Chương 1: TỔNG QUAN BÊ TÔNG NHỰA LỚP TẠO NHÁM
1.4 Tổng quan vật liệu bê tông nhựa tạo nhám OGFCA
1.4.3 Phân tích và đánh giá tình hình sử dụng vật liệu OGFCA ở nước ngoài
1.4.3.6 Tình hình sử dụng vật liệu BTN tạo nhám ở Việt Nam
Tại Việt nam, việc sử dụng vật liệu BTN lớp tạo nhám đã được thử nghiệm để cải thiện độ nhám từ năm 1994 với lớp phủ rất mỏng có độ nhám cao VTO (Very Thin Overlay) và của hãng Hall Brothers trên một số đường cao tốc như Láng-Hòa lạc, Cầu Giẽ-Ninh Bình… sau này còn phát triển thêm vật liệu tạo nhám theo công nghệ Novachip. Có thể tổng quan về nghiên cứu sử dụng BTN tạo nhám tại Việt Nam như sau.
1-Kết quả thử nghiệm bê tông nhựa rỗng trên tuyến Bắc Thăng Long-Nội Bài
Năm 1994 Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông vận tải đã hợp tác với hãng ESSO để nghiên cứu ban đầu và xây dựng thí điểm một đoạn đường sử dụng bê tông nhựa rỗng là lớp phủ thoát nước cấp phối hở (OGDM-Open Graded Drainage Mix) trên đoạn Bắc Thăng Long-Nội Bài. Kết quả theo dõi cho thấy chất; lượng khai thác (độ bằng phẳng, độ nhám…) của lớp OGDM vẫn tốt sau nhiều năm khai thác sử dụng.
a/ Một số kết quả nghiên cứu thực nghiệm về bê tông nhựa rỗng
Bảng 1.16: Kết quả thí nghiệm nhựa đường polime TPS.
TT Các chỉ tiêu Đơn vị Kết quả
thí nghiệm
Yêu cầu kỹ thuật (Tiêu chuẩn Nhật Bản)
1 Nhiệt độ hoá mềm, PP vòng và bi oC 85.5 ≥ 80
2 Độ kim lún ở 25º C, 5 giây 1/10mm 49 ≥ 40
3 Nhiệt độ bắt lửa oC 270 ≥ 260
4 Lượng tổn thất sau khi nung ở 163ºC trong 5h % 0.049 ≤ 0,6 5 Tỷ lệ độ kim lún của nhựa Polime sau khi đun ở
163ºC trong 5h so với độ kin lún của nhựa ở % 87.76 ≥ 65
6 Lượng hòa tan trong Trichloethylene % 99.32 -
7 Khối lượng riêng ở 25ºC g/cm3 1.021 -
8 Khối lượng riêng ở 15ºC g/cm3 1.016 -
9 Độ kéo dài ở 25ºC cm > 100 -
10 Độ kéo dài ở 15ºC cm 77.6 ≥ 50
11 Độ dính bám với đá cấp 4 -
12 Độ đàn hồi ở 25º C, mẫu kéo dài 10cm % 89 -
13
Độ ổn định lưu trữ gia nhiệt ở 163oC trong 48h, sai khác nhiệt độ hóa mền phần trên và phần dưới của mẫu.
oC 1.7 -
Phòng thí nghiệm Trọng điểm đường bộ I đã phối hợp với Công ty Taiyu (Nhật Bản) thực hiện một số thí nghiệm về bê tông nhựa rỗng cỡ hạt danh định lớn nhất là 13mm, sau đây là một số kết quả thực hiện ban đầu.
+ Nguồn vật liệu:
Đá dăm: Hòa Bình; cát vàng: Việt Trì; bột đá: Hòa Bình.
Nhựa đường polime TPS (có được bằng cách trộn phụ gia TPS (xuất xứ Nhật Bản) với nhựa đường Petrolimex 67/70).
b/ Kết quả thí nghiệm kiểm tra vật liệu
Bảng 1.17: Kết quả thí nghiệm cốt liệu thô.
Đá 10x20 Đá 5x15
1 Giới hạn bền nén đá gốc Mpa -
2 Tỷ trọng 2.994 2.983 -
3 Độ hao mòn Losangeles % 11.44 15.68 ≤ 30
4 Hàm lượng hạt bị dập vỡ % 100 100 -
5 Độ nén dập và hệ số hóa mềm % 2.08 4.45 -
6 Hàm lượng hạt mềm yếu,
phong hóa % 0 0 ≤ 5
7 Hàm lượng hạt thỏi dẹt % 9.12 12.49 ≤ 10
8 Hàm lượng bụi, bùn, sét % 2.06 2.65 -
9 Độ bền sunphat % 1.32 1.66 ≤ 12
10 Độ dính bám của nhựa với đá
(phương pháp đun sôi) cấp 4 4 -
Yêu cầu kỹ thuật (Tiêu chuẩn
Nhật Bản) 136.6
Kết quả thí nghiệm
TT Nội dung Đơn vị
Bảng 1. 18: Kết quả thí nghiệm cốt liệu mịn.
Đá 0x5 Cát vàng 1 Modul độ lớn
2 Tỷ trọng 2.994 2.983
3 Hê số đương lượng cát (ES) % 11.44 15.68
4 Hàm lượng bụi, bùn, sét % 100 100
5 Độ góc cạnh (độ rỗng của cát
ở trạng thái không đầm) % 2.08 4.45
TT Nội dung Đơn vị Kết quả thí nghiệm
136.6
Bảng 1.19: Kết quả thí nghiệm bột khoáng.
Kết quả thí nghiệm
Yêu cầu kỹ thuật (Tiêu chuẩn
Nhật Bản)
Đá 0x5 Cát vàng
100 0,6: 100
97.75 0,15: 90-100 83.76 0,075: 70-100
2 Độ ẩm % 0.12 ≤ 1,0
3 Khối lượng riêng % 2.742 -
4 Chỉ số dẻo % không dẻo ≤ 4,0
TT Nội dung Đơn vị
1 Thành phần hạt %
Bảng 1.20: Kết quả thiết kế thành phần cấp phối BTNR.13
19 13.2 4.75 2.36 0.075
Đá 10-20 24 24.00 15.48 1.87 0.00 0.00
Đá 5-10 61 61.00 60.93 16.90 2.62 1.63
Cát vàng 10 10.00 10.00 9.55 8.26 0.02
Bột khoáng 5 5.00 5.00 5.00 5.00 4.19
100 91.4 33.41 15.8 5.83 100 90-100 11-35 10-20 3-7 Cấp phối hỗn hợp (%)
Yêu cầu kỹ thuật (%) Loại Tỷ lệ phối
trộn
Lượng lọt sàng (%)
Bảng 1.21: Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý BTNR.13
Stt Đơn vị Kết quả
thí nghiệm
Yêu cầu kỹ thuật (Tiêu chuẩn
Nhật Bản) I.
1 g/cm3 2.172 -
2 % 20.74 ≥ 20
3 % 21.40 -
4 % 15.39 -
5 KN 4.97 ≥ 3,5
6 mm 2.49 2-4
7 % 82.03
-
8 % 9.43 ≤ 20
Tỉ lệ độ rỗng liên thông
Độ ổn định Marshall còn lại sau khi ngâm mẫu ở 60oC trong 24h so với Độ dẻo Marshall ở 60oC
Độ ổn định Marshall ở 60oC Nội dung
Các chỉ tiêu kỹ thuật thí nghiệm trên mẫu đầm Marshall:
Thí nghiệm Cantabro Độ rỗng cốt liệu Khối lượng thể tích
Độ rỗng dư trong bê tông nhựa
(Nguồn: Kỷ yếu hội thảo khoa học “Đánh giá tổng quan về những nguyên nhân hư hỏng mặt đường bê tông nhựa trên các tuyến chính khu vực phía Nam và đề xuất giải pháp khắc phục”-Thành phố Hồ Chí Minh-20/06/2013).
2-Bê tông nhựa lớp tạo nhám theo công nghệ Novachip
Công nghệ Novachip là một trong những công nghệ mới tiên tiến để tạo lớp phủ mỏng mặt đường đã được áp dụng ở Mỹ. Lớp phủ mỏng dùng công nghệ Novachip làm lớp tạo nhám trên các tuyến cao tốc hay đường cấp cao, đảm bảo độ bằng phẳng, độ nhám và tăng cường an toàn cho xe chạy trên đường. Chiều dày lớp Novachip từ 1,25÷2,5cm, lớp vật liệu này không tính vào chịu lực của kết cấu áo đường.
Lớp Novachip có khả năng chống thấm rất tốt, có độ nhám, năng suất rải cao, thời gian thông xe nhanh. Tuy nhiên để có lớp dính bám đặc biệt (NovaBond) trong dây chuyền công nghệ Novachip cần phải nhập bột hóa chất để pha trộn nhũ tương. Tiêu chuẩn Việt Nam về lớp phủ siêu mỏng theo công nghệ Novachip có thể tóm tắt một số các vấn đề sau.
Bảng 1.22: Thành phấn cấp phối cốt liệu của BTN Novachip.
Lượng lọt sàng (% theo khối lượng) Kích cỡ mắt sàng vuông
(mm) BTNNVC loại A BTNNVC loại B BTNNVC loại C
19 100
12,5 100 75 100
9,5 100 75 100 50 80
4,75 40 55 25 38 25 38
2,36 22 32 22 32 22 32
1,18 15 25 15 23 15 23
0,600 10 18 10 18 10 18
0,300 8 13 8 13 8 13
0,150 6 10 6 10 6 10
0,075 4 6 4 6 4 6
Hàm lượng nhựa tham khảo (% khối lượng hỗn
hợp BTNNVC)
5,0 6,2 4,8 6,2 4,6 6,2
Bảng 1.23: Yêu cầu về các chỉ tiêu kỹ thuật của BTN Novachip
TT Chỉ tiêu Đơn vị Yêu cầu Phương pháp thí nghiệm 1 Số chày đầm (chế bị mẫu
theo phương pháp Marshall) chày 2 x 50 AASHTO T 245 : 1997 (2001)
2 Chiều dày màng nhựa m 9 11 Phụ lục B
3 Độ chảy nhựa % max. 0,20 22 TCN 345, Phụ lục C
4 Hê số cường độ chịu kéo gián
tiếp (ITSR) % min. 80 Phụ lục C
(AASHTO T283) 4a Độ ổn định còn lại % min. 80 AASHTO T 245 : 1997
Bảng 1.24: Các chỉ tiêu cơ lý qui định cho đá dăm.
TT Các chỉ tiêu Đơn vị Yêu cầu Phương pháp thí nghiệm 1 Cường độ nén của đá gốc MPa min. 120
TCVN 7572-10 : 2006 (lấy chứng chỉ từ nơi sản
xuất đá)
2 Độ hao mòn Los Angeles % max. 25 TCVN 7572-12 : 2006 3 Hàm lượng hạt bị đập vỡ
- 1 mặt % 100
- 2 mặt % min. 85
TCVN 7572-18 : 2006
4 Hàm lượng hạt thỏi dẹt
(tỉ lệt hạt 3:1) % max. 15 TCVN 7572-13 : 2006
5 Hàm lượng bụi, bùn, sét. % max. 2,0 TCVN 7572-8 : 2006 6 Hàm lượng sét cục % max. 0,25 TCVN 7572-8 : 2006 7
Hàm lượng hạt mềm yếu,
phong hóa % max. 5 TCVN 7572-17 : 2006
8 Độ dính bám của đá với nhựa
đường. Cấp min. cấp 4 22 TCN 279 : 2001
Bảng 1.25: Tiêu chuẩn nghiệm thu độ nhám mặt đường.
TT Hạng mục Phương
pháp Mật độ đo Yêu cầu Tỉ lệ điểm đo yêu cầu 1 Độ nhám mặt đường
theo phương pháp rắc cát
22 TCN 278- 2001
100 m/mặt
cắt ≥ 1,0 mm ≥ 95 %
2 Sức kháng trượt đo bằng con lắc Anh
AASHTO T 278
100 m/mặt
cắt ≥ 55 ≥ 95 %
Bảng 1.26: Các chỉ tiêu cơ lý qui định cho cát xay.
TT Các chỉ tiêu Đơn vị Yêu cầu Phương pháp thí nghiệm
1 Modul độ lớn - min. 2 TCVN 7572-2 : 2006
2 Hệ số đương lượng cát (ES) % min. 50 AASHTO T 176 : 2002 3 Độ góc cạnh (độ rỗng của
cát ở trạng thái không đầm) % min. 45 22 TCN 356 : 2006 4 Hàm lượng bụi, bùn, sét % max. 3 TCVN 7572-8 : 2006 5 Hàm lượng sét cục % max. 0,5 TCVN 7572-8 : 2006
Bảng 1.27: Các chỉ tiêu cơ lý qui định cho bột khoáng.
4- Bê tông nhựa có độ nhám cao theo 22TCN 345-06
Lớp BTN nhám cao với chiều dầy từ 2,0 đến 3,0 cm được dùng cho: đường cao tốc, đường ô tô cấp cao (tốc độ thiết kế từ 80km/h trở lên), các đoạn đường qua địa hình khó khăn nguy hiểm (đường vòng quanh co, đoạn có dốc dọc > 5% với chiều dài dốc >
100m...) nhằm cải thiện độ nhám và sức kháng trượt mặt đường. Đây là loại vật liệu được sử dụng làm lớp tạo nhám cho tuyến cao tốc TpHCM-Long Thành-Dầu Dây.
Tổng hợp các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu từ qui trình như sau.
Bảng 1.28: Thành phần cấp phối hỗn hợp cốt liệu của BTNNC.
Kích cỡ sàng mắt vuông
(mm) Lượng lọt sàng (%)
12,5 100
9,5 80 - 100
6,3 35 - 60
4,75 22 - 40
2,36 20 - 36
1,18 12 - 27
0,600 8 - 17
0,300 6 - 13
0,075 4 - 8
TT Các chỉ tiêu Đơn vị Qui định Phương pháp
thí nghiệm Thành phần hạt (lượng lọt sàng
qua các cỡ sàng mắt vuông)
0,600 (No.30) % 100
0,300 (No.50) % 95 100
1
0,075 (No.200) % 70 100
22 TCN 58 : 1984
2 Độ ẩm % max. 1,0 22 TCN 58 : 1984
3 Chỉ số dẻo (của bột khoáng nghiền từ đá cacbonat)
% max. 4,0 AASHTO T89, T90
Bảng 1.29: Yêu cầu các chỉ tiêu kỹ thuật của BTNNC
TT Chỉ tiêu Quy định Phương pháp
thí nghiệm 1 Số chày đầm trên 1 mặt mẫu (đầm 2 mặt) 50
2 Độ ổn định ở 60oC, kN min. 6,0
3 Độ dẻo, mm 2 - 4
4 Độ ổn định còn lại (sau khi ngâm mẫu ở 60oC
trong 24 giờ) so với độ ổn định ban đầu, % Min. 75
AASHTO T245- 97(2001)
5 Độ rỗng dư BTNNC, % 12 - 16 AASHTO T269-
97(98)
6 Độ rỗng cốt liệu, % min. 22
7 Độ chảy nhựa, % max. 0,20 AASHTO T 305-97
(2001) (Phụ lục C) 8 Hàm lượng nhựa tham khảo (tính theo % tổng
khối lượng hỗn hợp BTNNC) 4,8 - 6,2 AASHTO T 164-01 Bảng 1.30: Các chỉ tiêu cơ lý qui định cho đá dăm.
TT Chỉ tiêu Yêu cầu Phương pháp thí nghiệm
1 Giới hạn bền nén của đá gốc, daN/cm2 min. 1200
TCVN 1772-87 (lấy chứng chỉ từ nơi sản
xuất đá) 2 Độ hao mòn Los Angeles (LA), % max. 20 22 TCN 318-04 3 Hàm lượng hạt thoi dẹt, % max. 12 TCVN 1772-87 4 - Hàm lượng chung bụi, bùn, sét (tính theo
khối lượng đá dăm), %
- Hàm lượng sét (tính theo khối lượng đá dăm), %
max. 2 max. 0,25
TCVN 1772-87 TCVN 1771-87
Bảng 1.31: Các chỉ tiêu cơ lý qui định cho cát xay.
TT Chỉ tiêu Yêu cầu Phương pháp thí nghiệm
1 Mô đun độ lớn (MK) min. 2 TCVN 342-86
2 Hệ số đương lượng cát (ES), % min. 50 AASHTO T176-02 3 Hàm lượng chung bụi bùn sét (tính theo khối
lượng cát xay), % max. 3 TCVN 343-86
4 Hàm lượng sét, % max. 0,5 TCVN 344-86