NGHIÊN CỨU ĐỀ SUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ NHÁM MẶT ĐƯỜNG NHẰM HẠN CHẾ TAI NẠN GIAO THÔNG TRÊN QUỐC LỘ 3 ĐOẠN THÁI NGUYÊN PHỔ YÊN

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

Đề tài luận văn:
NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ NHÁM
MẶT ĐƯỜNG NHẰM HẠN CHẾ TAI NẠN GIAO THÔNG TRÊN QUỐC LỘ 3
ĐOẠN THÁI NGUYÊN - PHỔ YÊN
PHẦN MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài
Tai nạn giao thông và thiệt hại do tai nạn giao thông gây ra hiện đang là
nỗi lo và vấn đề bức xúc của toàn xã hội. Đó là thiệt hại v ề sinh m ạng, v ề
nhân lực, về trí tuệ gây tổn thương về tinh thần, vật chất, tiền c ủa, và c ả
nỗi đau thể xác tinh thần dai dẳng. Điều ấy đã đặt ra cho toàn xã h ội m ột
bài toán lớn “Làm sao góp phần giảm thiểu, đẩy lùi những nguy c ơ do tai
nạn giao thông gây ra”
Thành phố Thái Nguyên - thành phố có số đầu xe ô tô đ ứng th ứ 3 c ả
nước sau Hà Nội và Hồ Chí Minh. Mức độ gia tăng phương tiện hàng năm
từ 15%-18%. Năm 2010 số phương tiện đăng ký mới gồm 26.389 xe mô
tô, 2.459 xe ô tô. Số phương tiện hiện có trong tỉnh theo đăng ký là
413.464 xe mô tô và 23.386 xe ô tô. Lại có tuyến quốc lộ 3 đi qua nên lưu
lượng xe lưu thông là rất lớn.
Thái Nguyên hiện là hai tỉnh duy nhất tại Việt Nam cùng với Kiên Giang
có số người chết do tai nạn giao thông tăng liên tục 3 năm li ền (20082010). Một trong những nguyên nhân trực tiếp làm xảy ra tai nạn giao
thông là do độ nhám mặt đường không đủ.
Khi lưu lượng giao thông lớn, xe chạy với tốc độ cao, nh ất là trên các
đường cao tốc, các đường cấp cao thì lực bám giữa bánh xe v ới mặt đ ường
là một trong những yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn giao thông.

1

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

Theo thống kê của nhiều nước tai nạn giao thông do độ nhám (s ức kháng
trượt) của mặt đường không đủ, chiếm từ 15 đến 20% tổng số tai n ạn.
Ở nước ta trước kia vấn đề này chưa được quan tâm đúng m ức. Trong
những năm gần đây giao thông đường bộ trong n ước phát tri ển mạnh; các
tuyến đường quy mô lớn đã được xây dựng. Các nhà tư v ấn thi ết k ế, các
chủ đầu tư đã đặc biệt chú ý đến vấn đề đảm bảo chất lượng công trình.
Mặt đường không những đủ cường độ chịu lực, bằng phẳng mà còn ph ải
có độ nhám cao để đảm bảo xe chạy an toàn trong mọi điều kiện th ời
tiết.
Bề mặt của mặt đường có ảnh hưởng đến hệ số bám gi ữa bánh xe và
mặt đường. Hệ số bám và lực bám có ý nghĩa quan trọng trong việc đ ảm
bảo an toàn chuyển động của các phương tiện chạy trên đ ường, nó có liên
quan chặt chẽ đến tính chất động lực học của ô tô (kh ả năng tăng tốc, tốc
độ), hệ số bám cao sẽ cho xe khả năng tăng tốc tốt và hiệu quả.
Hệ số bám cũng ảnh hưởng đến hiệu quả phanh và độ ổn định khi
phanh, đến tính năng dẫn hướng của xe v.v... Đặc bi ệt khi có xu h ướng
tăng tốc độ chuyển động của ôtô thì hệ số bám và l ực bám có t ầm quan
trọng lớn.
Sức chống trượt của mặt đường là một yếu tố quan trọng đ ể đ ảm bảo
an toàn cho xe chạy với vận tốc cao, đặc biệt trong điều kiện khí h ậu c ủa
nước ta, khoảng thời gian mặt đường bị ẩm ướt trong năm tương đối l ớn
làm cho độ bám của bánh xe với mặt đường bị suy giảm đáng k ể. Nh ằm
nâng cao khả năng chống trượt của mặt đường ô tô, các nhà nghiên cứu và
công nghệ đường ô tô trên thế giới đã tiến hành nghiên cứu và đ ề xuất các
giải pháp cải thiện đồng thời theo 2 hướng:

2


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

- Về mặt thiết kế,các kỹ sư chế tạo ô tô đã chú ý nâng cao ch ất l ượng
hệ thống hãm xe và hệ thống lái, cải tiến cấu tạo và hình dáng m ặt ngoài
của lốp xe nhằm tăng độ bám với mặt đường.
- Trong khi đó việc xây dựng và khai thác đ ường ô tô thì tìm cách làm
cho mặt đường có độ nhám cao hơn, lâu mòn và ổn định c ả trong khi m ặt
đường ẩm ướt.
Bên cạnh các chỉ tiêu về cường độ, độ bằng phẳng của m ặt đ ường thì
độ nhám mặt đường là một chỉ tiêu quan trọng của đường ô tô, có ý nghĩa
quyết định đến hiệu quả khai thác, đảm bảo cho xe chạy an toàn với vận
tốc thiết kế ngày càng cao, nhất là trên các đường ô tô c ấp cao và đ ường
cao tốc.
Ở Việt Nam, trong những năm gần đây với nhịp độ phát tri ển kinh t ếxã hội ngày một cao, giao thông vận tải đã và đang là ngành phát tri ển
mạnh mẽ. Bên cạnh đó cùng sự tăng trưởng không ngừng của các ph ương
tiện giao thông thì việc quản lý, tổ chức giao thông, bảo d ưỡng, s ửa ch ữa
các tuyến đưởng để đảm bảo các phương tiện tham gia giao thông đ ược
an toàn và hạn chế tai nạn xảy ra trên đường là rất cần thiết.
Do đó, việc nghiên cứu các chỉ tiêu của mặt đường nói chung và đ ộ
nhám nói riêng để đề xuất các giải pháp xử lý nhằm đảm bảo an toàn cho
các phương tiện tham gia giao thông qua đoạn tuy ến nghiên c ứu trên là
một yêu cầu hết sức cấp bách và cấp thiết.
2. Đối tượng nghiên cứu:
Tuyến đường quốc lộ 3 cũ đoạn Thái Nguyên- Phổ Yên. (Từ Km 51 – Km

63).
3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

3


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

- Nghiên cứu về chỉ tiêu độ nhám mặt đường, các phương pháp xác đ ịnh
độ nhám và ảnh hưởng của nó đến tai nạn giao thông.
- Đo đạc , phân tích các kết quả thu được và đánh giá độ nhám c ủa
tuyến đường Quốc lộ 3 đoạn Thái Nguyên – Phổ Yên. (T ừ Km 51 – Km 63).
- Nêu các giải pháp nâng cao độ nhám mặt đường nhằm tăng ch ất
lượng giao thông, hạn chế tai nạn trên đường.

4


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

4.Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm. Đo đạc
xác định độ nhám mặt đường trên truyến đường tránh đoạn từ Km64 ÷
Km74 để đưa ra những nhận xét, đánh giá về mức độ an toàn khi xe ch ạy
và có một số kết luận cho mục tiêu nghiên cứu.
5.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Việc nghiên cứu tổng quan về độ nhám, chỉ ra được sự cần thiết của
việc tạo nhám; các nhân tố ảnh hưởng đến độ nhám mặt đường.
Chỉ ra các ưu, nhược điểm của một số phương pháp, công nghệ tạo
nhám mặt đường hiện nay đang áp dụng ở Việt Nam
Xác định và đánh giá độ nhám của tuyến đường nghiên cứu bằng
phương pháp rắc cát. Từ đó đề xuất độ nhám phù h ợp v ới yêu cầu của
tuyến, để áp dụng trong công tác duy tu, giữ cấp và đảm bảo an toàn giao
thông cho tuyến đường đang khai thác.

5


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH
CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN VỀ ĐỘ NHÁM MẶT ĐƯỜNG,
ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN ĐIỀU KIỆN XE CHẠY TRÊN ĐƯỜNG VÀ
AN TOÀN GIAO THÔNG
1.1 Độ nhám mặt đường và vai trò của nó trong an toàn giao thông
đường bộ
1.1.1 Độ nhám mặt đường
Có nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng có nhiều yếu tố ảnh h ưởng đến đ ộ
bám của bánh xe đối với mặt đường. Xét về ph ương diện đ ường ô tô thì
yếu tố chủ yếu và quan trọng nhất vẫn là độ nhám của mặt đường.
Để nghiên cứu bản chất và các nhân tố ảnh hưởng đến độ nhám, người
ta tiến hành phân tích cấu trúc bề mặt của mặt đường. Độ nhám bề m ặt
của mặt đường được tạo nên bởi hỗn hợp đá - nhựa được lu lèn, bao g ồm
hai thành phần chính: nhám vĩ mô và nhám vi mô như hình vẽ 1.1

Hình 1.1: Sơ đồ biểu diễn cấu trúc nhám mặt đường
Trong đó
6


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

- Nhám vĩ mô (nhám thô – Macrotexture): được định nghĩa là đ ộ chênh
cao giữa bề mặt mặt đường so với mặt chuẩn với các kích th ước đ ặc
trưng của bước sóng và biên độ thấp nhất từ 0,5mm đến mức mà chênh
cao đó không ảnh hưởng đến sự tác động gi ữa lốp xe và mặt đ ường và
được hình thành bởi hình dáng, kích thước của các hạt cốt li ệu lộ ra trên
bề mặt đường.
- Nhám vi mô( nhám mịn – microtexture): được định nghĩa là đ ộ chênh
cao giữa bề mặt đường so với mặt phẳng chuẩn với các kích th ước đ ặc
trưng của bước sóng và biên độ nhỏ hơn 0,5mm. Có th ể nói độ nhám vi
mô là độ nhám, độ xù xì bề mặt của hạt cốt liệu lộ ra trên mặt đ ường và
thường khó nhìn thấy.
1.1.2 Vai trò của độ nhám trong an toàn giao thông
1.1.2.1 Vai trò của nhám vi mô
Qua nghiên cứu người ta đã chứng minh được rằng: Độ nhám vi mô là
rất cần thiết cho cả đường có tốc độ khai thác th ấp và đ ường có t ốc đ ộ
khai thác cao.
Khi nghiên cứu mặt đường ở trạng thái bất lợi như khi bị ẩm ướt thì
giữa lốp xe và đường có tồn tại một hiệu ứng màng n ước làm gi ảm kh ả
năng tiếp xúc giữa lốp xe với mặt đường. Nếu mặt đường có c ấu tạo
nhám vi mô tốt sẽ có khả năng làm cho màng mỏng nước bị xua tan và xâm

nhập vào đá khi lốp xe tiếp xúc với mặt đường và làm cho s ự tiếp xúc gi ữa
lốp xe với mặt đường được khô ráo hơn.
Khi xe chạy với tốc độ V<65 Km/h, hiệu ứng màng n ước
(hydroplaning) tại vị trí tiếp xúc giữa lốp xe và mặt đường chưa xuất hiện
nhưng nếu tăng dần tốc độ cao V≥65Km/h thì xuất hiện m ột hiệu ứng
màng nước tại vị trí tiếp xúc giữa lốp xe và mặt đường. Lớp màng n ước
mỏng này sẽ tạo thành một cái nêm, khi xe chạy với tốc độ cao, sẽ dẫn t ới
7


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

khả năng không có đủ thời gian để ép nước dưới bánh xe ra. Cái nêm này
càng lớn thì vùng tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường càng gi ảm đi, làm
giảm hệ thống nhám của mặt đường. Với tốc độ giới hạn nào đó sẽ m ất
hoàn toàn sự tiếp xúc của lốp xe và mặt đường. Nhiều nghiên cứu của các
đồng nghiệp ở nhiều nước đã ghi nhận là với các xe khách ch ạy ở t ốc đ ộ
gần 100Km/h thì nguy cơ hiệu ứng màng nước có thể xuất hiện khi bề
dày lớp nước trên bề mặt đường vào khoảng 3mm.
1.1.2.2 Vai trò của nhám vĩ mô
Vai trò của nhám vĩ mô là tạo ra các kênh thoát n ước. Bằng cách làm
giảm áp lực nước ở trước và xung quanh lốp xe, nhám vĩ mô cho phép một
diện tích lớn của lốp xe vẫn duy trì sự tiếp xúc ma sát v ới bề m ặt m ặt
đường. Điều này cho phép nhám vĩ mô phát huy tác d ụng kháng tr ượt.
Qua thực nghiệm người ta đã xác định được mối tương quan gi ữa độ
nhám vĩ mô được biểu thị bằng chiều sâu trung bình cát H (mm) theo
phương pháp rắc cát và phần trăm (%) độ giảm kháng tr ượt mặt đ ường
được đo bằng hệ số lực hãm phanh (BFC) trong khoảng tốc độ từ V =

50km/h đến V = 130 km/h, với độ nhám vi mô coi là không đ ổi ( ch ất
lượng cốt liệu như nhau, chỉ có thành phần cấp ph ối khác nhau). Tương
quan này được thể hiện ở bảng 1.1:
Chiều sâu H (mm)

Độ giảm BFC (%)

0,5

30

1,0

20

1,5

10

2,0

Không đáng kể

Bảng 1.1:Quan hệ giữa chiều sâu cát H và độ giảm BFC (%)
Từ các số liệu ở bảng trên cho thấy: Cùng một độ nhám vi mô nh ư nhau
nhưng do độ nhám vĩ mô khác nhau dẫn tới khả năng suy giảm sức kháng
8


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

trượt cũng khác nhau. Nguyên nhân chủ yếu là do tác động khác nhau c ủa
hiệu ứng màng nước khi xe chạy với tốc độ cao. Về lý thuy ết v ới chi ều
sâu H = 2,0mm thì hoàn toàn triệt tiêu hiệu ứng màng n ước.
Qua các phân tích trên có thể rút ra kết luận là có hai thành ph ần chính
tạo nên sức kháng trượt của bề mặt đường, đó là nhám vĩ mô và nhám vi
mô. Nhám vĩ mô tạo ra các đường thoát n ước – một y ếu t ố c ần thi ết cho
giao thông tốc độ cao, trong khi nhám vi mô tạo ra s ức kháng tr ượt – là
yếu tố cần thiết cho giao thông ở tốc độ thấp và giao thông ở tốc độ cao.
1.1.2.3 Phân loại mặt đường theo độ nhám
Theo quan điểm về nhám, mặt đường có thể phân thành các loại sau:
Bảng 1.2 Phân lo ại độ nhám theo b ề m ặt đ ường
Phân loại bề
m ặt
A
B
C
D

Mức độ nhám bề mặt
Vĩ mô
Vi mô
Ghồ ghề ( Rough)
Ghồ ghề ( Rough)
Phẳng ( Smooth)
Phẳng ( Smooth)

Thô ráp ( Harsh)

Trơn nhẵn ( Polished)
Thô ráp (Harsh)
Trơn nhẵn ( Polished)

Hình 1.2: Phân loại đường theo độ nhám
9


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

Các nghiên cứu thực nghiệm xác định sức kháng trượt của 4 loại m ặt
đường trên đã được Viện Nghiên cứu Đường bộ và Giao thông của Anh
tiến hành thông qua hệ số hãm phanh của thiết bị đo hiện trường v ới lốp
xe nhẵn và được thể hiện rõ ở hình 1.3

Hình 1.3:Quan hệ kháng trượt của các loại bề mặt đương ô tô
trong điều kiện ẩm ướt với vận tốc xe
Kiểu bề mặt A và C có độ nhám vi mô cao vì vậy cả 2 loại đó đều có h ệ
số hãm phanh lớn khi xe chạy ở tốc độ thấp (50km/h), trong khi đó bề
mặt kiểu B và D có hệ số hãm phanh nhỏ khi xe chạy ở tốc đ ộ th ấp do đó
có độ nhám vi mô thấp. Khi tốc độ xe chạy tăng lên, s ự thay đổi h ệ s ố hãm
phanh phụ thuộc vào độ nhám vi mô nhám bề mặt), Chính vì v ậy v ới b ề
mặt A và B hệ số hãm phanh thay đổi không đáng k ể, trong khi b ề m ặt C
và D thay đổi và giảm rất lớn.
Cả nhám vi mô và nhám vĩ mô là luôn cần thiết cho t ất cả các lo ại
đường khai thác với tốc độ thấp cũng như loại đường khai thác v ới tốc đ ộ
cao và điều kiện thời tiết khô ráo cũng như ẩm ướt. Khi xe ch ạy v ới t ốc
độ thấp, độ nhám của mặt đưởng được thể hiện chủ yếu qua độ nhám vi

10


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

mô, còn khi xe chạy với tốc độ cao, mặt đường ẩm ướt thì độ nhám vĩ mô
lại tỏ ra là yếu tố quan trọng cấu thành độ nhám mặt đường.
Qua đó chúng ta có thể hiểu rõ hơn về vai trò nhám vi mô và vĩ mô
tham gia vào sức kháng trượt của bánh xe trên đường khi xe ch ạy ở t ốc đ ộ
khác nhau lúc thời tiết ẩm ướt.
1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám mặt đường
1.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám vĩ mô
- Diện tích cốt liệu thô nổi lên mặt đường: Trong hỗn h ợp bê tông nh ựa
thì cốt liệu lớn nhất nhô lên bề mặt đường là nơi mà l ốp xe tiếp xúc
nhiều nhất. Vì thế mà nó đóng góp phần lớn vào s ức kháng tr ượt của b ề
mặt mặt đường qua cả nhám vĩ mô và nhám vi mô. Nhám vĩ mô đ ạt đ ược
nhờ việc thiết kế tối ưu hàm lượng nhựa và phụ thuộc trực tiếp vào cấp
phối, góc cạnh và hình khối của cốt liệu. Việc dùng một tỉ l ệ l ớn các c ốt
liệu thô trong hỗn hợp sẽ cho kết quả là một diện tích lớn các cốt liệu thô
được nổi lên mặt đường và do đó sẽ có độ nhám vĩ mô cao.
- Hàm lượng nhựa trong hỗn hợp và hệ số đầm nén: Nếu lượng nh ựa
quá nhiều hoặc độ đầm nén quá chặt sẽ làm giảm diện tích nổi lên m ặt
đường của các cốt liệu thô, do đó làm giảm sức kháng tr ượt m ặt đ ường.
Ngoài ra, tính chất vật lý của bản thân loại nhựa cũng ảnh h ưởng đáng k ể
tới độ nhám vĩ mô. Một loại nhựa có thuộc tính ổn định nhiệt cao ( nh ựa
cải thiện) sẽ hạn chế khả năng chảy nhựa vào mùa nóng làm cho bề mặt
bê tông nhựa dễ duy trì được diện tích cốt liệu thô h ơn.
- Tính chịu mài mòn của cốt liệu: Độ bền của nhám vĩ mô phụ thuộc

chủ yếu vào tính chịu bào mòn của cốt liệu. Cốt liệu có s ức ch ịu bào mòn
kém sẽ nhanh chóng bị mòn vẹt đi dưới tác dụng của xe cộ và cho kết quả
là mặt đường bị mất sức kháng trượt. Tính ch ịu mài mòn c ủa cốt li ệu
được xác định bằng thí nghiệm độ mài mòn LosAngeles.
11


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

- Hình khối, góc cạnh của cốt liệu thô: để cho các h ạt cốt li ệu nhô lên
bề mặt mặt đường không bị gãy vụn ra, để đảm bảo độ nhám vĩ mô bền
vững thì các hạt cốt liệu phải có dạng hình khối, không đ ược ch ứa nhi ều
hàm lượng hạt dẹt.
Quan hệ giữa giá trị độ nhám vĩ mô thông qua trị số chiều sâu trung
bình cát H (mm) và tốc độ an toàn chạy xe được thể hiện trong quy trình
thí nghiệm xác định độ nhám mặt đường bằng phương pháp rắc cát
22TCN 278/2001 và được liệt kê chi tiết ở bảng 1.3.
Chiều sâu trung
bình

Đặc trưng
độ

Phạm vi áp dụng

nhám bề

Htb(mm)

Htb < 0,25
0,25 ≤ Htb < 0,35
0,35 ≤ Htb < 0,45
0,45 ≤ Htb < 0,8
0,8 ≤ Htb ≤ 1,2

mặt
Rất nhẵn

Không nên dùng
V < 60 Km/h
60 ≤ V < 80 Km/h
60 ≤ V ≤ 80 Km/h
V > 120 Km/h
Đường qua nơi địa

Nhẵn
Trung bình
Thô

hình đi lại khó khăn,
nguy hiểm (đường cong
H > 1.2

Rất thô

có bán kính < 150m mà
không hạn chế tốc độ;
đoạn đường có độ dốc
dọc > 5%, chiều dài dốc

> 100m...)
Bảng 1.3: Chiều sâu trung bình cấu trúc vĩ mô c ủa m ặt đ ường đo
bằng phương pháp rắc cát.
- Đối với đá, độ bền của nhám vi mô chủ yếu ph ụ thu ộc vào đ ặc tính
kháng mài bóng. Sức kháng mài bóng của đá được đánh giá bằng thí
nghiệm mài bóng thông qua chỉ số mài bóng PSV (British Polish Stone
12


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

Value Test, ASTM D3319). Vật liệu đá có chỉ số PSV cao ch ứng t ỏ có s ức
kháng mài bóng tốt.
Đối với cát, độ bền của nhám vi mô chủ yếu phụ thuộc vào hàm l ượng
thạch anh và silic. Hàm lượng này càng cao thì độ bền của nhám vi mô
càng lớn.
- Đối với cát, độ bền của nhám vi mô chủ yếu phụ thuộc vào hàm lượng
thạch anh và silic. Hàm lượng thạch anh, silic và các thành phần hạt cứng
không tan trong axit càng cao thì độ nhám vi mô càng t ốt và b ền. Thành
phần chất không tan trong a xít được xác định bằng thí nghiệm ASTM
D3042
- Phần lớn cốt liệu đều có độ nhám vi mô ban đ ầu t ốt. Do đó mà h ầu
hết mặt đường đều có sức kháng trượt cao khi còn m ới. D ưới tác d ụng
của xe cộ thì các cốt liệu lộ ra trên mặt đường sẽ nhanh chóng bị mài bóng
và sau một thời gian thì sức trượt sẽ bị giảm đến m ức độ cân b ằng. Các
loại cốt liệu có thành phần cacbonat và đôlômit cao đ ược coi là lo ại v ật
liệu có tính kháng mài bóng thấp, bề mặt của chúng c ực kỳ tr ơn khi qua

thời gian khai thác.
- Trong quá trình thi công:
+ Hỗn hợp bê tông nhựa không đồng đều do th ời gian tr ộn quá ngắn,
do vận chuyển, san rải không đảm bảo sẽ làm cho mặt đường BTN sau
này không đồng đều. Những vị trí có hàm lượng nh ựa và bột khoáng cao
sẽ sinh trơn trượt khi bị ẩm ướt.
+ Chất lượng công tác bù phụ: Việc phủ hỗn h ợp h ạt nh ỏ khi bù ph ụ
( thường chỉ có cát, bột khoáng và nh ựa) sẽ làm m ất đ ộ nhám vĩ mô c ủa
mặt đường.

13


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

+ Kỹ thuật lu lèn BTN: Việc chống dính bánh lu bằng n ước nhiều khi
diễn ra quá mức mà không được kiểm soát cũng có ảnh h ưởng đ ến độ
nhám của mặt đường. Nước thấm vào mặt đường bê tông nhựa đang nóng
sẽ khuếch tán rất mạnh, tách nhựa ra khỏi đá, làm cho bề mặt lớp bê tông
nhựa rời rạc, nhanh bị bào mòn, độ nhám giảm.
Ngoài ra, do nhiều lớp tạo nhám mặt đường có chiều dày rất nhỏ, l ại s ử
dụng nhựa đường polyme cải thiện dẫn tới nhiệt độ của chúng gi ảm r ất
nhanh, do đó quá trình lu lèn phải làm nhanh và chính xác đ ể tránh nhi ệt
độ xuống quá thấp, lu lèn sẽ không đảm bảo yêu cầu kĩ thuật.
- Trong quá trình khai thác:
+ Lưu lượng xe chạy: Với đoạn đường có lưu l ượng xe l ớn trong khoảng
thời gian dài thì độ nhám mặt đường sẽ bị ảnh hưởng xấu do tác đ ộng bào
mòn của lốp xe. Ngoài ra, lưu lượng xe lớn cũng ảnh h ưởng t ới kh ả năng

bong bật cốt liệu, nứt, lún, làn sóng… ảnh hưởng đến độ bền của m ặt
đường, và từ đó ảnh hưởng đến độ nhám mặt đường…
+ Thành phần dòng xe: Dòng xe có thành phần càng nhiều xe n ặng, áp
lực lên mặt đường cũng như tác động bào mòn m ặt đ ường càng l ớn d ẫn
tới độ nhám mặt đường giảm.
+ Tính chất của đoạn đường ( lực ngang nhỏ hay lớn)
Xét riêng đến xe chạy trên đường thì hiện tượng trơn trượt là do l ực
ngang, do đó trên các đoạn đường có lực ngang l ớn, kh ả năng x ảy ra tai
nạn do trơn trượt tăng lên. Các hiện tượng trơn tr ượt của lốp xe này cũng
sẽ làm hiện tượng bào mòn mặt đường tăng lên đáng kể dẫn t ới đ ộ nhám
mặt đường giảm.
+ Tốc độ xe chạy: Xe chạy với tốc độ càng l ớn, s ự ti ếp xúc c ủa l ốp xe
với mặt đường càng nhỏ dẫn tới dễ gây trơn tr ượt, đặc biệt là khi trên
14


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

mặt đường có một lớp nước tạo thành nêm nước ngăn cách lốp xe và m ặt
đường.
+ Các yếu tố khí hậu, thời tiết: Khí hậu là một y ếu t ố r ất quan tr ọng
ảnh hưởng đến sức chống trượt của mặt đường, khi khí hậu ẩm ướt dễ
xảy ra hiện tượng trơn trượt, khi nhiệt độ cao dễ gây ch ảy nh ựa đ ường
gây hư hỏng mặt đường, giảm độ nhám. Ngoài ra khi có thiên tai, độ nhám
của mặt đường cũng bị ảnh hưởng nặng nề.

15

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

1.2.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến nhám vi mô.
Có thể nói độ nhám vi mô là độ nhám , độ xù xì của bề mặt của h ạt c ốt
liệu. Khi đã có độ nhãm vĩ mô tốt thì s ức kháng tr ượt c ủa b ề m ặt đ ường
phụ thuộc chủ yếu vào độ nhám vi mô của cốt liệu. Do đó cần thiết ph ải
lựa chọn cẩn thận các cốt liệu có độ nhám vi mô tốt và bền.
Đối với đá, độ bền của nhám vi mô chủ yếu phụ thuộc vào đặc tính
kháng mài bóng sức kháng mài bóng của đá đ ược xác đ ịnh b ằng thí
nghiệm mài bóng thông qua chỉ số mài bóng PSV (British Polish Stone
Value Test, ASTM D3319). Vật liệu đá có chỉ số mài bóng PSV càng cao
càng có sức kháng mài bóng tốt dẫn đến nhám vi mô được duy trì lâu h ơn
dưới tác dụng mài bóng của lốp xe.
Đối với cát, độ bền của nhám vi mô chủ yếu phụ thuộc vào hàm l ượng
thạch anh và silic. Hàm lượng thạch anh, silic và các thành phần hạt cứng
không tan trong axít càng cao thì độ nhám càng tốt và bền. Thành ph ần
chất không tan trong axit được xác định bằng thí nghiệm ASTM D3042.
Phần lớn cốt liệu đều có độ nhám vi mô ban đ ầu đều t ốt. Do đó mà
hầu hết mặt đường có sức khánh trượt cao khi còn mới. Dươi tác dụng
của xe cộ thì các cốt liệu lộ ra trên mặt đường sẽ nhanh chóng bị mài mòn
và sau thời gian thì sức kháng trượt sẽ bị giảm xuống đến m ức đ ộ cân
bằng. Các loại cốt liệu có thành phần cacbonat và đolômit cao đ ược coi là
vật liệu có tính kháng mài bóng thấp, bề mặt của chúng c ực kì tr ơn khi
qua thời gian khai thác.
1.3.Các phương pháp xác định độ nhám mặt đường
Các phương pháp thí nghiệm xác định độ nhám và sức kháng tr ượt c ủa
mặt đường ô tô được chia thành 3 nhóm:

+ Nhóm thiết bị thí nghiệm đánh giá thuộc tính của cốt liệu
16


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

+ Nhóm thiết bị thí nghiệm xác định độ nhám bề mặt đường
+ Nhóm thiết bị xác định sức kháng trượt khi xe chạy trên đ ường
Sau đây sẽ nghiên cứu, xem xét cụ thể từng nhóm và ph ương pháp xác
định
1.3.1 Thí nghiệm đánh giá thuộc tính cốt liệu
1.3.1.1 Thí nghiệm đánh bóng mặt đá PSV
Đây là phương pháp cơ bản nhằm xác định thuộc tính bề m ặt c ủa c ốt
liệu dưới tác động của bánh xe mà phương tiện giao thông ch ạy trên
đường trong thời gian khai thác
Thiết bị: Thiết bị PSV gồm 2 bánh xe tiếp xúc với nhau, bánh xe th ứ
nhất hình trụ, được gọi là bánh xe đường. Chiều rộng c ủa bánh xe
44,45mm, đường kính trong 406,4mm, 14 mẫu gắn các hạt c ốt li ệu đ ược
xếp dọc theo chu vi và tạo thành một mặt phẳng liên tục. Mẫu gắn các
hạt cốt liệu phải có kích thước là 88,9 x 44,45 x 16 mm và có b ề m ặt cong.
Cốt liệu để gắn phải có kích thước vượt qua sàng 12,7mm và sót l ại trên
sàng 9,5mm. Khi thí nghiệm, bánh xe đường được quay v ới v ận t ốc V =
320± 5 v/phút.
Bánh xe thứ 2 nhằm mô phỏng bánh xe ô tô khi chạy trên đ ường. Đó là
một bánh xe cao su bơm hơi, đường kính 203,3mm, bề rộng 50,8mm. Lốp
xe phải được bơm căng tới áp suất 310,26 ± 13,79 Kpa và tỳ lên m ặt các
cốt liệu lắp trên bánh xe đường với áp lực 391,44 ± 4,45N trong quá trình
thí nghiệm.

Thí nghiệm: Nhiệt độ thí nghiệm là 20 ± 500C cho bánh xe đường quay
với với vận tốc V = 320 ± 5v/phút. Trong khi thí nghi ệm ph ải cung c ấp
chất mài mòn cacbuasilicon cỡ hạt 150 với tốc độ 6 ± 2 g/phút và ph ải
tưới nước với tốc độ 50-70 ml/phút. Chất mài mòn và nước ph ải đ ược
17


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

cung cấp liên tục và phải được rải trực tiếp trên bánh xe đường ở phía
trước điểm tiếp xúc với bánh lốp cao su.
Trong quá trình thí nghiệm, bánh xe lốp cao su sẽ tỳ vào bánh xe đ ường
và làm cho cốt liệu gắn trên đó bị mòn bóng. Cho c ốt li ệu ch ịu tác đ ộng
mòn liên tục 3 giờ ± 1 phút sau đó lấy mẫu ra khỏi bánh xe đ ường và r ửa
sạch.
Xác định giá trị PSV: Sau khi rửa sạch mẫu, gắn các khuôn m ẫu vào bàn
giá, cùng thiết bị con lắc Anh đo trên mẫu để xác đ ịnh s ức kháng tr ượt c ủa
bề mặt cốt liệu.
Giá trị đo kháng bóng PSV của cốt liệu là trị số trung bình đo theo con
lắc Anh của mẫu thử.
Lưu ý: Con lắc Anh nhằm xác định sức kháng trượt c ủa m ẫu có các
thông số khác với con lắc Anh nhằm xác định sức kháng trượt của m ặt
đường cụ thể như trong bảng 1.5.
Bảng 1.5: Sức kháng trượt theo con lắc Anh
Các thông số của con lắc
Anh
Chiều dài tiếp xúc của

Xác định sức kháng

Xác định sức kháng

trượt của mẫu (PSV)

trượt của mặt đường

76,2 ± 1,6 mm

(SRT)
125 - 127 mm

6,35 x 25x4 x 31,8 mm

6,35 x 25x4 x 76,2 mm

đế cao su với mẫu/mặt
đường
Kích thước của tấm
trượt
1.3.1.2 Thí nghiệm độ mài mòn Los -Angeles

18


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

Mục đích: Phương pháp này nhằm đánh giá một cách gián tiếp thuộc
tính bề mặt của cốt liệu dưới tác động của bánh xe chạy trên đ ường.
Thông thường giữa giá trị PSV và LA có một quan hệ tỷ lệ.
Thí nghiệm này nhằm xác định lượng các hạt có đường kính d ± 1,6mm
sinh ra khi vật liệu bị va đập vào các viên bi tiêu chuẩn trong thùng quay.
Các viên bi có đường kính 47± 1mm, trọng l ượng 420 ÷ 445g bằng thép
CT3. Vật liệu được cho vào thùng quay và quay v ới vận t ốc n = 30 ÷
33v/phút.
Gọi : M là khối lượng vật liệu làm thí nghiệm, m là l ượng các h ạt có d ≤
1,6mm sinh ra sau khi làm thí nghiệm, thì trị số mài mòn Los – Angeles là:

LA =

m
(%)
M

1.3.2 Các thí nghiệm đánh giá độ nhám mặt đường
1.3.2.1 Phương pháp đánh giá nhám vĩ mô
Là phương pháp mà kết quả của nó thể hiện đặc tính nhám vĩ mô
của bề mặt đường.
a, Phương pháp “ Rắc cát”:
Công tác chuẩn bị: Chọn các vị trí thử nghiệm tại các vệt xe ch ạy trên
các làn xe, khoảng cách tối thiểu từ điểm đo đến mép đ ường là 50cm.
Khoảng cách tối thiểu giữa 2 điểm đo kề nhau trên cùng một mặt cắt
ngang là 100cm. Tại các vị trí đo nhám, mặt đường c ần ph ải khô, b ề m ặt
đồng đều, không chứa những đặc điểm cá biệt như vết nứt, các mối n ối.
Quét sạch mặt đường bằng bàn chải sắt cứng, dùng bàn ch ải lông m ềm
dọn đi các mảnh vụn, cặn bã sót lại hoặc các hạt cốt liệu dính kết r ời r ạc
khỏi mặt đường. Phải phải đặt các tấm chắn gió xung quanh diện tích th ử

19


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

nghiệm để cát khỏi bay do gió và gió khí lưu của các xe ch ạy qua. Không
thí nghiệm được khi mặt đường ẩm ướt.
Tiến hành thí nghiệm: Một thể tích cát V xác định th ường từ 25 đến 50
cm3, cỡ hạt nằm trên mắt sàng 0,15 và lọt mắt sàng 0,3mm khô s ạch
đựng trong một hộp hình ống trụ có đáy được đổ ra mặt đường khô ráo,
được quét sạch bằng chổi mềm. Dùng một bàn xoa đáy cao su xoa vòng
tròn theo một chiều nhằm săn bằng cát, sao cho tạo thành m ột v ệt hình
tròn để nhũng chỗ trũng được lấp đầy cát đến mức ngang bằng v ới đá.
Dùng thước dài đo hai đường kính vệt bánh cát vuông góc v ới nhau.
Cách tính: Độ sâu nhám được tính như sau:
H=

V 40V
=
(mm)
S πd 2

Trong đó: H là chiều sâu nhám tính bằng mm và lấy đến 2 trị số sau d ấu
phẩy.
V: là thể tích cát đã biết, đựng trong ống đong ( 25000 mm3)
D: đường kính trung bình vòng tròn “ rắc cát” ( mm)
Chiều sâu trung bình cấu trúc vĩ mô của đoạn mặt đ ường đ ược xem là
đồng nhất về độ nhám (Htb) được tính bằng trung bình số học của tất cả

các giá trị chiều sâu trung bình đo bằng cát (h tbi) tại các điểm đo trong
đoạn:
n

H tb =

∑h

tbi

1

n

Với n là số lượng các điểm đo trong đoạn
Trường hợp các phép thử mắc các lỗi hoặc nếu m ảng cát đo có d ạng
hình elip quá dẹt (giá trị hai trục nhỏ nhất và lớn nhất của elip chênh
nhau quá 1,2 lần) thì nên loại bỏ kết quả đo ở nh ững đi ểm này .V ới m ặt
đường rất nhẵn, ở đó đường kính trung bình của vệt cát lớn h ơn 30cm, có
20


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

thể sử dụng lượng cát cho mỗi lần đo trong các ống đong có th ể tích cát
bằng nửa thể tích cát trong ống chuẩn nói trên. Sai số của các l ần đo t ại
cùng một vị trí thử nghiệm không được vượt quá 1% so với giá tr ị trung
bình của các lần đo lặp.

- Xử lý số liệu: Độ lệch bình phương trung bình của các giá tr ị đ ộ sâu
cấu trúc vĩ mô thu được tại các điểm đo trên đoạn m ặt đ ường đ ược xem
là đồng nhất không được vượt quá 30% độ sâu trung bình c ấu trúc vĩ mô
của đoạn chia. Trường hợp độ lệch bình phương trung bình cao h ơn ph ải
xem xét lại các giá trị sai số thô có thể đã mắc phải hoặc phân chia lại các
đoạn được xem là đồng nhất cho phù hợp
Ưu điểm: Đơn giản, dễ thực hiện,thiết bị không phức tạp.
Nhược điểm: Năng suất thấp. Kết quả phụ thuộc vào thao tác của
người thí nghiệm. Khó làm với các mặt đường ít nhám.

21


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

Sơ đồ đồ thí nghiệm như hình 1.4

ThÓ tÝch c¸t thÝ nghiÖm
MÆt ®êng thÝ nghiÖm

§êng kÝnh b¸nh ®a r¾c c¸t

MÆt ®êng thÝ nghiÖm

Hình 1.4 Sơ đồ thí nghiệm “Rắc cát”
b.Thiết bị MTM ( Mini Texture Meter) đo chiều sâu cấu trúc b ề mặt
Thiết bị MTM là thiết bị đo liên tục giá trị chiều sâu c ấu trúc b ề m ặt
đường trên cơ sở công nghệ Lazer nhằm khắc phục được nh ững hạn chế

của phương pháp rắc cát.
Nguyên lý đo: Chùm tia laser màu đỏ được phóng ra trên m ặt đ ường và
sự phản hồi của các tia được thu nhận bởi các đi ốt nh ạy c ảm, trên c ơ s ở
đó xác định được khoảng cách từ bộ nhạy đến m ặt đ ường và chi ều sâu
lớp mặt đường được tính toán từ hàng loạt các lượt đo nh ư vậy.

22


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

Máy MTM được vận hành bằng tay bởi một thiết bị mi ni v ới tần số
laser khoảng 500Hz được kiểm tra bởi một máy tính nhỏ và máy tính này
cho ta cấu trúc trung bình của mỗi 10m di chuy ển cùng v ới giá tr ị trung
bình toàn bộ cho từng 50m đã hoàn thiện.
Độ chính xác của MTM là tốt hơn đáng kể so với thí nghiệm rắc cát, h ơn
nữa MTM có dải rộng hơn thí nghiệm rắc cát. Nó dễ dàng h ơn đ ể s ử dụng
và cung cấp việc đi liên tục theo chiều sâu của cấu trúc.
c.Thiết bị đo cấu trúc tốc độ cao HSTM
Thiết bị đo cấu trúc bề mặt tốc độ cao, đã được phát triển cho phép
người kỹ sư kiểm tra chiều sâu cấu trúc bề mặt của mạng lưới đ ường
rộng lớn, điều này không thể sử dụng phương pháp rắc cát truy ền thống.
Nguyên lý đo cấu trúc nhám vĩ mô bề mặt đường cũng tương tự nh ư
thiết bị MTM, nhưng tốc độ đo thì cao hơn hẳn.
Bộ nhạy không tiếp xúc đã được đặt trên một xe rơ-mooc, đo liên t ục
khoảng cách từ bộ nhạy đến mặt đường khi nó được kéo theo d ọc đ ường.
Một máy tính nhỏ đặt trong xe kéo sẽ tính toán chiều sâu trung bình cho
mỗi vệt xe đi qua và lưu trữ số liệu đo trên băng từ

Kết quả đo được gọi là chiều sâu kết cấu và là giá tr ị trung bình trên
mỗi đoạn liên tục, vì vậy giá trị đo được bằng thiết bị này th ường nh ỉnh
hơn giá trị của phương pháp rắc cát.
Thiết bị hoạt động với tốc độ tới 80km/h. Nó có thể thí nghiệm với tốc
độ đến 150km/h. Toán tử ghi thông tin với dạng mã trên bằng d ữ liệu đ ể
làm cho dễ nhận ra vị trí thử và các nét đặc biệt khác, nh ư các ngã ba, các
đoạn cong hoặc các lần máy tính phân tích dữ liệu sẽ cho phép ng ười kỹ
sư sử dụng thông tin theo các cách khác nhau. Độ chính xác của thi ết bị đo
chiều sâu cấu trúc tốc độ cao đã được khẳng định. Báo cáo đã đ ưa ra
23


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

trường hợp xấu nhất để đánh giá các phép đo sử dụng ph ương pháp tiêu
chuẩn được dựa trên cơ sở dữ liệu đã thu được từ việc quyết định bởi
người hoạt động thiếu kinh nghiệm thực hiện trong các điều kiện th ời
tiết không thuận lợi.
Các phép thử chính xác hơn cần thực hiện thêm trong điều kiện th ời
tiết bình thường, yêu cầu nhân viên thí nghiệm có nhiều kinh nghiệm.
Tương quan thực nghiệm giữa phương pháp đo cấu trúc bề mặt tốc độ
cao SMTD và chiều sâu trung bình cát H (mm) trong ph ương pháp r ắc cát
đã được thiết lập cho mặt đường bê tông nh ựa, đ ược th ể hiện ở ph ương
trình sau:
SMTD = 0,41H + 0,41
H = 2,42 SMTD – 0,98
H: Chiều sâu trung bình cát từ 1,00 đến 2,00mm
1.3.2.2 Phương pháp đánh giá nhám vi mô

Là phương pháp mà kết quả của nó thể hiện vai trò của độ nhám vi mô
nhiều hơn.
Thí nghiệm xác định độ nhám bằng con lắc Anh ( British Pendulum
Tester ASTM D403)
Nguyên lý: Một con lắc có trọng lượng P = 1500± 30g , mặt d ưới có g ắn
1 tấm trượt bằng cao su tiêu chuẩn ( kích th ước 6.35 x 25,4 x 76,2 mm)
rơI từ một độ cao xác định H = 411 ± 5mm và tr ượt trên b ề m ặt đ ường
ẩm ướt với chiều dài trượt không đổi L = 125 ± 2 mm, sau đó con l ắc sẽ
văng lên tới độ cao h. Tùy thuộc vào tình trạng xù xì ( nhám) bề m ặt khác
nhau, tổn thất năng lượng của con lắc cũng khác nhau d ẫn đến chi ều cao
văng lên h thay đổi. Giá trị h càng nhỏ thì m ặt đ ường càng nhám. M ột
chiếc kim đo kéo theo nhằm xác định chiều cao văng h c ủa con l ắc đ ược
24


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

thiết kế thông qua bảng chi độ. Số đọc của kim đo trên bảng chia đ ộ đ ược
ký hiệu là chỉ số SRT ( Skid Resistance Tester). Trị số SRT càng lớn thì mặt
đường càng nhám.
Thí nghiệm này phản ánh độ nhám vi mô ( mô phỏng điều kiện xe ch ạy
với tốc độ nhỏ v = 50 km/h). Sơ đồ cấu tạo của thiết bị con lắc đo độ
nhám của Anh được thể hiện như hình 1.5:

Hình 1.5: Cấu tạo con lắc Anh
Quy trình đo: Trước khi thí nghiệm mặt đường tại chỗ thí nghiệm c ần
được quét sạch, tưới nước và ghi lại nhiệt độ. H ướng đo của con l ắc d ọc
theo hướng chuyển động của xe cộ ( dọc theo đường).

25