tiểu luận công nghệ mới trong xây dựng mặt đường: mặt đường bán mềm
BÁO CÁO MÔN HỌC CÔNG NGHỆ MỚI TRONG XÂY DỰNG MẶT ĐƯỜNG ĐỀ BÀI 1/ Phân tích tồn xây dựng mặt đường địa phương đề xuất giải pháp khắc phục 2/ Chọn loại vật liệu mới, công nghệ xây dựng mặt đường biết tiếp cận được, ứng dụng vị trí, công trình địa bàn công tác nơi có quan hệ Hãy trình bày rõ lý do, hiệu quả, giải pháp kỹ thuật sử dụng 2 PHẦN I: NHỮNG TỒN TẠI TRONG XÂY DỰNG MẶT ĐƯỜNG Ở ĐỊA PHƯƠNG VÀ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC Giới thiệu mặt đường Bê tông xi măng Mặt đường Bê tông xi măng (BTXM) - mặt đường cứng loại mặt đường sử dụng cho giao thông đường sân bay, đóng vai trò quan trọng việc hình thành nên mạng lưới giao thông khu vực, lãnh thổ xuyên quốc gia Mặt đường BTXM có mặt tất cấp đường giao thông đường bộ, từ địa phương, hệ thống tỉnh lộ, quốc lộ, từ đường có lưu lượng xe thấp đến đường phố, đường trục chính, đường cao tốc, đường giao thông miền núi, khu vực có thời tiết khắc nghiệt Do có lợi tuổi thọ công nghệ thi công nên ngày nay, mặt đường BTXM dần chiếm tỷ trọng lớn xây dựng mặt đường Việt Nam Mặt đường BTXM có ưu điểm sau: - Tuổi thọ mặt đường tương đối cao, cao so với mặt đường BTN, khoẳng 2050 năm Thậm chí có đoạn lên đến 78 năm sử dụng - Cường độ mặt đường BTXM cao không thay đổi theo nhiệt độ mặt đường nhựa, thích hợp với tất loại xe - Có khả chống bào mòn, hệ số bám bánh xe mặt đường cao, an toàn cho xe chạy - Mặt đường BTXM có màu sáng nên thuận lợi cho việc xe chạy ban đêm - Ít phải tu bảo dưỡng nên tổng giai thành xây dựng khai thác không lớn mặt đường BTN nhiều Những tồn xây dựng mặt đường Bê tông xi măng giải pháp khắc phục 2.1 Những tồn cần khắc phục Mặc dù đường bêtông ximăng mang lại hiệu kinh tế cao, việc phát triển loại đường nước ta khiêm tốn, chiếm gần 3% tổng chiều dài hệ thống đường - Đầu tiên thói quen tâm lý người thiết kế Phần lớn tuyến đường trục nước ta thiết kế mặt đường bê tông nhựa, số dự án lấy lại kết cấu tuyến đường có sẵn có kích thước cấp đường tương tự mà không tìm hiểu khí hậu, thủy văn, địa chất vùng mà tuyến đường qua dẫn đến không hợp lý nhanh chóng hư hỏng - Cần hoàn thiện công nghệ xây dựng mặt đường BTXM theo hướng tăng khả chịu lực, độ chống mài mòn, phẳng êm thuận khai thác Ðồng thời tiếp tục bổ sung, hoàn thiện tiêu chuẩn thiết kế, thi công kiểm tra nghiệm thu mặt đường BTXM lớp móng gia cố xi-măng Khuyến khích thiết kế xây dựng kết cấu đường ô-tô theo hướng sử dụng lớp móng đường vật liệu gia cố xi-măng cho loại đường cấp, kể mặt đường cứng mềm - Chủ yếu tuyến đường BTXM xây dựng miền Bắc, miền Trung Tây Nguyên áp dụng Một số tuyến đường miền Trung áp dụng BTXM làm mặt đường trục Nhưng hiệu mang lại không cao - Việc chất lượng đường bê tông không đạt sau thời gian khai thác lý khách quan mà chủ quan, chủ quan khâu thiết kế lẫn khâu thi công Các nhà thầu thi công xây dựng (không loại trừ nhà thầu thiết kế) thường quan tâm tới cường độ chịu nén (Rn) bê tông, không quan tâm đến R ku vật liệu này, dẫn đến tình trạng BTXM nhanh chóng bị nứt gãy - Một số nhà thầu xây dựng không chuyên nghiệp, sử dụng hỗn hợp bê tông xi măng có tỉ lệ nước/ximăng cao, làm cho có cường độ kém, khả chống mài mòn kém, nhanh bị hư hỏng trình khai thác Các loại mặt đường BTXM đường ngõ phố đô thị, đường giao thông nông thôn điển hình cho tình trạng Nó làm xấu hình ảnh mặt đường BTXM mắt nhà quản lý người sử dụng - Với loại kết cấu khâu quan trọng giai đoạn thi công xây dựng, cụ thể công việc thi công đổ bê tông mặt đường Công việc ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mặt đường bê tông xi măng Vì số nhà thầu (kỹ thuật nhà thầu), tư vấn giám sát thường xem nhẹ, làm theo kinh nghiệm, làm theo người khác làm, làm không theo quy trình-quy phạm không hiểu rõ công tác thực trình đổ bê tông ảnh hưởng đến chất lượng mặt đường bê tông xi măng - Về vấn đề nứt co ngót thủy nhiệt thi công bê tông xi măng vấn đề lớn Hiện nay, bê tông đầm lăn hay bê tông lu lèn phát triển hoàn thiện Nó loại bê tông độ sụt, đầm chặt phương pháp lu Một ưu điểm BTĐL sử dụng hàm lượng xi măng nên nhiệt thủy hóa sinh trình rắn bê tông thấp, làm giảm đáng kể nhiệt độ khối bê tông, hạn chế ứng suất nhiệt gây nứt phá hủy kết cấu bê tông Đối với kết cấu bê tông khối lớn, nhiệt độ ứng suất nhiệt phát sinh trình bê tông rắn vấn đề quan trọng cần giải quyết, sử dụng bêtông đầm lăn hiệu việc giải vấn đề - Công nghệ, trang thiết bị thi công đường BTXM hạn chế, chưa đầu tư nhiều, chưa có đồng 2.2 Các giải pháp Để kiểm soát đánh giá chất lượng công trình đường có kết cấu mặt BTXM trình thực xuyên suốt qua tất bước: Khảo sát, thiết kế, thi công xây dựng, thí nghiệm-kiểm định Tuy nhiên, với loại kết cấu khâu quan trọng giai đoạn thi công xây dựng, cụ thể công việc thi công đổ bê tông mặt đường Công việc ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mặt đường BTXM Vì vậy, trình đổ bê tông mặt đường có công tác cần ý sau: 2.2.1 Làm phẳng móng (hoặc nền) đường: móng (hoặc nền) đường làm phẳng tránh gây việc xé rách lớp ngăn nước, hạn chế mặt BTXM có bề dày không (chỗ dày, chỗ mỏng), dẫn đến dễ nứt BTXM ứng suất cục gây tải trọng khai thác tác dụng lên vị trí tiếp giáp chỗ dày chỗ mỏng (thậm chí chỗ mỏng có đủ bề dày thiết kế, thực tế chỗ mỏng thường có bề dày nhỏ thiết kế) 2.2.2 Trải lớp ngăn nước (lớp giấy dầu bạt nylon): Lớp ngăn nước có tác dụng chống nước (kèm theo lượng xi măng) bê tông móng (hoặc nền) bên không đủ ẩm khô, chống nước móng (hoặc nền) trồi lên (khi móng, ẩm, ngậm nước) trọng lượng khối bê tông đổ đè xuống Nếu bê tông nước trình hóa, lý (quá trình đóng rắn) bê tông xảy không hoàn toàn dẫn đến cường độ bê tông giảm (cũng lượng xi măng giảm theo nước) Nếu nước từ móng (hoặc nền) bổ sung cho bê tông gây cho bê tông bị hốc, có nhiều lỗ rỗng, lớp bê tông bên có cường độ giảm; chiều dày thật bê tông giảm Chính vậy, lớp ngăn nước phải kín, không rách, thi công dôi khỏi mép ván khuôn bo lên thành ván khuôn, trải chồng lên tối thiểu 25cm ván khuôn phải bịt kín kẽ hở để ngăn rò rĩ nước xi măng Trong số thiết kế kết cấu mặt đường BTXM có lớp móng vật liệu gia cố (đất, cát gia cố xi măng, vôi ) BTXM mác thấp lớp ngăn nước có thêm vai trò lớp tạo phẳng, lớp giảm ma sát (thường trải lớp giấy dầu bề mặt móng làm triệt đễ) BTXM mặt đường móng bên giúp dịch chuyển dễ dàng chịu tải trọng ngang nhiệt độ thay đổi 5 2.2.3 Trộn bê tông (khi đo lường thiết kế cấp phối, thực tế việc đo lường không thực triệt đễ trộn công trường): Phải thực máy trộn, bê tông từ trạm trộn; Độ sụt bê tông không vượt 10cm, tốt từ 3cm-6cm Độ sụt nhỏ lượng nước bê tông (để giảm nước mà đảm bảo cường độ bê tông cần dùng phụ gia giảm nước), cường độ phát triển nhanh nứt (trong điều kiện bảo dưỡng tốt bê tông có độ sụt thấp nứt nhiều bê tông có độ sụt cao hơn) 2.2.4 Đầm bê tông: Thứ tự đầm đầm dùi, đầm bàn, đầm dài (còn gọi đầm thước), đầm lăn Đầm dùi giúp bê tông lèn chặt chiếm lỗ rỗng, dùi cầm đứng, cắm sâu khoảng 2/3 bề dày bê tông, dùi khoảng 15s (khi thấy xuất nước vữa) di chuyển, khoảng cách di chuyển điểm dùi cho vùng xuất nước vữa gần phủ kín bề mặt bê tông (vùng xuất nước vữa quanh dùi hình tròn có bán kính tùy vào đường kính công suất dùi); Đầm bàn: lèn chặt bề mặt bê tông, nhấn cốt liệu lớn xuống dưới, làm nỗi lớp vữa xi măng lên bề mặt, giúp làm mặt dễ dàng đảm bảo cường độ cho bề mặt (nếu thiếu đầm bàn thường mặt lớp nước màu xi măng lớp vữa từ hỗn hợp bê tông); Đầm dài: Dầm bắt qua thành ván khuôn dọc (đòi hỏi thành ván khuôn dọc phải vững, chắn, cao độ đỉnh ván khuôn theo thiết kế phải kiểm tra kỹ trước đổ bê tông), đầm gắn mô tơ có bánh lệch tâm để làm rung đầm, giúp cho việc kéo đầm trượt thành ván khuôn dễ dàng; Đầm lăn: ống thép tròn đường kính lớn 140mm, nặng 40kg, đầm lăn thành ván khuôn dọc, có tác dụng nhấn cốt liệu lớn xuống dưới, làm vữa xi măng lên (sau kéo đầm dài san gạt, vị trí cao đá lên), khóa đầm lăn không cho lăn kéo đầm trượt thành ván khuôn dọc mặt bê tông làm phẳng lần Trong trình đầm dài đầm lăn kết hợp việc bù phụ bê tông hoàn thiện bề mặt dụng cụ phổ thông 2.2.5 Bảo dưỡng bê tông: Trong điều kiện thời tiết không mưa (có mưa phải che, phủ tránh mưa rơi mước mưa chảy bề mặt bê tông), việc bảo dưỡng phải thực bề mặt bê tông vừa “héo” (dùng ngón tay chạm nhẹ bề mặt bê tông mà không thấy xuất dấu vết, thời gian để bề mặt bê tông “héo” phụ thuộc vào điều kiện thời tiết độ sụt bê tông nên định lượng cụ thể), bảo dưỡng lớp cát đủ ẩm bao tải tưới ẩm (tốt bao tải tưới ẩm), ngày đầu phải đảm bảo lớp phủ bảo dưỡng trì ẩm liên tục, sau ngày tưới nước 12 lần bê tông đủ 28 ngày Tuy nhiên, thực tế công tác nhà thầu thực sơ sài, lấy lệ không làm (kể tư vấn giám sát quan tâm), chất lượng bề mặt bê tông giảm, nứt nẻ “chân chim” bê tông bị nước nhanh gây rổ, rỗng bề mặt, bê tông co ngót đột ngột gây nựt nẻ Vì chất lượng bê tông giảm điều khó tránh khỏi Nếu nhà thầu tư vấn giám sát không yêu cầu thực công tác bảo dưỡng bê tông cách thường xuyên liên tục tối thiểu thực nghiêm túc 24h đầu tiên, hạn chế tương đối việc nước bê tông Một điều cần ý nữa, dùng cát để bảo dưỡng, không đảm bảo cát đủ ẩm trước rải lên bề mặt BTXM lại gây hậu quả, cát hút nước bê tông đồng thời kết hợp với vữa xi măng mặt bê tông trở thành lớp “vữa nghèo”, bề mặt bê tông nhanh chóng bị bong tróc tác dụng tải trọng khai thác Với công trình đường cấp cao, đường băng, sân đỗ máy bay dùng kết cấu mặt BTXM, việc bảo dưỡng bê tông thưc kỹ, trước che phủ bảo dưỡng (ngay sau hoàn thiện mặt BTXM), mặt BTXM phun lớp màng bảo dưỡng để chống nước bê tông bốc 2.2.6 Thanh truyền lực (loại khe dùng truyền lực): Có tác dụng liên kết bê tông, truyền lực bê tông liền kề, nhằm hạn chế đến mức thấp phá hoại mép bê tông giảm yếu cục khe (dọc, ngang) chia gây Để thép truyền lực hiệu phải đảm bảo trục thẳng, nằm ngang hạn chế xiên lệch theo phương cạnh (sai lệch phạm vị cho phép tiêu chuẩn kỹ thuật thi công) Đặc biệt ý thép phải nằm ngang (không xiên lệch theo phương đứng), không thép trở thành tác nhân gây xé rách mép bê tông theo phương đứng (bê tông chịu kéo kém) tác dụng tải trọng khai thác, mép bê tông dễ bị nứt, vỡ gãy.Với công trình vừa thi công vừa khai thác (thường thi công tuyến đường khai thác, bề rộng mặt đường 190oC (350 kg/cm2) không đơn giản, chí gây tốn lãng phí, có làm lại hoàn toàn BTXM bị hư hỏng đơn giản, rẻ tuổi thọ bê tông cao sửa chữa Trong trình thi công không trọng việc đảm bảo chất lượng bề mặt BTXM hiệu khai thác giảm đáng kể; ví dụ mặt đường bị bong tróc, trơ cốt liệu thô đường không êm thuận nữa, tốc độ khai thác giảm đáng kể, hao mòn phương tiện tăng, chí gây an toàn giao thông Một số hình ảnh hư hỏng mặt đường bê tông xi măng Hình 1.1: Nứt mặt đường BTXM Hình 1.2: Lún nứt cục mặt đường BTXM 1.2.3 Sửa chữa mặt đường bê tông bị hư hỏng 1.2.3.1 Sửa chữa trám vá tạm thời Các khu vực bê tông bị vỡ vá lại BTN biện pháp tạm thời Việc sửa chữa tạm thời chỗ vỡ góc, nứt xiên, trương nở rạn nứt sử dụng quy trình sau: - Dùng cưa bê tông cắt theo chiều sâu - Sử dụng dụng cụ khí nén phá bê tông đến tận lớp móng hay đường bốc hết mảnh bê tông - Cho thêm vật liệu xuống lớp móng hay đường lèn chặt - Tưới nhựa thấm bám lên bề mặt lớp móng - Quét nhựa dính bám lên mặt cạnh bê tông - Đổ lớp BTN không dày 75 mm lên - Dùng đầm rung công cụ khác để đầm lớp bê tông 9 Sửa chữa theo phần độ sâu (hoặc xử lý ổ gà) cắt hết độ sâu (tối thiểu 75 mm), quét lớp nhựa số lỏng, đổ lớp BTN nóng lu lèn chặt Các phương tiện lại sau vá xong 1.2.3.2 Sửa chữa lớn sửa chữa mặt đường diện tích lớn gồm: - Sửa chữa đoạn mặt đường bị biến dạng thay bê tông kèm theo sửa lại móng diện tích đến 25% tổng diện tích mặt đường sân bay - Làm phẳng lại đoạn mặt đường bị lún chiếm diện tích 10% tổng diện tích mặt đường sân bay cách rải hỗn hợp BTN hay vật liệu gia cố chất kết dính - Làm phẳng lại tăng cường mặt đường cách rải lớp BTN - Sửa chữa hư hỏng biến dạng bề mặt mặt đường (bong, ổ gà, rỗ, sứt, mẻ) với diện tích hư hỏng chiếm 25% tổng diện tích mặt đường sân bay Chiều sâu tối thiểu để sửa chữa mặt đường BTXM 5cm, sửa chữa mức nông chỗ sửa chữa bị phá hủy nhanh Trường hợp cần sửa chữa mặt đường mức nông 5cm tốt sử dụng vữa epoxy - Khoảng cách lần sửa chữa lớn phụ thuộc vào số lần hoạt động cho phép mặt đường theo thiết kế số lần hoạt động máy bay năm T=N/n ( năm) (1) T - Thời hạn sửa chữa lớn (Số năm cho lần sửa chữa lớn) N - Số lần hoạt động cho phép máy bay mặt đường (theo thiết kế) n - Số lần hoạt động máy bay năm Sửa chữa lớn thường 15 - 20 năm/1 lần mặt đường bê tông xi măng cốt thép đổ liền khối, 10 - 14 năm/ lần mặt đường BTXM đổ liền khối - năm /1 lần mặt đường BTXM lắp ghép Khi sửa chữa lớn phải ngừng bay khu vực phải sửa chữa Những tồn xây dựng mặt đường Bê tông nhựa giải pháp khắc phục Những tồn cần khắc phục 3.1 Ghồ ghề (Raveling): + Mô tả: tích lũy biến dạng lớp asphalt trộn nóng từ bề mặt trở xuống kết việc bong bật lớp cốt liệu hạt 10 Hình 1.3: Bong tróc cốt liệu mặt đường BTN + Vấn đề: cốt liệu mặt đường tạo ghồ ghề, khả chịu trượt (khi xe hãm phanh) + Nguyên nhân: Mất kết dính cốt liệu hạt chất liên kết asphalt do: - Bụi bẩn cốt liệu hạt ngăn cản dính kết asphalt với cốt liệu hạt - Thiết kế hỗn hợp không - Không đủ đầm chặt trình thi công: mật độ cao yêu cầu đủ dính hỗn hợp asphalt trộn nóng - Lão hóa mặt đường chất liên kết + Khắc phục: - Diện tích nhỏ, cục bộ: bóc bỏ mặt đường bị ghồ ghề vá lại (patch) - Diện tích lớn: bóc bỏ phần mặt bị hư hỏng thảm lại (overlay) 3.2 Chảy nhựa (Bleeding-Frushing) + Mô tả: lớp mỏng chất liên kết asphalt bề mặt mặt đường Thường tạo bề mặt bóng gương, trở nên dính 11 Hình 1.4: Hiện tượng chảy nhựa mặt đường BTN + Vấn đề: khả chịu trượt (khi xe hãm phanh) + Nguyên nhân: xuất chất liên kết asphalt lấp khoảng trống bị nở bề mặt mặt đường suốt thời tiết nóng Chất kết dính asphalt tích lũy bề mặt theo thời gian điều bị gây hay tổ hợp nhân tố sau: - Chất liên kết asphalt vượt cho phép hỗn hợp ( từ công tác thiết kế trình chế tạo) - Thiếu đầm chặt - Thành phần xe tải cao - Thành phần lỗ rỗng hỗn hợp thấp (không đủ cho asphalt nở suốt trình nhiệt độ cao) + Sửa chữa: phương pháp sửa chữa sau loại bỏ giảm bớt lớp mỏng chất liên kết asphalt bề mặt mặt đường - Bổ sung lớp cát để thấm lượng vượt chất liên kết asphalt - Gạt bỏ lượng thừa với máy san loại bỏ với máy bào Nếu bề mặt ghồ ghề, thảm lại mặt 3.3 Ổ gà (Pothole) + Mô tả: vết lõm nhỏ, hình bát bề mặt, dần thâm nhập qua hỗn hợp asphalt trộn nóng xuống lớp móng Thường có cạnh nhọn thành lỗ Ổ gà gần xuất 12 đường có lớp asphalt mỏng (25 -50mm) xuất đường có lớp asphalt dày 100mm Hình 1.5: Hiện tượng ổ gà mặt đường BTN + Vấn đề: tạo ghồ ghề (khi lái xe tốc độ cao qua ổ gà gây hư hỏng xe), nước thâm nhập + Nguyên nhân: thông thường ổ gà kết cuối vết nứt da cá sấu Khi vết nứt da cá sấu trở nên nghiêm trọng, vết nứt nối tạo mảng nhỏ mặt đường Có thể bật khỏi vị trí phương tiện qua, phần lại sau mảng nứt bị bật gọi ổ gà - Hơi nước vượt giới hạn cho phép lớp móng đường - Kết cấu áo đường không đủ dày - Tải trọng trùng phục + Sửa chữa: đào làm lại (bao gồm lớp móng đường) 3.4 Vệt xe (Rutting) + Mô tả: biến dạng bề mặt theo vệt bánh xe, nhô lên mặt đường xuất dọc theo cạnh vệt xe Vệt xe rõ ràng sau mưa bị lấp nước Có hai loại vệt xe bản: vệt hỗn hợp vệt đường Vệt hỗn hợp kết lỗi thiết kế hay công tác đầm nén Vệt đường xuất đường biểu vệt xe tải 13 trọng Trong trường hợp mặt đường chìm vệt đường gây hư hỏng mặt vệt bánh xe Hình 1.6: Hiện tượng lún vệt bánh xe mặt đường BTN + Vấn đề: vệt xe ngập nước gây tượng lướt xe, điều nguy hiểm vệt bánh xe có xu hướng đẩy xe qua vệt khác, xe bị cắt qua vệt + Nguyên nhân: biến dạng thường xuyên vài lớp mặt đường hay lớp móng thường gây gia cố dịch chuyển phần bên vật liệu tải trọng giao thông Nguyên nhân cụ thể tượng vệt xe là: - Đầm chặt không đạt lớp hỗn hợp trộn nhựa asphalt, không đầm đủ chặt ban đầu, lớp mặt đường trộn nóng tiếp tục dày đặc tải trọng giao thông - Lún đường (như kết kết cấu mặt đường không đủ dày) - Thiết kế hỗn hợp chế tạo không thích hợp (vượt chất liên kết asphalt, vượt vật liệu khoáng, không đủ lượng cốt liệu hạt) + Sửa chữa: - Thông thường vết nút nhẹ (chiều sâu nhỏ 1/3 in) để không cần xử lý - Mặt đường với vết lún sâu san thảm lại 3.5 Gấp nếp (Corrugation) 14 + Mô tả: dạng chuyển vị dẻo đặc trưng nếp nhăn bề mặt mặt đường Sự méo mó vuông góc với hướng giao thông Thường xuất điểm đầu cuối nút giao thông Hình 1.7: Mặt đường gồ ghề + Vấn đề: ghồ ghề + Nguyên nhân: thường gây hoạt động giao thông kết hợp với: - Không ổn định lớp hỗn hợp asphalt trộn nóng (độ cứng thấp) (do hỗn hợp bẩn, thiết kế hay thi công hỗn hợp kém) - Hơi nước vượt giới hạn cho phép đường + Sửa chữa: - Khu vực nhỏ cục bộ: đào bỏ mặt đường biến dạng vá lại - Khu vực lớn:đào bỏ phần mặt đường bị hư hỏng thảm lại mặt 3.6 Nứt dọc (Longitudinal cracking) 15 + Mô tả: vết nứt song song với tim đường, thường loại hư hỏng mỏi Hình 1.8: Mặt đường bị nứt dọc + Vấn đề: cho phép nước thâm nhập kết cấu áo đường, tạo ghồ ghề, hư hỏng kết cấu + Nguyên nhân: - Mối nối thi công kém, mối nối thường khu vực thưa mặt đường, hình thành vệt bánh xe không chịu tải trọng thường xuyên Mối nối vệt bánh xe bị hư hỏng sớm - Nứt phản ảnh từ lớp - Mỏi hỗn hợp asphalt trộn nóng - Không đủ độ liên kết - Chiều dày kết cấu áo đường không đạt - Vết nứt từ xuống + Sửa chữa: - Vết nứt nhỏ (bề rộng nhỏ 1/2 in nứt rời rạc): dùng vật liệu lấp đầy để ngăn cản ẩm vào lớp móng qua vết nứt - Vết nứt rộng (bề rộng lớn 1/2 in nứt liên tục): bỏ thay lớp mặt đường bị nứt, thảm lại mặt - Cải thiện khả thoát nước 3.7 Nứt ngang (Tranverse cracking) + Mô tả: Vết nứt vuông góc với tim đường loại vết nứt nhiệt 16 Hình 1.9: Mặt đường bị nứt ngang + Vấn đề: cho phép ẩm thâm nhập vào đường tạo ghồ ghề + Nguyên nhân: - Co ngót bề mặt hỗn hợp asphalt trộn nóng nhiệt độ thấp chất liên kết asphalt đông cứng - Nứt phản ảnh gây vết nứt bên lớp hỗn hợp asphalt trộn nóng bề mặt - Vết nứt từ xuống + Sửa chữa: biện pháp giống vết nứt dọc 3.8 Nứt khối (Block cracking) + Mô tả:các vết nứt nối với chia mặt đường thành mảnh hình chữ nhật Mỗi khối có kích thước xấp xỉ từ 0,1 m2 đến 9,0 m2 Những khối lớn xếp vào vết nứt dọc hay vết nứt ngang Nứt khối thông thường xuất khu vực mặt đường có tỉ lệ xe chạy lớn xuất khu vực không lưu thông 17 Hình 1.10: Mặt đường bị nứt theo khối + Vấn đề: cho phép nước thâm nhập vào kết cấu áo đường, tạo ghồ ghề + Nguyên nhân: co ngót hỗn hợp asphalt trộn nóng tuần hoàn nhiệt độ theo ngày Điển hình gây khả chất liên kết asphalt dãn nở co rút với tuần hoàn nhiệt độ do: - Tuổi thọ chất liên kết asphalt - Lựa chọn sai chất liên kết asphalt hỗn hợp + Sửa chữa: biện pháp giống vết nứt dọc 3.9 Cóc gặm (edge cracking) + Mô tả: chuỗi vết nứt dọc ngắn hoăc vết nứt khối không đặn (rời rạc) phía 38 cm mặt đường 18 Hình 1.11: Mặt đường hư hỏng cóc gặm + Nguyên nhân: - Tải trọng nặng - Sức chịu tải mép đường - Thoát nước vai đường + Sửa chữa: - Chèn lấp đầy vết nứt - Gia cường cách thảm lại mặt xây dựng lại - Mở rộng tăng ổn định lề đường 3.10 Lõm mặt đường (Depression) + Mô tả: khu vực mặt đường cục lõm xuống so với phần xung quanh Vết lõm rễ nhận thấy sau mưa bị phủ đầy nước 19 Hình 1.12: Hiện tượng lõm mặt đường + Vấn đề: tạo ghồ ghề, vết lõm bị lấp đầy nước gây tượng lướt xe + Nguyên nhân: lún đường (do đầm chặt không đạt trình thi công) + Sửa chữa: đào bỏ phần mặt đường bị ảnh hưởng, sau đào thay phần đường bị yếu, vá lại phần đường sửa chữa 20 PHẦN II: CÔNG NGHỆ MỚI TRONG XÂY DỰNG MẶT ĐƯỜNG ỨNG DỤNG MẶT ĐƯỜNG BÁN MỀM CHO XÂY DỰNG ĐƯỜNG CẤP CAO Ở VIỆT NAM Giới thiệu Mặt đường phận quan trọng đường Mặt đường đồng thời tham gia chịu tải trọng với phận khác đường, móng đường đảm bảo chất lượng khai thác công trình đường độ êm thuận, độ nhám, độ bền nước, ổn định nhiệt độ, v.v Hai loại kết cấu mặt đường truyền thống cấp cao gồm: mặt đường mềm (sử dụng chất kết dính hữu cơ) mặt đường cứng (sử dụng chất kết dính vô cơ) sử dụng phổ biến số lý như: công nghệ thi công ổn định; giá thành phù hợp chất lượng khai thác đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn hành Tuy nhiên, hai loại kết cấu mặt đường tồn nhược điểm định Đối với mặt đường mềm, nhược điểm liên quan đến vấn đề ổn định nhiệt ổn định nước chất kết dính hữu Từ dẫn đến việc cường độ chịu lực môđun đàn hồi thấp, độ nhám bề mặt giảm nhanh, làm giảm tuổi thọ khai thác Ngược lại, với mặt đường cứng sử dụng chất kết dính vô nên tiến độ thi công chậm, cần thiết kế bố trí khe co giãn để đảm bảo biến dạng nhiệt trình thi công khai thác Hơn nữa, mặt đường cứng có mô đun đàn hồi lớn, độ cứng cao nên dẫn đến chất lượng khai thác không tốt độ êm thuận kém; tiếng ồn lớn; dễ hư hỏng vị trí khe nối; v.v Từ lý trên, loại mặt đường (mặt đường bán mềm – SFP) kết hợp ưu điểm khắc phục tối đa nhược điểm hai loại mặt đường truyền thống nghiên cứu SFP sử dụng kết hợp hai loại chất kết dính truyền thống (bitum xi măng poóclăng) Do đó, đặc trưng lý đạt đáp ứng mặt chịu lực, độ bền chất lượng khai thác Đồng thời, công nghệ thi công SFP rút ngắn đáng kể so với mặt đường cứng hành Bài báo trình bày SFP, vật liệu nguyên lý chế tạo, kết nghiên cứu thực nghiệm ban đầu SFP lợi ích việc nghiên cứu áp dụng SFP cho xây dựng mặt đường cấp cao Việt Nam Vật liệu nguyên tắc chế tạo mặt đường bán mềm 2.1 Vật liệu chế tạo Vật liệu để chế tạo mặt đường bán mềm hoàn toàn tương tự vật liệu cần thiết để chế tạo loại mặt đường cứng mặt đường mềm truyền thống Về bản, 21 vật liệu bao gồm cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ, chất kết dính (gồm bitum xi măng poóclăng) số loại phụ gia 2.2 Nguyên tắc chế tạo mặt đường bán mềm Nguyên tắc để chế tạo SFP bao gồm hai bước Bước thứ chế tạo lớp bê tông asphalt rỗng làm khung xương Lớp có độ rỗng dư từ 22 đến 32% Bước thứ hai giai đoạn làm đặc khung bê tông asphalt rỗng cách rót dung dịch hồ xi măng mác cao vào lớp bê tông asphalt rỗng [2, 4] Ban đầu, hỗn hợp vật liệu khoáng liên kết với chất kết dính bitum theo phương pháp truyền thống để tạo hỗn hợp bê tông asphalt rỗng Hỗn hợp bê tông asphalt đầm nén để tạo thành khung bê tông asphalt rỗng Giai đoạn trình chế tạo SFP thiết kế hỗn hợp hồ ximăng mác cao có độ nhớt lớn Độ nhớt hồ xi măng phải đảm bảo cho dễ dàng thấm vào lỗ rỗng khung bê tông asphalt rỗng vừa chế tạo Thông thường hồ xi măng thiết kế từ tỷ lệ thích hợp thành phần gồm: xi măng poóclăng; muội silic; tro bay nhiệt điện; nước số loại phụ gia hóa học khác Cường độ nén hồ xi măng nên đạt 60 MPa 28 ngày tuổi Thể tích hồ xi măng rót vào khung asphalt rỗng tùy thuộc vào yêu cầu chất lượng sản phẩm SFP cần chế tạo, đồng thời tùy thuộc vào độ rỗng dư thiết kế khung bê tông asphalt rỗng ban đầu Thực tế thi công trường sử dụng lu rung loại nhẹ để tăng nhanh trình thẩm thấu hồ xi măng vào lỗ rỗng khung bê tông asphalt Sau hồ ximăng lèn đầy vào thể tích lỗ rỗng khung bê tông asphalt, sản phẩm cần dưỡng hộ chế độ nhiệt ẩm giống bê tông xi măng truyền thống để đảm bảo trình thủy hóa phát triển cường độ diễn bình thường Tuy nhiên, hồ xi măng thiết kế với tốc độ rắn nhanh nên thời gian đạt cường độ ổn định SFP thường vào khoảng đến ngày Điều cho phép rút ngắn thời gian bảo dưỡng sớm đưa công trình vào khai thác Nghiên cứu thực nghiệm mẫu thử mặt đường bán mềm Trên sở nghiên cứu lý thuyết nêu nghiên cứu thực nghiệm tiến hành phòng Phòng thí nghiệm Vật liệu xây dựng – Viện Khoa học Công nghệ xây dựng Giao thông, Trường Đại học GTVT nhằm chế tạo thử nghiệm mẫu thử SFP Các mẫu thử sau chế tạo tiến hành nén tĩnh để tìm cường độ nén nhiệt độ phòng ngày tuổi 1, 3, 28 ngày để đánh giá trình phát triển cường độ, đồng thời so sánh với mẫu bê tông asphalt rỗng đối chứng nhằm đánh 22 giá ưu điểm mặt cường độ SFP Chi tiết trình thí nghiệm kết đạt được trình bày 3.1 Vật liệu chế tạo mẫu thử Cấp phối vật liệu khoáng: Cốt liệu dùng chế tạo mẫu thử đá dăm gốc canxit Bột khoáng sử dụng loại bột đá giàu canxit Tỷ lệ cấp phối vật liệu khoáng thiết kế với kết thể Hình Chất kết dính bitum: Chất kết dính bitum dùng chế tạo mẫu thử loại bitum quánh 60 pen Hàm lượng bitum dùng để chế tạo mẫu thử lấy 4.0% theo tổng khối lượng hỗn hợp 3.1.2 Chế tạo mẫu bê tông asphalt rỗng Hỗn hợp bê tông asphalt rỗng nóng chế tạo theo phương pháp Marshall [5] Sau nhào trộn nhiệt độ phù hợp, hỗn hợp đầm nén thiết bị Marshall, mặt 50 chày đầm Tổng số mẫu thử chế bị 15 mẫu Mẫu thử dưỡng hộ điều kiện phòng thí nghiệm sau 24 Sau mẫu tháo khuôn để thí nghiệm tính chất mẫu thử bê tông asphalt rỗng Số mẫu lại giữ lưu khuôn để chuẩn bị cho chế tạo mẫu SFP 3.1.3 Chế tạo vữa rót Vữa rót chế tạo từ hỗn hợp xi măng PCB40, muội silíc, nước sinh hoạt phụ gia siêu dẻo Viscocrete 3000-10 Tỷ lệ thành phần vữa rót thể Bảng Bảng 2.1 Thành phần vữa rót Vật liệu % theo khối lượng Xi măng PCB40 95% Muội silíc 5% Phụ gia siêu dẻo (% 1% so với xi măng) Tỷ lệ N/CKD 0.28 3.1.4 Rót hồ xi măng dưỡng hộ mẫu Hồ xi măng sau chế tạo rót vào mẫu bê tông asphalt rỗng Quá trình rót vữa kết hợp với gõ nhẹ vào khuôn mẫu để đảm bảo hồ chảy nhanh lèn vào lỗ rỗng mẫu thử Phần vữa rót thừa bề mặt mẫu gạt bỏ 23 hoàn thiện bề mặt mẫu thử Các mẫu thử sau dưỡng hộ điều kiện bão hòa nước Sau ngày dưỡng hộ, mẫu thử tháo khuôn tiếp tục dưỡng hộ ẩm Trước tiến hành thí nghiệm nén, mẫu thử thí nghiệm tính toán độ rỗng dư [6] Kết thể Bảng 3.2 Thí nghiệm phân tích Các mẫu thử SFP (Hình 2) thí nghiệm nén ngày tuổi, gồm: 1, 3, 28 ngày Riêng mẫu bê tông asphalt rỗng đối chứng thí nghiệm nén ngày tuổi Các mẫu thí nghiệm nén tĩnh dọc trục máy nén 50 với tốc độ gia tải đạt kN/giây nhiệt độ 20oC [7] Kết nén thể Bảng Bảng 2.2 Kết trung bình mẫu thử thí nghiệm Tổ Độ rỗng Tuổi Rntb(MPa) mẫu dư (%) mẫu(ngày) Ghi 26 1.78 Đối chứng 6.0 5.00 SFP 6.5 7.55 6.0 9.00 6.2 28 10.20 - Cường độ nén mẫu SFP ngày tuổi đạt MPa Giá trị cường độ nén sau tăng đến ngày tuổi đạt MPa, lớn gấp gần lần so với mẫu đối chứng Sau cường độ nén tăng chậm 28 ngày tuổi đạt giá trị 10 MPa Như coi trình phát triển cường độ nén SFP nhanh ngày đầu chậm dần tuổi muộn Quá trình hoàn toàn phù hợp với trình phát triển cường độ hồ xi măng mác cao - Do giai đoạn chế tạo thử nghiệm mẫu thử, tiêu độ rỗng, hàm lượng bitum tối ưu, cường độ đá xi măng thể tích hồ xi măng sử dụng chưa tối ưu hóa Vì tiêu cường độ nén thu mẫu đối chứng mẫu SFP chưa đạt đến giá trị tối ưu Ở giai đoạn thử nghiệm tiêu tối ưu hy vọng chất lượng SFP cải thiện đáng kể Những lợi ích tiềm việc áp dụng mặt đường bán mềm Việt Nam Nguyên lý để chế tạo SFP kết hợp sử dụng hai loại chất kết dính đồng thời, gồm: chất kết dính bitum chất kết dính xi măng poóclăng Hai chất kết dính 24 bổ trợ làm việc kết cấu mặt đường Nhờ SFP khắc phục nhược điểm mặt đường mềm khả chịu lực tính ổn định nhiệt- ẩm, mặt đường cứng mô đun độ cứng, tính không liền khối, tiến độ thi công Đồng thời SFP phát huy ưu điểm hai loại mặt đường truyền thống, như: a) Khả chịu lực trung gian mặt đường cứng mặt đường mềm; b) Mô đun đàn hồi mô đun độ cứng trung gian mặt đường cứng mặt đường mềm để tạo tính êm thuận chạy xe; c) Ổn định với nhiệt độ so với mặt đường mềm, đủ độ biến dạng để không nứt nhiệt mặt đường cứng; d) Không cần bố trí khe co giãn mặt đường cứng; e) Ổn định với nước so với mặt đường mềm Vì vậy, coi loại mặt hỗn hợp có tiềm ứng dụng tốt cho việc xây dựng dự án đường cấp cao Việt Nam Kết luận kiến nghị - Mặt đường bán mềm loại mặt đường hỗn hợp kết hợp sử dụng đồng thời chất kết dính truyền thống bitum xi măng - Thông qua phương pháp chế tạo đặc biệt mặt đường bán mềm phát huy ưu điểm khả chịu lực, chịu biến dạng mặt đường cứng mặt đường mềm truyền thống - Mặt đường bán mềm khắc phục nhược điểm khả chịu nhiệt – ẩm, biến dạng nứt, mức độ liền khối tiến độ thi công hai loại mặt đường truyền thống nêu - Cường độ nén mặt đường bán mềm lớn lần so với mặt đường mềm Điều cho phép tăng khả chịu lực mặt đường, vào mùa nóng điều kiện Việt Nam - Các nghiên cứu đầy đủ toàn diện để hoàn chỉnh sở lý thuyết, quy trình thiết kế công nghệ thi công mặt đường bán mềm cần sớm quan tâm để áp dụng cho dự án xây dựng đường năm Việt Nam 25 PHẦN III : TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đào Văn Đông (2011) Nghiên cứu ứng dụng mặt đường lát xây dựng mặt đường cấp cao Việt Nam, Tạp chí Giao thông vận tải, tháng 4/2011 [2] Phạm Duy Hữu cộng (2008) Bê tông asphalt NXB Giao thông Vận tải [3] (2013), “ mặt đường bán mềm”, báo xây dựng [4] Vũ Ngọc Trung (2010) Nghiên cứu ứng dụng vật liệu sửa chữa hư hỏng mặt đường bê tông nhựa địa bàn thành phố Đà nẵng, Đà Nẵng [5] Phạm Huy Khang (2013) Công nghệ trang xây dựng mặt đường, Hà Nội [...]... lực, chịu biến dạng của mặt đường cứng và mặt đường mềm truyền thống - Mặt đường bán mềm khắc phục được các nhược điểm về khả năng chịu nhiệt – ẩm, biến dạng nứt, mức độ liền khối cũng như tiến độ thi công của hai loại mặt đường truyền thống nêu trên - Cường độ nén của mặt đường bán mềm lớn hơn ít nhất 5 lần so với mặt đường mềm Điều này cho phép tăng khả năng chịu lực của mặt đường, nhất là vào mùa... của cả hai loại mặt đường truyền thống, như: a) Khả năng chịu lực trung gian giữa mặt đường cứng và mặt đường mềm; b) Mô đun đàn hồi và mô đun độ cứng trung gian giữa mặt đường cứng và mặt đường mềm để tạo tính êm thuận khi chạy xe; c) Ổn định hơn với nhiệt độ so với mặt đường mềm, nhưng vẫn đủ độ biến dạng để không nứt vì nhiệt như mặt đường cứng; d) Không cần bố trí khe co giãn như mặt đường cứng; e)... định hơn với nước so với mặt đường mềm Vì vậy, đây có thể được coi là một loại mặt được hỗn hợp có tiềm năng ứng dụng tốt cho việc xây dựng các dự án đường cấp cao ở Việt Nam 5 Kết luận và kiến nghị - Mặt đường bán mềm là loại mặt đường hỗn hợp kết hợp sử dụng đồng thời 2 chất kết dính truyền thống là bitum và xi măng - Thông qua phương pháp chế tạo đặc biệt mặt đường bán mềm phát huy được các ưu điểm... 1 Giới thiệu Mặt đường là bộ phận quan trọng của một con đường Mặt đường đồng thời tham gia chịu tải trọng cùng với các bộ phận khác như nền đường, móng đường và đảm bảo chất lượng khai thác của công trình đường như độ êm thuận, độ nhám, độ bền nước, ổn định nhiệt độ, v.v Hai loại kết cấu mặt đường truyền thống cấp cao hiện nay gồm: mặt đường mềm (sử dụng chất kết dính hữu cơ) và mặt đường cứng (sử... lõm mặt đường + Vấn đề: tạo ghồ ghề, vết lõm bị lấp đầy bằng nước có thể gây ra hiện tượng lướt xe + Nguyên nhân: lún nền đường (do đầm chặt không đạt trong quá trình thi công) + Sửa chữa: đào bỏ những phần mặt đường bị ảnh hưởng, sau đó đào và thay thế phần nền đường bị yếu, vá lại phần nền đường sửa chữa 20 PHẦN II: CÔNG NGHỆ MỚI TRONG XÂY DỰNG MẶT ĐƯỜNG ỨNG DỤNG MẶT ĐƯỜNG BÁN MỀM CHO XÂY DỰNG ĐƯỜNG... đường bán mềm 2.1 Vật liệu chế tạo Vật liệu để chế tạo mặt đường bán mềm hoàn toàn tương tự như các vật liệu cần thiết để chế tạo các loại mặt đường cứng và mặt đường mềm truyền thống Về cơ bản, 21 các vật liệu bao gồm cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ, chất kết dính (gồm bitum và xi măng poóclăng) và một số loại phụ gia 2.2 Nguyên tắc chế tạo mặt đường bán mềm Nguyên tắc cơ bản để chế tạo SFP bao gồm hai bước... công mặt đường bán mềm cần sớm được quan tâm để có thể áp dụng cho các dự án xây dựng đường trong những năm tiếp theo ở Việt Nam 25 PHẦN III : TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đào Văn Đông (2011) Nghiên cứu ứng dụng mặt đường lát xây dựng mặt đường cấp cao ở Việt Nam, Tạp chí Giao thông vận tải, tháng 4/2011 [2] Phạm Duy Hữu và cộng sự (2008) Bê tông asphalt NXB Giao thông Vận tải [3] (2013), “ mặt đường bán mềm ,... đều đặn (rời rạc) ở phía ngoài 38 cm của mặt đường 18 Hình 1.11: Mặt đường hư hỏng cóc gặm + Nguyên nhân: - Tải trọng nặng - Sức chịu tải mép đường kém - Thoát nước vai đường kém + Sửa chữa: - Chèn và lấp đầy vết nứt - Gia cường bằng cách thảm lại mặt hoặc xây dựng lại - Mở rộng làn và tăng sự ổn định lề đường 3.10 Lõm mặt đường (Depression) + Mô tả: khu vực mặt đường cục bộ hơi lõm xuống so với phần... quả của lỗi thiết kế hay công tác đầm nén Vệt nền đường xuất hiện khi nền đường biểu hiện vệt xe do tải 13 trọng Trong trường hợp này mặt đường chìm trong vệt nền đường gây ra hư hỏng mặt vệt bánh xe Hình 1.6: Hiện tượng lún vệt bánh xe trên mặt đường BTN + Vấn đề: vệt xe ngập nước có thể gây ra hiện tượng lướt xe, điều này rất nguy hiểm vì những vệt bánh xe có xu hướng đẩy xe qua những vệt khác, xe... việc áp dụng mặt đường bán mềm ở Việt Nam Nguyên lý cơ bản để chế tạo SFP là sự kết hợp sử dụng cả hai loại chất kết dính đồng thời, gồm: chất kết dính bitum và chất kết dính xi măng poóclăng Hai chất kết dính 24 này sẽ bổ trợ nhau cùng làm việc trong kết cấu mặt đường Nhờ đó SFP khắc phục được những nhược điểm của cả mặt đường mềm về khả năng chịu lực và tính ổn định nhiệt- ẩm, và của mặt đường cứng ... Thông qua phương pháp chế tạo đặc biệt mặt đường bán mềm phát huy ưu điểm khả chịu lực, chịu biến dạng mặt đường cứng mặt đường mềm truyền thống - Mặt đường bán mềm khắc phục nhược điểm khả chịu nhiệt... huy ưu điểm hai loại mặt đường truyền thống, như: a) Khả chịu lực trung gian mặt đường cứng mặt đường mềm; b) Mô đun đàn hồi mô đun độ cứng trung gian mặt đường cứng mặt đường mềm để tạo tính êm... mặt đường cấp cao Việt Nam Vật liệu nguyên tắc chế tạo mặt đường bán mềm 2.1 Vật liệu chế tạo Vật liệu để chế tạo mặt đường bán mềm hoàn toàn tương tự vật liệu cần thiết để chế tạo loại mặt đường