Tính dẻo và tính ổn định là 2 đặc tính quan trọng bậc nhất của bê tông Asphalt. Vậy cách xác định, trình tự thao tác và ý nghĩa là gì? Nếu bạn đọc đang quan tâm, hãy tham khảo kiến thức được tổng hợp sau đây từ đơn vị thi công thảm bê tông nhựa nóng tại Hà Nội giá cạnh tranh T&C Việt Nam.
Trình tự thí nghiệm xác định độ ổn định, độ dẻo Marshall
Mục lục
Để thực hiện thí nghiệm xác định độ ổn định và độ dẻo Marshall, cần chuẩn bị tối thiểu 5 tổ mẫu thí nghiệm (tốt nhất là 6 tổ mẫu). Mỗi tổ mẫu bao gồm 3 mẫu với hàm lượng bitum có sự chênh lệch 0.5% giữa các tổ mẫu. Trong đó, ít nhất hai tổ mẫu phải có hàm lượng bitum lớn hơn và hai tổ mẫu có hàm lượng bitum nhỏ hơn so với giá trị thiết kế mong đợi.
Như vậy, mỗi hỗn hợp thiết kế theo phương pháp Marshall cần có tối thiểu 15 mẫu thí nghiệm, nhưng khuyến nghị là 18 mẫu để đảm bảo độ chính xác.
Quy trình thực hiện thí nghiệm bao gồm các bước sau:
- Chuẩn bị mẫu: Trộn đều hỗn hợp, gia nhiệt và đầm nén mẫu trong khuôn Marshall.
- Gia nhiệt mẫu: Đưa mẫu vào bồn nước ổn nhiệt ở nhiệt độ 60±1°C trong 40±1 phút.
- Chuẩn bị khuôn nén: Lau sạch khuôn nén trước khi sử dụng.
- Thực hiện nén mẫu: Vớt mẫu ra khỏi bồn ổn nhiệt, đặt nhanh vào khuôn nén, sau đó đưa khuôn vào vị trí thí nghiệm trên máy nén. Tiến hành gá đồng hồ đo độ dẻo và điều chỉnh kim đồng hồ về vị trí 0.
- Gia tải và quan sát: Tăng tải trọng lên mẫu, theo dõi đồng hồ đo lực và đo biến dạng. Khi lực nén đạt giá trị cực đại và có xu hướng giảm, ghi lại giá trị này cùng với số đo biến dạng tương ứng.
- Xác định kết quả: Tính toán độ ổn định và độ dẻo Marshall.
Lưu ý: Thời gian từ khi lấy mẫu bê tông nhựa asphalt ra khỏi bồn ổn nhiệt đến lúc ghi nhận giá trị lực cực đại không được vượt quá 45 giây để đảm bảo độ chính xác của kết quả.
Xác định hàm lượng Bitum tối ưu
Việc xác định hàm lượng bitum tối ưu được thực hiện thông qua việc lập các biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng bitum và các chỉ tiêu kỹ thuật như:
- Độ rỗng dư (VA)
- Độ rỗng cốt liệu (VMA)
- Độ ổn định Marshall
- Độ dẻo Marshall
Các giá trị này được so sánh với tiêu chuẩn quy định để xác định khoảng hàm lượng bitum đáp ứng từng chỉ tiêu riêng lẻ. Tiếp theo, tìm ra khoảng giao nhau của các giá trị này để xác định miền hàm lượng bitum tối ưu. Cuối cùng, chọn một giá trị đại diện trong khoảng đó làm hàm lượng bitum tối ưu. Trong nhiều trường hợp, giá trị này có thể là trung bình cộng của các mức hàm lượng bitum đáp ứng từng tiêu chí.
Ví dụ minh họa: Kết quả trung bình của các tổ mẫu bê tông asphalt được thí nghiệm với 5 mức hàm lượng bitum khác nhau, sử dụng 75×2 chày để đầm nén, được thống kê trong dưới đây.
| STT | Hàm lượng nhựa (% theo khối lượng hỗn hợp) | Khối lượng thể tích (g/cm³) | Độ rỗng cốt liệu (VMA, %) | Độ rỗng dư (VA, %) | Độ ổn định Marshall (kN) | Độ dẻo Marshall (mm) |
| 1 | 4.0 | 2.380 | 15.2 | 6.5 | 8.1 | 2.8 |
| 2 | 4.5 | 2.395 | 14.9 | 5.0 | 8.7 | 3.0 |
| 3 | 5.0 | 2.410 | 14.8 | 4.0 | 9.0 | 3.5 |
| 4 | 5.5 | 2.406 | 15.6 | 3.2 | 8.5 | 3.8 |
| 5 | 6.0 | 2.400 | 16.1 | 2.8 | 7.5 | 4.4 |
Dựa trên Bảng số liệu trên, tiến hành lập các biểu đồ quan hệ như sau:
- Hàm lượng bitum – Độ ổn định Marshall
- Hàm lượng bitum – Độ dẻo Marshall
- Hàm lượng bitum – Độ rỗng dư
- Hàm lượng bitum – Độ rỗng cốt liệu
- Hàm lượng bitum – Độ rỗng lấp đầy bitum nhỏ nhất
- Hàm lượng bitum – Tỷ trọng khối của bê tông asphalt (giá trị này không phục vụ cho thiết kế mà dùng để xác định độ chặt thực tế khi thi công ngoài hiện trường).
Dựa trên các biểu đồ (Hình 7.1), xác định khoảng hàm lượng bitum thỏa mãn từng tiêu chí kỹ thuật và tìm ra miền giá trị tối ưu (Bảng 7.4). Căn cứ vào điều kiện thực tế của dự án, chọn một giá trị phù hợp làm hàm lượng bitum tối ưu.
Sau khi xác định được hàm lượng bitum tối ưu, sử dụng biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng bitum và tỷ trọng khối hỗn hợp để xác định giá trị tỷ trọng khối tương ứng. Đây sẽ là căn cứ quan trọng trong việc tính toán độ chặt lu lèn ngoài hiện trường.
Bảng: Phạm vi hàm lượng bitum thỏa mãn từng chỉ tiêu
| Tên chỉ tiêu | Độ rỗng cốt liệu (VMA, %) | Độ rỗng dư (VA, %) | Độ ổn định Marshall (kN) | Độ dẻo Marshall (mm) |
| Giá trị quy định | 15 – 17 | 3.0 – 6.0 | ≥ 8 | 2 – 4 |
| Phạm vi hàm lượng bitum | 5.05 – 6.0 | 4.13 – 5.2 | 4.0 – 5.76 | 4.0 – 5.6 |
| Hàm lượng bitum tối ưu | 5.05 – 5.2 | – | – | – |
Sau khi xác định giá trị hàm lượng bitum tối ưu, dựa vào biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng bitum và tỷ trọng khối hỗn hợp để xác định tỷ trọng khối tương ứng, từ đó làm cơ sở xác định độ chặt khi thi công ngoài thực địa.
Tham khảo thêm trạm trộn bê tông nhựa nóng tại Hà Nội của T&C Việt Nam!
Xu hướng và mối quan hệ giữa các số liệu thí nghiệm
Sự ảnh hưởng của hàm lượng bitum đến các đặc tính kỹ thuật của hỗn hợp bê tông nhựa có thể được thể hiện qua các xu hướng sau trên biểu đồ:
- Đường cong độ ổn định Marshall và đường cong tỷ trọng khối tăng theo hàm lượng bitum cho đến khi đạt giá trị cực đại, sau đó có xu hướng giảm.
- Đường cong độ dẻo Marshall tăng cùng với sự gia tăng hàm lượng bitum.
- Đường cong độ rỗng dư giảm dần khi hàm lượng bitum tăng lên.
- Đường cong độ rỗng cốt liệu giảm xuống mức tối thiểu, sau đó tăng khi hàm lượng bitum tiếp tục tăng.
- Đường cong độ rỗng lấp đầy bằng bitum có xu hướng tăng theo tỷ lệ bitum trong hỗn hợp.
Tham khảo: Quy trình thi công thảm bê tông nhựa nóng của T&C
Lựa chọn thiết kế cuối cùng
Hỗn hợp bê tông nhựa được lựa chọn cuối cùng (với hàm lượng bitum tối ưu) phải đảm bảo tính kinh tế và đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật. Tuy nhiên, hỗn hợp không nên được thiết kế chỉ để tối ưu hóa một đặc tính duy nhất. Những hỗn hợp có độ ổn định Marshall cao bất thường cần được xem xét kỹ lưỡng, vì loại mặt đường này thường dễ bị nứt và xuống cấp nhanh dưới tác động của lưu lượng xe lớn. Điều này đặc biệt quan trọng ở những khu vực có nền đường yếu, dễ gây ra độ lún cao khi chịu tải.
Hàm lượng bitum thiết kế phải đảm bảo đáp ứng đầy đủ các tiêu chí kỹ thuật. Trong một số trường hợp, giá trị này có thể được điều chỉnh trong giới hạn nhỏ để phù hợp với điều kiện thực tế của dự án. Các yếu tố như mật độ giao thông, cấu trúc mặt đường, điều kiện khí hậu, thiết bị thi công và các yêu cầu kỹ thuật cụ thể cần được xem xét kỹ lưỡng. Việc tinh chỉnh hàm lượng bitum cần tính đến các yếu tố sau:
- Ảnh hưởng của độ rỗng cốt liệu: Nên chọn hàm lượng bitum tại khu vực lân cận bên trái điểm thấp nhất của đường cong VMA, thay vì phía bên phải, để tránh tình trạng dư thừa bitum, gây hiện tượng chảy nhựa và làm giảm độ bám dính giữa các cốt liệu. Tuy nhiên, nếu chọn quá lệch về phía trái, hỗn hợp có thể trở nên quá khô, dễ dẫn đến phân tầng và làm tăng độ rỗng dư.
- Ảnh hưởng của độ rỗng dư: Theo kinh nghiệm thực tế, độ rỗng dư thích hợp nằm trong khoảng 3–6%. Trong phòng thí nghiệm, giá trị thiết kế thường vào khoảng 4%, trong khi thực tế sau thi công có thể dao động khoảng 8%. Nếu độ rỗng dư nhỏ hơn 3%, mặt đường có thể bị lún hoặc biến dạng. Ngược lại, nếu độ rỗng dư vượt 5% trong thí nghiệm và trên 8% ngoài thực tế, nguy cơ nứt vỡ và bong tróc có thể xảy ra. Do đó, nên chọn hàm lượng bitum sao cho nằm gần mức trung bình nhưng hơi lệch về phía trái để tối ưu hóa độ bền.
- Ảnh hưởng của độ rỗng lấp đầy bitum (VMA): Chỉ tiêu này giúp đảm bảo hỗn hợp có cấu trúc ổn định, hạn chế mức độ rỗng dư quá lớn.
- Ảnh hưởng của độ rỗng lấp đầy bitum (VFA): Chỉ số VFA đặt giới hạn trên cho hàm lượng bitum, giúp ngăn chặn tình trạng dư thừa nhựa, tránh nguy cơ lún nứt do tải trọng giao thông nặng.
- Ảnh hưởng của mức độ đầm nén: Khi mức độ đầm nén tăng, cả độ rỗng dư và độ rỗng cốt liệu đều giảm. Phương pháp thiết kế Marshall sử dụng ba mức độ đầm nén khác nhau để mô phỏng điều kiện thực tế của mặt đường. Vì vậy, việc xác định mức độ đầm nén trong phòng thí nghiệm phải tương ứng với thiết bị và điều kiện thi công thực tế để đảm bảo chất lượng công trình.
- Ảnh hưởng của thời điểm thi công: Khi thi công vào mùa hè, thường cần sử dụng hàm lượng bitum thấp hơn so với các mùa khác, đặc biệt là mùa xuân hoặc mùa lạnh. Điều này giúp tối ưu quá trình lu lèn, vì nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng nén chặt của hỗn hợp. Dù điều chỉnh thế nào, hàm lượng bitum vẫn phải đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật đề ra. Việc xác định phạm vi hàm lượng bitum thay vì chỉ một giá trị trung bình giúp linh hoạt hơn trong việc lựa chọn giá trị tối ưu.
- Ảnh hưởng của lượng xe lưu thông: Số lượng và loại phương tiện di chuyển trên mặt đường ảnh hưởng đến quyết định cuối cùng về hàm lượng bitum. Nếu lưu lượng xe thực tế cao hơn hoặc thấp hơn phạm vi tiêu chuẩn trong bảng phân loại giao thông, hàm lượng bitum có thể được điều chỉnh tương ứng. Đối với khu vực có mật độ giao thông cao, nên chọn hàm lượng bitum ở mức thấp trong phạm vi cho phép. Đặc biệt, tại các vị trí có dòng xe tập trung như đường vòng, nơi mặt đường chịu tải trọng lớn ở tốc độ thấp, hỗn hợp nhựa cần được kiểm soát chặt chẽ trong suốt quá trình sản xuất. Nên chọn hàm lượng bitum theo giới hạn dưới của phạm vi tiêu chuẩn và đảm bảo yêu cầu đầm nén phù hợp. Trong thời gian mặt đường bê tông nhựa mới thi công, cần hạn chế xe cộ lưu thông để tránh ảnh hưởng đến chất lượng mặt đường.
Là đơn vị hàng đầu hiện nay trong công tác thi công mặt đường asphalt giao thông, T&C Việt Nam luôn cố gắng xây dựng báo giá thi công thảm bê tông nhựa nóng tại Hà Nội nhanh, chính xác, tối ưu tới tận tay khách hàng để đảm bảo chi phí rẻ nhất, quy trình chuyên nghiệp. Hãy liên hệ với chúng tôi để nhận tư vấn và báo giá ngay lập tức nhé!