Nghiên cứu đánh giá chất lượng thi công lớp bê tông nhựa mặt đường Quốc lộ 1 đoạn qua tỉnh Quảng Trị

2. Mục tiêu của đề tài Nghiên cứu đánh giá ưu điểm, những tồn tại của công tác thi công lớp bê tông nhựa mặt đường Quốc lộ 1 đoạn Quảng Trị từ Km717+100 – Km791A+500. Từ những phân tích, đánh giá đề xuất những kiến nghị cho công tác quản lý, tổ chức thi công lớp BTN mặt đường cấp cao với những điều kiện tương tự.3. Đối tượng nghiên cứuĐối tượng nghiên của đề tài là nghiên cứu đánh giá chất lượng thi công lớp bê tông nhựa mặt đường Quốc lộ 1 đoạn qua tỉnh Quảng Trị từ Km717+100 – Km791A+500.4. Phạm vi nghiên cứuPhạm vi nghiên cứu của đề tài là lớp bê tông nhựa mặt đường Quốc lộ 1 đoạn qua tỉnh Quảng Trị từ Km717+100 – Km791A+500.5. Phương pháp nghiên cứuPhương pháp nghiên cứu là nghiên cứu trên cơ sở lý thuyết kết hợp với đánh giá trong quá trình quản lý và giám sát thi công.6. Kết cấu của luận vănNgoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn kết cấu gồm 3 chương:Phần Mở đầuChương 1. Nghiên cứu tổng quan về bê tông nhựa và kết cấu mặt đường bê tông nhựa;Chương 2. Phân tích nguyên nhân, thực trạng phá hoại kết cấu mặt đường bê tông nhựa và giải pháp khắc phục;Chương 3. Phân tích đánh giá chất lượng thi công lớp bê tông nhựa mặt đường Quốc lộ 1 đoạn qua tỉnh Quảng Trị từ Km717+100 – Km791A+500.Kết luận và kiến nghị.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

- -PHẠM VĂN THÀNH

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG THI CÔNG LỚP BÊ TÔNG NHỰA

MẶT ĐƯỜNG QUỐC LỘ 1 ĐOẠN QUA TỈNH QUẢNG TRỊ

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng đường ô tô và đường thành phố

Mã số: 60.58.02.05.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGSTS NGUYỄN QUANG PHÚC

HÀ NỘI, 2020

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 PSGTS 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 choviệc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn

đã được chỉ rõ nguồn gốc

Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình

Học viên

PHẠM VĂN THÀNH

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian thu thập tài liệu, nghiên cứu và thực hiện, đến nay luận văn

Thạc sĩ kỹ thuật: “Nghiên cứu đánh giá chất lượng thi công lớp bê tông nhựa mặt đường Quốc lộ 1 đoạn qua tỉnh Quảng Trị” đã hoàn thành đúng thời hạn và đảm bảo

đầy đủ các yêu cầu đặt ra trong bản đề cương đã được phê duyệt

Để hoàn thành luận văn, học viên đã nhận được nhiều sự giúp đỡ của các thầy

cô hướng dẫn, các nhà khoa học, các bạn đồng hành, cho phép sử dụng tài liệu đã công

bố và các đơn vị quản lý đường bộ cũng như tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thànhluận văn

Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo Sauđại học - Trường Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội đã giúp đỡ em trong suốt quátrình học tập nghiên cứu, em xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô, các bạn đồng

nghiệp Đặc biệt đến người thầy hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Quang Phúc

– Bộ môn Đường bộ - Trường ĐHGT Vận tải Hà Nội đã tận tình giúp đỡ trong quátrình nghiên cứu và hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Trong khuôn khổ và thời gian tiến hành của một luận văn thạc sỹ Khoa học kỹthuật, cũng chưa hẳn đã giải quyết triệt để và hoàn thiện được đầy đủ những vấn đề đặt

ra Chính vì vậy, em nghiêm túc tiếp thu những ý kiến đóng góp của các nhà khoa học,các thầy cô và các bạn đồng nghiệp

Cuối cùng xin cảm ơn đến gia đình đã động viên, khuyến khích tạo điều kiệncho tôi những giúp đỡ tốt nhất trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 05 tháng 05 năm 2020

Học viên

PHẠM VĂN THÀNH

MỤC LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ix

PHẦN MỞ ĐẦU 11

1.Tính cấp thiết của đề tài 11

2 Mục tiêu của đề tài 12

3 Đối tượng nghiên cứu 12

4 Phạm vi nghiên cứu 12

5 Phương pháp nghiên cứu 13

6 Kết cấu của luận văn 13

CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG NHỰA VÀ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA 14

1.1 Khái niệm bê tông nhựa 14

1.1.1 Xu hướng sử dụng bê tông nhựa tại Việt Nam và trên Thế giới 15

1.1.1.1 Xu hướng trên Thế giới 15

1.1.1.2 Xu hướng tại Việt Nam 15

1.1.2 Phân loại bê tông nhựa 17

1.1.3 Cấu trúc bê tông nhựa 18

1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bê tông nhựa 19

1.2 Các phương pháp thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa 20

1.2.1 Phương pháp Marshall 20

1.2.2 Phương pháp Superpave 23

1.3 Kết cấu mặt đường bê tông nhựa 29

1.3.1 Khái niệm kết cấu áo đường mềm 29

1.3.2 Giới thiệu điển hình kết cấu áo đường mềm 30

1.3.3 Cấu tạo kết cấu áo đường mềm 30

1.3.3.1 Sơ đồ bố trí các lớp trong kết cấu mặt đường bê tông nhựa 30

2.3.3.2 Yêu cầu đối với kết cấu mặt đường bê tông nhựa 32

1.3.4 Kết cấu áo đường mềm phổ biến và công nghệ thi công ở Việt Nam 32

1.3.4.1 Kết cấu áo đường mềm phổ biến 32

1.3.4.2 Công nghệ thi công các lớp kết cấu mặt đường 37

1.3.4.3 Công tác duy tu, bảo dưỡng kết cấu áo đường mềm 38

1.3.5 Các phương pháp thiết kế kết cấu mặt đường bê tông nhựa 38

1.3.5.1 Phương pháp theo 22TCN211-06 [7] 42

1.3.5.2 Phương pháp theo AASHTO1993 (22TCN274-01) [6] 47

1.5.3.3 Phân tích kết cấu tăng cường theo cơ học thực nghiệm 51

1.4 Kết luận chương 1 54

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN, THỰC TRẠNG PHÁ HOẠI KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA VÀ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC 56

2.1 Đặt vấn đề 56

2.2 Các dạng hư hỏng mặt đường bê tông nhựa và phương hướng khắc phục [19] 56 2.2.1 Nứt mỏi 56

2.2.2 Nứt do nhiệt độ thấp 58

2.2.3 Nứt dọc 59

2.2.4 Nứt ngang 60

2.2.5 Nứt lưới lớn dạng khối 61

2.2.6 Nứt phản ánh 62

2.2.7 Nứt trượt 63

2.2.8 Lún vệt bánh xe 64

2.2.9 Bong bật 66

2.2.10 Vết vá mặt đường/Ổ gà 67

2.2.11 Chảy nhựa 68

2.3 Nguyên nhân phá hoại kết cấu và giải pháp khắc phục mặt đường BTN 69

2.3.1 Nguyên nhân phá hoại kết cấu 69

2.3.1.1 Nguyên nhân do nhiệt độ không khí cao 69

2.3.1.2 Nguyên nhân do tải trọng xe và lưu lượng xe 70

2.3.1.3 Nguyên nhân do công tác khảo sát thiết kế 71

2.3.1.4 Nguyên nhân do công tác thi công 72

2.3.1.5 Nguyên nhân do tải trọng vượt quá của phương tiện 73

2.3.2 Giải pháp khắc phục 74

2.3.2.1 Thiết kế kết cấu mặt đường 74

2.3.2.2 Lựa chọn lớp mặt đường BTN 75

2.3.2.3 Đảm bảo chất lượng thi công 76

2.3.2.4 Quản lý khai thác đường hợp lý 78

2.4 Kết luận chương 2 78

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG THI CÔNG LỚP BÊ TÔNG NHỰA MẶT ĐƯỜNG QUỐC LỘ 1 ĐOẠN QUA TỈNH QUẢNG TRỊ TỪ KM717+100 – KM791A+500 80

3.1 Tổng quan về dự án QL1A đoạn qua tỉnh Quảng Trị từ Km717+100 đến Km791A+500 80

3.2 Đánh giá thiết kế kết cấu mặt đường QL1A đoạn qua tỉnh Quảng Trị Km717+100 - Km791A+500 83

3.2.1 Phân tích đánh giá công tác thiết kế kết cấu mặt đường dự án 84

3.2.1.1 Một số vấn đề còn tồn tại trong khâu thiết kế kết cấu áo đường 84

3.2.1.2 Phân tích sự đáp ứng của kết cấu mặt đường khi tính theo AASHTO 1998 85

3.2.2 Kết luận 88

3.3 Đánh giá thiết kế hỗn hợp BTN đối với dự án 89

3.3.1 Thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa 89

3.3.1.1 Giai đoạn thiết kế sơ bộ 89

3.3.3.2 Giai đoạn thiết kế hoàn chỉnh 90

3.3.3.3 Phê duyệt công thức chế tạo hỗn hợp bê tông nhựa 91

3.3.2 Kết quả thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa của dự án 92

3.3.3 Phân tích, đánh giá công tác thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa của dự án 98

3.3.4 Đánh giá thiết kế mác nhựa theo PG (Superpave) 104

3.3.4.1 Chọn mác nhựa đường PG theo điều kiện nhiệt độ 105

3.3.4.2 Điều chỉnh mác nhựa theo mức lưu lượng xe và đặc tính dòng giao thông 113

3.3.4.3 Kết luận 116

3.4 Công tác thi công bê tông nhựa và kiểm soát chất lượng bê tông nhựa 117

3.4.1 Kết quả thi công thảm thử 117

3.4.2 Đánh giá công nghệ thi công mặt đường bê tông nhựa bằng phương pháp thống kê 117 3.4.2.1 Lý thuyết về kiểm soát quá trình thi công BTN bằng biểu đồ kiểm tra [17] 117

3.4.2.2 Đánh giá sự đồng đều của hàm lượng nhựa và độ rỗng dư của hỗn hợp .121

3.4.2.3 Đánh giá sự đồng đều của các chỉ tiêu Marshall trong quá trình thi công 123

3.4.2.4 Đánh giá sự đồng đều của mẫu khoan hiện trường trong quá trình thi công 127

3.5 Đánh giá chất lượng mặt đường BTN sau khi đưa vào khai thác sử dụng 134

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 137

1 Kết luận 137

2 Kiến nghị 138

TÀI LIỆU THAM KHẢO 140

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

AASHTO Hiệp hội những người làm đường và vận tải MỹASTM Tiêu chuẩn thí nghiệm vật liệu Mỹ

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Số liệu mạng lưới đường bộ Việt Nam theo vật liệu lớp mặt đường 16

Bảng 1.2 Phân loại bê tông nhựa nóng [11] 17

Bảng 1.3 Yêu cầu BTN theo Marshall 21

Bảng 1.4 Cấp phối cốt liệu BTN theo Marshall 22

Bảng 1.5 Cấp phối hỗn hợp Superpave 25

Bảng 1.6 Khống chế hỗn hợp bê tông nhựa 25

Bảng 1.7 Yêu cầu cốt liệu 26

Bảng 1.8 Điều chỉnh mác nhựa theo điều kiện giao thông 27

Bảng 1.9 Các đặc trưng của tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn 44

Bảng 1.10 Hệ số tải trọng tương đương khuyến cáo trong tiêu chuẩn 22TCN 274-01 51

Bảng 2.1 So sánh nhựa đường thông thường và Multiphalte 76

Bảng 3.1 Kết cấu áo đường được phê duyệt của dự án QL1A đoạn đi qua địa phận tỉnh Quảng Trị 81

Bảng 3.2 Các hệ số tải trọng trục tương đương dùng ở Việt Nam [1] 84

Bảng 3.3a Số liệu khảo sát xe trên QL1A đoạn qua địa phận tỉnh Quảng Trị 85

Bảng 3.3b Bảng xác định tổng số ESAL’s cho thời hạn phục vụ [20] 86

Bảng 3.4 Nhiệt độ trung bình trên toàn tỉnh Quảng Trị thời kỳ 1999 - 2018 (oC) 105

Bảng 3.5 Lọc số liệu nhiệt độ tính toán trên toàn tỉnh thời kỳ 1999 - 2018 (oC) 106

Bảng 3.6 Nhiệt độ không khí cao, thấp năm - trạm quan trắc tỉnh Quảng Trị 106

Bảng 3.7 Kết quả phân tích nhiệt độ tại khí tượng tỉnh Quảng Trị 111

Bảng 3.8 Kết quả tính toán mác nhựa PG theo LTPP tại trạm khí tượng tỉnh Quảng Trị 111

Bảng 3.9 Lựa chọn mác nhựa PG mức lưu lượng xe và tốc độ dòng xe lưu thông .113

Bảng 3.10 Bảng xác định tổng số ESAL’s cho thời hạn 20 năm 114

Bảng 3.11 Hàm lượng nhựa và độ rỗng dư của bê tông nhựa trong quá trình thi công 121

Bảng 3.12 Kết quả các chỉ tiêu Marshall trong quá trình thi công 123

Bảng 3.13 Tập hợp kết quả các chỉ tiêu Marshall mẫu khoan và độ chặt trong quá trình thi công 128

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Các cốt liệu đá với độ góc cạnh lớn, phù hợp cho BTN theo quy định của

Superpave 25

Hình 1.3 Đánh giá cấp nhựa đường theo các nguồn dầu 27

Hình 1.4 So sánh mẫu Superpave (bên trái) và mẫu Marshall (bên phải) 28

Hình 1.5a Máy đầm Gyratory chế bị mẫu thí nghiệm 29

Hình 1.5b Thí nghiệm độ hằn lún vệt bánh xe 29

Hình 1.6 Sơ đồ các tầng, lớp của kết cấu mặt đường mềm [7] 31

Hình 1.7 Thống kê phương pháp thiết kế áo đường mềm của FHWA [16] 40

Hình 1.8 Đoạn thử nghiệm AASHO 1958-1960 [17] 41

Hình 1.9 Trình tự thiết kế KCAĐ mềm theo cơ học – thực nghiệm 42

Hình 1.10 Trình tự thiết kế theo MEPDG 52

Hình 1.11 Phần mềm cơ học – thực nghiệm MEPDG 1.1 53

Hình 1.12 Giao diện phần mềm SW-1 của Viện Asphalt 54

Hình 2.1 Nứt mỏi mặt đường bê tông nhựa 57

Hình 2.2 Nứt do nhiệt độ thấp 59

Hình 2.3 Nứt dọc mặt đường 59

Hình 2.4 Vết nứt ngang mặt đường mức độ nhẹ 61

Hình 2.5 Lở mép, nứt lưới dạng nhẹ, vệt lún bánh xe 62

Hình 2.6 Nứt phản ánh 63

Hình 2.7a Nứt trượt dọc 63

Hình 2.7b Nứt trượt ngang 64

Hình 2.8 Lún vệt bánh xe 65

Hình 2.9 bong bật mặt đường 66

Hình 2.10 Nứt lưới dạng nặng, mặt đường bị bong tróc ổ gà 68

Hình 2.11 Chảy nhựa 69

Hình 2.12 Quan hệ giữa nhiệt độ không khí với nhiệt độ các loại áo đường [18] 69

Hình 2.13 Mô hình tương tác nhiệt độ của kết cấu áo đường [18] 70

Hình 2.14 Ảnh hưởng của tải trọng bánh xe đến lún vệt hằn bánh xe [11] 71

Hình 2.15 Biểu đồ ứng suất cắt trượt theo chiều sâu [11] 73

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 74

Hình 3.1 Bản đồ hành chính tỉnh Quảng Trị 82

Hình 3.2 Sơ đồ về các lỗ rỗng và thành phần hỗn hợp BTN đầm chặt 101

Hình 3.3 Kiểm tra dạng phân phối nhiệt độ trạm Quảng Trị 108

Hình 3.4 Biểu đồ hàm mật độ phân phối nhiệt trạm Quảng Trị 108

Hình 3.5 Mác nhựa theo nhiệt độ, R=98% [16] 112

Hình 3.6 Nhiều đoạn HLVBX trên Quốc lộ 1A đoạn từ Km 756+750 + Km769+947 115

Hình 3.7 HLVBX tại Trạm thu phí Đông Hà Km752+300 116

Hình 3.8 Các loại kiểm tra dùng trong đồ thị kiểm soát [17] 119

Hình 3.9 Biểu đồ kiểm soát hàm lượng nhựa mẫu hot bin theo ngày thi công 122

Hình 3.10 Biểu đồ kiểm soát độ rỗng dư mẫu hot bin theo ngày thi công 122

Hình 3.11 Biểu đồ phân bố độ ổn định Marshall trong quá trình thi công (mẫu trong phòng) 125

Hình 3.12 Biểu đồ phân bố độ dẻo Marshall trong quá trình thi công (mẫu trongphòng) 125Hình 3.13 Biểu đồ phân bố độ ổn định Marshall sau khi ngâm trong nước 24h trongquá trình thi công (mẫu trong phòng) 126Hình 3.14 Biểu đồ phân bố độ dẻo Marshall sau khi ngâm trong nước 24h trong quátrình thi công (mẫu trong phòng) 126Hình 3.15 Biểu đồ phân bố độ ổn định còn lại trong quá trình thi công (mẫu trongphòng) 127Hình 3.16 Biểu đồ phân bố độ ổn định Marshall của mẫu khoan hiện trường trong quátrình thi công 130Hình 3.17 Biểu đồ phân bố độ dẻo Marshall của mẫu khoan hiện trường trong quátrình thi công 130Hình 3.18 Biểu đồ phân bố độ độ rỗng dư của mẫu khoan hiện trường trong quá trìnhthi công 130Hình 3.19 Biểu đồ phân bố độ chặt của mẫu khoan hiện trường trong quá trình thicông 131Hình 3.20 Biểu đồ kiểm soát độ rỗng dư mẫu hot bin và mẫu khoan hiện trường 132Hình 3.21 Biểu đồ kiểm soát độ ổn định Marshall 40p, 24h mẫu hot bin và độ ổn địnhMarshall 40p của mãu khoan 132Hình 3.22 Biểu đồ kiểm soát độ dẻo Marshall 40p, 24h mẫu hot bin và độ dẻoMarshall 40p của mãu khoan 133Hình 3.23 Biểu đồ phân bố độ chặt hiện trường của mẫu khoan 133Hình 3.24 Nhiều đoạn bị lún, nứt trên Quốc lộ 1A đoạn từ Km 756+750 +Km769+947 135Hình 3.25 Hình ảnh hư hỏng hằn lún vệt bánh xe tại vị trí đèn đỏ 136

PHẦN MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài

Quốc lộ 1 là tuyến giao thông huyết mạch của nước ta, kéo dài từ cửa khẩu HữuNghị (Lạng Sơn) đến Năm Căn (Cà Mau) với tổng chiều dài 2.300km Tuyến đườngnày đã được nâng cấp thành đường cấp III, 2 làn xe từ những năm 1993 theo cácnguồn vốn ODA Từ năm 2003 đến nay, một số đoạn có lưu lượng giao thông lớn đãđược mở rộng với quy mô 4 làn xe và xây dựng một số tuyến tránh qua các khu đô thị.Tuy nhiên, do lưu lượng xe ngày càng tăng cao nên xảy ra tình trạng ùn tắc, tai nạngiao thông trên các đoạn tuyến chưa được mở rộng Vì vậy, việc mở rộng Quốc lộ 1 làmột trong những nhiệm vụ trọng tâm của ngành Giao thông vận tải trong giai đoạn vừaqua Đề án mở rộng Quốc lộ 1 từ Hà Nội đến Cần Thơ nhằm đáp ứng nhu cầu vận tảingày càng cao, cải thiện điều kiện khai thác, giảm ùn tắc và tai nạn giao thông, phục

vụ phát triển kinh tế xã hội và đảm bảo an ninh quốc phòng, phù hợp với quy hoạchphát triển ngành Giao thông vận tải đã được phê duyệt tại Quyết định số 356/QĐ-TTgngày 25/02/2013 của Thủ tướng Chính phủ

Dự án ĐTXD công trình mở rộng Quốc lộ 1 đoạn qua tỉnh Quảng Trị được được

Bộ Giao thông vận tải phê duyệt tại Quyết định số 1383/QĐ-BGTVT ngày 25/03/2013với chiều dài khoảng 41,3km được đầu tư từ nguồn vốn TPCP và giao cho Ban Quản

lý dự án 6 làm đại diện Chủ đầu tư Dự án thi công trong điều kiện đường đang khaithác nên ngoài yêu cầu đảm bảo về chất lượng, tiến độ thì cần phải đảm bảo sự lưuthông bình thường và an toàn giao thông trên đường hiện tại Trong quá trình triểnkhai thực hiện Dự án, Ban Quản lý dự án 6 đã chỉ đạo các Nhà thầu thi công, Tư vấngiám sát tuân thủ thực hiện theo tiêu chuẩn của Dự án Riêng với hạng mục mặt đườngBTN, do đặc thù thời tiết nắng nóng kéo dài tại khu vực Miền Trung và sự ảnh hưởngcủa gió Lào cho nên Ban quản lý dự án 6, các Nhà thầu thi công, các đơn vị Tư vấngiám sát đã ý thức và chú trọng được sự ảnh hưởng của thời tiết đến mặt đường BTNsau khi khai thác vận hành; Vì vậy trong quá trình thực hiện hạng mục BTN, các đơn

vị tham gia đã tập trung tất cả các nguồn nhân lực, thiết bị, vật liệu tốt nhất và thựchiện tuân thủ theo chỉ dẫn kỹ thuật của dự án, các chỉ đạo của Bộ GTVT về công táclựa chọn vật liệu, cấp phối, thiết bị thi công tại các văn bản: Chỉ thị 13/CT-BGTVTcủa Bộ GTVT về việc tang cường công tác quản lý chất lượng vật liệu nhựa đường;

Quyết định 858/QĐ-BGTVT của Bộ GTVT về việc ban hành hướng dẫn các tiêuchuẩn kỹ thuật hiện hành nhằm tang cường quản lý chất lượng thiết kế và thi công mặtđường BTN; Văn bản số 6495/BGTVT-CQLXD, 7654/BGTVT-CQLXD,9297/BGTVT-KHCN của Bộ GTVT về việc giải pháp, kế hoạch khắc phục hằn lúnvệt bánh xe sau khi đưa công trình vào khai thác; Văn bản số 13658/BGTVT-CQLXDcủa Bộ GTVT về việc tang cường công tác quản lý chất lượng – Dự án ĐTXD CTMRQL1 đoạn qua tỉnh Quảng Trị, Thừa Thiên Huế… , đến nay sau khi bàn giao khai thácđưa vào sử dụng gần 4 năm mặt đường trên tuyến cơ bản vẫn còn tốt đảm bảo yêu cầukhai thác; tuy nhiên trên tuyến vấn còn cục bộ những điểm hằn lún vệt bánh xe tậptrung chủ yếu ở những vị trí bất lợi như những vị trí có lắp đặt đèn tín hiệu giao thông,những vị trí đường cong, nút giao giao cắt với các đường tỉnh lộ, những đoạn đườngcong, đoạn dốc…

Là một học viên đang theo học lớp KTXDCTGT K26.1 tại trường, cũng là người

trực tiếp tham gia thực hiện Dự án với vai trò quản lý, tôi xin lựa chọn đề tài “Nghiên cứu đánh giá chất lượng thi công lớp bê tông nhựa mặt đường Quốc lộ 1 đoạn qua tỉnh Quảng Trị", lý trình từ Km717+100 – Km791A+500 để nghiên cứu, đánh giá chất

lượng thi công lớp bê tông nhựa mặt đường, để rút kinh nghiệm, để khắc phục một sốvấn đề trong quá trình thi công nhằm đảm bảo và nâng cao chất lượng mặt đường bêtông nhựa

2 Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu đánh giá ưu điểm, những tồn tại của công tác thi công lớp bê tôngnhựa mặt đường Quốc lộ 1 đoạn Quảng Trị từ Km717+100 – Km791A+500 Từnhững phân tích, đánh giá đề xuất những kiến nghị cho công tác quản lý, tổ chức thicông lớp BTN mặt đường cấp cao với những điều kiện tương tự

3 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên của đề tài là nghiên cứu đánh giá chất lượng thi công lớp bêtông nhựa mặt đường Quốc lộ 1 đoạn qua tỉnh Quảng Trị từ Km717+100 –Km791A+500

4 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là lớp bê tông nhựa mặt đường Quốc lộ 1 đoạn quatỉnh Quảng Trị từ Km717+100 – Km791A+500

5 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu là nghiên cứu trên cơ sở lý thuyết kết hợp với đánh giátrong quá trình quản lý và giám sát thi công

6 Kết cấu của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn kết cấugồm 3 chương:

Chương 3 Phân tích đánh giá chất lượng thi công lớp bê tông nhựa mặt đường Quốc

lộ 1 đoạn qua tỉnh Quảng Trị từ Km717+100 – Km791A+500

Kết luận và kiến nghị.

CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG NHỰA VÀ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG

BÊ TÔNG NHỰA 1.1 Khái niệm bê tông nhựa

Bê tông nhựa là vật liệu khoáng – bitum xây dựng đường nhận được khi làm đặchỗn hợp bê tông nhựa Hỗn hợp bê tông nhựa bao gồm đá dăm (hoặc sỏi), cát, bộtkhoáng, bitum dầu mỏ, có thể có phụ gia

Hỗn hợp được thiết kế hợp lý và gia nhiệt từ 120oC ÷ 160oC thành phần của bêtông nhựa theo khối lượng thông thường như sau: Đá dăm 20-60%; cát 30-66%; bộtkhoáng 4-16%; bitum 5-7% và phụ gia tùy theo kết quả thực nghiệm

Trên cơ sở chất kết dính hữu cơ (bitum, guđrông, nhũ tương) trong xây dựngđường thường dùng các hỗn hợp vật liệu khoáng và chất kết dính hữu cơ phổ biến nhất

và chất lượng cao nhất từ vật liệu khoáng – bitum là bê tông asphalt Bê tông nhựa làsản phẩm nhận được khi làm đặc và rắn chắc hỗn hợp asphalt – bê tông

- Ưu điểm

Mặt đường BTN sử dụng khá phổ biến ở Việt Nam và thế giới do có những ưuđiểm nổi bật như:

+ Tính liên tục và mức độ êm thuận của mặt đường khi khai thác

+ Tiến độ thi công đưa đường vào khai thác nhanh

+ Có thể sử dụng tái chế sản xuất mặt đường mới

+ Công nghệ thi công phổ biến

+ Làm mặt đường BTN màu, để tạo màu sắc cho các con đường, cung đường cóthể áp dụng một số giải pháp như sau: cho chất tạo màu vào hỗn hợp, sử dụng cốt liệt

có màu xử lý vào bề mặt, dùng cốt liệu có màu với chất kết dính trong (không màu)

+ BTN được sử dụng làm lớp phủ mặt đường có lượng giao thông cao nhưđường cao tốc, đường thành phố, sân bay

- Nhược điểm

Ngoài những ưu điểm, mặt đường BTN có nhược điểm như:

+ Khả năng chịu lực và mô đun đàn hồi thấp

+ Độ bền nước thấp

+ Nhạy cảm đối với sự thay đổi nhiệt độ môi trường, có thể bị hư hỏng dưới tácdụng của tải trọng nặng như bong tróc, lún về bề mặt, xô dồn,…

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

1.1.1.1 Xu hướng trên Thế giới

Mặt đường bê tông nhựa được nghiên cứu, phát minh và ứng dụng rộng rãi từnhững năm đầu tiên của Thế kỷ XIX

Hiện nay, các quốc gia trên thế giới, mặt đường bê tông nhựa được sử dụng ở hầuhết các tuyến đường đô thị trong thành phố, các tuyến trục, các tuyến trung tâm, cácđại lộ, các khu vực quảng trường, chiếm khoảng 70% số Km đường trong đô thị.Ngoài ra các khu, các tuyến phố còn được sử dụng BTN tạo màu, tạo cảnh quan đô thị,tạo màu sắc đường khu du lịch Không những thế bê tông nhựa còn sử dụng cho cáctuyến xuyên qua rừng

Tình hình sử dụng mặt đường BTN ở một số quốc gia trên thế giới như: tại Mỹkhoảng 80% số Km đường trong đô thị sử dụng BTN; tại Canađa trên 90%; tại Đứckhoảng 75%; tại Áo trên 30%; tại Bỉ khoảng 40%; tại Hà Lan gần 80%; tại Vươngquốc Anh gần 90%; tại Úc trên 30%; tại Trung Quốc trên 40% số Km đường trong đôthị sử dụng BTN

1.1.1.2 Xu hướng tại Việt Nam

Mặt đường BTN được áp dụng rộng rãi ở Việt Nam từ những năm thập niên 90trên cơ sở tiếp cận lý thuyết và công nghệ thi công, nghiệm thu mặt đường BTN theotiêu chuẩn của Liên Xô (cũ), sau đó là hệ thống tiêu chuẩn của các nước phương tây

mà điển hình là tiêu chuẩn AASHTO (Mỹ) Mặt đường bê tông nhựa được đưa vàoTCVN năm 1990, qua các lần cập nhật, điều chỉnh vào năm 1998 và hiện nay đang sửdụng là TCVN 8819:2011 “Mặt đường BTN nóng – Yêu cầu thi công và nghiệm thu”.Năm 2014, Bộ GTVT đã có Quyết định số 858/QĐ-BGTVT ngày 26/3/2014 về việcban hành hướng dẫn áp dụng hệ thống các tiêu chuẩn hiện hành nhằm tăng cường quản

lý chất lượng thiết kế và thi công mặt đường bê tông nhựa nóng đối với các tuyếnđường ô tô có quy mô giao thông lớn

Với những ưu điểm nối bật về thẩm mỹ, độ êm thuận trong quá trình khai thác mặtđường bê tông nhựa đã trở thành ưu tiên số 1 trong việc thiết kế kết cấu cho hầu hếtcác tuyến đường quốc lộ, đường cao tốc và thay thế mặt đường bê tông xi măng ngoạitrừ những công trình đặc biệt chịu tải trọng nặng hoặc tuyến đường có chạy xe bánhxích có yêu cầu thiết kế đặc biệt

Đến nay có đến hơn 80% các tuyến đường cấp cao, đường cao tốc chịu tải trọngnặng ở Việt Nam sử dụng kết cấu mặt đường bê tông nhựa Có thể nói chúng ta đã cókinh nghiệm trong thiết kế, thi công, khai thác và duy tu, bảo dưỡng loại kết cấu mặtđường này Tuy nhiên, việc thiết kế kết cấu áo đường mới chỉ dừng lại ở việc thiết kế

tỷ phối đối với các loại vật liệu trong vùng xây dựng để đạt được cường độ yêu cầutheo thiết kế mà chưa căn cứ vào các yếu tố khai thác để xét tới tính bền vững và ổnđịnh cường độ như:

+ Điều kiện khí hậu nơi tuyến đường đi qua bao gồm: nhiệt độ cao nhất trong năm,thời gian duy trì ở mức nhiệt độ cao, độ ẩm, lượng mưa hàng năm vv;

+ Điều kiện địa chất nền đường nơi tuyến đi qua về cường độ và độ ổn định trongquá trình khai thác;

+ Điều kiện tải trọng bao gồm: lưu lượng xe; tần suất xe có tải trọng nặng

Việc tính toán thiết kế cũng chỉ mang tính quy ước, các chỉ tiêu vật liệu được trabảng mà chưa có những thử nghiệm trong phòng và hiện trường Hàng loạt các côngtrình vừa đưa vào khai thác đã bị hư hỏng đặc biệt với các tuyến đường có lưu lượng,tải trọng xe chạy lớn như đường QL1, QL3, QL5, QL49, QL18 , với những hiệntượng như: xô dồn, nứt trượt lớp mặt bê tông nhựa, rạn nứt bong bật…vv, và phổ biếnhiện nay là tình trạng hằn lún vệt bánh xe, gây hư hỏng mặt đường, ảnh hưởng nghiêmtrọng tới giao thông và gây mất an toàn giao thông Đây là mối quan tâm hàng đầu củatất cả các đơn vị quản lý, nhà thầu thi công xây dựng công trình, đơn vị tư vấn thiết

kế, tư vấn giám sát vv Việc nghiên cứu để tìm ra nguyên nhân gây hư hỏng cần phảidựa trên kiến thức khoa học, hiểu biết về thực tiễn và cần có thời gian để nghiên cứuthực nghiệm để có thể đưa ra đề xuất và phương án giải quyết

Bảng 1.1 Số liệu mạng lưới đường bộ Việt Nam theo vật liệu lớp mặt đường

Bê tông nhựa

Đá dăm nhựa

Bê tông

Đường tỉnh 24749,61 4367,13 11945,15 544,67 4982,82 2859,44 50,40 Đường huyện 53550,32 1853,96 11371,24 2804,27 15132,41 18787,96 3600,48 Đường xã 175329,48 1651,11 13231,86 28437,49 38298,29 91818,84 1891,89 Đường đô thị 9558,02 2771,45 3216,14 877,18 1251,24 1440,11 1,90 Đường chuyên

Tổng cộng 287698,50 16836,02 41461,46 33381,07 64089,78 118460,78 15466,39

Tổng chiều dài

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 mặt thì 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

1.1.2 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 Bảng 1.2dưới đây

Bảng 1.2 Phân loại bê tông nhựa nóng [11]

Cỡ hạt lớn nhất (mm) Cấp phối liên tục Cấp phối

gián đoạn BTN

R (VN)

Đá dăm đen AM

Cấp phối gián đoạn

C

ATP B

Hạt rất lớn

ATB 37,5

BTN R 37,5

ATPB

ATPB 31,5 31,5 37,5

Cỡ hạt lớn nhất (mm) Cấp phối liên tục Cấp phối

gián đoạn BTN

R (VN)

Đá dăm đen AM

Cấp phối gián đoạn

C

ATP B

BTN

R 25

ATPB 25

12,5

OGF C 12,5

Hạt nhỏ BTNC

9,5

MA 9,5 SMA 9,5

AM 9,5

OGF C 19,5

9,5 12,5

4,75

MA 4,7 5

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

+ Bê tông nhựa rải nguội: Thường được trộn với nhũ tương hoặc nhựa pha dầu.+ Bê tông nhựa tái chế: gồm tái chế nóng và tái chế nguội

1.1.3 Cấu trúc bê tông nhựa

Cấu trúc có khung là cấu trúc mà độ rỗng của hỗn hợp được lấp đầy hoàn toànbằng vữa asphalt Thể tích vữa asphalt bao gồm hỗn hợp của cát, bột khoáng và bitumkhông vượt quá thể tích rỗng của đá dăm, độ lớn của các hạt cát không lớn hơn kíchthước 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 của hạt

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, bột khoáng được phủ một lớp màng mỏng bitum Cấutrúc và tính chất của lớp phủ đó ảnh hưởng đến tính chất và chất lượng bê tông nhựa

Sự liên kết giữa vật liệu khoáng và lớp màng mỏng của bitum được hình thành nhờ cácquá trình vật lý và hóa học phức tạp Sự dính bám của bitum với vật liệu khoáng đượcgiải thích là có phụ thuộc nhiều vào tổng diện tích bề mặt của các hạt Bề mặt riêngcủa 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 hơn0.071 mm thì diện tích bề mặt của đá dăm sẽ là 500 cm2, cát 8.000 cm2 và bột khoáng

là 30.000 cm2 [19]

1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bê tông nhựa

- Cỡ hạt vật liệu khoáng: Vật liệu khoáng trong BTN thường theo nguyên lý cấp

phối, hỗn hợp cốt liệu gồm nhiều cỡ hạt được phân bố chiếm một tỷ lệ nhất định tronghỗn hợp cốt liệu

Hình dạng cốt liệu đôi khi còn quan trọng hơn cấp phối, cường độ và độ bền khicốt liệu được nhào trộn vào trong hỗn hợp BTN

- Các nhóm hạt làm nên vật liệu khoáng: Cốt liệu lớn (đá) tạo thành bộ khung

chịu lực Nếu cốt liệu lớn có nhiều thành phần hạt thoi dẹt, phong hóa lớn hơn quyđịnh khả năng chịu lực cốt liệu kém dẫn tới cường độ BTN thấp hơn Yêu cầu cốt liệulớn phải sạch để khả năng dính bám 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 để khảnăng 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

liệu khoáng Các yếu tố đó phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu cũng như yếu tố bênngoài

- 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 cao phân tử cótrong bitum làm bitum trở nên giòn

1.2 Các phương pháp thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa

1.2.1 Phương pháp Marshall

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

1.2.1.1 Nguyên tắc thiết kế hỗn hợp theo phương pháp Marshall

Công tác thiết kế hỗn hợp BTN theo phương pháp Marshall nhằm mục đích tìm rahàm lượng nhựa tối ưu ứng với hỗn hợp cốt liệu đã chọn Việc thiết kế phải tuân thủcác yêu cầu sau:

Tất cả các vật liệu sử dụng (đá dăm, cát, bột khoáng, nhựa đường) đều phải thỏamãn các chỉ tiêu cơ lý theo quy định của tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu mặt đườngBTN

Đường cong cấp phối của hỗn hợp cốt liệu sau khi phối trộn phải nằm trong giớihạn của đường bao cấp phối quy định

Hàm lượng nhựa tối ưu lựa chọn phải thỏa mãn các chỉ tiêu liên quan đến đặc tínhthể tích (Độ rỗng dư, độ rỗng cốt liệu,…), các chỉ tiêu thí nghiệm theo Marshall (Độ

ổn định, độ dẻo,…) và các chỉ tiêu bổ sung nếu có theo quy định của tiêu chuẩn thicông và nghiệm thu mặt đường BTN

1.2.1.2 Công tác thiết kế hỗn hợp BTN

Công tác thiết kế hỗn hợp BTN liên quan rất mật thiết với tiến độ thi công củacông 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 các loại cốtliệu sẵn có tại nơi thi công, đối chiếu với các yêu cầu kỹ thuật xem có phù hợp haykhông Giai đoạn này sử dụng mẫu vật liệu lấy tại ngồn cung cấp hoặc phễu nguội củatrạm trộn để thiết kế Thành phần hạt của hỗn hợp cốt liệu thường đượng chọn nằmgiữa 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 cốt liệu vàhàm lượng nhựa thực khi sản xuất hỗn hợp BTN tại trạm trộn Thành phần hạt của cốtliệu trong giai đoạn này phải được thiết kế sao cho tương tự như thành phần hạt giaiđoạn1

Ngay trước khi tiến hành thiết kế hoàn chỉnh phải tiến hành hiệu chuẩn các phễunguội của trạm trộn BTN và thiết lập biểu đồ quan hệ giữa tốc dộ cấp cốt liệu nguội vàtốc 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

Bảng 1.3 là các yêu cầu của hỗn hợp BTN thiết kế theo phương pháp Marshall

Bảng 1.3 Yêu cầu BTN theo Marshall

A B C a) Marshall (AASHTO T245)

Những quy định về cốt liệu thô (sót trên sàng 4.75mm):

- Độ mài mòn Los Angeles, AASHTO T 96: Tối đa 40%

- Độ bền sulfate (5chu kỳ), AASHTO T 104: Tối đa 12%

- Tỷ lệ mặt vỡ, ASTM D 5821: Tối thiểu 75%

- Chỉ số độ bền cốt liệu, AASHTO T 210: Tối thiểu 35%

Đối với BTN lớp mặt trên: Không được sử dụng cốt liệu bị mài bóng hoặc sửdụng đá gốc carbonate mà có chứa ít hơn 25% khối lượng không hòa tan trong acid(ASTM D 3042 Insoluble Residue in Carbonate Aggregate)

Những quy định về cốt liệu mịn (loạt qua sàng 4.75mm): Tuân thủ theo tiêu chuẩnAASHTO M 29 (Standard Specification for Fine Aggregate for Bituminous PavingMixtures)

- Chỉ số độ bền cốt liệu, AASHTO T 210: Tối thiểu 35%

- Đương lượng cát ES, AASHTO T 176: Tối thiểu 45

- Cấp phối cốt liệu theo Bảng 1.4

Bảng 1.4 Cấp phối cốt liệu BTN theo Marshall

1.2.2 Phương pháp Superpave

Các mức thiết kế:

Superpave phân ra 3 mức thiết kế hỗn hợp BTN tùy theo lưu lượng trục xe tích lũytrên tuyến Căn cứ vào lưu lượng trục xe tích lũy (ESALs) với tải trọng trục tiêu chuẩn

là 80 kN trong suốt thời hạn khai thác mà có các mức thiết kế sau:

Mức 1 (Level 1 Mix Design) khi ESALs ≤ 106: Chỉ cần thiết kế theo “thể tích”,tức đánh giá thông qua thể tích, dung trọng, độ rỗng dư…

Mức 2 (Level 2 Mix Design) khi ESALs từ 106 đến 107: Ngoài việc thiết kế nhưmức 1, cần bổ sung thêm thí nghiệm sức chịu cắt Superpave shear tester (SST), thínghiệm đánh giá khả năng chịu ẩm…

Mức 3 (Level 3 Mix Design) khi ESALs ≥ 107: Cần thí nghiệm như mức 2 nhưngkhoảng nhiệt độ thí nghiệm lấy rộng hơn, bổ sung thêm các thí nghiệm đánh giá môđun đàn hồi động hạn chế nở hông, mô đun đàn hồi động khi trượt, mô đun đàn hồiđộng khi uốn

Các bước thiết kế cơ bản:

Phương pháp thiết kế hỗn hợp BTN theo Superpave bao gồm 7 bước cơ bảnnhư sau:

Bước 1 - Lựa chọn cốt liệu;

Bước 2 - Lựa chọn mác nhựa đường;

Bước 3 - Chế bị mẫu;

Bước 4 - Thí nghiệm kiểm tra đặc tính kỹ thuật;

Bước 5 - Phân tích độ chặt và độ rỗng;

Bước 6 - Chọn lựa hàm lượng nhựa đường tối ưu;

Bước 7 - Đánh giá độ kháng ẩm.

Lựa chọn cốt liệu: Cốt liệu, bột khoáng, nhựa, RAP và phụ gia (nếu có).

Lựa chọn mác nhựa theo PG mô hình LTPP

Nguyên tắc lựa chọn mác nhựa

Các tiêu chuẩn: AASHTO M320-2015 và AASHTO M332-2014

Hiệu chỉnh mác nhựa theo đặc tính tải trọng xe: Bao gồm các cấp lưu lượng vàtốc độ xe

Lựa chọn mác nhựa theo độ tin cậy tính toán: Theo R=98% và R=50%

Thiết kế cấp phối cốt liệu: Chọn ít nhất 3 cấp phối

Ngoài những chỉ tiêu cốt liệu đá gốc như độ cứng, độ hao mòn Los Angeles, độhút nước được quy định trong các phương pháp khác, Superpave đưa ra 2 quy định vềcốt liệu chặt chẽ hơn:

Giới hạn đường cong cấp phối cốt liệu;

Tiêu chuẩn cốt liệu thô và cốt liệu mịn về độ góc cạnh, hạt thoi dẹt và hàm lượngbùn sét

Độ góc cạnh của cốt liệu đóng vai trò quan trọng trong thiết kế bởi vì các cốt liệunhẵn, tròn không cài vào nhau để tạo liên kết được, dẫn đến nguy cơ lún trồi cao.Superpave quy định chặt chẽ độ góc cạnh cho phép đối với cốt liệu thô và cốt liệu mịncho mỗi cấp đường và mỗi lớp kết cấu

Đặc biệt trong Superpave quy định về tỉ số thành phần lọt sàng #200 (0,075mm) –P200 và hàm lượng nhựa đường hiệu quả Pbe (effective binder content) Thôngthường tỉ số P200/Pbe này được quy định nằm trong khoảng 0,6 ÷ 1,2, một số đơn vịcủa AASHTO cho phép lên đến 1,6

Hình 1.1 Các cốt liệu đá với độ góc cạnh lớn, phù hợp cho BTN theo quy định của

Superpave

Cấp phối cốt liệu được thể hiện ở Bảng 1.5 Tiêu chuẩn Superpave hiện hành đã

bỏ khái niệm vùng hạn chế, thay vào đó quy định độ góc cạnh của cốt liệu mịn FAA

và lượng lọt qua sàng khống chế để có bê tông nhựa chặt mịn hay bê tông nhựa chặtthô

Bảng 1.6 Khống chế hỗn hợp bê tông nhựa

Hình 1.2 Lựa chọn 3 cấp phối BTN19

Bảng 1.7 quy định các chỉ tiêu của cốt liệu

Bảng 1.7 Yêu cầu cốt liệu

Đương lượng cát ESmin

Tỷ lệ dài dẹt 5:1 max

Bột khoáng theo tiêu chuẩn AASHTO M 17-11, các chỉ tiêu kỹ thuật của bộtkhoáng được quy định trong các tiêu chuẩn: Lấy mẫu thí nghiệm T127; Phân tíchthành phần hạt T37 và Chỉ số dẻo T90

Lựa chọn mác nhựa theo đặc tính sử dụng (PG):

Tiêu chuẩn hiện hành M320-10 quy định việc lựa chọn mác nhựa theo PG cầnphải có các thông số nhiệt độ 7 ngày nóng nhất và 1 ngày lạnh nhất trong tối thiểu 20năm cùng với mô hình dự báo nhiệt độ mặt đường Nhiệt độ cao nhất tính toán ở chiềusâu dưới mặt đường 20mm, nhiệt độ thấp nhất trên bề mặt đường Nhiệt độ tính toándựa vào độ tin cậy, thường quy định sử dụng độ tin cậy R=50% cho các đường cấp caothứ yếu và R=98% cho các đường cấp cao chủ yếu

Superpave sử dụng hệ thống riêng trong phân loại cấp nhựa đường, được gọi

là cấp PG (Performance Grade) Nhựa đường cấp PG được phân chia dựa theo nhiệt độkhu vực mặt đường khai thác Để thuận tiện cho việc chọn lựa nhựa đường theo cấp

PG, một vài chương trình phần mềm được viết ra Các phần mềm này dựa trên các yếu

tố sau: nhiệt độ không khí, nhiệt độ mặt đường, đặc trưng địa lý khu vực (thành phố,tiểu bang, đất nước)

Hình 1.3 Đánh giá cấp nhựa đường theo các nguồn dầu

Cấp PG được phân biệt bởi 2 giá trị: nhiệt độ làm việc cao nhất và nhiệt độ làmviệc thấp nhất của nhựa đường Từ cơ sở đo nhiệt độ mặt đường tại khu vực dự kiếntheo các thời điểm khác nhau có thể chọn lựa được cấp nhựa đường phù hợp

độ thấp (AASHTO R49, T313, T314) Nếu không có ghi chú thì các tiêu chuẩn sẽ mặcđịnh là ở Bảng số 1 của tiêu chuẩn M320

Dựa vào lưu lượng và đặc tính của dòng giao thông mà mác nhựa được cộng lên:

Bảng 1.8 Điều chỉnh mác nhựa theo điều kiện giao thông

Tiêu chuẩn Chậm Đứng yên

Lưu lượng xe được quy đổi về trục đơn 18kip tích lũy trong thời gian 20 năm tínhcho 1 làn xe Dòng tiêu chuẩn khi tốc độ trung bình ≥70km/h; dòng chậm khi tốc độ từ

20 đến 70 km/h; dòng đứng yên khi tốc độ nhỏ hơn 20km/h

Khi sử dụng bê tông nhựa tái chế RAP thì tùy theo khối lượng RAP thêm vào màlựa chọn mác nhựa cho thích hợp:

- Khi RAP < 15% khối lượng hỗn hợp thì giữ nguyên mác nhựa đã chọn;

- Khi RAP từ 15-25% thì giảm mềm nhựa đi 1 cấp (ví dụ định chọn mác nhựaPG64-22 thì sẽ chọn mềm đi 1 cấp là PG58-28);

- Khi RAP >25% thì phải thiết kế phối trộn nhựa chi tiết

Chế bị mẫu thí nghiệm:

Mẫu thí nghiệm của Superpave được chế bị bằng máy đầm Gyratory (SuperpaveGyratory Compactor - SGC) với áp lực đầm 600kPa Mẫu thí nghiệm Superpave cóđường kính 150mm và chiều cao khoảng 115mm Số chày đầm được quy định theomỗi cấp đường

Hình 1.4 So sánh mẫu Superpave (bên trái) và mẫu Marshall (bên phải)

Hình 1.5a Máy đầm Gyratory chế bị mẫu thí nghiệm

Thí nghiệm kiểm tra đặc tính kỹ thuật (performance test):

Các thí nghiệm Performance của Superpave hiện nay vẫn đang trong quá trìnhnghiên cứu và phát triển Nhiều thí nghiệm Performance phổ biến

Hình 1.5b Thí nghiệm độ hằn lún vệt bánh xe

Phân độ chặt và độ rỗng

Tương tự như các phương pháp khác, Superpave cũng phân tích các giá trị độ chặt

và độ rỗng làm nền tảng cơ bản để xác định những đặc tính cơ lý của BTN

Chọn lựa hàm lượng nhựa tối ưu

Hàm lượng nhựa tối ưu thiết kế của Superpave dựa trên các chỉ tiêu về độ rỗng: độrỗng dư, độ rỗng cốt liệu và độ rỗng lấp đầy nhựa Thông thường hàm lượng nhựa tối

ưu được chọn tương đương với độ rỗng dư khoảng 4% với số chày tương ứng đã đượcquy định chuẩn hướng dẫn) để thiết kế thành phần BTN

Đánh giá độ kháng ẩm

Độ kháng ẩm của BTN được đánh giá dựa theo các phương pháp được quy định từnăm 2002 hoặc phương pháp cải tiến Lottman AASHTO-T283 là một trong nhữngphương pháp được quy định để đánh giá chỉ tiêu này

1.3 Kết cấu mặt đường bê tông nhựa

1.3.1 Khái niệm kết cấu áo đường mềm

Kết cấu áo đường mềm được xây dựng trên nền đường bằng nhiều tầng lớp vật liệukhác nhau, có độ cứng và cường độ lớn hơn so với đất nền đường, trực tiếp chịu tác dụngcủa tải trọng xe chạy và sự phá hoại thường xuyên của các nhân tố thiên nhiên như mưa,gió, sự thay đổi nhiệt độ,…Trong quá trình khai thác, kết cấu áo đường phải đủ bền trongsuốt thời kỳ sử dụng, phải bằng phẳng, có đủ độ nhám, chống thấm nước, chống nứt, có khảnăng 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 để đápứng yêu cầu khai thác và chịu lực khác nhau phù hợp với trạng thái ứng suất biếndạng Khả năng chịu lực của các lớp giảm dần từ trên xuống dưới, lớp vật liệu tốt cócường độ chịu lực cao, có khả năng chịu mài mòn tốt phải nằm bên trên, các lớp vậtliệu có cường độ chịu lực thấp được phân bố ở dưới.

1.3.2 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 bêtông 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 cố ximăng;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 dày

30-50 cm đầm chặt K≥0.98 Nếu nền đường đắp bằng cát thì lớp đáy áo đường là bắt 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 quá trình đưa vàokhai 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 QL1A, QL6, QL48

1.3.3 Cấu tạo kết cấu áo đường mềm

1.3.3.1 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 tầng mặtlằm bằng các vật liệu hạt hoặc các vật liệu hạt có trộn nhựa hay tưới nhựa đường vàtầng móng làm bằng các loại vật liệu khác nhau đặt trực tiếp trên khu vực tác dụng củanền đường hoặc trên lớp đáy móng

Tầng mặt áo đường mềm cấp cao có thể có nhiều lớp gồm lớp tạo nhám, tạo phẳnghoặc lớp bảo vệ, lớp hao mòn ở trên cùng (đây là các lớp không tính vào bề dày chịu

lực của kết cấu mà là các lớp có chức năng hạn chế các tác dụng phá hoại bề mặt vàtrực tiếp tạo ra chất lượng bề mặt phù hợp với yêu cầu khai thác đường) rồi đến lớpmặt trên và lớp mặt dưới là các lớp chịu lực quan trọng tham gia vào việc hình thànhcường độ của kết cấu áo đường mềm.

Tầng móng cũng thường gồm lớp móng trên và lớp móng dưới (các lớp này cũng

có thể kiêm chức năng lớp thoát nước)

Hình 1.6 Sơ đồ các tầng, lớp của kết cấu mặt đường mềm [7]

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 môitrường,…) Để chịu được các tác dụng đó, lớp mặt đòi hỏi phải được làm bằng các vậtliệu gia 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, tạo phẳnghoặc lớp bảo vệ, lớp hao mòn ở trên cùng rồi đến lớp mặt trên và lớp mặt dưới là cáclớp chịu lực quan trọng tham gia vào việc tạo nên cường độ của kết cấu

Lớp móng: Chịu lực thẳng đứng là chính, nhiệm vụ là tiếp nhận tải trọng gián tiếp

qua lớp 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 nên biếndạng thẳng đứng hoặc biến dạng trượt quá lớn

Vật liệu lớp móng có thể dùng loại rời rạc nhưng phải đảm bảo có độ cứng nhấtđịnh Có thể bố trí các lớp vật liệu có cường độ giảm dần theo chiều sâu, phù hợp 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

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 cáclớp móng phía trên; tạo điều kiện cho xe máy đi lại trong quá trình thi công áo đườngkhông gây hư hại nền đất phía dưới

Móng nền đất: Móng nền đất cũng là một bộ phận của kết cấu áo đường, gọi là

kết cấu tổng thể nền mặt đường Kết cấu tổng thể nền mặt đường gồm kết cấu mặtđường ở trên và phần khu vực tác dụng của nền đường ở dưới Thiết kế tổng thể nềnmặt đường có nghĩa là ngoài việc chú trọng các giải pháp thiết kế cấu tạo kết cấu áođường còn phải chú trọng đến các giải pháp nhằm tăng cường độ và độ ổn định cường

độ đối với khu vực tác dụng của nền đường

2.3.3.2 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 vàduy trì được cường độ để hạn chế được tối đa các trường hợp phá hoại của xe cộ vàcác yếu tố môi trường tự nhiên Cụ thể là hạn chế được các hiện tượng tích lũy biếndạng dẫn đến tạo vệt bánh xe trên mặt đường, hạn chế phát sinh hiện tương nứt nẻ hạnchế bào mòn và bong tróc bề mặt, hạn chế được các nguồn ẩm xâm nhập vào các lớpkết cấu và phần trên của nền đường trong phạm vi khu vực tác dụng, hoặc phải đảmbảo lượng nước xâm nhập vào được thoát ra một cách nhanh nhất

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

1.3.4.1 Kết cấu áo đường mềm phổ biến

Các kết cấu áo đường mềm đang được sử dụng phổ biến ở Việt Na, không đadạng, 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 bêtông asphalt chức năng tạo nhám, giảm tiếng ồn và thoát nước; tầng móng bao gồmlớp móng trên và lớp móng dưới

Lớp móng trên: Cấp phối đá dăm loại 1 có gia cố hoặc không gia cố ximăng; lớpATB (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, cátgia cố ximăng;

Lớp đáy áo đường thường sử dụng lớp cấp phối đồi chọn lọc có chiều dày 30-50

cm đầm chặt K≥0.98 Nếu nền đường đắp bằng cát thì lớp đáy áo đường là bắt buộc đểđảm bảo đầm chặt các lớp trên và cát không chui lên lớp móng

Kết cấu áo đường mềm được xem là đủ cường độ khi trị số mô đun đàn hồi Ech của

cả kết cấu lớn hơn hoặc bằng trị số mô đun đàn hồi yêu cầu Eyc (Ech>Eyc)

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 quá trình đưavào khai thác thấy rằng số đường quốc lộ chỉ có một lớp mặt bê tông nhựa hư hỏngnhiều, thậm chí vừa mới đưa vào sử dụng như Q1a, QL4D-E Nhiều người cho rằng

do thi công không đảm bảo chất lượng dẫn đến hư hỏng trên Nhưng nếu đối chiếu vớiđịnh hình của các nước thì thấy rằng chúng ta đã thiết kế ở độ an toàn thấp, tổng chiềudày các lớp liền khối mỏng Khi tính toán chúng ta đã cho lớp mặt và lớp móng làmviệc đồng thời nhưng vì các lý do: như lớp móng bẩn hay ẩm ướt nên lớp mặt không

đủ bám với móng, khi xe chạy dẫn tới lớp mặt bê tông nhựa bị nứt Chính vì vậy trêncác quốc lộ nếu làm bê tông nhựa tối thiểu hai lớp phải dày từ 12 cm trở lên

Dưới đây là một số kết cấu áo đường mềm phổ biến ở Việt Nam [11]

a 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

b 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

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

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

Bao gồm các lớp sau:

- Lớp bê tông nhựa hạt mịn: 5cm

- Lớp bê tông nhựa hạt trung: 10cm

- Lớp cấp phối đá dăm loại 1: 30cm

- Lớp cấp phối đá dăm loại 2: 54cm

Tổng chiều dày 99cm, các lớp móng chia thành từng

lớp thi công

Giữa các lớp bê tông nhựa tưới nhựa dính bám:

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

d Kết cấu mặt đường cao tốc Quốc lộ 5 mới

Kết cấu mặt đường mới hoàn chỉnh Eyc≥ 191MPa

Bao gồm các lớp sau:

- Lớp bê tông nhựa hạt mịn: 6cm

- Lớp bê tông nhựa hạt trung: 8cm

- Lớp ATB: 13cm

- Lớp cấp phối đá dăm loại 1: 40cm

Giữa các lớp bê tông nhựa tưới nhựa dính bám:

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

phối đá dăm loại 1

Kết cấu mặt đường mới hoàn chỉnh 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: 55cm

Giữa các lớp bê tông nhựa tưới nhựa dính bám: 0.5 kg/m2;

Tưới nhựa thấm bám 1.5kg/m2 trên lớp cấp phối đá dăm

f Kết cấu mặt đường cao tốc Long Thành – Giầu Dây, gói 1a

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

g Kết cấu mặt đường Quốc lộ 279, đoạn qua địa phần Lào Cai

Kết cấu mặt đường mới hoàn chỉnh Eyc≥ 160MPa

Bao gồm các lớp sau:

- Lớp bê tông nhựa hạt mịn: 5cm

- Lớp bê tông nhựa hạt trung: 7cm

- Lớp cấp phối đá dăm loại 1: 15cm

- Lớp cấp phối đá dăm loại 2: 30cm

Giữa các lớp bê tông nhựa tưới nhựa dính bám:

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

phối đá dăm loại 1

- Lớp bê tông nhựa hạt trung: 7cm

- Lớp cấp phối đá dăm loại 1: 15cm

- Lớp cấp phối đá dăm loại 2: 30cm

Tưới nhựa thấm bám 1.5kg/m2 trên lớp cấp phối đá

i Kết cấu mặt đường QL1A đoạn qua địa phận tỉnh Huế

Kết cấu mặt đường mới hoàn chỉnh Eyc≥ 160MPa

Bao gồm các lớp sau:

- Lớp bê tông nhựa hạt mịn: 6cm

- Lớp bê tông nhựa hạt trung: 7cm

- Lớp cấp phối đá dăm loại 1: 30cm

- Lớp cấp phối đá dăm loại 2: 35cm

Giữa các lớp bê tông nhựa tưới nhựa dính bám:

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

phối đá dăm loại 1

Nhìn chung hệ thống tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu các lớp kết cấu mặt đườnghiện nay ở nước ta khá hoàn chỉnh tiệm cận với tiêu chuẩn thế giới.

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 côngcấp phối 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 thủy hóa ximăng;

- Đối với lớp bê tông nhựa thì lựa chọn loại nhựa chưa phù hợp với lưu lượng, tảitrọng và nhiệt độ Chưa có đủ tiêu chuẩn kỹ thuật để loại bỏ các loại bột khoáng kémchất lượng

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

Các nguyên tắc lựa chọn giải pháp sửa chữa mặt đường được thể hiện như dướiđây:

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 thời điểm vàhình thức thực hiện một loại hình công việc Đối với mặt đường, các chỉ tiêu tình trạngmặt đường thường được quan tâm đối với tiêu chuẩn lựa chọn giải pháp 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 vòng đời của đường.

1.3.5 Các phương pháp thiết kế kết cấu mặt đường bê tông nhựa

Mỗi phương pháp thiết kế kết cấu áo đường nói chung cần được hình thành trên cơ

sở giải quyết ba vấn đề như sau:

- Xác định trạng thái giới hạn và tiêu chuẩn trạng thái giới hạn Việc xác định nàybao gồm việc nghiên cứu để chọn được thông số trạng thái giới hạn thích hợp với môhình thiết kế và định lượng về giới hạn phát sinh hư hỏng

- Cơ sở lý thuyết cho tính toán và phương pháp tính toán - đánh giá mặt đường

- Xác định các thông số thiết kế tùy thuộc cơ sở lý thuyết và phương pháp tínhtoán, đề xuất phương pháp xác định các thông số này, thích hợp với mô hình thiết kế

và cơ sở lý thuyết của tính toán thiết kế

Các phương pháp chính được sử dụng trong thiết kế kết cấu mặt đường mềm baogồm:

- Phương pháp lý thuyết sử dụng lý thuyết đàn hồi với các phương trình tính ứngsuất - biến dạng phát sinh trong kết cấu mặt đường là hệ nhiều lớp đàn hồi Đây làphương pháp hiện đang được Việt Nam sử dụng để thiết lập Tiêu chuẩn thiết kế kếtcấu mặt đường mềm 22TCN211-06 [2] Thuộc nhóm này còn có các phương phápthiết kế mặt đường mềm của Pháp, Trung Quốc, Nga Phương pháp thiết kế mặt đườngmềm theo tiêu chuẩn 22TCN211-06 hiện hành ở Việt Nam là phương pháp lý thuyết-thực nghiệm dựa trên kết quả bài toán với mô hình bán không gian vô hạn đàn hồinhiều lớp theo mô hình Burmister Phương pháp thiết kế theo 22TCN211-06 hiện cũngđang được nghiên cứu, chuyển đổi thành TCVN Những hạn chế của phương pháp nàylà: Vẫn phải sử dụng các toán đồ được xây dựng từ bài toán hệ đàn hồi 2 lớp, trong khicác phần mềm hiện đại, miễn phí đã tính toán cho hệ nhiều lớp đàn hồi và đàn nhớtdưới tác dụng của tải trọng tính và động Phương pháp cũng chưa xét đến một số hiệntượng hư hỏng kết cấu khá phổ biến trong thực tế trong các trạng thái giới hạn kiểmtoán kết cấu mặt đường như biến dạng không hồi phục lún vệt bánh xe ở lớp bê tôngnhựa do ứng suất cắt trượt lớn, đẩy trồi bê tông nhựa, nứt do xô trượt lớp mặt, nứtphản ánh Phá hoại mỏi cũng chỉ đưa vào các hệ số khi tính toán Khi áp dụng 22TCN211-06 sẽ khó khăn khi xác định các thông số đầu vào, yêu cầu thí nghiệm xác định

các chỉ tiêu cơ lý làm thông số tính toán của vật liệu trong tiêu chuẩn thiết kế hiệnhành khó được thực hiện do điều kiện về cơ sở thí nghiệm và kinh phí, thí nghiệm môhình tĩnh xác định mô đun đàn hồi trong khi các tiêu chuẩn trên thế giới đều mô hìnhđộng Cách phân loại vật liệu bê tông nhựa hiện nay chưa có sự thống nhất, tham chiếulẫn nhau giữa tiêu chuẩn thi công nghiệm thu và tiêu chuẩn thiết kế, nhiều loại vật liệumới hiện đã được sử dụng nhưng chưa có các thông số tính toán tham chiếu trong tiêuchuẩn Hệ số độ tin cậy cũng là một khó khăn khi lựa chọn và mâu thuẫn với các thông

số đầu vào đã được lấy ở điều kiện bất lợi nhất

- Phương pháp kinh nghiệm với phương trình thiết kế là các mối quan hệ thựcnghiệm thu thập từ các thử nghiệm đường và từ kinh nghiệm trong quá trình thiết kế,khai thác đường Hướng dẫn thiết kế mặt đường AASHTO là một tiêu chuẩn điển hìnhcho các phương pháp thiết kế này Hướng dẫn thiết kế mặt đường AASHTO đã được

sử dụng tương đối phổ biến ở Việt Nam, đặc biệt trong các dự án đường sử dụngnguồn vốn nước ngoài Bộ Giao thông vận tải đã ban hành một tiêu chuẩn ngành,22TCN274-01 [1], tiêu chuẩn được soạn thảo dựa trên phương pháp thiết kế mặtđường mềm của AASHTO Hiện nay, Tổng cục Đường bộ Việt Nam đang chuyển đổithành tiêu chuẩn Việt Nam (6/2014 đã nghiệm thu cấp cơ sở) [20] Phương pháp thiết

kế kết cấu áo đường mềm theo hướng dẫn của AASHTO-93 vẫn được nhiều bang ở

Mỹ và Canada sử dụng Theo khảo sát của Cục đường bộ liên bang Mỹ năm 2007 cònđến 63% các bang sử dụng AASHTO-93, 12% sử dụng AASHTO-72, 13% sử dụngphương pháp do bang phát triển, 8% kết hợp AASHTO và phương pháp của bang và4% sử dụng phương pháp khác