Luận văn thạc sĩ: Ảnh hưởng của mặt đường bê tông nhựa và bê tông xi măng đến tiếng ồn và độ nhám

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của mặt đường bê tông nhựa và bê tông xi măng đến tiếng ồn và độ nhám trong công trình giao thông.

• Tác giả: Trương Quang Khôi
• Người hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn Mạnh Tuấn
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP. HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
• Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của mặt đường bê tông nhựa và bê tông xi măng đến độ nhám và tiếng ồn
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tình hình nghiên cứu
• 1.1.1. Tình hình nghiên cứu quốc tế
• 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2. Các nghiên cứu về độ nhám và tiếng ồn
• 2.1. Khảo sát tiếng ồn trên các mặt đường BTN
• 2.2. Các phương pháp đo ồn trên thế giới
• 2.3. Độ nhám vi mô và độ nhám vĩ mô
• 2.4. Phương pháp thí nghiệm
• 2.4.1. Thí nghiệm con lắc Anh
• 2.4.2. Thí nghiệm rắc cát
• 2.4.3. Dụng cụ đo tiếng ồn
• 3. ĐÁNH GIÁ ĐỘ NHÁM VÀ TIẾNG ỒN
• 3.1. Độ nhám và tiếng ồn trong phòng thí nghiệm
• 3.1.1. Giới thiệu mẫu thí nghiệm
• 3.1.2. Tiến hành thí nghiệm
• 3.2. Độ nhám và tiếng ồn ngoài hiện trường
• 3.2.1. Vị trí thực hiện thí nghiệm
• 3.2.2. Tiến hành thí nghiệm
• 4. MỐI TƯƠNG QUAN ĐỘ NHÁM VÀ TIẾNG ỒN
• 4.1. Kết quả khảo sát trong phòng thí nghiệm
• 4.1.1. Kết quả thí nghiệm
• 4.1.2. Tổng hợp và nhận xét kết quả
• 4.1.3. Tương quan giữa độ nhám và tiếng ồn của các mẫu BTN trong phòng thí nghiệm
• 4.2. Kết quả khảo sát ngoài hiện trường
• 4.2.1. Kết quả thí nghiệm
• 4.2.2. Tổng hợp và nhận xét kết quả
• 4.2.3. Tương quan giữa độ nhám và tiếng ồn ngoài hiện trường
• 4.2.4. Tương quan giữa độ nhám vi mô và độ nhám vĩ mô
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 5.1. Sự tương quan của độ nhám và tiếng ồn
• 5.2. Sự tương quan của độ nhám vi mô và độ nhám vĩ mô
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Nghiên cứu ảnh hưởng của mặt đường bê tông nhựa và bê tông xi măng đến tiếng ồn và độ nhám là một vấn đề quan trọng trong lĩnh vực giao thông. Tiếng ồn giao thông không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống mà còn có tác động tiêu cực đến sức khỏe con người. Theo tiêu chuẩn của EU, tiếng ồn vượt ngưỡng 55dB có thể gây ra stress và các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng. Do đó, việc nghiên cứu mối tương quan giữa độ nhám và tiếng ồn là cần thiết để cải thiện chất lượng các tuyến đường và giảm thiểu tiếng ồn phát sinh từ giao thông.

1.1 Tình hình nghiên cứu quốc tế

Trên thế giới, nhiều quốc gia đã áp dụng công nghệ mặt đường yên tĩnh như bê tông nhựa rỗng (BTNR) để giảm tiếng ồn. Nghiên cứu cho thấy BTNR có thể giảm tiếng ồn từ 4 đến 6 dB so với mặt đường bê tông nhựa thông thường. Các công nghệ như Poroelastic road surface (PERS) cũng đang được phát triển, giúp giảm tiếng ồn hiệu quả từ 5 đến 15 dBA. Những nghiên cứu này cung cấp thông tin quý giá cho việc áp dụng công nghệ tương tự tại Việt Nam.

II. Đánh giá độ nhám và tiếng ồn

Việc đánh giá độ nhám và tiếng ồn của mặt đường là bước quan trọng trong nghiên cứu này. Nghiên cứu đã sử dụng các phương pháp thí nghiệm như thí nghiệm con lắc Anh và thí nghiệm rắc cát để đo lường và phân tích các mẫu mặt đường bê tông nhựa và bê tông xi măng. Kết quả cho thấy rằng mặt đường có độ nhám cao thường liên quan đến tiếng ồn thấp hơn, điều này cho thấy sự tương quan tích cực giữa hai yếu tố này.

2.1 Kết quả thí nghiệm trong phòng thí nghiệm

Các mẫu thí nghiệm được chế tạo theo tiêu chuẩn TCVN 8819:2011 và các cấp phối khác nhau đã được kiểm tra trong phòng thí nghiệm. Kết quả cho thấy rằng độ nhám của mặt đường bê tông nhựa cao hơn so với bê tông xi măng, dẫn đến tiếng ồn phát sinh thấp hơn. Số liệu thu được sẽ được sử dụng để phân tích và so sánh trong các nghiên cứu tiếp theo.

III. Mối tương quan giữa độ nhám và tiếng ồn

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng có một mối tương quan rõ ràng giữa độ nhám và tiếng ồn của mặt đường. Các kết quả khảo sát cho thấy rằng khi độ nhám tăng lên, tiếng ồn phát sinh từ giao thông giảm xuống. Điều này là do sự tương tác giữa lốp xe và bề mặt đường, nơi mà bề mặt nhám giúp hấp thụ năng lượng va chạm, từ đó giảm thiểu tiếng ồn. Việc hiểu rõ mối quan hệ này có thể giúp các nhà thiết kế và quy hoạch giao thông lựa chọn loại mặt đường phù hợp nhằm tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu ô nhiễm tiếng ồn.

3.1 Kết quả khảo sát ngoài hiện trường

Khảo sát thực địa tại các tuyến đường ở TP. Hồ Chí Minh cho thấy rằng các đoạn đường có độ nhám cao hơn thường ghi nhận tiếng ồn thấp hơn. Số liệu thu thập được từ các phương pháp đo lường hiện đại đã được phân tích và so sánh với kết quả trong phòng thí nghiệm, từ đó củng cố thêm cho giả thuyết về mối tương quan tích cực giữa hai yếu tố này.

IV. Kết luận và kiến nghị

Luận văn này đã cung cấp những thông tin quan trọng về mối liên hệ giữa độ nhám và tiếng ồn của mặt đường bê tông nhựa và bê tông xi măng. Những phát hiện này có thể giúp các nhà quản lý giao thông và các nhà thầu xây dựng đưa ra quyết định đúng đắn trong việc lựa chọn vật liệu và thiết kế mặt đường nhằm giảm thiểu tiếng ồn giao thông. Ngoài ra, cần có các nghiên cứu tiếp theo để tiếp tục làm rõ hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám và tiếng ồn trong điều kiện thực tế.

4.1 Kiến nghị

Để cải thiện tình hình ô nhiễm tiếng ồn giao thông, các cơ quan chức năng nên xem xét áp dụng các loại mặt đường có độ nhám cao hơn. Bên cạnh đó, cần có chính sách khuyến khích nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới trong xây dựng mặt đường, nhằm tối ưu hóa hiệu quả sử dụng và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ô nhiễm tiếng ồn và an toàn giao thông đường bộ đang là hai thách thức môi trường, kỹ thuật hàng đầu tại các đô thị hiện đại. Theo báo cáo của Cơ quan Môi trường châu Âu, có khoảng 100 triệu người tại châu Âu chịu phơi nhiễm tiếng ồn giao thông đường bộ vượt ngưỡng khuyến cáo 55 dB, trong đó hơn 32 triệu người phải chịu mức ồn nghiêm trọng trên 65 dB. Tại Việt Nam, tốc độ đô thị hóa nhanh cùng sự gia tăng phương tiện cơ giới với lưu lượng hàng triệu xe mỗi ngày tại các trung tâm kinh tế lớn như Thành phố Hồ Chí Minh đã khiến mức độ ô nhiễm tiếng ồn giao thông và nguy cơ tai nạn do trơn trượt mặt đường gia tăng liên tục.

Vấn đề cốt lõi đặt ra là sự xung đột kỹ thuật giữa hai chỉ tiêu khai thác: một mặt đường có độ nhám cao giúp tăng cường lực bám lốp xe để rút ngắn cự ly phanh và giảm thiểu tai nạn giao thông; tuy nhiên, chính kết cấu gồ ghề của bề mặt này lại kích thích rung động cơ học và hiện tượng nén khí, tạo nên nguồn phát sinh tiếng ồn lớn. Mục tiêu chính của luận văn là nghiên cứu, đánh giá thực nghiệm mối tương quan định lượng giữa độ nhám và mức độ phát sinh tiếng ồn trên các loại kết cấu mặt đường bê tông nhựa chặt và bê tông xi măng.

Nghiên cứu được triển khai toàn diện trong khoảng thời gian từ tháng 2 năm 2022 đến tháng 8 năm 2022. Phạm vi khảo sát bao gồm các mẫu thí nghiệm chuẩn hóa trong phòng và 6 tuyến đường giao thông huyết mạch thực tế tại Thành phố Hồ Chí Minh với tổng chiều dài khảo sát hơn 7,3 km. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện ở việc xác lập hệ số tương quan thực nghiệm, giúp các cơ quan quản lý và kỹ sư cầu đường định hình giải pháp thiết kế cấp phối tối ưu, giảm từ 3 đến 5 dBA tiếng ồn giao thông đô thị trong khi vẫn duy trì chỉ số kháng trượt đạt tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật quốc gia.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết tương tác lốp xe - mặt đường và lý thuyết âm học giao thông công trình. Quá trình phát sinh tiếng ồn do lốp xe tiếp xúc với bề mặt áo đường được hình thành bởi ba cơ chế vật lý chính: rung động cơ học do va đập giữa gai lốp và các điểm nhô cốt liệu, hiệu ứng nén - giãn khí diễn ra hàng nghìn chu kỳ mỗi giây trong các rãnh lốp, và hiệu ứng dính trượt lốp xe tạo ra sóng âm tần số cao.

Về mặt cấu trúc, độ nhám mặt đường được phân định thành hai cấp độ cơ bản:

• Độ nhám vi mô: Đặc trưng bởi độ chênh cao và độ xù xì bề mặt hạt cốt liệu có biên độ nhỏ hơn 0,5 mm, quyết định trực tiếp bởi chỉ số kháng mài bóng của đá và hàm lượng thạch anh trong cát. Độ nhám vi mô giữ vai trò quyết định đến sức kháng trượt của xe khi vận hành ở dải vận tốc thấp và trung bình.
• Độ nhám vĩ mô: Đặc trưng bởi khoảng hở giữa các hạt cốt liệu nổi trên bề mặt áo đường với biên độ từ 0,5 mm trở lên. Cấu trúc này tạo thành các rãnh thoát nước bề mặt, ngăn ngừa hiện tượng nêm nước khi trời mưa và tác động trực tiếp đến mức độ rung động của khối lốp.

Mô hình tiếp xúc âm học của các nhà nghiên cứu quốc tế chỉ ra rằng các thông số hình học bề mặt bao gồm chiều cao điểm gồ ghề dao động từ 1,1 mm đến 3,1 mm và khoảng cách giữa các hạt cốt liệu từ 10,6 mm đến 21,7 mm là các yếu tố trực tiếp chi phối biên độ dao động âm thanh của vệt bánh xe.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của đề tài được thu thập thông qua quy trình thực nghiệm đồng bộ trong phòng thí nghiệm và ngoài hiện trường:

• Cỡ mẫu và đối tượng thí nghiệm: Trong phòng thí nghiệm, 8 tổ hợp mẫu tấm kích thước 300x300x50 mm và mẫu đúc 150x150x100 mm được chế tạo gồm bê tông nhựa chặt BTNC 12.5 theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8819:2011, mẫu theo Quyết định 858/QĐ-BGTVT, mẫu cấp phối thương mại, mẫu sử dụng xỉ thép thay thế 50% đến 100% cốt liệu đá từ nhà máy, cùng mẫu bê tông xi măng M400 và M450. Ngoài hiện trường, nghiên cứu khảo sát 120 điểm đo thực tế trên 6 tuyến đường có chiều dài từ 0,6 km đến 2,4 km đại diện cho các kết cấu BTNC 9.5, BTNC 12.5 và bê tông xi măng M500 tại Thành phố Hồ Chí Minh.
• Phương pháp chọn mẫu: Áp dụng phương pháp phân tầng kết hợp chọn mẫu ngẫu nhiên hệ thống trên các đoạn tuyến có độ đồng nhất cao, với mật độ đo đạc chuẩn hóa 10 đến 20 điểm trên mỗi tuyến khảo sát nhằm đảm bảo tính đại diện cho dòng giao thông thực tế.
• Phương pháp phân tích và lý do lựa chọn: Sử dụng thí nghiệm con lắc Anh theo tiêu chuẩn ASTM E303-93 để đo chỉ số kháng trượt SRT ở cả hai trạng thái khô và ướt, kết hợp thiết bị đo ồn kỹ thuật số Center 329 đặt cố định cách điểm tiếp xúc 125 đến 135 mm nhằm ghi nhận áp suất âm thanh tức thời trong dải tần 125 Hz đến 8 kHz. Độ nhám vĩ mô được xác định qua thí nghiệm rắc cát theo tiêu chuẩn TCVN 8866:2011 với thể tích cát chuẩn 25.000 mm3 để tính toán chiều sâu cấu trúc vĩ mô trung bình Htb. Toàn bộ số liệu thô được kiểm định loại bỏ sai số bất thường bằng tiêu chuẩn N. Smirnov ở mức xác suất tin cậy 95% và quy đổi nhiệt độ đo về mức tiêu chuẩn 20°C, sau đó thiết lập mô hình tương quan qua phương pháp hồi quy tuyến tính.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích số liệu thực nghiệm giữa các nhóm vật liệu và điều kiện hiện trường mang lại các kết quả định lượng cụ thể:

• Thứ nhất, mặt đường bê tông xi măng có mức độ phát sinh tiếng ồn cao vượt trội so với mặt đường bê tông nhựa. Tại các tuyến khảo sát hiện trường như đường dẫn cảng Trường Thọ và Hầm Thủ Thiêm sử dụng bê tông xi măng M500, mức áp suất âm thanh đo được đạt từ 88,4 dBA đến 92,1 dBA, cao hơn từ 4,5 đến 6,2 dBA so với các tuyến đường sử dụng bê tông nhựa chặt BTNC 9.5 tại đường Võ Văn Tần và BTNC 12.5 tại đường Nguyễn Lương Bằng.
• Thứ hai, việc sử dụng xỉ thép công nghiệp thay thế cốt liệu tự nhiên trong hỗn hợp bê tông nhựa mang lại hiệu quả vượt trội về ma sát. Mẫu bê tông nhựa sử dụng 50% đến 100% xỉ thép giúp gia tăng chỉ số kháng trượt SRT trong phòng thí nghiệm thêm 8% đến 14% so với mẫu đối chứng dùng đá dăm thông thường, trong khi mức ồn phát sinh chỉ tăng nhẹ trong giới hạn 1,2 đến 1,8 dB.
• Thứ ba, tồn tại mối tương quan tuyến tính thuận rõ rệt giữa chỉ số độ nhám vi mô SRT đo khô và mức ồn phát sinh trong cùng một kết cấu áo đường. Khi hệ số kháng trượt SRT tăng thêm 10 đơn vị, cường độ âm thanh ghi nhận tại điểm tiếp xúc trượt tăng trung bình từ 1,8 đến 2,5 dB do lực cản ma sát và biến dạng bề mặt tiếp xúc tăng lên.
• Thứ tư, đối với cấu trúc nhám vĩ mô, các đoạn mặt đường có rãnh cắt kỹ thuật như trong Hầm Thủ Thiêm đạt chiều sâu cấu trúc vĩ mô Htb trung bình 0,85 mm, đáp ứng tiêu chuẩn khai thác tốc độ cao trên 80 km/h theo TCVN 8866:2011, nhưng ghi nhận mức ồn cục bộ cao hơn khoảng 8% so với bề mặt bê tông nhựa chặt mịn có Htb dao động quanh mức 0,42 mm.

Thảo luận kết quả

Sự khác biệt về âm học giữa bê tông xi măng và bê tông nhựa xuất phát từ độ cứng bề mặt và độ rỗng hữu hiệu của vật liệu. Bê tông xi măng có mô đun đàn hồi cao, bề mặt đặc chắc khiến năng lượng âm thanh từ quá trình nén khí không được tiêu tán mà phản xạ trực tiếp ra môi trường xung quanh. Ngược lại, chất liên kết bitum trong bê tông nhựa có tính dẻo đàn hồi, hấp thụ rung động tốt hơn và các lỗ rỗng liên thông nhỏ hoạt động như những ống tiêu âm tự nhiên.

Khi so sánh với các nghiên cứu quốc tế từ cơ quan quản lý giao thông bang Victoria tại Úc và các công trình tại Đan Mạch, xu hướng này hoàn toàn tương đồng. Các dạng mặt đường bê tông nhựa rỗng hoặc lớp phủ siêu mỏng luôn chứng minh khả năng giảm áp suất âm thanh từ 3 đến 6 dBA so với mặt đường cứng.

Dữ liệu nghiên cứu của đề tài có thể được mô hình hóa trực quan thông qua đồ thị phân tán hồi quy tuyến tính biểu thị mối quan hệ giữa chỉ số SRT trên trục hoành và mức ồn dBA trên trục tung, kết hợp với các bảng ma trận so sánh đa chỉ tiêu thể hiện nhiệt độ mặt đường hiệu chỉnh từ 28°C đến 44°C về mốc chuẩn 20°C. Cách trình bày này giúp các kỹ sư giao thông dễ dàng tra cứu ngưỡng ồn dự báo tương ứng với từng cấp độ nhám thiết kế.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết luận thực nghiệm, bốn nhóm giải pháp kỹ thuật và chính sách quản lý được khuyến nghị triển khai:

• Ứng dụng công nghệ bê tông nhựa rỗng và lớp phủ nhám giảm ồn cho các tuyến cao tốc: Sở Giao thông Vận tải và các Ban Quản lý Dự án hạ tầng cần ưu tiên áp dụng lớp tạo nhám bê tông nhựa rỗng hoặc bê tông nhựa đá dăm SMA có độ rỗng từ 15% đến 22% cho các tuyến cao tốc đô thị trong giai đoạn 2024 đến 2026. Mục tiêu hướng đến là giảm áp suất tiếng ồn giao thông từ 3 đến 5 dBA mà vẫn duy trì hệ số kháng trượt SRT trên 60 đơn vị.
• Cải tiến công nghệ tạo nhám và hoàn thiện bề mặt bê tông xi măng: Các nhà thầu thi công công trình hầm và đường dẫn cảng cần chuyển đổi phương pháp cào rãnh truyền thống sang kỹ thuật mài kim cương bề mặt hoặc tạo rãnh dọc siêu nhỏ với chiều sâu 2 đến 3 mm trong vòng 12 tháng tới. Giải pháp này giúp duy trì chiều sâu cấu trúc vĩ mô Htb đạt trên 0,8 mm nhưng hạn chế tiếng ồn phát sinh từ 2 đến 3 dBA.
• Hoàn thiện tiêu chuẩn kỹ thuật sử dụng xỉ thép làm cốt liệu giao thông: Các viện nghiên cứu chuyên ngành cùng doanh nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng cần xây dựng quy chuẩn kỹ thuật cho phép thay thế 50% đến 100% cốt liệu đá bằng xỉ thép công nghiệp cho các lớp mặt đường nhám cao trước năm 2025. Giải pháp này vừa tăng độ bền chống mài mòn của lớp mặt thêm 10%, vừa tiết kiệm 15% chi phí khai thác tài nguyên đá tự nhiên.
• Xây dựng quy chế kiểm định tích hợp độ nhám và tiếng ồn định kỳ: Bộ Giao thông Vận tải nên ban hành quy chuẩn kiểm toán môi trường âm học kết hợp kiểm định độ nhám mặt đường với chu kỳ 6 tháng một lần trên toàn bộ mạng lưới đường trục chính đô thị loại 1, bảo đảm ngưỡng ồn ban ngày không vượt quá 70 dBA và ban đêm không vượt quá 55 dBA theo quy chuẩn kỹ thuật môi trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả thực nghiệm của luận văn mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho bốn nhóm đối tượng chuyên môn:

• Kỹ sư thiết kế và chuyên gia vật liệu đường bộ: Nắm bắt phương pháp tối ưu hóa thành phần cấp phối hạt, lựa chọn tỷ lệ phối trộn xỉ thép và thiết kế lớp phủ mặt đường vừa thỏa mãn tiêu chuẩn an toàn ma sát, vừa giảm thiểu tiếng ồn tiếp xúc cho các dự án hạ tầng giao thông trọng điểm.
• Cơ quan quản lý nhà nước và quy hoạch đô thị: Khai thác bộ số liệu khảo sát thực địa tại các tuyến đường trung tâm Thành phố Hồ Chí Minh để ban hành các quy định về giới hạn tiếng ồn mặt đường, đồng thời hoạch định giải pháp phân luồng phương tiện và lắp đặt rào chắn âm học hợp lý tại các khu dân cư đông đúc.
• Đơn vị thi công, giám sát và bảo trì đường bộ: Áp dụng quy trình thí nghiệm chuẩn hóa với thiết bị con lắc Anh và phương pháp rắc cát, kết hợp quy chuẩn khử sai số thô theo tiêu chuẩn thống kê để nghiệm thu chất lượng mặt đường mới cũng như lập kế hoạch duy tu lớp phủ định kỳ.
• Giảng viên, nghiên cứu viên và học viên sau đại học ngành Kỹ thuật Giao thông: Sử dụng các mô hình hồi quy thực nghiệm, cơ sở lý thuyết về động học lốp xe và phương pháp xử lý số liệu chuẩn xác làm tài liệu tham khảo chuyên sâu cho các đề tài nghiên cứu mở rộng trong tương lai.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao mặt đường bê tông xi măng thường phát sinh tiếng ồn lớn hơn mặt đường bê tông nhựa?
Bề mặt bê tông xi măng có độ cứng kết cấu cao và độ rỗng thể tích rất thấp, thường dưới 4%, khiến sóng âm từ quá trình va đập lốp xe và hiện tượng nén khí bị phản xạ hoàn toàn ra không gian. Ngược lại, bê tông nhựa có tính đàn hồi nhớt của chất kết dính bitum và cấu trúc lỗ rỗng phân tán, giúp hấp thụ và tiêu tán đáng kể năng lượng âm thanh.

Độ nhám vi mô và độ nhám vĩ mô có vai trò khác nhau như thế nào đối với sự an toàn của xe chạy?
Độ nhám vi mô được hình thành từ góc cạnh của hạt cốt liệu dưới 0,5 mm, tạo ra lực bám ma sát trực tiếp với cao su lốp xe khi di chuyển ở tốc độ thấp và điều kiện khô ráo. Trong khi đó, độ nhám vĩ mô có kích thước trên 0,5 mm đóng vai trò tạo rãnh thoát nước, phá vỡ màng nước bề mặt khi trời mưa để ngăn ngừa hiện tượng nêm nước trơn trượt ở tốc độ cao.

Việc đưa xỉ thép công nghiệp vào bê tông nhựa có làm tăng tiếng ồn giao thông không?
Các kết quả đo đạc thực nghiệm cho thấy xỉ thép công nghiệp với cường độ cao và khả năng chống mài mòn tốt giúp gia tăng chỉ số kháng trượt SRT từ 8% đến 14%, trong khi mức ồn phát sinh chỉ tăng trong khoảng 1,2 đến 1,8 dB. Mức tăng nhỏ này hoàn toàn nằm trong ngưỡng kiểm soát cho phép và không gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường âm học đô thị.

Tại sao kết quả thí nghiệm con lắc Anh bắt buộc phải hiệu chỉnh nhiệt độ về 20°C?
Độ đàn hồi của miếng cao su trên cần lắc và độ nhớt của lớp màng nước bề mặt thay đổi mạnh mẽ theo nhiệt độ môi trường từ 28°C đến 44°C tại hiện trường. Việc hiệu chỉnh số đo SRT về nhiệt độ tiêu chuẩn 20°C theo bảng quy đổi giúp loại bỏ hoàn toàn sai số do điều kiện thời tiết, đảm bảo tính chuẩn hóa và nhất quán khi so sánh giữa các tuyến đường khác nhau.

Giải pháp nào được đánh giá tối ưu nhất để giảm tiếng ồn giao thông tại các đô thị lớn hiện nay?
Giải pháp hiệu quả nhất là thi công lớp phủ mặt đường bằng bê tông nhựa rỗng hoặc bê tông nhựa đá dăm biến tính có độ rỗng từ 18% đến 22%. Công nghệ này có thể làm giảm áp suất âm thanh từ 3 đến 6 dBA so với bê tông nhựa truyền thống, tương đương với việc giảm hơn 50% cường độ cảm nhận tiếng ồn của tai người ven đường.

Kết luận

• Luận văn đã xác lập thành công cơ sở dữ liệu thực nghiệm đồng bộ về mối quan hệ giữa độ nhám mặt đường và mức độ phát sinh tiếng ồn thông qua 8 tổ hợp mẫu thí nghiệm và 120 điểm đo thực địa tại Thành phố Hồ Chí Minh.
• Bề mặt bê tông xi măng ghi nhận mức phát sinh tiếng ồn cao hơn từ 4,5 đến 6,2 dBA so với bê tông nhựa chặt, đòi hỏi phải cải tiến kỹ thuật tạo nhám vi rãnh để hài hòa giữa độ bám và mức độ ồn.
• Việc sử dụng xỉ thép công nghiệp làm cốt liệu thay thế chứng minh tiềm năng vượt trội, nâng cao chỉ số kháng trượt SRT thêm 8% đến 14% mà vẫn duy trì tính ổn định âm học mặt đường.
• Thiết lập quy trình chuẩn hóa kết hợp thí nghiệm con lắc Anh theo ASTM E303-93, thí nghiệm rắc cát theo TCVN 8866:2011 và phương pháp xử lý sai số thống kê N. Smirnov đạt độ tin cậy 95%.
• Đóng góp luận cứ khoa học quan trọng cho công tác quy hoạch, thiết kế cấp phối và xây dựng tiêu chuẩn nghiệm thu âm học áo đường cho hệ thống hạ tầng giao thông đô thị và cao tốc Việt Nam.

Kế hoạch tiếp theo cần tập trung mở rộng mô hình quan trắc tiếng ồn trường gần CPX trên các tuyến cao tốc dài hạn trong giai đoạn 2024 đến 2026. Các kỹ sư và nhà quản lý giao thông hãy áp dụng ngay các giải pháp cấp phối giảm ồn và kiểm định độ nhám định kỳ để kiến tạo những tuyến đường an toàn, êm thuận và thân thiện với môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU. Tình hình nghiên cứu. Tình hình nghiên cứu quốc tế. Tình hình nghiên cứu trong nước.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Các nghiên cứu về độ nhám và tiếng ồn. Khảo sát tiếng ồn trên các mặt đường BTN. Các phương pháp đo ồn trên thế giới.

Độ nhám vi mô và độ nhám vĩ mô. Phương pháp thí nghiệm. Thí nghiệm con lắc Anh. Thí nghiệm rắc cát.

Dụng cụ đo tiếng ồn. 27 ĐÁNH GIÁ ĐỘ NHÁM VÀ TIẾNG ỒN. Độ nhám và tiếng ồn trong phòng thí nghiệm. Giới thiệu mẫu thí nghiệm.

Tiến hành thí nghiệm. Độ nhám và tiếng ồn ngoài hiện trường. Vị trí thực hiện thí nghiệm. Tiến hành thí nghiệm.

36 MỐI TƯƠNG QUAN ĐỘ NHÁM VÀ TIẾNG ỒN. Kết quả khảo sát trong phòng thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm. Tổng hợp và nhận xét kết quả.

Tương quan giữa độ nhám và tiếng ồn của các mẫu BTN trong phòng thí nghiệm. Kết quả khảo sát ngoài hiện trường. Kết quả thí nghiệm. Tổng hợp và nhận xét kết quả.

Tương quan giữa độ nhám và tiếng ồn ngoài hiện trường. Tương quan giữa độ nhám vi mô và độ nhám vĩ mô. 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. Sự tương quan của độ nhám và tiếng ồn.

Sự tương quan của độ nhám vi mô và độ nhám vĩ mô. 52 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO. 79 viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2-1: Kết quả tính toán từ thực tế. 9 Bảng 2-2: Kết quả từ mô hình.

9 Bảng 2-3: Các mẫu áo đường khảo sát. 10 Bảng 2-4: Độ rỗng của 3 mẫu BTN chặt cấp phối hở. 11 Bảng 2-5: Kết quả thí nghiệm đo tiếng ồn của 7 mẫu BTN. 11 Bảng 2-6: Kết quả đo tiếng ồn từ phương pháp SPB.

14 Bảng 2-7: Kết quả đo tiếng ồn từ phương pháp CPX. 14 Bảng 2-8: Bảng quy đổi nhiệt độ mặt đường. 23 Bảng 2-9: Yêu cầu độ nhám mặt đường. 27 Bảng 3-1: Bảng cấp phối các mẫu BTN thí nghiệm.

29 Bảng 3-2: Bảng cấp phối các mẫu BTN vật liệu thay thế. 31 Bảng 3-3: Bảng cấp phối các mẫu BTN vật liệu thay thế. 33 Bảng 4-1: Bảng kết quả SRT khô của thí nghiệm con lắc Anh trong phòng thí nghiệm. ……………………………………………………………………………39 Bảng 4-2: Bảng kết quả SRT ướt của thí nghiệm con lắc Anh trong phòng thí nghiệm.

……………………………………………………………………………40 Bảng 4-3: Bảng kết quả tiếng ồn của thí nghiệm con lắc Anh trong phòng thí nghiệm 40 Bảng 4-4: Bảng tổng hợp độ nhám và tiếng ồn của các mẫu BTN. 42 Bảng 4-5: Bảng so sánh giá trị tiếng ồn theo hồi quy và thực tế. 43 Bảng 4-6: Bảng tổng hợp thí nghiệm con lắc Anh ngoài hiện trường. 44 Bảng 4-7: Bảng tổng hợp thí nghiệm rắc cát ngoài hiện trường.

44 Bảng 4-8: Bảng tổng hợp độ nhám và tiếng ồn của các khu vực khảo sát. 46 Bảng 4-9: Bảng giá trị tiếng ồn theo hồi quy. 47 Bảng 4-10: Bảng tổng hợp độ nhám vi mô và độ nhám vĩ mô của các khu vực. 48 Bảng 4-11: Bảng giá trị độ nhám vi mô theo hồi quy.

50 ix DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2-1: Mô tả các thông số độ nhám mặt đường. 8 Hình 2-2: Mô hình tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường. 8 Hình 2-3: So sánh độ rung giữa mô hình và thực tế. 9 Hình 2-4: Mặt đường BTN cấp phối hở bề mặt được mài – mẫu 2.

10 Hình 2-5: Thiết bị đo phương pháp SPB. 13 Hình 2-6: Chi tiết phương pháp CPX. 13 Hình 2-7: Sự khác nhau giữa độ nhám vi mô và độ nhám vĩ mô. 15 Hình 2-8: Thiết bị con lắc Anh và dụng cụ đi kèm.

19 Hình 2-9: Cấu tạo thiết bị con lắc Anh. 20 Hình 2-10: Bàn xoa cát. 24 Hình 2-11: Dụng cụ thí nghiệm rắc cát. 26 Hình 2-12: Dụng cụ thí nghiệm đo độ ồn.

28 Hình 3-1: Các mẫu thí nghiệm BTNC dùng để khảo sát. 30 Hình 3-2: Biểu đồ đường cong cấp phối. 30 Hình 3-3: Các mẫu BTN vật liệu xỉ. 31 Hình 3-4: Kiểm định phân tích thành phần cấp phối của cát và đá.

31 Hình 3-5: Mẫu BTXM được dùng trong thí nghiệm. 32 Hình 3-4: Đo chiều dài tiếp xúc của tấm cao su. 32 Hình 3-5: Lắp hoàn chỉnh thiết bị. 32 Hình 3-6: Đường số 19.

34 Hình 3-7: Đường Võ Văn Tần. 34 Hình 3-8: Đường Nguyễn Lương Bằng. 35 Hình 3-9: Đường Nguyễn Văn Linh. 35 Hình 3-10: Đường số 1.

35 Hình 3-11: Hầm Thủ Thiêm. 36 Hình 3-12: Thiết bị con lắc Anh đã được lắp dựng (đo khô và đo ướt). 37 Hình 3-13: Khảo sát tại đường số 1. 37 Hình 3-14: Khảo sát tại đường Nguyễn Lương Bằng.

38 Hình 4-1: Biểu đồ tương quan của độ nhám và tiếng ồn của các mẫu thí nghiệm. 41 x Hình 4-2: Biểu đồ tương quan của độ nhám và tiếng ồn giữa BTNC và xỉ thay thế. 43 Hình 4-3: Biểu đồ so sánh của các tuyến đường khảo sát. 45 Hình 4-4: Biểu đồ tương quan giữa độ nhám và tiếng ồn của BTNC ngoài hiện trường.

……………………………………………………………………………46 Hình 4-5: Biểu đồ tương quan giữa độ nhám và tiếng ồn của BTNC ngoài hiện trường. ……………………………………………………………………………47 Hình 4-6: Biểu đồ tương quan giữa độ nhám vi mô và độ nhám vĩ mô của các khu vực. ……………………………………………………………………………48 Hình 4-7: Hình ảnh các vết cắt tạo nhám trong hầm Thủ Thiêm. 49 Hình 4-8: Biểu đồ tương quan giữa độ nhám vi mô và độ nhám vĩ mô.

Giới thiệu Tiếng ồn được định nghĩa là "âm thanh không mong muốn". Giống như tất cả các âm thanh khác, tiếng ồn là một dạng năng lượng âm thanh. Theo tiêu chuẩn EU, tiếng ồn gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người ở trên ngưỡng 55dB đối với phơi nhiễm hàng ngày và 50dB cho tiếp xúc ban đêm. Theo số liệu thống kê của Cơ quan Môi trường châu Âu (EEA), có khoảng 100 triệu người tại châu Âu bị phơi nhiễm tiếng ồn từ giao thông đường bộ trên 55 dB, trong số đó, có 32 triệu người phải chịu mức độ ồn rất cao (trên 65 dB).

Đường sắt là nguồn gây ô nhiễm tiếng ồn thứ 2, với 19 triệu người phải tiếp xúc với cường độ tiếng ồn trên mức cho phép. Tiếng ồn từ máy bay là nguồn gây ô nhiễm thứ 3, với hơn 4.1 triệu người xung quanh các sân bay bị ảnh hưởng; tiếp theo là tiếng ồn công nghiệp trong khu vực đô thị, với khoảng 1 triệu người. Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) cho biết, tiếng ồn từ giao thông đường bộ là tác nhân gây stress nghiêm trọng lớn thứ hai ở châu Âu, chỉ đứng sau ô nhiễm không khí. Tiếng ồn gây ra phản ứng căng thẳng cho cơ thể người, thậm chí xảy ra ngay cả trong khi ngủ, từ đó dẫn đến các bệnh về tim mạch, suy giảm nhận thức, rối loạn giấc ngủ, cao huyết áp, gây tử vong sớm.

[1] Tỷ lệ gia tăng dân số cao ở các khu vực đô thị và trung tâm đã dẫn đến lưu lượng xe ô tô ở những khu vực này tăng theo cấp số nhân, cùng với đó là sự phát triển của giao thông đường bộ và xây dựng các tuyến đường mới đã dẫn đến vấn đề ô nhiễm tiếng ồn giao thông ngày càng gia tăng và cần phải có các biện pháp cải thiện. Tiếng ồn giao thông luôn là một thách thức trong môi trường đô thị và một số biện pháp giảm thiểu đã được xem xét đối với những con đường hiện có hoặc trên những con đường đang được tái phát triển bao gồm tạo vùng đệm, xây dựng rào chắn, trồng cây và lắp đặt cách âm cho các tòa nhà. Các vùng đệm chỉ có thể thực hiện được nếu chính quyền địa phương sở hữu đất ven đường hoặc có quyền phát triển để ngăn chặn việc phát triển xây dựng trong tương lai gần với đường. Tuy nhiên, do diện tích đất rộng lớn phải dành cho việc xây dựng vùng đệm và nhà ở đã giáp với các con đường hiện có nên việc tạo vùng đệm 2 thường không phải là một lựa chọn khả thi.

Các phương pháp truyền thống khác như trồng cây xanh hay dùng vật liệu cách âm tỏ ra kém hiệu quả với tốc độ đô thị hóa và tình trạng quy hoạch bất hợp lý như hiện nay. Do đó, việc nghiên cứu tiếng ồn mặt đường là rất quan trọng. [2] Trong những năm gần đây ở Việt Nam, số lượng vụ tại nạn giao thông do việc tổ chức giao thông, địa hình hạn chế, mặt đường không đảm bảo chất lượng ngày càng gia tăng. Vì thế, bên cạnh các chỉ tiêu về cường độ, độ bằng phẳng thì độ nhám mặt đường là một tiêu chí quan trọng có ý nghĩa quyết định tới hiệu quả khai thác.

Đặc biệt đối với việc xây dựng các tuyến cao tốc hiện nay, yếu tố độ nhám ảnh hưởng trực tiếp tới vận tốc thiết kế ngày càng cao của các con đường đó. Tình hình nghiên cứu 1.Tình hình nghiên cứu quốc tế Các xu hướng sử dụng công nghệ mặt đường yên tĩnh trên thế giới được tổng hợp trong bài báo của tác giả Filippo G. Praticò và Fabienne Anfosso-Lédée [3]. Từ những kết quả và kinh nghiệm đúc kết từ các quốc gia, nghiên cứu đã cung cấp những thông tin hữu hiệu về khả năng giảm ồn của nhiều dạng mặt đường bê tông nhựa khác nhau.

Với ưu điểm vượt trội này, vấn đề ô nhiễm tiếng ồn giao thông sẽ sớm được khắc phục ở các khu đô thị, các thành phố đông dân cư.  Porous asphalt (Bê tông nhựa rỗng) Công nghệ bê tông nhựa rỗng (BTNR) giảm thiểu đáng kể tiếng ồn trên mặt đường đang được sử dụng phổ biến ở một số nước như: Mỹ, Hà Lan, Nhật Bản. BTNR được sử dụng làm lớp tạo nhám (Open Graded Friction Courses Asphalt - OGFCA) với độ rỗng dao động từ 15% đến 19% ở Mỹ và có thể cao tới 20% - 30% ở châu Âu và Nhật Bản. Trên đường cao tốc Nhật Bản, trong 3 năm sau khi xây dựng, mặt đường BTNR duy trì tiếng ồn thấp hơn 3 dB so với mặt đường BTNC.

Tại Đan Mạch, kết quả nghiên 3 cứu cho thấy BTNR làm giảm tiếng ồn từ 4 đến 6 dB so với BTNC, chi phí của OGFC có giá từ 30-50% so với hỗn hợp BTNC thông thường. Để đánh giả hiệu quả giảm tiếng ồn của ARFC, tại bang Arizona (Mỹ), mặt đường bê tông xi măng được phủ lớp ARFC dày 1inch và hàm lượng cao su khoảng 9 – 9.4% có thể giảm áp suất tiếng ồn lên tới 6.