[Khoa Học Vật Liệu] Bê Tông Asphalt Phần 6

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

Thêm vào BST

Báo xấu

189
lượt xem 61
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Vẫn tồn tại một số bất đồng trong số các nhà hóa học liên quan đến cấu trúc của nhựa đường, tuy nhiên phổ biến nhất là nó được giả lập mô hình như là một chất keo, với asphaltenes? như là thể phân tán và maltenes? như là thể liên tục.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: [Khoa Học Vật Liệu] Bê Tông Asphalt Phần 6

Hình 6.5. Thi t b thí nghi m kéo gián ti p M u thí nghi m ñư c ch t o trên d ng c ñ m xoay, có th dùng các m u hình tr ch t o theo Marshall ho c các m u khoan tr c ti p t m t ñư ng. Cho t i tr ng tác d ng l p m t s l n cho ñ n khi th y bi u ñ các bi n d ng c a các l n t i tr ng tác d ng l p ñ u như nhau. ðây là giai ño n sơ b ñ làm m u ti p xúc t t v i t m truy n t i tr ng, có các bi n d ng n ñ nh. Ti p t c cho t i tr ng trùng ph c tác d ng, kho ng t 50 ñ n 200 l n, cho ñ n khi bi n d ng ñàn h i c a nh ng l n tác d ng k nhau ñ u n ñ nh. Sau khi các bi n d ng ñàn h i ñã n ñ nh dư i tác d ng c a t i tr ng trùng ph c k nhau thì ño và ghi l i các bi n d ng ñàn h i ngang và ñ ng tương ng v i ít nh t 3 chu kỳ tác d ng t i tr ng k nhau và l y tr s trung bình. Tính toán mô ñun ñàn h i E và h s poisson c a m u bê tông asphalt tương ng v i nhi t ñ , th i gian tác d ng, t n s tác d ng l c theo các công th c sau: P (µRI + 0.27) E RI = (6.4) t.∆H i P (µ RT + 0.27) E RT = (6.5) t.∆ H T 3.59 ∆H I µ RI = − 0.27 (6.6) ∆ VI 3.59 ∆H T µ RT = − 0.27 (6.7) ∆ VT Trong ñó: ERI : Mô ñun ñàn h i t c th i, MPa. ERT : Mô ñun ñàn h i t ng h p, MPa. µRI : H s poisson t c th i. µRT : H s poisson toàn b .
P : T i tr ng tác d ng trùng ph c, N. t : Chi u cao m u, mm. ∆HI : Bi n d ng ngang ñàn h i t c th i c a m u, mm. ∆HT : Bi n d ng ngang toàn b c a m u, mm. ∆VI : Bi n d ng ñ ng ñàn h i t c th i c a m u, mm. ∆VT : Bi n d ng ñ ng toàn b c a m u, mm. Các quy ñ nh v i các lo i thí nghi m: cư ng ñ – t bi n, n t do nhi t và cư ng ñ , n t m i như sau: a). Thí nghi m cư ng ñ – t bi n, n t do nhi t – Nhi t ñ thí nghi m cho thí nghi m cư ng ñ –t bi n ñ ñánh giá kh năng ch u n t do nhi t c a h n h p bê tông asphalt nhi t ñ 0oC ho c th p hơn. Ba nhi t ñ ñi n hình ñư c s d ng ñ tính toán là: 0, –10 và –20oC, trong ñó ít nh t ph i s d ng 2 nhi t ñ thí nghi m. Giá tr nhi t ñ ñi n hình ñư c s d ng là –5 oC và –15oC. – Sau khi ñã duy trì nhi t ñ thí nghi m không ñ i trong các m u thí nghi m ñ th i gian, cân b ng l i toàn b h th ng ño và tác d ng m t l c tĩnh có cư ng ñ ñ nh trư c nhưng không tác ñ ng lên m u. – T i tr ng ñ nh trư c ñư c s d ng cho thí nghi m t bi n ph i t o ra chuy n ngang gi a 50 và 200 microstrains (µm) trong 60 giây ñ u tiên. N u gi i v h n ñó trái v i qui ñ nh, c n ph i d ng ngay thí nghi m và hi u ch nh t i tr ng. – Theo dõi t t c các bi n d ng ngang và bi n d ng th ng ñ ng trên các hư ng c a m u trong th i gian tác d ng t i. T i tr ng s ñư c tác d ng v i chu kỳ 1000 giây. – Sau khi t i tr ng ñ nh trư c ñư c tác d ng qua chu kỳ 1000 giây, ph i tác d ng thêm t i tr ng lên m u v i t c ñ gia t i c a pít–tông 12.5mm/phút. T t c các chuy n ñ ng ngang, th ng ñ ng và t i tr ng ph i ñư c theo dõi cho ñ n khi t i tr ng b t ñ u gi m (gi m 10% so v i giá tr l n nh t). b). Thí nghi m cư ng ñ , n t m i – Nhi t ñ thí nghi m s d ng cho thí nghi m phân tích n t m i không vư t quá 20oC. – Sau khi duy trì nhi t ñ không ñ i trong các m u thí nghi m trong kho ng th i gian h p lý, cân b ng l i toàn b h th ng ño. – Tác d ng m t l c lên m u m c 50mm chuy n ñ ng th ng ñ ng /phút c a pít tông T t c các chuy n ñ ng ngang, th ng ñ ng và t i tr ng ph i ñư c theo dõi cho ñ n khi t i tr ng b t ñ u gi m. Thí nghi m s ñư c d ng l i càng nhanh càng t t khi t i tr ng b t ñ u gi m ñ ngăn không cho hư h ng thi t b LVTD do s phá ho i b t ng c a m u. 6.2.4.2. Thí nghi m c t
Bao g m các thí nghi m sau (Hình 6.6): – Thí nghi m c t t i tr ng trùng ph c v i t l ng su t không ñ i. – Thí nghi m c t t i tr ng trùng ph c chi u cao không ñ i. – Thí nghi m c t ñơn gi n chi u cao không ñ i. M u có ñư ng kính D=152mm, chi u cao H=50 mm, ñư c ch b trong phòng b ng phương pháp ñ m xoay ho c khoan v t hi n trư ng. M u thí nghi m ñư c dính li n 2 ñ u v i 2 t m cao su trên b m t 2 t m gia t i b ng ch t k t dính (thư ng dùng epoxy). V i nh ng thí nghi m ñư c th c hi n nhi t ñ nh hơn 40oC, trư c khi thí nghi m, m u ñư c ñ t vào trong t s y nhi t ñ thí nghi m trong kho ng th i gian 2 gi . V i nh ng thí nghi m ñư c th c hi n nhi t ñ l n hơn ho c b ng 40oC, trư c khi thí nghi m, m u ñư c ñ t vào trong t s y nhi t ñ thí nghi m trong kho ng th i gian ít nh t là 2 gi nhưng không vư t quá 4 gi .
MÆt bªn Lùc t¸c dông (duy tr× mÉu ë chiÒu cao cè ®Þnh) TÊm gia t¶i BiÕn d¹ng MÉu thÝ nghiÖm C¸c tÊm cao su c¾t tÝch luü TÊm gia t¶i Ph¶n lùc MÆt ®øng Lùc t¸c dông MÉu thÝ nghiÖm ¸p lùc h«ng Hình 6.6. Mô hình thí nghi m c t c a SuperPave
Trong quá trình thí nghi m, m u thí nghi m ñư c ñ t trong bu ng nhi t c a thi t b thí nghi m, bu ng nhi t này có kh năng t o ra và duy trì nhi t ñ quy ñ nh trong su t quá trình thí nghi m. a). Thí nghi m c t chi u cao không ñ i Tác d ng lên m u m t ng su t c t có ñ l n 7kPa v i s chu kỳ là 100. Sau ñó tăng ng su t c t tác d ng lên m u v i t c ñ là 70kPa/giây và gi trong kho ng th i gian 10 giây. Sau 10 giây, gi m ng su t c t xu ng còn 0 v i t c ñ 21kPa/giây. Ti p t c ghi s li u thêm 30 giây n a sau khi t i tr ng ñã v 0. Thí nghi m ñư c th c hi n các nhi t ñ 4oC, 20oC và 40oC. K t qu thí nghi m thu ñư c là ng su t d c tr c, ng su t c t và bi n d ng c t. b). Thí nghi m c t t i tr ng l p v i t l ng su t không ñ i Tác d ng lên m u ñ ng th i m t ng su t d c tr c và ng su t c t có d ng n a hình sin có ñ l n sao cho t l gi a ng su t d c tr c và ng su t c t là không ñ i và b ng t 1,2 ñ n 1,5 l n. Nhi t ñ ch n ñ thí nghi m là nhi t ñ trung bình c a 7 ngày trong năm ño ñ sâu m t ñư ng là 50,8 mm. Tác d ng lên m u ñ ng th i m t ng su t d c tr c và ng su t c t có d ng n a hình sin v i s chu kỳ là 100, th i gian tác d ng 0.1 giây, ngh 0.6 giây v i ng su t tác d ng d c tr c không vư t quá 7kPa. Ti p theo, cho t i tr ng tác d ng v i s chu kỳ là 5000 chu kỳ. K t qu thí nghi m thu ñư c là ng su t d c tr c, ng su t c t và bi n d ng c t. c). Thí nghi m c t t i tr ng l p v i chi u cao không ñ i Tác d ng lên m u m t ng su t c t có d ng n a hình sin v i s chu kỳ là 100, th i gian tác d ng 0.1 giây, ngh 0.6 giây v i ng su t tác d ng d c tr c không vư t quá 7kPa. Ti p theo, tác d ng lên m u m t ng su t c t có d ng n a hình sin có ñ l n 70kPa v i s chu kỳ là 5000, th i gian tác d ng 0.1 giây, ngh 0.6 giây. Nhi t ñ thí nghi m là nhi t ñ trung bình c a 7 ngày trong năm ño ñ sâu 50, 8mm. K t qu thí nghi m thu ñư c là ng su t d c tr c, ng su t c t và bi n d ng c t. 6.2.5. CÁC CH TIÊU CƠ H C PH C V THI T K K T C U 6.2.5.1. Mô ñun ñàn h i (22TCN211–2006) Mô ñun ñàn h i c a bê tông asphalt ñư c xác ñ nh b ng thí nghi m trên m u hình tr tròn có chi u cao b ng m t n a ho c b ng ñư ng kính (thư ng s d ng m u có kích thư c D = H = 10cm) theo mô hình nén d c tr c n hông t do, gia t i b ng t i tr ng tĩnh và b o dư ng m u các ñi u ki n khác nhau tuỳ theo yêu c u thí nghi m, c th : – 300C khi tính cư ng ñ theo tiêu chu n ñ lún ñàn h i. – 100C (v i l p bê tông asphalt có chi u d y dư i 6cm), 150C (v i l p bê tông asphalt có chi u d y t 7–12cm) khi dùng ñ tính toán cư ng ñ theo tiêu chu n ch u kéo u n. – 600C khi dùng ñ tính theo ñi u ki n trư t.
M u ñư c nén v i ch ñ gia t i m t l n v i áp l c p = 5daN/cm2 và ñư c gi nguyên cho t i khi bi n d ng n ñ nh (khi t c ñ bi n d ng ch còn 0.01mm/phút). Sau ñó d t i và ñ i bi n d ng h i ph c cũng ñ t ñư c n ñ nh như trên thì ñ c ñ ng h ño bi n d ng ñ xác ñ nh tr s bi n d ng ñàn h i. Mô ñun ñàn h i (Eñh) ñư c xác ñ nh theo công th c (6.8): 4pH (daN/cm2) E dh = (6.8) πD 2 l Trong ñó: p : Áp l c nén m u (daN/cm2). H: Chi u cao m u (cm). D: ðư ng kính m u (cm). L: Bi n d ng ñàn h i (cm). 6.2.5.2. L c dính ñơn v và góc n i ma sát (22TCN 211–2006) Thí nghi m ñư c th c hi n trên m u hình tr tròn ñư ng kính 30 cm ch b b ng cách gia l c tĩnh ho c t m u khoan m t ñư ng (Hình 6.7). Thí nghi m ñư c th c hi n nhi t ñ 10–150C trên máy c t ph ng v i t c ñ c t 0.1cm/phút trên ít nh t là 3 m u gi ng nhau tương ng v i nh ng áp l c th ng ñ ng (p) khác nhau (t i tr ng l n nh t không vư t quá ng su t có th x y ra trong k t c u m t ñư ng). ng v i m i giá tr áp l c p ta s thu ñư c m t giá tr cư ng ñ ch ng c t (τ), t ñó ta xác ñ nh ñư c tr s l c dính ñơn v (c) và góc n i ma sát (∅) theo phương trình sau: τ = c + p.tg∅ (daN/cm2) (6.9) 2 Trong ñó: τ: S c ch ng c t gi i h n (daN/cm ). p: Áp l c th ng ñ ng khi thí nghi m c t ph ng (daN/cm2). τ τ p Hình 6.7. Mô hình thí nghi m c t tĩnh xác ñ nh c, Φ 6.2.5.3. Cư ng ñ kéo u n gi i h n (22TCN 211–06) Thí nghi m ñư c th c hi n trên m u d m có kích c không nh hơn 4x4x16 (cm), ch b trong phòng b ng cách gia t i tr ng tĩnh có ñ l n 300daN/cm2 ho c c t m u d m t m t ñư ng (Hình 6.8).
Trư c khi thí nghi m, m u ñư c b o dư ng trong b n ñ nh nhi t nhi t ñ o 15 C trong kho ng th i gian 2 gi . Thí nghi m u n ñư c th c hi n b ng cách ñ t m u lên hai g i t a cách nhau 14cm (m t g i c ñ nh, m t g i di ñ ng), ph n g i ti p xúc v i m u có d ng m t tr v i bán kính 5mm. Ch t t i gi a m u trên kh p b ngang m u thông qua t m ñ m b ng kim lo i d ng m t tr tròn bán kính 10mm ho c có d ng m t ph ng dày 8mm. P h b Hình 6.8. Mô hình thí nghi m cư ng ñ kéo u n Gia t i v i t c ñ nén ñ m b o t o ra ñ võng cho m u là 100÷200mm/phút cho t i khi m u b phá ho i. Trong quá trình gia t i, theo dõi ñ võng c a d m b ng các ñ ng h ño bi n d ng ñ t ñáy gi a d m và c hai g i (ñ lo i tr bi n d ng c c b c a d m t i g i). ð l n c a t i tr ng t i th i ñi m m u b phá ho i ñư c s d ng ñ tính cư ng ñ kéo u n gi i h n (Rku) theo công th c (6.10): 3Pl (daN/cm2) R ku = (6.10) 2bh 2 Trong ñó: P: T i tr ng phá ho i m u (daN). L: Kho ng cách gi a hai g i t a (cm). b, h : Chi u r ng và chi u cao m u (cm). 6.2.5.4. Cư ng ñ ép ch (22TCN 211–93, ASTM D4123, Tiêu chu n Trung Qu c, Tiêu chu n Liên Bang Nga) Thí nghi m này ph c v cho tính toán cư ng ñ ch u kéo u n gi i h n c a bê tông asphalt theo công th c Rku = K×Rech (v i K là h s tương quan th c nghi m) ph c v thi t k k t c u m t ñư ng theo 22TCN 211–06. Hi n nay, quy trình tính toán thi t k k t c u m t ñư ng m m c a Trung Qu c– JTJ 014–97, c a Liên Bang Nga– ÄÍ–218.046.01 cũng s d ng cư ng ñ ép ch thay cho cư ng ñ kéo u n gi i h n. Theo tiêu chu n 22TCN 211–06, thí nghi m ñư c th c hi n nhi t ñ 10oC ho c o 15 C; theo tiêu chu n ASTM D4123, thí nghi m ñư c th c hi n nhi t ñ tương ng
v i nhi t ñ thí nghi m kéo gián ti p t i tr ng trùng ph c xác ñ nh mô ñun ñàn h i và h s poisson (5oC, 25oC, 30oC ho c 40oC). Mô hình thí nghi m ñư c nêu Hình 6.9 và Hình 6.10. L c nén theo phương ñư ng sinh gây ra trên m u v i t c ñ 50.8mm/phút cho ñ n khi m u b phá ho i. ð l n c a l c t i th i ñi m m u b phá ho i (P) ñư c s d ng ñ tính toán cư ng ñ ép ch theo công th c (6.11): 2P (daN/cm2) R ech = (6.11) π dh Trong ñó: P: L c phá ho i m u (daN). d, h: ðư ng kính và chi u cao m u (cm). P T Êm gia t¶i MÉu thÝ nghiÖm TÊm gia t¶i P Hình 6.9. Mô hình thí nghi m ép ch Hình 6.10. Thí nghi m xác ñ nh cư ng ñ ép ch
6.2.6. BI N D NG VĨNH C U– V T H N LÚN BÁNH XE Các thí nghi m mô ph ng ñư c s d ng ñ thí nghi m các ñ c trưng bi n d ng vĩnh c u (v t h n bánh xe), n t m i và n t do nhi t ñ th p c a v t li u bê tông asphalt. Các thi t b thí nghi m mô ph ng thư ng có ki u mô ph ng v t bánh xe LWT (Loaded wheel tester), và hi n nay trên th gi i có nhi u lo i thi t b thí nghi m mô ph ng, các lo i thi t b này ñư c phân thành 2 nhóm: – Thí nghi m trong phòng; – Thí nghi m t i hi n trư ng. Trong ñó, các thí nghi m mô ph ng ngoài hi n trư ng tương ñ i ph c t p, ñòi h i ph i xây d ng nh ng ño n ñư ng thí nghi m t n kém, th i gian thí nghi m lâu hơn so v i các thí nghi m mô ph ng trong phòng. Do v y trong th c t hi n nay thư ng s d ng các thí nghi m mô ph ng trong phòng. Trên th gi i hi n nay thư ng s d ng các lo i thi t b thí nghi m mô ph ng trong phòng ch y u sau: – Thi t b Asphalt Pavement Analyzer (APA); – Thi t b Hamburg Wheel Tracking Device (HWTD); – Thi t b French Rutting Tester (FRT). Ưu, như c ñi m ch y u c a 3 lo i thi t b k trên ñư c th hi n B ng 6.4. Nhìn chung, nguyên lý làm vi c và thí nghi m ñ xác ñ nh v t h n lún bánh xe c a 3 thi t b nêu trên là tương ñương. Thi t b APA ñư c áp d ng ph bi n hi n nay M . Sau ñây nêu chi ti t v thi t b và phương pháp thí nghi m c a APA. 6.2.6.1. Gi i thi u v thi t b APA APA là thi t b ñư c thi t k ñ thí nghi m các ñ c trưng v t h n lún, ñ c trưng m i c a bê tông asphalt. Cơ ch ho t ñ ng c a thi t b là mô ph ng ho t ñ ng c a bánh xe ô tô tác ñ ng lên m t ñư ng thông qua các bánh xe chuy n ñ ng có chu kỳ trên ng cao su áp l c tác ñ ng lên b m t c a t p m u bê tông asphalt B ng 6.4. So sánh ưu, như c ñi m ch y u c a thi t b APA, HWTD và FRT TT Thi t b APA Thi t b HWTD Thi t b FRT 1 ðư c s d ng r ng rãi Ít ñư c s d ng, ch R t ít ñư c s d ng, yu ðc ch y u Pháp 2 Th i gian thí nghi m ng n Th i gian thí nghi m Th i gian thí nghi m dài ng n 3 Có th thí nghi m ñ ng Có th thí nghi m ñ ng Có th thí nghi m ñ ng th i t 3 ñ n 6 m u th i 2 m u th i 2 m u 4 Có th th c hi n ñư c 3 Có th th c hi n ñư c Ch th c hi n ñư c 1 thí nghi m sau: 2 thí nghi m sau: thí nghi m sau: a. Thí nghi m v t h n lún a. Thí nghi m v t h n a. Thí nghi m v t h n
bánh xe lún bánh xe lún bánh xe b. Thí nghi m ñánh giá hư b. Thí nghi m ñánh giá h ng c a bê tông nh a hư h ng c a bê tông dư i tác d ng c a ñ m nh a dư i tác d ng c. Thí nghi m m i c añ m Các thông s cơ b n c a thi t b APA: – Kích thư c: Dài x R ng x Cao = 1800 x 1000 x 2000 mm – Kh i lư ng: 1500 kg – ði n năng: 220V, 60Hz, 40A – B ch a nư c n nhi t: 132 lít Tính năng k thu t c a thi t b APA: – Nhi t ñ c a bu ng ch a m u và b ch a nư c t 4–72oC, có bư c ñi u khi n o là 1 C. – Có kh năng gia t i ñ c l p trên 3 bánh xe v i t i tr ng quy ñ nh. – Áp l c trong ng cao su có th ñi u ch nh và duy trì ñư c m c quy ñ nh. – Có kh năng thí nghi m ñ ng th i trên ba m u d m ho c 6 m u hình tr . – Có thi t b ñ m chu kỳ, t ñ ng d ng thí nghi m khi ñ t ñ n s chu kỳ thí nghi m yêu c u. 6.2.6.2. Thí nghi m v t h n bánh xe (AASHTO TP63) Thí nghi m ñư c th c hi n ñi u ki n: – T i tr ng tác d ng c a bánh xe thí nghi m là 578N; áp l c trong ng cao su là 896kPa. – Nhi t ñ thí nghi m l y tương ng v i c p nh a s d ng (theo tiêu chu n phân lo i nh a c a Superpave). Thí nghi m ñư c th c hi n trên 6 m u hình tr có ñư ng kính D =150mm, chi u cao H = 75±2mm ho c m u có ñư ng kính D =150mm, chi u cao H =115±2mm ho c trên 3 m u hình d m có chi u r ng B =125mm, chi u cao H =75±2mm, chi u dài L = 300mm. N u là m u hình tr khoan v t hi n trư ng, yêu c u chi u cao t i thi u H = 50mm ( Hình 6.11, Hình 6.12, Hình 6.13). ð i v i m u hình tr ch b trong phòng, có th ñ m nén b ng thi t b ñ m xoay SGC (Superpave Gyratory Compactor) ho c thi t b ñ m rung (Vibratory Compactor), m u ch b ph i ñ t ñ r ng dư b ng 4.0±0.5%. ð i v i m u hình d m ch b trong phòng, ñ m nén b ng thi t b ñ m rung (Vibratory Compactor), m u ch b ph i ñ t ñ r ng dư b ng 5.0±0.5%.
Lùc t¸c dông èng cao su ¸p lùc cao MÉu thÝ nghiÖm Hình 6.11. Nguyên lý thí nghi m v t h n bánh xe trên thi t b APA Trư c khi thí nghi m, m u ñư c ñ t trong t nhi t nhi t ñ thí nghi m trong kho ng th i gian 6 gi . Sau ñó ñ t m u vào v trí thí nghi m, và cho thi t b ho t ñ ng v i s chu kỳ bánh xe tác d ng lên m u là 8000. Sau khi k t thúc quá trình thí nghi m, thi t b s t ñ ng ño xác ñ nh chi u sâu v t h n bánh xe. Hình 6.12. B ph n gia t i c a thi t b APA Hì
nh 6.13. M u sau khi thí nghi m v t h n bánh xe trên thi t b APA 6.2.6.3. Thí nghi m ñánh giá ñ b n c a bê tông asphalt dư i tác ñ ng c a ñ m Trư c khi thí nghi m, m u ñư c chu n b theo trình t sau: Xác ñ nh ñ bão hoà nư c: – ð t các m u thí nghi m vào trong bình hút chân không sau ñó ñ nư c c t vào ng p m u t i thi u là 25.4mm. Cho máy hút chân không ho t ñ ng cho ñ n khi áp su t dư còn l i trong bình t 13–67kPa, gi tr ng thái này trong kho ng th i gian 5–10 phút. Sau ñó cho áp su t trong bình tr l i tr ng thái bình thư ng và ti p t c ngâm m u trong bình trong kho ng th i gian t 5–10 phút n a. – L y m u ra kh i bình hút chân không, lau khô b m t và cân xác ñ nh kh i lư ng m u bão hoà b m t sau ñó tính th tích nư c h p ph vào m u theo công th c: (cm3) NHP = Gs – Gt Trong ñó: Gs : là kh i lư ng m u bão hoà b m t sau khi hút chân không (g). Gt : là kh i lư ng m u bão hoà b m t trư c khi hút chân không (g). – Tính ñ bão hoà nư c theo công th c: BHN = 100×NHP/RD, (%) (6.12) Trong ñó: RD là t ng th tích các l r ng trong m u, ñư c tính theo ñ r ng dư và th tích m u. + M u ñ t yêu c u n u có ñ bão hoà nư c n m trong ph m vi t 55–80% + N u m u có ñ bão hoà nư c 80% thì ph i b m u ñi và s d ng m u khác. Dùng m t m nh ni–lông m ng b c kín m u, sau ñó ñ t m u ñã b c kín ni–lông vào trong m t túi ni–lông khác có ch a 10ml nư c và bu c ch t ñ u l i. ð t túi ni–lông ñ ng m u này vào t b o dư ng có nhi t ñ không khí là –18±3oC trong kho ng th i gian ít nh t là 16 gi . Sau ñó l y m u ra kh i t b o dư ng và ñ t m u vào trong b b o dư ng ch a nư c có nhi t ñ b ng nhi t ñ thí nghi m trong kho ng th i gian 24±1 gi . Trình t thí nghi m hoàn toàn gi ng v i trình t thí nghi m v t h n bánh xe, ch có m t s ñi m khác bi t sau ñây: – T i tr ng tác d ng c a bánh xe thí nghi m là 450N; áp l c trong ng cao su là 830kPa. – Các m u ch b trong phòng ph i có ñ r ng dư b ng 7.0±1.0%. – Nhi t ñ nư c thí nghi m ñư c l y b ng nhi t ñ tương ng v i c p nh a th p hơn c p nh a PG ñang s d ng.
K t qu thí nghi m là chi u sâu v t h n lún sau 8000 chu kỳ tác d ng c a bánh xe. 6.2.6.4. Thí nghi m m i Thí nghi m ñư c th c hi n v i t i tr ng bánh xe tác d ng là 1113N. Trong thí nghi m này, các bánh xe tác d ng tr c ti p lên m u (không s d ng các ng cao su) (Hình 6.14, Hình 6.15, Hình 6.16). Thí nghi m ñư c th c hi n trên 3 m u hình d m có chi u r ng B=125mm, chi u cao H=75±2mm, chi u dài L=300mm ñư c ch b trong phòng thí nghi m b ng cách s d ng thi t b ñ m rung (Vibratory Compactor); m u thí nghi m ñư c ñ m nén ñ ñ t ñư c ñ r ng dư b ng 7±1%. Sau khi ch b , m u ñư c hoá già theo trình t sau: nhi t ñ 85±5oC trong kho ng th i gian – ð t m u thí nghi m vào t s y 120±0.5 gi . – Sau ñó l y m u ra kh i t s y, ñ ngu i m u ñ n nhi t ñ phòng thí nghi m. Sau khi m u ñư c hoá già, ti n hành thí nghi m m i theo trình t sau: – ð t m u vào trong t b o dư ng có nhi t ñ không khí là 20oC trong kho ng th i gian 4 gi . – L y m u ra kh i t b o dư ng và ñ t vào v trí thí nghi m. – Cho thi t b ho t ñ ng v i t i tr ng bánh xe tác d ng lên m u là 1113N v i s l n tác d ng c a bánh xe là 50000 chu kỳ; trong trư ng h p m u b phá ho i trư c khi ñ t 50000 chu kỳ gia t i thì ph i ghi l i s chu kỳ tác d ng gây phá ho i m u. K t qu thí nghi m là s chu kỳ tác d ng c a bánh xe làm cho m u b phá ho i s ñư c s d ng ñ thi t k k t c u m t ñư ng ho c tính toán tu i th m i c a bê tông asphalt. 1113 N M Éu thÝ nghiÖm Hình 6.14. Mô hình thí nghi m mi
H×nh 6.15. Bé phËn gia t¶i thÝ nghiÖm mái trªn thiÕt bÞ APA H×nh 6.16. MÉu sau khi thÝ nghiÖm mái trªn thiÕt bÞ APA 6.3. C¸c tÝnh chÊt liªn quan ®Õn ®Æc tÝnh thÓ tÝch cña hçn hîp bª t«ng asphalt r¶i mÆt ®−êng 6.3.1. Tæng quan C¸c ®Æc tÝnh vÒ thÓ tÝch cña hçn hîp bª t«ng asphalt r¶i mÆt ®−êng nh− ®é rçng d−, ®é rçng cèt liÖu kho¸ng, ®é rçng lÊp ®Çy bitum v h m l−îng bitum h÷u Ých thÓ hiÖn kh¶ n¨ng phôc vô cña mÆt ®−êng. Môc ®Ých cña qu¸ tr×nh ®Çm nÐn mÉu bª t«ng asphalt trong phßng thÝ nghiÖm nh»m m« pháng ®é chÆt cña hçn hîp bª t«ng asphalt ngay sau khi r¶i hoÆc sau mét sè n¨m phôc vô, v cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch so s¸nh c¸c ®Æc tÝnh cña mÉu nguyªn d¹ng lÊy vÒ tõ hiÖn tr−êng víi c¸c ®Æc tÝnh cña mÉu ®óc trong phßng. CÇn thiÕt ph¶i thÓ hiÖn râ c¸c ®Þnh nghÜa v qu¸ tr×nh ph©n tÝch ®−îc tr×nh b y ®Ó cã thÓ ®−a ra c¸c quyÕt ®Þnh thÓ hiÖn sù hiÓu biÕt vÒ viÖc lùa chän hçn hîp bª t«ng asphalt khi thiÕt kÕ. Nh÷ng th«ng tin ë ®©y cã thÓ ®−îc ¸p dông cho hçn hîp bª t«ng asphalt ®−îc ®Çm nÐn trong phßng hay c¶ víi mÉu nguyªn d¹ng lÊy vÒ tõ hiÖn tr−êng. 6.3.2. C¸c ®Þnh nghÜa
Lç rçng cã kh¶ n¨ng thÊm n−íc Nhùa cã hiÖu nh−ng kh«ng ®−îc lÊp ®Çy bëi nhùa (PhÇn cèt liÖu cña tû träng cèt liÖu) Cèt liÖu Lç rçng cã kh¶ n¨ng thÊm n−íc (PhÇn cèt liÖu cña tû träng khèi, kh«ng cña tû träng biÓu kiÕn) Lç rçng cã kh¶ n¨ng thÊm nhùa (hÊp phô nhùa) §é rçng d− Hình 6.17. Các ñ nh nghĩa v các lo i t tr ng C t li u khoáng có ch a các l nh li ti và có kh năng th m nư c cũng như th m bitum v i các m c ñ khác nhau. T l ph n trăm v ñ th m nư c/ ñ th m c a bitum vào c t li u ñá là khác nhau ñ i v i t ng lo i c t li u. Có 3 phương pháp xác ñ nh t tr ng c a c t li u ñư c quan tâm ñó là: t tr ng kh i ASTM, t tr ng bi u ki n ASTM và t tr ng có hi u. S khác nhau gi a các t tr ng này xu t phát t nh ng ñ nh nghĩa khác nhau v th tích c t li u. Hình 6.17. minh ho v t tr ng kh i, t tr ng bi u ki n, t tr ng có hi u, ñ r ng dư, hàm lư ng bitum có hi u trong h n h p bê tông asphalt. Các ñ nh nghĩa v các lo i t tr ng như sau: – T tr ng kh i (ρSb) là t l gi a kh i lư ng cân trong không khí c a m t ñơn v th tích c t li u có tính th m nư c (g m c các l r ng có tính th m nư c và các l r ng không có tính th m nư c) m t nhi t ñ xác ñ nh chia cho kh i lư ng cân trong không khí có cùng m t ñ c a m t th tích tương ñương nư c c t không có b t khí m t nhi t ñ xác ñ nh. – T tr ng bi u ki n (ρSa) là t l gi a kh i lư ng cân trong không khí c a m t ñơn v th tích c t li u không có tính th m nư c m t nhi t ñ xác ñ nh chia cho kh i lư ng cân trong không khí có cùng m t ñ c a m t th tích tương ñương nư c c t không có b t khí m t nhi t ñ xác ñ nh. – T tr ng có hi u (ρSc) là t l gi a kh i lư ng cân trong không khí c a m t ñơn v th tích c t li u có tính th m nư c (lo i tr các l r ng có tính th m bitum) m t nhi t ñ xác ñ nh chia cho kh i lư ng cân trong không khí có cùng m t ñ c a m t th tích tương ñương v i nư c c t không có b t khí m t nhi t ñ xác ñ nh. Các ñ nh nghĩa v ñ r ng c t li u, hàm lư ng bitum có hi u, ñ r ng dư và lư ng bitum l p ch r ng (Hình 6.18) như sau:
Kh«ng khÝ . Vb Vfa Vma Nhùa Vba Vba Vmb Vmm Cèt liÖu kho¸ng Vsb Vsc Hình 6.18. Các lo i th tích trong m u bê tông asphalt sau khi ñã ñư c ñ m lèn. Trong ñó: Vma– th tích c a các l r ng trong c t li u khoáng Vmb– th tích kh i c a h n h p ñã ñư c ñ m lèn Vmm– th tích c a h n h p r i m t ñư ng không k các khe r ng Vfa– th tích bitum l p l r ng (có hi u) Va– th tích các khe r ng Vb– th tích bitum Vba– th tích bitum th m nh p vào c t li u Vsb– th tích c t li u khoáng (theo t tr ng kh i) Vsc– th tích c t li u khoáng (theo t tr ng có hi u) – ð r ng c t li u (VMA) là th tích các khe r ng t i gi a các h t c t li u trong h n h p, nó bao g m ñ r ng dư và hàm lư ng bitum có hi u. ðư c xác ñ nh theo % c a t ng th tích m u. – Hàm lư ng bitum có hi u (Pbc) là t ng hàm lư ng bitum có trong h n h p tr ñi ph n bitum b m t ñi do th m vào c t li u.
– ð r ng dư (Va) là t ng th tích c a các túi khí nh n m gi a các c t li u ñã ñư c bao b c bitum có trong h n h p sau khi ñã lu lèn. Xác ñ nh theo % th tích c a h n h p. – Hàm lư ng bitum l p ñ y l r ng (VFa) là ph n th tích c a các khe r ng gi a các c t li u ñư c chi m ch b i bitum. Vi n Asphalt khuyên r ng tr s VMA nên tính theo t tr ng kh i c a c t li u và t tr ng có hi u s là cơ s ñ tính ñ r ng dư trong h n h p. ð r ng c t li u và ñ r ng dư ñư c tính theo % c a h n h p. Hàm lư ng bitum l p l r ng là ph n trăm c a ñ r ng c t li u ñư c l p ñ y b i bitum có hi u. Tuỳ theo hàm lư ng bitum là bao nhiêu mà nó có th ñư c tính là ph n trăm c a kh i lư ng bitum so v i t ng kh i lư ng c a h n h p hay là ph n trăm c a kh i lư ng bitum so v i t ng kh i lư ng c a c t li u có trong h n h p. Vì ñ r ng dư và ñ r ng c t li u th hi n theo th tích, chúng không th xác ñ nh ñư c b ng cách cân, do ñó h n h p bê tông asphalt ph i ñư c thi t k ho c phân tích d a trên cơ s th tích. 6.3.3. PHÂN TÍCH H N H P BÊ TÔNG ASPHALT SAU KHI ð M NÉN Nh ng công vi c thí nghi m và nh ng tính toán c n thi t cho phân tích h n h p bê tông asphalt như sau: 6.3.3.1. Các ch tiêu xác ñ nh qua thí nghi m 1. Xác ñ nh t tr ng c a c t li u thô (AASHTO T85 ho c ASTM C127) và c a c t li u m n (AASHTO T84 ho c ASTM C128). 2. Xác ñ nh t tr ng c a bitum (AASHTO T228 ho c ASTM D70) và c a b t khoáng (AASHTO T100 ho c ASTM D854). 3. Tính toán t tr ng bi u ki n c a c t li u trong h n h p. 4. Xác ñ nh t tr ng kh i c a h n h p tr ng thái r i. 5. Xác ñ nh t tr ng kh i c a h n h p khi ñã ñư c lu lèn (theo ASTM ho c ASTM D2726). 6.3.3.2. Các ch tiêu xác ñ nh qua tính toán 1. Tính toán t tr ng có hi u c a h n h p c t li u v i các hàm lư ng bitum. 2. Tính toán t tr ng l n nh t c a h n h p các hàm lư ng bitum khác nhau. 3. Tính toán kh năng h p ph bitum c a c t li u. 4. Tính toán hàm lư ng bitum có hi u trong h n h p. 5. Tính toán ñ r ng trong v t li u khoáng. 6. Tính toán % ñ r ng dư trong h n h p sau khi lu lèn.
7. Tính toán ñ r ng l p ñ y bitum. 6.3.4. CÁCH XÁC ð NH CÁC CH TIÊU 6.3.4.1. T tr ng (bi u ki n) c a c t li u AASHTO T85 C t li u t ng h p bao g m các lo i c t li u thô, c t li u nh và b t khoáng. Chúng có các t tr ng khác nhau và t tr ng bi u ki n c a c t li u t ng h p ñư c tính theo công th c sau: P1 + P2 + ... + Pn G sb = (6.13) P1 P P + 2 + ... + n G1 G 2 Gn Trong ñó: Gsb– t tr ng c a c t li u t ng h p; P1, P2, P3,..., Pn– ph n trăm c a các lo i c t li u, tính theo kh i lư ng; G1, G2, G3,..., Gn– t tr ng c a các lo i c t li u có trong c t li u t ng h p. 6.3.4.2. T tr ng có hi u c a c t li u D a trên t tr ng l n nh t c a bê tông asphalt, Gmn ñư c xác ñ nh theo ASTM D2041, t tr ng có hi u c a c t li u, Gse bao g m t t c các khe h gi a các h t c t li u tr nh ng khe h ñã th m bitum, Gse ñư c xác ñ nh theo công th c sau: Pmn − Pb G se = ( 6.14) Pmn P +b G mn G b Trong ñó: Gse– t tr ng có hi u c a c t li u Gmn– t tr ng l n nh t c a h n h p (không có ñ r ng còn dư) Pmn– ph n trăm theo kh i lư ng c a h n h p tr ng thái r i=100 Pb– hàm lư ng bitum theo ASTM D2041 tính b ng % theo t ng kh i lư ng c a h n h p. Gb– t tr ng c a bitum Chú ý: Lư ng bitum h p ph vào c t li u luôn nh hơn lư ng nư c h p ph vào c t li u. Do ñó tr s c a t tr ng có hi u c a m t lo i c t li u luôn n m gi a t tr ng kh i và t tr ng bi u di n. 6.4.4.3. T tr ng l n nh t c a h n h p bê tông asphalt ng v i các hàm lư ng bitum khác nhau. Trong thi t k h n h p bê tông asphalt v i các c t li u bi t trư c thì vi c xác ñ nh t tr ng l n nh t, Gmm, ng v i các hàm lư ng bitum khác nhau là c n thi t ñ xác ñ nh