Nghiên cứu đánh giá công nghệ bê tông nhựa nóng lớp mặt đường Dự án nâng cấp mở rộng QL1 đoạn Km1063+877 – Km1092+577, tỉnh Quảng Ngãi theo hình thức BOT

Cách biểu thị hàm lượng bitum theo phần trăm của tổng hỗn hợp BTN, ký hiệu là Pb,được áp dụng phổ biến trên thế giới và được sử dụng trong Luận văn này.. Hàm lượng bitum t

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

- -PHẠM MẠNH HUY

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG NHỰA NÓNG LỚP MẶT ĐƯỜNG DỰ ÁN NÂNG CẤP MỞ RỘNG QL1 ĐOẠN KM1063+877 – KM1092+577, TỈNH QUẢNG NGÃI THEO HÌNH THỨC BOT.

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2016

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

- -PHẠM MẠNH HUY

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG NHỰA NÓNG LỚP MẶT ĐƯỜNG DỰ ÁN NÂNG CẤP MỞ RỘNG QL1 ĐOẠN KM1063+877 – KM1092+577, TỈNH QUẢNG NGÃI THEO HÌNH THỨC BOT.

CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG TP

Mã số: 60.58.02.05

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS Nguyễn Quang Phúc

Hà Nội - 2016

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể các thầy, các cô, cáccán bộ trong Trường Đại học giao thông vận tải đã tận tình dạy bảo, hướng dẫn tôitrong xuất quá trình học tập và nghiên cứu tại đây Tôi đặc biệt cảm ơn thầy TS.Nguyễn Quang Phúc đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo trong quá trình làm luận văn Tôi cũng trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Công ty TNHH BOT Thiên Tân – Thành

An, Công ty CP TVTK GTVT – CTCP (TEDI), Công ty TNHH Xây dựng cầu đườngQuảng Ngãi

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn thân tình tới những người thân trong gia đìnhtôi, tới tất cả các bạn của tôi đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong xuất quá trình học tập

Hà Nội, ngày tháng 4 năm 2016

Tác giả

Phạm Mạnh Huy

Trang 4

MỤC LỤC

Chương 1: Nghiên cứu tổng quan về bê tông nhựa và kết cấu mặt đường bê tông nhựa 5

1.1 Tổng quan về bê tông nhựa: 5

1.1.1 Khái niệm về bê tông nhựa: 5

1.1.2 Xu hướng sử dụng bê tông nhựa tại Việt Nam và trên Thế giới 6

1.1.3 Phân loại bê tông nhựa 7

1.1.4 Cấu trúc bê tông nhựa 9

1.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bê tông nhựa 10

1.2 Kết cấu mặt đường bê tông nhựa: 12

1.2.1 Sơ đồ bố trí các lớp trong kết cấu mặt đường bê tông nhựa 12

1.2.2 Yêu cầu đối với kết cấu mặt đường BTN 13

1.2.3 Nội dung công tác thiết kế mặt đường BTN 14

1.3 Nhận xét – Kết luận 14

Chương 2: Phân tích nguyên nhân phá hoại kết cấu mặt đường BTN và giải pháp khắc phục 15

2.1 Các dạng hư hỏng kết cấu mặt đường BTN: 15

2.1.1 Nứt mỏi 15

2.1.2 Nứt do nhiệt độ thấp 18

2.1.3 Nứt dọc 19

2.1.4 Nứt ngang 22

2.1.5 Nứt lưới lớn dạng khối 24

2.1.6 Nứt phản ánh 27

2.1.7 Nứt trượt 27

2.1.8 Lún vệt bánh xe 29

2.1.9 Bong bật 32

2.1.10 Vết vá mặt đường/ Ổ gà 35

2.1.11 Chảy nhựa 37

2.2 Phân tích nguyên nhân phá hoại kết cấu mặt đường BTN: 38

2.2.1 Nguyên nhân do nhiệt độ không khí cao 38

2.2.2 Nguyên nhân do tải trọng xe và lưu lượng xe 40

2.2.3 Nguyên nhân do công tác khảo sát thiết kế 41

2.2.4 Nguyên nhân do công tác thi công 43

Trang 5

2.2.5 Nguyên nhân do tải trọng vượt quá của phương tiện 44

2.3 Giải pháp khắc phục: 46

2.3.1 Thiết kế kết cấu mặt đường 47

2.3.2 Lựa chọn lớp mặt đường BTN 50

2.3.3 Đảm bảo chất lượng thi công 52

2.3.4 Quản lý khai thác đường hợp lý 54

2.4 Nhận xét – Kết luận: 57

Chương 3: Phân tích đánh giá thiết kế kết cấu mặt đường BTN Dự án nâng cấp mở rộng QL1 đoạn Km1063+877 – Km1092+577, tỉnh Quảng Ngãi theo hình thức BOT 57

3.1 Tổng quan về dự án 59

3.2 Thiết kế hỗn hợp BTN 61

3.2.1 Nguyễn tắc thiết kế hỗn hợp theo phương pháp Marshall 61

3.2.2 Công tác thiết kế hỗn hợp BTN 61

3.3 Đánh giá thiết kế hỗn hợp BTN đối với Dự án 69

3.4 Nhận xét – Kết luận: 85

Chương 4: Phân tích, đánh giá thi công lớp BTN mặt đường Dự án nâng cấp mở rộng QL1 đoạn Km 1063+877 – Km1092+277, tỉnh Quảng Ngãi theo hình thức BOT 85

4.1 Công tác thi công thảm BTN: 86

4.1.1 Phối hợp các công việc 86

4.1.2 Yêu cầu về điều kiện thi công 86

4.1.3 Yêu cầu về đoạn thi công thử 87

4.1.4 Công tác chuẩn bị mặt bằng thi công đại trà 87

4.1.5 Vận chuyển hỗn hợp BTN 89

4.1.6 Rải hỗn hợp BTN 89

4.1.7 Lu lèn hỗn hợp BTN 92

4.2 Kiểm soát chất lượng BTN 105

4.2.1 Quá trình sản xuất hỗn hợp BTN 105

4.2.2 Yêu cầu về mặt bằng, kho chứa, khu vực tập kết vật liệu 107

4.2.3 Yêu cầu đối với trạm trộn 108

4.2.4 Sản xuất hỗn hợp BTN 108

4.2.5 Công tác thí nghiệm kiểm tra chất lượng hỗn hợp BTN ở trạm trộn 110

4.3 Kiểm soát chất lượng vật liệu: 110

Trang 6

4.3.1 Đá dăm 110

4.3.2 Cát 112

4.3.4 Nhựa đường, phụ gia 113

4.4 Đánh giá công tác thi công, kiểm soát chất lượng vật liệu, kiểm soát chất lượng BTN chất lượng mặt đường trong quá trình khai thác 115

4.5 Nhận xét – Kết luận 116

Kết luận - Kiến nghị ……… 98

Tài liệu tham khảo ……… ……… 101

Trang 7

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Trang 8

DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang 9

CÁC THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA

Bê tông nhựa nóng (Hot mix asphalt-HMA)

Hỗn hợp bao gồm các cốt liệu (đá dăm, cát, bột đá) được trộn đồng đều và được bitumbọc kín Tại trạm trộn, các cốt liệu được sấy nóng và trộn với nhau sau đó được trộn vớibitum theo 1 tỷ lệ đã thiết kế để tạo ra hỗn hợp bê tông Nhựa nóng Hỗn hợp này đượcvận chuyển ra công trường và đổ vào máy rải, được máy rải phân bố đều trên mặtđường thành 1 lớp phẳng Lớp hỗn hợp BTN vừa rải sẽ được lu lèn đến khi đạt độ chặtthích hợp Tất cả các công tác vận chuyển, rải và lu lèn đều được tiến hành khi hỗn hợp

bê tông Nhựa vẫn còn nóng

Bê tông nhựa nóng sau đây được gọi tắt là bê tông nhựa và ký hiệu là BTN

Bê tông nhựa cấp phối chặt (Dense-graded HMA )

Bê tông nhựa sử dụng cấp phối cốt liệu chặt (thường được gọi là Bê tông nhựa chặt).Cấp phối cốt liệu chặt là loại cấp phối có lượng hạt thô, hạt trung gian và hạt mịn gầntương đương nhau, tạo điều kiện để khi đầm nén các hạt cốt liệu dễ chặt khít với nhaunhất, Bê tông nhựa cấp phối chặt có độ rỗng dư nhỏ, thường từ 3-5% (hoặc 3-6%)

Bê tông nhựa sử dụng cấp phối cốt liệu hở (còn được gọi là Bê tông nhựa rỗng) Cấpphối cốt liệu hở là loại cấp phối có lượng hạt mịn chiếm một tỷ lệ nhỏ trong hỗn hợp.Đường cong cấp phối loại này tại vùng hạt mịn có xu thế nằm ngang và có giá trị gầnbằng không (0) Cấp phối này có độ rỗng dư lớn do không đủ lượng hạt mịn lấp đầy lỗlỗng giữa các hạt thô Bê tông nhựa rỗng có độ rỗng dư lớn nhất so với Bê tông nhựachặt và Bê tông nhựa cấp phối gián đoạn

Loại Bê tông nhựa rỗng làm lớp móng (base course), thường không sử dụng bộtkhoáng, có độ rỗng dư từ 6-12%

Bê tông nhựa có độ nhám cao, tăng khả năng kháng trượt

Là loại Bê tông nhựa rỗng có độ rỗng dư 15-22% hoặc Bê tông nhựa cấp phối giánđoạn có độ rỗng dư 10-15% Loại lớp phủ này có tác dụng ngăn ngừa hiện tượng màngnước gây ra khi xe chạy với tốc độ cao, tăng khả năng kháng trượt giữa của mặt đườngvà giảm đáng kể tiếng ồn khi xe chạy Loại Bê tông Nhựa này thường sử dụng bitumcải thiện polymer

Cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu (Maximum size of aggregate)

Cỡ sàng nhỏ nhất mà lượng lọt qua cỡ sàng đó là 100%

Cỡ hạt lớn nhất danh định của cốt liệu (Nominal maximum size of aggregate)

Trang 10

Cỡ sàng lớn nhất mà lượng sót riêng biệt trên cỡ sàng đó không lớn hơn 10%

Cốt liệu thô (Coarse aggregate)

Cốt liệu hầu hết có kích cỡ nằm trên sàng 4,75 mm Còn được gọi là đá dăm

Cốt liệu mịn (Fine aggregate)

Cốt liệu có kích cỡ lọt qua sàng 4,75 mm và hầu hết nằm trên sàng 0,075 mm Cònđược gọi là cát Là sản phẩm khoáng thiên nhiên (cát tự nhiên) hoặc sản phẩm nghiền từđá tảng (cát xay)

Bột khoáng (Mineral filler)

Sản phẩm được nghiền mịn từ đá các bô nát (đá vôi can xit, đolomit ), từ xỉ bazơ của

lò luyện kim hoặc là xi măng, có ít nhất 70% lọt qua sàng 0,075 mm

Hàm lượng bitum (Bitumen content)

Lượng bitum trong hỗn hợp BTN Có hai cách biểu thị hàm lượng bitum, hoặc tính theophần trăm của tổng khối lượng hỗn hợp BTN (cốt liệu thô, cốt liệu mịn, bột khoáng,bitum), hoặc tính theo phần trăm tổng khối lượng cốt liệu (cốt liệu thô, cốt liệu mịn, bộtkhoáng)

Cách biểu thị hàm lượng bitum theo phần trăm của tổng hỗn hợp BTN, ký hiệu là Pb,được áp dụng phổ biến trên thế giới và được sử dụng trong Luận văn này

Hàm lượng bitum tối ưu (Optimum Nhựa content)

Hàm lượng bitum được xác định khi thiết kế BTN, tương ứng với một tỷ lệ phối trộncốt liệu đã chọn và thỏa mãn nhất tất cả các yêu cầu kỹ thuật quy định với cốt liệu vàBTN được chỉ ra tại Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu Bê tông Nhựa đó

Hàm lượng bitum hấp phụ (Absorbed Nhựa Content)

Lượng bitum bị cốt liệu hấp phụ vào trong các lỗ rỗng ở bề mặt hạt cốt liệu, được biểuthị bằng tỷ lệ phần trăm khối lượng của hỗn hợp cốt liệu; ký hiệu là Pba

Hàm lượng bitum có hiệu (Effective Nhựa content)

Hàm lượng bitum có hiệu của hỗn hợp BTN được tính bằng lượng bitum có trong hỗn hợpBTN trừ đi lượng bitum bị hấp phụ vào hạt cốt liệu, ký hiệu là Pbe Hàm lượng bitum cóhiệu được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm khối lượng của hỗn hợp BTN Lượng bitum cóhiệu tạo nên lớp phủ bề ngoài các hạt cốt liệu và là lượng bitum chi phối các đặc tính cơ lýcủa hỗn hợp BTN

Độ rỗng dư (Air voids)

Trang 11

Tổng thể tích của tất cả các bọt khí nhỏ nằm giữa các hạt cốt liệu đã được bọc bitumtrong hỗn hợp BTN đã đầm nén Độ rỗng dư được biểu thị bằng phần trăm của thể tíchmẫu hỗn hợp BTN đã đầm nén, ký hiệu là Va.

Độ rỗng cốt liệu (Voids in the mineral aggregate)

Thể tích của khoảng trống giữa các hạt cốt liệu của hỗn hợp BTN đã đầm nén, thể tíchnày bao gồm độ rỗng dư và thể tích bitum có hiệu cộng lại Độ rỗng cốt liệu được biểuthị bằng phần trăm của thể tích mẫu hỗn hợp BTN đã đầm nén, ký hiệu là VMA

Độ rỗng lấp đầy bitum (Voids filled with nhựa)

Thể tích của khoảng trống giữa các hạt cốt liệu (VMA) bị phần bitum có hiệu lấp đầy.Độ rỗng lấp đầy bitum được biểu thị bằng phần trăm của thể tích bitum có hiệu chia chođộ rỗng cốt liệu (VMA), ký hiệu là VFA

Độ ổn định nhiệt của bê tông nhựa

Là chỉ tiêu đánh giá sự thay đổi các tính chất của bê tông nhựa khi nhiệt độ thay đổi

Tỷ trọng lớn nhất (Maximum Specific Gravity)

Tỷ trọng của hỗn hợp BTN khi hỗn hợp đó không có độ rỗng dư (độ rỗng dư bằng 0),được ký hiệu là Gmm

Tỷ trọng khối (Bulk Specific Gravity)

Là tỷ lệ giữa khối lượng cân trong không khí (sau khi sấy khô) của một đơn vị thể tíchcốt liệu (bao gồm cả thể tích của các lỗ rỗng trên bề mặt hạt cốt liệu) chia cho khốilượng cân trong không khí của một thể tích nước cất tương đương ở cùng một nhiệt độxác định

Tỷ trọng khối (bão hòa-khô bề mặt)(Bulk Specific Gravity-saturated surface-dry)

Là tỷ lệ giữa khối lượng cân trong không khí (sau khi ngâm bão hòa và làm khô bề mặt)của một đơn vị thể tích cốt liệu (bao gồm cả thể tích của các lỗ rỗng trên bề mặt hạt cốtliệu) chia cho khối lượng cân trong không khí của một thể tích nước cất tương đương ởcùng một nhiệt độ xác định

Tỷ trọng biểu kiến (Apperent Specific Gravity)

Là tỷ lệ giữa khối lượng cân trong không khí (sau khi sấy khô) của một đơn vị thể tíchcốt liệu (không bao gồm thể tích của các lỗ rỗng trên bề mặt hạt cốt liệu) chia cho khốilượng cân trong không khí của một thể tích nước cất tương đương ở cùng một nhiệt độxác định

Trang 12

PHẦN MỞ ĐẦU

- Tính cấp thiết của đề tài:

Quốc lộ 1 là tuyến giao thông huyết mạch của nước ta, kéo dài từ cửa khẩu HữuNghị (Lạng Sơn) đến Năm Căn (Cà Mau) với tổng chiều dài 2.300km Tuyến đườngnày đã được nâng cấp thành đường cấp III, 2 làn xe từ những năm 1993 theo các nguồnvốn ODA Từ năm 2003 đến nay, một số đoạn có lưu lượng giao thông lớn đã được mởrộng với quy mô 4 làn xe và xây dựng một số tuyến tránh qua các khu đô thị Tuynhiên, do lưu lượng xe ngày càng tăng cao nên xảy ra tình trạng ùn tắc, tai nạn giaothông trên các đoạn tuyến chưa được mở rộng Vì vậy, việc mở rộng Quốc lộ 1 là mộttrong những nhiệm vụ trọng tâm của ngành Giao thông vận tải trong giai đoạn vừa qua.Đề án mở rộng Quốc lộ 1 từ Hà Nội đến Cần Thơ nhằm đáp ứng nhu cầu vận tải ngàycàng cao, cải thiện điều kiện khai thác, giảm ùn tắc và tai nạn giao thông, phục vụ pháttriển kinh tế xã hội và đảm bảo an ninh quốc phòng, phù hợp với quy hoạch phát triểnngành Giao thông vận tải đã được phê duyệt tại Quyết định số 356/QĐ-TTg ngày25/02/2013 của Thủ tướng Chính phủ

Dự án ĐTXD công trình mở rộng Quốc lộ 1 đoạn Km1063+877 – Km1092+577,tỉnh Quảng Ngãi theo hình thức hợp đồng BOT, được Bộ Giao thông vận tải phê duyệttại Quyết định số 479/QĐ-BGTVT ngày 28/02/2013 với chiều dài khoảng 29,4km đượcđầu tư từ nguồn vốn tư nhân và nguồn vốn vay, thi công trong điều kiện đường đangkhai thác nên ngoài yêu cầu đảm bảo về chất lượng, tiến độ thì cần phải đảm bảo sự lưuthông bình thường và an toàn giao thông trên đường hiện tại Bên cạnh đó, trong nhữngnăm qua ngoài các dự án xây dựng công trình giao thông đạt tiến độ và chất lượng vẫncòn một số các dự án đã xuất hiện hư hỏng cục bộ (lún, nứt, trượt trồi, hằn vệt bánhxe của lớp bê tông nhựa mặt đường, mặt cầu) sau một thời gian ngắn đưa vào bàngiao và sử dụng

Đề tài “Nghiên cứu đánh giá công nghệ bê tông nhựa nóng lớp mặt đường Dự ánnâng cấp mở rộng QL1 đoạn Km1063+877 – Km1092+577, tỉnh Quảng Ngãi theo hình

thức BOT” là một hướng nghiên cứu, đánh giá đánh giá công nghệ bê tông nhựa nóng

để khắc phục một số vấn đề trong quá trình thi công nhằm đảm bảo và nâng cao chấtlượng mặt đường bê tông nhựa

Trang 13

- Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng của Đề tài đó là “Nghiên cứu đánh giá công nghệ bê tông nhựa nónglớp mặt đường Dự án nâng cấp mở rộng QL1 đoạn Km1063+877 – Km1092+577, tỉnhQuảng Ngãi theo hình thức BOT”

- Phạm vi nghiên cứu:

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là đánh giá công nghệ bê tông nhựa nóng lớp mặtđường Dự án nâng cấp mở rộng QL1 đoạn Km1063+877 – Km1092+577, tỉnh QuảngNgãi theo hình thức BOT

- Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài đó là nghiên cứu, đánh giá công nghệ bê tông nhựanóng lớp mặt đường đối với Dự án nâng cấp mở rộng QL1 đoạn Km1063+877 –Km1092+577, tỉnh Quảng Ngãi theo hình thức BOT

- Phương pháp nghiên cứu:

Phương pháp nghiên cứu là nghiên cứu trên cơ sở lý thuyết kết hợp với đánh giátrong quá trình giám sát thi công

- Kết cấu của luận văn:

Chương 4: Phân tích đánh giá thi công lớp bê tông nhựa mặt đường Dự án nângcấp mở rộng QL1 đoạn Km1063+877 – Km1092+577, tỉnh Quảng Ngãi theo hình thứcBOT

Phần II: Kết luận-Kiến nghị:

Trang 14

PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 1NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG NHỰA VÀ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG

BÊ TÔNG NHỰA

1.1 Tổng quan về bê tông nhựa:

1.1.1 Khái niệm về bê tông nhựa:

Bê tông nhựa là vật liệu khoáng – bitum xây dựng đường nhận được khi làm đặchỗn hợp bê tông nhựa Hỗn hợp bê tông nhựa bao gồm đá dăm (hoặc sỏi), cát, bộtkhoáng, bitum dầu mỏ, có thể có phụ gia

Hỗn hợp được thiết kế hợp lý và gia nhiệt từ 120 oC ÷ 160oC thành phần của bêtông nhựa theo khối lượng thông thường như sau: Đá dăm 20-60%; cát 30-66%; bộtkhoáng 4-16%; bitum 5-7% và phụ gia tùy theo kết quả thực nghiệm

Trên cơ sở chất kết dính hữu cơ (bitum, guđrông, nhũ tương) trong xây dựngđường thường dùng các hỗn hợp vật liệu khoáng và chất kết dính hữu cơ phổ biến nhấtvà chất lượng cao nhất từ vật liệu khoáng – bitum là bê tông asphalt Bê tông nhựa làsản phẩm nhận được khi làm đặc và rắn chắc hỗn hợp asphalt – bê tông

- Ưu điểm

Mặt đường BTN sử dụng khá phổ biến ở Việt Nam và thế giới do có những ưuđiểm nổi bật như:

+ Tính liên tục và mức độ êm thuận của mặt đường khi khai thác

+ Tiến độ thi công đưa đường vào khai thác nhanh

+ Có thể sử dụng tái chế sản xuất mặt đường mới

+ Công nghệ thi công phổ biến

+ Làm mặt đường BTN màu, để tạo màu sắc cho các con đường, cung đường cóthể áp dụng một số giải pháp như sau: cho chất tạo màu vào hỗn hợp, sử dụng cốt liệt

có màu xử lý vào bề mặt, dùng cốt liệu có màu với chất kết dính trong (không màu) + BTN được sử dụng làm lớp phủ mặt đường có lượng giao thông cao như đườngcao tốc, đường thành phố, sân bay

- Nhược điểm

Ngoài những ưu điểm, mặt đường BTN có nhược điểm như:

+ Khả năng chịu lực và mô đun đàn hồi thấp

+ Độ bền nước thấp

Trang 15

+ Nhạy cảm đối với sự thay đổi nhiệt độ môi trường, có thể bị hư hỏng dưới tácdụng của tải trọng nặng như bong tróc, lún về bề mặt, xô dồn,…

1.1.2 Xu hướng sử dụng bê tông nhựa tại Việt Nam và trên Thế giới

- Xu hướng tại Việt Nam

Bê tông nhựa

Đá dăm nhựa

Bê tông

xi măng Cấp phối Đất Khác Quốc lộ 17020,72 5753,70 313,19 575,92 456,19 - 9921,72Đường tỉnh 24749,61 4367,13 11945,15 544,67 4982,82 2859,44 50,40Đường huyện 53550,32 1853,96 11371,24 2804,27 15132,41 18787,96 3600,48Đường xã 175329,48 1651,11 13231,86 28437,49 38298,29 91818,84 1891,89Đường đô thị 9558,02 2771,45 3216,14 877,18 1251,24 1440,11 1,90Đường

chuyên dùng 7490,35 438,67 1383,88 144,54 1968,83 3554,43

Tổng cộng 287698,50 16836,02 41461,46 33381,07 64089,78 118460,78 15466,39

Tổng chiều dài

Loại đường

theo cấp

quản lý

Chiều dài theo loại mặt đường (Km)

Bảng 1.1 Số liệu mạng lưới đường bộ Việt Nam theo vật liệu lớp mặt đường

- Theo thống kê số liệu mạng lưới đường bộ Việt Nam theo vật liệu lớp mặt thì tỷlệ sử dụng mặt đường BTN ở Việt Nam vẫn còn chưa cao, chủ yếu loại mặt đường nàysử dụng cho các tuyến Quốc Lộ, đường đô thị

- Xu hướng trên Thế giới

Tình hình sử dụng mặt đường BTN ở một số quốc gia trên thế giới như:

Tại Mỹ khoảng 80% số km đường trong đô thị sử dụng BTN; tại Canađa trên 90%;tại Đức khoảng 75%; tại Áo trên 30%; tại Bỉ khoảng 40%; tại Hà Lan gần 80%; tạiVương quốc Anh gần 90%; tại Úc trên 30%

1.1.3 Phân loại bê tông nhựa

Căn cứ các chỉ tiêu như: Phương pháp thi công; nhiệt độ khi rải; Theo độ rỗng dư,theo kích thước hạt lớn nhất ta có có thể chia ra các loại bê tông nhựa như sau:

Trang 16

Cõhạtlớnnhất(mm)Cấp phối liên tục

Cấpphốigiánđoạn BTNR(VN)

Đá

dămđenAM

Cấp phối giánđoạn

BTNR37,5

ATPB

ATPB31,5 31,5 37,5

BTNR25

BTNR19

SMA12,5

AM12,5

OGFC12,5

SMA9,5

AM9,5

OGFC19,5

Trang 17

+ Gussaphalt: Là hỗn hợp của cốt liệu, bột khoáng và chất liên kết được thi công ởnhiệt độ từ 200 oC – 250oC và không cần lu lèn Độ rỗng dư rất thấp và kín nước nênthường thích hợp làm lớp phủ mặt cầu (đặc biệt là cầu thép).

+ Bê tông nhựa rải ấm: nhiệt độ rải từ 90 oC -1100C Sử dụng cho đường cấp thấphoặc duy tu bảo dưỡng

+ Bê tông nhựa rải nguội: Thường được trộn với nhũ tương hoặc nhựa pha dầu.+ Bê tông nhựa tái chế: gồm tái chế nóng và tái chế nguội

1.1.4 Cấu trúc bê tông nhựa

Cấu trúc của bê tông nhựa thể hiện mối tương tác giữa các yếu tố cấu tạo sự phốihợp giữa chúng Tập hợp các yếu tố này được thể hiện bằng mối liên hệ giữa đặc tínhcủa vật liệu với độ đặc và độ rỗng của cốt liệu khoáng, cấu trúc và đặc tính của bitum,

sự liên kết với vật liệu khoáng và lấp đầy lỗ rỗng vật liệu khoáng của bitum Cấu trúccủa bê tông nhựa bao gồm cấu trúc của hỗn hợp vật liệu khoáng và cấu trúc của bitumtrong bê tông nhựa

Cấu trúc của vật liệu khoáng trong bê tông asphalt được chia ra làm 3 loại: cókhung, bán khung và không có khung Tùy theo tỷ lệ và khối lượng của đá, cát, bộtkhoáng có thể tạo ra một trong 3 loại cấu trúc trên Tỷ lệ phần trăm của đá thường từ20-65 %, cát từ 20-40 %, bột đá từ 4-14 % Độ rỗng của vật liệu khoáng thường từ 15-

22 %, độ rỗng còn lại 2-7 %

Cấu trúc có khung là cấu trúc mà độ rỗng của hỗn hợp được lấp đầy hoàn toànbằng vữa asphalt Thể tích vữa asphalt bao gồm hỗn hợp của cát, bột khoáng và bitumkhông vượt quá thể tích rỗng của đá dăm, độ lớn của các hạt cát không lớn hơn kíchthước của các lỗ rỗng trong bộ khung đá dăm Như vậy, các hạt cốt liệu không dễchuyển động trong vữa asphalt và tiếp xúc với nhau một cách trực tiếp hoặc thông qualớp màng cứng bitum tạo cấu trúc Sự có mặt các khung cứng không gian làm tăng độ

ổn định động của lớp phủ mặt đường Cấu trúc khung quen thuộc thường chứa lượngbột khoáng từ 4-10 %, lượng đá 50-60 %

+ Cấu trúc bán khung của vật liệu khoáng là cấu trúc có các phần cục bộ của hạtđá dăm tập trung lớn hơn thể tích của vữa asphalt

+ Cấu trúc không có khung là cấu trúc trong đó các hạt đá dăm dễ di chuyển dolượng thừa của chất kết dính asphalt (hệ số lấp đầy lỗ rỗng lớn hơn 1) Cường độ và độdính kết của cấu trúc giảm khi chịu nhiệt làm cho lớp phủ mặt đường bị biến dạng dẻo

Trang 18

- Cấu trúc của bitum trong bê tông nhựa

Khi trộn vật liệu khoáng với bitum trên bề mặt của hạt đá dăm, cát, bột khoángđược phủ một lớp màng mỏng bitum Cấu trúc và tính chất của lớp phủ đó ảnh hưởngđến tính chất và chất lượng bê tông nhựa Sự liên kết giữa vật liệu khoáng và lớp màngmỏng của bitum được hình thành nhờ các quá trình vật lý và hóa học phức tạp Sự dínhbám của bitum với vật liệu khoáng được giải thích là có phụ thuộc nhiều vào tổng diệntích bề mặt của các hạt Bề mặt riêng của đá lớn hơn 10 cm2/g, cát 100-200 cm2/g, bộtđá 2.000-3.000 cm2/g Ví dụ trong 100 g hỗn hợp có 50% đá dăm, 40% cát và 10% bộtkhoáng có kích thước nhỏ hơn 0.071 mm thì diện tích bề mặt của đá dăm sẽ là 500 cm2,cát 8.000 cm2 và bột khoáng là 30.000 cm2 Như vậy, bột khoáng có tỷ diện tích lớnnhất và chiếm 80% nên lực dính bám trên bề mặt bột khoáng sẽ ảnh hưởng đến cấu trúcvà tính chất của bê tông asphalt

1.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bê tông nhựa.

- Cỡ hạt vật liệu khoáng

Sự thay đổi dần từ cỡ hạt lớn đến cỡ hạt nhỏ là một đặc tính của cốt liệu, cấp phốihạt ảnh hưởng đến tính công tác, sự ổn định, độ bền của hỗn hợp BTN cũng như là sự

ổn định, khả năng thoát nước của lớp nền do đó cốt liệu phải đáp ứng được mục đích sửdụng Tùy thuộc vào từng loại hỗn hợp BTN, cấp phối của cốt liệu thay đổi trong phạm

Nếu cốt liệu tròn được sử dụng với cấp phối rỗng thì độ ổn định rất kém Do vậy,khi sử dụng cốt liệu rỗng phải sử dụng cốt liệu có góc cạnh Nếu phải sử dụng cốt liệutròn nên nghiền nó ra Tuy nhiên, khi nghiền cốt liệu sẽ có những vết nứt ngang làmgiảm chất lượng cốt liệu

Trang 19

Hỗn hợp cốt liệu có độ rỗng nhất định Nếu độ rỗng càng lớn thì cần nhiều chất kếtdính asphalt bám vào bề mặt cũng như lấp đầy bớt lỗ rỗng của hỗn hợp cốt liệu.

Cốt liệu có lỗ rỗng xốp gây ra hiện tượng thấm hút chọn lọc, khi thấm hút chọn lọc

có thành phần chọn lọc trong asphalt thấm vào, để lại những phần thừa rắn lên trên bềmặt của cốt liệu điều này sẽ gây ra sự tách rời chất kết dính asphalt khỏi cốt liệu

- Các nhóm hạt làm nên vật liệu khoáng

Cốt liệu lớn (đá) tạo thành bộ khung chịu lực Nếu cốt liệu lớn có nhiều thànhphần hạt thoi dẹt, phong hóa lớn hơn quy định khả năng chịu lực cốt liệu kém dẫn tớicường độ BTN thấp hơn Yêu cầu cốt liệu lớn phải sạch để khả năng dính bám với vữaasphalt tốt thì cường độ BTN mới cao

Cốt liệu nhỏ (cát) chèn lấp một phần khe rỗng cốt liệu lớn, cát phải sạch để khảnăng đính bám với chất kết dính asphalt tốt

Bột khoáng cỡ hạt không đảm bảo thì khả năng dàn mỏng màng bitum không đượcmỏng Bột khoáng không đảm bảo sạch thì khả năng dính bám kém

Ngoài ra, nguồn gốc khoáng vật cốt liệu để sản xuất BTN phải là đá có tính bazơcao như đá vôi, đá đôlômít để khả năng dính bám với bitum được tốt Bột khoáng sảnxuất từ đá phải có tính bazơ cao để khi bám vào bề mặt cốt liệu lớn nhỏ màng bitumbao bọc được dàn mỏng

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dính bám giữa bitum và vật liệukhoáng Các yếu tố đó phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu cũng như yếu tố bên ngoài

- Nhiệt độ sấy và thời gian trộn của bitum với hỗn hợp vật liệu khoáng

Khi nhiệt độ sấy cao làm bay các nhóm chất dầu trong các hy đrôcácbon cao phântử có trong bitum làm bitum trở nên giòn

Khi nhiệt độ sấy thấp bitum không nóng chảy đều cốt liệu không đủ độ nóng nênkhả năng dính bám giữa cốt liệu và bitum không tốt, làm cho màng bitum không đủ độ

Trang 20

dàn mỏng, thời gian sấy ngắn không đủ độ nóng; sấy lâu cao làm bay các nhóm chấtdầu trong bitum đều ảnh hưởng đến chất lượng BTN.

1.2 Kết cấu mặt đường bê tông nhựa:

Phương pháp thiết kế kết cấu mặt đường mềm phổ biến hiện nay tại Việt Nam là22TCN 211:06 Đây là phương pháp dựa trên cơ sở lý thuyết đàn hồi với giả thiết kếtcấu mặt đường mềm là hệ đàn hồi nhiều lớp đồng nhất và đẳng hướng, với thông số đànhồi của mỗi lớp là mô đun đàn hồi hệ số Poisson và tác dụng của bánh xe lên mặtđường là áp lực tĩnh phân bố trên một vòng tròn có đường kính D tương đương với diệntích vệt tiếp xúc của bánh xe lên mặt đường được tính toán theo 22TCN 211:06 là tínhtoán kiểm tra theo 3 tiêu chuẩn giới hạn:

- Kiểm tra ứng suất cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt trượt kém so vớitrị số giới hạn cho phép để đảm bảo chúng không xảy ra biến dạng dẻo

- Kiểm tra ứng suất kéo uốn phát sinh ở đáy các lớp vật liệu liên kết liền khốinhằm hạn chế phát sinh nứt dẫn đến phá hoại các lớp đó

- Kiểm tra độ võng đàn hồi so với trị số mô đun đàn hồi yêu cầu

1.2.1 Sơ đồ bố trí các lớp trong kết cấu mặt đường bê tông nhựa

Kết cấu mặt đường bê tông nhựa (hay kết cấu mặt đường mềm) gồm có tầng mặtlàm bằng các vật liệu hạt hoặc các vật liệu hạt có trộn nhựa hay tưới nhựa đường vàtầng móng làm bằng các loại vật liệu khác nhau đặt trực tiếp trên khu vực tác dụng củanền đường hoặc trên lớp đáy móng

Tầng mặt áo đường mềm cấp cao có thể có nhiều lớp gồm lớp tạo nhám, tạophẳng hoặc lớp bảo vệ, lớp hao mòn ở trên cùng (đây là các lớp không tính vào bề dàychịu lực của kết cấu mà là các lớp có chức năng hạn chế các tác dụng phá hoại bề mặtvà trực tiếp tạo ra chất lượng bề mặt phù hợp với yêu cầu khai thác đường) rồi đến lớpmặt trên và lớp mặt dưới là các lớp chịu lực quan trọng tham gia vào việc hình thànhcường độ của kết cấu áo đường mềm

Tùy loại tầng mặt, tùy cấp hạng đường và lượng xe, kết cấu áo đường có thể đủcác tầng lớp trên nhưng cũng có thể chỉ gồm một, hai lớp đảm nhiệm nhiều chức năng

Trang 21

Hình 1.1 Sơ đồ các tầng, lớp của kết cấu mặt đường mềm

1.2.2 Yêu cầu đối với kết cấu mặt đường BTN

Trong suốt thời hạn thiết kế quy định, mặt đường mềm phải có đủ cường độ vàduy trì được cường độ để hạn chế được tối đa các trường hợp phá hoại của xe cộ và cácyếu tố môi trường tự nhiên Cụ thể là hạn chế được các hiện tượng tích lũy biến dạngdẫn đến tạo vệt bánh xe trên mặt đường, hạn chế phát sinh hiện tương nứt nẻ hạn chếbào mòn và bong tróc bề mặt, hạn chế được các nguồn ẩm xâm nhập vào các lớp kếtcấu và phần trên của nền đường trong phạm vi khu vực tác dụng, hoặc phải đảm bảolượng nước xâm nhập vào được thoát ra một cách nhanh nhất

Bề mặt kết cấu mặt đường phải đảm bảo bằng phẳng, đủ nhám, dễ thoát nước mặtvà ít gây bụi để đáp ứng yêu cầu giao thông an toàn, êm thuận, kinh tế, giảm thiểu tácdụng xấu đến môi trường hai bên đường

1.2.3 Nội dung công tác thiết kế mặt đường BTN

Công tác thiết kế mặt đường mềm gồm các nội dung chủ yếu sau:

- Thiết kế cấu tạo kết cấu mặt đường: Nội dung chính là chọn và bố trí hợp lý cáclớp vật liệu phù hợp với chức năng và yêu cầu của các tầng lớp mặt đường, chọn các giảipháp tăng cường cường độ và sự ổn định cường độ của khu vực tác dụng

- Tính toán kiểm tra cường độ chung và cường độ trong một lớp kết cấu áo đườngxác định bề dày cho mỗi lớp kết cấu áo đường theo các tiêu chuẩn giới hạn cho phép

- Tính toán, thiết kế tỷ lệ phối hợp các thành phần hạt và tỷ lệ phối hợp giữa vậtliệu hạt khoáng với chất liên kết cho mỗi loại vật liệu sử dụng rồi kiểm nghiệm các đặctrưng cơ học của các vật liệu đó để đưa ra yêu cầu cụ thể đối với vật liệu sử dụng cho

Trang 22

mỗi lớp kết cấu Chú ý rằng không những phải đưa ra được tỷ lệ phối hợp các thànhphần vật liệu trong chế thử và trong sản xuất đại trà khi tiến hành thiết kế kỹ thuật vàthiết kế bản vẽ thi công.

- Tại các đoạn đường có bố trí siêu cao ≥ 6%, trạm thu phí, điểm dừng đỗ xe thìcần thiết kế tăng cường cường độ kết cấu mặt đường

1.3 Nhận xét – Kết luận.

Chương này tóm tắt một cách tổng quan về bê tông nhựa gồm khái niệm, sự phânloại và một số đặc điểm của bê tông nhựa Trình bày về công tác bố trí các tầng lớp, yêucầu đối với kết cấu mặt đường BTN

Mặt đường BTN ngày càng được sử dụng phổ biến bởi những ưu điểm, tính chấtcủa nó Tuy nhiên, trong một thời gian dài ở Việt Nam mặt đường BTN sử dụng mangtính chất đại trà, áp dụng cùng một loại kết cấu mặt đường cho nhiều nơi khác nhau, màkhông xét đến các sự khác nhau về địa chất, khí hậu cũng như điều kiện khai thác, lưulượng và tải trọng xe Điều này gây ra tình trạng hư hỏng của loại mặt đường này ngàycàng gia tăng trong thời gian gần đây

Đã có những nghiên cứu, đánh giá được thực hiện để tìm hiểu nguyên nhân chonhững dạng hư hỏng này từ đó đưa ra những phương án phù hợp, từng bước đưa nhữngcông nghệ mới nhằm cải thiện và nâng cao chất lượng cho loại mặt đường này

Trang 23

- Tải trọng nặng trùng phục nhiều trên mặt đường

- Mặt đường có bề dày nhỏ hoặc các lớp phía dưới yếu làm xuất hiện độ võng lớn

trên mặt đường do tải trọng tác dụng Độ võng mặt đường lớn làm tăng các ứng suấtkéo ở phía đáy của lớp bê tông nhựa, dẫn tới hình thành vết nứt

- Chất lượng xây dựng kém hoặc thiết kế thiếu ngoài ra khả năng thoát nước mặt

đường kém làm giảm cường độ các lớp nền, móng bằng vật liệu không gia cố cũng gópphần làm tăng khả năng xuất hiện các vết nứt hoặc chất lượng chất dính bám kém làmtăng giá trị ứng suất kéo dưới đáy lớp vật liệu bê tông nhựa

Trang 24

Hình 2.1a: Nứt mỏi dạng nhẹ

Hình 2.1b: Nứt mỏi dạng vừa

Trang 25

Hình 2.1c: Nứt mỏi dạng nặngTrong trường hợp thông thường, hiện tượng nứt mỏi là một dấu hiệu báo mặtđường đã chịu tới số lượng tải trọng trục thiết kế tính toán Mặt đường khi đó cần đượcnâng cấp, cải tạo cho phù hợp Nếu hiện tượng nứt mỏi xảy ra ở cuối thời kỳ thiết kế thì

đó là hiện tượng phát triển một cách tự nhiên theo như được dự đoán trong thiết kế Nếuquan sát thấy các vết nứt xuất hiện sớm hơn so với thời kỳ thiết kế cũng có thể đó làdấu hiệu tải trọng giao thông được đánh giá không đúng mức trong khi thiết kế

b) Phân loại mức độ nghiêm trọng: Dấu hiệu sớm của hiện tượng nứt mỏi là sựxuất hiện các vết nứt dài không liên tục theo vệt bánh xe (dạng nhẹ) Các vết nứt sau đóđược phát triển dần lên do ở một số điểm các vết nứt nối lại với nhau, hình thành cácvùng nứt lớn (dạng vừa) Các vết nứt phát triển cho đến khi trở thành nứt kiểu da cá sấu(dạng nặng) Mặt đường sẽ tiếp tục bị hư hỏng nặng hơn nữa khi xuất hiện các ổ gà do

xe cộ đi qua làm bong bật lớp mặt bê tông nhựa và làm cho nước mặt có khả năng thấmxuống làm giảm cường độ các lớp phía dưới

Với mỗi cấp mức độ nghiêm trọng, bằng trực quan ước tính độ dài và diện tíchvùng bị nứt mỏi Nếu trong một khu vực tồn tại nhiều cấp mức độ nghiêm trọng khácnhau mà không thể dễ dàng phân biệt được thì sử dụng cấp độ cao nhất của mức độnghiêm trọng trong khu vực đó để đánh giá

c) Chỉ số đánh giá: Chỉ số nứt mỏi được kí hiệu là AC và được xác định thôngqua công thức:

Trang 26

%M 70

%L

* 40 - 100 AC

Trong đó: %L; %M; %H là tỉ lệ phần trăm diện tích nứt mỏi ở các cấp độ nghiêmtrọng tương ứng là nhẹ, vừa, nặng trong vùng nứt mỏi, được tính bằng:

l B

*

32A

S H

M, L,

Trong đó: SA: Diện tích nứt mỏi (ở mỗi cấp độ), m2

Bl: Chiều rộng làn đường, m

d) Biện pháp sửa chữa: Hiện tượng nứt mỏi cần được sửa chữa triệt để, thôngthường bằng cách đào bỏ và thay thế vật liệu mới hoặc có thể rải tăng cường trên toànbộ mặt đường Nếu không sửa chữa kịp thời, các vết nứt mỏi ban đầu nhanh chóng pháttriển thành nứt lưới và bong bật ổ gà Ngoài ra, nước thấm xuống qua các khe nứt làmđất nền ẩm ướt, giảm cường độ và hình thành hố lún dưới tác dụng của tải trọng xe

2.1.2 Nứt do nhiệt độ thấp:

a) Khái niệm: Nứt ở nhiệt độ thấp thường là nứt ngang, được tạo thành khi ứngsuất kéo tạo ra do trương nở của hỗn hợp lớn hơn cường độ chịu kéo của vật liệu

b)Nguyên nhân: Nứt do ứng suất nhiệt xuất hiện trên mặt đường bê tông nhựathường là các vết nứt ngang cách đều nhau Vết nứt thường xuất hiện khi nhiệt độ bềmặt đường xuống thấp đủ để tạo ra một ứng suất kéo do nhiệt lớn hơn cường độ chịukéo uốn của vật liệu bê tông nhựa (có xét đến mỏi);

Hình 2.2: Nứt do nhiệt độ thấp

Trang 27

Các vết nứt do nhiệt độ thấp được tạo thành khi các lớp mặt đường bị co lại trongthời tiết lạnh giá Khi hiện tượng co ngót mặt đường xuất hiện đồng thời cũng sinh racác ứng suất kéo ở trong lớp bê tông nhựa Tại một vài điểm dọc theo mặt đường, cácứng suất kéo vượt quá cường độ kháng kéo trong lớp bê tông nhựa và dẫn tới hiệntượng nứt Hiện tượng nứt do nhiệt độ thấp xuất hiện chủ yếu từ một chu kỳ đơn củanhiệt độ thấp, nhưng nó có thể phát triển khi các chu kỳ nhiệt độ thấp được lặp lại.

c)Biện pháp sửa chữa: Vá trám lại các vết nứt dạng này là hình thức sửa chữa hiệuquả để giảm tốc độ xuống cấp của mặt đường

2.1.3 Nứt dọc:

a) Khái niệm: Nứt dọc là vết nứt song song với tim đường.

b) Nguyên nhân: Nứt dọc thường có nguyên nhân từ việc cạp nền - mặt đường,

làm cho biến dạng không đều giữa các phần đường mới và cũ; ứt dọc theo vết lún bánh

xe do ứng suất kéo do tải trọng xe gây ra vượt quá cường độ chịu kéo của vật liệu (cótính đến lão hóa và mỏi)

Hình 2.3a: Nứt dọc nhẹ

Trang 28

Hình 2.3b: Nứt dọc vừa

Hình 2.3c: Nứt dọc nặng

c) Phân loại mức độ nghiêm trọng: Loại hình hư hỏng này được chia làm ba mức

độ nghiêm trọng:

- Mức độ nhẹ (hình 2.3a): Khi chiều rộng vết nứt ≤ 6mm

- Mức độ vừa (hình 2.3b): Khi chiều rộng vết nứt >6mm và ≤ 18mm

- Mức độ nặng (hình 2.3c): Khi chiều rộng vết nứt > 18mm

d) Chỉ số đánh giá: Chỉ số nứt dọc kí hiệu là LC và được xác định bằng công thức:

%M 350

%L

* 40 - 100 LC

Trong đó:

Trang 29

%L; %M; %H là tỉ lệ phần trăm nứt dọc ở các cấp độ nghiêm trọng tương ứng lànhẹ, vừa, nặng trong vùng nứt dọc, được tính bằng:

Chiều dài vết nứt dọc, (m)

32(m)

e) Biện pháp sửa chữa: Việc vá trám vết nứt dọc bằng vật liệu thích hợp là giải

pháp hiệu quả tránh việc tăng mạnh tốc độ xuống cấp theo các hình thức: nứt thứ cấp từvết nứt cũ, hình thành nứt lưới lớn do biến dạng lún lõm mặt đường lớn, khi nước theocác khe nứt ngấm xuống làm giảm cường độ của các lớp móng đường và nền đường

bê tông nhựa bề mặt truyền lên

Hình 2.4a: Nứt ngang dạng nhẹ

Trang 30

Hình 2.4b: Nứt ngang dạng vừa

Hình 2.4c: Nứt ngang dạng nặng

c)Phân loại mức độ nghiêm trọng: Loại hình hư hỏng này được chia làm ba mứcđộ nghiêm trọng:

- Mức độ nhẹ (hình 2.4a): Khi chiều rộng vết nứt ≤ 6mm

- Mức độ vừa (hình 2.4b): Khi chiều rộng vết nứt > 6mm và ≤ 18mm

- Mức độ nặng (hình 2.4c): Khi chiều rộng vết nứt > 18mm

Ở mỗi cấp mức độ nghiêm trọng, cần ghi lại số lượng vết nứt ngang và chiều dàicủa mỗi vết nứt để làm cơ sở đánh giá sau này

d)Chỉ số đánh giá: Chỉ số nứt ngang được kí hiệu là TC và được xác định thôngqua công thức:

Trang 31

M 15.1

L

* 20 - 100 TC

Trong đó:

%L; %M; %H là tỉ lệ phần trăm nứt ngang ở các cấp độ nghiêm trọng tương ứng lànhẹ, vừa, nặng, được tính bằng:

Tổng chiều dài vết nứt ngang (ở mỗi cấp)

Chiều rộng làn

e)Biện pháp sửa chữa: Việc vá trám vết nứt ngang bằng vật liệu thích hợp là giảipháp hiệu quả để tránh việc tăng mạnh tốc độ xuống cấp theo các hình thức: nứt thứ cấp

từ vết nứt cũ, hình thành nứt lưới lớn do biến dạng lún lõm mặt đường lớn, khi nướctheo các khe nứt ngấm xuống làm giảm cường độ các lớp móng đường và nền đường

2.1.5 Nứt lưới lớn dạng khối:

a) Khái niệm: Là loại hình hư hỏng phát triển từ vết nứt ngang và nứt dọc Cácvết nứt nối với nhau và chia mặt đường thành những mảnh hình chữ nhật Mỗi khối cókích thước xấp xỉ từ 0,1 m2 đến 9,0 m2 (1ft2 đến 100ft2) Những khối lớn hơn thì đượcxếp vào vết nứt dọc hay vết nứt ngang Nứt khối thông thường xuất hiện ở khu vực mặtđường có tỉ lệ xe chạy lớn nhưng đôi khi sẽ chỉ xuất hiện ở khu vực không lưu thông

Hình 2.5a: Nứt lưới nhẹ

Trang 32

Hình 2.5b: Nứt lưới vừa

Hình 2.5c: Nứt lưới nặng

b)Nguyên nhân: Nguyên nhân thường là nứt do nhiệt độ thấp kết hợp với hiệntượng lão hóa, đặc biệt là lão hóa trong quá trình thi công không được kiểm soát Loạihình vết nứt này cũng thường xuất hiện trên những khu vực rải bê tông nhựa bề mặt lớnnhư sân, bãi đỗ xe Nếu tại các vị trí này có xuất hiện nứt lưới lớn sẽ là hiện tượng hưhỏng nghiêm trọng, vì đây là hiện tượng hư hỏng có liên quan đến chiều dày vật liệu rảimỏng so với yêu cầu và hoặc do dính bám không tốt Quá trình xuống cấp sẽ diễn ra hếtsức nhanh chóng do xuất hiện nứt thứ cấp và bong bật từng mảng vật liệu bề mặt sửachữa cho hiện tượng hư hỏng này cũng rất phức tạp và sẽ phải bóc bỏ toàn bộ phần vậtliệu mặt đường có hư hỏng trước khi rải tăng cường

Trang 33

c)Phân loại mức độ nghiêm trọng: Loại hình hư hỏng này được chia làm ba mứcđộ nghiêm trọng:

- Mức độ nhẹ (hình 2.5a): là khi chiều rộng của vết nứt ≤ 6mm và kích thước mỗikhối nứt 9 x 9 (mm); 9 x 9 (mm);

- Mức độ vừa (hình 2.5b): là khi chiều rộng của vết nứt > 6mm và ≤ 19mm vàkích thước block 5 x 5 đến 8 x 8 (mm);

- Mức độ nặng (hình 2.5c): là khi chiều rộng của vết nứt > 19mm và kích thướcblock 2 x 2 đến 4 x 4 (mm)

2.1.6 Nứt phản ánh:

a) Khái niệm: Nứt phản ánh xảy ra trên mặt của kết cấu mặt đường có liên quanđến và bị gây ra bởi sự di chuyển tương đối của vệt nứt hoặc của khe nối từ lớp phíadưới

b)Nguyên nhân: Nứt phản ánh có thể do các nguyên nhân sau:

- Nứt từ khe nối của mặt đường bê tông xi măng phía dưới

- Truyền từ vết nứt do nhiệt của mặt đường bê tông nhựa cũ

- Truyền từ nứt lưới lớn của mặt đường phía dưới

- Truyền từ nứt dọc của mặt đường phía dưới

- Truyền từ nứt do mỏi của mặt đường phía dưới

Hình 2.6: Nứt phản ánh

2.1.7 Nứt trượt:

a) Khái niệm: Nứt trượt (nứt hình parabol) là những vết nứt có hình cung tròn(hoặc hình parabol) chỉ theo hướng giao thông

Trang 34

b)Nguyên nhân: Nứt trượt thường có nguyên nhân do dính bám giữa lớp mặt vàlớp dưới kém hoặc hỗn hợp bê tông nhựa kém chất lượng (cấp phối kém, nhựa đườngkhông phù hợp, hàm lượng nhựa quá lớn…), kết hợp với ảnh hưởng của lực ngang do

xe hãm, rẽ quay đầu…

c)Biện pháp sửa chữa: Sửa chữa loại hình hư hỏng này nhất thiết phải bóc bỏ toànbộ phần hỗn hợp hư hỏng

Hình 2.7a: Nứt trượt dọc

Hình 2.7b: Nứt trượt ngang

2.1.8 Lún vệt bánh xe:

Trang 35

a) Khái niệm: Lún vệt bánh xe là biến dạng bề mặt đường theo vệt bánh xe Đâylà một kiểu thông dụng nhất của biến dạng vĩnh cửu Lún vệt hằn bánh xe không chỉgiảm tuổi thọ phục vụ của đường mà còn tạo ra những mối đe doạ mất an toàn giaothông

b)Nguyên nhân: Lún vệt hằn bánh xe xuất hiện dọc theo vệt bánh xe chạy và có

xu hướng phát triển ra phía lề đường, được hình thành do các nguyên nhân:

- Sự giảm thể tích của bê tông nhựa do tác dụng đầm nén của bánh xe

- Biến dạng cắt lặp đi lặp lại do tác dụng của bánh xe, đây là nhân tố cơ bản.Trong giai đoạn đầu tác dụng tải trọng, biến dạng lún theo phương thẳng đứngphát triển nhanh hơn nhiều so với biến dạng trồi lên ở mép bánh xe Do đó, trong giaiđoạn này tác dụng đầm nén của bánh xe có ảnh hưởng quan trọng đến sự hình thành vệthằn lún bánh xe

Sau giai đoạn này, mức độ giảm thể tích của mặt đường bê tông nhựa do tác dụngđầm nén của bánh xe xấp xỉ bằng mức độ gia tăng thể tích ở khu vực biến dạng trồi.Đây là dấu hiện cho thấy mức độ giảm thể tích của mặt đường bê tông nhựa do tác dụngđầm nén của bánh xe đã kết thúc và vệt hằn bánh xe hình thành do sự dịch chuyển củavật liệu bê tông nhựa trong khi thể tích không thay đổi Giai đoạn này được coi là đạidiện cho biến dạng vĩnh cửu của mặt đường bê tông nhựa trong quá trình khai thác Các nhân tố ảnh hưởng đến vệt hằn lún bánh xe bao gồm:

- Cốt liệu: Thành phần cấp phối, độ nhám bề mặt của cốt liệu, hình dạng cỡ hạt;

- Loại nhựa sử dụng;

- Điều kiện tải trọng: Độ lớn của áp lực td, số lần tác dụng của tải trọng;

- Hỗn hợp bê tông nhựa: Hàm lượng nhựa, độ rỗng dư, độ rỗng cốt liệu

- Điều kiện môi trường: Nhiệt độ, độ ẩm

Vệt hằn bánh xe hình thành do một số nguyên nhân cơ bản như:

Chất lượng lớp nền đất (vật liệu, chất lượng thi công, chế độ thuỷ nhiệt), chấtlượng lớp móng dạng hạt;

Chất lượng lớp bê tông nhựa (hỗn hợp asphalt không đủ cường độ chống cắt) đểchống lại tác động của tải trọng trùng phục

Trang 36

Hình 2.8a:Lún vệt bánh xe nhẹ

Hình 2.8b: Lún vệt bánh xe vừa

Trang 37

Hình 2.8c: Lún vệt bánh xe nặng

c) Phân loại mức độ nghiêm trọng: Loại hình hư hỏng này được chia làm bốn mứcđộ nghiêm trọng:

- Mức độ không: Chiều sâu vệt lún < 1/4inch (6mm)

- Mức độ nhẹ: Chiều sâu vệt lún ≤ 1/4inch (6mm) và < 1/2inch (13mm)

- Mức độ vừa: Chiều sâu vệt lún ≤ 1/2inch (13mm) và < 3/4inch (19mm)

- Mức độ nặng: Chiều sâu vệt lún 3/4inch (19mm) 9 x 9 (mm);

d)Chỉ số đánh giá: Chỉ số lún vệt bánh xe được kí hiệu là RUT và được xác định

thông qua công thức:

%M 160

%L

* 40 - 100 RTU

2.1.9 Bong bật:

Trang 38

a) Khái niệm: Là hiện tượng phân rã theo quá trình của vật liệu bề mặt dẫn đếnkhả năng mất khả năng chịu trượt khi xe hãm phanh

Hình 2.9a: Bong bật mức nhẹ

Hình 2.9b: Bong bật mức vừa

Trang 39

Hình 2.9c: bong bật mức nặng

- Nguyên nhân: Nguyên nhân của hiện tượng này là do mất sự kết dính giữa cốtliệu hạt và chất liên kết asphalt (hiện tượng này xảy ra là do bụi bẩn trên cốt liệu hạt đãngăn cản sự dính kết giữa asphalt với cốt liệu hạt);

- Thiết kế hỗn hợp không đúng; không đủ đầm chặt trong quá trình thi công;Nhựa đường bị hóa già; cốt liệu có bề mặt nhẵn

b)Phân loại mức độ nghiêm trọng: Loại hình hư hỏng này được chia làm ba mứcđộ nghiêm trọng:

- Mức độ nhẹ: Từ 25% đến dưới 50% diện tích cốt liệu bị bong bật

- Mức độ vừa: Từ 50% đến dưới 75% diện tích cốt liệu bị bong bật

- Mức độ nặng: Từ 75% trở lên diện tích cốt liệu bị bong bật

c)Biện pháp sửa chữa: Sửa chữa loại hình hư hỏng này được tiến hành như sau:

- Với những diện tích nhỏ, cục bộ tiến hành bóc bỏ phần mặt đường bị bong bậtvà vá lại;

- Với những diện tích lớn thì cách hiệu quả nhất là bóc bỏ phần mặt bị hư hỏng vàthảm lại

2.1.10 Vết vá mặt đường/ Ổ gà:

a) Khái niệm: Vết vá là một vùng diện tích lớp phủ mặt đường bị hư hỏng đượcloại bỏ và thay thế bằng vật liệu vá hoặc một phần diện tích lớp phủ mặt đường đượctăng cường thêm vật liệu vá;

Ổ gà những vết lõm nhỏ, hình cái bát trên bề mặt đường Thông thường ổ gà là kếtquả cuối cùng của vết nứt da cá sấu (nứt mỏi) Khi vết nứt da cá sấu trở nên nghiêm

Trang 40

trọng, các vết nứt nối lại với nhau tạo ra những mảng nhỏ trên mặt đường và có thể bịbật ra khỏi mặt đường khi phương tiện đi qua tạo thành các lõm nhỏ (ổ gà) Nước mưa

sẽ tụ lại những ổ gà này và dần thâm nhập xuống dưới lớp móng làm suy giảm khảnăng làm việc của cả kết cấu áo đường Ổ gà gần như xuất hiện trên đường có lớpasphalt mỏng (2,5 -5,0cm) và hiếm khi xuất hiện trên đường có lớp asphalt dày hơn10cm

Hình 2.10a: ổ gà mức nhẹ

Hình 2.10b: ổ gà mức vừa

Định dạng
Số trang	107
Dung lượng	6,46 MB