Nguyễn Quang Tuấn Bai giang do ben ket cau va tuoi tho ket cau be tong nhua

Mặt cắt kết cấu đường

Lề đất
Lớp mặt

TẦNG MẶT

Lớp liên
kết

Các vấn đề chung về mặt đường
Lớp móng trên

TẦNG MÓNG

Nguyễn Quang Tuấn

Lớp móng dưới

Mặt nền đường

Lớp trên nền đường

Bộ môn Đường bộ - Khoa Công trình
Đại học Giao thông vận tải

Mặt đất đào đắp

Nền đắp
Đất thiên nhiên
[Triquigneaux & Olard]

2

Nguyễn Quang Tuấn - ĐH GTVT

Tác dụng của tải trọng

Trạng thái ứng suất

Load (Vehicule)

Layer 1
interface

Layer 2

Bituminous layer(s)

Thay đổi cường độ
& phương ứng suất
chính

Layer 3

25
cm

Isotropic and Elastic (Alizé LCPC)
Nguyễn Quang Tuấn - ĐH GTVT

3

Nguyễn Quang Tuấn - ĐH GTVT

4

1


Tác dụng của nhiệt độ

Nứt mỏi
5°C ‐ 20°C

Nguyễn Quang Tuấn - ĐH GTVT

5

Lún vệt

Nguyễn Quang Tuấn - ĐH GTVT

6

Nứt nhiệt
30°C ‐ 60°C

Nguyễn Quang Tuấn - ĐH GTVT

‐10°C à ‐40°C

7

Nguyễn Quang Tuấn - ĐH GTVT

8

2


Vai trò các lớp kết cấu đường

Kết cấu áo đường phổ biến ở Việt Nam

• Đất tự nhiên không đủ cường độ,
không ổn định, không đủ bằng
phẳng… dưới tác dụng của thiên
nhiên, xe cộ

BTN hạt mịn + hạt trung (< 15cm)
Cấp phối đá dăm loại I
Cấp phối đá dăm loại II

30 – 80 cm

Mặt đường mềm

9

Nguyễn Quang Tuấn - ĐH GTVT

Nguyên tắc hoạt động

Nguyên tắc hoạt động

• Mặt đường mềm

• Mặt đường có lớp móng cải tiến

z

k
k

z

z

z
Nguyễn Quang Tuấn - ĐH GTVT

10

Nguyễn Quang Tuấn - ĐH GTVT

11

Nguyễn Quang Tuấn - ĐH GTVT

12

3


Vai trò tầng mặt

Vai trò tầng móng

• chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng xe và thiên nhiên (nhiệt độ, nước)

• giảm ứng suất truyền xuống nền đường
• tạo cường độ cho kết cấu áo đường

– lún vệt
– chịu bào mòn, chống bong bật
– chống thấm nước

• độ bằng phẳng và độ nhám
• nứt do mỏi (mất liên kết với tầng móng), do nhiệt, do nứt phản ảnh

Nguyễn Quang Tuấn - ĐH GTVT

13

Vai trò lớp trên nền đường

Nguyễn Quang Tuấn - ĐH GTVT

14

Hai loại kết cấu áo đường phổ biến
Đất gia cố xi măng
Mặt đường mềm
(mặt đường bê tông asphalt)

• Giai đoạn thi công (ngắn hạn)
– bảo vệ nền đất
– đường tạm cho các phương tiện thi công đi lại

Mặt đường cứng
(mặt đường bê tông xi măng)

• Về lâu dài
– cải thiện sức chịu tải (SCT) của nền đường
– bảo đảm SCT khi chế độ thủy nhiệt thay đổi

[photos S. Clavel, Fr]

Nguyễn Quang Tuấn - ĐH GTVT

15

Nguyễn Quang Tuấn - ĐH GTVT

16

4


Hai loại kết cấu áo đường phổ biến

Mặt đường cứng

Cấu tạo mặt đường mềm phổ biến ở Việt Nam

Mặt đường mềm

BTN hạt mịn + hạt trung (< 15cm)
Cấp phối đá dăm loại I
Cấp phối đá dăm loại II

Nguyễn Quang Tuấn - ĐH GTVT

17

Nguyễn Quang Tuấn - ĐH GTVT

30 – 80 cm

18

Mặt đường bê tông xi măng (BTXM)

Tấm bê tông xi măng (dày 15 – 30 cm)
Giấy dầu hoặc cát (trộn nhựa) 2 – 5 cm (giãn cách)
Đất, cát GCXM, CPDD (GCXM), BT nghèo

Nguyễn Quang Tuấn - ĐH GTVT

19

20

5


bài 1
hỗn hợp bê tông nhự
nhựa với độ bền khai thá
thác
và tuổ
tuổi thọ
thọ của mặt đờng
đờng bê tông nhự
nhựa

Các loạ
loại hình h hỏng của mặt đờng
đờng bê tông nhự
nhựa

Nứt do mỏi:
-

Nguyê
Nguyên nhâ
nhân ???

-

Phá

Phát triể
triển h hỏng ???

-

Biệ
Biện phá
pháp phò
phòng ngừa ???

1


C¸c lo¹
lo¹i h×nh h− háng cña mÆt ®−êng
®−êng bª t«ng nhù
nhùa

nøt t¹i nhiÖ
nhiÖt ®é thÊp

Nguyª
Nguyªn nh©
nh©n ???
Ph¸
Ph¸t triÓ
triÓn h− háng ???
BiÖ
BiÖn ph¸
ph¸p phß

phßng ngõa ???

C¸c lo¹
lo¹i h×nh h− háng cña mÆt ®−êng
®−êng bª t«ng nhù
nhùa
Nøt däc

nøt l−íi
−íi lín

Nguyª
Nguyªn nh©
nh©n ???
Ph¸
Ph¸t triÓ
triÓn h− háng ???
BiÖ
BiÖn ph¸
ph¸p phß
phßng ngõa ???

2


Các loạ
loại hình h hỏng của mặt đờng
đờng bê tông nhự
nhựa

nứt phả
phản ánh

Nguyê
Nguyên nhâ
nhân ???
Phá
Phát triể
triển h hỏng ???
Biệ
Biện phá
pháp phò
phòng ngừa ???

cơ chế gây nứt phả
phản ánh giả
giải phá
pháp tính toá
toán và khắ
khắc phục

3


C¸c lo¹
lo¹i h×nh h− háng cña mÆt ®−êng
®−êng bª t«ng nhù
nhùa

nøt x« tr−î

t (nøt h×nh parabol)
tr−ît
parabol)

Nguyª
Nguyªn nh©
nh©n ???
Ph¸
Ph¸t triÓ
triÓn h− háng ???
BiÖ
BiÖn ph¸
ph¸p phß
phßng ngõa ???

biÕn d¹ng cña mÆt ®−êng
®−êng bª t«ng nhù
nhùa

lón vÖt b¸nh xe

Nguyª
Nguyªn nh©
nh©n ???
Ph¸
Ph¸t triÓ
triÓn h− háng ???
BiÖ
BiÖn ph¸
ph¸p phß

phßng ngõa ???

4


lón vÖt b¸nh xe
MÆt c¾t
ngang
ban ®Çu

Líp Bª t«ng nhùa

NÒn ®Êt yÕu hoÆc líp mãng d−íi yÕu

BiÕn d¹ng nÒn
®Êt

MÆt c¾t
ngang ban
®Çu

Líp bª t«ng nhùa yÕu
MÆt c¾t

biÕn d¹ng cña mÆt ®−êng
®−êng bª t«ng nhù
nhùa

l−în
−în sãng vµ trå

tråi lón

Nguyª
Nguyªn nh©
nh©n ???
Ph¸
Ph¸t triÓ
triÓn h− háng ???
BiÖ
BiÖn ph¸
ph¸p phß
phßng ngõa ???

5


mÊt m¸t vËt liÖ
liÖu bÒ mÆt ®−êng
®−êng

bong trãc – bong bËt

Nguyª
Nguyªn nh©
nh©n ???
Ph¸
Ph¸t triÓ
triÓn h− háng ???
BiÖ
BiÖn ph¸

ph¸p phß
phßng ngõa ???

mÊt m¸t vËt liÖ
liÖu bÒ mÆt ®−êng
®−êng

æ gµ

Nguyª
Nguyªn nh©
nh©n ???
Ph¸
Ph¸t triÓ
triÓn h− háng ???
BiÖ
BiÖn ph¸
ph¸p phß
phßng ngõa ???

6


hỗn hợp bê tông nhự
nhựa - các thà
thành phầ
phần cơ bản

các vật liệ
liệu thà

thành phầ
phần cơ bản

Nhự
Nhựa đờng
đờng
Cốt liệ
liệu (thô
thô/ mịn)
mịn)

chất phụ gia

Bột khoá
khoáng

Phụ thuộ
thuộc tính
chất cần cải thiệ
thiện
của hỗn hợp

hỗn hợp bê tông nhự
nhựa - các thà
thành phầ
phần theo thể
thể tích

mẫu bê tông nhự
nhựa

đ đầm nén

WT

VV

Độ rỗng d

0

VEAC

Lợng
ợng nhự
nhựa có hiệ
hiệu

WEAC

VAAC

Lợng
ợng nhự
nhựa hấp thụ

WAAC

VAgg

Cốt liệ

liệu

WAgg

VT

7


các chỉ
chỉ tiê
tiêu vật lý
Độ rỗng cốt liệ
liệu (VMA)
VMA):
Độ rỗng d (VTM)
VTM):
Độ rỗng đợ
đợc lấp đầy bằng nhự
nhựa đờng(VFA
đờng(VFA )
Các loạ
loại dung trọ
trọng

Độ rỗng không
thấm nớc

Lợng nhựa hấp thụ
Lợng nhựa có hiệu

Độ rỗng thấm
nớc

Độ rỗng còn d

dung trọ
trọng hạt

Độ rỗng
không thấm
nớc
Độ rỗng thấm nớc

khố
khối lợng
ợng hạt cốt liệ
liệu sấy khô
khô
Dung trọ
trọng hạt =

thể
thể tích cốt liệ
liệu + thể
thể tích lỗ rỗng khô
không thể
thể
ngấm nớc
ớc

8


dung trọ
trọng thể
thể tích (khô
khô)

Độ rỗng
không thấm
nớc
Độ rỗng thấm nớc

khố
khối lợng
ợng hạt cốt liệ
liệu sấy khô
khô
Dung trọ
trọng thể
thể tích =

thể
thể tích cốt liệ
liệu + thể
thể tích lỗ rỗng có
và khô
không ngấm nớc
ớc

dung trọ
trọng thể
thể tích bão hoà
hoà, khô
khô bề mặt

Độ rỗng
không thấm
nớc
Độ rỗng thấm nớc

Dung trọ
trọng thể
thể tích =

KL hạt cốt liệ
liệu sấy khô
khô + KL nớc
ớc
trong lỗ rỗng thấm nớc
ớc
thể
thể tích cốt liệ
liệu + thể
thể tích lỗ rỗng có
và khô
không ngấm nớc
ớc

9


dung trä
träng cã hiÖ
hiÖu cña cèt liÖ
liÖu

§é rçng kh«ng thÊm n−íc
§é rçng thÊm n−íc kh«ng lÊp ®Çy
nhùa
§é rçng thÊm n−íc lÊp ®Çy b»ng
nhùa

KL h¹t cèt liÖ
liÖu sÊy kh«
kh«
Dung cã hiÖ
hiÖu cña CL =

thÓ
thÓ tÝch cèt liÖ
liÖu + thÓ
thÓ tÝch lç rçng kh«
kh«ng ngÊm n−íc
−íc + thÓ
thÓ
tÝch lç rçng cã thÓ
thÓ ngÊm n−íc
−íc - thÓ

thÓ tÝch nhù
nhùa hÊp thô

dung trä
träng thÓ
thÓ tÝch lín nhÊt
theo lý thuyÕt cña bª t«ng nhù
nhùa

ThÓ tÝch cèt liÖu
§é rçng kh«ng
thÊm n−íc

ThÓ tÝch lç rçng kh«ng cã nhùa
ThÓ tÝch lç rçng lÊp ®Çy nhùa

Dung trä
träng theo lý thuyÕt
lín nhÊt cña hçn hîp

=

KL h¹t cèt liÖ
liÖu + KL cña nhù
nhùa ®−êng
®−êng
Tæng thÓ
thÓ tÝch hçn hîp

10

c¸c tÝnh chÊt cña hçn hîp víi
®é bÒn khai th¸
th¸c cña mÆt ®−êng
®−êng BTN
®é rçng d−

c¸c tÝnh chÊt cña hçn hîp víi
®é bÒn khai th¸
th¸c cña mÆt ®−êng
®−êng BTN
®é rçng d−

11


các tính chất cơ học của hỗn hợp bê tông nhự
nhựa
độ ổn định và độ dẻo Marshall

các tính chất cơ học của hỗn hợp bê tông nhự
nhựa
mô đun đàn
đàn hồi

12


các tính chất cơ học của hỗn hợp bê tông nhự

nhựa
mô đun đàn
đàn hồi
thí nghiệ
nghiệm kéo giá
gián tiếp tải trọ
trọng lặp

MR =

P
( 0.27 + à )
Ht

MR: mô đun đàn hồi, psi
P : lực tác dụng, lb
H: chuyển vị ngang, inches
t: chiều cao mẫu, inches
à: hệ số Poisson

các tính chất cơ học của hỗn hợp bê tông nhự
nhựa
thí nghiệ
nghiệm kéo giá
gián tiếp,
tiếp, tải trọ
trọng lặp xác định
mô đun đàn
đàn hồi

van

Khuyếch
đại

PLC

ADC

13


các tính chất cơ học của hỗn hợp bê tông nhự
nhựa
thí nghiệ
nghiệm kéo giá
gián tiếp,
tiếp, tải trọ
trọng lặp xác định
mô đun đàn
đàn hồi

các tính chất cơ học của hỗn hợp bê tông nhự
nhựa
mô đun đàn
đàn hồi phứ
phức động
thí nghiệ
nghiệm nén dọc trục,
trục, tải trọ

trọng động

E=




với
E = mô đun động
= ứng suất tác dụng
= biến dạng dọc
trục đo đợc

14


các tính chất cơ học của hỗn hợp bê tông nhự
nhựa
mô đun đàn
đàn hồi
thí nghiệ
nghiệm uốn mẫu dầm

E=

(

Pa 3l 2 4a 2
48Id

)

E = mô đun kéo uốn
a = khoảng cách giữa gối và điểm đặt lực
P = tổng tải trọng động với 1/2 P tác dụng
tại điểm thứ 3, lb
l = khẩu độ hoạt động của dầm, inches
I = mô men mặt cắt của mẫu, in4
d = độ võng động tại điểm giữa tại đáy dầm

các tính chất cơ học của hỗn hợp bê tông nhự
nhựa
đặc tính mỏi

1
N f = K1


n1

Nf

= số chu kỳ gia tải đến phá hoại mẫu



= ứng suất kéo uốn, psi

K1, n1 = các hằng số hồi quy

1
N f = K 2


n2

Nf

= số chu kỳ gia tải đến phá hoại mẫu



= biến dạng kéo, inch/inch

K1, n1 = các hằng số hồi quy

15


các tính chất cơ học của hỗn hợp bê tông nhự
nhựa
toá
toán đồ xác định độ bền mỏi

các tính chất cơ học của hỗn hợp bê tông nhự
nhựa
tính chất từ biến
thí nghiệ
nghiệm nén dọc trục nở hông tự do

16


c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña hçn hîp bª t«ng nhù
nhùa
tÝnh chÊt tõ biÕn
thÝ nghiÖ
nghiÖm weel tracking

17


bài 2

NHựA ĐƯờNG Và
Độ BềN KHAI THáC
CủA MặT ĐƯờNG BÊ TÔNG NHựA

Các đặc tính cơ - lý của nhựa đờng và ảnh hởng của
chúng đến độ bền khai thác của mặt đờng bê tông nhựa.
HOá
HOá CứNG Và QUá
QUá TRì
TRìNH HOá
HOá CứNG CủA NHự
NHựA ĐƯờNG

-

Quá

Quá trì
trình???
nh???

-

Nguyê
Nguyên nhâ
nhân ???

-

ảnh hởng
ởng đến độ bền khai thá
thác của mặt đờng
đờng ???

-

Kiể
Kiểm soá
soát quá
quá trì
trình ???

-

Các thí nghiệ
nghiệm mô phỏ
phỏng

1


Các đặc tính cơ - lý của nhựa đờng và ảnh hởng của
chúng đến độ bền khai thác của mặt đờng bê tông nhựa.
độ kim l ún

Thí nghiệ
nghiệm ???
Thay đổi chỉ
chỉ tiê
tiêu độ kim lún trong quá
quá trì
trình khai thá
thác ???
Mối quan hệ với độ bền khai thá
thác của mặt đờng
đờng ???

Các đặc tính cơ - lý của nhựa đờng và ảnh hởng của
chúng đến độ bền khai thác của mặt đờng bê tông nhựa.

độ kéo dài

Thí nghiệ
nghiệm ???
Mối quan hệ với độ bền khai thá
thác của mặt đờng
đờng ???

2


Các đặc tính cơ - lý của nhựa đờng và ảnh hởng của
chúng đến độ bền khai thác của mặt đờng bê tông nhựa.

độ nhớ
nhớt

Thí nghiệ
nghiệm ???
Mối quan hệ với độ bền khai thá
thác của mặt đờng
đờng ???

Các đặc tính cơ - lý của nhựa đờng và ảnh hởng của
chúng đến độ bền khai thác của mặt đờng bê tông nhựa.
độ ổn định với nhiệ
nhiệt độ

Các chỉ
chỉ tiê
tiêu
- chỉ
chỉ số độ kim lún - PI
- chỉ
chỉ số độ kim lún - độ nhớ
nhớt - PVN
- độ nhạ

nhạy nhiệ
nhiệt độ - độ nhớ
nhớt - VTS
Mối quan hệ với độ bền khai thá
thác của mặt đờng
đờng ???
Độ kim lún tại 250C

Giá trị PVN tối thiểu cho
phép (không gây nứt)

Độ nhớt tại 1350C tối
thiểu (centistokes)

60

- 0.80

390

65

- 0.95

330

70

- 1.10

290

75

- 1.25

250

3