Đề tài nghiên cứu
Bê tông hạt mịn chất
lượng cao
1
MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan …………………………………………………………………… 1
Lơì cảm ơn …………………………… … …………… ……………………… 5
Mục lục…………………………………………………………………………… 3
Danh mục các ký hiệu và cụm từ viết tắt… …………… ……………………… 5
Danh mục các bảng biểu… ………………………………………………….… 6
Danh mục các hình vẽ và đồ thị………… ……………….………………….… 7
Phần mở đầu……………………………………………… ….………………… ….8
Chương 1. Tổng quan về bê tông hạt mịn chất lượng cao dùng cho sân bay 13
1.1. Mở đầu 13
1.2. Tổng quan về bê tông chất lượng cao 13
1.3. Tổng quan về bê tông hạt mịn chất lượng cao 16
1.4. Tổng quan về bê tông hạt mịn chất lượng cao dùng cho sân bay 20
1.4.1. Giới thiệu sân bay và đường băng sân bay 20
1.4.2. Ưu điểm khi sử dụng bê tông hạt mịn làm lớp phủ mỏng 21
1.4.3. Nhược điểm của lớp phủ mỏng bê tông hạt mịn 22
1.4.4. Các đặc điểm của mặt đường sân bay và mặt đường ô tô 23
1.4.5. Yêu cầu khi sử dụng bê tông làm lớp mặt đường sân bay 23
4.2.3. Kế hoạch thực nghiệm bậc một hai mức tối ưu 71
4.2.4. Thí nghiệm tìm miền dừng 74
4.2.5. Kế hoạch thực nghiệm bậc hai tâm xoay 75
4.2.6. Khảo sát ảnh hưởng của lượng sợi đến tính chẩt bê tông 83
Chương 5. Nghiên cứu các tính chất và công nghệ chế tạo bê tông hạt mịn 83
5.1. Nghiên cứu các tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông 83
5.1.1. Nghiên cứu tính công tác hỗn hợp bê tông hạt mịn 84
5.1.2. Nghiên cứu các tính chất cơ học của bê tông hạt mịn 85
5.2. Nghiên cứu công nghệ chế tạo bê tông hạt mịn 90
5.2.1. Quá trình nhào trộn hỗn hợp bê tông 91
5.2.2. Quá trình thi công hỗn hợp bê tông 92
5.2.3. Quá trình dưỡng hộ bê tông 93
Tài liệu tham khảo 95
Phụ lục 959 3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT
BT : Bê tông
4
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 1.1. Thành phần cấp phối của hỗn hợp bê tông Ductal. 28
Bảng 1.2. Các tính chất cơ học của Ductal. 28
Bảng 1.3. Các công trình xây dựng sử dụng sản phẩm Ductal. 29
Bảng 2.1. Các đặc tính điển hình của một số sợi dùng trong bê tông. 48
Bảng 2.2. Quan hệ giữa kiểu sắp xếp và độ rỗng giữa các hạt. 58
Bảng 3.1
. Tính chất vật lý của cát vàng. 65
Bảng 3.2. Bảng thành phần hạt của cát. 65
Bảng 3.3. Tính chất cơ lý của xi măng Bút Sơn PC40. 66
Bảng 3.4. Nguồn gốc các loại phụ gia khoáng mịn. 67
Bảng 3.5.
Tính chất và thành phần hạt của silicafume Elkem. 68
Bảng 3.6. Tính chất và thành phần hạt của tro bay nhiệt điện Phả Lại. 68
Bảng 3.7. Thông số kỹ thuật của sợi PP. 71
Bảng 4.1. Các tỷ lệ vật liệu sử dụng. 72
Bảng 4.2. Cấp phối sơ bộ của hỗn hợp bê tông hạt mịn chất lượng cao. 72
B
ảng 4.3. Mã hóa các biến số và các điểm quy hoạch thực nghiệm. 74
Bảng 4.4. Cấp phối bê tông hạt mịn theo quy hoạch thực nghiệm bậc nhất. 74
Bảng 4.5. Kết quả cường độ nén của bê tông ở tuổi 14 ngày quy hoạch bậc nhất. 74
Bảng 4.6. Quan hệ giữa cường độ bê tông tỷ lệ
CKD
C
và
X
N
.
Hình 2.6. Sự hình thành của vùng chuyển tiếp giữa đá xi măng và cốt liệu khi. 54
Hình 2.7. Cơ chế hoá dẻo c
ủa phụ gia hoá học. 56
Hình 2.8. Cơ chế hoá dẻo do cuốn khí. 58
Hình 2.9. Các kiểu sắp xếp của hạt. 59
Hình 2.10. Lỗ rỗng giữa các hạt vật liệu. 60
Hình 3.1. Biểu đồ thành phần hạt của cát. 66
Hình 4.1. Bề mặt biểu hiện sự phụ thuộc của tỷ lệ
CKD
C
và
X
N
đến độ chảy.
81
Hình 4.2. Bề mặt biểu hiện sự phụ thuộc của
CKD
C
và
X
N
đến cường độ nén.
81
Hình 4.3. Ảnh hưởng của biến mã đến tính chất của bê tông. 82
Hình 5.1. Biểu đồ sự phát triển cường độ nén của bê tông vào thời gian. 88
Hình 5.2. Mô hình thí nghiệm xác định cường độ kháng trượt của bê tông. 89
Hình 5.3. Cấu tạo của mẫu thí nghiệm kháng trượt. 89
Hình 5.4. Quy trình chế tạo mẫu thử. 90
Hình
5.5. Đúc mẫu thí nghiệm. 90
ện nay, nhiều
công trình hoặc các bộ phận kết cấu của công trình đã phát sinh vết nứt ngay trong giai
đoạn thi công hoặc chỉ sau một thời gian sử dụng rất ngắn. Do đó, nhu cầu phòng tránh
và xử lý các dạng vết nứt phát sinh trong quá trình thi công và khai thác sử dụng các
công trình bê tông là rất quan trọng. Theo [8], có rất nhiều nguyên nhân gây ra hiện
tượng nứt nẻ, phá hoại kết cấu bê tông như: Do bê tông là vật liệu giòn, khả năng chịu
kéo rất kém; do co khô; do từ
biến hoặc tại các lớp phủ mỏng, các vị trí đặc biệt trong
kết cấu chịu các ứng suất phức tạp làm cho vật liệu bê tông thường không đủ khả năng
chịu lực.
Để giải quyết vấn đền này, người ta đã sử dụng nhiều phương pháp khác nhau
như: Căng kéo cốt thép dự ứng lực, dùng phụ gia chống co ngót hay bố trí các loại cốt 7
thép đặc biệt tại các vị trí cần thiết,… Tuy nhiên, các giải pháp này không phù hợp với
các lớp bê tông phủ mỏng và siêu mỏng trên bề mặt của các kết cấu. Một giải pháp được
nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới quan tâm đó là tăng cường tính chất của bê tông bằng
các loại vật liệu phân tán dạng sợi.
Sợi được sử dụng để gia cường bê tông có rất nhiề
u loại như: Sợi thép, sợi các
bon, sợi thủy tinh, sợi polyme, sợi thực vật,… Trong đó, sợi polyme tổng hợp là một lựa
chọn có nhiều ưu điểm hơn cả vì giá thành rẻ hơn so với sợi các bon, sợi thủy tinh; khả
năng phân tán của chúng lớn hơn so với sợi thép, sợi thực vật và chúng không làm giảm
tính công tác của hỗn hợp bê tông. Chính vì những ưu điểm đó mà chủng loại bê tông
cốt sợi polyme đã được ứng dụng rất rộng rãi trên thế giới.
Khi trộn vào bê tông một lượng cốt sợi phân tán sẽ thu được một loại bê tông cốt
sợi đồng đều và đa hướng. Kết quả đã nghiên cứu [8] cho thấy, cường độ kháng kéo,
kháng uốn, cường độ chống va đập, mài mòn,… của bê tông đều tăng lên rõ rệt so với
bê tông thường.
các lớp mỏng và siêu mỏng không có cốt thép và những giải pháp mặt bằng kiến
trúc đa dạng.
2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu là nghiên cứu chế tạo bê tông hạt mịn D
max
= 5mm, cường
độ nén lớn hơn 60MPa, cường độ uốn lớn, độ chảy cao sử dụng cho mặt đường sân bay
trên cơ sở nguồn nguyên vật liệu, thiết bị sẵn có và phù hợp với khí hậu của Việt Nam.
3. Cơ sở khoa học và thực tiễn
Theo [10], [16], [19] bê tông là loại vật liệu composite không đồng nhất gồm ba
thành phần pha:
− Cốt liệu (cát vàng và cốt sợi phân tán).
− Đá xi măng
được tạo thành khi hồ xi măng rắn chắc.
− Vùng chuyển tiếp giữa cốt liệu, cốt sợi và đá xi măng.
Sự phá huỷ bê tông dưới tác động của tải trọng sẽ bắt đầu ở bộ phận yếu nhất của
một trong ba pha trên. Do đó, cơ sở khoa học để chế tạo bê tông chất lượng cao là phải
tìm giải pháp để nâng cao chất lượng của ba thành phầ
n pha này.
a) Cơ sở khoa học
Quá trình nghiên cứu chế tạo bê tông hạt mịn chất lượng cao dựa trên một số cơ sở
khoa học sau:
− Nâng cao chất lượng của bộ khung cốt liệu
Một trong những yếu tố quyết định đến các tính chất cơ lý của bê tông phải đề
cập đến là chất lượng và độ đồng nhất của bộ khung cốt liệu.
Cốt liệu phải được l
ựa chọn từ các loại đá có độ đặc chắc lớn, cường độ cao và
quan trọng là có độ ổn định và đồng nhất cao. Theo nhiều nghiên cứu [9], [13] để
thuộc tính đặc, cứng và giòn của bê tông. Với cấu trúc bê tông cốt liệu hạt mịn làm giảm
khoảng cách giữa các thành phần, làm tăng cường độ của đá xi măng.
− Nâng cao cường độ vùng chuyển tiếp giữa đá xi măng và cốt liệu.
Trong hỗn hợp bê tông sau khi tạo hình thường xuất hiện một lớp nước trên bề
mặt bê tông. Đó là do các hạt cốt li
ệu nặng hơn có xu hướng chìm xuống đáy, còn nước
nhẹ hơn nổi lên trên bề mặt. Hiện tượng này gọi là sự tách nước. Nước cũng có thể tụ 10
tập ở dưới các hạt cốt liệu lớn hoặc các thanh cốt thép, gây ra hiện tượng tách nước bên
trong. Kết quả là tỷ lệ
X
N
của hồ xi măng ở vùng chuyển tiếp cao hơn nhiều so với tỷ lệ
X
N
của hồ xi măng ở những vùng khác cách xa bề mặt cốt liệu.
Theo [10] trong bê tông thông dụng, vùng chuyển tiếp thường có chiều dày trong
khoảng 50 ÷ 100μm, chứa các lỗ rỗng tương đối lớn và các tinh thể lớn của sản phẩm
thuỷ hoá nên có cường độ thấp hơn so với đá xi măng ở khu vực cách xa cốt liệu. Do đó
khi bê tông chịu các tải trọng, ứng suất sinh ra sẽ làm xu
ất hiện những vết nứt trước tiên
ở vùng chuyển tiếp.
Khi trong vùng chuyển tiếp còn hiện diện các lỗ rỗng lớn và các vết nứt tế vi, thì
cường độ của cốt liệu sẽ không có tác dụng hữu ích gì đến cường độ của bê tông, vì lúc
đó hiệu ứng truyền ứng suất giữa đá xi măng và cốt liệu rất nhỏ.
Trong cấu trúc của bê tông chất lượng cao có tỷ
lệ
X
Bê tông có hàm lượng cốt sợi cao
§é vâng
T¶i träng
Bª t«ng th−êng
Bª t«ng cã hμm l−îng cèt sîi thÊp
P
ε
Bê tông có hàm lượng cốt sợi thấp
Hình 1. Đường cong quan hệ giữa tải trọng và độ võng của bê tông cốt sợi
Do cốt sợi polypropylene phân tán có rất nhiều ưu điểm nên bê tông hạt mịn chất
lượng cao sử dụng cốt sợi polypropylene có thể chế tạo các tấm mỏng, ít khe nối, có độ
bền cao hơn mà thời gian sử dụng dài, chi phí bảo dưỡng thấp, rất thích hợp để làm các
lớp phủ tăng cường trên mặt đường bê tông hiện hữu.
b) Cơ sở thực tiễn của tác giả
Hiện nay đã có một số công trình khoa học nghiên cứu về chủng loại bê tông chất
lượng cao sử dụng phụ gia siêu dẻo, phụ gia khoáng mịn,… Tuy nhiên, các tác giả chưa
nghiên cứu tổng quát về loại bê tông hạt mịn chất lượng cao, dùng cốt sợi
polypropylene để chế tạo các kết cấ
u có chiều dày nhỏ, làm các lớp phủ mỏng tăng
cường trong các công trình mặt cầu, mặt đường ô tô, mặt đường sân bay.
Vì vậy, việc nghiên cứu chế tạo loại bê tông hạt mịn chất lượng cao với tính công
tác tốt, cường độ nén và cường độ uốn lớn từ các loại vật liệu có sẵn ở Việt Nam dùng
trong các công trình mặt đường sân bay có ý nghĩa thực tiễn to lớn:
− Chế tạo kế
cấu bê tông có chiều dày mỏng dùng trong những công trình hạ
tầng sân - đường của Cảng hàng không như:
+ Phần kết cấu ở hai đầu của đường băng.
toán quy hoạch thực nghiệm.
Ngoài ra, tác giả còn xây dựng mô hình thực nghiệm phi tiêu chuẩn để đánh giá
cường độ kháng trượt của bê tông hạt mịn chất lượng cao.
6. Những
đóng góp mới
− Về lý thuyết: 13
+ Hoàn thiện thêm lý thuyết về cấu trúc loại vật liệu mới, bê tông hạt mịn chất
lượng cao có dùng cốt sợi polypropylene, khác so với cấu trúc bê tông thường.
+ Làm phong phú thêm các kết quả về đặc điểm, tính chất của hỗn hợp bê tông và
bê tông hạt mịn chất lượng cao đặc biệt là các tính chất của loại bê tông này có cốt sợi
phân tán sử dụng trong các kết cấu mỏng.
−
Về ứng dụng:
+ Bằng thực nghiệm, tác giả đã cho thấy có thể sử dụng lên đến 60% lượng tro
bay nhiệt điện thay cho xi măng để chế tạo bê tông chất lượng cao có cường độ nén đạt
trong khoảng 60MPa ÷ 90MPa.
+ Bằng thử nghiệm, tác giả đã xác định được cường độ kháng trượt và lực dính kết
giữa lớp bê tông cũ với lớp bê tông mới.
7. Kế
t cấu của tài liệu
Tài liệu được trình bày trên 98 trang giấy A4, gồm phần mở đầu và 05 chương:
Chương 1. Tổng quan về bê tông hạt mịn chất lượng cao cho mặt đường sân bay.
Chương 2. Cơ sở khoa học sử dụng bê tông hạt mịn chất lượng cao cho sân bay.
Chương 3. Nghiên cứu các tính chất của vật liệu sử dụng.
Chương 4. Nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu đến tính chất bê tông hạ
t mịn chất
lượng cao.
tải hàng không đang được chú trọng xây dựng và phát triển. Mặc dù còn nhiề
u khó khăn
nhưng ngành Hàng không dân dụng Việt Nam đã và đang khai thác nhiều loại máy bay
hiện đại như B747, B767, A320, A321,… Thị trường hàng không của nước ta đã không
ngừng mở rộng và kết nối với nhiều quốc gia trên toàn thế giới. Các cảng hàng không
Nội Bài, Tân Sơn Nhất, Đà Nẵng và một số sân bay khác đã và đang được nâng cấp, cải
tạo theo công nghệ hiện đại, đáp ứng các yêu cầu của ICAO. Xu h
ướng và nhu cầu phát
triển vận tải hàng không trên thế giới ngày một tăng, trong khi nhà nước ta hiện nay mới
chỉ có khỏang 10% các sân bay đã có là sử dụng được. Vì vậy, để phục vụ cho cuộc
phát triển kinh tế và củng cố quốc phòng, nhiệm vụ xây dựng các công trình hàng không
của chúng ta trong thế kỷ XXI là rất to lớn. 15
1.2. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO
Bê tông chất lượng cao là loại bê tông không những có cường độ cao mà còn được
đặc trưng bởi sự vượt trội so với bê tông thông dụng về các tính năng khác như: Độ lưu
động cao hơn, mô đun đàn hồi lớn hơn, cường độ chịu uốn cao hơn, độ thấm nước thấp
hơn, khả năng chịu mài mòn lớ
n hơn và độ bền cao hơn. Có thể chế tạo bê tông chất
lượng cao từ chính các nguyên vật liệu dùng để chế tạo bê tông thông dụng, tức là từ xi
măng pooclăng, cát, đá dăm và nước. Sự khác nhau là ở chỗ bê tông chất lượng cao
được chế tạo với tỷ lệ nước trên xi măng (
X
N
) thấp hơn so với bê tông thường.
So với bê tông thông dụng, trong thành phần của bê tông chất lượng cao còn có
một cấu tử không thể thiếu là phụ gia siêu dẻo [12], [13], [14] được dùng để cải thiện
tính công tác của hỗn hợp bê tông mà không cần tăng lượng nước nhào trộn. Hơn nữa,
* Theo tài liệu [10], [15] có một số nguyên tắc chế tạo bê tông chất lượng cao:
- Tăng cường độ của đá xi măng, đá chất kết dính: Bằng cách sử dụng các loại xi
măng cường độ cao, xi măng siêu mịn hoặc có thể kết hợp sử dụng các loạ
i phụ gia
khoáng mịn để tăng cường độ của đá chất kết dính.
- Tăng cường độ của khung cốt liệu bằng cách lựa chọn các loại cốt liệu có chất
lượng tốt, thành phần hạt tối ưu và đồng thời kết hợp với việc giảm kích thước của hạt
cốt liệu nhằm mục đích đồng nhất vi cấu trúc.
- Tă
ng cường độ của vùng tiếp xúc nhờ việc giảm tỷ lệ
X
N
bằng cách dùng phụ
gia giảm nước tầm cao, sử dụng phụ gia siêu mịn silicafume và tro bay nhiệt điện để
tăng cường độ của vùng chuyển tiếp.
- Lựa chọn biện pháp thi công tốt.
* Theo [12], [13], [14] việc sử dụng bê tông cường độ cao có những ưu điểm sau:
- Cường độ cao.
- Mô đun đàn hồi lớn .
- Cường độ ban đầu cao.
- Giảm được tải trọng chế
t của công trình.
- Nhanh chóng đạt được mức độ từ biến cuối cùng.
- Hiệu quả kinh tế khi sử dụng.
Từ những hiệu quả mang lại, bê tông chất lượng cao đã được ứng dụng rất rộng rãi
ở Việt Nam và các nước trên thế giới. Chúng được ưu tiên sử dụng trong các công trình:
Nhà cao tầng và chọc trời, cầu nhịp lớn, mặt đường cao tốc, mặt đường sân bay,…
1.3. TỔNG QUAN VỀ
BÊ TÔNG HẠT MỊN CHẤT LƯỢNG CAO
Bê tông sử dụng cốt liệu mịn (bê tông hạt mịn - BTHM) đã được nghiên cứu rất
mảnh. Gần đây (2007) những nghiên cứu của trường Đại học Xây dựng Matxcơva đ
ã đề
xuất công nghệ chế tạo bê tông hạt mịn trên cơ sở cát thạch anh không dùng cốt liệu lớn
làm các blốc móng, tấm ốp lòng kênh, viên vỉa hè, bậc thềm và các chế phẩm kích
thước nhỏ khác.
Một dạng của bê tông hạt mịn là xi măng lưới thép, còn gọi là bê tông lưới thép có
cường độ chịu nén và chịu kéo đều cao (nhờ độ cứng tiết diện lớn nên khả năng chịu lực
cao)
được dùng phổ biến trong những kết cấu không gian đan thành lưới mắt cáo có độ 18
lớn 10mm và có thể bố trí nhiều lớp lưới cốt thép trong một cấu kiện. Cỡ hạt lớn nhất
của cốt liệu không lớn hơn 3mm và hỗn hợp cần có tính công tác tốt.
Vữa bơm (có thể coi là bê tông hạt mịn) và việc bơm vữa dùng trong các công
nghệ chế tạo dầm cầu bê tông cốt thép dự ứng lực. Trong dầm cầu bê tông cốt thép dự
ứng lực thi công theo phương pháp căng sau: Bó cốt thép dự ứng lực được luồn vào các
ống gel hoặc rãnh chừa sẵn. Sau khi đã căng kéo các bó cốt thép, sẽ tiến hành bơm vữa
vào các ống gel, rãnh. Vữa bơm vào rãnh nhằm bảo vệ cốt thép khỏi bị rỉ và tạo sự kết
dính tốt của cốt thép và bê tông khi làm việc.
Bê tông cốt thép dự ứng lực là một loại kết cấu xây dựng được làm bằ
ng 2 loại vật
liệu: Bê tông và cốt thép cường độ cao, rất khác nhau, rất xa về chỉ tiêu cơ lý. Yêu cầu
chịu lực của kết cấu đòi hỏi hai loại vật liệu này phải liên kết chặt chẽ với nhau. Các bó
thép sau khi căng kéo có bơm vữa sẽ được dính kết chặt chẽ với bê tông. Nó không
những tăng thêm tính chống nứt của bê tông mà còn làm tăng khả năng chịu tải trọng
củ
a kết cấu. Do đó, bơm vữa là một bước thi công quan trọng có liên quan mật thiết đến
tuổi thọ và năng lực chịu tải trọng của công trình.
Theo [12], bê tông hạt mịn có nhiều đặc điểm khác với bê tông thường như:
+ Hỗn hợp không bị phân tầng, tách nước trong quá trình vận chuyển và sử dụng.
+ Sau khi đóng rắn, bê tông có độ co ngót thấp, ổn định thể tích.
+ Bê tông có cường độ cao, liên kết tốt với bê tông cũ hay cốt thép.
+ D
ễ vận chuyển, trong đó kể cả vận chuyển trong đường ống.
+ Có khả năng sử dụng rộng rãi hỗn hợp khô đảm bảo chất lượng cao.
+ Có khả năng thu được những vật liệu có những tổ hợp tính chất đa dạng.
+ Có khả năng thu được những giải pháp mặt bằng - kiến trúc mới: kết cấu vách
và lớp mỏng, các kết cấu hỗ
n hợp từ nhiều vật liệu khác nhau,…
Bê tông bột mịn (Reactive powder concrete - RPC) là một dạng mới của bê tông
hạt mịn chất lượng cao (Ultra high performance concrete). Thành phần phổ biến của bê
tông bột mịn gồm: Bột cát thạch anh rất mịn, xi măng, silicafume, nước, phụ gia siêu
dẻo, cốt sợi phân tán được nhào trộn với nhau theo tỷ lệ nhất định trong đó tỷ lệ
X
N
rất
thấp (khoảng 0,2). Sản phẩm bê tông bột mịn có thể được chưng hấp ở nhiệt độ cao và
độ ẩm lớn hoặc dưỡng hộ tự nhiên thường có cường độ nén cực cao (> 150 MPa),
cường độ uốn khá cao (20 ÷ 50MPa), đặc tính mềm dẻo cao. Việc nghiên cứu RPC ban
đầu ở phòng thí nghiệm Bouygues của Pháp trong những năm 1990. Nhưng việc ứng
dụng RPC đầu tiên được công nhận là sản phẩ
m của Richard và Cheyrezy (Canada).
Sản phẩm của nhóm nghiên cứu là ứng dụng RPC chế tạo cầu bê tông hạt mịn dự ứng
lực đúc sẵn cho người đi bộ ở Sherbrooke, Quebec – Canada năm 1997. 20
Một ứng dụng rất to lớn của bê tông hạt mịn chất lượng cao có dùng cốt sợi đó là
chế tạo các lớp phủ tăng cường có chiều dày rất nhỏ (Thin and Ultra thin Whitetopping)
21
Theo thống kê, ở các nước trên thế giới cũng như tại Việt Nam thường có hai loại
vật liệu chính thường để dùng làm mặt đường sân bay đó là: Bê tông xi măng được
dùng làm mặt đường cứng và vật liệu bê tông át phan rải nóng làm mặt đường mềm.
Lớp bê tông xi măng (Portland cement Concret - PCC) được đổ lên trên kết cấu
mặt đường bê tông át phan rải nóng (hot mix asphalt - HMA) được gọi là bê tông lớp
phủ mặt đường (whitetopping). Theo [25], lớp phủ này có độ bền trên 80 năm và được
chia thành 3 loại chính:
− Lớp phủ thông thường: Đây là một lớp bê tông rải mỏng có chiều dày
khoảng 200 mm hoặc lớn hơn tùy thuộc vào thiết kế và lực liên kết giữa lớp PCC và
lớp HMA bên dưới.
− Lớp phủ mỏng (Thin whitetopping - TWT) có chiều dày từ 100 ÷ 200 mm.
− Lớp phủ siêu mỏng (Ultra thin whitetopping - UTW) có chiều dày nhỏ hơn
100 mm. Lớp phủ này có yêu c
ầu phải liên kết tốt với lớp bê tông át phan bên dưới.
Lớp bê tông hạt mịn chất lượng cao dùng để chế tạo các lớp phủ mỏng, được sử
dụng trong nhiều công trình như:
+ Chế tạo các bộ phận hạ tầng của sân – đường bay, bao gồm: Đường băng,
đường lăn, sân đỗ máy bay và các dải bảo hiểm.
+ Làm lớp mặt đối với các loại mặt đường ô tô, bãi đỗ và sân bay.
+ L
ớp mặt tăng cường cho các loại mặt đường đã hết tuổi thọ như: Mặt đường bê
tông át phan, mặt đường bê tông xi măng.
1.4.2. Các ưu điểm khi sử dụng bê tông hạt mịn làm lớp phủ mỏng
Theo [25], [29] khi sử dụng bê tông hạt mịn chất lượng cao làm lớp phủ mỏng có
các ưu điểm chính sau:
− Tuổi thọ tương đối cao, cao hơn mặt đường bê tông át phan. Tuỳ theo c
ấp
hạng đường và tiêu chí đánh giá của từng nước nhưng nói chung tuổi thọ của mặt
thi công chặt chẽ.
− Chi phí xây dựng ban đầu đối với mặt đường BTXM thường cao hơn so với
các loại mặt đường khác.
1.4.4. Các đặc điểm của mặt đường sân bay và mặt đường ô tô
Mạng lưới đường ô tô của mỗi nước có những quy định riêng về trọng lượng của
trục bánh thiết kế, phụ thuộc vào điều kiện kinh tế, xã hội và điều kiệ
n tự nhên của mỗi
nước. Theo [22] tải trọng trục bánh thiết kế của nước ta là 100kN (hoặc một bánh kép
50kN) với áp lực hơi trong bánh xe là 0,65MPa. 23
Với sân bay, do việc vận tải hàng không không có biên giới, hệ thống sân - đường
của sân bay phải tuân thủ các quy định của Tổ chức Hàng không dân dụng quốc tế
(ICAO). Tải trọng trên một càng bánh máy bay có thể lớn hơn 900kN (máy bay Boeing
747) với áp lực hơi trong bánh 1,25MPa (có thể lên đến 1,5 hoặc 1,6 MPa).
Tốc độ lớn nhất của ô tô vận tải trên tất cả các loại mặt đường ôtô của các nướ
c
thường không quá 60km/h. Trên sân bay, tốc độ của máy bay lại phụ thuộc vào kết cấu
của bộ phận sân - đường: Mặt đường băng có chất lượng cao thì cho phép các máy bay
cất – hạ cánh với tốc độ lớn và số lần cất – hạ cánh cũng tăng lên. Vì vậy, phải tiêu
chuẩn hóa việc thiết kế và khai thác mặt đường sân bay theo các quy định của ICAO.
Do tải trọng thẳng đứng của bánh máy bay rất lớn nên chiề
u dày mặt đường sân
bay thường lớn hơn nhiều so với chiều dày mặt đường ôtô. Tải trọng ngang tác dụng
trên mặt đường sân bay cũng lớn hơn rất nhiều so với trên đường ôtô. Vì vậy, nếu thi
công lớp dính bám trong kết cấu mặt đường mềm sân bay không tốt thì thường xuất
hiện sự trượt của lớp mặt trên lớp móng tại các khu vực chịu các tải trọng lớn và các
đoạn
đường hãm phanh.
đối với độ nhám không cao như đối với mặt đường ô tô, vì bánh máy bay ít làm hao
mòn và trơn nhẵn cốt liệu. Độ nhám (độ bám giữa bánh máy bay và mặt đường) của
mặt đường khô và sạch thường là phù hợp với yêu cầu. Tuy nhiên, khi mặt đường bị
ướt thì thường không đủ độ nhám và mặt đường trở nên trơn trượt.
Vì vậy, khi xây dựng và khai thác m
ặt đường sân bay cần đặc biệt chú ý đến độ
nhám khi mặt đường ẩm ướt. Để vận hành an toàn, mặt đường sân bay phải đủ độ bám
để hãm phanh khi máy bay hạ cánh (hoặc hãm phanh trong trường hợp việc cất cánh bị
gián đoạn vì lý do kỹ thuật) và để quay bánh khi máy bay tiếp đất lúc hạ cánh.
Do đó, để đạt được độ nhám vĩ mô trên mặt đường bê tông xi măng cần phải xẻ
rãnh tạo nhám. Ở mặ
t đường sân bay vai trò của độ nhám vi mô không rõ ràng.
− Tính không thấm nước: Nước làm giảm sức chịu tải của kết cấu mặt đường.
Do điều kiện thoát nước của mặt đường sân bay khó khăn hơn so với mặt đường ô
tô (khoảng cách thoát nước xa, thời gian thoát nước mặt trên đường băng lâu) làm
cho tính không thấm nước trở thành một yêu cầu chính đối với mặt đường sân bay
đó là điểm ư
u tiên để bảo đảm chất lượng. Muốn vậy, hỗn hợp bê tông nhựa phải có
độ chặt và độ dễ thi công cao.
− Độ bằng phẳng: Theo [9] kiến nghị của Tổ chức Hàng không dân dụng quốc
tế (ICAO) thì bề mặt đường băng không được gồ ghề làm giảm hiệu quả của việc
hãm phanh hoặc có hại cho việc cất cánh và hạ cánh của máy bay. Trên đường lăn
Copyright: Tài liệu đại học ©