Nghiên cứu ứng dụng mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực cho đường nội bộ nhà máy điện phân nhôm trần hồng quân luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

Nghiên cứu ứng dụng mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực cho đường nội bộ nhà máy điện phân nhôm Trần Hồng Quân, luận văn thạc sĩ xây dựng đường ô tô và đường thành phố.

• Tác giả: Lâm Tấn Đạt
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Thế Sơn
• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Xây Dựng Đường Ôtô Và Đường Thành Phố
• Đề tài: Ứng Dụng Mặt Đường Bê Tông Cốt Thép Dự Ứng Lực Cho Đường Nội Bộ Nhà Máy Điện Phân Nhôm Trần Hồng Quân
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về các loại kết cấu mặt đường hiện nay
• 1.2. Mặt đường bê tông nhựa
• 1.3. Mặt đường bê tông xi măng
• 1.4. Tổng quan về mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực
• 1.5. Giới thiệu mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực
• 1.6. Tình hình sử dụng mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực trên thế giới
• 1.7. Tổng quan về các tuyến đường nội bộ nhà máy điện phân nhôm Trần Hồng Quân
• 1.8. Vị trí, phạm vi công trình
• 1.9. Điều kiện tự nhiên khu vực tuyến
• 1.10. Quy mô mặt cắt ngang các tuyến đường
• 1.11. Giải pháp kết cấu
• 2. CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN
• 2.1. Lý thuyết tính toán mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực
• 2.2. Lựa chọn mô hình tính toán
• 2.3. Mô hình tính toán tấm nhiều lớp trên nền đàn hồi
• 2.4. Phân tích kết cấu tấm mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực
• 2.5. Lý thuyết tính toán hiệu quả kinh tế
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG MẶT ĐƯỜNG BTCT - DƯL CHO ĐƯỜNG NỘI BỘ NHÀ MÁY ĐIỆN PHÂN NHÔM TRẦN HỒNG QUÂN
• 3.1. Lựa chọn mô hình bài toán phân tích kết cấu PPCP
• 3.2. Thông số đầu vào bài toán tính toán mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực cho đường nội bộ nhà máy điện phân nhôm Trần Hồng Quân
• 3.3. Tính toán mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực cho đường nội bộ nhà máy điện phân nhôm Trần Hồng Quân
• 3.4. Tính toán mất mát ứng suất do căng cáp dự ứng lực trước trong quá trình chế tạo
• 3.5. Xác định ứng suất hữu hiệu trong tấm theo phương ngang đường
• 3.6. Kiểm toán tấm BTCT - DƯL trong giai đoạn chế tạo
• 3.7. Tính toán mất mát ứng suất do căng cáp hậu áp trong quá trình lắp đặt (cấu kiện kéo sau)
• 3.8. Xác định ứng suất hữu hiệu trong tấm theo phương dọc đường
• 3.9. Kiểm tra chiều dày tấm trong quá trình khai thác dưới tác dụng của tải trọng, nhiệt độ
• 4. CHƯƠNG 4: SO SÁNH HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA MẶT ĐƯỜNG BTCT DỰ ỨNG LỰC VỚI CÁC LOẠI MẶT ĐƯỜNG KHÁC
• 4.1. Về mặt tuổi thọ
• 4.2. Phương pháp thi công
• 4.3. Về hiệu quả kinh tế
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Ứng dụng mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực

Ứng dụng mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực là một giải pháp kỹ thuật tiên tiến, đặc biệt phù hợp cho các tuyến đường nội bộ nhà máy công nghiệp. Bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCT DƯL) mang lại độ bền cao, khả năng chịu tải trọng nặng và tuổi thọ dài hơn so với các loại mặt đường truyền thống. Điều này đặc biệt quan trọng đối với đường nội bộ nhà máy điện phân nhôm Trần Hồng Quân, nơi có nhiều xe chuyên dụng tải trọng lớn hoạt động thường xuyên.

1.1. Giới thiệu về mặt đường BTCT DƯL

Mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực là loại mặt đường cứng, sử dụng các tấm bê tông được gia cường bằng cốt thép và ứng suất trước để tăng khả năng chịu lực. Công nghệ này đã được áp dụng rộng rãi trên thế giới, đặc biệt tại các công trình giao thông lớn như đường cao tốc và cầu. Nhà máy điện phân nhôm Trần Hồng Quân cần một giải pháp bền vững để đảm bảo hiệu quả khai thác lâu dài.

1.2. Ưu điểm của mặt đường BTCT DƯL

Mặt đường BTCT DƯL có nhiều ưu điểm vượt trội như độ bền cao, khả năng chịu tải trọng lớn và tuổi thọ kéo dài. Điều này giúp giảm chi phí bảo trì và sửa chữa so với các loại mặt đường truyền thống. Đặc biệt, công nghệ dự ứng lực giúp giảm thiểu hiện tượng nứt gãy, đảm bảo an toàn và hiệu quả cho công trình giao thông.

II. Thiết kế đường nội bộ nhà máy điện phân nhôm

Thiết kế đường nội bộ nhà máy điện phân nhôm Trần Hồng Quân đòi hỏi sự tính toán kỹ lưỡng về kết cấu và vật liệu. Kỹ thuật xây dựng đường hiện đại kết hợp với vật liệu xây dựng bê tông chất lượng cao giúp tạo ra một hệ thống đường bền vững, đáp ứng nhu cầu vận chuyển nặng của nhà máy.

2.1. Quy trình thi công đường nội bộ

Quy trình thi công đường nội bộ bao gồm các bước từ khảo sát địa chất, thiết kế kết cấu đến thi công và kiểm tra chất lượng. Kết cấu bê tông cốt thép được sử dụng để đảm bảo độ bền và khả năng chịu tải. Các yếu tố như điều kiện tự nhiên và tải trọng xe được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả lâu dài.

2.2. Giải pháp xây dựng bền vững

Giải pháp xây dựng bền vững được áp dụng trong dự án này bao gồm việc sử dụng vật liệu thân thiện với môi trường và công nghệ thi công tiên tiến. Hạ tầng giao thông công nghiệp được thiết kế để đáp ứng nhu cầu vận chuyển nặng, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường xung quanh.

III. Hiệu quả kinh tế và kỹ thuật

Hiệu quả kinh tế của việc sử dụng mặt đường BTCT DƯL được đánh giá cao so với các loại mặt đường truyền thống. Mặc dù chi phí đầu tư ban đầu cao hơn, nhưng tuổi thọ dài và chi phí bảo trì thấp giúp tiết kiệm đáng kể trong dài hạn. Điều này đặc biệt phù hợp với nhà máy điện phân nhôm Trần Hồng Quân, nơi cần một hệ thống đường bền vững và hiệu quả.

3.1. So sánh hiệu quả kinh tế

So sánh hiệu quả kinh tế giữa mặt đường BTCT DƯL và các loại mặt đường khác cho thấy, mặc dù chi phí ban đầu cao hơn, nhưng BTCT DƯL mang lại lợi ích lâu dài nhờ tuổi thọ cao và chi phí bảo trì thấp. Điều này giúp tối ưu hóa ngân sách đầu tư cho công trình giao thông.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Ứng dụng thực tiễn của mặt đường BTCT DƯL tại nhà máy điện phân nhôm Trần Hồng Quân đã chứng minh hiệu quả vượt trội trong việc chịu tải trọng nặng và điều kiện khắc nghiệt. Điều này góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động của nhà máy và thúc đẩy phát triển kinh tế địa phương.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển công nghiệp và hạ tầng giao thông tại tỉnh Đắk Nông, việc lựa chọn kết cấu mặt đường phù hợp cho các tuyến đường nội bộ nhà máy điện phân nhôm Trần Hồng Quân trở nên cấp thiết. Với tổng chiều dài các tuyến đường nội bộ khoảng 7 km, phục vụ cho các xe chuyên dụng tải trọng nặng, việc áp dụng mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCT - DƯL) được xem là giải pháp kỹ thuật tiên tiến nhằm nâng cao tuổi thọ và hiệu quả khai thác. Mục tiêu nghiên cứu tập trung đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của mặt đường BTCT - DƯL so với các loại mặt đường truyền thống như bê tông xi măng đổ tại chỗ và bê tông nhựa, trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm với nhiệt độ trung bình năm 22°C, độ ẩm trung bình 82%, lượng mưa trung bình 2339 mm/năm và địa hình đồi núi phức tạp.

Phạm vi nghiên cứu bao gồm các tuyến đường nội bộ trong khu công nghiệp Nhân Cơ, huyện Đắk RLấp, tỉnh Đắk Nông, với các thông số kỹ thuật xe chuyên dụng có tải trọng lên đến 530 kN và tổng số lần tác dụng tải trọng 100 kN tích lũy trong suốt thời hạn thiết kế đạt khoảng 1.460.000 lần. Ý nghĩa nghiên cứu không chỉ góp phần nâng cao chất lượng hạ tầng giao thông nội bộ nhà máy mà còn thúc đẩy phát triển kinh tế địa phương thông qua việc giảm chi phí bảo trì, tăng tuổi thọ mặt đường và cải thiện điều kiện vận tải.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính trong thiết kế và phân tích kết cấu mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực:

1. Mô hình tấm nhiều lớp trên nền đàn hồi: Mô hình này mô tả mặt đường như một hệ tấm bê tông nhiều lớp đặt trên nền đất đàn hồi, cho phép phân tích ứng suất, biến dạng và nội lực trong từng lớp kết cấu. Mô hình phù hợp với đặc điểm chênh lệch độ cứng lớn giữa tấm mặt đường và nền đất, đồng thời tuân thủ quy định tại Quyết định 3230/QĐ-BGTVT năm 2012.

2. Lý thuyết dự ứng lực trong bê tông cốt thép: Áp dụng nguyên lý tạo ứng suất nén trước trong bê tông nhằm khắc phục tính chịu kéo kém của vật liệu, tăng khả năng chịu tải, giảm nứt và kéo dài tuổi thọ kết cấu. Lý thuyết này bao gồm các giai đoạn căng cáp dự ứng lực trước và căng cáp hậu áp, cùng với tính toán mất mát ứng suất do co ngót, tự chùng và từ biến.

Các khái niệm chính bao gồm: ứng suất hữu hiệu trong tấm, mô đun đàn hồi của bê tông và cáp dự ứng lực, hệ số độ cứng tương đương của các lớp kết cấu, và trạng thái giới hạn sử dụng và cường độ của tấm bê tông.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa tính toán lý thuyết và mô phỏng bằng phần mềm chuyên ngành, dựa trên số liệu thực tế thu thập từ nhà máy điện phân nhôm Trần Hồng Quân. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ các tuyến đường nội bộ với tổng chiều dài khoảng 7 km, sử dụng dữ liệu về tải trọng xe chuyên dụng, điều kiện khí hậu, địa chất và đặc tính vật liệu.

Phương pháp chọn mẫu là khảo sát toàn diện các tuyến đường nội bộ có xe tải trọng nặng lưu thông, nhằm đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy của kết quả. Phân tích dữ liệu tập trung vào việc tính toán ứng suất, biến dạng, mất mát ứng suất trong quá trình chế tạo, vận chuyển, lắp đặt và khai thác mặt đường BTCT - DƯL.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong năm 2016, bao gồm các giai đoạn thu thập số liệu, phân tích mô hình, tính toán kết cấu và so sánh hiệu quả kinh tế với các loại mặt đường khác.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả kỹ thuật của mặt đường BTCT - DƯL: Kết quả tính toán cho thấy mặt đường BTCT - DƯL có khả năng chịu tải trọng lớn với chiều dày tấm chỉ khoảng 20 cm, giảm 35% so với mặt đường bê tông xi măng đổ tại chỗ dày 31 cm. Ứng suất hữu hiệu trong tấm được kiểm toán đảm bảo không vượt quá giới hạn cho phép, với cường độ bê tông đạt 60 MPa sau 28 ngày.

2. Mất mát ứng suất trong quá trình chế tạo và lắp đặt: Tổng các loại mất mát ứng suất do co ngót, tự chùng, từ biến và ma sát trong quá trình căng cáp dự ứng lực trước và hậu áp được xác định khoảng 15-20% ứng suất ban đầu, phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế.

3. Tuổi thọ và chi phí bảo trì: Mặt đường BTCT - DƯL có tuổi thọ dự kiến gấp 5-8 lần so với mặt đường bê tông xi măng thông thường và bê tông nhựa, đồng thời chi phí duy tu sửa chữa giảm khoảng 40% trong vòng 20 năm khai thác.

4. So sánh hiệu quả kinh tế: Tổng vốn đầu tư ban đầu cho mặt đường BTCT - DƯL cao hơn khoảng 10-15% so với bê tông xi măng đổ tại chỗ, nhưng khi tính đến chi phí vận hành và bảo trì, hiệu quả kinh tế dài hạn vượt trội với tỷ lệ hoàn vốn đầu tư tăng 25% trong vòng 15 năm.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của hiệu quả vượt trội mặt đường BTCT - DƯL là do công nghệ dự ứng lực giúp tăng khả năng chịu kéo và giảm nứt, đồng thời cấu tạo tấm đúc sẵn giúp kiểm soát chất lượng vật liệu và thi công nhanh chóng, giảm thời gian gián đoạn giao thông. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu quốc tế tại Mỹ và Indonesia, nơi mặt đường BTCT - DƯL đã được áp dụng thành công trên các tuyến đường tải trọng nặng.

Biểu đồ so sánh tuổi thọ và chi phí bảo trì giữa các loại mặt đường sẽ minh họa rõ ràng sự khác biệt về hiệu quả kinh tế và kỹ thuật. Bảng số liệu ứng suất và mất mát ứng suất trong quá trình chế tạo cũng giúp đánh giá chính xác độ bền và an toàn của kết cấu.

Kết quả nghiên cứu khẳng định tính phù hợp của mặt đường BTCT - DƯL trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm và địa hình đồi núi phức tạp của tỉnh Đắk Nông, đồng thời góp phần nâng cao chất lượng hạ tầng giao thông nội bộ nhà máy điện phân nhôm Trần Hồng Quân.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng rộng rãi mặt đường BTCT - DƯL cho các tuyến đường tải trọng nặng: Khuyến nghị chủ đầu tư và các đơn vị thi công ưu tiên sử dụng mặt đường BTCT - DƯL cho các tuyến đường nội bộ có xe chuyên dụng tải trọng lớn nhằm tăng tuổi thọ và giảm chi phí bảo trì trong vòng 15-20 năm.

2. Đào tạo và chuyển giao công nghệ thi công BTCT - DƯL: Tổ chức các khóa đào tạo kỹ thuật cho cán bộ kỹ thuật và công nhân thi công về quy trình đúc tấm, căng cáp dự ứng lực và lắp ghép nhằm đảm bảo chất lượng và tiến độ thi công trong 6-12 tháng đầu triển khai.

3. Xây dựng hệ thống giám sát chất lượng và bảo trì định kỳ: Thiết lập hệ thống giám sát ứng suất, biến dạng và hư hỏng mặt đường trong quá trình khai thác, đồng thời xây dựng kế hoạch bảo trì định kỳ nhằm phát hiện và xử lý kịp thời các vấn đề phát sinh, giảm thiểu chi phí sửa chữa đột xuất.

4. Nghiên cứu mở rộng ứng dụng BTCT - DƯL cho các công trình giao thông khác: Khuyến khích các cơ quan quản lý và nghiên cứu tiếp tục khảo sát, đánh giá hiệu quả của mặt đường BTCT - DƯL trên các tuyến đường quốc lộ, đường cao tốc và sân bay trong điều kiện khí hậu tương tự, nhằm nhân rộng mô hình thành công.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Chủ đầu tư và nhà quản lý dự án giao thông: Giúp đánh giá và lựa chọn giải pháp kết cấu mặt đường phù hợp, tối ưu chi phí đầu tư và vận hành trong các dự án đường nội bộ và công nghiệp.

2. Kỹ sư thiết kế và thi công công trình giao thông: Cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán chi tiết về mặt đường BTCT - DƯL, hỗ trợ trong việc thiết kế và kiểm toán kết cấu mặt đường.

3. Nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành xây dựng đường ô tô: Là tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng công nghệ dự ứng lực trong kết cấu mặt đường, đồng thời cập nhật các mô hình tính toán hiện đại.

4. Các đơn vị sản xuất và cung cấp vật liệu xây dựng: Giúp hiểu rõ yêu cầu kỹ thuật và đặc tính vật liệu cần thiết cho sản xuất tấm bê tông cốt thép dự ứng lực, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm.

Câu hỏi thường gặp

1. Mặt đường BTCT - DƯL có phù hợp với khí hậu nhiệt đới ẩm không?
   Có, mặt đường BTCT - DƯL ổn định với điều kiện thời tiết nóng ẩm, mưa nhiều nhờ tính chất bê tông cốt thép dự ứng lực giúp giảm nứt và tăng độ bền, phù hợp với khí hậu tại Đắk Nông.

2. Chi phí đầu tư ban đầu cho mặt đường BTCT - DƯL có cao không?
   Chi phí ban đầu cao hơn khoảng 10-15% so với bê tông xi măng đổ tại chỗ, nhưng hiệu quả kinh tế dài hạn vượt trội do giảm chi phí bảo trì và tăng tuổi thọ mặt đường.

3. Quy trình thi công mặt đường BTCT - DƯL có phức tạp không?
   Quy trình bao gồm đúc tấm trong nhà xưởng, vận chuyển, lắp ghép và căng cáp dự ứng lực, đòi hỏi kỹ thuật cao nhưng thi công nhanh và ít phụ thuộc thời tiết, giảm thiểu ảnh hưởng đến giao thông.

4. Tuổi thọ trung bình của mặt đường BTCT - DƯL là bao lâu?
   Tuổi thọ dự kiến từ 25 đến 40 năm, gấp 5-8 lần so với mặt đường bê tông xi măng thông thường, tùy thuộc vào điều kiện khai thác và bảo trì.

5. Mặt đường BTCT - DƯL có thể tái sử dụng vật liệu không?
   Có, các tấm bê tông đúc sẵn có thể tháo dỡ và tái sử dụng, giúp tiết kiệm vật liệu và giảm tác động môi trường trong các dự án nâng cấp hoặc di dời.

Kết luận

• Mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCT - DƯL) là giải pháp kỹ thuật hiệu quả, phù hợp với điều kiện tải trọng nặng và khí hậu nhiệt đới ẩm tại nhà máy điện phân nhôm Trần Hồng Quân.
• Kết cấu BTCT - DƯL giúp giảm chiều dày tấm, tăng tuổi thọ mặt đường gấp 5-8 lần so với bê tông xi măng đổ tại chỗ, đồng thời giảm chi phí bảo trì khoảng 40%.
• Phương pháp tính toán dựa trên mô hình tấm nhiều lớp trên nền đàn hồi và lý thuyết dự ứng lực đảm bảo độ chính xác và an toàn kết cấu.
• Việc áp dụng BTCT - DƯL góp phần nâng cao hiệu quả khai thác, giảm thời gian thi công và tác động đến giao thông, thúc đẩy phát triển kinh tế địa phương.
• Khuyến nghị triển khai áp dụng rộng rãi, đồng thời đào tạo kỹ thuật và xây dựng hệ thống giám sát chất lượng để đảm bảo thành công dự án.

Để tiếp tục phát triển, các đơn vị liên quan nên tiến hành thử nghiệm thực tế, mở rộng nghiên cứu ứng dụng BTCT - DƯL cho các công trình giao thông khác và cập nhật công nghệ thi công hiện đại nhằm nâng cao hiệu quả và bền vững. Hãy liên hệ với các chuyên gia kỹ thuật để được tư vấn chi tiết và hỗ trợ triển khai dự án thành công.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về các loại kết cấu mặt đường hiện nay Hiện nay, ở nước ta đang sử dụng nhiều loại mặt đường khác nhau cho các tuyến đường khác nhau, tùy thuộc vào mục đích sử dụng, phục vụ mỗi nhu cầu giao thông, vận tải mà sử dụng loại mặt đường phù hợp. Trong đó phân chia thành 2 loại mặt đường chính: Mặt đường mềm và mặt đường cứng (phân loại theo độ cứng) Mặt đường mềm: Gồm có lớp mặt và các lớp móng. Lớp mặt là lớp chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng, các yếu tố môi trường.

Mặt đường mềm có hai loại: Mặt đường mềm có lớp móng bằng vật liệu hạt và mặt đường mềm có móng bằng vật liệu hạt gia cố. Mặt đường mềm là loại mặt đường được sử dụng rộng rãi ở nước ta, cũng như trên thế giới. Mặt đường mềm được sử dụng phổ biến nhất đó là mặt đường bê tông nhựa.  Mặt đường mềm có lớp móng bằng vật liệu hạt: Lớp móng bằng vật liệu hạt không gia cố chất kết dính, làm cho độ cứng của kết cấu mặt đường nhỏ, phụ thuộc vào cường độ đất nền, và chiều dày lớp móng.

Vì độ cứng của mặt đường nhỏ, chiều dày mỏng nên lực tác dụng thẳng đứng do tải trọng bánh xe truyền xuống nền theo một góc phân bố ngang nhỏ. Dưới tác dụng của ứng suất thẳng đứng lớn và trùng phục sẽ gây biến dạng dẻo trong nền móng, trong kết cấu mặt đường tạo thành các vệt lún, các vệt trồi trên mặt đường.  Mặt đường mềm có móng bằng vật liệu gia cố nhựa: Mặt đường này có nhiều lớp nhựa, thường xây dựng trên các tuyến đường có nhiều tải trọng nặng, hoặc làm trên các kết cấu mặt đường tăng cường. Mặt đường cứng: Mặt đường sử dụng các tấm bê tông xi măng, bê tông cốt thép liên tục hoặc không liên tục, các tấm bê tông cốt thép dự ứng lực, với 5 cường độ bê tông lớn, độ cứng lớn.

Mặt đường này có độ cứng rất lớn nên thu nhận hầu hết tải trọng do xe gây ra và truyền xuống lớp móng trên một diện tích rộng nên ứng suất tác dụng lên lớp móng là nhỏ. Do tấm bê tông xi măng chịu lực chủ yếu nên tấm phải có cường độ chịu uốn cao, đồng thời có độ dự trữ cao chịu được tác dụng trùng phục của tải trọng, và tấm phải chịu được sự bào mòn. Lớp móng trong mặt đường cứng không chịu lực chính trong kết cấu, nhưng phải được cấu tạo đồng đều, ổn định. Lớp móng trong mặt đường cứng thường sử dụng các vật liệu hạt gia cố như cát, đá gia cố xi măng, bê tông nghèo.

Mặt đường bê tông nhựa 1. Giới thiệu mặt đường bê tông nhựa Mặt đường bê tông nhựa là loại mặt đường phổ biến trong kết cấu áo đường mềm, sử dụng hỗn hợp bê tông nhựa làm lớp mặt. Bê tông nhựa (gồm bê tông polyme, bê tông asphalt) là hỗn hợp đá – nhựa rải đường chế tạo bằng cấp phối khoáng vật liên kết với nhựa. Thường thì chất liên kết là bitum, một hợp chất hữu cơ được chế tạo từ dầu mỏ.

Cốt liệu khoáng vật chủ yếu dùng trong bê tông nhựa thường là đá xay, xỉ quặng xay, thêm cát hay cát xay và bột khoáng Tùy theo yêu cầu và mục đích sử dụng cụ thể mà người ta sẽ xác định tỉ lệ hợp lý các thành phần rồi nhào trộn, gia công thành một hỗn hợp đồng nhất. Thông thường, bê tông nhựa được chế tạo nóng, nhiệt độ sử dụng (trộn) khoảng1630C và dùng nhựa có độ nhớt cao. Người ta hay dùng nhựa đặc có độ kim lún 50-:-60, 60-:-70, và 85-:-100 là các loại nhựa khá mềm nhằm cung ứng một mặt đường có khả năng chống oxy hóa cũng như ảnh hưởng của thời tiết khá cao, ít bị rạn nứt. Bê tông nhựa thường chứa hơn 90% về khối lượng là cốt liệu là khoáng vật, nhựa chỉ chiếm từ 3-:-9% (trừ vữa nhựa bê tông nhựa dẻo có thể chứa tới 12% nhựa).

6 Áo đường mềm là thuật ngữ dùng để mô tả câu trúc mềm của vật liệu làm áo đường, phổ biến là mặt đường bê tông nhựa. Theo quan điểm thiết kế kết cấu áo đường thông thường, khi các phương tiện xe cộ lưu thông trên đường thì tải trọng của chúng sẽ truyền xuống nền đất thông qua các lớp kết cấu, bao gồm tầng mặt (có một đến ba phân lớp nhỏ) và tầng móng (lớp móng trên và móng dưới). Đối với mặt đường bê tông nhựa, diện truyền tải bé nên tác động sâu hơn tới các lớp bên dưới [5] Mặt đường bê tông nhựa chi phí giá thành không đắt, chịu được tải trọng tương đối lớn nên được sử dụng phổ biến ở hầu hết các tuyến đường ở nước ta hiện nay. Tuy nhiên mặt đường bê tông nhựa với độ cứng thấp, tính ổn định với môi trường kém (đặc biệt là nhiệt độ và nước) nên thường xuất hiện nhiều hư hỏng mặt đường, dẫn đến hư hỏng các lớp móng bên dưới.

Các hư hỏng chủ yếu của mặt đường bê tông nhựa  Nứt: Nứt dọc, nứt phản ánh, nứt da cá sấu, nứt cạnh.  Biến dạng: Lún vệt bánh xe, trồi-sụt nhựa.  Bong tróc, bong bật, ổ gà. Ưu điểm – khuyết điểm mặt đường bê tông nhựa a.

Ưu điểm Về mặt kinh tế: Mặt đường bê tông nhựa có giá thành rẻ, không quá cao, thích hợp với điều kiện kinh tế còn hạn hẹp ở nước ta. Về mặt công nghệ chế tạo, thi công: Công nghệ chế tạo, thi công mặt đường bê tông nhựa ở nước ta đã được triển khai, khai thác từ lâu. Các cơ quan, nhà thầu thi công đã nắm được công nghệ thi công Về mặt giao thông: Mặt đường mềm có độ cứng thấp nên lưu thông êm thuận 7 b. Nhược điểm Ở nhiệt độ thấp, mặt đường bê tông nhựa tiệm cận nhiệt độ hóa cứng làm cho kết cấu áo đường trở nên cứng, dòn, dễ gãy khi chịu tác dụng của tải trọng Ở nhiệt độ cao, kết cấu mặt đường bê tông nhựa trở nên mềm, dẻo làm cho mặt đường dễ bị các biến dạng khi chịu tác dụng tải tải trọng, đặc biệt ở nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới có nền nhiệt cao thì kết cấu áo đường mềm càng trở nên không phù hợp Tuổi thọ bình quân khai thác thấp, độ bền kém.

Mặt đường áo đường mềm chịu ảnh hưởng lớn của các yếu tố thủy nhiệt (nhiệt độ, độ ẩm) làm cho kết cấu áo đường mau chóng hư hỏng, độ bền khai thác kém. Chi phí duy tu, sửa chữa cao. Vì kết cấu áo đường mềm có độ bền kém, dễ hư hỏng nên chi phí duy tu sửa chữa lớn. Mặt đường mềm hấp thụ ánh sáng mạnh nên khi đi vào ban đêm giảm độ an toàn cho người và phương tiện tham gia giao thông.

Mặt đường bê tông xi măng 1. Giới thiệu mặt đường bê tông xi măng Mặt đường bê tông xi măng (mặt đường bê tông xi măng đổ tại chỗ, mặt đường bê tông xi măng cốt thép, mặt đường bê tông xi măng cốt thép dự ứng lực, mặt đường tấm bê tông xi măng tự chèn), mặt đường bê tông xi măng sử dụng hỗn hợp bê tông xi măng làm mặt đường. Bê tông xi măng là hỗn hợp được tạo từ tỷ lệ các loại vật liệu xi măng, cát, đá, nước, chất phụ gia (nếu có); tùy vào yêu cầu mà các tỷ lệ thành phần vật liệu thay đổi phù hợp. Trên thế giới, mặt đường bê tông xi măng cũng đã được đưa vào nhiều tuyến đường.

Ở Việt Nam, mặt đường bê tông xi măng chiếm tỷ lệ rất thấp, chủ yếu được sử dụng cho các công trình nông thôn với bê tông xi măng sử dụng cường độ không cao, đường sân bay, tại các trạm thu phí, trạm dừng chân. Phát triển mặt đường Bê tông xi măng trên thế giới Mặt đường BTXM xuất hiện vào cuối thế kỷ 19, bắt 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 BTXM 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, Bỉ, Hà Lan, Australia, Trung Quốc… Mặt đường BTXM (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 thổ và xuyên quốc gia. Mặt đường BTXM có mặt trên tất cả các cấp đường giao thông đường bộ, từ địa phương, hệ thống tỉnh lộ, quốc lộ, từ đường có lưu lượng xe thấp đến đường phố, đường trục chính, đường cao tốc. Mặt đường BTXM cũng thường được sử dụng ở hầu hết các sân bay, bến cảng, các đường chuyên dụng và các bãi đỗ xe.

Ngày nay, mặt đường BTXM vẫn luôn được các nhà nghiên cứu các nhà quản lý rất quan tâm. Hệ thống Tiêu chuẩn ngày càng hoàn thiện và công nghệ xây dựng ngày càng phát triển đồng bộ và hiện đại. Hàng năm, những hội nghị tổng kết phổ biến kinh nghiệm và những nghiên cứu phát triển mới về loại hình mặt đường BTXM của thế giới vẫn được duy trì thường niên và phạm vi áp dụng của mặt đường BTXM ngày càng được mở rộng. Khối lượng mặt đường BTXM đã xây dựng ở một số nước (trích rừ Báo cáo Long - Life Concrete Pavements in Europe and Canada” của Cục Đường bộ Liên bang Mỹ - FHWA công bố năm 2007) được thống kê dưới đây:  Mỹ, mặt BTXM chiếm khoảng 9% của 490179 km đường đô thị và 4% của 1028491 km đường ngoài đô thị.

9  Tỉnh Québec, Canada có 1239 km (đường 2 làn xe) trong tổng số 29000 km đường (khoảng 4%) là mặt đường BTXM nhưng lại phục vụ tới 75% lượng giao thông ở Québec.  Đức, mặt đường BTXM không cốt thép, phân tấm chiếm khoảng 25% mạng lưới đường cao tốc với lưu lượng giao thông cao.  Áo, đường cao tốc chiếm khoảng 25% mạng lưới đường bộ quốc gia (14000 km), trong đó mặt đường BTXM chiếm 2/3 khối lượng đường cao tốc.  Bỉ, mạng lưới đường khoảng 134000 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 BTXM chiếm 40% của những đường cao tốc và 60% đường nông thôn. Tổng cộng, mặt đường BTXM chiếm khoảng 17%.  Hà Lan, mạng lưới đường ô tô có khoảng 113000 km.

Khoảng 2300 km là đường cao tốc, chỉ khoảng 2% về chiều dài, nhưng những con đường cao tốc này phục vụ 38% lưu lượng giao thông.