Đề tài thảo luận môn KTXD: Các hình thức hư hỏng của cầu và đường.nguyên nhân và biện pháp sửa chữa chi tiết

- Sự hư hỏng nguyên nhân do kiềm hóa- Sự hư hỏng nguyên nhân do tác dụng của clorua và sunfat - Sự xuống cấp của bê tông có nguồn gốc sinh học b Sự hư hỏng do hiện tượng ăn mòn cốt thép

Thành viên nhóm:

VŨ MẠNH HÀ

MAI QUỐC ĐẠT

ĐÀO TRUNG ANH

BÙI VĂN TOẢN

Đề tài thảo luận môn KTXD: Các hình thức hư hỏng của cầu và

đường.nguyên nhân và biện pháp sửa chữa chi tiết

A- Các hình thức hư hỏng cầu.nguyên nhân và biện pháp sửa chữa chi tiết

I- Nguyên nhân hư hỏng kết cấu dầm BTCT

1.1. Một số nguyên nhân gây hư hỏng dầm cầu BTCT đang khai thác: Sự hư hỏng của cầu BTCT do các nguyên nhân chính sau:

- Quá trình phá hủy vật liệu do tác động của môi trường, bão, lũ

- Khảo sát và thiết kế có sai sót

- Sai sót trong quá trình thi công

- Trong quá trình sử dụng, thiếu duy tu sửa chữa, khai thác quá tải

1.1.1. Các hư hỏng do quá trình phá hủy vật liệu do tác động của môi trưỎng

a) Sự phá hủy lý hóa của bê tông

Dạng hư hỏng này có thể xảy ra do các tác động bên ngoài hoặc do thành phần của bản thân bê tông.Phản ứng hóa học phổ biến nhất xảy ra dưới tác dụng của sự ngậm nước và thẩm thấu nước Hiệntượng này sẽ kéo theo sự xuất hiện của sùi mặt thành mụn và vỡ mủn Các phá hủy này thường do một

số các tác động sau:

- Sự hư hỏng do tác dụng cacbonat hóa bê tông

- Sự hư hỏng nguyên nhân do kiềm hóa

- Sự hư hỏng nguyên nhân do tác dụng của clorua và sunfat

- Sự xuống cấp của bê tông có nguồn gốc sinh học

b) Sự hư hỏng do hiện tượng ăn mòn cốt thép trong bê tông:

Kết cấu bê tông cốt thép bị phá hủy chủ yếu bởi ăn mòn cốt thép Việc ăn mòn cốt thép sẽ dẫn đến nứt vỡlớp bê tông bảo vệ phá hủy kết cấu Điều kiện cần để cốt thép bắt đầu gỉ là độ pH < 11 hoặc hàm lượng ion

Cl- tự do vượt quá ngưỡng 0,2- 0,4% xi măng Các nguyên nhân chính gây ăn mòn thép trong bê tông nhưsau:

- Ăn mòn điện hóa : Quá trình đó gồm hai phần: Hòa tan anốt kim loại và phản ứng catôt

- Gỉ cốt thép trong bê tông vùng bị nứt: Khi mà bê tông có độ rỗng, không đủ chặt, bề dày lớp bảo vệkhông đủ ngăn cản sự thấm nhập của ôxy lên bề mặt cốt thép và cả những vùng không có vết nứt.Lúc đó, anốt sẽ là bề mặt thép có lớp thụ động đã bị gỉ ngay tại vết nứt và catốt là bề mặt thép nằmtrong bê tông

- Gỉ của cốt thép trong bê tông khi có mặt của các ion Cl-: Sự có mặt của Cl- sẽ làm cho bê tông dẫnđiện tốt hơn, tăng tốc độ gỉ của cốt thép nằm trong vùng bê tông bị cacbonat hóa

c) Sự hư hỏng về nứt do co ngót bê tông: Co ngót là hiện tượng thể tích thay đổi do mất độ ẩm, tỷ lệ N/X

càng cao, sự chênh lệch giữa mức co ngót ở mặt ngoài và bên trong tiết diện càng nhiều

1.1.2. Những hư hỏng do quá trình khảo sát, thiết kế có sai sót Những sai lầm do khảo sát, thiết kế

sẽ kéo theo những hư hỏng có thể biểu hiện theo các dạng:

- Tính toán sai hoặc tính chưa đủ

- Chọn giải pháp kết cấu không tốt, không tôn trọng những nguyên tắc đảm bảo an toàn công trình

a) Những hư hỏng do tính toán kết cấu

Việc lựa chọn sơ đồ tính toán kết cấu không đúng hoặc không chính xác, hoặc chưa lường hết được cácyếu tố tác động xảy ra trong quá trình thi công cũng như quá trình khai thác công trình Một vài sai sótthường gặp là:

- Tính toán bản mặt cầu không đạt

- Tính toán về lực căng cáp dự ứng lực không chính xác

- Tính toán sai sót khi sự phân phôi lại nội lực dưới tác dụng của các biên dạng khác nhau

b) Những hư hỏng xảy ra lựa chọn giải pháp kết cấu không tốt Khi thiêt kê một công trình, ngoài vấn

đề phải tính toán đủ khả năng chịu lực theo yêu cầu thiêt kê, cần thiêt phải có sự lựa chọn giải phápkêt cấu hợp lý, nêu không sẽ dẫn đên những hư hỏng mà nguyên nhân chính hoàn toàn do vấn đềlựa chọn về cấu tạo của kêt cấu không hợp lý

1.1.3. Những hư hỏng liên quan đến thi công

a) Sản xuất bê tông: Khi sản xuất bê tông không tôn trọng công thức qui định, cho nước không đúng,

sử dụng không đúng chất phụ gia, pha trộn không đúng nhiệt độ quy định Những sai sót này làmảnh hưởng tới cường độ chịu lực của vật liệu, gây rỗ bề mặt tạo điều kiện đẩy nhanh tôc độcacbônat hóa trong bê tông

b) Cốt thép trong bê tông: Không tuân thủ chiều dày lớp bảo vệ, thép đặt không đảm bảo nên khi đổ

bê tông bị di chuyển Các sai sót này ảnh hưởng tới khả năng chịu lực của kêt cấu và là nguyênnhân gây gỉ côt thép.

c) Bố trí cốt thép trong ván khuôn và thi công căng kéo: Trong quá trình thi công có xảy ra các sai

lệch về mặt hình học, có thể kể đên sự lún cục bộ của ván khuôn, độ vồng ngược của dầm khôngthích hợp, các môi nôi không đảm bảo, các sai lệch có liên quan đên chất lượng không đồng đềucủa bê tông, sự chất tải hoặc kéo căng cốt thép không đối xứng Các thiếu sót này làm biến dạngthực tế của kết cấu khác xa so với tính toán

d) Những sai sót trong quá trình thi công: Đặt cốt thép không đúng quy cách, sai số về vị trí lớn, kê

chèn không đủ cho chiều dày lớp bảo vệ theo dự định, không hàn các mối nối cốt thép, thiếu cốtthép chờ giữa các mối nối bê tông Tháo ván khuôn sớm dẫn đến biến dạng quá lớn, thậm chí gâynứt Những sai sót trên ảnh hưởng rất lớn đến khả năng chịu lực của kết cấu, gây nứt bê tông và gỉcốt thép

1.1.4. Những hư hỏng trong quá trình khai thác sử dụng Trong quá trình sử dụng, những hư hỏng

xảy ra thường do sự thay đổi điều kiện sử dụng, điều kiện môi trường, thiếu duy tu bảo dưỡngthường xuyên Những hư hỏng trong quá trình sử dụng phổ biến nhất là các hư hỏng về nứt Cácvết nứt này là do cấu kiện chịu quá tải, do lún không đều của công trình, do mỏi

2.1 Nguyên tắc xử lý các hư hỏng của kết cấu bê tông cốt thép

2.1.1 Đối vói các vết nứt bê tông: Chỉ xử lý những vêt nứt nào được coi là nguy hiểm ảnh hưởng xấu đên

tuổi thọ và khả năng chịu lực của kêt cấu Trước khi tiên hành sửa chữa cần phải xem xét các đặc trưngsau: Độ mở rộng của vêt nứt; Độ sâu của vêt nứt; Tình trạng của vêt nứt; Tuổi của vêt nứt; Trạng thái cơhọc của vùng gần vêt nứt; Hiện tượng nứt có tính chất hệ thông hay đơn lẻ; Các khả năng để tiêp cận vêtnứt phục vụ cho công việc xử lý, sửa chữa

2.1.2 Xử lý các vết nứt: Nêu là các vêt nứt lớn, có thể tẩy rửa làm sạch, làm khô rồi tạo lớp tăng dính kêt

với bê tông cũ Sau đó dùng vữa hoặc bê tông polymer PEX nhồi, lèn chặt để hàn gắn Nêu là các vêt nứtnhỏ nằm ngang có thể nhét kín chất liên kêt PEX bằng cách quét lỏng Trước hêt đục mở rộng miệng vêtnứt, tạo nên các rãnh nhỏ để cho PEX có thể tự do ngấm sâu vào vêt nứt Sau đó làm sạch bụi bẩn, dầu mỡhay bất kỳ mảnh vụn chất bẩn nào trên dòng PEX chảy tự do Trường hợp nêu vêt nứt nhỏ và nằm sâutrong khôi bê tông có thể bơm keo êpôxy

2.1.3 Đối vói những hư hỏng bong vỡ bê tông: Đục bỏ hêt phần bê tông đã bị hư hại cho đên lớp bê tông có

cường độ cao Làm vệ sinh bề mặt, tạo nhám và cạo gỉ cốt thép bằng máy nếu cốt thép chỉ bị gỉ nhẹ Khicốt thép bị gỉ nặng, tiết diện giảm yếu trên 20% thì cần phải hàn bù cốt thép bổ xung tiết diện

2.1.4Đối với cốt thép và khu vực quanh cốt thép: Ở những khu vực lớp bê tông bảo vệ cốt thép bị phá hỏng

và liên kết bám dính giữa cốt thép với bê tông bị mất hoàn toàn hoặc cốt thép bị gỉ thì cần phải loại bỏ hết

bê tông hư hỏng Cốt thép phải được tẩy hết gỉ và làm sạch bề mặt

2.2Một số biện pháp sửa chữa điển hình áp dụng tại Việt nam

2.2.1Biện pháp sửa chữa bằng vật liệu truyền thống: Dùng vữa xi măng poóclăng thường hoặc dùng bê

tông thường cốt liệu nhỏ để lấp vá các vết nứt, các vết vỡ bê tông

2.2.2Biện pháp phun bê tông: Có hai phương pháp phun bê tông là phương pháp phun bê tông khô và phun

bê tông ướt.

2.2.3Phun keo êpôxy: Keo êpôxy là loại keo hoá cứng, thành phần gồm hai chất chủ yếu là nhựa êpôxy và

chất hoá rắn Sau khi trộn chúng với nhau thì xảy ra phản ứng pôlyme hóa và tạo ra loại vật liệu cứng cócác đặc trưng cơ học cao đồng thời dính bám tốt với bề mặt xung quanh

2.2.4Thêm cốt thép: Nếu chỉ cần tăng khả năng chịu lực không nhiều, chừng 10-15%, thì nên đặt thêm cốt

thép chủ chịu kéo ở đáy dầm

2.2.5Sử dụng vật liệu bê tông polyme cốt sợi: Việc đưa các sợi vào trong hỗn hợp BTCT tạo nên vật liệu có

độ bền và cường độ cao hơn ở BTCT thường Việc thêm các sợi ngắn vào hỗn hợp xi măng-nước-cốt liệu(bê tông) có tác dụng khống chế vết nứt và làm tăng độ dai của vật liệu

2.3Một vài biện pháp sửa chữa được Viện KHCN GTVT nghiên cứu áp dụng thành công

Sửa chữa và tăng cường cầu bị suy giảm khả năng chịu lực là cần thiết để đảm bảo khai thác cầu an toàn.Với loại hình kết cấu dầm cầu BTCT nhịp giản đơn có 2 biện pháp tăng cường cầu thường hay được ápdụng là:

- Sửa chữa tăng cường cầu bằng dán bản thép

- Sửa chữa tăng cường cầu bằng dự ứng lực ngoài

Trong đó biện pháp sửa chữa tăng cường cầu bằng dán bản thép được áp dụng khá phổ biến do kĩ thuậtđơn giản, chi phí thấp Biện pháp tăng cường cầu bằng tự ứng lực ngoài thường được áp dụng với yêu cầutăng cường tải trọng khai thác của cầu, còn biện pháp dán bản thép thường được áp dụng với yêu cầu phụchồi khả năng làm việc của cầu Cũng có thể áp dụng đồng thời cả hai biện pháp này trong sửa chữa và tăngcường cầu BTCT

2.3.1Sử dụng vạt liệu bê tông polyme PEX do Viện KHCN GTVT nghiên cứu chế tạo để trám vá những chỗ

bê tông vỡ, tróc mảng Các polymer, đặc biệt là nhựa êpôxi có độ dính bám liên kết cao với bê tông cũ, có

cường độ kéo cao, uốn cao và hầu như không co ngót khi đóng rắn Tuy nhiên nó cũng có nhược điểmriêng, nếu biết cách khắc phục thì bê tông pôlymer loại này sẽ khắc phục được nhược điểm cố hữu trên vàthích hợp cho công tác sửa chữa Mặc dù có nhiều vật liệu khác nhau dùng để chế tạo bê tông pôlymer,nhưng trong số đó có một hệ được sử dụng thành công là nhựa êpôxy Nhựa êpôxy thường có hệ số nởnhiệt cao hơn so với bê tông thường Điều đó có thể gây ra ứng suất nội của lớp bê tông ở dưới do ứng suấtnhiệt khi chịu sự biến động nhiệt độ lớn Do vậy cần phải kết hợp với tác nhân dẻo hóa làm giảm độ cứngkết hợp với giải pháp đưa hỗn hợp cốt liệu sẽ làm triệt tiêu bớt ứng suất do biến đổi thể tích gây ra Xuấtphát từ những yêu cầu kỹ thuật đòi hỏi như trên của vật liệu sửa chữa, chúng tôi đã nghiên cứu sử dụng bêtông polymer PEX-Sản phâm nghiên cứu của

phòng KHCN Vật liệu-Viện Khoa học công nghệ Giao thông vận tải, đã được sử dụng trong nhiều nămqua cho mục đích sửa chữa này

- Cường độ của bê tông polymer PEX: cường độ rất nhanh đạt đến mác thiết kế và cường độ ở tuổi ít ngàyđạt khá cao

Loại bê tông

Cường độ bê tông (Rnén/Ruốn) - MPa

3 giờ 1 ngày 3 ngày 7 ngày 28 ngày Pôlyme

PEX

210/9 0

340/10 0

410/130 420/150 450/160

BT xi măng

Các ưu điểm của bê tông polymer PEX:

- C-ờng đô liên kết dính bám của bê tông polymer PEX với bê tông nền cao hơn liên kết của bêtông nền và cao hơn hẳn c-ờng đô liên kết dính bám của vữa xi măng hoặc bê tông xi măng với bêtông cũ và cũng cao hơn so với tr-ờng hợp gắn kết bê tông bằng keo êpôxy

- Khả năng chịu mỏi và độ bền dưới tác dụng của tải trọng động: Sau khi hoàn thành 2 triệu chu kỳ daođộng toàn bộ kết cấu và mối liên kết bám dính vẫn nguyên vẹn không có sự hư hỏng khiếm khuyết nào

Loại vật liệu

Diện tích liên

Sau 3 giờ Sau 24 giờ

vữa xi măng

2.3.2Biên pháp tăng c-ờng thêm dự ứng lực ngoài: Nh-Ợc điểm chính của dầm bê tông cốt thép là khichịu tải trọng, khi ứng suất trong cốt thép mới đạt tới S00 kg/cm2 thì bê tông đã bị nứt chính bởi đô dãncủa bê tông khi chịu kéo không thể v-Ợt quá 0,150,20% Nếu tạo ra trong bê tông môt lực nén tr-ớc vàduy trì đ-Ợc lực đó để cho khi chịu lực, bê tông của miền chịu kéo của kết cấu chịu uốn không phải làmviêc kéo hoặc chỉ bị kéo rất ít thì bê tông sẽ không bị nứt nữa Dự ứng lực ngoài coi nh- có môt lực tácđông vào tiết diên bê tông ở những điểm liên kết chặt chủ yếu là điểm neo và điểm chuyển h-ớng Cốtthép dự ứng lực ngoài bổ sung th-ờng đ-Ợc đặt sao cho tạo ra dự ứng lực nén đúng tâm hoặc dự ứng lựcnén lêch tâm trên mặt cắt tùy theo ý đổ thiết kế Cốt thép này bao gổm các cáp thép xoắn 7 sỢi c-ờng đôcao ghép lại, đ-Ợc đặt trong ống bảo vê bằng pôlyetylen mât đô cao Để liên kết cốt thép này vào dầm cũcần phải tạo ra các ụ neo ngoài bổ sung bằng thép hoặc BTCT An toàn nhất là làm các ụ neo BTCT đúc

bê tông tại chỗ dính vào bề mặt bê tông s-ờn dầm hoặc đáy dầm cũ Các ụ này còn có những thanh cốtthép c-ờng đô cao rất lớn liên kết chặt nó với dầm cũ Các thanh này đặt nằm ngang cầu và đ-Ợc kéo căng

Loại vật liệu sửa chữa

Diện tích liên kết

Cường độ liên kết bám dính

BT nền Sau 3h Sau 24h Vữa polymer

PEX

Bê tông nền (BTX)

- Cường độ liên kết bám dính của BT polymer PEX vớithép và cốt thép cao hơn hẳn cường độ liên kết dính bámcủa vữa xi măng hoặc bê tông xi măng

bằng loại kích đặc biêt Ở những vị trí chuyển hướng của cáp dự ứng lực ngoài phải làm các ụ chuyểnhướng có cấu tạo tương tự ụ neo Cốt thép dự ứng lực ngoài thường được căng bằng loại kích đặc biệt sau

đó neo lại và bơm vữa lấp lòng ống chứa cáp để bảo cáp chống rỉ Mức độ dự ứng lực ngoài được tạo raphụ thuộc kết quả tính toán về sự chịu lực chung của kết cấu cũ và cốt thép mới Đây là phương pháptăng cường cầu BTCT một cách hiệu quả nhất, nhưng đòi hỏi trình độ công nghệ cao, đã được áp

dụng rộng rãi trên thế giới Kết cấu BTCT DUL ngoài là kết cấu BTCT DUL có cốt thép DUL đặtngoài tiết diện bê tông DUL chỉ tác động vào tiết diện bê tông từ bên ngoài qua một số điểm liên kếtchặt, tại đó cốt thép DUL và bê tông cùng biến dạng

2.3.3Biện pháp sửa chữa dán bản thép ngoài tăng cường cho dầm BTCT: Nguyên tắc cơ bản của

phương pháp này là dán các bản thép ngoài bổ sung lên bề mặt bê tông của kết cấu cũ để sửa chữa hoặctăng cường kết cấu cũ Thông thường các bản thép được dán thêm vào ở vùng chịu kéo của mặt cắt(phía đáy dầm trong dầm giản đơn), nhưng cũng có trường hợp dán cả ở phần chịu nén của mặt cắthoặc dán theo chiều xiên để chịu lực cắt Công nghệ sửa chữa này được tiến hành sửa chữa tại chỗ, sửachữa nhanh và sửa chữa trong điều kiện vẫn đảm bảo được giao thông bình thường

Mục đích chính của công nghệ này là khôi phục lại hoặc tăng cường khả năng chịu lực của kết cấu Chấtlượng của biện pháp này phụ thuộc vào chất lượng vật liệu keo và công nghệ dán và ép

Công nghệ được triển khai qua các bước dưới đây:

- Xác định các phần bê tông bị hư hỏng để tiến hành đục bỏ, xác định hiện trạng gỉ cốt thép vàtiến hành tây sạch gỉ Trên cơ sở khảo sát, tính toán để phục hồi khả năng làm việc như thiết kế

cũ hay gia cường để nâng cao khả năng chịu lực của dầm để xác định loại và kích thước bảnthép liên kết dán dưới bụng dầm

- Dọc theo chiều dài của bụng dầm, cần xác định các vị trí chôn cấy bulông và tiến hành khoan lỗvào bê tông nền Sau đó làm sạch bề mặt các lỗ khoan, quét lớp tăng cường bám dính PEX lên

lỗ khoan và phần bulông chôn trong bê tông Bulông được định vị vào lỗ và nhồi vữa polymerPEX để chôn bulông

Song song với công tác chuân bị trên, tiến hành chuân bị các bản thép dán có kích thước theo thiết kế.Xác định các vị trí tương ứng

của bulông chôn chờ để khoan các lỗ trên bản thép dùng cho việc lắp bu lông chờ sau này Bề mặt bảnthép, phía áp vào bụng dầm, cần phải tẩy sạch hêt dầu mỡ, tiên hành mài nhám và làm sạch bề mặt Dùngchất tăng bám dính PEX quét lên bề mặt đã được chuẩn bị của bê tông và côt thép bằng chổi quét sơn Bảnthép dán sẽ được lắp vào bụng dầm qua các bulông chôn sẵn Bản thép dán sẽ được định vị ở khoảng cáchđúng bằng chiều dày của lớp bê tông sửa chữa mới và dùng chính bản thép đó làm đáy của ván khuôn đổ

bê tông sửa chữa Lắp thành ván khuôn vào một phía của sườn dầm, phía còn lại để hở để đổ bê tôngpolymer PEX sửa chữa Tiên hành quét phủ chất tăng cường bám dính PEX lên bề mặt bản thép ở phía tiêpxúc với bụng dầm sau này

Khi công tác chuẩn bị trên dầm xong thì bắt đầu trộn bê tông và đổ bê tông vào bụng dầm, chú ý nhồi vàlèn chặt Vì thời gian duy trì độ dẻo của bê tông polymer PEX không dài, thời gian thi công mỗi mẻ trộnchỉ kéo dài 30-45 phút Mặt khác khi thi công phải chuẩn bị một đà giáo vững ở phía dưới bụng dầm vàchuẩn bị kích thủy lực đẩy, đặt thẳng đứng trên đà giáo phía dưới bụng dầm Đầu pittông kích tỳ vào mặt

bản thép dán Tiên hành bơm kích để đẩy ép bản thép dán vào bụng dầm đên một độ chôi Sau đó dùng êcu

để xiêt vào bu lông chôn sẵn Cuôi cùng cắt bỏ phần bê tông polymer PEX thừa, hoàn thiện bề mặt và tháo

hạ kích thủy lực Tháo côp pha phía sườn dầm bên kia và hoàn thiện bề mặt Thời gian chờ đợi chỉ cần 3giờ, sau 3 giờ có thể cho xe cộ qua lại bình thường Còn người qua lại và các phương tiện giao thông nhẹ

có thể đi lại không hạn chê

Áp dụng thực tế sửa chữa phục hồi cầu Muối (km 17+140 - ql1A) Qua kiểm tra và đánh giá lại tình trạng

làm việc thấy cầu bị suy giảm chất lượng nghiêm trọng, không đảm bảo an toàn khi khai thác Căn cứ vào các phương án sửa chữa khả thi phù hợp với điều

kiện thực tế chúng tôi đã lựa chọn biện pháp dán bản thép để sửa chữa phục hồi, sau khi sửa chữa chấtlượng công trình được cải thiện rõ rệt, đến nay đã được 5 năm thử thách mà công trình vẫn hoạt động tốt

Áp dụng thực tế sửa chữa phục hồi cầu Đa Phúc (km 33+500 - ql3) Qua kiểm tra và đánh giá lại tình

trạng làm việc thấy cầu bị suy giảm chất lượng nghiêm trọng, không đảm bảo an toàn khi khai thác.Chúng tôi đã lựa chọn biện pháp tăng cường bằng DUL-N để sửa chữa phục hồi, sau khi sửa chữa chấtlượng công trình được cải thiện rõ rệt, công trình sửa chữa vào đầu năm 1999 đến nay đã được 5 năm thửthách mà công trình vẫn hoạt động tốt

II- Nguyên nhân gây hư hỏng và biện pháp khắc phục mặt đường bê tông nhựa

Những hư hỏng nhanh mặt đường bê tông nhựa (BTN) trong thời gian qua ở nước ta chủ yếu có mấy hiện tượng sau: Xô dồn lớp mặt BTN, lún vệt xe, nứt rạn bong bật, lún nứt cao su khi ô tô đi qua có nước đục phụt lên

1 Về hiện tượng xô dồn lớp mặt BTN

Kết cấu lớp mặt BTN của ta hiện nay chủ yếu được cấu tạo như sau, chỉ khác nhau về chiều dầy các lớp màthôi :

1.1 Lớp mặt BTN đặt trực tiếp trên lớp móng đá dăm cấp phối (ĐDCP) cơ sở (thường goi theo tiếng Anh

là lớp base), dưới lớp móng base là lớp móng dưới (sub-base) cũng bằng ĐDCP có chỉ tiêu chất lượng thấp hơn lớp base; giữa lớp mặt BTN và lớp móng ĐDCP base được liên kết với nhau bởi một lớp nhựa thấm bám bằng nhựa nhũ tương a-xít hoặc bằng nhựa lỏng với tiêu chuẩn 0,5 – 1,3 l/m2 ( Theo TCVN

8819:2011)

1.2 Lớp mặt BTN là loại BTN chặt (có bột khoáng) đặt trên lớp BTN cơ sở là loại BTN rỗng (không có bột đá); giữa chúng cũng được liên kết với nhau bởi lớp dính bám bằng nhựa nhũ tương hoặc nhựa lỏng vớitiêu chuẩn 0,3-0,6l/m2 ( TCVN 8819:2011)

Về nguyên tắc các lớp kết cấu áo đường phải là một hệ thống các lớp được gắn kết chặt với nhau tạo thành một kết cấu liên tục để cùng nhau chịu lực do tải trọng xe chuyền xuống Nhưng vì một lý do nào đó chúng không liên kết tốt với nhau thì lớp mặt trên cùng sẽ nhanh chóng bị xô dồn do không chịu được lực trượt dọc dưới tác dụng của lực bánh xe, lực trượt này sẽ cực đại khi phanh xe

Có nhiều lý do làm lớp mặt BTN không liên kết tốt với lớp dưới, theo chúng tôi cho lý do chính là từ nhựa tưới dính bám:

• Nếu dùng nhựa nhũ tương:

Hai đặc trưng thông số của nhũ tương axít có liên quan đến khả năng dính bám là tốc độ phân tách (thuật

từ tiếng Anh là cuting) và hàm lượng nước trong nhũ tương (khoảng 40-45% nước so với khối lượng nhựa bitum trong nhũ tương) Khi sử dụng tưới dính bám ở hiện trường người thi công phải thực hiện thông số

phân tách này bằng kinh nghiệm chứ không bằng thí nghiệm kiểm tra cụ thể được:

Thông số tốc độ phân tách phụ thuộc vào nhiệt độ không khí lúc thi công, phụ thuộc vào tính chất bề mặt vật liệu lớp cơ sở bên dưới Ví dụ có bụi nhiều hay ít; nếu lớp móng là ĐDCP thì còn phụ thuộc vào tính hấp thụ hoá – lý giữa bề mặt đá với nhũ tương, đá có tính axít khác với đá có tính kiềm Do đó đòi hỏi người thi công phải có nhiều kinh nghiệm mới bảo đảm được yêu cầu sao cho nhũ tương phân tách trọn vẹn mới thi công lớp BTN bên trên Nếu chưa phân tách trọn vẹn thì hàm lượng nước có trong nhũ tương chưa bay hơi hết, sẽ còn lại một lượng nước nhất định trong lớp dính bám và đó chính là nguồn gốc gây dính bám kém

Trong trường hợp vừa thi công vừa bảo đảm giao thông thì việc bảo đảm những yêu cầu này còn gặp nhiều khó khăn hơn, ví dụ trong thực tế cho thấy nhiều trường hợp xe đi lên làn đường mới tưới xong dính bám chưa đủ thời gian phân tách, do đó còn kéo theo mất ít nhiều lượng nhựa tiêu chuẩn Mặt khác về tâm

lý, do chưa nhận thức đầy đủ về tầm quan trọng của lớp dính bám, xem như lớp phụ, do đó sinh coi thường,làm ẩu mà tư vấn giám sát cũng như chủ đầu tư không thể kiểm tra định lượng được Trong quy trình thi công BTN cũng chỉ quy định kiểm tra bằng mắt sự dính bám giữa 2 lớp trên mẫu khoan

• Nếu dùng nhựa lỏng:

Nhựa lỏng được lấy tách từ dây chuyền chưng cất ở nhà máy lọc dầu thô, hoặc được pha chế làm lỏng nhựa

từ nhựa đặc bằng dung môi hoà tan – (Theo TCVN 8818-1:2011)

Cách nào thì nhựa lỏng cũng có một hàm lượng dầu không có tác dụng dính bám Khi sử dụng làm lớp dính bám thì cũng phải chờ thời gian bốc hơi ( từ chuyên môn theo tiếng Anh là thời gian curing) trọn vẹn của lượng dầu có trong đó Thời gian này cũng phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm không khí ở hiện trường

Do đó, cũng như nhựa nhũ tương nếu nhựa lỏng chưa bốc hơi trọn vẹn sẽ còn tồn lại một lượng dầu không

có tác dụng dính bám này trong lớp nhựa dính bám, thì đó cũng là nguồn gốc gây dính bám kém, làm xô dồn lớp BTN bên trên dưới tác dụng lực bánh xe, nhất là khi phanh xe hoặc xe tải nặng chạy

Giải pháp chung cho vấn đề này tốt nhất vẫn là tuyển chọn nhà thầu có kinh nghiệm

2 Về hiện tượng lún vệt xe

Đối với vật liệu BTN, biến dạng lún vệt xe là không thể tránh khỏi, nhiều nghiên cứu về

vấn đề cải tiến độ bền BTN cho thấy kết quả chỉ đem lại là: “Dưới cùng một lưu lượng xe, BTN có độ bền cao thì chiều sâu lún nhỏ hơn và tốc độ gây lún vệt xe kéo dài hơn , chứ không thể triệt tiêu được lún vệt xe”

Như vậy, cũng đem lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật yêu cầu , tuổi thọ mặt đường cao hơn, bién dạng lún vệt xenhỏ hơn, tăng an toàn giao thông hơn

Giải pháp chung cho vấn đề này như nhiều nước đã áp dụng là cải tiến nâng cao chỉ tiêu cơ lý của BTN theo hướng sử dụng nhựa bi tum cải tiến; đưa thêm cốt sợi vào BTN; đồng thời sử dụng cốt liệu đá có cường độ cao; cấo phối cốt liệu đá, cát gần sát với đường cong cấp phối ưu việt, như không nằm sát với đường cong cấp phối hạt giới hạn trên hay giới hạn dưới, đường cong cấp phối hạt thiết kế phải đều đặn trong khoảng giữa hai miền giới hạn, không gẫy khúc quá đáng và nhất là không chạy từ giới hạn trên xuống giới hạn dưới cho bất cứ một cấp hạt nào và người ta đặc biệt lưu ý cải tiến thành phần hạt nhỏ (filler) để ổn định nhiệt cho BTN

Để có những điều đó, đòi hỏi đổi mới một bước lớn về thiết kế, về công nghệ chế tạo BTN và thi công BTN

Đương nhiên giá thành BTN nói riêng và giá thành xây dựng mặt đường BTN nói chung sẽ cao hơn, nhưng

tổng kinh phí sửa chữa, bảo trì trong quá trình khai thác cũng như giá thành vận tải và tuổi thọ mặt đường được kéo dài sẽ đem lại hiệu quả cao hơn nhiều so với phương án cũ khi chưa cải tiến công nghệ

3 Về hiện tượng nứt rạn bong bật

Nứt rạn mai rùa rồi bong bật Qua tài liệu nước ngoài cho thấy hiện tượng biến dạng này cũng thường xảy

ra và ở mép mặt đường với diện tích từ vài chục mét vuông đến vài trăm mét vuông Về nguyên nhân thì cónhiều, nhưng tổng hợp lại người ta chốt thành một số nguyên nhân chính sau:

• Mặt đường BTN bị nứt rạn mai rùa cục bộ nhỏ vài chục mét vuông đến vài trăm

mét vuông thì có thể là do khi chế tạo BTN tại trạm trộn có sự cố về nhiệt độ, về chất lượng vật liệu đầu vào mà chưa phát hiện ra để xử lý, làm BTN có chất lượng kém cục bộ

• Do khi thi công gặp sự cố về nhiệt độ, về khí hậu mưa nắng bất chợt, thi công

không kịp trở tay và không tuân thủ yêu cầu phải đào bỏ lớp BTN kém chất lượng do gặp các sự cố này gây ra

• Do thi công để chiều dầy cục lớp BTN không bảo đảm do trục trặc nào đó của

máy rải mà không phát hiện kịp thời, hoặc do lu lèn không thực hiện đúng sơ đồ lu, làm độ chặt mép đường không bảo đảm yêu cầu

• Do bảo trì không thoát nước tốt, để tình trạng nước đọng mép đường

• Tuy nhiên nếu biến dạng nứt rạn bong bật kéo dài, không có ý nghĩa cục bộ nữa thì

vấn đề lại khác, có thể mô đuyn đàn hồi chung ( Ec) của tổng thể nền mặt đường đoạn đường đó không phuhợp với mô đuyn đàn hồi yêu cầu nữa ( Eyc), do đoạn đường bị ảnh hưởng của thoát nước không tốt (nước mặt hay nước ngầm), làm đất nền yếu đi.trong quá trình bảo trì khai thác Cần thiết có một khảo sát thăm

dò chất lượng của nền đường và mặt đường để có nhận định nguyên nhân đúng

• Ngoài ra, hiện tượng nứt rạn bong bật không có tính chất cục bộ còn do nguyên nhân

lưu lượng và xe nặng tăng vượt quá mức dự báo của thiết kế

Những vị trí nứt rạn này nếu không vá chữa kịp thời sẽ phát sinh ổ gà và nhanh chóng trở thành ổ trâu, ổ voi

Từ những nguyên nhân trên cho thấy giải pháp cơ bản cho vấn đề này là nâng cao năng lực của toàn hệ thống từ thiết kế đến thi công, bảo trì; đặc biệt là nhà thầu thi công phải có kinh nghiệm, nhậy bén với sự

cố bất thường về chất lượng BTN xảy ra và có giải pháp xử lý kịp thời ngay

4 Mặt đường BTN bị lún nứt cao su

Mặt đường bị lún cục bộ bao giờ cũng kèm theo nứt , mặt đường bị lún thường có liên quan từ kết cấu nền đến kết cấu mặt đường Các nước phát triển, trên đường cao tốc và đường ô-tô cấp cao rất hiếm gặp biến dạng này, có thể xảy ra lún nứt nhưng không lớn, dẫn đến mức độ lún nứt kèm theo hiện tượng cao su thì hình như không có, chỉ xảy ra ít nhiều ở đường cấp thấp hơn

Khi có biến dạng cao su là do nguyên nhân đất nền bị ngậm nước đạt đến mức hạn độ dẻo ( Lp hoặc Wp)

mà không có lối thoát ra ngang (tạo thành như một túi chứa nước) Khi có tải trọng ô tô tác dụng thì nước này chỉ còn cách phụt theo khe nứt lên mặt đường

Do đó, cho thấy nguyên nhân chính là thoát nước mặt đường không tốt, nước mặt có điều kiện theo kẽ nứt thâm nhập vào đất nền lâu ngày mà hình thành cao su Kỹ thuật xử lý cao su sẽ tốn kém hơn xử lý nứt.Giải pháp chính là cần xử lý vết nứt ngay bằng biện pháp tình huống để ngăn chặn không cho nước có thời gian thấm sâu vào nền đường trước khi có giải pháp khắc phục cơ bản Biện pháp xử lý tình huống có thể

kể đến như phun nhựa lỏng vào kẽ nứt, nếu độ mở rộng kẽ nứt lớn hơn 3mm thì có thể trét thủ công kẽ nứt bằng hỗn hợp “nhựa – cát mịn”

Đối với đường cao tốc và đường ôtô cấp cao, giải pháp cơ bản vẫn là chế tạo BTN có độ bền cao, ổn định nhiệt chống nứt; đồng thời thực hiện công nghệ thi công tiên tiến và sử dụng nhà thầu nhiều kinh nghiệm

và có năng lực cao

Bài viết này, trình bày ý kiến mà chúng tôi cho là nguyên nhân của mọi nguyên nhân, nguồn gốc của mọi nguồn gốc làm hư hỏng nhanh mặt đường:

Đó là phải thực hiện các mối quan hệ minh bạch trong hệ thống:

- Quan hệ minh bạch của nhà thầu thi công với tư vấn giám sát

- Quan hệ nhà thầu thi công với tổ chức thí nghiệm kiểm tra chất lượng

- Quan hệ minh bạch của nhà thầu thi công với người quản lý dự án

Nếu các quan hệ này không được minh bạch thì mọi giải pháp KHKT, cải tiến nâng cao chất lượng bê tông nhựa và cải tiến công nghệ thi công hoặc bất cứ giải pháp gì đi nữa cũng sẽ không có tác dụng nâng cao chất lượng công trình

2 Ổ gà nông

Mô tả: Mặt đường lồi lõm, vật liệu bị bong tróc lộ ra cốt liệu thô phía dưới kết cấu

nguyên nhân của sự cố:

- Do vật liệu làm đường không đồng nhất

- Do tác dụng của lực ngang

- biện pháp khắc phục:

- Xác định phạm vị hư hỏng, sau đó bóc tách khối lượng hư hỏng, xử lý lại nền đường bằng cách lu lèn đạt đến cường độ yêu cầu, thảm lại bê tông nhựa nóng, hỗn hợp đá trộn nhựa pha dầu hoặc BTNnguội

3, Cóc gặm

nguyên nhân của sự cố:

-Chiều dày kết cấu áo đường tại vị trí mép đường không đồng đều, dẫn đến không đảm bảo cường độ tại một số vị trí

-Lu lèn trong quá trình thi công tại mép không đảm bảo

-Độ dốc lề đường gia cố nhỏ hơn mặt đường nên nước tích tụ, dẫn đến thoát nước không tốt,ngấm vào mép sau một thời gian, kết cấu tại vị trí mép bị tách giảm liên kết

=> dưới tác dụng của tải trọng bánh xe làm bể, bong tróc vật liệu tại mép đường

Giải pháp khắc phục