Nghiên cứu các đặc tính chủ yếu của bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) dùng làm lớp mặt cho đường ô tô cấp cao ở Việt Nam (LA tiến sĩ)

Nghiên cứu các đặc tính chủ yếu của bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) dùng làm lớp mặt cho đường ô tô cấp cao ở Việt Nam (LA tiến sĩ)Nghiên cứu các đặc tính chủ yếu của bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) dùng làm lớp mặt cho đường ô tô cấp cao ở Việt Nam (LA tiến sĩ)Nghiên cứu các đặc tính chủ yếu của bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) dùng làm lớp mặt cho đường ô tô cấp cao ở Việt Nam (LA tiến sĩ)Nghiên cứu các đặc tính chủ yếu của bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) dùng làm lớp mặt cho đường ô tô cấp cao ở Việt Nam (LA tiến sĩ)Nghiên cứu các đặc tính chủ yếu của bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) dùng làm lớp mặt cho đường ô tô cấp cao ở Việt Nam (LA tiến sĩ)Nghiên cứu các đặc tính chủ yếu của bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) dùng làm lớp mặt cho đường ô tô cấp cao ở Việt Nam (LA tiến sĩ)Nghiên cứu các đặc tính chủ yếu của bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) dùng làm lớp mặt cho đường ô tô cấp cao ở Việt Nam (LA tiến sĩ)Nghiên cứu các đặc tính chủ yếu của bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) dùng làm lớp mặt cho đường ô tô cấp cao ở Việt Nam (LA tiến sĩ)Nghiên cứu các đặc tính chủ yếu của bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) dùng làm lớp mặt cho đường ô tô cấp cao ở Việt Nam (LA tiến sĩ)Nghiên cứu các đặc tính chủ yếu của bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) dùng làm lớp mặt cho đường ô tô cấp cao ở Việt Nam (LA tiến sĩ)Nghiên cứu các đặc tính chủ yếu của bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) dùng làm lớp mặt cho đường ô tô cấp cao ở Việt Nam (LA tiến sĩ)

VI NăKHOAăH CăVÀăCỌNGăNGH ăGIAOăTHỌNGăV NăT I

NGUY NăV NăTHÀNH

C AăBÊăTỌNGăNH AăR NGă(POROUSăASPHALT)ă

C PăCAOă ăVI TăNAM

LU NăỄNăTI NăS ăK ăTHU T

HÀăN Iăậ 2017

B GIÁO D C VÀ ÀO T O B GIAO THÔNG V N T I

VI NăKHOAăH CăVÀăCỌNGăNGH ăGIAOăTHỌNGăV NăT I

NGUY NăV NăTHÀNH

C AăBÊăTỌNGăNH AăR NGă(POROUSăASPHALT)

C PăCAOă ăVI TăNAM

Chuyên ngành : K ăthu tăxơyăd ngăcôngătrìnhăgiaoăthông

Mưăs ăăăăăăăăăăăăăăăăăă:ăă62.58.02.05

LU NăỄNăTI NăS ăK ăTHU T

PGS TS V c Chính PGS TS Nguy n Xuân Khang

HÀăN Iăậ 2017

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u c a riêng tôi Các k t qu nghiên c u đ c trình bày trong lu n án là trung th c, khách quan và ch a đ c ai công b trong b t k công trình nào; các thông tin trích d n trong lu n án đ u đ c

ch rõ ngu n g c

Hà N i, ngày 20 tháng 01 n m 2017

Tácăgi ălu năán

L IăC Mă N

D i s h ng d n t n tình c a các th y h ng d n, s ng h , t o đi u ki n

c a Vi n Khoa h c và Công ngh GTVT, s giúp đ c a th y cô, đ ng nghi p, b n

bè, ng i thân, v i s n l c c a b n thân, lu n án “Nghiênăc uăcácăđ cătínhăch ă

y uăc aăbêătôngănh aăr ngă(PorousăAsphalt)ădùngălƠmăl păm tăchoăđ ngăô tô

c păcaoă ăVi tăNam” c a tôi đư hoàn thành

V i s trân tr ng và lòng bi t n sâu s c, tôi xin chân thành c m n PGS.TS

V c Chính, PGS.TS Nguy n Xuân Khang đư t n tình h ng d n và đ nh h ng khoa h c, t o đi u ki n thu n l i và giúp đ tôi trong su t quá trình h c t p, nghiên

c u đ hoàn thành lu n án

Xin chân thành c m n Lưnh đ o Vi n Khoa h c và Công ngh GTVT, các

đ n v tr c thu c Vi n Khoa h c và Công ngh GTVT (Phòng Thí nghi m tr ng

đi m đ ng b I, Vi n Chuyên ngành ng b và sân bay, Phòng T ch c ậ Hành chính) đư t o m i đi u ki n giúp đ tôi trong quá trình tri n khai nghiên c u, th c

M CăL C

M CăL C iii

DANHăM CăCỄCăKụăHI U,ăCH ăVI TăT T x

DANHăM CăB NG xiii

DANHăM CăHỊNHă NH,ăHỊNHăV ,ăBI Uă xvi

M ă U 1

CH NGă1.ăNGHIÊNăC UăT NGăQUANăăV ăBÊăTỌNGăNH AăR NG 7

1.1 Kháiăni măv ăBTNR 7

1.2 Tínhăn ngăc aăBTNR 8

1.2.1 C i thi n s c kháng tr t m t đ ng 8

1.2.2 Gi m thi u ti ng n do xe ch y gây ra 9

1.2.3 Gi m thi u tác đ ng c a đ chói c a đèn ô tô, b i n c v ng lên khi xe ch y v i t c đ cao, c i thi n t m nhìn khi tr i m a 10

1.3 M tăs ăh năch c aăBTNR 10

1.3.1 Lưo hóa s m, bong tách 10

1.3.2 Suy gi m kh n ng thoát n c 10

1.3.3 Khó kh n trong công tác b o trì m t đ ng khi có b ng tuy t 11

1.4 C ăs ăl aăch năđ ăr ngăd ăvƠăchi uădƠyăh pălỦăc aăBTNR 11

1.5 Thi tăk ăthƠnhăph năh năh păBTNR 12

1.5.1 Nguyên t c thi t k thành ph n h n h p BTNR 13

1.5.1.1 L a ch n v t li u 13

1.5.1.2 L a ch n c p ph i c t li u phù h p 13

1.5.1.3 L a ch n hàm l ng nh a t i u 14

1.5.1.4 Xác đ nh các ch tiêu đ c tính c a h n h p BTNR thi t k 14

1.5.2 Ph ng pháp thi t k thành ph n BTNR 14

1.6 Thi tăk ăk tăc uăm tăđ ngăcóăl păm tăBTNR 15

1.7 Nghiênăc u,ăápăd ngăBTNRăt iăm tăs ăn cătrênăth ăgi i 16

1.7.1 BTNR t i Hoa K 16

1.7.1.1 L p ma sát c p ph i h (OGFC) 16

1.7.1.2 L p ma sát th m n c (PFC) 17

1.7.2 BTNR t i Châu Âu 18

1.7.3 BTNR t i Nh t B n 21

1.7.4 BTNR t i Trung Qu c 22

1.7.5 Nh n xét v BTNR trên th gi i 23

1.8 Tìnhăhìnhănghiênăc u,ăápăd ngăBTNRăt iăVi tăNam 23

1.8.1 Nh ng nghiên c u v BTNR có đ r ng d nh h n 18 % 24

1.8.2 Nh ng nghiên c u v BTNR có đ r ng d l n h n 18% 25

1.9 K tălu n,ăl aăch nănh ngăn iădungăc năgi iăquy tătrongălu năán 27

1.9.1 K t lu n 27

1.9.2 Nh ng n i dung c n gi i quy t trong lu n án 27

CH NGă 2.ă NGHIÊNă C U,ă PHỂNă TệCH,ă ỄNHă GIỄ,ă L Aă CH Nă PH NGăPHỄPăTHI TăK ăTHÀNHăPH NăH NăH PăVÀăCỄCăCH ăTIÊUă K ăTHU Tă IăV IăV TăLI UăVÀăH NăH PăBTNR 29

2.1 Nghiênăc u,ăl aăch năph ngăphápăthi tăk ăthƠnhăph năBTNRăphùăh p 29 2.1.1 So sánh, đánh giá hai ph ng pháp thi t k 30

2.1.1.1 Ch n c p ph i c t li u t i u theo ph ng pháp Nh t B n 30

2.1.1.2 Ch n c p ph i c t li u t i u theo ASTM D7064 31

2.1.2 Phân tích, l a ch n ph ng pháp thi t k phù h p 32

2.2 Nghiênăc u,ăl aăchoăc păph iăh năh păc tăli uăchoăBTNR 33

2.2.1 Ch n tiêu chu n c p ph i BTNR đ nghiên c u 33

2.2.2 So sánh ba c p ph i c a Nh t B n, Hoa K và Trung Qu c 34

2.2.2.1 C p ph i có c h t danh đ nh l n nh t là 12,5 mm và t ng đ ng 34

2.2.2.2 C p ph i có c h t danh đ nh l n nh t là 19 mm và t ng đ ng 35

2.3 L aăch năcácăch ătiêuăk ăthu tăc aăv tăli uăchoăBTNRăvƠăv tăli uălƠmăl pă dínhăbámăgi aăl păBTNRăvƠăl păd i 37

2.3.1 Ch tiêu k thu t cho c t li u thô 37

2.3.2 Ch tiêu k thu t cho c t li u m n 38

2.3.3 Ch tiêu k thu t cho b t khoáng 38

2.3.4 Ch tiêu k thu t cho nh a đ ng 39

2.3.5 V t li u dính bám gi a l p BTNR và l p d i 41

2.4 Nghiênăc uăm tăs ăph ngăphápăthíănghi măxácăđ nhăch ătiêuăk ăthu tăc aă BTNR 42

2.4.1 Thí nghi m xác đ nh t n th t Cantabro 43

2.4.1.1 M c đích 43

2.4.1.2 Tóm t t thí nghi m 43

2.4.1.3 L a ch n tiêu chu n đánh giá t n th t Cantabro 43

2.4.2 Thí nghi m xác đ nh đ ch y nh a 43

2.4.2.1 M c đích 43

2.4.2.2 Tóm t t thí nghi m 44

2.4.3 Thí nghi m xác đ nh đ r ng liên thông 44

2.4.3.1 M c đích 44

2.4.3.2 Tóm t t thí nghi m 44

2.4.3.3 L a ch n tiêu chu n đánh giá 45

2.4.4 Thí nghi m xác đ nh h s th m trong phòng 45

2.4.4.1 M c đích 45

2.4.4.2 Tóm t t thí nghi m 45

2.4.4.3 L a ch n tiêu chu n đánh giá 46

2.4.5 Thí nghi m xác đ nh c ng đ ch u kéo gián ti p 46

2.4.5.1 M c đích 46

2.4.5.2 Tóm t t thí nghi m 46

2.4.5.3 L a ch n tiêu chu n đánh giá 47

2.4.6 Thí nghi m xác đ nh mô đun đàn h i b ng thí nghi m kéo gián ti p, t i tr ng trùng ph c 48

2.4.6.1 M c đích 48

2.4.6.2 Tóm t t thí nghi m 48

2.4.6.3 L a ch n thi t b thí nghi m 48

2.4.6.4 L a ch n thông s thí nghi m 48

2.4.7 Thí nghi m xác đ nh đ sâu lún v t bánh xe 49

2.4.7.1 M c đích 49

2.4.7.2 L a ch n ph ng pháp thí nghi m 49

2.4.7.3 Tóm t t thí nghi m 50

2.4.7.4 Ch n thi t b thí nghi m đ sâu LVBX 51

2.4.8 Thí nghi m xác đ nh h s th m t i hi n tr ng 51

2.4.8.1 M c đích 51

2.4.8.2 Tóm t t thí nghi m 51

2.4.8.3 L a ch n thi t b đo th m 51

2.4.8.4 L a ch n tiêu chu n đánh giá 52

2.5 K tălu năch ngă2 52

CH NGă3.ăNGHIÊNăC UăTH CăNGHI MăTRONGăPHọNGăXỄCă NHă M TăS ăCH ăTIÊUăK ăTHU TăCH ăY UăC AăBTNR 55

3.1 M căđích,ăn iădungăvƠătrìnhăt ănghiênăc uăth cănghi mătrongăphòng 55

3.1.1 M c đích, n i dung th c hi n 55

3.1.1.1 ánh giá tính phù h p c a tiêu chu n thi t k thành ph n h n h p BTNR đ xu t 55

3.1.1.2 Xác đ nh giá tr mô đun đàn h i, h s l p ai c a BTNR12,5 ph c v cho tính toán k t c u m t đ ng m m theo AASHTO 1993 55

3.1.1.3 ánh giá nh h ng và xác l p t ng quan th c nghi m gi a lo i nh a, đ r ng d v i m t s ch tiêu k thu t ch y u c a BTNR12,5 56

3.1.2 Trình t th c hi n 57

3.2 L aăch năc păph i c tăli u 58

3.3 L aăch năv tăli u 60

3.3.1 C t li u thô 60

3.3.2 C t li u m n 60

3.3.3 B t khoáng 60

3.3.4 Nh a đ ng TPS 61

3.3.5 Nh a đ ng PMB.III 61

3.3.6 Thí nghi m ki m tra ch t l ng các lo i v t li u 61

3.4 Thi tăk ăthƠnhăph năh năh păBTN 61

3.4.1 Thi t k thành ph n h n h p BTNR12,5 61

3.4.1.1 Tr n m u h n h p 61

3.4.1.2 Xác đ nh hàm l ng nh a t i u 62

3.4.2 Thi t k thành ph n h n h p BTNC12,5 64

3.4.3 Nh n xét 65

3.5 Thíănghi măcácăch ătiêuăk ăthu t 68

3.5.1 Thi t k th c nghi m 68

3.5.1.1 i v i các h n h p BTNR12,5 68

3.5.1.2 i v i h n h p BTNC12.5 70

3.5.1.3 Phân tích l a ch n s m u thí nghi m cho 1 t m u 70

3.5.1.4 T ng h p s l ng t m u thí nghi m 70

3.5.2 Ch t o m u ph c v thí nghi m các ch tiêu k thu t c a BTN 71

3.5.2.1 Ch t o m u thí nghi m hình tr tròn 71

3.5.2.2 Ch t o m u d ng t m 72

3.5.3 Thí nghi m xác đ nh đ r ng d (Va) c a BTNR12,5 72

3.5.4 Thí nghi m h s th m n c trong phòng c a BTNR12,5 (Kt) 73

3.5.5 Thí nghi m s c kháng tr t (CLA) 74

3.5.6 Thí nghi m đ n đ nh (S), đ d o (F) và đ n đ nh Marshall còn l i (Rs) 75

3.5.7 Thí nghi m c ng đ ch u kéo gián ti p (St) và h s c ng đ ch u kéo gián ti p (TSR) 78

3.5.8 Thí nghi m mô đun đàn h i (Eđh) 80

3.5.9 Thí nghi m đ sâu LVBX 84

3.6 Phơnătích,ăđánhăgiáăk tăqu ăvƠăthi tăl păcácăquanăh ăth cănghi m 87

3.6.1 Phân tích, đánh giá nh h ng c a lo i nh a và c p ph i đ n đ r ng d c a

BTNR12,5 87

3.6.2 Xác đ nh giá tr mô đun đàn h i, h s l p aic a BTNR12,5 ph c v cho tính toán k t c u m t đ ng theo AASHTO 1993 87

3.6.3 Phân tích k t qu thí nghi m, đánh giá nh h ng và thi t l p t ng quan th c nghi m gi a lo i nh a, đ r ng d , nhi t đ v i m t s ch tiêu thí nghi m c a BTNR12,5 90

3.6.3.1 H s th m trong phòng (Kt) 92

3.6.3.2 S c kháng tr t xác đ nh b ng con l c Anh (CLA) 92

3.6.3.3 n đ nh Marshall (S), đ n đ nh Marshall còn l i (Rs) và đ d o Marshall (F) 93

3.6.3.4 C ng đ ch u kéo gián ti p (St) và h s c ng đ ch u kéo gián ti p (TSR) 95

3.6.3.5 K t qu thí nghi m đ sâu LVBX 97

3.7 K tălu năch ngă3 98

CH NGă4.ăNGHIÊNăC UăTH CăNGHI MăT IăHI NăTR NGă ỄNHă GIỄăăTệNHăN NGăC AăM Tă NGăBTNR 101

4.1 M căđíchăvƠăn iădungănghiênăc uăth cănghi măt iăhi nătr ng 101

4.1.1 M c đích 101

4.1.2 N i dung th c hi n 101

4.2 Xơyăd ngăđo năm tăđ ngăth cănghi măt iăhi nătr ng 104

4.2.1 Hi n tr ng m t đ ng c tr c khi thi công l p BTNR12,5 104

4.2.2 Chi u dày l p BTNR12,5 106

4.2.3 Các lo i v t li u s d ng đ xây d ng đo n th nghi m 107

4.2.4 Thi công đo n th nghi m 107

4.3 Nghiênă c uă th că nghi mă đánhă giáă tínhă n ngă c aă l pă m tă đ ngă BTNR12,5 111

4.3.1 K t qu theo dõi, đánh giá tình tr ng m t đ ng 111

4.3.2 K t qu thí nghi m, đánh giá đ r ng d c a m t đ ng BTNR12,5 112

4.3.3 K t qu thí nghi m, đánh giá h s th m n c t i hi n tr ng 113

4.3.4 K t qu thí nghi m, đánh giá đ nhám m t đ ng b ng ph ng pháp

r c cát 114

4.3.5 K t qu thí nghi m, đánh giá s c kháng tr t m t đ ng b ng con l c Anh 117

-4.4 K tălu năch ngă4 120

K TăLU NăVÀăH NGăNGHIÊNăC UăTI P 122

1.ăK tălu n 122

2.ăH ngănghiênăc uăti pătheo 123

DANHăM CăCỄCăCỌNGăTRỊNHă ẩăCỌNGăB xix

TÀIăLI UăTHAMăKH O xxi

DANHăM CăCỄCăKụăHI U,ăCH ăVI TăT T

BTNR19 Bê tông nh a r ng có c h t l n nh t danh đ nh là 19 mm

PMB Polime Modified Bitumen (nh a đ ng polime)

PMB.III Mác nh a đ ng polime III theo 22TCN 319:2004

TPS Ph gia TafPack-Super (tên th ng m i m t lo i ph gia c a

Công ty Taiyu Kensetsu ậ Nh t B n) CP1.TPS H n h p BTNR12,5 có c p ph i 1, s d ng nh a đ ng TPS CP2.TPS H n h p BTNR12,5 có c p ph i 2, s d ng nh a đ ng TPS CP3.TPS H n h p BTNR12,5 có c p ph i 3, s d ng nh a đ ng TPS CP1.III H n h p BTNR12,5 có c p ph i 1, s d ng nh a đ ng PMB.III CP2.III H n h p BTNR12,5 có c p ph i 2, s d ng nh a đ ng PMB.III CP3.III H n h p BTNR12,5 có c p ph i 3, s d ng nh a đ ng PMB.III

l ng thi t k và thi công m t đ ng bê tông nh a nóng đ i v i các tuy n đ ng ô tô có quy mô giao thông l n”

Q 1617 Quy t đ nh s 1617/Q -BGTVT ngày 29/4/2014 c a B tr ng

B GTVT v vi c ban hành “Quy đ nh k thu t v ph ng pháp

th đ sâu h n lún v t bánh xe c a bê tông nh a xác đ nh b ng thi t b Wheel tracking”

ai H s l p k t c u, s d ng khi thi t k k t c u m t đ ng theo

AASHTO

Eđh Mô đun đàn h i xác đ nh b ng kéo gián ti p t i tr ng trùng ph c

(Resilient Modulus) theo ASTM D4123

VCADRC r ng c a c t li u thô trong h n h p c t li u

VCAMIX r ng c a c t li u thô trong h n h p bê tông nh a

Va r ng d

St C ng đ ch u kéo gián ti p

TSR Tensile Strength Ratio (H s c ng đ ch u kéo gián ti p)

RD Rutting Depth ( sâu lún v t bánh xe)

DS Dynamic Stability ( n đ nh đ ng)

SMA Stone Mastic Asphalt (Bê tông v a chèn đá)

OGFC Open-Graded Friction Courses (L p ma sát c p ph i h )

OGA Open Graded Asphalt (Bê tông nh a c p ph i h )

OGWC Open-Graded Wearing Courses (L p m t c p ph i h )

PFC Porous Friction Courses (L p bê tông nh a r ng t ng ma sát)

PA Porous Asphalt (Bê tông nh a r ng)

PEM Porous European Mixes (Bê tông nh a r ng châu Âu)

OGDC Open-Grade Drainage Course (L p bê tông nh a thoát n c c p

ph i h ) NMAS Nominal Maximum Aggregate Size (C h t l n nh t danh đ nh) AASHTO American Association of State Highways and Transportation

Officials (Hi p h i nh ng ng i làm đ ng và v n t i toàn n c Hoa K )

AI Asphalt Institute (Vi n Asphalt)

ASTM American Society of Testing Materials (Hi p h i thí nghi m v t

li u Hoa K ) Superpave Superior Performing Asphalt Pavement System

SGC Superpave Gyratorry Compacter (Thi t b đ m xoay Superpave) IFI International Friction Index (Ch s s c kháng tr t qu c t )

DANHăM C B NG

B ng 1-1 Chi u sâu r c cát và ch s IFI c a m t s lo i m t đ ng 9

B ng 1-2 H s ma sát c a m t s lo i m t đ ng 9

B ng 1-3 n c a m t s lo i m t đ ng 10

B ng 1-4 C p ph i OGFC9,5 đi n hình t i m t s bang c a Hoa K 17

B ng 1-5 C p ph i OGFC12,5 và OGFC19 đi n hình t i Hoa K 17

B ng 1-6 C p ph i PFC đi n hình t i Hoa K 18

B ng 1-7 C p ph i h n h p c t li u c a PEM 19

B ng 1-8 Yêu c u k thu t đ i v i PEM theo tiêu chu n Châu Âu 19

B ng 1-9 C p ph i PEM đi n hình t i m t s n c châu Âu 20

B ng 1-10 C p ph i h n h p c t li u PA c a Nh t B n 22

B ng 1-11 C p ph i c t li u OGFC c a Trung Qu c 23

B ng 2-1 Tóm t t hai ph ng pháp thi t k thành ph n BTNR 29

B ng 2-2 C p ph i c t li u c a PA13, PFC12,5 và OGFC13 34

B ng 2-3 C p ph i c t li u c a PA20, PFC19 và OGFC16 35

B ng 2-4 C p ph i c t li u đ xu t cho BTNR 36

B ng 2-5 Các ch tiêu quy đ nh cho c t li u thô 37

B ng 2-6 Các ch tiêu quy đ nh cho c t li u m n 38

B ng 2-7 Các ch tiêu quy đ nh cho b t khoáng 38

B ng 2-8 Các ch tiêu quy đ nh v i nh a đ ng TPS 39

B ng 2-9 Các ch tiêu quy đ nh v i nh a đ ng PMB.III 40

B ng 2-10 Các ch tiêu quy đ nh v i nh t ng polime g c a xít 41

B ng 2-11 Các ch tiêu k thu t quy đ nh cho BTNR 52

B ng 2-12 Yêu c u k thu t c a c p ph i BTNR12,5 53

B ng 3-1 Thành ph n c p ph i c a các h n h p nghiên c u th c nghi m 58

B ng 3-2 K t qu thi t k các h n h p BTNR12,5 67

B ng 3-3 K t qu thi t k h n h p BTNC12.5 68

B ng 3-4 S t m u thí nghi m đánh giá t ng quan gi a bi n ph thu c Y (Va) v i các bi n đ c l p X (lo i nh a, c p ph i c t li u) 69

B ng 3-5 S t m u thí nghi m đánh giá t ng quan gi a 01 bi n ph thu c Y v i các bi n đ c l p X (lo i nh a, Va) 70

B ng 3-6 Th ng kê kh i l ng t m u thí nghi m 70

B ng 3-7 K t qu thí nghi m Va 72

B ng 3-8 K t qu thí nghi m h s th m n c trong phòng 74

B ng 3-9 K t qu thí nghi m s c kháng tr t b ng con l c Anh 75

B ng 3-10 K t qu thí nghi m đ đ n đ nh, đ d o và đ n đ nh Marshall còn l i 75

B ng 3-11 K t qu thí nghi m c ng đ ch u kéo gián ti p và h s c ng đ ch u kéo gián ti p 78

B ng 3-12 K t qu thí nghi m c ng đ ch u kéo gián ti p 20 oC và 30 oC 81

B ng 3-13 K t qu thí nghi m Eđh 82

B ng 3-14 K t qu thí nghi m đ sâu LVBX 85

B ng 3-15 Mô đun đàn h i (Eđh) và h s l p aic a các lo i BTN 88

B ng 3-16 T ng h p các k t qu thí nghi m 90

B ng 4-1 S l ng và lý trình các v trí thí nghi m 102

B ng 4-2 K t qu thí nghi m các ch tiêu k thu t trên m u ch t o t h n h p BTNR12,5 l y t i tr m tr n trong quá trình thi công 109

B ng 4-3 K t qu thí nghi m các ch tiêu k thu t trên m u khoan BTNR12,5 110

B ng 4-4 K t qu thí nghi m đ r ng d trên các m u khoan hi n tr ng t i các th i đi m khác nhau 112

B ng 4-5 K t qu thí nghi m Khtt i hi n tr ng 113

B ng 46 K t qu thí nghi m đ nhám b ng ph ng pháp r c cát 115

-B ng 4-7 Tiêu chí đánh giá đ nhám c a m t đ ng b ng ph ng pháp r c cát- 117

-B ng 4-8 K t qu thí nghi m s c kháng tr t b ng con l c Anh 118

B ng 4-9 Tiêu chí đánh giá s c kháng tr t b m t đ ng xác đ nh b ng con l c Anh 119

DANHăM C HÌNH NH,ăHỊNHăV ,ăBI Uă

Hình 1-1 C u t o l p BTNR 7

Hình 1-2 K t c u m t đ ng đi n hình có s d ng l p BTNR 8

Hình 1-3 Bi u đ so sánh c p ph i h và c p ph i ch t 13

Hình 2-1 Bi u đ so sánh 3 c p ph i PA13, PFC12,5 và OGFC13 34

Hình 2-2 So sánh 3 c p ph i PA20, PFC19 và OGFC16 35

Hình 2-3 S đ thi t b thí nghi m h s th m trong phòng 46

Hình 2-4 Thí nghi m c ng đ ch u kéo gián ti p 47

Hình 2-5 Thi t b thí nghi m Eđh 49

Hình 2-6 Bi u đ xác đ nh ai theo Eđh 49

Hình 2-7 Thi t b HWTD c a Hưng Infratest c a Vi n KHCN GTVT 50

Hình 2-8 Thi t b thí nghi m h s th m hi n tr ng 51

Hình 3-1 Bi u đ đ ng cong c p ph i thi t k c a các h n h p BTNR12,5 59

Hình 3-2 Bi u đ đ ng cong c p ph i thi t k c a h n h p BTNC12,5 60

Hình 3-3 Máy tr n BTN chuyên d ng 62

Hình 3-4 Bi u đ l a ch n hàm l ng nh a c a CP1.TPS 62

Hình 3-5 Bi u đ l a ch n hàm l ng nh a c a CP1.III 63

Hình 3-6 Bi u đ l a ch n hàm l ng nh a c a CP2.TPS 63

Hình 3-7 Bi u đ l a ch n hàm l ng nh a c a CP2.III 63

Hình 3-8 Bi u đ l a ch n hàm l ng nh a c a CP3.TPS 64

Hình 3-9 Bi u đ l a ch n hàm l ng nh a c a CP3.III 64

Hình 3-10 Công tác chu n b m u v t li u 65

Hình 3-11 Tr n h n h p và đ m m u Marshall 65

Hình 3-12 M u thí nghi m ch y nh a 66

Hình 3-13 M u thí nghi m Cantabro 66

Hình 3-14 Thí nghi m h s th m n c trong phòng 73

Hình 3-15 Thí nghi m kháng tr t b ng con l c Anh 74

Hình 3-16 Thí nghi m đ n đ nh, đ d o Marshall 78

Hình 3-17 Thí nghi m c ng đ ch u kéo gián ti p 78

Hình 3-18 Công tác ch t o m u thí nghi m Eđh 80

Hình 3-19 M t s hình nh thí nghi m Eđh 80

Hình 3-20 B ng k t qu thí nghi m Eđh 81

Hình 3-21 Công tác ch t o m u và thí nghi m đ sâu LVBX 84

Hình 3-22 Bi u đ k t qu thí nghi m LVBX c a CP1.TPS (m u 1, m u 2) 85

Hình 3-23 Bi u đ k t qu thí nghi m Eđh(20) và Eđh(30) 88

Hình 3-24 Bi u đ t ng quan gi a Eđh(20) và S 90

Hình 3-25 Bi u đ t ng quan gi a Eđh(20) và St 90

Hình 3-26 Bi u đ k t qu thí nghi m Kt 92

Hình 3-27 Bi u đ t ng quan gi a Va và Kt 92

Hình 3-28 Bi u đ k t qu thí nghi m CLA 93

Hình 3-29 Bi u đ t ng quan gi a Va và CLA 93

Hình 3-30 Bi u đ k t qu thí nghi m S 93

Hình 3-31 Bi u đ k t qu thí nghi m Rs 93

Hình 3-32 Bi u đ k t qu thí nghi m F 93

Hình 3-33 Bi u đ t ng quan gi a Va và S c a BTNR12,5.TPS 94

Hình 3-34 Bi u đ t ng quan gi a Va và S c a BTNR12,5.III 94

Hình 3-35 Bi u đ t ng quan gi a Va và Rsc a BTNR12,5.TPS 95

Hình 3-36 Bi u đ t ng quan gi a Va và Rsc a BTNR12,5.III 95

Hình 3-37 Bi u đ k t qu thí nghi m St(20), St(25) và St(30) 95

Hình 3-38 Bi u đ k t qu thí nghi m STR 96

Hình 3-39 Bi u đ nh h ng c a lo i nh a, Va và T đ i v i St 96

Hình 3-40 Bi u đ nh h ng c a lo i nh a và Va đ i v i TSR 96

Hình 3-41 Bi u đ k t qu thí nghi m RD15 và RD40 97

Hình 3-42 Bi u đ t ng quan gi a Va và RD40(TPS) 97

Hình 3-43 Bi u đ t ng quan gi a Va và RD40(III) 97

Hình 4-1 Hi n tr ng m t đ ng c 105

Hình 4-2 o đ b ng ph ng m t đ ng c b ng th c 3 m 105

Hình 4-3 o đ nhám m t c đ ng b ng ph ng pháp r c cát 105

Hình 4-4 o s c kháng tr t m t đ ng c b ng con l c Anh 105

Hình 4-5 Thí nghi m h s th m m t đ ng c 106

Hình 4-6 Thí nghi m FWD m t đ ng c 106

Hình 4-7 M t s hình nh thi công m t đ ng BTNR12,5 108

Hình 4-8 Hình nh các Giáo s , chuyên gia ki m tra công tr ng trong quá trình thi công m t đ ng BTNR12,5 109

Hình 4-9 Tình tr ng m t đ ng BTNR12,5 sau m t th i gian khai thác 111

Hình 4-10 Khoan m u t i hi n tr ng 112

Hình 4-11 Bi u đ k t qu thí nghi m đ r ng d trung bình theo th i gian 112

Hình 4-12 Thí nghi m xác đ nh h s th m n c t i hi n tr ng 113

Hình 4-13 Bi u đ k t qu thí nghi m Khtc a phân đo n 1 (CP2.TPS) 114

Hình 4-14 Bi u đ k t qu thí nghi m Khtc a phân đo n 2 (CP2.III) 114

Hình 4-15 o đ nhám m t đ ng b ng ph ng pháp r c cát 115

Hình 4-16 Bi u đ k t qu thí nghi m Hrc c a phân đo n 1 (CP2.TPS) 116

-Hình 4-17 Bi u đ k t qu thí nghi m Hrc c a phân đo n 2 (CP2.III) 116

-Hình 4-18 o đ nhám m t đ ng b ng ph ng pháp con l c Anh 117

-Hình 4-19 Bi u đ k t qu thí nghi m CLA c a phân đo n 1 (CP2.TPS) 119

Hình 4-20 Bi u đ k t qu thí nghi m CLA c a phân đo n 2 (CP2.III) 119

M ă U

Bê tông nh a ch t (BTNC) có nhi u u đi m nh d thi công, d s a ch a, h n

h n so v i đ r ng d c a BTNC, t o đi u ki n cho n c thoát kh i m t đ ng nên

đư kh c ph c đáng k hi n t ng “nêm n c” (hydroplaning) xu t hi n gi a bánh

xe v i m t đ ng khi xe ch y v i t c đ cao vào lúc tr i m a, t o đi u ki n đ bánh

xe luôn ti p xúc v i m t đ ng, d n đ n c i thi n đ c đ an toàn khi xe ch y, h n

ch kh n ng tr t c a xe Tuy nhiên, do đ r ng d c a các lo i l p ph t o nhám này ch a đ l n, do chi u dày l p ph m ng (th ng nh h n 3 cm) nên ch a kh c

ph c đ c tri t đ hi n t ng “nêm n c”, ch a c i thi n tri t đ t m nhìn khi xe

ch y v i t c đ cao lúc tr i m a, nh t là khi tr i m a to, m a lâu dài và không đ c xem xét đ a vào tính toán k t c u áo đ ng Vì v y, các lo i l p ph m ng t o nhám này đ c áp d ng h n ch cho đ ng cao t c

Bê tông nh a r ng (BTNR), th ng đ c g i là Porous Asphalt, là lo i bê tông

nh a có đ r ng d l n (th ng t 18 % đ n 25 %), chi u dày th ng t 4 cm đ n 5

cm Do có đ r ng d l n h n, chi u dày l n h n nên BTNR có nhi u u đi m h n

so v i l p ph m ng t o nhám và l p ph siêu m ng t o nhám, nh : kh c ph c

đ c tri t đ hi n t ng “nêm n c” nên h n ch đáng k s suy gi m s c kháng

tr t m t đ ng, c i thi n đáng k t m nhìn khi tr i m a; gi m thi u ti ng n do xe

ch y gây ra; chi u dày l p BTNR đ c đ a vào tính toán k t c u áo đ ng, Vì

v y, l p ph BTNR đ c nhi u n c trên th gi i nghiên c u áp d ng cho đ ng ô

tô c p cao, đ ng cao t c trong nh ng n m g n đây

BTNR đ c nghiên c u áp d ng đ u tiên t i Vi n Franklin Philadelphia (Hoa

K ) t th p niên 1970 đ làm l p m t đ ng nh m kh c ph c tình tr ng thoát n c kém trên m t c a m t đ ng BTNC, t ng s c kháng tr t m t đ ng, góp ph n t ng

đ an toàn xe ch y, đ ng th i gi m thi u ti ng n do xe ch y gây ra n nay, nhi u bang c a Hoa K , nhi u n c t i Châu Âu (Th y S , Ai-len, Anh, Th y i n, Hà Lan, ), Nh t B n, Trung Qu c đư ti n hành nghiên c u v BTNR đ áp d ng cho

đ ng ô tô c p cao và đ ng cao t c Qua phân tích các k t qu nghiên c u, áp

d ng BTNR t i m t s n c, lu n án rút ra nh ng u đi m chính c a m t đ ng BTNR nh sau:

- H n ch đáng k s suy g m s c kháng tr t c a m t đ ng, c th n đáng

k t m nhìn kh tr m a do b n c v ng lên kh xe ch y v t c đ cao;

- G m th u t ng n do xe ch y gây ra;

- Có th ch u đ c l u l ng xe l n và xe t i n ng, có kh n ng ch ng đ c lún v t bánh xe trên m t đ ng;

- Ch u dày l p BTNR đ c đ a vào tính toán k t c u m t đ ng;

- N u công tác th t k h n h p BTNR h p lý, s d ng nh a đ ng c th n pol me, công tác b o trì phù h p thì m t đ ng BTNR có th g an kha thác đ n

h n 12 n m [37]

Ngoài nh ng u đi m chính nêu trên, m t đ ng BTNR c ng có m t s h n

ch sau:

- Có giá thành xây d ng cao h n so v i BTNC;

- C ng đ ch u kéo, mô đun đàn h c a BTNR th p h n so v BTNC; tính

nh y c m v nh t đ l n, mô đun đàn h d b suy g m kh nh t đ cao kh c

ph c h n ch này, s d ng nh a đ ng pol me ch t l ng cao đ nâng cao tính n

đ nh nh t cho BTNR;

- Suy g m kh n ng thoát n c trong quá trình kha thác, nh t là kh m t

đ ng BTNR b b i b n chèn l p các l r ng d kh c ph c h n ch này, c n có công ngh và k ho ch b o trì phù h p đ làm s ch m t đ ng

áp d ng BTNR trong xây d ng m t đ ng ô tô c p cao, đ ng cao t c, th

gi i đư t p trung nghiên c u vào các l nh v c: V t li u, c h c m t đ ng, công ngh xây d ng và qu n lý ch t l ng Tuy nhiên, vi c nghiên c u áp d ng BTNR

t i các n c có nh ng khác bi t, có th do nh ng lý do sau: Kinh nghi m và truy n

th ng, đi u ki n khí h u, đi u ki n ch y xe, trình đ công ngh , đi u ki n v t li u và

đi u ki n kinh t

T i Vi t Nam, trong th i gian qua đư có m t s nghiên c u, áp d ng m t s

lo i l p ph t o nhám trên m t s d án N m 1994, Vi n Khoa h c và Công ngh

GTVT đư h p tác v i hưng ESSO đ nghiên c u và xây d ng thí đi m m t đo n

đ ng s d ng bê tông nh a r ng ráo n c (l p ph OGDC) trên đ ng B c Th ng Long - N i Bài do GS.TS Nguy n Xuân ào ch trì L p ph OGDC s d ng c p

ph i c t li u h , đ r ng d t 15 % đ n 18 %, c t li u tuy n ch n có ch t l ng

t t, s d ng nh a đ ng c i thi n polime c a hưng ESSO, chi u dày 4 cm K t qu theo dõi cho th y ch t l ng khai thác (đ b ng ph ng, đ nhám, s c kháng tr t, )

c a l p ph OGDC v n t t sau nhi u n m s d ng T n m 2000 đ n nay, l p ph

m ng t o nhám VTO và l p ph siêu m ng t o nhám đã đ c nghiên c u, áp d ng trên m t s tuy n đ ng nh cao t c Tp H Chí Minh - Trung L ng, đ i l Th ng Long, C u Gi - Ninh Bình, cao t c Hà N i ậ H i Phòng, Các lo i l p ph t o nhám này s d ng c p ph i c t li u gián đo n, đ r ng d t 12 % đ n 15 %, c t

li u tuy n ch n có ch t l ng t t, s d ng nh a đ ng c i thi n polime (PMB), chi u dày l p ph nh (t 1,25 cm đ n 2,5 cm) N m 2013, lu n án ti n s c a tác

gi Nguy n Ph c Minh “Nghiên c u xác đ nh thành ph n v t li u h p lý l p bê tông nh a t o nhám m t đ ng ô tô c p cao Vi t Nam” đư công b k t qu nghiên

c u v i lo i bê tông nh a t o nhám có c h t danh đ nh l n nh t là 9,5 mm, đ r ng

d t 15 % đ n 18 %, s d ng nh a đ ng c i thi n polime PMB.I Nh v y, có th nói r ng, cho đ n nay t i Vi t Nam ch a có k t qu nghiên c u công b v lo i m t

đ ng BTNR v i đ c tính đ r ng d t 18 % đ n 25 %, chi u d y l p t 4 cm đ n

5 cm

Theo “Quy ho ch phát tri n m ng đ ng b cao t c Vi t Nam đ n n m 2020

và t m nhìn sau n m 2020” [7] đ c Th t ng chính ph phê duy t, c n ph i xây

d ng 5.873 km đ ng cao t c qu c gia nh m đáp ng yêu c u phát tri n lâu dài c a

đ t n c đ m b o h th ng đ ng cao t c đáp ng yêu c u ch y xe an toàn v

t c đ cao, v c ngh ên c u áp d ng l p v t li u BTNR là c n th t

Qua các phân tích nêu trên, có th th y BTNR là v t li u còn khá m i, ch a

t ng đ c nghiên c u toàn di n t i Vi t Nam, trong khi nhu c u s d ng hi n nay

và trong t ng lai g n là r t l n Vì v y, lu n án “Nghiên c u các đ c tính ch y u

c a bê tông nh a r ng (Porous asphalt) dùng làm l p m t cho đ ng ô tô c p cao

Vi t Nam” là c n thi t, có tính th i s , có ý ngh a v m t khoa h c và th c ti n

- Nghiên c u, l a ch n, đ xu t ph ng pháp th t k thành ph n h n h p BTNR; các ch t êu l ên quan đ n đ c tính th tích c a BTNR (thành ph n c p ph ,

đ r ng d ); các ch t êu l ên quan đ n đ c tính k thu t c a BTNR; các yêu c u k

thu t đ i v i các lo i v t li u dùng cho BTNR phù h p v i đi u ki n Vi t Nam

Lu n án s d ng các ph ng pháp nghiên c u khoa h c sau:

- Ph ng pháp nghiên c u lý thuy t, bao g m (1) ph ng pháp phân tích và

t ng h p lý thuy t, (2) ph ng pháp phân lo i và h th ng hóa lý thuy t: c s

d ng đ nghiên c u, phân tích và t ng h p các k t qu nghiên c u, các quy đ nh k

thu t đư có v BTNR trên c s các tài li u thu th p đ c trên th gi i và Vi t Nam

v : (1) Ph ng pháp thi t k h n h p, (2) c p ph i c t li u, (3) các yêu c u k thu t

đ i v i v t li u s d ng cho h n h p, (4) các đ c tính k thu t c a BTNR và

ph ng pháp xác đ nh, (5) các đ c tính khai thác c a m t đ ng BTNR

- Ph ng pháp nghiên c u th c nghi m, bao g m (1) ph ng pháp quan sát

khoa h c, (2) ph ng pháp th c nghi m khoa h c: c s d ng đ nghiên c u

th c nghi m trong phòng m t s ch tiêu k thu t ch y u c a BTNR12,5 và nghiên

c u th c nghi m hi n tr ng trên đo n đ ng thí đi m BTNR12,5

- Ph ng pháp toán h c th ng kê đ c s d ng đ x lý các k t qu thí

nghi m; phân tích, xác đ nh s nh h ng c a các thông s thí nghi m

- Lu n án có ý ngh a khoa h c và th c ti n K t qu nghiên c u đư đ xu t

ph ng pháp thi t k thành ph n h n h p BTNR, đ xu t các yêu c u k thu t đ i

v i v t li u s d ng cho h n h p, đ xu t các đ c tính k thu t c a BTNR và

ph ng pháp thí nghi m xác đ nh phù h p v i đi u ki n Vi t Nam, là c s đ tuy n ch n v t li u, thi t k h n h p, ki m soát ch t l ng khi áp d ng trong th c

t

- K t qu nghiên c u th c nghi m trong phòng v mô đun đàn h i (Eđh), h s

l p k t c u ai c ng nh các k t qu nghiên c u th c nghi m t i hi n tr ng trên

đo n thí đi m đư kh ng đ nh BTNR12,5 có ch t l ng t t, có đ c ng đ c n thi t

đ tham gia ch u l c cùng k t c u m t đ ng (c ng đ c a l p BTNR12,5 đ c tính toán vào kh n ng ch u l c c a k t c u m t đ ng), sau kho ng th i gian 8,5

n m c n có gi i pháp c i thi n đ ng th i c đ nhám, s c kháng tr t đ đ m b o yêu c u cho xe ch y v i t c đ l n h n 120 km/h Nh ng k t qu nghiên c u này là

s li u tham kh o quan tr ng ph c v công tác thi t k k t c u m t đ ng có s

d ng l p m t BTNR12,5

- Các s li u thí nghi m trong phòng và hi n tr ng, các ph ng trình t ng quan th c nghi m xác đ nh nh h ng c a lo i nh a, đ r ng d đ n m t s ch tiêu

k thu t ch y u c a BTNR12,5 có th đ c s d ng làm tài li u tham kh o h u ích

Ch ngă1 - T ng quan v bê tông nh a r ng thoát n c: N i dung t p trung

nghiên c u, phân tích, đánh giá k t qu nghiên c u c a m t s tác gi , t ch c trên

th gi i và trong n c liên quan đ n BTNR v khái ni m, tính n ng, h n ch c a BTNR; c p ph i c t li u, kích c h t l n nh t danh đ nh; đ r ng d ; lo i nh a

đ ng s d ng; chi u dày h p lý; ph ng pháp thi t k h n h p BTNR; chi u dày

và ph ng pháp thi t k k t c u m t đ ng có l p BTNR; qua đó phân tích, l a

ch n nh ng n i dung c n thi t đ nghiên c u ti p theo

Ch ngă2 - Nghiên c u, phân tích, đánh giá, l a ch n ph ng pháp thi t k

thành ph n h n h p và các ch tiêu k thu t đ i v i v t li u và h n h p bê tông

nh a r ng: N i dung t p trung nghiên c u, phân tích, đánh giá, l a ch n ph ng pháp thi t k thành ph n BTNR, c p ph i h n h p c t li u; các ch tiêu k thu t c a

v t li u; các ch tiêu k thu t c a h n h p BTNR; các phép th liên quan đ n thi t

k thành ph n h n h p, tính n ng c a BTNR làm c s nghiên c u tính n ng c a BTNR thông qua các th nghi m trong phòng và hi n tr ng

Ch ngă3ă- Nghiên c u th c nghi m trong phòng xác đ nh m t s ch tiêu k

thu t ch y u c a bê tông nh a r ng thoát n c: N i dung trình bày các k t qu nghiên c u th c nghi m trong phòng thí nghi m nh m đánh giá tính phù h p c a

ph ng pháp thi t k thành ph n h n h p BTNR đ xu t; xác đ nh giá tr mô đun đàn h i, h s l p ai c a BTNR12,5 ph c v cho tính toán, thi t k k t c u m t

đ ng theo AASHTO 1993; đánh giá nh h ng và xác l p t ng quan th c nghi m gi a lo i nh a, đ r ng d v i m t s ch tiêu k thu t ch y u c a BTNR12,5

Ch ngă4 - Nghiên c u th c nghi m hi n tr ng đánh giá kh n ng làm vi c

c a m t đ ng bê tông nh a r ng: N i dung trình bày các k t qu nghiên c u th c nghi m t i hi n tr ng trên đo n đ ng thí đi m nh m đánh giá kh n ng làm vi c

c a m t đ ng BTNR12,5 qua th i gian khai thác; đánh giá m c đ suy gi m m t

s ch tiêu tính n ng c a m t đ ng BTNR12,5 theo th i gian

K tălu n vƠăđ nhăh ngănghiênăc uăti p: Tóm t t nh ng k t qu nghiên c u

có tính m i c a lu n án, đ a ra nh ng đ nh h ng nghiên c u ti p theo

CH NGă1.ăă NGHIÊNăC UăT NGăQUAN

V BÊăTỌNGăNH AăR NG

Ch ng 1 t p trung nghiên c u, phân tích, đánh giá k t qu nghiên c u c a

m t s tác gi , t ch c trên th gi i và trong n c liên quan đ n bê tông nh a r ng (BTNR) v : khái ni m, tính n ng, h n ch c a BTNR; c p ph i c t li u, kích c h t

l n nh t danh đ nh, đ r ng d , lo i nh a đ ng s d ng, ph ng pháp thi t k thành ph n h n h p BTNR, chi u dày h p lý và ph ng pháp thi t k k t c u m t

đ ng có l p BTNR, qua đó phân tích, l a ch n nh ng n i dung c n thi t đ nghiên

c u

1.1 Kháiăni măv ăBTNR

Có th hi u BTNR là lo i bê tông nh a s d ng c p ph i h (open-grade), có

đ r ng liên thông r t l n đ cho n c và không khí đi qua BTNR đ c dùng làm

l p m t trên c a k t c u m t đ ng, đ c r i trên l p v t li u không th m n c (đi n hình nh BTNC, SMA) [27], [36] Do có đ r ng liên thông r t l n, nên n c trên b m t đ ng (n u có, ch y u là n c m a) s th m qua l p BTNR, ch y trên

b m t l p v t li u phía d i (do có đ d c ngang) thoát ra hai bên mép đ ng Hình 1-1 minh h a c u t o l p BTNR; k t c u m t đ ng đi n hình có s d ng

l p BTNR đ c minh h a trên Hình 1-2 (a), có so sánh v i k t c u m t đ ng s

d ng BTNC đ c minh h a trên Hình 1-2 (b)

Hình 1-1 C u t o l p BTNR

T i Châu Âu, Nh t B n, Hoa K còn có k t c u m t đ ng th m n c (Porous Permeable Asphalt Pavement), bao g m l p bê tông nh a r ng r i tr c ti p trên các

l p móng có đ r ng l n; k t c u này t o đi u ki n đ n c m a th m qua toàn b

l p m t và các l p móng đ ng T i Vi t Nam, tiêu chu n TCVN 8819:2011 [19]

có quy đ nh v bê tông nh a r ng dùng làm l p m t d i c a k t c u m t đ ng

m m, có đ r ng d t 7 % đ n 12 % Hai lo i bê tông nh a r ng này không đ c nghiên c u trong lu n án

Hình 1-2 K t c u m t đ ng đi n hình có s d ng l p BTNR

1.2 Tínhăn ngăc aăBTNR

So sánh v i m t đ ng BTNC, m t đ ng BTNR có nh ng tính n ng n i b t sau [27], [30], [32], [34], [36]:

- C i thi n s c kháng tr t m t đ ng khi xe ch y v i t c đ cao, đ c bi t trong đi u ki n tr i m a;

- G m th u t ng n do xe ch y gây ra;

- G m th u tác đ ng c a đ chó c a đèn ô tô, b i n c v ng lên kh xe ch y

v t c đ cao, c th n t m nhìn khi tr i m a;

- Khó kh n trong công tác b o trì m t đ ng khi có b ng tuy t

Hi u qu c a nh ng tính n ng nêu trên ph thu c vào đ r ng d và chi u dày

c a l p BTNR

Khi tr i m a, n c trên b m t đ ng d dàng th m theo chi u th ng đ ng và

th m ngang qua l r ng c a m t đ ng BTNR đ ch y ra ngoài; do v y, gi m thi u

hi u ng “nêm n c” gi a bánh xe v i m t đ ng khi xe l u thông v i t c đ cao,

BTNR c i thi n s c kháng tr t (h s ma sát) gi a bánh xe v i m t đ ng khi tr i

m a

Do đ nhám v mô (chi u sâu r c cát) c a m t đ ng BTNR l n h n nhi u so

v i m t đ ng BTNC nên h s s c kháng tr t c a m t đ ng BTNR xác đ nh thông qua ch s s c kháng tr t qu c t (IFI) l n h n so v i m t đ ng BTNC (xem B ng 1-1) K t qu đo h s ma sát c a m t đ ng BTNR và m t đ ng BTNC khi m t đ ng khô và khi t b ng thi t b Mu-Meter, t c đ đo 64 km/h,

đ c th hi n t i B ng 1-2 cho th y u vi t c a m t đ ng BTNR K t qu đo cho

th y s suy gi m h s ma sát c a m t đ ng BTNR khi m t đ ng t nh h n nhi u so v i m t đ ng BTNC

B ng 1-1 Chi u sâu r c cát và ch s IFI c a m t s lo i m t đ ng

1.2.2 Gi măthi uăti ngă n do xeăch y gây ra

Khi xe ch y v i t c đ cao, lu ng không khí gi a bánh xe và m t đ ng b nén phía tr c và b hút phía sau bánh xe gây ra ti ng n Do m t đ ng BTNR có

đ r ng d l n, lu ng khí này s h p th m t ph n xu ng m t đ ng nên gi m thi u

ti ng n K t qu đo đ n t i kho ng cách 15 m tính t mép đ ng c a m t s lo i

m t đ ng khi xe ch y v i t c đ 105 km/h, đ c th hi n B ng 1-3, cho th y

hi u qu gi m ti ng n c a m t đ ng BTNR

1.2.3 Gi măthi uătácăđ ngăc aăđ ăchóiăc aăđènăôătô,ăb iăn căv ngălênăkhiăxeă

ch yăv iăt căđ ăcao,ăc iăthi năt mănhìnăkhiătr iăm a

Do n c b m t d dàng th m qua l p m t BTNR nên m t đ ng BTNR làm

gi m ph n x ánh sáng và đ chói c a đèn ô tô, b i n c v ng lên khi xe ch y v i

t c đ cao, nh t là vào ban đêm Vì v y, t m nhìn c a xe ch y s đ c c i thi n,

ng i lái xe d dàng nhìn rõ phía tr c c ng nh các v ch s n k đ ng khi tr i

1.3.1 Lưoăhóaăs m,ăbongătách

Do có đ r ng d l n nên màng nh a bao b c b m t các h t c t li u d ti p xúc v i oxy, ánh sáng m t tr i, h i m, d n đ n theo th i gian nh a đ ng d b lưo hóa, t ng đ c ng Khi nh a đ ng b c ng, liên k t gi a h t c t li u và nh a

đ ng b suy gi m, m t đ ng BTNR d b bong tách

Trong quá trình s d ng, d i tác đ ng c a t i tr ng bánh xe, m t đ ng BTNR b đ m nén th c p, đ r ng d b suy gi m, d n t i suy gi m kh n ng thoát

n c c ng nh suy gi m tính n ng c a m t đ ng BTNR Khi m t đ ng có nhi u

b i b n, n u không đ c v sinh k p th i, b i b n s đ ng l i trong l r ng c a BTNR, d n t i suy gi m kh n ng thoát n c c ng nh suy gi m tính n ng c a m t

đ ng BTNR N u h th ng thoát n c c a m t đ ng BTNR b t c, n c t BTNR ch y v i v n t c ch m h n s làm suy gi m kh n ng thoát n c m t đ ng

1.3.3 Khóăkh nătrong côngătácăb oătrìăm tăđ ngăkhiăcóăb ngătuy t

B ng tuy t vào mùa đông (n u có) có nh h ng r t l n đ n công tác b o trì

m t đ ng BTNR BTNR có đ r ng d l n nên có h s d n nhi t th p h n so v i BTNC, d n t i nhi t đ m t đ ng BTNR h xu ng d i nhi t đ đóng b ng s m

h n và kéo dài h n so v i m t đ ng BTNC vào mùa có b ng tuy t Vì v y, vi c

b o trì m t đ ng BTNR có khó kh n h n, t n kém h n so v i m t đ ng BTNC

1.4 C ăs ăl aăch n đ ăr ngăd ăvƠ chi uădƠy h pălỦăc aăBTNR

r ng d c a h n h p BTNR và chi u dày c a l p BTNR là hai y u t ch

y u nh h ng đ n tính n ng c a m t đ ng BTNR [37] đ m b o kh n ng thoát n c, BTNR ph i đ c thi t k v i đ r ng d phù h p N u đ r ng d quá

nh thì h s th m n c th p, không đ kh n ng thoát n c khi tr i m a d n t i suy gi m kh n ng kháng tr t c ng nh t m nhìn c a xe ch y vào ban đêm Ng c

l i, khi đ r ng d quá cao, d n t i suy gi m c ng đ c a l p k t c u BTNR Khi đư ch n đ c đ r ng d thích h p thì chi u dày l p BTNR s quy t đ nh tính n ng c a m t đ ng BTNR M t đ ng BTNR có đ r ng d nh nhau thì h

s th m n c c ng nh nhau, tuy nhiên BTNR có chi u dày l n h n thì l ng n c

th m qua s nhi u h n Vì v y, m c dù có đ r ng d phù h p nh ng n u chi u dày quá nh thì n c b m t v n không thoát h t qua l p BTNR, n c s ch y tràn trên

b m t đ ng, d n đ n tính n ng c a m t đ ng BTNR v n b suy gi m Ng c l i, khi chi u dày quá l n thì tính n ng c a m t đ ng BTNR s đ c c i thi n h n, tuy nhiên s không kinh t vì BTNR có giá thành xây d ng c ng nh b o trì cao h n so

v i BTNC

T i Hoa K , h u h t các bang s d ng BTNR, chi u dày c a l p BTNR đ c

l a ch n theo kinh nghi m, không có ph ng pháp xác đ nh chi u dày thích h p cho BTNR [37] T i Châu Âu, trên c s các k t qu nghiên c u th c nghi m trong phòng và hi n tr ng, đư đ a ra các thông s phù h p là: r ng d nh nh t là 18

%, chi u dày nh nh t là 4 cm; đ r ng d l n nh t có th đ n 25 %, khi đó chi u dày l n nh t có th đ n 10 cm (khi đó ph i thi công thành 2 l p BTNR) [32], [34], [37] T i Nh t B n, qua nhi u n m nghiên c u th c nghi m đư đ a ra các thông s phù h p là: r ng d m c tiêu là 20%, chi u dày h p lý t 4 cm đ n 5 cm [42] Ranieri Vittorio [33] đư đ a ra ph ng pháp xác đ nh chi u dày l p BTNR trên c s bi t đ r ng d nh m th a mưn các tính n ng c a BTNR Vi c l a ch n

đ r ng d và chi u dày l p BTNR h p lý có th d a trên các thông s : c ng đ

m a, 1/2 b r ng m t đ ng, đ d c ngang m t đ ng, đ r ng d c a BTNR K t

qu nghiên c u này là c s đ xác đ nh chi u dày h p lý l p BTNR [31] K t qu nghiên c u c a Jianzhong PEI [35] n m 2011 v l a ch n đ r ng d t i u nh m

Theo lý thuy t thi t k c p ph i, h n h p c t li u s đ t đ c c p ph i ch t

n u kích c h t, l ng l t qua các c sàng t ng ng th a mưn công th c Fuller:

0,45

100

dPD

Hình 1-3 minh h a đ c thù c a c p ph i ch t, c p ph i h , có so sánh v i

đ ng c p ph i ch t theo lý thuy t (công th c Fuller v i h s m 0,45)

D a trên c s đ ng cong lý thuy t v c p ph i h phân tích trên, d a vào đ

r ng d quy đ nh cho BTNR đ xây d ng đ ng bao c p ph i phù h p cho BTNR

Hình 1-3 Bi u đ so sánh c p ph i h và c p ph i ch t

1.5.1 Nguyênăt căthi tăk ăthƠnhăph n h năh p BTNR

Thi t k thành ph n h n h p BTNR đ c th c hi n theo b n b c sau [37], [46]:

1.5.1.1 L a ch n v t li u

Bao g m vi c l a ch n c t li u thô (đá d m), c t li u m n (cát), b t khoáng,

nh a đ ng, ph gia trên c s các ch tiêu thí nghi m đánh giá ch t l ng t ng

ng Vi c l a ch n các ch tiêu k thu t c a v t li u dùng cho BTNR t ng t nh

đ i v i BTNC Tuy nhiên, đ gi m thi u tác đ ng c a t i tr ng và n c t i BTNR,

th ng l a ch n các ch tiêu k thu t c a đá d m, cát, b t khoáng có ch t l ng cao; th ng dùng nh a đ ng c i thi n polime; ph gia cho BTNR có th là s i các bon, s i khoáng đ gi m kh n ng ch y nh a ho c là vôi tôi, ph gia hóa h c d ng

l ng đ c i thi n kh n ng kháng m

1.5.1.2 L a ch n c p ph i c t li u phù h p

Khi thi t k , th ng ch n 2 ho c 3 c p ph i n m trong đ ng bao c p ph i c t

li u quy đ nh đ thi t k V lý thuy t, n u đ ng cong c p ph i l a ch n n m càng

g n c n d i c a đ ng bao c p ph i thì h n h p BTNR có đ r ng d càng l n và

ng c l i

1.5.1.3 L a ch n hàm l ng nh a t i u

Vi c l a ch n hàm l ng nh a t i u c a BTNR d a trên ch tiêu quy đ nh v

đ c tính th tích và c ng đ c a m u BTNR, d a trên các ch tiêu sau:

- n đ nh, đ d o Marshall (khi thi t k thành ph n BTNR theo Marshall)

- H s c ng đ ch u kéo gián ti p (TSR) theo ASTM D4867 [53] nh m đánh giá nh h ng c a đ nh y c m v i n c c a m u BTNR Ch tiêu này đ c s

d ng khá ph bi n trên th gi i hi n nay

- sâu lún v t bánh xe (RD) đ c s d ng t i m t s bang c a Hoa K Nh t

B n và Trung Qu c s d ng ch tiêu đ n đ nh đ ng (DS)

- H s th m n c đ đánh giá thu c tính th m c a BTNR Ch tiêu này đ c

s d ng ph bi n t i các n c Châu Âu, Nh t B n; ít đ c s d ng t i Hoa K

Hi n nay, trên th gi i có hai ph ng pháp thi t k thành ph n BTNR đang

đ c áp d ng là ph ng pháp Marshall [32], [42], [44] và ph ng pháp Superpave [54] Nhìn chung, hai ph ng pháp này đ u d a trên nguyên t c thi t k thành ph n

h n h p BTNR nh đư phân tích t i m c 1.5.1 Hai ph ng pháp này có s khác nhau ch y u v cách đ m m u và cách l a ch n c p ph i c t li u t i u

V cách đ m m u: Ph ng pháp Marshall s d ng thi t b đ m Marshall v i công đ m nén là (2 x 50 chày/m t), ph ng pháp Superpave s d ng thi t b đ m xoay v i công đ m nén là (2 x 50 đ m xoay/m t)

V cách l a ch n c p ph i c t li u t i u: Ph ng pháp Marshall, v i 3 c p

ph i c t li u đư ch n đ thi t k , ti n hành t o các m u h n h p BTNR v i 5 hàm

l ng nh a khác nhau đ thí nghi m; c p ph i c t li u t i u đ c l a ch n là c p

ph i th a mưn các ch tiêu v đ c tính th tích và c ng đ (đ n đ nh Marshall, đ

ch y nh a, đ hao mòn Cantabro…) Ph ng pháp Superpave, v i 3 c p ph i c t

li u đư ch n đ thi t k , c p ph i c t li u t i u đ c l a ch n là c p ph i đ m b o

có liên k t đá chèn đá t t nh t; vi c xác đ nh kh n ng liên k t đá chèn đá t t nh t

đ c xác đ nh theo h ng d n t i ASTM D7064 [54]

Tùy theo kinh nghi m và đi u ki n th c t , các n c trên th gi i, các bang

c a Hoa K l a ch n ph ng pháp Marshall ho c ph ng pháp Superpave Vì v y,

vi c nghiên c u, đánh giá tính phù h p c a hai ph ng pháp này là c n thi t và đang đ c nhi u n c tri n khai th c hi n

Trên th gi i, vi c xem xét đ a các thông s c ng đ c a l p BTNR vào thi t

k k t c u m t đ ng không gi ng nhau T i Châu Âu, m t s n c đư xem xét đ a BTNR vào thi t k k t c u m t đ ng [37]: Hà Lan s d ng giá tr mô đun đàn h i

Vi c tính toán, thi t k k t c u m t đ ng có l p BTNR gi ng v i thi t k k t

c u m t đ ng m m thông th ng Ví d , Hoa K tính theo Ch d n thi t k k t c u

m t đ ng AASHTO 1993 [47], Nh t B n tính theo tiêu chu n thi t k k t c u c a

Nh t B n (ph ng pháp TA) [42] Hi n nay, Hoa K đang nghiên c u v mô đun

đ ng c a BTNR, s d ng ph ng pháp thi t k c h c - th c nghi m (ME) [37] đ tính toán, thi t k k t c u m t đ ng có s d ng l p BTNR

Vi c nghiên c u đ đ a ra c ng đ tính toán (ho c h s c ng đ c a l p)

c a BTNR là c n thi t và đang đ c nhi u n c trên th gi i tri n khai T i Vi t

Nam, ch a có nghiên c u nào v thông s c ng đ c a BTNR ph c v tính toán, thi t k k t c u m t đ ng

Nhi u n c trên th gi i đư nghiên c u áp d ng BTNR nh Hoa K , Arhentina, Châu Âu (Anh, Ailen, Hà Lan, Th y đi n, Th y S ), Úc, Nh t B n, Trung Qu c, ài Loan, n ,… K t qu nghiên c u, áp d ng BTNR t i m t s

n c s d ng ph bi n BTNR đ c phân tích d i đây

1.7.1 BTNR t i HoaăK

BTNR s d ng t i Hoa K có nhi u tên g i khác nhau nh : L p ma sát c p

ph i h (Open-Graded Friction Courses, OGFC), bê tông nh a c p ph i h (Open Graded Asphalt, OGA), l p m t c p ph i h (Open-Graded Wearing Courses, OGWC), l p ma sát r ng (Porous Friction Courses), l p ma sát th m n c (Permeatble Friction Courses, PFC), bê tông nh a r ng (Porous Asphalt) [34], [37], [57] Nhìn chung, BTNR s d ng ch y u t i Hoa K có th đ c phân thành hai

lo i là OGFC và PFC

1.7.1.1 L p ma sát c p ph i h (OGFC)

L p ma sát c p ph i h (OGFC) đ c áp d ng đ u tiên t i Hoa K t n m

1944, phát tri n m nh nh t vào nh ng n m t 1970 đ n 1980 n n m 1998, ch còn 22 bang ti p t c s d ng OGFC, 22 bang khác đư không ti p t c s d ng n a do các nguyên nhân liên quan đ n thi t k h n h p, l a ch n v t li u (đá d m, cát,

nh a đ ng) và thi công l p OGFC [37] Nh ng h h ng đi n hình c a m t đ ng OGFC trong giai đo n này có th k đ n là: Do b i ho c do mu i tan b ng làm suy

gi m tính n ng thoát n c c a OGFC; m t đ ng b bong tróc trong quá trình khai thác (th ng sau kho ng th i gian t 6 n m đ n 8 n m), làm suy gi m tu i th m t

đ ng, h h ng b m t, ch y nh a b m t làm t ng chi phí b o trì, s a ch a

OGFC trong giai đo n này có nh ng đ c thù sau: M c đích s d ng ch y u

nh m c i thi n s c kháng tr t m t đ ng; ch a xét đ n c i thi n tính n ng thoát

n c, t m nhìn, gi m thi u ti ng n do đ r ng d nh , chi u dày nh S d ng c p

ph i h , kích c h t danh đ nh l n nh t 9,5 mm là ph bi n, có s d ng kích c h t

12 mm, h t 19 mm; đ r ng d đi n hình t 12 % đ n 15 % Chi u dày l p nh h n 2,5 cm S d ng nh a đ ng thông th ng, nh a đ ng polime, ho c nh a đ ng cao su C p ph i OGFC9,5 đi n hình áp d ng t i m t s bang c a Hoa K đ c trình bày t i B ng 1-4 [54], c p ph i OGFC12,5 và OGFC19 đi n hình t i Hoa K

đ c trình bày t i B ng 1-5 [51]

B ng 1-4 C p ph i OGFC9,5 đi n hình t i m t s bang c a Hoa K

B ng 1-5 C p ph i OGFC12,5 và OGFC19 đi n hình t i Hoa K

M c dù có nh ng h h ng x y ra trên nh ng đo n đ ng s d ng OGFC,

nh ng các bang c a Hoa K đ u nh n th y c n thi t ph i phát tri n OGFC cho các

đ ng qu c gia đ t ng kh n ng an toàn cho xe ch y Các gi i pháp kh c ph c nguyên nhân h h ng liên quan đ n thi t k h n h p, l a ch n v t li u (đá d m, cát,

nh a đ ng) và thi công l p OGFC đư và đang đ c nghiên c u gi i quy t

khi xe ch y, c i thi n t m nhìn vào ban đêm khi có m a, gi m thi u ti ng n khi xe

ch y t c đ cao PFC s d ng có hi u qu trên tuy n đ ng có l u l ng l n, t c đ

xe ch y cao; bánh xe khi ch y t c đ cao có tác d ng t làm s ch l r ng trong l p PFC, vì v y l p PFC duy trì đ c kh n ng th m n c lâu h n OGFC [37] Các bang đư áp d ng nhi u PFC và thành công có th k đ n là Texas, North Carolina, New Jersey, Indiana và Louisiana PFC ngày càng đ c áp d ng ph bi n t i Hoa

K [38]

PFC có đ c thù sau: M c đích s d ng nh m c i thi n thu c tính ma sát, gi m

ti ng n khi xe ch y, c i thi n t m nhìn vào ban đêm khi có m a, gi m thi u ti ng

n khi xe ch y t c đ cao S d ng c p ph i h , kích c h t danh đ nh l n nh t ph

bi n là 12,5 mm, có s d ng kích c h t 12 mm và h t 19 mm Có đ r ng d đi n hình t 18 % đ n 22% S d ng nh a đ ng polime, nh a đ ng cao su Chi u dày

r ng đ c s d ng t i Châu Âu nh là m t lo i m t đ ng ”yên t nh” nh m gi m

ti ng n giao thông T i Châu Âu, s d ng thu t ng bê tông nh a r ng (Porous Asphalt, PA) ho c bê tông nh a r ng Châu Âu (Porous European Mixes, PEM), đư

đ c chu n hóa t i tiêu chu n EN 13108-7:2006 “Porous Asphalt” [39] Tiêu chu n

EN 13108-7:2006 đư quy đ nh hai ch tiêu liên quan là c p ph i và đ r ng d c a

BTNR, t o c s đ m i n c Châu Âu áp d ng cho phù h p C p ph i h n h p c t

li u c a PEM theo quy đ nh t i B ng 1-7, trong đó:

- C sàng D: c l a ch n trên c s thi t k , phù h p v i công n ng c a l p

bê tông nh a r ng (l p trên, l p d i, chi u dày l p ), c sàng này t ng đ ng

v i c h t l n nh t danh đ nh (NMAS) theo quy đ nh c a ASTM

- C sàng 1,4xD: T ng đ ng v i c h t l n nh t theo quy đ nh c a ASTM

- Các c sàng trung gian khác đ c chi ti t cho t ng lo i c p ph i c th v i kích c D khác nhau

k thu t đ i v i PEM theo tiêu chu n Châu Âu [39] đ c th hi n t i B ng 1-8

B ng 1-8 Yêu c u k thu t đ i v i PEM theo tiêu chu n Châu Âu

T ng h p các lo i PEM đi n hình áp d ng t i m t s n c châu Âu đ c th