Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí khu vực Nam bộ đến thiết kế và khai thác kết cấu áo đường bê tông nhựa (LA tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRẦN VĂN THIỆN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ
KHÔNG KHÍ KHU VỰC NAM BỘ ĐẾN THIẾT KẾ VÀ
KHAI THÁC KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRẦN VĂN THIỆN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ
KHÔNG KHÍ KHU VỰC NAM BỘ ĐẾN THIẾT KẾ VÀ
KHAI THÁC KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA

Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng đường ô tô và đường thành phố
Mã số: 62.58.02.05

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1: PGS.TS. TRẦN THỊ KIM ĐĂNG
2: TS. NGUYỄN THỐNG NHẤT

HÀ NỘI - 2017


i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng cá nhân tôi. Các kết
quả, số liệu, công thức, đề nghị và phương trình mới lập của tôi nêu trong luận án là
trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác, ngoài
những bài báo, nghiên cứu khoa học mà tôi và những người cùng nghiên cứu đã
công bố.
Trong quá trình nghiên cứu, tôi đã chú thích và liệt kê trong phần tài liệu
tham khảo kết quả nghiên cứu, các công thức và các phần mềm ứng dụng của các
tác giả khác.
Hà Nội, ngày ....... tháng ....... năm 20....
Tác giả

Trần Văn Thiện


ii
LỜI CẢM ƠN
Tôi vô cùng biết ơn Phó Giáo sư - Tiến sĩ Trần Thị Kim Đăng và Tiến sĩ
Nguyễn Thống Nhất đã hướng dẫn tận tính trong quá trình nghiên cứu các chuyên
đề, thí nghiệm đến khi hoàn thành luận án và bảo vệ luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình cùng những đóng góp to lớn
của Phó Giáo sư – Tiến sĩ Lã Văn Chăm, Giáo sư – Tiến sĩ Bùi Xuân Cậy, Giáo sư
– Tiến sĩ Phạm Duy Hữu, Phó Giáo sư – Tiến sĩ Nguyễn Văn Hùng, Phó Giáo sư –
Tiến sĩ Vũ Đức Chính, Phó Giáo sư – Tiến sĩ Nguyễn Hữu Trí, Tiến sĩ Nguyễn
Quang Phúc, Tiến sĩ Phạm văn Hùng, Thạc sĩ Ngô Ngọc Quí, Kỹ sư Nguyễn Khuê,

Thạc sĩ Nguyễn Cao Tân, Thạc sĩ Võ Văn Thảo, các em sinh viên tham gia thí
nghiệm cùng tất cả thầy cô trong hội đồng bảo vệ các chuyên đề và seminar đã đóng
góp nhiều ý kiến để tôi hoàn thành luận án.
Tôi xin cảm ơn trường Đại học Giao thông Vận tải, Bộ môn Đường Bộ,
phòng Đào tạo sau đại học đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi được nghiên cứu, thực
nghiệm và hoàn thành luận án.
Xin cảm ơn trường Đại học Văn Lang, gia đình và bạn bè đã động viên, giúp
đỡ trong suốt quá trình nghiên cứu.
Chân thành cảm ơn !
Tác giả


iii
MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan ............................................................................................................... i
Lời cảm ơn ................................................................................................................. ii
Mục lục...................................................................................................................... iii
Ký hiệu thường dùng và đơn vị sử dụng trong luận án............................................ vii
Danh mục các bảng ................................................................................................... ix
Danh mục các hình, ảnh ............................................................................................ xi
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA VÀ ẢNH
HƯỞNG YẾU TỐ NHIỆT TRONG THIẾT KẾ KHAI THÁC .................................6
1.1. Những vấn đề chung về mặt đường bê tông nhựa và ảnh hưởng yếu tố nhiệt
độ tới khả năng làm việc .........................................................................................6
1.1.1. Kết cấu mặt đường bê tông nhựa ..................................................................6
1.1.2 Ảnh hưởng của yếu tố nhiệt tới khả năng làm việc của mặt đường bê tông
nhựa.....................................................................................................................7
1.1.3. Nhiệt độ thiết kế trong các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu áo đường mềm ......10

1.2. Các nghiên cứu liên quan đến nhiệt độ đối với mặt đường bê tông nhựa .........14
1.2.1 Các nghiên cứu của nước ngoài về nhiệt độ khai thác của mặt đường bê
tông nhựa ..........................................................................................................14
1.2.2 Các nghiên cứu của nước ngoài về vật liệu và công nghệ giảm nhiệt của
mặt đường bê tông nhựa ...................................................................................18
1.2.3. Một số nghiên cứu quá trình hạ nhiệt của bê tông nhựa nóng trong thời
gian thi công .....................................................................................................21
1.2.4. Các nghiên cứu trong nước về nhiệt độ của mặt đường bê tông nhựa ......23
1.3. Đánh giá- đặt vấn đề nghiên cứu........................................................................30
1.3.1 Đánh giá .......................................................................................................30
1.3.2. Đặt vấn đề nghiên cứu ................................................................................32
CHƯƠNG 2: THU THẬP VÀ PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ
ẨM KHU VỰC NAM BỘ ........................................................................................34
2.1. Các yếu tố khí hậu có ảnh hưởng đến nhiệt độ mặt đường ...............................34


iv
2.1.1. Trao đổi nhiệt giữa lớp bê tông nhựa mặt đường và môi trường xung
quanh.................................................................................................................34
2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ không khí: ..........................................36
2.2. Khu vực Nam bộ trong phân vùng khí hậu đường sá Việt Nam.......................37
2.2.1. Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên của khu vực Nam bộ .............................37
2.2.2. Khu vực Nam Bộ trong phân vùng khí hậu đường sá Việt Nam................38
2.3. Đặc điểm mạng lưới đường bộ và điều kiện nhiệt độ khu vực Nam bộ ............41
2.3.1. Mạng lưới giao thông khu vực Nam bộ ......................................................41
Đặc điểm mạng lưới đường bộ khu vực Nam bộ..................................................41
2.4. Thu thập và phân tích dữ liệu điều kiện khí hậu khu vực Nam bộ ....................42
2.4.1. Thu thập dữ liệu Nhiệt độ khu vực Nam bộ ...............................................42
2.4.2. Phân tích dữ liệu nhiệt độ tại khu vực Nam bộ ..........................................45
2.5. Kết luận ..............................................................................................................64

CHƯƠNG: 3 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC
YẾU TỐ THỜI TIẾT VÀ NHIỆT ĐỘ MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA KHU
VỰC NAM BỘ .........................................................................................................66
3.1. Lựa chọn hiện trường và phương pháp theo dõi thu thập số liệu nhiệt độ
mặt đường và các yếu tố khí hậu ảnh hưởng ........................................................66
3.1.1 Lựa chọn hiện trường ...................................................................................66
3.1.2. Phương pháp theo dõi thu thập số liệu nhiệt độ mặt đường và các yếu tố
ảnh hưởng .........................................................................................................68
3.1.3. Mô hình thống kê và xử lý số liệu ..............................................................70
3.2. Nghiên cứu thực nghiệm - tổng hợp số liệu thực nghiệm .................................74
3.2.1. Nghiên cứu thực nghiệm - tổng hợp số liệu thực nghiệm ..........................74
3.2.2. Nhận xét ......................................................................................................76
3.2.3. Theo dõi quá trình hạ nhiệt hỗn hợp bê tông nhựa nóng trong quá trình thi
công ...................................................................................................................76
3.3. Xây dựng phương trình quan hệ giữa nhiệt độ mặt đường và các yếu tố ảnh
hưởng trong quá trình khai thác ............................................................................79
3.3.1. Nhiệt độ mặt đường phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ không khí, độ ẩm
và tốc độ gió .....................................................................................................80


v
3.3.2. Nhận xét ......................................................................................................86
3.3.3. Phương trình liên hệ giữa nhiệt độ bê tông nhựa (T), nhiệt độ không
khí (Tkk ) và độ ẩm không khí (W) ...................................................................87
3.3.4. Bảng đối chứng nhiệt độ đo thực tế và nhiệt độ tính từ công thức .............89
3.3.5. Diễn biến giảm nhiệt độ trong quá trình thi công bê tông nhựa mặt
đường ................................................................................................................93
3.4. Kết luận chương 3 ..............................................................................................95
CHƯƠNG 4 CÁC ĐỀ XUẤT YẾU TỐ NHIỆT TRONG THIẾT KẾ KẾT CẤU
ÁO ĐƯỜNG VÀ QUẢN LÝ KHAI THÁC MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA ....98

4.1. Đề xuất nhiệt độ tính toán kết cấu áo đường mềm theo tiêu chuẩn Việt Nam
22TCN 211 - 06 trong điều kiện khí hậu Nam bộ ................................................98
4.1.1. Nhiệt độ tính toán cắt trượt của lớp bê tông nhựa mặt đường: ...................98
4.1.1. Tính độ võng của lớp bê tông nhựa mặt đường: .......................................100
4.1.2. Tính nứt mỏi của lớp bê tông nhựa mặt đường: ......................................102
4.2. Đề xuất áp dụng Superpave trong điều kiện khí hậu Nam bộ .........................103
4.2.1. Nhiệt độ thiết kế ........................................................................................103
4.2.2. Nhiệt độ ảnh hưởng đến hư hỏng biến dạng vĩnh cửu của bê tông nhựa
mặt đường theo Superpave tại khu vực Nam bộ ............................................104
4.2.3. Nhiệt độ ảnh hưởng đến hư hỏng do mỏi tương đương của bê tông nhựa
mặt đường theo Superpave tại khu vực Nam bộ ............................................106
4.3. Đề xuất kiểm soát thời gian lu lèn và thời gian đưa lớp mặt mới rải vào khai
thác ......................................................................................................................107
4.3.1. Nhiệt độ cho phép thông xe trên thế giới: ................................................107
4.3.2. Nhiệt độ cho phép thông xe ở Việt Nam ..................................................107
4.3.3. Đề xuất kiểm soát thời gian lu lèn và thời gian đưa lớp mặt mới rải vào
khai thác..........................................................................................................107
4.3.4. Kết luận chương 4 ....................................................................................108
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................109
5.1. Các kết quả nghiên cứu chính ..........................................................................109
5.1.1 Thu thập, xử lý, tính ra các giá trị nhiệt độ cao nhất, trung bình, thấp
nhất của khu vực Nam bộ ...............................................................................109


vi
5.1.2. Xây dựng phương trình quan hệ giữa nhiệt độ bê tông nhựa mặt đường,
nhiệt độ không khí và các yếu tố ảnh hưởng ..................................................109
5.1.3. Kiến nghị nhiệt độ tính toán kết cấu áo đường bê tông nhựa và thời gian
lu lèn và thời gian thông xe thi công lớp mặt đường bê tông nhựa nóng.......110
5.2. Các điểm mới của luận án ...............................................................................111

5.3. Hạn chế của luận án ........................................................................................112
5.4. Hướng nghiên cứu tiếp ....................................................................................112
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ..............................................113
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................114



vii
KÝ HIỆU THƯỜNG DÙNG VÀ ĐƠN VỊ SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN
KÝ HIỆU

THỨ NGUYÊN

Ý NGHĨA

T

o

C

Nhiệt độ vật liệu

Tmđ

o

C

Nhiệt độ bề mặt mặt đường bê tông nhựa

T2cm

o

C

Nhiệt độ bê tông nhựa ở độ sâu 2cm

T5cm

o

C

Nhiệt độ bê tông nhựa ở độ sâu 5cm

T7cm

o

C

Nhiệt độ bê tông nhựa ở độ sâu 7cm

T12cm

o

C

Nhiệt độ bê tông nhựa ở độ sâu 12cm

Th

o

C

Nhiệt độ bê tông nhựa ở độ sâu H

Tkk

o

C

Nhiệt độ không khí

kk
Tcao

o

C

Nhiệt độ không khí cao

TTBkk

o

C

Nhiệt độ không khí trung bình

kk
Tthap

o

C

Nhiệt độ không khí thấp

Teff(PD)

o

C

Nhiệt độ ảnh hưởng biến dạng phá hoại vĩnh cửu

Teff(FC)

o

C

Nhiệt độ ảnh hưởng phá hoại mỏi tương đương

TttĐV

o

C

Nhiệt độ tính toán cường độ theo độ võng đàn hồi

TttCT

o

C

Nhiệt độ tính toán theo điều kiện cân bằng trượt

TttN

o

C

Nhiệt độ tính toán theo điều kiện nứt mỏi

kk
TcaoDNB

o

C

Nhiệt độ cao ở Đông Nam bộ

kk
TTBDNB

o

C

Nhiệt độ trung bình ở Đông Nam bộ

kkMK
TTBDNB

o

C

Nhiệt độ trung bình mùa khô ở Đông Nam bộ

kkMM
TTBDNB

o

C

Nhiệt độ trung bình mùa mưa ở Đông Nam bộ

kk
TthapDNB

o

C

Nhiệt độ thấp mùa khô ở Đông Nam bộ

kk
TcaoTNB

o

C

Nhiệt độ cao ở Tây Nam bộ

kk
TTBTNB

o

C

Nhiệt độ trung bình ở Tây Nam bộ

kkMK
TTBTNB

o

C

Nhiệt độ trung bình mùa khô ở Tây Nam bộ

kkMM
TTBTNB

o

C

Nhiệt độ trung bình mùa mưa ở Tây Nam bộ

kk
TthapTNB

o

C

Nhiệt độ thấp mùa khô ở Tây Nam bộ

Mm

Độ sâu trong bê tông nhựa mặt đường

H

viii
KÝ HIỆU

THỨ NGUYÊN

Ý NGHĨA

W

%

Độ ẩm môi trường

kk
Wcao

%

Độ ẩm môi trường cao

WTBkk

%

Độ ẩm môi trường trung bình

kk
W thap

%

Độ ẩm môi trường thấp

V

m/s

Vận tốc gió

E

Mpa

Mô đun đàn hồi

St,T

Mpa

Mô đun độ cứng

σ

Mpa

Ứng suất tác dụng

ε

M

Rku

Mpa

Biến dạng
Cường độ kéo uốn


ix
DANH MỤC CÁC BẢNG
TT

Tên bảng

Trang

Bảng 1.1. Các đặc trưng tính toán của bê tông nhựa và hỗn hợp đá nhựa ..... 11 
Bàng 1.2. Mô đun đàn hồi tính toán của bê tông nhựa chặt sử dụng bitum
đặc 40/60 và 60/90 trong tiêu chuẩn thiết kế mặt đường của
CHLB Nga ...................................................................................... 13 
Bảng 1.3. Mô đun đàn hồi tính toán của bê tông nhựa theo tiêu chuẩn
của Pháp ......................................................................................... 14 
Bảng 1.4. Tên gọi và hỗn hợp vật liệu ............................................................ 19 
Bảng 1.5. Hệ số truyền nhiệt ........................................................................... 26 
Bảng 1.6. Hệ số αd phụ thuộc vào tn,max, Zmax, Tmđường .................................... 27 
Bảng 1.7. Các trị số  tđđ tùy thuộc vào loại đất............................................... 28 
Bảng 2.1. Số liệu nhiệt độ không khí trạm khí tượng Tân Sơn Hòa

năm 2012 ...................................................................................... 43 
Bảng 2.2. Số liệu nhiệt độ không khí trạm Cần Thơ năm 2012 ..................... 44 
Bảng 2.3. Nhiệt độ không khí cao nhất 7 ngày hàng năm của 21 năm ở
trạm Tân Sơn Hòa-thành phố Hồ Chí Minh và trạm cần Thơthành phố Cần Thơ .......................................................................... 46 
Bảng 2.4. Nhiệt độ không khí cao nhất từ năm 1995 đến 2015 của trạm
Tân Sơn Hòa ................................................................................... 52 
Bảng 2.5. Nhiệt độ không khí trung bình tháng của trạm Tân Sơn Hòa
Thành phố Hồ Chí Minh ................................................................. 53 
Bảng 2.6. Nhiệt độ không khí thấp theo tháng của 21 năm của trạm Tân
Sơn Hòa Thành phố Hồ Chí Minh ................................................. 54 
Bảng 2.7. Nhiệt độ không khí thấp nhất từ năm 1995 đến 2015 của trạm
Tân Sơn Hòa ................................................................................... 55 
Bảng 2.8. Nhiệt độ không khí cao nhất từ năm 1995-2015 của trạm Cần
Thơ, thành phố Cần Thơ ................................................................. 57 
Bảng 2.9. Nhiệt độ không khí trung bình tháng của 21 năm ở trạm Cần
Thơ, thành phố Cần Thơ ................................................................. 58 
Bảng 2.10. Nhiệt độ không khí thấp tháng của 21 năm ở trạm Cần Thơ,
thành phố Cần Thơ .......................................................................... 59 


x
Bảng 2.11. Nhiệt độ không khí thấp từ 1995 đến 2015 ở trạm Cần Thơ,
thành phố Cần Thơ .......................................................................... 60 
Bảng 2.14. Nhiệt độ không khí cao nhất trung bình tháng của khu vực
thành phố Hồ Chí Minh và Cần Thơ ( QCVN 02:2009 BXD) ...... 62 
Bảng 2.15. Nhiệt độ không khí trung bình tháng của khu vực thành phố Hồ
Chí Minh và Cần Thơ (QCVN 02:2009 BXD) ............................... 63 
Bảng 2.16. Nhiệt độ không khí thấp nhất trung bình tháng của khu vực
thành phố Hồ Chí Minh và Cần Thơ (QCVN 02:2009 BXD) ........ 63 
Bảng 2.17. Độ ẩm tương đối trung bình của khu vực TP.Hồ Chí Minh và

Cần Thơ (QCVN 02:2009 BXD) ..................................................... 63 
Bảng 2.18. Độ ẩm tương đối thấp nhất của khu vực TP.Hồ Chí Minh và
Cần Thơ (QCVN 02:2009 BXD) ................................................... 64 
Bảng 3.1. Kế hoạch khảo sát nhiệt độ không khí, nhiệt độ trong bê tông
nhựa, độ ẩm và tốc độ gió ............................................................... 74 
Bảng 3.2. Nhiệt độ không khí, nhiệt độ bề mặt mặt đường, sâu 5cm, sâu
7cm và độ ẩm không khí ở Bình Thạnh, TP. Hồ Chí Minh ngày
01/11/2016 ...................................................................................... 89 
Bảng 3.3. Nhiệt độ không khí, nhiệt độ bề mặt mặt đường, sâu 5cm, sâu
7cm và độ ẩm không khí tính bằng công thức (3.1), (3.2) và (3.3) 90 
Bảng 3.4. Bảng so sánh giá trị nhiệt độ mặt đường và nhiệt độ ở độ sâu
2cm đo được và giá trị tính theo công thức (3.1), (3.2) và (3.3) .... 91 
Bảng 3.5. Bảng so sánh giá trị nhiệt độ ở độ sâu 5cm và nhiệt độ ở độ sâu
7cm đo được và giá trị tính theo công thức (3.2) và (3.3) .............. 92 
Bảng 4.1. Nhiệt độ tính toán cắt trượt của mặt đường bê tông nhựa ............ 100 
Bảng 4.2. Nhiệt độ tính toán độ võng của mặt đường bê tông nhựa ............ 101 
Bảng 4.3. Nhiệt độ tính toán nứt mỏi của mặt đường bê tông nhựa ............. 103 
Bảng 4.4. Độ tin cậy và Kα tương ứng .......................................................... 105 


xi
DANH MỤC CÁC HÌNH
TT

Tên hình

Trang

Hình 1.1. Kết cấu nền và áo đường .............................................................................7 
Hình 1.2. Biến dạng của mặt đường bê tông nhựa ......................................................8 

Hình 1.3. Quan hệ giữa nhiệt độ mặt đường và nhiệt độ không khí .........................16 
Hình 1.4. Biến thiên theo giờ nhiệt độ không khí, độ ẩm, nhiệt độ bê tông nhựa ....18 
Hình 1.5. Đồ thị biến thiên nhiệt độ từ 19/8 - 21/8/2014 ở hiện trường 1 ................20 
Hình 1.6. Đường cong hạ nhiệt của lớp bê tông nhựa mới rải .................................22 
Hình 1.7. Đối chứng số liệu đo thực tế và giá trị tính toán theo mô hình ở 2 hiện
trường.......................................................................................................23 
Hình 1.8. Sơ đồ đổi bề dày theo điều kiện tương đương về nhiệt lượng ..................26 
Hình 1.9. Sơ đồ đổi bề dày tương đương theo điều kiện tương đương nhiệt độ ......28 
Hình 2.1 Trao đổi nhiệt giữa bê tông nhựa và môi trường xung quanh ...................35 
Hình 2.2. Bản đồ phân vùng khí hậu theo QCVN 02:2009 ......................................40 
Hình 2.3. Qui hoạch giao thông TP. Hồ Chí Minh và các tỉnh lân cận ....................41 
Hình 2.4. Biến thiên nhiệt độ theo tháng của trạm Tân Sơn Hòa năm 2012 ............43 
Hình 2.5 Biến thiên nhiệt độ theo tháng của trạm Cần thơ năm 2012 ......................44 
Hình 3.1. Thiết bị đo nhiệt độ tại trạm thuộc quận Bình Thạnh thành phố Hồ
Chí Minh ..................................................................................................66 
Hình 3.2. Thiết bị đo nhiệt độ tại trạm thuộc quốc Lộ 50, tỉnh Long An .................67 
Hình 3.3. Thiết bị đo nhiệt độ tại trạm thuộc Tỉnh Lộ 43, tỉnh Bình Dương............67 
Hình 3.4 Sơ đồ vị trí đặt đầu đo nhiệt độ ..................................................................68 
Hình 3.5 Thiết bị đo nhiệt độ ....................................................................................70 
Hình 3.6. Thiết bị đo độ ẩm và tốc độ gió ................................................................70 
Hình 3.7. Đồ thị nhiệt độ không khí và nhiệt độ bê tông nhựa theo thời gian..........75 
Hình 3.8 Đồ thị nhiệt độ không khí, nhiệt độ mặt đường, độ ẩm và tốc độ gió
theo thời gian ...........................................................................................75 
Hình 3.9a. Đường hạ nhiệt hiện trường A & B, đo ngày 1+2/8/2015 ......................78 
Hình 3.9b. Đường hạ nhiệt hiện trường D ................................................................78 
Hình 3.9c. Đường hạ nhiệt hiện trường C .................................................................79 
Hình 3.9d. Đường hạ nhiệt hiện trường E .................................................................79 


xii

Hình 3.10. Quan hệ giữa nhiệt độ bề mặt bê tông nhựa và nhiệt độ không khí........80 
Hình 3.11. Quan hệ giữa nhiệt độ không khí và nhiệt độ bê tông nhựa ở độ sâu 2cm ....81 
Hình 3.12. Quan hệ giữa nhiệt độ không khí và nhiệt độ bê tông nhựa ở độ sâu 5cm ..81 
Hình 3.13. Quan hệ giữa nhiệt độ không khí và nhiệt độ bê tông nhựa ở độ
sâu 7cm ....................................................................................................82 
Hình 3.14. Quan hệ giữa nhiệt độ không khí và nhiệt độ bê tông nhựa ở độ sâu 12cm .....82 
Hình 3.15. Quan hệ giữa nhiệt độ mặt đường và độ ẩm không khí .........................83 
Hình 3.16. Quan hệ giữa nhiệt độ bê tông nhựa ở độ sâu 2cm độ ẩm .....................84 
Hình 3.17. Quan hệ giữa nhiệt độ bê tông nhựa ở độ sâu 5cm và độ ẩm .................84 
Hình 3.18. Quan hệ giữa nhiệt độ bê tông nhựa ở độ sâu 7cm và độ ẩm ................84 
Hình 3.19. Quan hệ giữa nhiệt độ mặt đường và độ ẩm ...........................................85 
Hình 3.20. Phân bố nhiệt theo chiều sâu – quá trình tỏa nhiệt .................................85 
Hình 3.21. Phân bố nhiệt theo chiều sâu – quá trình thu nhiệt .................................86 
Hình 3.22 (a). So sánh quá trình hạ nhiệt của bê tông nhựa có kích cỡ cốt liệu
khác nhau .................................................................................................93 
Hình 3.22 (b). So sánh quá trình hạ nhiệt của BT nhựa có cỡ cốt liệu (19mm)
nhưng chiều dày khác nhau .....................................................................94 
Hình 3.22 (c). So sánh quá trình hạ nhiệt của bê tông nhựa có cùng chiều dày
(5cm) nhưng kích cỡ khác nhau ..............................................................94 


1
MỞ ĐẦU
1) Sự cần thiết của đề tài nghiên cứu
Trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng, vật liệu bê tông nhựa đã và
đang được sử dụng rất phổ biến trong xây dựng đường ô tô do có nhiều ưu điểm nổi
bật như: bề mặt êm thuận, có cường độ và độ bền tương đối cao, ít bụi, ít tiếng ồn, ít
hao mòn, tốc độ thi công nhanh do cơ giới hóa, dễ duy tu sửa chữa...
Ở khu vực Nam bộ, nhiều dự án xây dựng đường ô tô có nguồn vốn trong
nước và nước ngoài đã và đang sử dụng bê tông nhựa để làm mặt đường. Những

tuyến đường với lớp mặt có chất lượng cao, ổn định trong quá trình khai thác, với
giá thành hợp lý là mục tiêu của các nhà xây dựng, chủ đầu tư và cơ quan quản lý
Nhà nước trong ngành cầu đường nước ta nói chung và khu vực Nam bộ nói riêng.
Tuy nhiên trong quá trình khai thác, mặt đường bê tông nhựa có thể phát sinh
các hư hỏng như:
+ Rạn nứt mặt đường, nứt dọc, nứt ngang, nứt hình khối, nứt trượt dạng parabol.
+ Biến dạng mặt đường như trượt trồi, gợn sóng, lún vệt bánh xe.
+ Khuyết tật mặt đường: mặt đường bị bào mòn trơ cốt liệu, bong tróc tạo
thành “ổ gà” nước thấm vào làm hư hỏng kết cấu mặt đường.
Mỗi dạng hư hỏng đều có thể do một hay một số các nhóm nguyên nhân:
công tác thiết kế chưa lựa chọn hợp lý hay chưa tính toán đúng và đủ kết cấu nền –
mặt đường; công tác thi công từ khâu kiểm soát chất lượng vật liệu đến qui trình thi
công; trong quá trình khai thác, tải trọng quá tải hay yếu tố thời tiết cực đoan, bất
thường. Một trong những yếu tố cơ bản đối với mặt đường bê tông nhựa cần được
quan tâm từ khâu thiết kế, đến thi công và quá trình khai thác là vấn đề nhiệt độ của
mặt đường.
Nước ta trải dài từ Bắc (23o22’59” vĩ độ Bắc) đến Nam (8o34’vĩ độ Bắc) có
thời tiết khí hậu và nhiệt độ không khí rất khác nhau. Nhiều vùng có nhiệt độ không
khí khác biệt khá lớn: Đà Lạt khí hậu mát quanh năm, nhiệt độ trung bình 17.9oC,
Nam bộ khí hậu nóng quanh năm, nhiệt độ trung bình 27.6oC, Nam Trung bộ như
Ninh Thuận và Bình Thuận gần như nắng nóng quanh năm. Bắc trung bộ như
Quảng Trị, Quảng Bình nhiệt độ mùa nóng cũng rất cao có thể trên 40oC. Tây bắc
như Sa Pa có tuyết rơi vào mùa đông.


2
Hiện nay, trong tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm của nước ta (22TCN 21106) các thông số liên quan đến nhiệt độ không có sự phân biệt giữa những vùng có
khí hậu rất khác nhau như Nam bộ và các vùng khác trong cả nước. Tương tự, các
hướng dẫn trong thi công và bảo dưỡng sửa chữa mặt đường bê tông nhựa cũng
chưa bao gồm các chỉ dẫn về lựa chọn vật liệu hay qui trình thi công căn cứ điều

kiện nhiệt độ.
Việc nghiên cứu về ảnh hưởng của nhiệt độ không khí đến khả năng làm việc
của mặt đường bê tông nhựa đã từ lâu được các nhà khoa học, thiết kế và xây dựng
đường ô tô trong và ngoài nước tiến hành nghiên cứu theo nhiều hướng khác nhau
nhằm khắc phục tối đa những nhược điểm này của mặt đường bê tông nhựa. Việc
nghiên cứu ảnh hưởng của khí hậu nóng ẩm quanh năm tại khu vực Nam bộ đến
nhiệt độ mặt đường bê tông nhựa để có được các khuyến cáo trong thiết kế, thi công
và khai thác mặt đường bê tông nhựa là hết sức cần thiết.
2) Mục đích nghiên cứu của đề tài
Bê tông nhựa là vật liệu dùng phổ biến trong kết cấu áo đường ô tô. Hầu hết
các loại đường giao thông đường bộ ở khu vực Nam bộ đều dùng mặt đường bê
tông nhựa hay mặt đường xử lý nhựa bề mặt.Trong tương lai bê tông nhựa cũng
được dùng nhiều hơn trong quá trình công nghiệp hóa đất nước và chương trình
nông thôn mới ở nước ta nói chung và Nam bộ nói riêng.
Tính chất của bê tông nhựa phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Sự phụ thuộc
nhiệt độ của các tính chất của bê tông nhựa cũng được nghiên cứu tích cực không
những trong nước mà trên thế giới nhằm hạn chế đến mức thấp nhất những nhược
điểm, đồng thời phát huy những ưu điểm vốn có của bê tông nhựa vốn có.
Các quốc gia hay những vùng khác nhau có khí hậu khácbiệt, nhiệt độ môi
trường khác nhau vì vậy các nhà thiết kế kết cấu áo đường bê tông nhựa có những
giới hạn nhiệt độ thiết kế riêng biệt, nhằm đưa ra kết cấu áo đường có đủ tính năng
đáp ứng tốt nhất cho từng nước hay từng vùng cụ thể.
Ở Việt Nam cũng như ở Nam bộ, trong thời gian gần đây khi vận tải đường
bộ phát triển nhanh chóng, việc xây dựng các tuyến đường cấp cao sử dụng bê tông
nhựa làm mặt đường càng nhiều, thì hiện tượng hư hỏng mặt đường bê tông nhựa
cũng xảy ra ngày càng phổ biến hơn. Các hư hỏng liên quan đến nhiệt độ như lún


3
vệt bánh xe, trượt trồi đã xảy ra tại các trục đường chính mới vừa đưa vào khai thác

trong thời gian ngắn làm cho các nhà quản lý giao thông rất lo ngại. Vì những hư
hỏng này không chỉ làm chất lượng của mặt đường giảm đi, không đáp ứng được
yêu cầu kỹ thuật của công trình mà công tác khắc phục những hư hỏng đó cũng rất
tốn kém gây thiệt hại lớn về kinh tế.
Với những vấn đề còn tồn tại như trên, yếu tố nhiệt độ đối với bê tông nhựa
trở thành bài toán kinh tế kỹ thuật quan trọng trong ngành giao thông đường bộ của
nước ta. Vì vậy đề tài tập trung vào mục đích nghiên cứu nhiệt độ không khí và các
yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ mặt đường bê tông nhựa nhằm góp phần giải quyết
những hạn chế của mặt đường bê tông nhựa áp dụng cho khu vực Nam bộ. Nghiên
cứu về nhiệt độ của bê tông nhựa khu vực Nam bộ trong đề tài này được nghiên cứu
với các nội dung chính như sau:
- Phân bố nhiệt theo chiều sâu trong lớp mặt bê tông nhựa.
- Xây dựng phương trình quan hệ nhiệt độ trong lớp bê tông nhựa mặt đường
phụ thuộc vào nhiệt độ không khí và đánh giá mức độ ảnh hưởng đến nhiệt độ mặt
đường bê tông nhựa của một số các yếu tố khí hậu như độ ẩm, tốc độ gió.
- Đề xuất nhiệt độ tính toán kết cấu áo đường mềm phù hợp với điều kiện khí
hậu khu vực Nam bộ sử dụng các tiêu chuẩn hiện hành 22TCN 211-06 và theo
phương pháp Superpave.
- Theo dõi quá trình hạ nhiệt của bê tông nhựa mặt đường trong thời gian thi
công phụ thuộc nhiệt độ không khí để có một số khuyến cáo về thời gian lu lèn
cũng như thời gian thông xe trong thi công mặt đường bê tông nhựa nhằm đảm bảo
điều kiện nhiệt độ trong thi công theo qui định hiện hành.
3) Đối tượng nghiên cứu của đề tài
Đối tượng nghiên cứu của đề tài:
- Khí hậu, nhiệt độ không khí và các yếu tố ảnh hưởng của nhiệt độ như độ
ẩm, tốc độ gió ở khu vực Nam bộ.
- Nhiệt độ trong bê tông nhựa và phân bố nhiệt độ trong bê tông nhựa mặt
đường khu vực Nam bộ chịu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí và các yếu tố
liên quan.

4
- Quá trình hạ nhiệt trong thi công mặt đường bê tông nhựa nóng tại hiện
trường trong điều kiện nhiệt độ thông thường ở Việt Nam.
4) Giới hạn phạm vi nghiên cứu của đề tài
Phạm vi nghiên cứu nhiệt độ không khí, nhiệt độ trong bê tông nhựa trong
khai thác và các yếu tố ảnh hưởng được giới hạn trong khu vực Nam bộ bao gồm:
Đông Nam bộ gồm có các tỉnh, thành phố: Đồng Nai, Bình Dương, Bình
Phước, Tây Ninh, thành phố Hồ Chí Minh, Bà Rịa – Vũng Tàu.
Tây Nam bộ gồm có các tỉnh và thành phố: Vĩnh Long, Trà Vinh, Đồng
Tháp, Bến Tre, Long An, Tiền Giang, An Giang, Hậu Giang, Cần Thơ, Sóc Trăng,
Kiên Giang, Bạc Liêu và Cà Mau.
Phần theo dõi nhiệt độ trong quá trình thi công mặt đường bê tông nhựa nóng
tương đối ngắn (một ngày cho mỗi vị trí cần thí nghiệm) ít chịu ảnh hưởng bởi nhiệt
độ bên ngoài nên không giới hạn phạm vi mà chỉ chọn công trường phù hợp có thể
thực hiện thí nghiệm theo dõi hạ nhiệt trong quá trình thi công lớp bê tông nhựa
nóng được thuận lợi.
5) Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
- Ý nghĩa khoa học của đề tài:
+ Làm rõ ảnh hưởng của nhiệt độ không khí đến nhiệt độ trong bê tông nhựa
của kết cấu áo đường mềm.
+ Phương trình quan hệ của nhiệt độ không khí, các yếu tố liên quan và nhiệt
độ trong bê tông nhựa mặt đường tại khu vực Nam bộ.
+ Làm cơ sở để mở rộng nghiên cứu cho các khu vực có khí hậu khác trong
nước.
- Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
+ Xác định nhiệt độ thiết kế kết cấu áo đường mềm theo tiêu chuẩn hiện
hành của Việt Nam cho khu vực Nam bộ.
+ Kiến nghị nhiệt độ thiết kế cho các tiêu chuẩn nước ngoài có thể áp dụng
ở Việt Nam như Superpave trong điều kiện khí hậu Nam bộ.

+ Khuyến cáo thời gian lu lèn và thời gian thông xe khi thi công mặt đường
bê tông nhựa nóng trong điều kiện nhiệt độ Việt Nam.


5
+ Hạn chế những bất lợi do nhiệt độ cao của điều kiện môi trường đến lớp bê
tông nhựa của kết cấu áo đường mềm.
6) Cấu trúc của luận án
Nội dung của luận án được trình bày 6 phần: Mở đầu, 4 chương, kết luận và
kiến nghị. Tổng số 113 trang là bao gồm. 6 ảnh, 38 hình vẽ đồ thị và 36 bảng tính.
Phần phụ lục có 157 trang bao gồm:
Phụ lục 1: số liệu thu thập về nhiệt độ không khí trong 21 năm (từ 1995 đến
2015) ở đài Khí tượng thủy văn Nam bộ.
Phục lục 2: thực nghiệm hiện trường tại 3 trạm ở thành phố Hồ Chí Minh,
tỉnh Long An và tỉnh Bình Dương về nhiệt độ không khí, nhiệt độ bê tông nhựa ở
mặt đường đường và ở các độ sâu 2cm, 5cm, 7cm và 12cm, độ ẩm không khí và tốc
độ gió.


6
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA VÀ ẢNH HƯỞNG YẾU
TỐ NHIỆT TRONG THIẾT KẾ KHAI THÁC
1.1. Những vấn đề chung về mặt đường bê tông nhựa và ảnh hưởng yếu tố
nhiệt độ tới khả năng làm việc
1.1.1. Kết cấu mặt đường bê tông nhựa[20]
Kết cấu áo đường là kết quả của quá trình tính toán chọn và bố trí hợp lý các
vật liệu phù hợp với chức năng và yêu cầu các lớp áo đường, móng trên và móng
dưới sao cho phù hợp nhất với các điều kiện cụ thể của từng dự án. Chọn các giải
pháp gia tăng cường độ và ổn định cường độ của kết cấu áo đường, hạn chế tác

dụng phá hoại bề mặt do các phương tiện giao thông và tác nhân môi trường (tải
trọng và nhiệt độ). Như vậy, để đảm bảo xe chạy an toàn, êm thuận, kinh tế thì việc
thiết kế và xây dựng áo đường cần đạt được các yên cầu cơ bản sau đây:
Áo đường có đủ cường độ chung tức là đủ khả năng chống lại biến dạng
thẳng đứng, biến dạng trượt, biến dạng co ngót do kéo uốn hay do nhiệt, đồng
thời có đủ sức chịu các tác dụng phá hoại của các loại phương tiện giao thông và
thiên nhiên.
Mặt đường phải đảm bảo đạt được độ bằng phẳng nhất định để giảm sức cản
lăn, giảm xóc khi xe chạy, do đó nâng cao tốc độ xe chạy, giảm tiêu hao nhiên liệu,
kéo dài tuổi thọ của xe.
Bề mặt áo đường phải có độ nhám phù hợp để nâng cao hệ số bám giữa bánh
xe và mặt đường tạo điều kiện tốt cho xe chạy an toàn.
Áo đường ít sản sinh bụi do hao mòn lớp mặt, bụi có tác dụng xấu đến hành
khách, máy móc các phương tiện giao thông, gây ô nhiễm môi trường xung quanh
nhất là môi trường đô thị hai bên tuyến đường.
Thông thường ở Nam bộ, kết cấu mặt đường bê tông nhựa bao gồm: Lớp mặt
bê tông nhựa gồm hai lớp, lớp mặt sử dụng bê tông nhựa mịn (hạt nhỏ), lớp dưới sử
dụng bê tông nhựa thô (hạt vừa). Phần móng cũng thường làm hai lớp, móng trên là
cấp phối đá dăm loại I, lớp móng dưới là lớp cấp phối đá dăm loại II. Lớp móng có
thể có gia cố hoặc không. Về tổng thể, kết cấu áo đường như hình 1.1.


7

Hình 1.1. Kết cấu nền và áo đường
Kết cấu nền áo đường mềm được xem là đủ cường độ nếu trong suốt thời hạn
thiết kế dưới tác dụng của tải trọng tiêu chuẩn tính toán trong bất kỳ lớp nào kể cả
đất nền cũng không phát sinh biến dạng dẻo, tính liên tục của các lớp liền khối
không bị phá vỡ và độ võng đàn hồi của kết cấu không vượt quá trị số cho phép.
Theo tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-06 yêu cầu tính toán và

kiểm tra ba tiêu chuẩn cường độ sau:
* Kiểm toán ứng suất cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt trượt
kém so với trị số giới hạn cho phép để đảm bảo chúng không xảy ra biến dạng dẻo.
* Kiểm tra ứng suất kéo uốn phát sinh ở đáy các lớp vật liệu liền khối nhằm
hạn chế phát sinh vết nứt dẫn đến phá hoại các lớp đó.
* Kiểm toán độ võng đàn hồi thông qua khả năng chống biến dạng biểu thị
bằng trị số mô đun đàn hồi chung Ech của cả kết cấu nền, áo đường so với mô đun
đàn hồi yêu cầu Eyc.
1.1.2 Ảnh hưởng của yếu tố nhiệt tới khả năng làm việc của mặt đường bê tông nhựa
Hỗn hợp bê tông nhựa là vật liệu có tính chất đàn hồi - nhớt - dẻo. Trong quá
trình khai thác mặt đường bê tông nhựa, đặc tính của vật liệu thiên về tính đàn hồi
hay chảy dẻo phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ và điều kiện tác dụng của tải trọng.


8
Với tính chất đàn – nhớt – dẻo của hỗn hợp bê tông nhựa, vật liệu thể hiện
đặc tính và ứng xử khác nhau phụ thuộc vào điều kiện khai thác, điển hình là đặc
tính biến dạng trong điều kiện môi trường nhiệt độ cao. Theo đó, biến dạng trượt
trồi và lún vệt bánh xe xuất hiện phổ biến đối với mặt đường bê tông nhựa. Nhưng
khi nhiệt độ hạ thấp, tính dẻo của bê tông nhựa giảm rất nhanh và mặt đường trở
nên giòn, dễ nứt dưới tác dụng của ứng suất nhiệt hay tải trọng xe.

Hình 1.2. Biến dạng của mặt đường bê tông nhựa
Về mặt cường độ chống biến dạng có hai yếu tố ảnh hưởng là góc ma sát
trong và lực dính, trong đó lực dính chịu ảnh hưởng nhiều của nhiệt độ. Lực dính
kết C gồm hai thành phần là C1 là lực liên kết do chèn móc giữa các hạt không chịu
ảnh hưởng của nhiệt độ, C2 là thành phần lực liên kết do tác dụng dính bám giữa bi
tum và hạt cốt liệu và lực liên kết bên trong của bi tum. Thành phần C2 này phụ
thuộc nhiều vào nhiệt độ.
Đặc điểm cơ bản của bê tông nhựa là các tính chất của nó phụ thuộc vào

nhiệt độ. Khi nhiệt độ cao, độ quánh của bi tum trong bê tông nhựa giảm xuống, lực
liên kết giữa các phần tử yếu đi làm cho cường độ của bê tông nhựa giảm xuống.
Khi nhiệt độ giảm xuống thấp, tính quánh của bê tông tăng lên làm cường độ của bê
tông nhựa tăng lên.
Như vậy khi nhiệt độ không khí thay đổi thì nhiệt độ của bê tông mặt đường
cũng thay đổi, dẫn đến sự thay đổi về bản chất của vật liệu bê tông nhựa, từ đó làm
thay đổi cơ chế chịu tải và phá hoại của mặt đường bê tông nhựa.


9
Ở điều kiện nhiệt độ cao, bê tông nhựa bị giảm khả năng chống biến dạng
hay nói cách khác là do nhiệt độ tăng cao làm cho mô đun đàn hồi của bê tông nhựa
giảm. Quan hệ giữa mô đun đàn hồi với nhiệt độ đã được rất nhiều nghiên cứu đưa
ra một số kết quả.
Theo kết quả nghiên cứu của L.I.Goreski, quan hệ giữa nhiệt độ hỗn hợp và
mô đun đàn hồi tương ứng của bê tông nhựa như sau:
Eb/a = 28100. e-0,0446 t

(1.1)

Trong đó: t0C là nhiệt độ hỗn hợp bê tông nhựa.
Kết quả nghiên cứu của L.B Ghezensvay
Trong khi đó bằng nghiên cứu thực nghiệm, L.B Ghezensvay lại đưa ra
công thức:
E b/a = k (t55 – t )- E55

(1.2)

Trong đó: k là hệ số góc đường thẳng E = f(t0C);
E55 và t55 : mô đun đàn hồi và nhiệt độ của bê tông nhựa ở 550C.

Trong quá trình nghiên cứu, M.Rafiloiu đã chứng minh biến thiên nhiệt độ
của không khí ảnh hưởng đến phân bố nhiệt theo chiều sâu trong kết cấu áo đường
và đã lập được quan hệ giữa mô đun đàn hồi của bê tông nhựa với nhiệt độ và bề
dày lớp mặt đường như sau:
E b/a = E (1 – 0,03h )(1-1,18 logt/10)

(1.3)

Trong đó: h là bề dày lớp mặt (cm); t nhiệt độ tính tóan (0C);
E là mô đun đàn hồi (E= 60.000 kG/cm2).
Khi xem xét ảnh hưởng của thời gian tác dụng tải trọng và ảnh hưởng của
nhiệt độ đối với các đặc tính ứng suất biến dạng của vật liệu hỗn hợp, C.Vander
Poel đã kiến nghị sử dụng mô đun độ cứng làm chỉ tiêu biểu thị tính chất của vật
liệu đàn hồi - dính dẻo. Mô đun độ cứng là tỷ số ứng suất và tổng biến dạng của vật
liệu trong điều kiện thời gian tác dụng của tải trọng và nhiệt độ đã cho, tức là:
 
St ,T   
   t ,T

(1.4)

Trong đó:
St,T- mô đun độ cứng phụ thuộc thời gian tác dụng của tải trọng và nhiệt
độ, MPa;


10
σ- ứng suất tác dụng, Mpa;
ε- tổng biến dạng;
t- thời gian tác dụng tải trọng, s;

T- nhiệt độ của vật liệu, oC.
Trên thực tế, biến dạng của bê tông nhựa rất phức tạp bao gồm: biến dạng
đàn hồi, biến dạng nhớt, biến dạng đàn hồi chậm, biến dạng dẻo tùy theo điều kiện
thời tiết, nhất là nhiệt độ và loại bê tông nhựa.
Chính vì đặc tính của bê tông nhựa phụ thuộc vào nhiệt độ nên các chỉ tiêu
cơ học của bê tông nhựa thường được xác định ở một nhiệt độ nhất định. Nghĩa là,
nhiệt độ trở thành một chỉ tiêu để thiết lập các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng bê
tông nhựa. Thí nghiệm Marshall được sử dụng để đánh giá khả năng chống lại biến
dạng dẻo hay trong thí nghiệm Hveem để xác định tính dính kết hay đặc tính chịu
kéo của hỗn hợp bê tông nhựa với nhiệt độ qui định là 60oC.
Các thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi bao gồm mô đun phức động và
mô đun đàn hồi kéo gián tiếp tải trọng lặp được tiến hành ở 3 mức nhiệt độ khác
nhau là 5oC, 20oC và 40oC tương ứng với các giá trị của hệ số nở ngang là 0.25,
0.35 và 0.4. Đây là các mức nhiệt độ tương ứng với điều kiện làm việc thông
thường của bê tông nhựa (nứt gãy do ứng suất kéo ở nhiệt độ thấp là 5oC và biến
dạng dẻo, cắt trượt trong điều kiện nhiệt độ cao 40oC). Thí nghiệm xác định MR đã
được áp dụng như một trong những nội dung nghiên cứu của chương trình SHRP và
căn cứ vào các kết quả thực nghiệm, người ta kết luận là mô đun đàn hồi giảm đáng
kể khi nhiệt độ tăng.
1.1.3. Nhiệt độ thiết kế trong các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu áo đường mềm
1.1.3.1. Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm của Việt Nam 22TCN 211-06[20]
Xét đến điều kiện nhiệt độ và độ ẩm, mùa hè là thời kỳ bất lợi vì mưa nhiều
và nhiệt độ tầng mặt cao. Do vậy, khi tính toán cường độ theo tiêu chuẩn độ võng
đàn hồi, chỉ tiêu của bê tông nhựa được lấy tương ứng với nhiệt độ tính toán là
30oC. Tuy nhiên, tính toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn thì tình trạng bất lợi nhất
đối với bê tông nhựa và hỗn hợp đá dăm nhựa lại là mùa lạnh, do vậy lúc này phải
lấy trị số mô đun đàn hồi tính toán của chúng tương đương với nhiệt độ 10-15oC.


11

Khi tính toán điều kiện cân bằng trượt thì nhiệt độ tính toán lớp dưới vẫn được chọn
là 30oC, riêng với lớp nằm trên cùng nhiệt độ được chọn lại là 60oC.
Bảng 1.1. Các đặc trưng tính toán của bê tông nhựa và hỗn hợp đá nhựa
Mô đun đàn hồi E (Mpa) ở nhiệt độ
Loại vật liệu
1
1. Bê tông nhựa chặt (Đá
Dăm ≥ 50%)
2. Bê tông nhựa chặt (Đá
Dăm ≥ 35%)
3. Bê tông nhựa chặt (Đá
Dăm ≥ 20%)
4. Bê tông nhựa rỗng

30oC

60oC

2

3

4

5

1800-2200

420

300

2.2-2.8

1600-2000

350

250

1.6-2.0

1200-1600

280

200

1.2-1.6

1200-1600

320

250

1.2-1.6

225

190

1.1-1.3

800-1000

350

7. Thấm nhập nhựa

400-600

280-320

8. Đá, sỏi trộn nhựa lỏng

400-500

220-250

chêm chèn

kéo uốn

10-15oC

5. Bê tông nhựa cát
6. Đá dăm đen nhựa đặc

Cường độ

Rku (Mpa)

(Các giá trị mô đun đàn hồi trong bảng 1.1 là mô đun đàn hồi tĩnh theo 22TCN
211-06)
1.1.3.2. Nhiệt độ mặt đường theo Superpave [30], [ 62]
Theo Superpave nhiệt độ cao nhất và thấp nhất của mặt đường trong điều
kiện khai thác thực tế được sử dụng để lựa chọn loại nhựa đường dùng cho bê tông
nhựa. Superpave định nghĩa nhiệt độ cao thiết kế mặt đường là nhiệt độ tại độ sâu
20mm đối với mặt đường và nhiệt độ thấp thiết kế là nhiệt độ tại bề mặt mặt đường.
Nhiệt độ cao được định nghĩa là nhiệt độ trung bình 7 ngày nóng nhất trong
năm tính cho chu kỳ khai thác của mặt đường.
Nhiệt độ thấp được định nghĩa là nhiệt độ 1 ngày thấp nhất trong năm tính
cho chu kỳ khai thác của mặt đường.