Ở Việt Nam hiện nay vẫn chưa có những tiêu chuẩn hay hướng dẫn thiết kế, thi công và nghiệm thu loại hỗn hợp này. Bài viết này sẽ giới thiệu kết quả nghiên cứu về cấp phối, các chỉ tiêu cơ học và khả năng chống hằn lún của hỗn hợp đá dăm vữa nhựa.
Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 1(32)-2017 NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG HỖN HỢP ĐÁ DĂM VỮA NHỰA TRONG XÂY DỰNG MẶT ĐƯỜNG TẠI VIỆT NAM (1) Nguyễn Huỳnh Tấn Tài(1), Trần Thiện Nhân(2) Trường Đại học Thủ Dầu Một; (2) Công ty Cổ phần Đầu tư Xây dựng BMT Ngày nhận 29/12/2016; Chấp nhận đăng 29/01/2017; Email: nhantt@bmt-rnd.vn Tóm tắt Để giảm vệt hằn lún bánh xe xét khía cạnh hỗn hợp bê tơng nhựa, bên cạnh việc sử dụng loại nhựa đường có cấp cao nhựa biến tính thành phần hỗn hợp bê tông nhựa cần cải tiến Hỗn hợp đá dăm vữa nhựa (stone mastic asphalt) nước giới nghiên cứu, chứng minh khả chống lún vệt bánh nứt mỏi nhờ vào khung chịu lực gồm hạt cốt liệu lớn hàm lượng nhựa cao Ở Việt Nam chưa có tiêu chuẩn hay hướng dẫn thiết kế, thi công nghiệm thu loại hỗn hợp Bài báo giới thiệu kết nghiên cứu cấp phối, tiêu học khả chống hằn lún hỗn hợp đá dăm vữa nhựa Từ khóa: hỗn hợp, đá dăm nhựa, sợi cellulose, độ chảy, hằn lún, nứt mỏi Abstract LABORATORY STUDY FOR THE USE OF STONE MASTIC ASPHALT IN VIETNAM In order to reduce the rutting phenomenon of pavement in the view of enhancing the performance of asphalt concrete, we should not only utilise higher levels of bitumen or modified bitumen, but also alter aggregate gradation in the conventional mixture Stone Mastic Asphalt has been demonstrated its rutting and fatigue resistance through researches in a variety countries in the world, this is due to its unique structure of aggregate and higher percentage of bitumen Nonetheless, Vietnam have had neither specification, nor references of design, construction and inspection for this kind of material This paper intend to introduces gradation curves, results of machenical properties and rutting resistance of stone mastic asphalt Giới thiệu Hỗn hợp đá dăm vữa nhựa (stone mastic asphalt - SMA) phát minh tiến sỹ Zichner vào thập niên 1960 với mục tiêu ban đầu hạn chế hư hỏng mặt đường bánh xe gắn đinh (giảm bong tróc mặt đường) nâng cao tuổi thọ mặt đường [2] SMA nghiên cứu phát triển 30 năm loại vật liệu tối ưu để chống lại biến dạng vĩnh cửu mặt đường bê tông nhựa Hiện nay, hỗn hợp SMA sử dụng rộng rãi châu Âu Mỹ [1] Trong [3] Zichner với chèn móc cốt liệu thơ hình thành khung vững chống lại mài mòn bong tróc mặt đường Sau nghiên cứu thực tế, ông định hỗn hợp SMA thiết kế với thành phần cốt liệu sau (i) cốt liệu thô 57 Nghiên cứu ứng dụng hỗn hợp đá dăm Nguyễn Huỳnh Tấn Tài 5/8mm ~70%, (ii) cốt liệu mịn 0/2mm ~12%, (iii) bột khoáng ~10.5%, (iv) nhựa đường (bitum) ~7.5% Sự thiếu hẳn thành phần cốt liệu 2/5 mm tạo nên cấp phối hỗn hợp SMA gián đoạn Hỗn hợp [3] đặt tên: Mastimac cho lớp mặt đường có chiều dày 2-3cm, Mastiphalt cho lớp mặt đường có chiều dày 3cm Những ứng dụng ban đầu loại mặt đường Mastimac công ty Strabag/Deutag Consortium (Đức) thực thử nghiệm cơng trình thử nghiệm nội Sau đó, cơng ty xây dựng đường dân sinh vào 7/1968 Wilhelmshaven (Đức) cho kết khả quan [4] Về sau, nghiên cứu chứng minh nhiều ưu điểm vượt trội khả kháng hằn lún loại cấp phối nhờ vào: nguyên tắc hỗn hợp SMA truyền tải trọng cốt liệu thô với nhau, hạt cốt liệu lớn dựa tính chất góc cạnh chèn móc tốt hình thành nên khung chịu lực [2] Nếu hỗn hợp không phối trộn hợp lý không tạo điểm tiếp xúc cốt liệu thô, vữa nhựa làm gián đoạn trình truyền lực.Vữa nhựa với hàm lượng lớn khoảng 20-25% hỗn hợp, bi-tum chiếm 6.0% đóng vai trò liên kết cốt liệu chèn vào pha rỗng cốt liệu lớn tạo Chất phụ gia ổn định thêm vào với hàm lượng phù hợp để giữ bi-tum không bị chảy nhiệt độ cao trình trộn, vận chuyển, trải thảm lu lèn [5] Ngoài ra, nhờ hàm lượng bi-tum lớn hỗn hợp SMA hạn chế tượng nứt mỏi Do đó, tuổi thọ mặt đường sử dụng hỗn hợp SMA tăng lên Theo [2] hỗn hợp SMA có ưu điểm: độ bền mặt đường tương đối cao; hạn chế tượng hằn lún vệt bánh xe; tăng tuổi thọ mỏi mặt đường; giảm tiếng ồn Ngồi ra, ơng cho hỗn hợp SMA tồn nhược điểm: khả chống trượt bánh xe thấp; giá thành hỗn hợp SMA cao so với bê tông nhựa truyền thống; dễ hình thành đốm nhựa mặt đường trình thiết kế, sản xuất thi công không tuân theo yêu cầu cần thiết hàm lượng bi-tum, hàm lượng phụ gia cellulose, nhiệt độ hỗn hợp Ở Việt Nam hằn lún vệt bánh xe dạng hư hỏng kết cấu mặt đường phổ biến, tác dụng tải trọng lặp Ngành giao thơng đưa ba nhóm giải pháp là: (i) nâng cao chất lượng mặt đường, (ii) đảm bảo q trình thi cơng nghiệm thu cơng trình đường theo quy trình (iii) kiểm sốt tải trọng xe lưu thơng đường Tương ứng đặc điểm địa chất, vật liệu lưu lượng giao thơng đặc thù cơng trình đường mà giải pháp kết hợp để đảm bảo khả chống hằn lún mang lại hiệu kinh tế Nằm nhóm thứ nhất, bên cạnh giải pháp xử lý đất yếu, sử dụng loại bi-tum có cấp cao bitum biến tính thành phần hỗn hợp bê tơng nhựa cần cải tiến để đáp ứng yêu cầu nâng cao tuổi thọ mặt đường Hỗn hợp đá dăm vữa nhựa nước giới nghiên cứu, chứng minh khả chống lún vệt bánh nứt mỏi Tuy vậy, Việt Nam chưa có tiêu chuẩn hay hướng dẫn thiết kế, thi công nghiệm thu loại hỗn hợp Nghiên cứu nhằm cung cấp số kết tính chất học loại hỗn hợp chứng minh khả chống vệt hằn bánh xe hỗn hợp SMA tốt so với sử dụng hỗn hợp bê tông nhựa chặt truyền thống Vật liệu phương pháp 2.1 Vật liệu Đề tài thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa chặt truyền thống C12.5 (BTNC C12.5) với đường bao cấp phối theo [6] hình 1, hỗn hợp SMA C12.5 nằm miền cấp phối tiêu chuẩn [7] hình 58 Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 1(32)-2017 Hình Đường cong logarit cấp phối thiết kế hỗn hợp C12.5 [6] Hình Đường cong logarit cấp phối thiết kế hỗn hợp SMA [7] Cốt liệu sử dụng đề tài lấy từ mỏ đá Tân Đơng Hiệp, tỉnh Bình Dương trải qua giai đoạn vo tạo góc cạnh Vì ưu điểm cấp phối hỗn hợp SMA dựa trình truyền lực thơng qua khung vững chắc, nên cốt liệu thơ phải có liên kết chèn móc tốt với Điều đạt hạt cốt liệu góc cạnh có số lượng mặt tiếp xúc lớn Do đó, số quan trọng đánh giá cốt liệu sử dụng cho hỗn hợp SMA độ mài mòn Los Angeles Bảng cung cấp tính chất cốt liệu sử dụng đề tài Bảng Các tiêu cốt liệu thô Chỉ tiêu đánh giá cốt liệu Độ mài mòn Los Angeles (%) Hàm lượng hạt thoi dẹt (%) Cường độ đá gốc (MPa) Độ hút nước (%) Trong đề tài Hoa Kỳ (*) Đức (**) Việt Nam (***)