Luận án tiến sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu stone mastic asphalt đến khả năng chống lún vệt bánh xe và chống

NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CỐT LIỆU, CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA HỖN HỢP STONE MASTIC ASPHALT TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM .... DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT AC Asphalt Concre

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

LÊ THANH HẢI

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU STONE MASTIC ASPHALT ĐẾN KHẢ NĂNG CHỐNG LÚN VỆT BÁNH XE

VÀ CHỐNG NỨT MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG ASPHALT

TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - NĂM 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

LÊ THANH HẢI

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU STONE MASTIC ASPHALT ĐẾN KHẢ NĂNG CHỐNG LÚN VỆT BÁNH XE

VÀ CHỐNG NỨT MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG ASPHALT

TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Mã số: 9 58 02 05

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 GS TS Phạm Cao Thăng

2 PGS.TS Nguyễn Hoàng Long

HÀ NỘI - NĂM 2021

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu do tôi thực hiện Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

TẬP THỂ HƯỚNG DẪN Hà Nội, tháng năm 2021

Người hướng dẫn 1

GS.TS Phạm Cao Thăng

Người hướng dẫn 2

PGS.TS Nguyễn Hoàng Long

Nghiên cứu sinh

Lê Thanh Hải

LỜI CÁM ƠN

Trong thời khắc vinh dự và quan trọng với cá nhân, từ đáy lòng mình với tất cả sự chân thành, NCS xin được nói lời tri ân sâu sắc đến GS.TS Phạm Cao Thăng và PGS.TS Nguyễn Hoàng Long - những người Thầy đã tận tình hướng dẫn, định hướng khoa học và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận án

NCS xin gửi lời cảm ơn tới Đảng ủy, Ban giám đốc Học viện Kỹ thuật Quân sự, Phòng Sau đại học, Viện Kỹ thuật Công trình đặc biệt, Bộ môn Cầu đường Sân bay đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho NCS trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận án

NCS xin bày tỏ lòng biết ơn tới Đảng ủy, Ban giám hiệu trường Đại học Công nghệ GTVT, Phòng KHCN&HTQT, Khoa Công trình, Trung tâm thí nghiệm Đường bộ cao tốc, Phòng thí nghiệm LAS-XD72, Phòng thí nghiệm Vật liệu xây dựng - Trường Đại học GTVT, các bạn đồng nghiệp, các TS-NCS nước ngoài, đặc biệt là PGS.TS Nguyễn Quang Phúc, TS Nguyễn Ngọc Lân và ThS Vũ Thế Thuần đã tận tình giúp đỡ, cung cấp tài liệu, số liệu, vật liệu và tạo điều kiện trong quá trình thí nghiệm, giúp NCS hoàn thành luận án này

NCS xin chân thành cảm ơn thầy chủ tịch, các thầy/cô trong hội đồng chấm luận án, các chuyên gia trong lĩnh vực đường bộ, vật liệu đã cho NCS những đóng góp quý báu trong quá trình thực hiện luận án này

Cho phép NCS chân thành cảm tạ và bày tỏ lòng biết ơn tới bố mẹ hai bên, vợ, con cùng những người thân yêu trong gia đình, anh em, bạn bè, đồng nghiệp đã luôn đồng hành, dành cho tôi rất nhiều sự giúp đỡ, động viên, khích

lệ trong quá trình học tập, nghiên cứu

NCS sẽ luôn khắc ghi trong lòng những tình cảm và công lao ấy

Nghiên cứu sinh

Lê Thanh Hải

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CÁM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT x

DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU xii

DANH MỤC HÌNH VẼ xv

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ STONE MASTIC ASPHALT, HƯ HỎNG LÚN VỆT BÁNH XE VÀ NỨT LỚP MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA 3

1.1 Tổng quan về Stone Mastic Asphalt 3

1.1.1 Khái niệm Stone Mastic Asphalt 3

1.1.2 Ứng dụng SMA trên thế giới 4

1.1.2.1 SMA tại Mỹ 4

1.1.2.2 SMA tại châu Âu 5

1.1.2.3 SMA tại Úc 8

1.1.2.4 SMA tại New Zealand 9

1.1.2.5 SMA tại Trung Quốc 10

1.1.2.6 SMA cho mặt đường sân bay 11

1.1.2.7 SMA cho mặt cầu 12

1.1.2.8 Bảng tổng hợp các yêu cầu kỹ thuật của hỗn hợp SMA sử dụng trên thế giới 14

1.1.2.9 Các kết quả nghiên cứu khác về SMA trên thế giới 15

1.1.3 Ứng dụng SMA ở Việt Nam 16

1.1.3.1 Sử dụng hỗn hợp SMA cho mặt cầu Thăng Long 16

1.1.3.2 Sử dụng hỗn hợp SMA cho mặt cầu Thuận Phước 16

1.1.3.3 Sử dụng hỗn hợp SMA cho mặt cầu Cần Thơ 17

1.1.3.4 Các kết quả nghiên cứu khác về SMA ở Việt Nam 17

1.1.4 Các ưu điểm của hỗn hợp SMA 18

1.2 Một số nhận xét về kết quả nghiên cứu tổng quan SMA 20

1.2.1 Ứng dụng SMA trên thế giới 20

1.2.1.1 Thành phần vật liệu chế tạo 20

1.2.1.2 Cấp phối 20

1.2.1.3 Yêu cầu kỹ thuật 21

1.2.2 Ứng dụng SMA ở Việt Nam 21

1.2.2.1 Thành phần vật liệu chế tạo 21

1.2.2.2 Cấp phối 22

1.2.2.3 Yêu cầu kỹ thuật 22

1.3 Thực trạng LVBX trên mặt đường BTN ở Việt Nam và trên thế giới 22

1.3.1 Thực trạng LVBX mặt đường mềm ô tô ở Việt Nam 22

1.3.2 Thực trạng LVBX mặt đường mềm ô tô trên thế giới 23

1.4 Các nguyên nhân gây biến dạng xô dồn, lún lớp BTN mặt đường 24 1.4.1 Điều kiện nhiệt độ tại Việt Nam 24

1.4.2 Yếu tố vật liệu, thành phần cấp phối 25

1.4.3 Điều kiện khai thác 27

1.5 Các biện pháp hạn chế LVBX trên thế giới và ở Việt Nam 28

1.5.1 Các biện pháp hạn chế LVBX trên thế giới 28

1.5.1.1 Giải pháp về vật liệu 28

1.5.1.2 Một số giải pháp sử dụng phụ gia với chất kết dính nhựa đường 30

1.5.1.3 Giải pháp hoàn thiện kết cấu phối hợp sử dụng vật liệu cải thiện 31

1.5.2 Các biện pháp khắc phục hạn chế LVBX tại Việt Nam 32

1.5.2.1 Ban hành các Quyết định liên quan đến kiểm soát LVBX 32

1.5.2.2 Kiểm soát tải trọng xe 33

1.5.2.3 Các nghiên cứu khác về giải pháp khắc phục LVBX ở Việt Nam 33

1.6 Các phương pháp dự báo LVBX 34

1.6.1 Phương pháp của Liên Bang Nga 35

1.6.2 Phương pháp cơ học thực nghiệm của Mỹ 38

1.7 Hư hỏng nứt trên mặt đường BTN 39

1.7.1 Khái niệm 39

1.7.2 Thí nghiệm kháng nứt của hỗn hợp BTN trên thế giới 41

1.7.3 Thí nghiệm kháng nứt của hỗn hợp BTN ở Việt Nam 43

1.8 Nhiệm vụ nghiên cứu của luận án 43

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN VẬT LIỆU, PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ HỖN HỢP STONE MASTIC ASPHALT ĐỂ HẠN CHẾ LÚN VỆT BÁNH XE VÀ NỨT MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG

NHỰA 45

2.1 Nghiên cứu thành phần vật liệu của hỗn hợp SMA 45

2.1.1 Bộ khung cốt liệu của hỗn hợp SMA 45

2.1.2 Sự hình thành khung cốt liệu thô 46

2.1.3 Các tính chất liên quan đến đặc tính thể tích của hỗn hợp SMA 47

2.1.3.1 Độ rỗng dư (V a ) của hỗn hợp SMA 47

2.1.3.2 Độ rỗng hỗn hợp vật liệu khoáng (VMA) của hỗn hợp SMA 48 2.1.3.3 Độ rỗng lấp đầy bitum (VFA) của hỗn hợp SMA 49

2.1.3.4 Độ rỗng cốt liệu thô trong hỗn hợp SMA sau khi đầm 50

2.1.4 Ảnh hưởng của cốt liệu đến chất lượng hỗn hợp SMA 54

2.1.5 Thành phần và cấp phối của hỗn hợp SMA 55

2.1.6 Cốt liệu lớn trong hỗn hợp SMA 57

2.1.7 Mastic 58

2.2 Phương pháp thiết kế hỗn hợp SMA 64

2.3 Trình tự thiết kế hỗn hợp SMA 65

2.4 Khả năng chống nứt của hỗn hợp SMA 66

2.5 Phương pháp thí nghiệm đánh giá khả năng kháng nứt của vật liệu BTN - theo tiêu chuẩn ASTM D8225 - 19 thông qua chỉ số CT Index 67

2.5.1 Mô tả thí nghiệm đánh giá khả năng kháng nứt của vật liệu BTN (IDEAL-CT) 67

2.5.2 Điểm quyết định để tính toán chỉ số CTIndex 68

2.5.3 Công thức tính CTIndex 69

2.5.4 Quy trình thí nghiệm 70

2.6 Phân tích tác động của tải trọng đến biến dạng LVBX lớp BTN mặt đường 71

2.6.1 Sơ đồ tác dụng của tải trọng 71

2.6.2 Phân loại biến dạng lún 72

2.7 Cấu trúc và cường độ kháng cắt của hỗn hợp BTN 73

2.7.1 Cấu trúc của hỗn hợp BTN 73

2.7.2 Bộ khung cốt liệu của hỗn hợp BTN 73

2.7.3 Cường độ kháng cắt của BTN 75

2.7.3.1 Thành phần lực nội ma sát 75

2.7.3.2 Thành phần lực dính 75

2.8 Nghiên cứu lựa chọn giải pháp tăng sức kháng cắt cho BTN áp dụng trong điều kiện Việt Nam 76

2.8.1 Giải pháp tăng hệ số nội ma sát 76

2.8.2 Giải pháp tăng lực dính 78

2.8.3 Lựa chọn phương pháp thí nghiệm xác định cường độ kháng cắt của hỗn hợp BTN 80

2.8.3.1 Thí nghiệm cắt động 80

2.8.3.2 Thí nghiệm xác định lực dính bằng cắt phẳng Leutner 80

2.8.3.3 Phương pháp thí nghiệm xác định góc nội ma sát φ và lực dính đơn vị C theo Tiêu chuẩn Liên Bang Nga 80

2.9 Kết luận chương 2 82

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CỐT LIỆU, CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA HỖN HỢP STONE MASTIC ASPHALT TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 84

3.1 Lựa chọn thành phần vật liệu và kiểm tra các yêu cầu kỹ thuật 84

3.1.1 Cốt liệu thô, cốt liệu mịn và bột khoáng 84

3.1.2 Chất kết dính 84

3.1.3 Chất ổn định 85

3.1.4 Phụ gia sasobit 85

3.2 Thiết kế thành phần cấp phối các loại BTN 86

3.3 Thiết kế thí nghiệm và trình tự phân tích thống kê xử lý số liệu 87

3.3.1 Thiết kế thí nghiệm 87

3.3.2 Loại bỏ số liệu ngoại lai và đánh giá độ chụm 88

3.4 Phân tích kết quả thí nghiệm hàm lượng sợi, và hàm lượng nhựa sử dụng trong hỗn hợp SMA 88

3.4.1 Kết quả phân tích độ rỗng dư 89

3.4.2 Phân tích độ ổn định Marshall (S) 90

3.4.3 Phân tích độ dẻo Marshall (F) 91

3.5 Xác định hàm lượng chất kết dính tối ưu của hỗn hợp SMA với các hàm lượng sợi cellulose khác nhau 93

3.5.1 Lập kế hoạch thí nghiệm 93

3.5.2 Thí nghiệm kiểm tra xác định sự liên kết đá chèn đá 93

3.5.3 Kết quả thí nghiệm xác định hàm lượng nhựa tối ưu 94

3.5.4 Kiểm tra các yêu cầu kỹ thuật đối với hỗn hợp SMA thiết kế 95

3.5.4.1 Thí nghiệm kiểm tra hệ số cường độ chịu kéo gián tiếp 96

3.5.4.2 Tổng hợp các chỉ tiêu kỹ thuật của hỗn hợp SMA12,5 thiết kế với hàm lượng sợi: 0,2%; 0,3% và 0,5% 96

3.6 Lựa chọn chỉ tiêu nghiên cứu thí nghiệm và công tác chế tạo mẫu

97

3.6.1 Lựa chọn chỉ tiêu cơ học của BTN trong nghiên cứu thí nghiệm 97 3.6.2 Chế tạo mẫu và quy hoạch thí nghiệm 98

3.7 Thí nghiệm xác định hệ số nội ma sát (tgφ) và lực dính đơn vị (C)

99

3.7.1 Kế hoạch thí nghiệm 99

3.7.2 Trình tự thí nghiệm xác định hệ số nội ma sát và lực dính đơn vị 99 3.7.3 Kết quả thí nghiệm và phân tích 101

3.8 Thí nghiệm xác định hệ số dẻo (m) và năng lượng kích hoạt biến dạng nhớt dẻo (U) 104

3.8.1 Kế hoạch thí nghiệm 104

3.8.2 Trình tự thí nghiệm xác định m và U 104

3.8.3 Kết quả thí nghiệm và phân tích 106

3.9 Thí nghiệm đánh giá LVBX 108

3.10 Thí nghiệm cường độ kéo uốn 109

3.10.1 Phương pháp thí nghiệm cường độ kéo uốn 109

3.10.2 Kế hoạch thí nghiệm cường độ kéo uốn 110

3.10.3 Kết quả thí nghiệm cường độ kéo uốn và phân tích 111

3.11 Thí nghiệm đánh giá khả năng kháng nứt của hỗn hợp BTN 111

3.11.1 Kế hoạch thí nghiệm 111

3.11.2 Kết quả thí nghiệm và bình luận 112

3.12 Thí nghiệm đánh giá sức kháng ẩm 119

3.12.1 Phương pháp thí nghiệm 119

3.12.2 Kết quả thí nghiệm và thảo luận 119

3.13 Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi tĩnh 120

3.13.1 Phương pháp thí nghiệm 120

3.13.2 Kế hoạch thí nghiệm mô đun đàn hồi tĩnh 121

3.13.3 Kết quả thí nghiệm và phân tích 122

3.14 Thí nghiệm đánh giá mô đun đàn hồi động 123

3.14.1 Trình tự thí nghiệm mô đun đàn hồi động 123

3.14.2 Kết quả thí nghiệm mô đun động 124

3.15 Kết luận chương 3 130

CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG HỖN HỢP STONE MASTIC ASPHALT LÀM MẶT ĐƯỜNG CẤP CAO TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 131

4.1 Một số lưu ý về thiết kế, chế tạo hỗn hợp SMA trong điều kiện Việt Nam 131

4.1.1 Một số lưu ý về các tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng cho hỗn hợp SMA 131

4.1.2 Một số lưu ý về thiết kế hỗn hợp SMA 132

4.1.3 Các giai đoạn thiết kế hỗn hợp SMA 132

4.2 Một số lưu ý về công nghệ chế tạo và thi công hỗn hợp SMA 132

4.3 Nghiên cứu ứng dụng hỗn hợp SMA trong KCAĐM cấp cao ở Việt Nam 137

4.3.1 Quy mô giao thông trên các tuyến đường ô tô cấp cao ở Việt Nam 137

4.3.2 KCAĐM áp dụng cho đường ô tô quy mô giao thông lớn ở Việt Nam 138

4.3.3 Tính toán ứng dụng hỗn hợp SMA làm lớp mặt trong kết cấu mặt đường mềm ô tô ở Việt Nam theo 22 TCN 211-06 138

4.3.4 Đề xuất cấu tạo KCAĐM áp dụng cho đường ô tô quy mô giao thông lớn ở Việt Nam 140

4.4 Ứng dụng tính toán đánh giá LVBX cho mặt đường ô tô 140

4.5 Ứng dụng tính toán đánh giá LVBX cho mặt đường sân bay 143

4.6 Phân tích sơ bộ chi phí xây dựng lớp mặt 146

4.7 Kết luận chương 4 148

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 149

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 151

TÀI LIỆU THAM KHẢO 153

A TIẾNG VIỆT 153

B TIẾNG ANH 155

C TIẾNG NGA 161

D TÀI LIỆU TRÊN INTERNET 162

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

AC Asphalt Concrete - Bê tông nhựa

AASHTO American Association of State Highway Transportation Officials

- Hiệp hội giao thông quốc gia và đường cao tốc Mỹ ASTM American Society of Testing Materials - Hiệp hội vật liệu thử

nghiệm Mỹ AĐM Áo đường mềm

BTA (BTN) Bê tông asphalt (Bê tông nhựa)

BTNC Bê tông nhựa chặt

BTNR Bê tông nhựa rỗng

BTNP Bê tông nhựa polime

BTXM Bê tông xi măng

EAPA European Asphalt Pavement Association - Hiệp hội mặt đường

bê tông nhựa Châu Âu GTVT Giao thông vận tải

LVBX Lún vệt bánh xe

HMA Hot Mix Asphalt - Hỗn hợp bê tông nhựa nóng

ICAO International Civil Aviation Organization - Tổ chức Hàng không

Dân dụng Quốc tế IDEAL-CT Indirect tensile asphalt cracking test - Thí nghiệm nứt bằng

phương pháp kéo gián tiếp bê tông nhựa KCAĐ Kết cấu áo đường

KCAĐM Kết cấu áo đường mềm

L.A Los Angeles Abrasion - Độ hao mòn Los Angeles

MEPDG Mechanistic Empirical Pavement Design Guide - Hướng dẫn

thiết kế mặt đường theo phương pháp cơ học thực nghiệm NAPA National Asphalt Pavement Association - Hiệp hội mặt đường bê

tông nhựa quốc gia - Mỹ NAA National Aggregate Association - Hiệp hội cốt liệu quốc gia - Mỹ

NCAT National Center for Asphalt Technology - Trung tâm công nghệ

asphalt quốc tế - Mỹ NCHRP National Cooperative Highway Research Program - Chương

trình nghiên cứu đường bộ quốc gia - Mỹ NMAS Nominal Maximum Aggregate Size - Cỡ hạt lớn nhất danh định

của cốt liệu

QĐ Quyết định

QĐ 858 Quyết định số 858/QĐ-BGTVT ngày 26/3/2014 của Bộ GTVT

QĐ 1617 Quyết định số 1617/QĐ-BGTVT ngày 29/4/2014 của Bộ GTVT

SĐ Sân đỗ

SMA Stone Mastic Asphalt (Stone Matrix Asphalt)

SHRP Strategic Highway Research Plan - Chương trình nghiên cứu

chiến lược đường bộ - Mỹ TCN Tiêu chuẩn Ngành

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TSR Tensile Strength Ratio - Hệ số cường độ chịu kéo

TWG Technical Working Group - Nhóm công tác kỹ thuật - Mỹ

Va Air Voids - Độ rỗng dư

VCA Voids in Coarse Aggregate - Độ rỗng cốt liệu thô

VCAMIX Voids in Coarse Aggregate Mix - Độ rỗng cốt liệu thô trong hỗn

hợp SMA đã đầm chặt VCADRC Volume of coarse Aggregate - Dry Rodded condition - Độ rỗng

cốt liệu thô ở trạng thái đầm khô VFA Voids Filled with Asphalt - Độ rỗng lấp đầy bitum

VMA Voids in the Mineral Aggregate - Độ rỗng cốt liệu

WTSAIR Độ dốc hình thành độ sâu LVBX trong không khí ở 60o

C, 10.000 chu kỳ (Phương pháp B)

PRDAIR Độ sâu LVBX tương đối của mẫu thử trong không khí ở 60o

C, 10.000 chu kỳ (Phương pháp B)

DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU

Bảng 1.1 Yêu cầu kỹ thuật của hỗn hợp SMA sử dụng trên thế giới 14

Bảng 1.2 Tổng số giờ nắng tại một số trạm quan trắc chia theo Tỉnh, thành phố và Năm [24] 25

Bảng 1.3 Thành phần cấp phối của ba loại BTNC 12,5 tại Việt Nam 25

Bảng 1.4 Giới hạn chiều sâu lún mặt đường 37

Bảng 1.5 Bảy thí nghiệm nứt đã được chọn bởi NCHRP 9-57 41

Bảng 2.1 Thể tích ống nghiệm tương ứng kích thước danh định cốt liệu 52

Bảng 2.2 Độ dày ống trụ thí nghiệm tương ứng thể tích ống 52

Bảng 2.3 Thành phần cấp phối của SMA và các loại hỗn hợp BTN 55

Bảng 2.4 Một số yêu cầu kỹ thuật của cốt liệu thô 58

Bảng 2.5 Bảy giai đoạn của đường cong chuyển vị tải trọng 68

Bảng 2.6 Yêu cầu kỹ thuật của hỗn hợp SMA 83

Bảng 3.1 Kết quả thí nghiệm các yêu cầu kỹ thuật đối với cốt liệu 84

Bảng 3.2 Các chỉ tiêu cơ bản của PMB III và PMB III pha sasobit 85

Bảng 3.3 Số lượng mẫu thí nghiệm xác định hàm lượng nhựa tối ưu 93

Bảng 3.4 Kết quả thí nghiệm VCADRC và VCAMIX 93

Bảng 3.5 Kết quả lựa chọn hàm lượng nhựa thiết kế (0% sợi cellulose) 94

Bảng 3.6 Kết quả lựa chọn hàm lượng nhựa thiết kế (0,2% sợi cellulose) 94

Bảng 3.7 Kết quả lựa chọn hàm lượng nhựa thiết kế (0,3% sợi cellulose) 95

Bảng 3.8 Kết quả lựa chọn hàm lượng nhựa thiết kế (0,5% sợi cellulose) 95

Bảng 3.9 Kết quả kiểm tra hệ số cường độ chịu kéo gián tiếp 96

Bảng 3.10 Các chỉ tiêu kỹ thuật của hỗn hợp SMA ứng với hàm lượng bitum thiết kế (hàm lượng sợi 0,2%) 96

Bảng 3.11 Các chỉ tiêu kỹ thuật của hỗn hợp SMA ứng với hàm lượng bitum thiết kế (hàm lượng sợi 0,3%) 96

Bảng 3.12 Các chỉ tiêu kỹ thuật của hỗn hợp SMA ứng với hàm lượng bitum thiết kế (hàm lượng sợi 0,5%) 97

Bảng 3.13 Số lượng thí nghiệm các chỉ tiêu cơ học phục vụ tính toán theo tiêu chuẩn của Liên Bang Nga 98

Bảng 3.14 Số lượng thí nghiệm các chỉ tiêu phục vụ tính toán kết cấu áo

đường mềm theo 22TCN 211-06 99

Bảng 3.15 Số lượng thí nghiệm đánh giá tính năng của các loại hỗn hợp 99

Bảng 3.16 Số lượng mẫu thí nghiệm xác định hệ số nội ma sát (tgθ) và lực dính đơn vị (C) của vật liệu BTN 99

Bảng 3.17 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm xác định chỉ số C, θ của hỗn hợp SMA sử dụng bitum PMBIII 101

Bảng 3.18 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm xác định chỉ số C, θ của hỗn hợp BTNC 858 sử dụng bitum PMBIII 102

Bảng 3.19 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm xác định chỉ số C, θ của hỗn hợp BTNC 356 sử dụng bitum PMBIII 102

Bảng 3.20 Bảng tổng kết quả xác định hệ số nội ma sát (tgθ) và lực dính đơn vị (C) của 3 loại hỗn hợp BTN 102

Bảng 3.21 Số lượng mẫu thí nghiệm xác định hệ số dẻo (m) và năng lượng kích hoạt biến dạng nhớt dẻo (U) của hỗn hợp BTN 104

Bảng 3.22 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm xác định chỉ số m, U của hỗn hợp SMA sử dụng bitum PMBIII 106

Bảng 3.23 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm xác định chỉ số m, U của hỗn hợp BTNC 858 sử dụng bitum PMBIII 106

Bảng 3.24 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm xác định chỉ số m, U của hỗn hợp BTNC 356 sử dụng bitum PMBIII 107

Bảng 3.25 Bảng tổng kết quả xác định hệ số m và U 107

Bảng 3.26 Kế hoạch thí nghiệm cường độ kéo uốn 110

Bảng 3.27 Kết quả thí nghiệm cường kéo uốn mẫu SMA nóng 111

Bảng 3.28 Kết quả thí nghiệm cường kéo uốn mẫu BTNC 858 nóng 111

Bảng 3.29 Kế hoạch thí nghiệm đánh giá khả năng kháng nứt của hỗn hợp BTN - theo tiêu chuẩn ASTM D8225 112

Bảng 3.30 Giá trị của chỉ số kháng nứt CTIndex 113

Bảng 3.31 Giá trị giới hạn tối thiểu chỉ số kháng nứt CTIndex 114

Bảng 3.32 Giá trị độ dốc của đường cong chuyển vị - tải trọng 114

Bảng 3.33 Giá trị góc dốc của đường cong chuyển vị - tải trọng 114

Bảng 3.34 Năng lượng phá hủy Gf 117

Bảng 3.35 Số lượng thí nghiệm mô đun đàn hồi tĩnh của BTN 121

Bảng 3.36 Mô đun đàn hồi tĩnh của các hỗn hợp ở 15o C 122

Bảng 3.37 Mô đun đàn hồi tĩnh của các hỗn hợp ở 30o C 122

Bảng 3.38 Mô đun đàn hồi tĩnh của các hỗn hợp ở 60o C 122

Bảng 4.1 Tiêu chuẩn thành phần hạt của hỗn hợp SMA12,5 131

Bảng 4.2 Yêu cầu tiêu chuẩn kỹ thuật của hỗn hợp SMA 131

Bảng 4.3 Thông số đặc trưng của các lớp vật liệu dùng trong tính toán 139

Bảng 4.4 Kết quả xác định chiều dày và mô đun đàn hồi 139

Bảng 4.5 Kết quả tính toán tổng biến dạng dẻo tương đối và chiều sâu vệt lún lớp BTN cho mặt đường ô tô của các loại hỗn hợp 142

Bảng 4.6 Một số loại tàu bay lớn đang khai thác tại sân bay Nội Bài và Tân Sơn Nhất 144

Bảng 4.7 Kết quả tính toán tổng biến dạng dẻo và chiều sâu vệt lún mặt đường sân bay của SMA 145

Bảng 4.8 Kết quả tính toán tổng biến dạng dẻo và chiều sâu vệt lún lớp BTN cho mặt đường sân bay của BTNC 858 145

Bảng 4.9 Kết quả tính toán tổng biến dạng dẻo và chiều sâu vệt lún lớp BTN cho mặt đường sân bay của BTNC 356 145

Bảng 4.10 Bảng tổng hợp chi phí xây dựng 147

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc của hỗn hợp SMA 3

Hình 1.2 Hiện tượng LVBX trên Đại lộ Đông Tây [119] 23

Hình 1.3 Sơ đồ phân bố sự làm việc của các lớp áo đường mềm 31

Hình 1.4 Nứt mỏi ở mặt đường BTN [25] 40

Hình 2.1 Minh họa các loại bộ khung của hỗn hợp 45

Hình 2.2 Các thành phần cơ bản của hỗn hợp SMA 45

Hình 2.3 Các hạt được gia tải theo phương thẳng đứng 46

Hình 2.4 Phân bố tải giữa các hạt cốt liệu thô 46

Hình 2.5 Phân chia thể tích của các phần tử hỗn hợp khoáng 50

Hình 2.6 Bộ khung đã được đầm của hỗn hợp cốt liệu 50

Hình 2.7 Độ rỗng cốt liệu thô ở trạng thái đầm khô VCADRC 51

Hình 2.8 Độ rỗng cốt liệu thô trong hỗn hợp SMA đầm chặt VCAMIX 51

Hình 2.9 Độ rỗng cốt liệu trong hỗn hợp SMA đầm chặt 51

Hình 2.10 Ba đặc trưng hình dạng của cốt liệu 54

Hình 2.11 Đường cong cấp phối của SMA và các loại hỗn hợp BTN 56

Hình 2.12 Thể tích cốt liệu thô, mastic và lỗ rỗng của hỗn hợp SMA 59

Hình 2.13 Lấp đầy khoảng trống giữa các hạt cốt liệu thô (hạt chủ động) bằng các hạt bị động 59

Hình 2.14 Khái niệm về bitum cố định và bitum tự do 61

Hình 2.15 Lấp đầy các lỗ trỗng trong bột khoáng 62

Hình 2.16 Thí nghiệm xác định độ chảy nhựa của hỗn hợp SMA 64

Hình 2.17 Thiết bị thí nghiệm và đường cong chuyển vị - tải trọng sau khi nén mẫu bằng phương pháp thí nghiệm IDEAL-CT 68

Hình 2.18 Minh họa về điểm PPP75 và độ dốc |m75| 69

Hình 2.19 Các lực gây biến dạng xô dồn, lún lớp BTN 71

Hình 2.20 Phân loại biến dạng lún 73

Hình 2.21 Cấu trúc của các loại hỗn hợp BTN khác nhau 74

Hình 2.22 Mô phỏng hiệu ứng Dilatancy lớp vật liệu mặt đường 77

Hình 2.23 Sơ đồ phân bố lực tác động của bánh xe trong lớp SMA [50] 77

Hình 2.24 Mô hình thử nghiệm mẫu BTN theo GOST 12801-1998 81

Hình 3.1 Chất ổn định - sợi cellulose 85

Hình 3.2 Đường cong cấp phối của hỗn hợp SMA 86

Hình 3.3 Đường cong cấp phối của hỗn hợp BTNC 858 87

Hình 3.4 Đường cong cấp phối của hỗn hợp BTNC 356 87

Hình 3.5 Ảnh hưởng của các yếu tố đến độ rỗng dư 89

Hình 3.6 Biểu đồ tổng hợp độ rỗng dư Va của hỗn hợp SMA 90

Hình 3.7 Ảnh hưởng của các yếu tố đến độ ổn định Marshall 90

Hình 3.8 Biểu đồ tổng hợp độ ổn định Marshall (S) của hỗn hợp SMA 91

Hình 3.9 Ảnh hưởng các yếu tố Bitum, Cellulose đến độ dẻo Marshall 92

Hình 3.10 Biểu đồ tổng hợp độ dẻo Marshall (F) của hỗn hợp SMA 92

Hình 3.11 Khoan rút lõi mẫu BTN 100

Hình 3.12 Nén mẫu theo mô hình marshall và mô hình nén dọc trục 100

Hình 3.13 Mẫu SMA và BTNC 858 sau khi nén theo mô hình dọc trục 101

Hình 3.14 Mẫu SMA và BTNC 858 sau khi nén theo mô hình marshall 101

Hình 3.15 Hệ số nội ma sát và lực dính đơn vị của 3 loại hỗn hợp BTN 103

Hình 3.16 Năng lượng phá hoại mẫu theo hai mô hình 104

Hình 3.17 Khoan rút lõi mẫu và ngâm mẫu trong bể ổn nhiệt 105

Hình 3.18 Nén mẫu theo dọc trục với tốc độ 3mm/phút 106

Hình 3.19 Hệ số dẻo (m) và năng lượng kích hoạt biến dạng nhớt dẻo (U) 107 Hình 3.20 Mẫu SMA nóng và SMA ấm sau khi chạy LVBX 108

Hình 3.21 Mẫu BTNC 858 nóng và BTNC 858 ấm sau khi chạy LVBX 108

Hình 3.22 Biểu đồ chiều sâu LVBX của các loại hỗn hợp BTN 109

Hình 3.23 Thí nghiệm kéo uốn mẫu 110

Hình 3.24 Toàn bộ mẫu sau khi thí nghiệm kéo uốn 110

Hình 3.25 Mẫu thí nghiệm sau khi đúc bằng máy đầm xoay 112

Hình 3.26 Mẫu thí nghiệm sau khi phá hoại 112

Hình 3.27 Quá trình thí nghiệm xác định chỉ số kháng nứt CTIndex 113

Hình 3.28 Đường cong lực - chuyển vị của các tổ mẫu 115

Hình 3.29 Biểu đồ độ dốc m75 và góc dốc của đường cong lực - chuyển vị ở giai đoạn sau khi phá hoại 115

Hình 3.30 Giá trị độ dốc và góc dốc của đường cong chuyển vị - tải trọng 116

Hình 3.31 Kết quả thí nghiệm năng lượng phá hủy (Gf) 116

Hình 3.32 Ảnh hưởng và tương tác của các yếu tố đến chỉ số CTIndex 117

Hình 3.33 Kết quả thí nghiệm chỉ số kháng nứt CTIndex 118

Hình 3.34 Tương quan giữa chỉ số kháng nứt CTIndex với góc dốc (°) và độ dốc |m75| 118

Hình 3.35 Hệ số cường độ chịu kéo (TSR) của 4 loại hỗn hợp BTN 120

Hình 3.36 Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi tĩnh 120

Hình 3.37 Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi tĩnh 121

Hình 3.38 Mô đun đàn hồi tĩnh của 3 loại hỗn hợp BTN 122

Hình 3.39 Quá trình thí nghiệm mô đun đàn hồi động 124

Hình 3.40 Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến |E*| 125

Hình 3.41 Biểu đồ ảnh hưởng giữa các yếu tố đến |E*| 126

Hình 3.42 Ảnh hưởng của tần số đến |E*| của 4 loại BTN 126

Hình 3.43 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến |E*| của 4 loại BTN 127

Hình 3.44 Mô đun đàn hồi động |E*| của các hỗn hợp ứng với các điều kiện thí nghiệm khác nhau 129

Hình 4.1 Trình tự và thời gian trộn SMA với chất ổn định dạng xốp [78] 134

Hình 4.2 Thiết bị tự động đưa chất ổn định vào buồng trộn [78] 134

Hình 4.3 Trộn sợi cellulose thủ công tại trạm trộn 134

Hình 4.4 Không sử dụng lu bánh lốp để lu lèn mặt đường SMA [84] 136

Hình 4.5 Ống theo dõi việc cung cấp chất ổn định và ngắt ống cấp chất ổn định để kiểm tra khối lượng cân [78] 137

Hình 4.6 KCAĐ đề xuất áp dụng cho đường ô tô có quy mô giao thông lớn ở Việt Nam 140

Hình 4.7 Biểu đồ quan hệ mức biến dạng dẻo tương đối; Chiều sâu vệt lún của lớp BTN theo từng mức nhiệt độ 142

Hình 4.8 Biểu đồ quan hệ mức biến dạng dẻo; chiều sâu lún của lớp BTN theo các mức nhiệt độ cho mặt đường sân bay ở khu vực sân đỗ 145

Hình 4.9 Biểu đồ quan hệ chiều sâu lún của lớp BTN theo các mức nhiệt độ cho mặt đường sân bay ở khu vực đường lăn và cất hạ cánh 146

MỞ ĐẦU

1 Sự cần thiết của vấn đề nghiên cứu

BTN là loại vật liệu phổ biến sử dụng cho các lớp kết cấu mặt đường ô

tô tại Việt Nam Trên nhiều tuyến quốc lộ, tuyến đường ô tô cấp cao có quy

mô giao thông lớn ở Việt Nam thường xuất hiện các hư hỏng như nứt, LVBX làm suy giảm cường độ và tuổi thọ của KCAĐ LVBX trên mặt đường BTN xuất hiện từ đầu những năm 2000 đến nay, khi lưu lượng khai thác trên các tuyến quốc lộ, tình trạng trục xe quá tải tăng cao Đặc biệt trong khoảng thời gian từ năm 2009 đến 2014, nhiều tuyến đường xuất hiện hư hỏng LVBX, thậm chí hư hỏng sau một thời gian ngắn đưa vào khai thác Đây là vấn đề không chỉ xảy ra ở Việt Nam mà cũng xảy ra ở các quốc gia trên thế giới có nền khoa học kỹ thuật phát triển

LVBX xuất hiện khi ứng suất cắt trượt do tải trọng bánh xe gây ra, có giá trị lớn hơn cường độ kháng cắt trượt của BTN, sẽ gây ra biến dạng dẻo lớp BTN Quá trình tích tụ các biến dạng dẻo trên đường do trùng phục tải trọng,

sẽ tạo thành các vệt lún lớp BTN trên mặt đường Trong điều kiện khí hậu nắng nóng của Việt Nam, sức kháng cắt của BTN bị suy giảm Để khắc phục hiện tượng LVBX lớp BTN, cần nghiên cứu sử dụng các loại vật liệu có cường độ kháng cắt cao khi ở điều kiện nhiệt độ môi trường cao

Hiện nay, ở Việt Nam đang có hiệu lực song song TCVN 8819:2011, 22TCN 356-06 và QĐ 858 Những điều chỉnh trong QĐ 858 của Bộ GTVT tập trung vào khuyến cáo thiết kế BTN có cấp phối thô, đảm bảo khung cốt liệu chịu lực, nâng cao khả năng kháng LVBX của BTN Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện, không ít nhà thầu, đơn vị thi công đã sử dụng cấp phối quá “thô” dẫn đến một số đoạn đường BTN có hiện tượng phân bố cốt liệu không đồng đều, là nguyên nhân làm cho mặt đường dễ bị bong tróc, thấm nước, nứt mỏi, làm suy giảm tuổi thọ mặt đường

Hỗn hợp SMA có nguồn gốc ở Đức vào cuối những năm 1960, sau đó phổ biến ở Châu Âu, Mỹ, New Zealand, Nhật Bản,… SMA được sử dụng cho các mặt đường ô tô lưu lượng giao thông lớn, đường đua F1, đường sân bay, mặt cầu và các loại mặt đường thường xuyên chịu tải trọng xe nặng Nhiều kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc sử dụng hỗn hợp SMA có ưu điểm như: Tăng sức chịu tải của KCAĐ, tăng độ nhám mặt đường, tăng sức kháng cắt trượt của hỗn hợp, giảm hiện tượng LVBX Với hàm lượng chất kết dính cao, độ rỗng dư thấp và tác dụng của chất ổn định, giúp tăng khả năng kháng biến dạng, kháng nứt của hỗn hợp, góp phần tăng tuổi thọ mặt đường

Chính những căn cứ trên, lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của

vật liệu Stone Mastic Asphalt đến khả năng chống lún vệt bánh xe và chống nứt mặt đường bê tông asphalt trong điều kiện Việt Nam” là cần thiết, có ý

nghĩa khoa học và thực tiễn

2 Mục đích nghiên cứu

Với mục đích nghiên cứu về khả năng áp dụng vật liệu Stone Mastic Asphalt trong xây dựng công trình giao thông ở Việt Nam, luận án tập trung nghiên cứu về thành phần, những đặc tính cơ học của vật liệu, tiêu chuẩn kỹ thuật, khả năng và hiệu quả ứng dụng của vật liệu Stone Mastic Asphalt

3 Đối tƣợng nghiên cứu

Hỗn hợp SMA với cỡ hạt lớn nhất danh định 12,5mm làm lớp mặt cho KCAĐM

và tính toán thiết kế kết cấu lớp BTN mới trong điều kiện Việt Nam

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

Ý nghĩa khoa học:

- Phân tích, làm rõ cơ sở khoa học việc sử dụng lớp SMA Nghiên cứu bản chất lý thuyết của hỗn hợp SMA, sự hình thành liên kết đá chèn đá làm tăng khả năng kháng lún vệt bánh xe

- Phân tích ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng của SMA trong điều kiện Việt Nam Hệ thống hoá được các tiêu chuẩn thí nghiệm đánh giá chất lượng của SMA;

- Đề xuất phương pháp thiết kế hỗn hợp, lựa chọn thành phần cấp phối, các yêu cầu vật liệu, các chỉ tiêu cơ lý của SMA ở Việt Nam

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ STONE MASTIC ASPHALT, HƯ HỎNG LÚN VỆT BÁNH XE VÀ NỨT LỚP MẶT ĐƯỜNG BÊ

TÔNG NHỰA

1.1 Tổng quan về Stone Mastic Asphalt

1.1.1 Khái niệm Stone Mastic Asphalt

Stone Mastic Asphalt (viết tắt là SMA), hoặc thuật ngữ mastixasphalt” theo tiếng CHLB Đức, hoặc “Stone Matrix Asphalt” theo cách gọi ở các tiêu chuẩn của Mỹ và Ấn Độ có nguồn gốc ở CHLB Đức vào cuối những năm 1960 Sau đó, SMA được sử dụng phổ biến ở Châu Âu, Mỹ, Brazil, Australia, New Zealand, Nhật Bản, Trung Quốc… SMA được dùng cho các loại mặt đường ô tô có lưu lượng giao thông lớn, mặt đường sân bay, mặt cầu và các mặt đường thường xuyên chịu tải trọng xe nặng Tại Việt Nam, hiện có một số cách gọi khác nhau: hỗn hợp mastic nhựa đá dăm, bê tông đá vữa nhựa Trong luận án kiến nghị gọi là SMA

“Splitt-Tiêu chuẩn AASHTO M325 của Mỹ định nghĩa như sau: “SMA là hỗn

hợp BTN nóng bao gồm hai phần - bộ khung cốt liệu thô và một lượng lớn vữa asphalt Hỗn hợp phải có bộ khung cốt liệu với tiếp xúc đá chèn đá Cốt liệu thô là lượng cốt liệu tích lũy trên sàng 4,75mm (sàng số 4)”

Theo tiêu chuẩn của châu Âu - EN 13108-5 thì SMA được định nghĩa

như sau: “SMA là hỗn hợp BTN cấp phối gián đoạn với chất kết dính là bitum,

bao gồm bộ khung cốt liệu thô nghiền kết dính với nhau bởi vữa mastic”

Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc của hỗn hợp SMA

Bản chất của SMA là hỗn hợp gồm hai thành phần là Mastic và đá dăm [50], trong đó thành phần Mastic gồm cốt liệu mịn, bột đá, nhựa đường và cốt sợi ổn định nhựa (xem Hình 1.1) Điểm đặc biệt của SMA là hỗn hợp vật liệu khoáng có cấp phối gián đoạn (gap-gradation), chứa một tỷ lệ cao cốt liệu thô đan xen với cốt liệu nhỏ tạo nên bộ khung đá vững chắc (đá chèn đá - stone

on stone) có tác dụng chống lại biến dạng vĩnh cửu (LVBX)

Nhìn chung, hỗn hợp SMA chứa hàm lượng cốt liệu thô tối thiểu là 70%, cốt liệu mịn chiếm 12-17% và bột đá chiếm 8-13% theo khối lượng hỗn hợp vật liệu khoáng Chất kết dính có hàm lượng từ 6,0-7,5% theo khối lượng hỗn hợp Để ổn định chất kết dính, ngăn ngừa hiện tượng chảy nhựa trong hỗn hợp SMA, một hàm lượng sợi cellulose từ 0,2-0,3% theo khối lượng hỗn hợp được thêm vào trong quá trình trộn khô Độ rỗng dư của hỗn hợp SMA thông thường từ 3-4% [50,53,78,92]

1.1.2 Ứng dụng SMA trên thế giới

1.1.2.1 SMA tại Mỹ

Tại Mỹ, hỗn hợp SMA đầu tiên được sử dụng ở Bang Winconsin năm

1991, tiếp theo đó là các Bang Michigan, Georgia, và Missouri Mùa hè năm

1997, ít nhất 28 tiểu bang đã hoàn thành việc xây dựng các tuyến đường (với lưu lượng giao thông lớn) sử dụng hơn 3 triệu tấn SMA ở hơn 100 dự án Các chuyên gia của NCAT đã tiến hành khảo sát chất lượng các tuyến đường được xây dựng từ năm 1992 đến 1996, kết quả công bố cho thấy hỗn hợp SMA vẫn đạt hiệu năng cao tại các khu vực có lưu lượng giao thông lớn và tải trọng nặng Chi phí xây dựng ban đầu lớn sẽ được bù đắp bởi việc tăng hiệu năng của vật liệu mặt đường [86] Dựa trên kinh nghiệm của các dự án này, NCAT

đã có những nhận xét về cấp phối hỗn hợp SMA như sau: (i) Hơn 95% cốt

liệu lọt qua sàng 12,5mm; (ii) < 30% lọt qua sàng 4,75mm (tức là lượng tích lũy trên sàng 4,75mm ≥ 70%); (iii) 8-10% lọt qua sàng 0,075mm

Để chế bị mẫu SMA, có thể sử dụng thiết bị đầm xoay hoặc đầm Marshall Tiêu chuẩn kỹ thuật SMA tại Mỹ trước đây là AASHTO MP8 (2007)

và AASHTO PP 41-02 (2002) hướng dẫn thiết kế theo phương pháp Marshall Đến năm 2012, đã được thay thế bằng tiêu chuẩn AASHTO M325-08 (2012)

và AASHTO R46-08 (2012), thiết kế theo phương pháp Superpave sử dụng đầm xoay (SGC) SMA được thiết kế theo các chỉ tiêu về đặc tính thể tích như

độ rỗng dư, độ rỗng cốt liệu và sự hình thành liên kết đá chèn đá [55,78]

Theo tiêu chuẩn của Mỹ [31,33], quy định chặt chẽ các giá trị VMA và VCA để đảm bảo tiếp xúc đá chèn đá VMA ≥ 17 và VCA (độ rỗng cốt liệu thô xác định theo AASHTO T19), VCAMIX ≤ VCADRC Hàm lượng cốt liệu thô (tích lũy trên sàng 4,75mm) từ 65-80%; Độ rỗng dư 3-4%; Hàm lượng bitum 6-7% (thấp hơn 6% có thể ảnh hưởng đến độ bền của hỗn hợp SMA);

Hệ số cường độ chịu kéo (TSR) ≥ 80%; Độ chảy bitum ≤ 0,3% Hỗn hợp SMA được thiết kế theo phương pháp Marshall với 2×50 chày/1 mặt, độ ổn định Marshall ≥ 6200 N, độ dẻo Marshall từ 2-4 mm Chất ổn định khuyến cáo sử dụng là sợi celloluse với hàm lượng 0,3% và sợi khoáng là 0,4%

1.1.2.2 SMA tại châu Âu

Các nước châu Âu đã nghiên cứu áp dụng và ban hành các tiêu chuẩn liên quan đến hỗn hợp SMA Năm 2006, Ủy ban tiêu chuẩn Châu Âu đã ban hành tiêu chuẩn cho SMA: EN 13108-5 (Bituminous mixtures - Material specifications - Part 5 - Stone Mastic Asphalt) [71] SMA được ứng dụng làm lớp mặt đường ô tô, sân bay và các khu vực khác phù hợp với tất cả các loại thời tiết và giao thông Theo EN 13108-5, SMA gồm các loại sau: SMA D4, D5, D6, D8, D10, D11, D12, D14, D16, D20 và D22 Thiết kế theo phương pháp Marshall với độ rỗng dư từ 1,5-8,0% Hàm lượng cốt liệu thô từ 65-80% Hàm lượng bitum từ 5,0-7,6% [60,61] Theo báo cáo của Hiệp hội mặt đường BTN châu Âu (EAPA) năm 2018, tất cả các nước châu Âu đều ghi nhận những kinh nghiệm tích cực với hỗn hợp SMA, đặc biệt là các đặc điểm

bề mặt, độ bền, sự thoải mái khi đi xe và tính bền vững Hiệu suất của SMA trên tuyến đường có tải trọng xe nặng là rất tốt

a) SMA tại CHLB Đức

Trong nỗ lực giải quyết tình trạng hư hỏng lớp phủ mặt đường gây ra bởi các phương tiện giao thông bánh xe có đinh, Tiến sĩ Zichner - kỹ sư người Đức và là giám đốc Trung tâm thí nghiệm xây dựng đường bộ tại Strabag Bau

AG đã phát minh ra hỗn hợp SMA Tiến sĩ Zichner đã đặt tên hai hỗn hợp MASTIMAC và MASTIPHALT vào năm 1968 và được Mỹ cấp bằng sáng chế số 3797951 - ngày 19/3/1974 Trong sáng chế này, tỷ lệ gần đúng của thành phần hỗn hợp SMA được xác định là 70% cốt liệu thô, 12% bột khoáng, 8% nhựa và 10% cát nghiền Bằng sáng chế cũng chỉ ra mức độ cần thiết của các chất phụ gia ổn định Như vậy, hỗn hợp được mô tả ở trên giống với quan niệm hiện đại về hỗn hợp SMA Lớp mặt đường đầu tiên sử dụng

hỗn hợp MASTIMAC đã được thi công vào ngày 30/7/1968, tại thành phố cảng Wilhelmshaven ở miền bắc nước Đức trên phố Freiligrath Straße [78] Tính đến năm 1996, hơn 100 triệu m2

SMA đã được rải trên toàn CHLB Đức [60] Tại CHLB Đức, tên gọi Splittmastixasphalt được chính thức đưa vào quy chuẩn kỹ thuật ZTV bit-StB 1984 năm 1984 Sau đó quy chuẩn kỹ thuật SMA tiếp tục được bổ sung cập nhật vào các năm 1994, 1998 và 2001, 2007

và 2009 (ZTV Asphalt-StB 07, TV Asphalt-StB 07) Tiêu chuẩn vẫn tiếp tục được bổ sung và cập nhật trong các năm 2013, 2014 và 2015

Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế cho mặt đường SMA ở CHLB Đức đưa ra

3 loại hỗn hợp SMA có các kích thước hạt lớn nhất danh định khác nhau: 5S; 8S và 11S Tiêu chuẩn cũng quy định chỉ sử dụng các cốt liệu có chất lượng cao để chế tạo hỗn hợp SMA Đối với hỗn hợp SMA dạng 11S và 8S (dùng cho mặt đường chịu tải trọng xe nặng) yêu cầu 100% cốt liệu được sử dụng phải là cốt liệu nghiền Độ rỗng dư yêu cầu từ 3-5%

Các loại sợi cellulose dùng làm phụ gia giúp ổn định trong hỗn hợp SMA như Technocel 1004, TOPCEL và hiện nay là VIATOP Hàm lượng sợi

từ 0,3-1,5% Chất kết dính được sử dụng phổ biến là bitum 50/70 và PmB 25/55-55 với hàm lượng tối thiểu 6,5% [60,61]

b) SMA tại Cộng hoà Séc

Tại Cộng hoà Séc, SMA được sử dụng rộng rãi từ năm 1991 Trong năm 1995, khoảng 230.000 tấn SMA đã được sản xuất đáp ứng cho 2,5 triệu

m2 Tiêu chuẩn kỹ thuật của SMA là Czech Standard ČSN 73 6121 Trước đây, hai loại SMA phổ biến nhất là AKMS (SMA 0/11) và AKMS (SMA 0/16), hiện nay là 3 loại SMA 8S, SMA 11S và SMA 16+ Cốt liệu phải đảm bảo là cốt liệu nghiền, có hình dạng tốt và có chỉ số LA ≤ 20% Hàm lượng cốt liệu thô từ 62-74%; Loại bitum sử dụng chủ yếu là PmB 45 hoặc PmB 65 Hàm lượng bitum từ 6,5-7,8% Thiết kế theo phương pháp Marshall 2×50 chày/1 mặt, độ ổn định Marshall ≥ 6,0kN; Độ rỗng dư từ 3,0-4,5% Độ chảy nhựa thí nghiệm theo tiêu chuẩn EN 12697-18 không quá 0,3% Sử dụng chất chống chảy nhựa với hàm lượng từ 0,3-1,5% (nếu dùng sợi celloluse thì khuyến cáo sử dụng là 0,3%) Trong quá trình thi công, không được phép sử dụng lu bánh lốp Xử lý bề mặt để tăng cường khả năng chống trượt ban đầu Khuyến cáo chiều dày lớp SMA như sau: SMA 8S dày từ 2,5-4,0cm; SMA 11S dày từ 3,5-4,5cm và SMA 16+ dày từ 4,0-6,0cm;

Tại Cộng hoà Séc, SMA có tuổi thọ cao hơn nhiều lần so với BTN thông thường, do vậy SMA là hỗn hợp được lựa chọn sử dụng nhiều hơn [60,61]

c) SMA tại Đan Mạch

SMA được sử dụng làm lớp phủ tại Đan Mạch từ những năm 1982 trên các tuyến đường có lưu lượng giao thông lớn và tải trọng nặng, hoặc đường trong khu công nghiệp và sân bay Bột khoáng được sản xuất từ 100% đá nghiền Hàm lượng cốt liệu thô từ 50-70%; Hỗn hợp sử dụng chất kết dính B60, bitum 40/60 hoặc PmB còn chất kết dính B85, bitum 70/100 chỉ sử dụng cho tuyến đường có lưu lượng giao thông thấp SMA 11 là loại hỗn hợp phổ biến nhất, trong khi đó SMA 16 ít được sử dụng hơn và chỉ dùng cho loại mặt đường chịu tải trọng rất nặng, SMA 8 được sử dụng để làm lớp phủ mỏng Hỗn hợp được thiết kế theo phương pháp Marshall (theo EN 12697-30) với 2×50 chày/1 mặt; Yêu cầu VMA ≥ 16; Độ rỗng dư từ 2-5%; Yêu cầu LVBX thử nghiệm theo EN 12697-22, phương pháp B, ở nhiệt độ 50, 60oC Hỗn hợp SMA tại Đan Mạch được thiết kế với độ rỗng dư thấp vì vậy tuổi thọ thường cao hơn ít nhất 30% so với BTNC thông thường SMA là vật liệu chính được

sử dụng tại sân bay Copenhagen (được đưa vào sử dụng năm 1995) [60,61]

d) SMA tại Thụy Điển

Tại Thụy Điển, SMA được trải thử nghiệm lần đầu tiên vào năm 1974, đến năm 1988 được sử dụng để làm làm lớp phủ cho hầu hết mặt đường ô tô, đường chính, đường cao tốc, cầu vượt và sân bay Có bốn loại SMA được sử dụng rộng rãi tại Thụy Điển đó là SMA 4, SMA 8, SMA 11 và SMA 16 SMA 11 và SMA 16 được sử dụng phổ biến trên những đoạn đường huyết mạnh và đường đặc biệt SMA 11 và SMA 8 có tác dụng giảm ồn và có sức kháng cắt trượt rất tốt tại các vị trí ngoặt, quay đầu Yêu cầu cốt liệu nghiền ≥ 90%; Chỉ số LA phụ thuộc vào lưu lượng xe/làn/ngày (≤25%) Hàm lượng cốt liệu thô từ 65-76% Sử dụng chất chống chảy nhựa với hàm lượng từ 0,3 - 1,5% Thiết kế thành phần sử dụng phương pháp Marshall Các loại nhựa sử dụng là 50/70; 70/100; 100/150 và 160/220 với hàm lượng từ 5,8 - 6,4% Độ rỗng dư từ 2-3,5; 4,0% Tính đến năm 1996, 50 triệu m2

SMA đã được rải khắp Thụy Điển [60,61]

e) SMA tại Estonia

SMA được sử dụng rộng rãi ở Estonia từ những năm 2000 Tuyến đường đầu tiên được xây dựng vào cuối những năm 1990 SMA được sử dụng cho đường cao tốc, quốc lộ, đường đô thị và trên mặt cầu Ở Estonia, SMA được sản xuất theo tiêu chuẩn EN 13108-5 và một số lựa chọn liên quan đến cốt liệu, chất kết dính phù hợp, cấp phối và đặc tính thể tích được đề cập trong tiêu chuẩn Estonian EVS 901-3, phần 3: Hỗn hợp bitum Có hai loại SMA được sử dụng tại Estonia là SMA 12 và SMA 16 Hàm lượng cốt liệu thô yêu cầu từ 64-75% Chất kết dính sử dụng phổ biến là loại 70/100, trong trường hợp lưu lượng xe/làn/ngày > 12.000 thì sử dụng bitum cải tiến loại PMB 65/105-65, 75/130-65 hoặc 75/130-75 Chỉ số LA từ 20-15% Hàm lượng hạt thoi dẹt từ 10-15% Độ rỗng dư từ 2-5,0% Hàm lượng bitum tối thiểu với hỗn hợp SMA 12 là 6,2%; hỗn hợp SMA 16 là 6,0%; Yêu cầu về chỉ tiêu sức kháng ẩm thông qua hệ số cường độ chịu kéo ≥ 90% [60,61]

f) SMA tại Liên Bang Nga

Ở Liên Bang Nga, SMA được sử dụng từ năm 2000 Hai loại tiêu chuẩn

kỹ thuật cho SMA ở Nga là GOST 31015-2012 (đến năm 2020 vẫn có hiệu lực) và GOST 3106-2002 (đến năm 2019 đã được thay thế bằng tiêu chuẩn PNST 183-2016) SMA8, SMA11, SMA16 và SMA22 là 4 loại SMA được sử dụng phổ biến ở Liên Bang Nga Các yêu cầu kỹ thuật của SMA được quy định phụ thuộc vào vùng khu vực khí hậu từ I đến IV, trong đó vùng IV có điều kiện tương tự khí hậu Việt Nam Hàm lượng cốt liệu thô từ 60-75% Độ rỗng dư từ 1,5-5,0% VMA ≥ 16 LVBX ≤ 3,5mm Chất kết dính sử dụng là loại Bitum 35/50, 50/70, 70/100, 100/130, 130/200; PmB 40, 60, 90 SMA dùng cho lớp mặt có chiều dày từ 2,5 - 6,0cm Nhiệt độ giới hạn khi trộn hỗn hợp là 150-165oC, và khi rải là 120oC Hỗn hợp SMA tại Liên Bang Nga có tuổi thọ cao Là giải pháp tốt cho các tuyến đường có lưu lượng giao thông lớn, với khả năng chống mài mòn rất tốt với loại lốp đinh vào mùa đông Nhu cầu sử dụng hỗn hợp SMA tại Liên Bang Nga gia tăng hàng năm và được sử dụng là loại mặt đường chính cho đường cao tốc, đường liên bang [60,61,113]

1.1.2.3 SMA tại Úc

Việc thử nghiệm và sử dụng SMA đầu tiên ở Úc được tiến hành vào giữa những năm 1990 Năm 1993, SMA được thử nghiệm trên tuyến đường

cao tốc South Eastern Arterial và Hume Highway, những thử nghiệm này được đánh giá là thành công và sau đó hơn 150.000 tấn đã được rải khắp Melbourne Tháng 11 năm 1998, SMA được rải trên đường Rookwood nối từ Hume Highway đến George Street, Yagoona phía Đông Nam Sydney Đoạn đường có mức độ giao thông trung bình hàng năm cao, tỷ lệ phương tiện tải trọng lớn ước tính khoảng 10% Thử nghiệm này là tiền thân cho việc thực hiện thử nghiệm tại sân bay quốc tế Sydney [73]

Tại Úc, SMA10 và SMA14 được sử dụng phổ biến Chất ổn định được

sử dụng hầu hết ở các dự án là sợi cellulose dạng viên Chất kết dính loại bitum C320 hoặc bitum cải tiến được sử dụng Cấp bitum cải tiến là A10E và A15E, trong đó, A15E được dùng phổ biến hơn Tiêu chuẩn kỹ thuật về SMA được áp dụng ở Úc là RMS R121 do Sở Giao thông đường bộ và đường biển,

Úc ban hành và cập nhật mới nhất tháng 5 năm 2019 hoặc sử dụng tiêu chuẩn AS2150 (Bảng 7 - Yêu cầu về thành phần và thể tích của SMA) Tiêu chuẩn yêu cầu: Hàm lượng cốt liệu thô từ 56-84% đối với SMA10 và 64-86% đối với SMA14; Độ rỗng dư từ 3,0-6,0%; Hàm lượng chất kết dính từ 6,2-7,2% với SMA10 và 6,0-7,0% với SMA14; Độ chảy nhựa ≤ 0,3% Hàm lượng chất

ổn định loại sợi ≥ 0,3%; Chiều sâu lún xác định theo tiêu chuẩn Austroads AG:PT/T231 ≤ 2,5mm [57,97]

Năm 2009, Carter đã điều tra khảo sát 18 tuyến đường sử dụng SMA được xây dựng từ năm 1998 đến 2008 Sử dụng ba loại SMA7, SMA10, SMA14 và ba loại bitum C320, A10E và A15E Kết quả điều tra đã cho thấy:

(i) - Tất cả các tuyến đường đều trong tình trạng tốt và rất tốt Lún không có hoặc có nhưng không đáng kể (ii) - SMA sử dụng bitum thông thường có kết cấu bề mặt bị ảnh hưởng tuy không nhiều SMA sử dụng bitum cải tiến A15E giảm thiểu được tối đa mất mát kết cấu bề mặt và LVBX (iii) - Mặt đường SMA sử dụng bitum cải tiến cho kết quả kháng lún cao, độ bền bề mặt tốt cho các tuyến đường chịu tải trọng xe nặng và lưu lượng lớn [57]

1.1.2.4 SMA tại New Zealand

Để tạo điều kiện cho việc sử dụng hỗn hợp mới này ở New Zealand, hiệp hội các nhà thầu New Zealand - BCA đã phát triển một tiêu chuẩn kỹ thuật với tên gọi BCA 9808 dựa trên thiết kế Marshall (đầm Marshall 2×50 chày/1 mặt hoặc đầm xoay) và cố gắng sao chép kinh nghiệm từ CHLB Đức SMA được sử dụng với nhiều kích cỡ danh định khác nhau như SMA7,

SMA10, SMA14 và SMA20, nhưng loại SMA10 là phổ biến nhất Tiêu chuẩn BCA 9808 định nghĩa cốt liệu thô là lượng tích lũy trên sàng 4,75mm Tiêu chuẩn cũng quy định: Hàm lượng bitum tối thiểu là 6,5% và độ rỗng dư ≤ 5%; Hàm lượng cốt liệu thô từ 65-78% đối với SMA10; 67-88% đối với SMA14; Chất kết dính phần lớn được sử dụng là bitum 60/70, đôi khi cũng dùng bitum 40/50 Trong điều kiện tuyến đường được thiết kế chịu tải trọng rất nặng thì bitum cải tiến PMB được dùng Giá trị VMA được quy định khi sử dụng đầm Marshall và đầm xoay, với giá trị tối thiểu 18% cho SMA7, SMA10; 17% cho SMA14 và 16% cho SMA20 Yêu cầu về độ chảy nhựa tối đa là 0,3% [70,90]

Một trong những công trình SMA sớm nhất ở New Zealand là tuyến đường tại Helensville, phía bắc Auckland, được hoàn thành vào tháng 6 năm

1998 Dự án này thực hiện trước khi tiêu chuẩn kỹ thuật BCA được dự thảo và thiết kế hỗn hợp dựa trên tiêu chuẩn kỹ thuật của VicRoads Loại SMA được lựa chọn sử dụng là SMA14 Chất lượng công trình SMA này được đánh giá là rất tốt Sau thành công của công trình này, SMA đã được sử dụng trên các tuyến cao tốc quốc gia, đường trong thành phố và đường tại các khu công nghiệp khắp thành phố Auckland (bao gồm loại BCA SMA14 trên đường cao tốc, BCA SMA10 trên đường vòng, đường trong công nghiệp nặng và BCA SMA 7 trên ít nhất ba tuyến đường ở trung tâm thành phố) [90] Sau đó, SMA được sử dụng tại khu vực Waikato, thuộc đảo Bắc của New Zealand, bao gồm thành phố Hamilton, trên đường cao tốc của bang, đường địa phương và một nhà máy lớn Năm 1999, 465 tấn SMA đã được rải tại hai địa điểm ở trung tâm thành phố Dunedin Đây là một trong những thử nghiệm đầu tiên về SMA tại New Zealand và là công trình đầu tiên được thực hiện tại đảo Nam [90]

1.1.2.5 SMA tại Trung Quốc

Tại Trung Quốc, SMA được sử dụng chủ yếu làm lớp mặt cho các tuyến đường chịu tải trọng xe nặng Có 04 loại SMA được sử dụng từ năm

1994 tại Trung Quốc là SMA 20, SMA 16, SMA 13 và SMA 10 Trong đó, SMA 13 là loại phổ biến nhất Năm 2004, Trung Quốc ban hành tiêu chuẩn

kỹ thuật cho SMA (JTG F40 - 2004) Trong đó, yêu cầu cốt liệu sử dụng là cốt liệu nghiền Hàm lượng cốt liệu thô từ 66-80% Sử dụng bitum thông thường hoặc bitum cải tiến Hỗn hợp được thiết kế theo phương pháp

Marshall với 2×50 chày/1 mặt; VMA ≥ 17; Độ rỗng dư từ 3-4%; VFA từ 85%; Yêu cầu VCAMix ≤ VCADRC; Độ ổn định Marshall khi không sử dụng bitum thông thường là ≥ 5,5kN, khi sử dụng bitum cải tiến là ≥ 6,0kN Hàm lượng sợi cellulose sử dụng ≥ 0,3% Độ chảy nhựa ≤ 0,1% với bitum cải tiến

75-và ≤ 0,2% với bitum thông thường Chiều dày lớp SMA phải lớn hơn 2-2,5 lần cỡ hạt lớn nhất danh định của cốt liệu Nhiệt độ lớn nhất trong quá trình sản xuất hỗn hợp SMA là 190oC, nhiệt độ rải tối thiểu là 160o

C Trong quá trình thi công, lu bánh lốp không được phép sử dụng [60,61]

1.1.2.6 SMA cho mặt đường sân bay

Tại Na Uy, SMA bắt đầu áp dụng trong xây dựng mặt đường CHC sân bay quốc tế Gardermoen, Oslo từ năm 1992 Ở Bỉ, sử dụng SMA cho xây dựng đường CHC sân bay dài 3200m vào năm 1992-1993 Tại Đan mạch mặt đường CHC 04R-22L dài 3600m sử dụng SMA đã được hoàn thành tại sân bay quốc tế Copenhagen năm 1995 Ở Anh, SMA bắt đầu được áp dụng cho xây dựng mặt đường sân bay từ 1996 Sân bay tại Bắc Ai len từ năm 1999 Tại Trung quốc, từ năm 1996 SMA bắt đầu sử dụng cho đường CHC tại sân bay quốc tế Bắc Kinh Tại Úc, SMA được sử dụng để xây dựng sân bay quốc

tế Sidney từ 1998

a) Sử dụng SMA tại sân bay Fraport, Frankfurt, CHLB Đức

Một trong những ứng dụng được biết đến nhiều nhất của hỗn hợp SMA cho sân bay là đường băng phía bắc của sân bay ở Frankfurt (Fraport), CHLB Đức Việc loại bỏ mặt đường bê tông xi măng đã bị mòn và việc xây dựng một mặt đường SMA mới được hoàn thành vào năm 2005

Fraport là một trong những sân bay lớn nhất thế giới, với năng lực giao thông quy mô rất lớn với số lần cất cánh và hạ cánh lên đến hơn 200.000 mỗi năm Việc thay thế lớp mặt đường băng phía bắc được thực hiện hoàn toàn vào ban đêm để giảm các vấn đề giao thông hàng không Đường băng xây dựng lại dài 4000 m và rộng 60 m, với tổng diện tích 240.000 m2 Khối lượng đường được thực hiện trong một đêm dài 15m, và phải mất 300 đêm để thực hiện thay thế toàn bộ mặt đường Công việc được bắt đầu vào gần cuối tháng

4 năm 2003 và kết thúc vào tháng 6 năm 2005 Dự án sử dụng nhựa đường cải tiến polyme (PmB) 25 hoặc PmB 45, theo hướng dẫn kỹ thuật về nhựa đường cải tiến của Đức - TL PmB 01 Sử dụng phụ gia Sasobit (của hãng Fisher–

Tropsch) để giảm nhiệt độ trộn và đầm nén Phụ gia Sasobit giúp đầm hỗn hợp ở nhiệt độ thấp hơn (khoảng 130°C) và nguội nhanh hơn (nhiệt độ sau khi thảm và đầm khoảng 100°C); điều này rất quan trọng vì hỗn hợp phải nguội trong vòng 1,5 giờ trước khi máy bay cất cánh hoặc hạ cánh đầu tiên lúc 6 giờ sáng Lớp phủ SMA 0/11 dày 40 mm Lớp phủ SMA được rải với tốc độ 5 m/phút Tại thời điểm hạ cánh đầu tiên, nhiệt độ của mặt đường dao động trong khoảng từ 52-79°C Việc thay thế đường băng phía bắc Fraport được đánh giá là thành công, đồng thời, trở thành một trong những dự án tái thiết đường băng nổi tiếng nhất được thực hiện mà không làm gián đoạn quá trình hoạt động cất hạ cánh của máy bay và dịch vụ vận tải của sân bay [78]

b) Sử dụng SMA tại sân bay Gardermoen, Oslo, Na Uy

Trong những năm 1990, một số mặt đường sân bay sử dụng hỗn hợp SMA đã được hoàn thành ở Na Uy Các loại chất kết dính và phụ gia khác nhau

đã được sử dụng, tùy thuộc vào vùng khí hậu tại khu vực xây dựng Sân bay lớn nhất sử dụng SMA tại Na Uy là sân bay Gardermoen gần thủ đô Oslo Hỗn hợp SMA 0/11 dày 4cm được rải trên đường băng phía tây của sân bay Gardermoen) và hỗn hợp SMA 0/16 dày 4cm được thảm trên đường băng phía đông Hai đường băng SMA, dài lần lượt 3300m và 2950m, được xây dựng sử dụng nhựa đường cải tiến sử dụng styrene-butadiene-styrene (SBS) [78]

c) Sử dụng SMA tại sân bay quốc tế Johannesburg, Nam Phi

Năm 1999, SMA 0/9 được thử nghiệm trên đường cất hạ cánh tại sân bay quốc tế Johannesburg, Nam Phi và được đối chứng với 2 loại hỗn hợp khác là BTNC 0/19 và BTNR 0/13 với các thông số như sau: Chất kết dính bitum 40/50 với hàm lượng 7,1%; độ ổn định marshall 6,7kN; độ dẻo marshall 4,0mm Cả 3 loại hỗn hợp được so sánh tính năng với nhau và với mặt đường băng hiện hữu Hiệu năng của SMA trên mặt đường thử nghiệm đã chứng minh các tính chất bề mặt của SMA được kiểm tra là tốt nhất so với các hỗn hợp khác được thử nghiệm [78]

1.1.2.7 SMA cho mặt cầu

a) Sử dụng SMA cho mặt cầu Roosteren, Hà Lan

Năm 2005, hỗn hợp SMA được trải trên mặt cầu Roosteren tại Hà Lan Hỗn hợp có hàm lượng cốt liệu thô lên tới 82%, sử dụng bitum cải tiến chất

lượng cao với độ kim lún 50/70 Bốn chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng nhất đã

được tiến hành bao gồm: (i) - chỉ tiêu kháng biến dạng vĩnh cửu sử dụng

phương pháp nén ba trục theo tiêu chuẩn EN 12697-25; (ii) - chỉ tiêu kháng nứt theo thí nghiệm mẫu bán nguyệt (SCB) theo EN 12697-44; (iii) - chỉ tiêu giới hạn mỏi theo thí nghiệm uốn dầm 4 điểm (4BP-PR) tại 5°C – tiêu chuẩn

EN 12697-24; (iv) - chỉ tiêu độ cứng theo thí nghiệm uốn dầm 4 điểm PR) tại 5°C – tiêu chuẩn EN 12697-26 Các kết quả thí nghiệm đã cho thấy

(4BP-hỗn hợp SMA có giới hạn mỏi đạt giá trị rất cao [78]

b) Sử dụng SMA cho mặt cầu Great Belt Link, Đan Mạch

Năm 1998, công trình cầu Great Belt Link, Đan Mạch - một trong những cây cầu dài nhất ở châu Âu, nối giữa Đan Mạch với Thụy Điển sử dụng SMA làm lớp mặt đã hoàn thành sau 7 năm xây dựng Tổng chiều dài cầu là 6600m với 3 lớp BTN: lớp thoát nước dày 15mm; lớp BTNC dày 40mm và lớp mặt là SMA dày 40mm Tuổi thọ dự kiến của lớp SMA trên cầu là 25 năm [78]

c) Sử dụng SMA cho mặt cầu ở Ba Lan

Công trình cầu thép nhiều nhịp, sử dụng cho đường ô tô và đường tàu ở Płock, Ba Lan đã được xây dựng lại vào năm 1998, sử dụng lớp mặt SMA 0/16mm, trong đó chất kết dính là bitum cải tiến SBS có độ kim lún 50/80 Sau 2 năm hoạt động, đã xuất hiện nứt trên diện rộng và lún mức độ nhẹ Hư hỏng nhanh chóng này có nguyên nhân là do độ bám dính kém của lớp BTNC

và tính thấm cao của lớp SMA 0/16 [78]

Năm 1997, lớp mặt mới hoàn toàn được rải trên cầu ở Wrocław, Ba Lan Đây là công trình cầu thép với các nhịp ngắn nhưng có độ lệch và rung đáng kể BTN được sử dụng bao gồm một lớp BTNC dày 2cm và hai lớp SMA 0/8mm, lớp thứ nhất là lớp trung gian và lớp thứ hai là lớp mặt Lớp BTNC được trải bằng tay, trong khi cả hai lớp SMA đều được trải bằng máy chất kết dính là bitum cải tiến SBS có độ kim lún 50/80 Mặt cầu sau 13 năm vẫn trong tình trạng tốt, không xuất hiện vết nứt hay ổ gà Lún ở mức độ nhẹ được phát hiện tại vị trí ngã tư gần đèn giao thông, tuy nhiên vẫn trong giới hạn cho phép và không cần sửa chữa [78]

Bảng 1.1 Yêu cầu kỹ thuật của hỗn hợp SMA sử dụng trên thế giới

Chỉ tiêu

Mỹ/

AASHTO M325-MP8

Ấn Độ/

IRC SP 79

Trung Quốc/ JTG F40

Cộng hòa Séc/ ČSN

73 6121

Estonia/

EVS-EN 901-3

Đan Mạch

Hungary/

MSZ EN 13108-5

Ba Lan/

WT-2 2014 CzęśćI

Liên Bang Nga/ GOST 31015-2012

Bitum thông thường;

50/70;

PMB

Bitum thông thường; PMB Hàm lượng bitum, % ≥ 6,0 ≥ 5,8 - ≥ 6,5 - 7,8 ≥ 6,2 - ≥ 6,2 ≥ 6,6 - 7,4

Số chày đầm (phương pháp

Marshall)

2×50 chày/1 mặt

2×50 chày/1 mặt

2×50 chày/1 mặt

2×50 chày/1 mặt

2×50 chày/1 mặt

2×50 chày/1 mặt

2×50 chày/1 mặt

2×50 chày/1 mặt

2×50 chày/1 mặt

VCAMIX, % ≤ VCA DRC ≤ VCADRC ≤ VCADRC ≤ VCADRC ≤ VCADRC ≤ VCADRC ≤ VCADRC ≤ VCADRC -

Hệ số cường độ chịu kéo (TSR),

1.1.2.9 Các kết quả nghiên cứu khác về SMA trên thế giới

Năm 2012, Al-Qadi [37] đã nghiên cứu hỗn hợp SMA12,5 chế tạo theo công nghệ ấm sử dụng các loại phụ gia Evotherm, Sasobit, bitum bọt và đối chứng với hỗn hợp SMA không sử dụng phụ gia Các hỗn hợp sử dụng bitum

PG 64-22 và PG 70-22 với cao su vỏ xe nghiền nhỏ (ground tire rubber – GTR) và SBS Nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm các chỉ tiêu mô đun đàn hồi động theo AASHTO TP62; LVBX sử dụng thiết bị Hamburg wheel tester; thí nghiệm IDT theo AASHTO T322 và thí nghiệm nứt mẫu bán nguyệt SCB Kết quả thí nghiệm cho thấy hỗn hợp SMA ấm sử dụng phụ gia Sasobit có chiều sâu LVBX thấp nhất sau 20.000 chu kỳ Mô đun đàn hồi động của hỗn hợp SMA ấm sử dụng sasobit là lớn nhất Nghiên cứu cũng chỉ ra hỗn hợp SMA ấm sử dụng phụ gia Sasobit, Evotherm và bitum bọt đều có các đặc tính

cơ học tốt hơn so với hỗn hợp SMA nóng thông thường

Năm 2017, Khedmati [77] đã công bố kết quả nghiên cứu về sức kháng ẩm thông qua chỉ số TSR theo tiêu chuẩn AASHTO T283 của hỗn hợp SMA ấm (sử dụng phụ gia Zycosoil và sasobit) Nghiên cứu thử nghiệm với 3 loại cấp phối (theo AASHTO M325) với lượng lọt qua sàng 4,75mm lần lượt

là 35%; 27,5% và 20% (tương ứng với hàm lượng cốt liệu thô là 65%; 72,5%

và 80%) Chất kết dính được sử dụng là bitum cải tiến Hàm lượng bitum tối

ưu lần lượt là 7,1%; 6,4% và 5,9% (được xác định bằng phương pháp Marshall theo AASHTO MP8 với độ rỗng dư từ 3-4%) Sợi cellulose được sử dụng với hàm lượng 0,35% khối lượng hỗn hợp Zycosoil được thêm vào theo

3 mức 0%; 1,5% và 3%; Sasobit được thêm vào hỗn hợp ở 3 mức là 0,5%; 1,5% và 2,5% Các hỗn hợp được trộn ở 3 mức nhiệt độ là 100, 120 và 140°C Kết quả thí nghiệm cho thấy, giá trị TSR đạt giá trị cao nhất khi sử dụng hàm lượng bitum 6,5% với hàm lượng cốt liệu thô 72,5% Giá trị TSR lớn nhất khi

sử dụng sasobit với hàm lượng 1,5%

Năm 2018, Leng Zhen và cộng sự [79] đã nghiên cứu đánh giá vòng đời công trình sử dụng LCA (Life cycle assessment) và LCCA (life-cycle cost analysis) của hỗn hợp SMA ấm và so sánh với hỗn hợp SMA nóng thông thường Kết quả nghiên cứu cho thấy, hỗn hợp SMA ấm thân thiện với môi trường và mang lại hiệu quả kinh tế tốt hơn so với hỗn hợp SMA nóng

Năm 2019, Alinezhad [38] đã nghiên cứu khả năng kháng mỏi của hỗn hợp SMA ấm sử dụng phụ gia Sasobit với hàm lượng 2% và đối chứng với hỗn hợp SMA thông thường Kết quả thử nghiệm cho thấy hỗn hợp SMA

ấm được chế tạo với nhiệt độ trộn giảm từ 25-30°C vẫn đảm bảo tất cả các yêu cầu kỹ thuật của NAPA - Mỹ

1.1.3 Ứng dụng SMA ở Việt Nam

1.1.3.1 Sử dụng hỗn hợp SMA cho mặt cầu Thăng Long

Cầu Thăng Long được đặt ở vị trí làng Chèm - Hà Nội, vượt qua sông Hồng Cầu được thông xe vào năm 1985 do Liên Xô (cũ) hợp tác thiết kế và xây dựng Phần cầu chính dài 1688m, gồm 15 nhịp dàn thép, mỗi nhịp dài 112m Toàn bộ phần cầu chính được chia làm 5 liên, mỗi liên gồm 3 nhịp dầm thép liên tục, bề rộng mặt cầu B=20,448m

Sau 13 năm khai thác lớp phủ bề mặt BTN dày 3cm trên các nhịp cầu chính đã bị hư hỏng và đã được sửa chữa thay thế năm 1998 bằng cách cào bóc lớp phủ mặt cầu cũ và rải lên một lớp BTNC với cốt liệu là đá Granit Xuân Hòa Sau 5 năm khai thác đã xuất hiện khá nhiều vết rạn nứt chảy bitum, độ bằng phẳng kém trên lớp phủ BTN Dự án thi công sửa chữa lớp phủ mặt cầu Thăng Long được tiến hành từ 10/2009 - 12/2009 sử dụng vật liệu

và công nghệ mới, có thành phần cấp phối cốt liệu tương tự SMA, nhưng trong thành phần hỗn hợp không có chất ổn định Mặt cầu Thăng Long được thảm 2 lớp SMA, trong đó lớp SMA12,5 phía trên, lớp SMA9,5 phía dưới Lớp SMA 9,5 được dính bám với bản mặt cầu thép bởi chất kết dính Eliminator Hỗn

hợp SMA 12,5 có thành phần vật liệu như sau: Đá dăm: 82%; Cát tự nhiên:

10%; Bột đá: 8%; Chất kết dính: PMB III với hàm lượng 6%; Chất ổn định: 0% Thành phần vật liệu của Hỗn hợp SMA9,5 gồm: Đá dăm: 82%; Cát tự nhiên: 10%; Bột đá: 8%; Chất kết dính: PMB III với hàm lượng 6,5%; Chất

ổn định: 0% [22]

Sau khi sửa chữa và đưa vào sử dụng, mặt cầu Thăng Long đã xuất hiện nhiều vết nứt, vá sửa nhiều đợt Có nhiều nguyên nhân dẫn đến hư hỏng, trong đó có nguyên nhân công nghệ lu lèn chưa đúng kỹ thuật (vẫn sử dụng lu lốp) và độ rỗng dư của SMA không đạt yêu cầu Nước mặt thấm qua lớp SMA làm bong bật lớp dính bám giữa SMA với lớp phía dưới [23]

1.1.3.2 Sử dụng hỗn hợp SMA cho mặt cầu Thuận Phước

Nhịp chính cầu Thuận Phước, Đà Nẵng có kết cấu dầm cầu treo dây võng liên tục với tổng chiều dài 655m, dầm hộp thép được cấu tạo dạng bản trực hướng Chiều rộng cầu 18m bao gồm 4 làn xe chạy cho hai chiều Năm

2009, công ty ECC thực hiện hạng mục phủ BTN mặt cầu thép cầu Thuận Phước [11] Báo cáo đề xuất kỹ thuật xây dựng cầu Thuận Phước đã thử

nghiệm trộn và rải thử 53 tấn hỗn hợp SMA Kết quả thử nghiệm cho thấy có hiện tượng hư hỏng lớp SMA, nguyên nhân được đánh giá là do lớp dính bám giữa các lớp SMA và lớp mặt phòng nước không đảm bảo yêu cầu [14] Từ đó

đã điều chỉnh lớp phủ mặt cầu để đáp ứng các yêu cầu kinh tế kỹ thuật của công trình, với phần xe chạy sử dụng vật liệu và công nghệ BTN exopy còn phần bộ hành sử dụng vật liệu và công nghệ SMA Hỗn hợp SMA 9,5 với tỷ lệ

thành phần vật liệu như sau: Đá dăm: 68%; Cát tự nhiên: 27%; Bột đá: 5%;

Chất kết dính: PMB III với hàm lượng 6,6%; Chất ổn định: 0,3% sợi cellulose [11]

1.1.3.3 Sử dụng hỗn hợp SMA cho mặt cầu Cần Thơ

Lớp phủ mặt cầu Cần Thơ được thiết kế với lớp mặt trên sử dụng SMA5 và lớp mặt dưới sử dụng SMA13, được thi công vào năm 2009

Tỷ lệ thành phần hỗn hợp vật liệu khoáng của SMA13: Đá 5-13: 65%;

Đá 0-5: 13%; Cát: 11%; Bột đá: 11% Hỗn hợp sử dụng chất kết dính PMB I

và 0,5% sợi Cellulose Với hỗn hợp SMA5 tỷ lệ thành phần hỗn hợp vật liệu khoáng: Đá 2,5-5: 50%; Đá 0-5: 20; Cát: 20%; Bột đá: 10% Hỗn hợp sử dụng chất kết dính PMB I và 0,3% sợi Cellulose [29] Tuy nhiên, cấp phối hỗn hợp SMA của mặt cầu Cần Thơ có lượng lọt sàng (%) tại cỡ sàng 4,75mm và 2,36mm tương đối cao so với các hỗn hợp sử dụng ở châu Âu và Mỹ cụ thể: với SMA13 tại cỡ sàng 4,75mm là 35-70%; tại cỡ sàng 2,36mm là 20-50% Hàm lượng cốt liệu thô với hỗn hợp SMA13 tương đối thấp (54,7%), dẫn đến

hệ số nội ma sát thấp

1.1.3.4 Các kết quả nghiên cứu khác về SMA ở Việt Nam

Năm 2003, Viện KH&CN GTVT đã thực hiện đề tài cấp Bộ GTVT:

“Sử dụng vật liệu Stone Mastic Asphalt SMA làm lớp mặt đường ô tô cấp

cao” do ThS Bùi Ngọc Hưng làm chủ nhiệm đề tài và đã công bố nghiên cứu

trên Tạp chí Cầu đường Việt Nam, tháng 10/2004 Nghiên cứu sử dụng nhựa thông thường với hai loại SMA12,5 và SMA19 [9]

Năm 2014, tác giả Đặng Văn Thanh đã công bố bài báo: “Phân tích vi

quan sự phân bố và tác dụng của sợi trong hỗn hợp SMA” trên Tạp chí khoa

học và công nghệ Lâm nghiệp Hỗn hợp SMA16 được chế tạo theo tiêu chuẩn của Trung Quốc JTG F40-2004, sử dụng SBS-90 và 3 loại sợi là sợi hữu cơ, sợi khoáng và sợi tổng hợp Kết quả thí nghiệm cho thấy sự dính kết giữa nhựa đường và 3 loại sợi đều rất tốt, đây là yếu tố đảm bảo và nâng cao khả năng chống chịu và điều hòa biến dạng của hỗn hợp SMA [12]

Năm 2014, Công ty phần đầu tư - xây dựng BMT đã thi công đoạn đường thử nghiệm sử dụng hỗn hợp SMA12,5 làm lớp mặt trên kết cấu áo đường với quy mô 100×4m tại TP Hồ Chí Minh Kết quả quan trắc chiều sâu LVBX sau 12 tháng khai thác là 6mm (phương pháp đo bằng thước thẳng theo ASTM E1703)

Năm 2017, tác giả Nguyễn Huỳnh Tấn Tài đã công bố bài báo: “Nghiên

cứu và ứng dụng hỗn hợp đá dăm vữa nhựa trong xây dựng mặt đường tại Việt Nam” trên Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Nghiên cứu đã chế

tạo hỗn hợp SMA12,5 sử dụng chất ổn định CFF TOPCEL với hàm lượng 0,3%, bitum cải tiến với hàm lượng 6,4%, đá lấy từ mỏ Tân Đông Hiệp, tỉnh Bình Dương Hỗn hợp được thiết kế theo phương pháp Marshall Thí nghiệm LVBX sử dụng thiết bị Hamburg Wheel Tracking trong môi trường không khí, nhiệt độ 60°C Kết quả thí nghiệm cho thấy độ sâu LVBX thấp hơn mẫu đối chứng (BTNC12,5 theo TCVN 8819) là 1,17 lần [18]

Ngày 01/8/2019, Trường Đại học GTVT đã tổ chức hội thảo: “Bê tông

nhựa SMA - Triển vọng áp dụng ở Việt Nam” PGS TS Nguyễn Quang Phúc

đã trình bày những nghiên cứu về hỗn hợp SMA12,5 sử dụng sợi Viatop – CHLB Đức Kết quả thí nghiệm cho thấy, hỗn hợp SMA12,5 đều có các chỉ tiêu cơ học tốt hơn so với hỗn hợp BTNC 12,5 (theo QĐ 858) đối chứng [19]

1.1.4 Các ƣu điểm của hỗn hợp SMA

Theo [19,61,78,86], hỗn hợp SMA có các ưu điểm sau:

- Khả năng chống lại biến dạng vĩnh cửu tốt;

- Khả năng kháng nứt do mỏi, kháng nước, tuổi thọ cao, giảm ồn;

- Độ nhám bề mặt cao và độ bền ma sát lớn;

- Chậm lão hóa và bền với nứt sớm của nhựa đường;

- Hiệu năng cao ở nhiệt độ thấp; Phạm vi ứng dụng lớn;

- Chất lượng tốt trong suốt quá trình khai thác (gần như không hoặc rất

ít phải duy tu, bảo dưỡng, sửa chữa)

Theo nghiên cứu của Hiệp hội mặt đường BTN của Mỹ - NAPA, sử dụng lớp mặt SMA thay thế BTN thông thường cho thấy tác dụng giảm tiếng

khả năng giảm độ ồn cao hơn SMA14 Hỗn hợp SMA6 giúp giảm độ ồn lên tới 5,2dB trên các tuyến đường với tốc độ xe trung bình từ 70-90km/h

- Mức độ giảm ồn của hỗn hợp SMA được so sánh với BTNC tại 3 vị trí tại Quận Frederick, tiểu bang Maryland, Mỹ cho thấy hiệu quả giảm ồn của SMA tương tự như BTNR Nghiên cứu tiếng ồn cũng được tiến hành ở hai thành phố Detroit và Ann Arbor, tiểu bang Michigan cho thấy độ ồn giảm từ 4-5dB khi sử dụng hỗn hợp SMA12,5 thay cho BTN12,5

- Tại Ý, mức độ tiếng ồn đã giảm lên đến 7dB trên tuyến đường cao tốc với tốc độ 110km/h khi sử dụng hỗn hợp SMA15 thay cho BTNC15

Về mặt giá thành, theo báo cáo của Fan Yin (NCAT) [64] tại Hội thảo Quốc tế lần thứ nhất về SMA diễn ra tại Atlanta, Georgia, Mỹ, năm 2018, chi phí trung bình cho 1 tấn hỗn hợp SMA là 114$ cho thời gian sử dụng là 23 năm và không mất chi phí sửa chữa bảo dưỡng Đối với hỗn hợp BTN thông thường, chi phí cho 1 tấn hỗn hợp là 89$ (thấp hơn 1,3 lần so với hỗn hợp SMA) cho thời gian sử dụng là 13 năm, sau đó phải mất thêm các chi phí duy

tu, bảo dưỡng… để có thể tiếp tục khai thác Giá trị NPV (Net present value) - giá trị hiện tại ròng của hỗn hợp SMA sau 23 năm là 78.990$ trong khi đó giá trị NPV của hỗn hợp BTN thông thường sau 23 năm là 93.632$ Như vậy, nếu xét toàn diện về hiệu quả kinh tế cho một giai đoạn vòng đời của tuyến đường

có kể đến yếu tố chi phí duy tu, bảo dưỡng… thì sử dụng hỗn hợp SMA sẽ hiệu quả hơn dùng hỗn hợp BTN thông thường

Báo cáo của Hiệp hội mặt đường BTN châu Âu năm 2018 [61] đã chỉ

ra rằng chi phí ban đầu cho 1 tấn SMA có thể cao hơn BTN thông thường, do

sử dụng hàm lượng bitum cao hơn, yêu cầu cốt liệu chất lượng cao, cần thêm chất chống chảy bitum, sử dụng bitum cải tiến và thời gian trộn lâu hơn do trong quá trình sản xuất phải thêm công đoạn đưa chất chống chảy bitum Tuy nhiên, trên thực tế, SMA hiệu quả về chi phí khi được đánh giá dựa trên chi

phí vòng đời của mặt đường vì những lý do sau: (i) - SMA có thể được áp

dụng trong các lớp mỏng hơn so với BTN thông thường Nếu sử dụng lớp BTN thông thường dày 35-50 mm, thì có thể thay thế bằng lớp SMA dày 25-35

mm (ii) - Với khả năng kháng LVBX tốt, và chịu nứt mỏi cao, vòng đời của hỗn hợp SMA là lớn nhất so với tất cả 8 loại hỗn hợp còn lại Vòng đời trung bình của hỗn hợp SMA là 20-25 năm, lớn gấp 1,43-1,8 lần so với hỗn hợp BTN thông thường (14 năm) (iii) - Chi phí bảo dưỡng lớp bề mặt SMA thấp hơn so với BTN thông thường do khả năng chống mài mòn, chống nứt của SMA cao hơn, cho tuổi thọ lâu hơn (iv) - SMA có thể được sử dụng thay thế

cho các vật liệu kém bền hơn Ví dụ, SMA 5 hoặc SMA 6 là một giải pháp thay thế cho lớp phủ bề mặt

1.2 Một số nhận xét về kết quả nghiên cứu tổng quan SMA

Qua phần nghiên cứu tổng quan về SMA ở Chương 1, một số nhận xét được rút ra như sau:

1.2.1 Ứng dụng SMA trên thế giới

1.2.1.1 Thành phần vật liệu chế tạo

- Cốt liệu dùng cho SMA yêu cầu 100% là cốt liệu nghiền, trong đó cốt liệu lớn giới hạn nghiêm ngặt về độ hao mòn Los Angeles (≤ 30%) và hàm lượng hạt thoi dẹt;

- Cốt liệu nhỏ cần lưu ý đến độ góc cạnh (≥ 45%) vậy nên thông thường sử dụng cát xay (không dùng cát tự nhiên);

- Chất kết dính có thể sử dụng bitum thông thường hoặc các loại bitum cải tiến để nâng cao độ bền cho hỗn hợp;

- Hàm lượng chất kết dính tối thiểu 5,8-6,0% (Riêng ở CHLB Đức, hàm lượng bitum tối thiểu là 6,7% cho loại SMA 11 S; 7,3% cho loại SMA 8

S và 7,4% cho loại SMA 5 S;)

- Trong quá trình trộn hỗn hợp cốt liệu, một hàm lượng sợi (0,2-0,5%) được thêm vào để chống hiện tượng chảy chất kết dính (thường sử dụng sợi cellulose với hàm lượng 0,3%)

1.2.1.2 Cấp phối

Hỗn hợp SMA có cấp phối gián đoạn, phần lớn các hỗn hợp có tỷ lệ lượng lọt sàng tại cỡ sàng 4,75mm thấp (hay lượng tích lũy trên sàng 4,75mm

- Hàm lượng cốt liệu thô cao) Cụ thể như sau:

1 Theo tiêu chuẩn AASHTO M325 của Mỹ, lượng lọt sàng tại cỡ sàng 4,75mm từ 20-18% với SMA19; 20-35% với SMA12,5 và 30-50% với SMA9,5;

2 Theo tiêu chuẩn IRC:SP:79-2008 của Ấn Độ, lượng lọt sàng tại cỡ sàng 4,75mm từ 20-28% cho cả hai loại SMA13 và SMA19;

3 Theo tiêu chuẩn RMS R121 của Úc, lượng lọt sàng tại cỡ sàng 4,75mm từ 16-44% với SMA10 và 14-36% với SMA14;

4 Theo tiêu chuẩn BCA 9808 của New Zealand, lượng lọt sàng tại cỡ sàng 4,75mm từ 28-35% với SMA7; 22-35% với SMA10; 18-33% với SMA14 và 15-30% với SMA20;

5 Theo tiêu chuẩn JTG F40-2004 của Trung Quốc, lượng lọt sàng tại

cỡ sàng 4,75mm từ 18-30% với SMA20; 20-32% với SMA16; 20-34% với

SMA13 và 28-60% với SMA10;

6 Theo tiêu chuẩn PNST 183-2016 của Liên Bang Nga, lượng lọt sàng tại

cỡ sàng 4mm từ 20-35% với SMA22; 23-38% với SMA16; 25-40% với SMA11

7 Theo tiêu chuẩn Czech Standard ČSN 73 6121 của Cộng hoà Séc, lượng lọt sàng tại cỡ sàng 4mm từ 24-40% với SMA16+; 26-38% với SMA11 S

và 28-42% với SMA8 S

8 Theo tiêu chuẩn EVS 901-3 của Estonian, lượng lọt sàng tại cỡ sàng 4mm từ 25-36% với SMA12 và 17-29% với SMA16

9 Theo tiêu chuẩn của Thổ Nhĩ Kỳ, lượng lọt sàng tại cỡ sàng 4,75mm

từ 25-40% với SMA type-1 và 25-45% với SMA type-2

1.2.1.3 Yêu cầu kỹ thuật

1 Để đảm bảo tiếp xúc đá chèn đá thì độ rỗng hỗn hợp vật liệu khoáng VMA tối thiểu phải là 17; để kiểm tra tiếp đá chèn đá thì chỉ tiêu độ rỗng trong cốt liệu thô – VCA (thí nghiệm theo AASHTO T19) phải được thực hiện Yêu cầu độ rỗng cốt liệu thô (VCAMIX) ≤ độ rỗng cốt liệu ở trạng thái khô đầm chặt (VCADRC): VCAMIX ≤ VCADRC

2 Hầu hết các nước ở Châu Âu, Ấn Độ, Trung Quốc, New Zealand và

Mỹ đều thiết kế hỗn hợp SMA theo phương pháp Marshall với 2×50 chày/1 mặt, các giá trị yêu cầu như sau: độ ổn định Marshall: Min 6200 N, độ dẻo Marshall: 2-4mm Hiện nay tại Mỹ (đã thay thế tiêu chuẩn AASHTO MP8 bằng tiêu chuẩn AASHTO M325), quy định thiết kế theo Superpave sử dụng đầm xoay Tại New Zealand cho phép sử dụng một trong hai phương pháp đầm theo Marshall hoặc đầm xoay

3 Độ rỗng dư của hỗn hợp SMA yêu cầu trong khoảng từ 2,0-5,0%

4 Độ chảy bitum của hỗn hợp SMA cho phép lớn nhất là 0,3%, được thí nghiệm theo tiêu chuẩn AASHTO T305; ASTM D6390-11 của Mỹ; hoặc tiêu chuẩn EN 12697-18 của Châu Âu

5 Kiểm tra sức kháng ẩm thông qua hệ số cường độ chịu kéo TSR (theo tiêu chuẩn AASHTO T283 của Mỹ) tối thiểu 80%; Một số nước ở Châu

Âu như Ba Lan yêu cầu 90% (xác định thông qua tiêu chuẩn EN 12697-12)

6 Chiều dầy lớp SMA phụ thuộc vào kích thước lớn nhất danh định và trung bình từ 20-50mm (Theo tiêu chuẩn EN 13108-5 của Châu Âu, hay tiêu chuẩn JTG F40-2004 của Trung Quốc quy định chiều dày lớp SMA phải lớn hơn 2-2,5 lần cỡ hạt lớn nhất danh định của cốt liệu)

1.2.2 Ứng dụng SMA ở Việt Nam

1.2.2.1 Thành phần vật liệu chế tạo

- Một số công trình tại Việt Nam thiết kế hỗn hợp SMA sử dụng cốt