NGHIÊN cứu các GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG xây DỰNG kết cấu mặt ĐƯỜNG áp DỤNG CHO dự án QUỐC lộ 1 đoạn TRÁNH THÀNH PHỐ PHỦ lý

Mặt đường nhựa ở nước ta được dùng phổ biến trên mọi loại đường, trên các con đường quan trọng thì mặt đường nhựa là giải pháp duy nhất, độc tôn. Chất lượng mặt đường nhựa vì vậy đóng vai trò đặc biệt quan trọng, có ý nghĩa kinh tế kỹ thuật rất lớn đối với ngành Giao thông Vận tải và đối với đất nước. Hiện tượng hư hỏng mặt đường nhựa hàng loạt mỗi khi có sự thay đổi đột biến về tải trọng xe, lưu lượng xe, khí hậu, thời tiết diễn ra ở mọi quốc gia, và ở nước ta thì trầm trọng hơn. Do khó khăn về kinh tế và đặc biệt là trình độ phát triển thấp của nền kinh tế, trong đó có trình độ khoa học công nghệ thấp, chúng ta chưa bao giờ, chưa có con đường nào có chất lượng tương xứng với nhiệm vụ của nó (dù trên lý thuyết tải trọng trục tính toán, chưa nói đến xe quá tải một, hai lần). Trong thực tế chưa có con đường nào ở nước ta thiết kế 1520 năm mà đưa vào khai thác 510 năm không phải đại tu. Những mặt đường cấp cao sau một hai năm đưa vào khai thác phải rải thêm một lớp để dấu đi các khuyết tật không phải là con số ít. Chính vị vậy việc nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng xây dựng kết cấu mặt đường là rất quan trọng và cấp thiết. Hiện tại, trên tuyến Quốc lộ 1A đoạn qua thành phố Phủ Lý có mật độ xe đông đúc, vào giờ cao điểm thành phố Phủ Lý bị tắc nghẽn. Mặt khác, mặt đường cũ bị hư hỏng, xuống cấp nghiêm trọng, mặc dù công tác sửa chữa thường xuyên, sửa chữa vừa và sửa chữa định kỳ vẫn được thực hiện. Để đảm bảo an toàn giao thông cũng như hạn chế tình trạng xuống cấp của mặt đường thì việc đầu tư xây dựng tuyến tránh thành phố Phủ Lý là hết sức cần thiết. Xuất phát từ những phân tích trên luận văn “Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng xây dựng kết cấu mặt đường áp dụng cho Quốc lộ 1 đoạn tránh thành phố Phủ Lý và đoạn Km215+775Km235+885 tỉnh Hà Nam” là đề tài rất cấp thiết, có ý nghĩa khoa học ứng dụng vào thực tiễn.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

- -CAO TIẾN QUÝ

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG XÂY DỰNG KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG ÁP DỤNG CHO DỰ ÁN QUỐC LỘ 1 ĐOẠN TRÁNH THÀNH PHỐ PHỦ LÝ

VÀ ĐOẠN KM215+775-KM235+885 TỈNH HÀ NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

- -CAO TIẾN QUÝ

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG XÂY DỰNG KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG ÁP DỤNG CHO DỰ ÁN QUỐC LỘ 1 ĐOẠN TRÁNH THÀNH PHỐ PHỦ LÝ

VÀ ĐOẠN KM215+775-KM235+885 TỈNH HÀ NAM

NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

MÃ SỐ: 60.58.02.05 CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN QUANG PHÚC

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của cá

nhân, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Quang

Phúc, các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn này

trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác.Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi

sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin tríchdẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình

Hà Nội, ngày 13 tháng 10 năm 2017

Tác giả

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận văn thạc sĩ, tác giả đã nhận được sự giúp đỡ,tạo điều kiện nhiệt tình và quý báu của nhiều cá nhân, tập thể

Lời đầu tiên tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo

PGS.TS Nguyễn Quang Phúc đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình làm luận

văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy cô trong trường Đại họcGiao thông Vận tải - Hà Nội đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức trong suốtthời gian theo học, thực hiện và hoàn thành luận văn, cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tìnhcủa bạn bè, người thân và các đồng nghiệp trong thời gian làm luận văn

Mặc dù đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình vànăng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhậnđược những đóng góp quí báu của quý thầy cô và các bạn

Tác giả

Cao Tiến Quý

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ix

CÁC THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA xi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG MỀM VÀ THIẾT KẾ THÀNH PHẦN HỖN HỢP BTN 3

1.1 Khái niệm kết cấu áo đường mềm 3

1.1.1 Khái niệm kết cấu áo đường mềm 3

1.1.2 Giới thiệu điển hình kết cấu áo đường mềm 3

1.2 Cấu tạo kết cấu áo đường mềm 4

1.2.1 Sơ đồ bố trí các lớp trong kết cấu mặt đường bê tông nhựa 4

1.2.2 Yêu cầu đối với kết cấu mặt đường bê tông nhựa 5

1.3 Phân tích các phương pháp thiết kế kết cấu áo đường mềm 6

1.3.1 Phương pháp thiết kế theo 22TCN211-06 6

1.3.2 Phương pháp thiết kế theo 22TCN274-01 6

1.3.3 Phương pháp thiết kế theo AI (Asphalt Institute) 8

1.3.4 Phương pháp thiết kế theo cơ học thực nghiệm MEPDG 9

1.4 Các phần mềm phân tích dự báo phá hoại kết cấu áo đường mềm 10

1.4.1 Chương trình BISAR 10

1.4.2 Chương trình EverStressFE version 1.0 11

1.4.3 Chương trình KENPAVE 12

1.4.4 Chương trình 3D Move 13

1.4.5 Chương trình ALIZE 1.20 14

1.4.6 Chương trình ANSYS 14

1.4.7 Chương trình ABAQUS 14

1.4.8 Phần mềm cơ học thực nghiệm MEPDG 15

1.4.9 Bộ phần mềm SW-1 của Viện Asphalt-Mỹ 15

1.4.10 Các phần mềm khác 16

1.5 Kết cấu áo đường mềm phổ biến và công nghệ thi công ở Việt Nam 16

1.5.1 Kết cấu áo đường mềm phổ biến 16

1.5.2 Công nghệ thi công các lớp kết cấu mặt đường 18

1.5.3 Công tác duy tu, bảo dưỡng kết cấu áo đường mềm 18

1.6 Phân tích các phương pháp thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa nóng 19

1.6.1 Xu hướng sử dụng bê tông nhựa tại Việt Nam và trên Thế giới 19

1.6.2 Phân loại bê tông nhựa 20

1.6.3 Cấu trúc bê tông nhựa 21

1.6.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bê tông nhựa 22

1.6.5 Phương pháp thiết kế theo Marshall 22

1.6.6 Phương pháp thiết kế theo Superpave 24

1.7 Nhận xét và tóm tắt chương 1 30

1.7.1 Về phương pháp thiết kế kết cấu áo đường 30

1.7.2 Về phương pháp thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa 31

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN PHÁ HOẠI MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA VÀ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC 32

2.1 Các dạng hư hỏng kết cấu mặt đường BTN 32

2.1.1 Nứt mỏi 32

2.1.2 Nứt do nhiệt độ thấp 34

2.1.3 Nứt dọc 34

2.1.4 Nứt ngang 36

2.1.5 Nứt lưới lớn dạng khối 38

2.1.6 Nứt phản ánh 40

2.1.7 Nứt trượt 40

2.1.8 Lún vệt bánh xe 41

2.1.9 Bong bật 43

2.1.10 Vết vá mặt đường/ Ổ gà 44

2.1.11 Chảy nhựa 45

2.2 Phân tích nguyên nhân phá hoại kết cấu mặt đường BTN: 46

2.2.1 Nguyên nhân do nhiệt độ không khí cao 46

2.2.2 Nguyên nhân do tải trọng xe và lưu lượng xe: 47

2.2.3 Nguyên nhân do công tác khảo sát thiết kế 48

2.2.4 Nguyên nhân do công tác thi công 49

2.2.5 Nguyên nhân do tải trọng vượt quá của phương tiện 50

2.3 Giải pháp khắc phục 51

2.3.1 Thiết kế kết cấu mặt đường: 51

2.3.2 Lựa chọn lớp mặt đường BTN: 52

2.3.3 Đảm bảo chất lượng thi công: 54

2.3.4 Quản lý khai thác đường hợp lý 55

2.4 Nhận xét – Kết luận 55

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM HỢP LÝ CHO DỰ ÁN QUỐC LỘ 1 ĐOẠN TRÁNH THÀNH PHỐ PHỦ LÝ VÀ ĐOẠN KM215+775-KM235+885, TỈNH HÀ NAM 57

3.1 Giới thiệu về sơ đồ khối phân tích kết cấu áo đường mềm 57

3.2 Giới thiệu về dự án, hiện trạng, điều kiện tự nhiên khu vực 58

3.2.1 Môđun đàn hồi mặt đường cũ 58

3.2.2 Khảo sát kết cấu mặt đường cũ 59

3.3 Điều kiện khí hậu khu vực ảnh hưởng đến kết cấu áo đường 60

3.3.1 Nhiệt độ 60

3.3.2 Độ ẩm 60

3.3.3 Mưa gió 60

3.4 Điều kiện vật liệu xây dựng 61

3.4.1 Đất đắp 61

3.4.2 Cát đắp 61

3.4.3 Đá xây dựng 61

3.5 Lưu lượng xe thiết kế 61

3.5.1 Tải trọng xe chạy tính toán 62

3.5.2 Lưu lượng xe tính toán (T n ) 62

3.6 Nghiên cứu thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường mềm 63

3.6.1 Phân tích lựa chọn lớp mặt đường 63

3.6.2 Phân tích lựa chọn lớp móng đường 63

3.6.3 Phân tích lựa chọn lớp đáy áo đường 64

3.7 Nghiên cứu lựa chọn mác nhựa cho dự án 64

3.7.1 Phân tích, xử lý số liệu nhiệt độ của các trạm khí tượng 64

3.7.2 Mô hình SHRP 65

3.7.3 Mô hình LTPP 65

3.7.4 Xác định mác nhựa PG từ các mô hình tính toán 66

3.7.5 Độ tin cậy thiết kế 66

3.7.6 Điều chỉnh mác nhựa theo đặc tính tải trọng 66

3.8 Kiểm toán kết cấu áo đường theo 22TCN211-06 68

3.8.1 Các thông số thiết kế 68

3.8.2 Nguyên tắc thiết kế 68

3.8.3 Kết quả thiết kế mặt đường: 71

3.9 Tính toán thiết kế kết cấu áo đường theo 22TCN274-01 72

3.9.1 Nội dung và nguyên tắc tính toán 72

3.9.2 Kết quả thiết kế mặt đường QL1 đoạn tuyến tránh thành phố Phủ Lý và đoạn Km215+775-Km235+885 75

3.10 Phân tích kết cấu bằng phương pháp AI trên mô hình DAMA 78

3.11 Nhận xét và kết luận chương 85

CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THÀNH PHẦN HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA ÁP DỤNG CHO DỰ ÁN QL1 ĐOẠN TRÁNH THÀNH PHỐ PHỦ LÝ 88 VÀ ĐOẠN KM215+775-KM235+885 88

4.1 Giới thiệu về phương pháp Marshall 88

4.1.1.Tổng thể về phương pháp Marshall 88

4.1.2.Ưu nhược điểm của phương pháp Marshall 89

4.3 Thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa lớp mặt dưới BTNC19 91

4.3.1.Tiêu chuẩn thiết kế 91

4.3.2 Thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa, các chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa 91

4.4 Thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa lớp mặt trên BTNC12.5 96

4.4.1.Tiêu chuẩn thiết kế 96

4.4.2.Thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa, các chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa 96

4.5 Nhận xét và kết luận chương 4 99

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 100

TÀI LIỆU THAM KHẢO 102

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Hệ số tải trọng tương đương khuyến cáo 7

Bảng 1.2: Số liệu mạng lưới đường bộ Việt Nam theo vật liệu lớp mặt đường 19

Bảng 1.3: Phân loại bê tông nhựa nóng 20

Bảng 1.4: Điều chỉnh mác nhựa theo điều kiện giao thông 25

Bảng 1.5: Cấp phối hỗn hợp Superpave 26

Bảng 1.6: Khống chế hỗn hợp bê tông nhựa 26

Bảng 1.7: Yêu cầu cốt liệu 27

Bảng 1.8: Số lần đầm nén thiết kế 28

Bảng 1.9: Các chỉ tiêu kỹ thuật thiết kế hỗn hợp 28

Bảng 2.1: So sánh nhựa đường thông thường và Multiphalte 53

Bảng 3.1: Môđun đàn hối mặt đường cũ bằng cần Benkelman 59

Bảng 3.2: Khảo sát kết cấu mặt đường cũ 59

Bảng 3.3: Mô tả đất đắp 61

Bảng 3.4: Mô tả cát đắp 61

Bảng 3.5: Mỏ đá xây dựng 61

Bảng 3.6: Thành phần ô tô các loại trên đường QL1 62

Bảng 3.7: Trạm khí tượng nghiên cứu 64

Bảng 3.8: Kết quả phân tích nhiệt độ các trạm khí tượng miền Bắc 64

Bảng 3.9: Kết quả tính toán mác nhựa PG theo SHRP và LTPP 66

Bảng 3.10: Điều chỉnh mác nhựa theo điều kiện giao thông 67

Bảng 3.11: Tính lưu lượng ESAL trong 20 năm 67

Bảng 3.12: Bảng tính lưu lượng trong 20 năm phục vụ kết cấu áo đường 76

Bảng 3.13: Kết cấu mặt đường tuyến tránh 80

Bảng 3.14: Nhiệt độ trung bình tháng của khu vực Hà Nam 80

Bảng 4.1 Kết quả phân tích thành phần hạt 94

Bảng 4.2 Thiết kế phối trộn hỗn hợp cốt liệu 94

Bảng 4.3 Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý: 96

Bảng 4.4: Kết quả phối trộn cốt liệu – Giai đoạn thiết kế hoàn chỉnh 96

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sơ đồ các tầng, lớp của kết cấu mặt đường mềm 4

Hình 1.2: Trình tự thiết kế mặt đường mềm theo AI 8

Hình 1.3: Trình tự thiết kế theo MEPDG 10

Hình 1.4: Giao diện chính của EverStressFE version 1.0 12

Hình 1.5: Giao diện chính của KENPAVE 13

Hình 1.6: Giao diện chính của ALIZE1.20 14

Hình 1.7: Phần mềm cơ học – thực nghiệm MEPDG 1.1 15

Hình 1.8: Giao diện phần mềm SW-1 của Viện Asphalt 15

Hình 1.9: Lựa chọn 3 cấp phối BTN19 27

Hình 1.10: Biểu đồ lựa chọn hàm lượng nhựa tối ưu 29

Hình 1.11: Biểu đồ quan hệ số lần đầm và %tỷ trọng Gmm 29

Hình 2.1a: Nứt mỏi dạng nhẹ 32

Hình 2.1b: Nứt mỏi dạng vừa 32

Hình 2.1c: Nứt mỏi dạng nặng 33

Hình 2.2: Nứt do nhiệt độ thấp 34

Hình 2.3a: Nứt dọc nhẹ 35

Hình 2.3b: Nứt dọc vừa 35

Hình 2.3c: Nứt dọc nặng 35

Hình 2.4a: Nứt ngang dạng nhẹ 36

Hình 2.4b: Nứt ngang dạng vừa 37

Hình 2.4c: Nứt ngang dạng nặng 37

Hình 2.5a: Nứt lưới nhẹ 38

Hình 2.5b: Nứt lưới vừa 39

Hình 2.5c: Nứt lưới nặng 39

Hình 2.6: Nứt phản ánh 40

Hình 2.7a: Nứt trượt dọc 41

Hình 2.7b: Nứt trượt ngang 41

Hình 2.8a:Lún vệt bánh xe nhẹ 42

Hình 2.8b: Lún vệt bánh xe vừa 42

Hình 2.8c: Lún vệt bánh xe nặng 42

Hình 2.9: bong bật 43

Hình 2.10: ổ gà 44

Hình 2.11: chảy nhựa 46

Hình 2.12: Quan hệ giữa nhiệt độ không khí với nhiệt độ các loại áo đường 46

Hình 2.13: Mô hình tương tác nhiệt độ của kết cấu áo đường 47

Hình 2.14: Ảnh hưởng của tải trọng bánh xe đến lún vệt hằn bánh xe 48

Hình 2.15: Biểu đồ ứng suất cắt trượt theo chiều sâu 50

Hình 2.16: Lún vệt bánh xe tại nút giao thông nơi có xe nặng lưu thông do lực ngang phát sinh bởi điều kiện tăng, giảm tốc của xe nặng 51

Hình 2.17: Điển hình hư hỏng lún vệt bánh xe nơi có xe nặng lưu thông do lớp móng dưới hoặc nền đất 51

Hình 3.1: Sơ đồ khối phân tích kết cấu áo đường mềm 57

Hình 3.2: Kết cấu mặt đường 71

Hình 3.3: Phần mềm SW-1 thiết kế kết cấu áo đường 79

Hình 3.4: Tải trọng bánh xe của trục đơn, bánh kép 80

Hình 3.5: Mô hình bài toán DAMA 81

Hình 3.6: Điều kiện nhiệt độ 81

Hình 3.7: Điều kiện tải trọng 82

Hình 3.8: Điều kiện vật liệu lớp đất nền và hệ số của phương trình tính toán 82

Hình 3.9: Điều kiện vật liệu lớp cấp phối đá dăm loại 1 gia cố 5% xi măng 83

Hình 3.10: Điều kiện vật liệu lớp cấp phối đá dăm loại 2 83

Hình 3.11: Điều kiện vật liệu lớp bê tông nhựa 12.5 84

Hình 3.12: Điều kiện vật liệu lớp bê tông nhựa 19 84

Hình 3.13: Kết quả phân tích kết cấu làm mới 85

Hình 4.1: Sơ đồ về các lỗ rỗng và thành phần hỗn hợp BTN đầm chặt 92

Hình 4.2: Đường cong cấp phối hỗn hợp giai đoạn thiết kế hoàn chỉnh 97

CÁC THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA

Bê tông nhựa nóng (Hot mix asphalt-HMA)

Hỗn hợp bao gồm các cốt liệu (đá dăm, cát, bột đá) được trộn đồng đều vàđược bitum bọc kín Tại trạm trộn, các cốt liệu được sấy nóng và trộn với nhau sau

đó được trộn với bitum theo 1 tỷ lệ đã thiết kế để tạo ra hỗn hợp bê tông Nhựanóng Hỗn hợp này được vận chuyển ra công trường và đổ vào máy rải, được máyrải phân bố đều trên mặt đường thành 1 lớp phẳng Lớp hỗn hợp BTN vừa rải sẽđược lu lèn đến khi đạt độ chặt thích hợp Tất cả các công tác vận chuyển, rải và lulèn đều được tiến hành khi hỗn hợp bê tông Nhựa vẫn còn nóng

Bê tông nhựa nóng sau đây được gọi tắt là bê tông nhựa và ký hiệu là BTN

Bê tông nhựa cấp phối chặt (Dense-graded HMA )

Bê tông nhựa sử dụng cấp phối cốt liệu chặt (thường được gọi là Bê tôngnhựa chặt) Cấp phối cốt liệu chặt là loại cấp phối có lượng hạt thô, hạt trung gian

và hạt mịn gần tương đương nhau, tạo điều kiện để khi đầm nén các hạt cốt liệu dễchặt khít với nhau nhất, Bê tông nhựa cấp phối chặt có độ rỗng dư nhỏ, thường từ 3-5% (hoặc 3-6%)

Bê tông nhựa sử dụng cấp phối cốt liệu hở (còn được gọi là Bê tông nhựarỗng) Cấp phối cốt liệu hở là loại cấp phối có lượng hạt mịn chiếm một tỷ lệ nhỏtrong hỗn hợp Đường cong cấp phối loại này tại vùng hạt mịn có xu thế nằm ngang

và có giá trị gần bằng không (0) Cấp phối này có độ rỗng dư lớn do không đủlượng hạt mịn lấp đầy lỗ lỗng giữa các hạt thô Bê tông nhựa rỗng có độ rỗng dư lớnnhất so với Bê tông nhựa chặt và Bê tông nhựa cấp phối gián đoạn

Loại Bê tông nhựa rỗng làm lớp móng (base course), thường không sử dụngbột khoáng, có độ rỗng dư từ 6-12%

Bê tông nhựa có độ nhám cao, tăng khả năng kháng trượt

Là loại Bê tông nhựa rỗng có độ rỗng dư 15-22% hoặc Bê tông nhựa cấpphối gián đoạn có độ rỗng dư 10-15% Loại lớp phủ này có tác dụng ngăn ngừa hiệntượng màng nước gây ra khi xe chạy với tốc độ cao, tăng khả năng kháng trượt giữacủa mặt đường và giảm đáng kể tiếng ồn khi xe chạy Loại Bê tông Nhựa nàythường sử dụng bitum cải thiện polymer

Cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu (Maximum size of aggregate)

Cỡ sàng nhỏ nhất mà lượng lọt qua cỡ sàng đó là 100%

Cỡ hạt lớn nhất danh định của cốt liệu (Nominal maximum size of

aggregate)

Cỡ sàng lớn nhất mà lượng sót riêng biệt trên cỡ sàng đó không lớn hơn 10%

Cốt liệu thô (Coarse aggregate)

Cốt liệu hầu hết có kích cỡ nằm trên sàng 4,75 mm Còn được gọi là đá dăm

Cốt liệu mịn (Fine aggregate)

Cốt liệu có kích cỡ lọt qua sàng 4,75 mm và hầu hết nằm trên sàng 0,075

mm Còn được gọi là cát Là sản phẩm khoáng thiên nhiên (cát tự nhiên) hoặc sảnphẩm nghiền từ đá tảng (cát xay)

Bột khoáng (Mineral filler)

Sản phẩm được nghiền mịn từ đá các bô nát (đá vôi can xit, đolomit ), từ xỉbazơ của lò luyện kim hoặc là xi măng, có ít nhất 70% lọt qua sàng 0,075 mm

Hàm lượng bitum (Bitumen content)

Lượng bitum trong hỗn hợp BTN Có hai cách biểu thị hàm lượng bitum,hoặc tính theo phần trăm của tổng khối lượng hỗn hợp BTN (cốt liệu thô, cốt liệumịn, bột khoáng, bitum), hoặc tính theo phần trăm tổng khối lượng cốt liệu (cốt liệuthô, cốt liệu mịn, bột khoáng)

Cách biểu thị hàm lượng bitum theo phần trăm của tổng hỗn hợp BTN, kýhiệu là Pb, được áp dụng phổ biến trên thế giới và được sử dụng trong Luận văn này

Hàm lượng bitum tối ưu (Optimum Nhựa content)

Hàm lượng bitum được xác định khi thiết kế BTN, tương ứng với một tỷ lệphối trộn cốt liệu đã chọn và thỏa mãn nhất tất cả các yêu cầu kỹ thuật quy định vớicốt liệu và BTN được chỉ ra tại Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu Bê tông Nhựa đó

Hàm lượng bitum hấp phụ (Absorbed Nhựa Content)

Lượng bitum bị cốt liệu hấp phụ vào trong các lỗ rỗng ở bề mặt hạt cốt liệu,được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm khối lượng của hỗn hợp cốt liệu; ký hiệu là Pba

Hàm lượng bitum có hiệu (Effective Nhựa content)

Hàm lượng bitum có hiệu của hỗn hợp BTN được tính bằng lượng bitum cótrong hỗn hợp BTN trừ đi lượng bitum bị hấp phụ vào hạt cốt liệu, ký hiệu là Pbe Hàm

lượng bitum có hiệu được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm khối lượng của hỗn hợp BTN.Lượng bitum có hiệu tạo nên lớp phủ bề ngoài các hạt cốt liệu và là lượng bitum chiphối các đặc tính cơ lý của hỗn hợp BTN

Độ rỗng dư (Air voids)

Tổng thể tích của tất cả các bọt khí nhỏ nằm giữa các hạt cốt liệu đã đượcbọc bitum trong hỗn hợp BTN đã đầm nén Độ rỗng dư được biểu thị bằng phầntrăm của thể tích mẫu hỗn hợp BTN đã đầm nén, ký hiệu là Va

Độ rỗng cốt liệu (Voids in the mineral aggregate)

Thể tích của khoảng trống giữa các hạt cốt liệu của hỗn hợp BTN đã đầmnén, thể tích này bao gồm độ rỗng dư và thể tích bitum có hiệu cộng lại Độ rỗngcốt liệu được biểu thị bằng phần trăm của thể tích mẫu hỗn hợp BTN đã đầm nén,

ký hiệu là VMA

Độ rỗng lấp đầy bitum (Voids filled with nhựa)

Thể tích của khoảng trống giữa các hạt cốt liệu (VMA) bị phần bitum có hiệulấp đầy Độ rỗng lấp đầy bitum được biểu thị bằng phần trăm của thể tích bitum cóhiệu chia cho độ rỗng cốt liệu (VMA), ký hiệu là VFA

Độ ổn định nhiệt của bê tông nhựa

Là chỉ tiêu đánh giá sự thay đổi các tính chất của bê tông nhựa khi nhiệt độthay đổi

Tỷ trọng lớn nhất (Maximum Specific Gravity)

Tỷ trọng của hỗn hợp BTN khi hỗn hợp đó không có độ rỗng dư (độ rỗng dưbằng 0), được ký hiệu là Gmm

Tỷ trọng khối (Bulk Specific Gravity)

Là tỷ lệ giữa khối lượng cân trong không khí (sau khi sấy khô) của một đơn

vị thể tích cốt liệu (bao gồm cả thể tích của các lỗ rỗng trên bề mặt hạt cốt liệu) chiacho khối lượng cân trong không khí của một thể tích nước cất tương đương ở cùngmột nhiệt độ xác định

Tỷ trọng khối (bão hòa-khô bề mặt)(Bulk Specific Gravity-saturated surface-dry)

Là tỷ lệ giữa khối lượng cân trong không khí (sau khi ngâm bão hòa và làmkhô bề mặt) của một đơn vị thể tích cốt liệu (bao gồm cả thể tích của các lỗ rỗng

trên bề mặt hạt cốt liệu) chia cho khối lượng cân trong không khí của một thể tíchnước cất tương đương ở cùng một nhiệt độ xác định.

Tỷ trọng biểu kiến (Apperent Specific Gravity)

Là tỷ lệ giữa khối lượng cân trong không khí (sau khi sấy khô) của một đơn

vị thể tích cốt liệu (không bao gồm thể tích của các lỗ rỗng trên bề mặt hạt cốt liệu)chia cho khối lượng cân trong không khí của một thể tích nước cất tương đương ởcùng một nhiệt độ xác định

Độ hấp phụ nước (Absorption)

Là sự tăng khối lượng cốt liệu do nước thấm vào trong các lỗ rỗng trên bềmặt hạt cốt liệu Độ hấp phụ nước được biểu thị bằng % khối lượng cốt liệu khô

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Mặt đường nhựa ở nước ta được dùng phổ biến trên mọi loại đường, trên cáccon đường quan trọng thì mặt đường nhựa là giải pháp duy nhất, độc tôn Chấtlượng mặt đường nhựa vì vậy đóng vai trò đặc biệt quan trọng, có ý nghĩa kinh tế

kỹ thuật rất lớn đối với ngành Giao thông Vận tải và đối với đất nước Hiện tượng

hư hỏng mặt đường nhựa hàng loạt mỗi khi có sự thay đổi đột biến về tải trọng xe,lưu lượng xe, khí hậu, thời tiết diễn ra ở mọi quốc gia, và ở nước ta thì trầm trọnghơn

Do khó khăn về kinh tế và đặc biệt là trình độ phát triển thấp của nền kinh tế,trong đó có trình độ khoa học công nghệ thấp, chúng ta chưa bao giờ, chưa có conđường nào có chất lượng tương xứng với nhiệm vụ của nó (dù trên lý thuyết tảitrọng trục tính toán, chưa nói đến xe quá tải một, hai lần) Trong thực tế chưa cócon đường nào ở nước ta thiết kế 15-20 năm mà đưa vào khai thác 5-10 năm khôngphải đại tu Những mặt đường cấp cao sau một hai năm đưa vào khai thác phải rảithêm một lớp để dấu đi các khuyết tật không phải là con số ít

Chính vị vậy việc nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng xây dựng kếtcấu mặt đường là rất quan trọng và cấp thiết

Hiện tại, trên tuyến Quốc lộ 1A đoạn qua thành phố Phủ Lý có mật độ xeđông đúc, vào giờ cao điểm thành phố Phủ Lý bị tắc nghẽn Mặt khác, mặt đường

cũ bị hư hỏng, xuống cấp nghiêm trọng, mặc dù công tác sửa chữa thường xuyên,sửa chữa vừa và sửa chữa định kỳ vẫn được thực hiện

Để đảm bảo an toàn giao thông cũng như hạn chế tình trạng xuống cấp củamặt đường thì việc đầu tư xây dựng tuyến tránh thành phố Phủ Lý là hết sức cần

thiết Xuất phát từ những phân tích trên luận văn “Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng xây dựng kết cấu mặt đường áp dụng cho Quốc lộ 1 đoạn tránh thành phố Phủ Lý và đoạn Km215+775-Km235+885 tỉnh Hà Nam” là đề tài rất cấp

thiết, có ý nghĩa khoa học ứng dụng vào thực tiễn

2 Đối tượng nghiên cứu

Luận văn đi sâu vào những giải pháp để nâng cao chất lượng công tác thiết

kế kết cấu mặt đường trên tuyến Quốc lộ 1 đoạn tránh thành phố Phủ Lý và đoạn

Km215+775-Km235+885 tỉnh Hà Nam do Công ty cổ phần tư vấn xây dựng côngtrình giao thông 2 (TECCO2) thiết kế.

3 Phạm vi nghiên cứu

Công tác thiết kế kết cấu mặt đường hợp lý trên tuyến đường do Công ty cổphần tư vấn xây dựng công trình giao thông 2 thực hiện

4 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Đề ra được các giải pháp thiết kế kết cấu mặt đường hợp lý trong điều kiện thực

tế, đảm bảo mặt đường được bền vững và êm thuận, thiết kế kết cấu áo đường theo TCN211-06 [3] và AASHTO 274-01 [1], tính tuổi thọ áo đường theo AI DAMA để đưa rađánh giá phân tích kết cấu áo đường hợp lý

5 Phương pháp nghiên cứu

Trên cơ sở các nghiên cứu đánh giá các phương pháp thiết kế kết cấu áo đườngtrên thế giới, phương pháp thiết kế kết cấu áo đường theo 211-06 [3] và bước đầu kiếnnghị định hướng áp dụng tuyến Quốc lộ 1 đoạn tránh thành phố Phủ Lý và trên QL1 cũ

Phân tích điều kiện từng khu vực để đưa ra những giải pháp thiết kế mặt đườnghợp lý nhất

Đánh giá tình trạng mặt đường từ đó đưa ra những giải pháp thiết kế phù hợp

6 Kết cấu của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn kếtcấu gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về các phương pháp thiết kế kết cấu mặt đường mềm

và thiết kế thành phần hỗn hợp BTN.

Chương 2: Phân tích nguyên nhân phá hoại kết cấu mặt đường BTN và giải pháp khắc phục.

Chương 3: Nghiên cứu đề xuất kết cấu áo đường mềm hợp lý áp dụng cho

dự án Quốc lộ 1 đoạn tránh thành phố Phủ Lý và đoạn Km215+775-Km235+885 tỉnh Hà Nam.

Chương 4: Nghiên cứu thiết kế thành phần hỗn hợp BTN áp dụng cho dự án Quốc lộ 1 đoạn tránh thành phố Phủ Lý và đoạn Km215+775-Km235+885 tỉnh Hà Nam.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU

MẶT ĐƯỜNG MỀM VÀ THIẾT KẾ THÀNH PHẦN HỖN HỢP BTN

1.1 Khái niệm kết cấu áo đường mềm

1.1.1 Khái niệm kết cấu áo đường mềm

Kết cấu áo đường mềm được xây dựng trên nền đường bằng nhiều tầng lớp vậtliệu khác nhau, có độ cứng và cường độ lớn hơn so với đất nền đường, trực tiếp chịu tácdụng của tải trọng xe chạy và sự phá hoại thường xuyên của các nhân tố thiên nhiên nhưmưa, gió, sự thay đổi nhiệt độ,…Trong quá trình khai thác, kết cấu áo đường phải đủ bềntrong suốt thời kỳ sử dụng, phải bằng phẳng, có đủ độ nhám, chống thấm nước, chốngnứt, có khả năng chịu mài mòn tốt, không bụi và ít bong bật

Kết cấu áo đường mềm cần phải có nhiều tầng lớp có nhiệm vụ khác nhau đểđáp ứng yêu cầu khai thác và chịu lực khác nhau phù hợp với trạng thái ứng suấtbiến dạng Khả năng chịu lực của các lớp giảm dần từ trên xuống dưới, lớp vật liệutốt có cường độ chịu lực cao, có khả năng chịu mài mòn tốt phải nằm bên trên, cáclớp vật liệu có cường độ chịu lực thấp được phân bố ở dưới

1.1.2 Giới thiệu điển hình kết cấu áo đường mềm

Các kết cấu áo đường mềm cấp cao đang được sử dụng phổ biến ở Việt Namkhông đa dạng, chủ yếu sử dụng các loại vật liệu sau:

 Tầng mặt: Bao gồm 1-2 lớp bê tông asphalt rải nóng, có hoặc không có lớp

bê tông asphalt chức năng tạo nhám, giảm tiếng ồn và thoát nước;

 Tầng móng bao gồm lớp móng trên và lớp móng dưới:

 Lớp móng trên: Cấp phối đá dăm loại 1 có gia cố hoặc không gia cốximăng; lớp ATB (Asphalt Treated Base) lớp cấp phối đá gia cố nhựa;

 Lớp móng dưới: Cấp phối đá dăm loại 2; Cấp phối đồi; Cấp phối sỏi cuội;Đất, cát gia cố ximăng;

 Lớp đáy áo đường thường sử dụng lớp cấp phối đồi chọn lọc có chiều dày30-50 cm đầm chặt K≥0.98 Nếu nền đường đắp bằng cát thì lớp đáy áo đường làbắt buộc để đảm bảo đầm chặt các lớp trên và cát không chui lên lớp móng

Để giảm chi phí đầu tư ban đầu, với các đường đường cấp IV thậm chí cấp

III chỉ có một lớp bê tông nhựa dày 5- 7 cm trên các lớp móng cấp phối, qua quátrình đưa vào khai thác thấy rằng số đường quốc lộ chỉ có một lớp mặt bê tông nhựa

hư hỏng nhiều, thậm chí vừa mới đưa vào sử dụng như QL6, QL48

1.2 Cấu tạo kết cấu áo đường mềm

1.2.1 Sơ đồ bố trí các lớp trong kết cấu mặt đường bê tông nhựa

Kết cấu mặt đường bê tông nhựa (hay kết cấu mặt đường mềm) gồm có tầngmặt lằm bằng các vật liệu hạt hoặc các vật liệu hạt có trộn nhựa hay tưới nhựađường và tầng móng làm bằng các loại vật liệu khác nhau đặt trực tiếp trên khu vựctác dụng của nền đường hoặc trên lớp đáy móng

Tầng mặt áo đường mềm cấp cao có thể có nhiều lớp gồm lớp tạo nhám, tạophẳng hoặc lớp bảo vệ, lớp hao mòn ở trên cùng (đây là các lớp không tính vào bềdày chịu lực của kết cấu mà là các lớp có chức năng hạn chế các tác dụng phá hoại

bề mặt và trực tiếp tạo ra chất lượng bề mặt phù hợp với yêu cầu khai thác đường)rồi đến lớp mặt trên và lớp mặt dưới là các lớp chịu lực quan trọng tham gia vàoviệc hình thành cường độ của kết cấu áo đường mềm

Tầng móng cũng thường gồm lớp móng trên và lớp móng dưới (các lớp nàycũng có thể kiêm chức năng lớp thoát nước)

Hình 1.1: Sơ đồ các tầng, lớp của kết cấu mặt đường mềm

1.2.1.1 Lớp mặt

Lớp mặt chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng xe chạy (lực thẳng đứng và lực

nằm ngang) và tác dụng của các yếu tố thiên nhiên (mưa, gió, nhiệt độ môi trường,

…) Để chịu được các tác dụng đó, lớp mặt đòi hỏi phải được làm bằng các vật liệugia cố chất liên kết, có cường độ và dính bám tốt với các lớp dưới

Lớp mặt áo đường mềm cấp cao có thể có nhiều lớp gồm: lớp tạo nhám, tạophẳng hoặc lớp bảo vệ, lớp hao mòn ở trên cùng rồi đến lớp mặt trên và lớp mặtdưới là các lớp chịu lực quan trọng tham gia vào việc tạo nên cường độ của kết cấu

1.2.1.2 Lớp móng

Chịu lực thẳng đứng là chính, nhiệm vụ là tiếp nhận tải trọng gián tiếp qualớp mặt, truyền và phân phối lực thẳng đứng để khi truyền xuống nền đất thì ứngsuất sẽ giảm đến một mức độ đất nền đường có thể chịu được mà không tạo nênbiến dạng thẳng đứng hoặc biến dạng trượt quá lớn

Vật liệu lớp móng có thể dùng loại rời rạc nhưng phải đảm bảo có độ cứngnhất định Có thể bố trí các lớp vật liệu có cường độ giảm dần theo chiều sâu, phùhợp với biểu đồ phân bố ứng suất do tải trọng bánh xe truyền xuống nền mặt đường.Như vậy, có thể tận dụng được vật liệu địa phương để giảm giá thành xây dựng

1.2.1.3 Lớp đáy áo đường

Lớp đáy áo đường có các chức năng sau: tạo được một lòng đường chịu lực đồng nhất, sức chịu tải tốt; ngăn chặn ẩm thấm từ trên xuống nền đất và từ dưới lên

móng áo đường; tạo "hiệu ứng đe" để bảo đảm chất lượng đầm nén các lớp móngphía trên; tạo điều kiện cho xe máy đi lại trong quá trình thi công áo đường khônggây hư hại nền đất phía dưới

1.2.1.4 Móng nền đất

Móng nền đất cũng là một bộ phận của kết cấu áo đường, gọi là kết cấu tổngthể nền mặt đường Kết cấu tổng thể nền mặt đường gồm kết cấu mặt đường ở trên

và phần khu vực tác dụng của nền đường ở dưới Thiết kế tổng thể nền mặt đường

có nghĩa là ngoài việc chú trọng các giải pháp thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường cònphải chú trọng đến các giải pháp nhằm tăng cường độ và độ ổn định cường độ đốivới khu vực tác dụng của nền đường

1.2.2 Yêu cầu đối với kết cấu mặt đường bê tông nhựa

Trong suốt thời hạn thiết kế quy định, mặt đường mềm phải có đủ cường độ

và duy trì được cường độ để hạn chế được tối đa các trường hợp phá hoại của xe cộ

và các yếu tố môi trường tự nhiên Cụ thể là hạn chế được các hiện tượng tích lũybiến dạng dẫn đến tạo vệt bánh xe trên mặt đường, hạn chế phát sinh hiện tương nứt

nẻ hạn chế bào mòn và bong tróc bề mặt, hạn chế được các nguồn ẩm xâm nhập vàocác lớp kết cấu và phần trên của nền đường trong phạm vi khu vực tác dụng, hoặcphải đảm bảo lượng nước xâm nhập vào được thoát ra một cách nhanh nhất

1.3 Phân tích các phương pháp thiết kế kết cấu áo đường mềm

1.3.1 Phương pháp thiết kế theo 22TCN211-06

Phương pháp thiết kế mặt đường mềm theo tiêu chuẩn 22TCN-211-06 [3]hiện hành ở Việt Nam là phương pháp lý thuyết-thực nghiệm dựa trên kết quả bàitoán với mô hình bán không gian vô hạn đàn hồi nhiều lớp theo mô hình Burmister

- Một số hiện tượng hư hỏng kết cấu khá phổ biến trong thực tế chưa đượcbao gồm trong các trạng thái giới hạn kiểm toán kết cấu mặt đường, như là:

+ Hư hỏng dạng nứt parabol hoặc hiện tượng trượt trồi do ứng suất cắttrượt trong lớp bê tông nhựa mặt đường và của vật liệu móng rời rạc, kém kínhkhi xét đến thành phần lực ngang của tải trọng bánh xe;

+ Hư hỏng do biến dạng không hồi phục của mặt đường không được xétđến do giả thiết tính toán của hệ đàn hồi nhiều lớp;

- Vấn đề về độ tin cậy trong thiết kế gây ra những thắc mắc với các kỹ sư

đã thực hiện thiết kế kết cấu áo đường trong nhiều năm:

+ Việc nhân hệ số độ tin cậy mà không có điều chỉnh hoặc điều chỉnh ít

về thông số đầu vào cho kết quả kết cấu mặt đường lớn hơn so với tiêu chuẩnthiết kế trước đây (22TCN – 211 – 93) gây thắc mắc đối với các kỹ sư đã từng

sử dụng tiêu chuẩn trước đây để tính toán kết cấu mặt đường;

1.3.2 Phương pháp thiết kế theo 22TCN274-01

- Khó khăn:

+ Trạng thái giới hạn là mức độ phục vụ của mặt đường là một khái niệm còn khá

“mơ hồ” đối với các kỹ sư đường bộ của Việt Nam Đó không phải là thông số đểngười ta có thể đo đếm được một cách dễ dàng và gây khó khăn đối với kỹ sư ViệtNam về việc kiểm tra nghiệm thu chất lượng mặt đường hoàn thành

+ Hệ số tải trọng trục tương đương khuyến cáo trong tiêu chuẩn không xét đến

xe quá tải, là hiện tượng phổ biến trong thực tế dòng giao thông trên quốc lộ

cũng như các đường khác nhau ở Việt Nam (xem bảng dưới đây) [1].

Bảng 1.1: Hệ số tải trọng tương đương khuyến cáo

Loại xe Hệ số tải trọng tương

đương (đường quốc lộ)

Hệ số tải trọng tương đương (các đường chính khác)

1.3.3 Phương pháp thiết kế theo AI (Asphalt Institute)

Trình tự các bước thiết kế theo AI như Hình 1.2

Hình 1.2: Trình tự thiết kế mặt đường mềm theo AI

1 Phương pháp AI dựa trên lời giải của bài toán bán không gian vô hạn đànhồi nhiều lớp với 2 trạng thái giới hạn là lún vệt bánh của toàn kết cấu và điều kiệnmỏi trong các lớp bê tông nhựa Phương pháp đủ đơn giản, rõ ràng và dễ áp dụng ởViệt Nam Mô hình bài toán cũng được sử dụng trong tiêu chuẩn 22TCN211-06 [3];

2 Phương pháp AI dựa trên hệ thống thí nghiệm hiện đại của ASTM vàAASHTO phù hợp với xu hướng phát triển chung của ngành GTVT Việt Nam;

3 Phương pháp cũng chưa tính được biến dạng không hồi phục của các lớp

bê tông nhựa mà chỉ chọn loại nhựa theo cấu tạo phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độkhông khí, nhiệt độ mặt đường khu vực xây dựng;

4 Để áp dụng được phương pháp AI ở Việt Nam cần nhiều thời gian và kinhphí, để sử dụng được cần có những nghiên cứu nhằm “địa phương hóa các thông sốđầu vào” và hiệu chỉnh các hệ số với điều kiện Việt Nam

1.3.4 Phương pháp thiết kế theo cơ học thực nghiệm MEPDG

1 Thiết kế cấu tạo một kết cấu ban đầu bao gồm: số lớp vật liệu, loại và

chiều dày mỗi lớp, phù hợp với những điều kiện cụ thể như: Đất nền, đặc trưngvật liệu, tải trọng, khí hậu, điều kiện thi công, …

2 Đưa ra các thông số trạng thái giới hạn (các đặc trưng hư hỏng), đặctrưng cho tình trạng mặt đường ở cuối thời kỳ khai thác (ví dụ: Mức độ biếndạng không hồi phục, nứt do mỏi, nứt do nhiệt, độ gồ ghề)

3 Chọn mức độ tin cậy cho các đặc trưng trên Do sự sai khác của vậtliệu, sự thay đổi của điều kiện khí hậu, điều kiện giao thông và công nghệ xâydựng, cần phải xét đến độ tin cậy trong thiết kế kết cấu mặt đường Để xác định

độ tin cậy trong thiết kế, các sai số hoặc hệ số sai số của các thông số đầu vàonhư vật liệu, khí hậu, điều kiện giao thông và kể cả chiều dày lớp được xem xétđến ngay từ các bước xác định thông số đầu vào từ bước (1) đến bước (4) Cácứng suất, biến dạng xác định được theo các mô hình tính toán vì thế đã baogồm độ tin cậy

4 Đưa các thông số khí hậu tại khu vực thiết kế, xây dựng Thông thườngMEPDG đã có các số liệu trên toàn bộ lãnh thổ Mỹ và Canada, cần có nhữngnghiên cứu mô hình khí hậu để đưa các thông số của Việt Nam vào

5 Xử lý các thông số đầu vào để xác định: lưu lượng giao thông trung bìnhtháng, các đặc trưng vật liệu theo từng thời kỳ khí hậu trong năm, các đặc trưng khíhậu trong suốt thời kỳ thiết kế

6 Tính toán ứng suất & biến dạng của mặt đường khi làm việc sử dụng môhình hệ nhiều lớp hoặc mô hình phần tử hữu hạn, biến dạng không hồi phục sử dụng

lý thuyết dẻo, ứng suất nhiệt sử dụng các phương trình nhiệt ứng với mỗi loại tảitrọng, mỗi cấp tải trọng và mỗi loại hình hư hỏng trong suốt thời kỳ thiết kế

7 Dự đoán các hư hỏng (lún, nứt từ dưới lên, nứt từ trên xuống, nứt do nhiệt)tại cuối mỗi thời kỳ tính toán, trong suốt thời kỳ thiết kế, sử dụng mô hình cơ học –thực nghiệm đã được hiệu chỉnh Dự đoán phát triển độ gồ ghề với độ gồ ghề banđầu, sự phát triển các hư hỏng và điều kiện khai thác

8 Ước lượng các thông số đặc trưng cho tình trạng mặt đường ở cuối thời kỳtính toán, ứng với độ tin cậy đã chọn

9 Nếu các thông số đặc trưng cho tình trạng mặt đường ở cuối thời kỳ tínhtoán không đạt yêu cầu, điều chỉnh thiết kế ở bước 1 và lặp lại các bước từ 5 đến 8,

cho đến khi đạt Kết cấu cuối cùng được lựa chọn thỏa mãn các mô hình trạng tháigiới hạn ứng với mỗi mô hình phân tích hư hỏng được tính toán.

Hình 1.3: Trình tự thiết kế theo MEPDG

1.4 Các phần mềm phân tích dự báo phá hoại kết cấu áo đường mềm

1.4.1 Chương trình BISAR

BISAR (BItuminous Structural Analysis in Roads) là phần mềm nghiên cứutrạng thái ứng suất, biến dạng trong kết cấu áo đường mềm theo mô hình và các giảthiết Burmister do hãng Shell phát triển BISAR3.0 được sử dụng rộng rãi trên thếgiới khi nghiên cứu, đánh giá khả năng chịu lực của kết cấu áo đường mềm

Chương trình BISAR sử dụng mô hình Goodman phân tích điều kiện liên kếtgiữa các lớp vật liệu Để mô phỏng điều kiện làm việc giữa các lớp (điều kiện liên

kết), chương trỡnh đưa ra thụng số AK- tỷ số giữa chuyển vị tương đối theo phươngngang với ứng suất cắt tại bề mặt chung giữa hai lớp- được thể hiện theo biểu thức:

 chuyển vị t ơng đối theo ph ơng ngang của các lớp

Với a - bỏn kớnh vũng trũn tương đương của vệt bỏnh xe;

E - mụ đun đàn hồi của lớp vật liệu đang xột;

υ - hệ số Poisson của lớp vật liệu đang xột;

a - hệ số ma sỏt 0 Ê a Ê 1: a=0: dớnh hoàn toàn;

Ngoài ra, người ta cũn đưa thờm thụng số ALK, được tớnh bằng cụng thức:

 a1

ALK a.Khi nhập vào chương trỡnh, người ta cú thể chọn thụng số là AK hoặc làALK, mối quan hệ giữa AK và ALK được thể hiện bằng cụng thức:

.1

AK ALK

E Đõy là phần mềm với mục đớch nghiờn cứu miễn phớ, rất thõn thiện và trựcquan, thế mạnh của phần mềm là cú thể xột đến mức độ dớnh bỏm giữa cỏc lớp theo

mụ hỡnh Goodman và xột đến ảnh hưởng của lực ngang

1.4.2 Chương trỡnh EverStressFE version 1.0

Đõy là phần mềm trong Bộ chương trỡnh Everseries Pavement AnalysisPrograms của bang Washington – Mỹ để phõn tớch và tớnh toỏn kết cấu mặt đườngđược cỏc tỏc giả Sivaneswaran, Mahoney phỏt triển từ năm 2001

Hình 1.4: Giao diện chính của EverStressFE version 1.0

Chương trình tính toán mô hình kết cấu bằng phương pháp phần tử hữu hạn 3D,

có thể mô phỏng các loại tải trọng bánh xe bất kỳ với những vệt tiếp xúc và áp lực bất kỳ

kể cả tiêu chuẩn hay người dùng định nghĩa Chương trình còn cho phép nghiên cứu cáclớp đàn hồi không vô hạn theo phương ngang (giới hạn bởi lề đường) Chương trình cóxét đến mức độ dính bám giữa các lớp mặt đường từ dính chặt đến dính một phần tùythuộc vào hệ số liên kết bề mặt

1.4.3 Chương trình KENPAVE

Đây là phần mềm nổi tiếng do GS Yang H Huang Trường Đại học

Kentucky-Mỹ phát triển Cơ sở lý thuyết, mô hình hóa và các ví dụ tính toán được viết rõ trong tàiliệu nổi tiếng Pavement Analysics and Design Thế mạnh của KENPAVE là phần mềmnghiên cứu FEM, miễn phí, khá dễ sử dụng Phần mềm có thể mô hình lớp vật liệu: Đànhồi tuyến tính, đàn hồi phi tuyến, đàn hồi dẻo hoặc kết hợp giữa các mô hình đó.KENPAVE có thể phân tích kết cấu theo mùa, theo thời kỳ Nhược điểm của phần mềm

là cũng không xét ảnh hưởng của lực ngang

Hình 1.5: Giao diện chính của KENPAVE 1.4.4 Chương trình 3D Move

Là phần mềm miễn phí 3D Move có thể sử dụng trong phân tích kết cấu mặt đường

ở Việt Nam (http://www.arc.unr.edu/Software.html) Một số kết luận rút ra từ nghiên cứu là:

- Có thể sử dụng 3D-Move Analysic để phân tích ứng xử của kết cấu áo đường mềm dưới tác dụng của tải trọng chuyển động ở các nhiệt độ khác nhau;

- Với mặt đường bằng phẳng trung bình khi xét đến xung kích (hệ số DLC) thì giá trị ứng suất, biến dạng, chuyển vị trong kết cấu tăng lên từ 1.05 đến 1.10 lần

so với không xét ảnh hưởng xung kích Vận tốc càng lớn thì ảnh hưởng của lực xung kích càng nhiều (hệ số DLC càng lớn);

- Đối với mô hình đàn hồi của các lớp bê tông asphalt và DLC=0 khi vận tốc thay đổi thì ứng suất, biến dạng chuyển vị của các điểm trong kết cấu thay đổi không đáng kể;

- Đối với mô hình đàn nhớt Witczak của các lớp bê tông asphalt và DLC=0, khi vận tốc tăng lên thì biến dạng và chuyển vị của các điểm trong kết cấu giảm đi;

- Đối với mô hình đàn nhớt Witczak của các lớp bê tông asphalt khi nhiệt độ tăng lên thì biến dạng và chuyển vị của các điểm trong kết cấu tăng lên rõ rệt;

toàn bộ kinh nghiệm thiết kế

đường của Pháp, xét được các

mức độ liên kết các lớp: dính Hình 1.6: Giao diện chính của ALIZE1.20chặt, dính ½ và trượt Đây là phần mềm thương mại nên khả năng sử dụng ở nước

ta là hạn chế

1.4.6 Chương trình ANSYS

ANSYS là phần mềm thương mại rất mạnh, có thể tính tương đối chính xácchuyển vị và ứng suất tại các điểm của một vật rắn biến dạng chịu tải trọng

Hiện nay, phần mềm ANSYS đã được đưa vào sử dụng để xác định chuyển

vị và ứng suất của các vật thể biến dạng chịu tải Phần mềm này dùng để giải cácbài toán, được thiết lập trên cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn Phương pháp phần

tử hữu hạn là phương pháp số đặc biệt để tìm dạng gần đúng của một hàm chưa biếttrong miền xác định V của nó

Chương trình ANSYS sử dụng mô hình lớp vật liệu dính bám, thông thường

sử dụng các phần tử CONTACT48 để mô hình hóa dính bám giữa các lớp vật liệukết cấu áo đường mềm

Trạng thái ứng suất, biến dạng và chuyển vị của kết cấu phụ thuộc vào môhình tiếp xúc giữa các lớp Có 4 loại tiếp xúc được xét là: “Tied”; “Simple friction”;

“Stick” và “User defined”

1.4.8 Phần mềm cơ học thực nghiệm MEPDG

Phần mềm MEPDG 1.1 bản miễn phí với đầy đủ các tính năng được sử dụngnghiên cứu đánh giá tuổi thọ kết cấu áo đường Phần mềm có thể phân tích tất cảcác loại kết cấu áo đường hiện nay, sử dụng kết cấu mới hay tăng cường

Hình 1.7: Phần mềm cơ học – thực nghiệm MEPDG 1.1 1.4.9 Bộ phần mềm SW-1 của Viện Asphalt-Mỹ

SW-1 là phần mềm thương mại của Viện Asphalt – Mỹ, là một công cụ mạnhtrong thiết kế và phân tích kết cấu áo đường mềm

SW-1 đưa ra phương pháp thiết kế chiều dày mặt đường nhựa cho nhiều ứngdụng mặt đường khác nhau.Với chương trình duy nhất này, người dùng có thể thiết

kế mặt đường cho các loại xe và ứng dụng sau đây:

Hình 1.8: Giao diện phần mềm SW-1 của Viện Asphalt

Cảng hàng không, cảng hàng hải; Đường bộ (đường giao thông thông thường

và đường cao tốc), đường thành phố, bãi đỗ xe; Đường cho khu công nghiệp và xetải trọng nặng.

1.4.10 Các phần mềm khác

Ngoài những phần mềm đã phân tích, còn có các phần mềm phổ dụng khác nhưAPAS (Phần Lan); VEROAD (Đại học Delft – Hà Lan); NOAH (Bỉ); HUURMAN(Hà Lan); CIRCLY (Úc); CalMe (Mỹ); PerRoad (Hội Asphalt); VESYS (Mỹ); Illipave(Mỹ); ARKPave (Mỹ); MichPave (Mỹ); IIT PAVE (Ấn Độ),…

1.5 Kết cấu áo đường mềm phổ biến và công nghệ thi công ở Việt Nam

1.5.1 Kết cấu áo đường mềm phổ biến

1.5.1.1 Kết cấu mặt đường cao tốc Cầu Giẽ - Ninh Bình

Kết cấu mặt đường mới hoàn chỉnh giai đoạn 1, Eyc=191MPa

Bao gồm các lớp sau:

- Lớp bê tông nhựa tạo nhám: 3cm

- Lớp bê tông nhựa hạt mịn: 5cm

- Lớp bê tông nhựa hạt trung: 7cm

- Lớp đá dăm đen: 10cm

- Lớp cấp phối đá dăm loại 1: 18cm

- Lớp cấp phối đá dăm loại 2: 27cm

Giữa các lớp bê tông nhựa tưới nhựa dính bám:

0.5 kg/m2; Tưới nhựa thấm bám 1.5kg/m2 trên lớp cấp

1.5.1.2 Kết cấu mặt đường cao tốc Quốc lộ 3 mới

Kết cấu mặt đường mới hoàn chỉnh, Eyc=198MPa

Bao gồm các lớp sau:

- Lớp bê tông nhựa tạo nhám: 3cm

- Lớp bê tông nhựa hạt mịn: 5cm

- Lớp bê tông nhựa hạt trung: 8cm

- Lớp cấp phối đá dăm loại 1: 28cm

- Lớp cấp phối đá dăm loại 2: 33cm

Giữa các lớp bê tông nhựa tưới nhựa dính bám:

0.5 kg/m2; Tưới nhựa thấm bám 1.5kg/m2 trên lớp cấp

1.5.1.3 Kết cấu mặt đường cao tốc Nội Bài – Lào Cai

Kết cấu mặt đường mới hoàn chỉnh, Eyc=200 MPa

Bao gồm cỏc lớp sau:

- Lớp bờ tụng nhựa hạt mịn: 5cm

- Lớp bờ tụng nhựa hạt trung: 10cm

- Lớp cấp phối đỏ dăm loại 1: 30cm

- Lớp cấp phối đỏ dăm loại 2: 54cm

Tổng chiều dày 99cm, cỏc lớp múng chia thành từng

lớp thi cụng

Giữa cỏc lớp bờ tụng nhựa tưới nhựa dớnh bỏm:

0.5 kg/m2; Tưới nhựa thấm bỏm 1.5kg/m2 trờn lớp cấp

1.5.1.4 Kết cấu mặt đường cao tốc Quốc lộ 5 mới

Kết cấu mặt đường mới hoàn chỉnh Eyc≥ 191MPa

Bao gồm cỏc lớp sau:

- Lớp bờ tụng nhựa hạt mịn: 6cm

- Lớp bờ tụng nhựa hạt trung: 8cm

- Lớp ATB: 13cm

- Lớp cấp phối đỏ dăm loại 1: 40cm

Giữa cỏc lớp bờ tụng nhựa tưới nhựa dớnh bỏm:

0.5 kg/m2; Tưới nhựa thấm bỏm 1.5kg/m2 trờn lớp cấp

1.5.1.5 Kết cấu mặt đường cao tốc Trung Lương – Cần Thơ

Kết cấu mặt đường mới hoàn chỉnh Eyc≥ 191MPa

Bao gồm cỏc lớp sau:

- Lớp bờ tụng nhựa tạo nhỏm: 3cm

- Lớp bờ tụng nhựa hạt mịn: 5cm

- Lớp bờ tụng nhựa hạt trung: 7cm

- Lớp đỏ dăm đen: 10cm

- Lớp cấp phối đỏ dăm: 55cm

Giữa cỏc lớp bờ tụng nhựa tưới nhựa dớnh bỏm: 0.5 kg/m2;

Tưới nhựa thấm bỏm 1.5kg/m2 trờn lớp cấp phối đỏ dăm Nền đất

Kết cấu mặt đường mới hoàn chỉnh Eyc≥ 200MPa.

Bao gồm các lớp sau:

- Lớp bê tông nhựa tạo nhám: 3cm

- Lớp bê tông nhựa hạt mịn: 5cm

- Lớp bê tông nhựa hạt trung: 7cm

- Lớp cấp phối đá dăm loại 1: 40cm

- Lớp cấp phối đá dăm loại 2: 45cm

Giữa các lớp bê tông nhựa tưới nhựa dính bám:

0.5 kg/m2; Tưới nhựa thấm bám 1.5kg/m2 trên lớp cấp

1.5.2 Công nghệ thi công các lớp kết cấu mặt đường

Nhìn chung hệ thống tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu các lớp kết cấu mặtđường hiện nay ở nước ta khá hoàn chỉnh tiệm cận với tiêu chuẩn thế giới [4], [5], [ 6]

Tuy nhiên, qua kiểm định một số dự án nhận thấy còn một số tồn tại:

 Vật liệu cấp phối đá dăm còn chưa đảm bảo, lượng hạt dài dẹt nhiều, cấp phốikhông đạt yêu cầu, thiếu một số cỡ hạt dẫn đến không lu chặt được Trong quá trình luxuất hiện những đường rạn nứt phía trước lu, liên kết bề mặt không đảm bảo mặc dù đo

E và kiểm tra độ chặt vẫn đạt yêu cầu Kiến nghị bổ sung trong tiêu chuẩn thi công cấpphối đá dăm bắt buộc bề mặt sau khi lu lèn phải đảm bảo liên kết chắc chắn;

 Thi công lớp cấp phối đá dăm gia cố xi măng còn chưa khống chế chặt chẽ

độ ẩm thi công, hỗn hợp vật liệu quá ẩm dẩn đến nứt co ngót trong quá trình thủyhóa xi măng;

 Đối với lớp bê tông nhựa thì lựa chọn loại nhựa chưa phù hợp với lưulượng, tải trọng và nhiệt độ Chưa có đủ tiêu chuẩn kỹ thuật để loại bỏ các loại bộtkhoáng kém chất lượng

1.5.3 Công tác duy tu, bảo dưỡng kết cấu áo đường mềm

Các nguyên tắc lựa chọn giải pháp sửa chữa mặt đường

 Nguyên tắc theo kế hoạch: Một khối lượng cố định công việc được xác định đểtiến hành vào một thời điểm nhất định hay vào các khoảng thời gian cố định

 Nguyên tắc điều kiện cần đáp ứng: Đưa ra các điều kiện giới hạn cho thờiđiểm và hình thức thực hiện một loại hình công việc Đối với mặt đường, các chỉtiêu tình trạng mặt đường thường được quan tâm đối với tiêu chuẩn lựa chọn giảipháp bảo dưỡng là:

+ Độ bằng phẳng

+ Hư hỏng bề mặt

+ Cường độ kết cấu

+ Độ nhám mặt đường

Các phương pháp có thể sử dụng nguyên tắc điều kiện cần đáp ứng:

+ Phương pháp dựa trên hư hỏng mặt đường

+ Phương pháp dựa trên hệ số bề mặt

+ Phương pháp dựa trên hệ số kết cấu

 Nguyên tắc tối ưu hóa trên dựa trên chi phí sửa chữa bảo dưỡng và tuổi thọ củamặt đường, tính giải pháp tối ưu dựa trên cơ sở chi phí toàn bộ vòngđời của đường

Trong tiêu chuẩn kỹ thuật bảo dưỡng thường xuyên đường bộ đã khuyếnnghị sử dụng chỉ số tình trạng mặt đường PCI và đánh giá tình trạng mặt đườngtheo tiêu chuẩn ASTM:D6433-07 bằng khấu trừ dần Tuy nhiên, chỉ số PCI chưaxét được cường độ còn lại của kết cấu, vấn đề này cần nghiên cứu bổ sung trongchương 3

1.6 Phân tích các phương pháp thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa nóng

1.6.1 Xu hướng sử dụng bê tông nhựa tại Việt Nam và trên Thế giới

- Xu hướng tại Việt Nam

Bảng 1.2: Số liệu mạng lưới đường bộ Việt Nam theo vật liệu lớp mặt đường

Bê tông nhựa

Đá dăm nhựa

Bê tông

xi măng Cấp phối Đất KhácQuốc lộ 17020,72 5753,70 313,19 575,92 456,19 - 9921,72

Loại đường

theo cấp

quản lý

Chiều dài theo loại mặt đường (Km)

- Theo thống kê số liệu mạng lưới đường bộ Việt Nam theo vật liệu lớp mặtthì tỷ lệ sử dụng mặt đường BTN ở Việt Nam vẫn còn chưa cao, chủ yếu loại mặt

đường này sử dụng cho các tuyến Quốc lộ, đường đô thị.

1.6.2 Phân loại bê tông nhựa

Căn cứ các chỉ tiêu như: Phương pháp thi công; nhiệt độ khi rải; Theo độ rỗng dư,theo kích thước hạt lớn nhất ta có có thể chia ra các loại bê tông nhựa như sau

Bảng 1.3: Phân loại bê tông nhựa nóng

Cõ hạtlớnnhất(mm)Cấp phối liên tục

Cấpphốigiánđoạn

BTNR(VN)

ĐádămđenAM

Cấp phối giánđoạn

Hạt rất

lớn

ATB37,5

BTNR37,5

SMA12,5

AM12,5

SMA9,5

AM9,5

+ Bê tông nhựa rải ấm: nhiệt độ rải từ 90 oC -1100C Sử dụng cho đường cấpthấp hoặc duy tu bảo dưỡng.

+ Bê tông nhựa rải nguội: Thường được trộn với nhũ tương hoặc nhựa phadầu

+ Bê tông nhựa tái chế: gồm tái chế nóng và tái chế nguội

1.6.3 Cấu trúc bê tông nhựa

Cấu trúc có khung là cấu trúc mà độ rỗng của hỗn hợp được lấp đầy hoàntoàn bằng vữa asphalt Thể tích vữa asphalt bao gồm hỗn hợp của cát, bột khoáng

và bitum không vượt quá thể tích rỗng của đá dăm, độ lớn của các hạt cát không lớnhơn kích thước của các lỗ rỗng trong bộ khung đá dăm

+ Cấu trúc bán khung của vật liệu khoáng là cấu trúc có các phần cục bộ củahạt đá dăm tập trung lớn hơn thể tích của vữa asphalt

+ Cấu trúc không có khung là cấu trúc trong đó các hạt đá dăm dễ di chuyển dolượng thừa của chất kết dính asphalt (hệ số lấp đầy lỗ rỗng lớn hơn 1) Cường độ và độdính kết của cấu trúc giảm khi chịu nhiệt làm cho lớp phủ mặt đường bị biến dạng dẻo

- Cấu trúc của bitum trong bê tông nhựa

Khi trộn vật liệu khoáng với bitum trên bề mặt của hạt đá dăm, cát, bộtkhoáng được phủ một lớp màng mỏng bitum Cấu trúc và tính chất của lớp phủ đó ảnhhưởng đến tính chất và chất lượng bê tông nhựa Sự liên kết giữa vật liệu khoáng vàlớp màng mỏng của bitum được hình thành nhờ các quá trình vật lý và hóa học phứctạp Sự dính bám của bitum với vật liệu khoáng được giải thích là có phụ thuộc nhiềuvào tổng diện tích bề mặt của các hạt Bề mặt riêng của đá lớn hơn 10 cm2/g, cát 100-

200 cm2/g, bột đá 2.000-3.000 cm2/g Ví dụ trong 100 g hỗn hợp có 50% đá dăm, 40%cát và 10% bột khoáng có kích thước nhỏ hơn 0.071 mm thì diện tích bề mặt của đádăm sẽ là 500 cm2, cát 8.000 cm2 và bột khoáng là 30.000 cm2

1.6.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bê tông nhựa.

- Các nhóm hạt làm nên vật liệu khoáng

Cốt liệu lớn (đá) tạo thành bộ khung chịu lực Nếu cốt liệu lớn có nhiềuthành phần hạt thoi dẹt, phong hóa lớn hơn quy định khả năng chịu lực cốt liệu kémdẫn tới cường độ BTN thấp hơn Yêu cầu cốt liệu lớn phải sạch để khả năng dínhbám với vữa asphalt tốt thì cường độ BTN mới cao

Cốt liệu nhỏ (cát) chèn lấp một phần khe rỗng cốt liệu lớn, cát phải sạch đểkhả năng đính bám với chất kết dính asphalt tốt

Bột khoáng cỡ hạt không đảm bảo thì khả năng dàn mỏng màng bitum khôngđược mỏng Bột khoáng không đảm bảo sạch thì khả năng dính bám kém

- Bitum

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dính bám giữa bitum và vật liệukhoáng Các yếu tố đó phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu cũng như yếu tố bên ngoài

- Nhiệt độ sấy và thời gian trộn của bitum với hỗn hợp vật liệu khoáng

Khi nhiệt độ sấy cao làm bay các nhóm chất dầu trong các hy đrôcácbon caophân tử có trong bitum làm bitum trở nên giòn

1.6.5 Phương pháp thiết kế theo Marshall

Quy trình thiết kế hỗn hợp BTN được chỉ dẫn theo TCVN 8820:2011 gồm cónhững nội dung sau [5]:

1.6.5.1 Nguyên tắc thiết kế hỗn hợp theo phương pháp Marshall

Công tác thiết kế hỗn hợp BTN theo phương pháp Marshall nhằm mục đíchtìm ra hàm lượng nhựa tối ưu ứng với hỗn hợp cốt liệu đã chọn Việc thiết kế phảituân thủ các yêu cầu sau:

- Tất cả các vật liệu sử dụng (đá dăm, cát, bột khoáng, nhựa đường) đều phảithỏa mãn các chỉ tiêu cơ lý theo quy định của tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu mặtđường BTN

- Đường cong cấp phối của hỗn hợp cốt liệu sau khi phối trộn phải nằmtrong giới hạn của đường bao cấp phối quy định

- Hàm lượng nhựa tối ưu lựa chọn phải thỏa mãn các chỉ tiêu liên quan đếnđặc tính thể tích (Độ rỗng dư, độ rỗng cốt liệu,…), các chỉ tiêu thí nghiệm theoMarshall (Độ ổn định, độ dẻo,…) và các chỉ tiêu bổ sung nếu có theo quy định của

tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu mặt đường BTN.

1.6.5.2 Công tác thiết kế hỗn hợp BTN

Công tác thiết kế hỗn hợp BTN liên quan rất mật thiết với tiến độ thi côngcủa công trình Công tác thiết kế được chia làm 4 giai đoạn

- Giai đoạn 1: Thiết kế sơ bộ

Mục đích chính của công tác thiết kế sơ bộ là xác định chất lượng của cácloại cốt liệu sẵn có tại nơi thi công, đối chiếu với các yêu cầu kỹ thuật xem có phùhợp hay không Giai đoạn này sử dụng mẫu vật liệu lấy tại ngồn cung cấp hoặcphễu nguội của trạm trộn để thiết kế Thành phần hạt của hỗn hợp cốt liệu thườngđượng chọn nằm giữa miền giới hạn của biểu đồ thành phần hạt quy định

- Giai đoạn 2: Thiết kế hoàn chỉnh

Mục đích của giai đoạn này là tìm ra thành phần hạt thực của hỗn hợp cốtliệu và hàm lượng nhựa thực khi sản xuất hỗn hợp BTN tại trạm trộn Thành phầnhạt của cốt liệu trong giai đoạn này phải được thiết kế sao cho tương tự như thànhphần hạt giai đoạn1

Ngay trước khi tiến hành thiết kế hoàn chỉnh phải tiến hành hiệu chuẩn cácphễu nguội của trạm trộn BTN và thiết lập biểu đồ quan hệ giữa tốc dộ cấp cốt liệunguội và tốc độ băng tải

- Giai đoạn 3: Phê duyệt công thức chế tạo BTN sau khi rải thử, giai đoạn

này gồm 5 bước như sau:

+ Bước 1: Sản xuất thử

+ Bước 2: Rải thử

+ Bước 3: Kiểm tra hỗn hợp BTN vừa trộn thử

+ Bước 4: Kiểm tra hỗn hợp BTN sau khi rải thử ngoài hiện trường

+ Bước 5: Phê duyệt công thức chế tạo BTN

- Giai đoạn 4: Kiểm soát chất lượng hàng ngày bao gồm

+ Kiểm soát chất lượng trong quá trình sản xuất

+ Kiểm soát chất lượng sau khi thi công

1.6.6 Phương pháp thiết kế theo Superpave