Nghiên cứu đề xuất kiểm toán chỉ tiêu vệt hằn bánh xe trong thiết kế kết cấu áo đường mềm ở điều kiện Việt Nam

1

1.

PHẦN MỞ ĐẦU
Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của đề tài
Trong thời gian gần đây, các loại biến dạng, hư hỏng xuất hiện sớm trên mặt

đường bê tông nhựa ở nước ta rất phổ biến, đặc biệt là lún vệt bánh xe. Sự xuất hiện
của lún vệt bánh xe trên mặt đường bê tông nhựa gây mất an toàn và giảm tiện nghi
chạy xe, đồng thời làm tăng chi phí duy tu, bảo dưỡng và sữa chữa. Do đó, lún vệt
bánh xe đang là mối quan tâm không chỉ của riêng ngành giao thông, mà còn là của
cả xã hội. Chính vì vậy, việc nghiên cứu để tìm ra đúng nguyên nhân xuất hiện và
đề xuất giải pháp khắc phục loại hư hỏng này là một vấn đề vô cùng cấp thiết.
Để có thể giải quyết vấn đề trên, Bộ Giao Thông Vận Tải đã quyết định
thành lập “Tổ nghiên cứu các giải pháp khắc phục hiện tượng lún vệt bánh xe đối
với mặt đường bê tông nhựa” vào tháng 6/2014 và chỉ đạo tập trung nghiên cứu
theo 3 nhóm: nhóm nghiên cứu các nội dung tiêu chuẩn, qui trình; nhóm tập trung
nghiên cứu các nội dung về công tác thi công, giám sát, nghiệm thu; nhóm nghiên
cứu về qui định quản lý.
Thực tế khai thác đường chỉ ra rằng, hiện tượng hằn lún vệt bánh xe trên mặt
đường bê tông nhựa xuất hiện tương đối phổ biến ở các nước trên thế giới với mức
độ tương đối nhỏ từ 10-25mm. Điều đó cho thấy, ở các nước tiên tiến trên thế giới
tiêu chuẩn thiết kế của họ có thể kiểm soát và ngăn ngừa lún vệt bánh xe.
Tuy nhiên, tiêu chuẩn thiết kế hiện hành của Việt Nam hiện nay là 22 TCN
211-06 lại không đề cập đến kiểm toán chỉ tiêu lún vệt bánh xe. Vì thế việc nghiên
cứu đề xuất kiểm toán chỉ tiêu kháng lún vệt bánh xe đối với kết cấu áo đường mềm
trong điều kiện Việt Nam là hết sức cần thiết.
Kết quả đề tài đạt được sẽ là tiền đề quan trọng cho việc bổ sung chỉ kiểm
toán lún vệt bánh xe vào tiêu chuẩn ngành 22 TCN 211-06.
2. Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu đề xuất phương pháp kiểm toán chỉ tiêu lún
vệt bánh xe đối với kết cấu áo đường mềm trong điều kiện Việt Nam vào tiêu chuẩn
ngành 22TCN 211-06.
Kết quả của đề tài sẽ góp phần ngăn ngừa sự xuất hiện của lún vệt bánh xe
trên mặt đường bê tông nhựa ở Việt Nam.
3. Nội dung nghiên cứu:


2

- Thu thập thông tin về hiện trạng lún vệt bánh xe trên mặt đường bê tông
nhựa ở Việt Nam;
- Cập nhật các kết quả nghiên cứu mới nhất về hằn lún vệt bánh xe ở trong
nước cũng như trên thế giới;
- Phân tích các nguyên nhân chính làm xuất hiện biến dạng lún vệt bánh xe
trên mặt đường bê tông nhựa ở Việt Nam:
- So sánh đánh giá các phương pháp kiểm toán chỉ tiêu lún vệt bánh xe đối
với kết cấu áo đường mềm của một số nước trên thế giới;
- Đề xuất phương pháp kiểm toán chỉ tiêu lún vệt bánh xe đối với kết cấu áo
đường mềm phù hợp với điều kiện Việt Nam.

CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ LÚN VỆT BÁNH XE TRÊN
MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA
1.1 Tình hình xuất hiện lún vệt bánh xe trên mặt đường bê tông nhựa ở Việt
Nam


3

Lún vệt bánh xe là một trong những dạng hư hỏng chủ yếu của kết cấu áo

đường mềm. Ngay từ thập niên 90, việc đánh giá các nguyên nhân gây ra biến dạng
lún trồi của mặt đường bê tông nhựa đã được quan tâm. Năm 1990, nghiên cứu của
Frazier Parker và E.Ray Brown đã chỉ ra rằng, nguyên nhân chủ yếu gây ra lún vệt
bánh xe trên mặt đường bê tông nhựa là do biến dạng dẻo tích lũy của một hay một
số lớp kết cấu của áo đường [18].
Thông thường, kết cấu áo đường mềm có cấu tạo gồm một hay một số lớp
vật liệu khác nhau được đặt trên nền đường (hình 1.1 và hình 1.2). Lớp mặt của kết
cấu áo đường mềm có thể là lớp láng nhựa hoặc bê tông nhựa, chịu tác động trực
tiếp của tải trọng xe cộ. Lớp móng có nhiệm vụ tiếp nhận, phân bố và truyền tải
trọng xuống nền đất. Chính vì vậy, sự ổn định của các lớp vật liệu trong kết cấu áo
đường là một vấn đề rất quan trọng. Sự mất ổn định của các lớp vật liệu là nguyên
nhân làm xuất hiện và tích lũy biến dạng dẻo trong kết cấu áo đường, đặt biệt là
trong điều kiện hiện nay, dưới tác dụng của tải trọng nặng, lưu lượng lớn và điều
kiện thời tiết khắc nghiệt.

Hình 1.1: Cấu tạo các lớp trong kết cấu áo đường


4

Hình 1.2: Hình ảnh cắt dọc của kết cấu áo đường [48]
Lún vệt bánh xe là dạng hư hỏng phổ biến xuất hiện trên mặt đường bê tông
nhựa. Lún vệt bánh xe tạo ra những rãnh tích nước (hình 1.3 và 1.4), theo thời gian
nước sẽ thấm xuống các lớp kết cấu phía dưới làm giảm cường độ của toàn bộ kết
cấu áo đường. Ngoài ra, lún vệt bánh xe còn xuất hiện ở các lớp móng phía dưới, và
đây cũng là một trong những nguyên nhân làm hư hỏng lớp bê tông nhựa phía trên
[22].
Biến dạng lún vệt bánh xe xuất hiện trên mặt đường bê tông nhựa do các
nguyên nhân sau:
• Tích lũy biến dạng dẻo trong các lớp bê tông nhựa;

• Tích lũy biến dạng dẻo trong các lớp móng của kết cấu áo đường;
• Tích lũy biến dạng dẻo trong toàn bộ kết cấu áo đường mềm.

Sự xuất hiện của lún vệt bánh xe trên mặt đường làm mất an toàn chạy xe,
tiêu hao nhiên liệu, giảm khả năng thoát nước của đường, tăng chi phí cho các công
tác duy tu, bảo dưỡng và sửa chữa.


5

Hình 1.3: Lún vệt bánh xe làm nước mặt không thoát được [49]

Hình 1.4: Lún vệt bánh xe tạo thành những rãnh dọc [50]
Trong thời gian qua, Việt Nam đã đầu tư mạnh mẽ cho việc phát triển cơ sở
hạ tầng giao thông, nhiều công trình được xây dựng, nâng cấp theo hướng công
nghiệp hóa - hiện đại hóa. Tuy nhiên, một thực trạng rất đáng quan tâm là nhiều
tuyến đường quan trọng vừa được đưa vào sử dụng đã xuống cấp và hư hỏng, trong
đó lún vệt bánh xe xuất hiện ngày càng nhiều đã trở thành mối quan tâm lớn của
toàn xã hội. Kết quả khảo sát thống kê thực tế của Tổng Cục Đường bộ cho thấy,
hiện tượng hằn lún vệt bánh xe xuất hiện khá phổ biến từ Bắc vào Nam, chủ yếu tập
trung trên các tuyến quốc lộ có lưu lượng xe và tải trọng xe lớn (quốc lộ 1,3,5…);
các vùng có thời tiết nắng nóng (khu vực miền Trung) và các vị trí đặc biệt (gần


6

trạm thu phí, đèo dốc, đường cong, ngã tư có đèn tín hiệu, trạm kiểm tra cảnh sát
giao thông…) [44].
Tại các đoạn mới cải tạo trên Quốc lộ 1A ở khu vực phía Bắc đều rãi rác
xuất hiện lún vệt bánh xe như: đoạn Hà Nội – Lạng Sơn; đoạn Phủ Lý – Hà Nam;

đoạn qua Ninh Bình.

Hình 1.5: Lún vệt bánh xe xuất hiện tại Quốc lộ 1A đoạn qua thành phố Phủ Lý [51]

Hình 1.6: Đoạn đường từ Tam Điệp đến thành phố Ninh Bình (Quốc lộ 1A) [52]


7

Hình 1.7: Lún vệt bánh xe trên Quốc lộ 1A đoạn Hà Tĩnh- Vinh sâu 2,5 cm [8]

Hình 1.8: Lún vệt bánh xe trên Quốc lộ 1A đoạn qua tỉnh Quảng Bình [7]
Tại các gói thầu số 1, 2 trên Quốc lộ 3 (từ Km 54+560 - Km 62 +450), xuất
hiện các vệt lún, phạm vi ảnh hưởng khoảng 1900 m (tương đương 5700 m 2), nằm
cả bên trái và bên phải tuyến. Trên Quốc lộ 5 đoạn Km 94 +20 - Km 99+240, lún
vệt bánh xe cũng ảnh hưởng gần 1900 m (tương đương 6635 m 2), với chiều sâu
trung bình từ 5-10 cm vào tháng 6 năm 2014 [8]. Đặc biệt, có những tuyến đã hạn
chế tải trọng xe nhưng lún vệt bánh xe vẫn xuất hiện (hình 1.9).


8

Hình 1.9: Lún vệt bánh xe xuất hiện trên Quốc lộ 5 đoạn Hà Nội- Hải Phòng [53]
Trên Quốc lộ 1 đoạn Thanh Hóa - Thừa Thiên Huế khoảng 70 km có xuất
hiện biến dạng lún vệt bánh xe, tập trung hư hỏng nặng nhất ở khu vực Vinh - Ðông
Hà. Ở tuyến tránh TP Vinh cũng xuất hiện lún vệt bánh xe sâu 5 - 7 cm chạy suốt
gần 20 km. Đoạn qua Diễn Châu (Nghệ An), tại một số vị trí lún vệt bánh xe có
chiều sâu lớn hơn 10 cm. Trên mặt cầu Bến Thủy 2, mới đưa vào khai thác chưa
đầy một năm nhưng mặt cầu cũng xuất hiện lún vệt bánh xe sâu khoảng 10 - 12 cm
[8].

Trên đoạn Ðà Nẵng - Khánh Hòa, lún vệt bánh xe xuất hiện trên hơn 90 km,
nhiều đoạn vệt lún sâu hơn 7 cm, diện tích mặt đường bị lún tương đương 150000
m2. Đoạn Bình Ðịnh - Phú Yên, khu vực đèo Cù Mông, Rọ Tượng, nhiều chỗ xuất
hiện lún vệt bánh xe sâu đến 15 cm [8].


9

Hình 1.10: Lún vệt bánh xe trên Quốc lộ 1A đoạn qua Diễn Châu- Nghệ An [54]

Hình 1.11: Lún vệt bánh xe xuất hiện trên cầu Bến Thủy 2 [55]

Hình 1.12: Quốc lộ 1A đoạn qua Đà Nẵng- Ngã Ba chợ Miếu Bông [56]


10

Hình 1.13: Quốc lộ 1A đoạn qua Bình Định – Phú Yên xuất hiện lún vệt bánh xe với
độ sâu 12-15cm [57]
Tại đường Trường Chinh và Mai Chí Thọ - thành phố Hồ Chí Minh lún vệt
bánh xe cũng xuất hiện rất nghiêm trọng.

Hình 1.14: Lún vệt bánh xe xuất hiện tại đường Trường Chinh- thành phố Hồ Chí
Minh


11

Hình 1.15: Lún vệt bánh xe xuất hiện tại đường Mai Chí Thọ- thành phố Hồ Chí Minh
[58]

1.2 Nguyên nhân xuất hiện lún vệt bánh xe trên mặt đường bê tông nhựa ở
Việt Nam
Hiện nay, trên các tuyến đường Quốc lộ, tỉnh lộ hiện tượng lún vệt bánh xe
kéo dài xuất hiện nhiều. Điển hình trên Quốc lộ 1A (hình 1.8), đoạn đường qua các
tỉnh miền Trung như Hà Tĩnh, Quảng Bình, Phú Yên,...
Trên nhiều đoạn đường chiều sâu của vệt lún bánh xe đến 10 cm [8]. Giá trị
này vượt xa giới hạn chiều sâu cho phép nhằm đảm bảo an toàn cho phương tiện và
người tham gia giao thông. Theo [35], chiều sâu giới hạn này phụ thuộc vào tốc độ
thiết kế và thể hiện tại bảng 1.1.
Bảng 1.1. Chiều sâu lún vệt bánh giới hạn an toàn cho mặt đường bê tông nhựa
Vận tốc thiết kế, km/h

Độ sâu của vệt lún hk, mm
Cho phép

Giới hạn cho phép

>120
120
100
80

4
7
12
25

20
20
20

30

60

30

35

≤

(Nguồn:[35])


12

Nhiều nghiên cứu cho rằng lún vệt bánh xe mặt đường bê tông nhựa là kết
quả của sự mài mòn bề mặt, sự xuất hiện và tích lũy biến dạng dẻo trong nền
đường, trong các lớp móng và lớp mặt đường dưới tác dụng của tải trọng bánh
xe[27],[34].
Hiện nay trên các tuyến Quốc lộ lượng xe tải trọng nặng tham gia lưu thông
tăng. Phần lớn trong số đó đều chở quá tải trọng cho phép [1]. Tải trọng nặng đó
làm nền - mặt đường bị mất ổn định, kết cấu áo đường không hoàn thành được chức
năng tiếp nhận tải trọng bánh xe và phân bố chúng xuống các lớp phía dưới. Các
lớp vật liệu trong kết cấu áo đường, nền đường xuất hiện và tích lũy biến dạng dẻo.
Kết quả là lún vệt bánh xe hình thành ở trên bề mặt đường.
Một số trường hợp nền đường không có biến dạng dẻo hoặc biến dạng dẻo
không đáng kể; hiện tượng lún vệt bánh xe vẫn xuất hiện ở trên mặt đường. Nguyên
nhân là những biến dạng xuất hiện ở trong các lớp phía trên của kết cấu áo đường
dưới tác dụng của tải trọng trùng phục từ phương tiện giao thông trong điều kiện
nhiệt độ mặt đường quá cao [38].

Vệt lún bánh xe còn xuất hiện cả trên những làn đường dành cho xe con hoặc xe
thô sơ; mặc dù tải trọng của những phương tiện này nhỏ, thậm chí không được xét
đến trong tính toán và thiết kế kết cấu áo đường. Lớp áo đường là những loại bê
tông nhựa có tính ổn định cao đối với các biến dạng trượt. Điều đó chứng tỏ nguyên
nhân của sự xuất hiện lún vệt bánh xe trên đường không phải hoàn toàn do tải trọng
nặng mà là do tổ hợp của những yếu tố sau đây [35]:
1.2.1 Yếu tố khách quan
-

Tác động của tải trọng: cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, nhu cầu
giao thông vận tải đường bộ cũng không ngừng gia tăng. Số lượng xe tải trọng nặng
và xe rơ móc tham gia giao thông ngày càng tăng để đáp ứng nhu cầu của vận
chuyển hàng hóa. Điều này làm số lượng trục xe cũng như tải trọng tham gia giao
thông tăng đáng kể, lớn rất nhiều so với dự tính ban đầu của các đơn vị thiết kế
đường.


13

Ngoài ra, việc tải trọng xe vượt tải quá lớn, thậm chí gấp 2-3 lần quy định
gây ra biến dạng lớn trong nền đường. Điển hình là xe Howo, theo quy định đăng
kiểm cho phép tải trọng toàn bộ (cả xe và thùng) chỉ 20 - 30 tấn, nhưng sau khi cơi
nới thêm thùng xe thì xe có thể chở đến 60-70 tấn. Sự ảnh hưởng của tải trọng bánh
Chiều sâu vệt lún bánh xe (mm)

xe đến chiều sâu vệt lún bánh xe được thể hiện ở trên hình 1.16 [6].

Số lần tác dụng của tải trọng (lần)
Hình 1.16: Quan hệ giữa chiều sâu vệt lún và tải trọng tác dụng của mẫu bê tông
nhựa C19 ở nhiệt độ 50ºC trong môi trường nước với các mức tải trọng 700N và

730N
(Nguồn: [6])
Dễ dàng nhận thấy rằng, lún vệt bánh xe thường hay xuất hiện nhất ở những
vị trí có tải trọng xe lớn đồng thời vận tốc xe chạy chậm (ngã tư, trạm thu phí).
-

Yếu tố thời tiết - khí hậu và chế độ phân bố ẩm trong đất nền đường: Việt Nam nằm
trong vành đai nội chí tuyến, quanh năm có nhiệt độ cao và độ ẩm lớn. Nhiệt độ
trung bình tại Việt Nam dao động từ 21o đến 27oC và tăng dần từ Bắc vào Nam.
Mùa hè, nhiệt độ trung bình trên cả nước là 25 oC. Việt Nam có lượng bức xạ mặt
trời rất lớn với số giờ nắng từ 1400 - 3000 giờ/năm. Lượng mưa trung bình hàng
năm từ 1500 đến 2000 mm[42]. Như vậy, kết cấu áo đường ở Việt Nam làm việc
trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm rất phức tạp và bất lợi. Theo các kết quả khảo sát,
nhiệt độ trung bình trong lớp bê tông nhựa ở khu vực phía nam có thể đạt đến
70oC[5],[7]. Như đã biết, bê tông nhựa là loại vật liệu nhạy cảm với nhiệt độ. Khi


14

nhiệt độ tăng cao, bê tông nhựa trở nên mềm hơn và giảm khả năng phân bố và
truyền tải trọng xuống các lớp móng phía dưới. Chính vì vậy, vào mùa hè trên mặt
đường bê tông nhựa dể xuất hiện các loại biến dạng dẻo, đặc biệt là dưới tác dụng

Chiều sâu vệt lún bánh xe (mm)

của tải trọng nặng trùng phục.
Sự ảnh hưởng của nhiệt độ và tải trọng đến chiều sâu vệt lún bánh xe được
thể hiện trên các hình 1.17-1.20.

Số lần tác dụng của tải trọng (lần)

Hình 1.17: Mối quan hệ giữa chiều sâu vệt lún bánh xe và số lần tác dụng của tải
trọng đối với bê tông nhựa loại B ở các nhiệt độ khác nhau
Chiều sâu vệt lún bánh xe (mm)

(Nguồn:[43])

Số lần tác dụng của tải trọng (lần)
Hình 1.18: Mối quan hệ giữa chiều sâu vệt lún bánh xe và tải trọng tác dụng đối với
bê tông nhựa loại B – 20 (nhựa 60/90) khi ở 55ºC
(Nguồn:[43])


Chiều sâu vệt lún bánh xe (mm)

15

Số lần tác dụng của tải trọng (lần)
Hình 1.19: Mối quan hệ giữa chiều sâu vệt lún bánh xe và tải trọng tác dụng đối với
hỗn hợp Stone Mastic Asphalt – 20 (nhựa 60/90) khi ở nhiệt độ 55ºC

Chiều sâu vệt lún bánh xe (mm)

Nhiệt độ (oC)

(Nguồn:[43])

Số lần tác dụng của tải trọng (lần)


16

Hình 1.20: Sự thay đổi chiều sâu vệt lún bánh xe do sự thay đổi nhiệt độ mặt đường
và số lần tác dụng của tải trọng xe trên bãi thử vòng tròn
(Nguồn:[43])
Từ số liệu trên các hình 1.17-1.20 ta có thể rút ra một số nhận xét sau:
-

Chiều sâu vệt lún bánh xe trên mặt đường bê tông nhựa tăng khi nhiệt độ tăng, đặc

-

biệt là ở các nhiệt độ cao thì sự phát triển của vệt lún càng mạnh mẽ;
Khi tải trọng tác dụng lên mặt đường tăng, chiều sâu vệt lún bánh xe cũng tăng

-

theo, đặc biệt là khi tải trọng càng lớn thì chiều sâu vệt lún tăng càng mạnh;
Chiều sâu vệt lún bánh xe trên mặt đường bê tông nhựa tăng khi số chu kỳ tác động
của tải trọng tăng, đặc biệt là khi số lượng chu kỳ tác động của tải trọng càng lớn thì
sự phát triển của lún vệt bánh xe càng mạnh.
1.2.2 Yếu tố chủ quan
•
Ảnh hưởng của việc sử dụng nhựa đường không đảm bảo chất lượng
Nước ta đang nhập khẩu nhựa đường từ hơn 10 quốc gia như: Iran, Malaysia,
Singapor, Trung Quốc,... với số lượng lớn và hầu hết để phục vụ sản xuất bê-tông
nhựa cho ngành giao thông. Tuy nhiên, hiện tại không có cơ quan đơn vị nào được
giao kiểm soát chất lượng nhựa nhập khẩu.
Việc thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của nhựa để kiểm soát chất lượng
không được thực hiện đầy đủ. Kết hợp với việc sử dụng tràn lan các mỏ đá phục vụ
cho sản xuất bê-tông nhựa, trong khi nhiều mỏ không đủ tiêu chuẩn sản xuất đá cho

bê-tông nhựa, công tác thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý không trung thực,
hình thức để hợp thức hóa hồ sơ. Chính vì vậy, chất lượng hỗn hợp bê tông nhựa
thường không đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật quy định.
Ngoài ra, theo tiêu chuẩn Việt Nam 7493-2005 [10], nhựa đường được phân
loại theo độ kim lún, tùy theo giá trị độ kim lún nhựa đường được chia làm 6 loại
khác nhau, từ loại mềm nhất 200/300 đến loại cứng nhất 20/30. Thực tế ở Việt
Nam, nhựa có độ kim lún 60/70 được sử dụng nhiều nhất. Tuy nhiên, loại nhựa này


17

có nhiệt độ hóa mềm thấp (khoảng 53oC và không chịu được nhiệt độ thực tế trên
mặt đường) và độ ổn định nhiệt thấp (chỉ số PI âm).
Những yếu tố trên đây chính là một trong những nguyên nhân làm giảm chất
lượng của mặt đường bê tông nhựa, và làm xuất hiện biến dạng lún vệt bánh xe trên
mặt đường.
•

Ảnh hưởng của thành phần cấp phối
Sự làm việc đồng nhất giữa cốt liệu và nhựa là một trong những yếu tố ảnh

hưởng tới cường độ của hỗn hợp bê tông nhựa, cốt liệu và nhựa liên kết với nhau cả
về mặt hóa học lẫn cơ học. Chính vì vậy nếu sự liên kết này không đảm bảo, có
nghĩa là không có sự tương thích giữa nhựa và cốt liệu, hỗn hợp bê tông nhựa sẽ
không đạt các yêu cầu về cường độ, gây nên hư hỏng mặt đường [16], [21], [22].
Trong quá trình thiết kế bê tông nhựa, hàm lượng nhựa tối ưu phải được xác
định sao cho nhựa vừa đủ để bao bọc các hạt cốt liệu và liên kết chúng lại với nhau.
Tuy nhiên trong quá trình sản xuất bê tông nhựa với khối lượng lớn tại trạm trộn,
nếu công nghệ không đảm bảo sẽ dẫn tới hiện tượng cốt liệu không được bao bọc
bởi nhựa làm chúng không liên kết được với nhau, hoặc nếu dư quá nhiều nhựa

cũng làm cho các hạt cốt liệu cách xa nhau, đây là nguyên nhân dẫn tới giảm cường
độ và xuất hiện hư hỏng trên mặt đường bê tông nhựa, trong đó có biến dạng lún vệt
bánh xe [16], [22].
•

Ảnh hưởng của việc sử dụng bột khoáng thu hồi
Bột khoáng là một thành phần quan trọng trong hỗn hợp bê tông nhựa. Khi

trộn chung với nhựa đường, thành phần hạt mịn trong bột khoáng có kích thước hạt
nhỏ hơn chiều dày màng nhựa có tác dụng làm cứng nhựa đường và tạo nên hỗn
hợp mastic có nhiều tính năng ưu việt như tăng bám dính giữa đá và nhựa, tăng độ
ổn định, tăng độ bền trong môi trường ẩm ướt, giảm nứt nẻ và lún vệt bánh xe [41].
Thực tế ở Việt Nam, tại một số công trình có sử dụng bột khoáng thu hồi từ
thiết bị lọc bụi của trạm trộn để thay thế một phần bột khoáng nghiền trong thành


18

phần bê tông nhựa. Chính điều này cũng là một nguyên nhân làm suy giảm đáng kể
khả năng kháng lún vệt bánh xe nhất là trong điều kiện làm việc bất lợi của nhiệt độ
môi trường và tải trọng quá tải hiện nay.
Ở Việt Nam hiện có trên 500 trạm trộn bê tông nhựa. Các trạm này chủ yếu
là loại trạm trộn cưỡng bức, chu kỳ, lọc bụi khô. Theo tiêu chuẩn Việt Nam
8819:2011 [11] hàm lượng bụi bùn sét không quá 2% đối với đá và 3% đối với cát.
Vì vậy trong thành phần cốt liệu có thể vẫn tồn tại nhiều hạt bụi bùn sét, những hạt
này khi qua tang sấy lẫn trong phần bụi. Phần bụi này được lọc và được nhiều trạm
trộn tận dụng để thay thế bột khoáng nghiền trong thành phần cấp phối bê tông
nhựa. Mặc dù theo quy định 858/BGTVT không dùng quá 25% lượng bột khoáng
thu hồi và chất lượng phải được đảm bảo như bột khoáng nghiền, nhưng thực tế thì
các trạm trộn khó có thể kiểm soát được chất lượng bột khoáng thu hồi.

Theo TS. Vũ Minh Đức [14], ở các trạm trộn có sử dụng bột khoáng thu hồi,
việc thay thế bột khoáng nghiền đã làm giảm khả năng kháng lún vệt bánh xe của
mặt đường bê tông nhựa hơn 40% (bảng 1.2 và hình 1.21-1.22).
Bảng 1.2: So sánh kết quả thí nghiệm suy giảm số lượt chạy xe trên cùng một
chiều sâu lún khi có sử dụng bột thu hồi
Vị trí lấy
Kết quả thí nghiệm
mẫu thí
lún vệt bánh xe có
nghiệm
sử dụngbột thu hồi
tại trạm
(số lượt)
trộn

Kết quả thí nghiệm
lún vệt bánh xe
không sử dụng bột
thu hồi

Mức độ
suy giảm
khi sử
dụng bột
thu hồi

Trạm
C4-CP1

12,5mm/8.500 lượt

12,5 mm/14.200 lượt

40%

Trạm
XT-CP1

12,5mm/10.500 lượt
3,85mm/15.000 lượt
3,85mm/7.000 lượt

>50%

Ghi chú

Thí
nghiệm
môi trường
nước, tải
trọng tiêu
chuẩn,nhiệ
t độ nước


19

Vị trí lấy
Kết quả thí nghiệm
mẫu thí

lún vệt bánh xe có
nghiệm
sử dụngbột thu hồi
tại trạm
(số lượt)
trộn

Kết quả thí nghiệm
lún vệt bánh xe
không sử dụng bột
thu hồi

Trạm
XT-CP2

12,5mm/11.000 lượt
5,5 mm/15.000 lượt
5,5 mm/ 4.000 lượt

Trạm
C4-CP2

12,2mm/8.900 lượt
8,47 mm/5.600 lượt

Mức độ
suy giảm
khi sử
dụng bột
thu hồi

8,47 mm/15.000 lượt

Ghi chú

>50%

500C

>50%

Điều kiện
tăng tải
trọng 7,2%

Chiều sâu vệt lún bánh xe (mm)

(Nguồn: [14])

Số lần tác dụng của tải trọng (lần)
Hình 1.21: Quan hệ giữa chiều sâu vệt lún bánh xe và tải trọng tác dụng của mẫu
không sử dụng bột khoáng thu hồi
(Nguồn: [14])


Chiều sâu vệt lún bánh xe (mm)

20

Số lần tác dụng của tải trọng (lần)

Hình 1.22: Quan hệ giữa chiều sâu vệt lún bánh xe và tải trọng tác dụng của mẫu có
sử dụng bột khoáng thu hồi
(Nguồn: [14])

•

Ảnh hưởng của việc sử dụng cát tự nhiên thay cho cát xay
Để giảm chi phí các đơn vị thi công thường sử dụng cát tự nhiên để chế tạo

bê tông nhựa. Theo PGS. TS. Lã Văn Chăm [2] việc sử dụng cát tự nhiên làm cho
khả năng kháng lún vệt bánh xe của bê tông nhựa suy giảm đáng kể (Hình 1.23Chiều sâu vệt lún bánh xe (mm)

1.24).

Số lần tác dụng của tải trọng (lần)
Hình 1.23: Quan hệ giữa chiều sâu vệt lún bánh xe và tải trọng tác dụng của mẫu
không sử dụng cát tự nhiên


21

Chiều sâu vệt lún bánh xe (mm)

(Nguồn:[2])

Số lần tác dụng của tải trọng (lần)
Hình 1.24: Quan hệ giữa chiều sâu vệt lún bánh xe và tải trọng tác dụng của mẫu có
cấp phối sử dụng 10% cát tự nhiên
(Nguồn:[2])
•

Ảnh hưởng của chất lượng thi công
Chất lượng thi công nền đường, các lớp móng và các lớp mặt bê tông nhựa

cũng ảnh hưởng rất lớn đến sự xuất hiện và tích lũy các loại biến dạng dẻo trên mặt
đường. Công tác lu lèn ảnh hưởng quyết định tới việc hình thành cường độ của mặt
đường, đây là quá trình tác động bằng ngoại lực làm cho các hạt vật liệu sắp xếp
một cách trật tự từ đó độ rỗng của cốt liệu giảm. Trong quá trình lu lèn, hai yếu tố
quan trọng nhất là áp lực lu và vận tốc lu, nếu không kiểm soát tốt quá trình này thì
cường độ và độ chặt của các lớp bê tông nhựa bị giảm đáng kể, làm giảm khả năng
tiếp nhận, phân bố và truyền tải trọng xuống các lớp kết cấu phía dưới.
Theo tác giả Larry Santucci [20], công tác lu lèn ảnh hưởng tới khả năng
chống biến dạng của toàn bộ kết cấu áo đường (hình 1.25). Khi đạt độ chặt khoảng
95÷98% và độ rỗng của hỗn hợp bê tông nhựa xấp xỉ 5÷7%, sự xuất hiện của lún
vệt bánh xe được giảm đáng kể [20].


22

Hình 1.25: Sự xắp xếp vật liệu sau khi hoàn thành công tác lu lèn
(Nguồn:[20])
Ngoài ra, trong quá trình thi công cần phải tuân thủ các quy định về nhiệt độ.
Nhiệt độ khi trộn và lu lèn không đảm bảo dẫn đến độ chặt không đạt. Tùy vào từng
loại nhựa theo tiêu chuẩn Việt Nam 8819-2011 [11], nhiệt độ hỗn hợp bê tông nhựa
khi trộn trong thùng phải đạt từ 145-165oC, khi cho vào xe phải đạt 135-155oC, và
khi bắt đầu lu lèn phải ≥115-125oC.
1.3 Các biện pháp kỹ thuật ngăn ngừa sự xuất hiện và xử lý biến dạng lún vệt
bánh xe trên mặt đường bê tông nhựa
Theo PGS. TS Trần Thị Kim Đăng [12] để nâng cao độ ổn định của mặt
đường bê tông nhựa và hạn chế hiện tượng lún vệt bánh xe cần phải: tuân thủ

nghiêm ngặt quy trình, quy phạm để đảm bảo chất lượng công trình (kiểm tra chất
lượng công trình theo từng công đoạn, kiểm tra chất lượng lu lèn theo từng lớp);
kiểm soát chặt chẽ chất lượng vật liệu đầu vào; nâng cao năng lực tư vấn giám sát
và nghiệm thu công trình.
Biện pháp xử lý lún vệt bánh xe được lựa chọn tùy vào từng trường hợp cụ
thể; dựa trên kết quả nghiên cứu, phân tích nguyên nhân của lún vệt bánh xe, độ sâu
của vệt lún, các đặc trưng hình học của vệt lún, lưu lượng và thành phần giao thông.


23

Để hạn chế sự xuất hiện và khắc phục biến dạng lún vệt bánh xe ở trên mặt đường
bê tông nhựa cần tiến hành các biện pháp sau [35]:
-

Nhóm các biện pháp kỹ thuật nhằm giảm nhịp độ phát triển của vệt lún bánh xe:
Theo kết quả phân tích của Tổng cục đường bộ [44], tại 3 trạm cân lắp đặt tại Quốc
lộ 1 và Quốc lộ 10 trong dự án nâng cấp cải tạo mạng lưới đường bộ cho thấy tỷ lệ
xe vượt tải chiếm tới trên 50% trong thành phần dòng xe. Vì vậy, cần có giải pháp
hạn chế hoặc cấm xe có tải trọng quá nặng tham gia giao thông, đặc biệt vào thời
điểm nhiệt độ cao, thời tiết xấu; tổ chức phân luồng giao thông đều khắp trên toàn
bộ bề rộng phần xe chạy, dở bỏ chướng ngại vật trên đường nhằm tăng tốc độ cho

-

phương tiện, giảm thời gian tác động của tải trọng lên đường;
Nhóm các biện pháp khắc phục vệt lún bánh xe mà không xử lý nguyên nhân gây ra
chúng: Sử dụng vật liệu để sửa chữa, san lấp những vị trí lún vệt bánh xe, xử lý vệt

-

lún bánh xe bằng phương pháp tái chế nóng hoặc tái chế nguội;
Nhóm các biện pháp xử lý vệt lún bánh xe đồng thời với khắc phục hoàn toàn các
nguyên nhân gây ra chúng: Sử dụng các biện pháp gia cường lớp bê tông nhựa,
nâng cao độ cứng các lớp phía dưới của mặt đường, gia cường hoặc thay thế đất nền
trong phạm vi hoạt động của nền đường, đảm bảo thoát nước tốt cho tuyến đường;
(sử dụng hỗn hợp Stone Mastic Asphalt, CBP – Concrete Block Paver, mặt đường
bê tông xi măng).
- Nhóm các biện pháp hạn chế sự xuất hiện của biến dạng lún vệt bánh xe: Áp dụng
các biện pháp nâng cao độ ổn định đất nền đường và vật liệu trong các lớp kết cấu
áo đường, tạo độ kết dính cần thiết giữa các lớp vật liệu, thiết kế xây dựng mặt
đường có tính đến sự tích lũy của biến dạng dẻo trong giới hạn cho phép [20], sử
dụng vật liệu có sức kháng trượt và khả năng chống bào mòn cao (bê tông nhựa gia
cường cốt sợi) làm lớp mặt, dùng vật liệu có cấu trúc bền vững và có khả năng
chống lại quá trình hình thành biến dạng dẻo làm lớp móng, sử dụng vật liệu có
khả năng thoát nước tốt để đắp nền đường, xây dựng hệ thống dẫn và thoát nước
tốt cho tuyến đường.
Để nâng cao chất lượng hỗn hợp bê tông nhựa ta có thể tiến hành một số nội
dung sau:


24

+
+

Sử dụng nhựa có chất lượng cao như nhựa đặc 40/50;
Quản lý chất lượng bột khoáng trước khi đưa vào sử dụng và chỉ sử dụng bột

+

+
+

khoáng nghiền làm phụ gia khi chế tạo hỗn hợp bê tông nhựa;
Sử dụng cát xay thay cho cát tự nhiên;
Đào tạo về kỹ thuật giám sát trạm trộn cho đội ngũ tư vấn giám sát;
Nâng cao trình độ chuyên môn của công nhân vận hành trạm trộn sản xuất hỗn hợp
bê tông nhựa.
Theo TS. Nguyễn Quang Phúc [4] muốn tăng khả năng kháng cắt của bê
tông nhựa thì cần tăng góc nội ma sát của vật liệu, tăng lực dính C. Để tăng góc nội
ma sát ϕ cần phải tăng hàm lượng đá dăm trong bê tông nhựa, tăng khả năng chèn
móc của vật liệu. Mặc khác muốn tăng lực dính C cần phải tăng độ quánh của nhựa
và lựa chọn hàm lượng bột khoáng hợp lý.
Hiện nay trên thế giới công nghệ Stone Mastic Asphalt đang được ứng dụng
rộng rãi. Stone Mastic Asphalt là hỗn hợp bê tông nhựa nóng có cấu trúc bền và
chắc với hàm lượng đá dăm lên tới 70-80% theo khối lượng. Cấu trúc Stone Mastic
Asphalt có khả năng kháng trượt cao và chống biến dạng lún vệt bánh xe. Ngoài ra
trong thành phần của Stone Mastic Asphalt chứa một hàm lượng lớn đá dăm có kích
cỡ lớn, vì vậy Stone Mastic Asphalt có khả năng kháng mòn cao và tạo ra độ nhám
cần thiết cho mặt đường. Stone Mastic Asphalt còn được dùng như là một loại vật
liệu đặc biệt để xây dựng lớp mặt của kết cấu áo đường nhằm chống biến dạng lún
vệt bánh xe. Kết quả so sánh khả năng chống biến dạng dẻo của các loại bê tông
nhựa khác nhau được thể hiện ở trong bảng 1.3 [17] và hình 1.26 [40].
Bảng 1.3. Giá trị biến dạng dẻo của các loại bê tông nhựa khác nhau ở điều
kiện nhiệt độ 60°С

Loại bê tông nhựa

Stone Mastic Asphalt

Giá trị của biến dạng dẻo (mm)
Phòng thí nghiệm

Tính toán

Trên đường

2,0

3,1

2,5


25

Loại bê tông nhựa

Giá trị của biến dạng dẻo (mm)
Phòng thí nghiệm

Tính toán

Trên đường

Bê tông nhựa chặt loại
A

4,0

6,3

5,6

Bê tông nhựa chặt loại
B

4,0

6,3

6,4

Bê tông nhựa rỗng

6,4

10,2

10,7
(Nguồn: [17])

Hình 1.26: Giá trị biến dạng dẻo của các loại bê tông nhựa khác nhau ở điều kiện
nhiệt độ 60°С
(Nguồn: [17])
Hình dạng, độ góc cạnh của vật liệu cũng là một yếu tố có ảnh hưởng lớn
đến khả năng kháng lún vệt bánh xe của bê tông nhựa. Cốt liệu càng góc cạnh, bề
mặt càng xù xì thì khả năng chèn móc giữa các hạt vật liệu tăng, làm tăng khả năng
chống lún vệt bánh xe của bê tông nhựa. Theo Chang và Chen [19] hỗn hợp bê tông
nhựa sử dụng cốt liệu có dạng khối (cubial) có khả năng kháng lún vệt bánh xe cao

hơn so với các dạng còn lại.