Trình tự thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thoát nước được tiến hành theo mấy giai đoạn? Nguyên tắc thiết kế thế nào?

Nội dung chính

• Việc thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thoát nước phải tuân thủ các yêu cầu gì?
• Trình tự thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thoát nước được tiến hành theo mấy giai đoạn?
• Trong quá trình thi công thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thoát nước, có sự thay đổi về nguồn vật liệu đầu vào thì xử lý thế nào?

Việc thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thoát nước phải tuân thủ các yêu cầu gì?

Theo tiểu mục 3.1, tiểu mục 3.2 Mục 3 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13048:2020 định nghĩa như sau:

Hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thoát nước (Porous Asphalt Mixture) bao gồm hỗn hợp cốt liệu có cấp phối hở (open-grade), chất kết dính là nhựa đường cải thiện polymer; có độ rỗng dư sau khi đầm nén cao (từ 18 % đến 22 %), cho phép chất lỏng thấm qua; được chế tạo theo phương pháp trộn nóng tại trạm trộn; ký hiệu là BTNRTN.

Lớp mặt bê tông nhựa rỗng thoát nước (Porous Asphalt Course)

- Lớp trên cùng của kết cấu áo đường được tạo thành từ hỗn hợp BTNRTN; được thi công theo phương pháp trộn nóng, rải nóng.

- Lớp BTNRTN được rải trên bề mặt đường không thấm nước; có tác dụng: Cải thiện độ nhám, sức kháng trượt của mặt đường; thoát nước mưa trên mặt đường, giảm thiểu hiện tượng văng bụi nước sau bánh xe khi trời mưa; giảm tiếng ồn do xe chạy gây ra; tham gia chịu lực cùng với kết cấu áo đường (chiều dầy lớp BTNRTN được tính đến trong tính toán kết cấu áo đường).

Thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thoát nước được quy định tại Mục 7 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13048:2020 như sau:

Thiết kế hỗn hợp BTNRTN

7.1 Nguyên tắc thiết kế hỗn hợp BTNRTN

Công tác thiết kế hỗn hợp BTNRTN nhằm mục đích tìm ra hàm lượng nhựa tối ưu ứng với hỗn hợp cốt liệu đã chọn. Việc thiết kế phải tuân thủ các yêu cầu sau:

- Tất cả các vật liệu sử dụng (cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ, bột khoáng, nhựa đường) đều phải thỏa mãn các chỉ tiêu cơ lý theo quy định trong Điều 6.

- Đường cong cấp phối của hỗn hợp cốt liệu sau khi phối trộn phải nằm trong giới hạn của đường bao cấp phối quy định trong Bảng 1.

- Hàm lượng nhựa tối ưu được lựa chọn sao cho hỗn hợp phải thỏa mãn các chỉ tiêu cơ lý theo quy định trong Bảng 2.

7.2 Các giá trị nhiệt độ trộn mẫu, đầm mẫu trong phòng thử nghiệm được chọn trên cơ sở nhiệt độ quy định khi trộn hỗn hợp BTNRTN tại trạm trộn và nhiệt độ lu lèn hỗn hợp BTNRTN ứng với loại nhựa đường cải thiện polymer sử dụng, được xác định trong Bảng 10.

...

Theo quy định trên, công tác thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thoát nước nhằm mục đích tìm ra hàm lượng nhựa tối ưu ứng với hỗn hợp cốt liệu đã chọn. Việc thiết kế phải tuân thủ các yêu cầu sau:

- Tất cả các vật liệu sử dụng (cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ, bột khoáng, nhựa đường) đều phải thỏa mãn các chỉ tiêu cơ lý theo quy định trong Điều 6.

- Đường cong cấp phối của hỗn hợp cốt liệu sau khi phối trộn phải nằm trong giới hạn của đường bao cấp phối quy định trong Bảng 1 tại tiểu mục 5.3 Mục 5 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13048:2020.

- Hàm lượng nhựa tối ưu được lựa chọn sao cho hỗn hợp phải thỏa mãn các chỉ tiêu cơ lý theo quy định trong Bảng 2 tại tiểu mục 5.4 Mục 5 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13048:2020.

Thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thoát nước (Hình từ Internet)

Trình tự thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thoát nước được tiến hành theo mấy giai đoạn?

Trình tự thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thoát nước được tiến hành theo quy định tại tiểu mục 7.3 Mục 7 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13048:2020 như sau:

Trình tự thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thoát nước được tiến hành theo 3 giai đoạn: Thiết kế sơ bộ, thiết kế hoàn chỉnh và lập công thức chế tạo hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thoát nước.

(1) Giai đoạn thiết kế sơ bộ

- Giai đoạn này sử dụng mẫu vật liệu lấy tại nguồn cung cấp hoặc phễu nguội của trạm trộn bê tông nhựa để thiết kế.

- Mục đích chính của công tác thiết kế sơ bộ là xác định chất lượng của các loại cốt liệu sẵn có tại nơi thi công; đối chiếu với các yêu cầu kỹ thuật xem có phù hợp hay không; liệu rằng có thể sử dụng những cốt liệu này để sản xuất ra bê tông nhựa rỗng thoát nước đạt yêu cầu về thành phần hạt và các chỉ tiêu quy định với hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thoát nước hay không.

- Ý nghĩa của giai đoạn thiết kế sơ bộ:

+ Khẳng định sự phù hợp của cốt liệu và hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thoát nước sử dụng các loại cốt liệu này đối với các yêu cầu kỹ thuật của công trình. Giai đoạn này đặc biệt có ý nghĩa nếu như trước đây chưa có số liệu nào về các nguồn cốt liệu sẵn có tại nơi thi công;

+ Là cơ sở để tính giá thành xây dựng;

+ Làm căn cứ để tiến hành giai đoạn thiết kế hoàn chỉnh.

- Các bước thiết kế cụ thể được trình bày chi tiết trong Phụ lục A kèm theo Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13048:2020.

(2) Giai đoạn thiết kế hoàn chỉnh

- Giai đoạn này được tiến hành sau khi đã có kết quả thiết kế sơ bộ. Trên cơ sở số liệu của giai đoạn thiết kế sơ bộ, tiến hành chạy thử trạm trộn bê tông nhựa, lấy mẫu cốt liệu tại các phễu nóng (Hot-bin) để thiết kế.

- Mục đích của giai đoạn thiết kế này là tìm ra thành phần hạt thực của hỗn hợp cốt liệu và hàm lượng nhựa thực khi sản xuất hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thoát nước tại trạm trộn. Thành phần hạt của cốt liệu trong giai đoạn này phải được thiết kế sao cho gần tương tự như thành phần hạt của giai đoạn thiết kế sơ bộ.

- Ý nghĩa của giai đoạn thiết kế hoàn chỉnh:

+ Chứng minh khả năng có thể sản xuất được hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thoát nước tại trạm trộn;

+ Hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thoát nước sản xuất ra phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật của công trình;

+ Làm căn cứ để tiến hành sản xuất thử, rải thử và thiết lập công thức chế tạo hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thoát nước.

- Các bước thiết kế cụ thể được trình bày chi tiết trong Phụ lục A kèm theo Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13048:2020.

(3) Lập công thức chế tạo hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thoát nước

- Trên cơ sở thiết kế hoàn chỉnh và kết quả sau khi thi công thử lớp bê tông nhựa rỗng thoát nước (BTNRTN), tiến hành các điều chỉnh (nếu thấy cần thiết) để đưa ra công thức chế tạo hỗn hợp BTNRTN phục vụ thi công đại trà lớp BTNRTN. Công thức chế tạo hỗn hợp BTNRTN là cơ sở cho toàn bộ công tác tiếp theo (sản xuất hỗn hợp BTNRTN tại trạm trộn, thi công, kiểm tra, giám sát chất lượng và nghiệm thu).

- Công thức chế tạo hỗn hợp BTNRTN phải bao gồm tối thiểu các thông tin sau:

+ Nguồn cốt liệu và nhựa đường dùng cho hỗn hợp BTNRTN;

+ Loại và tỷ lệ sử dụng phụ gia cải thiện polymer chuyên dụng;

+ Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của nhựa đường, đá dăm, cát xay, bột khoáng;

+ Thành phần cấp phối của hỗn hợp cốt liệu;

+ Tỷ lệ của các loại cốt liệu: đá dăm, cát xay, bột khoáng tại phễu nguội, phễu nóng;

+ Kết quả thiết kế hỗn hợp BTNRTN và hàm lượng nhựa tối ưu;

+ Dung sai cho phép của cấp phối hỗn hợp cốt liệu và hàm lượng nhựa khi sản xuất BTNRTN tại trạm trộn so với công thức chế tạo hỗn hợp BTNRTN;

+ Các giá trị nhiệt độ thi công quy định: Trộn, xả hỗn hợp ra khỏi máy trộn, vận chuyển tới công trường, khi rải, khi lu;

+ Phương án thi công ngoài hiện trường: Chiều dầy lớp BTNRTN chưa lu lèn, loại lu, sơ đồ lu, số lượt lu trên 1 điểm,...

Trong quá trình thi công thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thoát nước, có sự thay đổi về nguồn vật liệu đầu vào thì xử lý thế nào?

Theo quy định tại tiết 7.3.4 tiểu mục 7.3 Mục 7 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13048:2020 thì trong quá trình thi công, nếu có bất kỳ sự thay đổi nào về nguồn vật liệu đầu vào hoặc có sự biến đổi lớn về chất lượng của vật liệu thì phải làm lại thiết kế hỗn hợp BTNRTN theo 3 giai đoạn nêu trên và xác định lại công thức chế tạo hỗn hợp BTNRTN.