THỰC TRẠNG HẰN LÚN VỆT BÁNH XE TRÊN MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA VÀ MỘT SỐ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC TẠI VIỆT NAM

THỰC TRẠNG HẰN LÚN VỆT BÁNH XE TRÊN MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA VÀ MỘT SỐ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC TẠI VIỆT NAM

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GTVT

ISO 9001 : 2008

ThS.NCS Bùi Ngọc Hưng, Trưởng phòng KHCN, TC và HTQT

TS Trần Ngọc Huy, Phó Giám đốc Viện CN Đường bộ và Sân bay PGS TS Vũ Đức Chính, Nghiên cứu viên cao cấp

Viện Khoa học và Công nghệ GTVT

3 Một số kết quả nghiên cứu của Viện KH&CN GTVT nhằm giảm thiểu Hằn lún vệt bánh xe

2 Các giải pháp của Bộ GTVT nhằm khắc phục Hằn lún vệt bánh xe trong thời gian vừa qua

1 Thực trạng Hằn lún vệt bánh xe trên mặt đường bê tông nhựa Tại Việt Nam

4 Đề xuất, kiến nghị

ISO 9001 : 2008

• Hiện tượng hư hỏng Hằn lún vệt bánh xe (HLVBX) trên mặt đường bê tông nhựa (BTN) mới chỉ xuất hiện tại Việt Nam từ khoảng năm 2008 đến nay khi lượng xe tải nặng xuất hiện nhiều trên đường, kết hợp với yếu tố biến đối khí hậu.

• Không chỉ người trong ngành GTVT mà ngay cả người dân cũng không còn xa lạ với cụm từ HLVBX Hư hỏng này xảy ra phổ biến trên mặt đường BTN tại các tuyến đường chính có lưu lượng xe lớn, nhiều xe tải nặng chạy qua khiến xã hội và người dân rất quan tâm.

• Đã có nhiều nghiên cứu, phân tích đánh giá về nguyên nhân và các giải pháp nâng cao chất lượng mặt đường nhằm giảm thiểu hư hỏng HLVBX ở ngoài nước và trong nước

1 Thực trạng Hằn lún vệt bánh xe trên mặt đường

bê tông nhựa tại Việt Nam

Các hình ảnh HLVBX trên một số tuyến đường tại Việt Nam

• Phân tích nguyên nhân

1 Thực trạng Hằn lún vệt bánh xe trên mặt đường

bê tông nhựa tại Việt Nam

 Nguyên nhân chủ quan:

Qua kết quả thí nghiệm kiểm định chất lượng các đoạn đường hư hỏng HLVBX cho thấy không ít các Dự án còn có các vi phạm:

gốc, độ bẩn

lượng các lớp BTN (HLVBX do chảy dẻo bê tông nhựa - Instability Rutting (Plastic Flow)

Rutting (Plastic Flow).

1 Thực trạng Hằn lún vệt bánh xe trên mặt đường

bê tông nhựa tại Việt Nam

Nguyên nhân khách quan:

pháp kiểm soát nhưng xe quá tải, nhưng vẫn chưa triệt để Đây là một trong những nguyên nhân không nhỏ gây HLVBX

6/2015 vừa qua với đợt nắng nóng gay gắt (nhiệt độ mặt đường đo được

có lúc hơn 70oC), HLVBX xuất hiện nhiều hơn

Xác định nguyên nhân dẫn đến hiện tượng HLVBX cần xem xét cụ thể cho từng đối tượng, phạm vi, các điều kiện bất lợi tác động ảnh hưởng đến công trình,

để có những giải pháp thích hợp và hiệu quả

Bộ GTVT đã chỉ đạo các cơ quan quản lý, Viện KH&CN GTVT nghiên cứu, tổng kết đánh giá, đưa ra hàng loạt các giải pháp nhằm tăng cường kiểm soát về chất lượng thi công, kiểm soát vật liệu đầu vào (QĐ số 1617/QĐ-BGTVT, QĐ số 858/QĐ-BGTVT, Thông tư số 27/2014/BGTVT, )

ISO 9001 : 2008

Bộ GTVT đã quyết liệt chỉ đạo các tổ chức liên quan tìm nguyên nhân và

đề xuất các giải pháp khắc phục hư hỏng HLVBX Nhiều văn bản đã được

Bộ GTVT ban hành nhằm khắc phục hư hỏng HLVBX, điển hình:

1 Về công tác thiết kế KCMĐ:

đường có qui mô GT lớn (Quyết định số 858/QĐ–BGTVT)

phù hợp với sức chịu tải thực tế (Quyết định số 858/QĐ–BGTVT và văn bản số 7654/BGTVT-CQLXD)

2 Hướng dẫn và yêu cầu kiểm soát chất lượng nhựa đường:

công tác QL chất lượng nhựa đường trong XD CT GTVT”

chất lượng vật liệu nhựa đường sử dụng trong xây dựng công trình giao thông”

2 Các giải pháp của Bộ GTVT trong thời gian qua nhằm khắc phục Hằn lún vệt bánh xe

• Triển khai lấy mẫu nhựa đường gửi đi nước ngoài (Hàn Quốc) để thí nghiệm kiểm tra chất lượng nhựa đường nhập khẩu.

3 Về thiết kế, sản xuất hỗn hợp BTN:

dùng cỡ hạt thô hơn, tăng độ rỗng dư, tăng độ ổn định còn lại, điều chỉnh độ dẻo hỗn hợp, tăng độ dính bám giữa đá và nhựa (Quyết định số 858/QĐ–BGTVT)

hằn lún (văn bản số 9297/BGTVT-KHCN ngày 31/7/2014)

• Thay đổi công nghệ sản xuất đá cho chế tạo bê tông nhựa

• Sử dụng phụ gia tăng dính bám giữa nhựa và đá

• Hạn chế việc sử dung cát tự nhiên, tăng cường sử dụng cát xay cho hỗn hợp bê tông nhựa

• Yêu cầu bắt buộc thực hiện thí nghiệm khả năng chống hằn lún vệt

bánh xe khi thiết kế cấp phối bê tông nhựa

6 Quyết liệt tăng cường công tác kiểm soát tải trọng phương tiện vận tải hên các tuyến đường bộ.

7 Giải pháp kỹ thuật sửa chữa, xử lý khắc phục hư hỏng "Hằn lún vệt bánh xe" sau khi đưa công trình vào khai thác.

Trong các văn bản nêu trên, có nhiều văn bản được ban hành trên cơ

sở kết quả nghiên cứu của Viện KH&CN GTVT theo nhiệm vụ Bộ GTVT giao.

2 Các giải pháp của Bộ GTVT trong thời gian qua nhằm khắc phục Hằn lún vệt bánh xe

Với sự chỉ đạo quyết liệt của Bộ GTVT, tình hình hư hỏng HLVBX trên một số tuyến đường đã giảm hơn so với năm

2014 Nhiều đoạn đường không xuất hiện HLVBX

Với vai trò là đơn vị tham mưu về KHCN cho ngành GTVT, Viện KH&CN GTVT đã chủ động, tích cực nghiên cứu nhằm đề xuất các giải pháp giảm thiểu hư hỏng HLVBX tại Việt Nam, điển hình như:

1) Phân khu khí hậu mặt đường mềm:

• Chia thành 3 khu (khu I; II và III) với các tiểu khu tương ứng Tương ứng với mỗi khu, tiểu khu là các giá trị nhiệt độ mặt đường (cao nhất) làm cơ sở lựa chọn mác nhựa đường cho BTN.

• Đường có lưu lượng xe lớn, sử dụng giá trị nhiệt độ mặt đường cao dự báo với độ tin cậy 98% (Tmax98%) (đường có lưu lượng xe thấp, sử dụng giá trị nhiệt độ mặt đường cao dự báo với độ tin cậy 50%-Tmax50%) để lựa chọn mác nhựa đường thích hợp

ISO 9001 : 2008

• Chọn mác nhựa đường theo độ kim lún-Phù hợp với phân loại nhựa đường hiện hành ở nước ta:

- Khu vực có Tmax ≥ 640C: chọn nhựa đường 40/50

- Khu vực có Tmax < 620C: chọn nhựa đường 60/70.

- Khu vực có Tmax trong khoảng 62-640C: chọn nhựa đường 40/50, nếu không chọn nhựa đường 60/70 với độ kim lún sát với cận dưới; điểm hóa mềm, độ nhớt động lực tại 600C và chỉ

số độ kim lún (PI) đạt sát với cận trên (gần với cận dưới của mác nhựa đường 40/50)

• Chọn mác nhựa đường theo PG: Định hướng áp dụng cho tương lai khi đủ điều kiện chuyển đổi phân loại nhựa đường theo tiêu chuẩn của Mỹ.

3 Một số kết quả nghiên cứu của Viện KH&CN GTVT nhằm giảm thiểu Hằn lún vệt bánh xe

Bảng Dự báo chi tiết về điều kiện nhiệt độ mặt đường nhựa ở các tỉnh, thành phố trên lãnh thổ nước ta

Cao nhất tuyệt đối trong nhiều năm

T max 50%

ứng với nhiệt độ không khí (cột 4) (độ tin cậy 50%)

T max 98%

ứng với nhiệt độ không khí (cột 5) (độ tin cậy 98%)

2) Nghiên cứu thực nghiệm, đánh giá, lựa chọn BTN thích hợp cho đường có giao thông quy mô lớn, tải trọng nặng:

 Mục đích : Đánh giá tính phù hợp của cấp phối cốt liệu theo quy

định tại QĐ 858/QĐ-BGTVT ứng với các loại BTN, nhựa đường

về khả năng kháng HLVBX, có xem xét đến khả năng kháng mỏi, hạn chế thấm nước của mẫu BTN.

 Kế hoạch thực nghiệm:

• Thiết kế hỗn hợp BTN với loại BTNC 12,5 và BTN19 với 3 loại cấp phối có mức độ ”thô” khác nhau (thô ít, thô vừa, rất thô), sử dụng 4 loại nhựa đường khác nhau (nhựa 60/70; 40/50; PMB III và loại nhựa đường sử dụng phụ gia cải thiện KZD), sử dụng 1 loại đá phổ biến (đá vôi) Tổng cộng có 24 loại BTN được thiết kế.

• Thí nghiệm HLVBX, Mỏi, thấm nước theo các Tiêu chuẩn hiện hành trên các mẫu BTN đã thiết kế

• Đưa ra kết luận trên cơ sở thực nghiệm

3 Một số kết quả nghiên cứu của Viện KH&CN

GTVT nhằm giảm thiểu Hằn lún vệt bánh xe

 Cấp phối lựa chọn

• Cấp phối cốt liệu BTNC 12,5 : cấp phối thô ít (BTNC 12.5-1), thô vừa (BTNC 12.5-2); thô nhiều (BTNC 12.5-3).

STT Loại nhựa Độ rỗng dư

đúc mẫu (%)

Độ sâu HLVBX tại

15000 lượt thí nghiệm (mm)

Độ sâu HLVBX tại 20000 lượt thí nghiệm (mm)

Độ sâu HLVBX tại 40000 lượt thí nghiệm (mm)

BTNC 12,5 - Cấp phối (1) (Cấp phối ít thô)

Kết quả thí nghiệm HLVBX BTNC 12,5

ISO 9001 : 2008

3 Một số kết quả nghiên cứu của Viện KH&CN GTVT nhằm giảm thiểu Hằn lún vệt bánh xe

Kết quả thí nghiệm HLVBX BTNC 12,5

đúc mẫu (%)

Độ sâu HLVBX tại

15000 lượt thí nghiệm (mm)

Độ sâu HLVBX tại 20000 lượt thí nghiệm (mm)

Độ sâu HLVBX tại

40000 lượt thí nghiệm (mm)

BTNC 12,5 - Cấp phối (2) (Cấp phối thô vừa)

Kết quả thí nghiệm HLVBX BTNC 12,5

đúc mẫu (%)

Độ sâu HLVBX tại

15000 lượt thí nghiệm (mm)

Độ sâu HLVBX tại 20000 lượt thí nghiệm (mm)

Độ sâu HLVBX tại

40000 lượt thí nghiệm (mm)

BTNC 12,5 - Cấp phối (3) (Cấp phối rất thô)

ISO 9001 : 2008

3 Một số kết quả nghiên cứu của Viện KH&CN GTVT nhằm giảm thiểu Hằn lún vệt bánh xe

Kết quả thí nghiệm HLVBX BTNC 19

đúc mẫu (%)

Giá trị độ sâu HLVBX RDw (mm) tại 15000 lượt thí nghiệm

Giá trị độ sâu HLVBX RDw (mm) tại 20000 lượt thí nghiệm

Giá trị độ sâu HLVBX RDw (mm) tại 40000 lượt thí nghiệm

BTNC 19 - Cấp phối (4) (Cấp phối ít thô)

Kết quả thí nghiệm HLVBX BTNC 19

đúc mẫu (%)

Độ sâu HLVBX tại

15000 lượt thí nghiệm (mm)

Độ sâu HLVBX tại 20000 lượt thí nghiệm (mm)

Độ sâu HLVBX tại 40000 lượt thí nghiệm (mm)

BTNC 19 - Cấp phối (5) (Cấp phối thô vừa)

ISO 9001 : 2008

3 Một số kết quả nghiên cứu của Viện KH&CN GTVT nhằm giảm thiểu Hằn lún vệt bánh xe

Kết quả thí nghiệm HLVBX BTNC 19

đúc mẫu (%)

Độ sâu HLVBX tại 15000 lượt thí nghiệm (mm)

Độ sâu HLVBX tại 20000 lượt thí nghiệm (mm)

Độ sâu HLVBX tại 40000 lượt thí nghiệm (mm)

BTNC 19 - Cấp phối (6) (Cấp phối rất thô)

 Kết quả thí nghiệm

• Các loại BTNC 12,5; BTNC 19 với cấp phối có mức độ thô khác nhau với nhựa đường 40/50; 60/70; PMBIII và KZD đều thỏa mãn chỉ tiêu hằn lún theo quy định

• Với cốt liệu đá dăm có chất lượng ở mức trung bình, sử dụng cát nghiền, cấp phối thô dạng thô đường cong chữ S, sử dụng nhựa đường 60/70, nhựa đường 40/50, nhựa đường polime và nhựa đường có phụ gia KZD, thỏa mãn và vượt chỉ tiêu HLVBX (12,5mm), thậm chí khi tác dụng tải tới

20000 lần với nhựa đường 60/70 và 40/50

• BTNC 12,5 và BTNC 19 có khả năng chịu HLVBX cơ bản là như nhau

• Khả năng kháng HLVBX của BTNC 12,5; BTNC 19 sử dụng nhựa đường 60/70; 40/50; PMB III; KZD tăng theo mức độ thô của cấp phối cốt liệu

• Khả năng kháng HLVBX của các mẫu BTNC 12,5 và BTNC 19 sử dụng nhựa 40/50 cao hơn so với nhựa 60/70 từ 1,5 đến 2 lần khi thí nghiệm với

15000 lần tác dụng tải

• Cần thiết kế cấp phối hỗn hợp cốt liệu cho BTN sao cho thỏa mãn

cả 3 chức năng kháng hằn lún, kháng mỏi và hạn chế thấm nước

3 Một số kết quả nghiên cứu của Viện KH&CN GTVT nhằm giảm thiểu Hằn lún vệt bánh xe

3) Nghiên cứu thử nghiệm đánh giá hiệu quả của việc sử dụng xi măng, vôi bột, phụ gia Wetfix đối với BTN sử dụng đá dăm có khả năng dính bám đá-nhựa kém:

• Độ dính bám của hỗn hợp bê tông nhựa có sử dụng phụ gia (vôi bột, xi măng và Wetfix) có cải thiện so với độ dính bám của BTN không sử dụng phụ gia (độ dính bám từ 90-93% tăng lên 94-99%) Trong đó độ dính bám của hỗn hợp bê tông nhựa có sử dụng phụ Wetfix là tốt nhất, đạt 99%

• Chất lượng của hỗn hợp bê tông nhựa có sử dụng phụ gia (vôi bột, xi măng

và Wetfix) có cải thiện so với hỗn hợp bê tông nhựa không sử dụng phụ gia Với mục đích để nhằm mục tiêu cải thiện độ dính bám đá – nhựa, ổn định môi trường và tính bền vững lâu dài của BTN, có thể vẫn chưa thỏa mãn yêu cầu về cải thiện khả năng kháng HLVBX

• Đặc biệt lưu ý đến công nghệ trộn phụ gia vào hỗn hợp BTN để phụ gia được trộn, phân bố đều trong nhựa đường

• Tùy vào điều kiện môi trường, điều kiện thi công, tính kinh tế để lựa chọn loại phụ gia thích hợp nhất, thí nghiệm chọn ra hàm lượng sử dụng tối ưu nhất

Không sử dụng phụ gia Sử dụng Vôi bột

Sử dụng Xi măng Sử dụng Phụ gia Wetfix

Dính bám Đá nhựa TCVN 7504:2005 - Mỏ đá Minh Quang

0 1 2 3 4 5 6

Không sử dụng phụ gia Sử dụng Vôi bột

Sử dụng Xi măng Sử dụng Phụ gia Wetfix

Không sử dụng phụ gia Sử dụng Vôi bột

Sử dụng Xi măng Sử dụng Phụ gia Wetfix

Thí nghiệm độ dính bám đá – nhựa theo ASTM D3625

Dính bám Đá nhựa ASTM D3625 - Mỏ đá Sunway

90 92 94 96 98 100

Không sử dụng phụ gia Sử dụng Vôi bột

Sử dụng Xi măng Sử dụng Phụ gia Wetfix

Dính bám Đá nhựa ASTM D3625 - Mỏ đá Minh Quang

90 92 94 96 98 100

Không sử dụng phụ gia Sử dụng Vôi bột

Sử dụng Xi măng Sử dụng Phụ gia Wetfix

Dính bám Đá nhựa ASTM D3625 - Mỏ đá Phú Thạnh

85 90 95 100 105

Không sử dụng phụ gia Sử dụng Vôi bột

Sử dụng Xi măng Sử dụng Phụ gia Wetfix

Không sử dụng phụ gia Sử dụng Vôi bột

Sử dụng Xi măng Sử dụng Phụ gia Wetfix

Độ ổn định Marshall còn lại - Mỏ đá Sunway

90.0 91.0 92.0 93.0 94.0 95.0

Không sử dụng phụ gia Sử dụng Vôi bột

Sử dụng Xi măng Sử dụng Phụ gia Wetfix

Cường độ ép chẻ - Mỏ đá Sunway

1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700

Hằn lún vệt bánh xe - Mỏ đá Sunway

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

4) Phân tích đánh giá ảnh hưởng của cường độ giao thông đến các hư hỏng và suy giảm tuổi thọ mặt đường mềm trên một số tuyến đường ô tô của Việt Nam:

Trên cơ sở kết quả khảo sát, nghiên cứu cho thấy nhiều Dự án đường

bộ nước ta còn có những bất cập sau:

• Lưu lượng và tải trọng thường vượt nhiều so với số liệu sử dụng

để thiết kế, tính toán kết cấu áo đường Đặc biệt là tải trọng trục và áp lực bánh xe lên mặt đường lớn hơn nhiều so với tiêu chuẩn

• Việc lựa chọn và tính toán thiết kế kết cấu áo đường là chưa phù hợp, TVTK và Chủ đầu tư sử dụng Eyc chưa tương xứng với lưu lượng và tải trọng thực tế.

• Hồ sơ thiết kế kết cấu áo đường của nhiều Tư vấn còn được lập theo khuôn mẫu, các số liệu điều tra, khảo sát còn chưa cụ thể, độ chính xác chưa cao, kết cấu áo đường đề xuất theo định hình, mang tính kinh nghiệm.

ISO 9001 : 2008

• Khi thiết kế tăng cường, sử dụng các lớp cấp phối đá dăm không gia cố xen kẹp giữa lớp BTN cũ và mới là chưa được hợp lý, đặc biệt là những tuyến đường có lưu lượng và tải trọng giao thông lớn.

• Nhiệt độ cũng là một trong những tác nhân gây ra hư hỏng hằn lún vệt bánh xe trên một số Quốc lộ đi qua các vùng có điều kiện khí hậu nóng

• Với những khu vực mưa nhiều, khả năng dính bám giữa cốt liệu với nhựa sẽ bị suy giảm, gây ra bong tróc, mặt đường BTN bị suy giảm nhanh

3 Một số kết quả nghiên cứu của Viện KH&CN GTVT nhằm giảm thiểu Hằn lún vệt bánh xe

5) Đề xuất kết cấu mặt đường mềm phù hợp với điều kiện nước ta:

 Kết quả nghiên cứu trên thế giới

1 Về loại hình kết cấu: có 3 hệ‰ kết cấu mặt đường mềm được áp dụng cho các tuyến đường có quy mô giao thông lớn:

2 Về cấu tạo các lớp BTN: Tầng mặt thường bao gồm 2 hoặc 3 lớp với chức năng như sau:

ISO 9001 : 2008

 Kết quả nghiên cứu trên thế giới

3 Về loại BTN:

• Lớp mặt: Sử dụng ba loại BTN đó là SMA, OGFC và BTNC

• Lớp giữa: Sử dụng BTN loại BTN chặt mịn (DFG), BTN chặt thô (DCG) và SMA

• Lớp móng: Sử dụng các loại BTN là DFG, DCG và Đá dăm gia cố nhựa (ATPB)

3 Một số kết quả nghiên cứu của Viện KH&CN GTVT nhằm giảm thiểu Hằn lún vệt bánh xe