[Khoa Học Vật Liệu] Bê Tông Asphalt Phần 3

Chia sẻ: Danh Ngoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

338
lượt xem 116
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khi sản xuất 1 lượng bê tông xi măng người ta khống chế tỉ lệ X/N hợp lý để ra Mác bê tông mong muốn. Còn bê tông asphalt người ta chú trọng đến điều chỉnh hỗn hợp vật liệu khoáng ( đá dăm, đá mạt, cát, bột khoáng )

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: [Khoa Học Vật Liệu] Bê Tông Asphalt Phần 3

Các y u t v k thu t chi ti t c a hai lo i ch t liên k t này ñư c chi ti t hoá b ng 2.13. Quan h gi a ñ nh t và nhi t ñ c a CARIPHALTE DM và bitum quánh 50 ñ cho th y rõ là nhi t ñ cao c a con ñư ng, ví d 600C, CARIPHALTE DM c ng hơn ñáng k so v i bitum 50 ñ và do ñó ch ng bi n d ng t t hơn. nhi t ñ th p, < 00C, CARIPHALTE DM d o hơn bitum 50 ñ và do ñó ch ng n t t t hơn. M c ñ c i thi n kh năng ch ng bi n d ng ñư c ki m tra b ng các thí nghi m v t lún bánh xe do c phòng thí nghi m ñư ng b và v n t i (TRRL) và Shell Research Limited th c hi n, ñư c trình bày b ng 2.14. Rõ ràng là có m t s tăng lên ñáng k v kh năng ch ng bi n d ng, tương t v i kh năng ch ng bi n d ng c a bitum ch u t i n ng (HD) ñư c phát tri n chuyên d ng ñ ch ng bi n d ng. Nh ng ưu ñi m này ñã ñư c kh ng ñ nh qua các cu c ki m nghi m toàn di n trên th c ñ a. ð d o c a h n h p bitum ñã ñư c ñ nh lư ng b ng thí nghi m rão–bi n d ng không ñ i do TRRL và Shell Research Limited ti n hành. Thí nghi m m i ñã ñư c 50 C Shell Research Limited th c hi n trên h n h p bê tông asphalt lu nóng thi công v i t n s là 50 Hz cho th y v i m t ph m vi r ng v t i tr ng tác ñ ng lên m u thí nghi m CARIPHALTE DM, tu i th rão c a m t ñư ng nâng lên ít nh t là 3 l n. B ng 2.14. So sánh m c ñ v t lún bánh xe c a m t ñư ng ñư c r i b ng asphalt lu nóng làm t bitum 50, HD40 và CARIPHALTE DM Các ñ c tính c a ch t liên k t ð lún v t bánh xe 450C Ch t liên k t 0 Kim lún 25 C, ði m m m (IP), mm/h o dmm C 50 pen 56 52 3,2 HD40 42 68 0,7 CARIPHALTE DM 34 90 0,7 2.5.8. CÁC BITUM POLYME CH U NHI T Các ch t polyme ch u nhi t ñư c s n xu t b ng cách tr n hai thành ph n l ng, thành ph n ñ u là ch t nh a và ph n còn l i ch a ch t làm c ng. Hai thành ph n này k t h p v i nhau v m t hoá h c ñ t o ra m t c u trúc 3 chi u v ng ch c. H p ch t nh a 2 thành ph n này khi tr n v i bitum s th hi n các ñ c tính n i tr i c a các ch t nh a ch u nhi t hơn là các ñ c tính c a bitum. Các lo i h p ch t nh a ch u nhi t 2 thành ph n này ñã ñư c phát tri n kho ng 30 năm trư c ñây và hi n nay ñang ñư c ng d ng r ng rãi ñ b c ph b m t và làm các ch t dính k t. Nh ng s khác nhau cơ b n gi a bitum (m t ch t d o nhi t) và các bitum polyme ch u nhi t là như sau: Khi hai thành ph n trong bitum polyme ch u nhi t ñư c tr n thì th i gian s d ng s n ph m này s b gi i h n, th i h n này ph thu c nhi u vào nhi t ñ , nhi t ñ càng cao thì th i h n s d ng càng ng n.
Sau khi m t s n ph m ch u nhi t ñư c s d ng nó ti p t c ñư c lưu hoá và tăng cư ng ñ và s c b n, t c ñ lưu hoá trên m t ñư ng ph thu c vào nhi t ñ môi trư ng. Khi nhi t ñ tăng lên bitum b m m ra và ch y, các bitum polyme ch u nhi t ít m n c m v i nhi t ñ hơn và trong th c t không b tác ñ ng c a s thay ñ i nhi t ñ trên ñư ng. Bitum polyme ch u nhi t là m t v t li u ñàn h i, không th hi n ñ c tính nh t ch y, n ñ nh v i hoá ch t, dung môi, nhiên li u và d u. Ba lo i bitum polyme ch u nhi t ñư c bi t ñ n ph bi n là: Shell grip/spray grrip; Erophalt; và Sheliepoxy asphalt. Các lo i này ñã ñư c s d ng r ng rãi trên th gi i t năm 1986. Tuy nhiên, Vi t Nam ñang trong giai ño n nghiên c u. 2.5.9. TIÊU CHU N 22TCN319–04–2004 GTVT V BITUM POLYME Có th tham kh o tiêu chu n k thu t v t li u bitum polyme dùng cho ñư ng ôtô và sân bay ñư c quy ñ nh theo 22TCN 319–04–2004 GTVT. B ng 2.15. Tiêu chu n k thu t v t li u bitum polyme cho ñư ng ôtô và sân bay (22TCN 319–04–2004) Tr s tiêu chu n theo mác bitum polyme ðơn TT Các ch tiêu v PMB– PMB–II PMB– I III 1 Nhi t ñ hoá m m (phương pháp o C 60 70 80 vòng và bi), min ð kim lún 250C 2 0.1mm 50–70 40–70 o 3 Nhi t ñ b t l a, min C 230 4 Lư ng t n th t sau khi ñun nóng % 0.6 1630C trong 5 gi , max 5 T l ñ kim lún c a nh a ñư ng sau khi ñun nóng 1630C trong 5 gi so % 65 0 v i ñ kim lún 25 C, min 6 Lư ng hoà tan trong % 99 trichloroethytylen, min Kh i lư ng riêng 250C g/cm3 7 1.00–1.05 8 ð dính bám v i ñá, min c pñ c p4 0 9 ð ñàn h i ( 25 C m u kéo dài % 60 65 70 10cm), min ð n ñ nh lưu tr (gia nhi t 1630C 10 trong 48 gi , sai khác nhi t ñ hoá o C 3.0 m m c a ph n trên và dư i c a m u), max 1350C (nh t k 11 ð nh t Pa.s 3.0
Brookfield), max 2.6. NHŨ TƯƠNG XÂY D NG ðƯ NG (22TCN 354–2006) 2.6.1. KHÁI NI M VÀ PHÂN LO I NHŨ TƯƠNG 2.6.1.1. Khái ni m Nhũ tương là m t h th ng keo ph c t p bao g m hai ch t l ng không hoà tan l n nhau. Trong ñó, m t ch t l ng phân tán trong ch t l ng kia dư i d ng nh ng gi t nh li ti, g i là pha phân tán, còn ch t l ng kia g i là môi trư ng phân tán. ð cho nhũ tương ñư c n ñ nh ngư i ta cho thêm vào ch t nhũ hóa (ch t ph gia ho t tính b m t). Ch t nhũ hóa s h p ph trên b m t các gi t bitum hay guñrông, làm gi m s c căng b m t m t phân chia c a bitum hay guñrông v i nư c. ð ng th i nó t o ra trên b m t các gi t bitum m t màng m ng k t c u b n v ng, có tác d ng ngăn c n s k t t c a chúng, làm cho nhũ tương n ñ nh. Nhũ tương bitum là m t h p ch t g m hai thành ph n d th cơ b n là bitum và nư c, ñư c g i là hai pha nư c và pha bitum. Bitum ñư c phân tán trong nư c dư i d ng các h t riêng r có ñư ng kính t 0,1–5 micrôn. Các h t bitum ñư c gi tr ng thái lơ l ng tích ñi n và ñư c n ñ nh b ng ch t nhũ hoá. 2.6.1.2. Phân lo i nhũ tương Căn c vào ñ c trưng c a pha phân tán và môi trư ng phân tán, nhũ tương ñư c chia ra hai lo i: N u pha phân tán là bitum, còn môi trư ng phân tán là nư c thì g i là nhũ tương d u–nư c (DN), hay còn g i là nhũ tương thu n. N u pha phân tán là nh ng gi t nư c, còn bitum hay guñrông là môi trư ng phân tán, thì g i là nhũ tương nư c–d u (ND), hay còn g i là nhũ tương ngh ch. Theo kh năng tr n l n c a nhũ tương v i v t li u khoáng chia nhũ tương ra làm ba lo i: 1, 2, 3 (theo quy ph m 18659–81–Nga). Căn c vào ch t nhũ hóa, nhũ tương ñư c chia ra làm các lo i sau: Nhũ tương anion ho t tính (nhũ tương ki m)–dùng ch t nhũ hóa là nh ng mu i ki m c a axit béo, axit naftalen, nh a hay nh ng axit sunfua, ñ pH c a nhũ tương t 9–12. Nhũ tương cation ho t tính (nhũ tương axit)–dùng ch t nhũ hóa là các mu i c a các ch t amôniac b c b n, ñiamin, v.v., ñ pH trong nhũ tương này m n trong gi i h n t 2–6. Nhũ tương trung tính (không sinh ra ion)–là nhũ tương dùng ch t nhũ hóa không sinh ra ion như opanol (cao su t ng h p), pôlyizôbutilen v.v. ñ pH b ng 7. Nhũ tương là lo i b t nhão khi dùng ch t nhũ hóa d ng b t vô cơ như b t vôi tôi, ñ t sét d o, trêpen, ñiatômit. Thu t ng anion và cation ñ ch các ñi n tích bao quanh các h t bitum. Hi n tư ng này b t ngu n t m t quy lu t cơ b n v ñi n. Các ñi n tích cùng d u ñ y nhau, các ñi n tích khác d u hút nhau. N u dòng ñi n ch y qua m t dung d ch nhũ tương ch a
h t bitum tích ñi n âm, chúng s di chuy n v phía an t. B i v y nhũ tương này ñư c g i là nhũ tương anion. Ngư c l i các h t bitum ñư c tích ñi n dương s di chuy n v phía cat t. Nhũ tương là các h t trung tính s không di chuy n t i b t kỳ các c c nào. Nhũ tương trung tính r t hi m khi ñư c s d ng trong xây d ng ñư ng. 2.6.2. V T LI U CH T O NHŨ TƯƠNG 2.6.2.1. Ch t k t dính ð ch t o nhũ tương, có th dùng các ch t k t dính h u cơ như bitum d u m lo i ñ c, lo i l ng và guñrông than ñá xây d ng ñư ng. Khi dùng ch t nhũ hóa d ng b t (b t vôi tôi, ñ t sét) thì có th dùng các lo i mác th p (s 1–3), còn khi xây d ng m t ñư ng nh ng vùng khí h u nóng–dùng các lo i mác cao (bitum mác s 5). 2.6.2.2. Nư c Nư c dùng ñ ch t o nhũ tương khi dùng ch t nhũ hóa anion ho t tính thì ph i là nư c m m (nư c có ñ c ng không l n hơn 3 mili ñương lư ng gam/lít). 2.6.2.3. Ch t nhũ hóa Ch t nhũ hóa là ch t ho t tính b m t, nh ng phân t c a nó bao g m ph n không mang c c tính là nh ng g c hyñrô cácbua, và ph n mang c c tính. Ch t này có kh năng h p th trên b m t gi t bitum hay guñrông làm cho nhũ tương n ñ nh. Khi ñó g c hyñrô cacbua (nhóm không mang c c tính), là nhóm k nư c, nên nó luôn luôn ñ n pha có c c tính nh hơn–hư ng vào bitum; còn nhóm có c c tính, là nhóm ưa nư c, thì hư ng vào nư c. Do c u trúc phân t c a ch t ho t tính b m t không ñ i x ng như v y, nên l p b m t, chúng ñ nh hư ng phù h p v i quy lu t cân b ng c c tính, và làm gi m s c căng b m t m t phân chia gi a nư c và bitum, t c là nó làm gi m s khác nhau v s c căng b m t c a bitum và nư c. Ch t nhũ hóa ñư c chia ra các lo i anion ho t tính, cation ho t tính và lo i không sinh ra ion. Ch t nhũ hoá anion ho t tính bao g m có xà phòng c a các axit béo, axit nh a, axit naftalen và các axit sunfua naftalen. Ch t nhũ hoá cation ho t tính là nh ng mu i c a các h p ch t amôniac b c b n, các amin b c nh t, b c hai và các mu i c a chúng; các ñiamin v.v. Nhóm không sinh ra ion bao g m các h p ch t không hoà tan trong nư c, ch y u là các ête. Ngoài nh ng lo i ch t nhũ hóa d ng h u cơ trên ra, khi ch t o nhũ tương còn dùng ch t nhũ hóa d ng b t vô cơ. Nh ng ch t nhũ hóa d ng b t vô cơ hay dùng là vôi b t, vôi tôi, ñ t sét, ñ t hoàng th . Trong th c t xây d ng ñư ng, ng d ng r ng rãi nh t là nh ng ch t nhũ hóa anion ho t tính, ñ ch t o nhũ tương thu n. 2.6.3. CÁC CH TIÊU K THU T NHŨ TƯƠNG LÀM ðƯ NG
2.6.3.1. ð nh t Nhũ tương làm ñư ng c n có ñ nh t h p lý ñ ñ m b o khi s d ng có th nhào tr n v i v t li u khoáng ho c phun ñư c lên b m t v t li u khoáng b ng các thi t b phun. ð nh t c a nhũ tương thư ng ñư c xác ñ nh b ng nh t k tiêu chu n (xem m c 2.4.2) hay nh t k Engler. ð nh t c a nhũ tương thư ng dao ñ ng trong ph m vi sau: C320 = 5–50 sec. Tăng ñ nh t c a nhũ tương b ng cách tăng t l bitum, thay ñ i dung d ch nhũ hoá ho c gi m ñ nh t c a bitum. Hình 2.11. mô t m i quan h gi a ñ nh t c a nhũ tương v i hàm lư ng c a bitum. 2.6.3.2. ð phân tách Nhũ tương sau khi thi công ph i tách nư c nhanh và dính bám t t v i b m t v t Hình 2.11. ð nh t c a nhũ tương li u khoáng v t. Hình 2.12. mô t quá trình (ñ Engler) là m t hàm c a t c ñ ch y phân tách và dính bám v i b m t v t li u v i các hàm lư ng bitum khác nhau. khoáng c a nhũ tương. Hình 2.12. Sơ ñ mô t quá trình phân tách và dính bám v i b m t v t li u khoáng c a nhũ tương. ð phân tách ñư c xác ñ nh b ng h s :
N1 P= × 100,% (2.6) N2 trong ñó: N1–lư ng nh a còn l i sau khi thí nghi m N2–lư ng nh a trên m t s i trư c khi thí nghi m. Thí nghi m ñư c ti n hành như sau: Nhúng s i có ñư ng kính t 6 ñ n 12mm vào nhũ tương trong 2 phút, ñ ngoài không khí 30 phút, r a m u trong nư c 15 phút P = 100–50, %, phân tách nhanh P = 10–50, %, phân tách v a P nh hơn 10, %, phân tách ch m. 2.6.3.3. Tính n ñ nh khi v n chuy n và b o qu n Tính n ñ nh khi b o qu n ñ c trưng cho kh năng c a nhũ tương b o toàn ñư c các tính ch t khi nhi t ñ thay ñ i, nghĩa là nó không l ng ñ ng, không t o thành l p v và b o toàn tính ñ ng nh t trong m t kho ng th i gian nh t ñ nh. Tính n ñ nh thư ng ñư c xác ñ nh sau 7 và 30 ngày b o qu n (theo tiêu chu n 18659–81 Liên Xô cũ). Các lo i nhũ tương có thành ph n khác nhau có th n ñ nh trong lúc b o qu n nhi t ñ t +3oC ñ n +40oC trong 30 ngày. Tính n ñ nh khi v n chuy n hay khi ch u tác d ng c a ngo i l c ñư c xác ñ nh b ng kh năng c a nhũ tương b o toàn tính ch t khi chuyên ch và khi thi công. ð xác ñ nh tính n ñ nh khi b o qu n và khi v n chuy n, l y nhũ tương ñã b o qu n sau 7 ngày và 30 ngày cho ch y qua sàng có kích thư c l sàng 0,14mm. Yêu c u là lư ng sót trên sàng không quá 0,1% theo kh i lư ng và ñ m b o các tính ch t khác theo tiêu chu n Nhà nư c. Tính n ñ nh khi v n chuy n ñư c ki m tra theo các tính ch t c a bitum sau 2 gi v n chuy n ph i ñ m b o các yêu c u k thu t. Nhũ tương có ñ nh t cao, t l ch t nhũ hoá cao, có kích thư c h t ñ ng ñ u s n ñ nh khi b o qu n. 2.6.3.4. Tính dính bám c a màng ch t dính k t v i b m t v t li u khoáng Tính dính bám ñư c ki m tra b ng tr s b m t c a ñá dăm v n còn ñư c ph nhũ tương sau khi r a các m u th sau khi nhúng vào nhũ tương b ng nư c nhi t ñ 100oC. Tr s b m t ph i không nh hơn 75% (v i nhũ tương anion) và không nh hơn 95% (v i nhũ tương cation). 2.6.3.5 Tính ch t ph n còn l i sau khi chưng c t Sau khi chưng c t nhi t ñ 360oC, cho ph n dung môi bay hơi h t, tính ch t c a ph n còn l i ph i phù h p v i tiêu chu n như v i bitum l ng. 2.6.4. THÀNH PH N C A NHŨ TƯƠNG VI T NAM
Vi t nam ñã bư c ñ u nghiên c u thành công m t s nhũ tương thu n lo i ki m, dùng ch t nhũ hoá anion ho t tính như xà phòng b t, d u gai, d u s , d u tr u, v.v. thành ph n c a nhũ tương như sau: 50% bitum s 5 + 50% nư c + (0,5–1)% xà phòng b t + (0,1–0,15)% NaOH. 50% bitum s 5 + 50% nư c + (0,5–1,2)% d u th c v t + (0,2–0,3)% NaOH. Ngoài ra, khi c n ch t o nhũ tương có th tham kh o thành ph n nhũ tương c a Nga (Tiêu chu n 18659–81), c a M ASTM, v.v. 2.6.5. CÁC YÊU C U V NHŨ TƯƠNG C A M (EMULOIFIED ASPHALT) M có nhi u lo i nhũ tương nh a, ch y u thư ng dùng trong xây d ng ñư ng là nhũ tương anion (AEA) và nhũ tương cation (CEA). M i lo i nhũ tương nh a ñư c chia ra nhi u c p theo t c ñ phân tích và ñ nh t. Các yêu c u v tính ch t cơ lý c a nhũ tương ñư c ghi trong b ng 2.16. B ng 2.16. Các yêu c u k thu t c a nhũ tương. Cp Phân Ký hi u Phân Các ch tiêu Phân tách nhanh tách thí nghi m tách ch m va RS–1 RS–2 MS–2 SS–1 SS–1h (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 1– ð nh t Furol 22TCN 254– 20 –100 – 100+ 20–100 20–100 77oF, scc 2006 2– ð nh t Furol cũng quy – 75–400 – – – 122oF, scc ñ nh tương t . (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 3–Bã nh a sau khi c t, % theo kh i 54+ 62+ 62+ 57+ 57+ lư ng 4–L ng ñ ng 5 ngày, khác nhau 3– 3– 3– 3– 3– D224–T59 gi a l p trên và l p dư i, % 5–ð kh nhũ: – Khi dùng 35ml 60+ 50+ – – – 0,02N CaCl2,%
– Khi dùng 50ml ca 0,01N – – 30– – – CaCl2,% 6–Thí nghi m rây (ph n trên rây 0,10– 0,10– 0,10– 0,10– 0,10– No20),% 7–Thí nghi m tr n – – – 2,0– 2,0– D5–T49 v i ximăng, % 8–Thí nghi m trên bã nh a sau khi trưng c t nhũ tương nh a: –ð kim lún, 100– 100– 100–200 100–200 40–90 D2042–T44 o 77 F, 100g, 5s 200 200 –ð hoà tan trong 97,5+ 97,5+ 97,5+ 97,5+ 90,5+ D113–T51 Trichloroithylene, % –ð kéo dài, 40+ 40+ 40+ 40+ 40+ 77oF, cm 9–Hàm lư ng 60+ 65+ 65+ 57+ 57+ bitum,% 10–Hàm lư ng 3– 3– 12– – – d u, % 2.6.6. NG D NG C A NHŨ TƯƠNG BITUM LÀM ðƯ NG 2.6.6.1. Nhũ tương bitum làm ñư ng H n h p nhũ tương bitum c t li u ñư c s n xu t và s d ng Pháp t nh ng năm 50 và ñư c s d ng ph bi n châu Âu, châu Phi, M cho ñ n ngày nay. Ch ng lo i h n h p ch y u là ñá nh a nhũ tương ñư c s d ng ñ làm l p móng trên c a ñư ng b . Tuy nhiên, m t s lo i h n h p ñư c s n xu t t nhũ tương bitum dành cho r i l p trên c a m t ñư ng cũng ñã ñư c áp d ng thành công. M t v n ñ quan tr ng khi s d ng nhũ tương bitum trong h n h p làm ñư ng là c n t o ra ñ r ng tương ñ i cao ñ nư c có th thoát nhanh trong quá trình ñ m nén và khi con ñư ng ñã ñi vào ho t ñ ng. Hơn n a ñ b n c a m t ñư ng ñư c gia công v i h n h p nhũ tương–c t li u ñư c hình thành tương ñ i ch m. Vì c hai lý do này mà
các h n h p nhũ tương–c t li u ch phù h p v i các con ñư ng ch u t i nh . Do v y, lo i v t li u này ch ñư c s d ng r t h n ch . Trư c ñây, các h n h p ñá nh a ñông k t ch m ho c ñư c s n xu t v i vi c s d ng m t ph m c p bitum l ng v i nhi u lo i d u pha khác nhau. Các v t li u này ch y u ñư c s d ng cho vi c duy tu s a ch a ñư ng. S phát tri n c a các nhũ tương ph c t li u ñã t o ra m t s lo i h n h p nhũ tương–c t li u dùng cho nh ng m c ñích ñ c thù trong xây d ng ñư ng giao thông. M t ng d ng khác c a nhũ tương bitum trong h n h p làm ñư ng là khôi ph c m t ñư ng theo phương pháp tr n ngu i t i ch . Máy làm ñư ng liên h p ñư c s d ng ñ bóc l p m t ñư ng, r i nghi n l p bóc m t ñư ng thành các h t c t li u theo kích c yêu c u và sàng l c ñ lo i b các h t không ñúng kích thư c. Sau ñó c t li u tái ch ñư c phun m t l p nhũ tương, sau m i l n phun nhũ tương thi t b ñ o l p c t li u ñư c s d ng ñ nhũ tương bám dính ñ u v i c t li u. Quá trình phun và ñ o l i kho ng t 2 ñ n 3 l n. Ti p theo, xe lu tr ng lư ng 8–10 t n ñư c s d ng ñ ñ m nén l p nhũ tương–c t li u và cu i cùng m t ñư ng ñư c láng m t h n h p m n ch ng th m. Nhũ tương bitum cũng ñư c s d ng làm l p dính bám. ðó là m t k thu t ñã ñư c áp d ng ñ ñ m b o s liên k t bám dính gi a các l p c a m t ñư ng. 2.6.6.2. Các ng d ng khác c a nhũ tương bitum. Có th s d ng nhũ tương ñ làm n ñ nh ñ t, ch ng th m, l p ph b o v , trám khe các khe h và làm l p ch ng th m. CÂU H I ÔN T P 1. Khái ni m và phân lo i bitum làm ñư ng 2. Thành ph n và c u trúc c a bitum 3. Các tính ch t c a bitum d u m quánh xây d ng ñư ng 4. Thành ph n và các tính ch t c a bitum l ng làm ñư ng 5. Các lo i bitum c i ti n làm ñư ng 6. Thành ph n và các tính ch t c a nhũ tương xây d ng ñư ng Chương 3 C T LI U CHO BÊ TÔNG ASPHALT 3.1. M ðU C t li u ñóng vai trò r t quan tr ng trong h n h p bê tông asphalt. Nó chi m kho ng 92 ñ n 96 % t ng kh i lư ng v t li u trong bê tông asphalt và chi m kho ng trên 30% giá thành c a k t c u m t ñư ng. Vì v y, nó nh hư ng khá nhi u t i giá thành c a k t c u m t ñư ng.
C t li u ch y u c a bê tông asphalt là ñá dăm (ho c s i), cát (cát t nhiên ho c cát nghi n), b t ñá vôi, các c t li u nhân t o (s i keramdit, x lò cao, xi măng), ho c các v t li u th i khác. 3.2. PHÂN LO I VÀ PHƯƠNG PHÁP S N XU T C T LI U. 3.2.1. PHÂN LO I C t li u bao g m các lo i cát, s i, ñá nghi n, x , hay thành ph n v t li u khoáng khác. Chúng có th ñư c nhào tr n v i nhau và s d ng cùng v i ch t k t dính h u cơ ñ t o thành v t li u bê tông asphalt. C t li u có th phân lo i theo ngu n g c t nhiên hay nhân t o. C t li u t nhiên ñư c l y t nhiên và trong quá trình khai thác, s n xu t không làm thay ñ i b n ch t c a chúng, ch s d ng cách nghi n, ñ o, sàng hay r a. Trong nhóm này, ñá dăm, s i và cát là ph bi n nh t, m c dù có th có thêm ñá b t, ñá v sò, qu ng s t, và ñá vôi. C t li u nhân t o bao g m x lò cao, ñ t sét nung, c t li u nh , và các v t li u th i. Theo ñư ng kính l n nh t, c t li u ñư c chia ra 2 lo i: h t m n và h t l n. Lo i h t l n là h t ph n l n n m trên sàng No8(2.36 mm). Lo i h t m n ph n l n l t qua sàng 2.36 mm. Kích thư c các m t sàng, mm, cho c t li u bê tông asphalt như sau: 50; 37,5; 25; 19; 12,5; 9,5; 4,75; 2,36; 1,18; 0,6; 0,3; 0,15; 0,075. Tuỳ theo lo i bê tông asphalt có th dùng các ñư ng kính l n nh t khác nhau và có thành ph n c p ph i h t khác nhau ñư c quy ñ nh theo các tiêu chu n k thu t. Theo tiêu chu n Châu Âu EN 13043–2002 kích thư c c sàng ghi b ng 3.1. B ng 3.1. Các lo i c sàng ñ phân lo i các c h t c t li u cho bê tông asphalt (EN 13043–2002) B sàng cơ b n, c sàng, mm Lo i 1, c sàng, mm Lo i 2, c sàng, mm (1) (2) (3) 0 0 0 1 1 1 2 2 2 (1) (2) (3) 4 4 4 – 5.6 (5) – – – 6.3 (6) 8 8 8 – – 10 – 11.2 – – – 12.5 – – 14
16 16 16 – – 20 – 22.4 (22) – 31.5 (32) 31.5 (32) 31.5 – – 40 – 45 – 63 63 63 Thành ph n h t ñư c quy ñ nh theo EN 9331–1997 ph thu c vào t l d/D (trong ñó D và d là ñư ng kính c sàng l n và nh nh t c a b sàng), và ñư c quy ñ nh b ng 3.2 và 3.3. B ng 3.2. Các yêu c u v thành ph n h t c t li u Lư ng l t sàng theo kh i lư ng, % C sàng, C t li u Ký hi u mm 2D 1.4D D d d/2 100 100 90–99 0–10 0–2 GC90/10 100 98–100 90–99 0–15 0–5 GC90/15 100 98–100 90–99 0–20 0–5 GC90/20 Thô D >2 100 98–100 85–99 0–15 0–2 GC85/15 100 98–100 85–99 0–20 0–5 GC85/20 100 98–100 85–99 0–35 0–5 GC85/35 D≤ 2 H tmn 100 – 85–99 – – GF85 GA90 100 98–100 90–99 D≤45 và Hn – – hp d=0 100 98–100 85–99 GA85 B ng 3.3. Các gi i h n chung và dung sai cho c p ph i h n h p h t thô t i c sàng trung gian. Gi i h n ph n trăm C sàng trung l t theo kh i lư ng D/d Ký hi u gian, mm Gi i h n Dung sai ±15 25–80 G25/15
Nguyên t c cơ b n nh t c a quá trình khai thác, gia công c t li u là ñ t ñư c ch t lư ng c t li u cao nh t v i giá thành h p lý. Quá trình khai thác, gia công g m các bư c: ñào, v n chuy n, r a, nghi n, sàng phân lo i, ñánh giá ch t lư ng v t li u và k t thúc b ng giai ño n c t vào kho hay chuy n ra công trư ng. Sau khi c t li u ñã ñư c khai thác, chúng ñư c ch b ng băng t i, t u ho , xe t i ñ n nơi x lý, ch t o. Công ngh ch t o thư ng theo các bư c sau: R a s ch: Quá trình x lý ñ u tiên là lo i b các v t li u không th ch p nh n ñư c. Nh ng v t li u b lo i b là nh ng v t li u có th làm gi m ch t lư ng ñ n s n ph m cu i cùng n u s d ng lo i c t li u ñó. M t phương pháp lo i b v t li u (sét, bùn, lá cây v.v…) là r a c t li u. Có th s d ng băng chuy n, v n chuy n c t li u th ng qua h th ng vòi phun nư c ñ r a c t li u. Nghi n nh : Quá trình ti p theo là làm gi m kích thư c c a ñá hay s i. Trong quá trình này có th s d ng r t nhi u lo i máy nghi n. Lo i cũ nh t là lo i máy nghi n có m t má nghi n c ñ nh và m t má nghi n di ñ ng, nó thích h p ñ i v i t t c các lo i ñá c ng. Lo i máy m i là máy nghi n má k t h p v i máy nghi n tr c có công su t l n hơn. Các lo i máy nghi n thư ng gi m kích thư c ñá v i t l 6:1 ho c th p hơn. Có th s d ng các lo i nghi n sàng di ñ ng ho c tr m tĩnh v i kích thư c c a ñá ban ñ u t 340–510 mm và năng su t t 6.5–100 m3/h. Các lo i máy thư ng dùng Vi t Nam ñư c ch t o t i Trung Qu c, Nga, Nh t B n và M . a) b) Hình 3.1. Sơ ñ công ngh r a (a) và nghi n ñá (b)
ðá g c Nghi n thô Sàng Nghi n má Nghi n nh Sàng Phân lo i A, B, C Hình 3.2. Sơ ñ các bư c b trí tr m nghi n sàng di ñ ng Các sàng rung ñư c s d ng ñ i v i c t li u l n và d ng c phân lo i thu l c ñ i v i c t li u nh . Trong quá trình sàng kho ng 70% v t li u l t qua sàng và trong quá trình sàng có th lo i b t m t s h t quá l n. L sàng có hình vuông ho c hình tròn. Phân lo i theo kích thư c, ngu n g c c t li u: S i bao g m các h t tròn t nhiên do quá trình phong hoá ho c mài mòn c a ñá hay do quá trình cu i k t. Cát bao g m các viên ñá b phong hoá t nhiên; nh ng h t c t li u nói chung có hình dáng góc c nh nhưng ph i ch u nh hư ng c a môi trư ng, th i ti t. Cát là lo i c t li u m n thu ñư c t t nhiên do quá trình phong hoá, mài mòn ñá hay quá trình gia công các lo i ñá sa th ch d v . ðá nghi n là m t s n ph m c a quá trình nghi n (nhân t o) ñá t ng, ñá cu i. Cát nghi n chính là ñá nghi n có kích thư c nh tương ng v i kích thư c c a cát t nhiên. S i và ñá nghi n ñư c coi là c t li u l n. C t li u có hình d ng r t khác nhau. S i có b m t trơn nh n, trong khi ñá nghi n có b m t xù xì. C t li u còn có s khác bi t r t l n v ñ r ng. ðá nghi n và s i có ñ r ng th p.
3.3. C T LI U NHÂN T O C t li u nhân t o do con ngư i ch t o ra. M t trong s ñó là x lò cao (ñư c làm ngu i b ng không khí) (air–cooled blast–furnace slag). Chúng là m t lo i c t li u nhân t o ñư c s d ng ph bi n trong xây d ng ñư ng cao t c. Tiêu chu n ASTM C125 v bê tông và c t li u bê tông (Concrete and Concrete Aggregates) xác ñ nh r ng x lò cao ngu i trong không khí là lo i v t li u thu ñư c do s r n ch c l i c a x lò cao nóng ch y trong môi trư ng không khí. Quá trình làm ngu i có th ñư c làm tăng nhanh b ng cách phun nư c vào b m t ñã hoá c ng. X lò cao ñư c coi là s n ph m không ch a kim lo i (non–metallic), chúng ch y u là silicat và alumosilicat canxi và nh ng thành ph n khác. Chúng ñư c hình thành trong ñi u ki n nóng ch y cùng v i s t trong lò cao. Vi c s d ng c t li u nhân t o này trong công nghi p là không ph bi n. M t s lo i x lò cao nh hơn c t li u t nhiên, nó có kh i lư ng riêng t 2.0 – 2.5 g/cm3 trong khi c t li u t nhiên có kh i lư ng riêng t 2.3 – 3.2 g/cm3. M c dù khái ni m v c t li u nhân t o ñưa ra ñây là khá ñ y ñ trong h u h t m i trư ng h p, nhưng v n có cách phân lo i c t li u nhân t o như là m t s n ph m tr c ti p ch không ph i là s n ph m gián ti p (s n ph m th a). Theo nghĩa này, x là m t lo i c t li u nhân t o th c s ñư c ch t o ra có m c ñích. C t li u nh ñư c coi là c t li u nhân t o. C t li u nh có th là x than, ñ t sét nung, ñá v sò hay x qu ng. Nh ng lo i c t li u này ñư c s d ng ñ s n xu t bê tông nh nơi mà t i tr ng b n thân ñóng vai trò quan tr ng. 3.4. S D NG C T LI U ð A PHƯƠNG Trong nhi u vùng Vi t Nam, c t li u t t khan hi m và giá chuyên ch ñ n nơi s d ng r t ñ t. Khi ñó, c t li u ñ a phương có th ñư c xem xét s d ng. Tuy nhiên, ph i lo i b m t s v t li u có ch t lư ng kém ñ c t li u tuân th theo tiêu chu n. Trong m t s trư ng h p có th t n d ng c t li u ñ ñ t ñư c nh ng s n ph m kinh t . Khi t n d ng c t li u ñ a phương c n ph i ti n hành m t s quá trình: r a; phân tách c t li u n ng; phân tách các thành ph n h t m m y u; và sàng. C t li u x u ñư c r a ñ lo i b l p ph bên ngoài hay thay ñ i c p ph i. Lư ng h t m n có th ñư c lo i b b ng cách x i nư c vào trong khi sàng ho c s d ng các thùng r a ñ c bi t. ð nh lu t Stock có th ñư c s d ng ñ lo i b nh ng h t m n. Khi dùng nư c 77 0F (25 0C) và dùng cát có kh i lư ng riêng 2.65, thì ñ nh lu t Stock như sau: V = 9000D2 (3.1) trong ñó: V– t c ñ dòng ch y D – ñư ng kính h t Vì v y n u cát ñư c ñưa vào ñ u m t thùng ch a dài, thì dòng nư c có th phân chia riêng các kích c h t ra. Phân tách c t li u n ng s d ng nguyên t c tr ng lư ng riêng c a nh ng v t li u b lo i b nh hơn tr ng lư ng riêng c a nh ng v t li u t t. Phương pháp này g n li n v i phương pháp qu y trong thùng nư c “sink float method”. Khi qu y thì manhetit và
ferrosilicat s lơ l ng trong nư c. Nh ng v t li u c n lo i b có tr ng lư ng riêng nh , n i trong nư c còn v t li u t t s chìm xu ng ñáy thùng ch a. Phương pháp rung có th ñư c s d ng ñ phân tách các v t li u h t n ng nhưng m m. C t li u rơi xu ng t m t máng nghiêng, và ch t lư ng c a chúng ñư c ño b i kho ng cách chúng n y lên kh i b m t. Các hòn ñá n y lên ñư c l a ch n theo 3 ngăn riêng bi t, chúng ñư c ñ t h p lý ñ thu ñư c nh ng h t d a vào kh năng n y lên c a chúng. Nh ng viên y u, m m, d v ch n y lên m t ño n th p còn nh ng viên c t li u t t n y lên cao hơn. Quá trình phân tách thành ph n m m s lo i b nh ng h t m m y u. Quá trình này không lo i b nh ng h t có môñun ñàn h i l n. Do v y phương pháp này c n ti n hành cùng v i phương pháp phân tách c t li u n ng ñ ñ m b o lo i b h t t t c c t li u kém. 3.5. NGUYÊN LÝ V C T LI U ð CH T O BÊ TÔNG ASPHALT 3.5.1. TÍNH CH T C A C T LI U CH T O BÊ TÔNG ASPHALT nh hư ng c a c t li u ñ n tính ch t và kh năng ch u l c c a h n h p bê tông asphalt là r t l n. C t li u lý tư ng cho h n h p bê tông asphalt ph i có c p ph i h p lý, cư ng ñ , kh năng ch u hao mòn l n và hình d ng góc c nh. Nh ng tính ch t khác bao g m ñ r ng th p, b m t xù xì, không b b n, và có tính ghét nư c. B ng 3.4 và 3.5 ñưa ra m t s các ñ c tính ch y u c a c t li u dùng cho h n h p bê tông asphalt. C p ph i, cư ng ñ , ñ hao mòn, và hình d ng c a c t li u là r t quan tr ng nh hư ng ñ n s n ñ nh c a k t c u. ð r ng và ñ c trưng b m t v t li u khoáng nh hư ng r t l n ñ i v i m i liên k t gi a bitum và b m t v t li u khoáng. Ch t k t dính asphalt hay các s n ph m c a nó ph i dính ch t vào c t li u và ñ ng th i ph i bao ph toàn b b m t c t li u. N u c t li u có ñ r ng th p và trơn nh n ch t k t dính asphalt không th dính vào c t li u. S dính bám tr thành m t ch tiêu r t quan tr ng khi h n h p bê tông b ñ t trong môi trư ng nư c. N u c t li u r t d th m ư t, nư c s c nh tranh v i bitum ñ ng m vào b m t c t li u và c t li u s b tách ra không dính vào bitum. Hi n tư ng này ñã ñư c bi t và nó ñư c g i là s bong, tróc c a bitum v i v t li u khoáng. B ng 3.4. Các tính ch t v t lý c a m t s lo i ñá ð hao mòn khi dùng Kh i ð ð bn ð hút máy, % lư ng th mài dai, va nư c Lo i ñá tích, mòn, ch m, % g/cm3 g/cm2 Devan Los Angelet N.m (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) ðá magma Granit 2.65 0.3 4.3 38 18 9 Syenit 2.74 0.4 4.1 24 18 14 Diorit 2.92 0.3 3.1 – 18 15 Gabro 2.96 0.3 3.0 18 18 14 Peridotit 3.31 0.3 4.1 – 15 9
Felsit 2.66 0.8 3.8 18 18 17 Bazan 2.86 0.5 3.1 14 17 19 Diaba 2.96 0.3 2.6 18 18 20 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) ðá tr m tích 2.66 0.9 5.7 26 14 8 ðá vôi 2.70 1.1 5.5 25 14 9 ðôlomit 1.85–2.5 – – – – – ðá phi n sét 2.54 1.8 7.0 38 15 11 ðá sa th ch 2.50 1.6 8.4 26 19 12 ðá phi n silic 2.68 1.2 10.0 – 16 8 Cu i k t 2.59 1.8 6.4 – 17 11 Breccia ðá bi n ch t 2.74 0.3 5.9 45 18 9 ðá gơnai 2.85 0.4 5.5 38 17 12 ðá di p th ch 3.02 0.4 3.9 35 16 14 Amphibôn 2.74 0.5 4.7 20 15 18 ðá phi n slate 2.69 0.3 3.3 28 19 16 ðá quăczit 2.63 0.2 6.3 47 13 6 ðá hoa 2.62 0.9 6.3 19 15 14 ðá Secpentin Ghi chú: C t 2 v t li u ñư c nhúng ng p trong nư c t i áp su t khí quy n và nhi t ñ thư ng; C t3l y theo AASHTO T3 hay ASTM D289; C t4l y theo AASHTO T96 hay ASTM C131; C t5l y theo “Dorry hardness test U.S Dept. Agr. Bull 949”; C t6l y theo AASHTO T5 hay ASTM D3a. B ng 3.5. Các yêu c u k thu t c a m t s lo i ñá T nt i n Hình ðc h t có Cư ng ð ñ nh d ng sau Lo i ñá trưng ch t ñ bn hoá khi b mt lư ng ch t nghi n th p (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) ðá magma Granit,syenit, diorit Tt Tt Tt Tt Có th Tt Felsit Tt Tt Chưa rõ TB Có th TB Bazan, diaba, gabro Tt Tt Tt Tt Hi m g p TB
Peridotit Tt TB Chưa rõ Tt Có th Tt ðá tr m tích ðá vôi, ñôlomit TB TB Tt Tt Có th Tt ðá sa th ch TB TB Tt Tt Hi m g p Tt (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) ðá phi n silic Tt Kém Kém TB ít g p Kém Cu i k t, breccia TB TB Tt Tt Hi m g p TB ðá phi n sét Kém Kém – Tt Có th TB ðá bi n ch t ðágơnai, di p th ch Tt Tt T t Tt Hi m g p Tt ðá quăczit Tt Tt T t Tt Hi m g p TB ðá hoa TB Tt T t Tt Có th Tt ðá secpentin TB TB T t TB Có th TB ðá amphibôn Tt Tt T t Tt Hi m g p TB ðá phi n slate Tt Tt T t TB Hi m g p Kém 3.5.2. ðÁ DĂM HAY S I Ch t lư ng ñá dăm hay s i v cư ng ñ , tính ñ ng nh t, hình d ng, tr ng thái b m t, thành ph n khoáng v t, v.v. có nh hư ng r t l n ñ n ch t lư ng c a bê tông asphalt. ðá dăm dùng ñ ch t o bê tông asphalt có th là ñá dăm s n xu t t ñá thiên nhiên, ñá dăm ch t o t cu i, ho c ñá dăm ch t o t x lò cao, nhưng ph i phù h p v i các yêu c u c a tiêu chu n. Không cho phép dùng ñá dăm ch t o t ñá vôi sét, sa th ch sét và phi n th ch sét. Các tiêu chu n th nghi m v t li u ñá ñư c trình bày trong b ng 3.6. B ng 3.6. Các tiêu chu n thí nghi m ñá làm bê tông asphalt Tiêu chu n M Tiêu chu n Ghi TT N i dung Vi t Nam chú ASTM AASHTO a. Cát Xác ñ nh hàm lư ng chung 1 TCVN 343–86 C117 T11 b i bùn sét (h t
d p v , ñ hao mòn...) 2 ð hao mòn Los Angeles – C131 T96 Thành ph n h t c a ñá dăm hay s i ñư c phân ra ba nhóm, g m: 20 – 40; 10 – 20 và 5–10 mm (TCVN). Theo tiêu chu n M t 3/8 in ñ n 21/2 in. Tuỳ theo cư ng ñ ch u nén c a ñá g c mà ñá dăm dùng ch t o bê tông asphalt có các lo i mác khác nhau như ghi trong b ng 3.7. B ng 3.7. Quy ñ nh v mác nén c a ñá (s i) dùng cho bê tông asphalt Quy ñ nh theo mác h n h p Ch tiêu I II III A B A B A B 2 Cư ng ñ , daN/cm , không nh hơn 1– ðá dăm t ñá mácma và bi n 1200 1200 1000 1000 1000 600–800 ch t 2– ðá dăm t ñá tr m tích d ng – 1000 – – 600 400–600 cacbonat. 3– ðá dăm t ñá tr m tích d ng 1200 1000 1000 1000 600 600 kh i l n. 4– S i*. – ðp8 ðp8 ðp12 ðp16 ðp16 (*): mác nén d p trong xilanh. Cư ng ñ c a ñá g c làm ñá dăm cho bê tông nh a ngu i t i thi u là 800 daN/cm2. ðá dăm (hay s i) dùng ñ ch t o bê tông asphalt ch ñư c phép ch a các h t d t: ñ i v i bê tông lo i A: < 20%, ñ i v i lo i B và Bx: < 25%; lo i C và Cx: < 3,5% theo kh i lư ng. ðá dăm c n ph i liên k t t t v i bitum. V m t này, thì các lo i ñá vôi, ñôlômit, ñiaba t t hơn các lo i ñá axit. N u dùng lo i ñá liên k t kém v i bitum thì ph i gia công ñá b ng ch t ph gia ho t tính như vôi, ximăng ho c cho thêm ch t ph gia ho t tính b m t vào bitum. ðá c n ph i s ch, lư ng ng m ch t b n không ñư c l n hơn 1% theo kh i lư ng. 3.5.3. CÁT Vai trò c a cát trong h n h p bê tông asphalt là chèn k h gi a các h t c t li u l n, làm tăng ñ ñ c c a h n h p. Có th dùng cát thiên nhiên hay cát nhân t o, có các ch tiêu k thu t phù h p v i quy ph m như khi dùng cho bê tông n ng (TCVN). Cát thiên nhiên ñ ch t o bê tông asphalt ch dùng lo i h t l n v i mô ñun ñ l n Mñl ≥ 2,5. Khi không có cát h t l n thì thành ph n h n h p bê tông asphalt lo i A và B s l a ch n dùng cát h t nh theo nguyên t c thành ph n h t không liên t c.