CHƯƠNG 1 TONG QUAN 1. Sự cần thiết của dé tài nghiên cứu Mặt đường bê tông xi măng xuất hiện vao cuối thế ky 19, bat đầu ở Anh vào những năm 1950, sau đó lan dần sang Pháp, Đức, Mỹ và Nga. Trong suốt hơn 100 năm qua, mặt đường bê tông xi măng đã được tiếp tục xây dựng và phát triển ở hầu hết các nước trên thế giới, tập trung nhiều nhất ở các nước có nền kinh tế phát triển như: Canada, Hoa Kỳ, CHLB Đức, Anh, Bi, Hà Lan, Australia, Trung Quốc. Mặt đường bê tông xi măng (mặt đường cứng) cùng với mặt đường mềm là 2 loại hình mặt đường chính được sử dụng cho giao thông đường bộ và sân bay, đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành nên mạng lưới giao thông của các khu vực, lãnh thô và xuyên quôc gia.
Trong thời gian gần đây, tốc độ phát triển kinh tế Việt Nam khá cao, dẫn đến đòi hỏi phải phát triển hệ thông hạ tang giao thông đồng bộ, đáp ứng nhu cầu giao thông tăng nhanh trên các đường cao tốc, quốc lộ, đường vào các cảng, các cửa ngõ đô thị. Irong đó, lưu lượng xe có tải trọng lớn như xe container, xe bồn xi téc, xe tai tự đồ, xe siêu trọng.tăng nhiều lưu thông trên đường. Hiện mặt đường có cấu trúc mềm (bê tông nhựa asphalt) chưa đáp ứng tốt về chịu lực dưới tác động của tải trọng nay va cộng với điều kiện khí hậu nóng âm, thường xuyên có mưa, bão lụt, ngập nước của Việt Nam sẽ gây ra tình trạng hư hỏng mặt đường bê tông nhựa asphalt nhanh sau khi đưa vào sử dụng. Do đó, nghiên cứu mặt đường bê tông xi mang sử dụng phụ gia hóa hoc và phụ gia khoáng tăng cường độ tudi sớm và tính HVTH: Phạm Trọng Trí— MSHV: 12144602 Luận văn thạc sĩ 2 dễ thi công dé rút ngắn thời gian thi công, thông xe mặt đường sớm đảm bảo yêu cầu về cường độ, độ bên.
có thé đưa công trình vào khai thác sử dụng sớm, giảm được chi phí đầu tư và dam bảo điều kiện giao thông thông suốt trong các công trình giao thông là rất cần thiết hiện nay. Tóm tắt nghiên cứu tổng quan 1. Tong quan về đường bê tông xi mang 1. Tình hình ứng dụng đường bê tông xi măng các nước trên thé giới [10] Hiện nay hau hết các nước phát triển và dang phát triển người ta chú trọng xây dựng loại mặt đường này.
Khối lượng mặt đường bê tông xi măng đã xây dựng ở một số nước (trích từ Báo cáo Long-Life Concrete Pavements in Europe and Canada” của Cục Đường bộ Liên bang Mỹ - FHWA, 2007) thống kê dưới day: - Ở Mỹ, mặt bê tông xi măng chiễm khoảng 9% của 490.179 km đường đô thị và 4% của 102.8491 km đường ngoài đô thi. - Ở tỉnh Québec, Canada có khoảng 1.239 km (đường 2 làn xe) trong tổng số 29.000 km đường (khoảng 4%) là mặt đường bê tông xi măng nhưng lại phục vụ tới 75% lượng giao thông ở Québec. - Ở Đức, mặt đường bê tông xi măng không cốt thép, phân tam chiếm khoảng 25% mạng lưới đường cao tốc với lưu lượng giao thông cao. - Ở Áo, đường cao tốc chiếm khoảng 25% mạng lưới đường bộ quốc gia (14000km), trong đó mặt đường bê tông xi măng chiếm 2/3 khối lượng.
- Ở Bi thì mạng lưới đường khoảng 134.000 km, gồm đường cao tốc, đường tỉnh, đường địa phương và đường nông thôn. Trong đó, đường cao tốc có khoảng 1700 km, tức là chỉ hơn 1%. Mặt đường bê tông xi măng chiếm 40% của những đường cao tốc và 60% đường nông thôn. Tổng cộng mặt đường bê tông xi măng chiếm khoảng 17%.
- Ở Hà Lan, mạng lưới đường ô tô có khoảng 113.300 km là đường cao tốc, chỉ chiếm khoảng 2% về chiều dài nhưng những con đường cao tốc này phục vụ 38% lưu lượng giao thông. Mặt đường bê tông xi măng chiếm khoảng 5% đường cao tốc, trong đó một nửa là mặt đường bê tông cốt thép liên tục và một nửa là bê tông xi măng không cốt thép, phân tâm. Hà Lan còn HVTH: Phạm Trọng Trí— MSHV: 12144602 Luận văn thạc sĩ 3 có khoảng 140 km đường khu vực có mặt bê tông xi măng không cốt thép, phân tam. Tong cộng, mặt đường bê tông xi măng chiếm khoảng 4% mạng đường ô tô.
Ngoài ra, Hà Lan còn có 20.000 km đường dành cho xe đạp, trong đó có khoảng 10% là mặt đường bê tong xi măng. - Ở Anh, mạng lưới đường có khoảng 285.500 km là mặt đường bê tông xi măng. Cho tới đầu những năm 1980, mặt đường bê tông xi măng phân tam, không hoặc có cốt thép van là loại chủ yếu. Từ giữa những năm 1980 đến giữa những năm 1990, mặt đường bê tông xi măng điển hình lại là bê tông cốt thép liên tục.
Ngoài ra, mặt đường bê tông xi măng chiếm khoảng 67% đường cao tốc ở Úc và chiếm 60% đường cao tốc ở Trung Quốc. Sự phát triển mặt đường bê tông xi măng ở Việt Nam [1], [5] Mặt đường bê tông xi măng đã được ứng dụng tương đối ở nhiều quốc gia trên toàn thế giới. Tuy nhiên do chỉ phí đầu tư xây dựng nay khá cao va rào cản về công nghệ thi công dẫn đến loại mặt đường này chưa được xây dựng pho biến tại Việt Nam. Một số ít dự án trong nước có sử dụng mặt đường bê tông xi măng (Mặt đường bê tông xi măng cho đường ô tô và sân bay của tác giả: Dương Ngọc Hải — Hoàng Tùng, Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội, năm 2010) [1], trong khoảng 10 năm gan đây có sử dụng ở một vài sân bay những tam mặt đường bê tông xi măng lưới thép, tình hình cụ thể như sau: - Từ 1945 trở về trước một vài sân bay và một vài đoạn đường ôtô được xây dựng mặt đường bê tông xi măng tam nhỏ (kích thước 2x2m dày 15 + 18cm) với phương pháp thi công bang thủ công.
- Từ 1954 — 1975 ở miền Bắc, sân bay Nội Bài, đường thị tran Xuân Hòa và đường Hùng Vương qua trước Lang Chủ tịch H6 Chí Minh có thé xem là những công trình xây dựng mặt đường bê tông xi măng hoản chỉnh đầu tiên; đặc biệt đường Hùng Vương có tâm bê tông xi măng thông thường, không cốt thép, kích thước 3/75m + 6,0m đặt trên móng cát gia cố ximăng có cách li, có khe co, dãn theo đúng các yêu cau cau tạo như hiện nay và được thi công bang các trạm trộn bê tông xi măng kết hợp với phương tiện rải cải tiến (do PGS Nguyễn Quang Chiêu nghiên HVTH: Phạm Trọng Trí— MSHV: 12144602 Luận văn thạc sĩ 4 cứu đề xuất). Ở miền Nam, các đường cất cánh, hạ cánh (HCC) ở sân bay Tân Sơn Nhat đã được Mỹ xây dựng lại khoảng năm 1963, 1964 với các tam bê tông xi măng không cốt thép day 30cm có kích thước tam 7,62m x 7,62m đặt trên lớp móng cát gia có xi măng có bề dày 24cm, sân bay Thành Sơn (Phan Rang), Phú Quốc. - Từ 1975 — 1990 do tình hình khôi phục kinh tế khó khăn, lượng ximăng sản xuất hạn chế nên mặt đường bê tông xi măng không phát triển, chỉ trừ những năm khan hiễm nhựa bitum nên buộc phải xây dựng một số đoạn đường bê tông xi măng: khoảng trên 10km trên Quốc lộ 3 Thái Nguyên đi Bắc Cạn với công nghệ thi công thủ công: đoạn Bắc cầu Chương Dương xuống Gia Lâm (1984) và đường Quán Bánh — Cửa Lò. - Từ năm 1990 đến năm 2000 cùng với sự nghiệp đổi mới của đất nước, kinh tế phát triển đã phát sinh các yêu cầu xây dựng mặt đường bê tông xi măng như các công trình cải tạo nâng cấp đường cất cánh, hạ cánh - 25R, 25L và sân đỗ sân bay Tân Sơn Nhất (1992 — 1996), cải tạo và xây dựng thêm đường cất cánh, hạ cánh ở sân bay Nội Bài và một số sân bay khác.
Năm 1995 lần đầu tiên ở nước ta ban hành Tiêu chuẩn ngành thiết kế áo đường cứng 22 TCN 223-95 với nội dung chủ yếu áp dụng cho mặt đường bê tông xi măng đồ tại chỗ và mặt đường bê tông xi măng lắp ghép không có cốt thép chịu lực (chỉ có cốt thép cau tạo phục vu câu lắp) va sau đó có tiêu chuẩn thiết kế của AASHTO nhập vào nước ta. - Từ năm 2000 đến nay khoảng 30km mặt đường bê tông xi măng đã được xây dựng trên Quốc lộ 1 bề dày tam 24cm đặt trên móng cấp phối đá dam dày tối thiểu 10cm (ở giữa có lớp cách ly) với kích thước tam 6,0m x 4,5m. Những đoạn đường bê tông xi măng này đã được thi công bằng máy rải ván khuôn trượt tuy nhiên do các nhà thầu còn thiếu kinh nghiệm nên chất lượng chưa thật bảo đảm: * Khoảng 2km do thiếu kinh nghiệm trong việc sử dụng mang bảo dưỡng băng hóa chất trong điều kiện thời tiết khí hậu năng nóng có gió Lào ở miền Trung nên bê mặt tam đã bị bong tróc (hở đá) ngay sau khi cho xe chạy: HVTH: Phạm Trọng Trí— MSHV: 12144602 Luận văn thạc sĩ 5 * Khoảng 10% số tam bị nứt ở gần cạnh và các góc tam do co ngót, do xẻ khe không kịp thời và đặc biệt là do các thanh truyền lực ở khe nói bị cong khiến cho các khe nối không hoạt động khi có biến đối nhiệt độ: * Độ băng phăng tại các chỗ khe nối chưa bảo đảm vì đặt trên móng cấp phối đá dim nên chỉ sau 4 + 5 năm sử dung rất nhiều tam bê tông xi măng bị nứt dọc khu vực vệt bánh xe với các khe nứt khá rộng đến 5 + 10mm, thậm chi rộng 20mm. Cũng trong thời gian từ 2002 — 2005 trên đường Hỗ Chí Minh đã triển khai xây dựng tong cộng 350km mặt đường bê tông xi măng đồ tại chỗ không cốt thép, tam dày 22cm (bẻ rộng 3,5m, 5,5m) trên móng cấp phối đá dam day 15cm có lớp cách ly.
Công nghệ thi công hau hết là thi công thủ công (đầm bang các thiết bị cầm tay). Do lượng xe ít nên hiện chỉ xuất hiện các hư hỏng do chất lượng thi công. Như vậy, trong vòng 10 năm qua có thể xem là có bước phát triển nhảy vọt về việc sử dụng mặt đường bê tông xi măng làm đường ôtô ở nước ta. Xây dựng mặt đường bê tông xi măng băng thiết bị rải liên hợp: Hiện nay một số doanh nghiệp xây dựng Việt Nam đã có những dây chuyền đồng bộ hiện đại, từ khâu sản xuất hỗn hop vữa bê tông xi măng, vận chuyền, trải — đầm, hoàn thiện mặt, bảo dưỡng, tạo nhám, cắt khe va tram khe.