Tiêu chuẩn ngành 22TCN 62:1984 về quy trình thí nghiệm bê tông nhựa

TIÊU CHUẨN NGÀNH

22TCN 62:1984

QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM

BÊ TÔNG NHỰA

(Ban hành theo quyết định số 2916/KHKT ngày 21-12-1984)

I- QUY ĐỊNH CHUNG

1.1. Quy trình này quy định một số phương pháp thí nghiệm cần thiết và các chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa để xác định thành phần phối hợp hợp lý và chất lượng đạt được trong quá trình chế tạo vật liệu theo các yêu cầu kỹ thuật của công trình cũng như để đánh giá trình trạng chất lượng hiện có của vật liệu bê tông nhựa đã sử dụng ở mặt đường hay sân bay cụ thể là:

1) Khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông nhựa

2) Khối lượng thể tích và khối lượng riêng của các phối liệu trong hỗn hợp bêtông nhựa.

3) Khối lượng riêng (tỷ trọng) của bê tông nhựa

4) Độ rỗng cốt liệu và độ rỗng dư của hỗn hợp bê tông nhựa.

5) Độ bão hòa nước của bê tông nhựa.

6) Hệ số trương nở của bê tông nhựa sau khi bão hòa nước.

7) Cường độ chịu nén tới hạn của bê tông nhựa.

8) Hệ số ổn định nước của bê tông nhựa

9) Độ bền chịu nước sau khi bão hòa nước lâu.

10) Độ bền, độ dẻo của bê tông nhựa theo phương pháp Mác san

11) Hàm lượng bị tum trong hỗn hợp bê tông nhựa theo phương pháp chiết.

12) Thành phần hạt cốt liệu của hỗn hợp bê tông nhựa sau khi chiết.

13) Hàm lượng bitum và các thành phần hạt trong hỗn hợp bê tông nhựa theo phương pháp nhanh.

Khi cần xác định khả năng dính bám của bitum trên bề mặt cốt liệu thì thí nghiệm theo quy định trong quy trình thí nghiệm vật liệu nhựa đường và khi cần xác định hệ số ép chế của bêtông át phan thì tiến hành theo quy trình thí nghiệm ép chế.

Các hạng mục thí nghiệm này cũng áp dụng để xác định một số chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp đá nhựa (loại hỗn hợp thiếu thành phần bột khoáng) được dùng làm các lớp chịu lực của mặt đường.

Quy trình này không đề cập đến các yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thí nghiệm đối với từng loại vật liệu thành phần của bê tông nhựa (bitum, đá, cát, bột khoáng). Các vấn đề này đã được trình bày trong quy trình thí nghiệm vật liệu nhựa đường, quy trình thí nghiệm bột khoáng chất dùng trong bê tông nhựa đường do Bộ Giao thông vận tải ban hành và trong các tiêu chuẩn, quy trình hiện hành khác của Nhà nước.

1.2. Khi cần chuẩn bị và trộn bê tông nhựa tại phòng thí nghiệm để xác lập thành phần cấu tạo hợp lý của vật liệu trước khi đưa vào sản xuất, phải tiến hành như sau:

Trước hết, sấy thật khô đá, bột khoáng và khử hết nước còn lẫn trong bitum rồi cân từng thành phần theo đúng liều lượng đã định. Đựng các cốt liệu vào một cái chậu hay khay men và đựng bitum vào một cái bát riêng rồi sấy hay đốt nóng từng loại đến nhiệt độ quy định ở bảng 1.

Dùng bay trộn tất cả các cốt liệu với bi tum. Sau đó đổ hỗn hợp vào máy trộn và trộn cho đến khi hỗn hợp thật đồng đều, thời gian cần thiết để trộn trong máy được xác định qua thực tế thí nghiệm thông thường khoảng từ 3 đến 6 phút. Đối với mỗi loại hỗn hợp cần giữ cho thời gian trộn không thay đổi để tiện so sánh đối chiếu kết quả thí nghiệm sau này. Quá trình trộn hỗn hợp kết thúc khi tất cả các loại hạt cốt liệu đều được bao đều bằng một lớp bi tum và không còn hiện tượng bi tum vón cục.

Trong trường hợp không có máy thì tiếp tục trộn bằng tay cho đến khi hỗn hợp đạt được yêu cầu đông nhất như trên.

Nếu cho bột khoáng chất hoạt tính và hỗn hợp bê tông nhựa ở dạng nguội (xem bảng 1) thì phải đốt nóng đá và cát đến nhiệt độ cao hơn trị số quy định ở bảng 1 từ 20 đến 40^oC.

Nếu cho chất hoạt tính bề mặt vào hỗn hợp bê tông nhựa không ở dạng nguội thì nhiệt độ đốt nóng cốt liệu, bi tum cũng như nhiệt độ đốt nóng hỗn hợp để chế tạo mẫu thí nghiệm giảm từ 10 đến 20^oC so với số ghi ở bảng 1.

Hỗn hợp kể trên chỉ được dùng để chế tạo các mẫu thí nghiệm cần thiết (theo các mục từ B1 đến B7 ở phần sau) sau khi trộn xong không quá 2 giờ.

Khi thí nghiệm cường độ chịu nén mà không có máy tính thì có thể chế tạo mẫu theo phương pháp Mác san, nhưng phải đảm bảo được đúng khối lượng thể tích (dung trọng) của mẫu.

1.3. Khi cần thí nghiệm để kiểm tra chất lượng của hỗn hợp bêtông nhựa đã trộn sẵn, tùy theo trường hợp cụ thể, cần thực hiện các trương trình sau đây:

Nếu bê tông nhựa được trộn bằng máy trộn kiểu cưỡng bức trong công xưởng thì phải lấy mẫu trong lúc xúc hỗn hợp từ máy trộn vào ôtô hay các phương tiện vận chuyển khác. Thành phần của mỗi mẫu bê tông nhựa gồm các phần riêng biệt của hỗn hợp lấy từ 3÷4 mẻ trộn sẵn. Trước khi chế tạo mẫu thí nghiệm, phải trộn đều các phần riêng biệt với nhau để thu được một mẫu có tính đại diện trung bình cho các mẻ.

Bảng 1

CÁC YÊU CẦU VỀ NHIỆT ĐỘ ĐỐT NÓNG VẬT LIỆU VÀ ĐẦM NÉN HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA Ở PHÒNG THÍ NGHIỆM

CÁC YÊU CẦU CẦN THIẾT	LOẠI HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA
	Nóng		Ấm		Nguội
	Ký hiệu nhựa
	Nhựa đặc bitum			Nhựa lỏng đông đặc vừa	Nhựa lỏng có độ đông đặc
					Vừa	Chậm
	40/60 60/90	90/130	130/200 200/300	130/200	70/130	70/130
1) Nhiệt độ đốt nóng - Đốt nóng cốt liệu để chế tạo hỗn hợp bê tông nhựa (oC)	140-160	130-150	110-130	90-100	80-100	80-100
- Đốt nóng hỗn hợp bê tông nhựa để chế tạo mẫu thí nghiệm (oC)	140-160	130-150	110-130	90 – 100	80 - 90	80 – 90
- Đốt nóng bi tum để chế tạo hỗn hợp bê tông nhựa (oC)	130-150	120-140	100-130	90 – 100	90 – 100	90 – 100
2) Phương pháp và tải trọng đầm nén khi chế tạo mẫu từ hỗn hợp bê tông nhựa để thí nghiệm về: - Cường độ chịu nén (ở trạng thái khô và bão hòa nước) độ bão hòa nước và hệ số trương nở.						Đầm nén dưới tải trọng 400 daN/cm2
a) Đối với hỗn hợp bê tông nhựa có hàm lượng đá < 35%	Đầm nén dưới tải trọng 400daN/cm2
b) Đối với hỗn hợp bê tông nhựa có hàm lượng đá > 35%	Rung với tải trọng 0,3 daN/cm2 cùng với đầm nén dưới tải trọng 200daN/cm2
- Độ bền và độ dẻo theo phương pháp Mác san:	50 chảy cho mỗi mặt mẫu, trọng lượng đầm: 4,55kg, chiều cao rơi: 46 cm

Nếu bê tông nhựa được trộn trong thiết bị làm việc theo nguyên tắc trộn tự do thì thành phần mẫu bê tông nhựa gồm các phần riêng biệt lấy ở các thời điểm đầu, giữa và cuối của mẻ trộn.

Nếu hỗn hợp bê tông nhựa ở dạng nóng và ấm thì sau khi đổ hỗn hợp vào cối kim loại, phải đốt nóng trên bếp cát hoặc trong tủ sấy đến nhiệt độ quy định ở bảng 1 để chế tạo mẫu thí nghiệm, nếu hỗn hợp bê tông nhựa ở dạng nguội thì nhiệt độ của hỗn hợp phải khống chế ở 20 ± 2^oC trước khi đem chế tạo mẫu.

Hỗn hợp chỉ được dùng để chế tạo mẫu thí nghiệm sau khi lấy ra khỏi thiết bị trộn bê tông quá 2 giờ.

Khối lượng hỗn hợp bê tông nhựa cần dùng để thí nghiệm phụ thuộc vào kích thước của cốt liệu được quy định như ở bảng 2.

Bảng 2

KHỐI LƯỢNG BÊ TÔNG NHỰA CẦN LẤY TỪ THIẾT BỊ TRỘN ĐỂ THÍ NGHIỆM

Kích thước lớn nhất của cốt liệu (mm)	Khối lượng bê tông nhựa cần lấy (kg)
40,25 đối với lớp dưới	6 ÷ 7
10,25,20 đối với lớp trên	5 ÷ 10
5 (3) đối với lớp trên	2 ÷ 5

1.4. Khi cần kiểm tra chất lượng mặt đường bê tông nhựa thì phải dùng búa và đục (hay choòng) để đào các mẫu có dạng hình vuông hay chữ nhất tại mặt đường hay dùng máy khoan để lấy các mẫu có dạng hình lăng trụ. Các mẫu đào hay khoan phải xuyên suốt chiều dày mặt đường (cả lớp trên và lớp dưới) và, phần chia theo từng lớp để thí nghiệm. Kích thước và số lượng mẫu cần cho thí nghiệm.

Đường kính lỗ khoan:

- Không nhỏ hơn 50mm đối với loại bê tông nhựa cát.

- Không nhỏ hơn 70mm đối với loại bê tông nhựa hạt nhỏ và trung có kích cỡ hạt lớn nhất đến 25 mm.

- Không nhỏ hơn 100mm đối với loại không nhựa hạt trung và lớn có kích cỡ lớn nhất tới 40mm

Khi phải khoan để thí nghiệm theo phương pháp Mác san, các lỗ khoan cần có đường kính là 101,6 ± 0,5mm

Trước khi khoan, cần ghi rõ vị trí lấy mẫu. Trong khi khoan, phải tưới nước thường xuyên vào lỗ khoan để làm nguội mũi khoan và để cho mũi khoan dễ ấn sâu vào được các lớp mặt đường. Khi khoan xong dùng kim chuyên dùng để lấy lõi khoan ra khỏi mặt đường.

II. CHẾ TẠO MẪU THÍ NGHIỆM

2.1. Muốn xác định các tính chất cơ lý của hỗn hợp bê tông nhựa, phải đầm nén hỗn hợp trong 1 khuôn thép hình trụ rỗng để tạo mẫu thí nghiệm.

Muốn xác định được chất lượng của bê tông nhựa đã rải ở đường, phải đào hoặc khoan mẫu với điều kiện không làm biến dạng vật liệu để lấy được mẫu nguyên dạng. - Khi đầm nén hỗn hợp bê tông nhựa trong khuôn thép cần đảm bảo cho tải trọng tác động được vào cả hai mặt hai tấm đệm có thể tự do chuyển dịch lại gần nhau dễ dàng trong khuôn thép hoặc bằng cách cho tải trọng rơi của quả nặng đầm nén lên một mặt của mẫu rồi lộn ngược mẫu để đầm nén tiếp lên mặt còn lại. Việc lựa chọn phương pháp và tải trọng đầm nén phụ thuộc vào hàm lượng đá, vào loại bê tông nhựa và vào hạng mục thí nghiệm cần thực hiện theo quy định đã nêu ở bảng 1.

Hình 1. Máy nén thủy lực

2.2. Máy nén (thủy lực hay cơ học) để nén chặt mẫu bê tông nhựa (xem hình 1) có cơ cấu như sau:

Hộp máy (3) có 3 khuôn hình trụ để có thể tạo đồng thời 3 mẫu thí nghiệm được liên kết cố định trên máy. Các chày giã phía dưới (1) tựa bằng khớp lên tấm đệm dưới (4) của máy và được đặt sâu vào trong khuôn khoảng 2÷3cm. Các chày giã phía trên (2) liên kết với tấm đệm trên (6) của máy bằng các bản lề đặc biệt (5). Ở phía dưới hộp máy (3) có bố trí thiết bị đốt nóng bằng dầu (7) để giữ cho thành khuôn có nhiệt độ không đổi từ 80÷100^oC trong quá trình thí nghiệm với hỗn hợp bê tông nhựa nóng hay ấm. Khi tạo mẫu bằng bê tông nhựa nguội thì không được đốt nóng hộp và khuôn. Bộ phận tỳ chuyên dùng (8) dùng để tháo mẫu ra khỏi khuôn cũng được liên kết với tấm đệm trên (6) của máy bằng bản lề.

Khi máy hoạt động để nén chặt mẫu bê tông nhựa cần đảm bảo cho áp lực tác động lên mẫu là 400kg/cm2. Nếu công suất của máy không đủ để nén đồng thời 3 mẫu thì máy cũng được dùng để nén 1 mẫu theo cách tương tự. Khuôn trong hộp máy dùng để tạo mẫu thí nghiệm có đường kính là 71,4 mm. Còn khi cần tạo mẫu thí nghiệm có đường kính 50,5mm thì đặt thêm các tấm đệm phụ hình trụ và giữ chúng cố định trong khuôn chính. Trong trường hợp không có máy nén, thì phải chế tạo mẫu thí nghiệm trong các khuôn đơn (xem hình 2) có kích thước như ở bảng 3.

Hình 2. Khuôn để tạo mẫu

Bảng 3

CÁC LOẠI KHUÔN THÍ NGHIỆM

Đường kính khuôn d (mm)	Kích thước (mm)				Diện tích mẫu cm2
	II	h1	h2	F
101 71,4 50,5	180 170 130	50 50 40	90 80 80	12 12 10	80 40 20

2.3. Khi tạo mẫu thí nghiệm theo phương pháp ép nén bằng máy nén, trình tự tiến hành như sau:

- Trước hết cho thiết bị đốt nóng hoạt động và tăng dần nhiệt độ trong thiết bị đến 90÷100^oC đồng thời điều khiển đưa các chày giã phía trên vào trong khuôn (khi chế tạo mẫu bê tông nhựa nguội thì không dùng đến thiết bị đốt nóng). Sau đó điều khiển để đưa các chày giã phía trên ra khỏi khuôn và dùng vải thấm dầu hỏa lau sạch mặt trong của khuôn và các chày giã. Đổ hỗn hợp bê tông nhựa đã cân sẵn và đã đun nóng đến nhiệt độ quy định như ở bảng 1 vào trong khuôn qua 1 cái phễu kim loại rồi dùng dao thí nghiệm hay bay trộn để xọc và san đều hỗn hợp trong khuôn. Lại đưa các chày giã phía trên vào trong khuôn và hạ chúng xuống cho đến khi tiếp xúc với hỗn hợp. Sau đó, đóng động cơ chính của máy và nâng dần tải trọng tác dụng lên mẫu đến 400kg/cm². Duy trì tải trọng trong 3 phút rồi dở tải và điều khiển để đưa bộ phận tỳ đến giữ hộp máy để đùn mẫu ra khỏi khuôn.

2.4. Trình tự tạo mẫu thí nghiệm trong khuôn đơn cần được thực hiện như sau:

Đốt nóng khuôn và chày giã đến nhiệt độ 90÷100^oC khi hỗn hợp bê tông nhựa thuộc dạng nóng hay ấm và lau nhẹ nhàng bằng giẻ thấm dầu hỏa (trong trường hợp tạo mẫu bằng bê tông nhựa nguội thì không đốt nóng khuôn và chày). Dùng 1 phễu kim loại đổ đầy hỗn hợp bê tông nhựa đã cân trước vào khuôn có lắp sẵn tấm đệm dưới nhô ra khỏi đáy khuôn từ 1,5 đến 2cm. Dùng bay hay dao thí nghiệm xọc và san đều hỗn hợp trong khuôn. Đặt tấm đệm trên vào khuôn và đặt toàn bộ khuôn mẫu lên tấm ép dưới của máy. Điều khiển cho tấm ép trên của máy tiếp xúc với tấm đệm trên của khuôn và cho chạy động cơ điện của bơm dầu máy nén để tăng dần áp lực nén vào hỗn hợp cho đạt kết đến 400kg/cm². Giữ nguyên vị trí số áp lực này đối với hỗn hợp trong 3 phút rồi dỡ tải và dùng 1 thiết bị nén chuyên dùng để tháo mẫu ra khỏi khuôn.

Trong quá trình tạo mẫu, phải loại bỏ những mẫu bị sứt ở mép hoặc có 2 mặt đáy không song song.

2.5. Khi tạo mẫu theo phương pháp hỗn hợp, cần thực hiện theo trình tự như sau:

Theo phương pháp này, hỗn hợp bê tông nhựa được làm chặt bằng máy rung và sau đó được ép nén dưới áp lực 260kg/cm² bằng máy nén.

Mẫu thí nghiệm được chế tạo trong khuôn đơn (như đã nêu ở mục 2,4). Sau khi đốt nóng khuôn đến nhiệt độ 90÷100^oC và lắp tấm đệm dưới vào khuôn sao cho nó nhô ra ngoài đáy khuôn từ 2 đến 2,5cm thì đổ đầy hỗn hợp vào khuôn và đặt nó lên bàn máy rung. Khuôn được giữ chặt trên máy rung bằng một thiết bị chuyên dụng. Mở máy nổ rung hỗn hợp bê tông nhựa trong khuôn trong 3 phút với tần số dao động 3000 vòng/phút, biên độ rung là 0,35÷0,4mm và với tải trọng phụ là 0,3kg/cm². Dao động rung được truyền đến hỗn hợp qua tấm đệm còn tải trọng để tạo nên áp lực 0,3kg/cm² thì tác động vào hỗn hợp theo nén ép tự do. Sau khi kết thúc quá trình rung đặt khuôn mẫu lên bệ máy nén để mẫu dưới áp lực 250kg/cm². Giữ nguyên áp lực này trong vòng 3 phút rồi dở tải và dùng thiết bị nén chuyên dụng để tháo rời khỏi khuôn.

2.6. Khi tạo mẫu thí nghiệm bằng phương pháp giã với thiết bị đầm nén bằng quả nặng rơi, cần thực hiện theo trình tự như sau:

Trong trường hợp này, thiết bị đầm nén bao gồm: Một khung có tấm tựa bằng thép (xem hình 3) liên kết chặt trên một tấm gỗ, 1 tấm đế bằng thép đặt ở dưới khuôn (xem hình 4), một khuôn đựng mẫu có lắp thêm ống nối ở phía trên (xem hình 5) và 1 tấm ép có cần (thanh dẫn) và quả nặng (tải trọng xem hình 6).

Hình 3. Khung có tấm tựa	Hình 4. Đế lưới khuôn

Trước hết phải cố định khung thiết bị với tấm gỗ đặt trên nền nhà bằng bê tông xi măng và đảm bảo cho khung và tấm gỗ có vị trí thẳng đứng, còn tấm tựa bằng thép có vị trí nằm ngang.

Hình 5. Khuôn để đầm nén mẫu bằng phương pháp giá

Trước khi tạo mẫu, đốt nóng tấm đế khuôn và ống nối ở trên đến nhiệt độ 90÷100oC. Dùng vít bắt chặt đế khuôn vào tấm tựa bằng thép rồi đặt khuôn có lắp sẵn phần ống nối lên trên. Khi đặt khuôn, cần luồn hai cái mấu ở ống nối vào 2 bu lông gắn ở sẵn ở đế khuôn và dùng đai ốc để định vị khuôn. Trong mỗi một khuôn, đặt 1 miếng giấy thấm hình tròn có đường kính 10cm rồi đổ hỗn hợp bê tông át phan đã đốt nóng và cân sẵn vào và dùng dao xọc và san đều hỗn hợp sao cho mặt hỗn hợp hơi lồi ra ngoài khuôn. Đặt tấm ép có lắp thanh dẫn và quả nặng đã được đốt nóng lên trên mặt khuôn rồi đầm hỗn hợp với 50 lần giã để cho quả nặng (có khối lượng 4,55 kg rơi từ độ cao 46 cm xuống mặt bàn ép (tốc độ giã đạt 1 lần trong mỗi giây). Sau đó lật ngược khuôn lại và giã tiếp 50 lần lên mặt còn lại. Cuối cùng, lấy ống thép có đường kính trong 105mm chụp lên khuôn mẫu và dùng bàn ép đẩy nhẹ nhàng mẫu ra khỏi khuôn. 2.7. Dù tạo mẫu thí nghiệm theo phương pháp nào (từ 2.3 đến 2.6) cũng cần chú ý đến mấy điểm sau đây:

Hình 6. Khuôn đầm có cần và quả nặng

- Khi tạo mẫu, nhiệt độ của hỗn hợp bê tông nhựa phải phù hợp với các trị số quy định trong bảng 1 ở phần trên

- Kích thước mẫu và khối lượng bê tông nhựa cần thiết để tạo nốt mẫu phụ thuộc theo loại thí nghiệm cần thực hiện phải đảm bảo theo quy định trong bảng 4.

Bảng 4

KÍCH THƯỚC MẪU VÀ KHỐI LƯỢNG BÊ TÔNG NHỰA CẦN THIẾT ĐỂ TẠO 1 MẪU THÍ NGHIỆM

Hạng mục thí nghiệm	Kích thước (mm)			Khối lượng bê tông nhựa quy định cho 1 mẫu R
	Cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu trong bê tông nhựa	Mẫu thí nghiệm
		đường kính	chiều cao
1- Cường độ chịu nén (ở trạng thái khô và bão hòa) Độ bão hòa nước, tính ổn định nước	5 (3) 20, 15, 10	50,5 71,5	50,5 + 1 71,5±1,5	220 ± 240 625 ± 680
2- Độ bền, độ cháy theo phương pháp Mác san	40, 25, 40, 25, 20 15, 10, 5 (3)	101 101,6	101 ± 2 63,5  ± 1	1800 ± 1950 1100 ± 1200

- Trước khi dùng các mẫu tạo sẵn theo các phương pháp kể trên (từ 2,3 đến 2,6) để thực hiện các hạng mục thí nghiệm cần thiết, phải giữ mẫu ở nhiệt độ 20 ± 2^oC trong khoảng từ 12 đến 42 giờ.

2.8. Các mẫu đào hoặc khoan ở mặt đường mang về cần được xử lý để chuẩn bị cho thí nghiệm như sau:

Trước hết cần làm sạch mẫu, rồi đo chiều dầy và ghi lên mẫu các dấu hiệu biểu thị tính đồng nhất của các thành phần vật liệu phân bổ trên mẫu và tình trạng dính bám giữa các lớp đã quan sát được. Sau đó chia các mẫu đào hoặc khoan này theo từng lớp kết cấu vật liệu để tiến hành thí nghiệm riêng biệt cho mỗi lớp.

Từ các mẫu đào, lấy ra 3 mẫu nguyên dạng có khối lượng từ 200 đến 400g, có dạng gần hình vuông hay chữ nhật với mỗi cạnh dài 5 ÷ 10 cm để xác định khối lượng thể tích, độ rỗng, độ bão hòa và tính ổn định nước.

Từ các mẫu khoan, lấy ra 3 mẫu nguyên dạng để xác định khối lượng thể tích, độ bão hòa và tính ổn định nước và lấy ra 3 mẫu nguyên dạng nữa để thí nghiệm độ bền, độ chảy theo phương pháp Mác san.

Trước khi thí nghiệm, phải sấy khô các mẫu nguyên dạng trong ba điều kiện chân không ở nhiệt độ 35÷40^oC hay ở trong bình hút ẩm có can xi clorua khan cho đến khi khối lượng mẫu không đổi. Phần mẫu đảo còn lại hoặc vài ba lõi khoan còn lại cần được đốt nóng trên bếp cất hoặc trong tủ sấy đến nhiệt độ quy định như ở bảng 1 và phá mẫu cho đến khi các thành phần cốt liệu không còn dính vào nhau nữa rồi đem chế tạo thành các mẫu thí nghiệm như đã trình bày trong các mục từ 2.1 đến 2.6.

2.9. Muốn kiểm tra thành phần của hỗn hợp bê tông nhựa sản xuất tại công xưởng hay lấy từ mặt đường và theo phương pháp chiết bitum, cần chọn mẫu thử có tính chất đại diện chung cho toàn khối và lấy 100g mẫu bê tông nhựa thuộc loại cát hay hạt nhỏ hoặc lấy 500g mẫu nếu bê tông nhựa thuộc loại hạt trung hay hạt lớn để đưa vào thí nghiệm

III. XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG NHỰA

3.1. Xác định khối lượng thể tích của bê tông nhựa

3.1.1. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm gồm có:

- Cân thủy tinh hoặc cân kỹ thuật có độ chính xác đến ± 0,01g kèm theo các phụ kiện để cân trong nước.

- Chậu men hay thủy tinh có dung tích 1÷3 lít.

3.1.2. Trước khi thí nghiệm, phải đúc sẵn 3 mẫu ở trong khuôn theo các phương pháp đã nêu từ 2.3 đến 2.6 và lưu mẫu ở 20 ± 2^oC theo như quy định ở 2.7 rồi lau nhẵn cho hết những hạt cát, sạn còn bám vào mẫu.

3.1.3. Đem cân mẫu trong không khí với độ chính xác đến 0,01g rồi nhúng mẫu vào trong chậu nước có nhiệt độ 20 ± 2^oC trong 30 phút. Lấy mẫu ra khỏi chậu nước, lau khô rồi cân trong không khí. Sau đó, đem cân tiếp mẫu trong nước có nhiệt độ 20 ± 2^oC

3.1.4. Khối lượng thể tích của bê tông nhựa tính chính xác đến 0,01 g/cm³, được xác định theo:

 =  (g/cm²)

Trong đó:

G₀: khối lượng mẫu cân được trong không khí (g)

G₁: khối lượng mẫu cân trong không khí sau khi nhúng mẫu vào nước 30 phút (g)

G₂: khối lượng mẫu cân trong không khí sau khi đã nhúng vào nước 30 phút (g)

: khối lượng riêng của nước, lấy bằng 1 g/cm³.

Kết quả thí nghiệm là trị số trung bình của các kết quả trong 3 lần thí nghiệm đối với cùng 1 loại mẩu thử; độ chênh lệch giữa các kết quả trong các lần thí nghiệm không được vượt quá 0,02 g/cm³.

3.2. Xác định khối lượng thể tích và khối lượng riêng của các cốt liệu trong bê tông nhựa

3.2.1. Trên cơ sở đã biết khối lượng thể tích của bê tông nhựa (như ở mục 3.1.4) và biết các hàm lượng của vật liệu khoáng chất và bitum trong hỗn hợp bê tông nhựa. Khối lượng thể tích của các cốt liệu, tính chính xác đến 0,01g/cm³ được xác định theo:

=  (g/cm²)

Trong đó:

: khối lượng thể tích của bê tông nhựa (g/cm³)

q_o: hàm lượng vật liệu khoáng chất trong bê tông nhựa tính theo % khối lượng hỗn hợp

q_B: hàm lượng bi tum trong hỗn hợp, tính theo tỷ lệ % của khối lượng vật liệu khoáng chất

3.2.2. Trên cơ sở đã biết khối lượng riêng của từng thành phần cốt liệu trong bêtông nhựa thì khối lượng riêng trung bình của các cốt liệu trong bê tông nhựa, tính chính xác đến 0,01g/cm³, được xác định theo công thức:

 (g/cm³)

Trong đó:

,,….: khối lượng riêng của từng thành phần cốt liệu (đá, cát và bột khoáng) tính theo g/cm³

q2, q3, qn: hàm lượng của từng thành phần cốt liệu trong hỗn hợp bêtông nhựa, tính theo % khối lượng hỗn hợp.

3.3. Xác định khối lượng riêng của bê tông nhựa bằng phương pháp tỷ trọng kế và bằng phương pháp tính toán

3.3.1. Dụng cụ, thiết bị và hóa chất thí nghiệm gồm có:

- Bình tỷ trọng (hình có khối lượng riêng có dung tích 250 hay 500cm³)

- Cân kỹ thuật có độ chính xác đến 0,01g,

- Máy hút chân không,

- Nhiệt kế thủy ngân bằng thủy tinh có chia độ đến 1^oC,

- Chậu để rửa,

- Ống nhỏ giọt,

- Nước cất,

- Dung dịch có phụ gia thấm ướt (xem 3.3.6)

3.3.2. Đập nhỏ các mẫu bê tông nhựa (lấy từ mặt đường, từ máy trộn hay phòng thí nghiệm khi cần xác định thành phần phối hợp hợp lý của vật liệu) cho đến kích cỡ không lớn hơn 10cm rồi cân 2 mẫu thí nghiệm từ 50 đến 200g (tùy theo kích cỡ lớn nhất của vật liệu khoáng chất) với độ chính xác đến 0,01g. Trước khi cân cũng phải đập nhỏ các loại hạt lớn của mẫu đến kích cỡ giới hạn như trên.

3.3.3. Đổ nước cất có hòa thêm chất phụ gia thấm ướt vào bình đo đã được làm sạch và khô đến vạch ngấn ở cổ bình và giữ bình ở nhiệt độ 20 ± 2^oC trong 30 phút. Sau đó, nếu mức nước trong bình thay đổi thì điều chỉnh mức nước trong bình cho đến vạch ngấn và cân lại lần thứ hai khối lượng bình đó có chứa nước.

3.3.4. Bỏ mẫu hỗn hợp bê tông nhựa vào bình đo đã được lau sạch và sấy khô rồi cho vào bình 0,4g (30 giọt) dung dịch chất phụ gia thấm ướt có nồng độ 50%. Sau đó, đổ nước cất có hòa thêm chất thấm ướt (15g dung dịch 50% cho 1 lít nước) đến 1/3 dung tích bình đã chứa mẫu. Lấy nhẹ bình đo rồi đặt vào trong máy hút chân không có áp suất còn lại là 10mm thủy ngân trong 1 giờ. Lấy bình đo ra đổ thêm nước cất và hóa chất thấm ướt cho đến vạch ngấn ở cổ bình và giữ bình ở nhiệt độ 20 ± 2^oC trong thời gian 30 phút rồi đem cân lại khối lượng bình đo có chứa mẫu và nước.

3.3.5. Khối lượng riêng của hỗn hợp bê tông nhựa, xác định bằng phương pháp tỷ trọng kế, tính chính xác đến 0,01g/cm³ có giá trị như sau:

    (g/cm³)

Trong đó:
: khối lượng riêng của hỗn hợp bê tông nhựa at phan cần tìm.

G_o: Khối lượng mẫu thử (đã đập nhỏ) (g)

G₁: khối lượng bình có chứa nước đến vạch ngấn ở cổ (g)

G₂: khối lượng bình có chứa mẫu và nước đến vạch ngấn ở cổ (g)

: khối lượng bình của nước, lấy bằng 1g/cm³.

Kết quả thí nghiệm là trị số trung bình của các kết quả của 2 mẫu thử, độ chênh lệch giữa 2 kết quả này không được vượt quá 0,01g/cm³ nếu vượt quá thời hạn này thì phải làm lại thí nghiệm

Chú ý:

+ Khi xác định khối lượng riêng của hỗn hợp bê tông nhựa theo phương pháp tỷ trọng kế, cần dùng nước cất có chứa chất phụ gia thấm ướt là một chất có hoạt tính bề mặt nhầm cải thiện tính thấm ướt trên bề mặt của cả cốt liệu hỗn hợp. Nhưng chất phụ gia thấm ướt thường là những chất có dạng nhão hay mềm thuộc loại ô pa-noa (như 0/7-7-10,v.v….) Trong bước đầu chất phụ gia thấm ướt được pha chế với nước cất thành dung dịch có tỷ lệ 1: 1.

+ Khi cần xác định khối lượng riêng của bê tông nhựa lấy từ mặt đường hay máy trộn mang về, chỉ được phép thí nghiệm theo phương pháp tỷ trọng kế. Còn khi cần xác định khối lượng riêng của bêtông nhựa chế thử trong phòng thí nghiệm nhằm lựa chọn được thành phần phối hợp hợp lý của vật liệu thì có thể dùng cả theo phương pháp tỷ trọng kế hay tính toán trực tiếp ra kết quả.

+ Theo phương pháp tính toán trực tiếp, dựa trên cơ sở đã biết khối lượng riêng của các cốt liệu trong bêtông nhựa (xác định theo 3.2.2), khối lượng riêng của bi tum và hàm lượng các vật liệu thành phần trong hỗn hợp thì khối lượng riêng của hỗn hợp bê tông nhựa, tính chính xác đến 0,01g/cm³, được xác định theo:

            (g/cm³)

Trong đó:
 khối lượng riêng trung bình của các cốt liệu trong hỗn hợp bê tông nhựa (g/cm³).

: khối lượng riêng của bitum (g/cm³) có thể lấy bằng 1)

q₀: hàm lượng vật liệu khoáng chất trong hỗn hợp bê tông nhựa (% theo khối lượng)

q_B: hàm lượng bitum trong hỗn hợp bê tông nhựa (% theo khối lượng)

3.4. Xác định độ rỗng chất liệu và độ rỗng dư của các hỗn hợp bê tông nhựa ở trạng thái đạm chất

3.4.1. Trên cơ sở đã biết khối lượng thể tích và khối lượng riêng của các cốt liệu trong hỗn hợp bê tông nhựa (xem lại 3.2.1 và 3.2.2) độ rỗng cốt liệu V_R0 của bê tông nhựa, tính chính xác đến 0,1% thể tích, được xác định bằng tính toán theo:

V_R0 = (1 - ) x 100 (%)

Trong đó:

Y₀: khối lượng thể tích của các cốt liệu (g/cm³) (xem 3.2.1)

Y_R0: khối lượng riêng trung bình của các cốt liệu trong bê tông nhựa (g/cm³) (xem 3.2.2)

3.4.2. Trên cơ sở đã biết khối lượng thể tích và khối lượng riêng của hỗn hợp bê tông nhựa (xem lại các mục 3.1.4, 3.3.5 hoặc 3.3.8), độ rỗng dư V_R của bê tông atphan, tính chính xác đến 0,1% thể tích, được xác định bằng tính toán theo:

V_R = (1 - ) x 100 (%)

Trong đó:

: khối lượng thể tích hỗn hợp bêtông nhựa (g/cm³)

: khối lượng riêng của hỗn hợp bêtông nhựa (g/cm³)

3.5. Xác định độ bão hào nước của bê tông nhựa

3.5.1. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm gồm có:

- Cân thủy tinh hoặc cân kỹ thuật có độ chính xác đến 0,1 g kèm theo các phụ kiện để cân trong nước,

- Máy hút chân không.

- Nhiệt kế thủy ngân bằng thủy tinh có chia độ đến 1^oC,

- Chậu đựng nước có dung tích 2,5 ÷ 3 lít.

3.5.2. Dùng tiếp các mẫu và các kết quả đã thí nghiệm về khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông at phan (như ở mục III.1) để thực hiện thí nghiệm này. Ngâm mẫu trong chậu đựng nước có nhiệt độ 20 ± 2^oC, mức nước trong chậu phải cao hơn mặt mẫu quá 3 cm.

3.5.3. Đặt chậu có mẫu ngâm dưới nắp thủy tinh của máy hút chân không rồi dùng bơm hút không khí trong bình đến áp lực còn lại trong bình bằng 10÷15 mm thủy ngân và giữ nguyên trị số áp lực này trong 1 giờ 30 phút nếu mẫu thí nghiệm thuộc loại bêtông nhựa nóng và ấm hay trong 30 phút nếu mẫu thuộc loại bê tông nhựa nguội. Sau đó, cho áp lực tăng trở lại mức bình thường và lưu mẫu tiếp ở trong chậu đựng nước có nhiệt độ 20 ± 2^oC trong thời gian 1 giờ nếu mẫu thuộc loại bêtông nhựa nóng và ấm hay trong 30 phút nếu mẫu thuộc loại bê tông nhựa nguội.

Sau đó, lấy mẫu ra khỏi nước, dùng giẻ lau khô và cân mẫu trong không khí rồi cân trong nước với mức chính xác đến 0,01g. Việc cân mẫu bão hòa nước trong nước sẽ cho phép xác định được thể tích mẫu bão hòa và tính được hệ số trương nở sau này.

3.5.4. Các mẫu đã cân sau khi làm bão hòa nước trong chân không lại được ngâm vào nước có nhiệt độ 20 ± 2^oC trong 10 ÷ 15 phút độ sau đó tiến hành thí nghiệm về cường độ chịu nén của mẫu.

3.5.5. Độ bão hòa nước của bê tông nhựa, biểu thị tỷ lệ giữa thể tích nước do mẫu hấp thụ thêm ở chế độ bão hòa nước quy định như trên so với mẫu thể tích mẫu ban đầu, được xác định chính xác đến 0,1% theo công thức sau đây:

W =  x 100 (%)

Trong đó:

G₀: khối lượng mẫu khô (không bão hòa nước) cân trong không khí (g), đã xác định ở mục 3.1.3

G₁: Khối lượng mẫu cân trong không khí sau khi ngâm mẫu vào nước 30 phút (g) đã xác định ở mục 3.1.3

G₂: Khối lượng mẫu cân trong nước sau khi ngâm mẫu vào nước 30 phút như trên (g) đã xác định ở mục 3.1.3

G_3: khối lượng mẫu cân trong không khí sau khi đã ngâm mẫu bão hòa nước trong chân không (g), xác định theo mục 3.5.3

Kết quả thí nghiệm là trị số trung bình của các kết quả ở 3 lần thí nghiệm theo cùng một mẫu thử. Trị số lớn nhất và bé nhất của 3 kết quả này không được chênh lệch quá 0,5%.

3.6. Xác định hệ số trương nở của bê tông nhựa sau khi bão hòa nước

3.6.1. Hệ số trương nở của bê tông nhựa, biểu thị tỷ lệ giữa độ tăng thể tích của mẫu sau khi bão hòa nước so với thể tích ban đầu của mẫu, được xác định trực tiếp bằng tính toán thông qua các kết quả thí nghiệm về khối lượng thể tích (mục 3.1) và độ bão hòa nước (mục 3.5) của bê tông nhựa và thông qua việc tiếp tục cân trong nước mẫu thử để bão hòa nước trong chân không (như đã nêu ở cuối mục 3.5.3)

3.6.2. Hệ số trương nở của bê tông nhựa, tính chính xác đến 0,1% được xác định theo:

H =  x 100 (%)

Trong đó:

G₁, G₂, G₃: có ý nghĩa như đã nêu ở mục 3.5.5 trên đây

G₄: khối lượng mẫu cân trong nước sau khi đã ngâm bão hòa

Kết quả thí nghiệm là trị số trung bình của các kết quả đối với 3 mẫu thí nghiệm cùng loại, độ chênh lệch giữa các kết quả cao nhất và thấp nhất không được vượt quá 0,2%

3.7. Xác định cường độ chịu nén tới hạn của bêtông nhựa:

3.7.1. Dụng cụ, thiết bị và vật tư thí nghiệm gồm có:

- Máy nén truyền động cơ học có công suất 5T÷10T,

- Nhiệt kế có độ chia đến 1^oC,

- Bình để ổn định nhiệt khi lưu mẫu có dung tích 3÷5 lít hoặc trên 5 lít,

- Chậu đựng nước có dung tích 3÷8 lít,

- Nước đá (đã điều chỉnh nhiệt độ).

3.7.2. Trước hết, tạo mẫu và lưu mẫu thí nghiệm theo một trong các phương pháp đã nêu từ 2.3 đến 2.7

Thông thường, khi thí nghiệm về cường độ chịu nén, cần đúc sẵn 9 viên mẫu: 1 tổ gồm 3 mẫu để thí nghiệm nén mẫu khô ở nhiệt độ 20 ± 2^oC, 1 tổ gồm 3 mẫu để thí nghiệm nén mẫu sau khi ngâm bão nước để khỏi phải đúc 3 mẫu sau cùng kể trên.

3.7.3. Trước khi thí nghiệm, cần lưu mẫu ở nhiệt độ quy định (60 ± 2^oC hay 20 ± 2^oC) tuỳ theo yêu cầu thí nghiệm, lưu mẫu trong chậu nước có dung tích 3 ÷ 8 lít (tuỳ theo số lượng và kích thước mẫu) trong 1 giờ nếu mẫu thuộc loại bê tông nhựa nóng và ấm hay lưu mẫu trong bình để ổn định nhiệt bằng không khí có dung tích 3 ÷ 8 lít trong 2 giờ nếu mẫu thuộc loại bêtông nhựa atphan nguội.

Khi không có bình để ổn định nhiệt chuyên dụng thì đặt mẫu vào trong 1 bình bằng gỗ hay sứ đặt trong lòng 1 bình khác có kích thước lớn hơn rồi đổ nước có nhiệt độ 20 ± 2^oC hoặc 60 ± 2^oC vào giữa thành của 2 bình này để lưu mẫu.

3.7.4. Khi thí nghiệm về cường độ chịu nén tới hạn sau khi bão hòa nước thì tiếp tục đặt các mẫu đã cân trong không khí và cân trong nước (như ở mục 3.5.3) vào trong nước có nhiệt độ 20 ± 2^oC hoặc 60 ± 2^oC trong vòng 10 ÷ 15 phút và dùng vải mềm hoặc giấy thấm lau khô mẫu trước khi đưa lên máy.

3.7.5. Khi dùng máy nén truyền động cơ học với tốc độ biến dạng của mẫu là 3±0,5mm/phút để ép mẫu, cần điều chỉnh cho tốc độ di động của tấm kẹp dưới của máy là 3mm/phút và cần trang bị cho máy loại lực kế có thể xác định chính xác tải trọng phá hoại đến 0,5 kg/cm² đối với mẫu có cường độ chịu nén tới hạn nhỏ hơn 15 kg/cm² và đến 1,0 kg/m² đối với mẫu có cường độ chịu nén tới hạn lớn hơn 15kg/cm². Để duy trì được nhiệt độ cần thiết của mẫu khi tiếp xúc với các tấm kim loại ép, cần đặt 2 tấm lót bằng giấy dai ở 2 đầu mẫu để ngăn cách mẫu với tấm ép.

Đặt mẫu thí nghiệm vào giữa tấm kẹp dưới của máy, sau đó hạ tấm kẹp trên xuống cách mặt trên của mẫu 1 đến 1,5 cm. (Cũng có thể làm được việc này bằng cách nâng dần tấm kẹp dưới lên). Sau khi đặt mẫu vào đúng vị trí cần thiết, điều khiển động cơ điện cho máy nén hoạt động để tăng tải trọng từ từ cho đến khi mẫu bị phá hoại thì hạ tải cho trở về số 0 3.7.6. Để nâng cao độ chính xác khi làm thí nghiệm nén mẫu, nên đặt thêm 1 tấm ép có khớp bằng bi thép (xem hình 7) lên trên mặt mẫu để đảm bảo cho áp lực nén phân bổ mẫu được đều đặn trường hợp mẫu hơi bị vát (hai mặt đáy mẫu không song song với nhau)

Hình 7. 1. Bi bằng thép có đường kính 6-8mm. 2. Các tấm kim loại. 3. Tấm lót bằng giấy da. 4. Mẫu bê tông atphan.

3.7.7. Cường độ chịu nén tới hạn (R ép) của bê tông nhựa lấy chính xác đến 0,1 kg/cm², được xác định theo:

R_ép=  (kg/cm²)

Trong đó:

P: Tải trọng phá hoại (KG), lấy theo trị số lớn nhất do kim đồng hồ đo lực ghi được khi thí nghiệm ở nhiệt độ 20^oC (hoặc 60^oC)

F: Diện tích mặt cắt ngang của mẫu (cm²)

Kết quả thí nghiệm là trị số trung bình của các lần thí nghiệm đối với 3 mẫu thử cùng loại. Các kết quả của từng mẫu này không được chênh nhau quá 10%

Ghi chú:

Khi không có máy nén truyền động cơ học để khống chế được tốc độ, độ biến dạng của mẫu không thay đổi, có thể dùng máy nén thủy lực có công suất tới 10T với tốc độ chuyển dịch của pitông là 3 ± 0,5mm/phút để thực hiện thí nghiệm, nhưng không được phép dùng máy nén thủy lực truyền động bằng tay.

3.8. Xác định hệ số ổn định nước và ổn định nhiệt độ của bê tông nhựa

3.8.1. Qua các thí nghiệm về nén mẫu khô ở nhiệt độ 20 ± 2^oC và nén mẫu bão hòa nước trong chân không ở nhiệt độ không ở nhiệt độ 20 ± 2^oC hệ số ổn định nước của bê tông atphan, tính chính xác đến 0,01, được xác định theo:

K_N=

Trong đó:

R_B20: cường độ chịu nén tới hạn của bê tông nhựa sau khi ngâm bão hòa nước trong chân không ở 20^oC (kg/cm²)

R_K20: Cường độ chịu nén tới hạn của mẫu bê tông nhựa khô ở 20^oC (kg/cm²)

Hệ số ổn định nhiệt tính chính xác đến 0,01 được xác định theo:

K_T=

Trong đó:

R_K60: cường độ chịu nén tới hạn của mẫu bê tông nhựa khô ở 60^oC (kg/cm²)

: cường độ chịu nén tới hạn của mẫu bê tông nhựa khô ở 20^oC

3.9. Xác định độ bền chịu nước của bê tông nhựa khi bão hòa nước lâu

3.9.1. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm gồm có:

- Cân thủy tinh hoặc cân kỹ thuật có kèm theo các phụ kiện để cân trong nước,

- Máy hút chân không,

- Nhiệt kế thủy ngân có chia độ đến 1^oC,

- Máy nén truyền động cơ học có công suất lớn hơn 5T

- Bình để ổn định nhiệt khí lưu mẫu có dung tích 3÷5 lít hoặc trên 5 lít,

- Chậu đựng nước có dung tích 3÷5 lít,

3.9.2. Độ bền chịu nước của bê tông nhựa khi bão hòa nước lâu là 1 chỉ tiêu co lý tổng hợp xác định theo 3 đặc trưng: hệ số trương nở, cường độ chịu nén tới hạn và hệ số ổn định nước của mẫu thí nghiệm đã bão hòa nước trong chân không (như ở mục 3.5.3) và tiếp sau đó đã được ngâm trong nước có nhiệt độ 20 ± 2^oC trong 15 ngày đêm. Vì vậy, đối tượng để thí nghiệm chính là những viên mẫu đã dùng để thí nghiệm về độ bão hòa nước như ở phần trên.

3.9.3. Sau khi đã cân mẫu khô trong không khí và trong nước để xác định khối lượng thể tích (như ở 3.1.3) và sau khi đã ngâm mẫu bão hòa nước trong máy hút chân không để xác định độ bão hòa nước (như ở 3.5.3), chuyển mẫu sang 1 chậu đựng nước có nhiệt độ khống chế trong khoảng 20 ± 2^oC đổ tiếp tục ngâm mẫu trong 15 ngày đêm

Sau đó vớt mẫu ra, lau không bằng vải mềm rồi đem cân mẫu trong không khí và trong nước để xác định hệ số trương nở.

Sau đó, lại đặt mẫu vào trong nước có nhiệt độ 20 ± 2^oC trong khoảng 15 phút rồi vớt làm thí nghiệm nén để xác định cường độ chịu nén tới hạn và hệ số ổn định nước.

3.9.4. Hệ số trương nở khi bão hòa nước lâu của bê tông nhựa tính chính xác đến 0,1%, được xác định theo:

H_L=  x 100 (%)

Trong đó:

G₁: Khối lượng mẫu cân trong không khí sau khi ngâm mẫu vào nước 30 phút đã xác định ở 3.1.3 (g)

G₂: Khối lượng mẫu cân trong nước sau khi ngâm mẫu vào nước 30 phút, đã xác định ở 3.1.3 (g)

G₅: Khối lượng mẫu cân trong không khí sau bão hòa nước và ngâm tiếp vào nước 15 ngày đêm (g)

G₆: Khối lượng mẫu cân trong nước sau khi bão hòa nước và ngâm tiếp vào nước 15 ngày đêm (g)

3.9.5. Cường độ chịu nén tới hạn khi bão hòa nước lâu của bê tông nhựa, tính chính xác đến 0,1 kg/cm², cần được xác định theo:

R_BL=  (kg/cm²)

Trong đó:

P: Tải trọng phá hoại mẫu bão hòa và được ngâm tiếp vào nước 15 ngày đêm, xác định theo đồng hồ đo lực của máy nén (kg)

F: Diện tích mặt cắt ngang của mẫu (cm²)

3.9.6. Hệ số ổn định nước khi bão hòa nước lâu, của bê tông nhựa, tính chính xác đến 0,01 được xác định theo:

K_NL =

Trong đó:

R_BL: cường độ chịu nén tới hạn khi bão hòa nước lâu, xác định theo 3.9.5 ở trên (kg/cm²)

R_K20: Cường độ chịu nén tới hạn của mẫu bê tông nhựa khô ở 20 ± 2^oC xác định theo 3.7.7 ở trên (kg/cm²)

3.10. Xác định độ bền và độ dẻo của bê tông nhựa theo phương pháp Mác san

3.10.1. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm gồm có:

- 1 máy nén chuyên dụng theo Mac san (xem hình 3), hay máy nén 5T truyền động cơ học có thể khống chế tốc độ nén 50mm/phút

- 1 khuôn gá mẫu theo Mác san có kèm đồng hồ đo độ dẻo (xem hình 9)

- 1 chậu đáy bằng có dung dích 8÷10 lít, cao 150mm.

- 1 nhiệt kế 100^oC có độ chính xác 0,1⁰C

- Nước sôi và nước lạnh để khống chế nhiệt độ.

3.10.2. Đặt mẫu Mác san đã chuẩn bị theo mục 2.6 và 2.7 vào chậu nước có nhiệt độ 60^oC ± 1^oC đối với bê tông nhựa có chất kết dính là nhựa đặc và 40^oC ± 1^oC đối với bêtông nhựa dúng chất kết dính là nhựa lỏng sao cho mẫu ngập hoàn toàn trong nước và cách mặt nước cũng như thành, đáy chân ít nhất là 30mm, giữ mẫu như vậy trong 60±5 phút, sau đó lấy mẫu ra dùng giẻ mềm lau nhẹ cho khô nước trên mẫu.

3.10.3. Vệ sinh khuôn gá bằng dầu hoả, bôi nhẹ dầu nhờn vào 2 trục dẫn để tăng độ linh hoạt động của khuôn gá. Lắp đồng hồ đo độ dẻo. Đặt khuôn gá lên máy ép, sau đó đặt mẫu đã xử lý vào khuôn gá sao cho mẫu tiếp xúc đều với cả hai mặt khuôn. Điều chỉnh kim đồng hồ đo độ dẻo về 0.

1- Vòng biến dạng 2- Tấm đế 3- Đồng hồ đo độ chảy 4- Đồng hồ đo lực 5- Mẫu thí nghiệm	1- Vòng biến dạng 2- Đồng hồ đo độ chảy 3- Tấm đế của máy thí nghiệm 4- Giá đỡ cấm đồng hồ đo độ chảy 5- Lò so
Hình 8. Sơ đồ thí nghiệm theo máy Mácsan	Hình 8. Thiết bị thí nghiệm theo máy Mácsan

3.10.4. Đặt máy nén ở tốc độ 50mm/phút. Mở máy và theo dõi đồng hồ đo lực của máy nén và đồng hồ đo độ dẻo của khuôn gá. Ghi lại độ lớn của lực và độ chảy của mẫu khi mẫu bị phá hoại.

3.10.5. Quá trình thí nghiệm phải kết thúc trong vòng 90 giây kể từ lúc lấy mẫu ra khỏi chậu dưỡng hộ.

3.10.6. Độ bền theo Mác san tính bằng (daN) là độ lớn của lực khi phá hoại mẫu có kích thước tiêu chuẩn đo trực tiếp trên đồng hồ đo lực máy nén.

Kết quả thí nghiệm độ bền theo Mác san được làm tròn như sau:

Độ lớn bền theo Mác san	Trị số làm tròn
Dưới 500 daN (kg) 500 ÷ 1000 trên 100	± 10 daN ± 20 ± 50

3.10.7. Độ dẻo theo Mác san, tính bằng  mm là độ lớn của mẫu bị dẹt lại khi mẫu bị phá hoại, đọc trực tiếp trên đồng hồ đo độ dẻo lắp trên khuôn gá.

3.10.8. Độ cứng quy ước được tính theo công thức:

A=

Trong đó:

P: Độ bền Mác san (tải trọng phá hoại) (daN)

l: Độ dẻo (tính theo 1/10mm)

3.10.9. Độ bền và độ dẻo Mác san phải xác định theo kết quả trung bình của ba lần thí nghiệm đối với các mẫu cùng loại. Độ sai lệch giữa các lần thí nghiệm không được quá 10%

Ghi chú:

Nếu chiều cao của mẫu thí nghiệm khác với chiều cao của mẫu tiêu chuẩn thì độ bền theo Mác san phải nhân với một hệ số hiệu chỉnh η lấy theo hình 10

Hình 10. Hệ số điều chỉnh độ bền theo Mac san

Bê tông nhựa được xem là đạt yêu cầu kỹ thuật để xây dựng đường khi mối tương quan giữa độ bền và độ dẻo theo Mác san của nó phải nằm trong vùng giới hạn theo hình 11.

3.11. Xác định hàm lượng bitum trong hỗn hợp bê tông nhựa hay bê tông nhựa lấy từ mặt đường bằng phương pháp chiết

3.11.1. Dụng cụ, thiết bị và hoá chất thí nghiệm gồm có:

- Dụng cụ xốc lét (xem hình 12)

- Ống ngưng lạnh nghịch

- Ổn định chân không (tủ sấy chân không)

- Bếp cát

- Bếp thủy chưng

- Chén sứ

- Giấy lọc

- Bông nõn

- Các dung môi: Clôrôfoóc, rượu clôrôfoóc (rượu 20% clôrôfoóc 80%) rượu bênzôn (rượu 20%, bênzôn 80%, têtracloruacác bon, sunfua các bon, triclorua êtylen , v.v……)

3.11.2. Trước khi thí nghiệm, cần chuẩn bị mẫu như sau:

Đổ hỗn hợp bê tông nhựa (hay bê tông nhựa được nghiền nhỏ lấy từ mặt đường về) vào một vỏ bao bình trụ làm bằng 2 - 3 lớp giấy lọc đã sấy khô và cân trước (kể cả lượng bông nõn dùng trong thí nghiệm) với độ chính xác đến 0,01g, sau đó phủ bông nõn lên mặt hỗn hợp rồi cân lại toàn bộ (với độ chính xác 0,01g) và đặt vào dụng cụ xốc lét. Đổ dung môi vào bình thủy tinh (3) của dụng cụ.

Đặt bao đựng hỗn hợp cần thiết vào trong ống chiết (2) ở mức cao hơn miệng ống xí phóng của ống chiết 1 cm. Mỗi phần trên của ống chiết với ống ngưng lạnh nghịch (1) và nối phần dưới với bình thủy tinh (3) có chứa dung môi.

3.11.3. Đốt nóng bình đựng dung môi trên bếp cái cho đến nhiệt độ soi của dung môi. Hơi dung môi ngưng tụ trong ống ngưng lạnh chạy liên tục vào hỗn hợp bê tông nhựa để hoà tan, bitum và tách bitum ra khỏi hỗn hợp, sau khi chảy đầy ống chiết, dung môi sẽ chạy theo ống xi phông xuống bình thủy tinh.

Quá trình tách bitum kéo dài cho đến khi dung môi tích tụ trong ống chiết đã biến mầu

Lấy phần lõi ra khỏi ống chiết và đem sấy khô trong tủ ổn định nhiệt ở nhiệt độ 50÷60^oC cho đến khi khối lượng không thay đổi.

Sau khi ngưng chiết, đem chưng cất dung dịch hoà tan bitum trên bếp thủy chưng và sấy.phần còn lại trong tủ ổn định nhiệt độ ở 50÷60^oC hay trong tủ ổn định chân không ở nhiệt độ 35÷40^oC cho đến khi khối lượng không đổi.

3.11.4. Khi so sánh với tỷ lệ 100% là khối lượng bê tông nhựa thì hàm lượng bi tum q trong hỗn hợp bê tông nhựa at phan hay bê tông nhựa lấy từ mặt đường về, tính chính xác đến 0,1% được xác định theo công thức:

q = x 100 (%)

Còn khi so sánh với tỷ lệ 100% là khối lượng phần khoáng vật trong bê tông nhựa thì lại được xác định theo:

q =  x 100 (%)

Trong đó:

g: khối lượng hỗn hợp bê tông nhựa tính theo gam

G: khối lượng bình thủy tinh với cặn bitum sau khi chưng cất dung dịch và sấy khô, tính theo g

G₁: khối lượng bình không, tính theo g

Hàm lượng bi tum là trị số trung bình của các kết quả 2 lần thí nghiệm đồng thời với cùng một mẫu thử. Sai số giữa hai kết quả thí nghiệm này không được vượt quá 0,2%

3.11.5. Trong trường hợp các hạt khoáng vật nhỏ nhất của hỗn hợp bê tông nhựa lọt qua ống chiết xuống dung dịch thì cần phải chắt cẩn thận dung dịch ra khỏi bình thủy tinh rồi đem rửa sạch phần cặn còn lại bằng một lượng dung môi mới cho đến khi biến màu. Chuyển chất chứa trong bình thủy tinh sang chén sứ đá đã cân trước khối lượng. Chắt cẩn thận dung dịch thừa rồi đốt nóng ở nhiệt độ sôi của dung môi để làm bay hơi dung môi còn lẫn trong cặn.

Khối lượng các hạt nhỏ lọt qua giấy lọc được xác định bằng hiệu số giữa khối lượng chén sứ có chứa cặn khối lượng chén không. Khối lượng các hạt nhỏ này phải được cộng thêm vào khối lượng phần khoáng vật còn lại đã thu được sau khi tách bitum.

3.11.6. Hàm lượng bitum trong hỗn hợp bê tông nhựa cũng có thể xác định bằng hiệu số giữa khối lượng mẫu thử của hỗn hợp bê tông nhựa với khối lượng phần khoáng vật còn lại sau khi tách bitum ra khỏi bê tông nhựa

Đối với trường hợp bitum được pha loãng bằng dầu hoả, dầu gốc than đá hay bằng chất pha loãng nhẹ khác thì chỉ có thể xác định hàm lượng bitum theo cách này.

3.12. Xác định thành phần hạt cốt liệu của hỗn hợp bê tông nhựa sau khi chiết

3.12.1. Dụng cụ thí nghiệm gồm có:

- Bộ sàng có đường kính mắt sàng: 40, 25 (hoặc 20) 15, 10, 5,3 Hoặc 2,5) 1,25; 0,63; 0,315; 0,14; 0,071

- Cân kỹ thuật,

- Bát sứ có đường kính 15 ÷ 25 cm,

- Chày bịt dầu cao su,

- Tủ sấy

- Chậu có dung tích 6÷10 lít,

3.12.2. Cân phần vật liệu khoáng chất đã sấy khô sau khi tách bi tum (như ở mục 3.11.3) với độ chính xác đến 0,1g. Đổ mẫu vật liệu khoáng chất vào bát sứ có xoa va dơ lin ở đáy bát. Đổ một ít nước vào bát và dùng chày bịt đầu cao su nghiền nhỏ vật liệu trong 2÷3 phút. Đổ nước trong bát có lẫn hạt lơ lửng qua sàng 0,071 vào chậu, sau đó lại đổ nước sạch vào bát để nghiền vật liệu khoáng chất và đổ nước đục qua sàng 0,071 xuống chậu. Cứ thế tiếp tục lặp lại trình tự rửa sạch vật liệu nhiều lần như trên cho đến khi nào nước trong bát sau khi đã nghiền vật liệu vẫn trong suốt thì thôi.

Rửa xong, chuyển các hạt khoáng chất lớn hơn 0,071 mm nằm trên sàng vào bát sứ có cặn. Chắt bỏ phần nước còn lại trong bát sứ đặt bát vào trong tủ sấy để sấy khô khoáng vật ở nhiệt độ 105^oC÷110^oC cho đến khi khối lượng không thay đổi.

Không được rửa và nghiền vật liệu khoáng chất trực tiếp trên sàng 0,071 mm

Sau đó, sàng mẫu vật liệu đã sấy khô qua cả bộ sàng, bắt đầu từ sàng có đường kính lỗ sàng lớn nhất cho đến sàng cuối cùng có đường kính 0,071mm

Trước khi ngừng sàng, lắc mạnh mỗi sàng trên tờ giấy trắng trong vòng 1 phút để kiểm tra lại. Động tác sàng được kết thúc khi thoả mãn 2 điều kiện:

1)  Nếu trên tờ giấy không có các hạt lọt qua sàng có đường kính 3mm và lớn hơn

2) Nếu khối lượng các hạt lọt qua sàng có kích thước 1,25 và 0,65 không vượt quá 0,65g và lọc qua sàng 0,315 và 0,071 không vượt quá 0,02g

Cuối cùng, cân phần còn lại trên mỗi sàng để tính kết quả.

3.12.3. Hàm lượng mỗi thành phần hạt được xác định theo tỷ lệ % giữa khối lượng loại hạt đó so với khối lượng mẫu thí nghiệm với độ chính xác đến 0,1%

Hàm lượng các hạt nhỏ hơn 0,071 mm được xác định bằng cách lấy 100% trừ đi tổng số phần trăm của các hạt còn lại trên các mặt bằng.

Kết quả thí nghiệm được lấy theo trị số trung bình của 2 lần thí nghiệm liên tiếp đối với cùng loại mẫu thử. Sai số về hàm lượng mỗi thành phần hạt của 2 lần thí nghiệm không được vượt quá 2% (so với khối lượng chung của mẫu thử) và sự hao hụt về khối lượng của toàn bộ vật liệu khi sàng cũng không được vượt quá 2%.

3.13. Xác định hàm lượng bitum và các thành phần hạt trong hỗn hợp bê tông nhựa hay bêtông nhựa lấy từ mặt đường bằng phương pháp nhanh

3.13.1. Dụng cụ, thiết bị và dung môi cần thiết gồm có:

- Cốc kim loại cao 15cm, đường kính 10cm, có nắp đậy kín,

- Bộ sàng có đáy: bộ sàng gồm các cỡ có đường kính lỗ 15,10,5, (2,5); 1,25; 0,65; 0,315; 0,14 và 0,071, đáy sàng có dung tích không nhỏ hơn 2,51.

- Cân kỹ thuật có độ chính xác ± 0,01g,

- Bát sứ có đường kính 15÷25 cm,

- Ống đo thủy tinh có khắc độ, dung tích 500÷1000 ml,

- Cốc có hoá hoặc dung tích 2,5l,

- Ống pipet thủy tinh có dung tích 50cm³

- Quả bóp cao su,

- Thìa kim loại,

- Bếp cát điện,

- Chậu kết tinh có đường kính 30 ÷ 40 cm,

- Tủ ổn định nhiệt,

- Dầu hoả 1,5 ÷ 2 lít

3.13.2. Trước khi thí nghiệm, cần chuẩn bị như sau:

Cân mẫu hỗn hợp bê tông nhựa hay bê tông nhựa lấy từ mặt đường và với độ chính xác đến 0,01g. Khối lượng mẫu dùng để thí nghiệm tùy thuộc và cỡ hạt lớn nhất trong hỗn hợp và không được nhỏ hơn:

- 500 g đối với loại hỗn hợp bê tông nhựa cát.

- 1000g đối với các loại hỗn hợp bê tông nhựa hạt nhỏ trung và lớn

Đặt mẫu vào tủ ổn định nhiệt để sấy khô ở nhiệt độ 70-80^oC rồi dùng thìa kim loại nghiền nhỏ các hạt khoáng vật.

Đong chính xác 1,5÷2 lít dầu hoả vào cốc thủy tinh (tuỳ theo loại hỗn hợp bê tông nhựa) để chuẩn bị thí nghiệm

3.13.3. Đổ mẫu bê tông nhựa đã nghiền nhỏ vào cốc kim loại rồi đổ dầu hoả vào đến mức ngập cao hơn mặt hỗn hợp 1m. Đậy nắp cốc lại rồi gắn kính và lắc (bằng tay hay cơ giới) trong khoảng 10÷15 phút. Để yên dung dịch bitum thu được có lần các hạt khoáng vật lơ lửng trong 10 phút rồi đổ dung dịch qua sàng. Lại đổ một phần dầu hoả vào hỗn hợp khoáng vật còn lại trong cốc kim loại, lắc mạnh trong vòng 10 phút, để yên cho lắng rồi đổ dung dịch bitum qua sàng. Đổ dầu hoả lần thứ ba để hoà tan bi tum, dùng thìa kim loại khuấy cẩn thận rồi lại đổ dung dịch qua sàng. Sau khi rửa 2÷3 lần như vậy, chuyển toàn bộ phần khoáng vật chứa trong cốc kim loại qua bộ sàng. Sàng trên của bộ sàng cần phải có đường kính lỗ phù hợp với cỡ hạt lớn nhất trong hỗn hợp bêtông nhựa.

Khi cần phải xác định hàm lượng toàn bộ các thành phần hạt trong hỗn hợp thì mới phải dùng đến cả bộ sàng, còn không thì chỉ thí nghiệm giới hạn theo 2 loại sàng có đường kính 5mm và 0,071 mm đối với bê tông nhựa hạt trung hoặc 2 loại sàng 1,25mm và 0,071 mm đối với bê tông atphan cát.

Dùng dầu hoả rửa sạch các hạt vật liệu trên mỗi mặt sàng cho đến khi biến màu.

Sau đó, chuyển các hạt vật liệu trên sàng vào từng bát sứ riêng biệt và sấy trên bếp cát cho đến khi khối lượng không đổi. Sấy khô các sàng và dùng chổi lông quét hết các hạt vật liệu còn lại trên đó rồi đem đổ gộp vào các nhóm hạt tương ứng cuối cùng, cân từng nhóm hạt để tính kết quả.

3.13.4. Muốn xác định hàm lượng bi tum trong hỗn hợp thì khuấy đảo dung dịch bitum (có lẫn các hạt khoáng chất lơ lửng) rồi đem đổ vào chậu kết tinh (có đường kính 30÷40cm) và giữ yên tĩnh trong 1 giờ. Sau đó, dùng ống pi-pét hút 50cm² dung dịch trong chậu kết tinh và chuyển đổ vào bát sứ. Khi hút dung dịch bằng ống pi-pét thì phải hút ở độ sâu 3÷5mm so với mặt thoáng dung dịch. Dùng dầu hoả (dung môi) rửa sạch ống pi-pét và đổ cả vào bát sứ. Sau đó đặt bát (có dung dịch) lên trên bếp cát để cô đặc ở nhiệt độ 220^o ÷ 250^oC khi cần thí nghiệm loại hỗn hợp có bi tum đặc hoặc ở nhiệt độ 160^o ÷ 180^oC khi thí nghiệm loại có bi tum lỏng. Ngừng cô đặc dung dịch khi hiệu số khối lượng giữa hai lần cân không vượt quá 0,05g.

Để tính toán được thể tích dầu hoả cần dùng để chiết bi tum ra khỏi hỗn hợp, dùng ống đo có chia độ để đong dầu hoả đổ vào cốc hoá học. Lượng dầu hoả dùng để rửa hỗn hợp bê tông nhựa được lấy ra khỏi cốc bằng quả bóp cao su. Nếu không đổ được tất cả lượng dầu hoả dùng để rửa thì đo thể tích dầu hoả còn lại. Thể tích dầu hoả dùng để chiết bitum được xác định bằng hiệu số giữa thể tích lấy ban đầu với thể tích phần còn lại.

3.13.5. Nếu tính tỷ lệ % theo khối lượng mẫu hỗn hợp thì hàm lượng mỗi nhóm hạt trong hỗn hợp bê tông nhựa được xác định theo công thức:

q_n=  x 100 (%)

Trong đó:

g_n: khối lượng của nhóm hạt tương ứng, tính theo g.

g:  khối lượng hỗn hợp bê tông nhựa, tính theo g

Nếu tỷ lệ % theo khối lượng các hạt cốt liệu trong mẫu hỗn hợp bê tông nhựa thì hàm lượng mỗi nhóm hạt lại phải xác định theo:

q_n = x 100 (%)

Trong đó:

g_B: khối lượng bi tum trong hỗn hợp, tính theo g, được xác định cụ thể ở mục 3.13.6

3.13.6. Khối lượng bi tum trong hỗn hợp bê tông nhựa, sau khi thí nghiệm như ở mục 3.13.4, được xác định theo công thức:

g_B =  (g)

Trong đó:

V₁: thể tích dung môi (dầu hỏa) cần dùng để chiết bitum ra khỏi hỗn hợp, tính theo cm³

V₂: thể tích dung dịch bi tum được hút ra bằng ống pi pét tính theo cm³.

G: khối lượng bát sứ có bi tum sau khi bay hơi dung môi tính theo g

G₁: khối lượng bát không, tính theo g

: khối lượng riêng của bitum, khi tính toán lấy bằng 1/g/cm³

Nếu tính tỷ lệ % theo khối lượng mẫu hỗn hợp thì hàm lượng bitum trong hỗn hợp bê tông nhựa được xác định theo:

q_B=  x 100   (g)

Nếu tính tỷ lệ % theo khối lượng các hạt cốt liệu trong hỗn hợp thì hàm lượng bitum lại phải xác định theo:

q_B =  x 100(%)

Trong đó: g ,g_B có ý nghĩa như trên

3.13.7. Khối lượng bột khoáng chất (hạt mịn có cỡ bé hơn 0,071 mm) trong hỗn hợp bê tông nhựa (hay bê tông nhựa lấy từ mặt đường về) tính theo g, được xác định theo:

g_BK = g - (Q + g_B)

Trong đó:

g: khối lượng mẫu hỗn hợp tính theo g

g_B: khối lượng bi tum trong hỗn hợp, tính theo g

Q: tổng khối lượng các nhóm hạt còn lại trên các mặt sàng đã được thí nghiệm ở trên:

Q = g₁ + g₂ + … + g_n

Nếu tỷ lệ % theo khối lượng mẫu hỗn hợp thì hàm lượng bột khoáng chất trong hỗn hợp bêtông nhựa được xác định theo:

q_BK =  x 100(%)

Muốn tính tỷ lệ % theo khối lượng các hạt cốt liệu trong hỗn hợp thì hàm lượng bột khoáng chất lại phải xác định theo:

q_BK =  x 100(%)

Trong đó: g, Q, g_B có ý nghĩa như trên.

3.13.8. Kết quả thí nghiệm được lấy theo trị số trung bình của các kết quả trong 2 lần thí nghiệm liên kết đối với cùng loại mẫu thử. Sai số giữa các kết quả trong 2 lần thí nghiệm không vượt quá: 0,2% đối với bi tum, 0,3% đối với bột khoáng chất, 1% đối với mỗi thành phần hạt lớn hơn 0,071 mm

Chú ý:

Phương pháp thí nghiệm nhanh này được áp dụng trong trường hợp yêu cầu thí nghiệm không đòi hỏi có độ chính xác cao.

Không được dùng phương pháp nhanh để xác định hàm lượng bi tum được hòa lỏng bằng dầu hỏa, dầu gốc than đá hoặc các dung môi khác.