Khoan lấy mẫu bê tông nhựa là cắt một lõi hình trụ xuyên qua lớp thảm đã lu xong để đo trực tiếp chiều dày, khối lượng thể tích (từ đó tính hệ số độ chặt lu lèn), và khi cần thì tách nhựa ra để kiểm hàm lượng nhựa và thành phần cốt liệu. Đây là phép kiểm tra chắc chắn nhất cho một lớp thảm, vì nó đo trên chính vật liệu nằm trên đường chứ không phải trên mẫu đúc trong phòng.
Với chủ đầu tư nhỏ thuê làm đường nội bộ hay khu dân cư góp tiền thảm nhựa, khoan mẫu là cách đơn giản để biết mình có nhận đúng chiều dày đã trả tiền hay không. Với kỹ sư, mẫu khoan còn kể nhiều chuyện hơn: lớp có dính bám với lớp dưới không, có phân tầng không, lu có đủ không.
Vì sao phải khoan, không chỉ đo bằng thước ở mép đường
Đo chiều dày ở mép lớp thảm khi đang rải chỉ cho biết chiều dày rời trước khi lu, và chỉ ở mép, nơi lớp thường mỏng hơn hoặc dày hơn giữa làn. Sau khi lu, lớp bê tông nhựa giảm chiều dày đáng kể; mặt dưới của lớp thảm còn lượn theo mặt lớp móng không bằng phẳng tuyệt đối. Chỉ có mẫu khoan mới cho chiều dày thật sau lu ở giữa mặt đường.
Độ chặt cũng vậy. Mẫu Marshall đúc ở phòng thí nghiệm cho biết hỗn hợp có thể chặt tới đâu; mẫu khoan cho biết ngoài đường lu tới đâu. Tỷ số giữa khối lượng thể tích mẫu khoan và khối lượng thể tích mẫu Marshall đúc từ cùng hỗn hợp là hệ số độ chặt lu lèn. Tiêu chuẩn thi công bê tông nhựa phổ biến thường yêu cầu hệ số này khoảng từ 0,98 trở lên; con số chính xác theo chỉ dẫn kỹ thuật của dự án.
Lớp thảm thiếu chặt có độ rỗng cao, nước và không khí lọt vào làm nhựa già nhanh, mặt đường bong bật và nứt sớm. Đây là loại khuyết tật không thấy được bằng mắt trong những tháng đầu.
Quy trình khoan và xử lý mẫu
Mỗi dự án có chỉ dẫn riêng về số lượng và vị trí mẫu. Trình tự nguyên lý thường gặp:
- Chờ lớp thảm nguội đủ để mẫu không bị biến dạng khi khoan, thường là sau khi lu xong và mặt đường đã về gần nhiệt độ môi trường.
- Chọn điểm khoan theo sơ đồ ngẫu nhiên có chứng kiến, tránh khoan sát mép lớp hay đúng mối nối nếu mục đích là đánh giá đại diện; khoan riêng ở mối nối nếu muốn kiểm mối nối.
- Dùng máy khoan lõi có mũi kim cương làm mát bằng nước, khoan thẳng đứng xuyên hết lớp bê tông nhựa và vào lớp dưới một chút để lấy được trọn mẫu.
- Lấy mẫu ra nguyên vẹn, ghi số hiệu, lý trình, vị trí; quan sát mặt cắt ngay tại chỗ: số lớp, ranh giới giữa các lớp, có dính bám không, có lỗ rỗng lớn không.
- Đo chiều dày mẫu ở nhiều vị trí quanh chu vi rồi lấy trung bình; cắt bỏ phần vật liệu lớp móng dính ở đáy trước khi xác định khối lượng thể tích.
- Ở phòng thí nghiệm: xác định khối lượng thể tích mẫu, so với mẫu Marshall cùng hỗn hợp để tính hệ số độ chặt; nếu cần, chiết nhựa để biết hàm lượng nhựa và thành phần hạt cốt liệu.
- Lấp lỗ khoan ngay bằng hỗn hợp bê tông nhựa nóng hoặc vật liệu vá phù hợp, có tưới dính bám thành lỗ và đầm chặt từng lớp, không để lỗ trống qua đêm trên đường có xe chạy.
Khoan mẫu là phép thử phá huỷ nhỏ trên đường mới, vì vậy số lượng mẫu luôn là thoả hiệp giữa độ tin cậy và số vết vá để lại. Lấp lỗ khoan cẩu thả biến mỗi điểm khoan thành một ổ gà tương lai; đó là lý do lấp lỗ cũng phải được giám sát như khoan.
Mẫu khoan kể gì: hiện tượng và nguyên nhân thường gặp
Nhìn mặt cắt mẫu khoan, người có kinh nghiệm đọc được khá nhiều điều trước cả khi có kết quả phòng thí nghiệm:
| Hiện tượng trên mẫu | Nguyên nhân thường gặp | Hệ quả nếu để nguyên |
|---|---|---|
| Lớp trên tách rời lớp dưới khi lấy mẫu | Thiếu hoặc không tưới nhựa dính bám, mặt lớp dưới bẩn bụi | Lớp trên trượt, nứt hình lưỡi liềm, bong mảng |
| Nhiều lỗ rỗng nhìn thấy bằng mắt, nhất là nửa dưới | Lu thiếu lượt, lu khi hỗn hợp đã nguội | Ngấm nước, bong bật, nứt sớm |
| Đá to dồn một chỗ, chỗ khác toàn hạt mịn | Hỗn hợp phân tầng khi đổ, vận chuyển hoặc rải | Vệt rỗ, mặt đường không đều |
| Mặt trên bóng nhựa, mẫu mềm, dễ biến dạng | Thừa nhựa hoặc nhựa quá mềm so với yêu cầu | Chảy nhựa, lún vệt bánh xe mùa nắng |
| Chiều dày mỏng hơn thiết kế rõ rệt | Rải thiếu, cao độ lớp móng cao hơn thiết kế | Kết cấu thiếu khả năng chịu tải, hỏng sớm |
Những quan sát này không thay kết quả định lượng, nhưng giúp quyết định nhanh có cần khoan thêm để khoanh vùng hay không, và giúp hiểu nguyên nhân khi phải yêu cầu sửa chữa.
Hàm lượng nhựa: chiết bằng dung môi hay đốt
Để biết lớp thảm có đúng lượng nhựa thiết kế, phòng thí nghiệm tách nhựa ra khỏi cốt liệu. Cách truyền thống là chiết bằng dung môi: làm tơi mẫu, ngâm và quay ly tâm cùng dung môi hoà tan nhựa, sấy phần cốt liệu còn lại và cân; chênh lệch khối lượng là lượng nhựa. Cách khác là đốt trong lò ở nhiệt độ cao cho nhựa cháy hết, cân trước và sau, có hiệu chỉnh theo loại cốt liệu.
Sau khi tách nhựa, cốt liệu được sàng để so thành phần hạt với cấp phối thiết kế. Hai kết quả này đi cùng nhau: hàm lượng nhựa đúng mà cấp phối lệch nhiều về phía hạt mịn thì hỗn hợp vẫn có thể có vấn đề, vì hạt mịn hút nhiều nhựa hơn.
Thực tế hàm lượng nhựa thường được kiểm trên mẫu hỗn hợp lấy ở trạm trộn hoặc ở thùng xe, máy rải, vì mẫu rời dễ tách hơn. Mẫu khoan dùng để chiết khi có nghi ngờ về một đoạn cụ thể, hoặc khi không còn mẫu rời đối chứng.
Chủ đầu tư nhỏ nên làm gì với phép thử này
Ghi vào hợp đồng. Hợp đồng thảm nhựa nên nêu chiều dày sau lu, loại bê tông nhựa, yêu cầu độ chặt, số mẫu khoan tối thiểu và cách xử lý khi mẫu không đạt (khoan thêm khoanh vùng, giảm trừ khối lượng hay thảm bù). Viết trước thì không phải tranh luận sau.
Có mặt khi khoan. Không cần biết làm thí nghiệm, chỉ cần chứng kiến điểm khoan do hai bên cùng chọn, nhìn mẫu lấy lên, đo thử chiều dày bằng thước và chụp ảnh mẫu kèm vị trí. Mẫu nào cũng nên có số hiệu viết lên thân.
Đối chiếu với khối lượng thanh toán. Nếu thanh toán theo mét vuông với chiều dày quy định, chiều dày trung bình mẫu khoan là căn cứ. Thiếu chiều dày nhiều thì kết cấu thiếu khả năng chịu tải, không chỉ là chuyện tiền.
Tìm đơn vị đủ năng lực. Nếu nhà thầu không có phòng thí nghiệm, hoặc bạn muốn thí nghiệm đối chứng, danh bạ doanh nghiệp cầu đường của trang có nhóm tư vấn, thí nghiệm; lọc theo tỉnh để tìm vài đơn vị có máy khoan lõi và hỏi về danh mục phép thử của họ.
Khoan mẫu trên đường cũ: chẩn đoán trước khi sửa
Với đường đã khai thác lâu năm, mẫu khoan là công cụ chẩn đoán. Trước khi quyết định thảm lại hay cào bóc tái chế, người thiết kế cần biết mặt đường hiện có mấy lớp, mỗi lớp dày bao nhiêu, lớp nào đã rã, nứt có xuyên hết chiều dày không. Một vài mẫu khoan đặt đúng chỗ thay được nhiều phỏng đoán.
Đặc biệt với vết nứt, khoan ngay trên vết nứt cho biết nứt bắt đầu từ trên xuống (thường do lão hoá nhựa, mặt đường giòn) hay từ dưới lên (thường do kết cấu thiếu khả năng chịu tải, đáy lớp nhựa bị kéo). Hai loại nứt cần cách sửa khác nhau: loại thứ nhất có thể xử lý ở lớp mặt, loại thứ hai đòi hỏi tăng cường kết cấu.
Mẫu khoan đường cũ cũng là nơi phát hiện những thứ không có trong hồ sơ: một lớp láng nhựa cũ nằm kẹp giữa, một lớp đá dăm thấm nhập từ nhiều chục năm trước, hay một đoạn đã từng được vá sâu bằng vật liệu khác. Những lớp như vậy ảnh hưởng tới phương án cào bóc và chiều sâu cào.
Khoan mẫu trên mặt cầu và ở mối nối: những trường hợp riêng
Lớp bê tông nhựa trên mặt cầu thường nằm trên một lớp phòng nước phủ bản mặt cầu bê tông. Khoan xuyên lớp nhựa là khoan thủng luôn lớp phòng nước, mở đường cho nước đi thẳng xuống bản mặt cầu và cốt thép. Vì vậy trên mặt cầu, số mẫu khoan thường được hạn chế tối đa, chiều sâu khoan được khống chế để không chạm bản bê tông, và lỗ khoan phải được bịt lại theo biện pháp riêng có phục hồi lớp phòng nước. Nhiều dự án ưu tiên đo không phá huỷ và kiểm soát chặt trong lúc rải thay cho khoan nhiều trên cầu.
Mối nối dọc giữa hai vệt rải và mối nối ngang giữa hai ngày rải là nơi bê tông nhựa thường kém chặt nhất, vì mép vệt rải trước đã nguội khi vệt sau ghép vào, và mép tự do khó lu. Một số chỉ dẫn kỹ thuật yêu cầu khoan riêng tại mối nối để kiểm độ chặt mối nối, với ngưỡng có thể thấp hơn giữa làn một chút. Kết quả khoan mối nối là thước đo tay nghề đội rải: mối nối kém chặt là nơi nứt dọc và tách mép xuất hiện sớm nhất.
Một trường hợp nữa là khoan để giải quyết khiếu nại, ví dụ khu dân cư thấy mặt đường mới thảm đã bong ở vài chỗ. Khi đó nên khoan cả chỗ hỏng lẫn chỗ còn tốt để so sánh, thay vì chỉ khoan chỗ hỏng; khác biệt giữa hai nhóm mẫu thường chỉ ra nguyên nhân nhanh hơn mọi tranh luận.
Câu hỏi thường gặp
Khoan mẫu có làm yếu mặt đường không?
Mỗi lỗ khoan là một điểm gián đoạn nhỏ. Nếu lấp đúng cách bằng bê tông nhựa nóng hoặc vật liệu vá phù hợp, có dính bám và đầm chặt, ảnh hưởng không đáng kể. Lỗ lấp bằng đất đá hay bỏ ngỏ mới là chỗ nước ngấm và ổ gà bắt đầu. Hãy giám sát cả khâu lấp lỗ.
Một con đường cần khoan bao nhiêu mẫu?
Số mẫu do chỉ dẫn kỹ thuật quy định theo diện tích hoặc chiều dài lớp thảm, cộng thêm mẫu ở chỗ có nghi ngờ. Đường ngắn vẫn nên có vài mẫu phân bố đều dọc tuyến và trên cả hai làn, chứ không chỉ một mẫu ở vị trí thuận tiện nhất.
Mẫu khoan không đạt độ chặt thì xử lý thế nào?
Thường khoan thêm quanh điểm đó để khoanh phạm vi. Nếu chỉ là cục bộ, có thể cắt bỏ và thảm lại phần đó. Nếu cả đoạn thiếu chặt, phương án do tư vấn thiết kế đề xuất: thảm bù một lớp, giảm trừ giá trị hay làm lại, tuỳ mức độ và theo hợp đồng.
Có cách nào đo độ chặt bê tông nhựa mà không phải khoan?
Có thiết bị đo không phá huỷ như máy đo hạt nhân ở chế độ đo bê tông nhựa hay thiết bị đo điện từ. Chúng hữu ích để kiểm soát lu lèn trong lúc thi công, nhưng phải được hiệu chỉnh với mẫu khoan; khi nghiệm thu và khi có tranh chấp, mẫu khoan vẫn là căn cứ chính.
Vì sao mẫu khoan dày hơn thiết kế cũng bị hỏi lại?
Dày hơn ở một điểm có thể bù cho chỗ khác mỏng hơn, và trung bình đẹp che giấu độ không đều. Ngoài ra, nếu lớp mặt dày lên do cao độ móng bị thấp, thì lớp móng có thể đã thiếu. Hồ sơ cần nhìn chiều dày cả các lớp, không chỉ một con số.
Mẫu khoan sau khi thí nghiệm có cần lưu giữ không?
Nên lưu một thời gian theo quy định của dự án, có số hiệu và ảnh chụp, nhất là các mẫu không đạt hoặc đang có tranh luận. Mẫu và ảnh là bằng chứng vật lý khi cần đánh giá lại, ví dụ lúc mặt đường hỏng trong thời gian bảo hành.