

ρd - Khối lượng thể tích khô của mẫu, (g/cm3) ;

ρ - Khối lượng thể tích ướt của mẫu, (g/cm3) ;

W - Độ ẩm của mẫu, (%)

Giá trị CBR xác định theo quy trình này là cơ sở đánh giá chất lượng vật liệu

sử dụng làm nền, móng đường Ngoài ra còn được sử dụng để đánh giá cường độ của kết cấu đường ô tô và sân bay trong một số phương pháp thiết kế có sử dụng thông số cường độ theo CBR

CBR là tỷ số (tính bằng phần trăm) giữa áp lực nén (do đầu nén gây ra) trên mẫu thí nghiệm và áp lực nén trên mẫu tiêu chuẩn ứng với cùng một chiều sâu ép lún quy định

Việc thí nghiệm xác định CBR của vật liệu được tiến hành trên tổ mẫu (3 mẫu) đã được đầm nén ở độ ẩm tốt nhất tương ứng với phương pháp đầm nén quy định Chỉ số CBR của vật liệu thí nghiệm được xác định tương ứng với độ chặt đầm nén K quy định

Trường hợp cần xác định ảnh hưởng của độ ẩm đầm nén đến CBR, hoặc phục

vụ mục đích nghiên cứu, việc thí nghiệm xác định CBR của vật liệu sẽ được tiến hành trên các tổ mẫu (3 tổ mẫu) đã được đầm nén trong cối CBR ở các độ ẩm tương

ứng (5 độ ẩm) khác nhau nằm trong khoảng độ ẩm đầm nén quy định

2.3.2 Nội dung phương pháp thí nghiệm

Chỉ số CBR của vật liệu trong quy trình 22 TCN 332-06 được hiểu là giá trị CBR xác định qua thí nghiệm trong phòng trên mẫu vật liệu đã được đầm nén trong cối với độ ẩm đầm nén tốt nhất Mẫu trước khi thí nghiệm ngâm trong nước trong thời gian quy định Việc thí nghiệm xác định chỉ số CBR của vật liệu được tiến hành theo trình tự sau:

- Thí nghiệm theo 22 TCN 333-06 (Quy trình thí nghiệm đầm nén đất, đá dăm trong phòng) nhằm xác định độ ẩm tốt nhất để đầm tạo mẫu CBR và khối lượng thể tích khô lớn nhất để xác định độ chặt K của mẫu CBR

- Đầm nén tạo các mẫu trong cối CBR với độ ẩm tốt nhất (3 cối CBR), với công đầm nén khác nhau

- Tính độ chặt K tương ứng của các mẫu CBR trên cơ sở đã biết khối lượng thể tích khô của mẫu và khối lượng thể tích khô lớn nhất