Tổng quan về Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8860-1:2011

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8860-1:2011 là một trong những văn bản kỹ thuật cốt lõi quy định về phương pháp thử nghiệm bê tông nhựa tại Việt Nam. Cụ thể, phần này hướng dẫn chi tiết quy trình xác định độ ổn định và độ dẻo Marshall của bê tông nhựa sử dụng chất kết dính nhựa đường, phục vụ công tác thiết kế cấp phối, kiểm tra chất lượng và nghiệm thu các công trình giao thông đường bộ.

Phạm vi áp dụng và nguyên lý của phương pháp

• Phạm vi áp dụng: Tiêu chuẩn này áp dụng cho việc xác định độ ổn định và độ dẻo Marshall của các mẫu bê tông nhựa nóng được chế bị tại phòng thí nghiệm hoặc mẫu khoan từ mặt đường, có kích thước hạt lớn nhất danh định không vượt quá 25,4 mm.
• Nguyên lý thử nghiệm: Phương pháp dựa trên việc tác dụng tải trọng ép động lên mẫu thử hình trụ tiêu chuẩn ở nhiệt độ quy định (thường là 60 độ C) với tốc độ gia tải không đổi là 50,8 mm/phút cho đến khi mẫu bị phá hủy hoàn toàn. Giá trị lực nén lớn nhất đạt được gọi là độ ổn định Marshall, và biến dạng tương ứng của mẫu tại thời điểm đạt lực nén lớn nhất gọi là độ dẻo Marshall.

Thiết bị, dụng cụ và vật liệu phục vụ thử nghiệm

Để tiến hành thử nghiệm theo đúng tiêu chuẩn TCVN 8860-1:2011, phòng thí nghiệm cần trang bị đầy đủ các thiết bị và dụng cụ đạt chuẩn sau:

• Máy nén Marshall: Thiết bị gia tải có khả năng tạo ra tốc độ dịch chuyển không đổi của đầu nén là 50,8 mm/phút, được trang bị vòng lực (load ring) hoặc cảm biến lực để đo lực nén, cùng đồng hồ đo biến dạng hoặc cảm biến dịch chuyển.
• Khuôn đúc mẫu và búa đầm: Khuôn hình trụ có đường kính trong 101,6 mm và chiều cao 87,3 mm. Búa đầm có mặt đầm phẳng, khối lượng đầu đầm là 4,536 kg, chiều cao rơi tự do là 457,2 mm.
• Bể ổn nhiệt: Có khả năng duy trì nhiệt độ nước ổn định ở mức 60 độ C (sai số cho phép trong khoảng 1 độ C) và có chiều sâu đủ để ngập hoàn toàn các mẫu thử.
• Đầu nén Marshall: Gồm hai nửa hình vòng cung có bán kính trong là 50,8 mm để ôm sát mẫu thử trong quá trình nén.
• Các dụng cụ phụ trợ khác: Tủ sấy có khống chế nhiệt độ, nhiệt kế, cân kỹ thuật, thước kẹp, dầu bôi trơn khuôn.

Quy trình chuẩn bị mẫu thử nghiệm

Việc chuẩn bị mẫu thử đóng vai trò quyết định đến độ chính xác của kết quả thí nghiệm. Quy trình chuẩn bị mẫu tuân thủ các bước nghiêm ngặt:

• Chế bị hỗn hợp bê tông nhựa: Hỗn hợp bê tông nhựa được trộn ở nhiệt độ quy định tùy thuộc vào loại nhựa đường sử dụng.
• Đầm tạo mẫu: Hỗn hợp sau khi trộn được cho vào khuôn đã được gia nhiệt trước. Tiến hành đầm mẫu bằng búa đầm tiêu chuẩn với số chày đầm quy định (thường là 50 hoặc 75 chày cho mỗi mặt tùy thuộc vào cấp lưu lượng giao thông thiết kế).
• Dưỡng hộ và tháo mẫu: Sau khi đầm xong, mẫu được để nguội tự nhiên trong khuôn đến nhiệt độ phòng trước khi tiến hành tháo mẫu bằng thiết bị kích tống mẫu chuyên dụng để tránh làm biến dạng mẫu.
• Đo đạc kích thước: Xác định chiều cao và đường kính của mẫu thử chính xác đến 0,1 mm. Chiều cao tiêu chuẩn của mẫu Marshall là 63,5 mm (sai số cho phép trong khoảng 1,3 mm).

Trình tự tiến hành thử nghiệm Marshall

Quá trình thử nghiệm phải được thực hiện nhanh chóng và chính xác để tránh làm thay đổi nhiệt độ của mẫu thử:

• Ngâm mẫu trong bể ổn nhiệt: Đặt các mẫu thử vào bể nước ấm ở nhiệt độ 60 độ C trong khoảng thời gian từ 30 phút đến 40 phút.
• Chuẩn bị thiết bị nén: Lau sạch bề mặt trong của đầu nén và bôi một lớp dầu mỏng lên các trục dẫn hướng để đảm bảo đầu nén chuyển động trơn tru.
• Tiến hành nén mẫu: Lấy mẫu ra khỏi bể nước, nhanh chóng lau khô bề mặt và đặt vào đầu nén dưới. Lắp đầu nén trên vào và đưa toàn bộ cụm đầu nén vào máy nén Marshall. Điều chỉnh đồng hồ đo lực và đo biến dạng về vạch số không.
• Gia tải và ghi số liệu: Khởi động máy nén để gia tải liên tục với tốc độ 50,8 mm/phút cho đến khi mẫu bị phá hủy (lực nén bắt đầu giảm xuống). Ghi lại giá trị lực nén lớn nhất đạt được và trị số biến dạng tương ứng tại thời điểm đó. Toàn bộ quá trình từ khi lấy mẫu ra khỏi bể nước đến khi kết thúc thử nghiệm không được kéo dài quá 30 giây.

Tính toán và biểu thị kết quả

Kết quả thử nghiệm được xử lý và hiệu chỉnh dựa trên các thông số kỹ thuật thực tế của mẫu:

• Hiệu chỉnh độ ổn định: Nếu chiều cao thực tế của mẫu thử khác với chiều cao tiêu chuẩn (63,5 mm), giá trị lực nén đo được phải được nhân với hệ số hiệu chỉnh tương ứng quy định trong bảng tra của tiêu chuẩn TCVN 8860-1:2011.
• Độ dẻo Marshall: Được biểu thị bằng đơn vị milimét (mm) hoặc 1/10 inch, là khoảng dịch chuyển của đầu nén từ lúc bắt đầu gia tải đến khi lực nén đạt giá trị cực đại.
• Chỉ số Marshall (Marshall Quotient): Là tỷ số giữa độ ổn định đã hiệu chỉnh (kN) và độ dẻo (mm), phản ánh khả năng chống biến dạng của bê tông nhựa dưới tác dụng của tải trọng tĩnh và động.
• Báo cáo kết quả: Kết quả cuối cùng là giá trị trung bình của ít nhất ba mẫu thử song song. Báo cáo thử nghiệm phải ghi rõ thông tin về nguồn gốc mẫu, nhiệt độ thử nghiệm, số chày đầm, chiều cao mẫu, độ ổn định chưa hiệu chỉnh, hệ số hiệu chỉnh, độ ổn định đã hiệu chỉnh và độ dẻo của từng mẫu cũng như giá trị trung bình.