Giáo trình Vật liệu xây dựng - NXB Giao Thông Vận Tải_09 docx

237
3.1. Cường ñộ
Tính chất cơ học của bê tông asphalt phụ thuộc vào khả năng chịu lực và
ñộ ổn ñịnh
của bê tông asphalt ở các ñiều kiện nhiệt ñộ khác nhau.
3.1.1. Cường ñộ chịu nén (22TCN 62-84)
Cường ñộ chịu nén của bê tông asphalt ñược xác ñịnh tại nhiệt ñộ 50
o
C,
20
o
C, 0
o
C. Cường ñộ ở 50
o
C là cường ñộ tiêu chuẩn. Cường ñộ ở 50
0
C biểu thị
tính ổn ñịnh ñộng của vật liệu làm bê tông, còn ở 0
o
C - tính chống nứt của bê
tông asphalt.
Cường ñộ chịu nén là cường ñộ giới hạn khi nén mẫu chuẩn trong ñiều
kiện nhiệt ñộ và ñặt tải theo quy ñịnh.
Kích thước mẫu chuẩn có ñường kính bằng chiều cao
d = h =101mm
hoặc 71,4 hoặc 50,5 mm tuỳ theo ñộ lớn của vật liệu khoáng.
Hỗn hợp vật liệu cho mẫu bê tông nóng: từ 140 -160
0
C, ấm từ 90 -

130
0
C. nguội từ 80 - 100
0
C. Mẫu nóng và ấm có hàm lượng ñá dăm lớn hơn
35% ñược làm ñặc bằng tải trọng rung 0,3 MPa và ñầm nén với tải trọng
20MPa. ðối với hỗn hợp có hàm lượng ñá nhỏ hơn 35% và bê tông nguội ñầm
nén với tải trọng 40MPa. Chế tạo mẫu thử bằng các máy nén thuỷ lực với tải
trọng như trên.
Ở nhiệt ñộ 20
o
C cường ñộ giới hạn khi nén của bê tông asphalt tối thiểu
phải ñạt từ 2-2,5MPa. Ở nhiệt ñộ 50
o
C cường ñộ chịu nén tối thiểu từ 0,8-
1MPa; khi nhiệt ñộ 0
o
C cường ñộ chịu nén không lớn hơn 11-12MPa.
Cường ñộ chịu nén ñược xác ñịnh trên máy nén thuỷ lực có công suất tới
10 tấn, tốc ñộ chuyển dịch của pít tông 3
±0,5mm/phút.
Cường ñộ chịu nén ñược tính theo công thức:
Rn=P/F, MPa,
trong ñó: P- tải trọng phá hoại, N
F- diện tích mặt cắt ngang của mẫu thử, mm
2

3.1.2. Cường ñộ chịu kéo, Rk
ðặc tính quan trọng của bê tông asphalt làm ñường là cường ñộ chịu kéo.
Cường ñộ chịu kéo cao cho phép bê tông asphalt có ñộ chống nứt cao khi khai

thác. Cường ñộ chịu kéo của bê tông asphalt ñược xác ñịnh bằng thí nghiệm
kéo trực tiếp, kéo uốn mẫu thử bê tông asphalt có kích thước 40x40x460mm
.
Cường ñộ chịu kéo gián tiếp ñược thử bằng phương pháp ép ngang mẫu
thử hình trụ ñã nếu ở trên.
Cường ñộ chịu kéo xác ñịnh theo các công thức sau
:
R
k
= ∝F/dh
trong ñó : F - tải trọng phá hoại mẫu,
N;

238
∝ - hệ số (ñối với bê tông asphalt ∝ = 1).
Cường ñộ bê tông asphalt phụ thuộc vào tỷ lệ thành phần vật liệu chế tạo,
ñặc biệt là sự thay ñổi lượng bi tum, lượng bột khoáng làm thay ñổi ñáng kể
cường ñộ. Ngoài ra, cường ñộ còn phụ thuộc vào công nghệ làm ñặc bê tông,
nhiệt ñộ và tốc ñộ biến dạng.
Khi lượng bi tum nhỏ hơn và lớn hơn lượng bi tum hợp lý ñều làm giảm
khả năng liên kết của bi tum với vật liệu khoáng và tạo nên cấu trúc không hợp
lý, vì vậy làm giảm cường ñộ. Cường ñộ bê tông asphalt phát triển tỷ lệ thuận
với ñộ quánh của
bitum.

3.2. ðộ ổn ñịnh (ñộ bền), ñộ dẻo và cường ñộ cứng quy ước của bê
tông asphalt theo phương pháp Marshall.
Các thí nghiệm trên do ông Bruce Marshall là kỹ sư người Mỹ ñề xuất
vào năm 1948 và năm 1973 ñược sửa ñổi thành BS 594, ñến năm 1985 ñược
quy ñịnh BS 598. Hiện nay tiêu chuẩn Việt Nam sử dụng phương pháp

Marshall ñể xác ñịnh ñặc tính cơ học của bê tông asphalt

Hình 10.1: Thiết bị Marshall
a- Khuôn; b- Kích thước khuôn mẫu c - Máy chế tạo mẫu; d - Thiết bị Marshall.

Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm gồm có:

239
- 1 máy chuyên dụng theo Marshall hay máy nén 5T truyền ñộng cơ học.
- Dụng cụ phá hoại kiểu Marshall có ñồng hồ ño biến dạng chia vạch ñến
0,0025 mm.
- 1 chậu dung tích 8-10 lít, cao 150 mm. Dùng ñể gia nhiệt cho mẫu thử.
- 1 nhiệt kế 100
0
C có ñộ chính xác ñến 0,1
0
C.
Mẫu thử: chuẩn bị 3 mẫu thử có D=102 mm, h=64 mm ñã ñược làm ñặc.
Trước ñó ở các mẫu thử ñã ñược xác ñịnh ñộ ñặc, ñộ rỗng phần cốt liệu và ñộ
rỗng dư.
ðặt mẫu Marshall ñã chuẩn bị vào chậu nước có nhiệt ñộ 60
0
C±1
0
C ñối
với bê tông asphaltvà 37,8±1
0
C ñối với bê tông asphalt dùng chất kết dính khác
sao cho mẫu ngập hoàn toàn trong nước và cách mặt nước cũng như thành và
ñáy chậu ít nhất là 30 mm, giữa mẫu như vậy trong 60

±5 phút. Gia nhiệt ñến
nhiệt ñộ như trên cho dụng cụ phá hoại của máy nén.
Lắp ñồng hồ
ño ñộ dẻo, ñặt mẫu vào ống thép có D=100 mm sao cho
mẫu tiếp xúc ñều cát hai mặt ống thép. ðiều chỉnh kim dùng ño biến dạng về 0.
ðồng hồ ño biến dạng cần ño ñược chiều dài 5-10 mm.
Mở máy nén và cho phá hoại mẫu thử ghi ñộ lớn của lực và ñộ biến dạng
của mẫu khi mẫu bị phá hoại. Với tốc ñộ biến dạng là 50,8mm/phút.
Thời gian thí nghiệm không ñược vượt quá 60 giây vì nếu vượt quá thời
gian ñó nhiệt ñộ của mẫu thử ñã biến ñổi làm sai lệch trị số về ñộ bền.
ðộ bền theo Marshall là ñộ lớn của lực khi phá hoại mẫu có kích thước
tiêu chuẩn, daN. Nếu mẫu có chiều cao khác thì ñộ bền ñược ñiều chỉnh theo
bảng.
ðộ dẻo Marshall tính theo ñơn vị 0,1 mm là ñộ biến dạng của mẫu bị phá
hoại, ñọc trực tiếp trên ñồng hồ ño biến dạng ở thời ñiểm mẫu bị phá hoại.
ðộ cứng quy ước (trị tỷ số Marshall) ñược tính theo công thức:

L
P
A
10
=

Trong ñó: P- ñộ bền Marshall (tải trọng phá hoại), (daN)
L- ñộ dẻo 0,1 mm.
ðộ bền và ñộ dẻo Marshall phải xác ñịnh theo kết quả trung bình của 3
lần thí nghiệm ñối với các mẫu cùng loại (từ 5,3-8 kN). ðộ sai lệch giữa các lần
thí nghiệm không vượt quá 10%.
ðộ dẻo Marshall nhỏ nhất từ 2-4 mm.
3.3. Thí nghiệm cơ học của bê tông asphalt làm ñường

Ngoài các thí nghiệm trên ñể xem xét ñến sự làm việc phức tạp, nhiều
chiều của bê tông asphalt trong kết cấu mặt ñường như: nhiệt ñộ , thời gian nạp

240
tải, tải trọng, ñiều kiện làm việc cần có những thí nghiệm có xét ñến yếu tố thực
tế khai thác. Có 4 loại thí nghiệm ñang ñược các nước trên thế giới sử dụng.
a. Thí nghiệm 3 trục tải trọng lặp ñể xác ñịnh biến dạng thường xuyên cũng
như ñặc tính ñàn hồi của bê tông asphalt. Thí nghiệm này cho kết quả sát
nhất với sự làm việc của mặt ñường bê tông asphalt.
b. Thí nghiệm kéo gián tiếp tải trọng lặp (Mỹ) cung cấp những thông số cơ
bản phục vụ cho việc thiết kế và ñánh giá chất lượng làm việc của áo
ñường.
c.
Thí nghiệm nén 1 trục tính tự do (Châu Âu) ñể ñánh giá sức bền của bê
tông asphalt chịu tác ñộng của biến dạng thường xuyên
d.
Thí nghiệm mỏi và ñộ cứng ñộng học theo ASTM cho phép ñánh giá ñộ
cứng ñộng học của bê tông asphalt
Các thí nghiệm trên xác ñịnh ñược mô ñun ñàn hồi biến ñổi từ 20-60 x10
6

Pa.

3.3. Tính biến dạng

Bê tông asphaltlà vật liệu ñàn hồi -
dẻo nhớt. Tuỳ theo trạng thái và ñiều
kiện biến dạng có thể xuất hiện tính chất ñàn hồi hoặc tính chất
dẻo nhớt.
Về trạng thái ứng suất - biến dạng, bê tông asphalt có những tính chất

tổng hợp phức tạp: ñàn hồi, dẻo
nhớt.
Như vậy ñể giải quyết vấn ñề thực tế trên, cần xét quan hệ giữa biến dạng
và thời gian tác dụng của tải trọng. Sự xuất hiện tính chất ñàn hồi hay tính chất
chảy dẻo phụ thuộc vào tỷ lệ giữa thời gian ñặt tải và
biến dạng.

Hình 10.2. Quan hệ giữa biến dạng ứng suất và thời gian
a) P < Pk ; b) Pk < P < Pm
Bê tông asphalt cần có ñộ ñàn hồi cao ñể ñảm bảo ổn ñịnh khi khai thác.
Biến dạng dẻo lớn lớp phủ mặt ñường sẽ
gây hiện tượng: trượt, lượn sóng, dồn
ñống, hằn vết bánh xe. Các hiện tượng biến dạng dẻo ñó xuất hiện và phát triển

241
nhiều ở các vùng nóng trong những ngày hè. ðộ dẻo ñược xác ñịnh bằng ñộ
giãn dài tương ñối khi kéo ở nhiệt ñộ thấp nhất và cao nhất khi khai thác.
Khi tải trọng tác dụng thường xuyên sự phát triển của biến dạng phụ
thuộc vào trị số ứng suất.
Khi tải trọng P nhỏ hơn giới hạn ñàn hồi Pk, có hai dạng biến dạng. Biến
dạng ñàn hồi thuần tuý ε
o
có quan hệ bậc nhất với ứng suất, xuất hiện nhanh khi
ñặt tải trọng, với tốc ñộ âm thanh và biến dạng cũng mất ñi rất nhanh khi bỏ tải
(hình 10.2).
Biến dạng ñàn hồi chậm xuất hiện sau khi ñặt tải và phát triển chậm theo
thời gian t
1
. Khi bỏ tải trọng (P=0) biến dạng mất ñi chậm.
Khi P vượt qua giới hạn ñàn hồi và nhỏ hơn

tải trọng phá hoại Pm (Pk <
P < Pm), biến dạng dẻo xuất hiện. Khi bỏ tải (P = 0) biến dạng không mất ñi
hoàn toàn mà vẫn còn biến dạng dư (
ε
d
).
ðặc trưng
biến dạng của bê tông asphalt ñược thể hiện qua hai chỉ tiêu :
môñun ñàn hồi và ñộ nhớt.
- Môñun ñàn hồi :
Ứng với hai trạng thái biến dạng ñàn hồi có thể xác ñịnh hai trị số môñun
ñàn hồi:
Môñun ñàn hồi ban ñầu: E
1
= P/ε
o

Môñun ñàn hồi sau : E
2
= P/ε
s
,
trong ñó ε
o
, ε
s
là biến ñạng ñàn hồi tức thời và biến dạng ñàn hồi chậm
Biến dạng dư ε
d
ñược tính bằng công thức : ε

d
= ε
m
- ε
o
-ε
s


ε
m
: biến dạng tổng cộng ứng với thời gian ñặt tải
- ðộ nhớt :
ðộ nhớt của bê tông asphalt không có giá trị cố ñịnh, tuỳ theo tính chất
vật liệu và tốc ñộ biến dạng :
ε' (ε' = dε/dt). Có thể xác ñịnh một số ñộ nhớt sau:
ðộ nhớt giới hạn lớn nhất η
o
xuất hiện ở vùng thực tế cấu trúc không bị
phá hoại.
ðộ nhớt nhỏ nhất
η
min
- ñối với vùng phá hoại kết cấu.
ðộ nhớt hiệu quả :
.
P
d
dt
η

ε
=
 
 
 

ðộ nhớt dẻo :
( )






−
=
dt
d
PP
k
m
ε
η
,
trong ñó : P
k
- giới hạn chảy , daN/cm
2

242
Biến dạng tổng cộng :
η
σ
σ
εεε
1
+=+=
E
ddh

Các chỉ tiêu môñun ñàn hồi, ñộ nhớt và giới hạn chảy ứng với nhiệt ñộ
khai thác bê tông asphaltlà rất quan trọng khi kiểm tra chất lượng của chúng.

3.4. ðộ hao mòn
ðộ hao mòn của bê tông asphalt phụ thuộc vào cường ñộ và ñộ cứng vật
liệu khoáng vật. ðộ hao mòn là ñặc tính giảm khối lượng trên 1cm
2
bề mặt vật
liệu chịu tác dụng tải trọng va ñập và mài mòn khi khai thác. Bê tông
asphaltnóng trong giai ñoạn khai thác có thể bị mài mòn 0,2 - 1,5mm trong 1
năm. ðể ñảm bảo ñộ hao mòn cần sử dụng vật liệu khoáng có ñộ hao mòn thấp
và lượng bitum thích hợp.
3.5. ðộ ổn ñịnh nước:
ðộ ổn ñịnh nước của bê tông asphalt phụ thuộc vào thành phần khoáng
vật của vật liệu chế tạo. Nước là môi trường lỏng dễ dàng thấm ướt bề mặt hạt
ñá vôi hơn và làm mất lực dính kết của chất kết dính hữu cơ với hạt, làm giảm
ñộ ổn ñịnh nước của bê tông asphalt. Nếu vật liệu khoáng ổn ñịnh nước sẽ tạo
ra màng liên kết bền vững, ñảm bảo ñộ ổn ñịnh nước cho bê tông asphalt.
Tính ổn ñịnh nước ñược ñánh giá bằng hệ số ổn ñịnh nước K

m
(tỷ lệ giữa
cường ñộ mẫu bê tông asphalt thí nghiệm ở trạng thái bão hào nước và trạng
thái khô ở nhiệt ñộ 20
o
C).

20
20
k
bh
m
R
R
K =

K
m
cần nằm trong giới hạn từ 0,6 - 0,9.
3.6. ðộ rỗng của bê tông asphalt
ðộ rỗng trong bê tông asphalt cho khả năng kết luận về sự hợp lý về
thành phần cấp phối hạt của hỗn hợp. Sự sai lệch về ñộ rỗng so với ñộ rỗng
chuẩn ở mức ñộ thấp chứng tỏ rằng việc lựa chọn lượng bi tum là chính xác.
Nếu ñộ lệch ở mức ñộ lớn cho thấy lượng bi tum, thành phần hạt khoáng lựa
chọn chưa chính xác. Bê tông asphalt ñặc cần có ñộ rỗng trong giới hạn từ 3-
6%.
3.7. ðộ ổn ñịnh nhiệt
Hệ số ổn ñịnh nhiệt tính chính xác bằng 0.01 ñược xác ñịnh như sau:
60
20

t
R
K
R
=

trong ñó R
20
, R
60
- là cường ñộ chịu nén của mẫu bê tông asphalt khô ở
nhiệt ñộ 20 và 60
0
C

243
3.8. Tính dễ tạo hình của hỗn hợp bê tông asphalt:
Tính dễ tạo hình của hỗn hợp bê tông asphalt là ñảm bảo cho việc vận
chuyển, rải, ñầm chắc bê tông asphalt cũng như chất lượng của bê tông sau khi
thi công ñạt các yêu cầu kỹ thuật trên cơ sở thành phần vật liệu ddã lựa chọn
ñúng. Tính dễ tạo hình ñược ñặc trưng bằng ñộ dẻo hay cứng của hỗn hợp. Căn
cứ vào ñộ dẻo chia hỗn hợp của bê tông làm hai loại: dẻo và chảy. Bê tông dẻo
ñược ñầm chắc bằng lu hợc ñầm chấn ñộng. Bê tông chảy ñược ñầm nén nhờ
trọng lượng bản thân.
Mức ñộ dễ tạo hình của hỗn hợp bê tông asphalt dẻo rải nóng ñược ñánh
giá dựa trên cơ sở xác ñịnh thời gian va lực kéo mẫu kim loại hình nón chuẩn ra
khỏi hỗn hợp (phương pháp I.A.Rưbiev) ghi trong bảng 10-1.

Bảng 10.1.Quy ñịnh về ñộ dẻo
Qui ñịnh chỉ tiêu

Dạng hỗn hợp
Lực (daN) Thời gian (gy)
Hỗn hợp dẻo
- Hạt nhỏ
- Hạt vừa
Hỗn hợp cứng

2,0 - 2,5
2,35 - 3,0
< 1,5

10,0 - 12,5
11,5 - 15,0
< 7,5

3.9. Tiêu chuẩn kỹ thuật
Yêu cầu kĩ thuật của các loại bê tông asphalt làm ñường rải nóng và ấm
ghi trong bảng 10.2. theo tiêu chuẩn Nga. Tiêu chuẩn Việt nam tương ứng với
các chỉ tiêu của AI (Mỹ).

Bảng 10.2.Tiêu chuẩn kỹ thuật bê tông asphalt nóng theo tiêu chuẩn Nga
Quy ñịnh với bê tông mác
Các chỉ tiêu
I II III
1 2 3 4
1. Cường ñộ giới hạn chịu nén daN/cm
2
,
khi t = 20
o

C, với mọi mác, không nhỏ hơn
khi t = 50
o
C, không nhỏ hơn,
với mác A
B và C
D
E
khi 0
o
C không lớn hơn, daN/cm
2
, với mọi mác.

25

9,0
11
16
-
110

22

8,0
10
12
12
120

20

-
9
9
9
120

244
2. ðộ ổn ñịnh nước, không nhỏ hơn
3. ðộ nở, % theo thể tích, không lớn hơn
4. ðộ rỗng còn lại, % theo thể tích
0,9
0,5
3,0 - 3,5
0,85
1,5
3,0 - 5,0

0,75
1,0
3,0 - 6,0

Các chỉ tiêu kỹ thuật của bê tông asphalt làm ñường ôtô theo phương
pháp Marshall ñược ghi ở bảng 10.3; 10.4.
Các chỉ tiêu kỹ thuật của bê tông asphalt làm ñường sân bay theo phương
pháp Marshall ñược ghi ở bảng 10.5.
Tuỳ theo phương pháp thiết kế và yêu cầu kỹ thuật của dự án có thể lựa
chọn một tiêu chuẩn kỹ thuật thích hợp.

Bảng 10.3. Tiêu chuẩn kỹ thuật bê tông asphalt theo tiêu chuẩn ASTM
Cấp hạng
giao thông -
nhẹ
Cấp hạng
giao thông –
trung bình
Cấp hạng
giao thông –
nặng
Chỉ tiêu theo các phương pháp thiết
kế hỗn hợp bê tông nhựa
Min Max Min Max Min Max
1 2 3 4 5 6 7
A- Marshall
+ Số va ñập vào mỗi ñầu của mẫu khi
chế tạo mẫu thí nghiệm
1 - ðộ ổn ñịnh (ñộ bền); nhỏ nhất,kN
2- ðộ dẻo (flow), 0.25mm
ðộ dẻo, mm
3 - ðộ rỗng còn lại, %
4 - ðộ rỗng của cốt liệu khoáng vật; %
D=25mm
D=19mm
D=12.5mm
D=4.75mm
D=2.36mm

5- ðộ rỗng lấp ñầy nhựa


35
3.3
8
2
3

11
12
13
16
19
80




18
4.5
5

13
14
15
18
21
80

50
5.3
8
2
3

11
12
13
16
19
65




16
4
5

13
14
15
18
21
78


75

8.0
8
2
3

11
12
13
16
19
65




14
3.5
5

13
14
15
18
21
75

Bảng 10.4. Chỉ tiêu thiết kế hỗn hợp vật liệu bitum
dùng cho ñường ôtô theo phương pháp của Viện Asphalt

245

Cấp hạng giao thông
Chỉ tiêu hỗn hợp
Nhẹ Vừa Nặng
Số cú đầm
Độ ổn định Marshall nhỏ nhất, kN
Độ chảy Marshall, mm
Độ rỗng, %
2x35
3,3
2,0-4,5
3,0-5,0
2x50
5,3
2,0-4,0
3,0-5,0
2x75
8,0
2,0-3,5
3,0-5,0
Kích cỡ lớn nhất của
hạt cốt liệu, mm
Độ rỗng nhỏ nhất
trong hỗn hợp cốt
liệu, %
Độ rỗng trong hỗn hợp cốt liệu, %
25
19
12.5
9.5
4.75

2.36
1.18
13
14.0
15.0
16.0
18.0
21.0
23.5

Bng 10.5. Ch tiờu thit k hn hp cho sõn bay
theo phng phỏp ca Vin Asphalt
Cp hng sõn bay
Ch tiờu hn hp
Loi nh Loi va Loi nng
S cỳ ủm
n ủnh Marshall nh nht, kN

chy Marshall,
mm

rng,
%
2x50
2,2
2,0-5,0
3,0-5,0
2x75
4,5
2,0-4,0

3,0-5,0
2x75
8,0
2,0-3,5
3,0-5,0

4. VT LIU CH TO Bấ TễNG ASPHALT.
4.1. Khỏi nim
Vt liu ch to bờ tụng asphalt gm: ủỏ dm (si), cỏt, bt khoỏng, bitum v
ph gia. Hn hp vt liu khoỏng l hn hp ủc la chn theo t l phn
trm ủ ủm bo cú cp phi ht hp lý. Hn hp vt liu khoỏng bao gm: ủỏ,
cỏt v bt khoỏng.


4.2. ỏ dm hay si :
Hm lng ca ủỏ dm trong hn hp vt liu khoỏng t 20-65%.

246
Chất lượng ñá dăm hay sỏi về cường ñộ, tính ñồng nhất, hình dạng, trạng
thái bề mặt, thành phần khoáng vật, có ảnh hưởng rất lớn ñến chất lượng của
bê tông asphalt
Các chỉ tiêu chất lượng của ñá dăm hay sỏi ñể chế tạo bê tông asphalt
cũng ñược xác ñịnh như ñá dăm hoặc sỏi ñể chế tạo bê tông xi măng nặng theo
tiêu chuẩn AASHTO, ASTM (xem chương bê tông xi măng).


Nguồn gốc của ñá dăm từ ñá thiên nhiên, ñá dăm chế tạo từ cuội, cũng
như ñá dăm chế tạo từ xỉ lò cao, nhưng phải phù hợp với các yêu cầu của
tiêu
chuẩn

. Không cho phép dùng ñá dăm chế tạo từ ñá vôi sét, sa thạch sét và phiến
thạch sét.
Thành phần hạt của ñá dăm hay sỏi ñược phân ra
các nhóm sau: 90 ñến
37,5mm; 63-19; 50-4,75; 37,5-4,75; 25-4,75; 19-4,75; 12-2,36; 9,5-1,18; 4,5-
1,18mm theo ASTM D448 (bảng 10.6)
Tuỳ theo cường ñộ chịu nén của ñá gốc mà ñá dăm dùng chế tạo bê tông
asphalt có các loại mác khác nhau.
Với ñá dăm từ ñá biến chất hoặc macma cường ñộ chịu nén tối thiểu từ
80-100MPa
Với ñá trầm tích dạng cacbonat cường ñộ chịu nén tối thiểu từ 80-
100MPa
Từ ñá trầm tích dạng khối lớn cường ñộ nén tối thiểu từ 80-100MPa tuỳ
theo cấp hạng của hỗn hợp.
Bảng 10.6. Thành phần hạt ñá (sỏi) theo ASTM D448
(theo lượng lọt qua sàng %)
Kích thước
lỗ sàng
2 in
50
1,5 in
37,5
1 in
25
3/4 in
19
1/2 in
12,5
3/8 in
9,5

N
0
4
4,75
N
0
8
2,36
N
0
16
1,18mm
2 in-N
O
4
50,0-4,75mm
95-100
- 37-70 - 10-30 - 0-5
1,5 in-N
O
4
37,5-4,75mm
100 95-100
- 35-70 - 10-30 0-5
1 in-N
O
4
25-4,75mm
100 95-100
90-100 25-60 - 0-10 0-5

1/2 in-N
O
4
12,5-4,75mm
100 90-100
40-70 0-15 0-5
3/8 in-N
O
8
9,5-2,36mm
100 85-100
10-30 0-10 0-5
N
0
4-N
O
16
4,75-1,18mm
100 85-100 10-40 0-10



247
ðá cần phải sạch, lượng ngậm chất bẩn không ñược lớn hơn theo quy
ñịnh của tiêu chuẩn
.
4.2. Cát
Hàm lượng của cát trong hỗn hợp vật liệu khoáng thường từ 15-50%. Bê
tông asphalt cát chỉ dùng cát.
Vai trò của cát trong hỗn hợp bê tông asphalt là chèn kẽ hở giữa các hạt

cốt liệu lớn, làm tăng ñộ ñặc của hỗn hợp. Có thể dùng cát thiên nhiên hay cát
nhân tạo, có các chỉ tiêu kỹ thuật phù hợp với
tiêu chuẩn AASHTO và ASTM.
Cát thiên nhiên ñể chế tạo bê tông asphalt chỉ dùng loại hạt
thô (M
k
≥ 2).
Theo tiêu chuẩn AASHTO các vật liệu
hạt mịn (cát) có thành phần hạt
ghi ở bảng 10.7. ñược chia làm 3 loại 1, 2, 3. có thành phần hạt theo lượng
lọt qua sàng % như sau:


Bảng 10.7. Lượng lọt qua sàng, % của cát theo AASHTO M29
Kích thước
lỗ sàng
3/8 in
9,5mm

N
o
4
(4,75)
N
o
8
(2,36)
N
o
16

(1,18)
N
o
30
(0,6)
N
o
50
(0,3)
N
o
100
(0,15)
N
o
200
(0,075)

Loại 1 100 95-100 70-100 40-80 20-65 7-14 2-20 0-10
Loại 2 100 75-100 50-74 28-52 8-30 0-12 0-5
Loại 3 100 95-100 85-100 65-90 30-60 5-25 0-5

Cát nghiền cần phải chế tạo từ ñá có cường ñộ không nhỏ hơn cường ñộ
của ñá dùng làm ñá dăm (60-100MPa).
ðối với hỗn hợp bê tông asphalt cát nghiền, cát này ñược nghiền từ ñá
macma có mác không nhỏ hơn 100
MPa. Hàm lượng các hạt nhỏ hơn 0,071mm
ở trong cát nghiền không ñược lớn hơn 14% theo trọng lượng, trong ñó lượng
hạt sét không ñược lớn hơn 0,5%, lượng hạt nhỏ hơn 0,14mm không lớn hơn
20%.

4.3. Bột khoáng
Bột khoáng là một thành phần quan trọng trong hỗn hợp bê tông asphalt.
Nó không những nhét ñầy lỗ rỗng giữa các loại cốt liệu lớn hơn (cát, ñá dăm
hay sỏi) làm tăng ñộ ñặc của hỗn hợp mà còn làm tăng diện tích tiếp xúc, làm
cho màng bitum trên mặt hạt khoáng càng mỏng và như vậy lực tương tác giữa
chúng tăng lên, cường ñộ của bê tông asphalt tăng lên
. Hàm lượng của bột
khoáng trong hỗn hợp vật liệu khoáng biến ñổi từ 4-14%.
Khi trộn với bitum trong hỗn hợp bê tông asphalt, bột khoáng cần tạo nên
một lớp hoạt tính, ổn ñịnh nước. Mối quan hệ vật lý, hoá học giữa bề mặt hạt
bột khoáng và bitum làm tăng cường ñộ của bê tông asphalt, nhưng cũng làm

248
tăng tính giòn của nó. Vì vậy, lượng bột ñá trong bê tông chỉ ñược dùng trong
một giới hạn nhất ñịnh ñể tránh làm tăng tốc ñộ hoá già của bitum trong bê
tông.
Bột khoáng ñể chế tạo bê tông asphalt thường sử dụng các loại bột mịn
từ ñá vôi và ñá ñôlômit hoặc từ tro than ñá, xi măng, bột ñá vôi vỏ sò.
Cường ñộ chịu nén của ñá
gốc không nhỏ hơn 20MPa. Vật liệu chế tạo
bột khoáng cần sạch, không chứa các chất bẩn và sét quá 5%.
Bột khoáng cần phải khô, xốp khi trộn với bitum không ñược vón cục có
khả năng hút bitum tốt và phải thoả mãn các yêu cầu sau :
a). ðộ nhỏ : Lượng lọt qua sàng có kích thước lỗ sàng :
0,6mm 100%
0,3mm 90-100%
0.075mm 70-100%
b). Lượng bột khoáng hút hết 15g bi tum mác 60/70 ñược xác ñịnh bằng
thí nghiệm trộn bột khoáng với bitum tạo ra hỗn hợp có ñộ kim lún phù hợp với

tiêu chuẩn. Hệ số hút bột khoáng ký hiệu là Q, g/100cm
3
. ñược tính theo công
thức sau:
15.
.100
K
K
Q
P
ρ
=

trong ñó: ρ
K
- khối lượng riêng của bột khoáng
P
K
- khối lượng của bột khoáng thấm hết 15g bitum
Tiêu chuẩn quy ñịnh Q ≥ 65g/100cm
3
bitum
c). ðộ rỗng khi lèn chặt với tải trọng 400 daN/cm
2
ñối với tro, bụi
ximăng, xỉ, không ñược lớn hơn 45%, còn ñối với loại bột ñá ñặc chắc thì
không lớn hơn 40%.
d). Hệ số ưa nước K
u
ñược xác ñịnh bằng công thức

1
2
u
V
K
V
=

trong ñó V
1
- thể tích lắng trong nước của 5g bột khoáng,
V
2
- thể tích lắng trong dầu (môi trường không phân cực) của 5g bột
khoáng.
Quy ñịnh chỉ sử dụng bột ñá ghét nước
Nếu K
u
> 1 thì vật liệu ưa nước và ngược lại K
u
< 1 - vật liệu ghét nước.
Bột khoáng ghét nước liên kết tốt với bi tum làm tăng cường ñộ bê tông át
phan.
Với hỗn hợp loại II, III có thể dùng bột khoáng từ tro than ñá, bụi
ximăng, bột vỏ sò hến, phù hợp quy ñịnh của tiêu chuẩn 9128 - 84 của Nga.

249
Bột khoáng ñược tăng cường chất lượng bằng cách hoạt hoá bề mặt khi nghiền.
Hỗn hợp hoạt tính bề mặt gồm bi tum và chất hoạt tính bề mặt với tỷ lệ là 1/1

ñến 1/1,1. Lượng hỗn hợp hoạt tính phối hợp với lượng bột khoáng theo tỷ lệ
1,5 - 2,5%. Bột khoáng còn có khả năng tăng ñộ cứng lại của nhựa. Thí nghiệm
mẫu bitum bột ñá tỷ lệ là 4/6 có nhiệt ñộ hoá mềm thấp hơn nhiệt ñộ hoá mềm
nhựa là 10 - 20
0
C.
4.4. Bi tum
Hàm lượng của bitum trong bê tông asphalt tính theo khối lượng vật liệu
khoáng chiếm từ 4-7%.
Hỗn hợp bê tông asphalt nóng và ấm thường dùng bitum dầu mỏ ñặc
quánh xây dựng ñường làm chất kết dính. Loại bitum này phải có các chỉ tiêu
kỹ thuật phù hợp với tiêu chuẩn
Việt Nam và AASHTO. Ở ñiều kiện Việt Nam
thông thường chọn bitum ñặc số 3 hoặc 4
ñể làm bê tông asphalt rải nóng.
Bitum cần phải dính bám tốt với ñá dăm. Về mặt này, thì các loại ñá vôi,
ñôlômit, ñiaba tốt hơn các loại ñá axit. Nếu khả năng dính kết của bitum với ñá
kém phải sử dụng các chất phụ gia hoạt tính như vôi, ximăng hoặc cho thêm
chất phụ gia hoạt tính bề mặt vào bitum.
Theo phương pháp rải, tính chất xe chạy, ñiều kiện khí hậu mà chọn mác
bi tum cho hợp lý. Ở những ñường xe nặng chạy nhiều thuộc vùng khí hậu
nóng thì dùng loại bitum mác cao. Cách chọn loại bitum có thể tham khảo qui
phạm 9128 - 84, Nga hoặc theo AASHTO. ðể tăng tính ổn ñịnh nhiệt có thể
dùng hỗn hợp bitum với cao su, polime với lưu lượng thích hợp. Các loại phụ
gia hiện có còn cho phép bê tông asphalt ổn ñịnh với nước và chóng khô bề
mặt, ñảm bảo tốc ñộ khai thác.
Cơ quan tư vấn thiết kế và nhà thầu phải thí nghiệm bitum và kiến nghị
bitum sử dụng.

4.5. Phụ gia
ðể tăng tính ổn ñịnh nhiệt, ổn ñịnh nước cho bê tông asphalt có thể sử
dụng các phụ gia khoáng, bột cao su, hoặc các phụ gia polyme (xem phần bitum
cải tiến)
5. THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG ASPHALT
5.1. Khái niệm
Thiết kế thành phần bê tông asphalt là việc tính toán và thí nghiệm ñể tìm
ra thành phần vật liệu khoáng (ñá, cát, bột khoáng theo phần trăm) và hàm

250
lượng bitum tối ưu và phụ gia phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật và ñặc tính
khai thác của kết cấu mặt ñường.
Khi thiết kế thành phần bê tông cần chú ý một số vấn ñề sau:
- Xác ñịnh rõ yêu cầu kỹ thuật và lựa chọn tiêu chuẩn áp dụng.
- Xác ñịnh nguồn vật liệu, khả năng cung cấp và các chỉ tiêu kỹ thuật, giá
thành.
- Xác ñịnh tính chất kỹ thuật của công trình, ñiều kiện thi công và khai
thác.
- Xác ñịnh thiết bị, trình ñộ kỹ sư và công nhân.
- Bê tông asphalt phải ñảm bảo về cường ñộ, chống lại biến dạng dư, ñộ
bền và chống mài mòn, nước và tác ñộng của môi trường. Ngoài ra còn
phải ñảm bảo ñộ nhám bề mặt, an toàn chạy xe, dễ duy tu bảo dưỡng và
có hiệu quả kinh tế.
5.2. Các phương pháp thiết kế
Có 4 phương pháp thiết kế chính như sau:
- Phương pháp của Nga (theo tiêu chuẩn 9128-84) sử dụng các tính toán
theo lý thuyết Ivanov cải tiến, các thí nghiệm theo cường ñộ chịu nén và
ñộ ổn ñịnh. Phương pháp này cho kết quả thành phần bê tông asphalt có
nhiều ñá dăm và bột khoáng.
- Phương pháp Marshall (Mỹ) tính toán theo lý thuyết cấp phối hại Fulell

và thí nghiệm theo phương pháp Marshall. Kết quả thường cho hàm
lượng bột khoáng nhỏ.
- Phương pháp BS 594, BS 598 (Anh) ử dụng phương pháp Marshall.
- Phương pháp theo tiêu chuẩn Việt Nam: sử dụng cả phương pháp của
Nga và phương pháp Marshall tuỳ theo từng dự án.

5.3. Thiết kế thành phần bê tông asphalt theo tiêu chuẩn Nga.
5.3.1. Tính toán thành phần vật liệu khoáng
Hỗn hợp vật liêu khoáng ñược lựa chọn sao cho ñảm bảo ñược ñộ ñặc
hợp lý. Lý thuyết Ivanốp về ñường cong ñộ ñặc hợp lý là cơ sở ñể tạo ra thành
phần hạt hợp lý ñược trình bày như sau:
Nếu d
1
, d
2
, , d
n
là ñường kính các cỡ hạt thì lượng hạt tương ứng là y
1
,
y
2
, , y
n
. thì các cỡ hạt ñược sắp xếp theo thứ tự giảm dần:

2
13
2
2

1
===⋅⋅⋅==
−
A
d
d
d
d
d
d
n
n

Lượng hạt tương ứng sẽ sắp xếp theo cấp số nhân:
y
1
, y
2
= ky
1
, y
3
= k
2
y
1
y
n
= k
n-1

y
1
.

251
Tổng các hạt sẽ là tổng cấp số nhân có công bội k, vậy:
∑ y
i
= 100% = y
1
(1-k
n
)/(1-k).
y
1
=(1-k).100/(1-k
n
);

Trong ñó hệ số k ñược chọn từ 0.75-0.9. Hỗn hợp có ñộ ñặc lớn nhất
ñược tính toán với hệ số k=0.81.

Từ phương trình trên và các thử nghiệm ñã thành lập các biểu ñồ hoặc
các bảng tra về thành phần hạt hợp lý cho từng loại bê tông asphalt (bảng 10.8,
10.9, 10.10).
Bảng 10.8. Thành phần của hỗn hợp bê tông nhựa rải nóng và rải ấm ñể
làm lớp trên của mặt ñường
Lượng lọt sàng, % ở cỡ hạt, mm Dạng và loại
hỗn hợp
20 10 5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.14 0.071

A 95-100 60-100 35-50 24-38 17-28 12-20 9-15 6-11 4-10
B 95-100 70-100 50-65 38-52 28-39 20-29 14-22 9-16 6-12
C 95-100 80-100 65-80 52-66 39-53 20-40 20-28 12-20 8-14
BT cát loại D - - 95-100 68-83 45-67 28-50 18-35 11-24 8-16
BT cát loại E - - 95-100 74-93 53-86 37-75 27-55 17-33 10-16

Bảng 10.9. Thành phần của hỗn hợp bê tông nhựa rải nóng và rải ấm ñặc
hoặc rỗng ñể làm lớp dưới của mặt ñường
Lượng lọt sàng, % ở cỡ hạt, mm Dạng và loại
hỗn hợp
40 20 10 5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.14 0.071
A 95-100 65-80 47-62 35-50 24-38 17-28 12-20 9-15 6-11 4-10
B 95-100 80-89 62-77 50-65 38-52 28-39 20-29 14-22 9-16 6-12
BT cát loại D 95-100 70-100 45-82 27-65 18-48 10-38 7-28 4-20 3-12 2-8
BT cát loại E - - 95-100 68-100 45-100 28-98 18-73 10-45 4-10

Bảng 10.10. Thành phần của hỗn hợp bê tông nhựa rải nguội ñể làm lớp
trên của mặt ñường
Lượng lọt sàng, % ở cỡ hạt, mm Dạng và loại
hỗn hợp
20 10 5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.14 0.071
A 95-100 60-100 50-65 33-50 21-39 14-29 10-22 9-16 8-12
B 95-100 70-100 65-80 50-68 39-40 29-45 22-32 16-22 12-17
C - - 95-100 66-82 46-68 26-54 18-43 14-30 12-20

Thành phần vật liệu khoáng trong bê tông asphalt thông thường gồm 3
loại: ñá dăm, cát, bột khoáng với tỷ lệ là ð, C, B (%).
Trong một số trường hợp có thể cho thêm một phần ñá mạt (M%).
Hỗn hợp vật liệu khoáng ñược lựa chọn có tổng tỷ lệ thành phần như sau:
ð + C + B + M = 100%

hoặc ð + C + B = 100% (không có ñá mạt).

252
Lượng lọt qua sàng của hỗn hợp vật liệu khoáng Lx ñược xác ñịnh theo
công thức sau:
100 100 100 100
x x x x
x
D M C B
L D M C B
= × + × + × + ×
(1)
trong ñó : ð
x
, M
x
, C
x
và B
x
là lượng lọt qua sàng kích thước x (mm) của ñá,
mạt, cát, và bột khoáng.

Lượng ñá dăm : Tỷ lệ thành phần của ñá dăm ñược xác ñịnh theo công
thức sau :

100
X
dX
A

D
A
= ×
, %
trong ñó : A
x
, A
dx
là lượng sót tích luỹ tại cỡ hạt x của hỗn hợp hợp lý theo quy
phạm và của ñá dăm. Mắt sàng x là mắt sàng có lượng sót tích luỹ lớn nhất và
không ñược nhỏ hơn 5 mm. Thông thường có thể chọn bằng 5 mm.

Lượng bột khoáng : Tỷ lệ phần trăm của bột khoáng (có cỡ hạt
<0,071mm) ñược xác ñịnh theo công thức sau (phần cát và ñá mạt có cỡ hạt
<0,071mm cũng ñược coi là bột khoáng):

100
071.0
071.0
×=
B
Y
B
(1)
trong ñó Y
0,071
và

B
0,071

là lượng hạt nhỏ hơn 0,071 của hỗn hợp vật liệu hợp lý
và của bột khoáng.

Lượng cát và lượng mạt : Tổng tỷ lệ phần trăm của cát và ñá mạt ñược
tính như sau :
C + M = 100 - B - ð = M' (2)
Giải hệ các phương trình (1) và (2) ta có hàm lượng cát với x = 1,25mm
theo phương trình sau :

(
)
BL
MCMCC
−=
−
+
25.1
25.1
'
25.1
100
.
100
.


Từ kết quả tính toán và thành phần vật liệu thực tế, tính toán cấp phối với
tất cả các cỡ hạt. So sánh ñường biểu diễn cấp phối hạt ñã chọn với thành phần
hạt theo tiêu chuẩn. Yêu cầu nó phải phù hợp với giới hạn thành phần của hỗn
hợp theo tiêu chuẩn. Nếu thành phần chọn ñược không hợp tiêu chuẩn thì phải

ñiều chỉnh lại các lượng vật liệu ñể có thành phần phù hợp với tiêu chuẩn.


5.3.2. Xác ñịnh lượng bi tum và các tính chất vật lý của hỗn hợp bê
tông asphalt
Xác ñịnh lượng bitum ban ñầu

253
Lượng bitum ñược tính toán theo thành phần của vật liệu khoáng bê tông
asphalt và ñộ rỗng còn lại của bê tông asphalt yêu cầu theo quy ñịnh ở tiêu
chuẩn kỹ thuật (ñộ rỗng mong muốn).
Thành phần vật liệu khoáng như sau: Tổng khối lượng của vật liệu
khoáng là 100%. Trong ñó: ñá dăm từ 20-65%, cát 30-60%, bột ñá 4-14%.
Lượng bitum, B% trong giới hạn từ 5 - 7,0% so với khối lượng của vật khoáng.
Khối lượng bitum % tính theo khối lượng toàn bộ của bê tông
asphalt(100+B) ñược ký hiệu là P
b
ñược tính theo công thức sau:
100,%
100
b
B
P x
B
=
+

Xác ñịnh các tính chất vật lý của hỗn hợp bê tông asphalt
ðộ rỗng của vật liệu khoáng V
rk

là thể tích của lỗ rỗng báo gồm asphalt
và không khí
(1 ) 100%
ok
rk
k
V
ρ
ρ
= − ×

trong ñó: ρ
0
k
- khối lượng thể tích của vật liệu khoáng trong bê tông asphalt,
0 OAF
ok
k B
q
q q
ρ
ρ
=
+

trong ñó:
ρ
OAF
- khối lượng thể tích của bê tông asphalt
q

0
- tỷ lệ % của khối lượng bê tông asphalt
q
k
, q
B
-tỷ lệ của vật liệu khoáng (100%) và tỷ lệ bitum.

Khối lượng riêng biểu kiến của hỗn hợp vật liệu khoáng:
BDCD
k
BDCD
ρρρ
ρ
++
=
100
, g/cm
3

Thể tích ñộ rỗng còn lại của bê tông asphalt là Vrd ñược tính như sau:
1 100%
OAF
rd
AF
V
ρ
ρ
 
= − ×

 
 

trong ñó:
ρ
OAF
- khối lượng thể tích của bê tông asphalt

Lượng bitum tối ưu:

ðược xác ñịnh thông qua thí nghiệm. Giả ñịnh lượng bitum biến ñổi từ 5-
7% so với khối lượng của vật lỉệu khoáng. Chế tạo các mẫu thử theo thành
phần vật liệu khoáng với hàm lượng bitum dự kiến. Thí nghiệm các chỉ tiêu về
ñộ rỗng của vật liệu khoáng, ñộ rỗng còn lại của bê tông asphalt, khối lượng
riêng của bê tông asphalt, cường ñộ bê tông asphalt ở 50
0
C. Lập các biểu ñồ
quan hệ giữa các chỉ tiêu trên với lượng bitum.

254
Căn cứ vào các chỉ tiêu kỹ thuật của dự án ñể chọn ñược lượng bitum tối
ưu bằng phương pháp ñồ thị ở các hình 10.3.
Lượng bitum tối ưu là trị số trung bình của 4 lượng bitum thoả mãn 4
yêu cầu kỹ thuật
B=(B
1
+B
2
+B
3

+B
4
)/4

Hình 10.3. Biểu ñồ xác ñịnh lượng bitum tối ưu tiêu chuẩn Nga

Tính toán lại lượng bitum
Trong trường hợp chỉ tiêu về ñộ rỗng còn lại khi thí nghiệm không ñạt
yêu cầu về ñộ rỗng còn lại. Căn cứ vào ñộ rỗng của hỗn hợp vật liệu khoáng và
0.4
0.7
1.0
1.3
1.6
4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5
Hàm lượng bitum (%), B4=5.58%
C ư ờ n g ñ ộ ở 5 0 ñ ộ C
2.55
2.60
2.65
4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5
Hàm lượng bitum (%), B3=5.93%
K h ố i lư ợ n g r iê n g , M P a
15.0
15.5
16.0
16.5
17.0
17.5
18.0

4.5 5.5 6.5 7.5
Hàm lượng bitum (%), B1=5.56%
ðộ rỗng của hỗn hợp VL khoáng, %
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5 5.5 6.5 7.5
Hàm lượng nhựa (%), B2=5.53%
ðộ rỗng còn lại,%

255
ñộ rỗng dư yêu cầu có thể tính toán lại lượng bitum theo 100% khối lượng vật
liệu khoáng theo công thức sau:
rK ad
BT
OK
V V
B
ρ
ρ
−
= ×

trong ñó : B - khối lượng bitum %, tính theo khối lượng ñặc của cốt liệu
(100%)
V

RK
- ñộ rỗng vật liệu khoáng của mẫu thí nghiệm, % ;
V
ad
-
Trị số ñộ rỗng dư của bê tông asphalt
ρ
BT
- khối lượng riêng của bi tum ở 20
o
C, g/cm
3
.
ρ
O
K
- Khối lượng thể tích của vật liệu khoáng trong hỗn hợp bê tông
asphalt.
Tiến hành ñúc các mẫu thử với lượng bitum tính toán, thử các chỉ tiêu kỹ
thuật của bê tông asphalt theo tiêu chuẩn kỹ thuật quy ñịnh. Thành lập các biểu
ñồ ñể xác ñịnh lượng bitum tối ưu và thành phần bê tông asphalt cuối cùng


5.2. Thiết kế thành phần bê tông asphalt theo phương pháp Marshall
(Viện bê tông asphalt Mỹ) và tiêu chuẩn Việt Nam:
Thành phần bê tông asphalt sử dụng thành phần hạt theo cấp phối Fuller
với hệ số n=0.42-0.52. Cấp phối hạt tiêu chuẩn ghi ở
Bảng 10.11.
Theo tiêu chuẩn Việt Nam có các quy ñịnh về thành phần hạt hợp lý ñược
cải tiến cho phù hợp với ñiều kiện Việt Nam.

Thành phần hạt hợp lý các loại bê tông asphalt ở bảng 10.12; 10.13.
Thành phần hạt hợp lý ñược lập theo lý thuyết Fuller:
P=100 (d/D)
n
,%

Trong ñó: D- ñường kính lớn nhất; d- ñường kính cần tính toán; hệ số n=0,5.
Theo ñề nghị của Viện AI hiện nay chọn n=0.45





256
Bảng 10.11. Các hỗn hợp bê tông asphalt của Mỹ

Cỡ sàng
Loại
65
21/2 in
37.5
11/2 in
25
1 in
19
3/4 in
12.5
1/2 in
9.5
3/8 in

4.75
N
0
4
2.36
N
0
8
N
0
16
0.6
N
0
30
0.3
N
0
50
0.15
N
0
100
0.075
N
0
200
Nhựa
Penrcent
Ia

IIa
IIb
IIc
IId
IIe
IIIa
IIIb
IIIc
IIId
IIIe
IVa
IVb
IVc
IVd
Va
Vb
VIa
VIb
VIIa
100




100




100

100
35-70



100
75-100



100
75-100


100
80-100
0-15


100
70-100
50-80

100
100
75-100
60-85

100
80-100
70-90


100
100
100


100
70-100


100
75-100
75-100


100
80-100



100
85-100
100

100
70-100
45-75
35-60
25-60
75-100
60-85
60-85
45-70
40-65
80-100
70-90
60-80
55-75
85-100
85-100
85-100
100

45-50
20-40
20-40
15-35
10-30
35-55
35-55
30-50
30-50
30-50
55-75

50-70
48-65
45-62
65-80
65-80


85-100
0-5
5-20
5-20
5-20
5-20
5-20
20-35
20-35
20-35
20-35
20-35
35-50
35-50
35-50
35-50
50-65
50-65
65-78
65-80
80-95

37-52
37-52
50-70
47-68
70-89






10-22
10-22
5-20
5-20
5-20
18-29

18-29
19-30
19-30
25-40
25-40
35-60
30-55
55-80






6-16
6-16
3-12
3-12
3-12
13-23
13-23
13-23
13-23
18-30
18-30
25-48
20-40
30-60

6-16
6-16
3-12
3-12
3-12
13-23
13-23
13-23
13-23
18-30
18-30
25-48
20-40
30-60






4-12
4-12
2-8
2-8
2-8
8-16

8-16
7-15
7-15
10-20
10-20
15-30
10-25
10-35
0-3
0-4
0-4
0-4
0-4
0-4
2-8
2-8
0-4
0-4
0-4
4-10
4-10
0-8
0-8
3-10
3-10
6-12
3-8
4-14
3.0-4.5
4.0-5.0

4.0-5.0
3.0-6.0
3.0-6.0
3.0-6.0
3.0-6.0
3.0-6.0
3.0-6.0
3.0-6.0
3.0-6.0
3.5-7.0
3.5-7.0
3.5-7.0
3.5-7.0
4.0-7.5
4.0-7.5
4.5-8.5
4.5-8.5
7.0-11.0

257
VIIb 100 95-100 85-98 70-95 40-75 40-75 20-40 8-16 7.5-12.0


258
Bảng 10.12. Thành phần cấp phối hỗn hợp cốt liệu bê tông nhựa ñặc nóng
theo tiêu chuẩn Việt Nam
Loại BTNC BTNC 9,5 BTNC 12,5 BTNC 19
Bê tông nhựa cát
BTNC 4,75
Cỡ hạt lớn nhất

danh ñinh (mm)
9,5 12,5 19 4,75
Phạm vi áp dụng Lớp mặt
trên
Lớp mặt trên
hoặc lớp mặt dưới

Lớp mặt
dưới
Vỉa hè, làn dành cho
xe ñạp, xe thô sơ
Chiều dày rải
hợp lý, cm
4-5 5-7 6-8 3-5
Cỡ sàng mắt
vuông, mm
Lượng lọt qua sàng (% khối lượng)
25 - - 100 -
19 - 100 90-100 -
12,5 100 90-100 71-86 -
9,5 90-100 74-89 58-78 100
4,75 55-80 47-71 36-61 80-100
2,36 36-63 30-55 25-45 65-82
1,18 25-45 21-40 17-33 45-65
0,6 17-33 15-31 12-25 30-50
0,3 12-25 11-22 8-17 20-36
0,15 9-17 8-15 6-12 15-25
0,075 6-10 6-10 5-8 8-12
Hàm lượng nhựa
tham khảo (tính

theo % khối
lượng hỗn hợp
bê tông asphalt)
5,2-6,2 5,0-6,0 4,8-5,8 6,0-7,5

Bảng 10.13. Thành phần cấp phối hỗn hợp cốt liệu bê tông asphalt
rỗng theo tiêu chuẩn Việt Nam.
Loại BTNC BTNR 19 BTNR 25 BTNR 37,5
Cỡ hạt lớn nhất danh ñinh (mm) 19 25 37,5
Phạm vi áp dụng Lớp móng trên Lớp móng Lớp móng
Chiều dày rải hợp lý, cm 4-5 5-7 6-8
Cỡ sàng mắt vuông, mm Lượng lọt qua sàng (% khối lượng)
50 - - 100
37,5 - 100 90-100
25 100 90-100 -
19 90-100 - 40-70
12,5 - 40-70 -

259
9,5 40-70 - 18-48
4,75 15-39 10-34 6-29
2,36 2-18 1-17 0-14
1,18 - - -
0,6 0-10 0-10 0-8
0,3 - - -
0,15 - - -
0,075 - - -
Hàm lượng nhựa tham khảo (tính theo
% khối lượng hỗn hợp bê tông nhựa)
4,0-5,0 3,5-4,5 3,0-4,0

Cấp phối cốt liệu sau ñầm nén có ñộ rỗng từ 16-19% ñủ ñể chứa bitum và
một ít không khí.

5.5.1. Các bước tính toán thành phần cốt liệu :
Phương trình tổng quát
P = A.a + B.b + C.c (1)
Trong ñó P : là giá trị % lọt sàng tại cỡ sàng ñặc trưng phù hợp với quy
ñịnh của tiêu chuẩn kỹ thuật dự án.
A, B, C : là % lọt sàng tại mắt sàng ñó của từng vật liệu.
a, b, c là % từng loại vật liệu trong hỗn hợp.
a + b + c = 1 (2)
Khi thiết kế cho hai vật liệu có thể tínhtoán như sau:
- Tính phần trăm ñá trong hỗn hợp mắt sàng 2,36mm:

.
36,236,2
36,236,2
BA
BP
a
−
−
=
- Tính phần trăm cát trong hỗn hợp :
b = 100 - a
Khi thiết kế cho 3 loại vật liệu :
- Tính phần trăm ñá (mắt sàng 2,36mm):

.

36,236,2
36,236,2
BA
BP
a
−
−
=

Vì C
2,36
=0 nên tính toán như trường hợp 2 cốt liệu
- Tính phần trăm bột :
Dựa vào phương trình tổng quát cho mắt sàng 0.075 mm
P
0,075
= A
0,075
.a + B
0,075
.b + C
0,075
.c
và phương trình b + c = 1 - a.
Hệ hai phương trình hai ẩn giải ñược c.
- Tính phần trăm cát :

260
b = 1 - a – c
- Kiểm tra hỗn hợp của vật liệu khoáng ñã lựa chọn theo phương trình (1)

nếu cấp phối hạt của hỗn hợp vật liệu khoáng không phù hợp với tiêu chuẩn
phải tiến hành ñiều chỉnh thành phần (a, b, c) ñến khi phù hợp.
Các công việc kể trên có thể tính toán trên máy tính theo chương trình
thiết kế thành phần bê tông asphalt của AI hoặc của bộ môn Vật liệu xây dựng
trường ñại học Giao thông Vận tải – Hà Nội.

5.5.2. Lựa chọn thành phần bi tum và tính toán các ñặc trưng vật lý
của hỗn hợp bê tông asphalt theo tiêu chuẩn AASHTO :
Bước ñầu tiên trong trình tự thiết kế là sấy khô, phân cỡ cốt liệu và trộn
chúng ñể ñạt ñược cấp phối cốt liệu mong muốn. Tiếp theo là bước xác ñịnh
khối lượng riêng, dung trọng khô và ñộ rỗng của hỗn hợp cốt liệu.
Tính toán lượng bitum ban ñầu
Khối lượng bitum cho vào hỗn hợp nên ñược tính toán sao cho ñộ rỗng
của hỗn hợp vào khoảng 3-5%. Nếu lượng bitum cho vào quá nhiều thì trong
quá trình ñầm nén từ từ do tải trọng xe cộ, lượng bitum dư thừa sẽ bị ép ñùn lên
bề mặt ñường gây trơn trượt. nó cũng có thể gây áp suất thuỷ tĩnh trong bản
thân hỗn hợp làm giảm ñộ ổn ñịnh của vật liệu bitum. Nếu lượng bitum cho vào
không ñủ thì nước và không khí sẽ chiếm chỗ trong hỗn hợp gây nên sự hoá
cứng của bitum và làm giảm khả năng dính bám của nó với cốt liệu. Hàm lượng
bitum cho vào hỗn hợp có thể ñược tính theo công thức sau:
rcl rd
B
CH
V V
B
ρ
ρ
−
= ×

Trong ñó : B - Khối lượng (%) của bitum trên 100 phần khối lượng cốt liệu
ρ
CH
- Tỷ trọng thể tích có hiệu của cốt liệu (vật liệu khoáng)
ρ
B
- Tỷ trọng của bitum
V
rcl
ñộ rỗng trong cốt liệu khoáng
V
rd
- ñộ rỗng dư mong muốn của bê tông asphalt
Nếu hàm lượng bitum yêu cầu ñược tính ở dạng khối lượng phần trăm
trên khối lượng toàn bộ hỗn hợp , Pb % thì ta có :
100
100
×
+
=
B
B
P
p

Lượng bitum cuối cùng (tối ưu)
Người ta thường chế tạo 5 hỗn hợp với hàm lượng bitum biến ñổi từ 4.5-7%.
Mỗi hỗn hợp (ứng với một hàm lượng bitum) người ta sản xuất ra 4 mẫu thử.

261

Các mẫu ñược ñầm nén bằng búa tiêu chuẩn với 50 hoặc 70 cú ñập trên hai mặt
của mẫu tương ứng với tải trọng xe dự báo. Các mẫu ñược cân trong không khí
và trong nước ñể xác ñịnh tỷ trọng trung bình và tỷ trọng lớn nhất của hỗn hợp
ñã ñược ñầm chặt. Với mỗi hàm lượng bitum như vậy các thuộc tính sau ñây
của hỗn hợp ñược xác ñịnh (bằng trị số trung bình của 4 mẫu thử):
- Tỷ trọng khối của hỗn hợp bê tông asphalt;
- Tỷ trọng khối và tỷ trọng của hỗn hợp cốt liệu;
- Tỷ trọng lớn nhất của hỗn hợp;
- ðộ rỗng trong hỗn hợp cốt liệu;
- ðộ rỗng còn lại trong hỗn hợp (tức là với giả thiết không có lượng bi
tum nào bị hấp thụ vào trong cốt liệu). ðộ rỗng có hiệu với giả thiết hàm lượng
bitum thấm vào cốt liệu là 0.7%.
- Tỷ lệ phần trăm lấp lỗ rỗng của bitum
a). Tỷ trọng biểu kiến của cốt liệu (khối lượng riêng)
Cốt liệu tổng hợp bao gồm các loại cốt liệu thô, cốt liệu nhỏ và bột
khoáng. Chúng có các tỷ trọng khối khác nhau và tỷ trọng khối của cốt liệu
tổng hợp ñược tính theo công thức sau:
1 2
1 2
1 2


n
sb
n
n
P P P
G
P
P P

G G G
+ + +
=
+ + +

trong ñó: G
sb
- tỷ trọng biểu kiến của cốt liệu tổng hợp
P
1
, P
2
, P
3
, , P
n
- phần trăm của các loại cốt liệu, tính theo khối lượng
G
1
, G
2
, G
3
, , G
n
- tỷ trọng khối của các loại cốt liệu có trong cốt liệu
tổng hợp
b).Tỷ trọng có hiệu của cốt liệu (khối lượng riêng có hiệu)
Dựa trên tỷ trọng lớn nhất của bê tông asphalt, Gmn ñược xác ñịnh theo
ASTM D2041, tỷ trọng có hiệu của cốt liệu, Gse bao gồm tất cả các khe hở

giưũa các hạt cốt liệu trừ những khe hở ñã thấm nhựa, Gse ñược xác ñịnh theo
công thức sau:
mn b
se
mn b
mn b
P P
G
P P
G G
−
=
+

trong ñó: Gse- tỷ trọng có hiệu của cốt liệu
G
mn
- tỷ trọng lớn nhất của hỗn hợp (không có ñộ rỗng còn dư)
P
mn
- phần trăm theo khối lượng của hỗn hợp ở trạng thái rời=100
P
b
- hàm lượng nhựa theo ASTM D2041 tính bằng % theo tổng khối lượng
của hỗn hợp.
G
b
- tỷ trọng của nhựa