Nghiên cứu giải pháp sử dụng phụ gia tăng khả năng dính bám giữa đá và nhựa đường trong hỗn hợp BTN

Chất lượng phụ thuộc vào nguồngốc của cốt liệu, bột khoáng và độ quánh/ nhớt của bitum - Bê tông nhựa asphalt là tốt nhất so với các hỗn hợp vật liệu khoáng - bitumkhác ở chỗ nó có độ đặ

đặng thị thu trang

NGHIÊN CứU GIảI PHáP Sử DụNG PHụ GIA

TĂNG KHả NĂNG DíNH BáM GIữA Đá Và NHựA

ĐƯờNG TRONG HỗN HợP BTN

chuyên ngành: xây dựng đờng ôtô và đờng thành phố

mã số: 60.58.02.05.01

LUậN VĂN THạC Sĩ Kỹ THUậT

hớng dẫn khoa học: pgs.ts lã văn chăm

Hà Nội - 2016

Bằng Luận văn này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy cô KhoaCông trình và Phòng Đào tạo sau đại học Trường Đại học Giao thông Vận tải đã giảngdạy và giúp đỡ em trong quá trình học tập, làm luận văn.

Đặc biệt em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô giáo hướng dẫn

PGS-TS Lã Văn Chăm tận tình giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu hoàn thiệnluận văn này

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

Đặng Thị Thu Trang

PHẦN MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VẬT LIỆU BÊ TÔNG NHỰA VÀ TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG NHỰA 3

1.1 Bê tông nhựa và các yêu cầu vật liệu cơ bản 3

1.1.1 Khái niệm về bê tông nhựa 3

1.1.2 Phân loại bê tông nhựa 5

1.1.3.cấu trúc bê tông nhựa 12

1.1.4 Ưu, nhược điểm chủ yếu của mặt đường bê tông nhựa 12

1.1.5 Yêu cầu về vật liệu cơ bản 14

1.1.6 Công nghệ sản xuất vật liệu bê tông nhựa 35

1.1.7 Sự tương tác của vật liệu khoáng với nhựa: 35

1.2 Các tính chất cơ bản và tính ổn định nhiệt của vật liệu bê tông nhựa 37

1.3 Tính chất của bê tông nhựa ảnh hưởng tới kết cấu áo đường mềm 45

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC DẠNG HƯ HỎNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA, ĐÁNH GIÁ NGUYÊN NHÂN 48

2.1 Đặt vấn dề 48

2.2 Các dạng hư hỏng va nguyen nhan gay ra hư hỏng của mặt dường be tong nhựa 48

2.2.1 Nứt mỏi 48

2.2.2 Nứt do nhiệt độ thấp 51

2.2.3 Nứt dọc 52

2.2.4 Nứt ngang 55

2.2.5 Nứt lưới lớn dạng khối 57

2.2.6 Nứt phản ánh 60

2.2.7 Nứt trượt 60

2.2.8 Lún vệt bánh xe 61

2.2.9 Bong bật 64

2.2.10 Vết vá mặt đường / ổ gà 67

mặt đường btn [7] 70

2.3.1 Tổng quan 70

2.3.2 Lựa chọn giải pháp bảo dưỡng mặt đường theo các chỉ tiêu hư hỏng mặt đường riêng rẽ 72

2.3.3 Lựa chọn giải pháp bảo dưỡng mặt đường theo các chỉ tiêu đặc trưng mặt đường tổng hợp 78

2.4 Nhận xét 80

CHƯƠNG 3: MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA LOẠI PHỤ GIA WETFIX VÀ SBS ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA BTN 82 3.1 Khái quát về công nghệ chế bị hỗn hợp bê tông nhựa (btn) có sử dụng phụ gia trong phòng thí nghiệm 82

3.1.1 Đối với hỗn hợp btnc12,5 sử dụng nhựa 60/70 thêm phụ gia wetfix be 82

3.1.2 Đối với hỗn hợp btn12,5 sử dụng nhựa 60/70 thêm phụ gia wetfix be + sbs 82

3.2 Khối lượng thử nghiệm 82

3.2.1 Thiết kế hỗn hợp btnc12,5 sử dụng đá granit 85

3.2.2 Thiết kế hỗn hợp btnc12,5 sử dụng đá vôi 88

3.3 Kết quả thí nghiệm 91

3.3.1 Kết quả thí nghiệm độ dính bám 91

3.3.2 Kết quả thí nghiệm và phân tích cường độ kéo gián tiếp 92

3.3.3 Kết quả và phân tích thí nghiệm marshall 96

3.3.4 Đối với đá granite 99

3.3.5 So sánh độ ổn định của bê tông nhựa sử dụng đá vôi và đá granite có phụ gia wetfixbe 0.3% 100

3.3.6 Độ ổn định còn lại của bê tông nhựa 101

3.4 Kết quả và phân tích thí nghiệm wheel tracking 101

3.4.1 Thí nghiệm trong môi trường không khí 20.000 lượt ở nhiệt độ 600c 102

3.4.2 Thí nghiệm trong môi trường nước40.000 lượt ở nhiệt độ 500c 102

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 105

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 - Cấp phối hỗn hợp cốt liệu bê tông nhựa chặt (BTNC) 7

Bảng 1.2 - Cấp phối hỗn hợp cốt liệu bê tông nhựa rỗng (BTNR) 8

Bảng 1.3- Thành phần cấp phối các cỡ hạt của hỗn hợp bê tông nhựa rải nóng 10

Bảng 1.4 - Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho đá dăm theo TCVN 8819-2011 15

Bảng 1.5 - Cấp phối cốt liệu các loại BTNC 17

Bảng 1.6 - Khống chế cỡ hạt mịn trong thành phần cấp phối cốt liệu BTNC để tạo ra BTNC thô 17

Bảng 1.7 - Yêu cầu về độ rỗng cốt liệu, % 18

Bảng 1.8 - Tóm tắt các đặc tính cốt liệu và tính thích ứng sử dụng trong hỗn hợp bê tông nhựa mặt đường 18

Bảng 1.9 - Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho cát theo TCVN8819-2011 21

Bảng 1.10 - Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho bột khoáng theo TCVN 8819-2011 22

Bảng 1.11 - Các yêu cầu cơ bản của bitum dùng chế tạo bê tông nhựa theo TCVN 7493-2005 32

Bảng 1.12 - Quy định về độ dẻo 45

Bảng 2.1 Lựa chọn giải pháp sửa chữa mặt đường nhựa theo dạng hư hỏng 73

Bảng 2.2 Xác định giải pháp sửa chữa mặt đường theo CIstruct và CIsurf 79

Bảng 2.3 Xác định giải pháp bảo dưỡng sửa chữa theo chỉ số độ ghồ ghề quốc tế của mặt đường cho tuyến đường có lưu lượng xe lớn 80

Bảng 3.1 Một số chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp nhựa 60/70 thêm phụ gia Wetfix BE 82

Bảng 3.2 Khối lượng công tác thử nghiệm 83

Bảng 3.3 Một số chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu đá granit 86

Bảng 3.4 Lựa chọn hàm lượng nhựa tối ưu 87

Bảng 3.5 Một số chỉ tiêu Marshall ở hàm lượng nhựa tối ưu 88

Bảng3 6 Một số chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu đá vôi 88

Bảng 3.7 Lựa chọn hàm lượng nhựa tối ưu 90

Bảng 3.8 Một số chỉ tiêu Marshall ở hàm lượng nhựa tối ưu 90

Bảng 3.9 Kết quả thí nghiệm dính bám đá trong môi trường nước đun sôi 91

Bảng 3.12 Kết quả thí nghiệm kéo gián tiếp ở dạng ướt 92

Bảng 3.13 Kết quả thí nghiệm Marshall ngâm mẫu 40ph, 60oC 96

Bảng 3.14 Kết quả thí nghiệm Marshall ngâm mẫu 24h 97

Bảng 3.15 Kết quả thí nghiệm VHBX ở dạng khô 101

Bảng 3.16 Kết quả thí nghiệm VHBX ở dạng ướt 102

Hình 1.1 - Thi công bê tông nhựa - Km225+100 dự án cao tốc Cầu Giẽ - Ninh Bình 4

Hình 1.2 –Thi công bê tông nhựa -Dự án mở rộng Quốc lộ 1 đoạn qua tỉnh Quảng Trị 4

Hình 1.3 - Thi công bê tông nhựa tại Dự án đường cao tốc Hà Nội - Hải Phòng 5

Hình 1.4 - Thi công bê tông nhựa tại Dự án cầu Thuận Phước (Đà Nẵng) 5

Hình 1.5 - Cấu trúc hoá học của các thành phần chính của nhựa đường 23

Hình 1.6- Kết quả nghiên cứu thay đổi độ cứng trong quá trình khai thác mặt đường BTN 25

Hình 1.7 - Toán đồ xác định độ cứng của nhựa đường 31

Hình 1.8 - Thiết bị Marshall 40

Hình 1.9 - Kết cấu áo đường mềm 45

Hình 2.1a: Nứt mỏi dạng nhẹ 49

Hình 2.1b: Nứt mỏi dạng vừa 49

Hình 2.1c: Nứt mỏi dạng nặng 50

Hình 2.2: Nứt do nhiệt độ thấp 52

Hình 2.3a:Nứt dọc nhẹ 53

Hình 2.3b: Nứt dọc vừa 53

Hình 2.3c: Nứt dọc nặng 54

Hình 2.4a: Nứt ngang dạng nhẹ 55

Hình 2.4b: Nứt ngang dạng vừa 56

Hình 2.4c: Nứt ngang dạng nặng 56

Hình 2.5a: Nứt lưới nhẹ 58

Hình 2.5b: Nứt lưới vừa 58

Hình 2.5c: Nứt lưới nặng 59

Hình 2.6: Nứt phản ánh 60

Hình 2.7a:Lún vệt bánh xe nhẹ 63

Hình 2.7b: Lún vệt bánh xe vừa 63

Hình 2.7c: Lún vệt bánh xe nặng 64

Hình 2.8a: Bong bật mức nhẹ 65

Hình 2.9a: ổ gà mức nhẹ 68

Hình 2.9b: ổ gà mức nặng 68

Hình 2.10: Chảy nhựa 69

Hình 2.11 Các bước thực hiện lập kế hoạch / Chiến lược bảo dưỡng sửa chữa mặt đường 72

Hình 2.12 Biểu đồ lựa chọn giải pháp bảo dưỡng sửa chữa mặt đường 78

theo mức độ hư hỏng 78

Hình 3.1 Đường cong cấp phối BTNC12,5 sử dụng đá Granit 87

Hình 3.2 Đường cong cấp phối BTNC12,5 sử dụng đá vôi 89

Hình 3.3.So sánh cấp dính bám đá – nhựa trong môi trường nước 60oC, 16h 91

Hình 3.4.Biểu đồ cường độ kéo gián tiếp của BTN đá vôi 93

Hình 3.5.Biểu đồ cường độ kéo gián tiếp của BTN đá granit 94

Hình 3.6.Biểu đồ cường độ kéo gián tiếp BTN đá vôi và đá granite WetfixBE 0.3% 95

Hình 3.7.Biểu đồ tỷ số TSR các loại bê tông nhựa 96

Hình 3.8 Biểu đồ độ ổn định của BTN đá vôi 97

Hình 3.9 Biểu đồ độ dẻo của BTN đá vôi 98

Hình 3.10 Biểu đồ độ ổn định của BTN đá granite 99

Hình 3.11 Biểu đồ độ dẻo của BTN đá granite 100

Hình 3.12.Biểu đồ độ ổn định MarshallBTN đá vôi và đá granite WetfixBE 0.3% 100

Hình 3.13 Biểu đồ độ ổn định MarshallBTN đá vôi và đá granite WetfixBE 0.3% 101

Hình 3.14 Biểu đồ chiều sâu hằn lún trong không khí 600C mẫu BTN sử dụng đá granite 102

Hình 3.15 Kết quả thí nghiệm BTN đá granite nhựa 60/70 trong nước 500C 103

Hình 3.16 Kết quả thí nghiệm BTN đá granite nhựa 60/70+0.3%WF trong nước 500C .103

Hình 3.17 Kết quả thí nghiệm BTN đá granite nhựa 60/70+0.3%WF +5%SBS 103

trong nước 500C 103

BTN Bê tông nhựa

PGS-TS Phó giáo sư - Tiến sĩ

BGTVT Bộ giao thông vận tải

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

Trong những năm gần đây, Chính phủ đã đầu tư nhiều cho cơ sở hạ tầng giao thôngnhằm đáp ứng nhu cầu vận chuyển, du lịch, thông thường ngày một tăng giữa các vùng, cáckhu vực trên toàn đất nước Một số công trình đã và đang được đưa vào sử dụng như đườngcao tốc Hà Nội - Lào Cai, Hà Nội - Hải Phòng, Tp HCM - Long Thành – Cầu Dây, Pháp Vân

- Cầu Giẽ - Ninh Bình Kết cấu mặt đường bê tông nhựa được sử dụng rộng rãi, chiếm trên80% diện tích mặt đường ở Việt Nam và là sự lựa chọn hàng đầu khi thiết kế các công trìnhđường cao tốc và đường cấp cao khác

Hiện nay, rất nhiều tuyến đường bê tông nhựa ở nước ta sau thời gian ngắn đưa vào sửdụng đã xuất hiện những hiện tượng phổ biến như: Xô dồn, nứt trượt lớp mặt bê tông nhựa,hằn lún vệt bánh xe, rạn nứt bong bật, lún nứt cao su, gây hư hỏng nghiêm trọng mặt đườngcũng như ATGT Đây là mối quan tâm hàng đầu của các nhà quản lý giao thông và nhà xâydựng công trình

Độ dính bám giữa đá dăm với nhựa đường là một trong những yếu tố quan trọng trongliên kết cho kết cấu tầng mặt và ảnh hưởng rất lớn cường độ và tuổi thọ của loại kết cấu áođường Do vậy, nếu độ dính bám của đá dăm và nhựa đường không đạt yêu cầu thì sẽ làmgiảm chất lượng hỗn hợp BTN trong quá trình khai thác

Độ dính bám đá- nhựa phụ thuộc vào nhiều nhân tố như loại nhựa, loại đá, yêu cầu vềvật liệu Nếu không có phương án khắc phục mà vẫn sử dụng như thế thì sẽ dẫn đến mặtđường bị hư hỏng Do vậy việc nghiên cứu bổ sung chất phụ gia tăng khả năng dính bám làcần thiết

Vì vậy học viên chọn đề tài “Nghiên cứu giải pháp sử dụng phụ gia tăng khả năng dính bám giữa đá và nhựa đường trong hỗn hợp BTN” nhằm tăng hiệu quả tính dính bám

giữa đá- nhựa góp phần tăng chất lượng BTN

2 Đối tượng nghiên cứu

- Tổng quan về vật liệu bê tông nhựa, các loại vật liệu thành phần và tính chất

cơ bản của vật liệu thành phần

- Một số loại phụ gia và các yếu tố cấu thành

- Sự ảnh hưởng của loại phụ gia đến tính chất cơ bản của BTN

3 Phạm vi nghiên cứu:

Phạm vi nghiên cứu bao gồm:

- Các tính chất của BTN

- Một số loại phụ gia và tính chất cơ bản của chúng.

- Sự ảnh hưởng của loại phụ gia đến tính chất của BTN

4 Phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu lý thuyết: lý thuyết vật liệu xây dựng, lý thuyết tính toán kết cấu

áo đường mềm

- Tiến hành các thí nghiệm về tính chất của bê tông nhựa

+ Thí nghiệm độ bền Marshall: Độ ổn định,độ dẻo

+ Thí nghiệm xác định Mô đun đàn hồi E ( tĩnh) của BTN

để rút ra các thông số làm cơ sở phân tích đánh giá và kết luận

5 Kết cấu của luận văn:

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo luận văn kết cấugồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan vật liệu bê tông nhựa và tính chất của BTN

Chương 2: Nghiên cứu các dạng hư hỏng mặt đường bê tông nhựa, đánh giá nguyên nhân

Chương 3: Một số kết quả nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của loại phụ gia WETFIX và SBS đến tính chất của BTN

CHƯƠNG1.TỔNG QUAN VẬT LIỆU BÊ TÔNG NHỰA VÀ TÍNH CHẤT CỦA

BÊ TÔNG NHỰA 1.1 Bê tông nhựa và các yêu cầu vật liệu cơ bản

1.1.1 Khái niệm về bê tông nhựa

- Bê tông nhựa hay còn gọi là bê tông asphalt (Asphalt Concrete-AC) là một loạivật liệu quan trọng trong thi công công trình đường bộ Nó được sử dụng làm tầng phủcủa các loại mặt đường mềm cấp cao và hỗn hợp asphalt nói chung còn dùng cho cáclớp mặt và móng của mặt đường mềm

- Hỗn hợp asphalt bao gồm: đá dăm, cát, bột khoáng và bi tum được lựa chọnthành phần hợp lý, nhào trộn và gia công thành một hỗn hợp đồng nhất Cốt liệu lớnlàm tăng khối lượng hỗn hợp, làm giảm giá thành của bê tông nhựa asphalt và tạo bộkhung chịu lực, hình thành cường độ và độ ổn định Cốt liệu nhỏ khi trộn với bitumtạo thành vữa asphalt làm tăng tính dẻo của hỗn hợp, ảnh hưởng đến khả năng làmviệc và phạm vi ứng dụng của bê tông Bột khoáng làm thay đổi tỷ lệ cốt liệu nhỏ làmhỗn hợp đặc hơn và tăng tỷ lệ bề mặt của các cốt liệu, nó kết hợp với bitum tạo nênchất kết dính mới bao bọc và bôi trơn bề mặt cốt liệu Chất lượng phụ thuộc vào nguồngốc của cốt liệu, bột khoáng và độ quánh/ nhớt của bitum

- Bê tông nhựa asphalt là tốt nhất so với các hỗn hợp vật liệu khoáng - bitumkhác ở chỗ nó có độ đặc, cường độ, độ ổn định và độ bền cao do sự tham gia của bộtkhoáng trong thành phần

- Loại vật liệu này được sử dụng làm lớp phủ mặt đường có lượng giao thông caonhư đường cao tốc, đường thành phố và sân bay Bản thân vật liệu cần có độ cứng đủ

để chống biến dạng, ngoài ra, nó đòi hỏi kết cấu phía dưới có độ cứng cao để đảm bảokhông bị nứt gẫy trong quá trình khai thác

Một số hình ảnh thi công bê tông nhựa tại Việt Nam

Hình 1.1 - Thi công bê tông nhựa - Km225+100 dự án cao tốc Cầu Giẽ

Ninh Bình

Hình 1.2 –Thi công bê tông nhựa -Dự án mở rộng Quốc lộ 1 đoạn qua

tỉnh Quảng Trị.

Hình 1.3 - Thi công bê tông nhựa tại Dự án đường cao tốc Hà Nội - Hải Phòng

Hình 1.4 - Thi công bê tông nhựa tại Dự án cầu Thuận Phước (Đà Nẵng) 1.1.2 Phân loại bê tông nhựa

Có rất nhiều cách phân loại bê tông nhựa như sau:

 Phân loại theo nhiệt độ rải và lu lèn: Được chia làm 3 loại là bê tông nhựa

nóng, bê tông nhựa nguội và bê tông nhựa ấm như sau:

 Bê tông nhựa nóng là một hỗn hợp bao gồm hỗn hợp cốt liệu ( đá dăm, cát,bột khoáng) và chất kết dính (nhựa đường 60/70) được phối trộn đồng nhấtvới nhau theo một tỉ lệ nhất định tại điều kiện nhiệt độ cho phép Chất dính

kết đặc được đun nóng đến độ công tác nhất định đảm bảo việc trộn, rải và lulèn.

 Bê tông nhựa nguội được trộn ở nhiệt độ thông thường Chất dính kết có thể lầnhựa lỏng hay nhũ tương, mà có thể đạt độ công tác nhất định nhờ dầu (nhựalỏng) hay nước và chất nhũ hóa (nhũ tương) mà không cần đun nóng Thời gianphân tách phụ thuộc loại vật liệu chất dính kết và thời gian hình thành cường

độ dài hơn, tùy thuộc loại chất dính kết Để chế tạo bê tông nhựa nguội, người

ta sẽ trộn cốt liệu (đá, cát, bột khoáng ) ở nhiệt độ bình thường với chất kếtdính dạng lỏng như nhựa đường lỏng (cutback) hay nhũ tương nhựa đường.Trong một số trường hợp sẽ có thêm phụ gia tăng dính bám đá nhựa. 

Bê tông nhựa nguội do cường độ kém hơn so với BTN nóng và thời gianhình thành cường độ kéo dài nên thường chỉ được sử dụng trong sửa chữa vá ổ

gà hay phủ mặt các mặt đường cấp thấp

 Bê tông nhựa ấm ở khoảng trung gian nhiệt độ giữa bê tông nhựa nóng và bêtông nhựa nguội, chất dính kết với độ nhớt nhất định nhờ thành phần hóa họcđược đưa đến nhiệt độ nhất định để tạo độ nhớt đủ cho trộn, rải và đầm nén.Loại vật liệu này được biết đến là thân thiện với môi trường do lượng phátthải trong quá trình thi công giảm đáng kể so với bê tông nhựa nóng, đồngthời vẫn duy trì được ưu thế về cường độ và độ ổn định

 Phân loại theo kích cỡ hạt lớn nhất danh định của bê tông nhựa chặt: Được

7572-Bảng 1.1 - Cấp phối hỗn hợp cốt liệu bê tông nhựa chặt (BTNC)

3 Hàm lượng nhựa đường

tham khảo, % khối lượng

hỗn hợp bê tông nhựa

4 Chiều dày lớp bê tông

nhựa hợp lý (sau khi lu

lèn), cm

5 Phạm vi nền áp dụng Lớp mặt trên

Lớp mặt trênhoặc lớp mặtdưới

Lớp mặt dưới

Vỉa hè, làndành cho

xe đạp, xe thô sơ

 Phân loại theo kết cấu sử dụng:

Tùy theo chất lượng của vật liệu khoáng để chế tạo hỗn hợp, bê tông nhựa đượcphân ra hai loại: loại I và loại II Bê tông nhựa loại II chỉ được dùng cho lớp mặt của

đường cấp IV trở xuống; hoặc dùng các lớp dưới của mặt đường bê tông 2 lớp; hoặcdùng cho phần đường dành cho xe đạp, xe máy, xe thô sơ

 Theo kích cỡ hạt lớn nhất danh định với bê tông nhựa rỗng: Được phân thành

-3 khàm lượng nhựa đường tham

khảo, % khối lượng hỗn hợp bê 4.0÷5.0 3.5÷4.5 3.0÷4.0

 Phân loại theo độ rỗng còn dư: Được phân ra làm loại như sau:

 Bê tông nhựa chặt (BTNC) có độ rỗng dưa từ 3% đến 6% thể tích Trongthành phần hỗn hợp bắt buộc phải có bột khoáng Xem bảng 1.3

 Bê tông nhựa rỗng (BTNR) có độ rỗng còn dư từ lớn hơn 6% đến 10% thểtích, và chỉ dùng làm lớp dưới của mặt đường bê tông nhựa hai lớp, hoặc làmlớp móng Xem bảng 1.3

Bảng 1.3- Thành phần cấp phối các cỡ hạt của hỗn hợp bê tông nhựa rải nóng

LOẠI BÊ

TÔNG

NHỰA

CỠ HẠTLỚNNHẤTDANHĐỊNH

VỊ TRÍ CỦACÁC LỚPBTN

tính theo %cốt liệu

22-2412-18 8-13 6-11 5,5-6,5

22-2412-18 8-13 6-11 5,5-6,5

22-2412-18 8-13 5-10 5,0-6,0

22-2412-18 8-13 5-10 5,0-6,0

68-67

45-5018-35 11-23 8-14 7,0-9,0

(*): Bỏ sàng lỗ tròn tiêu chuẩn gồm các sàng lỗ tròn từ 0.63 mm trở lên, sàng lỗ vuông từ 0,315 mm trở xuống

Lớp trên: Lớp trên của mặt đường bê tông nhựa 2 lớp (Wearing course)

Lớp dưới: Lớp dưới của mặt đường bê tông nhựa 2 lớp (Binder course)

Lớp móng trên: Phần trên của tầng móng (Base)

Lớp móng dưới: Phần dưới của tầng móng (Subbase)

1.1.3.Cấu trúc bê tông nhựa

* Về mặt chịu lực:

Cấu trúc bê tông nhựa có dạng động:

 Ở nhiệt độ dương: Bê tông nhựa có cấu trúc đông tụ

 Ở nhiệt độ âm: Bê tông nhựa có cấu trúc ngưng tụ ( giòn, dễ gãy vỡ)

1.1.4 Ưu, nhược điểm chủ yếu của mặt đường bê tông nhựa

*) Những ưu điểm của mặt đường bê tông nhựa

Bê tông nhựa (BTN) được sử dụng phổ biến ở Việt Nam và trên thế giới đểlàm lớp mặt đường ô tô và đường sân bay là do có những ưu điểm chủ yếu sauđây:

 Công nghệ chế tạo và thi công đơn giản, thuận lợi cho việc áp dụng cơ giớihoá do đó có tốc độ thi công nhanh, dễ đảm bảo chất lượng cao

 Công tác kiểm tra chất lượng trước, trong và sau khi thi công dễ thực hiện

và đã được chuẩn hoá

 Cho phép khai thác sử dụng ngay sau khi thi công

 Mặt đường có tính toàn khối, bằng phẳng, êm thuận

 Ít bụi, không ồn, ít bị bào mòn

 Có tuổi thọ tương đối dài

 Dễ dàng bảo dưỡng, sửa chữa trong quá trình khai thác.

 Cho phép tái phục hồi chất lượng nhờ công nghệ tái sinh mặt đường sauthời gian khai thác nhất định

*) Những nhược điểm của bê tông nhựa

 Ổn định nhiệt kém: Khi nhiệt độ thay đổi thì cấu trúc của bê tông nhựa thayđổi, dẫn đến các đặc trưng về cường độ và biến dạng cũng thay đổi theo:

 Ở nhiệt độ cao, bê tông nhựa thể hiện tính dẻo, cường độ chịu nén rất kém,sức chống cắt thấp, biến dạng tăng Vì vậy mặt đường dễ gây trượt, lượnsóng, hằn vệt bánh xe, nổi nhựa lên mặt, ảnh hưởng nhiều đến chất lượngkhai thác và tuổi thọ của mặt đường

 Ở nhiệt độ thấp, bê tông nhựa thể hiện tính giòn, khả năng chịu kéo kém,mặt đường dễ bị nứt nẻ

 Hiện tượng lão hoá theo thời gian: Do sự bay hơi của các thành phần dầunhẹ, quá trình ô xy hoá và trùng hợp của các hợp chất cao phân tử có trongthành phần nhựa đường

 Kém ổn định với nước Mặt đường rất nhanh bị phá hỏng ở những nơi ẩmướt lớn hay ngập nước

 Cường độ mặt đường bị giảm dần theo thời gian do hiện tượng lão hóacủa nhựa

 Các loại xe bánh xích, bánh sắt đi lại trên mặt đường BTN thường hay đểlại những dấu vết làm hư hỏng lớp trên mặt, nên thường cấm lưu thông cácloại phương tiện này trên mặt đường BTN

 Hệ số bám sẽ giảm đi khi mặt đường ẩm ướt nên xe dễ bị trượt Khắc phụcbằng cách thảm lên bề mặt lớp vật liệu tạo nhám

 Đầu tư ban đầu tương đối lớn Nhưng xét tới hiệu quả giữa chi phí ban đầu

và chi chi phí duy tu, bảo dưỡng và vận tải mà mặt đường BTN đem lại sovới các loại mặt đường khác thì chưa chắc đây là nhược điểm

*) Những dạng hư hỏng chính của mặt đường bê tông nhựa

Dưới tác dụng của tải trọng giao thông và các điều kiện khí hậu môi trường, mặtđường bê tông nhựa thường xuất hiện một số dạng hư hỏng sau:

 Mặt đường bị biến dạng, gồm:

+ Biến dạng vĩnh cửu (lún vệt bánh xe).

cơ học của bê tông nhựa

*) Phạm vi áp dụng: do những đặc điểm nêu trên mặt đường bê tông nhựa

thường được sử dụng làm lớp mặt của:

 Mặt đường cho những đường cấp cao: cấp 60 trở lên

 Mặt đường cao tốc

 Làm mặt đường trong thành phố, trong khu đô thị

 Làm mặt đường của những đường có ý nghĩa quan trọng

 Làm mặt sân bay, quảng trường

 Yêu cầu về các chỉ tiêu cơ lý

Các chỉ tiêu cơ lý của đá dăm dùng cho từng loại bê tông nhựa phải thỏa mãncác quy định tại bảng 1.4 (theo TCVN 8819 - 2011) như sau:

Bảng 1.4 - Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho đá dăm theo TCVN 8819-2011

Lớp mặt dưới

Các lớp móng

sử dụng cho côngtrình)

Lớp mặt dưới

Các lớp móng

phần cấp phối (Bảng 1, Bảng 2 trong TCVN 8819: 2011) để xác định hàm lượngthoi dẹt

(**): Trường hợp nguồn đá dăm dự định sử dụng để chế tạo bê tông nhựa có độ dínhbám với nhựa đường nhỏ hơn cấp 3, cần phải xem xét các giải pháp, hoặc sử dụngchất phụ gia tăng khả năng dính bám (xi măng, vôi, phụ gia hóa học) hoặc sử dụng

đá dăm từ nguồn khác đảm bảo độ dính bám Việc lựa chọn giải pháp nào do Tư vấngiám sát quyết định

Lượng đá dăm mềm yếu và phong hoá không được vượt quá 10% khối lượng đốivới bê tông nhựa rải lớp trên và không quá 15 % khối lượng đối với bê tông nhựa rảilớp dưới

Lượng đá thoi dẹt của đá dăm không được vượt quá 15 % khối lượng đá dăm tronghỗn hợp Trong cuội sỏi xay không được quá 20 % khối lượng là loại đá gốc silic.Hàm lượng bụi, bùn, sét trong đá dăm không vượt quá 2% khối lượng, trong đóhàm lượng sét không quá 0,05 % khối lượng đá

 Yêu cầu cốt liệu thô với mặt đường BTN có quy mô giao thông lớntheo quyết định số 858/QĐ BGTVT ngày 26/3/2014 bộ Giao thông vận tải

Các tuyến đường ô tô có quy mô giao thông lớn được hiểu là các tuyến đường cólưu lượng xe lớn và/hoặc có nhiều xe khách lớn, xe tải lớn lưu thông, cụ thể là cáctuyến đường có tổng số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế (xác định tạimục A.2 của tiêu chuẩn 22TCN 211-06) Ne ≥ 5.106 trục hoặc các tuyến đường có số

xe tải hạng trung trở lên và xe khách lớn trung bình ngày đêm lưu thông trên một làn

xe N ≥ 1500 xe/ngày đêm/làn xe Trong đó, xe khách lớn và xe tải hạng trung là các xekhách và xe tải có ít nhất một trục bánh đôi

Để tăng khả năng chống cắt trượt của BTNC đối với các tuyến đường ô tô có quy

mô giao thông lớn, yêu cầu về thành phần cấp phối BTNC của BTNC 12,5 và BTNC

19 cần chọn theo xu hướng giảm hàm lượng hạt mịn và bổ sung BTNC có cỡ hạt lớn

nhất danh định bằng 25mm (BTNC 25) dùng cho lớp dưới cùng của tầng mặt BTNC

ba lớp, chi tiết xem bảng 1.5

Bảng 1.5 - Cấp phối cốt liệu các loại BTNC

Bảng 1.7 - Yêu cầu về độ rỗng cốt liệu, %

Độ rỗng dư thiết

kế (%)

Loại BTNC thô có cỡ hạt lớn nhất danh định, mm Độ rỗng cốt liệu yêu cầu

4%

12,519,025,0

≥13,5

≥13,0

≥12,05%

12,519,025,0

≥14,5

≥14,0

≥13,06%

12,519,025,0

Vai trò đối với tính chất của hỗn hợp bê tông nhựa

Chức năng thể hiện

trong kết cấu mặt

đường

Đặc tính cốt liệu tương ứng

Vai trò đối với tính chất của hỗn hợp bê tông nhựa

4 Khả năng chống lại quá trình xâmnhập ẩm và làm khô

5 Khả năng chống lại đóng - tanbăng

6 Cấu trúc lỗ rỗng trong hạt cốt liệu

IU

UI

NNNNTính thích ứng với

nhựa đường sử dụng

trong hỗn hợp

1 Phản ứng hoá học với hoá chất

2 Phản ứng với các chất hữu cơ

Khả năng duy trì các tiêu chuẩn chấp nhận được của đặc tính bề mặt theo

Chức năng thể hiện

trong kết cấu mặt

đường

Đặc tính cốt liệu tương ứng

Vai trò đối với tính chất của hỗn hợp bê tông nhựa

e Giảm thiểu mài

g Giảm gây ồn 1 Kích cỡ hạt lớn nhất

2 Hình dạng hạt

II

Ghi chú: I - quan trọng; N - không quan trọng; U - không xác định rõ là quan trọng hay không

*) Cát

- Cát đóng vai trò là vật liệu chèn, lấp đầy khe hở giữa các cốt liệu lớn, làm tăng

độ đặc của hỗn hợp Có thể dùng cát thiên nhiên hoặc cát nhân tạo (xay từ đá) phù hợpvới tiêu chuẩn AASHTO, TCVN 7572:2006 và TCVN 8860:2011

- Để chế tạo bê tông nhựa phải dùng cát thiên nhiên hoặc cát xay Đá để xay racát phải có cường độ nén không nhỏ hơn của đá dùng để sản xuất ra đá dăm

- Cát thiên nhiên không được lẫn tạp chất hữu cơ (gỗ, than…), để chế tạo BTNchỉ dùng cát hạt thô (có Mk ≥2)

- Cát nhân tạo được nghiền từ đá có cường độ nén không nhỏ hơn cường độ đádùng để sản xuất ra cốt liệu thô (60-100Mpa), đối với hỗn hợp BTN cát nghiền, cátnày được nghiền từ đá macma có mác không nhỏ hơn 100MPa

- Hàm lượng cát chiếm trong hỗn hợp vật liệu khoáng từ 15% – 50%

- Cát sử dụng cho BTN cát (BTNC 4,75) phải có hàm lượng nằm giữa hai cỡsàng 4,75mm - 1,18mm không dưới 18%

- Hàm lượng các hạt nhỏ hơn 0,071mm ở trong cát nghiền không được lớn hơn14% theo trọng lượng, trong đó lượng hạt sét không được lớn hơn 0,5%, lượng hạt nhỏhơn 0,14mm không lớn hơn 20%

Các chỉ tiêu cơ lý của cát phải thỏa mãn các yêu cầu quy định ở bảng dưới đây:

Bảng 1.9 - Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho cát theo TCVN8819-2011

*).Bột khoáng:

Bột khoáng được nghiền từ đá các bô nát (đá vôi canxit, đô lô mít, đá dầu…) có cường

độ nén không nhỏ hơn 200 daN/cm2 và từ xỉ badơ của lò luyện kim hooặc xi măng

- Đá các bô nát dùng sản xuất bột khoáng phải sạch, không lẫn các tạp chất hữu

cơ, hàm lượng chung bụi bùn sét không quá 5%

Bột khoáng phải khô, tơi, không được vón hòn

- Các chỉ tiêu cơ lý của bột khoáng phải thỏa mãn các yêu cầu quy định ở bảng dưới đây:

Bảng 1.10 - Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho bột khoáng theo TCVN 8819-2011

(*) : Xác định giới hạn chảy theo phương pháp Cassagrande Sử dụng phần bột

khoáng lọt qua sàng lưới mắt vuông kích cỡ 0.425 mm để thử nghiệm giới hạn

chảy, giới hạn dẻo

*).Nhựa đường( bitum):

- Nhựa đường dùng để chế tạo bê tông nhựa là loại nhựa đường đặc, gốc dầu mỏ thỏa

mản các yêu cầu kĩ thuật quy định tại TCVN 7493-2005 Dùng loại nhựa nào là do Tưvấn thiết kế quyết định

- Bitum là một thành phần cơ bản dùng để chế tạo bê tông nhựa, bê tông nhựa làvật liệu thông dụng trong xây dựng kết cấu mặt đường mềm Các dạng bitum được sửdụng là bitum đặc, nhũ tương bitum và bitum lỏng Bitum đặc được phân loại theo độkim lún gồm: 40/60; 60/70; 70/100; 100/150; 150/250 và được sử dụng tại các khu vực

khác nhau Nhũ tương bitum là hỗn hợp của bitum nước và chất nhũ hóa Bitum nóng

và nước đã hòa chất nhũ hóa được đưa qua một thiết bi cơ học để nghiền và đánh rathành các hạt nhỏ để các hạt bitum lơ lửng trong nước và như vậy tạo thành một hợpchất lỏng ở nhiệt độ không khí thông thường Có hai loại chính là nhũ tương axít vànhũ tương kiềm phụ thuộc vào tính chất của chất nhũ hóa Bitum lỏng được chế tạobằng cách cho vào bitum đặc các dung môi hòa tan làm cho độ nhớt của bitum giảm đitrong nhiệt độ không khí thông thường Tùy thuộc tốc độ bay hơi của dung môi có thể

có bitum lỏng phân tách nhanh, phân tách vừa và phân tách chậm Trong đề tài này chỉ

đề cập đến loại bitum được sử dụng phổ biến trong xây dựng đường ở Việt Nam hiệnnay là bitum đặc có độ kim lún 60/70

 Cấu trúc hóa học của bitum

Cấu trúc Asphalten Cấu trúc vòng thơm Cấu trúc hydrô các bon

Hình 1.5 - Cấu trúc hoá học của các thành phần chính của nhựa đường

 Tính chất hoá cứng và quá trình hoá cứng của nhựa đường trong mặt đường

bê tông nhựa.

Quá trình lão hoá (hoá cứng của bitum) được chia làm hai giai đoạn: ngắn hạn vàdài hạn Lão hoá ngắn hạn xảy ra trong thời gian trộn hỗn hợp, rải và lu lèn Thời giantrộn hỗn hợp tại trạm trộn thường ngắn, và trong thời gian này, bitum được tạo thànhcác màng nhựa mỏng bao quanh các hạt cốt liệu, chịu ảnh hưởng của nhiệt độ cao(nhiệt độ trộn của hỗn hợp bê tông nhựa rải nóng từ khoảng 135 0C đến 1630C) Tínhchất bitum thay đổi trong giai đoạn này, thể hiện ở việc độ kim lún giảm đi và độ nhớt

tăng lên do ô xi hoá và do các thành phần dầu nhẹ bị bay hơi Quá trình vận chuyển,rải và đầm hỗn hợp sau đó sẽ tiếp tục quá trình hoá cứng của nhựa đường (với tốc độchậm hơn so với giai đoạn trộn hỗn hợp) Quá trình này sẽ còn tiếp tục khi hỗn hợp bêtông nhựa mặt đường nguội và đưa vào khai thác trong khoảng 2 năm sau khi mặtđường được đưa vào khai thác, gọi là lão hoá dài hạn Tốc độ hoá cứng dài hạn củanhựa đường phụ thuộc vào độ rỗng dư của hỗn hợp đã đầm nén (độ rỗng càng lớn chotốc độ hoá cứng càng nhanh), chiều dày màng nhựa càng lớn cho tốc độ lão hoá chậmhơn).

Các yếu tố tạo ra quá trình hoá cứng của nhựa đường trong quá trình sản xuất, thicông và khai thác mặt đường bê tông nhựa bao gồm: ô xy hoá, bay hơi, trùng hợp(polyme hoá), thixotropy, syneresis và phân tách (separation) Ô xy hoá là quá trìnhphản ứng ôxy với nhựa đường và tốc độ hoá cứng do nguyên nhân này phụ thuộc vàoloại nhựa đường và nhiệt độ khi trộn, rải và khai thác Bay hơi là quá trình mất mát cácthành phần nhẹ của nhựa đường, nên phụ thuộc vào nhiệt độ Hoá cứng dài hạn (hoácứng của nhựa đường trong quá trình khai thác của mặt đường bê tông nhựa) không bịảnh hưởng nhiều bới yếu tố này Trùng hợp là quá trình kết hợp các phân tử giốngnhau tạo thành phân tử lớn hơn, tạo nên quá trình hoá cứng, chỉ xảy ra ở nhiệt độ cao.Thixotropy là quá trình hoá cứng do thay đổi dạng cấu trúc không gian của nhựađường theo thời gian Dạng hoá cứng do yếu tố này thường liên quan đến các tuyếnđường ít xe và phụ thuộc vào dạng các thành phần của bê tông nhựa Syneresis là hiệntượng mất mát thành phần dầu trong nhựa đường do các thành phần dầu rỉ ra bề mặtmàng nhựa Phân tách là hiện tượng mất mát thành phần dầu, nhựa hay asphaltenes docốt liệu, đặc biệt là các cốt liệu có độ xốp hấp thụ

Phương trình thể hiện quá trình hoá cứng của nhựa đường trên hiện trường:

Để đánh giá về tính chất hoá cứng của nhựa đường, có thể dùng các chỉ tiêu là tỉ

lệ % độ kim lún, hoặc độ nhớt còn lại của nhựa đường đã bị hoá cứng so với nhựađường ban đầu

Các thí nghiệm mô phỏng lão hoá của nhựa đường bao gồm:

- Thí nghiệm lò màng mỏng (TFO - Thin Film Oven) và thí nghiệm lò quaymàng mỏng (RTFO - Rolling Thin Film Oven) mô phỏng lão hoá của nhựađường trong quá trình sản xuất hỗn hợp bê tông nhựa Các thí nghiệm nàykhông mô phỏng được quá trình lão hoá dài hạn và độ bền của nhựa đườngtrong hỗn hợp bê tông nhựa mặt đường

- Thí nghiệm bình áp lực (PAV - Pressure Aging Vessel) mô phỏng lão hoá dàihạn của nhựa đường trong quá trình khai thác của mặt đường bê tông nhựa

 Độ kim lún

Độ kim lún của bitum là độ lún tính bằng phần mười milimet mà một kim tiêu chuẩnxuyên thẳng đứng vào mẫu bitum trong điều kiện nhiệt độ 25oC, thời gian 5 giây và tổngtrọng lượng gia tảilà100g Độ kim lún của bitum thể hiện độ quánh của bitum ở nhiệt độphục vụ trung bình năm, và nó có thể ảnh hưởng đến một số đặc tính khai thác của mặtđường Theo thời gian khai thác, cùng với quá trình hóa cứng, độ kim lún sẽ giảm dần.Kết quả một nghiên cứu về thay đổi độ cứng của bitum trong quá trình khai thác mặtđường bê tông nhựa thể hiện trên hình 1.6

Hình 1.6- Kết quả nghiên cứu thay đổi độ cứng trong quá trình khai thác mặt

đường BTN

Nghiên cứu của Hubbard và Gollomb cho một số kết luận:

- Khi độ kim lún của nhựa đường trong bê tông nhựa mặt đường tại 250C giảmxuống dưới 20, mặt đường sẽ có hiện tượng nứt nghiêm trọng.

- Sẽ có thể xuất hiện vết nứt khi độ kim lún này trong khoảng 20 và 30

- Cường độ chống nứt của hỗn hợp cải thiện nếu hỗn hợp được thiết kế tốt và đượcđầm nén hợp lý để độ kim lún trong bê tông nhựa mặt đường ở khoảng trên 30

- Để đảm bảo độ bền dài hạn của mặt đường, nên sử dụng loại nhựa đường mềm(có độ kim lún cao) đến mức có thể (phù hợp với điều kiện tự nhiên khu vực để đảmbảo độ ổn định của hỗn hợp ở nhiệt độ cao và tránh tích luỹ biến dạng không hồiphục)

Các kết luận trên đồng thời cũng là kết quả của nhiều nghiên cứu khác Rõ ràngcác yếu tố khác nhau chiều dày màng nhựa, độ ổn định nhiệt độ của nhựa đường, độkéo dài của nhựa đường, độ rỗng dư, tuổi thọ của mặt đường, điều kiện giao thông, cácđiều kiện khí hậu ảnh hưởng đến mối quan hệ giữa thông số độ kim lún của nhựađường và xuất hiện vết nứt trong mặt đường bê tông nhựa

 Độ kéo dài

- Độ kéo dài của vật liệu nhựa đường là khoảng cách đo được, tính bằng đơn vịcentimét, từ thời điểm bắt đầu mẫu bị kéo dài ra cho đến khi vừa đứt trong điều kiệnvận tốc và nhiệt độ qui định

- Thí nghiệm được tiến hành khi hai đầu khuôn mẫu được kéo tách ra với vận tốc là50mm/phút  5% ở nhiệt độ 250C  0,50C

- Độ kéo dài là một trong những chỉ tiêu chất lượng chính của nhựa đường Thínghiệm độ kéo dài còn được cải tiến để xác định một chỉ tiêu quan trọng của nhựađường cải tiến bằng phụ gia polyme, chỉ tiêu độ đàn hồi Một số nghiên cứu về quan

hệ giữa chỉ tiêu độ kéo dài của nhựa đường và đặc tính khai thác của mặt đường bêtông nhựa Nghiên cứu của Doyle xác định độ kéo dài ở nhiệt độ 130C và quan sátđược phát triển vết nứt khi thí nghiệm này cho kết quả dưới 5 cm Có kết quả nghiêncứu cho thấy, với nhựa đường có phạm vi độ kim lún tốt, nhưng độ kéo dài thấp chođặc trưng khai thác mặt đường kém hơn so với nhựa đường có độ kéo dài lớn hơn Cókết quả nghiên cứu cho thấy thí nghiệm kéo dài thực hiện đối với nhựa đường thuđược từ hỗn hợp bê tông nhựa mặt đường cho kết quả thể hiện mức độ hoá già củanhựa đường rõ rệt hơn so với thí nghiệm độ kim lún, hoặc mặt đường sẽ có các hư

hỏng dạng bong tróc bề mặt, nếu độ kéo dài (thí nghiệm tại 160C) của nhựa đường thuđược ở mặt đường có giá trị thấp, nhỏ hơn 3cm Đạt được độ kéo dài lớn trong điềukiện nhiệt độ thấp là một tính chất quan trọng thể hiện chất lượng của bê tông nhựa.Nghiên cứu còn chỉ ra rằng, khi độ kim lún giảm xuống nhỏ hơn 30, nhựa đường có độkéo dài thấp cho đặc trưng phục vụ tồi hơn là loại nhựa đường có độ kéo dài lớn hơn

và có cùng độ kim lún Một nghiên cứu khác trên 6 đoạn tuyến thử nghiệm chỉ ra rằnggiá trị độ kéo dài thấp có liên quan đến khả năng mặt đường bị nứt dọc cao

- Tuy nhiên, tất cả các vấn đề được trình bày trên đây đều thể hiện khả năng có thểđánh giá chất lượng của nhựa đường, liên quan đến độ bền khai thác của mặt đương bêtông nhựa, sử dụng thí nghiệm độ kéo dài, nhưng đối với nhựa đường có độ cứng lớn(hoặc thí nghiệm ở nhiệt độ thấp) Các tiêu chuẩn thí nghiệm hiện nay thường yêu cầuthí nghiệm ở nhiệt độ 250 cho nhựa đường thu được từ mặt đường bê tông nhựa hoặcsau các thí nghiệm lão hoá, và như vậy, cần có các thí nghiệm hiệu quả hơn (ví dụ nhưthí nghiệm độ ổn định cắt - thí nghiệm cắt trực tiếp của Superpave) để đánh giá chấtlượng của nhựa đường

 Độ nhớt

Không giống như các thí nghiệm độ kim lún hay độ kéo dài là các thí nghiệmhoàn toàn mang tính kinh nghiệm, độ nhớt là một chỉ tiêu mang tính chất lý thuyết cơbản Có một số thí nghiệm xác định độ nhớt tại các nhiệt độ khác nhau của bitum như

là độ nhớt tại 600C, độ nhớt tại nhiệt độ 1350C Độ nhớt tại một nhiệt độ bất kỳ có mốitương quan với cường độ chống cắt của nhựa đường (là tỉ số giữa ứng suất cắt và biếndạng cắt)

Tại nhiệt độ cao (từ 1350C), nhựa đường thể hiện là chất lỏng Newton thuần tuý

và tỉ số giữa ứng suất cắt và biến dạng cắt là hằng số

Tại nhiệt độ thấp, tỉ số giữa ứng suất cắt và biến dạng cắt không phải là hằng số,

và nhựa đường thể hiện là chất lỏng phi Newton

Độ nhớt của nhựa đường tại 600C liên quan đến đặc trưng độ bền khai thác củamặt đương bê tông nhựa trong điều kiện nhiệt độ cao về mùa hè, khi nhiệt độ mặtđường có khả năng đạt đến 600C Độ nhớt nhỏ tại 600C có thể liên quan đến hiện tượngchảy nhựa hoặc lún vệt bánh của mặt đường bê tông nhựa (đây là loại hư hỏng có thểxảy ra nếu hàm lượng nhựa trong hỗn hợp bê tông nhựa mặt đường quá lớn) Chính vì

vậy, chỉ tiêu độ nhớt là chỉ tiêu cần thiết để lựa chọn loại nhựa đường phù hợp căn cứvào điều kiện thời tiết Ví dụ, sử dụng AC-10 (có độ nhớt nhỏ) cho hỗn hợp bê tôngnhựa mặt đường trong vùng khí hậu nóng dễ xảy ra hiện tượng chảy nhựa và lún vệtbánh trên mặt đường, so với việc sử dụng nhựa đường loại AC-20 Mặt khác, nếutrong vùng khí hậu lạnh (nhiệt độ nhỏ hơn - 290C), nếu dùng nhựa đường có độ nhớtcao dễ xảy ra nứt ngang do hiện tượng đông chướng (trương nở do đóng và tan băng).

 Độ ổn định nhiệt độ

Nhựa đường là một loại vật liệu nhiệt dẻo, có tính chất thay đổi nhiều khi nhiệt

độ thay đổi Độ ổn định nhiệt là một chỉ tiêu thể hiện khả năng thay đổi các tính chấtnhư độ quánh, độ nhớt thay đổi khi nhiệt độ thay đổi Nhựa đường có tính nhạy cảmnhiệt độ cao có thể đưa đến các khó khăn trong khi thi công cũng như các hư hỏng cóthể xảy ra đối với mặt đường bê tông nhựa Ví dụ, với tính nhạy cảm nhiệt độ, nhựađường sẽ tăng độ nhớt trong quá trình lu lèn (nhiệt độ 1350C), làm cho hỗn hợp dễphân tầng ngược lại độ nhớt giảm (độ cứng tăng) khi điều kiện nhiệt độ khai thác thấp

dễ gây nứt khi mặt đường chịu tác dụng của tải trọng xe chạy Chỉ tiêu độ ổn địnhnhiệt độ thường không được thể hiện trong các bảng chỉ tiêu cơ - lý của nhựa đường,

mà là các chỉ tiêu gián tiếp tính toán từ các chỉ tiêu thông dụng Một số các chỉ tiêu thểhiện độ ổn định nhiệt độ của nhựa đường được tính toán như sau:

 Chỉ số độ kim lún PI

Được xác định từ nhiệt độ hoá mềm của nhựa đường và độ kim lún của nhựađường tại 250C, với giả thiết độ kim lún của nhựa đường tại nhiệt độ hoá mềm = 800.Công thức kinh nghiệm xác định chỉ số độ kim lún là:

với A là độ dốc của logarit đường thể hiện độ kim lún được xác định bằng 2nhiệt độ T1 và T2 cho trước

Số PI càng nhỏ sẽ cho tính nhạy cảm với nhiệt độ càng lớn Các loại nhựa đườngdùng được cho bê tông nhựa mặt đường cần có giá trị này từ khoảng -1 đến + 1 Nhựa

đường có PI = -2 sẽ có tính nhạy cảm với nhiệt độ rất lớn và thường gây vết nứt ngangtrên mặt đường trong điều kiện khí hậu lạnh.

 Số độ kim lún - độ nhớt (Pen-Vis Number - PVN): Là chỉ số được xác định từ

độ kim lún tại 250C và độ nhớt hoặc tại 1350C hoặc tại 600C

với X = logarit của độ nhớt tính bằng centistoke tại 1350C

L = logarit của độ nhớt tại 1350C cho PVN = 0, được xác định bằng

log V = 4.25800 - 0.79670 log P (1.5)

M = logarit của độ nhớt tại 1350C cho PVN = -1.5, được xác định bằng

log V = 3.46289 - 0.61094 log P (1.6)với: V là độ nhớt tại 1350C và P là độ kim lún tại 250C

Giá trị PVN càng nhỏ thể hiện độ nhạy cảm nhiệt độ của bê tông nhựa càng lớn.Hầu hết các loại nhựa đường dùng cho bê tông nhựa mặt đường có PVN từ + 0.5 đến -2.0

 Độ nhạy cảm độ nhớt - nhiệt độ (VTS):được xác định bằng đồ thị 2 lần logarit

của độ nhớt tính bằng centistoke với logarit của nhiệt độ tuyệt đối tính theo độ

K, được thể hiện bằng phương trình:

Giá trị VTS lớn thể hiện tính nhạy cảm nhiệt độ của loại nhựa đường càng cao.Đối với 52 loại nhựa đường được sử dụng ở Mỹ, giá trị VTS từ 3.36 đến 3.98 Chỉ tiêunày rất ít được sử dụng

 Các đặc tính cơ học

 Tính nhạy cảm cắt

Hầu hết các loại nhựa đường ở nhiệt độ cao đều thể hiện tính chất của chất lỏngthuần tuý, với quan hệ tuyến tính giữa ứng suất và biến dạng cắt Tại nhiệt độ thấphoặc khi nhựa đường hoá già, nhựa đường sẽ thể hiện tính chất dẻo - chảy, với biếndạng cắt không tỉ lệ với ứng suất cắt, độ nhớt của nhựa đường sẽ thay đổi cùng với tốc

độ thay đổi ứng suất cắt Thuộc tính này thể hiện bản chất của nhựa đường Tuy nhiêntính nhạy cảm cắt của nhựa đường không thể hiện trực tiếp đặc trưng của mặt đường,

nhưng tỉ lệ giữa tốc độ tăng tính nhạy cảm cắt với tăng độ nhớt sẽ thể hiện tốt hơn đặctính của mặt đường

Một nghiên cứu của Van der Poel từ năm 1954 về độ cứng của nhựa đườngbằng cách tác dụng lực tập trung theo chiều dọc trục lên mẫu nhựa và thu được biếndạng