Page 25 - Tạp chí Giao thông Vận Tải - Số Tết Dương Lịch

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Tập 6 4
Tập 64
Số 12/2024 (748)
d có mặt trong tập hợp hạt 0/D, trong đó đặc biệt chú hợp giữa các cỡ hạt có kích cỡ khác nhau như thế nào
i+1
trọng đến tỷ lệ % của cỡ hạt mịn d<=0,074 mm. để có thể tạo nên được một hỗn hợp vật liệu hạt có độ
Thành phần cấp phối của vật liệu hạt có ảnh hưởng chặt lớn nhất sau khi chúng được đầm nén. Để đạt mục
quyết định đến độ chặt, đến việc hình thành đến cường độ tiêu nghiên cứu này, một số tác giả đã dựa vào các mô
và tính ổn định bền vững của lớp kết cấu áo đường cũng hình lý thuyết miêu tả các viên bi tròn đường kính nhỏ
như tạo điều kiện để lớp kết cấu này đáp ứng được các chèn vào khe rỗng giữa các viên bi có đường kính lớn hơn
yêu cầu khác tùy thuộc chức năng mà lớp kết cấu đó phải như Fuller, talbot hay Weymouth để từ đó đưa ra cách xác
đảm nhận. Ngoài ra, thành phần cấp phối còn trực tiếp ảnh định thành phần cấp phối hạt có khả năng đạt được độ
hưởng đến tính dễ hay khó đầm nén chặt của lớp kết cấu chặt lớn nhất.
trong quá trình thi công và do đó ảnh hưởng đến việc lựa 3.1. Đường cong cấp phối lý tưởng theo mô hình
chọn công nghệ thi công thích hợp. lý thuyết
Tỷ lệ các cỡ hạt từ lớn đến nhỏ, nếu thay đổi liên tục Theo Fuller, để cấp phối đạt độ chặt lớn nhất thì đường
và phân bố đều thì cỡ hạt nhỏ hơn sẽ có khả năng chèn cong biểu thị thành phần cấp phối nên là một đường cong
đầy các lỗ rỗng giữa các cỡ hạt lớn hơn nó và nhờ vậy có liên tục dạng parabon có dạng sau:
khả năng tạo ra được một hỗn hợp có độ chặt lớn nhất (độ p = ρ × d (2)
2
rỗng nhỏ nhất). Trong đó, nếu tỷ lệ hạt mịn d<= 0,074 mm Trong đó: p - Tỷ lệ % hạt lọt qua lỗ sàng có kích cỡ d
không đủ chèn đầy lỗ rỗng thì độ chặt của hỗn hợp vật liệu (mm); ρ - Hệ số;
hạt thấp, nhưng tính thoát nước cao; cường độ của lớp kết Như vậy, nếu có d là cỡ sàng lớn nằm trên liền kề với cỡ
1
cấu lúc này chủ yếu dựa vào sức ma sát giữa các hạt và khi sàng d nằm dưới nó thì ta có tỷ số giữa % lọt qua cỡ sàng d
2
2
thi công đầm nén chặt phải chọn các loại công cụ nặng với (p ) với % lọt qua cỡ sàng d (p ) là:
1
1
2
công đầm nén lớn. (3)
2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của độ sạch
Các hạt nhỏ và mịn là sét, bùn bẩn hoặc hạt bở và các Trong trường hợp cỡ sàng nằm dưới có kích thước
tạp chất hữu cơ, nếu lẫn vào hoặc dính bám vào vật liệu bằng 1/2 cỡ sàng nằm trên thì d /d = 1/2, lúc đó hệ số K
2
1
hạt thì sẽ giảm cường độ của lớp vật liệu hạt khi gặp nước, được gọi là hệ số khối lượng giảm dần của đường cong
đồng thời làm giảm khả năng dính bám của hạt với các chất biểu diễn thành phần cấp phối và trong trường hợp này
liên kết vô cơ hoặc hữu cơ. Do vậy, khi sử dụng làm các lớp (theo lý thuyết của Fuller) thì:
kết cấu áo đường bằng hỗn hợp vật liệu hạt (có hay không
sử dụng thêm chất liên kết) thì đều đòi hỏi hỗn hợp phải có
độ sạch nhất định. Với hệ số khối lượng giảm dần đã biết, ta có thể dễ
Chỉ số dẻo và giới hạn nhão của cỡ hạt d≤0,425 mm dàng biểu diễn đường cong cấp phối lý thuyết của Fuller
(sàng vuông) hoặc d≤0,5 mm (sàng tròn) có mặt trong hỗn trên đồ thị có tọa độ bán logarit; lúc này tương ứng với cỡ
hợp hạt sử dụng được lấy làm đặc trưng cho chỉ số dẻo và hạt lớn nhất D, % lọt qua sàng sẽ là p =100% và tiếp theo
d
giới hạn nhão của hỗn hợp hạt sử dụng. Nếu các đặc trưng cỡ hạt d =D/2 sẽ có % lọt qua sàng p =K.100=0,707 x
1
d1
này càng lớn thì thành phần hạt nhỏ trong cấp phối hạt 100=70,7%, cỡ sàng d =d /2 sẽ có tỷ lệ % lọt qua sàng là
1
2
càng nhiều sét hoặc càng nhiều bụi bẩn. p =70,7 x K=70,7 x 0,707 ≈ 50%.
d2
Hàm lượng hạt bụi, sét: Chỉ tiêu này là tỷ lệ % khối Theo nghiên cứu của Talbot thì để đạt độ chặt lớn
lượng hạt bụi, sét dính bám trên bề mặt hoặc lẫn trong hỗn nhất, thành phần cấp phối phải thỏa mãn quan hệ toán
hợp vật liệu hạt so với khối lượng toàn bộ mẫu hỗn hợp học dưới đây:
được đem thí nghiệm rửa sạch. (4)
Hàm lượng cát tương đương lúc này được tính theo
công thức: Trong đó: P - Tỷ lệ % lọt qua lỗ sàng d (mm); D - Cỡ hạt
(1) lớn nhất (mm); n - Chỉ số mũ, thông thường n=0,3 ÷ 0,5.
Từ (4) ta có thể dễ dàng suy ra khi d/D=1/2 thì hệ
Trong đó: h2 - Chiều cao phần hạt cát sạch trong ống số khối lượng giảm dẫn K sẽ bằng: , tức là
nghiệm; h1- Chiều cao của cả phần cát sạch, cộng với chiều K=0,56 ÷ 0,707.
cao phần nước đục có chứa bụi sét. Theo mô hình, các viên bi tròn nhỏ chèn đầy khe rỗng
Như vậy, nếu trị số ES càng lớn thì vật liệu càng sạch. giữa các viên bi tròn to hơn nó (mô hình Weymouth) cho
Thông thường, nếu ES ≥30 thì bụi bẩn không thuộc loại sét. thấy, để đạt độ chặt lớn nhất, thành phần cấp phối cần có
hệ số giảm dần K = 0,704.
3. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT CẤP PHỐI CÓ ĐỘ CHẶT Như vậy, các mô hình lý thuyết đều cho đường cong
LỚN NHẤT VÀ CÁCH TẠO RA VẬT LIỆU DẠNG HẠT CÓ cấp phối có độ chặt lớn nhất là đường cong biểu thị trên đồ
THÀNH PHẦN CẤP PHỐI THÍCH HỢP thị toạ độ bán logarit với hệ số khối lượng giảm dần giữa
Độ chặt sau khi lu lèn của lớp kết cấu áo đường bằng các cỡ hạt liền kề giảm đi 1/2 cần K = 0,7. Riêng theo nghiên
vật liệu hạt càng lớn thì cường độ (khả năng chống biến cứu của Talbot thì đường cong này có thể nằm trong phạm
dạng) của nó càng cao. Do vậy, trên thế giới, các nhà vi bị chặn bởi đường cong tương ứng với K = 0,56 và đường
chuyên môn từ lâu đã đặt vấn đề nghiên cứu tỷ lệ phối cong tương ứng K = 0,704.

24