Kỹ thuật thi công mặt đường bê tông xi măng: Phần 1

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:69

Thêm vào BST

Báo xấu

244
lượt xem 35
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần 1 Tài liệu gồm nội dung các chương: Giới thiệu chung về mặt đường bê tông xi măng, nguyên lý về bê tông mặt đường và nguyên tắc thi công, phương pháp thi công mặt đường bê tông xi măng dùng ván khuôn cố định. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật thi công mặt đường bê tông xi măng: Phần 1

PGS. TS. PHẠM HUY KHANG CỒNG NGHỆ THI CÔNG MĂT ĐƯỬNG BÊ TỒNG XI MĂNG NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ N Ô I - 2 0 1 0
LỜI NÓI ĐẦU Kì' từ khi. đoạn đường bê tông xi. m ăng đầu tiên do kỹ íỉư George D in g m a n xây d ự n g tạ i G reenfíeld Toivnship thuộc Đại lộ W oodward, T h à n h p h ô 'D etro it, M ỹ vào n ă m 1909 đến nay đã tròn 100 nărn. Đứng ở góc độ của n h ữ n g người xây dự n g đườ ng ô tô Việt N a m nhìn lại, chúng ta thấy còn nhiều vãn đề p h ả i su y nghĩ, nhiều vấn d ề cần xem xét cho lĩnh vực này. M ặ t đ ư ờ n g hũ tòng XI m á n g là loại m ặt đường có nh ữ n g ưu việt đặc biệt về độ bền, về k h ả năìĩíĩ chịu lực, uổ tín h thích ứng, tiết kiệm nhìèn liệu k h i chạy xe, d u y tu bảo d ư d n g ít, về h ạn c h ế tối đa đến ảnh hưởng của môi trường, ít biến đ ộ n g g iá cả so VỚI nh ự a , tận d ụ n g uột liệu địa phương. Chinh vi vậy, loại m ặ t đư ờ ng này đã được s ứ d ụ n g rộng rãi trên thè giới từ nhiều nám trước, có thê nói đối với n h iều quốc gia, loại m ặ t đường này được coi là chủ lực irong m ạ n g lưới giao thông, đặc biệt là dư ờ ng cao tốc. ơ nước ta, ui nhiẻu lý do kh á c nhau, m ãi đến đầu thê kỷ 21, loại m ặ t đường này mới th ự c sự có điều kiện itè xây dựng. Tuy vậy, cho đèn nay th ì tỷ lệ loại đường này củn g ch iếm m ộ t tỷ lệ khá nhỏ so uới. hệ thông, đặc hiệt ch ú n g ta chư a có điều kiện xây d ự n g cho các đưìtnịị rao tốc. H iện nay với chủ tn/ơníị hích cầu nền k in h tế, loại m ặ t đư ờ ng n à y đã uà đang đưực chú trọng đẩu tư và trong iưdng lai g ầ n , chắc chắn c h ú n g ta sẽ có m ột hệ thông đường bằng hè tông xi m ă n g d á n g kế. Đê vó th ế đ á p ứng sự p h á t triển loại m ặt dường này, nịỊoài vốn, c h ú n g ta rất cần hệ th ố n g quy trìn h , tiêu chuán thiết k ế va thi công p h ù hỢp, rấ t tiếc cho đến nay c h ú n g ta chưa ban hành được các tiêii chuân này. Đăy là n h ữ n g khó k h ă n rất lớn cho công tác thiếi k ế và đặc hiệt Là thi công cho các d ự án đ a n g triển khai. N h ằ m đáp ứng m ột phần n hu cầu đó, chúng tôi biên soạn cuốn "C ô n g n g h ệ th ì c ô n g m ặ t đ ư ờ n g bê tô n g x i m ă n g ”dựa trẽn các tiêu chuán, các hướng d ẫ n của nước ngoài; đặc biệt là của M ỹ nhằm g i ă thiệu các tiêu chí kv th u ậ t cần thiết kh i th i công loại m ặ t đường náy. C uốn sách sẽ có ích cho nh ữ n g người làm cóng tác thiết kế, đặc biệt là th iế t k ế thi công các loại m ặ t đường bẽ tông XI măng. Cuốn sách cũng là tài liệu th a m k h ả o hữ u ìch cho sinh ưiên chuyên ngành xăy dựng đường ô tỏ uà sâỉi hay và cho các cán bộ n g h iên cứu. L ầ n đ ầ u tièn được biên soạn, chắc chắn cuốn sách không trá n h k h ỏ i n h ữ n g sai í
Chươnịị 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỂ MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MẢNG 1.1. LICH SỬ VẢ S ự PHÁT TRIỂN M ẬT Đl ỜN(Ỉ BÊ TỔN(; XI MẢN(Ỉ l . l . l . Trên thế giói Con đường bê tông đầu tiên dưọ'c xây dựnu lại Mỹ dài 24 dặm (38,6 km), rộng chi 9ft (2.7m) dàv 5 in.(12,7cni). dược xây uần Pine lỉlulT, Arkansas vào năm 1913. Sau hơn 100 năm phát Irièii clio đèn nay mật dường bê tông xi măng (BTXM) dã có nhữnu bưức phái Iriên vượt bậc và Iro' ihànli loại mặt dường quan Irọim troim hệ thông đưòiig giao th ỏ n u ờ c á c nước (CÍÌC hình ì-ì. 1-2. l-3i. Một sổ nước trong khu virc châu Ả nhir Trung Quốc, Thái I.an, loại mặl đườim BTXM chiếm từ 30 đến 40% tồng chiều dài các đường cao tốc và đường trục chính. Hỉnh I - l : Dườnịỉ, cao lốc hâng B TXM ở Baii-eí.sii Fiikushiiiia - Nhát Bản Hình í-2. ỡ/tó'/;ií VCH) !ồc hằni> lĩỉXM lụi Bỉ
H ình 1-3. Đườn^ cuo lấc bíhì'^ BTXM lại Mỹ Tại M ỹ : Bê tông đóng vai trò chủ chốt tronu công trinh xây dụng cua hệ ihònu đường cao tốc Liên Bang Moa Kỳ trong suốt những năm qua. Hệ thống đường cao tốc quốc gia bao uôm 45.000 dặm đường L ìCmi lỉang, chiéni 40% lưu lượng giao thông loàn nirác Mv. tronu dó 70% cho giao thông thirơim mại và 90% cho giao thông phục vụ du lịch. Theo số liệu của Ban Quản trị đường cao lốc Liên Bang Moa Kv. khoanu 60% hệ thống đường Liên Bang là bê lông, đặc biệt ớ khu vực dò thị nơi được dụ báo inột lưu lưựng giao Ihòng lal 1Ỏ'11. bê Unig dầ dược lựa chọn lam giai pháp chinh ehn mỹl đường. Miện nay, trọng điếm quòc gia đã chuyến từ viộc xây dựng mới các (tườn}i cao tôc sang bảo dưỡng vả sửa chữa hộ thong đưỏ-ng cao tốc hiện hữu. Nhữim ticn bò uẩn đây của công nghệ bè lôim clio pliép các nhà ihầu xàv dựnu phục hồi 160.000 dặm (275.000km ) đường cao tốc quòc gia đê nâna cao vòng đời sừ dụníi inà khôni; anh hưởng nhiều tới sự giao thỏnu di lại trên hệ thốrm. Hiệp hội Đường Bê tònu Hoa Kỳ (American Concrete Pavemcnt As.socialion - A C PA ) đã ra kêu gọi sự bền vữnu khi lựa chọn loại đường bè tông. Chủ tịch và CEO (Chiel' ĩvxecutive Officer - CEO) cúa Hiệp hội Đườnẹ Bê lôiU' I loa Kỳ công bố về “sự bền vữim khi lựa chọn loại dường” lại Tiếu ban Cônu nghệ và Sáng tạo, ủ y ban Khoa học và Côtm nuhệ. Hạ viện MỸ riíiày 24/06/ 2008. (Tiếu ban kêu gọi “ Bền \'ừng. hạ lầng đường sá sử dụng năim lượnu hiệu qua.") Trích dẫn các điểm quan trọníỊ: 1. Đường bê tông đóne uóp vào sự bền vữne và sứ dụtm nănẹ lượnu hiệu qua nhir thế nào? 2. Nghiên cứu nào giúp cái thiện sự bền vữne của đườim bê tông. 3. Các thử thách càn trơ việc sừ dụng vật liệu bền vững và sáng tạo trên bề m:ll hạ tầng vận tải quốc gia. • Tiêu chí về “chi phí ban dầu thấp nhất" còníỉ bố hởi Uv ban Giao thôim Vận tá) N hà nước (D O T's).
• rheo truyền thốne, ủ y ban Giao thông \'ận tải Nhà nước xem xét tách biệt việc xây dimu và báo trì đườní> sá. với các mức ngân sách riêng biệt. • Sụ' ihiếu cách thức chấp nhận rộng rãi và rõ ràng cho việc "do lường" độ bên vững cua đường. • 'l'rong nhiều trường họp, các tiêu chuân hiện hữu có xu hướng giới hạn việc sử dụna các ứng dụníỉ bền vừim hơn. V.V.... Tại Bỉ: Sơ lược về tình hình đườim BTXM tại Bi. i.oại đường Chiều dài Tý lệ % bê tông Đường cao tốc 1700 km 40 Đường khu vực 13.000 km 15 E)ường tỉnh lộ 1.400 kni 37 Dường địa phương 113.000 km 15 f)ường nông thôn 5.000 km 60 Tại Dại lộ Lorrainc ỏ' Brusscl:;, con dườnu bẽ tông lâu dời nhất đă đưa \ à o sử dụng lừ năm 1925 cho đến năm 2003 (hình 1-4) Hìitlt 1-4: DiiứiiíỊ hê lóiiíỉ có ìihât ơ Bì Tại H àn Q uốc: Hàn Quôc hiện có 3.684km đườnu cao tốc (30 tuyến), trong dó tỷ lệ mặt đường BTXM là 65% . Sự phát triến đường cao tốc ở Hàn Quốc thề hiện ở báng sau: Năm 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Chiều dài đường 550 1.142 1.224 1.415 1.550 1.824 2.131 2.968 cao lốc (km) L .
Tại N h ậ t B ả n : Trong nhữnsi năm sau chiến tranh thế giới lần thứ 2, mặt dườnc BTX M được chú trọng phát triên và tỷ lệ loại mặt đường này chiếm từ 50-60%. Nhừr.íi năm gần đây vì nhiều lý do khác nhau, trong đó có lý do nâng cấp hệ thống đưò-ng tê tông cũ, tỷ lệ loại mặt đường BTXM đã giảm đi đáng kề. Tham khảo bàng sau (bảng 1-1) Bảng 1-1. Tỵ lệ các loại mặt đưòng của Nhật 1.1.2. Tại Việt Nam Các tuyến đư ờng chủ yếu có mặt bàng BTXM gồm có; - Q L l- đoạn đường Vinh - Đông Hà dài gần 100 km (đường cấp III đồng bằng) - Đoạn nhánh phía Tây và phía Đông đường Hồ Chí Minh gần 400 km (đường cấp IV). - Q L I8 (m ột số đoạn ngập lụt) dài gần 40 km đường cấp III đồng bằng. - M ột số đoạn tuyến khác đã được xây dựng từ những năm 90 như QL3 (đoạn Thú Nguyên - Bắc Cạn) đoạn Tiên Yên - Móng Cái thuộc QL4 (20 km) cấp V miền núi. - Đ ường cao tốc có mặt bằng BTXM đến thời điểm này (1-2010) chưa có. - Một số các đường đô thị, đường khu công nghiệp, đường chuyên dụng bằng BTXM. - M ột loạt các đư ờng BTXM dùng cho đường giao thông nông thôn cấp thấp (kh) đánh giá chất lượng và hiệu quả). Neu quy đổi chung thành một cấp (cấp IV) tỷ lệ đường BTXM ở nước ta mới chiến khoảng 2,5% toàn bộ đường và 5% đường QL Trong tương lai gần, Việt Nam đã và đang tlụrc hiện một loạt các dự án đườn; BTXM trong đó có cả các đirờim cao tốc. - D ự án đường T uần tra biên giới với chiều dài gần 11 km với mặt đường bàriỊ BTX M (hiện nay đã xây dựng được 300 km).
- Dir án đường Đông Trườns Sơn với chiéu dài hơn 50Q km bàng BTXM. - Dự án đường cao tốc Ninh Bình - Vinh đang quan tâm tới mặt đường BTXM , Nếu các dự án trên được thực hiện, chúng ta sẽ có hệ thống đáng kể các đư òng bê tônu và tỷ lệ mặt đường bê tông xi măng sẽ tăng đáng kể (hình 1-5). Hình 1-5. Dự ủn dường rA \ cao tỏc Ninh Bìỉih - Thanh Hóa bằng BTXM ủ \ 1.2. UtJ NHƯỢC ĐIỂM CỦA MẶT ĐƯỜNG BÍ: TÔN(Ỉ XI MĂNíỉ 1.2.1. So sánh 2 loại mặt đườtiịí asphalt, mặt đường IVrXM ư u điểm và n h u ợc điểm Đường bê tông Đường asphalt ưu điểm: Nhược điểm: - Độ bền tuyệt vời - Dộ bền hơi thấp - Tầm nhin tốt - Tầm nhin kém Nhưọc điểm: Uu điểm: “ Thòi g i a n bảo d ư õ T ig d ài - Có th ể đưa v à o sử dụng nhanh - Cảm giác lái xe không thoải m ái do cá c mối nối - Cảm íiiác lái xe thoải mái - Khó sửa chũ'a - De sừa chữa - Yêu cầu máy móc thiết bị n h iề u - Thiết bị đ o ‘n giàn • N h ư ợ c đ iểm củ a đ ư ờ n g n h ự a asphalí + Vệ í lún Hỗn hợp asphalt có độ kháng vếu đối với phá hủy ở nhiệt độ cao và ờ các tốc độ thấp. Rất dễ bị hư hỏng chảng hạn khi xe dừníỉ lại trên đường ở nhiệt độ cao vào mùa hè. Các hư hỏng tích lũy dưới tải trọng lặp của xe cộ tốc độ cao, cuối cùng làm xuất hiện các vệt lún và các hư hỏng rmhicm trọniỉ khác.
+ B ong tróc do p h á hùy cua môi Irườn'ếi: tỏ khí hậu khác làm thav đòi thành phân hóa học trong nhựa asphalt, làm nó címg và g:iòn (lão hóa asphalt). Tiếp xúc vó'i nước hay ẩm độ làm tách hỗn họp nhựa asphalt và cốt liệu. Kẳt quả là sự bone tróc của asphalt. + Nứt do m òi ứ n g suất tạo bởi tải trọnu đơn nhỏ hơn nhiều so vói cườnu độ kéo, khi tải trọntỊ này lặp lại trên mười ngàn lần sẽ gây nên vết nứt do mỏi. 1.2.2. ư u điểm của mật đưừng BTXM • Đ ộ bền - Đ ường hẽ lông cỏ độ hèn cao. Thời gian sư dụng trung bình 30 năm, tuồi thọ dài có thể là giải pháp m ạnh đế lý hóa việc bảo trì đường, giám ứng SLiấl do môi trườní2 kết hợp với sự làm việc cua kết cấu. và đáp ứnu các vấn dề phát sinh hiện nay. - D ường s ử dụng ỉâu hơn " lông có thc chịu dược tài trọng nặng nhất. Không cần lo lắng về các hiệu ứng võng iún, gợn sóng hay gờ nhir đối với dường asphalt. - Tính cứ n g theo thời gian - Bê tông đông cứng với thời ụian, Sau 1 Iháng đổ, bê t ô ng tiêp tục p h á t triôn c ư ờ n g đỏ từ từ dên 10% trong VÒIIÍỈ đò’i sư dụiiií. - Vượt q u á íu ố i thọ (lự ánh - Đườnỵ bê tỏHí ihiròtiíí tồn tại lâu hơn ihict kế m ong muốn. • A n toàn + Tâm nhìn tôt - Bò tông phản xạ ánh sáng, eiíip cai thiện tầm nhìn và có the íỊÌảm clìi phi đèn đưò'nq. + Giam văng nước - Bê tông không lún. Không có rui Binh thương ro đọng nước và xe chạy irên vùnu nước đọne. + Độ hám đ ư ò n g tốt - Đường bê lông dc tạo "dộ nhám" khi xây dựng làm cho bề mặt có độ bám bánh xc Chuyến động tốt (hình 1-6). + Đ ường B T X M có ít nịịuy CO' gây lai nạn, ngay cá trong trường hợp mặt đườim lro'n \'à đọng nước. Mảng nước + ít nguy cơ gây lún và đọnu nưó'c. + Không có nguy cơ ''chay nhụ-a" của đưò'nu BT'N, Hình / “ 6. Trạuịỉ^ Ị h ủ i xe cỉìụy + Vỏ xe có thể dính bám \ ớ'- mặt đưòng tốt hơn. ỉrẻn dường • Đ u ờ n g B T X M có th ế quan sát tốt hơn vào buổi lối + Bê tông xi m ăng có mau sántí. + Mặt đường phản chiếu lại ánh dén xe. 10
+ Khá năng quan sát được cải thiện í>iúp cho dường BTXM an toàn hơn trong lưu ihông. Tính trơn lá n g + B ê tông g iữ sự lr lì hcm so với duủiig asphalt. + Đ u v n g liêt kiệm xăiìỊỉ Mặt đưòiig bê lông cứng ui úp bíinh xe dê lăn hơn. Các nghiên cứu cho thây điều Iiày giúp lăns hiệu quà sử dụng xăng cùa xe. • K inh tể: + Đ ường bê tông sư dụng xi mảng có sẵn trong nước là mộl lợi thế do hiện nay có sự quan ngại về giá dầu thô luôn biến động và dỗ dàng tăns> cao, cũng như xu hướng tăng giá \ ’à xu hưcmg sản xuất dầu. + Đưcmg bê tông gồm chi phí ban đầu cao h(Tn dườníi asphalt, nhưng có LCC thấp hơn khoảng 20% so với asphalt (sau 25 năm sử dụng). + Đưcmg tiêt kiệm xăng ~ Mặt đường bê tông cứng giúp bánh xe dễ lăn hơn. Các nghiên cứu cho thấy điều này eiúp tănu hiệu qua sử dụim xăng của xe. • G iảm tiêu th ụ x ă n g dầu ciia x e cộ + Tố chức quốc gia Canada (NRC) tiến hành khao sát nhu' một phần cùa kế hoạch hành động nhà nước năm 2000 về biên đôi khí hậu \'à báo cáo kết quả (tháng 1-2006, v.v...). + Báo cáo nói răng, khi so sánh với dirònu asphalt, lượnii tiêu thụ nhiên liệu của xe tải trên đưò’ng bô tông giam tìr 0,8 đến 6,9%, + Hiệp hội xi măng Nhật Bản nghiên cứu quan hệ độ bám đường giữa xe tải lớn và mặt đường: - Đường nội bộ Cảng hàng không quốc tc Narita; 11
- Cao tốc quốc gia; - Thử nghiệm tại Viện đáit quốc uia và Ban quản lý Hạ tầng (NILIM). Báo cáo cho ràng lượng tiêu thụ nhiên liệu giảm từ 0.8% đến 4.8% trên mặt đường bê tông so với mặt đườrm as:phal (hình 1-7). Lý do sự tiết kiệm nhiên liệu trên: A S P tỈA L T Tiếp xúc giữa bánh xe với mặt Tiếp xúc giữa bánh xe vcỳị mặt đường mềm đường cứng L ư ợ n g tiêu thụ nhiên liệu giảm 6,5% B ê tông H ìnlt 1-7. Đường BTXhí giúp xe tốn Íí nhiên liệu hơn A sp h a lt • Ả n h h u ở n g tố t tớ i m ôi tm ờng Đ ường bê tông hiệu quá troim việc sử dụnti dầu do lượng xe cộ ngày càng tăng, giúp giám lượng khí thái C O 2 từ xe cộ. Đường bê tông ưu việl do uiảm tiêu thụ xăng của xe cộ đã được tính toán về lý thuyết sẽ dẫn đến giảm lượnm khí carbon phát sinh. • Ả o đ ư ờ n g c ứ n g B T X M Ĩ ít gày ảnh liirởng đếti m ôì trư ờ n g h ơ n là áo đư ờ ng B T N N guyên nhân ít gây ảnh Ihưởng đôn mòi Irườnu hơn là do: + Tiêu hao nhiên liệu thấip liơn (nuhièn cứu cho thấy vào khoáng 0,8 “ 6,9%) 12
+ ít sinh ra khí thải độc hại (CO 2 , NOx và SO 2 ) Nghiên cứu trên tuyến đường quốc lộ dài lOOkm, 17.000 ôtô/ngàv và 3000 xe tải/ngày. N guồn: Bé íônịị xi măniỉ trong các giai pháp giao thông vận tải (Hiệp hội xi m ủng cua Canada) Các chi tiêu chiết giảm chi phí thưòng xuyên và chiết giảm lưọng khí thải độc hại của một tuyến đưÒTig trục chính Kết quả cơ sỏ' khi chạy xe trên mặt đuủniỉ BTXM và mặt đường mềm Nhỏ nhất Trung bình L óti nhất 0,8% 3,85% 6,09% Tổiiíỉ nhiên liệu tiết kiệm (lít) 377.000 1.813.000 3.249.000 Tổng số Dollar tiết kiệm (Dollar) 3S8.000 .625.000 2.912.000 Tồna CO 2 tươiiíi đươni’ mảin (tấn) 1.039 5,000 8,960 Tổng NOx giảm (tấn) ,8 56,6 101,4 Tổng SO 2 giảm (tấn) ,5 7,2 11,8 • H iệu ú tí^ giảm nhiệt Mặc dù còn nhiêu điêm chưa rõ về nưuyêii nhân và tác động, hiện tư ợng tỏa nhiệt một phần đóng góp cho sự gia tăng lóp bồ mặt đường lừ đó nhiệt độ bề mặt có thế đạt đến 60" trong mùa hò nóng nực. Đ ường giữ nước, đường phản xạ nhiệt và nhiều kỹ thuật lát khác đang phát triển thành phương liộn giảm nhiệt độ bề mặl đường. Khi so sánh vói dường aslphalt, nhiệt độ bề lĩiặt đường bô tông có thể giảm được 10‘’c . Hiệu úng giảm nhiệt của đường bê tông có được do màu sáng. Không giống như các loại đường thân thiện môi trưÒTig khác, nó không yêu cầu xử iý đặt biệt trong quá trình xây dirng, và hiệu ímg này kéo dài rất lâu, N h ư vậy: Đ iivng hê tông với hề mặí mát hơn sẽ đónịỉ ọ,óp hiệu quà nhất định troug việc giảm nhiệt độ đuĩrng đô Ihị. • Vật liệu có th ể tái ch ế và tái s ử dụng Bê tông là loại vật liệu khoáng tro' và không gây ra bất kỳ ảnh hưởng nào tới môi trường. Khi bị phá hủy tại thời điếm cuối cùng cùa thời kv khai thác, bê tông có thể tái chế bàng cách nghiền ra thành đá dãm chất luụng cao. Thông thường, bê tòng cũ có thể dùng làm Icrp móim cho tuyến đường mới. • M ặ t đ ư ờ n g B T X M loại m ặt đường maitỊỊ ý ngliĩu sinh thái, k ỉn h tế và x ã h ộ i Trong lĩnh vực này, những vấn đề khác nhau ciừa BTXM và B T N là; + Chất kết dính: xi măng hay nhựa đườim. 13
- Xi m ăng có thê; san xiuấii i;ronu nưỏ'c. từ đá vôi và đất sét: + ít vận chu yên + Kích thích pháit tiricên kinh lè troim nước, tạo công ăn việc làm - N hựa đường đuực s;ám xxiiiất tù' dầu \'à phai vận chuyến qua quăng đường dài. - Sản xuất bê tôrm và nilụựa dườne + Sản xuất BTXiM IcUq|iiy trinli lạnh. + Sản xuất BTN. }vêiu câu cung câp nhiệt độ cao cho cốt liệu nên tiêu tốn nhiổu năne lượnu, 1.3. N H Ũ N t í VẤN ĐỂ c ẦỈN (ClHLi V KHI s ú DỤN(Ỉ LOAI MẶT ĐƯ ỜN G BTXM 1.3.1. Vấn đề kỹ thuiậlt - Loại vật liệu BTXNvl làrm m.ặl du'ờng phai thích ứng với chế độ thủy nhiệt phức tạp hơn so với bê tônií sư (.dụrngỉ tirong các cỏim trình khác, Lý do đó dẫn đến việc thiết kế cũng phức tạp hơn, chế tđộì nihiiệl cua các \ ùng khác nhau sẽ ảnh hưởng khác nhau đến sự làm việc và tuối thọ cuai niiặỊt diivừng. Diêu dó sẽ gây khó khãn cho những người thiết kế vì phải thu thập số liệu \'‘à đcánih ạiá sô liệu dó khi đưa vào ihiết kế. Những vấn đề đó bacO ;gô)ni n hiệl dộ vùng, việc tính chiều dày của tấm và phân kích lliước tấm tròn mật banu;. - Giải quyết ván đồ cluoiiỊtg :xó'C khi xc chạy do các khc noi trong lấm bè lông tạo nên, giái pháp này có thổ khiắc: pohiục bíìiii: cône nuhệ ihi cônu hiện dại. thiết bị căt khe, vật liệu chèn khe. và thiết k(ế lloạại inicìt diiửiiii cối thép liên lục. 1.3.2. Vấn đề về chốin^gcồn của mặt đinVng BTXM M ặt đườníỉ BTXM llhurờma ồn hcTii so \ới mặt đường bè tôim nhựa. Việc xâv dựng các đường cấp cao (cấp III.. c:ấp 111) cần chú V việc bố in' các khu dân cư cách xa lừ 50-100 m so với mép điirờmg’và nên thiốt ké dai cày chống ồn. Ngoài ra có thế thict Ikếi' Icớp chống ồn cho mặt đường BTXM bàng các lớp đệm mềm. 1.3.3. v ề giá thành Giá thành đâu tư bani (.đầiu icho mặt đườim BTXM bao giờ cũng cao hơn so với mặl đường m ềm (bê tông nhụraa), tuiy nhiên eia thành quy đôi lại rẽ hơn từ 10-20% . 1.3.4. v ề xây dựng - Yêu cầu về thiết bị 'vàìhỹ tthuậl khi \ầ y dựníỉ mặt đườnu BTXM bao giờ cũng đắt và đòi hỏi kỹ thuật cao hơn 1 SCO\vớ'i mặt dườnu bê tông nhựa, - Đảm bảo giao thôntg ttrong quá irình thi công (khi nânu cấp đường cũ bàng BTXM ) cũng phức tạp hơn so \vói i irnặit dirờníỊ bê tòng nhựa, tuy nhiên trong nhừn^ trường hợp cần thiết, có thể dùng Icoạại Ibê teng dầm lăn. thời gian thi cônu và thôníỉ xe có thê chí trong vòng 24 giờ. 14
Chưong 2 NGUYÊN LÝ VÊ BÊ TÔNG MẶT ĐƯỜNG VÀ NGUYÊN TẢC THI CÔNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MẢNG 2.1. PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO MẶT ĐƯỜNG c ú ìs c ; 2.1.1. Các loại m ặt đưòng cứng Mặt đường cứng có thể được phần thành 4 loại: - Loại mặt bê tông phăng có môi nôi Ụ ointcd Planin CoHcrele P avem ent -JPCP) - Mặt đường bê tông cốt thép có mối nối poiììted Rein/orced Concrete Pavement -JRCP). - Mặt đường bê tông cốt thép liên lục {Coiưiiiuoiís ReinỊorced Coììcrete Pavement -CRCP). - Mặt đường bê tông ứng suất trước (Prestressed Concrcte Píivem ent -PCP). Trừ PCP với ứng suất tiLrớc ngang, một mối nối dọc nên clược bố trí giữa hai làn xe đế bảo vệ nứt dọc. Hỉnh 2-1 cho thây dặc điêm chính của 4 loại mặt đường trên. Khe ngang có thanh truyén lực aj JPCP c) CRCP d) PCP Hìiilí 2-1. Bon kiêu Dìặl chiừnịĩ hê lônỊf (I ịị = 0,305m). 15
M ặ t đivờng b ẽ tông pluẳivg có iwầi n ối (JPCP): Tất cả các mặi đirờnLỉ bê tỏiiiii p-iiăni; nôn dược xây dựng \-ới các mối nôi co giàn gân nhau. Chốt hoặc tẩm đan vậii iliệii ihò có lliè được sử dụim dê tru\'ền tái trọim qua mòi nối. Việc sử dụng hoặc Ikhiônm sur dụrm các chốt ihì tuỳ thuộc vào từnu banu. Chỏt thường được sứ dụna ơ c:ác bìaii:u miềr Nam, lấm dan thì thường được sử dụng ò' các bang miền Đông và mièn N.ann, \ à cà hai loại đêu được sử dụnu trone nhĩrim khu \ Ị1’C khác. Phụ thuộc vào loại c:ối liiệii thỏ, đieu kiện thòi tiet. và kinh nuhiệm Irước dó. khoảng cách các môi nói ìlà tronie khoanu lù' 15 đến 30 ft (4.6 và 9.1 m). Tuy nhiên khi khoáng cách mối nối tănii; lièn.. lim dar mối nối lại eiám xuốim. \ à mối imuy hiêm về nứt cũng tănti lên. Dựa trê.'n kél t:]u:á cua, một nghiên cứu \ c sự hoạt độim, Nussbaum \'ù Lokken (1978) đã đê nghị k:ho)ánig cách mối nối lớn nhất cho loại mối nối chối dỏ là 20 ft (6,1 m) và 15 ft (4,6 m) vờ\ c:ác lioại mối nối khác. M ặ t đ u ờ n g bê tông cốt thìép có mối /tối (JRCP): Cốt thép ở dạng lưới S(.TÌ hoiặc ciác Ih.anli uốn thì không làm tănẹ khà năng về kết cấu của mặt đường nhưng ch phái lo lắng khi khoảng cách là đềui nh;au. l’ha hoại xay ra thưòìTtỉ xuyên đối với mặt đường C R C P là nú1 cục bộ lại rì.a CLua m:ặt dưò’im, Loại phá hoại nàv xảy ra giữa hai vết nứl ngang song song bât kỳ hioặic tại clièin giao cát của vết nứl Y. Nếu phá hoại xáv ra tại 16
cạnh của mặt đường thay vì tại mối nối thì không có Iv do ÍỊÌ đê sử dụng mặt đường CRCP m òng hơn. Thiết kế AASHTO 1986 đề nghị sừ dụna những công thức và toán đồ tương tự nhau nhàm xác định bề dày cua .IRCP và CRCP. Tuy nhiên thi hệ số truyền tải trọng được đề nghị cho CRCP là khá nhó hơn cho JPCP hoặc .ĨRCP và vì vậy m à bề dày cúa CRCP là nhỏ hơn của hai loại trên. Lượng cổt thép dọc nên được thiết kế đe kiểm soát khoảnu cách và bề rộna của các vết nứt và ứniỉ suất lớn nhất trong thép. M ặ t đ ư ờ n g bê tô n g ú n g su ấ t trước (PCP): Bê lông có khả năng chịu kéo nhò nhưng khả năng chịu nén lớn. Bề dày của mặt đirờng bê tông yêu cầu đirợc kiêm soát bởi môđun khány uốn của nó, inôđun này thay đỏi theo cường độ chịu kéo của bê tông. Việc tác dụng một ứng suất nén trước vào bê tông sẽ làm giảm đáng kế ứnỵ suất kéo cây ra bởi tải trọng ciao thông và do vậy làm giám chiều dày yêu cầu của bê tông. Mặt đường bẽ tônu ứn» suất trước có xác suất bị nút ít hơn và ít mối nối hơn do đó mà ít phái báo dưỡng hơn và tuổi thọ của m ặt đường dùi hơn. Bê lông ứng suấl trước thi dưọ’c sư dụim thưòng xuyên cho mặt đường sân bay hơn là cho đirờng bộ bởi vì việc tiết kiệm do giam bè dày mặt đu'ừn>J sân bay là lớn hơn so với mặt đường bộ. Be dàv của mặt duừng bê tòng ứng suất trước được chọn tối thiếu phải lạo ra lớp phủ thích hợp bao quanh thcp ứng suắt irưới'. Mặt đường bê tông ử n c suất trước vẫn trong giai đoạn Ihử nghiệm và những thiết kế chú yếu xuất phát từ kinh nghiệm và những đánh giá vồ mặt kỹ lliLiật). 2.1.2. M ặt đ ư òng phức họp Một m ặt đường phức hợp bao gồm cả asphall trộn nóng (HM A - Hot M ix Asphalt) và Ihuần bê tông xi măng (PCC - Porlland Cement Concrete). Việc sử dụng PCC làm lởp dưới và H M A làm lớp trên lạo ra niộl mặt đường hoàn hảo với hầu hết các đặc điểm lý tưởng. M ặt đường PCC tạo ra lĩiột lớp nền vũng chấc và HMA tạo ra lớp m ặt phẳng mượt và không bị phản chiếu ánh sání’. Tuy nhiên, loại mặt đường này rất đắt đỏ và ít k h i'đ ư ợ c sử dụng trong các công trình mới. Tính đến năm 2001, đă có 97000 đặm (155000km) mặt đường phức hợp được sừ dụng tại Mỹ, trên thực tế chúng đều được sử dụng để khôi phục lớp mặt đườriíi bê tông sứ dụng lớp phủ asphalt. Mặt đường phức họp cũng bao eồm mặt đường asphalt với lớp nền gia cố. Với các mặt đường m ềm với lớp nền chưa được xử lÝ, hầu hết ứne suất kéo tới hạn hoặc biến dạng đirợc đặt ở đáy cùa lớp asphaỉt; với các mặt đườim asphalt với lớp nền đã gia cố, hầu hết tới hạn nằm ở đáy cúa lóp nền đà gia cố. 2.1.3. Các dạng mặt đưòng bê tông khác + Đ ư ờ n g bê tô n g đầm lăn (RCCP) Bê tông có lượni; nước sứ dụng thấp được trải bời thiết bị lát asphalt và đầm nén bàng xc lu. Các mối nối thườníi đặt gần nliau khoang 5 m. Có thè đưa vào sử dụng nhanh. 17
+ Đ ư ờ ug compo:si!e Lóp chức năng (:asphaaltilccấp pliiốá dà_\. asphalt rỗng) clưọr dố trên bề mặt, lu lòn, hoặc đường bê tông cổ: tlhép lliêèn ttục. roộ bồn kcl cấu tuyệl vời, với chàt lượng mặt đường tôt. + Đuờns; hê /ô,'í? /-(Ỉí/ỉg ((điuòmu;biê tôim ihấm nước) Sử dụng bê tông có iLUợmgnưới^c :sư dụng nho và tỷ lệ cốt liệu nlió thấp, Dc thoát nước và thấm m ặt tốt. Hieu qiuã Itrcong >j,ịiaim tiêniz ồn. + Đ iivn g hê /ó/'?.íí đ úc' s m Các tấm bê tông đúc íSăiin ttại nliià má>' đirọc lăp đặt. Đira \'ào sứ dụng ngay sau khi lăp đặt. Dô dàng sứa chiữa từmsg fphân,. + Đ ư ờng tu hô Đ ường asphalt được lláttniỉột lớfp mong duừng bê tỏim dô khôi phục đường. 2.2. C Ẩ U T Ạ O V À V'KU (CẩlUTHII CÔN(Ỉ KHE Trong m ặt đường; có ccácc líoại kchc' chinh sau: khc co, khc dãn, khe dọc. 2.2.1. Cấu tạo chiungỊ Mặt đườníi có lérp mí4l béê tôiiíg :xi máng dô lại chồ là hình ihức chủ yếu cùa kết cấu mặt đường B T X M ithuòrng’g(ồm c;ác lớp sau dâ\- (hình 2-2): _______ ị' 2 HUiiìli .2-2. IKỪ Ĩ cà u tonịỊ q iiá i an/ lìiụl c / u ừ n y 1. r.áini B ÌT X M l: 2. L ó p uiàn cách; 3. Lóp n iỏ n u trẽn. 4. Lurp mcỏiiíi dưó'i ; 5. l.ỏ-p Irc ii ncn du■ò■ỉl^ ; 6. N en đắt
/. Tăm bê tô n g x ì m ă n g là bộ phận chủ yêu của kêt câu mặl đ ư ờ n s cứng có thê băng BTXM thường, bê tông cốt thép, bê tông cốt thép dự ứng lực, bê tông cốt Ihép liên tục với chiều dày xác định theo tính toán.Theo quy định, chiều dày thông thườnu M >18 cm, R > 30M Pa và không vưọ1 quá 40MPa. 2. L ớ p dãn cách'. Là lớp tạo phẳng và giảm m a sát giữa tấm BTXM và m óng khi tấm di chiryên khi nhiệt độ thay đổi. (dày 2 6cm tùy yêu cầu) bằng cát trộn nhựa, bê tông nlụra, giáv dầu. Khi dùng giấy dầu nên dùng 2 lớp, chỉ dùng 1 lớp khi m óng bằng phăng bền vừng. 3. L ớ p m ó n g trên: thườim bang cấp phối đá dăm uia co xi măng, đất gia cố chất liên kết vò cơ hoặc hữu cơ, cát gia cố xi măng, bê tông nghèo hoặc đá dăm. (hiện chi làm I(Vp móng cát trên các đườniỉ có mật độ xe chạy ít và ô tô loại nhẹ) 4. Lóp m ó n g duớ i: thường làm bằng cấp phối đá dăm loại 1 hoặc loại 2, có thể bằng dá dăm. đá hỗn hợp. 5. Lớp trên n ền đirờng, đây là lóp phục vụ cho thi công các lớp trên (có lliể không có lớp này nếu nền đườntỉ đấl có chất lượng cao). 2.2.2. Khc nối trong mặt đ u ò n g bê tông xi m ăng Khe ihường cãt dcn dộ sâu 1/3-1/4 chiêu dày tâm. Và với các máy căt thông thường khoang thời gian cắt từ 8 dến 12 h sau khi thi công, phụ thuộc vào điều kiện ihời tiết và đặc lính của hồn họp. 1. K h ổ n g c h ế n ú l-c ấ t Một khe được coi là một vết nứt được thiểt kế. Các vết núi trong mặt đường bê tông mói xây xảv ra do việc co ngót và nhiệt độ thay đổi ở bề mặt và đáy lẩm bê tôníi. Một khe cắt tạo ra một mặt phắng yếu nhất cho phép mặt đường được nứt tại vị trí thiết kế sằn và khc nút này được bảo dưỡng dễ dàng hơn các khe nứt ngầl* nhiên. Đè khổng chế nứt do bê tông co ngót và do nhiệt độ bằng việc thiết kế mặt đường với các khe, các vết nứt tự nhiên có thể xảy ra nhưng không ảnh hưởng chất lượng xe chạy và sự làm việc của mặt đường. 2. S ự làm việc của k h e và đệm Nhét đệm vào khe đề giảm thiếu ảnh hưởng của độ ẩm và các vật liệu không bị nén như đá nhó. nià có thể dẫn đến vỡ nút ở khe, các sự hư hại của mặt đường và ảnh hường đến nền đất gần khe. Các khe được nhét đệm giúp duy trì sự nguyên vẹn của khe, của tám và của nền đất theo thời gian, loại khe, hình dạng và loại vật liệu nhét đệm là có quan hệ với nhau và phải phù hợp tương xứng với sự làm việc của mặt đường. 3. S ự d i chu yến củ a tẩm Mặc dù là kliông cần thiết cho quá trình cắt và nhét đệm, việc xem xét mối liên hệ giữa n h i ệ t đ ộ v à SỊI’ d ị c h c h u y ể n c ủ a t ấ m b ê t ô n g l à c ầ n t h iế t đ ế h i ể u c á c k h e m ộ t c á c h k ĩ l ư ỡ n g .
Sự dịch chuvển của khe ( s ự m ơ rộnti rai \ à sụ- dịcli lại uần) xay ra với những thay đùi nhiệt độ. M ức độ dịch chuyên phụ tluiộic 'vàj chièu dài cúa tâm và sự thav đôi nhiệt dộ. M ột tam dài sẽ dịch chu.yên (^!iãn ra h a v c:o v à o ) nhiều hơn một tấm rmắn hơn cho cùng một mức thay đổi nhiệt dộ . Mộ')t n ấm có ^chiiề u d à i xác dịnh sẽ dịch chuyên nhiều hơn vỏ'i mức thay đổi nhiệt độ léyn hon. Khi thiết kế mặt dưtmu; B T X M phải cố gắng u iim bót: phận yếu nhất, ảnh hươnư xấu nhất đến chất lượng kh.ai thác của mặt đường, làm phiức tạp kỹ thuật thi công, tâng khối lượng công tác duy IU b ả o dưỡng lên rất nhiều. Hiện nay trong mật dườim B T X M người ta thường bố tri H ì.n h 2-3: s
thấp và dãn dài (trong phạm V, nhất định) khi nhiệt độ cao so vái nhiệt độ lúc đổ bẻ lông Khi đổ bê tông theo từng vệt liên tục thì thường làm khe co có thanh truyên lực, khi đổ bê tông từng tấm theo phương pháp thủ công thì thường dùng khe co kiêu ngànì. Một số nước như Anh, Pháp hiện dùng loại khe giả không có thanh truyên lực. Các khe co và khe dãn trên đây được bố trí theo hướng ngang (hướng thăng góc với tim đườna) của mặt đường nên còn gọi là các khe ngang. Hình 2-4(1. Bố trí thanh ímyển lực HìnU 2-4h.Bổ trí thanh truyền lực với bê tỏng không cót thép với hê íỏng cối thép H ình 2-4(1. Một dạng định vị ihanh truyền ì ực cỏ giá đỡ kiêu máỉig Hình 2-4c. Một dạng định vị Ihanh truyền ì ực 21
Hình 2-4.C, Mặt hằng hố ỉn' khe tnn ền ỉưc m ' Hìnlt 2-4.f. Cách bố írí vù .................................. dinh vi ihanh Imvên ìưc Các hình từ 2-4 a. b, c, d, e, ìf lả một Siô cách bố trí thi công K he dãn (hình 2-5): Chio phíép' tắm b(ê tông chuyển vị tự do trên lóp m óng giảm btVt ứng suất sinh ra trong l.ấiri kJii bể tiông dãn nờ do nhiệt độ cao hơn nhiệt độ lúc đố bê tông. Để đảm bảo cho tấm bẽ; tôn:g (CÓ t h ế (dãn dài và giảm bcVt lực nên ở hai đầu tấm cần phải bố trí tấm đệm đàn hồi (ihưừng báiiịg gồ mềm) trong khe dãn. Tấm đệm này thường thấp hơn mặt bê tông 3cm. trẽn làm ràmh và chèn nhựa matit vào (nếu xé khe trong bê tông mới đông címg thì chỉ cầ.n đ ặ t lihấp hơn mặt đường 0,5 Icm). Chiều dày của tấm đệm thường lấy từ 20 25rnDn. ì\\\ khcrầlìíị cách giữa hai khc dãn lừ 25 -f 40iii. 1 V l » / ó n g bịt đầu DOCTẤM Hinli 2-5- Câu lạio ihèìì hình của khe dãn 1- Ổ n g bịt đ ầ u bàníi nhựa chụp v;ao '/: thanh truyền lực, 2- T h an h truyền lực quét bitu m m ộ t nứa, m ột nử a k h ô n g cần quét. 2.3,4- C i c thanh đ(ĩĩ thanh truvền lực. 5- T h anh íiồ m ề m c h è n đầu tấm. K h e dọc (hình 2-6) Là một dạng của khe CCI \'à có thê bô t’í theo kiểu khe co uiá khi đổ bê tông bằng máy trên một dải rộng 7i'n, hoặc b'ô Irí th(eo dạng khe co kiêu ngàm, khi đô bê tông theo từng vệt bằng chiều rộịiig lám bê tông, haiy dò bê tông theo từng tấm một bằng phu’ơng 22