Hàm lượng cốt liệu thô tạo khung chịu lực và ảnh hưởng của nó đến khả năng chống biến dạng không hồi phục của hỗn hợp bê tông nhựa chặt

 Tác giả: ThS. ĐỖ VƯƠNG VINH; PGS. TS. TRẦN THỊ KIM ĐĂNG
              Trường Đại học Giao thông vận tải

Sự truyền ứng suất trong khung cốt liệu

Theo quan điểm thiết kế cốt liệu thô tạo khung và sự chèn móc giữa các hạt cốt liệu thì cỡ hạt được gọi là cốt liệu thô sẽ thay đổi tùy thuộc vào cỡ hạt lớn nhất danh định của hỗn hợp. Đối với hỗn hợp bê tông nhựa chặt (BTNC) 12.5 thì cốt liệu thô là các hạt sót sàng 2,36 mm. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng cỡ hạt thô tạo khung đến khả năng chống biến dạng không hồi phục của các hỗn hợp BTNC 12.5 sử dụng thí nghiệm Wheel Tracking và thí nghiệm từ biến tĩnh cho thấy tồn tại một khoảng hàm lượng cốt liệu thô tạo khung tốt nhất cho khả năng chống lại biến dạng không hồi phục cao nhất. Hỗn hợp có cấp phối cốt liệu thiết kế theo phương pháp Bailey cho chiều sâu lún vệt bánh xe sau 20.000 lượt gia tải là nhỏ nhất, độ cứng từ biến cao nhất, biến dạng tổng, biến dạng không hồi phục và tốc độ biến dạng là nhỏ nhất.

Cốt liệu là thành phần chiếm tỉ lệ lớn nhất trong hỗn hợp BTN chặt (khoảng 94 - 95% khối lượng và 80 - 90 % thể tích). Bên cạnh những yếu tố về chất lượng của các thành phần cốt liệu thì tỉ lệ phối trộn giữa các phần cốt liệu có ảnh hưởng đến hầu hết các tính chất quan trọng của hỗn hợp BTN, trong đó có khả năng chống biến dạng không hồi phục.

Cốt liệu thô hoặc là khung cốt liệu thô được xem là yếu tố cơ bản tạo nên khả năng kháng biến dạng không hồi phục của hỗn hợp BTN. Các hạt cốt liệu thô tiếp xúc và chèn móc với nhau tạo các đường liên tục truyền và phân bố các ứng suất phát sinh do tải trọng của bánh xe qua lớp BTN đến các lớp vật liệu móng phía dưới. Mỗi loại hỗn hợp BTN khi thiết kế tùy theo tỉ lệ phối hợp giữa các thành phần nói chung và tỉ lệ phối hợp cốt liệu theo kích cỡ nói riêng sẽ tạo các khung cốt liệu thô khác nhau, có khả năng kháng biến dạng khác nhau. Một hỗn hợp được thiết kế với tỉ lệ giữa các phần cốt liệu hợp lý sẽ cho bộ khung cốt liệu thô vững chắc, do đó có khả năng chịu được số lần tác dụng tải trọng trùng phục lớn hơn với biến dạng không hồi phục nhỏ hơn. Ngược lại, một hỗn hợp có khung cốt liệu thô kém sẽ chỉ chịu được số lần tải trọng trùng phục nhỏ với biến dạng không hồi phục lớn hơn.

Theo truyền thống khi thiết kế hỗn hợp BTN, cốt liệu thô được hiểu là các cốt liệu sót trêm sàng 4,75 mm và cốt liệu mịn là các cốt liệu lọt qua cỡ sàng này. Với quan niệm thiết kế phối trộn để tạo khung cốt liệu thô, cốt liệu thô được hiểu là cốt liệu có kích thước lớn mà khi đưa vào khối thể tích sẽ tạo ra lỗ rỗng; cốt liệu mịn là cốt liệu chèn vào lỗ rỗng của các cốt liệu thô. Trên cơ sở định nghĩa này, nghiên cứu [5] đã phân tích về mặt hình học phẳng cho các dạng phối trộn để các hạt cốt liệu mịn chèn vào lỗ rỗng của các hạt cốt liệu thô mà vẫn đảm bảo cho các hạt cốt liệu thô tiếp xúc với nhau. Sơ đồ tính toán và kết quả cuối cùng của các trường hợp phân tích.

Mời độc giả xem nội dung đầy đủ bài khoa học tại đây