CHƯƠNG 1: THỰC TRẠNG HƯ HỎNG VÀ CÔNG TÁC BẢO TRÌ, CẢI TẠO NÂNG CẤP MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG TẠI BÌNH ĐỊNH…
1.2. Thưc trạng hư hỏng đường bê tông xi măng tại Bình Định và các nguyên nhân cơ bản theo đánh giá của cơ quan quản lý đường bộ trong tỉnh
1.2.2. Các nguyên nhân cơ bản theo đánh giá của cơ quan quản lý đường bộ trong tỉnh
Mặt đường bê tông xi măng bị hư hỏng bị hư hỏng chủ yếu do ba nguyên nhân chính: trong quá trình thi công không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, do lưu lượng xe tăng cao và vượt quá tải trọng cho phép và không được duy tu bảo dưỡng kịp thời, cụ thể như sau:
- Rộp vỡ bề mặt: Do quá trình bảo dưỡng kém, công tác láng mặt của công nhân không được đảm bảo.
- Nứt góc tấm: Do xe vượt tải. Giải pháp cắt chèn Bitum.
- Tấm bị nứt ngang, dọc, chéo: Do nền kém, không đủ tải.
- Tấm bị dập vỡ nặng: Do nền yếu.
- Tấm bị vỡ góc: Do nền yếu và không đủ tải.
- Bong bật lộ đá: Do đưa đường vào khai thác sử dụng sớm chưa đủ thời gian bảo dưỡng, xe vượt tải nhiều, chất lượng bê tông kém.
- Hư hỏng khe nối: Do thi công mối nối sớm, chất lượng nhựa không tốt, hoặc cắt mối nối quá muộn.
- Nứt vỡ góc tấm: Do nền móng của tấm xấu.
- Tấm bị nứt ngang, dọc, chéo: Do nền kém, không đủ tải.
- Tấm bị vỡ: Do nền yếu. Giải pháp mức độ nhẹ.
- Tấm bị vỡ góc: Do nền yếu và không đủ tải.
- Vết nứt hỗn hợp: có thể xuất hiện tại các vị trí cá biệt nhe xung quanh tấm đan, vị trí cắt vá sửa chữa. Nguyên nhân do cấu tạo tấm đơn giản, không cốt thép.
- Tấm phụt bùn khe mối nối: các hạt mịn chui lên mặt đường qua các khe hoặc vết nứt. Nguyên nhân do nền móng yếu (lún sụt, xói mòn) khi có nước, dưới tác dụng của tải trọng các tấm bị bập bênh, nước bên dưới chịu áp lực có xu hướng bị đẩy lên, phùi lên mang theo các hạt mịn qua khe hoặc vết nứt.
- Nứt do co rút, rạn chân chim: vết nứt nhỏ hình thành mạng lưới. Nguyên nhân do thi công lỗi, bị phân tầng, nước trên bề mặt nhiều, bảo dưỡng chưa kịp thời.
- Hư hỏng do bịt mối nối: matit nhựa bị bong bật, bị phùi khi trời nắng, co mạnh ở nhiệt độ thấp, bong tróc từng đoạn ngắn, chống thấm không đảm bảo.
Nguyên nhân do chất lượng matit nhựa không đảm bảo, vệ sinh mối nối không tốt, thi công lấp mối nối không cẩn thận, sự dính bám giữa matit với bê tông kém.
Các nguyên nhân theo phân tích chất lượng và điều kiện làm việc của tấm bê tông xi măng
Với 12 dạng hư hỏng hiện có trong điều kiện thực tế mặt đường bê tông xi măng trên địa bàn tỉnh Bình Định, có thể chia thành 04 nhóm hư hỏng chính, như sau:
(1) Hư hỏng khe nối:
Hư hỏng khe nối của mặt đường bê tông xi măng là rất phổ biến, đặc biệt trong điều kiện thi công ở địa phương tỉnh Bình Định và trên cả nước nói chung, các vấn đề hư hỏng khe nối mặt đường bê tông xi măng xuất phát từ các nguyên nhân như sau:
- Khe nối không được quan tâm trong quá trình thi công mặt đường: xe khe chậm gây nứt ngay trong quá trình bảo dưỡng tấm.
- Không chèn khe nối hay chèn bằng vật liệu không đủ tiêu chuẩn.
- Chèn đúng vật liệu nhưng không đủ kín khe nối.
- Vật liệu khe nối đúng, chèn kín, sau một thời gian do tác động lão hóa và tác động của xe chạy gây nứt, gãy và bong tróc, không được bảo dưỡng kịp thời.
Xẻ khe và chèn khe nối mặt đường bê tông xi măng là hạng mục không có khối lượng lớn, nhưng rất quan trọng đối với sự làm việc lâu dài của mặt đường bê tông xi măng. Khe nối không được thi công và bảo dưỡng tốt sẽ dẫn đến việc nước thấm xuống các lớp móng và nền phía dưới, làm ẩm và gây suy giảm cường độ móng và nền, là yếu tố cơ bản dẫn đến hiện tượng nứt tại góc tấm. Đặc điểm của đường bê tông xi măng địa phương là sử dụng lớp móng bằng vật liệu rời, nước thấm đọng trong móng cốt liệu rời kết hợp với tác dụng rung động do xe chạy gây ra làm xói trôi các vật liệu nhỏ, tạo các hốc rỗng dưới tấm, thay đôi điều kiện làm việc của tấm bê tông xi măng mặt
đường, dẫn đến nứt gãy tấm. Hiện tượng hư hỏng phổ biến là nứt ở mép tấm với cơ chế như trong hình 1.3 sau đây (Trích từ Dự án JICA):
Tải trọng bánh xe
Khuyết góc Đất, đá,….
(Tấm bê tông)
Nền
đường Lỗ hổng
Hình 1.3. Cơ chế hư hỏng vỡ mép tấm do vật liệu chèn khe không kín (2) Hư hỏng bề mặt (không liên quan đến kết cấu)
Hư hỏng bề mặt không liên quan đến kết cấu thể hiện ở hiện tượng bong tróc bề mặt tấm bê tông xi măng, xuất phát từ các nguyên nhân như sau:
- Tấm bê tông xi măng được đầm quá thời gian cần thiết, cùng với độ công tác của bê tông xi măng quá cao làm cho các hạt nhỏ (vữa hạt nhỏ) nổi lên bề mặt. Lớp vữa dễ dàng bong tróc khi có tác dụng của xe chạy, đặc biệt nếu không được bảo dưỡng tốt, có hiện tượng nứt co do mất nước nhanh trên bề mặt.
- Bê tông xi măng do có độ công tác quá nhỏ nên khó đầm phẳng bề mặt, nhà thầu hoàn thiện bề mặt bằng cách rải bù lớp vữa mỏng trên bề mặt. Lớp vữa này nhanh chóng bị bong tróc khỏi mặt đường.
- Quá trình bảo dưỡng sau thi công chưa được thực hiện tốt. Bề mặt không được giữ ẩm hoặc lượng nước bảo dưỡng không được bổ sung tạm thời trong điều kiện thời tiết nhiệt độ cao, gió mạnh. Bề mặt khô nhanh chóng gây hiện tượng nứt dẻo, khi chịu tác dụng của tải trọng giao thông làm bong tróc.
(Tấm bê tông)
(Co ngót do bị làm khô)
Bề mặt bê tông Gió mạnh Nứt co dẻo Hơi nước
Hình 1.4. Nứt co dẻo do mất nước nhanh trong quá trình bảo dưỡng tấm
(3) Hư hỏng bề mặt (liên quan đến kết cấu)
Hư hỏng có liên quan đến kết cấu bao gồm các hiện tượng nứt của mặt đường, như đã được liệt kê ở trên: nứt dọc, nứt ngang (vết nứt thẳng), nứt chéo (nứt chia tấm), nứt vỡ mặt đường (nứt om), lún tấm (cập kênh giữa các tấm), với các nguyên nhân như sau:
- Các vết nứt thẳng dọc và ngang, hay nứt hình chữ D chia cắt bê tông ra làm nhiều phần là hiện tượng nứt khá phổ biến. Các vết nứt hay thường phát triển đến hết chiều dày của tấm bê tông xi măng mặt đường. (xem Hình 1.5).
Nguyên nhân là do kết cấu áo đường (bao gồm cả chiều dày tấm, cường độ tấm và cường độ các lớp nền và móng phía dưới) không đủ đáp ứng tải trọng bánh xe tác dụng, hay ứng suất nhiệt do chênh lệch nhiệt độ lớn trên bề mặt và đáy tấm. Các vết nứt xuất hiện do vậy do ứng suất hoặc biến dạng kéo xuất hiện trong tấm bê tông xi măng vượt quá khả năng chịu kéo của vật liệu tấm.
Ứng suất kéo khi tải trọng bánh xe đặt ở giữa mép tự do của cạnh tấm sẽ lớn hơn so với các trường hợp bánh xe đặt ở vị trí khác. Trong khi đó, mặt đường bê tông xi măng địa phương thường không được chú trọng đến thi công khe nối và không có thanh truyền lực cũng như không có liên kết lề, cũng không có lề gia cố. Nước có thể ngấm xuống làm giảm cường độ các lớp móng và mặt, có thể gây xói trôi (như hình 1.3), hư hỏng nứt sẽ xảy ra kể cả trong trường hợp tính toán thiết kế với chiều dày tấm mặt đường đủ.
Nứt ngang Nứt dọc Nứt hình chữ D chia cắt tấm Hình 1.5. Nứt tấm BTXM mặt đường – hư hỏng liên quan đến kết cấu
Nứt tại mép tấm còn xuất phát từ nguyên nhân điều kiện nhiệt độ kết hợp với việc thiết kế không bố trí khe giãn hoặc bố trí khe giãn với chiều rộng không đủ. Khi nhiệt độ tăng, các tấm bê tông bị giãn ra. Trong thiết kế thường
bố trí khe giãn với chiều rộng được tính toán đủ cho các tấm bê tông giãn nở.
Thông thường cứ 2 3 khe có thì bố trí 01 khe giãn. Cơ chế gây nứt dập tại mép tấm như trong hình 1.6 (Trích từ Dự án JICA).
Tấm bê tông
Tấm bê tông
Giãn nở do nhiệt
Tầm bê tông Giãn nở do nhiệt
Vỡ do nén Ép dập
Đẩy vồng
Hình 1.6. Cơ chế nứt dập tại mép tấm bê tông xi măng (4) Các dạng hư hỏng khác
Một số hư hỏng khác khá phổ biến đối với mặt đường bê tông xi măng trên địa bàn tỉnh Bình Định: hiện tượng chênh lệch cao độ, cập kênh giữa các tấm, phụt bùn khi có xe đi qua, chênh lệch cao độ giữa tấm và lề đường. Các dạng hư hỏng này gây mất an toàn giao thông, và là nguyên nhân dẫn đến các hư hỏng khác như là nứt tại mép, góc các tấm.
Chênh lệch về cao độ giữa các tấm thường do tấm bị lún không đều.
Cường độ nền không đồng đều trong quá trình thi công, kết hợp với ảnh hưởng của các nguồn ẩm khác nhau làm gia tăng sự chênh lệch về cường độ nền, móng đường dưới tấm, cùng với việc mặt đường bê tông xi măng địa phương không có thanh truyền lực tạo sự làm việc độc lập giữa các tấm là nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng này.
Chênh lệch cao độ giữa tấm bê tông xi măng và mặt đường có thể xuất hiện ngay sau khi thi công và trong quá trình khai thác. Hiện tượng mặt đường cao hơn lề, thậm chí là không có lề đường rất phổ biến ở đường bê tông xi măng, đường giao thông nông thôn. Mặt đường bê tông xi măng đường giao thông nông thông có thể xây dựng rộng sát mép nền, không có lề đỡ. Đây là hiện tượng phổ biến và khá nguy hiểm vì với chiều rộng nhỏ, phần mép tấm thường là vị trí đặt bánh xe. Lề đường không được quan tâm trong thi công ngay cả trường hợp có một thiết kế tốt. Lề đường không đắp hoặc
nếu đắp thì bằng vật liệu không thích hợp và không được đầm nén đến độ chặt quy định. Chiều rộng mặt đường hẹp trong khi lượng giao thông tăng trưởng nhanh làm tăng khả năng xe chạy ra lề đường làm lún lề đường.
Lề đường có thể cao hơn mặt đường trong các trường hợp mà tấm bê tông mặt đường bị lún, hoặc do đất, rác trôi đọng bên lề. Trên các đoạn qua khu dân cư, hiện tượng đổ rác, vật liệu thải xây dựng bên lề cũng là nguyên nhân dẫn đến hiện tượng này.
Rất phổ biến là hiện tượng cập kênh, phụt bùn giữa các tấm với cơ chế được mô tả trong hình 1.7 dưới đây (Trích từ Dự án JICA).
Hình 5.6.9 - Xói mòn (Tấm bê tông)
3. Hình thành lỗ hổng
Lỗ hổng Bùn (Đất nền) Bùn
(Tấm bê tông)
Bùn Bùn
Tải trọng 2. Tác động gây phụt bùn
1. Nước thấm vào
(Tấm bê tông)
(Đất nền)
Nước Nước
Nước Nước
(Đất nền)
Hình 1.7. Cơ chế gây xói đáy tấm và phụt bùn