Nghiên cứu giải pháp sử dụng phụ gia tăng khả năng dính bám giữa đá và nhựa đường trong hỗn hợp BTN

1

B GIO DC V O TO
TRNG I HC GIAO THễNG VN TI

đặng thị thu trang

NGHIÊN CứU GIảI PHáP Sử DụNG PHụ GIA TĂNG
KHả NĂNG DíNH BáM GIữA Đá Và NHựA ĐƯờNG
TRONG HỗN HợP BTN
chuyên ngành: xây dựng đ ờng ôtô và đờng thành phố
mã số: 60.58.02.05.01

LUậN VĂN THạC Sĩ Kỹ THUậT
hớng dẫn khoa học: pgs.ts. lã văn chăm

Hà Nội - 2016

LI CM N

Bng Lun vn ny, em xin by t lũng bit n sõu sc n cỏc thy cụ Khoa
Cụng trỡnh v Phũng o to sau i hc Trng i hc Giao thụng Vn ti ó ging
dy v giỳp em trong quỏ trỡnh hc tp, lm lun vn.


2

Đặc biệt em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô giáo hướng dẫn PGSTS Lã Văn Chăm tận tình giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu hoàn thiện
luận văn này.

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

Đặng Thị Thu Trang


3

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU


4

DANH MỤC HÌNH VẼ


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BTN

Bê tông nhựa

BTNC

Bê tông nhựa chặt

BTNR

Bê tông nhựa rỗng

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

PGS-TS

Phó giáo sư - Tiến sĩ

CPĐD

Cấp phối đá dăm

QL

Quốc lộ

CL

Cốt liệu

BT

Bitum

BK

Bột khoáng

KCAĐ

Kết cấu áo đường

GTVT

Giao thông vận tải

BGTVT

Bộ giao thông vận tải


6

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
Trong những năm gần đây, Chính phủ đã đầu tư nhiều cho cơ sở hạ tầng giao thông
nhằm đáp ứng nhu cầu vận chuyển, du lịch, thông thường ngày một tăng giữa các vùng, các
khu vực trên toàn đất nước. Một số công trình đã và đang được đưa vào sử dụng như đường
cao tốc Hà Nội - Lào Cai, Hà Nội - Hải Phòng, Tp HCM - Long Thành – Cầu Dây, Pháp Vân
- Cầu Giẽ - Ninh Bình. Kết cấu mặt đường bê tông nhựa được sử dụng rộng rãi, chiếm trên
80% diện tích mặt đường ở Việt Nam và là sự lựa chọn hàng đầu khi thiết kế các công trình
đường cao tốc và đường cấp cao khác.
Hiện nay, rất nhiều tuyến đường bê tông nhựa ở nước ta sau thời gian ngắn đưa vào sử
dụng đã xuất hiện những hiện tượng phổ biến như: Xô dồn, nứt trượt lớp mặt bê tông nhựa,
hằn lún vệt bánh xe, rạn nứt bong bật, lún nứt cao su, gây hư hỏng nghiêm trọng mặt đường
cũng như ATGT. Đây là mối quan tâm hàng đầu của các nhà quản lý giao thông và nhà xây
dựng công trình.
Độ dính bám giữa đá dăm với nhựa đường là một trong những yếu tố quan trọng trong
liên kết cho kết cấu tầng mặt và ảnh hưởng rất lớn cường độ và tuổi thọ của loại kết cấu áo
đường. Do vậy, nếu độ dính bám của đá dăm và nhựa đường không đạt yêu cầu thì sẽ làm
giảm chất lượng hỗn hợp BTN trong quá trình khai thác.

Độ dính bám đá- nhựa phụ thuộc vào nhiều nhân tố như loại nhựa, loại đá, yêu cầu về
vật liệu. Nếu không có phương án khắc phục mà vẫn sử dụng như thế thì sẽ dẫn đến mặt
đường bị hư hỏng. Do vậy việc nghiên cứu bổ sung chất phụ gia tăng khả năng dính bám là
cần thiết.
Vì vậy học viên chọn đề tài “Nghiên cứu giải pháp sử dụng phụ gia tăng khả năng
dính bám giữa đá và nhựa đường trong hỗn hợp BTN” nhằm tăng hiệu quả tính dính bám
giữa đá- nhựa góp phần tăng chất lượng BTN.

2. Đối tượng nghiên cứu
-

Tổng quan về vật liệu bê tông nhựa, các loại vật liệu thành phần và tính chất

-

cơ bản của vật liệu thành phần.
Một số loại phụ gia và các yếu tố cấu thành.
Sự ảnh hưởng của loại phụ gia đến tính chất cơ bản của BTN

3. Phạm vi nghiên cứu:
Phạm vi nghiên cứu bao gồm:
-

Các tính chất của BTN


7
-

Một số loại phụ gia và tính chất cơ bản của chúng.

-

Sự ảnh hưởng của loại phụ gia đến tính chất của BTN

4. Phương pháp nghiên cứu:
- Nghiên cứu lý thuyết: lý thuyết vật liệu xây dựng, lý thuyết tính toán kết cấu
áo đường mềm
- Tiến hành các thí nghiệm về tính chất của bê tông nhựa
+ Thí nghiệm độ bền Marshall: Độ ổn định,độ dẻo..
+ Thí nghiệm xác định Mô đun đàn hồi E ( tĩnh) của BTN
để rút ra các thông số làm cơ sở phân tích đánh giá và kết luận
5. Kết cấu của luận văn:
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo luận văn kết cấu
gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan vật liệu bê tông nhựa và tính chất của BTN
Chương 2: Nghiên cứu các dạng hư hỏng mặt đường bê tông nhựa, đánh giá
nguyên nhân
Chương 3: Một số kết quả nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của loại phụ
gia WETFIX và SBS đến tính chất của BTN


8
CHƯƠNG1.TỔNG QUAN VẬT LIỆU BÊ TÔNG NHỰA VÀ TÍNH CHẤT CỦA
BÊ TÔNG NHỰA
1.1. Bê tông nhựa và các yêu cầu vật liệu cơ bản

1.1.1. Khái niệm về bê tông nhựa
- Bê tông nhựa hay còn gọi là bê tông asphalt (Asphalt Concrete-AC) là một loại
vật liệu quan trọng trong thi công công trình đường bộ. Nó được sử dụng làm tầng phủ

của các loại mặt đường mềm cấp cao và hỗn hợp asphalt nói chung còn dùng cho các
lớp mặt và móng của mặt đường mềm.
- Hỗn hợp asphalt bao gồm: đá dăm, cát, bột khoáng và bi tum được lựa chọn
thành phần hợp lý, nhào trộn và gia công thành một hỗn hợp đồng nhất. Cốt liệu lớn
làm tăng khối lượng hỗn hợp, làm giảm giá thành của bê tông nhựa asphalt và tạo bộ
khung chịu lực, hình thành cường độ và độ ổn định. Cốt liệu nhỏ khi trộn với bitum
tạo thành vữa asphalt làm tăng tính dẻo của hỗn hợp, ảnh hưởng đến khả năng làm
việc và phạm vi ứng dụng của bê tông. Bột khoáng làm thay đổi tỷ lệ cốt liệu nhỏ làm
hỗn hợp đặc hơn và tăng tỷ lệ bề mặt của các cốt liệu, nó kết hợp với bitum tạo nên
chất kết dính mới bao bọc và bôi trơn bề mặt cốt liệu. Chất lượng phụ thuộc vào nguồn
gốc của cốt liệu, bột khoáng và độ quánh/ nhớt của bitum
- Bê tông nhựa asphalt là tốt nhất so với các hỗn hợp vật liệu khoáng - bitum
khác ở chỗ nó có độ đặc, cường độ, độ ổn định và độ bền cao do sự tham gia của bột
khoáng trong thành phần.
- Loại vật liệu này được sử dụng làm lớp phủ mặt đường có lượng giao thông cao
như đường cao tốc, đường thành phố và sân bay. Bản thân vật liệu cần có độ cứng đủ
để chống biến dạng, ngoài ra, nó đòi hỏi kết cấu phía dưới có độ cứng cao để đảm bảo
không bị nứt gẫy trong quá trình khai thác.


9
Một số hình ảnh thi công bê tông nhựa tại Việt Nam

Hình 1.1 - Thi công bê tông nhựa - Km225+100 dự án cao tốc Cầu Giẽ
Ninh Bình

Hình 1.2 –Thi công bê tông nhựa -Dự án mở rộng Quốc lộ 1 đoạn qua
tỉnh Quảng Trị.

10

Hình 1.3 - Thi công bê tông nhựa tại Dự án đường cao tốc Hà Nội - Hải Phòng

Hình 1.4 - Thi công bê tông nhựa tại Dự án cầu Thuận Phước (Đà Nẵng)
1.1.2. Phân loại bê tông nhựa
Có rất nhiều cách phân loại bê tông nhựa như sau:
 Phân loại theo nhiệt độ rải và lu lèn: Được chia làm 3 loại là bê tông nhựa
•

nóng, bê tông nhựa nguội và bê tông nhựa ấm như sau:
Bê tông nhựa nóng là một hỗn hợp bao gồm hỗn hợp cốt liệu ( đá dăm, cát,
bột khoáng) và chất kết dính (nhựa đường 60/70) được phối trộn đồng nhất
với nhau theo một tỉ lệ nhất định tại điều kiện nhiệt độ cho phép. Chất dính


11
kết đặc được đun nóng đến độ công tác nhất định đảm bảo việc trộn, rải và lu
lèn.
• Bê tông nhựa nguội được trộn ở nhiệt độ thông thường. Chất dính kết có thể lầ
nhựa lỏng hay nhũ tương, mà có thể đạt độ công tác nhất định nhờ dầu (nhựa
lỏng) hay nước và chất nhũ hóa (nhũ tương) mà không cần đun nóng. Thời gian
phân tách phụ thuộc loại vật liệu chất dính kết và thời gian hình thành cường
độ dài hơn, tùy thuộc loại chất dính kết. Để chế tạo bê tông nhựa nguội, người
ta sẽ trộn cốt liệu (đá, cát, bột khoáng..) ở nhiệt độ bình thường với chất kết
dính dạng lỏng như nhựa đường lỏng (cutback) hay nhũ tương nhựa đường.
Trong một số trường hợp sẽ có thêm phụ gia tăng dính bám đá nhựa.
Bê tông nhựa nguội do cường độ kém hơn so với BTN nóng và thời gian
hình thành cường độ kéo dài nên thường chỉ được sử dụng trong sửa chữa vá ổ
•

gà hay phủ mặt các mặt đường cấp thấp.
Bê tông nhựa ấm ở khoảng trung gian nhiệt độ giữa bê tông nhựa nóng và bê
tông nhựa nguội, chất dính kết với độ nhớt nhất định nhờ thành phần hóa học
được đưa đến nhiệt độ nhất định để tạo độ nhớt đủ cho trộn, rải và đầm nén.
Loại vật liệu này được biết đến là thân thiện với môi trường do lượng phát
thải trong quá trình thi công giảm đáng kể so với bê tông nhựa nóng, đồng

thời vẫn duy trì được ưu thế về cường độ và độ ổn định.
 Phân loại theo kích cỡ hạt lớn nhất danh định của bê tông nhựa chặt: Được
•

chia ra làm 4 loại:
Bê tông nhựa chặt có cỡ hạt lớn nhất danh định là 9,5 mm (và cỡ hạt lớn nhất

là 12,5 mm), viết tắt là BTNC 9,5;
• Bê tông nhựa chặt có cỡ hạt lớn nhất danh định là 12,5 mm (và cỡ hạt lớn
nhất là 19 mm), viết tắt là BTNC 12,5;
• Bê tông nhựa chặt có cỡ hạt lớn nhất danh định là 19 mm (và cỡ hạt lớn nhất
•

là 25 mm), viết tắt là BTNC 19;
Bê tông nhựa cát, có cỡ hạt lớn nhất danh định là 4,75 mm (và cỡ hạt lớn nhất
là 9,5 mm), viết tắt là BTNC 4,75.

Giới hạn về thành phần cấp phối hỗn hợp cốt liệu (thí nghiệm theo TCVN 75722: 2006) và phạm vi áp dụng của các loại BTNC quy định tại Bảng 1.1.
Bảng 1.1 - Cấp phối hỗn hợp cốt liệu bê tông nhựa chặt (BTNC)
Quy định

BTNC 9.5

BTNC 12.5

BTNC 19

BTNC


12
4.75
1. Cỡ hạt lớn nhất danh
định, mm
2. Cỡ sàng mắt vuông,

9.5

12.5

19

4.75

Lượng lọt qua sàng, % khối lượng

mm
25

-

-

100

-

19

-

100

90÷100

-

12.5

100

90÷100

71÷86

-

9.5

90÷100

74÷89

58÷78

100

4.75

55÷80

48÷71

36÷61

80÷100

2.36

36÷63

30÷55

25÷45

65÷82

1.18

25÷45

21÷40

17÷33

45÷65

0.600

17÷33

15÷31

12÷25

30÷50

0.300

12÷25

11÷22

8÷17

20÷36

0.150

9÷17

8÷15

6÷12

15÷25

0.075
3. Hàm lượng nhựa đường

6÷10

6÷10

5÷8

8÷12

tham khảo, % khối lượng

5.2÷6.2

5÷6

4.8÷5.8

6.0÷7.5

4÷5

5÷7

6÷8

3÷5

hỗn hợp bê tông nhựa
4. Chiều dày lớp bê tông
nhựa hợp lý (sau khi lu
lèn), cm
Vỉa hè, làn

Lớp mặt trên
5. Phạm vi nền áp dụng

Lớp mặt trên hoặc lớp mặt
dưới

Lớp mặt dưới

dành cho
xe đạp, xe
thô sơ

 Phân loại theo kết cấu sử dụng:
Tùy theo chất lượng của vật liệu khoáng để chế tạo hỗn hợp, bê tông nhựa được

phân ra hai loại: loại I và loại II. Bê tông nhựa loại II chỉ được dùng cho lớp mặt của
đường cấp IV trở xuống; hoặc dùng các lớp dưới của mặt đường bê tông 2 lớp; hoặc
dùng cho phần đường dành cho xe đạp, xe máy, xe thô sơ.
 Theo kích cỡ hạt lớn nhất danh định với bê tông nhựa rỗng: Được phân thành
3 loại:

13
•

Bê tông nhựa rỗng có cỡ hạt lớn nhất danh định là 19 mm (và cỡ hạt lớn nhất

là 25 mm), viết tắt là BTNR 19;
• Bê tông nhựa rỗng có cỡ hạt lớn nhất danh định là 25 mm (và cỡ hạt lớn nhất
là 31,5 mm), viết tắt là BTNR 25;
• Bê tông nhựa rỗng có cỡ hạt lớn nhất danh định là 37,5 mm (và cỡ hạt lớn
•

nhất là 50 mm), viết tắt là BTNR 37,5.
Giới hạn về thành phần cấp phối hỗn hợp cốt liệu (thí nghiệm theo TCVN
7572-2: 2006) và phạm vi áp dụng của các loại BTNR quy định tại Bảng 1.2
Bảng 1.2 - Cấp phối hỗn hợp cốt liệu bê tông nhựa rỗng (BTNR)
Quy định

1. Cỡ hạt lớn nhất danh định, mm
2. Cỡ sàn mắt vuông, mm

BTNR 19

BTNR 25

BTNR 37.5

19

25

37.5

Lượng lọt qua sàng, % khối lượng

50

-

-

100

37.5

-

100

90÷100

25

100

90÷100

71÷86

19

90÷100

-

58÷78

12.5

-

40÷70

36÷61

9.5

40÷70

-

25÷45

4.75

15÷39

10÷34

17÷33

2.36

2÷18

1÷17

12÷25

1.18

-

-

8÷17

0.600

0÷10

0÷10

6÷12

0.300

-

-

0.150

-

-

0.075
3. khàm lượng nhựa đường tham

-

-

khảo, % khối lượng hỗn hợp bê

4.0÷5.0

3.5÷4.5

3.0÷4.0

8÷10

10÷12

12÷16

Lớp móng trên

Lớp móng

tông nhựa
4. Chiều dày lớp bê tông nhựa hợp
lý (sau khi lu lèn), cm
5. Phạm vi nền áp dụng

Lớp móng

 Phân loại theo độ rỗng còn dư: Được phân ra làm loại như sau:


14
•

Bê tông nhựa chặt (BTNC) có độ rỗng dưa từ 3% đến 6% thể tích. Trong

thành phần hỗn hợp bắt buộc phải có bột khoáng. Xem bảng 1.3.
• Bê tông nhựa rỗng (BTNR) có độ rỗng còn dư từ lớn hơn 6% đến 10% thể
tích, và chỉ dùng làm lớp dưới của mặt đường bê tông nhựa hai lớp, hoặc làm
lớp móng. Xem bảng 1.3.


15

Bảng 1.3- Thành phần cấp phối các cỡ hạt của hỗn hợp bê tông nhựa rải nóng
LOẠI BÊ

CỠ HẠT VỊ TRÍ CỦA

TÔNG

LỚN

CÁC LỚP

NHỰA

NHẤT

BTN

DANH
ĐỊNH
Bê tông nhựa chặt (BTNC)
Hạt nhỏ
10
Lớp trên
BTNC 10
Hạt nhỏ
BTNC 15
Hạt trung
BTNC 20
Hạt trung
BTNC 25
BTN cát
BTNC 5

15

Lớp trên hay

20

lớp dưới
Lớp trên hay

25

lớp dưới
Lớp dưới

40

31,5

25

1(1/4)

1

3/4

31,5

25,0

19,0

LƯỢNG LỌT QUA SÀNG %
Lượng nhựa
20
15
10
5
2,5 1,25 0,63 0,315 0,14 0,071
tính theo %
Theo sàng ASTM (inch)
5/8
1/2
5/16 No5 No10 No18 No35 No50 No100 No200
Theo sàng ASTM (mm)
16,0 12,5
8,0
4,0 2,0 1,0 0,5 0,3 0,16 0,075
100

95-100 43-57 31-

22-

16- 12-18 8-13

6-11

5,5-6,5

44

95-100 65-75 43-57 31-

33
22-

24
16- 12-18 8-13

6-11

5,5-6,5

44
100 95-100 81-89 65-75 43-57 31-

33
22-

24
16- 12-18 8-13

5-10

5,0-6,0

44
76-84 60-70 43-57 31-

33
22-

24
16- 12-18 8-13

5-10

5,0-6,0

95-

44
68-

33
45-

24
28- 18-35 11-23 8-14

7,0-9,0

100

83

67

50

100

100

95-

-

100
5 (6)

Vỉa hè, làn

100

xe đạp, thô
sơ

Bê tông nhựa rỗng (BTNR)
Hạt trung
25
Lớp dưới
BTNR 25

hay lớp
móng trên

100

95100

-

-

50-70 30-50 2035

13- 9-18 6-13
25

4-9

0-4

4,5-5,5


16

Hạt lớn

31,5

Lớp móng

100

95- 75-95

-

55-75 40-60 25-45 15-

-

5-18 4-14

3-8

0-4

4,0-5,0

BTNR 31,5
Hạt lớn

40

Lớp móng

95-

100
- 75-95

-

35
55-75 40-60 25-45 15-

-

5-18 4-14

3-8

0-4

4,0-5,0

BTNR 40
Ghi chú:

100

35

(*): Bỏ sàng lỗ tròn tiêu chuẩn gồm các sàng lỗ tròn từ 0.63 mm trở lên, sàng lỗ vuông từ 0,315 mm trở xuống
Lớp trên: Lớp trên của mặt đường bê tông nhựa 2 lớp (Wearing course)
Lớp dưới: Lớp dưới của mặt đường bê tông nhựa 2 lớp (Binder course)
Lớp móng trên: Phần trên của tầng móng (Base)
Lớp móng dưới: Phần dưới của tầng móng (Subbase)


17
1.1.3.Cấu trúc bê tông nhựa
* Về mặt vật liệu:
Các thành phần trong hỗn hợp bê tông nhựa phối hợp, tương tác với nhau tạo
thành hệ thống cấu trúc vật liệu bê tông nhựa, gồm ba cấu trúc:
•

Cấu trúc vi mô: là sự kết hợp của bột khoáng chất và nhựa tạo thành liên kết

asphalt.
• Cấu trúc trung gian: là sự kết hợp chất liên kết asphalt với cát tạo thành vữa
•

asphalt.
Cấu trúc vĩ mô: là sự kết hợp giữa vữa asphalt với các hạt đá dăm tạo nên bê
tông nhựa.
Như vậy, cấu trúc bê tông nhựa hình thành dựa trên cơ sở sự phối hợp các thành

phần khác nhau. Khi thiếu hụt hoặc tỷ lệ giữa các thành phần trong bê tông nhựa
không hợp lý thì cấu trúc bê tông nhựa sẽ bị phá vỡ, và sẽ ảnh hưởng đến các cấu trúc
tiếp theo, làm cho hệ thống cấu trúc bê tông nhựa không đảm bảo điều kiện chịu lực.
* Về mặt chịu lực:
Cấu trúc bê tông nhựa có dạng động:
• Ở nhiệt độ dương: Bê tông nhựa có cấu trúc đông tụ
• Ở nhiệt độ âm: Bê tông nhựa có cấu trúc ngưng tụ ( giòn, dễ gãy vỡ).
1.1.4. Ưu, nhược điểm chủ yếu của mặt đường bê tông nhựa

*) Những ưu điểm của mặt đường bê tông nhựa
Bê tông nhựa (BTN) được sử dụng phổ biến ở Việt Nam và trên thế giới để
làm lớp mặt đường ô tô và đường sân bay là do có những ưu điểm chủ yếu sau
đây:
•

Công nghệ chế tạo và thi công đơn giản, thuận lợi cho việc áp dụng cơ giới

hoá do đó có tốc độ thi công nhanh, dễ đảm bảo chất lượng cao.
• Công tác kiểm tra chất lượng trước, trong và sau khi thi công dễ thực hiện

•
•
•
•
•
•

và đã được chuẩn hoá.
Cho phép khai thác sử dụng ngay sau khi thi công.
Mặt đường có tính toàn khối, bằng phẳng, êm thuận.
Ít bụi, không ồn, ít bị bào mòn.
Có tuổi thọ tương đối dài.
Dễ dàng bảo dưỡng, sửa chữa trong quá trình khai thác.
Cho phép tái phục hồi chất lượng nhờ công nghệ tái sinh mặt đường sau
thời gian khai thác nhất định.


18
*) Những nhược điểm của bê tông nhựa
• Ổn định nhiệt kém: Khi nhiệt độ thay đổi thì cấu trúc của bê tông nhựa thay
•

đổi, dẫn đến các đặc trưng về cường độ và biến dạng cũng thay đổi theo:
Ở nhiệt độ cao, bê tông nhựa thể hiện tính dẻo, cường độ chịu nén rất kém,
sức chống cắt thấp, biến dạng tăng. Vì vậy mặt đường dễ gây trượt, lượn
sóng, hằn vệt bánh xe, nổi nhựa lên mặt, ảnh hưởng nhiều đến chất lượng

khai thác và tuổi thọ của mặt đường.
• Ở nhiệt độ thấp, bê tông nhựa thể hiện tính giòn, khả năng chịu kéo kém,
mặt đường dễ bị nứt nẻ.

• Hiện tượng lão hoá theo thời gian: Do sự bay hơi của các thành phần dầu
nhẹ, quá trình ô xy hoá và trùng hợp của các hợp chất cao phân tử có trong
thành phần nhựa đường.
• Kém ổn định với nước. Mặt đường rất nhanh bị phá hỏng ở những nơi ẩm
•

ướt lớn hay ngập nước.
Cường độ mặt đường bị giảm dần theo thời gian do hiện tượng lão hóa

của nhựa.
• Các loại xe bánh xích, bánh sắt đi lại trên mặt đường BTN thường hay để
lại những dấu vết làm hư hỏng lớp trên mặt, nên thường cấm lưu thông các
loại phương tiện này trên mặt đường BTN
• Hệ số bám sẽ giảm đi khi mặt đường ẩm ướt nên xe dễ bị trượt. Khắc phục
bằng cách thảm lên bề mặt lớp vật liệu tạo nhám.
• Đầu tư ban đầu tương đối lớn. Nhưng xét tới hiệu quả giữa chi phí ban đầu
và chi chi phí duy tu, bảo dưỡng và vận tải mà mặt đường BTN đem lại so
với các loại mặt đường khác thì chưa chắc đây là nhược điểm
*) Những dạng hư hỏng chính của mặt đường bê tông nhựa
Dưới tác dụng của tải trọng giao thông và các điều kiện khí hậu môi trường, mặt
đường bê tông nhựa thường xuất hiện một số dạng hư hỏng sau:
•

Mặt đường bị biến dạng, gồm:
+ Biến dạng vĩnh cửu (lún vệt bánh xe).
+ Vật liệu bị xô dồn.
• Mặt đường bị nứt, gồm:
+ Nứt mỏi.
+ Nứt do nhiệt độ thấp.
+ Nứt phản ánh.

• Vật liệu bị bong bật.
• Hiện tượng phùi nhựa lên bề mặt.


19
•

Bề mặt bị mài mòn.

Để lớp mặt bê tông nhựa có chất lượng tốt, bền vững, đáp ứng được yêu cầu sử
dụng dưới tác dụng của tải trọng xe và các điều kiện khí hậu môi trường, yêu cầu hỗn
hợp bê tông nhựa và kết cấu mặt đường phải được thiết kế hợp lý dựa trên các đặc tính
cơ học của bê tông nhựa
*) Phạm vi áp dụng: do những đặc điểm nêu trên mặt đường bê tông nhựa
thường được sử dụng làm lớp mặt của:
•
•
•
•
•
•

Mặt đường cho những đường cấp cao: cấp 60 trở lên
Mặt đường cao tốc
Làm mặt đường trong thành phố, trong khu đô thị
Làm mặt đường của những đường có ý nghĩa quan trọng.
Làm mặt sân bay, quảng trường.
Lớp phủ mặt cầu…

1.1.5. Yêu cầu về vật liệu cơ bản

 Đá dăm

Đá dăm được nghiền từ đá tảng, đá núi. Không được dùng đá xay từ đá mác nơ,
sa thạch sét, diệp thạch sét.
Riêng với bê tông nhựa rỗng được dùng cuội sỏi nghiền vỡ, nhưng không được
quá 20% khối lượng là cuội sỏi gốc silic.
 Yêu cầu về các chỉ tiêu cơ lý

Các chỉ tiêu cơ lý của đá dăm dùng cho từng loại bê tông nhựa phải thỏa mãn
các quy định tại bảng 1.4 (theo TCVN 8819 - 2011) như sau:


20
Bảng 1.4 - Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho đá dăm theo TCVN 8819-2011
Quy định
BTN chặt
BTN rỗng
Lớp mặt Lớp mặt
Các lớp

Các chỉ tiêu

trên

dưới

Phương pháp thử

móng

1. Cường độ nén của

TCVN

7572-

đá gốc, Mpa

10:2006

(Căn

cứ

chỉ

thí

- Đá mắc ma, biến chất

≥ 100

≥ 80

≥ 80

chứng

- Đá trầm tích

≥ 80

≥ 60

≥ 60

nghiệm kiểm tra của
nơi sản xuất đá dăm
sử dụng cho công

2. Độ hao mòn khi va

≤ 28

≤ 35

≤ 40

đập trong máy Los
Angeles,%
3. Hàm lượng hạt thoi
dẹt (tỷ lệ 1/3) (*), %
4. Hàm lượng hạt mềm
yếu, phong hóa, %
5. Hàm lượng hạt cuội

7572-

12:2006
≤ 15

≤ 10
-

≤ 15
≤ 15
-

≤ 20

TCVN

7572-

≤ 15

13:2006
TCVN

7572-

≥ 80

17:2006
TCVN

7572-

sỏi bị đập vỡ (ít nhất
hai mặt vỡ), %
6. Độ nén dập của cuội

trình)
TCVN

18:2006
-

-

≤ 15

TCVN

7572-

sỏi được xay vỡ, %
7. Hàm lượng chung

≤2

≤2

≤2

11:2006
TCVN 7572-8:2006

bụi, bùn, sét, %
8. Hàm lượng sét cục,

≤ 0,25

≤ 0,25

≤ 0,25

TCVN 7572-8:2006

%
9. Độ dính bám của đá

≥ cấp 3

≥ cấp 3

≥ cấp 3

TCVN 7504:2005

với nhựa đường

(**)

,

cấp
(*): Sử dụng sàng mắt vuông với các kích thước ≥ 4,75 mm theo quy định thành
phần cấp phối (Bảng 1, Bảng 2 trong TCVN 8819: 2011) để xác định hàm lượng
thoi dẹt

21

Các chỉ tiêu

Quy định
BTN chặt
BTN rỗng
Lớp mặt Lớp mặt
Các lớp

Phương pháp thử

trên
dưới
móng
(**): Trường hợp nguồn đá dăm dự định sử dụng để chế tạo bê tông nhựa có độ dính
bám với nhựa đường nhỏ hơn cấp 3, cần phải xem xét các giải pháp, hoặc sử dụng
chất phụ gia tăng khả năng dính bám (xi măng, vôi, phụ gia hóa học) hoặc sử dụng
đá dăm từ nguồn khác đảm bảo độ dính bám. Việc lựa chọn giải pháp nào do Tư vấn
giám sát quyết định
Lượng đá dăm mềm yếu và phong hoá không được vượt quá 10% khối lượng đối
với bê tông nhựa rải lớp trên và không quá 15 % khối lượng đối với bê tông nhựa rải
lớp dưới.
Lượng đá thoi dẹt của đá dăm không được vượt quá 15 % khối lượng đá dăm trong
hỗn hợp. Trong cuội sỏi xay không được quá 20 % khối lượng là loại đá gốc silic.
Hàm lượng bụi, bùn, sét trong đá dăm không vượt quá 2% khối lượng, trong đó
hàm lượng sét không quá 0,05 % khối lượng đá.
 Yêu cầu cốt liệu thô với mặt đường BTN có quy mô giao thông lớntheo quyết

định số 858/QĐ BGTVT ngày 26/3/2014 bộ Giao thông vận tải
Các tuyến đường ô tô có quy mô giao thông lớn được hiểu là các tuyến đường có
lưu lượng xe lớn và/hoặc có nhiều xe khách lớn, xe tải lớn lưu thông, cụ thể là các
tuyến đường có tổng số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế (xác định tại
mục A.2 của tiêu chuẩn 22TCN 211-06) Ne ≥ 5.10 6 trục hoặc các tuyến đường có số
xe tải hạng trung trở lên và xe khách lớn trung bình ngày đêm lưu thông trên một làn
xe N ≥ 1500 xe/ngày đêm/làn xe. Trong đó, xe khách lớn và xe tải hạng trung là các xe
khách và xe tải có ít nhất một trục bánh đôi
Để tăng khả năng chống cắt trượt của BTNC đối với các tuyến đường ô tô có quy
mô giao thông lớn, yêu cầu về thành phần cấp phối BTNC của BTNC 12,5 và BTNC
19 cần chọn theo xu hướng giảm hàm lượng hạt mịn và bổ sung BTNC có cỡ hạt lớn
nhất danh định bằng 25mm (BTNC 25) dùng cho lớp dưới cùng của tầng mặt BTNC
ba lớp, chi tiết xem bảng 1.5


22
Bảng 1.5 - Cấp phối cốt liệu các loại BTNC
Loại BTNC
1. Cỡ hạt lớn nhất danh định, mm
2. Cỡ sàng vuông, mm
31,5
25
19
12,5
9,5
4,75

BTNC 12,5
BTNC 19
BTNC 25

12,5
19
25
Lượng lọt sàng, % khối lượng
100
100
90-100
100
90-100
75-90
74-90
60-78
55-74
60-80
50-72
45-65
34-62
26-56
24-52

2,36

20-48

16-44

16-42

1,18
0,60

0,30
0,15
0,075

13-36
9-26
7-18
5-14
4-8

12-33
8-24
5-17
4-13
3-7

12-33
8-24
5-17
4-13
3-7

5-7

6-8

8-12

3. Chiều dày thích hợp, cm
(sau khi lu lèn)

Bảng 1.6 - Khống chế cỡ hạt mịn trong thành phần cấp phối cốt liệu BTNC để tạo
ra BTNC thô
Cỡ sàng vuông khống

Lượng % lọt qua cỡ sàng

BTNC 25
BTNC 19

chế (mm)
4,75
4,75

khống chế
<40% (>50% đá dăm)
<45% (>50% đá dăm)

BTNC 12,5

2,36

<38%

Loại BTNC


23
Bảng 1.7 - Yêu cầu về độ rỗng cốt liệu, %
Độ rỗng dư thiết

Loại BTNC thô có cỡ hạt

kế (%)

lớn nhất danh định, mm
12,5

4%

5%

6%

Độ rỗng cốt liệu yêu cầu
≥13,5

19,0

≥13,0

25,0
12,5

≥12,0
≥14,5

19,0

≥14,0

25,0
12,5

≥13,0
≥15,5

19,0

≥15,0

25,0

≥14,0

Các tính chất vật lý của cốt liệu thể hiện tính thích ứng sử dụng trong hỗn hợp bê
tông nhựa được thể hiện trong bảng 1.8 sau:
Bảng 1.8 - Tóm tắt các đặc tính cốt liệu và tính thích ứng sử dụng trong hỗn hợp
bê tông nhựa mặt đường.
Chức năng thể hiện
trong kết cấu mặt

Vai trò đối với
Đặc tính cốt liệu

tính chất của

tương ứng

hỗn hợp bê tông

đường

Có đủ lực ma sát 1. Ổn định toàn khối

nhựa
I

trong và độ ổn định 2. Độ bền hạt CL

I

để phân bố ứng suất 3. Độ cứng hạt CL

I

xuống các lớp dưới, 4. Cấu trúc bề mặt

I

giảm độ võng bề mặt 5. Hình dạng hạt

I

đường trong phạm vi 6. Cấp phối

I

giới hạn cho phép
7. Kích cỡ hạt lớn nhất

Chống lại ảnh hưởng 1. Khả năng chống lại sự xâm nhập

I
U

(xuống cấp) do thời

của các hoá chất

tiết và do các yếu tố 2. Tính hòa tan

U

hoá học

I

3. Tính thuỷ hoá


24
Vai trò đối với

Chức năng thể hiện

Đặc tính cốt liệu

tính chất của

tương ứng

hỗn hợp bê tông

4. Khả năng chống lại quá trình xâm

nhựa
U

trong kết cấu mặt
đường

nhập ẩm và làm khô
5. Khả năng chống lại đóng - tan

băng

U
I

6. Cấu trúc lỗ rỗng trong hạt cốt liệu
Chống lại xuống cấp 1. Khả năng chống lại sự thay đổi

do

tải

trọng

giao thành phần cấp phối

I

thông
Khả năng chống lại 1. Thay đổi thể tích do nhiệt

N

các lực bên trong như 2.Thay đổi thể tích do độ ẩm

N

co ngót, trương nở, 3. Cấu trúc rỗng

N

kéo...
4.Tính dẫn xuất
Tính thích ứng với 1. Phản ứng hoá học với hoá chất

N
I

nhựa đường sử dụng 2. Phản ứng với các chất hữu cơ

N

trong hỗn hợp

3. Khả năng bao bọc

I

4. ổn định thể tích

N

5. Trao đổi ion bazơ

I

6. Điện cực bề mặt

I

7. Cấu trúc rỗng

N
Khả năng duy trì các tiêu chuẩn chấp nhận được của đặc tính bề mặt theo
a. Duy trì cường độ 1. Hình dạng hạt CL
I
chống trơn trượt của 2. Cấu trúc bề mặt hạt CL

I

mặt đường

3. Kích cỡ hạt lớn nhất

I

4. Cường độ hạt CL

I

5. Độ bền chống mài mòn

I

6. Hình dạng các mảnh bị mài mòn

I

7. Cấu trúc rỗng hạt CL
b. Có độ ghồ ghề 1. Kích cỡ hạt lớn nhất

I
I

chấp nhận được

I

2. Cấp phối


25
Vai trò đối với

Chức năng thể hiện
trong kết cấu mặt

Đặc tính cốt liệu

tính chất của

tương ứng

hỗn hợp bê tông

đường

c. Giảm thiểu tính 1. Tính phản quang

nhựa
I

phản quang của mặt 2. Phát sáng

I

đường
d. Chống lại hiện 1. Khả năng chống lại thay đổi cấp

I

tượng mất mát hạt phối

I

mịn

2. Khối lượng riêng
e. Giảm thiểu mài 1. Hình dạng hạt

I

mòn của bánh xe

I

2. Cấu trúc bề mặt hạt

3. Kích cỡ hạt lớn nhất
f. Giảm thiểu lực cản 1. Kích cỡ hạt lớn nhất

I
I

lăn
g. Giảm gây ồn

I
I

2. Hình dạng hạt
1. Kích cỡ hạt lớn nhất

2. Hình dạng hạt
h. Chống tích tĩnh 1. Tính dẫn điện

I

I

điện
Duy trì các tính chất 1. Kích cỡ hạt lớn nhất

I

trong quá trình thi 2. Khả năng chống lại thay đổi cấp

I

công và hỗ trợ các

I

phối

chức năng của hệ 3. Tính toàn khối khi nung
thống hỗn hợp
Ghi chú: I - quan trọng; N - không quan trọng; U - không xác định rõ là quan trọng
hay không
*) Cát
- Cát đóng vai trò là vật liệu chèn, lấp đầy khe hở giữa các cốt liệu lớn, làm tăng
độ đặc của hỗn hợp. Có thể dùng cát thiên nhiên hoặc cát nhân tạo (xay từ đá) phù hợp
với tiêu chuẩn AASHTO, TCVN 7572:2006 và TCVN 8860:2011.
- Để chế tạo bê tông nhựa phải dùng cát thiên nhiên hoặc cát xay. Đá để xay ra
cát phải có cường độ nén không nhỏ hơn của đá dùng để sản xuất ra đá dăm.
- Cát thiên nhiên không được lẫn tạp chất hữu cơ (gỗ, than…), để chế tạo BTN