4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tà
1.2.3. Lún vệt bánh xe lớp mặt BTN (Surface/Wear Rutting)
LVBX lớp mặt bê tơng nhựa có đặc điểm sau: Biến dạng (lún) xuất hiện tại vệt bánh xe trên phạm vi hẹp, khơng hình thành các mơ dồn (trồi) BTN dọc theo vệt bánh xe. Điển hình của LVBX tại lớp mặt BTN được thể hiện tại Hình 1.9.
Nguyên nhân gây ra LVBX là do khiếm khuyết trong thi công, lớp BTN không đủ độ chặt (độ rỗng BTN lớn). Dưới tác dụng của tải trọng xe trùng phục, mặt đường tại vị trí vệt bánh xe tiếp tục được đầm nén (đầm nén thứ cấp) dẫn đến lún tại chỗ vệt bánh xe [29].
LVBX lớp mặt BTN còn do nguyên nhân cấp phối cốt liệu khơng hợp lý; cốt liệu có độ ẩm cao, nhiều bụi sét; thi công lớp BTN vào mùa lạnh, bị nguội nhanh nên không đảm bảo nhiệt độ đầm nén dẫn đến độ chặt không đủ.
LVBX lớp mặt BTN thường xảy ra sau một số năm khai thác, trên những đoạn đường xe lưu thông theo đúng làn đường quy định.
Hình 1.9. Lún vệt bánh xe lớp mặt bê tông nhựa [29]
Trên thực tế hằn lún vệt bánh xe trên trên mặt đường gây ra bởi tác dụng cộng dồn của sự đầm nén thứ cấp của tải trọng giao thông và biến dạng cắt trượt trong các lớp
Mặt đờng ban đầu
Nền đờng C¸c líp mãng Các lớp mặt BTN
mặt đường cũng như nền đường. Trong đó LVBX do bê tơng nhựa bị chảy dẻo là hư hỏng chủ yếu của mặt đường bê tông nhựa và được thế giới tập trung nghiên cứu nhằm đưa ra các giải pháp khắc phục.
Trong tài liệu [31] đã trích dẫn cơng trình nghiên cứu của Eisenmann and Hilmer (1987) cũng đã kết luận rằng hằn lún vệt bánh xe chủ yếu gây ra bởi biến dạng chảy dẻo trong hỗn hợp BTN mà khơng có sự thay đổi thể tích. Hình 1.10 được lấy lại từ bài báo của Eisenmann và Hilmer, thể hiện sự ảnh hưởng của số lần bánh xe tác dụng lên mặt đường thử nghiệm (gồm 23 -24 cm bê tơng nhựa trong đó 5 cm lớp mặt + 18 cm lớp móng). Dữ liệu này cho phép đo chiều sâu vệt lún trung bình cũng như thể tích của vật liệu dịch chuyển phía dưới bánh xe và vùng trồi lên ngay bên cạnh. Từ những thơng tin trong Hình 1.10, các kết luận có thể rút ra là:
o Trong giai đoạn đầu, sự gia tăng biến dạng khơng hồi phục phía dưới bánh xe lớn hơn đáng kể so với sự tăng của vùng trồi bên cạnh. Vì vậy, Trong giai đoạn này hằn lún (biến dạng không hồi phục) mặt đường chủ yếu do sự đầm nén thứ cấp của tải trọng giao thông.
o Sau giai đoạn ban đầu này, sự giảm thể tích phía dưới bánh xe xấp xỉ bằng thể tích tăng lên của vệt trồi bên cạnh. Điều này chỉ ra rằng tác dụng đầm nén của tải trọng giao thông đã cơ bản kết thúc ở giai đoạn này và hằn lún lúc này cơ bản được gây ra bởi sự dịch chuyển với thể tích khơng đổi. Giai đoạn này được xem là đại diện của ứng xử biến dạng trong phần lớn thời gian phục vụ của mặt đường.
Hình 1.10. Ảnh hưởng của số lần tác dụng đến sự hình thành hằn lún vệt bánh xe [31]
Trong mục tổng quan tài liệu [28] có trích dẫn lại tài liệu nghiên cứu của Brown and Cross nghiên cứu chuyên sâu về hằn lún mặt đường trên mặt đường BTN nóng trên phạm vi quốc gia ở Mỹ. Nghiên cứu được tiến hành vào năm 1987 để đánh giá các mặt đường từ tất cả các khu vực của các bang bao gồm nhiều vùng khí hậu, với nhiều loại cốt liệu khác nhau về nguồn gốc, độ góc cạnh, bao gồm các cơ quan quản lý khác nhau và nhà thầu khác nhau và cỡ mẫu lớn để tạo ra kết quả nghiên cứu cấp quốc gia. Nghiên cứu này liên quan đến việc thu thập các mẫu khoan trên mặt đường để đánh giá vật liệu, đo chiều sâu vệt lún và chiều dày của các lớp mặt đường và điều tra vị trí vết nứt. Kết luận từ nghiên cứu này là LVBX chủ yếu xuất hiện trong khoảng 75 đến 100 mm phía trên của các lớp BTN. Các tác giả cũng đã phát hiện ra rằng LVBX trong lớp móng nói chung là rất nhỏ.
Ở Châu Âu, một cuộc khảo sát đã được thực hiện, trong chương trình COST 333 [26], để xác định phần lớn các loại hư hỏng mặt đường. Theo đó, các nước được hỏi về tỉ lệ hình thức hư hỏng phổ biến trên mặt đường sử dụng thang đo từ 0 đến 5: trong đó 0 là khơng quan sát thấy và 5 là hình thức hư hỏng chủ yếu của mặt đường. Kết quả của cuộc khảo sát được thể hiện trên Hình 1.11. Số liệu rõ ràng chỉ ra rằng LVBX xuất hiện trong các lớp BTN là hình thức hư hỏng chủ yếu của mặt đường ở Châu Âu.
Như vậy, LVBX là hiện tượng tích lũy biến dạng khơng hồi phục có nguyên nhân chủ yếu do vật liệu BTN bị biến dạng dẻo (khả năng chống cắt kém). LVBX do BTN bị chảy dẻo chủ yếu xảy ra trong các lớp BTN với chiều sâu khoảng 10cm tính từ bề mặt đường. Các kết quả nghiên cứu và khảo sát tại Việt Nam cũng cho kết luận tương tự [10].