I. Giới thiệu và tính cấp thiết của nghiên cứu
Nghiên cứu này tập trung vào việc giảm vệt hằn bánh xe trên mặt đường bê tông nhựa bằng cách sử dụng lưới sợi thủy tinh và sợi cacbon. Hiện tượng lún vệt hằn bánh xe xảy ra phổ biến trên các tuyến đường chính tại Thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh lân cận, đặc biệt là trên các tuyến đường như Đại lộ Đông Tây, Quốc lộ 22B, Quốc lộ 52, và Quốc lộ 1A. Nguyên nhân chính là do kết cấu áo đường chưa hợp lý, lớp móng trên làm bằng cấp phối đá dăm không đủ khả năng chịu tải với xe tải trọng lớn, dẫn đến lớp bê tông nhựa phía trên bị lún. Nghiên cứu này đề xuất sử dụng vật liệu composite như lưới sợi thủy tinh và sợi cacbon để gia tăng cường độ và độ bền của bê tông nhựa, từ đó giảm thiểu hiện tượng lún vệt hằn bánh xe.
1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của nghiên cứu là giảm thiểu vệt hằn bánh xe trên mặt đường bê tông nhựa bằng cách sử dụng lưới sợi thủy tinh và sợi cacbon. Hai loại vật liệu này được kỳ vọng sẽ gia tăng cường độ và khả năng chịu lực của lớp bê tông nhựa, đặc biệt là trên các tuyến đường có nhiều xe tải trọng lớn. Nghiên cứu cũng nhằm đánh giá hiệu quả của các vật liệu này thông qua các thí nghiệm trong phòng, so sánh với bê tông nhựa thông thường.
1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là bê tông nhựa được gia cường bằng lưới sợi thủy tinh và sợi cacbon. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các thí nghiệm trong phòng để xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của bê tông nhựa khi sử dụng hai loại vật liệu này. Kết quả thí nghiệm sẽ được so sánh với bê tông nhựa thông thường để đưa ra các kết luận và đề xuất cụ thể.
II. Tổng quan về bê tông nhựa và vật liệu gia cường
Bê tông nhựa là vật liệu khoáng-bitum được sử dụng rộng rãi trong xây dựng đường bộ. Nó bao gồm đá dăm, cát, bột khoáng, bitum, và phụ gia. Bê tông nhựa có độ đặc, cường độ, và độ ổn định cao, nhưng vẫn gặp phải vấn đề lún vệt hằn bánh xe khi chịu tải trọng lớn. Để giải quyết vấn đề này, nghiên cứu đề xuất sử dụng lưới sợi thủy tinh và sợi cacbon như các vật liệu composite gia cường. Hai loại vật liệu này có khả năng tăng cường độ và độ bền của bê tông nhựa, giúp giảm thiểu hiện tượng lún vệt hằn bánh xe.
2.1. Cấu trúc và nguyên lý hình thành cường độ của bê tông nhựa
Cấu trúc của bê tông nhựa phụ thuộc vào tỷ lệ các vật liệu thành phần và độ chặt của hỗn hợp. Cường độ của bê tông nhựa được hình thành nhờ lực ma sát giữa các hạt cốt liệu và lực dính giữa bitum và cốt liệu. Lưới sợi thủy tinh và sợi cacbon được kỳ vọng sẽ tăng cường lực dính và lực ma sát, từ đó nâng cao cường độ và độ ổn định của bê tông nhựa.
2.2. Phân loại và tính chất của bê tông nhựa
Bê tông nhựa được phân loại theo nhiệt độ thi công, độ đặc, và kích thước hạt cốt liệu. Các tính chất cơ học của bê tông nhựa bao gồm cường độ, độ ổn định, và khả năng chịu biến dạng. Việc sử dụng lưới sợi thủy tinh và sợi cacbon có thể cải thiện các tính chất này, đặc biệt là khả năng chịu tải trọng lớn và chống lại hiện tượng lún vệt hằn bánh xe.
III. Phương pháp nghiên cứu và kết quả thí nghiệm
Nghiên cứu được thực hiện thông qua các thí nghiệm trong phòng để đánh giá hiệu quả của lưới sợi thủy tinh và sợi cacbon trong việc gia cường bê tông nhựa. Các mẫu bê tông nhựa được chế tạo với và không có hai loại vật liệu này, sau đó được thử nghiệm để xác định các chỉ tiêu kỹ thuật như cường độ, độ ổn định, và khả năng chịu tải. Kết quả thí nghiệm cho thấy lưới sợi thủy tinh và sợi cacbon giúp tăng cường độ và giảm thiểu hiện tượng lún vệt hằn bánh xe đáng kể so với bê tông nhựa thông thường.
3.1. Quy trình thí nghiệm
Các mẫu bê tông nhựa được chế tạo với tỷ lệ lưới sợi thủy tinh và sợi cacbon khác nhau. Các mẫu này được thử nghiệm để xác định cường độ, độ ổn định, và khả năng chịu tải. Quy trình thí nghiệm bao gồm việc đầm nén mẫu, đo độ lún, và đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật theo tiêu chuẩn Việt Nam và quốc tế.
3.2. Kết quả và đánh giá
Kết quả thí nghiệm cho thấy lưới sợi thủy tinh và sợi cacbon giúp tăng cường độ của bê tông nhựa lên đến 20-30%. Hiện tượng lún vệt hằn bánh xe cũng được giảm thiểu đáng kể, đặc biệt là trên các tuyến đường có nhiều xe tải trọng lớn. Các kết quả này chứng minh hiệu quả của vật liệu composite trong việc cải thiện chất lượng bê tông nhựa.
IV. Kết luận và kiến nghị
Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của lưới sợi thủy tinh và sợi cacbon trong việc giảm vệt hằn bánh xe trên mặt đường bê tông nhựa. Hai loại vật liệu này giúp tăng cường độ và độ bền của bê tông nhựa, đặc biệt là trên các tuyến đường có nhiều xe tải trọng lớn. Nghiên cứu đề xuất áp dụng rộng rãi lưới sợi thủy tinh và sợi cacbon trong xây dựng đường bộ để cải thiện chất lượng và tuổi thọ của bê tông nhựa.
4.1. Kết luận
Nghiên cứu đã thành công trong việc chứng minh hiệu quả của lưới sợi thủy tinh và sợi cacbon trong việc giảm vệt hằn bánh xe trên mặt đường bê tông nhựa. Hai loại vật liệu này giúp tăng cường độ và độ bền của bê tông nhựa, đặc biệt là trên các tuyến đường có nhiều xe tải trọng lớn.
4.2. Kiến nghị
Nghiên cứu đề xuất áp dụng rộng rãi lưới sợi thủy tinh và sợi cacbon trong xây dựng đường bộ. Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa tỷ lệ và phương pháp sử dụng hai loại vật liệu này trong bê tông nhựa, đồng thời đánh giá hiệu quả lâu dài trong điều kiện thực tế.
