Giáo trình Thử nghiệm vật liệu và công trình xây dựng (Phần 1)

1 
 PHẠM DUY HỮU (chủ biên) 
NGUYỄN BẢO KHÁNH- ðẶNG THUỲ CHI 
THỬ NGHIỆM VẬT LIỆU 
VÀ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG 
TRƯỜNG ðẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 
HÀ NỘI - 2007
nhieu.dcct@gmail.com
2 
Viện khoa học và công nghệ xây dựng giao thông 
Trường ðại học GTVT 
Huuphamduy@gmail.com 
LỜI NÓI ðẦU 
Giáo trình thử nghiệm vật liệu và công trình xây dựng ñược viết theo 
chương trình ñào tạo chuyên ngành vật liệu và công nghệ xây dựng và các 
chuyên ngành theo ngành Xây dựng công trình giao thông. 
Nội dung của Giáo trình bao gồm các thử nghiệm chính cho các vật liệu 
xây dựng cầu ñường như cốt liệu, bê tông, xi măng, bitum, bê tông át phan, 
thép, phần thiết kế thành phần vật liệu và thử nghiệm chất lượng vật liệu trong 
công trình. 
Giáo trình ñược dùng cho sinh viên chuyên ngành vật liệu và công nghệ 
xây dựng, chuyên ngành cầu ñường và các chuyên ngành khác thuộc ngành 
xây dựng công trình giao thông. Giáo trình có thể dùng làm tài liệu tham khảo 
cho các cán bộ nghiên cứu và nghiên cứu sinh. 
Giáo trình ñược viết theo tiêu chuẩn Việt Nam và các tiêu chuẩn Quốc 
tế ñang ñược sử dụng ở Việt Nam: tiêu chuẩn ASTM - AASHTO. 
Phần thiết kế thành phần vật liệu trình bày các phương pháp thiết kế 
phần vật liệu và các thí dụ về tính toán thành phần các chất kết dính vô cơ, bê 
tông xi măng, bê tông át phan và thép xây dựng. 
Chương 8 - Thí nghiệm công trình - trình bày về ñánh giá chất lượng bê 
tông, thử nghiệm siêu âm, thí nghiệm kết cấu bê tông cốt thép theo TCVN. 
Phân công biên soạn như sau: 
Chủ biên: GS.TS. Phạm Duy Hữu. 
Biên soạn: Chương 1, 2, 3- ThS. ðặng Thuỳ Chi 
 Chương 4, 5, 6, 8- GS.TS. Phạm Duy Hữu 
 Chương 7 - GS.TS. Phạm Duy Hữu- Nguyễn Bảo Khánh 
Trong quá trình biên soạn giáo trình có thể còn những chỗ chưa hợp lý, 
rất mong ñược sự góp ý của bạn ñọc. 
Nhóm tác giả xin cám ơn sự giúp ñỡ và ñóng góp ý kiến của tập thể bộ 
môn VLXD -Trường ðại học GTVT và các nhà khoa học Trường ðại học 
GTVT. 
nhieu.dcct@gmail.com
3 
 Nhóm tác giả 
CÁC TỪ KHÓA 
Phạm Duy Hữu; Thử nghiệm vật liệu; Thử nghiệm công trình xây dựng; Cốt 
liệu; Xi măng; Bê tông xi măng; Bitum; Bê tông asphalt; Thép xây dựng; Thí 
nghiệm không phá hủy; TCVN; ASTM; AASHTO. 
Chương 1 
THÍ NGHIỆM CÁT, ðÁ, NƯỚC XÂY DỰNG 
1. Mở ñầu 
Chương này trình bày các phương pháp thí nghiệm các tính chất chung (cơ lý) 
của cát, ñá và nước dùng trong xây dựng, chủ yếu là làm cốt liệu cho bê tông xi 
măng và bê tông asphan: Các yêu cầu kỹ thuật của nước cho bê tông và cách thử 
nước; 
Các tính chất cơ bản là: Khối lượng riêng, khối lượng thể thích, ñộ ẩm, ñộ 
rỗng, thành phần hạt, các chỉ tiêu về cường ñộ và ñộ bền. 
Phương pháp thử chủ yếu ñược trình bày theo TCVN và theo các tiêu chuẩn 
ASTM và AASHTO. 
2. Cát xây dựng - Yêu cầu kỹ thuật TCVN 7570 - 2006 
- Phân loại theo mô ñun ñộ lớn chia làm hai nhóm chính là cát thô và cát mịn ghi ở 
bảng 1.1 
Bảng 1.1 
Tên các chỉ tiêu Thô Mịn 
1- Môñun ñộ lớn 2 - 3,3 0.7 - 2 
Cát có mô ñun ñộ lớn từ 1-2 có thể dùng chế tạo bê tông cấp B15-B25 
- Thành phần hạt: Phải phù hợp với các qui ñịnh ghi trên bảng 1.2 tuỳ theo loại cát. 
Bảng 1.2. Yêu cầu về thành phần hạt của cát dùng cho bê tông nặng 
Lượng sót tích lũy, % theo khối lượng Kích thước lỗ sàng, 
mm 
Cát thô Cát mịn 
2,5 
1,25 
0 – 20 
15 – 45 
0 
0 - 15 
nhieu.dcct@gmail.com
4 
0,63 
0,315 
0,14 
35 – 70 
65 – 90 
90 – 100 
0 - 35 
 5 - 65 
65 - 90 
Lượng lọt qua sàng 
0,14 không lớn hơn 
10 35 
- ðộ sạch: Cát không ñược lẫn các chất bẩn và phải phù hợp với các chỉ tiêu qui 
ñịnh ghi ở bảng sau. 
Bảng 1.3 
Các chỉ tiêu Cấp bê tông cao hơn B30 Cấp bê tông thấp 
hơn hoặc bằng B30 
1. Sét và các tạp chất dạng cục 
2. Hàm lượng bùn, bụi, sét, % 
0 
1,5 
0,25 
3 
- Tạp chất hữu cơ xác ñịnh theo phương pháp so màu không ñược thấp hơn màu 
chuẩn 
- Hàm lượng ion Cl- trong cát chế tạo bê tông cốt thép dự ứng lực không lớn hơn 
0,01% và bê tông cốt thép thường không lớn hơn 0,05% tính theo ion clo tan trong 
axit. 
- Cần kiểm tra phản ứng kiềm - silic theo TCVN 7572-14 và 7572-14:2006 
3. Thí nghiệm xác ñịnh các chỉ tiêu của cát theo TCVN 
 Theo TCVN, cát có kích thước từ 0,14 – 5 mm. Trong cát không có thành 
phần hạt có kích thước lớn hơn 10 mm. Các hạt có kích thước từ 5 – 10 mm không 
ñược chiếm lớn hơn 10% tính theo khối lượng. Các hạt lọt qua sàng 0,14 mm (1890 
lỗ/cm2) không ñược vượt quá 10% theo khối lượng. 
3.1. Lấy mẫu cát (TCVN 337 - 86) 
Mẫu cát ñể kiểm tra chất lượng ñược lấy từ các lô cát. Trên bãi khai thác, lô 
cát là khối lượng cát do một cơ sở sản xuất trong một ngày và ñược giao nhận cùng 
một lúc. Nếu cát ñược sản xuất theo từng cỡ hạt riêng biệt thì lô cát là khối lượng 
cát của cùng một cỡ hạt ñược sản xuất trong một ngày. Lô cát tại các kho ñược qui 
ñịnh với khối lượng không quá 500T (350 m3). 
Mỗi lô cát lấy từ 10 ñến 15 mẫu cục bộ. Trên các băng chuyền, mẫu cục bộ 
ñược lấy ñịnh kỳ từ 0,5 ñến 1h và lấy trên suốt chiều ngang băng chuyền cát. Mẫu 
cục bộ của cát trong kho ñược lấy từ nhiều ñiểm khác nhau theo chiều cao ñống cát 
nhieu.dcct@gmail.com
5 
từ ñỉnh xuống tới chân. Nếu cát ở trong các bể chứa thì phải lấy cả mặt trên và dưới 
ñáy bể. 
Các mẫu cục bộ ñược gộp lại, trộn kỹ và rút gọn theo phương pháp chia tư 
hoặc chia ñôi mẫu bằng thùng chứa có máng nhỏ ñể ñược mẫu trung bình. Khối 
lượng mẫu trung bình không ít hơn 40 kg. 
Rút gọn mẫu theo phương pháp chia tư: ðổ cát lên một tấm kính hay ñĩa tròn, 
san phẳng và kẻ hai 2 ñường thẳng vuông góc với nhau ñể chia mẫu thành 4 phần 
ñều nhau. Lấy 2 phần bất kỳ ñối ñỉnh nhau, gộp lại làm một sau ñó trộn kỹ và rút 
gọn như trên tới khi ñạt ñược khối lượng cần thiết. 
Rút gọn mẫu bằng thùng chứa có hai máng nhỏ theo hình 3.1. ðổ mẫu cát vào 
thùng chứa, san phẳng rồi mở máng cho cát chảy theo hai phía ra ngoài. Dùng 
lượng cát của một máng ñể tiếp tục rút gọn như thế cho tới khi ñạt ñược khối lượng 
cần thiết. 
Hình 1.1. Thùng chia cát 
Từ mẫu trung bình lấy mẫu thí nghiệm cho từng chi tiết theo bảng sau. Cho 
phép xác ñịnh nhiều chỉ tiêu từ một mẫu thử nếu trong quá trình thử tính chất của 
cát không bị thay ñổi. Khối lượng cát còn lại ñược dùng làm mẫu lưu. 
Bảng 1.4 
Tên phép thử Khối lượng một mẫu thí nghiệm (kg) 
1. Xác ñịnh khối lượng riêng 
2. Xác ñịnh khối lượng thể tích xốp và ñộ 
xốp 
3. Xác ñịnh ñộ ẩm 
4. Xác ñịnh thành phần hạt và mô ñun ñộ 
lớn 
5. Xác ñịnh hàm lượng chung bụi, bùn, sét 
6. Xác ñịnh hàm lượng sét 
7. Xác ñịnh lượng tạp chất hữu cơ 
8. Xác ñịnh hàm lượng sunfua trioxit 
0,03 
5 – 10 (tùy theo hàm lượng sỏi chứa 
trong cát) 
1 
2 
2 
0,5 
0,25 
0,40 
0,30 
nhieu.dcct@gmail.com
6 
Hình 1.2. Bình khối lượng riêng 
9. Xác ñịnh hàm lượng mica 
3.2. Xác ñịnh khối lượng riêng của cát 
a) Thiết bị thử 
Bình khối lượng riêng; 
Cân kỹ thuật với ñộ chính xác 0,01 g; 
Bình hút ẩm; 
Tủ sấy; 
Bếp cách cát hoặc bếp cách thuỷ. 
b) Chuẩn bị mẫu thử 
Từ mẫu cát trung bình, cân lấy 30g rồi ñem sàng qua sàng có ñường kính lỗ 
5mm. Sau ñó sấy ở nhiệt ñộ 105 – 1100C ñến khối lượng không ñổi. Sau khi sấy, 
mẫu ñược ñể nguội trong bình hút ẩm ñến nhiệt ñộ phòng rồi ñem trộn ñều và chia 
làm hai phần ñể tiến hành thử 2 lần song song nhau. 
c) Tiến hành thử 
ðổ mỗi mẫu thử vào một bình khối lượng riêng ñã rửa sạch, sấy khô và cân 
sẵn (m1) cân bình khối lượng riêng chứa mẫu cát (m2). ðổ nước cất có nhiệt ñộ 
phòng vào bình khối lượng riêng ñến ngập khoảng 2/3 thể tích bình. Lắc ñều bình 
chứa mẫu cát và nước rồi ñặt hơi nghiêng lên bếp cách cát hay cách thuỷ và ñun sôi 
trong khoảng 15’ - 20’ phút ñể ñuổi hết bọt khí ra khỏi bình. Cũng có thể ñuổi hết 
bọt khí ra khỏi bình bằng cách hút không khí tạo chân không trong bình hút ẩm. 
Sau khi ñuổi hết bọt khí ra khỏi bình, lau sạch xung quanh và ñể nguội ñến 
nhiệt ñộ phòng. ðổ thêm nước cất vào bình ñến vạch ñịnh mức ở cổ bình rồi cân 
bình chứa cát và nước cất (m3). Sau ñó ñổ mẫu thử ra, rửa sạch bình, ñổ nước cất 
vào ñến vạch ñịnh mức rồi lại cân (m4). 
d) Tính kết quả 
Khối lượng riêng của từng mẫu (ρ), g/cm3 chÝnh x¸c ®Õn 0,01 g/cm3, tÝnh theo 
c«ng thøc: 
)()(
).(
2314
12
mmmm
mm n
c −−−
−
=
ρ
ρ 
Trong ñó: 
m1- Khối lượng bình không, g; 
m2- Khối lượng bình chứa cát, g; 
m3- Khối lượng bình chứa cát và nước cát, g; 
m4- Khối lượng riêng của nước cất, lấy bằng 1 g/cm
3. 
nhieu.dcct@gmail.com
7 
Khối lượng riêng của cát là trung bình cộng kết quả của hai lần thử, khi kết 
quả của hai lần thử chênh lệch nhau không quá 0,02g/cm3. 
Trường hợp kết quả của hai lần thử chênh lệch nhau quá 0,02 g/cm3 thì phải 
xác ñịnh lần thứ ba và khi ñó khối lượng riêng của cát là trung bình cộng kết quả 
của hai lần thử có kết quả gần nhau. 
Chú thích: 
1. Khi thử cát gồm các loại hạt xốp thì ngoài việc xác ñịnh khối lượng 
riêng của cát (khối lượng thể tích của hạt) còn có thể xác ñịnh khối lượng riêng của 
hạt. Khi ñó phải nghiền cát ñể có cỡ hạt nhỏ hơn 0,11mm, và tiến hành thử theo thứ 
tự ghi ở trên. 
2. Cho phép xác ñịnh dung tích bình một lần và dùng cho tất cả các lần 
thử thay cho việc cân khối lượng bình chứa nước trong mỗi lần thử. Dung tích của 
bình xác ñịnh theo khối lượng riêng của cát (P), tính theo công thức: 
32
12 ).(
mmV
mm
n
n
c −+
−
=
ρ
ρ
ρ 
Trong ñó: 
V- Dung tích bình, m1. 
ý nghĩa những ký hiệu còn lại cũng giống như trong công thức ở mục d. 
3.3. Xác ñịnh khối lượng thể tích xốp và ñộ xốp cát (TCVN 340-86) 
a) Thiết bị 
è ng ñong dung tích 1 lít (kích thước bên trong: ñường kính 108 mm, chiều 
cao 108 mm); 
Cân kỹ thuật; 
Tủ sấy; 
Thước lá kim loại; 
Sàng có kích thước mắt sàng 5mm. 
b) Chuẩn bị mẫu thử 
Từ mẫu cát trung bình, lấy 5 ÷ 10 kg (tuỳ theo lượng sỏi trong cát) sấy khô 
ñến khối lượng không ñổi. Sau ñó ñể nguội mẫu ñến nhiệt ñộ phòng rồi sàng qua 
lưới sàng có kích thước mắt sàng 5 mm. 
c) Tiến hành thử 
Lấy cát ñã chuẩn bị ở trên, ñổ từ ñộ cao 10 cm vào ống ñong sạch, khô và cân 
sẵn cho ñến khi lấy cát tạo thành hình chóp trên miệng ống ñong, dùng thước kim 
loại gạt ngang miệng ống rồi ñem cân. 
d) Tính kết quả 
nhieu.dcct@gmail.com
8 
 Hình 1.3. Lưới sàng 
Khối lượng thể tích xốp của cát gc, chính xác ñến 0,01 g/cm
3 theo công thức: 
V
mm
c
12 −=γ 
theo TCVN 339 - 86, và khối lượng thể tích xốp (γc). ðộ xốp của cát (X0) % 
chính xác ñến 0,1 %, theo công thức: 
1000
10 x
X
c
c
ρ
γ
−= 
Trong ñó: 
γc- Khối lượng thể tích xốp của cát, kg/ m
3 
rc - Khối lượng riêng của cát, g/cm
3. 
Chú ý: ðộ xốp của cát có thể ñược xác ñịnh gần ñúng bằng cách ñổ ñầy cát 
vào bình ño thể tích, sau ñó thêm nước vào bình ñể nước chiếm thể tích rỗng. 
Lượng nước ñổ thêm vào tương ứng với ñộ xốp của cát cần xác ñịnh gần ñúng. 
3.4. Xác ñịnh ñộ ẩm của cát (TCVN 341-86) 
a) Thiết bị thử 
Cân kỹ thuật; 
Tủ sấy. 
b) Tiến hành thử 
Từ cát cần thí nghiệm, lấy hai lượng cát với khối lượng mỗi lần không nhỏ 
hơn 0,5 kg. ðổ mẫu thử vào một bình ñem cân kỹ thuật chính xác ñến 0,1 %. Sấy 
mẫu thử ñến khối lượng không ñổi ở nhiệt ñộ 105 ÷ 110 0C. 
c) Tính kết quả 
ðộ ẩm của mỗi mẫu thử (W) %, chính xác ñến 0,1% theo công thức: 
100
2
21 x
m
mm
W
−
= 
Trong ñó: 
m1- Khối lượng mẫu thử trước khi sấy khô, g; 
m2- Khối lượng mẫu thử sau khi sấy khô, g. 
ðộ ẩm của cát là trung bình cộng kết quả của hai lần thử. 
3.5. Xác ñịnh thành phần hạt và mô ñun ñộ lớn của cát (TCVN 342-86) 
a) Thiết bị thử 
Cân kỹ thuật; 
Bộ lưới sàng có kích thước sàng 
nhieu.dcct@gmail.com
9 
là 10; 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14mm 
(hình 3.3); 
Tủ sấy. 
b) Chuẩn bị mẫu 
Từ mẫu cát trung bình, lấy 2 kg cát sấy khô ở nhiệt ñộ 105 ÷ 1100C ñến khối 
lượng không ñổi. Sàng mẫu qua sàng có kích thước mắt sàng là 10 và 5 mm. Cân 
khối lượng hạt còn lại trên sàng (m10 và m5) và tính tỷ lệ phần trăm lượng hạt chứa 
trong cát có kích thước 5 - 10 mm (a5) và hàm lượng hạt có ñộ lớn hơn 10 mm (a10) 
chính xác ñến 0,1 % theo công thức: 
10055 xm
m
a = 
1001010 xm
m
a = 
Trong ñó: 
m- Lượng cát ñem sàng, g; 
m5, m10- Lượng cát trên sàng có ñường kính lỗ 5 và 10 mm, g; 
Sau khi loại bỏ hết những hạt có ñường kính lớn hơn 5 mm, cát ñược ñưa vào 
thí nghiệm. 
c) Tiến hành thử 
Cân lấy 1000g cát ñã chuẩn bị ở trên và ñem sàng lần lượt qua bộ sàng có kích 
thước mắt sàng 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 mm. 
Có thể tiến hành sàng bằng tay hay bằng máy. Khi sàng bằng tay thì thời gian 
kéo dài ñến khi 1 phút lượng cát lọt qua mỗi sàng không lớn hơn 0,1% khối lượng 
mẫu thử. Cho phép xác ñịnh thời gian sàng bằng phương pháp ñơn giản sau: ðặt tờ 
giấy xuống dưới mỗi sàng rồi sàng ñều, nếu không có cát lọt qua sàng thì không 
sàng nữa. Khi sàng bằng máy thì thời gian ñược quy ñịnh cho từng loại máy. 
Cân lượng cát còn trên mỗi lưới sàng chính xác ñến 1%. 
d) Tính kết quả 
Lượng sót riêng biệt (a) trên sàng có kích thước lỗ sàng i là tỉ số giữa khối 
lượng cát sót trên sàng này với khối lượng cát ñem sàng, ñược tính bằng (%) chính 
xác ñến 0,1% theo công thức: 
100x
m
m
a ii = 
Trong ñó: 
mi- Khối lượng cát còn lại trên sàng kích thước mắt i, g; 
nhieu.dcct@gmail.com
10 
m- Khối lượng mẫu thử, g. 
Lượng sót tích lũy (A), trên sàng kích thước lỗ sàng i là tổng lượng sót trên 
sàng có kích thước mắt sàng lớn hơn nó và phần sót trên bản thân nó. Lượng sót 
tích luỹ %, chính xác ñến 0,1% theo công thức. 
Ai = a2,5 + a1,25 +  + ai 
Trong ñó: 
a2,5  ai- Lượng sót riêng trên sàng kích thước mắt i, %. 
Mô ñun ñộ lớn của cát (M) trừ sỏi có kích thước hạt lớn hơn 5mm ñược tính 
chính xác tới 0,1 theo công thức: 
100
14,0315,063,025,15,2 AAAAAM
++++
= 
Trong ñó: 
14,0315,063,025,15,2 ;;;; AAAAA - Lượng sót tích luỹ trên các sàng kích thước mắt 
sàng tương ứng là 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 mm. 
Kết quả xác ñịnh thành phần hạt cát ñược ghi vào bảng sau. 
e) ðánh giá kết quả 
So sánh cấp phối hạt của cát và môñun ñộ lớn của cát ñối với yêu cầu của tiêu 
chuẩn. 
3.6. Xác ñịnh hàm lượng chung bụi, bùn, sét của cát (TCVN 343-86) 
Hạt bụi, bùn, sét trong cát là những hạt có kích thước nhỏ hơn 0,05 mm. 
a) Thiết bị thử 
Cân kỹ thuật; 
Tủ sấy; 
Bình rửa cát hay thùng trụ 
chiều cao 300 mm có ống xi phông; 
ðồng hồ bấm giây. 
b) Tiến hành thử 
Từ mẫu cát trung bình, cân lấy 1000 g cát ñã sấy khô ñến khối lượng không 
ñổi. ðổ lượng cát này vào bình thí nghiệm rồi ñổ nước sạch cho tới khi chiều cao 
lớp nước trên cát ñạt khoảng 200 mm. Ngâm cát trong nước khoảng 2h, thường 
xuyên khuấy trộn. Cuối cùng khuấy mạnh cát và nước trong bình rồi ñể yên trong 
2phút. Sau ñó, ñổ nước ñục ra, chỉ ñể lại trên cát một lớp nước khoảng 30 mm. Tiếp 
nhieu.dcct@gmail.com
11 
tục ñổ nước vào và rửa cát như vậy cho ñến khi nước tháo ra không còn vẩn ñục 
nữa. 
Chú ý: nước ñổ vào bình rửa cao nhất chỉ tới ngang lỗ tràn phía trên, còn nước 
bẩn ñược tháo ra qua hai vòi phía dưới. 
Sau khi rửa cát xong, sấy khô tới khối lượng không ñổi và ñem cân. 
c) Tính kết quả 
Hàm lượng chung bụi, bùn, sét trong cát tính bằng (%) chính xác ñến 0,1% 
theo công thức: 
1001 x
m
mm
Sc
−
= 
 ...  và quấy liên tục (lắc) cho 
ñến khi mẫu tan hết, không còn mẫu dính vào bình. Kiểm tra vật liệu không ñược 
hoà tan ít nhất 15 phút. 
ðặc cốc nung ñã chuẩn bị và cân trước vào trong một ống lọc. Làm ướt lưới 
lọc sợi thuỷ tinh bằng Tricloroêtylen rồi gạn dung dịch (bitum + tricloroêtylen) qua 
lưới lọc sợi thuỷ tinh của cốc nung. Có thể có hoặc không sử dụng bơm hút chân 
không. 
Khi dung dịch ñã ñược chảy (hút) cạn qua lưới lọc, rửa bình chứa bằng một 
lượng nhỏ dung môi. Chuyển tất cả chất không hòa tan vào cốc nung. Tráng kỹ bình 
chứa, rửa chất không hòa tan trong cốc nung bằng dung môi cho ñến khi chất lọc 
ñược thực tế không có màu, sau ñó hút mạnh ñể lấy ñi dung môi còn sót lại. 
Lấy cốc nung ra khỏi ống, rửa sạch ñáy cốc và ñặt cốc nung lên ñầu một tủ sấy 
hoặc trên bể hơi nước cho ñến khi hết hoàn toàn mùi tricloroêtylen. 
ðặt cốc vào một tủ sấy ở nhiệt ñộ 110 ± 0,5oC trong ít nhất 20 phút, ñể nguội 
trong bình hút ẩm 30 ± 5 phút phút và cân. Thao tác sấy ñược lập lại cho ñến khi 
khối lượng không ñổi (sai số ± 0,3mg). 
Các lưới lọc chỉ ñược dùng một lần. 
nhieu.dcct@gmail.com
145 
3.7.3 TÝnh kÕt qu¶ 
Tính toán lượng hoà tan (%) từ lượng không hoà tan (%) của mẫu mẫu bitum 
trong dung môi như sau: 
Lượng không hoà tan = a/b x 100 (%). 
Lượng hoà tan = 100 - [a/b x 100] (%). 
Trong ñó : 
a- Lượng không hoà tan, g; 
b- Tổng lượng mẫu, g. 
ðối với trường hợp trị số không hòa tan nhỏ hơn 1%, báo cáo chính xác tới 
0,01%; ñối với trường hợp trị số không hòa tan bằng 1% hoặc lớn hơn, báo cáo 
chính xác là 0,1%. 
3.8 . Tỷ trọng và khối lượng riêng của bitum (AASHTO T228, ASTM D70) 
Tỷ trọng của bitum là tỷ số giữa khối lượng của bitum và khối lượng của nước 
có cùng một thể tích bằng nhau và ở nhiệt ñộ như nhau 25oC hoặc 15,6oC. 
Khối lượng riêng của bitum là khối lượng của bitum trong một ñơn vị thể tích 
ở nhiệt ñộ 25oC hoặc 15,6oC. ðơn vị là g/cm3. 
3.8.1 Thiết bị thử 
Bình tỷ trọng là một bình thuỷ tinh chịu nhiệt dạng hình trụ hoặc hình côn có 
nút thuỷ tinh ñường kính 22 - 26mm ñậy khít. Bình và nút nặng không quá 40g và 
có dung tích 24 - 30ml. 
H×nh 6. B×nh tû träng
Nót cã lç nhá 
Th©n b×nh tû träng
th«ng lªn trªn
Nhùa ®−êng
N−íc cÊt
Hình 4.5. Bình tỷ trọng 
nhieu.dcct@gmail.com
146 
Chậu có thể duy trì ñược nhiệt ñộ thí nghiệm với ñộ chính xác ñến 0,1oC. 
Nhiệt kế thuỷ tinh 60oC - 70oC, có vạch chia sai số tối ña 0,1oC. 
Cốc thuỷ tinh có dung tích 600ml ñể chứa nước cất. 
Nước cất ñã khử ion. 
3.8.2 Chuẩn bị dụng cụ 
ðổ nước cất vào cốc thuỷ tinh 600ml một lượng sao cho khi ngâm bình tỷ 
trọng vào cốc thì nước cất ngập bình ít nhất là 40mm. Ngâm cốc thuỷ tinh vào chậu 
nước ổn nhiệt với mức nước trong chậu sao cho thấp hơn mặt cốc và ñáy của cốc 
thuỷ tinh ngập ở ñộ sâu lớn hơn 100mm. Kẹp cố ñịnh cốc thuỷ tinh. Giữ nhiệt ñộ 
của chậu nước với sự chênh không quá 0,1oC so với nhiệt ñộ thí nghiệm. 
Lau sạch và làm khô bình tỷ trọng, cân bình tỷ trọng có cả nút chính xác ñến 
1mg. Gọi trị số ñọc ñó là A. 
Nhấc cốc thuỷ tinh khỏi chậu nước. ðổ nước cất hoặc nước khử Ion vào ñầy 
bình tỷ trọng và ñậy nhẹ nút thuỷ tinh vào bình tỷ trọng. ðặt toàn bộ bình tỷ trọng 
vào trong cốc và ñậy chắc chắn nút bình lại. Chuyển cốc có chứa bình tỷ trọng vào 
chậu nước. 
Giữ bình tỷ trọng trong nước với thời gian không ít hơn 30 phút. Nhấc bình tỷ 
trọng ra, ngay lập tức lau khô ñỉnh của nút và xung quanh bình bằng khăn khô, cân 
bình tỷ trọng có chứa nước cất với ñộ chính xác ñến 1mg. Gọi trị số ñọc ñó là B. 
Chú ý: Việc hiệu chỉnh chỉ tương ứng với một nhiệt ñộ nhất ñịnh. Chỉ lau khô 
ñỉnh của nút 1 lần. 
3.8.3 Tiến hành thí nghiệm 
ðun mẫu bitum cẩn thận, khuấy ñều ñể tránh nóng cục bộ và khử bọt khí. ðun 
cho ñến khi bitum ñủ lỏng ñể có thể rót vào bình nhưng không quá 111oC so với 
nhiệt ñộ hoá mềm của nhựa và không lâu quá 30 phút. Rót bitum lỏng vào trong 
bình tỷ trọng khô, sạch, ấm khoảng 3/4 dung tích của bình rồi ñậy nút lại. 
Chú ý: Không ñể cho bitum dính vào thành bình phía trên kể từ bề mặt phần 
nhựa rót vào, và không ñể tạo bọt trong bitum. 
Duy trì nhiệt ñộ thí nghiệm cho bình tỷ trọng có chứa bitum trong thời gian 
lớn hơn 40 phút. Cân bình tỷ trọng có chứa bitum cả nút chính xác ñến 1mg. Gọi trị 
số ñọc ñó là C. 
Nhấc cốc thuỷ tinh khỏi chậu nước. Mở nút bình tỷ trọng có chứa bitum, rót 
nước cất vào ñầy, ñậy nhẹ nút lại và tránh tạo bọt khí trong bình. Cho bình tỷ trọng 
trở lại cốc và ấn chặt nút bình. Chuyển toàn bộ cốc có chứa bình tỷ trọng vào trong 
chậu nước. 
Duy trì nhiệt ñộ thí nghiệm cho bình tỷ trọng có chứa bitum trong chậu nước 
với thời gian lớn hơn 30 phút. Nhấc bình tỷ trọng ra, lau khô như trên và cân chính 
xác ñến 1mg. Gọi trị số ñọc ñó là D. 
3.8.4 Tính kết quả 
nhieu.dcct@gmail.com
147 
Tỷ trọng của bitum 
Trong ñó: 
A- Khối lượng của bình tỷ trọng rỗng và nút; 
B- Khối lượng của bình tỷ trọng chứa ñầy nước; 
C- Khối lượng của bình tỷ trọng chứa bitum; 
D- Khối lượng của bình tỷ trọng có chứa bitum và nước. 
Khối lượng riêng bitum, g/cm3. 
γnñ = ∆nñ x γn 
Trong ñó: γn- Khối lượng riêng của nước, lấy theo bảng sau. 
Bảng 4.6 Khối lượng riêng của nước 
Nhiệt ñộ thí nghiệm (oC) Khối lượng riêng của nước (g/cm3) 
15,6 
25 
0,9990 
0,9971 
Kết quả thí nghiệm giữa 2 mẫu của một người thí nghiệm có ñộ chênh lệch 
không ñược vượt quá trị số sau: 
- Thí nghiệm ở nhiệt ñộ 25oC thì chênh lệch không quá 0,002; 
- Thí nghiệm ở nhiệt ñộ 15,6oC thì chênh lệch không quá 0,003. 
3.9 . ðộ dính bám của bitum với ñá (ASTM D3625) 
 Phương pháp mô tả dưới ñây dùng ñể xác ñịnh khả năng dính bám của bitum 
ñối với ñá thông qua việc xác ñịnh cấp ñộ dính bám của bitum ñối với ñá sau khi 
ñun trong nước sôi 10 phút. 
ðây là một chỉ tiêu tương ñối tổng hợp phản ánh trực tiếp khả năng dính bám 
của bitum ñối với ñá, phụ thuộc vào không những chất lượng của bitum mà cả chất 
lượng của ñá dăm. 
3.9.1 Thiết bị thử 
Cốc mỏ 1000ml; 
Bếp ñiện hoặc bếp ga; 
ðồng hồ bấm giây; 
Tủ sấy; 
Chỉ buộc; 
Giá treo mẫu. 
3.9.2 Tiến hành thử 
)()( CDAB
AC
n −−−
−
=∆ d
nhieu.dcct@gmail.com
148 
Chọn khoảng 20 viên ñá dăm có kích cỡ 30 - 40mm, rửa sạch bằng nước. Sấy 
khô 10 viên ñá ở 105oC tới khi ổn ñịnh khối lượng. 
Buộc dây vào từng viên ñá và ñưa vào tủ sấy ở nhiệt ñộ làm việc của bitum 
dùng thí nghiệm trong khoảng thời gian 60phút. Nhiệt ñộ làm việc tuỳ thuộc vào 
cấp ñộ kim lún của bitum, ñối với loại nhựa 60/70 là 120 - 125oC, loại nhựa 40/60 
là 130 - 135oC. 
Nhúng từng viên ñá vào vào bitum cũng ñã ñược ñun nóng tới nhiệt ñộ làm 
việc. Thời gian nhúng 15 giây. 
Treo những viên ñá ñã nhúng nhựa lên giá treo trong 15 phút ñể nhựa thừa 
chảy bớt và ñá nguội ñi ở ñiều kiện trong phòng thí nghiệm. 
Nhúng từng viên ñá vào cốc mỏ có nước cất ñun sôi trong 10 phút ± 15 giây. 
Trong thời gian nước sôi, viên ñá không ñược chậm vào thành cốc. 
Nhấc các viên ñá ra và quan sát ngay từng viên, ñánh giá ñộ dính bám của 
nhựa trên mặt viên ñá theo 5 cấp quy ñịnh. 
3.9.3 Báo cáo kết quả 
ðộ dính bám của nhựa với ñá ñược ñánh giá theo 5 cấp như sau: 
Cấp 5 – dính bám rất tốt: Màng nhựa còn lại ñầy ñủ bao bọc toàn bộ bề mặt 
viên ñá. 
Cấp 4 – dính bám tốt: Màng nhựa lẫn vào nước sôi không ñáng kể, dộ dày 
mỏng của nhựa còn lại trên mặt ñá không ñều nhưng không lộ ñá. 
Cấp 3 – dính bám trung bình: Cá biệt từng chỗ trên mặt ñá màng nhựa bị bong 
nhưng nói chung bề mặt vẫn giữ ñược màng nhựa. 
Cấp 2 – dính bám kém: Màng nhựa bong ra và lẫn vào nước, mặt ñá dăm 
không dính với nhựa nhưng nhựa chưa nổi lên mặt nước. 
Cấp 1 – dính bám rất kém: Màng nhựa bong ra khỏi viên ñá và lẫn hoàn toàn 
vào nước, mặt ñá dăm sạch, toàn bộ nhựa nổi lên mặt nước. 
ðộ dính bám của mẫu bitum với ñá ñược xác ñịnh theo trị số trung bình ñộ 
dính bám của 10 viên ñá ñược dùng trong thí nghiệm. 
Chú ý: 
- Có thể sử dụng các loại phụ gia cho bitum nhằm tăng khả năng dính bám 
của bitum ñối với ñá. 
- Nội dung thí nghiệm và ñánh giá khả năng dính bám của bitum có phụ gia 
ñối với ñá cũng ñược tiến hành như trên. Kết quả báo cáo cần ghi rõ chủng loại và 
liều lượng phụ gia ñã dùng trong thí nghiệm. 
3.10 . Hàm lượng paraphin trong bitum (theo DIN - 52015) 
Lượng paraphin trong bitum bao gồm các hydrocacbon kết tinh trong hỗn hợp 
ete/ethanol ở âm 20oC thu ñược tuân theo một trình tự thí nghiệm tiêu chuẩn dưới 
ñây và có ñiểm nóng chảy trên 25oC. 
3.10.1 Thiết bị và thuốc thử 
nhieu.dcct@gmail.com
149 
Cân có ñộ chính xác tới ± 0,5mg; 
Tủ sấy có thể ñạt tới nhiệt ñộ 150oC hoặc cao hơn; 
Nhiệt kế các loại; 
ðèn cấp nhiệt (bunsen); 
Bồn làm lạnh; 
Bộ chưng cất bao gồm: bình chưng và bình ngưng ñược nối với nhau bằng ống 
dẫn thuỷ tinh xuyên qua nút Lie ñậy kín; 
Thẩu thuỷ tinh (bình giữ khô); 
Bình lọc 500ml và bộ hút chân không; 
Chậu (khay) bay hơi; 
Phễu; 
Miếng lọc hình tròn ñặt vào phễu; 
Bình rửa bằng thuỷ tinh có vòi phun, dung tích 500ml; 
Thước ño trụ; 
Ete khan; 
Ethanol nguyên chất; 
Cồn ký thuật; 
Dầu tiêu chuẩn FAM, phù hợp với tiêu chuẩn DIN 51 635; 
Acetone; 
Nước ñá; 
Dioxide cacbone thể rắn. 
3.10.2 Tiến hành thử 
Rót khoảng 25 ± 1g bitum ñã ñược ñun chảy lỏng vào trong bình chưng và cân 
chính xác tới 10mg (ký hiệu là mB). Lắp ñặt hệ thống chưng cất bao gồm: ñèn 
bunsen với lưới tản nhiệt, bình chưng, bình ngưng, bồn làm lạnh, ống dẫn thuỷ tinh 
và nút Lie. ðèn bunsen ñặt cách ñáy bình chưng cất 150mm. Bình ngưng ñược 
nhúng sâu vào trong hỗn hợp nước và ñá làm lạnh. 
Nung nóng bình chưng cất bằng ngọn lửa ñèn bunsen. ðiều chỉnh ngọn lửa 
sao cho giọt chưng cất ñầu tiên ñược tạo ra sau 3 ñến 5 phút. Tiếp tục quan sát và 
ñiều chỉnh ngọn lửa ñể khống chế tốc ñộ chưng cất: cứ mỗi giây lại có một giọt từ 
ống dẫn rơi xuống bình ngưng. Khi không còn giọt nào nữa rơi ra trong khoảng 10 
giây, tiếp tục duy trì ngọn lửa nhỏ khoảng vài phút ñến khi bình chưng cất rực ñỏ 
thì dừng lại. Toàn bộ quá trình chưng cất diễn ra không quá 15 phút. 
Sau khi chưng cất, hâm ấm ñồng thời lắc nhẹ bình ngưng ñể chất chưng cất 
ñược ñồng ñều và làm nguội bình ngưng. Chú ý: không ñược chuyển chất ngưng tụ 
còn sót lại trong ống dẫn vào bình ngưng. 
nhieu.dcct@gmail.com
150 
ðem cân chất chưng cất ñược trong bình ngưng với ñộ chính xác tới 10mg (ký 
hiệu là mD). Lấy một lượng sản phẩm chưng cất khoảng 2-4g, cân chính xác tới 
±5mg (ký hiệu là mE) cho vào trong ống nghiệm ñể thí nghiệm tiếp theo. 
Hoà tan lượng chất chưng cất trong ống nghiệm trên (lượng mE) bằng 25±1ml 
ete, sau ñó cho thêm vào ống nghiệm 25±1ml ethanol. ðậy kín ống nghiệm bằng 
nút có nhiệt kế xuyên qua (ñể ño nhiệt ñộ dung dịch) và ñặt ống nghiệm này vào 
một bồn làm lạnh. Nước trong bồn ñược làm lạnh bằng cách cho thêm Dioxide 
carbon thể rắn dạng hạt nhỏ. ðể ñảm bảo giữ ñược nhiệt ñộ của mẫu thí nghiệm ở 
âm 20oC thì nhiệt ñộ nước trong bồn làm lạnh cần hạ xuống tới khoảng âm 22 ± 
1oC. 
Chuẩn bị 20ml hỗn hợp ete và ethanol với tỉ lệ 1:1 trong bình rửa có vòi phun 
ñể làm chất rửa ống nghiệm. ðem nhúng bình rửa này vào trong bồn làm lạnh ñể hạ 
nhiệt ñộ xuống âm 20 ± 0.5oC. 
ðặt phễu có một miếng lọc hình tròn vào trong bồn làm lạnh. ðổ nhanh chất 
chưng cất ñã kết tinh trong ống nghiệm ở âm 20 ± 0,5oC vào phễu lọc. Dùng chất 
rửa ñã làm lạnh ở nhiệt ñộ là âm 20 ± 0,5oC ñể rửa ống nghiệm và ñể rửa chất kết 
tinh nằm trên bộ lọc. Chia ñều chất rửa cho 3 lần rửa. Hỗ trợ cho quá trình lọc bằng 
một quá trình hút nhẹ với áp suất chân không không nhỏ hơn 50mbar. Nhiệt ñộ của 
mẫu ñược giữ không ñổi ở âm 20 ± 0,5oC trong suốt quá trình lọc. 
Ngay khi quá trình lọc ngừng lại, dùng panh ñể lấy miếng lọc ra, và ñặt nó vào 
trong 1 cái phễu ñặt trên 1 khay bay hơi. Cân toàn bộ khay chính xác tới 0.5mg. 
Hoà tan lượng paraphin tinh chế lưu trên miếng lọc bằng cách phun cẩn thận dầu 
nóng FAM tiêu chuẩn lên nó. Những lượng paraphin còn dính trên nhiệt kế hoặc 
thành ống nghiệm cũng ñược gom lại và hoà tan theo cách trên. 
Làm bay hơi hỗn hợp paraphin tinh chế ở khay bay hơi bằng cách ñặt nó trên 
một bồn nước và thổi một luồng khí nhẹ trên mặt khay ñể tránh không cho 
paraphin tinh chế còn lỏng tràn ra. Phần còn lại sau quá trình bay hơi ñược làm khô 
ở trong tủ sấy ở nhiệt ñộ 125 ± 5oC trong khoảng 15 ± 1 phút. Lấy paraphin tinh 
chế ra, ñể nguội ñến khi gần ñặc quánh thì hòa tan nó với 15ml acetone bằng cách 
hơ nóng nhẹ và lắc cẩn thẩn khay bay hơi. 
Nhúng khay có chứa dung dịch acetone/paraphin vào trong bồn nước ổn nhiệt 
ở 15 ± 0,5oC và tiến hành lọc ñể tách lượng paraphin kết tinh ra. Quá trình lọc 
tương tự như khi tiến hành lọc dung dịch paraphin/Ete/Ethanol. Rửa khay, nhiệt kế 
và bô lọc vài lần bằng 30 ± 1ml acetone ñã chuẩn bị trước ở 15 ± 0,5oC. Phun cẩn 
thận dầu nóng FAM tiêu chuẩn lên lượng paraphin tinh chế ñược ở trên ñể hoà tan 
chúng, rồi chứa chúng trong bồn bay hơi ñã sử dụng ở trên. Sau ñó cho chất lỏng 
thu ñược bay hơi trong ñiều kiện có 1 luồng khí nhẹ ở trên bồn nước. 
Làm khô toàn bộ lượng paraphin kết tinh thu ñược ỏ trên bằng cách ñể chúng 
vào tủ sấy ở nhiệt ñộ 125 ± 5oC trong khoảng 15 ± 1 phút. Sau khi làm nguội chúng 
trong bình giữ khô, cân xác ñịnh khối lượng với ñộ chính xác tới 0,5mg (gọi là khối 
lượng mA). Nếu khối lượng (mA) không nằm trong khoảng 50 tới 100 mg phải tiến 
hành lại thí nghiệm bằng cách thay ñổi lượng chưng cất ban ñầu (mE). 
Xác ñịnh ñiểm ñông ñặc của paraphin bằng nhiệt kế xoay, phù hợp với tiêu 
chuẩn DIN 51 556 và báo cáo kết quả thí nghiệm. 
nhieu.dcct@gmail.com
151 
3.10.3 Tính kết quả 
 Tính hàm lượng paraphin trong mỗi mẫu thí nghiệm theo phần trăm khối 
lượng (%) theo công thưc sau: 
Trong ñó: 
C- Hàm lượng paraphin, %; 
mB- Khối lượng mẫu ban ñầu ñem chưng cất, g; 
mD- Khối lượng sản phẩm thu ñược sau chưng cất, g; 
mE- Khối lượng sản phẩm chưng cất ñem thí nghiệm tiếp ñể tách paraphin, g; 
mA- Khối lượng paraphin thu ñược, g. 
Nếu kết quả thu ñược từ hai mẫu thí nghiệm không khác nhau quá 0.3% khối 
lượng thì lấy giá trị trung bình của kết quả hai mẫu. Ngược lại, cần tiến hành thí 
nghiệm 1 mẫu thứ 3 có khối lượng bitum là 25g và lấy trị số trung bình của hai kết 
quả gần nhau nhất nhưng với ñiều kiện kết quả của 2 mẫu này cũng không ñược 
chênh lệch nhau quá 0.3% khối lượng. Nếu kết quả của 2 mẫu thí nghiệm ñầu cùng 
chênh lệch ñều về hai phía so kết quả của mẫu thứ ba thì lấy kết quả của mẫu thứ 3. 
Nếu không thể thu ñược giá trị trung bình từ 3 mẫu thí nghiệm trên trong 
những ñiều kiện xác ñịnh (ñiều kiện 4.2 không thoả mãn) thì loại bỏ cả kết quả của 
3 mẫu ñó và tiến hành lại với 2 mẫu thí nghiệm mới. 
Giá trị hàm lượng paraphin tính bằng phần trăm khối lượng, lấy ñến 1 số thập 
phân. 
,%100×
×
×
=
mEmB
mAmD
C
6
0
 m
m
220
1
6
1
max
1
4
0
3
20
èng dÉn 
§Öm kh«ng khÝ
MiÖng phÔu èng nghiÖm
B×nh chøa chÊt
láng lµm l¹nh
N−íc ®¸
H×nh 7. s¬ ®å bè trÝ hÖ thèng ch−ng cÊt
§ai b¶o vÖ
B×nh ch−ng
§Ìn bunsen
èng dÉn thuû tinh 
B×nh ng−ng
L−íi t¶n nhiÖt
MiÕng läc
ình 4.6. Sơ ñồ bố trí ệ thống chưng cất 
nhieu.dcct@gmail.com
152 
nhieu.dcct@gmail.com