Đặt vấn đề Sự phát triển của nền kinh tế, nhu cầu vận tải hàng hóa và đi lại của xã hội ngày một nâng cao. Nó tạo động lực mạnh mẽ cho sự thông thương hàng hóa kết nối giữa các trung tâm kinh kế Bắc - Trung - Nam với nhau. Vì vậy, hệ thống giao thông đường bộ những năm gần đây được nhà nước và người dân đặc biệt quan tâm và đầu tư rất lớn như đường Hồ Chí Minh, Quốc lộ 1 (đoạn qua tỉnh Khánh Hòa). đã và đang được thi công hoàn thành.
Tuy nhiên, việc tăng đột biến của lưu lượng cũng như tải trọng trục xe khiến cho việc đòi hỏi nâng cao chất lượng mặt đường BTN cũng ngày càng thiết yếu. Chất lượng giao thông đường bộ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nhưng ảnh hưởng trực tiếp nhất là chất lượng mặt đường. Loại vật liệu phổ biến nhất hiện nay dùng để xây dựng mặt đường là bê tông nhựa, do có chất lượng tốt và dễ sử dụng. Thành phần quan trọng nhất của bê tông nhựa là chất kết dính bitum, có nhiệm vụ kết dính các cốt liệu đất đá thành một khối bền vững.
Sự liên kết giữa bitum với cốt liệu có ảnh hưởng quyết định tới chất lượng mặt đường. Một vấn đề bất cập hiện nay là cốt liệu ở Việt Nam, đặc biệt là từ miền Trung trở vào các loại đá sử dụng làm cốt liệu có hàm lượng SiO2 khá lớn (>60%) nên khả năng bám dính của bitum với cốt liệu rất kém, dẫn đến tuổi thọ công trình không đảm bảo. Đồng thời, cùng với việc tăng đột biến của lưu lượng cũng như tải trọng trục xe khiến cho thời gian gần đây thường xảy ra các hiện tượng: xô dồn, nứt trượt lớp mặt BTN, lún vệt hằn bánh xe (VHBX), rạn nứt bong bật, lún nứt cao su… gây hư hỏng nghiêm trọng mặt đường cũng như an toàn giao thông. Chính vì thế, công tác quản lý chất lượng BTN đang là vấn đề cấp bách mà Bộ GTVT rất quan tâm.
Do đó, Bộ GTVT đã đề xuất các tiêu chuẩn quản lý như: “Tiêu chuẩn Việt Nam 8819:2011[11] – Mặt đường BTN nóng - Yêu cầu thi công và nghiệm thu” (TCVN 8819) và gần đây nhất là “Quyết -2- định 858/QĐ-BGTVT [8]về việc ban hành hướng dẫn áp dụng hệ thống các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành nhằm tăng cường quản lý chất lượng thiết kế và thi công mặt đường BTN nóng đối với các tuyến đường ô tô có quy mô giao thông lớn” (QĐ 858) nhằm nâng cao công tác quản lý chất lượng BTN cũng như tìm ra phương pháp tối ưu nhằm hạn chế các hư hỏng do lún VHBX, lượn sóng…gây ra trên đường. Thời gian gần đây, cùng với việc khánh thành đưa vào sử dụng nhiều dự án xây dựng công trình giao thông đã xảy ra những sự cố ngoài mong muốn sau thời gian ngắn khi đưa đường vào khai thác. Đó là hiện tượng phát sinh lún trồi dưới vệt bánh xe trên mặt đường BTN (hình 1) [16] a/ Khu vực phía Bắc -3- b/ Khu vực Miền Trung c/ Khu vực phía Nam -4- d/ Một số nước trên thế giới Hình 1. Hiện tượng lún trồi trên mặt đường BTN Hiện tượng hư hỏng lớp mặt BTN cũng xảy ra ở Thành phố Nha Trang.
Đặc biệt là dạng nứt mai rùa ở lớp BTNC 19 mới rải thuộc dự án xây dựng công trình mở rộng QL.1A, đoạn qua tỉnh Khánh Hòa (hình 2) [16]. Hiện tượng hư hỏng mặt đường BTN ở Thành phố Nha Trang Có nhiều nội dung đề cập tới nguyên nhân gây lún trồi, hư hỏng. Nhưng, trước tiên, chúng ta phải nhìn thẳng vào chất lượng BTN. Mặc dù có những diễn biến phức tạp về tải trọng vận chuyển; mặc dù còn các khiếm -5- khuyết tồn tại trong bài toán kết cấu mặt đường mềm xét theo tiêu chuẩn hằn vệt bánh xe; trước mắt, chúng ta có thể khắc phục trên cơ sở phải nâng cao chất lượng, giúp BTN ổn định tốt hơn trong điều kiện có biến động về tải trọng và giảm hiện tượng nhiệt dẻo của BTN xảy ra ở vùng có khí hậu nóng cao như khu vực tỉnh Khánh Hòa.
Một hướng quan trọng để nâng cao tính chất bám dính của bitum với cốt liệu, nâng cao cường độ và tính chất sử dụng của bê tông nhựa, trên thế giới người ta sử dụng một loại chất liên kết để cải thiện độ bám dính của bitum với cốt liệu cho dù là đá canxi hay đá silic. ở Việt Nam, một số hãng nước ngoài đã đưa phụ gia tăng bám dính cho bê tông nhựa vào sử dụng ở một số công trình nhưng chưa được đánh giá khả năng độ bám dính bitum với cốt liệu của các loại phụ gia này. Vì vậy, việc nghiên cứu, đánh giá hiệu quả phụ gia Wetfix – BE tăng cường dính bám đá – nhựa trong hỗn hợp bê tông nhựa, khu vực tỉnh Khánh Hòa là cần thiết, phù hợp không chỉ cho tỉnh Khánh Hòa mà còn giúp ích cho nhiều tỉnh, Thành phố khác. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: - Tăng độ bám dính của bitum nhựa đường 60/70 vào cốt liệu đá trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa để bê tông nhựa thoả mãn các chỉ tiêu kỹ thuật của mặt đường theo TCVN 8819 và QĐ858, tăng tuổi thọ công trình.
Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài: - Nghiên cứu độ dính bám giữa đá và nhựa bằng phụ gia Wetfex-BE, các chỉ tiêu cơ lý nhựa đường (độ kim lún, nhiệt độ hóa mềm…), các chỉ tiêu cơ lý và chất lượng của hỗn hợp BTN (độ ổn định Marshall, khả năng kháng vệt hằn bánh xe…). Phạm vi nghiên cứu của đề tài: - Nghiên cứu, đánh giá hiệu quả phụ gia Wetfix – BE tăng cường dính bám đá – nhựa trong hỗn hợp bê tông nhựa, khu vực tỉnh Khánh Hòa. - Đá dăm được từ các mỏ đá khác nhau trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa: -6- Mỏ đá Bắc Hòn Ngang (Cty Hiển Vinh), mỏ đá Hòn Ngang (Cty Thiên Phú Phát), mỏ đá Núi Sầm (Cty VTTB Khánh Hòa), mỏ đá An Phong, mỏ đá Hòn Thị, mỏ đá Đắc Lộc, mỏ đá Vạn Phúc, mỏ đá Tây Hòn Ngang (QL&SC GT Khánh Hòa). Phƣơng pháp nghiên cứu và cách tiếp cận đề tài: - Phương pháp đánh giá độ dính bám của đá – nhựa: thí nghiệm theo tiêu chuẩn TCVN 7504: 2005 trong phòng và thực nghiệm.
Kết quả được so sánh với mẫu BTN đối chứng sử dụng chất dính kết là nhựa đường 60/70 và so sánh với yêu cầu của quy trình, quy phạm. -7- CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT SỬ DỤNG CỐT LIỆU ĐÁ VÀ BÊ TÔNG NHỰA KHU VỰC TỈNH KHÁNH HÒA 1. Quy hoạch xây dựng và phát triển giao thông trong tỉnh Khánh Hòa giai đoạn 2006-2010 và tầm nhìn đến 2020 [17]. Tỉnh Khánh Hòa nằm ở miền duyên hải Nam Trung Bộ Việt Nam, hướng Bắc giáp tỉnh Phú Yên, Tây Bắc giáp tỉnh Đắk Lắk, Tây Nam giáp tỉnh Lâm Đồng; hướng Nam giáp tỉnh Ninh Thuận và hướng Đông nhìn ra Biển Đông (hình 1-1).
Các tỉnh giáp ranh nêu trên đã cho thấy: Khánh Hòa có địa hình phức hợp của một tỉnh duyên hải, đồi núi xen kẹp các đồng bằng nhỏ thấp dần hướng ra biển. Khánh Hòa còn có hơn 200 đảo và quần đảo lớn nhỏ. Diện tích tự nhiên toàn tỉnh là 5. Bờ biển ở Khánh Hòa dài 385 km.
Đặc biệt, huyện đảo Trường Sa có vị trí kinh tế, an ninh quốc phòng trọng yếu. Khánh Hòa là một tỉnh ở vùng duyên hải cực Nam Trung Bộ, nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới xavan. Song khí hậu Khánh Hòa có những nét biến dạng độc đáo với các đặc điểm riêng biệt. So với các tỉnh, thành phía Bắc từ Đèo Cả trở ra và phía Nam từ Ghềnh Đá Bạc trở vào, khí hậu ở Khánh Hòa tương đối ôn hòa hơn do mang tính chất của khí hậu đại dương.
Thường chỉ có 2 mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa nắng. Mùa mưa ngắn, từ khoảng giữa tháng 9 đến giữa tháng 12 dương lịch, tập trung vào 2 tháng 10 và tháng 11, lượng mưa thường chiếm trên 50% lượng mưa trong năm. Những tháng còn lại là mùa nắng, trung bình hàng năm có tới 2. Nhiệt độ trung bình hàng năm của Khánh Hòa cao khoảng 26,7 °C riêng trên đỉnh núi Hòn Bà (cách Nha Trang 30 km đường chim bay) có khí hậu như Đà Lạt.
Độ ẩm tương đối khoảng 80,5%. -8- Từ tháng 1 đến tháng 8, có thể coi là mùa khô, thời tiết thay đổi dần. Những tháng đầu mùa, trời mát, nhiệt độ từ 17-25 °C, nhưng từ tháng 5 đến tháng 8 trời nóng nực, nhiệt độ có thể lên tới 34 °C (ở Nha Trang) và 37- 38 °C (ở Cam Ranh). Tháng 9 đến tháng 12, được xem như mùa mưa, nhiệt độ thay đổi từ 20-27 °C (ở Nha Trang) và 20-26 °C (ở Cam Ranh).
Khánh Hòa là vùng ít gió bão, tần số bão đổ bộ vào Khánh Hòa thấp chỉ có khoảng 0,82 cơn bão/năm so với 3,74 cơn bão/năm đổ bộ vào bờ biển Việt Nam. Các trận bão được dự đoán sẽ đổ bộ vào Khánh Hòa trong những năm gần đây thường lệch hướng vào Nam hoặc tan ngay khi gần vào bờ. Tuy vậy, do địa hình sông suối có độ dốc cao nên khi có bão kèm theo mưa lớn, làm nước dâng cao nhanh chóng, trong khi đó sóng bão và triều dâng lại cản đường nước rút ra biển, nên thường gây ra lũ lụt. Nhiệt độ trung bình Mƣời Mƣời các tháng Một Hai Ba Tƣ Năm Sáu Bảy Tám Chín Mƣời một hai đo tại trạm Nha Trang Cao nhất (°C) 27 28 29 31 32 32 32 32 32 30 28 27 Thấp nhất (°C) 22 22 23 25 26 26 26 26 25 24 24 22 Lƣợng mƣa (cm) 2,4 0,56 2,07 1,98 5,08 3,48 2,62 3,23 13,38 25,43 25,12 12,21 Nguồn: MSN Weather Hai Thành phố trực thuộc tỉnh (Nha Trang và Cam Ranh), một thị xã (Ninh Hòa) và 6 huyện: Vạn Ninh, Diên Khánh, Khánh Vĩnh, Khánh Sơn, Cam Lâm (trừ huyện đảo Trường Sa) đã giúp Khánh Hòa có được vị trí giao thông đường bộ thuận lợi, đặc biệt tuyến Quốc lộ 1A xuyên suốt chiều dài của tỉnh.
Hệ thống cơ sở hạ tầng đường bộ ở tỉnh Khánh Hòa tương đối phát triển, Quốc lộ 1A chạy dọc ven biển từ Đèo Cả đến ghềnh Đá Bạc nối liền với các tỉnh phía Bắc và phía Nam; Quốc lộ 26 nối Ninh Hòa với Đắk Lắk và các tỉnh Tây Nguyên; đường 723 - rút ngắn khoảng cách Nha Trang đi Đà Lạt còn 140 km và dự án đường cao tốc Bắc Nam đi qua Khánh Hòa. -9- Toàn tỉnh Khánh Hòa hiện có 2.086 km đường giao thông.