xem xét sử dụng các loại lớp phủ trong công tác duy tu bảo dưỡng mặt đường ôtô ths Nguyễn phước minh Liên Bộ môn Công trình Trường Đại học Giao thông Vận tải – Cơ sở 2 Tóm tắt: Lớp phủ
Trang 1xem xét sử dụng các loại lớp phủ
trong công tác duy tu bảo dưỡng
mặt đường ôtô
ths Nguyễn phước minh
Liên Bộ môn Công trình Trường Đại học Giao thông Vận tải – Cơ sở 2
Tóm tắt: Lớp phủ mỏng bằng đá nhựa bitum rải lên trên lớp mặt đường cấp phối nhằm
bảo vệ lớp mặt đường vμ tạo ra bề mặt kháng trượt cho phép xe cộ lưu thông an toμn Mục đích chính của lớp phủ lμ trám những chỗ nứt, gãy nhỏ trên mặt đường vμ chống thấm nước xuống lớp mặt vμ lớp móng Do vậy, sử dụng lớp phủ lμm giải pháp duy tu bảo dưỡng phòng chống hiệu quả, thμnh công cho tuyến đường có lưu lượng xe cao vμ vừa
Summary: A chip seal consists of a layer of asphalt binder that is overlaid by a layer of embedded aggregate to furnish, among other things, protection of the asphalt layer from tire damage and a macrotexture that creates a kid-resistant surface on which vehicles may safely pass A chip seal’s main purpose is to seal the fine cracks in a pavement’s surface and prevent water intrusion into the base and subgrade Therefore, the use of chip seals as preventive maintenance treatment has been a successful surface treatment on both low- and high-volume pavements Their popularity owes to their favorable cost in comparison with thin asphalt and other factors as a technique to extend the life of the underlying pavement structure.
CT 2
1 Mở đầu
Sử dụng các loại lớp phủ mỏng bằng đá nhựa-bitum có chọn lọc trên lớp mặt đường đã xuống cấp nhằm tăng khả năng tạo nhám, tăng khả năng kháng trượt, ngăn cản nước thấm xuống bên dưới lớp mặt và lớp móng, nhằm giúp cho các phương tiện đi lại một cách an toàn, là một trong những công tác quan trọng trong việc cải thiện lại chế độ làm việc của lớp mặt đường Việc phủ mỏng lớp mặt được xem như là một giải pháp để hoàn thiện lại lớp áo đường nhằm
đáp ứng cho các tuyến đường có lưu lượng giao thông đang tăng cao, cũng như nâng cao chỉ số phục vụ của tuyến đường mà giá thành xây dựng lại không cao
Việc so sánh chi phí lớp phủ mỏng với lớp bê tông nhựa thông thường được xem như là một giải pháp tiết kiệm trong công tác duy tu bảo dưỡng đường, cũng như góp phần đáng kể trong việc nâng cao cường độ và tuổi thọ sử dụng của lớp mặt đường trên những tuyến đường có lưu lượng xe vừa hoặc cao hoặc tại các tuyến đường có yếu tố hình học không thuận lợi cho xe chạy
an toàn
Việc sử dụng lớp phủ mỏng hiện nay đã được sử dụng nhiều nơi trên thế giới và xem nó như là một công nghệ hiện đại để bảo dưỡng mặt đường Việc thiết kế và xây dựng lớp phủ căn
cứ theo các yếu tố cơ bản sau:
Trang 2ê Phương pháp thiết kế;
ê Phương pháp lựa chọn vật liệu;
ê Bố trí trang thiết bị thi công phù hợp;
ê Tổ chức thi công công trường;
ê Đánh giá thực tế thi công;
ê Cải tiến phương pháp thi công hợp lý cho mỗi công trường
2 Yêu cầu chung
2.1 Yêu cầu thiết kế lớp phủ
Thực tế khi sử dụng lớp phủ mặt đường cần thiết phải lựa chọn loại mặt đường, phương
pháp thiết kế và lựa chọn loại vật liệu mặt đường theo các nguyên tắc sau:
° Xem xét lớp phủ mỏng như là một công cụ bảo vệ mặt đường, được sử dụng theo một
thời gian quy định nhằm nâng cao đặc tính kỹ thuật của lớp mặt đường
° Sử dụng lớp phủ tốt nhất là trên những tuyến đường có lớp mặt bên dưới hư hỏng nhẹ
° Lớp phủ mỏng có thể được sử dụng cho những tuyến đường có lưu lượng xe cao nếu
được chỉ dẫn đi lại một cách rõ ràng trên mỗi làn xe
° Đặc trưng của lớp tạo nhám và lớp phủ nâng cao cường độ lớp mặt đường được xem như
là cơ sở để thiết kế lớp phủ
CT 2
°Kiểm tra thành phần đá và loại nhựa sử dụng trước khi thiết kế lớp phủ để đảm bảo tốt
cho việc phủ lớp mặt
°Phân tích thời gian sử dụng lớp phủ để xem xét lợi ích quan trọng của loại đá sử dụng ở
mỗi vùng theo các tiêu chí sau: trữ lượng, chất lượng và giá thành
°Xem xét thêm các loại nhựa sử dụng khi thiết kế các thành phần lớp phủ như: vữa nhựa,
nhựa nhũ tương, nhựa bitum, nhựa bitum biến tính (dùng chất phụ gia)
2.2 Yêu cầu đối với nhà thầu
° Xây dựng lớp phủ trong thời gian sớm nhất cho phép ở mùa thi công
° Đảm bảo đủ thời gian cho các nhà thầu làm công tác chuẩn bị trước khi thi công lớp phủ
° Bảo hành lớp phủ mặt, đồng thời nhà thầu kiểm định loại vật liệu sử dụng và loại lớp
phủ
° Dùng phương pháp rắc cát để đánh giá độ nhám vĩ mô của lớp phủ
2.3 Yêu cầu khi thi công lớp phủ
° Điều kiện tốt nhất cho thi công lớp phủ đó là thời tiết nóng và khô
Trang 3° Nhiệt độ môi trường xung quanh khi thi công nên từ 100C tối đa là 430C
° Phải xử lý lớp mặt hiện hữu trước khi phủ, nếu vá lớp mặt đường bên dưới thì phải làm trước 6 tháng, nếu xử lý vết nứt thì phải trước 3 tháng
3 Thiết kế lớp phủ
3.1 Cơ sở thiết kế
Có hai cơ sở để thiết kế loại lớp phủ đó là đá và nhựa
+ Đá: khi lựa chọn phải xem xét cự ly vận chuyển, giá thành và yêu cầu kỹ thuật
Khi lựa chọn thành phần đá ngoài việc xem xét chất lượng tốt nhất của nó mà còn là lựa chọn chúng thiết kế lớp phủ hợp lý
+ Nhựa: khi lựa chọn phải xem xét đặc trưng làm việc của lớp mặt đường, kích cỡ và thành phần đá, sự tương thích khi sử dụng đá địa phương và khí hậu khu vực xây dựng Khó khăn chính trong việc chọn tỉ lệ đá đó là sự không đồng đều của cỡ đá trên lớp mặt theo phương ngang và phương dọc của mặt đường Việc xem xét hư hỏng mặt đường theo hai phương này chính là cơ sở để xem xét tỉ lệ nhựa trong lớp phủ đồng thời xem xét chất lượng của sản phẩm cuối cùng đưa vào sử dụng có hiệu quả cao nhất
3.2 Phương pháp thiết kế lớp phủ
Để thiết kế lớp phủ cần phải xác định một số thông số đầu vào, bao gồm:
Xaực ủũnh caỏp haùng kyừ thuaọt cho moói laứn Xaực ủũnh modul ủaứn hoài maởt ủửụứng hieọn hửừu Xem xeựt ủoọ nhaựm yeõu caàu
Lửùa choùn kớch cụừ vaứ loaùi coỏt lieọu cho moói laứn
Xem xeựt muứa thi coõng vaứ ủieàu kieọn thụứi tieỏt
Lửùa choùn chaỏt keỏt dớnh
Xaực ủũnh haứm lửụùng bitum
Laọp keỏ hoaùch xửỷ lyự trong phoứng thớ nghieọm vaứ hieọn trửụứng giao thoõng vaứ thửỷ nghieọm Leõn keỏ hoaùch ủieàu chổnh
Toồng hụùp caực thoõng soỏ kyừ thuaọt
Sễ ẹOÀ TRèNH Tệẽ THIEÁT KEÁ LễÙP PHUÛ MAậT ẹệễỉNG
CT 2
+ Đánh giá tính nhám mặt đường;
+ Đánh giá tình trạng giao thông: lưu lượng, tốc độ, thành phần xe nặng…
Trang 4+ Đánh giá khí hậu và đặc trưng mùa thi công;
+ Đánh giá và lựa chọn loại lớp phủ;
+ Đánh giá lựa chọn loại thành phần hạt;
+ Xác định tỉ lệ nhựa sử dụng;
+ Xác định giờ có thể thi công trong ngày
Đánh giá tính nhám bề mặt:
Căn cứ vào loại nhóm hạt, tỉ lệ thành phần sử dụng, hiện trạng nứt bề mặt và tiếng ồn trên
đường Đặc trưng nhám bề mặt cũng được xem xét trong quá trình thiết kế lớp phủ
Phương pháp rắc cát: dùng phương pháp này để đánh giá chiều sâu bề mặt nhám mặt
đường, đây chính là phương pháp xác định độ nhám vĩ mô trên bề mặt mặt đường
Phân tích độ nhám vi mô: việc xem xét độ nhám vi mô cũng có thể để xác định tỉ lệ nhựa
sử dụng cho lớp phủ Việc xem xét độ nhám vi mô này trên bề mặt có thể dùng dụng cụ con lắc
Anh để xác định
Đánh giá tình trạng giao thông:
Lưu lượng giao thông, thành phần xe nặng chạy trên bề mặt được xem như là cơ sở tiêu
chuẩn để xác định lượng nhựa sử dụng cho lớp phủ Thông thường nếu thành phần xe nặng
tăng lên thì người ta giảm hàm lượng nhựa trong lớp phủ, bởi vì xe nặng có thể làm đùn nhựa
hoặc đẩy đá ra khỏi sự liên kết của hỗn hợp
Thông thường nhũ tương nhựa thích hợp hơn bitum asphalt khi nhiệt độ môi trường thấp, bị
ẩm ướt, do vậy lựa chọn loại nhựa phải tương thích với môi trường thi công Thực tế lớp phủ
bitum asphalt nóng thích hợp hơn cả, bởi vì sau khi lu lèn nó có thể cho phép các phương tiện đi
lại, vì vậy khi thiết kế thi công phải lựa chọn mùa và giờ thi công hợp lý để thông xe càng nhanh
càng tốt nâng cao hiệu quả của lớp phủ mặt
Đánh giá vμ lựa chọn loại lớp phủ:
Loại lớp phủ khác nhau thì yêu cầu thiết kế cũng khác nhau, sự khác nhau giữa các tiêu
chuẩn thiết kế dựa trên sự phối hợp trong thi công, số lượng lớp phủ và sự khác nhau của các
loại kích cỡ hạt cho mỗi loại lớp phủ Sự khác nhau cơ bản của việc thiết kế hai lớp phủ đó là
tổng lượng nhựa dùng ít hơn tỉ lệ nhựa dùng cho một lớp phủ quy định
3.3 Các loại lớp phủ mặt đường
+ Lớp phủ một lớp (hình 1): đây là loại thông thường nhất, nó được thi công từ việc sử
dụng một loại nhựa và một loại đá đồng kích cỡ, khi tình trạng mặt đường hư hỏng nhẹ và yêu
cầu phủ mặt tạo nhám
+ Lớp phủ hai lớp (hình 2): được thi công với hai lớp bitum kế tiếp nhau và dùng đá đồng
kích cỡ, riêng lớp đá thứ hai thì kích cỡ bằng nửa kích cỡ lớp đá thứ nhất Lớp phủ hai lớp chống
ồn và chống thấm nước tốt, cũng như cường độ cao hơn lớp phủ một lớp Thông thường nó được
Trang 5dùng cho những làn xe có thành phần xe nặng nhiều thường đi qua, hoặc những đoạn dốc hoặc trong những đoạn đường cong
+ Lớp phủ đá chèn (hình 3): đây là loại lớp phủ đặc biệt cũng như lớp phủ một lớp, tuy
nhiên người ta dùng thêm đá nhỏ chèn trên bề mặt còn rỗng của lớp phủ Lớp này thường dùng những nơi có nhiều các phương tiện qua lại và có tác dụng chèn chặt thêm vào lớp mặt theo thời gian trong quá trình sử dụng
+ Lớp phủ vữa nhựa (hình 4): đây là lớp phủ một lớp với việc kết hợp lớp vữa nhựa bên
trên, lớp đá chính bên dưới người ta dùng kích cỡ đá lớn hơn, còn lớp đá bên trên d > 2,0 cm Lớp phủ vữa nhựa này nâng cao cường độ lớp mặt lên rất nhiều và đồng thời nâng cao tính kháng trượt, có thể so sánh ngang bằng với lớp bê tông nhựa
+ Lớp phủ đảo ngược (hình 5): đây là lớp phủ hai lớp, tuy nhiên lớp đá có kích cỡ lớn nằm
bên trên Lớp phủ này thường dùng để tu sửa hoặc sửa chữa lại lớp mặt hiện hữu đang bị chảy nhựa hoặc tăng độ nhám trên bề mặt
+ Lớp phủ tăng cường lớp vải địa kỹ thuật (hình 6): có thể nâng cao cường độ lớp phủ
thông thường trên lớp mặt đã bị oxy hoá và nứt nẻ do nhiệt
Hình 1 Lớp phủ một lớp Hình 2 Lớp phủ hai lớp
CT 2
Lớp mặt đường hiện tại
Lớp mặt đường hiện tại
Hình 3 Lớp phủ đá chèn Hình 4 Lớp phủ vữa nhựa
Lớp vải địa kỹ thuật
Hình 5 Lớp phủ đảo ngược Hình 6 Lớp phủ tăng cường lớp vải địa kỹ thuật
3.4 Đánh giá lựa chọn đá
Việc lựa chọn kích cỡ đá tùy thuộc vào chiều dày của lớp phủ mặt, kích cỡ đá tăng lên thì
bề mặt mặt đường sẽ thô, kéo theo tiếng ồn tăng lên Đặc trưng của các loại đá thường dùng làm lớp phủ thông thường căn cứ vào các yếu tố sau:
- Tính sắc cạnh của loại đá;
Trang 6- Đá phải sạch;
- Có cường độ cao và bền;
- Loại kích cỡ đá và thành phần đá trong hỗn hợp;
- Loại đá phủ mặt;
3.5 Đánh giá lựa chọn loại nhựa
Yêu cầu nhựa sử dụng cho lớp phủ cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Nhựa không bị chảy khi dùng làm lớp phủ;
- Nhựa phải có độ kim lún ổn định, không bị chảy lan, bám đều trên bề mặt;
- Có tính dính bám với nhựa tốt
Các loại nhựa sử dụng cho lớp phủ mặt bao gồm các loại sau:
- Bitum cho vữa nhựa;
- Bitum nhũ tương phân tích nhanh;
- Bitum biến tính
4 Kết luận
Việc sử dụng thích hợp mỗi loại lớp phủ hiện nay trên đường ô tô trong công tác duy tu bảo
dưỡng là công tác rất quan trọng và cần xem xét tính hợp lý khi sử dụng, không những mang lại
những điều kiện thuận lợi cho các phương tiện đi lại, mà còn nâng cao cường độ lớp mặt, chống
thấm nước trên mặt Mặt khác việc sử dụng lớp phủ đem lại lợi ích kinh tế lớn hơn so với lớp bê
tông nhựa thông thường, từ đó giúp cho các nhà quản lý đường nắm được phương pháp xử lý
hoàn thiện lớp mặt một cách hiệu quả và sự tiện lợi khi thi công cũng như làm giảm khả năng hư
hỏng nhanh chóng của các lớp mặt trên đường ô tô
CT 2
Tài liệu tham khảo
[1] Cẩm nang Bitum Shell trong xây dựng công trình giao thông (The Shell bitumen handbook)
[2] GS TS Nguyễn Xuân Trục Thiết kế đường đô thị NXB Giáo dục, 1997
[3] Quy trình thiết kế đường TCN 4054-05
[4] Nguyễn Kim Sơn Nghiên cứu nhiệt độ tính toán của bê tông nhựa ở khu vực phía Nam Luận án thạc sĩ
KHKT
[5] Forschungsgesellschaft fur Strassen und Verkehrswessen-Fachverlag fur Verkehr und Technik
[6] Institute Of Transport Studies - Department of Civil Engineering-Monash University-Parking Policy and
Design
[7] Transportation Research Board Executive Committee Subcommittee for NCHRPĂ
