Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật và công nghệ sử dụng đất bazan Gia Lai trong xây dựng kết cấu áo đường

Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật và công nghệ sử dụng đất bazan ở Gia Lai cho xây dựng kết cấu áo đường, ứng dụng trong luận văn thạc sỹ xây dựng đường.

• Trường học: Trường Đại Học Xây Dựng
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng
• Đề tài: Giải Pháp Kỹ Thuật Sử Dụng Đất Bazan Gia Lai Trong Xây Dựng Áo Đường
• Loại tài liệu: luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Gia Lai

Mục lục chi tiết

• PHẦN MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1.2.1. Mục tiêu tổng quát
• 1.2.2. Mục tiêu cụ thể
• 1.3. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Kết cấu của luận văn
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẤT BAZAN Ở TỈNH GIA LAI
• 1.1. Phân bố đất bazan trên địa bàn tỉnh
• 1.2. Điều kiện địa chất, khí hậu, thủy văn
• 1.2.1. Đặc điểm địa chất khu vực
• 1.2.2. Đặc điểm khí hậu
• 1.2.3. Đặc điểm thủy văn
• 1.3. Tính chất cơ lý của đất bazan
• 1.4. Các kết quả nghiên cứu sử dụng đất bazan làm kết cấu áo đường
• 1.5. Kết luận chương
• 2. CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KỸ THUẬT VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Trình tự các lớp kết cấu áo đường hình thành mặt đường mềm, mặt đường bán cứng
• 2.1.1. Kết cấu áo đường mềm
• 2.1.2. Kết cấu mặt đường bán cứng
• 2.2. Nguyên tắc và quan điểm chung về thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường
• Phần kết luận và kiến nghị
• Tài liệu tham khảo
• Phần phụ lục

Tóm tắt

I. Giới thiệu về đất bazan Gia Lai

Đất bazan ở tỉnh Gia Lai chiếm khoảng 43% diện tích, chủ yếu phân bố ở khu vực phía Tây và Tây Nam. Đặc điểm địa chất nơi đây phức tạp, với các loại vật liệu khác nhau. Đất bazan có tính thấm và xói mòn cao, thường được sử dụng trong xây dựng nền đường. Việc nghiên cứu và ứng dụng đất bazan vào kết cấu áo đường là cần thiết để nâng cao chất lượng công trình và giảm giá thành xây dựng. Đặc biệt, việc sử dụng đất bazan gia cố với các giải pháp kỹ thuật khác nhau sẽ giúp cải thiện khả năng chịu lực và độ ổn định của kết cấu áo đường.

1.1. Tính chất cơ lý của đất bazan

Đất bazan có dung trọng khô lớn nhất thấp, độ ẩm tối ưu cao và dễ bị xói mòn. Các chỉ tiêu cơ lý của đất bazan tại khu vực phía Tây, Tây Nam tỉnh được xác định qua các thí nghiệm. Kết quả cho thấy đất bazan có khả năng chịu tải tốt, tuy nhiên cần áp dụng giải pháp gia cố để nâng cao tính ổn định và khả năng chịu lực. Việc nghiên cứu các chỉ tiêu này là rất quan trọng để xác định khả năng ứng dụng của đất bazan trong xây dựng áo đường.

II. Giải pháp kỹ thuật sử dụng đất bazan

Việc lựa chọn giải pháp kỹ thuật cho việc sử dụng đất bazan trong xây dựng áo đường là rất quan trọng. Các phương pháp gia cố đất bazan bằng xi măng và phụ gia đã được nghiên cứu và áp dụng. Những giải pháp này không chỉ giúp tăng cường độ bền mà còn giảm thiểu chi phí xây dựng. Việc sử dụng đất bazan gia cố sẽ tạo ra một kết cấu áo đường có khả năng chịu tải tốt hơn, đồng thời giảm thiểu tác động xấu từ môi trường. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng các giải pháp kỹ thuật này có thể cải thiện đáng kể chất lượng công trình giao thông.

2.1. Các phương pháp gia cố đất bazan

Các phương pháp gia cố đất bazan bao gồm việc sử dụng xi măng, vôi và các phụ gia hóa học. Những chất này không chỉ giúp cải thiện tính chất cơ lý của đất mà còn tăng cường khả năng chống thấm và ổn định trong điều kiện ẩm ướt. Việc áp dụng các phương pháp này cần được thực hiện qua các thí nghiệm thực tế để đánh giá hiệu quả và tính khả thi trong điều kiện cụ thể của tỉnh Gia Lai. Nghiên cứu này sẽ đóng góp vào việc phát triển các giải pháp kỹ thuật hiệu quả cho xây dựng áo đường.

III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng đất bazan gia cố có thể tạo ra các kết cấu áo đường có độ bền cao và khả năng chịu tải tốt. Các thí nghiệm trong phòng đã chỉ ra rằng đất bazan gia cố có thể thay thế cho các loại vật liệu truyền thống trong xây dựng móng đường. Việc áp dụng các giải pháp kỹ thuật này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao chất lượng công trình. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong bối cảnh tỉnh Gia Lai đang cần cải thiện hạ tầng giao thông để phục vụ phát triển kinh tế.

3.1. Đánh giá hiệu quả ứng dụng

Đánh giá hiệu quả ứng dụng của đất bazan gia cố cho thấy rằng các kết cấu áo đường được xây dựng từ vật liệu này có khả năng chịu lực tốt và độ ổn định cao. Các công trình thí điểm đã chứng minh tính khả thi của việc sử dụng đất bazan trong xây dựng giao thông. Điều này không chỉ giúp giảm chi phí đầu tư mà còn góp phần bảo vệ môi trường thông qua việc sử dụng nguồn vật liệu sẵn có tại địa phương. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển hạ tầng giao thông tại tỉnh Gia Lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế - xã hội và công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, việc xây dựng hệ thống kết cấu hạ tầng giao thông hoàn chỉnh đóng vai trò then chốt. Tỉnh Gia Lai, nằm ở Bắc Tây Nguyên, với địa chất phức tạp và diện tích đất bazan chiếm khoảng 43%, đang tập trung đầu tư nâng cấp và xây dựng mới nhiều tuyến đường giao thông nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế. Tuy nhiên, nguồn vốn đầu tư xây dựng đường bộ thường rất lớn, đòi hỏi các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao chất lượng và giảm giá thành xây dựng.

Đất bazan tại Gia Lai có tính thấm và dễ bị xói mòn cao, hiện chủ yếu được sử dụng làm nền đường. Việc nghiên cứu sử dụng đất bazan gia cố xi măng kết hợp phụ gia hóa chất để xây dựng kết cấu áo đường bán cứng là cần thiết nhằm tận dụng nguồn vật liệu tại chỗ, giảm chi phí và nâng cao hiệu quả kỹ thuật. Mục tiêu nghiên cứu là nâng cao khả năng sử dụng vật liệu đất bazan tại chỗ làm móng chịu lực thay thế cho vật liệu đá dăm truyền thống, đồng thời xây dựng dây chuyền công nghệ thi công phù hợp với thiết bị sẵn có tại địa phương. Phạm vi nghiên cứu tập trung tại tỉnh Gia Lai và vùng Tây Nguyên, với các thí nghiệm trong phòng và thi công thí điểm nhằm đánh giá chất lượng kỹ thuật và công nghệ.

Việc ứng dụng kết cấu áo đường bán cứng sử dụng đất bazan gia cố xi măng kết hợp phụ gia hóa chất không chỉ góp phần giảm chi phí đầu tư mà còn nâng cao độ bền, tính ổn định và khả năng chống xói mòn của mặt đường, phù hợp với điều kiện khí hậu và địa chất đặc thù của khu vực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về kết cấu áo đường mềm và bán cứng, cùng với cơ sở vật liệu đất bazan và nguyên lý gia cố đất bằng xi măng kết hợp phụ gia hóa chất.

1. Lý thuyết kết cấu áo đường mềm và bán cứng: Mặt đường mềm gồm các lớp vật liệu dính kết với nhựa đường trên nền đất không liên kết, trong khi mặt đường bán cứng có lớp móng liên kết bằng xi măng hoặc phụ gia, giúp tăng cường khả năng chịu lực và ổn định ứng suất. Các lớp kết cấu bao gồm tầng mặt, móng trên và móng dưới, với yêu cầu về mô đun đàn hồi và sức chịu tải khác nhau tùy theo vị trí và chức năng.

2. Nguyên lý gia cố đất bazan bằng xi măng và phụ gia hóa chất: Gia cố đất bazan dựa trên hai cơ chế chính: thủy hóa xi măng tạo mạng tinh thể liên kết các hạt đất, và tác dụng của phụ gia hóa chất giúp giảm độ rỗng, tăng độ chặt, chống thấm và chống trương nở. Phụ gia DZ33 và OED được nghiên cứu nhằm cải thiện tính chất cơ lý của đất bazan, tăng cường cường độ và độ ổn định lâu dài.

3. Khái niệm kỹ thuật chính:

   • Mô đun đàn hồi (E)
   • Cường độ chịu nén (Rn)
   • Chỉ số sức chịu tải CBR
   • Giới hạn chảy (WL) và giới hạn dẻo (WP) của đất
   • Ứng suất kéo uốn và phân bố ứng suất trong kết cấu áo đường

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp lý thuyết và thực nghiệm, bao gồm:

• Nguồn dữ liệu: Đất bazan lấy từ các khu vực phía Tây và Tây Nam tỉnh Gia Lai, các mẫu đất được chuẩn bị và gia cố với xi măng và phụ gia hóa chất theo tỷ lệ khác nhau (6%, 8%, 10% xi măng). Dữ liệu khí hậu, địa chất và thủy văn được thu thập từ trạm khí tượng Pleiku và các báo cáo địa chất.

• Phương pháp phân tích:

  • Thí nghiệm cơ lý đất bazan nguyên dạng: xác định thành phần hạt, chỉ số dẻo, sức chịu tải CBR, độ ẩm tối ưu và dung trọng khô lớn nhất theo tiêu chuẩn TCVN.
  • Thí nghiệm gia cố đất bazan với xi măng và phụ gia hóa chất: đo mô đun đàn hồi, cường độ chịu nén, độ bền ép chẻ, chỉ số CBR ở các độ tuổi 7, 14 và 28 ngày, trong điều kiện dưỡng ẩm và bão hòa nước.
  • So sánh mẫu đối chứng giữa đất gia cố xi măng và đất gia cố xi măng kết hợp phụ gia hóa chất.
  • Phân tích kết quả thí nghiệm để xây dựng các biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng xi măng, mô đun đàn hồi, cường độ chịu kéo uốn và cường độ chịu nén.

• Timeline nghiên cứu:

  • Thu thập mẫu và dữ liệu địa chất, khí hậu: tháng 1-3
  • Thí nghiệm trong phòng: tháng 4-7
  • Thi công thí điểm và đánh giá thực tế: tháng 8-10
  • Phân tích dữ liệu và hoàn thiện luận văn: tháng 11-12

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Chỉ tiêu cơ lý đất bazan tại Gia Lai:

   • Dung trọng khô lớn nhất đạt khoảng 1.371 g/cm³, độ ẩm tối ưu 30.2%.
   • Giới hạn chảy trung bình 64.2%, giới hạn dẻo 40.6%, chỉ số dẻo 23, cho thấy đất bazan có tính dẻo cao và dễ bị biến dạng khi bão hòa nước.
   • Chỉ số sức chịu tải CBR đạt 0.834% ở độ chặt K=0.006%, thuộc nhóm đất nền rất tốt theo phân loại tiêu chuẩn.

2. Hiệu quả gia cố đất bazan với xi măng và phụ gia hóa chất:

   • Mẫu đất gia cố xi măng kết hợp phụ gia hóa chất DZ33 và OED có cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi cao hơn từ 10-15% so với mẫu chỉ gia cố xi măng.
   • Cường độ chịu nén mẫu đạt trên 4 MPa sau 28 ngày, mô đun đàn hồi đạt 600-800 MPa, phù hợp với yêu cầu kỹ thuật cho lớp móng trên của kết cấu áo đường.
   • Chỉ số CBR của đất gia cố tăng lên trên 30%, đáp ứng tiêu chuẩn cho lớp móng dưới và móng trên đường giao thông nông thôn và đường cấp I.

3. Tác động của phụ gia hóa chất:

   • Phụ gia DZ33 giúp trung hòa điện tích âm trên các phân tử sét, giảm độ dẻo và tăng độ chặt của đất.
   • Phụ gia OED làm giảm khoảng trống giữa các hạt đất, tăng khối lượng riêng và cải thiện khả năng chống thấm, chống trương nở.
   • Việc kết hợp hai phụ gia này cho phép giảm lượng xi măng sử dụng khoảng 2% mà vẫn đạt được cường độ tương đương.

4. Ứng dụng kết cấu áo đường bán cứng:

   • Kết cấu mặt đường bán cứng sử dụng đất bazan gia cố xi măng + phụ gia hóa chất có khả năng chịu tải trọng lớn hơn 50 triệu trục xe 100 kN, biến dạng dư sau 5 triệu lần lặp tải trọng chỉ khoảng 6.8 mm, thấp hơn so với mặt đường mềm truyền thống.
   • Giảm chiều dày lớp mặt và lớp móng, tiết kiệm vật liệu và chi phí thi công.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy đất bazan tại Gia Lai, mặc dù có tính chất cơ lý không ổn định khi bão hòa nước, nhưng sau khi gia cố bằng xi măng kết hợp phụ gia hóa chất có thể đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật phù hợp cho kết cấu áo đường bán cứng. Việc sử dụng phụ gia hóa chất giúp cải thiện đáng kể tính chất cơ lý của đất, giảm lượng xi măng cần thiết, từ đó giảm chi phí và tác động môi trường.

So sánh với các nghiên cứu trước đây tại Tây Nguyên và các vùng lân cận, đề tài đã bổ sung hệ thống thí nghiệm chi tiết và ứng dụng thực tế, tạo cơ sở khoa học vững chắc cho việc thiết kế và thi công kết cấu áo đường sử dụng vật liệu địa phương. Các biểu đồ mô tả mối quan hệ giữa hàm lượng xi măng, mô đun đàn hồi và cường độ chịu nén có thể được trình bày qua bảng số liệu và đồ thị để minh họa rõ ràng hiệu quả gia cố.

Việc áp dụng kết cấu áo đường bán cứng với vật liệu gia cố tại chỗ phù hợp với điều kiện khí hậu hai mùa mưa khô rõ rệt của Gia Lai, giúp tăng tuổi thọ công trình và giảm thiểu hiện tượng hư hỏng do biến dạng dẻo và xói mòn.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng rộng rãi giải pháp gia cố đất bazan với xi măng và phụ gia hóa chất trong xây dựng kết cấu áo đường bán cứng tại Gia Lai và các tỉnh Tây Nguyên, nhằm tận dụng nguồn vật liệu tại chỗ, giảm chi phí đầu tư và nâng cao chất lượng công trình. Thời gian triển khai: 1-3 năm, chủ thể: Sở Giao thông Vận tải, các nhà thầu xây dựng.

2. Xây dựng quy trình công nghệ thi công chuẩn hóa sử dụng thiết bị sẵn có tại địa phương, đảm bảo độ đồng đều và chất lượng gia cố đất, giảm sai số kỹ thuật trong thi công. Thời gian: 6-12 tháng, chủ thể: Viện nghiên cứu xây dựng, các đơn vị thi công.

3. Đào tạo và nâng cao năng lực kỹ thuật cho cán bộ thiết kế và thi công về công nghệ gia cố đất bazan và thiết kế kết cấu áo đường bán cứng, nhằm đảm bảo áp dụng hiệu quả và bền vững. Thời gian: liên tục, chủ thể: các trường đại học, trung tâm đào tạo nghề.

4. Thực hiện các dự án thí điểm và đánh giá hiệu quả lâu dài trên các tuyến đường trọng điểm, thu thập dữ liệu khai thác để điều chỉnh thiết kế và công nghệ phù hợp với điều kiện thực tế. Thời gian: 2-5 năm, chủ thể: Sở Giao thông Vận tải, các viện nghiên cứu.

5. Khuyến khích nghiên cứu phát triển phụ gia hóa chất mới phù hợp với đặc tính đất bazan và điều kiện khí hậu địa phương nhằm nâng cao hiệu quả gia cố và giảm chi phí. Thời gian: dài hạn, chủ thể: các viện nghiên cứu, doanh nghiệp hóa chất.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách giao thông: Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và giải pháp kỹ thuật giúp tối ưu hóa đầu tư xây dựng hạ tầng giao thông, đặc biệt trong điều kiện nguồn vốn hạn chế và địa chất phức tạp.

2. Kỹ sư thiết kế và thi công công trình giao thông: Tham khảo các phương pháp gia cố đất bazan, lựa chọn vật liệu và thiết kế kết cấu áo đường bán cứng phù hợp với điều kiện địa phương, nâng cao chất lượng và hiệu quả công trình.

3. Các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành xây dựng và địa kỹ thuật: Tài liệu chi tiết về cơ sở lý thuyết, phương pháp thí nghiệm và kết quả nghiên cứu thực nghiệm phục vụ cho nghiên cứu khoa học và đào tạo.

4. Doanh nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng và phụ gia hóa chất: Thông tin về đặc tính vật liệu, hiệu quả của phụ gia hóa chất DZ33 và OED giúp phát triển sản phẩm phù hợp với nhu cầu thị trường và điều kiện địa phương.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần sử dụng đất bazan gia cố xi măng trong xây dựng đường bộ?
   Đất bazan có tính thấm cao, dễ bị xói mòn và biến dạng khi bão hòa nước. Gia cố bằng xi măng giúp tăng cường cường độ, độ ổn định và khả năng chống thấm, phù hợp làm lớp móng chịu lực trong kết cấu áo đường.

2. Phụ gia hóa chất DZ33 và OED có tác dụng gì trong gia cố đất?
   DZ33 trung hòa điện tích âm trên phân tử sét, giảm độ dẻo và tăng độ chặt đất. OED làm giảm khoảng trống giữa các hạt đất, tăng khối lượng riêng và khả năng chống thấm, giúp đất gia cố đạt cường độ cao hơn và ổn định hơn.

3. Kết cấu áo đường bán cứng khác gì so với mặt đường mềm truyền thống?
   Mặt đường bán cứng có lớp móng liên kết bằng xi măng hoặc phụ gia, chịu được tải trọng lớn hơn, biến dạng nhỏ hơn và tuổi thọ cao hơn so với mặt đường mềm chỉ sử dụng vật liệu không liên kết.

4. Làm thế nào để xác định tỷ lệ xi măng và phụ gia phù hợp cho gia cố đất bazan?
   Thông qua thí nghiệm trong phòng, đo các chỉ tiêu như mô đun đàn hồi, cường độ chịu nén và chỉ số CBR ở các tỷ lệ xi măng và phụ gia khác nhau, lựa chọn tỷ lệ tối ưu đạt yêu cầu kỹ thuật và kinh tế.

5. Giải pháp này có thể áp dụng ở những vùng địa chất khác ngoài Gia Lai không?
   Có thể áp dụng cho các vùng có đất bazan hoặc đất có tính chất tương tự, tuy nhiên cần nghiên cứu điều chỉnh tỷ lệ gia cố và công nghệ thi công phù hợp với đặc điểm địa phương.

Kết luận

• Đất bazan tại Gia Lai chiếm khoảng 43% diện tích, có đặc tính cơ lý phù hợp để gia cố làm vật liệu móng đường sau khi xử lý kỹ thuật.
• Gia cố đất bazan bằng xi măng kết hợp phụ gia hóa chất DZ33 và OED giúp tăng cường cường độ, mô đun đàn hồi và khả năng chống thấm, giảm lượng xi măng cần thiết khoảng 2%.
• Kết cấu áo đường bán cứng sử dụng vật liệu gia cố này có khả năng chịu tải lớn, biến dạng nhỏ, phù hợp với điều kiện khí hậu và địa chất Tây Nguyên.
• Phương pháp nghiên cứu kết hợp thí nghiệm trong phòng và thi công thí điểm đảm bảo tính thực tiễn và khả năng ứng dụng cao.
• Đề xuất áp dụng rộng rãi giải pháp này trong xây dựng giao thông Gia Lai và các tỉnh Tây Nguyên, đồng thời phát triển công nghệ thi công và đào tạo nhân lực kỹ thuật.

Các cơ quan quản lý và đơn vị thi công nên triển khai dự án thí điểm mở rộng, đồng thời phối hợp nghiên cứu phát triển phụ gia hóa chất mới để nâng cao hiệu quả gia cố đất bazan.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Phần mở đầu ). Trong đó nổi bật chính là khả năng dự trữ tải trọng vận chuyển và tiếp nhận tốt ứng suất chịu kéo uốn sinh ra dưới tác động của xe chạy.4 Kết cấu mặt đường bán cứng và trạng thái ứng suất ở nhiệt độ T = 270C Tải trọng : P = 0,65Mpa Bán kính : a = 0,1565m Nhiệt độ : T = 270C 18 Hình 2.4 : Kết cấu mặt đường bán cứng và trạng thái ứng suất ở nhiệt độ T = 270C, trục xe tiêu chuẩn 100 kN [19] Hình 2.4 cho thấy : Ứng suất kéo uốn lớn nhất đã sinh ra ở mặt đáy lớp đá gia cố xi măng. Và lớp này có khả năng đáp ứng tốt điều kiện “làm việc” chịu kéo uốn.3 Nguyên tắc và quan điểm chung về thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường - Phải tuân theo nguyên tắc thiết kế tổng thể nền mặt đường. - Phải chọn và bố trí đúng các tầng, lớp vật liệu trong kết cấu áo đường, tận dụng vật liệu tại chỗ để làm lớp móng dưới và lớp đáy áo đường với điều kiện có nghiên cứu thử nghiệm trước về vật liệu tại chỗ.

- Chú trọng các điều kiện thi công, duy tu bảo dưỡng, phân kỳ đầu tư. - Quan tâm đến chức năng chịu lực và chịu tác dụng của các yếu tố thiên nhiên. - Thiết kế bề dày các lớp trong kết cấu áo đường cần phải chú ý đến điều kiện thi công và bề dày lớp tối thiểu đối với mỗi loại vật liệu. Bề dày tối thiểu được xác định bằng 1,5 lần cỡ hạt cốt liệu lớn nhất có mặt trong lớp vật liệu.

Bề dày đầm nén có hiệu quả đối với bê tông nhựa thường không nên quá 8-10cm, các loại vật liệu khác có gia cố không quá 15cm, không gia cố 18cm. - Tăng cường độ và độ ổn định của nền đất dưới áo đường thường có hiệu quả kinh tế cao hơn so với việc tăng cường bề dày áo đường. 19 - Nền đường thường yêu cầu mô đun đàn hồi tối thiểu Eo = 300daN/cm2 hoặc sức chịu tải CBR từ 6 trở lên. Lớp đáy áo đường E ≥ 500daN/cm2, CBR từ 10% đến 15%.

Lớp móng dưới CBR ≥ 30%. Móng trên CBR ≥ 80%. - Bố trí cấu tạo áo đường theo kết cấu ngược. Loại này được bố trí không theo quy tắc chọn vật liệu có môđun giảm dần theo chiều sâu, trái lại môđun đàn hồi của tầng móng có thể lớn hơn tầng mặt hoặc môđun lớp dưới có thể lớn hơn lớp móng trên.

- Phải thiết kế tưới lớp dính bám giữa các lớp bê tông nhựa với các loại mặt đường nhựa không thi công liền nhau về thời gian và trong trường hợp rải bê tông nhựa trên các lớp mặt đường nhựa cũ. - Phải thiết kế tưới lớp nhựa thấm bám khi bố trí các lớp mặt đường nhựa trên móng đất, đá gia cố và móng cấp phối đá dăm, cấp phối thiên nhiên, đá dăm macađam. - Nên thiết kế một lớp láng nhựa trên móng cấp phối đá dăm nếu để xe cộ đi lại sau một thời gian mới thi công tiếp các lớp ở trên.4 Lựa chọn, nguyên lý sử dụng vật liệu xây dựng mặt đường ■ Lựa chọn vật liệu : Chọn vật liệu thích hợp với trạng thái chịu lực và trạng thái thủy nhiệt của mỗi tầng lớp mặt đường. Giải quyết vấn đề này cần phải chú ý đến các chỉ tiêu kỹ thuật – kinh tế của mỗi loại hỗn hợp vật liệu định sử dụng.

Vì mỗi tầng lớp kết cấu mặt đường thường được cấu tạo bằng một hỗn hợp vật liệu 3 pha nên cần nghiên cứu xác định được các yêu cầu cụ thể đối với mỗi thành phần vật liệu tham gia trong đó sao cho : Chúng có thể phối hợp tốt, tạo nên và hình thành một cấu trúc có cường độ cao đáp ứng yêu cầu. Cấu trúc của vật liệu cấu tạo nên các tầng lớp mặt đường thường có các hình thức chủ yếu sau: 20 - Cấu trúc keo tụ (còn gọi là cấu trúc đông tụ hoặc ngưng tụ): khi các hạt cứng được bao bọc bằng các màng mỏng chất lỏng (như các hạt đất có các màng nước bao bọc, các hạt khoáng chất có nhựa bao bọc). Cường độ của một lớp có cấu trúc keo tụ phụ thuộc chủ yếu vào thành phần, loại màng chất lỏng, số lượng và chất lượng của nó, đồng thời cũng phụ thuộc vào cường độ của các hạt cứng cũng như sự tiếp xúc bề mặt giữa các hạt. - Cấu trúc kết tinh: khi các hạt cứng được bao bọc bằng các màng chất liên kết biến cứng (như bê tông xi măng).

Cường độ của loại kết cấu này cũng phụ thuộc số lượng, chất lượng chất liên kết, cường độ vật liệu khoáng chất và diện tích tiếp xúc giữa các hạt. - Cấu trúc tiếp xúc: các hạt cứng tiếp xúc trực tiếp không có các màng ngăn cách (như lớp cát, cuội sỏi, đá dăm). Cường độ của loại cấu trúc này phụ thuộc vào tác dụng giữa các lực phân tử ở bề mặt tiếp xúc của các hạt và cũng phụ thuộc diện tích tiếp xúc ma sát giữa các hạt. ■ Nguyên lý sử dụng vật liệu : Hỗn hợp vật liệu để tạo nên các lớp trong kết cấu mặt đường thường gồm 2 loại: cốt liệu và các chất liên kết.

Cốt liệu thường là các hạt mịn, đất, cát, sỏi sạn, đá dăm, cấp phối, xỉ, phế liệu công nghiệp. Bất cứ tầng, lớp nào trong kết cấu mặt đường mềm hoặc cứng cũng đều phải dùng một trong các loại đó có tác dụng làm bộ khung của lớp kết cấu. Chất liên kết thường được trộn hoặc tưới vào cốt liệu với một tỷ lệ nhất định để dính kết các hạt cốt liệu nhằm tăng cường độ và tính chống thấm nước của hỗn hợp. Các chất liên kết gồm có: các chất liên kết rắn trong nước và puzôlan (như xi măng các loại, vôi tro bay, vôi puzôlan), các chất liên kết hữu cơ hoặc chất liên kết hyđrôcácbon (như nhựa bitum, gruđon, nhũ tương của bitum hoặc gruđon) và vôi.

Ngoài ra với mặt đường quá độ còn dùng đất dính làm chất liên kết, tuy nhiên đất dính kém ổn định với nước, vì vậy chỉ thích hợp để làm lớp móng của các kết cấu mặt đường có lớp mặt hoàn chỉnh. 21 Tùy theo yêu cầu cũng như điều kiện làm việc của mỗi tầng, lớp có thể có những tầng, lớp không cần vật liệu liên kết. Vật liệu liên kết gồm có 3 loại: vật liệu liên kết thiên nhiên (như đất sét dính), vật liệu liên kết vô cơ (như xi măng, vôi ), vật liệu liên kết hữu cơ (như nhựa, các chất hóa học). Ngoài cốt liệu và vật liệu liên kết, nhiều khi người ta còn dùng thêm các chất phụ gia vô cơ hoặc hữu cơ.

Mục đích chính của việc dùng các chất phụ gia thường là để cải tạo điều kiện tiếp xúc và bao bọc nhằm giúp cho tác dụng của vật liệu liên kết đối với cốt liệu được tốt hơn, nhờ đó tăng được cường độ của vật liệu hoặc tạo điều kiện cho việc thi công dễ dàng hay nhằm tăng cường một tính chất nào đó của hỗn hợp vật liệu. Khi đã có các loại vật liệu thì vấn đề đặt ra là phải sử dụng các loại vật liệu kể trên như thế nào? Cụ thể : Phải quyết định yêu cầu đối với mỗi thành phần vật liệu, tỷ lệ phối hợp giữa chúng ra sao để tạo nên một hỗn hợp vật liệu mà sau khi hoàn thành thi công, có thể đạt được một cấu trúc có cường độ và ổn định độ bền nhất định, đáp ứng được yêu cầu chức năng của mỗi tầng xây dựng mặt đường. Mỗi phương pháp xây dựng mặt đường phải dựa trên một nguyên lý sử dụng lớp mặt đường. Nguyên lý sử dụng vật liệu khác nhau sẽ quyết định yêu cầu về thành phần vật liệu, số lượng và chất lượng, đồng thời cũng quyết định các biện pháp kỹ thuật thi công cần thiết.

Ngược lại, nếu có sẵn các loại vật liệu nào đó thì nên theo một nguyên lý cấu tạo tương ứng. Như vậy mới đảm bảo tạo nên được một tầng, lớp có lợi nhất về cường độ và ổn định độ bền. Việc sử dụng vật liệu để xây dựng mặt đường đến hiện nay đều dựa vào một trong các nguyên lý sử dụng vật liệu sau: Nguyên lý lát, xếp; nguyên lý đá chèn đá; nguyên lý gia cố đất và nguyên lý cấp phối. ■ Các loại kết cáo áo đường sử dụng ở Gia Lai Hình 2.5 là dạng điển hình về kết cấu áo đường quốc lộ (QL) ở tỉnh.Đoạn mở rộng, nâng cấp QL 14 qua TP.Pleiku có trình tự các lớp từ trên xuống dưới như sau : 22 - Bê tông nhựa chặt hạt mịn C15 dày 5cm, - Bê tông nhựa rỗng hạt trung R25 dày 7cm, - Cấp phối đá dăm loại I (Dmax=25mm) dày 18cm, - Cấp phối đá dăm loại II (Dmax=37,5mm) dày 25cm, - Đất đồi chọn lọc (k ≥ 0,98) dày 50cm, - Nền đường (k ≥ 0,95).5 : Mặt cắt ngang điển hình công trình : Nâng cấp mở rộng Quốc lộ 14 – đoạn qua thành phố Pleiku – tỉnh Gia Lai.7 giới thiệu trình tự các lớp kết cấu áo đường của mặt đường bê tông xi măng (BTXM).

Đây là dạng mặt đường cứng liên huyện (rộng 5,5m, dày 24cm) và liên xã (rộng 3m, dày 20cm).6 : Mặt cắt ngang điển hình công trình : Đường từ thị trấn Phú Túc đi ngã ba xã IaMlah – huyện Krông Pa – tỉnh Gia Lai.7 : Mặt cắt ngang điển hình công trình : Đường giao thông làng Leng 1 xã Tơ Tung – huyện KBang – tỉnh Gia Lai.8 : Mặt cắt ngang điển hình công trình : Đường giao thông làng Nái – xã Ia Tiêm – huyện Chư Sê – tỉnh Gia Lai. Kết cấu mặt đường mềm thường có trình tự các lớp áo đường dưới đây: - Mặt đường : Láng nhựa nóng hoặc bê tông nhựa nóng - Móng đường : + Móng trên : Đá dăm tiêu chuẩn hoặc cấp phối đá dăm + Móng dưới : Đất cấp phối ( loại tốt ) Kết cấu dạng này được xây dựng ở các vùng có nền đất ổn định như nền đất bazan, nền đất phún đồi.Vùng phía Đông, Đông Nam tỉnh hiện đang áp dụng kết cấu mặt đường cứng thay cho kết cấu mặt đường mềm.Lý do vì nền đường bị suy giảm lớn cường độ trong mùa mưa khiến cho mặt đường nhựa bị nứt vỡ. Đường nông thôn (hình 2.8) thường là đường láng nhựa, dưới là lớp móng đá 4x6 chèn đá dăm dày từ 12- 14 cm.Đối với vùng có nền kém ổn định thì dùng kết cấu là đường bê tông xi măng đá 1x2 hay đá 2x4 mác 200(250daN/cm2) dày 16-20 cm.