Đồ án Thiết kế trạm trộn bê tông Asphalt

tăng tính ổn định nhiệt có thể dùng hỗn hợp bitum với cao su, polime. 4.1.Vai trò Bitum có tác dụng liên kết các hạt cốt liệu với nhau, lấp đầy chỗ trống, đồng thời liên kết với hạt khoáng tạo thành lớp mỏng bao bọc các hạt cốt liệu làm cho bêtông Asphalt có tính đàn hồi dẻo, tăng khả năng chịu kéo cho bêtông Asphalt, đồng thời có khả năng chống thấm, ở Việt Nam cũng như các nước khác trên Thế Giới, bitum dùng trong xây dựng đường chủ yếu là bitum chưng cất từ dầu mỏ. Khác với chất kết dính vô cơ khác, bitum là chất kết dính hữu cơ thành phần chủ yếu là Hydrocacbua cao phân tử và một số phi kim loại khác tạo thành hệ thống keo phức tạp. Nó có thể ở dạng rắn, quánh hay lỏng và có các tính chất xây dựng chủ yếu như: [1, 10] Khi đun nóng (đối với loại rắn và quánh) nó trở thành chất lỏng có khả năng trộn lẫn với vật liệu đá tạo thành một hỗn hợp đồng nhất. Qua một thời gian nhất định, nó sẽ dính chặt vào bề mặt của các vật liệu này tạo nên một loại vật liệu đá nhân tạo, có cường độ và độ bền vững trong môi trường nhiệt và nước. Tương đối ổn định với không khí Hòa tan trong nước và trong axít vô cơ không đáng kể, mà chỉ hòa tan nhiều trong các dung môi hữu cơ. Thành phần các nguyên tố hóa học của bitum chưng cất từ dầu mỏ thường dao động trong khoảng như sau: [1] C = 83 – 88%; S = 0,5 – 3,5%; N< 1%; O = 0,5 – 1,5%; H = 9 – 12% Dựa trên cơ sở lý thuyết về tính chất hóa học và tính chất vật lý, người ta chia bitum dầu mỏ thành 5 nhóm chính: Nhóm chất dầu: là những hợp chất thấp phân tử nhất, khối lượng phân tử vào khoảng 300 – 500, không màu, khối lượng riêng nhỏ hơn 1. Nhóm chất nhựa: là những hợp chất cao phân tử, khối lượng phân tử vào khoảng 600 – 800, khối lượng riêng xấp xỉ bằng 1, có màu sẫm. Nhóm Asphalt: là những phần tử rắn, giòn, cao phân tử, khối lượng phân tử từ 1000 – 6000 và cao hơn, khối lượng riêng lớn hơn 1, có màu sẫm hoặc đen. Nhóm Cacben và Cacboit: là những hợp chất cao phân tử có màu đen sẫm, khối lượng riêng lớn hơn 1. Khác với nhóm Asphalt là không hòa tan trong benzen-CCl3 nhưng hòa tan được trong Disunfua cacbon. Cacboit là một chất rắn dạng muội, không hòa tan trong bất cứ dung môi hữu cơ nào. Nhóm axít Asphalt và các Anhydrit của chúng: là những chất nhựa hóa (nhựa axít), là thành phần mang cực tính (gồm những phân tử có chứa gốc cacboxyn – COOH), khối lượng riêng nhỏ hơn 1, có màu nâu sẫm. Chất Parafin: là những chất hydro metan ở dạng rắn. Thành phần hóa học của bitum thay đổi theo thời gian sử dụng kết cấu mặt đường do đó chất lượng bị suy giảm hay giòn hóa. 4.2.Tính chất của bitum quánh dùng trong xây dựng đường ảnh hưởng đến chất lượng bêtông Asphalt. Tính quánh: đặc trưng cho khả năng chống lại sự dịch chuyển của các hạt bitum dưới tác dụng của ngoại lực, là lực nội ma sát sinh ra khi các tầng bitum di động. Tính quánh của bitum thay đổi trong phạm vi rộng ảnh hưởng đến tính chất cơ học của hỗn hợp vật liệu khoáng với chất kết dính, đồng thời quyết định công nghệ chế tạo và thi công loại vật liệu có dùng bitum. Đây là chỉ tiêu quan trọng, thông thường căn cứ vào tính quánh để xác định mác của bitum.. Tính quánh xác định bằng cách đo độ căn sâu kin (khối lượng 100g, đường kính 1mm trong 5 giây ở nhiệt độ 250C, tốc độ kéo dài 50 mm/phút) Tính dẻo: đặc trưng cho khả năng biến dạng của bitum dưới tác dụng của ngoại lực. Tính dẻo cũng như tính quánh phụ thuộc vào nhiệt độ, khi nhiệt độ thay đổi thì tính dẻo tăng, khi nhiệt đội giảm thì tính dẻo cũng giảm, do đó bitum trở nên giòn, gây nứt rạn đường. Tính dẻo của bitum được đánh giá bằng độ kéo dài của mẫu tiêu chuẩn trong điều kiện thí nghiệm 250C, tốc độ kéo dài 50 mm/phút. Độ kéo dài càng lớn thì tính dẻo càng cao. Tính ổn định nhiệt: Khi nhiệt độ thay đổi thì tính dẻo và tính quánh thay đổi, sự thay đổi càng nhỏ thì tính ổn định nhiệt càng cao do đó mặt đường ít bị biến động khi thay đổi nhiệt độ. Để đánh giá độ ổn định nhiệt của bitum, người ta hay dùng hai đại lượng là nhiệt độ hóa mềm và nhiệt độ hóa cứng. Trong đó, nhiệt độ hóa mềm của bitum xác định bằng dụng cụ vòng và bi tiêu chuẩn, còn nhiệt độ hóa cứng của bitum có thể xác định bằng dụng cụ đo kim lún. Nhiệt độ hóa cứng là nhiệt độ ứng với độ kim lún bằng 1 độ. Tính ổn định nhiệt khi đun: Trong công nghệ chế tạo bêtông Asphalt nóng, người ta thường phải đun bitum đến nhiệt độ 1600C trong thời gian khá dài, do đó các thành phần dầu nhẹ có thể bị bốc hơi làm thay đổi tính chất của bitum. Yêu cầu: Sau khi đun khối lượng hao hụt không lớn hơn 1%. Độ kéo dài và độ kim lún không đượclớn hơn 40% so với trị số ban đầu. Nhiệt độ bắt lửa và nhiệt độ bốc cháy bitum: Khi đun bitum đến một nhiệt độ nhất định nào đó thì các loại dầu nhẹ trong bitum bốc hơi hòa lẫn vào trong môi trường xung quanh tạo nên một hỗn hợp dễ cháy. Nếu tiếp tục đun, nồng độ của hỗn hợp đó tăng lên, gặp lửa dễ bốc cháy. Đây là chỉ tiêu quan trọng về an toàn khi gia công nhiệt của bitum. Tính dính bám của bitum với bề mặt vật liệu khoáng: Sự liên kết này đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nên cường độ và tính ổn định với nước, với nhiệt độ của hỗn hợp bitum và vật liệu khoáng. Khi nhòa trộn bitum với vật liệu khoáng, các hạt khoáng được thấm ướt bằng bitum và tạo thành một lớp hấp thụ. Khi đó các phần tử bitum ở trong nước hấp phụ sẽ tương tác với lớp vật liệu bề mặt khoáng, tương tác đó có thể là tương tác lý học, hóa học (liên kết hóa học nhiều hơn rất nhiều so với liên kết lý học). Liên kết bitum với vật liệu khoáng phụ thuộc vào tính chất bitum và vật liệu khoáng. Tóm lại: Bitum là chất kết dính hữu cơ được dùng trong bêtông Asphalt, là thành phần quan trọng không thể thiếu được. Hàm lượng của bitum quyết định tính ổn định của bêtông Asphalt. Nhưng đối với mỗi cấp phối xác định chỉ có một hàm lượng bitum tối ưu, tức là hàm lượng cho ta dung lượng lớn nhất, cường độ lớn nhất, biến dạng, độ rỗng nêu trong phạm vi quy phạm. Để tìm ra hàm lượng bitum tối ưu là bài toán mang tính kinh tế kỹ thuật thông thường 5 – 7% khối lượng cốt liệu. Dựa vào những đặc tính của từng loại bitum, có thể chọn cho phù hợp với yêu cầu của từng loại mặt đường. Nhìn chung trong điều kiện Việt Nam, bitum dùng chế tạo bêtông Asphalt theo phương pháp rải nóng có chỉ tiêu như: độ kim lún, độ dãn dài. độ nhớt Saybolt. Tiêu chuẩn của các giá trị này được cho trong bảng II.5. Bảng II.5. Tên chỉ tiêu Đơn vị Tiêu chuẩn Các trị số quy định Độ lún ở 250C, 100g 5 giây 1/ 10 mm 22TCN-22-90 40 – 60 60 – 90 Điểm bắt lửa 00C 22TCN-22-90 Không nhỏ hơn 2200C Độ dãn dài ở 250C 00C 22TCN-22-90 ³ 40 ³ 50 Độ hóa mềm 00C 22TCN-22-90 ³ 51 ³ 47 Chương III Thiết kế thành phần bê tông asphalt Thiết kế thành phần bê tông Asphalt là việc chọn thành phần hợp lý nhất của các vật liệu: đá dăm, cát, bột khoáng và các chất kết dính hữu cơ. Phương pháp chung là phương pháp tính toán kết hợp thực hiện. 1. Tính toán thành phần: Khi tính toán thành phần ta dùng bảng thành phần cấp phối các cỡ hạt của hỗn hợp bê tông Asphalt rải nóng: Loại bê tông Asphalt Cỡ hạt lớn nhất Lượng lọt qua sàng (%) Lượng Bitum tính theo % cốt liệu 25 20 15 10 5 2,5 1,25 0,63 0,135 0,14 0,071 Hạt nhỏ 10 10 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 Hạt nhỏ 15 15 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95100 95100 95 100 Hạt trung bêtông Asphalt 20 20 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 Hạt trung bêtông Asphalt 25 25 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 95 100 Hỗn hợp vật liệu khoáng được lựa chọn có tổng tỷ lệ thành phần như sau: Đ + C + B = 100% - Xác định lượng đá dăm: tỷ lệ thành phần của đá dăm được xác định theo công thức sau: Đ = .100% Ax: lượng rót tích luỹ tại cỡ hạt x của hỗn hợp hợp lý theo quy phạm. Ad: lượng rót tích luỹ tại cỡ hạt x của đá dăm. - Xác định lượng bột khoáng: Tỷ lệ phần trăm của bột khoáng được xác định theo công thức sau: B = .100% Trong đó: Y0.071: là lượng hạt nhỏ hơn 0.071 của hỗn hợp hợp lý B0.071: là lượng hạt nhỏ hơn 0.071 của bột khoáng. - Xác định lượng cát: C = 100 - B - Đ - tinh lượng qua sàng của hỗn hợp vật liệu khoáng Lx được xác định theo công thức sau : Lx = .Đ + .C + .B Trong đó: Lx _ lượng lọt qua sàng tại sàng X của hỗn hơp Dx, Cx, Bx : lượng lọt qua sang của da, cat D, C, B : là tỉ lệ % của đá, cát bột trong hỗn hợp. - Sau hs ; tinh được lợi ích ta so sánh với gián hạn của bảng trên.Nếu tại tất cả các hãt mà Lx đều nằm trong khoảng cho phépthì cấp phối đã đạt. Nếu tại bất kỳ hạt x nào mà Lx nằm ra ngoài khoảng cho phép thì ta phải hiệu chỉnh thành phần phần trăm của từng loại cốt liệu đến khi Lx thuộc vào các khoảng cho phép. - Xác định lượng bi tum tối ưu Lượng bi tum tối ưu được xác định theo công thức sau : B = Vok : độ rỗng vật liệu khoáng của mẫu thí nghiệm %. Fk : khối lượng riêng của vật liệu khoáng g/cm3 Vk : trị số độ rỗng của bê tông Asphalt theo quy phạm ở 200c. Fb : khối lượng riêng của bi tum ở 200c (g/cm3) 2. Tối ưu hoá tỷ lệ bi tum Sau tính toán lý thuyết như trên ta phải tiến hành thực nghiệm tìm lượng bi tum tối ưu. Tỷ lệ bi tum tối ưu cho bê tông Asphalt là hàm lượng bi tum (% theo khối lượng bê tông Asphalt) làm cho bê tông Asphalt đạt được độ đặc và độ bền cao nhất. Việc quyết định tăng hay giảm thậm chí với lượng bi tum nhỏ trong một mẻ trộn cũng sẽ rất đáng kể khi xây dựng hàng trăm km mặt đường bằng bê tông Asphalt. Về mặt kỹ thuật thì việc tối ưu hoá tỷ lệ bi tum gắn chặt với chất lượng sử dụng mặt đường bê tông Asphalt. Trong kỹ thuật mặt đường bê tông Asphalt trên thế giới có nhiều phương pháp tối ưu hoá hàm lượng bi tum. Về cơ bản có thể xếp chúng thành 4 nhóm. + Phương pháp kinh nghiệm: Hàm lượng bi tum tối ưu hoá được ấn định cùng với cấp phối cốt liệu theo những quy trình kỹ thuật đã được chính xác hoá. Hàm lượng bi tum được xác định dựa theo kinh nghiệm nên không yêu cầu phải làm các thí nghiệm về độ bền cơ học. Quá trình tối ưu hoá tỷ lệ bi tum gồm có 5 bước thực hiện như sau: - Bước thứ nhất: chọn loại bi tum thích hợp. Bi tum có độ kim lún 40/60: cho điều kiện thông thường. Bi tum có độ kim lún 60/80: cho vùng khí hậu ẩm và lạnh hơn. Bi tum có độ kim lún 30/40: cho bến xe buýt và những đường chịu tải trọng nặng - Bước thứ hai: xác định cỡ hạt cốt liệu đá lớn nhất. Tuỳ theo chiều dày lớp dải tỷ lệ D/h thường là (1/2.5)/(1/2) - Bước thứ ba: Xác định hàm lượng hạt thô ( trên 2.4mm) tuỳ theo yêu cầu về độ nhám của mặt đường, chiều dày lớp rải và loại cốt liệu đá. Hàm lượng hạt thô khi dùng cốt liệu đá nghiền có thể chọn từ 0 55% và khi dùng cuội sỏi hay xỉ nghiền quy định khoảng 15 45%. - Bước thứ tư: Xác định loại bê tông Asphalt. - Bước thứ năm: Xác định các trị số tương ứng của tỷ lệ thành phần cốt liệu đá và tỷ lệ bitum cần dùng. + Phương pháp kinh nghiệm kết hợp tính toán. Dựa theo quy trình kỹ thuật hoặc theo kinh nghịêm người ta chọn cấp phối cốt liệu và dùng cách tính toán để xác định tỷ lệ bi tum tối ưu. Khi đó cũng không cần tiến hành các thí nghịêm độ bền cơ học của vật liệu bê tông Asphalt. Chỉ hoàn toàn tính theo công thức, bảng hoặc biểu đồ có sẵn, dựa nhiều vào chỉ tiêu cấp phối cốt liệu. + Tối ưu hoá tỷ lệ bi tum bằng cách tính toán: Cơ sở của phương pháp này dựa vào các lý thuyết. - Lý thuyết tối ưu hoá tỷ lệ bi tum theo độ rỗng cốt liệu. - Lý thuyết tối ưu hoá tỷ lệ bi tum theo bề dày tối ưu của lớp bi tum bọc hạt cốt liệu. - Lý thuyết của Duriez: B = K. Trong đó: B: hàm lượng bi tum (khối lượng %) F: Diện tích bề mặt của tất cả các cốt liệu đá (m2/kg) K: Hệ số điều chỉnh, áp dụng cho bê tông Asphalt mặt đường Hệ số K phụ thuộc vào loại mặt đường bê tông Asphalt và tải trọng xe chạy: bê tông Asphalt hạt rất mịn K=4.25, vữa bi tum K=4.75. Khi dùng bê tông Asphalt hạt to làm lớp móng chọn K=3.5. Cũng có thể dùng công thức Duriez cho trường hợp mặt đường thảm bi tum đá nhỏ. Để tính diện tích F, Duriez nêu ra nhiều công thức, tuỳ thuộc vào mức độ chính xác của tỷ lệ bi tum. Duriez đề ra công thức tính như sau: 100F=0.17G + 0.33g + 2.35 + 12s + 135f Trong đó: G: Tỷ lệ đá có d > 10mm có trong cấp phối (% khối lượng) g: Tỷ lệ đá cỡ 5/10mm S: Tỷ lệ cát cỡ 0.315/5mm s : Tỷ lệ cát cỡ 0.08/0.315mm f : Tỷ lệ bột đá cỡ hạt dưới 0.08mm có trong cốt liệu, % khối lượng Duriez cũng nêu công thức đơn giản hoá xác định diện tích bề mặt cốt liệu đá: Đối với bê tông Asphalt: F = 2.5 + 104f Đối với vữa bi tum: F = 5 + 1.4f Trong đó f là hàm lượng bột đá của bê tông Asphalt, % khối lượng. Hiện nay, theo những tài liệu mới công thức Duriez đã được cải tiến. Công thức có dạng: B = K.. Trong đó là hệ số hiệu chỉnh, khi khối lượng riêng của vật liệu khoáng khác giá trị 2.65g/cm2, = 2.65/ + Phương pháp kinh nghiệm kết hợp với thực nghiệm. Phần đầu tính cấp phối sơ bộ tương tự phương pháp trên: Cấp phối cốt liệu được chọn theo quy định của các quy trình kỹ thuật tương ứng. Riêng hàm lượng bi tum tối ưu dùng cho một hỗn hợp cốt liệu đá này được xác định bằng kết quả của thí nghiệm độ bền cơ học. Từ cốt liệu đá có cấp phối đã chọn, người ta sản xuất các hỗn hợp bê tông Asphalt với ba, bốn hoặc năm tỷ lệ bi tum khác nhau. Dùng các hỗn hợp bê tông Asphalt đó đúc các mẫu thí nghiệm, thử các mẫu này và dựa vào kết quả thí nghiệm, xác định được tỷ lệ bi tum tối ưu. Ngày nay phương pháp này được sử dụng rộng rãi nhất. Ngày nay thí nghiệm độ bền cơ học phục vụ cho khâu thiết kế cấu tạo và tuyển chọn vật liệu cũng như cho khâu kiểm tra nghiệm thu chất lượng công trình đóng một vai trò quan trọng trong kỹ thuật mặt đường bê tông Asphalt, hầu như tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của hỗn hợp vật liệu đều được phản ánh trong thí nghiệm này. Sau đây là một vài phương pháp kiểm tra. Thí nghiệm nén mẫu lập phương Thí nghiệm ép chẻ Phương pháp thí nghiệm theo Hveem Phương pháp thí nghiệm Hubbard - Field Phương pháp nén mẫu hình trụ Phương pháp Marshall. Em xin trình bày 2 phương pháp: phương pháp nén mẫu hình trụ trước được sử dụng nhiều, và phương pháp Marshall hiện nay được sử dụng nhiều. 2.1. Phương pháp nén mẫu hình trụ. Sau khi đã chọn thành phần bê tông Asphalt như trên phải tiến hành chế tạo mâũ thử. Mộu thử hình trụ kích thước phụ thuộc vào đường kính cỡ hạt lớn nhất và có d=h (cm). Tra theo bảng sau: Loại bêtông d Bêtông cát 50,5 Bêtông hạy nhỏ và trung bình 71,4 Bêtông hat trung bình và lớn 101,5 (Tài liệu thí nghiệm VLXD, Chủ biên : Nguyễn Thúc Tuyên) Ta kiểm tra 4 tính chất của bê tông Asphalt đổ nóng: khối lượng thể tích, độ bão hoà nước, xác định giới hạn bền khi nén và kéo của bê tông Asphalt, độ nở thể tích của bê tông Asphalt. Với 4 tính chất trên ta chế tạo 4 tổ mẫu, mỗi tổ 3 mẫu. 1. Xác định khối lượng thể tích của bê tông Asphalt * Dụng cụ thí nghiệm - Nhiệt kế - Cân kỹ thuật - Bình thuỷ tinh * Tiến hành thử Sau khi chế tạo mẫu để mẫu trong phòng ở t0 18 - 200C trong 4 giờ rồi cân trong không khí được qo. Ngâm mẫu vào nước ở t0 20+- 20C trong 30 phút rồi lấy mẫu ra lau khô, cân trong không khí được q1 và cân mẫu trong nước được q2. Khối lượng đơn vị của mẫu: n Khối lượng riêng của nước(1g/cm3) Thử ba mẫu, lấy kết quả trung bình sai số của 3 lần không được vượt quá 0.02g/cm2. 2.2. Xác định độ bão hoà nước của bê tông Asphalt. * Dụng cụ và thiết bị thử - Dụng cụ chân không - Cân thuỷ tinh - Nhiệt kế có vạch chia - Cốc để giữ nhiệt, dung tích - Đồng hồ giây * Tiến hành thử Để xác định độ bão hoà nước của bê tông Asphalt. Ta sử dụng các mẫu bê tông Asphalt đã dùng để xác định khối lượng thể tích. Sau khi đã xác định khối lượng thể tích, ngâm các mẫu đó vào bình nước có nhiệt độ 2020C Mức nước ngập trên mẫu không được thấp hơn 3cm so với mặt mẫu. Đưa cả bình có mẫu và nước vào trong vùng chụp thuỷ tinh có khí cụ chân không. Rút không khí ra khỏi bình đến khi áp lực nước còn 10-15mm của thuỷ ngân.Giữ mẫu ở trạng thái trên trong 1.5 giờ, sau đó cho áp lực đạt đến bình thường và giữ mẫu ở giai đoạn này 1h (nhiệt độ của nước vẫn là 20 - 20C.)Lờy mẫu ra, lau khô bằng vải sạch, cân với độ chính xác là 0.01g trong không khí và nước. *Tính toán kết quả: Độ bão hoà nước của bê tông Asphalt kí hiệu W W = .100 Trong đó: q0 - khối lượng khô của mẫu trong không khí q1 - khối lượng mẫu sau khi đã ngâm 30 phút trong nước và cân trong không khí. Q2 - khối lượng của mẫu cân trong nước Q3 - khối lượng mẫu bão hoà nước, cân trong không khí 2.3. Xác định giới hạn bền khi nén và kéo của bê tông Asphalt. Giới hạn bền khi kéo và khi nén là hai chỉ tiêu quan trọng nhất bảo đảm cho bê tông Asphalt làm việc tốt khi chịu tải và chịu các ứng lực khác do tác dụng của nhiệt độ và thời tiết. Giới hạn bền khí nén và kéo thường phụ thuộc vào nhiệt độ của bê tông Asphalt. Khi xác định chúng, phải xác định ở ba nhiệt độ tiêu chuẩn: 00C, 200C và 500C. * Dụng cụ và thiết bị thử: - Máy nén có sức nén tối thiểu là 5 tấn - Nhiệt kế thuỷ tinh thuỷ ngân có vạch chia độ 10C. - Bình giữ nhiệt có dung tích 3- 5 và 7 - 8 lít - Đồng hồ giây. * Tiến hành thử a. Thử giới hạn bền khi nén. Ngâm các mẫu thử trong nước có t0 5010C hoặc 2010C hoặc 0 10C trong 1 giờ. Giới hạn bền khi nén ở trạng thái bão hoà nước được thử ngay ở các mẫu vừa thử độ bão hoà nước xong. Các mẫu đã bão hoà nước sau khi cân trong nước và không khí được ngâm vào nước từ 10 - 15 phút (nhiệt độ của nước 2020C) Nén các mẫu bằng máy nén với tốc độ biến dạng 3.50.5mm/phút Độ chính xác của máy phải đạt là 0.5kg/cm2 với những mẫu có giới hạn bền khi nén nhỏ hơn 15kg/cm2, còn với những mẫu có giới hạn bền khi nén lớn hơn 15kg/cm2 Giới hạn bền khi nén của mẫu được tính theo công thức sau: Rn= P: tải trọng phá hoại mẫu F: diện tích chịu nén của mẫu. Sau khi nén các mẫu ta có R0, R20, R50 và RB. Trong đó độ bền nén của mẫu bê tông Asphalt ở t0 00C, 200C, 500C và ở trạng thái bão hoà nước. b. Thử giới hạn bền khi kéo. Để thử độ bền khi kéo ta dùng các mẫu thử được chế tạo hoàn toàn giống các mẫu thử giới hạn bền khi nén. Khi thử, ta không ép thẳng các mẫu như khi thử độ bền khi nén, mà đặt nằm các mẫu trên máy nén. Giới hạn bền khi kéo được xác định theo công thức sau: Rk = Trong đó:-Hê số điều chỉnh tuỳ theo loại bêtông Asphalt. p- Tải trọng phá hoại (kg) d, h- Đường kính và chiều cao của mẫu c. Độ ổn định với nước của bê tông Asphalt được xác định thông qua kết quả ở trên. Hệ số ổn định với nước của bê tông Asphalt ký hiệu KB và tính như sau KB= Trong đó: RB - giới hạn bền khi nén của mẫu bão hoà nước ở t0= 200C R20 - giới hạn bền khi nén của mẫu bê tông Asphalt ở 200C kg/cm2 Hệ số KB càng lớn chất lượng bê tông Asphalt càng tốt. 2.4. Xác định độ nở thể tích của bê tông Asphalt. * Dụng cụ thử - Cân kỹ thuật - Thùng ngâm mẫu * Chế tạo mẫu thử Chế tạo các mẫu thử như chế tạo các mẫu thử độ bão hoà nước và khối lượng thể tích của bê tông Asphalt, hoặc dùng ngay các mẫu thử đã thử 2 chỉ tiêu trên. * Tiến hành thử Ngâm mẫu thử 30 phút trong nước lau sạch rồi cân trong không khí ta được q1, cân trong nước được q2. Lờy mẫu thử đã bẫo hoà nước, cân trong không khí và cân trong nước có q3 và q4. Độ nở thể tích của mẫu, ký hiệu N, được tính theo công thức: N = 2. Kiểm tra trên các mẫu thí nghiệm bằng phương pháp Marshall Hiện nay, có nhiều phương pháp kiểm tra nhưng phương pháp Marshall là phổ biến nhất. Phương pháp Marshall xác định tính ổn định, tính dẻo quy ước và chỉ tiêu độ cứng quy ước. 2.1. Dụng cụ và thiết bị thử. Máy thí nghiệm theo biểu Marshall hoặc máy thí nghiệm cơ học có mức nén nhỏ nhất là 5 tấn và có bộ gá theo kiểu Macran 1 2 3 4 Máy thử Marshall 1_Đồng hồ đo lục 2_Đồng hồ đo trị số dẻo 4_Thớt ép 3_ống thép - Nhiệt kế thuỷ ngân có vạch chia độ là 10C. - Bình hay chậu giữ nhiệt cho mẫu có dung tích 8- 10 lít - Khuôn để đầm nện mẫu 2.2. Tiến hành thử. Trước khi đổ hỗn hợp vào khuôn phải nung nóng toàn bộ khuôn lên đến 90 - 1000C và đặt chúng lên các tấm thép. Dưới đáy của các khuôn đặt các giấy lọc có đường kính 10cm. Đổ hỗn hợp bê tông Asphalt vào khuôn. Dùng dao nóng chọc cho bê tông chặt lại. Đổ tiếp bê tông chịu nóng vào khuôn cho đầy. Đầm hỗn hợp bằng 75 lần rơi của búa nặng 4.55kg ở độ cao 45 cm(tốc độ rơi là 1 lần trong 1 giây). Lật ngược khuôn lên và cho búa rơi 50 lần nữa. Lờy các mẫu ra khỏi khuôn bằng đột thép. Trước khi thử nghiệm các mẫu thử vào bể nước có nhiệt độ 50 10C trong 1 giờ. Đặt mẫu vào bộ phận phá mẫu 2 như hình.Nâng thớt máy dưới 1 cùng với phần dưới của bộ phận phá mẫu để ống trụ kim loại tiếp xúc với đầu trên, đặt đầu nhọn của đồng hồ số 3 lên đầu chìa khoá ở trên và đưa kim về trị số 0, sau đó hạ thớt máy xuống 5 - 10mm và đặt mẫu đã lấy ra khỏi nước vào bộ phận ép thay thế ống trụ bằng kim loại. Tốc độ di chuyển của thớt dưới của máy nén là 501mm trong 1 phút. Thờigian kể từ khi lấy mẫu ra khỏi bể nước đến khi mẫu bị phá hoại thường không được lớn hơn 60s. Trị số ổn định chính là trị số lớn nhất đọc được ở đồng hồ đo lực Trị số dẻo quy ước được lấy bằng độ biến dạng đọc được trên đồng hồ số 3 ở thời điểm mẫu bị phá hoại. Độ dẻo quy ước tính bằng 0.1mm. Trị số cứng quy ước A tính theo công thức sau: A = P: độ ổn định (kg L: độ dẻo quy ước(0.1mm) Độ ổn định, độ dẻo quy ước, độ cứng quy ước được tính bằng kết quả trung bình của 3 mẫu thử. Thiết kế cấp phối I, Hỗn hợp bê tông asphalt có nhiều cấp phối theo cỡ hạt lớn nhất của đá dăm - Bê tông hạt lớn Dmax=40mm - Bê tông hạt trung Dmax=25mm - Bê tông hạt nhỏ Dmax=15mm Nhưng do thời gian có hạn nên trong đề tài này chúng tôi chỉ đưa ra một loại cấp phối Bê tông Asphalt hạt nhỏ.Các dạng cấp phối khác đều tính tưởng tự Tính cấp phối theo sách vật liệu xây dựng(phùng văn lự-pham duy hưu) Thành phần hạt Vật liệu khoáng Lượng vật liệu khoáng %,tích luỹ trên sàng(lưởng sót riêng) 15 10 5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.14 0.071 Đá dăm Cát Bột đá - - - 64.3 - - 24.6 9.8 - 11.1 31.8 - 24.1 - 16.9 - 17.4 - 0.8 20.0 Hỗn hợp quy phạm 95-100 65-75 43-57 31-44 22-33 16-24 12-18 8-13 6-11 Tính lượng đá dăm Xét mắt sàng có đường kính 10mm,theo quy phạm lượng hạt có đường kính lớn hởn 10mm phải có hàm lượng 25-35%(do lượng hạt lọt qua sàng 10mm nằm trong phạm vi 65-75%) -Lượng hạt lớn hơn 10mm là64,3% Vậy D = = 38,9-54,43% Tính lượng bột khoáng Theo quy phạm yêu cầu lượng hạt có đường kính nhỏ hơn 0,071 phải nằm trong quy phạm 6-11% B = = 7.57-13,89% * Hiệu chỉnh thành phần cấp phối Từ hai khoảng Đ = 38,9 - 54,43% B = 7,57 - 13,89% Chọn B = = 10,73% D = = 46,7% Vậy lượng cát là C= 100 - B - D = 100 - 46,7 - 10,73 = 42,57% Các số liệu tính toán Đá max = 15mm chiếm 46,7% Đá max = 10mm chiếm 46,7*(100 - 64,3) = 16,67% Đá max = 5mm chiếm 46,78*(100 - 64,3 - 16,67) = 5,18% Cát max = 10mm chiếm 42,57% Cát max = 5mm chiếm 42,57*(100-9,8) =38,4% Cát max = 2,5mm chiếm 42,57*(100-9,8-31,8) = 24,86% Cát max = 1,25mm chiếm 42,57*(100-9,8-31,8-24,1) = 14,6% Cát max = 0,63mm chiếm 42,57*(100-9,8-31,8-24,1-16,9) = 7,41% Bột khoáng max = 0,315mm chiếm 10,73% Bột khoáng max = 0,14mm chiếm 10,73*(100-0,8) = 10,64% Bột khoáng max = 0,071mm chiếm 10,73*(100-0,8-20,0) = 8,5% Ta có bảng kết quả Vật liệu khoáng Lượng vật liệu khoáng %,lọt sàng kích thước 15 10 5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.14 0.071 Đá dăm Cát Bột đá 46,7 42,57 10,73 16,67 42,57 10,73 5,184 38,4 10,73 24.86 10,73 14,6 10,73 7,41 10,73 10,73 10,64 .0 Tổng 100 69,97 54,314 35,59 25,33 18,14 10,73 10,64 8,5 Hỗn hợp quy phạm 95-100 65-75 43-57 31-44 22-33 16-24 12-18 8-13 6-11 Như vậy ta thấy cỡ hạt bé hơn 0,315 không nằm trong quy phạm (bé hơn) như vậy ta phải tăng lượng bột khoáng Ta chọn Y0,071 = 10% B = *100% = 12,6% C = 100 - 46,7 - 12,6 = 40,7% Kiểm tra lại thành phần Vật liệu khoáng Lượng vật liệu khoáng %,lọt sàng kích thước 15 10 5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.14 0.071 Đá dăm Cát Bột đá 46,7 42,7 12,6 16,67 42,7 12,6 5,184 38,4 12,6 24.86 12,6 14,6 12,6 7,41 12,6 12,6 12,5 10 Tổng 100 69,9 54,5 36,37 26,56 19,68 12,6 12,5 10 Hỗn hợp quy phạm 95-100 65-75 43-57 31-44 22-33 16-24 12-18 8-13 6-11 Vậy thành phần hạt đã thoả mãn quy phạm Ta có cấp phối với tỷ lệthiết kế Đá max 15 = 24,8% Đá max 10 = 21,9% Cát = 40,7% Bột khoáng = 12,6% Bitum = 6,05 Theo TCVN lượng Bitum tính theo phần trăm cốt liệu là 5,5 - 6,5% nên ta chọn lượng bitum là 6,0% Sơ đồ dây chuyền công nghệ toàn trạm Công trường Bãi Đá (1510) Bãi Đá (105) Bãi Cát Máy xúc Phễu nặp liệu Phễu nặp liệu Phễu nặp liệu Định lượng Định lượng Định lượng Băng tải cao su Vòi đốt Sấy thùng quay Xiclo lọc bụi Thùng chứa dầu FO ống khói Giàn phun nước Bể chứa nước + bụi Gàu nâng Bụi lớn Hơi nóng+ bụi Sàng rung phân loại Đá (15x10) Đá (10x5) Cát Đá > (15x10) Định lượng Định lượng Định lượng Loại Thùng trộn khô Nâng nhiệt Thùng trộn ướt nóng Xe ô tô Định lượn