Bê tông nhựa – phân loại và thiết kế hỗn hợp
(TCVN 13567)
1. Định nghĩa
1.1 Hỗn hợp nhựa nóng (Hot Mix Asphalt – HMA)
Gồm hai thành phần cơ bản: cốt liệu (lớn, nhỏ, có hoặc không có bột khoáng) có thành phần cấp phối (liên tục, gián đoạn, hở hoặc bán hở), chất kết dính nhựa đường và phụ gia (nếu có) theo tỷ lệ xác định, được trộn nóng ở nhiệt độ thích hợp tại trạm trộn và được rải nóng trong quá trình thi công tại hiện trường.
1.2 Hỗn hợp nhựa chặt nóng (Dense – Graded Hot Mix Asphalt)
Là một loại hỗn hợp nhựa nóng (HMA); có cấp phối liên tục (chặt) hoặc gián đoạn (ví dụ hỗn hợp đá vữa nhựa – SMA), có độ rỗng dư sau đầm nén từ 3 % đến 6 %.
1.3 Bê tông nhựa chặt (Dense – Graded Asphalt Concrete)
Là một loại hỗn hợp nhựa chặt nóng; có cấp phối chặt (liên tục), cỡ hạt lớn nhất danh định không quá 25 mm, trong thành phần hỗn hợp có bột khoáng, sử dụng chất kết dính là nhựa đường thông thường có hoặc không có phụ gia. Bê tông nhựa chặt (BTNC) thường dùng cho các lớp của tầng mặt hoặc lớp móng trên của tầng móng trong kết cấu áo đường.
1.4 Hỗn hợp nhựa bán rỗng (Semi-open-Graded Hot Mix Asphalt)
Là một loại hỗn hợp nhựa nóng; có cấp phối bán hở (Semi-open-grade), có độ rỗng dư sau đầm nén từ 7 % đến 12 %, trong thành phần có thể có hoặc không có bột khoáng; hỗn hợp nhựa bán rỗng (HHBR) dùng cho lớp móng.
2. Phân loại bê tông nhựa
2.1 Theo chất kết dính
– Bê tông nhựa chặt (BTNC) dùng nhựa đường thông thường (Asphalt)
– Bê tông nhựa chặt polyme (BTNCP) dùng nhựa đường polyme (Polymer Modified Asphalt)
2.2 Theo cỡ hạt lớn nhất danh định
a) BTNC được phân thành 6 loại:
– BTNC 4,75 (có thể gọi là bê tông nhựa cát): cỡ hạt lớn nhất danh định 4,75 mm và cỡ hạt lớn nhất 9,5 mm
– BTNC 9,5: cỡ hạt lớn nhất danh định 9,5 mm và cỡ hạt lớn nhất 12,5 mm
– BTNC 12,5: cỡ hạt lớn nhất danh định 12,5 mm và cỡ hạt lớn nhất 16 mm
– BTNC 16: cỡ hạt lớn nhất danh định 16 mm và cỡ hạt lớn nhất 19 mm
– BTNC 19: cỡ hạt lớn nhất danh định là 19 mm và cỡ hạt lớn nhất 25 mm
– BTNC 25: cỡ hạt lớn nhất danh định là 25 mm và cỡ hạt lớn nhất 31,5 mm.
b) BTNCP được phân thành 5 loại:
– BTNCP 9,5: cỡ hạt lớn nhất danh định 9,5 mm và cỡ hạt lớn nhất 12,5 mm
– BTNCP 12,5: cỡ hạt lớn nhất danh định 12,5 mm và cỡ hạt lớn nhất 16 mm
– BTNCP 16: cỡ hạt lớn nhất danh định 16 mm và cỡ hạt lớn nhất 19 mm
– BTNCP 19: cỡ hạt lớn nhất danh định 19 mm và cỡ hạt lớn nhất 25 mm
– BTNCP 25: cỡ hạt lớn nhất danh định 25 mm và cỡ hạt lớn nhất 31,5 mm.
c) HHBR được phân thành 3 loại:
– HHBR 19: cỡ hạt lớn nhất danh định 19 mm và cỡ hạt lớn nhất 25 mm
– HHBR 25: cỡ hạt lớn nhất danh định 25 mm và cỡ hạt lớn nhất 31,5 mm
– HHBR 37,5: cỡ hạt lớn nhất danh định 37,5 mm và cỡ hạt lớn nhất 50 mm.
2.3 Theo loại cấp phối thô và cấp phối mịn
|
TT |
Loại BTNC
hoặc BTNCP |
Cỡ sàng (vuông) khống chế, mm | Lượng lọt qua cỡ sàng khống chế, % | |
| Cấp phối thô |
Cấp phối mịn |
|||
|
1 |
BTNC 9,5
hoặc BTNCP 9,5 |
2,36 | < 45 % | ≥ 45 % |
|
2 |
BTNC 12,5
hoặc BTNCP |
2,36 | < 40 % | ≥ 40 % |
| 3 | BTNC 16
hoặc BTNCP 16 |
2,36 | < 38 % |
≥ 38 % |
| 4 | BTNC 19
hoặc BTNCP 19 |
4,75 | < 45 % |
≥ 45 % |
|
5 |
BTNC 25
hoặc BTNCP 25 |
4,75 | < 40 % |
≥ 40 % |
2.4 Phân loại theo độ rỗng dư
– Loại chặt: độ rỗng dư sau đầm nén từ 3 % đến 6 %
– Loại bán rỗng: độ rỗng dư sau đầm nén từ 7 % đến 12 %.
3. Thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa chặt
3.1 Mục đích
Tìm tỷ lệ phối hợp các loại vật liệu khoáng (cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ, bột khoáng) thoả mãn thành phần cấp phối hỗn hợp BTNC quy định [1], [2] và tìm ra hàm lượng nhựa đường tối ưu thỏa mãn các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu tại [1], [2].
3.2 Phương pháp thiết kế
+ Phương pháp Marshall (TCVN 8820)
+ Phương pháp Superpave (Superior Performing Asphalt Pavement)
+ Phương pháp Hveem
3.3 Trình tự thiết kế (TCVN 8820)
Được tiến hành theo 3 bước:
a) Bước 1. Thiết kế sơ bộ (Cold mix design)
Xác định sự phù hợp về chất lượng và thành phần hạt của các loại cốt liệu sẵn có tại nơi thi công, khả năng sử dụng những cốt liệu này để sản xuất ra hỗn hợp BTNC thỏa mãn các chỉ tiêu quy định [1]. Sử dụng vật liệu tại khu vực tập kết vật liệu của trạm trộn để thiết kế. Kết quả thiết kế sơ bộ là cơ sở định hướng cho thiết kế hoàn chỉnh.
b) Bước 2. Thiết kế hoàn chỉnh (Hot mix design)
Xác định thành phần cấp phối của hỗn hợp cốt liệu và hàm lượng nhựa tối ưu khi cốt liệu đã được sấy nóng. Tiến hành chạy thử trạm trộn trên cơ sở số liệu của thiết kế sơ bộ (Bước 1). Lấy mẫu cốt liệu tại các phễu dự trữ cốt liệu nóng để thiết kế. Kết quả thiết kế hoàn chỉnh là cơ sở để quyết định sản xuất thử hỗn hợp BTNC và rải thử lớp BTNC.
c) Bước 3. Xác lập công thức chế tạo hỗn hợp BTNC (Job mix formular)
– Trên cơ sở thiết kế hoàn chỉnh (Bước 2), tiến hành công tác rải thử. Trên cơ sở kết quả sau khi rải thử lớp BTNC, tiến hành các điều chỉnh (nếu thấy cần thiết) để đưa ra công thức chế tạo hỗn hợp phục vụ thi công đại trà lớp BTNC.
– Công thức chế tạo hỗn hợp BTNC là cơ sở cho toàn bộ công tác tiếp theo: Sản xuất hỗn hợp tại trạm trộn, thi công, kiểm tra giám sát chất lượng và nghiệm thu. Công thức chế tạo hỗn hợp BTNC được Tư vấn giám sát chấp thuận, Chủ đầu tư phê duyệt, phải chỉ ra tối thiểu các nội dung sau:
+ Nguồn gốc các loại vật liệu sử dụng: Nhựa đường, cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ, bột khoáng, phụ gia (nếu có);
+ Kết quả thử nghiệm kiểm tra các loại vật liệu sử dụng: Nhựa đường, cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ, bột khoáng (bao gồm cả bột khoáng thu hồi nếu có sử dụng), phụ gia (nếu có);
+ Tỷ lệ phối hợp giữa các loại cốt liệu: cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ, bột khoáng (bao gồm cả bột khoáng thu hồi nếu có sử dụng) tại phễu nguội, phễu nóng;
+ Thành phần cấp phối của hỗn hợp cốt liệu (tính toán theo tỷ lệ phối hợp tại các phễu nóng);
+ Kết quả thí nghiệm Marshall, hàm lượng nhựa đường tối ưu (tính theo phần trăm khối lượng của hỗn hợp bê tông nhựa), hàm lượng phụ gia sử dụng (nếu có);
+ Tỷ trọng lớn nhất của hỗn hợp BTNC (là cơ sở để xác định độ rỗng dư);
+ Khối lượng thể tích của mẫu hỗn hợp BTNC đã đầm nén ứng với hàm lượng nhựa đường tối ưu sử dụng (là cơ sở để xác định độ chặt lu lèn K);
+ Phương án thi công ngoài hiện trường như: chiều dày lớp BTNC chưa lu lèn, loại lu, sơ đồ lu, số lượt lu trên một điểm,…
Tài liệu tham khảo:
SIC được cấp phép sử dụng tiêu chuẩn có bản quyền © VSQI (2023)
[1]. TCVN 13567-1 : 2022, Lớp mặt đường bằng hỗn hợp nhựa nóng – Thi công và Nghiệm thu – Phần 1: Bê tông nhựa chặt sử dụng nhựa đường thông thường;
[2]. TCVN 13567-2 : 2022, Lớp mặt đường bằng hỗn hợp nhựa nóng – Thi công và Nghiệm thu – Phần 2: Bê tông nhựa chặt sử dụng nhựa đường polyme;
[3]. TCVN 13567-3 : 2022, Lớp mặt đường bằng hỗn hợp nhựa nóng – Thi công và Nghiệm thu – Phần 3: Hỗn hợp nhựa bán rỗng;
…