Mở đầu. - Chương 2: Tổng quan. - Chương 3: Thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa vữa xi măng. - Chương 4: Các hàm lượng silica fume trong bê tông nhựa vữa xi măng được đánh giá, so sánh về chất lượng.
- Chương 5: Kết luận và kiến nghị. 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu chung 2.1 Phân loại mặt đường Mặt đường bán mềm gồm 2 phần: phần vữa bê tông xi măng với vai trò lấp đầy các lỗ rỗng và phần khung là hỗn hợp bê tông nhựa rỗng. Tại Việt Nam, mặt đường cứng (bê tông xi măng) và mặt đường mềm (bê tông nhựa) là 2 loại mặt đường chính thường được áp dụng. Mỗi mặt đường có những điểm mạnh và điểm yếu riêng biệt ứng với mỗi công trình cụ thể.
Mặt đường mềm với ưu điểm thời gian xây dựng nhanh và giá thành thi công thấp được ứng dụng rộng rãi cho đường ngoài đô thị với lưu lượng xe thấp yêu cầu xe chạy êm thuận. Mặt đường cứng được ứng dụng tại các vị trí trạm dừng chân, lối vào cao tốc…vì khả năng chịu được trọng tải lớn. Hiện nay, mặt đường bán mềm còn có tên gọi khác là mặt đường bán cứng cũng có nhiều nghiên cứu và áp dụng tại nước ta. Tại TCCS 38:2022/TCĐBVN về Áo đường mềm – Các yêu cầu và chỉ dẫn thiết kế [5] thì kết cấu áo đường mềm (còn gọi là áo đường mềm) là kết cấu có nhiều lớp vật liệu với tầng móng bao gồm các lớp từ các loại vật liệu đa dạng đặt trên một nền đất đã được cải tiến hoặc xử lý cơ học, tầng mặt bao gồm các lớp được làm từ các loại vật liệu hạt, các vật liệu này đã được xử lý bề mặt bằng nhựa đường hay hỗn hợp của vật liệu hạt với nhựa đường.
Loại mặt đường được dùng nhiều nhất tại nước ta là mặt đường mềm.1: Sơ đồ cấu tạo chung kết cấu mặt–nền đường. [5] 5 Theo TCCS 40:2022/TCĐBVN về thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông xi măng trong xây dựng công trình giao thông [6] thì loại cấu tạo áo đường có lớp móng làm bằng các loại vật liệu đa dạng đặt trên nền đường hoặc trên lớp đáy móng và tầng mặt làm bằng bê tông xi măng là loại áo đường cứng. Mặt đường cứng có năng lực chịu tải trọng lớn nên thường xuyên được lắp đặt tại các nơi có trọng tải và lưu lượng lớn. Trong khi đó tại Quyết định số 189/QĐ-BGTVT ngày 18/02/2020 [4] về ban hành Quy định tạm thời về thiết kế, thi công và nghiệm thu lớp bê tông bán mềm thì bê tông bán mềm được định nghĩa là lớp vật liệu được làm ra bằng cách tạo một lớp bê tông nhựa rỗng (BTNR) có độ rỗng dư khoảng 22% - 28%, kế đó đổ hỗn hợp vữa xi măng (VXM) vào lắp đầy các lỗ rỗng của lớp bê tông nhựa rỗng.
Mặt đường bán mềm này sử dụng hai chất kết dính là nhựa đường (mang tính mềm) và xi măng (mang tính cứng), từ đó hạn chế tối đa những khuyết điểm của mặt đường bê tông nhựa và mặt đường bê tông xi măng.1: Bảng so sánh các loại mặt đường theo Infrasol [7] Nội Mặt đường bán Bê tông nhựa Bê tông xi măng TT dung mềm (MĐBM) (BTN) (BTXM) Chịu tải nặng tốt. Chịu tải trọng lâuTuổi thọ cao, thời Không gây lún và dài dễ gây trượt gian áp dụng dài hơn giữ nước. lún, vệt bánh xe, bê tông nhựa. Chỉ tiêu Ổn định nhiệt và trồi trượt.
Bền ở nhiệt độ cao, 1 kỹ thuật nước. Không bền ở nhiệt chịu tải trọng cao, Chịu tải trọng lớn, độ cao, độ kháng không bị các hiệu ứng độ bền cao. võng lún như đường asphalt. Thi công nhanh, Thi công nhanh Thi công chậm, mất Thời thời gian bảo chóng.
nhiều thời gian bảo 2 gian thi dưỡng khoảng 1 dưỡng công ngày. Chi phí bảo trì thấp Chi phí sửa chữa Phí đầu tư cao, chi hơn đường bê tông thấp, chi phí ban phí duy tu, sửa chữa Chi phí xi măng. 3 xây Chi phí cao hơn bê dựng tông nhựa nhưng thấp hơn bê tông xi măng. 6 Ít gây tiếng ồn Chảy nhựa, tầm Cho tầm nhìn tốt nhờ Cải thiện tầm nhìn nhìn kém màu sáng tốt Dễ xảy ra lún trồi , Giảm văng nước, ít 4 An toàn Độ dính bám cao, đọng nước , văng lún, đọng nước, độ ít văng nước và giữ nước gây mất an dính bám cao.2 Lịch sử phát triển mặt đường bán mềm Đi tiên phong trong lĩnh vực mặt đường bán mềm trong thập niên 1960 với quy trình Salviacin do công ty Jean Lafbvre nghiên cứu và phát triển (G.
Kế đó vào những năm 1975-1976 dự án Vickburg tại hoa Kỳ do hiệp hội kỹ sư đường thủy quân đội Hoa Kỳ - WES thực hiện (G. WES thực hiện một số dự án sân bay như R.L Anderton 1991 trong giai đoạn 1987 – 1989 (R. Đã có 25 nước ứng dụng mặt đường bán mềm vào năm 1990. Cũng trong năm 1990, Nhật Bản đã xây dựng được 288 x 103 m2 mặt đường bán mềm.
Đến năm 1996, tại Mỹ đã có 288 x 103 m2 mặt đường bán mềm. Đầu thế kỷ 21, các quốc gia Châu Á đã áp dụng mặt đường bán mềm tại các khu vực có lưu lượng xe tải nặng cao. Vào năm 2015 tại Việt Nam công ty Infrasol đã tiến hành rải thử nghiệm 300m tại thành phố Hồ Chí Minh ở đường dẫn cao tốc Bình Thuận – Chợ Đệm. Tiếp đến, tại Đà Nẵng công ty Taiyu đã rải thử nghiệm mặt đường bán mềm tại đường Võ Chí Công.
Vào năm 2018 công ty Infrasol tiếp tục rải thử nghiệm hỗn hợp bán mềm sử dụng vữa Vinkems Asphasol tại bên trái tuyến trước khu công nghiệp Tân Tạo, Đoạn quốc lộ 1, BOT An Sương – An Lạc, TP HCM.3 Phạm vi sử dụng của mặt đường bán mềm Mặt đường bán mềm đã được áp dụng ở các quốc gia tiên tiến trên thế giới thay cho 2 loại mặt đường truyền thống. Ngoài ra còn được ứng dụng ở các nơi lưu lượng giao thông thường xuyên chịu tải trọng nặng có tốc độ chậm như: kho bãi, sân đậu máy bay, bãi container, giao lộ, trạm thu phí… Tại Việt Nam, bê tông nhựa chủ yếu sử dụng vật liệu là nhựa đường có nhiệt độ hóa mềm dưới 56℃ với độ kim lún 60/70. Ở khu vực trong điều kiện thời tiết nước 7 ta, nhiệt độ ở bề mặt đường lên đến 65℃ gây ra mất ổn định dẫn đến xuất hiện hư hỏng mặt đường [11]. Kết quả tương tự theo nghiên cứu Phạm Huy Khang năm 2014 [12].
Trong khi đó trong bối cảnh kinh tế tại Việt Nam thì việc áp dụng mặt đường bê tông xi măng là không tối ưu do thời gian thi công lâu (28 ngày) và chi phí cao. Theo nghiên cứu của tác giả Đào Văn Đông [13] việc áp dụng mặt đường bán mềm mang lại nhiều tiện ích tại Việt Nam. Do đó, kết cấu mặt đường bán mềm có nhiều triển vọng ứng dụng cho việc thi công các tuyến đường cao tốc, cấp cao, các đường chịu tải trọng nặng thường xuyên tại Việt Nam.2 Yêu cầu kỹ thuật của mặt đường bán mềm 2.1 Cốt liệu lớn (đá dăm) Bê tông nhựa rỗng được thi công theo phương pháp trộn nóng, rải nóng; là bê tông nhựa có cấp phối cốt liệu hở (open-graded); có độ rỗng dư khoảng 22% -28%. Bê tông nhựa rỗng (BTNR) bao gồm các hạt cốt liệu lớn đồng nhất, không có hoặc có một chút hạt cốt liệu nhỏ và bột khoáng; là loại kết cấu khung dạng hỗn hợp, vĩ mô.
Các vật liệu áp dụng trong bê tông nhựa rỗng giống như Bê tông nhựa chặt (BTNC) gồm: cốt liệu lớn, cốt liệu mịn, phụ gia khoáng, nhựa đường. Mặc dù hàm lượng cốt liệu không giống nhau; vật liệu bê tông nhựa rỗng có khối lượng hạt mịn thấp hơn nhiều so với bê tông nhựa chặt, với mục tiêu là tạo độ rỗng dư lớn hơn so với vật liệu bê tông nhựa thông thường, có đặc tính nhám và độ rỗng cao mà vật liệu nền đường bê tông nhựa chặt chưa giải quyết được.[14] Cốt liệu có vai trò to lớn trong việc là khung chịu lực cùng với việc tạo ra khoảng trống để vữa xi măng có thể lắp đầy để tạo thành một hệ thống nhất chịu lực tốt hơn. Trong bê tông nhựa rỗng thành phần cốt liệu hạt mịn khá ít [15] do hạt mịn làm cản trở khả năng len lỏi của vữa xi măng. Các thông số về cơ lý cốt liệu lớn áp dụng trong mặt đường bán mềm được quy định theo 189 QĐ-BGTVT [4].2: Chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu lớn sử dụng trong mặt đường bán mềm TT Chỉ tiêu kỹ thuật Quy định Phương pháp thử Giới hạn bền của đá gốc, Mpa TCVN 7572-10:2006 1 - Đá mác ma, biến chất ≥ 100 - Đá trầm tích ≥ 80 2 Tỷ trọng khối, g/cm3 ≥ 2,45 AASHTO T85 3 Độ hút nước, % ≤ 3,0 AASHTO T85 Độ mài mòn khi va đập trong máy ≤ 28 TCVN 7572-12:2006 4 Los Angeles, % 5 Hàm lượng hạt thoi dẹt (tỉ lệ 1/3), % ≤ 15 TCVN 7572-13:2006 Hàm lượng hạt mềm yếu, phong hóa ≤5 TCVN 7572-17:2006 6 (tính theo khối lượng đá dăm),% Hàm lượng chung bụi, bùn sét (tính ≤2 TCVN 7572-8:2006 7 theo khối lượng đá dăm),% Hàm lượng sét cục (tính theo khối ≤ 0,25 TCVN 7572-8:2006 8 lượng đá dăm),% 9 Độ dính bám đá với nhựa đường, cấp ≥3 TCVN 7574:2006 2.2 Chất kết dính nhựa đường Khi thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa rỗng để cải tiến đặc tính biến dạng, độ bền của bê tông nhựa khi áp dụng thì chất liên kết thường được cân nhắc xem xét là bitum cải tiến.
Ngày nay, bitum polime dẻo nhiệt hay cao su dẻo nhiệt là hai loại bitum cải tiến phổ biến nhất. Khi trộn bitum với các cao su dẻo nhiệt hoặc polime dẻo nhiệt ở nhiệt độ tương ứng sẽ làm nâng cao độ nhớt của bitum và tăng liên kết với bitum. Độ dày và độ nhớt của lớp màng nhựa có ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định của vật liệu. Để giảm thiểu quá trình chảy nhựa, cũng như tăng cường liên kết trong vật liệu để ngăn chặn hỏng hóc do tác động của nhiệt độ và độ ẩm trong môi trường, việc áp dụng bitum được cải tiến cho vật liệu là một giải pháp mang tính hợp lý và hiệu quả.
Lớp bê tông nhựa rỗng sau khi thi công kết thúc không phun vữa xi măng liền mà đưa mặt đường bê tông nhựa rỗng vào sử dụng, khai thác thì dùng nhựa đường 40/50 hay 60/70 có thêm nhựa đường polime hoặc phụ gia cải thiện polime (theo tiêu chuẩn 22TCN 319:2004) [16].
