Tải bản đầy đủ
1 Giới thiệu chung về mặt đường mềm

1 Giới thiệu chung về mặt đường mềm

Tải bản đầy đủ

(Kết cấu tổng thể nền mặt đường)

(Subgrade)

Lớp đáy móng (Capping layer)

Kết cấu nền áo đường

Lớp móng dưới (Sub-base)

(Pavement structure)

Lớp mặt (Surfacing)

áo đường
(hay kết cấu áo đường)

Tầng mặt

Lớp móng trên (Base)

Khu vực tác dụng 80-100 cm

Lớp tạo nhám (nếu có)

Tầng móng

4

Tng mt: L b phn trờn, chu tỏc dng trc tip ca ti trng bỏnh xe
gm lc thng ng, lc ngang ln v cỏc yu t thiờn nhiờn.Vỡ vy - Yờu cu tng
mt phi lm bng cỏc vt liu cú cng , sc liờn kt tt bn trong sut thi
k s dng, khai thỏc kt cu ỏo ng; phi bng phng, cú nhỏm, chng thm
nc, chng c bin dng do nhit cao, chng nt, chng bong bt; phi cú
kh nng chu bo mũn tt v khụng sinh bi. t c yờu cu trờn, tng mt
thng cu to gm cú 3 lp: lp chu lc ch yu, lp hao mũn, lp bo v dớnh kt
vi nha ng [1,2].
- Lp chu lc ch yu cú cu to t mt hoc nhiu lp vt liu. Do tớnh cht
chu nộn, chu un v chu ct nờn lp chu lc ch yu phi cu to t vt liu cú
cng cao, cú kh nng chng trt nht nh ( thng l ỏ trn nha v bờ tụng
nha...).
- Lp bo v v lp hao mũn c b trớ trờn lp chu lc ch yu cng cú tỏc
dng lm gim tỏc ng ca lc ngang, tng cng sc chng bo mũn cho tng mt.
Nhng tỏc dng ch yu l gim bt tỏc ng ca lc xung kớch, chng li s mi
mũn trc tip ca bỏnh xe v tỏc ng ca iu kin thiờn nhiờn. Ngoi ra, chỳng cũn
tng cng bng phng, tng nhỏm cho mt ng. Lp hao mũn, lp bo v l
cỏc lp nh kỡ phi khụi phc trong quỏ trỡnh khai thỏc ( thng l bờ tụng nha hay
cỏc hn hp trn nha khỏc ) [1,2].

5

Tng múng ch chu tỏc dng lc thng ng. Nhim v ca nú l phi phõn
b, gim nh ng sut thng ng tỏc dng xung nn ng ti mt giỏ tr t
nn cú th chu ng c m khụng to nờn bin dng quỏ ln:
- Do lc thng ng truyn xung ngy cng bộ i nờn tit kim, tng múng
cú cu to gm nhiu lp vt liu cú cng gim dn t trờn xung. Thụng thng
cú lp múng trờn v lp múng di.
- Lp múng trờn thng dựng vt liu nh cp phi ỏ dm loi 1, cp phi ỏ
gia c xi mng, ỏ dm lỏng nha, cp phi ỏ dm gia c nha, ỏ dm tiờu chun.
Lp múng di thng dựng vt liu nh cp phi ỏ dm loi 2, t, cỏt gia c xi
mng, t gia c nha, cp phi si sui, cp phi si ong, cp phi si sn [1,2].
Vớ d mụ t chi tit cỏc lp kt cu ỏo ng mm
Moun n hi t nn ng E0 = 60 Mpa
Tng trc xe khai thỏc : N = 25.106 trc 100kN
Bin dng d sau N = 5.106 ln lp ti trng trc 100 kN, y = 11,4 mm.

Hỡnh 1.2 : Vớ d chi tit cỏc lp kt cu ỏo ng ca mt mt ng mm

Khụng phi mt kt cu mt ng cng bao gm y cỏc tng, lp nh
trờn, tu theo yờu cu cng , lu lng dũng xe chy, tu theo iu kin c th
quyt nh la chn mt s tng, lp hp lý.
Kt cu mt ng phi cú cng v duy trỡ c bn hn ch ti
a tỏc ng phỏ hoi do xe c v cỏc yu t mụi trng t nhiờn gõy ra. C th l hn

6

ch c cỏc hin tng tớch lu bin dng dn n to vt hn bỏnh xe trờn mt
ng, hn ch phỏt sinh hin tng nt n, hn ch bo mũn v bong trúc b mt,
hn ch c cỏc ngun m xõm nhp vo cỏc lp kt cu v phn trờn ca nn
ng trong phm vi khu vc tỏc dng, hoc phi m bo lng nc xõm nhp vo
c thoỏt ra mt cỏch nhanh nht [1,2].
B mt kt cu ỏo ng mm phi m bo bng phng, nhỏm, d thoỏt
nc mt v ớt gõy bi ỏp ng yờu cu giao thụng an ton, ờm thun, kinh t,
gim thiu tỏc dng xu n mụi trng hai bờn ng. Tu thuc quy mụ giao thụng
v tc xe chy; tu theo ý ngha v cp hng k thut ca ng, cng thit k
yờu cu s khỏc nhau c th hin trong thit k thụng qua mc d tr ti trng
vn chuyn. Mc d tr cng cng cao thỡ kh nng bo m kt cu ỏo
ng mm lm vic trng thỏi n hi cng thun li, khin cho cht lng s
dng trong khai thỏc vn doanh s tt, thi hn s dng lõu bn v chi phớ cho duy
tu, sa cha nh k thp [1,2].
1.2. Tng quan mt s mt ng s dng nha lm cht gia c
1.2.1. Mt ng bờ tụng nha [1,2,8].
1.2.1.1. Khỏi nim
Bờ tụng nha l hn hp gm ỏ dm, cỏt, bt khoỏng, Bi tum v ph gia c
la chn thnh phn hp lý, phi trn v gia cụng thnh hn hp ng nht. Thnh
phn ca bờ tụng nha thụng thng nh sau : ỏ dm 20-65%, Cỏt 30-66%, Bt
khoỏng 4-14%, Bi tum 5-7% v ph gia tựy thuc vo thớ nghim t c kt qu
tt.
Cỏc tớnh cht ca bờ tụng nha ph thuc vo nhit thi cụng v nhit khai
thỏc, t l v tớnh cht ca cỏc vt liu thnh phn ph thuc vo s phõn b cht kt
dớnh trong hn hp v mc kt dớnh gia ct liu v bitum. Mi thnh phn trong
hn hp bờ tụng nha úng mt vai trũ nht nh v cú liờn quan cht ch n nhau
trong vic to nờn mt khi liờn kt cú tớnh cht cn thit ca vt liu lm lp mt
ng
Theo cỏc ti liu quc t thỡ BTN cú th khai thỏc nhit t 500C n +600C.
Cỏc gii phỏp tng cng n nh nhit ca BTN cn c bit lu ý khi s dng

7

BTN trong iu kin khớ hu nhit i. Trong quỏ trỡnh khai thỏc BTN chu nh
hng ca cỏc yu t nhit v thi tit nờn nú b gi i, nt n, b mi mũn v bin
dng lm gim tui th khai thỏc ca BTN. Tui th trung bỡnh ca cỏc lp ph mt
ng bng BTN khong 10 n 15 nm. Trong iu kin thit k, thi cụng, bo
dng v khai thỏc hp lý thỡ tui th ti a cú th t n 20 nm [1,2,4,8].
BTN c s dng lm lp ph mt ng cú lng giao thụng cao nh ng
cao tc, ng thnh ph v sõn bay. BTN cũn cú th s dng lm va hố, khu vui
chi gii trớ, cụng trỡnh th thao v cỏc cụng trỡnh thu li. BTN ch yu cú mu en
nhng trong iu kin yờu cu cng cú th ch to BTN cú mu khỏc [1,2,4,8].
1.2.1.2. Cu trỳc ca BTN [1,2,8].
Tớnh cht vt lớ, c hc ca BTN ph thuc vo cht lng, t l thnh phn
cỏc vt liu ch to v cu trỳc bờ tụng. Cu trỳc ph thuc vo t l ca cỏc vt liu
v cht ca hn hp.
V mt cu trỳc, BTN l mt vt liu xõy dng cú cu trỳc thuc loi cui kt
nhõn to, trong ú cỏc ct liu khoỏng vt c kt dớnh vi nhau nh cht liờn kt
asphalt.
Cu trỳc ca vt liu khoỏng trong BTN c chia lm 3 loi: cú khung, bỏn
khung v khụng cú khung.
Cu trỳc cú khung: l cu trỳc trong ú h s lp y l rng gia cỏc ht ca b
khung cỏt, ỏ dm bng cht liờn kt bitum l nh hn hoc bng 1. Nh vy cỏc cht
liờn kt nha khụng d chuyn ng, nhng ht ỏ dm v cỏt tip xỳc vi nhau mt
cỏch trc tip hoc thụng qua lp liờn kt bitum to cu trỳc. B khung cú th ch l
ỏ dm. Trong trng hp ny ỏ dm khụng chuyn ng c cựng vi hn hp
va (hn hp gm cỏt, bt khoỏng v bitum). S cú mt cỏc khung cng khụng gian
lm tng n nh ca lp ph mt ng. Cu trỳc khung quen thuc thng cha
lng bt khoỏng t 4-10% v lng bitum t 5-7%.
1.2.1.3. Phõn loi BT nha [1,2,8].
1.2.1.4 Theo c tớnh ca cp phi hn hp ct liu:
- BTN cú cp phi cht (dense graded mix);

8

- BTN cú cp phi giỏn on (gap graded mix);
- BTN cú cp phi h (open graded mix).
1.2. Theo rng rng:
BTN c phõn ra 2 loi:
- BTN cht (vit tt l BTNC): cú rng d t 3% n 6% , dựng lm lp mt trờn
v lp mt di. Trong thnh phn hn hp bt buc phi cú bt khoỏng;
- BTN rng (vit tt l BTNR): cú rng d t 7% n 12% v ch dựng lm lp
múng.
1.2.3.3 Theo v trớ v cụng nng trong kt cu mt ng:
- BTN cú nhỏm cao, tng kh nng khỏng trt: s dng cho ng ụ tụ cp cao,
ng cao tc, cỏc on ng nguy him. Lp BTN ny c ph trờn mt BTN,
ngay sau khi thi cụng cỏc lp BTN phớa di hoc c ph sau ny, khi nõng cp
mt ng.
- BTN dựng lm lp mt (surface course mixture), bao gm:
- BTN dựng lm lp mt trờn (wearing course mixture): thng s dng BTN cht.
- BTN dựng lm lp mt di (binder course mixture): thng s dng BTN cht.
- BTN dựng lm lp múng (base course mixture): loi BTN cht v BTN rng u cú
th s dng lm lp múng. BTN rng cú giỏ thnh thp hn do khụng cn s dng
bt khoỏng v hm lng nha thp hn so vi BTN cht.
- BTN cỏt (sand-asphalt mixture): s dng lm lp mt ti khu vc cú ti trng xe
khụng ln, va hố, ln dnh cho xe p, xe thụ s. Cú th s dng lm 1 lp bự
vờnh mng trc khi ri lp BTN lờn trờn. Ct liu s dng cho BTN cỏt l cỏt
nghin, cỏt t nhiờn hoc hn hp ca hai loi cỏt ny
1.2.3.4. Theo kớch c ht ln nht danh nh ca BTN cht:
BTN c phõn ra 4 loi:
- BTN cht cú c ht ln nht danh nh l 9,5 mm (v c ht ln nht l 12,5 mm),

9

vit tt l BTNC 9,5;
- BTN cht cú c ht ln nht danh nh l 12,5 mm (v c ht ln nht l 19 mm),
vit tt l BTNC 12,5;
- BTN cht cú c ht ln nht danh nh l 19 mm (v c ht ln nht l 25 mm), vit
tt l BTNC 19;
- BTN cỏt, cú c ht ln nht danh nh l 4,75 mm (v c ht ln nht l 9,5 mm),
vit tt l BTNC 4,75
Gii hn v thnh phn cp phi hn hp ct liu (thớ nghim theo TCVN 75722:2006) v phm vi ỏp dng ca cỏc loi BTNC quy nh ti Bng 1.1.
Bng 1.1. Cp phi hn hp ct liu BTN cht (BTNC)

Quy nh
2. C sng mt vuụng, mm
1. C ht ln nht danh nh,

BTNC
4,75

BTNC 9,5

BTNC
12,5

BTNC 19

Lng lt qua sng, % khi lng
4,75

9,5

12,5

19

25

-

-

-

100

19

-

-

100

90ữ100

12,5

-

100

90ữ100

71ữ86

9,5

100

90ữ100

74ữ89

58ữ78

4,75

80ữ100

55ữ80

48ữ71

36ữ61

2,36

65ữ82

36ữ63

30ữ55

25ữ45

1,18

45ữ65

25ữ45

21ữ40

17ữ33

0,600

30ữ50

17ữ33

15ữ31

12ữ25

0,300

20ữ36

12ữ25

11ữ22

8ữ17

0,150

15ữ25

9ữ17

8ữ15

6ữ12

0,075

8ữ12

6ữ10

6ữ10

5ữ8

3. Hm lng nha ng

6,0ữ7,5

5,2ữ6,2

5,0ữ6,0

4,8ữ5,8

mm

tham

10

kho, % khi lng hn hp
BTN
4. Chiu dy lp BTN hp lý
(sau khi lu lốn), cm

3ữ5

4ữ5

Va hố,

6ữ8

Lp mt

ln dnh
5. Phm vi nờn ỏp dng

5ữ7

cho
xe p, xe

Lp mt

trờn

Lp mt

trờn

hoc lp

di

mt di

thụ s

1.2.3.5. Theo kớch c ht ln nht danh nh vi BTN rng [1,2,8].
BTN c phõn thnh 3 loi:
- BTN rng cú c ht ln nht danh nh l 19mm (v c ht ln nht l 25mm), vit
tt l BTNR 19;
- BTN rng cú c ht ln nht danh nh l 25mm (v c ht ln nht l 31,5mm),
vit tt l BTNR 25;
- BTN rng cú c ht ln nht danh nh l 37,5mm (v c ht ln nht l 50mm),
vit tt l BTNR 37,5.
Gii hn v thnh phn cp phi hn hp ct liu (thớ nghim theo TCVN 75722:2006) v phm vi ỏp dng ca cỏc loi BTNR quy nh ti Bng 1.2.
Bng 1.2. Cp phi hn hp ct liu BTN rng (BTNR)
Quy nh
1. C ht ln nht danh nh,
mm
2. C sng mt vuụng, mm

BTNR 19
19

BTNR

BTNR

25

37,5

25

37,5

Lng lt qua sng, % khi
lng

50

-

-

100

37,5

-

100

90ữ100

25

100

90ữ100

-

11

19

90ữ100

-

40ữ70

12,5

-

40ữ70

-

9,5

40ữ70

-

18ữ48

4,75

15ữ39

10ữ34

6ữ29

2,36

2ữ18

1ữ17

0ữ14

1,18

-

-

-

0,600

0ữ10

0ữ10

0ữ8

0,300

-

-

-

0,150

-

-

-

0,075

-

-

-

4,0ữ5,0

3,5ữ4,5

3,0ữ4,0

8ữ10

10ữ12

12ữ16

Lp múng

Lp

Lp

trờn

múng

múng

3. Hm lng nha ng tham
kho, % khi lng hn hp
BTN
4. Chiu dy lp BTN hp lý
(sau khi lu lốn), cm
5. Phm vi nờn ỏp dng

1.2.2. mt ng lỏng nha [1,2].
1.2.2.1 Khỏi nim:
Ti nha lờn lp mt ng ó ri hon thin, sau ú ri ú nh, lu lốn cht
to nờn mt lp v mng, kớn, chc, khụng thm nc, cú kh nng chu c lc y
ngang.
Chiu dy lp lỏng nha thng khụng quỏ 4 cm. Trờn mt ng cao cp, lp lỏng
mt dy 1-2.5 cm. Trờn mt ng gin n dựng lỏng 2 n 3 lp, tng dy
khong 2.5 4 cm.
Theo quy nh, chiu dy ca lp lỏng nha khụng c tớnh vo chiu dy ca kt
cu ỏo ng khi tớnh toỏn thit k.
1.2.2.2. Phõn loi:

12

Cn c vo lng ti nha v ra ỏ ta chia lm 3 loi
+ Ti nha 1 lp : ti nha 1 ln v ra ỏ 1 ln, chiu dy 1- 1.5 cm
+ Ti nha 2 lp : ti nha 2 ln v ra ỏ 2 ln, chiu dy 2- 2.5 cm
+ Ti nha 3 lp : ti nha 3 ln v ra ỏ 3 ln, chiu dy 3- 3.5 cm
Cn c vo bin phỏp thi cụng chia lm 2 loi
+ Thi cụng lp lỏng nha theo phng phỏp ti
+ Thi cụng lp lỏng nha theo phng phỏp ri ỏ nha ó trn sn.
Cn c vo phng phỏp thi cụng s dng nha chia lm
+ Lp lỏng nha dựng nha di hỡnh thc nha núng
+ Lp lỏng nha dựng nha di hỡnh thc nh tng
1.2.3 Mt ng thm nhp nha:
1.2.3.1 Khỏi nim:
Mt ng thm nhp nha l mt ng s dng ỏ dm cú kớch c chn lc
(tng i ng u), ri, lu lốn n mt cht nht nh. Dựng nha ti thm
nhp vo cỏc khe h n mt sõu nht nh, nha liờn kt cỏc hũn ỏ li. Sau ú
dựng ỏ kớch c nh hn chốn cỏc khe h ri lu lốn n cht yờu cu.
Cng ca mt ng c hỡnh thnh da trờn lc chốn múc, ma sỏt gia
cỏc hũn ỏ theo nguyờn lý ỏ chốn ỏ kt hp vi lc dớnh liờn kt cỏc viờn ỏ li vi
nhau ca nha
1.2.3.2 Phõn loi
Theo chiu sõu thm nhp nha phõn lm 3 loi
+ Mt ng thm nhp nh: dy 4.5-6 cm v nha thm nhp ht chiu dy mt
ng
+ Mt ng thm nhp sõu: Dy 6-8 cm v nha thm nhp ht chiu dy mt
ng
+ Mt ng bỏn thm nhp: Dy 8-15 cm v nha thm nhp n mt mc no

13

ú thng l 4.5-6 cm.
Theo hỡnh thc s dng nha
+ Mt ng s dng nha di hỡnh thc dựng nha núng.
+ Mt ng s dng nha di hỡnh thc dựng nh tng.
1.2.4. Mt ng cp phi ỏ dm gia c nha
Cp phi ỏ dm gia c nha c hiu nh mt hn hp ct liu ỏ cú ng
cp phi liờn tc hoc giỏn on trn núng vi nha ng, khỏc vi bờ tụng nha,
cp phi ỏ trn nha khụng cú bt khoỏng vỡ vy, hm lng nha dựng trn
khụng cao, cỏc ch tiờu c lý k thut ca cp phi ỏ dm gia c nha cng kộm hn
so vi bờ tụng nha. V c bn cp phi ỏ dm gia c nha cú nguyờn lý hỡnh thnh
cng ging vi bờ tụng nha.
Cỏc ch tiờu ỏnh giỏ cú th k ti :
-

Mụ un n hi ca cp phi ỏ dm gia c nha
bn ộp ch ca cp phi ỏ dm gia c nha
bn v do Marshall

Hin nay, trong 22TCN 211 06 cha cú s liu nờu rừ ch tiờu k thut cn t c
ca cp phi ỏ dm gia c nha [11].
1.3 Cỏc nghiờn cu v ng dng vt liu gia c nha trờn th gii v Vit Nam
Nhiu nc trờn th gii ó s dng cp phi ỏ dm trn nha trong kt cu
ỏo ng mm t rt lõu. Gii phỏp dựng cp phi ỏ dm trn nha lm múng mt
ng khụng nhng gim c chiu dy chung ton kt cu m cũn cú tỏc dng tt
cho kh nng bo v chng nhim lnh ỏo ng. õy l mt trong nhng iu kin
kim toỏn quan trng i vi cỏc nc cú mựa ụng lnh [19].
Bng 3.1 gii thiu dng kt cu nh hỡnh No 9 v mt ng mm phỏp, nm
1977 [19].
Kt cu nh hỡnh cho thy lp cp phi ỏ dm trn nha c a vo s dng v
úng vai trũ nh lp múng trờn ca mt ng bờ tụng nha
Bng 3.1 : nh hỡnh kt cu ỏo ng mm No 9 ca phỏp, nm 1977 [19].

14

T0

T1

PF1

PF2

1 7cm BTN-I
2 7cm BTN-II
3 15cm éTN-III

1 8cm BTN-I
2 18cm éTN

1 8cm BTN-I
2 18cm éTN

4 28cm CPégcxm

3 25cm CPégcxm

3 25cm CPégcxm

1 7cm BTN-I
2 7cm BTN-II
3 15cm éTN

1 8cm BTN-I
2 15cm éTN-III

1 8cm BTN-I
2 15cm éTN-III

3 22cm CPégcxm

3 20cm CPégcxm

4 28cm CPégcxm

T2

T3

1 8cm BTN-I
2 15cm éTN

1 6cm BTN-I
2 12cm éTN

3 28cm CPégcxm

3 28cm CPégcxm

PF3

1 6cm BTN-I
2 12cm éTN
3 20cm CPégcxm

Ghi chỳ bng 3.1:

(1) BTN: Bờ tụng nha núng
(2) TN: Cp phi ỏ dm trn nha núng
(3) CPgcxm: Cp phi ỏ dm gia c xi mng
c kt cu ỏo ng cú cng cao cng cú lp cp phi ỏ trn nha,
lp ny c xp ngay trờn lp cp phi ỏ dm v di lp bờ tụng nha cht [15].