Bê tông asphalt thiết kế thành phần

CHƯƠNG 2

BÊ TÔNG ASPHALT
THIẾT KẾ THÀNH PHẦN

Bộ môn Vật liệu xây dựng
VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

1


Cốt liệu nhỏ
Cốt liệu lớn

Bột khoáng
Bộ môn Vật liệu xây dựng
VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

2


Bộ môn Vật liệu xây dựng
VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

3


Bộ môn Vật liệu xây dựng
VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

4

Bộ môn Vật liệu xây dựng
VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

5


5. Thiết kế thành phần BTAP:
5.1. Khái niệm
 TKTP BTAP: tính toán và thí nghiệm để tìm ra
•

tỷ lệ (%) thành phần VLK (đá, cát, bột khoáng)

•

hàm lượng bitum tối ưu và lượng phụ gia (nếu cần)

 đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật và các đặc tính khai thác của kết cấu mặt
đường

Bộ môn Vật liệu xây dựng
VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

6


5.1. Khái niệm


Một số chú ý khi TKTP BTAP:
•

x/đ rõ yêu cầu kỹ thuật và lựa chọn tiêu chuẩn áp dụng;

•

x/đ nguồn vật liệu, khả năng cung cấp, các chỉ tiêu kỹ thuật, giá

thành;
•

x/đ tính chất kỹ thuật của công trình, điều kiện thi công và khai
thác;

•

x/đ thiết bị, trình độ kỹ sư và công nhân

Bộ môn Vật liệu xây dựng
VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

7


5.1. Khái niệm


Hỗn hợp BTAF lựa chọn nhằm thỏa mãn 1 số tính năng:

•

Đủ hàm lượng Bitum: mặt đường làm việc lâu dài

•

Đủ cường độ: mặt đường không bị biến dạng khi khai thác (chịu tải)

•

Đủ độ rỗng dư: hạn chế khả năng thấm của không khí (mang theo tác
nhân có hại), độ ẩm vào hỗn hợp

•

Đủ độ công tác: dễ thi công (rải hỗn hợp) – không gây phân tầng, giảm
độ bền của kết cấu

•

Đủ độ nhám, độ cứng: với hỗn hợp BTAF làm lớp phủ trên cùng

TKTP BTAF là lựa chọn hàm lượng Bitum tối ưu nhằm thỏa mãn 2 yêu tố:
Tính chất liên quan đến đặc tính thể tích – Tính chất cơ học
Bộ môn Vật liệu xây dựng
VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

8

5.2. Các phương pháp thiết kế


Phương pháp thiết kế theo TC 9128-84 của Nga



Phương pháp Marshall của Mỹ



Phương pháp theo TC BS 594-598 của Vương quốc Anh



Phương pháp theo tiêu chuẩn VN (sử dụng 2 phương pháp
của Nga và Marshall)

Bộ môn Vật liệu xây dựng
VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

9


5.3. Phương pháp thiết kế thành phần BTAF theo Marshall và
tiêu chuẩn Việt nam (TCVN 8820 – 2011)


Các giai đoạn của quá trình thiết kế
- Giai đoạn 1: thiết kế sơ bộ

(Preliminary design OR cold bin mix design)
- Giai đoạn 2: thiết kế hoàn chỉnh (hot bin mix design)

- Giai đoạn 3: phê duyệt công thức chế tạo BTAF sau khi rải
thử (job-mix formula verification)
- Giai đoạn 4: kiểm soát chất lượng hàng ngày

(Routine construction control)
Bộ môn Vật liệu xây dựng
VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

10


Phương pháp Marshall
TCVN 8820-2011

Các
giai
đoạn
và

trình
tự
thiết
kế
hỗn
hợp
BTN

11


5.3. Phương pháp thiết kế thành phần BTAF theo Marshall và
tiêu chuẩn Việt nam (TCVN 8820 – 2011)


Các bước tính toán thành phần BTAF
- Kiểm tra vật liệu thành phần: thí nghiệm xác định các chỉ
tiêu cơ lý

Bộ môn Vật liệu xây dựng
VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

12


5.3. Phương pháp thiết kế thành phần BTAF theo Marshall và
tiêu chuẩn Việt nam (TCVN 8820 – 2011)


Các bước tính toán thành phần BTAF
- Kiểm tra vật liệu thành phần: thí nghiệm xác định các chỉ
tiêu cơ lý
- Bước 1: tính toán thành phần hỗn hợp VLK
- Thỏa mãn thành phần cấp phối theo tiêu chuẩn (Bảng 1)

Bộ môn Vật liệu xây dựng
VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

13


Bảng 1
Các hỗn hợp BTAF theo tiêu chuẩn của Mỹ
Cì sµng

65

37.5

25

19

12.5

9.5

4.75

2.36

Lo¹i

21/2 in

11/2 in

1 in

3/4 in

1/2 in

3/8 in

N04

N08

Ia

100

35-70

0-15

100

100

45-50

0-5

37-52

IIa

100

100

100

70-100

70-100

20-40

5-20

IIb

100

75-100

70-100

100

45-75

20-40

IIc

100

100

50-80

75-100

35-60

0.6

0.3

0.15

0.075

Nhùa

N030

N050

N0100

N0200

%

10-22

6-16

6-16

4-12

0-3

3.0-4.5

37-52

10-22

6-16

6-16

4-12

0-4

4.0-5.0

5-20

50-70

5-20

3-12

3-12

2-8

0-4

4.0-5.0

15-35

5-20

47-68

5-20

3-12

3-12

2-8

0-4

3.0-6.0

N016

IId

75-100

100

75-100

25-60

10-30

5-20

70-89

5-20

3-12

3-12

2-8

0-4

3.0-6.0

IIe

100

100

100

75-100

35-55

5-20

85-98

18-29

13-23

13-23

8-16

0-4

3.0-6.0

IIIa

80-100

75-100

80-100

60-85

35-55

20-35

18-29

13-23

13-23

8-16

2-8

3.0-6.0

IIIb

60-85

100

60-85

30-50

20-35

19-30

13-23

13-23

7-15

2-8

3.0-6.0

IIIc

100

85-100

45-70

30-50

20-35

19-30

13-23

13-23

7-15

0-4

3.0-6.0

IIId

80-100

100

40-65

30-50

20-35

25-40

18-30

18-30

10-20

0-4

3.0-6.0

IIIe

70-90

80-100

55-75

20-35

25-40

18-30

18-30

10-20

0-4

3.0-6.0

IVa

100

70-90

50-70

35-50

35-60

25-48

25-48

15-30

4-10

3.5-7.0

IVb

100

60-80

48-65

35-50

30-55

20-40

20-40

10-25

4-10

3.5-7.0

IVc

100

55-75

45-62

35-50

55-80

30-60

30-60

10-35

0-8

3.5-7.0

IVd

85-100

65-80

35-50

70-95

40-75

40-75

20-40

0-8

3.5-7.0

Va

85-100

65-80

50-65

3-10

4.0-7.5

Vb

85-100

85-100

50-65

3-10

4.0-7.5

VIa

100

100

65-78

6-12

4.5-8.5

VIb

65-80

3-8

4.5-8.5

VIIa

80-95

4-14

7.0-11.0

VIIb

95-100

8-16

7.5-12.0

Bộ môn Vật liệu xây dựng
VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

14

Thnh phn cp phi hh VLK cho BTAF c, núng theo TCVN
Loại BTN

BTNC 9,5

BTNC 12,5

BTNC 19

Bê tông nhựa cát
BTNC 4,75

Cỡ hạt lớn nhất danh đnh (mm)

9,5

12,5

19

4,75

Phạm vi áp dụng

Lớp mặt trên

Lớp mặt trên hoặc lớp
mặt d-ới

Lớp mặt d-ới

Vỉa hè, làn dành cho xe đạp,
xe thô sơ

4-5

5-7

6-8

3-5

Chiều dày ri hợp lý, cm
Cỡ sàng mắt vuông, mm

L-ợng lọt qua sàng (% khối l-ợng)

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 l-ợng nhựa tham kho (%
khối l-ợng hỗn hợp BTAP)

5,2-6,2

5,0-6,0

4,8-5,8

6,0-7,5

B mụn Vt liu xõy dng
VIN K THUT XY DNG

15


Thnh phn cp phi hh VLK cho BTAF rng theo TCVN
Loại BTN
Cỡ hạt lớn nhất danh đnh (mm)
Phạm vi áp dụng
Chiều dày ri hợp lý, cm

BTNR 19

BTNR 25

BTNR 37,5

19

25

37,5

Lớp móng trên

Lớp móng

Lớp móng

4-5

5-7

6-8

Cỡ sàng mắt vuông, mm

L-ợng lọt qua sàng (% khối l-ợng)
50

-

-

100

37,5

-

100

90-100

25

100

90-100

-

19

90-100

-

40-70

12,5

-

40-70

-

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 l-ợng nhựa tham kho (% khối l-ợng hỗn hợp
BTAP)

4,0-5,0

3,5-4,5

3,0-4,0

B mụn Vt liu xõy dng
VIN K THUT XY DNG

16


5.3. Phương pháp thiết kế thành phần BTAF theo Marshall và
tiêu chuẩn Việt nam (TCVN 8820 – 2011)


Các bước tính toán thành phần BTAF
- Kiểm tra vật liệu thành phần: thí nghiệm xác định các chỉ
tiêu cơ lý
- Bước 1: tính toán thành phần hỗn hợp VLK
- Thỏa mãn thành phần cấp phối theo tiêu chuẩn (Bảng 1)

- Bước 2: lựa chọn hàm lượng Bitum tối ưu
- Hỗn hợp BTAF thỏa mãn chỉ tiêu kỹ thuật (Bảng 2)

Bộ môn Vật liệu xây dựng
VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

17


Bảng 2: Yêu cầu kỹ thuật với BTAF thiết kế theo Marshall
Các chỉ tiêu kỹ thuật
yêu cầu của hỗn hợp bê
tông asphalt theo
Marshall

Giao thông nhẹ

Giao thông vừa

Giao thông nặng

Lớp mặt & Móng
trên

Lớp mặt & Móng
trên

Lớp mặt & Móng
trên

Min
Số lần đầm nén

Max

Min

Max

Min

Max

35 x 2

50 x 2

75 x 2

Độ ổn định (Stability),
KN

3,4

5,5

8,0

Độ dẻo, mm

3,2

7,2

3,2

6,4

2

4

Độ rỗng dư, %

3

5

3

5

3

5

Độ rỗng lấp đầy
bitum,%

80

80

65

78

65

75

Độ rỗng cốt liệu, %

(Quy định theo Dmax và Độ rỗng dư thiết kế)
Bộ môn Vật liệu xây dựng
VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

18


5.3. Phương pháp thiết kế thành phần BTAF theo Marshall và
tiêu chuẩn Việt nam (TCVN 8820 – 2011)
5.3.1. Xác định thành phần hỗn hợp VLK

 Khái niệm: xác định tỷ lệ phối trộn của 2 hay nhiều cốt liệu nhằm tạo ra
hỗn hợp VLK có thành phần cấp phối đảm bảo nằm trong giới hạn cho
phép (Bảng 1) – đảm bảo độ đặc hợp lý.
 Thành phần hạt của hh VLK được Fuller đề nghị theo phương trình sau:

 di 
yi   
D

n

d
P  100. 
 D

n

,%

yi: tỷ lệ % lượng lọt sàng của hh VLK qua cỡ sàng i
D: đường kính hạt lớn nhất danh định (mm)
di: đường kính cỡ hạt cần tính toán (mm)
n = 0.42-0.52 (theo Marshall, n được chọn = 0.45)

19


n=0,45  sẽ cho đường cấp phối có khối lượng thể tích lớn nhất (đặc nhất)

Đường cong (n=0,45) ứng với mỗi cỡ hạt lớn nhất

20


Cấp phối đặc (dense-graded gradation)
Bộ môn Vật liệu xây dựng
VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

21


Bộ môn
Vật liệu xây dựng gradation)
Cấp phối đặc
(dense-graded
VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

22


Cấp phối rỗng/hở (open-graded gradation)

23


Cấp phối gián đoạn (gap-graded gradation)

24

Cấp phối giánBộđoạn
gradation)
môn Vật(gap-graded
liệu xây dựng
VIỆN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

25