Tiểu luận môn vật liệu mới Vật liệu cấp phối hở

1
NỘI DUNG CHUẨN BỊ MÔN HỌC VẬT LIỆU MỚI
Chủ đề: Vật liệu cấp phối hở
Nhóm :03
Học viên: Nguyễn Văn Tuấn; Đỗ Trung Hà; Đàm Thị Lục; Phạm Văn Tân; Lê
Văn Hiếu
1. Tổng Quan:
Vật liệu bê tông nhựa nhám cấp phối hở đã được sử dụng ở nước ngoài từ
những năm 1930 , sử dụng phổ biến nhất vào cuối những năm 1980, thời giansau đó
mới triển khai phổ biến ứng dụng do hoàn thiện tiêu chuẩn thiết kế và thi công. Tuy
nhiên tất cả những tiện ích kỹ thuật của vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám cấp phối
hở cũng giảm dần theo thời gian và đòi hỏi công tác duy tu bảo dưỡng lớp nhám là
công việc hết sức khó khăn cần có giải pháp nâng cao chất lượng khai thác.
Lớp vật liệu mặt đường bê tông nhựa nhám cấp phối hở kiến nghị dùng trên các
tuyến đường có tốc độ cao hoặc đường cao tốc, nó không phù hợp cho những tuyến có
lưu lượng xe ít và tốc độ chạy xe thấp. Thực tế khi xe chạy với tốc độ cao tạo điều
kiện duy trì sử dụng lớp vật liệu này; vì khi dòng xe di chuyển nhanh nó tự làm sạch
được bụi bẩn và các vật liệu khác làm bịt kín bề mặt ảnh hưởng đến thoát nước và khả
năng làm giảm tiếng ồn.
Bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở được thế giới gọi tên với những thuật ngữ
khác nhau như: Porous Asphalt (PA), Porous Friction Course (PFC), Open Graded
Asphalt Concrete (OGAC), Open Graded Friction Course (OGFC), Porous European
Mix (PEM)
Bê tông nhựa cấp phối hở (Open Graded) thường có độ rỗng dư cao, được chế tạo từ
cốt liệu có chất lượng tốt và nhựa đường cải thiện để sản xuất vật liệu bê tông nhựa có
độ nhám cao, tăng sức kháng trượt, giảm ồn
Về cấu tạo, lớp mặt bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở rải trên lớp bê tông
nhựa chặt được áp dụng khá phổ biến trên thế giới; do độ rỗng của lớp bê tông nhựa
cấp phối hở lớn nên nước mưa sẽ nhanh chóng thấm qua lớp bê tông nhựa cấp phối hở
xuống lớp bê tông nhựa chặt bên dưới và chảy ra hệ thống thoát nước hai bên mà
không bị đọng thành màng nước.

Đặc điểm :
a/ Giảm sự bắn nước và bụi nước, trượt trên mặt đường ẩm ướt
Nước trên bề mặt có thể dễ dàng chảy xuyên qua lớp bê tông nhựa lớp tạo
nhám do cấu trúc rỗng bên trong vật liệu tạo các kênh thoát nước. Khi xe chạy trên
mặt đường sử dụng vật liệu bê tông nhựa rỗng, khả năng quan sát tầm nhìn, tâm lý an
tâm cho người lái xe khi trời mưa tốt hơn.
b/ Giảm sự phản chiếu ánh sáng và độ chói đèn pha
2
Bê tông nhựa tạo nhám đóng vai trò như một lớp thoát nước, cho phép nước
thấm qua vật liệu, do vậy ánh sáng phản chiếu và độ chói đèn về đêm (là những yếu tố
nguy hiểm cho người lái xe) sẽ giảm đáng kể so với mặt đường bê tông nhựa chặt khi
trời mưa, ngoài ra dấu hiệu sơn phân làn trên đường cũng được hiển thị rõ ràng hơn.
c/ Giảm tiếng ồn khi xe chạy
Bề mặt của bê tông nhựa tạo nhám tương ứng sẽ có độ nhám vĩ mô lớn, chính
độ nhám này đã góp phần hâp thụ tiếng ồn tiếp xúc giữa bánh xe vả mặt đường. Kết
quả nghiên cứu cho thấy tiếng ồn trên mặt đường rỗng nhỏ hơn tiếng ồn trên mặt
đường bê tông nhựa chặt từ 5-6 dB(A)
Kinh nghiệm nghiên cứu của các nước cho thấy hiệu quả giảm tiếng ồn của bê tông
nhựa rỗng chỉ đáng kể khi xe chạy với tốc độ lớn hơn 80 km/h. Khi xe chạy với tốc độ
thấp thì độ ồn trên hai loại mặt đường bê tông nhựa rỗng và thông thường là xấp
xỉ nhau
d/ Tăng sức kháng trượt mặt đường
Tăng sức chống trượt trên bề mặt khi thời tiết ẩm ướt là ưu điểm của vật liệu bê
tông nhựa cấp phối hở tạo nhám. Kết quả nghiên cứu cũng chỉ rõ trong điều kiện mặt
đường ẩm ướt thì vật liệu bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở sẽ phát huy sức kháng
trượt bề mặt của nó
Sức kháng trượt phụ thuộc vào cả độ nhám vi mô và độ nhám vĩ mô của mặt
đường. Kết quả nghiên cứu ở Nhật Bản cho thấy ban đầu khi đưa đường vào khai thác
thì sức kháng trượt bề mặt của loại bê tông nhựa lớp tạo nhám và bê tông nhựa thông
thường xấp xĩ nhau, tuy nhiên càng về sau sức kháng trượt bề mặt của bê tông nhựa

tạo nhám cấp phối hở càng tăng, còn sức kháng trượt bề mặt của bê tông nhựa thông
thường không thay đổi nhiều
e/ Hạn chế vệt hằn lún bánh xe
Kết quả nghiên cứu tại Nhật Bản cho thấy mặt đường bê tông nhựa có độ rỗng
cao đặc trưng biến dạng vĩnh cửu thấp hơn so với mặt đường bê tông nhựa chặt thông
thường. Bộ khung cốt liệu của hỗn hợp bê tông nhựa rỗng có cấu trúc chặt chẽ đã
giúp cho vật liệu có thể chịu được tải trọng giao thông
Tại Anh, kết quả thử nghiệm cho thấy giá trị biến dạng do vệt hằn bánh xe của
vật liệu bê tông nhựa rỗng ít hơn 2mm/năm và 0,5mm/năm trung bình sau tám năm
khai thác
Ở Việt Nam, lớp phủ bê tông nhựa tạo nhám đã được áp dụng trên một số
đường cao tốc, tuy nhiên mới ở mức độ thử nghiệm, chi phí cao và bị lệ thuộc vào
công nghệ ngoại nhập.
- Mỹ
Vật liệu OGFCA của NCAT (National Center For Asphalt Technology-Mỹ) Các
tiểu bang của Mỹ có kinh nghiệm sử dụng vật liệu bê tông nhựa tạo nhám OGFCA
cuối những năm 1970. Kinh nghiệm sử dụng vật liệu bê tông nhựa cấp phối hở của
Mỹ có thể tổng hợp như sau:
Yêu cầu chung về đặc trưng cốt liệu và vật liệu OGFCA của NCAT như sau:
3
Yêu cầu độ bền và sức chịu mài mòn cốt liệu PSV (Polish Stone value);
Bang Arizona :Thử nghiệm của Arizona sử dụng vật liệu bê tông nhựa tạo nhám cấp
phối hở từ năm 1954, đến năm 1960 thành phố Phoenix bắt đầu trộn các hạt cao su do
mài mòn lốp xe trên mặt đường với nhựa để chế tạo vật liệu OGFCA, kết quả thử
nghiệm khá tốt, kể từ đó vật liệu OGFCA đã được sử dụng rộng rãi trên khắp tiểu
bang Cỡ hạt dmax= 9,5÷19mm trong đó cỡ hạt d=12,5 mm phổ biến sử dụng;
- Châu âu :
Các nước ở Châu Âu như Đan Mạch, Hà Lan, Úc, Bỉ, Thụy Sĩ, Anh và Tây Ban
Nha là những quốc gia sử dụng nhiều vật liệu bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở cho
các tuyến cao

Những chú ý khi thiết kế thành phần vật liệu bê tông nhựa tạo nhám cấp phối
hở bao gồm: độ rỗng dư của vật liệu, độ mài mòn và độ chảy nhựa. Những chất phụ
gia sợi tạo ổn định cho hỗn hợp được sử dụng kèm theo cho hỗn hợp nên lấy tỉ lệ từ
0,2%- 0,5% của tổng khối lượng hỗn hợp.
Theo tổng hợp báo cáo của Huber-NCAT năm 2000 [50], các nước ở Châu Âu
khi thiết kế thành phần vật liệu OGFCA vẫn chưa có tiêu chuẩn thống nhất

4
- Bỉ:
Lớp vật liệu OGFCA được sử dụng trên mặt đường ô tô, đường băng và trên các
đường hầm. Trung tâm nghiên cứu đường ô tô của Bỉ (Belgian Road Research Center
- BRCC) đã nghiên cứu thiết kế thành phần vật liệu, thi công và đánh giá khả năng
làm việc của vật liệu OGFCA.
Giá trị thiết kế độ rỗng dư cho vật liệu OGFCA từ 19 đến 25% , chất kết dính
polime, hàm lượng nhựa từ 4,5% đến 6,5%, chiều dày lớp OGFCA từ 3,0÷4,0 cm.
Hầu hết ứng dụng vật liệu này nhằm giảm ồn hoặc với mục đích thoát nước
- Tây Ban Nha
Ứng dụng vật liệu OGFCA ở Tây Ban Nha vào năm 1980 nhằm cải thiện an toàn
giao thông trong các vùng có mưa thường xuyên. Có hai loại vật liệu OGFCA cùng
cỡ hạt dmax=12,5 mm thường được sử dụng ở Tây Ban Nha với chiều dày từ 4÷5 cm
Yêu cầu kỹ thuật cốt liệu và hỗn hợp bao gồm:
+ Chỉ số độ kháng mài bóng PSV, mài mòn Los Angeles ≤ 20%;
+ Đầm nén Marshall 50 chày/mặt;
+ Độ rỗng dư ≥ 20%.
Nhựa sử dụng: Bitum thông thường 60/70 + SBS hoặc 60/70 + EVA (etylene
vinyl acetate), Bitum polime:80/100 + SBS hoặc 80/100 + EVA, phụ gia sợi tổng
hợp,
bột cao su.
Lớp trên dmax=8mm, chiều dày h=2,5 cm, Va=20%
Lớp dưới dmax=16mm, chiều dày h=4,5 cm, Va=25%

● Anh
Vật liệu OGFCA ban đầu đã được biết đến như là vật liệu “lớp ma sát”. Phòng
thí nghiệm nghiên cứu đường và giao thông của Anh (Transportation and Road
Research Laboratory -TRRL) bước đầu sử dụng vật liệu OGFCA với mục tiêu chủ
yếu thoát nước bề mặt, giảm màng nước trên mặt đường; nhưng thuộc tính này bị
giảm theo thời gian, điều này đã được khắc phục bằng cách thêm cốt liệu thô vào
trong thành phần cấp phối. Kết quả từ những thử nghiệm và các báo cáo về việc sử
dụng vật liệu OGFCA trên mặt đường có tốc độ cao là khá tốt, đặc biệt khả năng thoát
nước trên bề mặt.
Vật liệu OGFCA ở Anh dùng cỡ hạt dmax=10mm và 20mm; sử dụng nhựa
đường polime SBS hoặc EVA, đầm nén Marshall 50 chày/mặt; độ rỗng dư Va ≥20%
và hàm lượng nhựa đường tối thiểu sử dụng là 4,5%. Chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu vật
liệu
OGFCA ở Anh như sau:
- Độ mài mòn Losangeles, LA, %: max 12%
- Chỉ số nghiền 2 mặt, %: max 100
- Độ rỗng còn dư, % (ASTM D3203 hoặc D6752): min 18% ;
- Độ chảy nhựa (Draindown Test): max 0,3%.
- Độ mài mòn (Cantabro Test): max 20%-30%
5
- Thấm nước: 0,12 cm/sec – 0,14 cm/sec.
- Ý:
Vật liệu OGFCA đã được sử dụng rộng rãi trên các tuyến đường cao tốc của Ý
với mục đích làm giảm ồn, cải thiện độ nhám, giảm hiệu ứng màng nước và giảm tối
đa bụi nước sau xeVật liệu OGFCA ở Ý sử dụng như sau: thành phần cốt liệu với cỡ
hạt dmax=16 mm, độ mài mòn LA ≤16%, dùng nhựa đường polime nhiệt độ hỗn hợp
yêu cầu từ 1900C đến 200ºC. Đầm nén Marshall 50 chày/mặt.
Hàm lượng nhựa tối thiểu được xác định dựa trên kiểm tra độ mài mòn
Cantabro được thí nghiệm mẫu ở 20ºC, giá trị Cantabro cho phép ≤ 25% ; độ rỗng dư
Va=18÷23%, hàm lượng nhựa từ 4 ÷ 6%

Ngoài ra tiêu chuẩn của Ý còn kiểm tra ảnh hưởng độ ẩm đến vật liệu OGFCA,
bằng cách ngâm bảo hòa trong nước ở 49ºC sau 12 giờ và thử nghiệm mẫu Cantabro ở
20ºC, giá trị cho phép ≤ 30%.
Hầu hết các nước châu Âu khi xây dựng lớp OGFCA làm lớp mặt đều có xu
hướng sử dụng để giảm tiếng ồn xe chạy trên đường, do tác động của tiếng ồn với cỡ
hạt lớn; do vậy các nước có xu hướng sử dụng cỡ cốt liệu nhỏ hơn. Ở Pháp 6 mm,
Italy 11mm, Đan Mạch (8 mm) và Hà Lan (6 mm)
- Nam Phi
Do lưu lượng giao thông tăng, đặc biệt liên quan đến tiếng ồn cũng như tỷ lệ tai
nạn giao thông tăng lên do mặt đường ẩm ướt, do vậy vật liệu OGFCA đã được sử
dụng nhiều ở Nam Phi
Tiêu chuẩn Nam Phi yêu cầu cốt liệu:
Chỉ số PSV > 50%,
Lượng nước hấp thụ cốt liệu < 1%,
Đương lượng cát ES > 45%,
Chỉ số nghiền hai mặt từ 90 tới 100%,
Đầm nén mẫu:
Theo phương pháp Marshall 50 chày/mặt.
Độ rỗng còn dư, % (ASTM D3203 hoặc D6752): 18-22%;
Độ chảy nhựa (Draindown Test): không qui định,
Độ mài mòn (Cantabro Test): max 25%-30%;
Loại nhựa sử dụng là bitum polime:SBR-Styren Butadien Rubber, sợi tổng hợp
và cao su tự nhiên.
Loại nhựa sử dụng căn cứ vào khí hậu và điều kiện giao thông. Khí hậu nóng
hoặc lưu lượng lớn sử dụng nhựa polime. Với lượng giao thông từ thấp đến trung
bình, nhựa polyme hoặc bitum thường được sử dụng.
- Úc
Hướng dẫn thiết kế thành phần vật liệu OGFCA theo tiêu chuẩn của Úc, bao
gồm ba thành phần hỗn hợp cốt liệu; kí hiệu: OG-10, OG-14 và OG-20 Tiêu chuẩn
của Úc phân ra hai loại vật liệu bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở OG-I và OGII

6
được xác định theo lưu lượng giao thông dự kiến thiết kế; trong đó vật liệu OG-II
dùng thêm phụ gia sợi và đề nghị sử dụng tuyến đường có lượng giao thông cao hơn
5x106 xe trục tiêu chuẩn và hơn 500 xe/làn/ngày.
Các chỉ tiêu và yêu cầu kỹ thuật của vật liệu OGFCA theo tiêu chuẩn của Úc
như sau:
+ Đặc trưng yêu cầu cốt liệu: độ mài mòn Losangeles, LA, %: max 12%, chỉ số
nghiền
hai mặt, %: max 100.
+ Chất liên kết: bitum polime: 80/100 + SBS hoặc phụ gia sợi tổng hợp, bột cao su;
- Hàm lượng nhựa (%): 4,0% - 6%;
- Đầm nén mẫu: theo phương pháp Marshall 50 chày/mặt.
- Độ rỗng dư, % (ASTM D3203 hoặc D6752): min 18%-23%.
- Độ chảy nhựa (Draindown Test): Không qui định;
- Độ mài mòn (Cantabro Test): max 25%-30%.
- Độ thấm nước không qui định.
- Châu Á
● Malaixia:
Malaixia sử dụng vật liệu OGFCA đầu tiên vào năm 1971 khi thực hiện dự án làm lớp
mặt đường “giảm ồn” có độ nhám cao (Skid Resistant Silent Surfacing - SRSS) tuyến
liên bang giữa Cheras và Beranang.
Hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở (OGFCA) đã được dùng với cỡ
hạt dmax=14mm, hàm lượng nhựa 5,5%; dùng nhựa polime-ethylene methacrylate
(EMA) polymer, Polybilt XCS 503 [40]. Trước khi rải lớp OGFCA thường tưới một
lớp nhựa bitum nhũ tương cation gọi là Neomed, bao gồm 36% nước, 62% bitum, 2%
mũ cao su tự nhiên. Qui định trong suốt quá trình rải lớp SRSS là nhiệt độ trộn hỗn
hợp khoảng 1900C, nhiệt độ rải rải 1400C÷1700C, nhiệt độ lu lèn 1200C÷1400C.
Tiêu chuẩn Malaixia yêu cầu: độ rỗng dư: min 20% ; sức kháng trượt: 40; độ
nhám vĩ mô theo phương pháp rắc cát: Htb=0,7mm.
Kết quả kiểm tra cho thấy hiện tượng màng nước trên bề mặt giảm đáng kể khi

mưa lớn. Sau ba năm khai thác khả năng thoát nước mặt bị giảm do bụi đường và các
mảnh vỡ do các phương tiện đi qua, không có hiện tượng lún bề mặt.
Một loại vật liệu OGFCA khác sử dụng nhựa đường polime-styrene butadiene
styrene (SBS) gọi là Europrene Sol-T dùng để xây dựng tuyến xa lộ liên bang năm
1995. Sau một năm sử dụng độ nhám vĩ mô thay đổi từ 1,0 ÷ 0,75mm, lún bề mặt
không xuất hiện lượng nước thoát bề mặt giảm 300÷120mm/s.
● Japan, Korea, India
Viện phát triển hạ tầng Nhật Bản sử dụng vật liệu OGFCA xây dựng lớp mặt
trên tuyến cao tốc ở Malaixia nhằm thử nghiệm, phát triển và chuyển giao công nghệ
xây dựng vật liệu này. Việc xây dựng thí điểm ngoài mục tiêu không chỉ giới thiệu mà
còn phổ biến sử dụng loại vật liệu này ở các nước đang phát triển.
Hàn quốc, Ấn Độ và Malaixia rất quan tâm loại vật liệu này do những tiện ích
7
của nó và đưa các chỉ tiêu kỹ thuật đánh giá chất lượng OGFCA theo tiêu chuẩn Châu
Âu vào nước mình để ứng dụng. Loại nhựa đường sử dụng là polime, cốt liệu và chất
phụ gia sợi; mẫu đầm Marshall 50 chày/mặt.
Các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu cho vật liệu OGFCA của Nhật bao gồm:
1. Độ rỗng dư: 18-22%;
2. Hàm lượng nhựa tối ưu: 4,4÷4,6% trong lượng hỗn hợp;
3. Độ thấm nước: 52÷56 mm/sec;
4. Độ chảy nhựa: ≤ 0,3%;
5. Độ mài mòn Cantabro: 17÷23%;
6. Cường độ chịu kéo gián tiếp (ITS): 5÷10 kg/cm2;
2. Cơ sở khoa học :
Thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám OGFCA
- Cốt liệu :
Bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở-OGFCA (Open Graded Friction Courses
Asphalt) là loại cấu trúc khung dạng vĩ mô ,hỗn hợp bao gồm các hạt cốt liệu lớn
đồng dạng, có một ít hoặc không có hạt cốt liệu nhỏ và bột khoáng; hỗn hợp vật liệu
được thiết kế sao cho vật liệu đầm nén đạt được độ rỗng dư từ 18%÷25%

Việc lựa chọn thành phần hỗn hợp cho bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở căn cứ
theo các tiêu chuẩn lựa chọn vật liệu và kinh nghiệm của các nước đã sử dụng, sao
cho hỗn hợp đạt được độ rỗng dư yêu cầu và đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của vật liệu
khi khai thác. Đặc tính cơ-lí của cốt liệu thô trong hỗn hợp là một chỉ tiêu rất quan
trọng để đạt được độ nhám cao (sức kháng trượt bề mặt), đồng thời duy trì độ nhám vĩ
mô và vi mô theo thời gian khai thác.
Cấu trúc của hỗn hợp OGFCA.
8
So với bê tông nhựa chặt, độ nhám vĩ mô được cho bởi các hạt cốt liệu thô, độ
nhám vi mô được cho cả cốt liệu thô và cốt liệu mịn. Với vật liệu bê tông nhựa tạo
nhám cấp phối hở giới hạn cốt liệu mịn; do vậy độ nhám vi mô và vĩ mô chủ yếu có
được do cốt liệu thô trong thành phần vật liệu tạo nên.
Thành phần vật liệu của bê tông nhựa cấp phối hở và bê tông nhựa chặt giống
nhau về thành phần vật liệu gồm: cốt liệu hạt thô, cốt liệu mịn, chất liên kết và bột
khoáng; tuy nhiên hàm lượng cốt liệu có sự khác nhau. Vật liệu bê tông nhựa tạo
nhám cấp phối hở có hàm lượng hạt mịn ít hơn nhiều so với bê tông nhựa chặt với
mục đích là tạo độ rỗng dư trong vật liệu cao hơn so với vật liệu bê tông nhựa thông
thường, đáp ứng đặc tính nhám và thoát nước mà vật liệu mặt đường bê tông nhựa
chặt chưa giải quyết được.
9
- Chất liên kết:
Khi thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa lớp tạo nhám, kinh nghiệm các nước
chất liên kết thông thường sử dụng là bitum cải tiến, việc sử dụng nhựa này nhằm cải
thiện đặc tính biến dạng và độ bền của bê tông nhựa khi sử dụng nơi có nhiệt độ, độ
ẩm thay đổi bất thường Bitum cải tiến sử dụng cho hỗn hợp asphalt bằng cách cho
thêm vào bitum các chất như amiang, các chất khoáng đặc biệt, các sợi khoáng, cao su
hoặc các polime dẻo nhiệt. Hiện nay, bitum cải tiến phổ biến nhất là loại bitum
polime dẻo nhiệt hay cao su dẻo nhiệt. Polyethylen, polypropylen, polyvinyl chlorid,
polystyren và ethylen vinyl acetate (EVA) là các polime dẻo nhiệt hoặc styren
butadien styren (SBS), styrene isopren styren (SIS) là các loại cao su dẻo nhiệt. Các

polime dẻo nhiệt hay cao su dẻo nhiệt khi được trộn với bitum ở nhiệt độ thích hợp,
chúng sẽ làm tăng liên kết với bitum và tăng độ nhớt của bitum. Độ nhớt
nhựa và chiều dày màng nhựa ảnh hưởng nhiều đến độ bền của vật liệu, do vậy việc
sử dụng bitum cải tiến cho vật liệu sẽ bị hạn chế tối đa hiện tượng chảy nhựa, làm gia
tăng liên kết trong vật liệu, giảm thiểu những hư hỏng do tác động nhiệt độ, độ ẩm
môi trường mà bitum thông thường khó có thể kiểm soát được.
3. Tính chất vật liệu :
Ngoài tính chất nói qua ở phần tổng quan thì còn một số vấn đề :
Việc sử dụng lớp bê tông nhựa rỗng bên trên có tác dụng như bộ lọc nhằm
làmgiảm thêm đáng kể sự tắc nghẽn có thể của lớp bên dưới. Lớp bên dưới phải luôn
luôn hở để nước có thể di chuyển một cách nhanh chóng ra khỏi đường bằng cách
chảy qua các lớp theo chiều ngang. Loại bề mặt này thường giới hạn sử dụng cho các
tuyến đường có tốc độ cao kết hợp lượng mưa lớn và hoạt động lốp xe có thể ngăn
10
dòng chảy tự do. Tuổi thọ trung bình dự đoán trong khoảng 7-9 năm và không bị rạn
nứt. Vật liệu OGFCA được sử dụng làm lớp tạo nhám trên đường cao tốc, đường
băng và các tuyến đường qua hầm
Giá trị độ rỗng dư thiết kế cho vật liệu OGFCA từ 19 đến 25% [37], chất kết
dính là polime hàm lượng nhựa từ 4,5% đến 6,5%, và chiều dày lớp OGFCA từ
3,0÷4,0
cm. Mục đích sử dụng vật liệu này nhằm giảm ồn hoặc với mục đích thoát nước.
Thành phần vật liệu hai lớp OGFCA của Châu Âu
- Tính chịu mài mòn của cốt liệu:
Độ bền của nhám vĩ mô phụ thuộc chủ yếu vào tính chịu mài mòn của cốt liệu.
Cốt liệu có sức chịu mài mòn kém sẽ nhanh chóng bị mất đi độ nhám vĩ mô dưới tác
động của bánh xe và của thời tiết. Thí nghiệm độ mài mòn Los Angeles để xác định
tính chịu mài mòn của cốt liệu.
- Hình khối, góc cạnh của cốt liệu (chỉ số nghiền một mặt):
Để cho các hạt cốt liệu nhô lên bề mặt đường không bị gãy vụn, đảm bảo độ
nhám vĩ mô và cường độ của lớp tạo nhám thì các hạt cốt liệu phải có dạng hình khối,

không nên có nhiều hạt dẹt.
- Diện tích cốt liệu thô nổi lên mặt đường:
Trong hỗn hợp bê tông nhựa thì cốt liệu lớn nhất nhô trên mặt đường là nơi mà
vỏ lốp xe tiếp xúc nhiều nhất. Do đó nó đóng vai trò quan trọng vào khả năng chống
trượt khi xe chạy trên mặt đường, khả năng này thông qua cả độ nhám vi mô và vĩ
11
mô. Do vậy việc thiết kế hỗn hợp OGFC của lớp mặt tạo nhám phải làm sao nổi lên
tối đa thành phần cốt liệu cỡ lớn. Việc sử dụng một thành phần cốt liệu hạt lớn hợp lý
cho hỗn hợp OGFC sẽ cho được lớp mặt đường có độ nhám vĩ mô phù hợp theo thiết
kế ban đầu.
- Thành phần hỗn hợp cốt liệu:
Việc tăng độ nhám vĩ mô được thực hiện thông qua việc lựa chọn thành phần
cấp phối hạt nằm trong đường bao chuẩn quy định, nhằm đạt được giá trị chiều sâu
trung bình cát Htb (m) của mặt đường sau khi hoàn thiện, hay nói cách khác để vật
liệu OGFC có độ rỗng dư lớn (≥ 12%÷18%) so với lớp phủ bê tông nhựa chặt thông
thường (độ rỗng dư khoảng từ 4% đến 6%). Theo lý thuyết, cấp phối cốt liệu tốt nhất
là cấp phối cốt liệu có độ đặc tối đa, để các hạt cốt liệu sát với nhau, chèn móc vào
nhau và tăng lực ma sát trong bộ khung cốt liệu. Tuy nhiên, với hỗn hợp OGFCA, độ
rỗng cốt liệu thích hợp nhằm tạo hỗn hợp có độ rỗng dư đạt yêu cầu, ứng với hàm
lượng nhựa tối ưu nhằm thỏa mãn các đặc tính kỹ thuật yêu cầu của vật liệu OGFCA.
Trong trường hợp này không sử dụng “đường cong độ đặc tối đa của Fuller”; hàm
mục tiêu của thiết kế cấp phối OGFCA là nhằm tạo ra hỗn hợp vật liệu có độ rỗng dư
thiết kế Va= 16-18%.
So sánh tỉ lệ cốt liệu trong các hỗn hợp bê tông nhựa.
Bảng trên chỉ rõ tỉ lệ thành phần cốt liệu cho các hỗn hợp bê tông nhựa được
lấy theo tiêu chuẩn ngành [16],[21],[22],[23] và tiêu chuẩn châu Âu cho cấp phối
OGFCA là PEM 12,5 [24]; hình 2.3 cho thấy thành phần hạt mịn trong hỗn hợp
OGFCA là 31% ít hơn so với BTNC.9,5, BTNNC.9,5, BTNNVC.12,5; và tỉ lệ này
lớn hơn so với thành phần hạt mịn cho cấp phối PEM (có độ rỗng dư Va≥ 20%). Điều
này có cơ sở lựa chọn cấp phối vật liệu OGFCA phục vụ nghiên cứu để thiết kế bê

tông nhựa lớp tạo nhám với hàm mục tiêu thiết kế độ rỗng dư từ 16-18%.
4. Công nghệ thi công
Rải vật liệu
Máy rải hỗn hợp BTN lớp tạo nhám: dùng loại máy rải bêtông nhựa thông
thường, có gắn thiết bị cảm biến, có khả năng tự điều chỉnh chiều dày một cách chính
12
xác; lưu ý quan trọng đối với vật liệu BTN tạo nhám do thành phần cốt liệu thô nhiều
đó là tránh phân tầng khi rải.
Lu lèn
Lu lèn cần đảm bảo ở nhiệt độ đúng theo qui định. Độ rỗng dư của vật liệu bê
tông nhựa nhám làm cho nhiệt độ mặt đường nguội nhanh hơn, do vậy cần kết thúc
đầm nén nhanh hơn. Lu bánh lốp, lu rung không nên sử dụng lu lèn trên lớp vật liệu
bê tông nhựa nhám, chỉ được dùng lu bánh thép tĩnh loại hai bánh sắt tải trọng 5 - 6
tấn.
5. Kiểm soát chất lượng :
Thực nghiệm đánh giá các chỉ tiêu sau:
1. Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi vật liệu;
2. Thí nghiệm cường độ chịu kéo gián tiếp;
3. Thí nghiệm xác định hệ số cường độ chịu kéo gián tiếp;
4. Thí nghiệm kiểm tra hệ số thấm nước;
5. Thí nghiệm kiểm tra đặc trưng vệt hằn bánh xe.
Giá trị modul đàn hồi vật liệu: loại OG-A nhỏ hơn hai loại OG-B và OG-C khi
dùng nhựa PmB-I, PmB-II, PmB-III từ 4-6%; điều này chứng tỏ bê tông nhựa có
độrỗng cao sẽ có giá trị modul đàn hồi thấp hơn. Tuy nhiên khi so sánh với vật liệu bê
tông nhựa chặt theo 22TCN 211-06 [14]; thì vật liệu này khi dùng nhựa PmB-III cho
giá trị từ 320-340 Mpa cao xấp xỉ gần bằng vật liệu bê tông nhựa chặt
Hệ số cường độ chịu kéo của gián tiếp: loại OG-A là 90% nhỏ hơn OG-B
(98%) và OG-C (95%), giá trị này của OG-A lớn hợn qui định 20% đạt yêu cầu kỹ
thuật theo tiêu cuẩn của châu Âu Giá trị độ mài mòn vật liệu: loại OG-A cao hơn OG-
B và OG-C chênh lệch từ 8-10% (do OG-A có độ rỗng cao hơn); và có giá trị nhỏ hơn

tiêu chuẩn Châu Âu là
3%; tuy nhiên loại OG-A vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật;
Hệ số thấm là các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu quan trọng cho vật liệu bê tông
nhựa lớp tạo nhám mặt đường ô tô. Kết quả thí nghiệm cho thấy vật liệu OG-A lớn
hơn nhiều so với OG-B và OG-C từ 72-90%; 3.4 Kết quả thử nghiệm vệt hằn bánh xe
của loại OG-A là 5,2mm cao hơn so với OG-B và OG-C (1,2-1,7mm), và có giá trị
nhỏ hơn qui định châu Âu khoảng
50% yêu cầu vệt lún khoảng 50%;
Công tác giám sát kiểm tra
Công tác giám sát kiểm tra được tiến hành thường xuyên trước khi rải, trong
khi rải và sau khi rải lớp bê tông nhựa nhám. Căn cứ vào tình hình thực tế tại công
trình mà Tư vấn giám sát có thể tăng tần suất kiểm tra cho phù hợp.
Kiểm tra hiện trường trước khi thi công: bao gồm việc kiểm tra các hạng mục sau:
- Tình trạng bề mặt sẽ phủ bê tông nhựa nhám, độ dốc ngang, dốc dọc, bề rộng;
- Lớp nhựa dưới dính bám;
- Hệ thống cao độ chuẩn;
13
- Thiết bị rải, lu lèn, thiết bị thông tin liên lạc, lực lượng thi công, hệ thống đảm bảo
an toàn giao thông và an toàn lao động.
Công tác kiểm tra chất lượng vật liệu
Kiểm tra chấp thuận vật liệu: với đá dăm, cát xay, bột khoáng: kiểm tra các chỉ
tiêu quy định cho mỗi đợt nhập vật liệu; với nhựa đường polyme: kiểm tra tất cả các
chỉ tiêu quy định cho mỗi đợt nhập.
Công tác nghiệm thu vật liệu bê tông nhựa tạo nhám
Công tác nghiệm thu bao gồm các công việc sau:
+ Kích thước hình học;
+ Độ bằng phẳng mặt đường: sử dụng thiết bị đo IRI để kiểm tra độ bằng phẳng.
+ Độ nhám mặt đường theo phương pháp rắc cát và sức kháng trượt mặt đường đo
bằng con lắc Anh.
6. Nhận xét đánh giá :

Vật liệu OGFCA là loại vật liệu có độ rỗng cao rất nhạy cảm với nhiệt độ, tải
trọng và môi trường, do vậy cần đánh giá các đặc trưng khai thác của vật liệu về độ
nhám và thoát nước bằng thử nghiệm thực tế tại hiện trường;