Cấp phối đá dăm là hỗn hợp đá nghiền có đủ các cỡ hạt từ lớn đến bột mịn, phối trộn theo một đường cong thành phần hạt sao cho khi lu lèn, hạt nhỏ chèn kín khe giữa hạt lớn, tạo thành một lớp móng chặt, chịu tải tốt và thoát nước được. Đây là vật liệu móng phổ biến nhất dưới mặt đường nhựa ở Việt Nam. Thông thường, loại I có yêu cầu cao hơn và dùng cho lớp móng trên, loại II dùng cho lớp móng dưới; lựa chọn cụ thể theo hồ sơ thiết kế.
Sức chịu tải của lớp móng không nằm ở độ cứng từng viên đá mà ở cách các viên đá khoá vào nhau. Vì thế một lớp cấp phối tốt cần ba điều: thành phần hạt đúng, độ ẩm đúng khi lu, và không bị tách hạt trong lúc chở, đổ, rải. Bài viết giải thích từng điều theo nguyên lý, các lỗi thường gặp và cách nhận ra ngoài hiện trường.
Cấp phối nghĩa là gì: hạt lớn làm khung, hạt nhỏ lấp khe
Thử hình dung một thùng chứa đầy viên đá cùng cỡ: giữa các viên còn nhiều khe rỗng, khi bị ép các viên có thể xoay, trượt vào khe. Nếu đổ thêm đá nhỏ hơn, chúng chui vào khe; thêm cát, bột đá nữa thì lấp nốt những khe nhỏ nhất. Kết quả là một khối có ít lỗ rỗng, các hạt tựa lên nhau ở nhiều điểm, rất khó xê dịch. Đó là ý nghĩa của chữ "cấp phối": phối hợp các cấp hạt theo tỷ lệ.
Tỷ lệ này được thể hiện bằng đường cong thành phần hạt, cho biết bao nhiêu phần trăm khối lượng lọt qua mỗi cỡ sàng. Tiêu chuẩn về lớp móng cấp phối đá dăm (ở Việt Nam là bộ tiêu chuẩn TCVN 8859, cần kiểm phiên bản hiện hành) quy định một vùng giới hạn cho từng cỡ hạt lớn nhất danh định. Cấp phối nằm trong vùng đó và có đường cong trơn, không bị thiếu hụt một cỡ nào, thì mới lu chặt được.
Cỡ hạt lớn nhất hay gặp là 37,5 mm và 25 mm. Loại hạt to thường dùng cho lớp móng dưới dày hơn, loại hạt nhỏ hơn dùng cho lớp móng trên, sát lớp mặt, cần bề mặt mịn và phẳng hơn. Hạt mịn trong cấp phối cũng có giới hạn: thiếu thì hỗn hợp rời, khó lu, mặt lớp bong hạt; thừa, nhất là thừa hạt sét, thì lớp móng ngậm nước, mềm đi khi ẩm. Vì thế tiêu chuẩn có thêm chỉ tiêu về độ dẻo và hàm lượng sét của phần hạt mịn.
Loại I và loại II khác nhau ở đâu
Hai loại không khác nhau ở cỡ hạt mà ở nguồn gốc vật liệu và mức chỉ tiêu cơ lý. Bảng dưới tóm tắt ở mức nguyên lý; các ngưỡng cụ thể đọc trong chỉ dẫn kỹ thuật của dự án:
| Tiêu chí | Loại I | Loại II |
|---|---|---|
| Nguồn vật liệu | Toàn bộ là đá nghiền từ đá nguyên khai | Đá nghiền từ đá nguyên khai hoặc cuội sỏi nghiền; cho phép một phần hạt nhỏ là vật liệu tự nhiên không nghiền |
| Hình dạng hạt | Sắc cạnh, góc cạnh đều | Có thể lẫn hạt tròn cạnh ở phần nhỏ |
| Yêu cầu cơ lý | Cao hơn: độ hao mòn, sức chịu tải, độ dẻo phần hạt mịn chặt hơn | Thấp hơn một bậc |
| Vị trí hay dùng | Lớp móng trên của đường cấp cao; có khi cả móng dưới | Lớp móng dưới; móng trên của đường cấp thấp |
| Ý nghĩa khi chịu tải | Hạt sắc cạnh khoá vào nhau tốt, ít biến dạng dưới tải lặp | Phù hợp ở lớp sâu, nơi ứng suất đã giảm |
Điều người đi thuê nên biết: hai loại nhìn bằng mắt khá giống nhau khi đổ đống. Phân biệt chủ yếu qua nguồn mỏ, phiếu thí nghiệm của lô vật liệu và quan sát hình dạng hạt. Thay loại I bằng loại II ở lớp móng trên là một kiểu bớt xén khó thấy ngay nhưng làm giảm tuổi thọ mặt đường.
Từ mỏ tới mặt đường: giữ cho cấp phối không bị tách hạt
Trộn ẩm tại trạm. Cấp phối đạt chất lượng thường được trộn với nước tại trạm trộn hoặc bãi trộn trước khi chở đi, để độ ẩm đều và hạt mịn bám vào hạt lớn. Cấp phối khô chở đi xa, đổ xuống rồi mới tưới nước trên mặt đường thường không đều ẩm và dễ phân tầng.
Phân tầng là kẻ thù số một. Khi đổ đống cao hoặc đổ từ thùng xe xuống, hạt lớn lăn ra rìa đống, hạt nhỏ ở lại giữa. Rải phần rìa đống lên đường sẽ tạo thành những ổ toàn đá to, rỗng, không lu chặt được; phần giữa thì toàn hạt mịn, dễ lún. Nhìn mặt lớp móng thấy từng đám đá to lộ ra xen với đám mịn là dấu hiệu phân tầng.
Rải bằng máy rải hoặc máy san đúng cách. Máy rải cho lớp đều nhất. Với máy san, vật liệu được đổ thành luống rồi san dần, tránh gạt đi gạt lại nhiều lần làm hạt tách ra. Không dùng máy ủi đẩy vật liệu đi xa trên mặt đường.
Mỗi lớp dày vừa phải. Cấp phối được rải thành từng lớp để máy lu làm chặt hết chiều dày. Chiều dày mỗi lớp sau lu thường chỉ khoảng một gang tay, xác định qua đoạn thử; lớp móng dày hơn được chia thành hai lớp.
Xử lý chỗ phân tầng ngay khi thấy. Đám đá to rỗng được xúc bỏ và thay bằng cấp phối đúng, hoặc bổ sung hạt mịn rồi trộn lại tại chỗ, trước khi lu. Để lu xong mới sửa thì rất khó.
Độ ẩm và lu lèn cấp phối
Cũng như đất, cấp phối đá dăm có một độ ẩm mà ở đó lu dễ chặt nhất, xác định qua thí nghiệm đầm nén trong phòng. Ngoài hiện trường, cấp phối đúng ẩm có màu sẫm đều, nắm trong tay thấy ẩm nhưng không chảy nước. Khi rải ra dưới nắng gắt, mặt lớp khô rất nhanh, cần tưới nước nhẹ bằng vòi phun sương, tránh xối mạnh làm trôi hạt mịn.
Trình tự lu thường đi từ nhẹ đến nặng: lượt đầu bằng lu tĩnh bánh thép hoặc lu rung không bật rung để ổn định mặt lớp, sau đó lu rung nhiều lượt để làm chặt toàn chiều dày, cuối cùng lu bánh lốp hoặc lu tĩnh để làm kín và phẳng mặt. Số lượt, tốc độ, bật rung hay không được chốt ở đoạn thử. Ở đoạn thẳng lu từ mép vào tim, ở đoạn có siêu cao lu từ phía thấp lên phía cao.
Lớp cấp phối đạt yêu cầu khi đủ độ chặt theo thiết kế (lớp móng thường đòi độ chặt cao, mức K98 là mức hay gặp), đủ chiều dày, đúng cao độ, phẳng, và mặt lớp có các hạt khoá chặt, không bong khi xe nhẹ chạy qua. Kiểm độ chặt bằng phương pháp rót cát hoặc thiết bị đo tại chỗ, độ bằng phẳng bằng thước dài; các phương pháp thí nghiệm thuộc danh mục thí nghiệm của trang.
Sau khi lu xong: bảo vệ lớp móng tới lúc phủ mặt
Lớp cấp phối mới lu chặt chưa phải là sản phẩm bền: bề mặt của nó dễ bị xáo trộn. Những việc giữ lớp móng nguyên vẹn:
- Tưới ẩm nhẹ trong những ngày nắng để hạt mịn trên mặt không bị khô, bay đi.
- Hạn chế xe chạy, nhất là xe nặng và xe quay đầu, phanh gấp trên mặt móng; nếu buộc phải cho xe qua, bố trí chạy đều trên cả mặt cắt và lu lại trước khi phủ.
- Giữ dốc ngang và rãnh thoát nước hoạt động để nước mưa không đọng trên mặt móng.
- Không để móng phơi quá lâu; càng sớm tưới nhựa thấm bám và rải lớp mặt thì móng càng ít bị xuống cấp.
- Trước khi tưới thấm bám, mặt móng phải khô se và được quét sạch bụi, bùn đất do xe mang vào; chỗ nào bị rời hạt phải sửa và lu lại.
Lớp thấm bám bằng nhựa lỏng hoặc nhũ tương có tác dụng liên kết hạt mặt móng và tạo màng ngăn nước; chi tiết tưới thấm bám được nói trong danh mục mặt đường nhựa.
Những lỗi làm lớp móng cấp phối hỏng sớm
Cấp phối lẫn đất. Lấy vật liệu ở đáy đống đổ trên nền bùn, xe chở vật liệu đi qua đoạn đất rồi đổ xuống, hoặc lớp nền bên dưới không sạch. Đất sét lẫn vào làm móng mềm khi ướt, mặt đường phía trên lún vệt bánh xe.
Lu khi cấp phối quá khô. Lu nhiều lượt mà không chặt, hạt mịn bay theo gió, mặt lớp rời. Sau khi phủ mặt, lớp móng tiếp tục lèn chặt dưới xe và lớp mặt lún theo.
Lu khi quá ướt hoặc vừa mưa xong. Nước và hạt mịn trào lên mặt thành lớp bùn mỏng, mặt nhìn bóng mà bên trong chưa chặt; lớp bùn này về sau ngăn nhựa thấm bám bám vào móng.
Rải một lớp quá dày cho nhanh. Phần trên chặt, phần dưới rời; kiểm độ chặt lấy mẫu ở phần trên vẫn có thể đạt, nhưng lớp móng sẽ tiếp tục lún dưới tải xe.
Mép lớp móng không được lu kỹ và không có lề đỡ. Mép móng là chỗ máy lu ngại đi sát, lại không có gì chắn ngang. Mép yếu dẫn tới nứt dọc và vỡ mép mặt đường, rất hay gặp ở đường nông thôn hẹp.
Tính khối lượng cấp phối: vì sao một khối rời không bằng một khối chặt
Một nguồn tranh cãi phổ biến giữa chủ đầu tư nhỏ và nhà thầu là khối lượng cấp phối. Trên bản vẽ, khối lượng lớp móng tính bằng thể tích đã lu chặt: chiều dài nhân bề rộng nhân chiều dày thiết kế. Nhưng vật liệu mua về, chở trên xe và đổ đống là vật liệu rời, xốp hơn nhiều. Để có một mét khối móng đã lu chặt, cần nhiều hơn một mét khối vật liệu rời.
Tỷ lệ giữa thể tích rời và thể tích chặt gọi là hệ số đầm nén hay hệ số lu lèn, phụ thuộc loại cấp phối, độ ẩm và độ chặt yêu cầu, được xác định qua thí nghiệm và đoạn thử. Ví dụ giả định: nếu hệ số là 1,3 thì một đoạn móng 100 m dài, 5 m rộng, dày 0,15 m sau lu cần khoảng 75 m³ chặt, tương đương gần 98 m³ rời. Người chỉ nhìn số trên bản vẽ sẽ nghĩ nhà thầu khai khống; người chỉ đếm xe sẽ không biết lớp móng đủ dày hay chưa.
Cách tránh tranh cãi là thống nhất ngay từ đầu khối lượng tính theo đơn vị nào, hệ số lấy bao nhiêu, và nghiệm thu bằng chiều dày thực đo sau lu thay vì đếm chuyến xe. Ngoài ra còn hao hụt do vật liệu rơi vãi, lấp vào chỗ lõm của nền; phần này nên được nói rõ thay vì ngầm hiểu.
Câu hỏi thường gặp
Cấp phối đá dăm có cần trộn xi măng không?
Cấp phối đá dăm thông thường không có chất kết dính, sức chịu tải đến từ sự chèn khoá của hạt. Khi cần lớp móng cứng hơn, chịu tải nặng hơn hoặc vật liệu tại chỗ kém, thiết kế có thể chọn cấp phối gia cố xi măng. Đó là một loại lớp móng khác, có kỹ thuật thi công và bảo dưỡng riêng.
Có thể dùng đá mi, đá bụi thay cấp phối đá dăm làm móng không?
Không nên. Đá mi, đá bụi chỉ có hạt nhỏ, thiếu hạt lớn làm khung chịu lực, nên lớp móng dễ biến dạng và ngậm nước. Cấp phối đá dăm phải có đủ các cỡ hạt theo đường cong thành phần, đúng tiêu chuẩn và được thí nghiệm.
Làm sao biết lô cấp phối chở tới có đúng loại không?
Yêu cầu phiếu thí nghiệm của lô vật liệu từ mỏ hoặc trạm, đối chiếu với loại ghi trong thiết kế. Ngoài hiện trường, quan sát độ sắc cạnh của hạt, độ đều thành phần, màu sắc và lượng đất bẩn. Với công trình có giám sát, mẫu vật liệu được lấy thí nghiệm theo tần suất quy định.
Vì sao lớp móng vừa lu xong đã bị bong hạt trên mặt?
Thường do mặt lớp bị khô quá nhanh khi lu, thiếu hạt mịn ở bề mặt do phân tầng, hoặc xe chạy và quay đầu trên móng chưa được bảo vệ. Cách xử lý là tưới ẩm, bổ sung vật liệu mịn đúng cấp phối và lu lại; không nên rải thêm đá mi phủ mặt cho đẹp.
Đường xóm có cần hai lớp móng loại I và loại II không?
Không nhất thiết. Đường ít xe tải nặng thường chỉ cần một lớp móng cấp phối đủ dày dưới lớp mặt, loại vật liệu theo thiết kế. Điều quan trọng hơn là lớp móng đó được lu chặt, đủ chiều dày, có lề đỡ hai bên và thoát nước tốt.
Có thể để lớp móng cấp phối cho xe chạy tạm một thời gian rồi mới rải nhựa không?
Có thể trong một số trường hợp, như đường phải thông xe gấp hoặc chờ nền lún. Khi đó móng bị mài mòn, rời hạt và nhiễm bẩn, nên trước khi rải mặt phải sửa sang, bổ sung vật liệu, lu lại và làm sạch. Thời gian chờ càng dài thì chi phí sửa càng lớn.