Các dạng hỗn hợp vật liệu khoáng – bitum gồm có nhiều thành phần khác nhau sử dụng trong sản xuất bê tông nhựa nóng Asphalt. Sau đây mời quý vị cùng T&C Việt Nam tìm hiểu chi tiết trong nội dung sau đây.
Đĩnh nghĩa và phân loại hỗn hợp bitum – khoáng
Mục lục
Hỗn hợp vật liệu khoáng – bitum (hay còn gọi là đá nhựa) có nhiều loại khác nhau, từ đá dăm trộn nhựa có kích cỡ đồng đều (đá dăm đen) đến Mastic Asphalt. Ở Anh, các hỗn hợp này có thể chia thành hai nhóm chính: hỗn hợp asphalt và hỗn hợp đá nhựa (Stone Mastic Asphalt).
Cấu trúc cấp phối của bê tông nhựa asphalt thường bao gồm tỷ lệ lớn cốt liệu mịn kết hợp với cốt liệu lớn có kích cỡ khá đồng đều, trong khi đó cốt liệu cỡ trung bình chiếm tỷ lệ rất thấp. Điều này tạo nên một dạng cấp phối gián đoạn. Ngược lại, trong hỗn hợp đá nhựa, cấp phối cốt liệu được bố trí liên tục, giúp tạo ra kết cấu bền vững hơn.
Bảng dưới đây thể hiện sự khác biệt về thành phần giữa các loại hỗn hợp vật liệu bitum khác nhau, từ đá dăm đen đến vữa nhựa, cho thấy độ cứng của bitum tăng dần, trong khi hàm lượng bột đá và cát tăng lên, còn lượng cốt liệu lớn có xu hướng giảm.
Bảng. Thành phần đặc trưng của các loại hỗn hợp vật liệu bitum
| Thành phần | Đá dăm đen | Cấp phối liên tục đá nhựa | Cấp phối gián đoạn | Vữa nhựa Mastic |
| Cốt liệu lớn (% khối lượng) | 86.0 | 52.0 | 30.0 | 30.0 |
| Cốt liệu nhỏ (% khối lượng) | 7.0 | 38.0 | 53.0 | 26.0 |
| Bột đá (% khối lượng) | 3.0 | 5.0 | 9.0 | 32.0 |
| Bitum (% khối lượng) | 4.0 | 5.0 | 8.0 | 12.0 |
| Cốt liệu lớn (% thể tích) | 64.5 | 44.1 | 25.7 | 27.5 |
| Cốt liệu nhỏ (% thể tích) | 5.1 | 32.2 | 46.0 | 18.9 |
| Bột đá (% thể tích) | 2.1 | 4.2 | 7.8 | 27.0 |
| Bitum (% thể tích) | 8.3 | 11.5 | 17.5 | 26.6 |
| Độ rỗng (% thể tích) | 20.0 | 8.0 | 3.0 | <1.0 |
| Độ kim lún của nhựa đường | 100–300 | 100–200 | 35–100 | 15–25 |
Hỗn hợp asphalt
Asphalt, hay còn gọi là asphalt rải nóng, là hỗn hợp bao gồm cốt liệu khoáng, bột đá và bitum, được thi công ở nhiệt độ cao, có thể lên đến 230°C. Khi đưa vào sử dụng, asphalt chịu tải trọng chủ yếu nhờ vào lớp vữa kết dính, bao gồm cốt liệu nhỏ, cát, bột khoáng và bitum.
Vì vậy, để có thể chống lại các biến dạng do tác động của tải trọng, hỗn hợp cần có độ cứng cao. Điều này đạt được nhờ việc sử dụng bitum có độ đặc quánh lớn cùng với hàm lượng bột khoáng cao.
Trong quá trình thi công thảm bê tông nhựa nóng tại Hà Nội, asphalt có tính kín nước và độ bền cao. Ở Anh quốc, hai loại asphalt phổ biến nhất là asphalt rải nóng và Mastic Asphalt. Trong đó, asphalt rải nóng được sử dụng rộng rãi để thi công lớp mặt đường trên các tuyến giao thông chính.
MASTIC ASPHALT
Mastic Asphalt là một loại hỗn hợp vữa nhựa gồm bitum, cốt liệu hạt nhỏ và một phần cốt liệu lớn. Theo Tiêu chuẩn Anh BS1447, cốt liệu nhỏ trong Mastic Asphalt chủ yếu là đá vôi tự nhiên, với thành phần hạt có kích thước lọt sàng 75 μm dao động từ 40% đến 55%, trong khi lượng hạt sót trên sàng 2.36 mm không vượt quá 3%. Thành phần cốt liệu lớn cùng với tỷ lệ các hạt khác được điều chỉnh dựa trên mục đích sử dụng cụ thể.
Thông thường, hỗn hợp này được trộn với bitum có độ kim lún từ 15–25 pen để đảm bảo độ bền và khả năng chống biến dạng. Quá trình thi công được thực hiện ở nhiệt độ từ 175°C đến 230°C, sau đó vữa nhựa dần cứng lại khi nguội. Độ dày của lớp Mastic Asphalt có thể dao động từ 20 mm đến 50 mm, tùy thuộc vào yêu cầu của công trình.
Một trong những ưu điểm nổi bật của Mastic Asphalt là khả năng chống thấm nước rất cao, với độ rỗng gần như bằng 0% (thường dưới 1%). Tính chất này giúp nó đặc biệt phù hợp để sử dụng trong các khu vực đòi hỏi độ kín nước cao. Việc thi công hỗn hợp Mastic Asphalt có thể thực hiện bằng máy hoặc bằng phương pháp thủ công tùy theo quy mô và yêu cầu thực tế.
Do tỷ lệ cốt liệu nhỏ cao, bề mặt đường được sử dụng quy trình thi công thảm bê tông nhựa nóng sử dụng Mastic Asphalt có độ nhẵn mịn vượt trội. Tuy nhiên, nhược điểm của nó là độ nhám thấp, có thể làm giảm độ bám đường trong một số điều kiện nhất định.
Một đặc điểm đáng chú ý khác của Mastic Asphalt là sử dụng lượng chất liên kết vượt mức cần thiết. Trong hỗn hợp này, các lỗ rỗng giữa cốt liệu luôn được lấp đầy hoàn toàn bởi chất liên kết, và khi hỗn hợp còn nóng, có thể dễ dàng nhận thấy các hạt khoáng đang “trôi nổi” trong chất liên kết.
Do tính chất dẻo cao khi còn nóng, Mastic Asphalt không cần đầm nén sau khi rải mà chỉ cần được san phẳng theo độ dày mong muốn. Khi nguội, bề mặt sẽ trở nên rắn chắc và có thể đưa vào sử dụng ngay.
Nhờ vào đặc tính bền vững và khả năng chịu tải tốt, Mastic Asphalt được đánh giá là một trong những loại mặt đường nhựa cứng nhất, có độ bền cao nhất. Vì không cần đầm nén trong quá trình thi công, loại vật liệu này giúp loại bỏ nhiều vấn đề thường gặp ở các mặt đường khác do đầm nén không đạt tiêu chuẩn. Nó đặc biệt phù hợp để sử dụng cho các công trình như:
- Lớp phủ bề mặt cầu
- Lớp mặt trên của kết cấu áo đường
- Lớp phủ sàn công nghiệp
- Lớp chống thấm cho hầm
Hiện nay, Mastic Asphalt đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia phát triển như Đức, Hà Lan, Anh, Pháp, Mỹ, Đài Loan, Hồng Kông… với nhiều kết quả khả quan.
Tuy nhiên, loại vật liệu này cũng gặp một số khó khăn trong quá trình vận chuyển và thi công. Một vấn đề phổ biến là hiện tượng thừa chất liên kết trên bề mặt trong quá trình rải và làm nguội. Điều này xảy ra do chất liên kết có trọng lượng nhẹ hơn so với cốt liệu khoáng, dẫn đến sự phân tầng trong quá trình làm nguội.
ASPHALT LU NÓNG (HOT ROLLED ASPHALT – HRA)
Asphalt lu nóng (HRA) là một loại hỗn hợp bê tông nhựa có cấp phối cốt liệu gián đoạn, nghĩa là nó chứa rất ít hạt cỡ trung gian (2.36 – 10 mm). Thành phần chính của HRA gồm có:
- Cát
- Chất độn khoáng (bột khoáng mịn)
- Bitum
- Cốt liệu lớn (thường có kích thước 14 mm)
Cốt liệu lớn không chỉ giúp tăng độ cứng của vật liệu mà còn góp phần tăng khối lượng hỗn hợp, từ đó giảm chi phí sản xuất và thi công. Nhờ vào cấu trúc cấp phối gián đoạn, HRA có khả năng chịu được tải trọng nặng và điều kiện thời tiết khắc nghiệt mà không bị nứt gãy.
Tiêu chuẩn BS EN 13108–4:2006 quy định tỷ lệ cốt liệu lớn khác nhau trong trạm trộn bê tông nhựa nóng tại Hà Nội giữa các hỗn hợp asphalt được sử dụng cho lớp mặt đường và các lớp móng. Trong đó:
- Hỗn hợp dùng cho lớp móng trên và móng dưới thường chứa khoảng 60% cốt liệu thô
- Hàm lượng bitum trong hỗn hợp lớp móng thấp hơn so với lớp mặt, do lớp móng có hàm lượng hạt mịn và bột khoáng ít hơn
- Kích thước hạt của hỗn hợp lớp móng phải đủ lớn để phù hợp với độ dày tối thiểu của lớp móng trên, thường không nhỏ hơn 150 mm
Chức năng của từng thành phần trong HRA
Cốt liệu lớn:
- Gia tăng khối lượng hỗn hợp
- Tạo sự ổn định cho vật liệu
- Giúp giảm chi phí sản xuất
Cốt liệu nhỏ:
- Là thành phần chính tạo nên vữa asphalt
- Ảnh hưởng đến khả năng làm việc và phạm vi ứng dụng của vật liệu bê tông nhựa
Bột khoáng:
- Là thành phần cốt liệu mịn giúp điều chỉnh tỷ lệ cốt liệu nhỏ
- Làm tăng mật độ của hỗn hợp và diện tích bề mặt tiếp xúc giữa các hạt khoáng
- Kết hợp với bitum tạo thành chất vừa dính kết vừa bôi trơn bề mặt cốt liệu trong quá trình nén chặt
Bitum:
- Là chất kết dính dẻo nhớt có vai trò quan trọng trong quá trình làm việc của hỗn hợp
- Giữ vai trò bôi trơn trong quá trình đầm nén
- Các cấp độ bitum được sử dụng phổ biến trong HRA gồm:
- 35, 40, 50, 70, 100 độ kim lún (pen)
- Bitum có độ kim lún 35 và 40 được ưu tiên sử dụng cho các tuyến đường có lưu lượng giao thông lớn
- Bitum có độ kim lún 70 và 100 thường được dùng cho các tuyến đường thông thường
Nhờ vào đặc tính chịu lực cao, độ bền tốt và khả năng chống chịu thời tiết, HRA là một trong những lựa chọn phổ biến nhất cho các công trình giao thông.
Cuối cùng, nếu quý khách hàng có nhu cầu tham khảo báo giá thi công thảm bê tông nhựa nóng tại Hà Nội hoặc đang tìm mua vật liệu, hãy liên hệ ngay với công ty cổ phần xây dựng T&C Việt Nam để được tư vấn trực tiếp nhé!
