Ƣu điểm:
Cƣờng độ cao thích hợp với nhiều loại xe khác nhau.
Cƣờng độ mặt đƣờng ít bị thay đổi nhiệt độ nhƣ BTAsphanlt Ổn định với nƣớc.
Độ hao mòn nhỏ thƣờng không quá 0.1-0.2mm/năm, hệ số bám cao. Thời gian sử dụng dài 30-40 năm và công tác duy tu bảo dƣỡng ít. Có thể cơ giới hoá hoàn toàn các khâu thi công.
Nhƣợc điểm:
Với mặt đƣờng BTXM đổ tại chỗ không thông xe đƣợc ngay vì phải chờ thời gian bảo dƣỡng ít nhất là 3 tuần.
Do phải bố trí khe co và khe dãn nên khi xe chạy với tốc độ cao sẽ kém êm thuận. hơn nữa chỗ vị trí các khe là chỗ giảm yếu của mặt đƣờng BTXM gây nứt gẫy và dễ thấm nƣớc xuống lớp móng.
Gây ra tiếng ồn lớn hơn so với BTAF.
2.3.2.2 Cấu tạo mặt đƣờng cứng:
Cấu tạo mặt đƣờng cứng sân bay thƣờng gồm các lớp:
Mặt đƣờng bằng tấm bê tông một hoặc hai lớp rải trên lớp ngăn cách bằng giấy dầu, pegamin, hoặc BTN hạt mịn.
Lớp móng bằng vật liệu hạt: móng cát gia cố xi măng, đá gia cố XM … nó có thể gồm một hoặc nhiều lớp.
Nền đất cấp phối, hoặc đá dăm, sỏi gia cố. Lớp này có thể không có nếu nền đất tự nhiên đủ sức chịu tải.
Toàn bộ kết cấu trên đƣợc đặt trên nền đất tự nhiên. Khi nền đất tự nhiên kém, trên mặt nó có thể rải vải địa kỹ thuật hoặc các lớp ngăn cách có tác dụng chống nƣớc hoặc đất xâm nhập từ dƣới lên.
Các lớp mặt đƣờng gồm có một vài lớp cấu trúc mà chúng thực hiện các chức năng khác nhau. ỏ trong các đƣờng ngƣời ta phân biệt thành các lớp trên cùng và các lớp dƣới cùng là nền móng đƣờng gồm nền đƣờng thiên nhiên và nền nhân tạo. Lớp mặt đƣờng trên cùng tiếp nhận trực tiếp các tải trọng từ những bánh xe của máy bay, chúng chịu các tác động của những yếu tố khí quyển, bị các tác động nhiệt và của khí động học do các tia lửa phụt ra từ các động cơ phản lực. Nó cần phải ổn định, bền vững, phụ thuộc vào kết cấu của lớp trên cùng, mà mặt đƣờng cứng còn đƣợc ngƣời ta phân nhỏ thành mặt đƣờng bêtông, bêtông lƣới thép, bêtông cốt thép, bêttông dự ứng lực liền khối. Mặt đƣờng lắp ghép từ các tấm có dự ứng lực trƣớc đƣợc sản xuất từ nhà máy.
Nền đƣờng nhân tạo là phần chịu lực của kết cấu nó đảm bảo việc truyền ứng suất tới nền đất cùng với tầng trên cùng.
Trong nền đƣờng nhân tạo có thể có các lớp phụ bổ sung bằng đá dăm sỏi, cát và các vật liệu địa phƣơng khác, chúng đồng thời cũng thực hiện các chức năng, vai trò của các lớp thoát nƣớc, lớp bảo vệ băng giá lạnh, lớp chống tích đọng, đổ nƣớc bùn và lớp ngăn cách giai đoạn mao dẫn.
Nền đƣờng đất thiên nhiên là nền đƣờng đất lót đệm bên dƣới bằng các vật liệu địa phƣơng hay bằng vật liệu đƣợc đƣa đến, chúng tiếp nhận các tải trọng mà chính chúng đƣợc truyền qua lớp trên cùng của mặt đƣờng và qua nền đƣờng nhân tạo. Khi có sự thay đổi về nhiệt độ lƣợng chứa nƣớc. ở trong mặt đƣờng cứng sẽ sinh ra các lực kéo căng, ứng suất nén và ứng suất uốn mà chúng sẽ gây nên sự nứt của các tấm. Để làm giảm đi các ứng suất lực này và để đề phòng sự nứt ra thì ngƣời ta đẫ phân chia các mặt đƣờng bêtông, bêtông lƣới thép và mặt đƣờng bêtông cốt thép thành ra các tấm riêng biệt có hình dạng chữ nhật bằng các khe, dọc ,ngang. Các khe ở trong mặt đƣờng đƣợc xây dựng, bố trí theo kiểu hình thức khe co hay khe dãn.
Các khe co tạo ra cho các tấm giảm bớt các kích thƣớc của mình, tức là có khả năng tự co hẹp lại khi có độ ngót của bêtông trong quá trình hoá rắn. và khi giảm nhiệt độ ,các khe dãn khi tăng nhiệt độ hay khi có sự tăng lên về độ ẩm ƣớt của bêtông. Dựa theo kiểu hình thức các khe co , ngƣời ta bố trí các khe nằm dọc, ngang, các khe dãn đƣợc ta áp dụng ở những nơi tiếp nối của các thành phần này. Bộ phận thuộc các công trình sân bay đối với những thành phần khác khi ta thay đổi độ dày của các phần. Bộ phận tiếp nối mặt đƣờng ở trong các phạm vi giới hạn của công trình (Thí dụ khi ta đổ dải bêtông. Trƣớc đây ngƣời ta bố trí các khe dãn là từ 40 – 90m. Song vào những năm gần đây ngƣời ta đã bỏ chúng đi vì việc bố trí, xây dựng chúng
làm suy yếu đi đáng kể mặt đƣờng và khi khai thác sử dụng chúng lâu dài. Chúng không thực hiện hoàn thành đƣợc các chức năng của mình.
Để nhằm làm giảm bớt đi sự ảnh hƣởng của các khe co và khe nở dẫn đến làm giảm khả năng chịu tải của mặt đƣờng, ngƣời ta dự tính trƣớc các chỗ nối ghép để phân chia tải trọng mà nó nằm ở khe mạch . ảnh hƣởng đến các tấm bên cạnh hay tới sự tăng cƣờng những bộ phận mép biên của các tấm bằng cốt, sƣờn thép.
Ngƣời ta đƣa ra hai yêu cầu đối với các mối ghép nối tiếp là: Chúng cần phải cho phép chuyển dịch nằm ngang các tấm khi có các biến dạng nhiệt độ nhƣ bị co ngót vào mùa động, nở rộng ra vào mùa hè. Không cho phép có sự dịch chuyển thẳng đứng ,cắt ngang tƣơng hỗ lẫn nhau của các tấm tiếp giáp hay liền bên cạnh khi có tác động của máy bay. Tức là chúng cần phải đảm bảo đƣợc sự truyền đi một phần tải trọng từ một tấm này sang tấm khác. ở trong tất cả các khe mạch thông thƣờng ngƣời ta xem xét, dự tính trƣớc các mối ghép nối là nối ghép mối bằng thanh truyền lực hay bằng mộng. Các nền đƣờng nhân tạo nằm dƣới mặt đƣờng cứng đƣợc ngƣời ta xây dựng bằng các chất dính kết vô cơ hay hữu cơ, hoặc khi các nền móng đƣờng bằng đất sét, á sét, các á sét pha bụi và á sét nặng, hoặc là cát pha bụi. Khi có các mạch nƣớc ngầm ở một mức độ cao chứa ở hông kết cấu (cấu trúc nền móng đƣờng thì ngƣời ta bố trí các lớp thoát nƣớc làm từ các vật liệu lọc tốt)
Chiều dày của các lớp thoát nƣớc làm bằng cát loại trung bình và cát có cỡ hạt to thì ngƣời ta áp dụng từ 0,15 đến 0,50m. Khi xây dựng nền đƣờng làm bằng các vật liệu có cỡ hạt to mà chúng đựơc rải trực tiếp lên nền đƣờng bằng đất sét, á sét và đất pha bụi thì ta cần phải xem xét, dự tính trƣớc đến một lớp xen giữa lớp kẹp cách ly về điện nhiệt nó loại trừ xâm nhập xuyên qua của đất khi nó bị thêm ẩm ƣớt vào trong lớp của vật liệu có cỡ hạt
to. Ngƣời ta xếp đặt lớp xen giữa làm bằng cát, xỉ, đất tự nhiên, nó đƣợc gia cố bằng chất kết dính hay vật liệu khác mà nó không đƣợc chuyển sang trạng thái dẻo khi bị thêm ẩm ƣớt. Ngƣời ta chấp nhận áp dụng độ dày của lớp không đƣợc nhỏ hơn kích thƣớc của các hạt vật liệu lớn nhất nhƣng không đựơc nhỏ hơn 5 cm.
Các nền đƣờng nhân tạo mà chúng đƣợc xây dựng ở trên những đoạn đƣờng có các lớp nền đƣờng đất chúng bị phình ra thì có các đặc đỉêm riêng của mình. Ngƣời ta có thể tạo điều kiện thúc đẩy việc ngăn ngừa, phòng bị phình vỡ của nền đƣờng đất ở các vùng khí hậu vẽ đƣờng thuộc cấp II và cấp III với những điều kiện bất lợi về độ thấm ẩm ƣớt bằng các biện pháp sau đây: Phải nâng lên độ cao cần thiết đối với lòng của mặt đƣờng lên trên mức các mạch nƣớc ngầm. Sử dụng cac nền đƣờng đất mà chúng không bị nở trƣơng, không phình ra về mùa đông và không bị giảm bớt sức bền chịu tải vào mùa xuân nhƣ cuả cát, sỏi, xỉ, dá dăm.
Các vật liệu chính để cho các mặt đƣờng cứng đó là bêtông và cốt thép. Bêtông là nền tảng của mặt đƣờng cứng và các đặc điểm của nó ở một mức độ đáng kể, xác định đƣợc các đặc điểm và chất lƣợng của mặt đƣờng. Các tính chất đặc thù về khai thác sử dụng mặt đƣờng ở các sân bay, mà chúng ta cần xem xét kỹ khi lựa chọn thành phần bêtông, đó là các tải trọng động học, cƣờng độ mạnh ,lặp đi lặp lại nhiều lần.
Tác động của các tia khí thải xả ra từ các động cơ phản lực, máy bay và của các nhiên liệu, dầu mỡ. Các nhu cầu đòi hỏi cao đối với chất lƣợng của bề mặt đƣờng, các ứng suất rất lớn mà chúng đƣợc sinh ra bởi các quá trình nhiệt vật lý ở trong đất của nền đƣờng. Do có diện tích tiếp xúc lớn của các mặt đƣờng với bề mặt của nền đất. Các điều kiện hoạt động rất phức tạp của bêtông ở trongcác mặt đƣờng đã đặt điều kiện cho hàng loạt các yêu cầu cần thiết đối với nó. Bêtông cần phải có độ bền cơ học cao, có độ kín khít lớn,
cần có khả năng biến dạng đủ tốt, chịu đƣợc nhiệt độ thấp. Cần đảm bảo đƣợc sự liên kết các cốt thép ở trong các kết cấu ứng lực trƣớc.
2.3.2.3 Tác động của các tải trọng khai thác và các yếu tố tự nhiên lên mặt đƣờng sân bay: lên mặt đƣờng sân bay:
2.3.2.3.1. Tác động của máy bay lên mặt đƣờng sân bay:
Tải trọng từ các máy bay lên các mặt đƣờng sân bay đƣợc truyền qua các lớp nhựa qua các điểm gối tựa -chân bệ chính và phụ (càng bánh xe) .Đối với các máy bay hiện đại có một đặc trƣng tính chất là sự truyền tải trọng đến mặt đƣờng qua càng máy bay có ba chân , nó gồm có hai chân gối tựa chính và mũi phụ.Phụ thuộc vào tải trọng truyền của bánh xe ở các chân trụ chính có thể là nhƣ nhau ,giống nhau ,bánh hơi và ở dạng xe kéo.,chạy đựơc bằng 4 hay 6 bánh xe.
Nhƣ ngƣời ta đã tính toán , nếu khi chân gối tựa chính với bánh xe đơn lẻ thì bề dày tính toán của mặt đƣờng đƣợc tiếp nhận là một ,thì đối với trọng lƣợng cất cánh nhƣ thế khi ở chân tựa với hai bánh xe cần thiết là 0,7 -0,8 của bề dày sơ bộ ban đầu .Còn khi chân tựa có nhiều bánh xe có dạng đôi là 0,5.Điều này chứng tỏ rằng máy bay với các chân tựa có dạng xe kéo đẩy tay là giảm nhẹ cơ bản đáng kể sự hoạt động làm việc của mặt đƣờng ở sân bay.Phần lớn nhất của tải trọng từ tải trọng cất cánh của máy bay truyền tới mặt đƣờng qua các bánh xe của chân tựa chính ,ở chân tựa mũi thƣờng chiếm 10 - 15% của trọng lƣợng máy bay
Khi đỗ dừng lại của máy bay trọng lƣợng máy bay đƣợc phân bố giữa các chân phụ chính và phụ .Khi nó bay lên áp lực đè lên mặt đƣờng không ổn định ,nó thay đổi.Việc tăng vận tốc khi chạy dẫn đến xuất hiện một lực nâng lên mà nó làm giảm nhẹ tải trọng các chân tựa chính và phụ .Mặt khác khi mặt đƣờng lồi lõm gồ gề (do dịch chuyển thẳng đứng của các tấm ổ gà , sóng gợn .. ) dần đến sự phát triển gia tăng dao động lắc lƣ của máy bay
khi chạy qua những chỗ không bằng phẳng, lồi lõm ,va đạp của các bánh xe và mặt đƣờng .Sau khi va chạm đập vào nhau ,tải trọng đối với các mặt đƣờng tăng lên so với tải trọng tĩnh. Sự gia tăng các tải trọng lên mặt đƣờng có liên quan đến vận tốc chuyển động của máy bay .Khi máy bay hạ cánh đỗ xuống sân bay ,bánh xe va đập đều qua các chỗ ổ gà ,gồ ghề là không đáng kể ,hiệu quả của tác động thực tế là không tính đến .
Dựa theo các đoạn đƣờng băng ĐBNT ,các máy bay chạy với vận tốc 30 - 40 km / giờ,khi đó lực nâng lên của các máy bay thực tế không xuất hiện và các tải trọng lên mặt đƣờng tăng lên do va đập của các bánh xe khi chạy qua các vị trí ổ gà ,không bằng phẳng.Hệ số động lực học lúc này càng cao khi mặt đƣờng không bằng phẳng .Tải trọng trực tiếp trƣớc khi cất cánh của máy bay lên mặt đƣờng lại bị giảm đáng kể .Khi máy bay đỗ lại ,các đoạn vòng quanh của ĐBNT chịu các tải trọng va đập của các bánh xe máy bay thƣờng không lớn hơn tải trọng tĩnh hay bằng tải trọng tĩnh này
Ngoài các tải trọng từ những bánh xe máy bay còn có các tia phụt khí của các động cơ phản lực khí tua bin tác động lên mặt đƣờng sân bay .Tác động của các tia này dẫn đến tác động đồng thời cùng nhau của áp suất động và nhiệt độ.Nhiệt độ của khí ở động cơ hiện đại đạt đến 600-8000C ,còn vận tốc đến 600m/giây
Tia khí phản lực phụt ra từ ống xả động cơ ở nơi vị trí tiếp xúc với mặt đƣờng đƣợc lan tỏa ra trên một bề mặt một khoảng rộng nào đó ,ngƣời ta gọi là vùng trƣờng tia phụt .Các tham số của vùng trƣờng tia (độ sâu và chiều rộng) bị phụ thuộc vào chế độ làm việc của động cơ máy bay ở trong các chế độ làm việc khác nhau.
Khoảng thời gian , độ kéo dài tác động của các động cơ phản lực lên bề mặt sân bay là không lớn lắm ,từ một giây đến vài giây.
2.3.2.3.2. Sự làm việc của các mặt đƣờng khi có tác động của các yếu tố tự nhiên: yếu tố tự nhiên:
Sự uốn cong của các mặt đƣờng cứng có thể bị xảy ra gẫy không chỉ do tải trọng của các bánh xe máy bay hay của các ô tô ,mà còn bởi sự phân bố nhiệt độ không đồng đều theo bề dày của mặt đƣờng khi có các dao động thay đổi nhiệt độ của không khí ,cũng nhƣ bởi sự trƣơng nở phồng lên của nền đƣờng đất khi có sự đóng băng giá lạnh về mùa đông và do độ lún sụt ,lƣợng mƣa không đồng nhất vào mùa.
Phần trên cùng của tấm bê tông bị nóng nhanh hơn vào ban ngày và bị lạnh nhanh hơn vào ban đêm ,nhiệt độ ở phần dƣới của tấm lại có liên quan đến sự ảnh hƣởng của khối lƣợng nhiệt của nền đất bị thay đổi ít hơn. Sự khác nhau này của nhiệt độ phần tầng trên và phần dƣới của tấm bê tông gây nên sự dao động biến đổi của nó mà nó gây cản trở đến lực kháng của các tấm sát bên cạnh và trọng lƣợng riêng của tấm.(xem hình 4.5a,b)
Khi có sự thay đổi về nhiệt độ trung bình một ngày đêm của không khí dựa theo các mùa trong năm có sự thay đổi tƣơng ứng phù hợp của nhiệt độ chung của tấm .Các tấm bị giảm đi về kích thƣớc với sự bắt đầu của mùa thu và mùa đông ,và lại đƣợc nở ra tăng lên khi bắt đầu thời tiết ấm áp mùa xuân và mùa hè (xem hình 4.5b).Độ co ngót của nhiệt độ tự do và nở tăng lên của các tấm bị cản trở bởi các lực ma sát và bởi nền đƣờng .Các lực ma sát và lực bám dính kết đƣợc đặt bố trí lệch tâm đối với trọng tâm của trọng lực .Sức tải ở tiết diện cắt ngang của tấm và gây ra các ứng suất uốn phụ bổ sung .Các ứng suất lớn đáng kể so với các kích thƣớc lớn của tấm và sự
giảm độ chênh về nhiệt độ cao hơn. Thí nghiệm xây dựng các mặt đƣờng ở sân bay và đƣờng ô tô đã chỉ ra rằng :Các ứng suất về nhiệt độ mà chúng đƣợc phát triển tăng lên ở chúng có thể là một nguyên nhân phá hủy gây hƣ hỏng mặt đƣờng này ,vì vậy việc tính toán các tác động về nhiệt độ là rất cần