Nghiên cứu vật liệu chế tạo và thành phần, tính chất của bê tông asphalt nóng ở nước CHDCND lào

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
====000====

THONGĐA SINGHANINH

NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ
THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG
ASPHALT NÓNG Ở NƢỚC CHDCND LÀO

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
====000====

THONGĐA SINGHANINH

NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ
THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG
ASPHALT NÓNG Ở NƢỚC CHDCND LÀO
Chuyên ngành: xây dựng đƣờng ôtô và đƣờng thành phố
Mã số: 62.58.02.05

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƢỜI HƢỚNG DẪN: GS.TS. PHẠM DUY HỮU
PGS.TS. ĐÀO VĂN ĐÔNG

HÀ NỘI, 2017


i

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận án, tác giả trân trọng cảm ơn Bộ giáo dục và Đào
tạo Việt Nam, Bộ giáo dục và thế thao Lào. Các cơ quan đã tạo mọi điều kiện
giúp đỡ: Trƣờng Đại Học Giao Thông Vận tải Việt Nam; Trƣờng Đại học
Chămpasack Lào.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến các thầy
hƣớng dẫn là GS. TS. PHẠM DUY HỮU và PGS. TS. ĐÀO VĂN ĐÔNG đã
hết sức tân tình góp ý và định hƣớng khoa học có giá trị cho nội dung nghiên
cứu của luận án. Xin cảm ơn đến các thầy cô trong Khoa Công trình, Bộ môn
đừơng bộ, Bộ môn Vật liệu xây dựng và Viện Khoa học Công nghệ xây dụng
Giao thông - Trừơng Đại học Giao Thông Vận tải đã động viên, nhiệt tình
giúp đỡ và cung cấp các tài liệu quý báu để tác giả hòan thành luận án này.
Tác giả


ii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chƣa đƣợc ai công bố trong bất
kỳ công trình nào khác.

Tác giả

Thongđa SINGHANINH


iii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. ii
MỤC LỤC ........................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................. vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .......................................................................... x
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................ xiii
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU BÊ TÔNG ASPHALT Ở LÀO
VÀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÊ TÔNG ASPHALT NÓNG TẠI CHDCND
LÀO ................................................................................................................... 4
1.1. Khái niệm chung bê tông Asphalt. ............................................................. 4
1.2. Phân loại bê tông Asphalt .......................................................................... 4
1.3. Cấu trúc của bê tông Asphalt ..................................................................... 5
1.3.1. Khái quát....................................................................................... 5
1.3.2. Cấu trúc bê tông Asphalt .............................................................. 6
1.3.3. Cấu trúc của bitum trong bê tông Asphalt .................................... 7
1.4. Tính chất của bê tông Asphalt.................................................................... 9
1.4.1 Mở đầu ........................................................................................... 9
1.4.2. Các tính chất cơ học của bê tông Asphalt. ................................. 11
1.4.3. Phƣơng pháp xác định các tính chất cơ học ............................... 12
1.4.4. Các chỉ tiêu cơ học phục vụ thiết kế kết cấu mặt đƣờng ............ 15
1.4.5 Thí nghiệm mỏi ........................................................................... 21
1.4.6 Các tính chất liên quan đến đặc tính thể tích của hỗn hợp bê tông
Asphalt rải mặt đƣờng .......................................................................... 22

1.5. Các phƣơng pháp sản xuất bê tông Asphalt ............................................. 25
1.5.1. Trộn bê tông Asphalt .................................................................. 25
1.5.2 Trạm trộn chu kỳ sấy nóng gián tiếp ........................................... 26
1.6 Thiết kế thành phần bê tông Asphalt nóng. .............................................. 30


iv

1.6.1 Phân loại bê tông nhựa ................................................................ 30
1.6.1.1 Phân loại theo cỡ hạt danh định lớn nhất của cốt liệu theo tiêu
chuẩn của Viện Asphalt Hoa kỳ ........................................................... 31
1.6.1.3 Phân loại theo độ rỗng dƣ ......................................................... 31
1.6.1.4 Phân loại theo vị trí và công năng trong kết cấu mặt đƣờng .... 31
1.6.2 Nguyên tắc thiết kế thành phần bê tông Asphalt ......................... 32
1.6.3. Phƣơng pháp thiết kế thành phần bê tông Asphalt ..................... 35
1.7 Đặc điểm điều kiện địa hình và khí hậu ở Lào ......................................... 35
1.8. Hệ thống đƣờng ô tô ở Lào và vị trí đặc điểm các đƣờng có lốp mặt bằng
bê tông Asphalt................................................................................................ 37
1.8.1 Giai đoạn trƣớc năm 1975 ........................................................... 37
1.8.2 Giai đoạn các năm 1975-1985 ..................................................... 38
1.8.3 Giai đoạn các năm 1985-2000 ..................................................... 39
1.8.4 Giai đọan năm 2000-2015 ........................................................... 39
1.9. Thành phần và một số các tính chất cơ bản của bê tông Asphalt nóng sử
dụng tại Lào..................................................................................................... 46
1.9.1 Hỗn hợp vật liệu khoáng bê tông Asphalt nóng (HMA) tại Lào. .......... 46
- Mở đầu ............................................................................................... 46
Tiêu chuẩn kỹ thuật .............................................................................. 46
1.9.2 Phân tích HMA tại Lào................................................................ 46
Kết luận của chƣơng 1..................................................................................... 50
CHƢƠNG 2 LỰA CHỌN VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG ASPHALT TẠI

LÀO ................................................................................................................. 52
2.1. Yêu cầu cốt liệu cho bê tông Asphalt ...................................................... 52
2.1.1. Phân loại ..................................................................................... 52
2.1.2 Cốt liệu lớn .................................................................................. 52
2.1.3 Cốt liệu nhỏ ................................................................................. 53
2.1.4 Bột khoáng, xi măng.................................................................... 54
2.2 Chất kết dính bitum ................................................................................... 55


v

2.2.1 Phân loại ...................................................................................... 55
2.2.2 Thành phần hoá học của bitum dầu mỏ. ...................................... 56
2.2.3 Các tính chất của bitum quánh xây dựng đƣờng ......................... 56
2.3 Phần tích đặc điểm vật liệu chế tạo bê tông Asphalt nóng tại Lào. .......... 66
2.3.1 Thí nghiệm vật liệu chế tạo ......................................................... 66
Kết luận của chƣơng 2..................................................................................... 67
CHƢƠNG 3..................................................................................................... 68
ĐỂ XUẤT THÀNH PHẦN CẤP PHỐI VẬT LIỆU KHOÁNG, CÁC CHỈ
TIÊU VÀ PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ HỖN HỢP BÊ TÔNG ASPHALT
CHẶT, RẢI NÓNG CHO CHDCND LÀO .................................................... 68
3.1 Lựa chọn cấp phối vật liệu khoáng hợp lý cho Lào .................................. 68
3.1.1 Thành phần bê tông Asphalt theo các theo chuẩn. ...................... 68
3.1.2 Phân tích độ lệch từng cỡ sàng Max, Min theo các tiêu chuẩn ... 72
3.1.3 Lựa chọn cấp phối hợp lý HMA tại Lào ..................................... 77
3.2 Các chỉ tiêu cho bê tông Asphalt đặc, rải nóng tại Lào. ................. 77
để nghị với chỉ tiêu ghi ở bảng 3.4. ...................................................... 77
3.3. Thiết kế hỗn hợp bê tông Asphalt theo Marshall và Tiêu chuẩn Việt Nam
......................................................................................................................... 78
3.3.1. Mục đích của thiết kế ................................................................. 78

3.3.2. Phạm vi áp dụng của phƣơng pháp Marshall ............................. 79
3.3.3 Các chỉ tiêu kỹ thuật quy định theo Marshall .............................. 79
3.3.4 Phân tích đánh giá phƣơng pháp thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa
nóng, tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu bê tông nhựa nóng của Trung
Quốc...................................................................................................... 82
3.4. Thiết kế thành phần theo SUPERPAVE .................................................. 83
3.4.1. Phƣơng pháp thiết kế thành phần PUPERPAVE ....................... 84
3.4.2. Các bƣớc trong thủ tục thiết kế hỗn hợp .................................... 84
3.5 Tiêu chuẩn bê tông nhựa của Malaysia ..................................................... 86
3.6 Hƣớng dẫn thết kế HMA cho Lào ............................................................. 88


vi

3.6.1 Giai đoạn thiết kế sơbộ (Giai đoạn 1) ......................................... 88
Phƣơng pháp đồ thị ............................................................................... 90
3.6.2 Giai đoạn thiết kế hoàn chính (Giai đoạn 2) ............................. 100
3.6.3 Giai đoạn phê duyệt công thức chế tạo HMA (Giai đoạn 3) .... 101
3.7 Lựa chọn thiết kế cuối cùng .................................................................... 103
3.8 Tính toán thành phần cốt liệu của HMA theo các tiêu chuẩn thiết kế. ... 105
Trên có số vật liệu tại Lào đƣợc ghi ở bảng 3.17.......................................... 105
3.9 Thiết kế theo tiêu chuẩn VN ................................................................... 106
3.10 Thiết kế theo tiêu chuẩn Nga 9128-2009 .............................................. 107
3.11 Thiết kế theo tiêu chuẩn Nhật Bản (Japan) D RA2006 ........................ 108
3.12 Thiết kế theo tiêu chuẩn Mỹ A.D3515.................................................. 108
3.13 Phân tích thành phần vật liệu khoáng thiết kế theo các tiêu chuẩn ...... 109
Kết luận chƣơng 3 ......................................................................................... 111
CHƢƠNG 4................................................................................................... 112
THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO BÊ TÔNG ASPHALT VỚI VẬT LIỆU TẠI LÀO
VÀ ẢNH HƢỞNG LƢỢNG XI MĂNG ....................................................... 112

4.1 Tổng quát................................................................................................. 112
4.2. Lựa chọn hỗn hợp vật liệu khoáng. ........................................................ 112
4.3 Thí nghiệm xác định tính năng cơ học và hàm lƣợng bitum. ................. 114
4.4 Phân tích ảnh hƣởng của hàm lƣợng xi măng đến tính năng HMA. ...... 123
Kết luận chƣơng 4 ......................................................................................... 125
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................... 126
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 127


vii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Tỷ lê diện tích bề mặt điển hình [53] ............................................... 8
Bảng 1.2: Độ ổn định, độ dẻo với bê tông Asphalt thiết kế theo Marshall .... 14
Bảng 1.3: Yêu cầu về các chỉ tiêu cơ lý của bê tông Asphalt chặt ................. 15
Bảng 1.4: Thống kê đƣờng bộ toàn quốc năm 2013 ....................................... 40
Bảng 1.5 Số lƣợng xe tại Lào 2013 (xe/ngày đêm) ........................................ 40
Bảng 1.6: Mạng lƣới giao thông đƣờng bộ ở Lào........................................... 41
Bảng 1.7: Các tuyến đƣờng đã xây dựng bằng bê tông Asphalt tại Thủ đô
Viêng Chăn ..................................................................................... 41
Bảng 1.8: Thống kê mạng lƣới đƣờng toàn Quốc (km) .................................. 44
Bảng 1.8.1: thống kê mạng lƣới đƣờng toàn Quốc (tiếp) ............................... 45
Bảng 1.9: Thành phần cấp phối bê tông Asphalt dự án HMA tại Lào ........... 46
Bảng 1.10: Độ ổn định, độ dẻo với bê tông Asphalt thiết kế theo Marshall
(DA1) .............................................................................................. 48
Bảng 1.11: Độ ổn định, độ dẻo với bê tông Asphalt thiết kế theo Marshall
(DA2) .............................................................................................. 48
Bảng 1.12: Độ ổn định, độ dẻo với bê tông Asphalt thiết kế theo Marshall
(DA3) .............................................................................................. 49
Bảng 1.13: Độ ổn định, độ dẻo với bê tông Asphalt thiết kế theo Marshall

(DA4) .............................................................................................. 49
Bảng 1.14: Độ ổn định, độ dẻo với bê tông Asphalt thiết kế theo Marshall
(DA5) .............................................................................................. 49
Bảng 2.1: Cấp phối thành phần hạt cốt liệu nghiền nhà máy Nông Hai......... 52
Bảng 2.2: Cốt liệu nghiền nhà máy Sakai ....................................................... 53
Bảng 2.3: Thành phần của cát xay và cát sông Mêkong ................................. 53
Bang 2.4: Kết quả thí nghiệm độ kim lún 60-70 (SHELL)
AASHTOT149-BS200.................................................................... 57
Bảng 2.5: Kết quả thí nghiệm nhiệt độ hóa mềm bitum 60-70 ....................... 57
Bảng 2.6: Khối lƣợng riêng: 1.030 g/cm3. AASHTO T53 ............................. 58


viii

Bảng 2.7: Các tính chất vật liệu và các tác động bên ngoài ảnh hƣởng đến
dính bám giữa bitum với cốt liệu .................................................... 60
Bảng 2.8: Phân cấp dính bám giữa bitum và vật liệu khoáng......................... 61
Bảng 2.9: Bitum, yêu cầu kỹ thuật và phƣơng pháp thử (TCVN 74932005) ............................................................................................... 63
Bảng 2.10: Các chỉ tiêu cơ lý của nhựa đặc theo AASHTO - M20 ASTM
D946 ................................................................................................ 65
Bảng 2.11: Chỉ tiêu kỹ thuật đối với các loại bitum phân loại theo độ kim
lún (Theo BS 3690 - Anh). ............................................................. 66
Bảng 2.12: Tổng hợp tiêu chuẩn cho thí nghiệm vật liệu. .............................. 66
Bảng 3.1: Thành phần hạt cốt liệu theo các tiêu chuẩn Quốc gia ................... 68
Bảng 3.2: Độ lệch theo từng sàng Ri............................................................... 76
Bảng 3.3: Thành phần cấp phối hạt kiến nghị cho Lào .................................. 77
Bảng 3.4: Sử dụng tiêu chuẩn AASHTO ........................................................ 46
Bảng 3.5: Sử dụng tiêu chuẩn ASTM và tiêu chuẩn TQ ................................ 46
Bảng 3.6: Tiêu chuẩn kỹ thuật của hỗn hợp HMA ......................................... 46
Bảng 3.7: Chỉ tiêu HMA theo tiêu chuẩn Lào ................................................ 77

Bảng 3.8: Yêu cầu kỹ thuật của HMA theo Viện Asphalt hoa kỳ .................. 80
Bảng 3.9: Độ rỗng cốt liệu nhỏ nhất ............................................................... 81
Bảng 3.10: Chỉ tiêu HMA theo tiêu chuẩn Việt Nam ..................................... 82
Bảng 3.11: Các loại hỗn hợp nhựa rải nóng (theo JTGF40.2004) ................. 83
Bảng 3.12 Chỉ tiêu VMA ................................................................................ 86
Bảng 3.13 Chỉ tiêu VFA.................................................................................. 86
Bảng 3.14: Thí nghiệm vệt hằn bánh xe Nhật Bản và Malaysia .................... 87
Bảng 3.15: Thành phần cấp phối hạt kiến nghị .............................................. 88
Bảng 3.16: Chỉ tiêu HMA theo tiêu chuẩn Lào (dự kiến) .............................. 88
Bảng 3.17: Vật liệu chế tạo HMA tại Lào .................................................... 105
Bảng 3.18: Kết quả thiết kế theo dự kiến Lào .............................................. 105
Bảng 3.19: Vật liệu chế tạo HMA................................................................. 106


ix

Bảng 3.20: Kết quả thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam ................................ 106
Bảng 3.21: Kết quả thiết kế theo tiêu chuẩn Nga ......................................... 107
Bảng 3.22: Kết quả thiết kế theo tiêu chuẩn Nhật Bản ................................. 108
Bảng 3.23: Kết quả thiết kế theo tiêu chuẩn Mỹ........................................... 108
Bảng 3.24: Thành phần cốt liệu thiết kế theo các tiêu chuẩn ....................... 109
Bảng 3.25: Thành phần cấp phối thiết kế theo các tiêu chuấn...................... 109
Bảng 4.1: Xác định thành phần khoáng 3 hỗn hợp vật liệu khoáng ............. 112
Bảng 4.2: Thành phần hạt cốt liệu ................................................................ 113
Bảng 4.3: Xi măng 5%+ cốt liệu lớn 60% + cốt liệu nhỏ 35% =100%
HMA1 ........................................................................................... 113
Bảng 4.4: Xi măng 3.5%cốt liệu lớn 60% + cốt liệu nhỏ 31.5% =100%
HMA2............................................................................................ 113
Bảng 4.5: Xi măng 2% + 65 cốt liệu + 33 cốt liệu = 100% HMA3 ............. 114
Bảng 4.6: hàm lƣợng bitum........................................................................... 115

Bảng 4.7: Thí nghiêm và tính toán hỗn hợp bê tông Asphalt nóng theo
phƣơng pháp Marshall 5% xi măng (M/X1). ............................... 116
Bảng 4.8: Thí nghiêm và tính toán hỗn hợp bê tông Asphalt nóng theo
phƣơng pháp Marshall 3.5% xi măng (M/X2) ............................. 117
Bảng 4.9: Thí nghiêm và tính toán hỗn hợp bê tông Asphalt nóng theo
phƣơng pháp Marshall 3.5% xi măng (M/X3). ............................ 118
Bảng 4.10: Kết của thí ghiệm tính năng của HMA....................................... 119
Bảng 4.11: Tính năng của các loại HMA (A, B, C)...................................... 123


x

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Cấu trúc của bê tông Asphalt ............................................................ 7
Hình 1.2: Thí nghiệm xác định độ ổn định, độ dẻo Marshall ......................... 13
Hình 1.3: Mô hình thí nghiệm cắt tĩnh xác định c,

..................................... 17

Hình 1.4: Mô hình thí nghiệm cƣờng độ kéo uốn ........................................... 17
Hình 1.5: Mô hình thí nghiệm ép chẻ ............................................................. 18
Hình 1.6: Thí nghiệm xác định cƣờng độ ép chẻ ............................................ 19
Hình 1.7: Nguyên lý thí nghiệm vệt hằn bánh xe trên thiết bị APA............... 20
Hình 1.8: Bộ phận gia tải của thiết bị APA .................................................... 21
Hình 1.9: Mẫu sau khi thí nghiệm vệt hằn bánh xe dùng thiết bị APA .......... 21
Hình 1.10. Mô hình thí nghiệm mỏi................................................................ 21
Hình 1.11: Bộ phận gia tải thí nghiệm mỏi trên thiết bị APA ........................ 22
Hình 1.12: Mẫu sau khi thí nghiệm mỏi trên thiết bị APA ............................. 22
Hình 1.13: Các định nghĩa về các loại tỷ trọng............................................... 23
Hình 1.14: Các loại thể tích trong mẫu bê tông Asphalt sau khi đã đƣợc

đầm lèn ............................................................................................ 24
Hình 1.15: Trạm trộn chu kỳ sấy nóng gián tiếp ............................................ 27
Hình 1.16: Sơ đồ cấu tạo trạm trộn chu kỳ sấy nóng gián tiếp ....................... 27
Hình 1.17: Trạm trộn đuợc lắp đặt để phục vụ xây dựng sân bay .................. 28
Hình 1.18: Một trạm trộn thùng quay ............................................................. 29
Hình 1.19: Sơ đồ trạm trộn liên tục theo công nghệ Turbin ........................... 30
Hình 1.20: Cấp phối hạt của cốt liệu ............................................................... 33
Hình 1.21: Nhiệt độ trong năm ....................................................................... 36
Hình1.22 Lƣợng mƣa trong năm..................................................................... 37
Hình 1.23: Bản đồ mạng lƣới đƣờng Bộ của nƣớc Lào .................................. 43
Hình 1.24: Biểu đồ ảnh hƣởng cấp phối hạt ................................................... 47
Hình 2.1: Cấp phối của đá. .............................................................................. 53
Hình 2.2: Kiểm tra cấp phối của cát theo AASHTO M29 .............................. 54


xi

Hình 2.3: Kiểm tra bột khoáng của xi măng theo AASHTO M17 ................. 55
Hình 2.4: Thử nghiệm màng mỏng bitum quay trong lò ................................ 59
Hình 2.5: Nhiết kế ........................................................................................... 63
Hình 3.1:Lƣợng lọt sang trung bình các tiêu chuẩn Quốc gia ........................ 70
Hình 3.2 Các tiêu chuẩn Quốc gia .................................................................. 71
Hình 3.3a Biến đổi lƣợng lọt sàng tại đ=0.075mm theo 5 tiêu chuẩn ............ 72
Hình 3.3b Biến đổi lƣợng lọt sàng tại đ=0.15mm theo 5 tiêu chuẩn .............. 73
Hình 3.3c Biến đối lƣợng lọt sàng tại đ=0.30mm theo 5 tiêu chuẩn .............. 73
Hình 3.3d Biến đổi lƣợng lọt sàng tại đ=0.60mm theo 5 tiêu chuẩn .............. 73
Hình 3.3e Biến đổi lƣợng lọt sàng tại đ=1.18mm theo 5 tiêu chuẩn .............. 74
Hình 3.3f Biến đổi lƣợng lọt sàng tại đ=2.63mm theo 5 tiêu chuẩn............... 74
Hình 3.3g Biến đổi lƣợng lọt sàng tại đ=4.75mm theo 5 tiêu chuẩn .............. 74
Hình 3.3h Biến đổi lƣợng lọt sàng tại đ=9.50mm theo 5 tiêu chuẩn .............. 75

Hình 3.3i Biến đổi lƣợng lọt sàng tại đ=12.50mm theo 5 tiêu chuẩn ............. 75
Hình 3.3i Biến đổi lƣợng lọt sàng tại đ=0.30mm theo 5 tiêu chuẩn ............... 75
Hình 3.4: Biểu đồ độ lệch trung bình theo 5 tiêu chuẩn ................................. 76
Hình 3.5: Cấp phối BTN 12.5 sử dụng ở Malaysia ........................................ 87
Hình 3.6: Biểu đồ kiểm tra thành phần hạt HMA. ........................................ 106
Hình 3.7. Kết quả thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam ................................... 107
Hình 3.8. Kết quả thiết kế theo tiêu chuẩn Nga ............................................ 107
Hình 3.9. Kết quả thiết kế theo tiêu chuẩn Nhật Bản ................................... 108
Hình 3.10. Kết quả thiết kế theo tiêu chuẩn Mỹ ........................................... 109
Hình 3.11: Cấp phối cốt liệu các loại bê tông Asphalt tính theo các tiêu
chuẩn ............................................................................................. 110
Hình 3.12: Kết quả kiểm tra cho thấy hỗn hợp với yêu cầu của dự án và
các tiêu chuẩn ................................................................................ 110
Hinh 4.1: Cấp phối của HMA 2%, 3.5%, 5% ............................................... 114
Hình 4.2: Kết quả thí nghiệm HMA 5% xi măng (M/X1). ........................... 120
Hình 4.3: Kết quả thí nghiệm HMA 3.5% xi măng(M/X2). ......................... 121


xii

Hình 4.4: Kết quả thí nghiệm HMA 2% xi măng(M/X3). ............................ 122
Hình 4.5: Quan hệ độ ổn định Marshall ........................................................ 123
Hình 4.6: Quan hệ tỷ lƣợng xi măng và độ dẻo ............................................ 123
Hình 4.7: Quan hệ lƣợng xi măng và rỗng hỗn hợp vật liệu khoáng............ 124
Hình 4.8: Quan hệ lƣợng xi măng và VMA.................................................. 124
Hình 4.9: Quan hệ lƣợng xi măng và VFA ................................................... 124
Hình 4.10: Quan hệ lƣợng xi măng và Air Void........................................... 125


xiii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AASHTO:

Hiệp hội những ngƣời làm đƣờng và vận tải toàn nƣớc Mỹ

AC:

Bê tông nhựa chặt

AM:

Hỗn hợp nhựa

ASTM:

Hiệp hội về thí nghiệm và vật liệu Mỹ

ATB:

Móng gia cố nhựa

ATPB:

Móng gia cố nhựa thoát nƣớc

BTAF:

Bê tông Asphalt

BTN:

Bê tông nhựa

BTNC:

Bê tông nhựa chặt

BTXM:

Bê tông xi măng

CHDCND: Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào
HMA:

Bê tông Asphalt nóng

OFGC:

Lớp hao mòn nhám cấp phối

QĐ:

Quy định

SMA:

Hỗn hợp đá - vữa nhựa

TCN:

Tiêu chuẩn nghành

TCVN:

tiêu chuẩn Việt Nam

TQ:

Trung Quốc

Va:

Độ rỗng dƣ

VFA:

Độ rỗng cốt liệu

VMA:

Độ rỗng lấp đầy nhựa

VN:

Việt Nam


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Nƣớc Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào, có truyền thống lịch sử dựng
nƣớc và giữ nƣớc lâu đời. Sau Khi giải phóng và thành lập nƣớc CHDCND
Lào vào ngày 2/12/1975, đi đôi với việc khắc phục hậu qủa chiến tranh và
phát triển kinh tế - xã hội trong toàn quốc, Đảng và Nhà nƣớc Lào đã chủ
trƣơng phát triển giao thông đƣờng bộ, lấy giao thông đƣờng bộ đi trƣớc một
bƣớc.
Trong quá trình chuyển sang kinh tế thị trƣờng và mở rộng hợp tác bên
ngoài, Đảng và Nhà nƣớc Lào lấy giao thông đƣờng bộ làm mũi nhọn cho sự
phát triển của nền kinh tế quốc dân, coi việc khôi phục và phát triển giao
thông đƣờng bộ là một trong các biện pháp cơ bản nhằm nối liền giữa sản
xuất với tiêu thụ, tạo điều kiện cho sản xuất hàng hoá phát triển, mở rộng thị
trƣờng trong và ngoài nƣớc.
Nhìn lại hiện trạng mạng lƣới giao thông đƣờng bộ của Lào tuy có phát
triển nhƣng còn chậm, cả về cơ sở vất chất kỹ thuật và trình độ quản lý. Ở
CHDCND Lào hiện nay chƣa có đƣờng sắt, không có đƣờng biển, đƣờng
sông chỉ hoạt động vào mùa mƣa là chủ yếu, đƣờng hàng không cũng chƣa
phát triển. Khối lƣợng hành khách đƣợc vận chuyển chủ yếu bằng đƣờng bộ,
trong khi đó chƣa có một hệ thống mạng lƣới đƣờng bộ hoàn chỉnh, thông
suốt, nối liền từ Bắc đến Nam. Trong thực tế, hệ thống giao thông đƣờng bộ
chƣa phù hơp với sự phát triển kinh tế - xã hội cả trong nƣớc cũng nhƣ với
các nƣớc lân cận trong vùng.
Nƣớc CHDCND Lào cũng tƣơng tự nhƣ Việt Nam, đang đẩy mạnh
công cuộc phát triển kinh tế để xây dựng một xã hội phồn vinh. Giao thông
vận tải, trong đó có ngành xây dựng đƣờng ô tô đƣợc ƣu tiên phát triển. Để
xây dựng các con đƣờng có chất lƣợng và tuổi thọ cao đòi hỏi phải giải quyết
hàng loạt các vấn đề kỹ thuật. Một trong những vấn đề chính là vật liệu chế

2

tạo và thành phần, tính chất của bê tông Asphalt nóng ở Nƣớc CHDCND
Lào.
Hiện nay ở Lào mặt đƣờng bê tông Asphalt là loại mặt đƣờng đang
đƣợc Bộ Giao thông Vận tải Lào quan tâm và áp dụng rất phổ biến. Nhƣng
công tác thiết kế, thi công và công tác quản lý chất lƣợng mặt đƣờng bê tông
Asphalt chƣa đƣợc tốt, cho nên nó ảnh hƣởng rất lớn đến chất lƣợng công
trình khi đƣa vào sử dụng nhƣ: có hiện tƣợng nứt, hiện tƣợng lún, bong tróc
lớp mặt... Vì vậy, rất cần thiết phải có biện pháp thiết kế, thi công và công tác
quản lý chất lƣợng mặt đƣờng bê tông Asphalt hợp lý, góp phần để đƣờng bê
tông Asphalt phát triển. Chính vì vậy, Nhà Nƣớc CHDCND Lào cử tác giả
Việt Nam sang đây làm nghiên cứu sinh với đề tài: “Nghiên cứu vật liệu chế
tạo và thành phần, tính chất của bê tông Asphalt nóng ở Nước CHDCND
Lào’’.
2. Mục đích nghiên cứu
Luận án nghiên cứu và phân tích các hiện trạng của các công trình mặt
đƣờngbê tông Asphalt tại Lào thông qua khảo sát và tìm hiểu tại các cơ quan
quản lý đƣờng trung ƣơng, địa phƣơng và tìm hiểu các vấn đề lý thuyết về
tính toán thiết kế các công trình bê tông Asphalt để đề nghị phƣơng pháp thiết
kế mặt đƣờng bê tông Asphalt cho Lào.
Trên cơ sở đối chiếu lý thuyết và thực tiễn để lựa chọn đề xuất phƣơng
pháp thiết kế thành phần bê tông Asphalt hợp lý sử dụng cho các công trình
trên đƣờng ô tô ở Lào.Thí nghiệm xác định các thành phần chất lƣợng bê tông
Asphalt chuyên đề sử dụng xi măng thay thế bọt khoáng trong bê tông Asphalt.
3.Phạm vi nghiên cứu:
- Nghiên cứu hiện trạng đƣờng bê tông Asphalt ở Lào.
- Nghiên cứu thí nghiệm các tính chất cơ lý của bê tông Asphalt.
- Nghiên cứu phƣơng pháp thiết kế theo AASHTO, thí nghiệm tại Lào.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu:

Phƣơng pháp lý thuyết kết hợp với thực nghiệm.


3

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của kết quá nghiên cứu là khẳng định với
các vật liệu hiện có ở nƣớc CHDCND Lào hoàn toàn có thể chế tạo đƣợc bê
tông Asphalt dùng trong xây dựng đƣờng ô tô đồng thời đã thiết kế thử
nghiệm thành công loại bê tông Asphalt chắt rải nóng dùng trong xây dựng
đƣờng ô tô ở nƣớc CHDCND Lào dựa theo TCVN 8820:2011.
Kết quá nghiên cứu của luận án có thể coi là tài liệu tham khảo tốt cho
việc ứng dùng vật liệu bê tông Asphalt nóng ở nƣớc CHDCND Lào, cần thiết
cho sự phát triển hệ thống đƣờng ở Lào.
6. Bố cục luận án:
Nội dung luận án gồm có 4 chƣơng với, mục lục, mở đầu, kết luận, kiến
nghị và tài liệu tham khảo.
Luận án gồm những phần sau:
Mục lục
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về vật liệu bê tông Asphalt và tình hình sử dụng bê
tong Asphalt nóng tại CHDCND Lào.
Chương 2:Lựa chọn vật liệu chế tạo bê tông Asphalt tại Lào.
Chương 3: Để xuất thành phần cấp phối vật liệu khoáng, các chỉ tiêu và
phƣơng pháp thiết kế hỗn hợp bê tông Asphalt chặt, rải nóng cho CHDCND
Lào.
Chương 4:Thực nghiệm chế tạo bê tông Asphalt với vật liệu tại Lào và ảnh
hƣởng hàm lƣợng xi măng.
Kết luận và kiến nghị
Các công trình khoa học đã được công bố

Tài liệu tham khảo
Phụ lục


4

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU BÊ TÔNG ASPHALT Ở LÀO VÀ TÌNH
HÌNH SỬ DỤNG BÊ TÔNG ASPHALT NÓNG TẠI CHDCND LÀO
1.1. Khái niệm chung bê tông Asphalt.
Bê tông Asphalt hoặc bê tông nhựa là một loại sản phẩm quan trọng của
bitum và cốt liệu, bột khoáng đƣợc sử dụng nhiều nhất làm vật liệu xây dựng
mặt đƣờng ở trên thế giới. Bê tông Asphalt đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp
nhào trộn bitum với các hỗn hợp cốt liệu nhƣ đá dăm, cát, bột khoáng có kích
thƣớc khác nhau tùy theo yêu cầu của từng loại sản phẩm. bê tông Asphalt
đƣợc sử dụng chủ yếu làm kết cấu mặt đƣờng mềm.[20], [21], [15]
Thành phần bê tông cần tƣơng ứng với điều kiện làm việc (vùng khí
hậu, đặc tính chịu tải), với loại vật liệu khoáng, loại và lƣợng bitum tối ƣu,
với tỷ lệ giữa các thành phần thỏa mãn với các yêu cầu quy định trong tiêu
chuẩn kỹ thuật dự án. Có nhiều phƣơng pháp thiết kế thành phần bê tông
Asphalt. Song phổ biến nhất, cho kết quả tin cậy là phƣơng pháp tính toán
dựa trên cơ sở lý thuyết về đƣờng cong độ đặc hợp lý của hỗn hợp vật liệu
khoáng và thí nghiệm đó là phƣơng pháp tính toán kết hợp với thực nghiệm.
(tiêu chuẩn Nga, Mỹ và Việt Nam).
Trình tự thiết kế thành phần bê tông Asphalt nhƣ sau: lựa chọn và kiểm
tra vật liệu, xác định tỷ lệ của các vật liệu theo thành phần cấp phối hạt, lựa
chọn thành phần bitum tối ƣu và thí nghiệm kiểm tra các chỉ tiêu kỹ thuật trên
các mẫu thử.
Khi lựa chọn thành phần vật liệu khoáng để chế tạo bê tông Asphalt,vật
liệu sử dụng phải phù hợp với loại, dạng bê tông và đạt các yêu cầu về tính

chất cơ học, tính ổn định nhiệt và tính chống ăn mòn, đồng thời phải phù hợp
với yêu cầu củacác tiêu chuẩn mà dự án quy định (Quốc gia, Quốc tế).
1.2. Phân loại bê tông Asphalt
Bê tông Asphalt là vật liệu khoáng - bitum có chất lƣợng cao. Ngoài ra
còn có các loại hỗn hợp khác nhƣ: vật liệu đá nhựa macadam, đá nhựa cấp
phối đặc, đá nhựa cƣờng độ cao, đá nhựa hạt mịn (vữa Asphalt), hỗn hợp tạo
nhám, đá nhựa thấm nƣớc. Sự khác nhau cơ bản giữa hỗn hợp bê tôngAsphalt


5

và đá nhựa là cấp phối của hỗn hợp. Cấp phối cốt liệu trongbê tôngAsphalt
thƣờng bao gồm cốt liệu lớn, cốt liệu mịn và bột đá. Trong các hỗn hợp đá
nhựa thƣờng ít sử dụng bột đá. Các hỗn hợp tạo nhám và đá nhựa thấm nƣớc
thƣờng sử dụng các cấp phối gián đoạn [15].
Bê tông Asphalt còn có thể đƣợc chế tạo từ các loại bitum polyme hoặc
các loại nhũ tƣơng bitum.
Bê tông Asphalt có thể đƣợc phân loại nhƣ sau:
Theo đƣờng kính danh dịnh D, D lớn <40mm, D trung bình<20mm D
nhỏ và cát<5mm
Theo độ đặc: Bê tông Asphalt đặc, rỗng và rất rỗng.
Hỗn hợp nóng đƣợc rải và bắt đầu làm đặc khi nhiệt độ không nhỏ hơn
120oC. Hỗn hợp này thƣờng dùng bi tum có độ quánh 40/60, 60/70 và 70/100.
Hỗn hợp ấm đƣợc rải và bắt đầu làm đặc khi nhiệt độ không nhỏ hơn 1000C.
Hỗn hợp nguội dùng bitum lỏng có độ nhớt 70/130 đƣợc rải ở nhiệt độ không
khí không nhỏ hơn 5oC và đƣợc giữ ở nhiệt độ thƣờng.
Theo độ rỗng dư của bê tông Asphalt: Bê tông Asphalt còn chia ra loại
sau: đặc có độ rỗng 3-6%, có độ rỗng, 6-12%, rất rỗng có độ rỗng 12-18%
theo thể tích.
Theo nhiệt độ rải, nhiệt độ rải> 120oC, ấm >100oC và nguội >5oC.

Trong nghiên cứu này chủ yếu là nghiên cứu thành phần, thiết kế bê
tông Asphalt nóng, đặc, Dmax = 19mm phù hợp điều kiện vật liệu tại Lào và
khảo sát tính năng bê tông Asphalt tại Lào.
1.3. Cấu trúc của bê tông Asphalt [14]
1.3.1. Khái quát
Tính chất vật lý, cơ học của bê tông Asphalt phụ thuộc vào chất lƣợng,
tỷ lệ thành phần các vật liệu chế tạo và cấu trúc của bê tông. Cấu trúc của bê
tông Asphalt thể hiện mối tƣơng tác giữa các yếu tố cấu tạo, sự phối hợp giữa
chúng. Tập hợp của các yếu tố này đƣợc thể hiện bằng mối quan hệ giữa đặc
tính của vật liệu với độ đặc và độ rỗng của vật liệu khoáng, cấu trúc và đặc
tính của bitum, sự liên kết với vật liệu khoáng và độ lấp đầy lỗ rỗng vật liệu
khoáng của bitum. Cấu trúc của bê tông Asphalt bao gồm cấu trúc của hỗn
hợp vật liệu khoáng và cấu trúc của bitum trong bê tông Asphalt.


6

1.3.2. Cấu trúc bê tông Asphalt
Cấu trúc bê tông Asphalt đƣợc chia làm 3 loại: có khung, bán khung và
không có khung (Hình 1.1.). Tuỳ theo tỷ lệ và khối lƣợng của đá dăm, cát, bột
khoáng có thể tạo ra một trong 3 loại cấu trúc trên. Tỷ lệ phần trăm của đá
thƣờng từ 20-65%, cát từ 20-40%, bột khoáng từ 14-4%. Độ rỗng của vật liệu
khoáng thƣờng từ 15-22%, độ rỗng còn lại của bê tông Asphalt từ 2-7%[21].
Cấu trúc có khung là cấu trúc mà độ rỗng của hỗn hợp đƣợc lấp đầy
hoàn toàn bằng vữa Asphalt (Hình 1.1a). Thể tích của vữa Asphalt bao gồm
hỗn hợp của cát, bột khoáng và bitum không vƣợt quá thể tích rỗng của đá
dăm, độ lớn của các hạt cát không lớn hơn kích thƣớc của các lỗ rỗng trong
bộ khung đá dăm. Nhƣ vậy, các hạt cốt liệu không dễ chuyển động trong vữa
Asphalt và tiếp xúc với nhau một cách trực tiếp hoặc thông qua lớp màng
cứng bitum tạo cấu trúc. Sự có mặt các khung cứng không gian làm tăng độ

ổn định động của lớp phủ mặt đƣờng. Cấu trúc khung quen thuộc thƣờng
chứa lƣợng bột khoáng từ 4 - 10%, lƣợng bi tum từ 5 - 6%, lƣợng đá từ 5060%.
Cấu trúc bán khung (Hình 1.1b) của vật liệu khoáng là cấu trúc có các
phần cục bộ của hạt đá dăm tập trung lớn hơn thể tích của vữa Asphalt.
Cấu trúc không có khung (Hình 1.1c) là cấu trúc trong đó các hạt đá
dăm dễ di chuyển do lƣợng thừa của chất kết dính Asphalt (hệ số lấp đầy lỗ
rỗng lớn hơn 1). Cƣờng độ và độ dính kết của cấu trúc này giảm khi chịu
nhiệt làm cho lớp phủ mặt đƣờng bị biến dạng dẻo.
Cấu trúc khung của hỗn hợp vật liệu khoáng có thể tạo ra đặc tính chịu
chuyển động lớn và nó tỷ lệ thuận với hàm lƣợng đá dăm trong bê tông
Asphalt. Về mặt thành phần hạt các loại hỗn hợp này có thể không dùng
những hạt có đƣờng kính từ 5-0.63mm.
Hàm lƣợng đá dăm, bột khoáng và tỷ lệ của chúng không chỉ xác định
cấu trúc của hỗn hợp, mà còn ảnh hƣởng đến tính chất của bê tông Asphalt.
Khi lƣợng đá Đ=65%, lƣợng bột khoáng B=4%, thì độ rỗng của hỗn hợp vật
liệu khoáng khoảng 15%. Nếu lƣợng bột khoáng B=5%, thì độ rỗng dƣ là
khoảng 6%, khi đó bê tông Asphalt có độ ổn định cao. Khi lƣợng đá Đ=20%,


7

lƣợng bột khoáng B=14%, thì độ rỗng của hỗn hợp vật liệu khoáng đạt đến
22%. Khi dùng lƣợng bitum đến 7%, thì độ ổn định và chống nứt đều thấp.

a)

b)

c)

Hình 1.1: Cấu trúc của bê tông Asphalt
a) cấu trúc có khung; b) cấu trúc bán khung; c) cấu trúc không có khung
1.3.3. Cấu trúc của bitum trong bê tông Asphalt
Khi trộn vật liệu khoáng với bitum trên bề mặt của hạt đá dăm, cát và
bột khoáng đƣợc phủ một lớp mỏng bitum. Cấu trúc và tính chất của lớp phủ
đó ảnh hƣởng đến tính chất và chất lƣợng của bê tông Asphalt. Sự liên kết
giữa vật liệu khoáng và lớp màng mỏng của bitum đƣợc hình thành nhờ các
quá trình vật lý và hoá học phức tạp. Các nghiên cứu trong nhiều năm của các
nhà khoa học về kỹ thuật dầu lửa, kỹ thuật đƣờng ôtô trên thế giới đã tạo nên
các lý thuyết cơ bản về mối quan hệ giữa vật liệu khoáng với các chất kết
dính hữu cơ nói chung và bitum nói riêng. Sự dính bám của bitum với vật liệu
khoáng đƣợc giải thích là có phụ thuộc nhiều vào tổng diện tích bề mặt của
các hạt. Bề mặt riêng của đá lớn hơn 10cm2/g, cát 100-200cm2/g, bột đá 20003000cm2/g. Ví dụ: trong 100g hỗn hợp có 50% đá dăm, 40% cát và 10% bột
khoáng có kích thƣớc nhỏ hơn 0.071mm, thì diện tích bề mặt của đá dăm sẽ là
500cm2, cát 8000 cm2 và bột khoáng là 30000cm2. Nhƣ vậy bột khoáng có tỷ
diện tích bề mặt lớn nhất và chiếm tới 80%, nên lực dính bám trên bề mặt bột
khoáng sẽ ảnh hƣởng đến cấu trúc và tính chất của bê tông Asphalt.[35], [27]
Có thể tính toán bề mặt của cốt liệu đƣợc bao bọc bằng bitum khi chấp
nhận một dạng xác định của hạt cốt liệu. Hveem đã tính toán các chỉ số tỷ
diện tích bề mặt của các cỡ hạt với giả thiết hạt cốt liệu có dạng hình cầu và
có khối lƣợng riêng là 2.65 nhƣ ở Bảng 1.1.


8

Bảng 1.1: Tỷ lê diện tích bề mặt điển hình [53]
Cỡ hạt (mm)

Tỷ diện tích bề mặt (m2/kg)

0.075

32.77

0.150

12.29

0.300

6.14

0.600

2.87

1.180

1.64

2.360

0.82

>4.750

0.41

Độ dày của màng mỏng bitum khi đó đƣợc tính theo công thức lý
thuyết sau:

T

Trong đó:

b
1
100 b ρ b

1
SAF

T- độ dày của màng bitum, mm;
B

- khối lƣợng riêng của bitum, kg/m3;

SAF - tỷ diện tích bề mặt của cốt liệu, m2/kg;
b - hàm lƣợng bitum, %.
Diện tích bề mặt của cốt liệu đựơc tính bằng cách nhân tổng phần trăm
lƣợng lọt qua lỗ sàng với tỷ diện bề mặt tƣơng ứng. Khi cốt liệu gồm các kích
cỡ hạt khác nhau thì có thể tính riêng cho từng cỡ hạt.
Về cấu trúc của bitum trong lớp mỏng trên bề mặt của hạt và bột đá
đƣợc giải thích theo nhiều lý thuyết khác nhau. Theo tác giả I.A. Rƣbev cho
rằng có một lực dính bám của lớp mỏng này với bề mặt của đá. Theo tác giả
Karolev lớp bitum này gồm có lớp bitum tự do, lớp bitum cứng và ở giữa là
lớp bitum đƣợc trộn với bột đá (chất liên kết Asphalt). Theo các tác giả ở Mỹ
cho rằng lớp bitum ở trên bề mặt khoáng bao gồm 2 vùng, một vùng để thấm
vào vật liệu đá và một vùng hiệu quả để tạo nên lực liên kết với đá.
Cƣờng độ, khối lƣợng riêng và độ dẻo của bitum trong lớp phủ trên bề
mặt của vật liệu khoáng sẽ tạo nên khả năng dính bám với bề mặt của hạt.

Chiều dày lớp phủ bitum phụ thuộc vào độ lớn của các hạt. Theo I.B. Karolev
trên các hạt có đƣờng kính nhỏ hơn 0.071mm chiều dày của màng bitum
khoảng 0.2 m, còn trên các hạt đá dăm chiều dày của màng bitum từ 10-


9

20 m. Trên bề mặt của vật liệu khoáng có tác động đầm lèn thì chiều dày của
màng bitum thƣờng nhỏ hơn 10 m.
Thành phần bột đá phân tán mạnh có thể làm thay đổi cấu trúc bitum
trong lớp mỏng bằng cách sử dụng thêm các phụ gia ở dạng keo. Các vật liệu
phải sạch, khô và không có bụi bám. Lực dính bám phụ thuộc vào độ nhớt của
bitum. Khi độ nhớt của bitum càng cao, thì thời gian làm ƣớt cốt liệu càng
lâu. Sự dính kết đó bị suy yếu do sự can thiệp của nƣớc. Khi có tác động của
nƣớc sẽ gây hiện tƣợng không kết dính khi có nƣớc. Nếu cốt liệu là các đá
axít ƣa nƣớc, nƣớc có tác dụng làm giảm lực dính kết và có khả năng thâm
nhập vào giữa màng bitum và cốt liệu, làm tách bitum ra khỏi cốt liệu.
1.4. Tính chất của bê tông Asphalt.[14]
1.4.1 Mở đầu
Các tính chất của hỗn hợp bê tông Asphalt và bê tông Asphalt đã đầm
nén làm mặt đƣờng bao gồm tính chất liên quan đến đặc tính thể tích và tính
chất cơ học. Chất lƣợng (độ ổn định) của bê tông Asphalt phụ thuộc vào
cƣờng độ nén, khả năng chịu uốn và mức độ đầm chặt khi thi công.
Độ an toàn là rất quan trọng đảm bảo cho xe cộ di chuyển an toàn trên bề
mặt. Điều này đƣợc xác định khả năng chống trƣợt và thoát nƣớc bề mặt.
Yêu cầu độ bền của bê tông Asphalt phải đảm bảo độ ổn định và cƣờng
độ chống trƣợt trong suốt thời gian thiết kế, khai thác.
Đặc tính thể tích của bê tông Asphalt bao gồm các chỉ tiêu: độ rỗng dƣ
(Va), độ rỗng cốt liệu (VMA), độ rỗng lấp đầy nhựa (VFA). Các giá trị này
phải nằm trong giới hạn quy định đảm bảo lớp bê tông Asphalt có khả năng

chống biến dạng, chống chảy bitum dƣới tác động của tải trọng xe và yếu tố
nhiệt độ môi trƣờng, hạn chế sự xâm nhập của nƣớc vào hỗn hợp trong quá
trình khai thác.
Để xác định các chỉ tiêu đặc tính thể tích của bê tông Asphalt, cần thiết
phải thí nghiệm và tính toán các chỉ tiêu sau:
- Các chỉ tiêu liên quan đến tỷ trọng của vật liệu thành phần: tỷ trọng
của cốt liệu thô (đá dăm), tỷ trọng của cốt liệu mịn (cát thiên nhiên, cát xay từ
đá), tỷ trọng của bitum, tỷ trọng của bột khoáng.


10

- Các chỉ tiêu liên quan đến tỷ trọng của hỗn hợp bê tông Asphalt: tỷ
trọng biểu kiến của cốt liệu trong hỗn hợp bê tông Asphalt, tỷ trọng khối của
hỗn hợp bê tông Asphalt ở trạng thái rời (chƣa đầm), tỷ trọng khối của hỗn
hợp bê tông Asphalt khi đã đƣợc đầm nén, tỷ trọng lớn nhất của hỗn hợp bê
tông Asphalt ở trạng thái rời (chƣa đầm).
Các tính chất cơ học của bê tông Asphalt: bao gồm các chỉ tiêu liên
quan đến cƣờng độ của hỗn hợp bê tông Asphalt sau khi đầm nén nhằm đảm
bảo cho kết cấu lớp bê tông Asphalt có đủ cƣờng độ và độ bền sau khi xây
dựng và trong quá trình khai thác dƣới tác động của tải trọng xe chạy và các
yếu tố môi trƣờng.
Khi tải trọng bánh xe tác dụng xuống mặt đƣờng, có hai ứng suất đƣợc
truyền tới mặt đƣờng bê tông Asphalt: ứng suất thẳng đứng và ứng suất nằm
ngang. Với ứng suất thẳng đứng sinh ra biến dạng lún của kết cấu mặt đƣờng
và gây ra ứng suất kéo lớn nhất dƣới đáy lớp vật liệu bê tông Asphalt. Hỗn
hợp bê tông Asphalt vì vậy cần phải bền chắc và đủ khả năng đàn hồi để
chống lại ứng suất nén và ngăn không cho xuất hiện biến dạng vĩnh cửu.
Bê tông Asphalt phải có đủ cƣờng độ kéo để chống lại các ứng suất kéo
sinh ra ở đáy lớp bê tông Asphalt và có đủ độ đàn hồi để chống lại các tác

động của tải trọng mà không sinh ra hiện tƣợng nứt mỏi.
Cùng với các tác động của tải trọng và môi trƣờng, mặt đƣờng bê tông
Asphalt sẽ dần dần bị hƣ hỏng theo bốn hình thức chính dƣới đây phụ thuộc
vào cơ chế chịu tải trọng xe chạy và điều kiện môi trƣờng, đó là:
-

Biến dạng vĩnh cửu;

-

Nứt mỏi;

-

Nứt ở nhiệt độ thấp.

-

Chảy Asphalt lên bề mặt

Để xác định các tính chất cơ học của bê tông Asphalt, trên thế giới tùy
theo truyền thống, tùy theo phƣơng pháp thiết kế bê tông Asphalt và tùy theo
điều kiện phát triển của từng nƣớc, mà có nhiều phƣơng pháp thí nghiệm khác
nhau đƣợc áp dụng cho mỗi nƣớc. Trong quá trình phát triển, nhiều phƣơng
pháp thí nghiệm cơ học của bê tông Asphalt đƣợc bổ sung cho phù hợp với
điều kiện làm việc của mặt đƣờng bê tông Asphalt, và cũng có không ít