Bài giảng vật liệu xây dựng

CHƯƠNG VI- CHẤT KẾT DÍNH
HỮU CƠ VÀ BÊ TƠNG ASPHALT

CÁC NỘI DUNG CHÍNH
6-1. Khái niệm và phân loại Chất kết dính hữu cơ
I- Khái niệm
II- Phân loại

6-2. Các tính chất của bitum dầu mỏ
I- Tính quánh (Nhớt)
II- Tính dẻo
III- Tính ổn định nhiệt
IV- Tính ổn định của Bitum trong mơi trường khơng khí
V- Nhiệt độ bốc cháy

6-3. Khái niệm và phân loại bê tông asphalt
6-4. Vật liệu chế tạo bê tơng asphalt
I- ðá
II- Cát
III- Bột khống
IV- Bitum

6-5. Các tính chất của bê tơng asphalt
I- Cường độ
II- Tính lưu biến
III- ðộ mài mịn
IV- Tính ổn định nước

6-6. Thiết kế thành phần bê tông asphalt
6-7. Chế tạo và Thi công bê tông asphalt

6-1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI
I. Khái niệm
CKD hữu cơ là những hợp chất hidrocacbon cao phân tử với các nguyên tố phi
kim loại khác, tồn tại ở dạng rắn, dạng qnh hay dạng lỏng. Tính chất cơ lý của
nó thay đổi theo nhiệt độ.
CKD hữu cơ có khả năng liên kết tốt với bề mặt các vật liệu rắn như đá, cát, gạch,
bê tơng,.. Tương đối ổn định dưới tác dụng của mơi trường khí quyển. Khơng
hịa tan trong nước, chỉ hịa tan trong các dung mơi hữu cơ, có tính dẻo, có khả
năng chống thấm
Do đó được ứng dụng ñể xây dựng mặt ñường, làm vật liệu
ngăn nước trong các CTTL như khớp nối mềm, lớp phủ lòng hồ, lịng kênh dẫn
nước để chống thấm,….
II. Phân loại
CKD hữu cơ thường gặp là Bitum và Grơng
1. Bitum: Có hai loại
- Bitum thiên nhiên: Thường tích tụ dưới các lịng hồ hay lẫn trong các loại đá vơi,
sa thạch,…
- Bitum nhân tạo: Là sản phẩm trong công nghiệp dầu mỏ (Thơng dụng)
2. Grơng:
Là sản phẩm thu được trong cơng nghiệp luyện than đá, chưng khơ than bùn hay
chưng khơ gỗ

6-2. CÁC TÍNH CHẤT CỦA BI TUM DẦU MỎ
I. Tính qnh (nhớt) của bitum
- KN: Tính quánh là tính chất của các hạt bitum
chống lại sự dịch chuyển tương ñối giữa chúng
dưới tác dụng của ngoại lực.
- Tính quánh phụ thuộc vào nhiệt độ mơi trường và
hàm lượng các nhóm cấu tạo

- Tính qnh có ảnh hưởng lớn đến các tính chất
cơ học cũng như q trình cơng nghệ sản xuất các
loại vật liệu dùng CKD Bitum.
- Tính qnh được xác ñịnh bằng ñộ xuyên sâu của
kim tiêu chuẩn ñường kính 1mm, khối lượng 100g,
ở nhiệt ñộ 25oC, rơi tự do trong 5s. ðộ lún kim ký
hiệu là P, ño bằng ñộ (1ñộ bằng 0,1mm). ðộ xuyên
sâu càng lớn chứng tỏ tính quánh của bitum càng
nhỏ.


6-2. CÁC TÍNH CHẤT CỦA BI TUM DẦU MỎ
II. Tính dẻo
- KN: Tính dẻo đặc trưng cho khả năng biến dạng
của bitum dưới tác dụng của ngoại lực.
- Tính dẻo phụ thuộc vào nhiệt độ mơi trường, hàm
lượng các nhóm cấu tạo và thời gian tác dụng của
tải trọng
- Tính dẻo ñược xác ñịnh bằng ñộ kéo dài trên máy
ở nhiệt ñộ 25±0,5oC với tốc ñộ kéo dài 5cm/ph. ðộ
kéo dài càng lớn thì độ dẻo càng lớn.

6-2. CÁC TÍNH CHẤT CỦA BI TUM DẦU MỎ
III. Tính ổn định nhiệt
- Khi nhiệt độ tăng, bitum có thể chuyển từ trạng
thái rắn sang lỏng, ngược lại khi nhiệt độ giảm nó
có thể chuyển từ trạng thái lỏng sang rắn. Trước
khi chuyển sang trạng thái lỏng hay rắn nó đều phải
qua trạng thái trung gian là qnh.
- Nhiệt độ “hóa mềm” – tm là ñiểm nhiệt ñộ làm cho

bitum chuyển từ quánh sang lỏng.
- Nhiệt độ “hóa cứng” – tc là điểm nhiệt ñộ làm cho
bitum chuyển từ quánh sang cứng.
- tm-tc càng lớn biểu thị tính ổn định nhiệt độ của
bitum càng cao.
- Xð tm bằng dụng cụ “vòng và bi”. Nhiệt độ làm
cho viên bi rơi từ vịng chứa mẫu bitum trên thang
A xuống chạm thang B là tm.
- Xð tc bằng dụng cụ ño ñộ xuyên kim. ðiểm nhiệt
ñộ làm cho kim xuyên vào bitum ñược 1o (tương
ứng với 0,1mm) là tc.


6-3. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI BÊ TÔNG ASPHALT

I. Khái niệm
- Bê tơng asphalt là vật liệu nhân tạo được chế tạo từ hỗn
hợp hợp lý các vật liệu: ðá, cát, bột ñá, bitum và các phụ
gia khi cần thiết.
- Trong thành phần của bitum, các vật liệu ñá, cát, bột ñá
ñược gọi chung là cốt liệu hay vật liệu khống. Chất kết
dính hữu cơ bitum thường dùng là loại bitum dầu mỏ.
II. Phân loại

• Hỗn hợp bê tơng asphalt và bê tơng asphalt được phân loại theo các đặc ñiểm
sau:
- Theo công dụng: Bê tông asphalt ñược chia ra bê tơng thủy cơng, bê tơng
đường và bê tơng sân bay, bê tơng để làm nền cho nhà cơng nghiệp và nhà
kho, bê tơng cho lơp mái phẳng. Ngồi ra cịn có những loại bê tơng đặc biệt:
bê tơng cho lớp phủ bền axit và bền kiềm (chế tạo từ cốt liệu bền hóa), bê tơng

trang trí.
- Theo nhiệt độ thi công: Hỗn hợp bê tông asphalt trong lớp phủ mặt đường
chia ra loại nóng, ấm và lạnh.
- Hỗn hợp nóng được rải và bắt đầu làm đặc khi nhiệt ñộ nhỏ hơn 1200C. Hỗn hợp
này thường dùng bitum có ñộ quánh:40/60, 60/90 và 90/130.
- Hỗn hợp ấm ñược rải và bắt đầu làm đặc khi nhiệt độ khơng nhỏ hơn 700C với bê
tông lỏng mác 130/200.
- Hỗn hợp lạnh dùng bitum lỏng có độ qnh70/130 được rải ở nhiệt độ khơng
khí nhỏ hơn 50C và được giữ ở nhiệt ñộ thường.

-

Theo ñộ ñặc quánh (hoạc ñộ rỗng): Theo chỉ tiêu độ rỗng cịn dư bê tơng
asphalt được chia ra 3 loại: Loại ñặc nếu ñộ rỗng 2-7%; Loại rỗng nếu có
độ rỗng 6-12% và loại rất rỗng nếu có ñộ rỗng 12-18%.
Theo ñộ lớn của hạt cốt liệu: Theo Dmax của VL khoáng chia ra 3 loại
(Dmax≤40); Loại trung bình (Dmax≤20); Loại nhỏ (Dmax≤5)
Theo tỷ lệ giữa đá và cát: Có các loại A, B, C, D, E
Theo cường độ đá dăm, chất lượng bột khống: Bê tơng asphalt ñược chia
ra loại I, II, và III


6-4. Vật liệu chế tạo bê tông asphalt
I. ðá (dăm hoặc sỏi)
Chất lượng của ñá dăm hay sỏi (cường ñộ, tính đồng nhất, hình
dạng, trạng thái bề mặt, thành phần hạt, …) có ảnh hưởng rất lớn đến
chất lượng của bê tơng asphalt. Các chỉ tiêu chất lượng của đá dăm hay
sỏi để chế tạo bê tơng asphalt được quy ñịnh như khi chế tạo bê tông
ximăng pooclăng.
Thành phần hạt của đá dăm hay sỏi được phân ra ba nhóm 2040; 10-20 và 5-10mm.

II. Cát
Có thể dùng cát tự nhiên hay cát nhân tạo với các chỉ tiêu kỹ
thuật phù hợp với quy phạm như khi dùng cho bê tông ximăng pooclăng.
ðối với cát tự nhiên chỉ dùng cát lớn (Mđl≥2,5) và cát vừa
(Mđl=2-2,5). Nếu khơng có cát lớn có thể dùng cát hạt nhỏ theo nguyên
tắc cấp phối không liên tục.

III. Bột khống
Bột khống do có bề mặt riêng lớn, có khả năng dàn mỏng màng
bitum trên bề mặt, làm tăng lượng tương tác giữa chúng, cùng với bitum
nhét ñầy lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu nên cường độ của bê tơng asphalt
tăng lên.
Bột khống là loại bột mịn được chế tạo từ đá vơi và đá đơlơmit,
cường ñộ chịu nén của ñá không nhỏ hơn 200 daN/cm2. Vật liệu chết
tạo bột khống cần sạch, khơng chứa các tạp chất và sét q 5%. Bột
khống cần phải khơ, xốp khi trộn với bitum khơng được vón cục, có
khả năng hút bitum tốt và phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- ðộ nhỏ: lượng sót qua sàng có kich thước lỗ sàng:
1,25mm - 100%; 0,315mm ≥90%; 0,071mm ≥70%
- Lượng bột khống hút hết 15g bitum mác 60/70 khơng nhỏ hơn
40g
- Tác dụng lí hóa của bột khống với bitum ñược xác ñịnh một cách
gần ñúng bằng hệ số ưa nước (Ku) của các hạt khoáng kich thước nhỏ
hơn 1,25mm: tỷ số giữa độ trườn nở của bột khống trong nước (có cực)
và độ trương nở trong kêrơxin đã khử nước (khơng có cực). Bột khống
ưa nước (có ái cực lớn với nước) có Ku>1, bột khống khơng ưa nước có
Ku<1. Bột khống ưa nước liên kết với bitum tốt hơn và làm tăng cường
độ của bê tơng asphalt.

IV. Bitum
ã Hỗn hợp bê tông asphalt thờng dùng bitum dầu mỏ đặc quánh
làm chất kết dính. Loại bitum này phải có các chỉ tiêu kỹ thuật
phù hợp với 22TCN 227-95. ở điều kiện Việt Nam thông
thờng chọn bi tum đặc số 3 hoặc 4. Các chỉ tiêu kỹ thuật của
bitum quánh đợc chia làm 5 mác theo bảng 5-3.
ã Yêu cầu bitum dùng chế tạo hỗn hợp bê tông asphalt rải nóng
là loại đặc gốc dầu mỏ. Đánh giá độ quánh của bitum bằng chỉ
tiêu độ cắm sâu của kim (trọng lợng 100g, đờng kính 1mm)
của dụng cụ tiêu chuẩn vào bitum ở nhiệt độ 25oC trong 5 giây.
ã Bitum nhựa phải sạch, không lẫn nớc và tạp chất, phải đảm
bảo tính dẻo cao, tính ổn định nhiệt và tính bám dính cao với
bề mặt vật liệu khoáng.

6-5. Cỏc tính chất của bê tơng asphalt
Bê tơng asphalt với cấu trúc vi mơ thuận nghịch, tùy theo nhiệt độ nó
có thể tồn tại ở những trạng thái sau ñây: ñàn hồi-dịn, đàn hồi-dẻo, nhớtdẻo. Ngồi nhiệt độ, bê tơng cịn chịu tác ñộng của hơi nước và nước. Nước
xâm nhập vào lỗ rỗng của bê tông asphalt và làm yếu sự liên kết của vật
liệu khoáng với màng chất kết dính.

I. Cường độ
Cường độ biểu thị giới hạn của ứng suất phát sinh trong quá trình sử
dụng. Thực tế bề mặt vỡ khi phá huỷ bê tông asphalt luôn luôn ñi qua bitum.
Do ñó, cường ñộ lý thuyết của bê tơng asphalt được xác định bằng cường
độ của màng bitum. Việc phá hủy bê tơng asphalt dưới tác động của tải
trọng là một q trình động, nó phát triển theo thời gian. Tải trọng càng lớn,
quá trình phá hủy xảy ra càng nhanh.
Cường độ của bê tơng asphalt được xác ñịnh ở nhiệt ñộ 50oC, 20oC và
0oC. Cường ñộ ở 50oC biểu thị tính ổn định động của vật liệu chế tạo

bêtơng, ở 0oC – tính chống nứt. Cịn ở 20oC được coi là nhiệt độ chuẩn để
tiến hành thí nghiệm. Nhiệt độ thí nghiệm chuẩn của Mỹ là 25oC, của Pháp
là 18oC.


Ngồi cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo của bê tơng
asphalt cũng là chỉ tiêu quan trọng để xác ñịnh khả năng chống
nứt của bê tông.
Chỉ tiêu cường ñộ nén (kG/cm2), cường độ kéo (kG/cm2) của
bê tơng asphalt chế tạo từ các loại bitum khác nhau, ở những
nhiệt ñộ khác nhau ñược giới thiệu ở bảng 6-1.
Cường ñộ bê tơng asphalt được xác định trên thiết bị
Marshall và nó phụ thuộc vào thành phần vật liệu, vào công nghệ
làm ñặc bê tông, nhiệt ñộ và tốc ñộ biến dạng. Hàm lượng bitum
lớn hơn hoặc nhỏ hơn hàm lượng hợp lý đều làm giảm cường độ
bê tơng. Cường độ bê tơng phát triển tỷ lệ thuận với độ qnh
của bitum.
Bảng 6-1: Cường ñộ kéo, nén ứng với các nhiệt ñộ TN khác
nhau

II. Tính lưu biến
Các chỉ tiêu cường độ của bê tơng asphalt khơng đặc trưng hồn
tồn cho sự làm việc của nó, vì khi chất tải làm phát sinh không chỉ biến
dạng thuận nghịch mà cả biến dạng không thuận nghịch. Giá trị của
các biến dạng đó, ở một nhiệt ñộ nhẩ ñịnh liên quan ñến mức ñộ chất
tải, thời gian tác dụng của tải trọng và tốc ñộ biến dạng. ðó là biểu
hiện tính lưu biến của bê tơng asphalt.

III. ðộ mài mịn của bê tơng asphalt xảy ra do tác dụng của lực
ma sát. ðộ chống mài mịn càng cao khi độ đặc của bê tơng, độ cứng của

cốt liệu và sự dính bám của đá với bitum càng lớn. Loại bê tơng dùng đá
granit chống mài mịn tốt hơn dùng đá vơi.

IV. Tính ổn định nước: Bê tơng asphalt bị ẩm lâu ngày có thể
bị phá hoại do liên kết cấu trúc bị yếu đi. Tính ổn ñịnh nước phụ
thuộc vào ñộ ñặc và sự ổn định của độ dính bám. ðộ rỗng của bê tơng
asfalt (thường là 3-7%) có ảnh hưởng lớn đến độ ổn định nước. Lỗ rỗng
trong bê tơng có thể là lỗ rỗng hở hoặc lỗ rỗng kín. Giảm kích thước hạt
thì số lượng lỗ rỗng kín khơng thấm nước tăng lên.


Trong bê tông hạt lớn thực tế chỉ chứa lỗ rỗng hở, cịn trong bê
tơng hạt nhỏ lỗ rỗng hở chỉ chiếm 30 – 40%. ðộ ổn ñịnh nước của bê
tơng asfalt được xác định thơng qua độ bão hịa nước ñộ trương phồng
và hệ số mềm (Km). Hệ số mềm u cầu khơng được thấp hơn 0,9 cịn
khi ngâm dài ngày trong nước (14ngày) yêu cầu không nhỏ hơn 0,8.

* Yêu cầu kỹ thuật của BT asphalt
Bê tông asphalt dùng để xây dựng các lớp áo đường ơtơ cấp I, II,
III, ñường thành phố và sân bãi. Mỗi nước đều có những tiêu chuẩn riêng
về loại bê tơng này. Ở Việt Nam, 22 TCN 63-1984 quy ñịnh các chỉ tiêu
kỹ thuật của bê tông asphalt như bảng 6-2.

Bảng 6-2: Bảng quy định các chỉ tiêu của bê tơng
asphalt


6-6. Thiết kế thành phần BT asphalt
Mục đích của việc thiết kế thành phần bê tông là lựa chọn một
dạng (nóng, ẩm, nguội) và loại (A, B, …) bê tơng tương ứng với

điều kiện làm việc (vùng khí hậu, đặc tính chịu tải) với loại vật
liệu khống, loại và lượng bitum tối ưu, với tỉ lệ giữa các thành
phần thỏa mãn với các u cầu quy định.
Có nhiều phương pháp thiết kế thành phần bê tông asphalt. Song
phổ biến nhất, cho kết quả tin cậy nhất là phương pháp dựa trên cơ
sở lý thuyết về ñường cong ñộ ñặc hợp lý của hỗn hợp vật liệu
khống, đó là phương pháp tính tốn kết hợp với thực nghiệm.
Trình tự thiết kế thành phần bê tông asphalt như sau: lựa chọn
và kiểm tra vật liệu, xác ñịnh tỉ lệ của các vật liệu theo thành phần
cấp phối hạt, lựa chọn thành phần bitum tối ưu và thí nghiệm kiểm
tra các chỉ tiêu kỹ thuật trên các mẫu thử.

I. Lựa chọn thành phần vật liệu khống để chế
tạo bê tơng asphalt.
Vật liệu sử dụng phải phù hợp với loại, dạng bê tông và ñạt các
yêu cầu về tính chất cơ học, tính ổn định nhiệt và tính chống ăn mịn,
đồng thời phải phù hợp với yêu cầu của quy phạm. Thành phần cấp
phối hạt theo quy phạm được giới thiệu trên hình 6-2, hình 6-3 và bảng
6-3, bảng 6-4.

Hình 6-2: Thành phần hạt liên
tục của bê tơng nhựa nóng

Hình 6-3: Thành phần hạt gián
đoạn của bê tơng nhựa nóng


Bảng 6-3: Thành phần hạt của hỗn hợp bê tông asphalt nóng và ẩm

Bảng 6-4: Thành phần hạt của hỗn hợp bê tông asphalt nguội

Thành phần vật liệu khống trong bê tơng asphalt thơng thường
gồm 3 loại: đá dăm, cát, bột khống với tỉ lệ là ð, C, B%. Trong một
số trường hợp ñể tăng chất lượng có thể cho thêm một phần đá mạt
(M%). Hỗn hợp vật liệu khống được lựa chọn có tổng tỉ lệ thành
phần như sau:
ð+C+B+M = 100%
hoặc
ð+C+B = 100% (khơng có đá mạt)
Lượng lọt qua sàng của hỗn hợp vật liệu khống Lx được xác
định theo cơng thức:

Trong đó: ðx, Mx, Cx và Bx lượng lọt qua sàng kích thước x(mm)
của ñá, mạt ñá, cát và bột ñá.

II. Xác ñịnh lượng ñá dăm
Tỷ lệ thành phần của ñá dăm được xác định theo cơng thức:

Trong đó: Ax, Ad là lượng sót tích lũy tại cỡ hạt x (mm) của hỗn
hợp lý theo quy phạm và của ñá dăm.

III. Xác ñịnh lượng bột khoáng
Tỷ lệ phần trăm của bột khoáng (có cỡ hạt < 0,071mm) được xác
định theo cơng thức sau (phần cát và đá mạt có kích thước <0,071mm
cũng được coi là bột khống):

Trong đó: Y0,071, B0,071 là lượng hạt nhỏ hơn 0,071mmcuar hỗn hợp vật
liệu hợp lý và của bột khống.

IV. Xác định lượng cát và mạt đá
Tỷ lệ phần trăm của cát và mạt đá được tính như sau:
C + M = 100 – B – ð
hoặc
C = 100 – B – ð (khơng dùng mạt đá)


Từ kết quả tính tốn và thành phần vật liệu thực tế, tiến hành
tính tốn lại trị số Lx với tất cả các cỡ hạt. So sánh ñường biểu diễn
Lx với thành phần hạt khoáng vật hợp lý. Yêu cầu Lx phải phù hợp
với giới hạn thành phần của hỗn hợp hợp lý theo quy phạm. Nếu
thành phần chọn ñược khơng hợp quy phạm thì có thể điều chỉnh lại
các lượng vật liệu để có Lx hợp quy phạm.

V. Xác ñịnh lượng bitum tối ưu
Lượng bitum tối ưu ñược tính tốn theo chỉ tiêu độ rỗng của
hỗn hợp vật liệu khống của các mẫu thí nghiệm bê tơng asphalt và
độ rỗng cịn dư của bê tơng asphalt theo quy định ở quy phạm.
Chuẩn bị các mẫu thí nghiệm từ hỗn hợp bê tơng asphalt, trong đó
lượng bitum dùng giảm đi 0,3-0,5% so với giới hạn dưới của các trị
số trong bảng 6-3. Lượng bitum tối ưu ñược xác ñịnh theo cơng thức
sau:

VI. Kiểm tra trên các mẫu thí nghiệm
Kết quả tính tốn lượng bitum sẽ dùng để chế tạo ba mẫu thử và
kiểm tra lại các tính năng cần thiết của bê tơng asphalt. Nếu chỉ tiêu độ
rỗng khơng đảm bảo các chỉ tiêu khác (ví dụ cường độ, độ ổn định
nước) thì điều chỉnh lại thành phần vật liệu khống, chủ yếu là lượng
bột khống. Sau đó tính lại lượng B và làm lại theo trình tự trên cho
đến lúc ñạt các yêu cầu quy ñịnh.

6-7. Chế tạo và thi cơng bê tơng asphalt
I. Chế tạo (Trộn)
Trong giai đoạn chuẩn bị, nguyên liệu ñá dăm hay sỏi, cát cần ñược
sấy khô và nung ñến nhiệt ñộ phù hợp với ñộ nhớt của bi tum. Bi
tum cần phải ñun ñến nhiệt độ thi cơng từ 140-200oC tùy theo độ
qnh của bi tum và loại bê tơng asphalt (nóng, ấm...). Việc trộn
bê tơng asphalt được tiến hành theo 2 giai đoạn:
Giai đoạn 1 (trộn khơ). ðá dăm và cát nóng được trộn với bột
khống (khơng nung nóng). Các hạt bột khống sẽ bọc bề mặt cát,
đá để tăng độ hoạt tính bề mặt cho cốt liệu.


Giai đoạn 2. Trộn hỗn hợp khống với bi tum ñến nhiệt ñộ thi
công trong thời gian qui ñịnh, với máy trộn tự do thời gian trộn
khoảng 450-500 giây, với máy trộn cưỡng bức khoảng 150-150 giây
tùy theo loại bê tông asphalt.
Việc vận chuyển và rải bê tông asphalt tại nơi thi cơng phải u
cầu hỗn hơp có nhiệt độ thích hợp khi bắt đầu rải và đầm chắc. ðể
đảm bảo chất lượng lớp phủ bề mặt ñường cần chế tạo bê tơng ở
những xưởng bê tơng asphalt cố định.
Xưởng chế tạo bê tông asphalt bao gồm 4 bộ phận: phân xưởng
ñá dăm (sỏi) và cát, phân xưởng chế tạo bột ñá, phân xưởng bitum và
phân xưởng nhào trộn. Trong đó bộ phận nhào trộn là quan trọng
nhất. Cơng việc nhào trộn được tiến hành tại các trạm trộn nóng
(hình 6-5)
Cát và ñá dăm ñã ñược chuẩn bị trước (1) theo các số liệu và
qui phạm ñược ñưa vào thùng sấy (3) nhờ các máy vận chuyển vật
liệu (2), trong thùng sấy nhiệt độ từ 200-220oC. Máy chuyển nóng (4)
chuyển ñá dăm và cát vào sàng chấn ñộng (5). Những hạt ñá và cát

phù hợp với thành phần hạt qui ñịnh ñược chuyển vào thùng chứa
(6). Bột khoáng ñược ñưa vào thùng chứa nhờ thiết bị vận chuyển
(7). Vật liệu khống được chuyển qua thiết bị định lượng (8) để xác
ñịnh lượng vật liệu cho mẻ trộn và chuyển vào máy trộn (9).

Hình 6-4: Trạm trộn bê tơng asphalt nóng
Hỗn hợp vật liệu khống được trộn khơ trong thời gian 10-20 giây. Sau
đó đưa bi tum đã đun ở nhiệt ñộ cần thiết vào. Nâng nhiệt ñộ của toàn
bộ hỗn hợp lên 150-170oC và trộn trong thời gian 60-80 giây cho đến khi
nhận được hỗn hợp bê tơng asphalt. Dùng ôtô chuyên dụng vận chuyển
hỗn hợp


bê tơng asphalt đến địa điểm thi cơng. Việc rải và đầm chắc bê tơng
asphalt tuỳ theo loại bê tơng, u cầu lớp phủ mặt đường và thiết bị
mà có những qui trình cơng nghệ riêng.
Ở Việt Nam hiện nay thường dùng các trạm trộn của Nga, Nhật,
Mỹ. Các trạm trộn thường dùng máy trộn làm việc theo nguyên tắc
trộn cưỡng bức và tự động điều khiển q trình trộn.

Hình 6-5: Dây chuyền sản xuất bê tông asphalt

II. Vận chuyển
Bê tơng asphalt được vận chuyển đến cơng trường trong điều
kiện ñược che chắn tốt, các xe tải có bạt che ñề phòng sự giảm nhiệt
ñộ quá mức hoặc sự tạo lớp vỏ cứng trên mặt trong thời gian trộn,
xả vào phễu của máy rải. Các xe thường ñược phủ bạt hai lớp trong
thời tiết lạnh. ðể dỡ vật liệu nóng ñược dễ dàng người ta rải một ít
cát hoặc bội ở ñáy thùng xe trước khi chất tải. Tuyệt ñối khơng được
dùng dầu diezel cho mục đích này vì dầu có xu hướng đọng lại ở mặt

sàn xe và bị hỗn hợp nóng hấp thụ. Dầu này sẽ làm mềm bitum và
nó khơng được phân tán đều khi rải do vậy làm cho vật liệu rải bị
những chỗ mềm cục bộ. ðiều đó đặc biệt có hại nếu vật liệu được
dùng làm lớp mặt.

III. Rải hỗn hợp bê tơng asphalt
Hình 6-6 cho thấy dơ ñồ cấu tạo của một máy rải kiểu bàn gạt
nổi. Máy rải gồm hai bộ phận: ñầu kéo và bộ san gạt.
Vật liệu từ xe tải ñược cho vào phễu của bộ phận kéo.


Hình 6-6: Máy rải bê tơng asphalt
Hai hệ thống cấp liệu ñộc lập chuyển vật liệu qua cơ cấu băng
chuyền xích. Dịng vật liệu từ phễu được khống chế bở tốc ñộ của
băng tải hoặc ñiều chỉnh bởi cửa ra vật liệu ở pía sau phễu. Khi vật
liệu được tháo ra tè phía sau của bột phận kéo, nó được phân phối
theo phương ngang với tốc ñộ của băng tải trái và phải.

Chiều rộng vệt rải các máy kiểu Anh thường thay dổi từ 2,5m
ñến 4,75m và bộ phận nới rộng bằng trục bulơng có thể cho phép rải
với bề rộng lên tới 6,5m. Các máy rải kiểu Nga có chiều rộng vệt rải
3m ñến 3,5m, với các máy rải liên hợp có thể rải một vệt tới 7,5m.
Hiện nay ở Anh và Nga thường sử dụng các máy rải và san tự động
có thể khống chế chiều dày của lớp bê tơng asphalt (hình 6-6). Cơng
suất của máy rải có thể từ 25 đến 35 T/giờ. Chiều dài của vệt rải
phụ thuộc vào nhiệt độ khơng khí, nhiệt độ khơng khí từ 10 đến
150C thì chiều dài vệt đổ từ 60 đến 100m, nhiệt độ khơng khí từ 15
đến 250C thì chiều dài vệt đổ từ 100 đến 150m.

IV. ðầm nén hỗn hợp bê tông asphalt

ðầm chặt là quá trình nén hỗn hợp bê tơng asphalt đến thể tích
nhỏ nhất có thể, điều chỉnh phối hợp của các hạt ñể làm giảm ñộ
rỗng khối. ðầm nén là giai ñoạn quyết định nhất trong việc thi cơng
bất kỳ lớp vật liệu nào của kết cấu mặt ñường. Sự ñầm nén làm cho
các hạt cấu trúc của vật liệu tiếp súc chặt chẽ với nhau và giảm
thiểu lỗ rỗng dư. Sự ñầm nén có ảnh hưởng quyết ñịnh ñến chất
lượng lớp phủ mặt đường và tuổi thọ của nó.


Những lớp phủ có độ đầm nén kém thường giảm khả năng ổn
ñịnh nước và giảm thời gian khái thác ñến 2 lần. Khi tăng các lực
ñầm nén cấu trúc của bê tơng asphalt được thay đổi, các tính chất vật
lý và cơ học cũng ñược thay ñổi theo, xem bảng 6-5.

Bảng 6-5: Quan hệ giữa các tính chất vật lý và cơ học
của
bê tơng asphalt với tải trọng đầm nén

u cầu chính của một máy lu là đảm bảo ñầm lớp vật liệu rải
một cách hiệu quả và ñảm bảo một bề mặt bằng phẳng ñồng ñều.
Trước ñây yêu cầu này vẫn ñược áp dụng bằng lu bánh cứng 3 bánh
trọng lượng tĩnh 8-10 tấn. Tuy nhiên, từ cuối những năm 70 việc sử
dụng lu chấn ñộng ñã trở nên phổ biến. Các lu tĩnh như loại 2 bánh,
3 bánh (hình 6-7) có trọng lượng từ 5-12 tấn. Ngồi khối lượng cố
ñịnh của lu, trọng lượng tĩnh của lu ñược ñiều chỉnh bằng cách
thêm vào hoạc bớt ñi các khối gia trọng trên lu. Lực ñầm nén ñược
ñánh giá qua ñại lượng “áp suất tĩnh”, tức là trị số của tại trọng
tĩnh chia cho diện tích tiếp xúc của bánh lu với bề mặt vật liệu.Với
các máy lu có trọng lượng tĩnh cho trước, chúng cần có diện tích vệt
tiếp xúc nhỏ nhất và vật liệu sẽ ñược tiếp xúc với áp suất lớn nhất,

do vậy sẽ cho hiệu quả ñầm nén cao. ðối với hỗn hợp hạt nhỏ thì
bắt đầu sử dụng lu nhẹ lu 5-6 lần sau ñó lu từ 6-8 lần bằng các lu
bánh hơi, cuối cùng lu từ 6-8 lần bằng các lu nặng.


Hình 6-8: Lu bánh chấn động DV 90 TV

Hình 6-7: Lu bánh thép tĩnh

Hình 6-9: Lu bánh lốp GRW18


Câu hỏi ôn tập
1, Khái niệm và phân loại CKD hữu cơ?
2, Các tính chất cơ bản của bitum dầu mỏ?
3, Khái niệm và phân loại bê tông asphalt?
4, Vật liệu chế tạo bê tơng asphalt?
5, Trình bày các tính chất của bê tơng asphalt?
6, Tính tốn thành phần bê tông asphalt?
7, Nội dung công tác thi công bê tông asphalt?


Trường Đại học Thủy lợi

Bộ môn Vật liệu Xây dựng

Chương VII: Vữa Xây Dựng


I. Khái niệm và phân loại

 Vữa là một hỗn hợp của một hoặc nhiều loại xi măng, cát sạch và

cấp phối tốt, và một lượng vừa đủ nước để tạo ra hỗn hợp vữa dẻo.
Vữa hoạt động như chất kết dính trong khối xây, và chức năng của
nó bao gồm dính kết các viên gạch với nhau trong khi điền đầy các
khoảng trống giữa chúng, lấp bù sự thiếu hụt về kích thước của các
viên gạch, gắn kết với các bề mặt và cốt thép với gạch để cùng hoạt
động trong một hệ thống kết cấu, và tạo ra tính thẩm mỹ cho cơng
trình bằng việc sử dụng các loại màu và loại liên kết.
 Vữa được dùng khi cịn đang dẻo, sau đó đơng rắn; vì vậy cả tính
chất của hỗn hợp vữa và vữa khi rắn chắc quy định mức độ phù hợp
của một loại vữa cho một cơng trình cụ thể. Khả năng làm việc của
một loại vữa được xác định bởi tính dính, và tính ổn định. Một hỗn
hợp vữa được coi là tốt khi hỗn hợp đó khơng bị phân tầng, dễ dàng
dàn mỏng, chịu được sức nặng của gạch, dễ dàng dóng thẳng hàng,
bám dính tốt với bề mặt thẳng đứng của các viên gạch, và dễ dàng
nhét vào trong các mạch vữa, mà khơng làm dính bẩn đến bề mặt
của tường xây.


Tiêu chuẩn ASTM C270 quy định có 4 loại vữa sử dụng cho khối xây: M, S, N,
và O. Phạm vi áp dụng quy định như trong bảng 7-1.
Vữa loại M là vữa có cường độ và độ bền cao hơn so với các loại khác. Nó
được sử dụng cho việc xây tường móng, tường chắn, đường đi bộ, cống rãnh, và hố
ga. Nó cũng được sử dụng tại vị trí có u cầu cường độ cao.
Vữa loại S là loại vữa có cường độ trung bình được sử dụng tại những vị
trí yêu cầu vữa loại M nhưng cường độ cốt liệu và lực dính quan trọng hơn cường
độ nén. Lực kết dính cốt liệu giữa gạch và vữa loại S đạt được tối đa với việc sử
dụng vữa xi măng vôi. Vữa loại S được sử dụng trong kết cấu xây có cốt thép và

khơng có cốt thép khi có yêu cầu cường độ chịu uốn.
Vữa loại N là vữa có cường độ trung bình được khuyến khích dùng cho
các điều kiện của cống rãnh. Các loại kết cấu sử dụng loại này thường là ống khói,
tường chân mái, và các tường ngoài trời khác.
Vữa loại O là vữa có cường độ trung bình thấp, thường dùng bên trong
hoặc tường không chịu lực. Tuy nhiên, nếu cường độ yêu cầu nhỏ hơn 100 lb trên 1
in. vuông, không kể trường hợp tiếp xúc với mơi trường, khơng có gió lớn hoặc các
loại tải trọng khác, tường xây đặc, thì có thể dùng cho các hệ thống tường chịu lực.
Vữa loại O không được dùng trong các trường hợp tiếp xúc với băng tuyết có chu
kỳ.


Bảng 7-1 Một số loại vữa khuyên dùng cho một số ứng dụng trong xây dựng

Ứng dụng

Móng, tầng hầm, tường, cột đơn**
Tường ngồi
Gạch bê tơng đặc lát mặt trong
khung gỗ
Tường trong nhà — Chịu tải
Phần bê trong—Không chịu tải
Khối xây có cốt thép (Cột, trụ
tường, tường, dầm)

Một số chỉ tiêu theo tầm quan
trọng

Loại vữa tối
thiểu theo

tiêu chuẩn
ASTM

Độ dẻo*

Cường
độ nén

Chống lại
phong hóa

M, S
S, N
N

3
2
2

2
3
3

1
1
1

S, N
N, O
M, S

1
1
3

2
1

3
2

* Giả thiết tính cơng tác thích hợp và độ giữ nước (dịng chảy sau khi hút 70%)
** Tường xây bất kỳ giả thiết đã chịu lực động đất bất thường, bão, v.v…
 Chỉ sử dụng vữa xi măng pc lăng vơi loại S và M.


Theo tiêu chuẩn Việt Nam vữa được phân loại theo:
1, Theo khối lượng thể tích:
- Vữa nặng: 0>1500 kg/m3
- Vữa nhẹ: 01500 kg/m3
2, Theo chất kết dính:
- Vữa xi măng: xi măng+cát+nước
- Vữa vôi: vôi+cát+nước
- Vữa thạch cao: thạch cao+cát+nước
- Vữa hỗn hợp: xi măng-vôi, xi măng-đất sét, xi măng-thạch cao, …
3, Theo mục đích sử dụng:
- Vữa xây để xây gạch, đá, sử dụng cát hạt trung.
- Vữa trát để hoàn thiện bề mặt khối xây, sử dụng cát hạt mịn.
- Vữa láng, lát, ốp, vữa trang trí, …để hồn thiện cơng trình thường
dùng thạch cao làm chất kết dính.

II. Vật liệu chế tạo
II.1. Chất kết dính










Việc chọn loại chất kết dính phải đảm bao sao cho vữa có
cường độ và độ ổn định trong điều kiện cụ thể.
Xi măng dùng cần có mác gấp 3-4 lần mác vữa.
Vơi rắn trong khơng khí được dùng ở dạng vơi nhuyễn, tôi
đủ nước, khi dùng phải lọc thành hồ vôi. Hồ vơi phải có
khối lượng thể tích 1,4 T/m3. Khi dùng vơi hiđrát phải sàng
qua sàng có kich thước 1,2mm.
Thạch cao dùng chế tạo vữa là thạch cao xây dựng.
Đất sét để chế tạo vữa là đất sét béo, được ngâm kỹ và đánh
tan với nước ở dạng hồ, khối lượng thể tích của đất sét phải
là 1,4 T/m3.
Ngồi ra có thể sử dụng phụ gia vô cơ hoặc hữu cơ để cải
thiện một số tính chất của vữa.


II.2. Cát

Cát tạo nên bộ xương cứng trong vữa, làm cho vữa bớt co. Chất lượng
của cát có ảnh hưởng nhiều đến cường độ của vữa. Có thể dùng cát tự
nhiên hoặc cát nhân tạo. Theo TCVN 1770:1986 cát dùng trong vữa xây
dựng phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau, xem bảng 7-2.
Bảng 7-2: Yêu cầu kỹ thuật của cát dùng cho vữa xây
Các chỉ tiêu

Mức theo mác vữa
< mác 75

>=mác 75

0,7

1,5

2. Sét, á sét, các tạp chất ở dạng cục

0

0

3. Lượng hạt lớn hơn 5mm

0

0

4. Khối lượng thể tích xốp, kg/m3, khơng nhỏ hơn

1150

1250

5. Hàm lượng muối sunfat, sunfit
(tính ra SO3 theo khối lượng cát), khơng lớn hơn

2

2

6. Hàm lượng bùn, bụi, sét bẩn, % khối lượng cát, không lớn
hơn

10

3

7. Lượng hạt nhỏ hơn 0,14mm, % khối lượng cát, không lớn hơn

35

20

mẫu hai

mẫu chuẩn

1. Môđun độ lớn, không nhỏ hơn

8. Hàm lượng tạp chất hữ cơ, theo phương pháp so mầu