Căn cứ Nghị định số 51/2008/NĐ-cp ngày 22/4/2008 của Chính phủ quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn và cơ cấu tổ chức của Bộ Giao thông vận tải

Trong đó:

h - chiều đày (đã lu lèn chặt) của lớp vật liệu đá bổ sung, cm

DBS - khối lượng đá bổ sung cho 1m² mặt đường cần tái sinh, Kg

b - khối lượng thể tích của cấp phối đá, lấy bằng 2,1 g/cm³

Trong trường hợp này tỷ lệ phần vật liệu đá - nhựa cũ (d*) trong hỗn hợp vật liệu tái sinh sẽ xác định theo công thức A3:

Xác định đương lượng cát của (1) vật liệu cấp phối đá của lớp móng, (2) vật liệu đá - nhựa của lớp mặt cũ và (3) hỗn hợp cốt liệu tái sinh đã có được ở A.2.1.6 theo ASTM D2419.

Khi hỗn hợp cốt liệu tái sinh có tỷ lệ thành phần cỡ hạt nhỏ hơn 0,075 mm từ 20 % trở lên thì phải trộn đều cốt liệu với lượng nước thử nghiệm, để vào bao nhựa đóng kín và giữ tối thiểu 12 giờ trước khi thử nghiệm đầm nén Procter cải tiến. Nếu thành phần cỡ hạt nhỏ hơn 0,075 mm dưới 20 % thì chỉ cần giữ mẫu cốt liệu đã trộn với nước trong túi kín trong 3 giờ. Đối với hỗn hợp cốt liệu chứa ít hơn 4 % cỡ hạt nhỏ hơn 0,075 mm, hoặc khi đường cong W - _k không có điểm cực đại thì cho phép lấy độ ẩm tốt nhất W_o trong khoảng từ 2 % đến 3 %.

Trong điều kiện khí hậu của nước ta, lượng mưa trung bình năm trên tất cả các vùng lãnh thổ đều lớn hơn 500 mm, có thể chọn lượng nước (không kể phần nước của nhũ tương nhựa đường) để trộn với hỗn hợp cốt liệu tái sinh để đạt được độ ẩm W bằng 60 % đến 75% của độ ẩm tối ưu W_o (đã xác định được ở điều A.2.3) nếu đương lượng cát của hỗn hợp cốt liệu nhỏ hơn hay bằng 30; nếu đương lượng cát lớn hơn 30 thì chọn độ ẩm W bằng 45 % đến 65 % của độ ẩm tối ưu W_o.

Để xác định hàm lượng nhũ tương nhựa đường, đầu tiên dự kiến một hàm lượng nhũ tương nhựa đường thích hợp E để lượng nước trong nhũ tương nhựa đường đủ để cùng với lượng nước tương ứng với độ ẩm W (đã xác định ở A.2.4) làm thành lượng nước phù hợp với độ ẩm tối ưu W_o (đã xác định ở A.2.3) cho hỗn hợp cốt liệu tái sinh, theo công thức A4:

Trong đó:

E - hàm lượng nhũ tương nhựa đường dự kiến ban đầu, % (tính theo % khối lượng nhũ tương nhựa đường so với khối lượng hỗn hợp cốt liệu chưa trộn với nhũ tương nhựa đường)

W - độ ẩm, không kể phần nước trong nhũ tương nhựa đường để chế bị các mẫu, %

W = (60 % đến 75 %)W_o hoặc W = (45 % đến 65 %)W_o, tuỳ từng trường hợp

W_o - độ ẩm tối ưu của hỗn hợp cốt liệu, % (đã xác định được ở điều A.2.3)

R - hàm lượng nước trong nhũ tương nhựa đường sử dụng, %

Ví dụ:

- Hỗn hợp cốt liệu có độ ẩm tối ưu W_o = 7 %; Lượng nước trộn với hỗn hợp cốt liệu, tương ứng với độ ẩm W = 70/100 của W_o, tức là W = 70% x 7 = 4,9 %.

- Vậy hàm lượng nước còn thiếu mà nước trong nhũ tương nhựa đường phải cung cấp, để đạt được độ ẩm tối ưu là: W_o - W = 7 - 4,9 = 2,1 %

- Loại nhũ tương nhựa đường sử dụng có hàm lượng nhựa là 65 %, vậy hàm lượng nước R = 100 - 65 = 35%

- Tính ra hàm lượng nhũ tương nhựa đường dự kiến ban đầu E theo công thức A4:

Chọn ít nhất 4 hàm lượng nhũ tương nhựa đường xung quanh hàm lượng E, sai khác nhau 1 % (theo ví dụ trên, chọn 5 %, 6 %, 7 %, 8 % nhũ tương nhựa đường) để trộn với hỗn hợp cốt liệu đã thiết kế. Và cũng từ đấy tính ngược lại hàm lượng nước W₁, W₂, W₃, W₄ cần trộn với hỗn hợp cốt liệu trước khi trộn với nhũ tương nhựa đường, để đạt được W_o, theo công thức A5:

- 2 mẫu cho mỗi hàm lượng nhũ tương nhựa đường E_i (và W_i tương ứng) để thử nghiệm cường độ ngắn hạn (độ kết dính).

- 4 mẫu cho mỗi hàm lượng nhũ tương nhựa đường E_i (và W_i tương ứng) để thử nghiệm cường độ kéo gián tiếp mẫu khô và mẫu ngậm nước.

- 2 mẫu cho mỗi hàm lượng nhũ tương nhựa đường E_i (và W_i tương ứng) để thử nghiệm xác định tỷ trọng lớn nhất lý thuyết.

Khối lượng hỗn hợp cốt liệu tái sinh cần cho 1 mẫu có đường kính 150 mm chiều cao khoảng (70 ÷ 80) mm sau khi đầm xoay, vào khoảng 3,2 Kg. Trước khi chế bị mẫu phải sàng loại bỏ các hạt kích cỡ lớn hơn 37,5 mm.

A.2.6.2. Trộn hỗn hợp cốt liệu với nước và nhũ tương nhựa đường

Dùng thiết bị trộn thích hợp, đường kính thùng trộn khoảng 25 cm đến 30 cm, quay (50 ÷ 70) vòng/phút, cánh trộn gần sát với đáy và thành thùng trộn, quay ngược chiều với thùng trộn, tốc độ quay gấp đôi tốc độ quay của thùng trộn.

Đầu tiên trộn hỗn hợp cốt liệu với nước trong 60 giây, sau đó trộn tiếp với nhũ tương nhựa đường trong 60 giây. Hỗn hợp cốt liệu phải được trộn ở nhiệt độ từ 20°C ÷ 26°C.

Ghi chú: Nếu trong thiết kế có yêu cầu trộn thêm các phụ gia (ví dụ vôi, xi măng,...) thì phải tuân thủ theo các quy định riêng áp dụng cho những trường hợp này.

Từng mẫu hỗn hợp vật liệu đã trộn xong, được bảo dưỡng riêng rẽ trong các thùng chứa kín bằng nhựa, cao khoảng 100 mm đến 180 mm, đường kính 150 mm; giữ mẫu ở nhiệt độ 40°C trong 30 ± 3 phút. Trong thời gian bảo dưỡng không để mẫu ngoài không khí, không trộn lại.

Mẫu hỗn hợp vật liệu tái sinh được đầm nén bằng thiết bị đầm xoay, đường kính khuôn mẫu 150 mm, lực nén thẳng đứng 600 kPa, góc xoay 1,25°, số lần đầm xoay: 30 lần. Sau lần đầm xoay cuối cùng để yên mẫu chịu áp lực nén 600 kPa trong 10 giây. Chú ý không nung nóng khuôn mẫu, thử nghiệm thực hiện ở nhiệt độ trong phòng.

Mẫu đã đầm nén xong, được bảo dưỡng ở nhiệt độ 25°C trong 60 ± 5 phút ở độ ẩm tương đối không quá 50 %, rồi đem thử nghiệm xác định cường độ ngắn hạn (đạt được sau 1 giờ) bằng thiết bị Hveem.

Đặt các mẫu đã đầm nén ở trên giá có lỗ ở đáy (để toàn cả mẫu được thoáng gió) trong 72 giờ, ở nhiệt độ 40°C; sau đó để mẫu nguội đến nhiệt độ trong phòng (25°C) không quá 24 giờ, rồi đem đi thử nghiệm để xác định mô đun đàn hồi, cường độ kéo gián tiếp ở trạng thái mẫu khô. Đối với các mẫu thử nghiệm ở trạng thái ngậm nước thì sau khi giữ mẫu nguội đến nhiệt độ trong phòng (25°C) không quá 24 giờ, cho mẫu ngậm nước theo điều A.2.8.4, rồi đem đi thử nghiệm xác định cường độ kéo gián tiếp.

Đối với các mẫu thử nghiệm xác định tỷ trọng khối lớn nhất thì không cần để mẫu nguội đến nhiệt độ trong phòng.

A.2.8.2. Xác định tỷ trọng khối và tỷ trọng lớn nhất lý thuyết

Xác định tỷ trọng khối của các mẫu theo ASTM D6752, hoặc theo TCVN 8860- 5:2011 (nếu mẫu hấp thụ nước nhỏ hơn 2 %, ngâm mẫu 1 phút).

Xác định tỷ trọng lớn nhất lý thuyết theo TCVN 8860-4:2011 (có tính đến lượng nhựa do nhũ tương nhựa đường phân tích). Từ đẩy xác định tỷ trọng lớn nhất lý thuyết tương ứng với các hàm lượng nhũ tương nhựa đường khác, và điều chỉnh theo hàm lượng nhựa trong nhũ tương nhựa đường. Từ các số bên trên, xác định độ rỗng dư của mẫu hỗn hợp vật liệu tái sinh tương ứng với từng hàm lượng nhũ tương nhựa đường.

A.2.8.3. Xác định mô đun đàn hồi

Tiến hành thử nghiệm xác định mô đun đàn hồi ít nhất là 2 mẫu cho mỗi hàm lượng nhũ tương nhựa đường. Mẫu phải được bảo dưỡng ở 25°C ít nhất là 2 giờ. Thử nghiệm theo ASTM D4123, tần số tác dụng tải trọng 1Hz, hệ số Poisson lấy từ 0,30 đến 0,40 (Các mẫu thử nghiệm mô đun đàn hồi thường không bị phá hỏng kết cấu, nên sau đó còn có thể dùng để thử nghiệm cường độ ép chẻ ở trạng thái mẫu khô).

Tiến hành thử nghiệm cường độ ép chẻ ở trạng thái mẫu khô ít nhất là 2 mẫu cho mỗi hàm lượng nhựa. Mẫu phải bảo dưỡng ở nhiệt độ 25°C trong 2 giờ trước khi thử nghiệm. Thử nghiệm theo ASTM D4867. Tiến hành thử nghiệm xác định cường độ ép chẻ ở trạng thái mẫu ngậm nước ít nhất là 2 mẫu cho mỗi hàm lượng nhũ tương nhựa đường. Đặt mẫu ngập nước một nửa trong bình chứa của thiết bị hút chân không, sao cho nước sẽ chiếm ít nhất là 55 % của độ rỗng dư của mẫu. Sau đó tiếp tục ngâm ngập mẫu trong nước trong 24 giờ ở 25°C, rồi đem ra thử nghiệm xác định cường độ ép chẻ, theo ASTM D4867.

Từ các giá trị thu được ở A.2.7 và A.2.8 của các mẫu hỗn hợp vật liệu tái sinh với mỗi hàm lượng nhũ tương nhựa đường đã sử dụng, chọn hàm lượng nhũ tương nhựa đường nào thỏa mãn cả 4 chỉ tiêu đã nêu ở Bảng 1, hoặc Bảng 2, tùy theo loại hỗn hợp TCNTC, làm hàm lượng nhũ tương nhựa đường thiết kế E_tk cho đoạn áo đường của dự án (Hàm lượng nhũ tương tỉnh ở đây là khối lượng nhũ tương nhựa đường tính theo % so với khối lượng của hỗn hợp cốt liệu, không kể khối lượng nhựa do nhũ tương nhựa đường phân tích).

Khi đã có hàm lượng nhũ tương nhựa đường thiết kế, tính được độ ẩm cần có của hỗn hợp cốt liệu sau khi xới trộn W (nhưng chưa phun tưới nhũ tương nhựa đường) theo công thức A5 ở điều A.2.4.

Ghi chú A2: Có thể xác định hàm lượng nhũ tương nhựa đường thiết kế và lượng nước của hỗn hợp cốt liệu cần có trước khi trộn nhũ tương nhựa đường theo phương pháp khác, trình bày ở điều A.4.

A.3. Báo cáo thiết kế hỗn hợp vật liệu tái sinh

Báo cáo thiết kế hỗn hợp vật liệu tái sinh cho mỗi đoạn đường của dự án cần có đủ các thông tin sau:

- Tên dự án

- Lý trình đoạn đường đã được nghiên cứu để thiết kế hỗn hợp.

- Tình trạng kết cấu áo đường hiện tại, mức độ hư hỏng.

- Chiều dày lớp bê tông nhựa (hoặc hỗn hợp đá - nhựa) hiện tại.

- Chiều dày lớp móng cấp phối đá hiện tại.

- Chiều rộng mặt đường.

- Chiều dày lớp vật liệu cần tái sinh.

- Miêu tả tổng quát các cốt liệu đã khoan, đào hoặc cưa từ áo đường cũ, đem về phòng thí nghiệm để thiết kế hỗn hợp.

- Cấp phối hỗn hợp cốt liệu đã thiết kế cho hỗn hợp vật liệu tái sinh.

- Loại và lượng đá cần bổ sung thêm (nếu cần), Kg/m² hoặc chiều dày h của lượng đá bổ sung cần rải trên mặt đường cũ.

- Đặc tính của nhũ tương nhựa đường sử dụng: Loại, hàm lượng nhựa trong nhũ tương nhựa đường, độ kim lún của nhựa đường thu được sau chưng cất nhũ tương, và các đặc tính khác.

- Độ ẩm hiện có của cốt liệu ở áo đường cũ.

- Độ ẩm tối ưu W_o đã dùng trong thiết kế hỗn hợp tái sinh.

- Các kết quả thử nghiệm tương ứng với từng hàm lượng nhũ tương nhựa đường (ít nhất là 4 hàm lượng nhũ tương):

+ Cường độ ngắn hạn (độ kết dính)

+ Mô đun đàn hồi

+ Cường độ kéo gián tiếp (mẫu khô)

+ Cường độ kéo gián tiếp (mẫu ướt) và mức độ ngậm nước của mẫu ướt.

- Hàm lượng nhũ tương nhựa đường thiết kế tính bằng %, tính bằng 1/m², tính bằng l/m dài của đoạn đường.

- Độ ẩm cần có của hỗn hợp cốt liệu W trước khi phun tưới nhũ tương nhựa đường, để hỗn hợp tái sinh sẽ đạt được độ ẩm tối ưu W_o khi lu lèn.

- Tên người thiết kế hỗn hợp và cơ quan thiết kế.

- Ngày thử nghiệm.

Có thể xác định hàm lượng nhũ tương và lượng nước thêm vào hỗn hợp cốt liệu tái sinh theo trình tự sau:

P = 0,04 m + 0,07 n + 0,12 k - 0,013 d, % (A6)

Trong đó:

P - Hàm lượng nhũ tương nhựa đường cho toàn bộ hỗn hợp vật liệu tái sinh, %

m - Tỷ lệ thành phần hạt nằm trên sàng 2,36mm, %

n - Tỷ lệ thành phần hạt lọt sàng 2,36mm nhưng nằm lại trên sàng 0,075 mm, %

k - Tỷ lệ thành phần hạt lọt sàng 0,075mm, %

d - Tỷ lệ phần đá - nhựa của lớp mặt đường nhựa cũ, đã tính theo công thức A1 (hoặc d* tính theo công thức A2 nếu có lượng đá bổ sung),%

Trong đó:

A - Khối lượng hỗn hợp cốt liệu đã sấy khô để chế bị mẫu thử, g

W_o - Độ ẩm tối ưu của hỗn hợp cốt liệu khô đã được xác định theo điều A.4.2, %

Q - Hàm lượng nhựa trong nhũ tương nhựa đường, %

B - Khối lượng nhũ tương nhựa đường để trộn với khối lượng hỗn hợp cốt liệu A khi chế bị mẫu thử, g, được xác định theo công thức A8:

Trong đó các ký hiệu như ở công thức A6 và A7

- Thử nghiệm Proctor có độ ẩm tối ưu W_o của hỗn hợp cốt liệu khô là 7 % (không kể phần nhựa do nhũ tương nhựa đường phân tích)

- Khối lượng hỗn hợp cốt liệu theo cấp phối đã thiết kế để chế bị mẫu thử là 3000 g,

- P tính ra từ công thức A6 là 5,7 %

- Loại nhũ tương nhựa sử dụng có hàm lượng nhựa Q = 65 %

Xác định:

Vậy hàm lượng nhũ tương nhựa đường E (chỉ tính lượng nhũ tương nhựa đường so với khối lượng hỗn hợp cốt liệu (không kể lượng nhựa do nhũ tương nhựa đường phân tích)) là:

- Xác định khối lượng nước N cần thêm vào hỗn hợp cốt liệu khô khi chế bị mẫu thử:

Thực hiện như điều A.2.6.

Tiến hành như ở điều A.2.9. Cần chú ý hàm lượng nhũ tương P_tk ở đây là tính với toàn bộ hỗn hợp vật liệu tái sinh, kể cả lượng bã nhựa khi nhũ tương nhựa đường phân tích xong.

Và độ ẩm cần có W của hỗn hợp cốt liệu trước khi trộn nhũ tương nhựa đường xác định theo công thức:

Trong đó:

A - Khối lượng hỗn hợp cốt liệu khô dùng để chế bị mẫu thử, g

N_tk - Lượng nước cần thêm, đã tính theo công thức A7, tương ứng với hàm lượng nhũ tương nhựa đường thiết kế P_i đã chọn, g

Căn cứ vào giá trị W này để điều chỉnh độ ẩm (thêm nước hoặc hong khô) của hỗn hợp cốt liệu đã cào xới ở hiện trường trước khi phun tưới nhũ tương nhựa đường.

A.5. Báo cáo thiết kế hỗn hợp vật liệu tái sinh.

Nội dung báo cáo như ở điều A3.

THAM KHẢO BIỂU ĐỒ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI HỢP LÝ VÀ BẢNG CẤP PHỐI TỐT NHẤT CỦA VẬT LIỆU CÀO BÓC TÁI SINH NGUỘI TẠI CHỖ THEO KHUYẾN CÁO CỦA BANG ILLINOIS

CÁC CHỈ TIÊU THÍ NGHIỆM THÔNG THƯỜNG ĐỂ PHỤC VỤ THIẾT KẾ HỖN HỢP TÁI SINH NGUỘI TẠI CHỖ DÙNG NHŨ TƯƠNG EE