tiểu luận thi công mặt cầu bằng công nghệ MSA

Bộ môn CTGTCT&MT

Tiểu luận TCHTHTKTĐT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
KHOA CÔNG TRÌNH

TIỂU LUẬN MÔN HỌC
THI CÔNG HỆ THỐNG
HẠ TẦNG KỸ THUẬT ĐÔ THỊ
ĐỀ TÀI: THI CÔNG MẶT CẦU BẰNG CÔNG NGHỆ MSA

Giảng viên: TS. Hồ Anh Cương
Học viên:

Cao Tiến Phú

Lớp:

Lớp KTHTĐT 22.1

Kỹ thuật HTĐT 22.1

1

Học viên: CAO TIẾN PHÚ


Bộ môn CTGTCT&MT
1.

Tiểu luận TCHTHTKTĐT

Đặt vấn đề

Sự làm việc của lớp bê tông phủ nhựa trên mặt cầu thép – loại bản trực
hướng dưới tác dụng của tải trọng xe cộ và các điều kiện về môi trường là rất
phực tạp. Kết cấu bản mặt cầu thép có cấu tạo hình học đặc biệt và các tấm bản
thép có độ đàn hồi gây ứng xuất và biến dạng lớn trong lớp phủ mặt cầu. Đặc
biệt tải trọng trùng phục của xe cộ gây ra hiện tượng mỏi trong BTN, là một yếu
tố đặc biệt quan trọng khi thiết kế và lựa chọn lớp BTN phủ mặt cầu.
Bê tông nhựa trên mặt cầu, đặc biệt là mặt cầu thép, ngoài các chức năng yêu
cầu như đối với BTN trên đường, còn phải có các chức năng riêng biệt khác.
Lớp BTN này phải đảm bảo kín nước để đóng vai trò lớp phòng nước, phải đủ
độ đàn hồi để chịu được các trạng thái ứng suất – biến dạng xuất hiện trong lớp
này dưới tác dụng của hoạt tải phân bố, vốn rất khác so với lớp phủ của mặt
đường mềm thông thường. Ngoài ra, do các vệt bánh xe có chiều hướng cố định
ở 1 vị trí (xe chạy đúng làn) nên yêu cầu chống lún vệt bánh xe (rutting) và nứt
do mỏi (fatigue cracks) cũng là chỉ tiêu rất quan trọng trong việc chọn loại vật
liệu áp dụng trên mặt cầu.
Hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu bài bản về vấn đè này và
hầu như tất cả dự án cầu đều có thiết kế và áp dụng loại BTN đặc biệt dùng
riêng trên mặt cầu, đặc biệt là bản mặt cầu thép với các dự án đã triển khai và có
báo cáo đánh giá hiệu quả. Ở Việt Nam, sau thực tế hư hỏng trước tuổi thọ dự
kiến của mặt đường bê tông nhựa trên mặt cầu thép (Cầu Thăng Long ở Hà Nội,
Câu Trần Thị Lý ở Đà Nẵng), Viện khoa học công nghệ GTVT cũng đã bắt đầu
thực hiện một số nghiên cứu bước đầu và đề xuất về BTN trên mặt cầu áp dụng
ở Việt Nam, trong đó phân tích khá chi tiết về ưu nhược điểm của từng loại vật
liệu đề xuất.
Hiện trên thế giới có nhiều loại vật liệu đang được áp dụng cho bản mặt cầu
thép:

-

Gus Asphalt hay được dùng ở Đức, Nhật Bản.

Lớp KTHTĐT 22.1

2

Học viên: CAO TIẾN PHÚ


Bộ môn CTGTCT&MT

Tiểu luận TCHTHTKTĐT

-

Stone Mastic Asphalt hay dùng ở Châu Âu và kể cả ở Nhật (dùng cho lớp

-

trên).
Bê tông nhựa Pôlimer hay dùng ở Mỹ và mới đây là Trung Quốc (Cầu
Nanjing II bắc qua song Yangtze).

2.

Giới thiệu vật liệu đá vữa nhựa (Stone Mastic Asphalt – SMA)
Hỗn hợp mát tít nhựa đá dăm SMA được người Đức tìm ra cách đây

hơn 40 năm từ giải pháp trám mát tít nhựa đường thủ công để vá các vệt hằn
bánh xe trên mặt đường bê tông nhựa (AC). Mát tít nhựa này gồm 25% nhựa
đường, 40% cát xay và 35% bột khoáng. Để trám vá mặt đường, mát tít này
được đun nóng và đổ đầy vào các vệt hằn bánh xe và găm rải đá dăm tạo
thành một khối đặc chắc lấp đầy vết hằn bánh xe, sau đó mới lu lèn. Đây chính
là hỗn hợp mát tít nhựa đá dăm đầu tiên với tỉ lệ mát tít nhựa/đá dăm là
30/70.
Nhưng giải pháp này không thích hợp khi phải vá sửa trên diện rộng do
phải thực hiện thủ công. Nếu sử dụng công nghệ như đối với AC thì một phần
nhựa sẽ bị chảy xuống trong khi trộn, vận chuyển, rải và đầm lèn nên sau khi
thi công, hỗn hợp không đạt được chất lượng yêu cầu. Cần có thêm phụ liệu
trộn vào nhựa đường, cát xay và bột khoáng tạo thành một loại mát tít ổn
định, không bị chảy nhựa khi vận chuyển, rải và lu lèn. Phụ liệu ổn định nhựa
thích hợp lúc bấy giờ là sợi amiăng với tỉ lệ ban đầu là 1%, sau giảm xuống
còn 0,5 - 0,7%. Ban đầu, hỗn hợp này được đặt tên là MASTIMAC vì gồm
MASTI, rút gọn của từ Mastixasphalt và MAC, rút gọn của từ Macadam. Năm
1984, Quy chuẩn kỹ thuật “ZTV bit-StB 1984” của Đức đối với hỗn hợp này
được ban hành. Tên gọi Splittmastixasphalt (mát tít nhựa đá dăm - SMA)
được chính thức đưa vào Quy chuẩn này. Châu Âu cũng đã ban hành các tiêu
chuẩn EN về SMA. Sau chuyến tham quan châu Âu năm 1990 của các chuyên
gia Mỹ, hỗn hợp vật liệu này được áp dụng nhanh chóng ở Mỹ và đưa vào các
tiêu chuẩn dưới tên gọi Stone Mastic Asphalt. Có thể định nghĩa “SMA là hỗn
Lớp KTHTĐT 22.1

3

Học viên: CAO TIẾN PHÚ


Bộ môn CTGTCT&MT

Tiểu luận TCHTHTKTĐT

hợp asphalt gồm các vật liệu khoáng có cấp phối gián đoạn, chất kết dính và
phụ liệu ổn định nhựa”.
Vật liệu khoáng được sử dụng cho SMA phải là đá dăm, cát hạt thô và
bột khoáng có cường độ cao, dính bám tốt. Các vật liệu khoáng này có cấp
phối gián đoạn theo nguyên lí “đá chèn đá” để tăng khả năng chịu lực nhưng
sẽ tạo ra những lỗ hổng lớn. Chất kết dính có thể là các loại nhựa đường
thông thường, nhựa pô li me cải tiến... với hàm lượng khá cao, tối thiểu là 6,5
- 7,2%. Phụ liệu ổn định nhựa khi được trộn với nhựa đường sẽ làm cho nhựa
đường trở nên quánh hơn nhờ tính chất hút thấm nhựa của nó và do đó sẽ
ngăn được hiện tượng chảy nhựa để tạo thành mát tít nhựa. Có như vậy, các
lỗ hổng của cấp phối gián đoạn mới được lấp đầy bằng mát tít nhựa tạo
thành một khối đặc chắc có các tính chất chống mài mòn, chống trượt cao,
cường độ nén uốn, kéo uốn cao, độ rỗng dư nhỏ, quá trình lão hóa chậm... Phụ
liệu ổn định nhựa có thể là các loại vật liệu dạng sợi (a mi ăng, xen lu lô, sợi
hóa học...), dạng bột (bột cao su, bột chất dẻo). Phụ liệu ổn định nhựa được sử
dụng chủ yếu hiện nay là sợi xen lu lô, còn sợi a mi ăng nay bị cấm dùng. Mặc
dù phụ liệu ổn định nhựa chiếm một tỉ lệ rất nhỏ trong SMA, khoảng 3 đến 15
phần ngàn, nhưng lại là thành phần không thể thiếu. Kết quả nghiên cứu áp
dụng SMA ở Việt Nam trong thời gian qua tuy đã có đề cập đến “phụ gia ổn
định”, “phụ gia chống chảy”, “sợi phụ gia”... nhưng đã không coi chúng là một
trong 3 thành phần không thể thiếu của SMA. Còn có quan niệm cho rằng,
không cần sử dụng phụ liệu ổn định nhựa để chế tạo SMA mà chỉ cần dùng
nhựa pô li me. Nếu dùng vật liệu khoáng có cấp phối gián đoạn và hàm lượng
nhựa cao nhưng không sử dụng phụ liệu ổn định nhựa thì hỗn hợp thu được
không thể là SMA với các tính năng cần thiết, nhất là độ rỗng dư sẽ khá cao
như kết quả nghiên cứu của nhiều tài liệu đã công bố. Độ rỗng thực tế vượt
quá quy định qua kết quả kiểm tra lớp phủ mặt cầu Thăng Long sau khi xảy

ra nứt vừa qua cũng là một ví dụ. Chính vì vậy nên phụ liệu ổn định nhựa, một
Lớp KTHTĐT 22.1

4

Học viên: CAO TIẾN PHÚ


Bộ môn CTGTCT&MT

Tiểu luận TCHTHTKTĐT

trong 3 thành phần không thể thiếu của SMA đã được đưa vào qui chuẩn của
các nước.
Với cấp phối thành phần như vậy, so với các loại bê tông nhựa thì SMA
là một loại hỗn hợp asphalt có cấu trúc bền vững hơn, có độ bền bề mặt, độ
đàn hồi, khả năng chống mỏi cũng như khả năng chống lão hóa, sức kháng
mài mòn và sức kháng trượt cao hơn, hạn chế được nứt bề mặt, có tuổi thọ
tương đương hoặc cao hơn, độ ồn do chạy xe gây ra thấp hơn... nhưng công
nghệ chế tạo, thi công và việc vận chuyển lại tương tự. Do vậy, SMA được sử
dụng có hiệu quả cao để làm lớp phủ của kết cấu áo đường vừa đóng vai trò
lớp chịu lực trực tiếp, nhất là vai trò chống lại hiện tượng lún vệt hằn bánh
xe, vừa đóng vai trò lớp tạo nhám. So với AC dùng để làm lớp phủ thì giá
thành tính cho một đơn vị khối lượng của SMA cao hơn từ 20- 30% nhưng
dùng SMA sẽ có chiều dày bé hơn và giảm được chi phí chống ồn. Các chuyên
gia đường bộ Mỹ cho biết, do chu kỳ đại tu đối với lớp phủ bằng AC là 7,5 năm
nhưng với SMA là 10 năm, nên tính toán cho 30 năm sử dụng thì chi phí khi
dùng AC là 79. 532 đô la/km, còn SMA chỉ là 50. 095 đôla/km. Việc áp dụng
SMA để làm lớp phủ kết cấu mặt đường không những mang lại hiệu quả kinh
tế kỹ thuật mà còn là một giải pháp đã được đưa vào các quy định kỹ thuật

của nhiều nước trên thế giới. Lớp phủ này vừa chịu lực trực tiếp chống lại
hiện tượng lún vệt hằn bánh xe vừa đóng vai trò lớp tạo nhám, lại có chu kỳ
đại tu dài hơn do độ bền mỏi cao hơn AC. Vì vậy việc nghiên cứu triển khai áp
dụng SMA và biên dịch các tiêu chuẩn liên quan đến SMA cần được tiến hành
đồng bộ để có giải pháp phù hợp đối với lớp phủ kết cấu mặt đường cấp cao ở
nước ta.

Lớp KTHTĐT 22.1

5

Học viên: CAO TIẾN PHÚ


Bộ môn CTGTCT&MT

Tiểu luận TCHTHTKTĐT

So sánh thành phần SMA và bê tông nhựa chặt thông thường
(Cấp phối liên tục).

Hỗn hợp vữa SMA
Lớp KTHTĐT 22.1

6

Học viên: CAO TIẾN PHÚ


Bộ môn CTGTCT&MT

Tiểu luận TCHTHTKTĐT

SMA bao gồm một số lượng lớn các cố vật liệu thô gắn kết với nhau tạo
nên một bộ khung cốt liệu đá chèn đá nhằm chống lại sự biến dạng lâu dài. Bộ
khung đá được lấp kín bằng bitum mát tít và bột khoáng, và có thêm các sợi hữu
cơ để tạo độ ổn định cho bitum và ngăn sự chảy tách của nhựa đường trong thời
gian vận chuyển và thi công. Cấu tạo điển hình của SMA bao gồm 70 – 80% cốt
liệu thô, 8 – 12% bột khoáng, 6.0 – 7.0% vật liệu dính kết và 0.3% sợi.
SMA có khả năng lún vệt bánh xe là nhờ vào bộ khung bằng đá đã tạo
nên mối liên kết chặt hơn giữa các vật liệu đá so với ở hỗn hợp trộn nhựa đường
cấp phối kín truyền thống (DGA). Độ bền của lớp dính kết được cải thiện là nhờ
vào việc gia tăng hàm lượng bitum, lớp bitum dày lên và độ rỗng giảm xuống.
Để giảm thiểu sự chảy tách nhựa đường trong quá trình vận chuyển và thi công,
thông thường người ta thêm một lượng nhỏ xenluloza hoặc sợi vô cơ.
SMA được sử dụng cho rất nhiều mục đích, có thể là làm lớp BTN thoát
nước, chống trơn trượt, lớp thảm mỏng, lớp phủ mặt cầu… do vậy không có chỉ
dẫn thiết kế chính xác nào cho hỗn hợp trộn SMA. Các yếu tố cần thiết như bộ
khung cốt liệu thô và vừa mác tít, cấu tạo mặt đường và độ ẩm của hỗn hợp trộn
đa phần được quyết định tùy thuộc mụ đích sử dụng, bằng việc lựa chọn thành
phần cấp phối cốt liệu, loại và tỷ lệ bột khoáng và nhựa đường.
2.1.

Vật liệu
Cốt liệu được dùng trong SMA phải có chất lượng tốt, có hình dạng

chuẩn, có khả năng chống ép vỡ và chống hiện tượng tròn cạnh do mài mòn.
Vật liệu dính kết được sử dụng trong SMA hiện nay thường dùng nhựa
đường cỉa tién Polyme các cấp (PMBs) với ưu thế gia tăng khả năng chống lún
vệt bánh xe và chống chảy nhựa.

Sợi xenluloza là thành phần được dùng rất phổ biến trong sản phẩm
SMA.Các loại sợi khác như sợi thủy tinh, sợi len cứng, sợi polyester và cả sợi
len tự nhiên đều có thể được sử dụng, nhưng chỉ có sợi xenluloza là đạt hiệu quả

Lớp KTHTĐT 22.1

7

Học viên: CAO TIẾN PHÚ


Bộ môn CTGTCT&MT

Tiểu luận TCHTHTKTĐT

kinh tế nhất. Thành phần sợi chiếm 0.3% (tính theo khối luọng) trong hỗn hợp
trộn.

2.2.

Sản xuất
SMA cũng được trộn và chứa trong trạm trộn sử dụng phương pháp trộn

nóng truyền thống. Tại các trạm trộn, sợi dạng bó hoặc sợi đã được tách rời
được bỏ trực tiếp vào máy trọn.Thời gian trộn có thể được kéo dài nhằm đảm
bảo sợi được trộn đều trong máy trộn và nhiệt độ được kiểm soát nhằm tránh
hiện tượng quá nóng, làm hỏng sợi.
Cần đặc biệt chú ý đến các trống trộn để đảm bảo bột khoáng và sợi được
trộn đều vào hỗn hợp và không bị mất quá nhiều qua hệ thống hút bụi.Nên sử
dụng hệ thống rót bột khoáng để truyền trực tiếp bột khoáng vào trống thay vì

sử dụng phễu tiếp cốt liệu.Có thể trộn thêm các sợi thông qua hệ thống được
thiết kế riêng cho việc tiếp cận các vật liệu tái chế.
2.3.

Thi công rải SMA
Sự khác biệt đầu tiên trong việc thi công SMA so với bê tông nhựa chặt

là quy trình đầm chặt: không thể sửa dụng lu lốp nhiều bánh do có thể gây ra
hiện tượng dính bánh lu và bóc tách vật liệu do loại vật liệu này có chứa khá
nhiều nhựa có thể cả trên bề mặt. Việc cho thông xe trên mặt đường khi SMA
vẫn còn ấm cũng sẽ tạo ra hiện tượng như trên. Thông thường thì chỉ nên cho
lưu thông xe cộ khi nhiệt độ bề mặt nhựa đường dưới 40oC.
Phương pháp đầm chặt phù hợp là sử dụng lu bánh thép nặng và không
rung. Nếu không có lu bánh thép nặng thị có thể sử dụng lu rung thay thế,
nhưng nên để chế độ rung ở mức tối thiểu nhầm tránh làm vỡ các hạt cốt liệu
thô hoặc đẩy nhựa đường lên trên bề mặt của lớp rải.

Lớp KTHTĐT 22.1

8

Học viên: CAO TIẾN PHÚ


Bộ môn CTGTCT&MT

Tiểu luận TCHTHTKTĐT

Việc sử dụng polymer bổ sung vào chất dính kết có thể làm giảm độ linh
động của hỗn hợp nên cần phải tăng cường đầm chặt để có thể đạt được các yêu

cầu cao về độ đầm chặt. Đáp ứng được các tiêu chuẩn cao về độ chặt và giảm
độ rỗng được coi là nhân tố quan trọng trong tính năng hoạt động của tất cả các
sản phẩm SMA.
Chiều dày tối thiểu của lớp SMA bằng 2.5 – 3 lần cỡ hạt tối đa danh định.
Sau đây là các quy tắc cơ bản khi rải thảm và đầm nén SMA
-

Nhiệt độ ở máy rải tối thiểu phải là 150°C
Tiến trình rải phải được tiến hành liên tục
Cần phải lu càng sớm càng tốt nghĩa là thiết bị đầm nén cần đi sát vào

-

máy rải nhưng tránh không làm bóc lớp vữa nhựa.
Với các lớp đủ dày (chiều dày lớp lớn hơn 3 lần kích cỡ hạt danh định)

-

thì nên dùng các máy
rải có độ tự đầm nén càng lớn càng tốt.
Tối thiểu phải 4 lu cho mỗi làn rải
Việc lu rung phải được thực hiện sao cho đảm bảo
- Phải lu ở nhiệt độ cao và lu sau khi lu sơ bộ bằng lu tĩnh
- Tối đa chỉ được 3 lượt lu rung. Chế độ rung ở mức tối thiểu
Tốc độ lu lèn của máy lu (km/h)

Loại hình máy
Lu tĩnh bánh sắt

2.4.

Lèn lượt đầu
3,0 – 4,0

Lèn lại
4,0 – 5,0

Lèn lượt cuối
5,0 – 8,0

Các ưu điểm
SMA tạo ra một kết cấu lớp mặt đường bền, có độ nhám bề mặt và khả

năng kháng lún vệt bánh xe tốt.
Độ nhám bề mặt của SMA tương tự như của bê tông nhựa rỗng nên độ ồn
do xe cộ lưu thông trên bề mặt SMA thấp hơn độ ồn trên bề mặt BTN chặt,
nhưng có thể bằng hoặc cao hơn một chút so với trên bề mặt BTN rỗng.

Lớp KTHTĐT 22.1

9

Học viên: CAO TIẾN PHÚ


Bộ môn CTGTCT&MT

Tiểu luận TCHTHTKTĐT

Có thể sản xuất và đầm nén SMA trong trạm trộn và với thiết bị có sẵn

dùng cho hỗn hợp trộn nóng thông thường với quy trình được điều chỉnh như
trên.
Có thể sử dụng SMA tại các nút giao và tại các điểm có cường độ lưu
thông xe cộ cao mà không thể sử dụng được BTN rỗng.
Lớp mặt SMA có thể giúp làm giảm hiện tượng nứt phản ánh từ dưới lớp
mặt đường nhờ sự mềm dẻo của vật liệu mác-tíc.Ngoài ra độ bền mỏi cũng cao
hơn loại BTN truyền thống.
Độ bền của SMA có thể bằng hoặc hơn BTN chặt và cao hơn nhiều so
với BTN rỗng.

2.5.

Các nhược điểm
Chi phí vật liệu tăng hơn do thành phần các vật liệu dính kết, bột khoáng

và sợi nhiều hơn BTN thông thường.
Thời gian trộn và thời gian tiếp thêm bột khoáng kéo dài có thể làm giảm
năng suất.Nhiệt độ sản xuất và thảm cao hơn BTN thông thường nên chi phí
máy móc cũng sẽ lớn hơn.
Khả năng chống trượt ban đầu có thể thấp cho đến khi màng nhựa phía
trên bị mòn khỏi đỉnh bề mặt do quá trình lưu thông xe cộ. Để khắc phục điểm

Lớp KTHTĐT 22.1

10

Học viên: CAO TIẾN PHÚ


Bộ môn CTGTCT&MT

Tiểu luận TCHTHTKTĐT

này, trong một số trường hợp cần thiết rải thêm đá mạt sạch lên bề mặt SMA
trước khi thông xe.
Các bước nên tiến hành

2.6.

Chủ đầu tư ký hợp đồng với một đơn vị thí nghiệm chuyên ngành, có
kinh nghiệm về vật liệu mới này để thiết lập công thức trộn, lập đề cương và
làm các thí nghiệm kiểm soát chất lượng sản xuất và thảm SMA đồng thời lập
báo cáo theo dõi và đánh giá định kỳ hàng năm. Thời gian theo dõi tối thiểu 5
năm. Năm đầu tiên cần thực hiện 2 ký kiểm tra.
Đây là công việc đặc biệt, nên tách khỏi khối lượng của cầu chính và mời
các Nhà thầu chuyên nghiệp (kể cả Nhà cung cấp vật liệu) tham gia đấu thầu, để
có thể lựa chọn được Nhà thầu phù hợp đảm bảo cho sự thành công của việc áp
dụng vật liệu mới.
Nên tiến hành một đoạn thử nghiệm thực thế trước khi làm đại trà.
3.

Áp dụng thực tế vào sửa chữa mặt cầu Thăng Long
Câu Thăng Long được xây dựng năm 1974 với sự trợ giúp của các

chuyên gia Trung Quốc và Liên Xô, bắt đầu đưa vào khai thác từ 09/05/1985.
Phần cầu chính có 5 liên dàn thép, mỗi liên gồm 3 nhịp liên tục, chiều dài mỗi
liên là 336m và chiều dài toàn cầu là 1680m. Do thời gian khác đã lâu, mặt cầu
đã bị hư hỏng nặng. Bộ GTVT đã giao cục ĐBVN làm Chủ đầu tư dự án sửa
chữa mặt cầu Thăng Long. Qua thời gian nghiên cứu, Bộ GTVT đã quyết định
lựa chọn loại vật liệu làm mặt đường với tên gọi SMA.Thực tế triển khai đang

gặp phải sự cố nhỏ, Bộ GTVT, Cục ĐBVN đang cùng các cơ quan liên quan
khắc phục.Đây là điều khó tránh khỏi khi triển khai áp dụng công nghệ mới, vật
liệu mới.
Kết quả nghiên cứu của Trung tâm tư vấn thiết kế và chuyển giao công
nghệ xây dựng giao thông vận tải thuộc Viện khoa học và công nghệ GTVT
kiến nghị kết cấu mặt cầu và các yêu cầu vật liệu, hỗn hợp SMA
Lớp KTHTĐT 22.1

11

Học viên: CAO TIẾN PHÚ


Bộ môn CTGTCT&MT

3.1.
3.1.1.

Tiểu luận TCHTHTKTĐT

Các loại vật liệu cốt liệu
Cấp phối

Cốt liệu bao gồm đá nghiền, sỏi nghiền, xỉ có hoặc không có cát hoặc là
một cốt liệu khoáng vụn. Phần còn lại trên sang số 8 (2.36mm) là cốt liệu thô.
Phần vật liệu lọt qua sang số 8 (2.36mm), còn lại trên sang số 200 (0.075) là cốt
liệu mịn và phần còn lại qua sang số 200 (0.075mm) là bột khoáng.
a)

Cốt liệu thô

Cốt liệu thô bao gồm các hạt đá nghiền cứng, dai, bền, không dính kết với

các vật liệu mà gây bất lợi cho việc dính và bao phủ với nhựa, không dính các
chất hữu có và các tạp chất khác. Cốt liệu thô phải thoản mãn yêu cầu trong
bảng

STT

Đặc tính

Yêu cầu

1

Độ mài mòn Los Angeles

≤ 25%

2

Độ hấp thụ

≤ 2%

3

Độ dính bám đá nhựa

≥95%

4

Độ bền Sunfatnatri 5 chu kì

≤ 12%

Thành phần hạt thoi dẹt
3:1 (Chiều dài/ bề dày)
5:1 (Chiều dài/ bề dày)
Bề mặt vỡ khi nghiền
Một mặt vỡ
Hai hoặc nhiều mặt vỡ
Hàm lượng bụi bẩn (lượng lọt qua
sang 75

5
6
7

Phương pháp thí
nghiệm
ASMT C131;
AASHTO T96
ASMT C127;
AASHTO T85
AASHTO 182-84
ASMT C88
AASHTO T104

≤ 12%

≤ 5%

ASMT D4791

≥100%
≥90%

ASMT D5821

≤ 2%

ASMT C117

Đặc tính của cốt liệu thô
b)

Cốt liệu mịn

Lớp KTHTĐT 22.1

12

Học viên: CAO TIẾN PHÚ


Bộ môn CTGTCT&MT

Tiểu luận TCHTHTKTĐT

Cốt liệu mịn bao gồm các hạt đá nghiền sạch, cứng, dai, bền có góc cạnh

được sản xuất bằng đá nghiền, sỏi nghiền hay xỉ. Cốt liệu mịn sẽ phải lẫn sét,
bùn đất hay các tạp chất khác và không có lẫn sét cục.Thành phần của cốt liệu
mịn được chế tạo 100% từ công nghệ nghiền.Không nên sử dụng cát tự nhiên để
đạt được các yêu cầu của thiết kế hỗn hợp, lượng cát này không được vượt quá
12% so với khối lượng của cấp phối. Cốt liệu thô phải thỏa mãn yêu cầu trong
bảng

STT

Đặc trưng

Yêu cầu

1

Độ bền Sunfatnatri 5 chu kì

≤ 215%

2

Chỉ số dẻo
Giới hạn chảy

≤ 6%
≤ 25%

3

Giá trị đương lượng cát

>40%

Phương pháp thí
nghiệm
ASMT D3744;
AASHTO T104
ASMT D4218;
AASHTO T89
AASHTO T176;
ASMT D2419

Đặc trưng của cốt liệu mịn

3.1.2.

Bột khoáng

Bột khoáng sẽ được đưa vào cấp phối như là một thành của cốt liệu. Bột
đá hay xi măng Portland thông thường sẽ được sử dụng như thành phần hạt mịn.
Các thành phần này sẽ lọt qua sang 0.075 mm với khối lượng không nhỏ hơn
70%. Tổng số khối lượng của bột khoáng trộn vào cấp phối sẽ không nhỏ hơn
7% khối lượng của cấp phối.
3.1.3.

Nhựa đường POLIME

Nhựa đường polime sẽ là loại nhựa styrene-butadiene-styrene (SBS),
PMB-III theo 22TCN 319-04, cụ thể ở bảng 3.3. Việc thí nghiệm và kiểm soát
chất lượng theo quy định tại 22 TCN 319-04.

Lớp KTHTĐT 22.1

13

Học viên: CAO TIẾN PHÚ


Bộ môn CTGTCT&MT

Đặc trưng
Điểm hóa mềm, phương pháp vòng
và bi, C
Độ kim lún @ 25oC, 100g, 5 giây
Điểm bắt cháy oC
Lượng tổn thất %
Độ Kim Lún
Độ hòa tan trong C2C14
Khối lượng riêng tương đối @
25oC
Độ dính bám
Mô đun đàn hồi
Độ ổn định lưu trữ (gia nhiệt ở
163oC trong 48 giờ, sai khác nhiệt
độ hóa mềm của phần trên và dưới
của mẫu)
Độ nhớt ở 135oC (con thoi 21, tốc
độ cắt 18,6s-1, nhớt kế Brookfield)

3.1.4.

Tiểu luận TCHTHTKTĐT

Phương
nghiệm

pháp

thí

PMB-III

22 TCN 319-04

80 min

22 TCN 319-04
22 TCN 319-04
22 TCN 319-04
22 TCN 319-04
22 TCN 319-04

40 – 70
230 min
0.6 max
65min
99min

22 TCN 319-04

1.00 – 1.05

22 TCN 319-04
22 TCN 319-04

Grade 4 min
70min

22 TCN 319-04

3.0max

22 TCN 319-04

3.0max

Phụ gia sợi

Có thể cho thêm phụ gia sợi dưới dạng sợi hữu cơ hay dạng sợi cellulose để
tăng ổn định.Hàn lượng sợi sẽ bằng 0.3% so với khối lượng hỗn hợp SMA.
3.1.5.

Nhựa dính giữa 2 lớp SMA

Lớp nhựa dính giữa 2 lớp SMA phải là cationic, nhựa nhũ tương phân tách
nhanh CRS-2 hoặc CSS-1h và phải tuân theo yêu cầu của ASTM D2397. Nhũ
tương được ứng dụng là loại không pha loãng.
3.2.
3.2.1.

Thiết kế hỗn hợp SMA

Thành phần của hỗn hợp

Lớp KTHTĐT 22.1

14

Học viên: CAO TIẾN PHÚ


Bộ môn CTGTCT&MT

Tiểu luận TCHTHTKTĐT

Hỗn hợp SMA phải bao gồm cấp phối cốt liệu thô tới cốt liệu mịn và cốt liệu
khoáng, hóa chất chống boong và nhựa polome.

3.2.2.

Cấp phối cốt liệu

Hỗn hợp cốt liệu sau khi phối trộn phải có thành phần cấp phối giới hạn
được mô tả trong bảng sau. Khi thí nghiệm phải tuân thủ ASTM C136 và
ASTM C117 phân bố vào khoảng giữa cảu cận dưới và cận trên của phạm vi
cấp phối đòi hỏi từ cốt liệu thô tới cốt liệu mịn.

Cỡ sàng
25.0
19.0
12.5
9.5

Lớp KTHTĐT 22.1

Tỷ lệ phần trăm qua sàng
SMA 9.5
100
100
100
90 - 100
15

SMA 12.5
100
100
90 - 100
50 - 75
Học viên: CAO TIẾN PHÚ


Bộ môn CTGTCT&MT

4.75
2.36
0.075

Tiểu luận TCHTHTKTĐT

24 - 37
18 - 28
8 - 12

3.2.3.

22 - 30
16 - 24
8 - 12

Công thức trộn

Công thức gia công hỗn hợp SMA sử dụng quy trình theo phương pháp thiết
kế hỗn hợp của Marshall, hướng dẫn của viện nghiên cứu bê tông Asphalt số 2
(MS-2), phương pháp thiết kế hỗn hợp cho bê tông asphalt và các loại hỗn hợp
bê tông nhựa rải nóng khác, ấn bản thứ 6.
Để đề ra công thức phối trộn cốt liệu, ít nhất 5 nhóm mẫu Marshall sẽ chuẩn
bị cho mỗi lượng asphalt thay đổi 0.5% quanh giá trị 5.5%. Mỗi tổ mẫu sẽ bao
gồm 3 mẫu và lựa chọn thiết kế cấp phối sẽ tuân thủ yêu cầu trong bảng 3.5 với
gia số của hàm lượng nhựa 0.5% và sẽ được tuân thủ yêu cầu trong bảng số liệu
sau:

Chỉ tiêu

Yêu cầu

Số lượng chày mỗi mặt mẫu
Độ ổn định Marshall, N
Độ dẻo mm
Độ rỗng dư %
Độ lỗ rỗng cốt liệu khoáng %
Hàm lượng nhựa tối thiểu (bằng
phần trăm so với khối lượng của
hỗn hợp) %

Độ ổn định Marshall còn lại %
Độ chảy nhựa (sau 1 giờ) %
Độ hao mòn Cantabro %
Độ nhám (phương pháp rắc cát) mm

50
≥6200
2.0 – 4.0
3–5
≥17

Phương pháp
nghiệm
AASHTO T245
AASHTO T245
AASHTO T245
AASHTO T245
AASHTO T245

≥5.5

AASHTO T245

≥75
≤0.3
≤5
≥0.6

AASHTO T245
AASHTO T245

AASHTO T245
AASHTO T245

Công thức trộn sản xuất hỗn hợp bê tông với cấp phối và tỉ lệ nhựa theo
công thức trộn trong vòng sai số thể hiện như sau:

Lớp KTHTĐT 22.1

16

Học viên: CAO TIẾN PHÚ

thí


Bộ môn CTGTCT&MT

Tiểu luận TCHTHTKTĐT

Sai số cho phép, v % theo khối lượng
của tổng hỗn hợp
±0.3%

Thông số

Hàm lượng nhựa
Phần hỗn hợp lọt sang 4.75 mm và lớn
±5.0%
hơn
Phần hỗn hợp lọt sang 2.36mm

±5.0%
Phần hỗn hợp lọt sang 0.075mm
±5.0%

Lớp KTHTĐT 22.1

17

Học viên: CAO TIẾN PHÚ