Nghiên cứu ứng dụng xỉ thép nhà máy Gang thép Thái Nguyên làm cốt liệu cho bê tông nhựa trong xây dựng đường ô tô

1

B GIO DC V O TO
TRNG I HC GIAO THễNG VN TI

nguyễn thanh tùng

Nghiên cứu ứng dụng xỉ thép nhà máy Gang
thép Thái Nguyên làm cốt liệu cho bê tông
nhựa
trong xây dựng đờng ô tô

LUậN VĂN THạC Sĩ Kỹ THUậT

Hà Nội - 2017


2

B GIO DC V O TO
TRNG I HC GIAO THễNG VN TI

nguyễn thanh tùng

Nghiên cứu ứng dụng xỉ thép nhà máy Gang
thép Thái Nguyên làm cốt liệu cho bê tông
nhựa
trong xây dựng đờng ô tô
CHUYấN NGNH: XY DNG NG ễTễ V NG THNH PH
M S: 60.58.02.05.01

LUậN VĂN THạC Sĩ Kỹ THUậT
hớng dẫn khoa học:
pgs.TS. lã văn chăm

Hà Nội - 2017


3
LỜI CẢM ƠN
Bê tông nhựa ngày càng khẳng định vai trò quan trọng và là vật liệu chính để
xây dựng đường ô tô và sân bay. Tuy nhiên, vật liệu để chế tạo bê tông nhựa phần
lớn đều được khai thác từ tự nhiên, và nguồn vật liệu này là có hạn. Trong khi đó rất
nhiều chất thải, sản phẩm phụ của các ngành công nghiệp khác cho thấy tiềm năng
to lớn có thể trở thành những vật liệu mới thay thế vật liệu truyền thống. Việc tìm
hiểu, nghiên cứu nguồn vật liệu mới là rất cần thiết, không những góp phần giảm
lượng tiêu thụ tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường mà còn có thể cải thiện,
nâng cao các đặc tính của bê tông nhựa.
Để hoàn thành luận văn này, em muốn nói lời cảm ơn sâu sắc đối với Trường
Đại học Giao thông Vận tải, khoa Đào tạo sau Đại học, bộ môn Đường bộ và xin
đặc biệt cảm ơn PGS.TS Lã Văn Chăm đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo trong suốt
quá trình học tập và thực hiện luận văn. Em cũng chân thành cảm ơn lãnh đạo
Trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho
em trong quá trình học tập cũng như thực hiện luận văn; các thầy cô giáo và bạn bè
đồng nghiệp đã đóng góp những ý kiến và cung cấp nhiều tài liệu quý báu.
Xin chân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày 10 tháng 3 năm 2017
Tác giả
Nguyễn Thanh Tùng

4
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lâp – Tự do – Hạnh phúc
Hà Nội, ngày 10 tháng 3 năm 2017
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả
nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình
nào khác.

Tác giả luận văn

Nguyễn Thanh Tùng


5
MỤC LỤC


6

DANH MỤC BẢNG BIỂU


7

DANH MỤC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ


8

PHẦN MỞ ĐẦU
1.

Tính cấp thiết của đề tài
Giao thông Vận tải là ngành nắm giữ vai trò then chốt, là ngành luôn “đi

trước mở đường” cho sự phát triển kinh tế xã hội của đất nước. Giao thông vận tải
là một ngành sản xuất vật chất đặc biệt, nó cũng trực tiếp tạo ra giá trị và giá trị gia
tăng trong quá trình thực hiện chức năng của mình. Giữ cho huyết mạch giao thông
của đất nước luôn thông suốt là nhiệm vụ của ngành. Trong mọi nền xã hội thì
ngành giao thông vận tải luôn có vai trò đặc biệt quan trọng.
Ngày 01 tháng 03 năm 2016, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định
số 326/QĐ-TTg về việc phê duyệt Quy hoạch phát triển mạng đường bộ cao tốc
Việt Nam đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030. Quy hoạch được xây dựng
trên cơ sở dự báo nhu cầu vận tải, định hướng phát triển kinh tế - xã hội đến năm
2030 của đất nước; định hướng phát triển kinh tế của 4 vùng kinh tế trọng điểm;
chiến lược phát triển giao thông vận tải đến năm 2020 và định hướng đến năm
2030, quy hoạch xác lập mạng đường bộ cao tốc Việt Nam gồm 21 tuyến với tổng
chiều dài 6.411 km, gồm Tuyến cao tốc Bắc – Nam, Hệ thống đường cao tốc khu
vực phía Bắc, miền Trung và Tây Nguyên, khu vực phía Nam, Hệ thống đường
vành đai cao tốc tại thành phố Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh. Cho tới thời
điểm này đã có nhiều tuyến đường cao tốc được hoàn thành như cao tốc Hà Nội –
Hải Phòng, cao tốc Nội Bài – Lào Cai, cao tốc Hà Nội – Thái Nguyên, cao tốc Cầu
Giẽ - Ninh Bình, Cao tốc Tp. Hồ Chí Minh – Trung Lương, Cao tốc Tp. Hồ Chí
Minh – Long Thành – Dầu giây… Các tuyến đường giao thông góp phần tham gia
vào việc cung ứng vật tư kỹ thuật, nguyên liệu, năng lượng cho các cơ sở sản xuất
và đưa sản phẩm đến thị trường tiêu thụ, giúp cho quá trình sản suất xã hội diễn ra
liên tục và bình thường. Giao thông vận tải phục vụ nhu cầu đi lại của nhân dân,
giúp cho các hoạt động sinh hoạt được thuận tiện.
Hầu hết kết cấu mặt đường của các tuyến đường cấp cao đều sử dụng mặt

đường bê tông nhựa. Mặt đường bê tông nhựa có những ưu điểm nổi bật như: chịu
tải trọng động tốt, ít hao mòn, ít sinh bụi, bằng phẳng, xe cộ chạy tốc độ cao rất êm
thuận, ít gây tiếng ồn, có thể cơ giới hóa toàn bộ khâu thi công, dễ sửa chữa, thời


9
gian thi công ngắn và thông xe sớm sau khi thi công, dễ nâng cấp, thời gian sử dụng
tương đối dài…Sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của công nghiệp hóa dầu càng tạo
điều kiện cho mặt đường bê tông nhựa có cơ hội phát triển vượt bậc.
Với quy hoạch mạng lưới đường giao thông như vậy, có thể nhận thấy nhu
cầu về bê tông nhựa cho ngành giao thông là vô cùng lớn. Tuy nhiên nguồn vật liệu
lấy từ tự nhiên chỉ có hạn. Điều này đặt ra một thách thức cho ngành là phải tích
cực đẩy mạnh nghiên cứu, áp dụng những công nghệ mới, những dạng vật liệu mới
trong xây dựng đường. Điều này không những góp phần giảm tiêu thụ lượng tài
nguyên thiên nhiên mà còn có khả năng cải thiện, nâng cao chất lượng đường giao
thông.
Thái Nguyên là một thành phố công nghiệp, với nhà máy Gang thép Thái
Nguyên hàng năm sản xuất ra hàng triệu tấn thép, song song với đó lượng xỉ thép
thải ra là vô cùng lớn. Lượng vật liệu này là vật liệu dạng rắn, chiếm không gian rất
lớn mà ít được tận dụng lại. Xỉ thép có khối lượng thể tích lớn, lại có độ cứng cao
nên khả năng phù hợp làm cốt liệu cho các loại bê tông chịu mài mòn và có độ
nhám cao. Nếu có thể sử dụng xỉ thép thay thế một phần hoặc toàn bộ vai trò của đá
dăm trong chế tạo hỗn hợp bê tông nhựa nóng thì vừa góp phần giảm lượng chất
thải ra môi trường, vừa giảm lượng tiêu thụ tài nguyên thiên nhiên, cũng như có thể
cải thiện các đặc tính của bê tông nhựa. Trên thế giới đã có rất nhiều nước có các
công trình nghiên cứu và ứng dụng xỉ thép trong xây dựng đường ô tô như Mỹ,
Croatia, Australia, Ấn Độ, Đài Loan, Jordan... Tại Việt Nam các nhà khoa học cũng
đã có những nghiên cứu về việc ứng dụng xỉ thép cho xây dựng giao thông như sử
dụng xỉ thép làm cốt liệu sản xuất bê tông nhựa (tác giả Nguyễn Văn Du), dùng xỉ
thép tái chế thay thế lớp móng cấp phối đá dăm đường ô tô (tác giả Nguyễn Quốc

Hiển)...Các nghiên cứu đều cho kết quả rất khả quan về tính ứng dụng của xỉ thép
cho ngành giao thông.
Chính vì vậy, học viên lựa chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng xỉ thép nhà
máy Gang thép Thái Nguyên làm cốt liệu cho bê tông nhựa trong xây dựng đường ô
tô” nhằm góp phần cải thiện, nâng cao chất lượng mặt đường bê tông nhựa, vừa tận
dụng được vật liệu tại địa phương.


10
2.

Đối tượng nghiên cứu
Luận văn đi sâu nghiên cứu các đặc tính xỉ thép và các đặc tính của hỗn hợp

bê tông nhựa nóng sử dụng xỉ thép của Nhà máy Gang thép Thái Nguyên làm cốt
liệu.
3.

Phạm vi nghiên cứu
- Đánh giá các tính chất của xỉ thép phù hợp để làm cốt liệu cho bê tông

nhựa.
- Nghiên cứu khả năng cải thiện các đặc tính của bê tông nhựa khi sử dụng
xỉ thép của nhà máy Gang thép Thái Nguyên làm cốt liệu.
4.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Tổng quan về bê tông nhựa.
- Xỉ thép và tình hình sử dụng xỉ thép trong xây dựng đường ô tô.
- Nghiên cứu thực nghiệm sử dụng xỉ thép nhà máy gang thép Thái Nguyên

làm cốt liệu cho bê tông nhựa nóng.
5.

Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu là nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm.

Thu thập các tài liệu liên quan đến thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa nóng,
các đặc tính của xỉ thép phù hợp để làm cốt liệu cho bê tông nhựa, thiết kế thành
phần hỗn hợp bê tông nhựa nóng thông thường và hỗn hợp có sử dụng xỉ thép làm
cốt liệu, tiến hành các thí nghiệm với hai loại bê tông nhựa kể trên, đưa ra các so
sánh, nhận xét, đánh giá và kiến nghị.
6.

Kết cấu của luận văn:
Ngoài Phần mở đầu, Kết luận và kiến nghị, Tài liệu tham khảo, luận văn bao

gồm ba chương sau:
Chương 1: Tổng quan về bê tông nhựa trong xây dựng đường
Chương 2: Xỉ thép và tình hình sử dụng xỉ thép trong xây dựng đường
Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm sử dụng xỉ thép nhà máy gang thép Thái
Nguyên làm cốt liệu cho bê tông nhựa nóng.


11

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG NHỰA TRONG XÂY DỰNG
ĐƯỜNG
1.1. Kết cấu mặt đường mềm
1.1.1. Khái niệm kết cấu mặt đường mềm

Kết cấu mặt đường bao gồm một số tầng - lớp vật liệu tạo nên một hệ kết cấu
đủ cường độ có thể chịu tải trọng bánh xe và tác dụng trực tiếp của các yếu tố tự
nhiên: mưa, nhiệt độ, độ ẩm...
Khi xe chạy lực tác dụng lên kết cấu mặt đường gồm có hai thành phần: lực
thẳng đứng do tải trọng xe chạy, lực nằm ngang do sức kéo, lực hãm, lực ngang khi
xe chạy trong đường cong. Lực thẳng đứng gây ra ứng suất trong kết cấu mặt
đường. Trên bề mặt = p (p là áp lực thẳng đứng do tải trọng bánh xe truyền xuống
qua diện tích vệt tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường). Lực thẳng đứng truyền
xuống khá sâu, thường xuống đến một phần nền đất, nên kết cấu mặt đường sẽ bao
gồm cả một phần của đất nền có tham gia chịu tải trọng bánh xe. Kết cấu mặt đường
như thế còn được gọi là hệ kết cấu nền – mặt đường. Lực nằm ngang do sức kéo,
lực hãm và lực ngang khi xe chạy trong đường cong, gây ra trạng thái ứng suất
trong kết cấu mặt đường.

Hình 1.1. Sơ đồ phân bố ứng suất trong kết cấu áo đường theo chiều sâu


12
Trị số ứng suất ngang thay đổi phụ thuộc vào trạng thái của xe chạy trên
đường. Với tốc độ đều , khi thay đổi tốc độ và khi khởi động hoặc hãm phanh . Lực
ngang chủ yếu tác dụng trên gần mặt đường mà không truyền sâu xuống các lớp
dưới nên thường chỉ gây ứng suất ở các lớp trên cùng của các lớp kết cấu, làm cho
vật liệu tại đó bị xô trượt, bào mòn dẫn đến phá hoại bề mặt.
Như vậy, về mặt chịu lực kết cấu mặt đường cần có nhiều tầng lớp vật liệu
khác nhau có chức năng khác nhau để đáp ứng yêu cầu chịu lực phù hợp với trạng
thái ứng suất. Các lớp ở trên cần phải là các lớp vật liệu tốt, có cường độ cao để
chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng và phân bố tải trọng rộng, có khả năng chống
cắt trượt và chịu mài mòn tốt. Các lớp dưới có thể có cường độ thấp hơn, và có thể
là vật liệu rời rạc.

Hình 1.2. Cấu tạo các tầng lớp trong kết cấu mặt đường
Tầng mặt chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng xe chạy (lực thẳng đứng và lực
nằm ngang) và tác dụng của các nhân tố thiên nhiên (mưa, gió, thay đổi nhiệt độ,...)
Để chịu được các tác dụng đó, tầng mặt đòi hỏi phải được làm bằng các vật liệu có
cường độ và sức liên kết tốt, thường là bằng vật liệu có sử dụng gia cố chất kết dính
hữu cơ (là nhựa đường), hoặc chất kết dính vô cơ (vôi, xi măng...). Tầng mặt phải
đủ độ bền trong suốt thời kỳ sử dụng, phải bằng phẳng, có đủ độ nhám, chống thấm
nước, chống nứt, có khả năng chịu mài mòn tốt, không bụi và ít bong bật. Tầng mặt
có thể nhiều hơn một lớp, trong đó có lớp hao mòn (lớp bảo vệ) để tạo độ bằng


13
phẳng, hạn chế lực xung kích, lực xô trượt và mài mòn trực tiếp của tải trọng bánh
xe và các ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên – khí hậu. Tầng mặt có thể có một hoặc
nhiều lớp: lớp hao mòn – bảo vệ, lớp mặt trên, lớp mặt dưới.
Tầng móng là tầng chịu lực chính, tiếp nhận tải trọng thẳng đứng và phân bố
tải trọng để khi truyền xuống nền đất thì ứng suất đã được giảm đến một mức độ
nhất định mà không tạo nên biến dạng thẳng đứng hoặc biến dạng trượt lớn quá khả
năng chịu lực của nền đất. Vật liệu tầng móng cần phải có độ cứng nhất định, tùy
thuộc vào điều kiện chịu tải trọng, như cấp đường (lưu lượng và tải trọng trục xe),
điều kiện tự nhiên (khí hậu, nhiệt độ, độ ẩm...) và vị trí của lớp vật liệu trong hệ kết
cấu nền mặt đường. Tầng móng có thể có một hoặc nhiều lớp vật liệu có cường độ
giảm dần theo chiều sâu, phù hợp với biểu đồ phân bố ứng suất do tải trọng bánh xe
truyền xuống nền đường, để tận dụng vật liệu tại địa phương, giảm giá thành xây
dựng.
Lớp đáy áo đường có các chức năng sau:
- Tạo lòng đường có khả năng chịu lực tốt và đồng nhất.
- Ngăn chặn ẩm thấm xuống nền đất và tự dưới nền lên các lớp móng mặt
đường.
- Tạo “hiệu ứng đe” để bảo đảm chất lượng đầm nén các lớp móng phía trên.

- Tạo điều kiện cho xe, máy đi lại trong quá trình thi công mặt đường không
gây hư hại nền đất phía dưới (ngay cả khi thời tiết xấu).
Nền đất: Một phần của nền đất phía trên được tính là một bộ phận của kết
cấu mặt đường. Các biện pháp nhằm tăng cường độ và bảo đảm ổn định cường độ
của nền đất, là giải pháp thiết kế tốt để đảm bảo kết cấu mặt đường có cường độ
đảm bảo yêu cầu và ổn định trong thời gian khai thác.
Ngoài yêu cầu về chịu lực thì áo đường mềm có độ bằng phẳng, có độ nhám,
có ít bụi hay không là tùy thuộc cấu tạo tầng mặt gồm các lớp nói trên. Cho nên, đối
với việc thiết kế tầng mặt mà nói thì không phải chỉ là vấn đề bề dày (mỏng hay
dày) mà cái chính còn là vấn đề cấu tạo, vấn đề chọn vật liệu thích hợp và cả vấn đề
dự kiến biện pháp thi công và duy tu, bảo dưỡng sau này. Rõ ràng, chất lượng sử
dụng của áo đường phụ thuộc nhiều vào chất lượng tầng mặt, trong đó sự phá hoại
bề mặt thường xuyên phải cố gắng chỉ để xảy ra hạn chế ở lớp hao mòn và lớp bảo


14
vệ (2 lớp này trong quá trình khai thác đường được kịp thời khôi phục ở các kỳ sửa
chữa vừa và suy tu nhằm kéo dài thời gian sử dụng của lớp mặt chủ yếu).
1.1.2. Phân loại kết cấu mặt đường
a. Phân loại kết cấu mặt đường theo loại vật liệu tầng mặt
Theo tiêu chí này, có thể chia kết cấu mặt đường thành các loại: mặt đường
cấp cao A1, mặt đường cấp cao A2, mặt đường cấp thấp B1, mặt đường cấp thấp B2.
Mặt đường cấp cao A1 là loại tầng mặt có lớp mặt trên bằng bê tông nhựa
chặt loại I trộn nóng (theo “Quy trình công nghệ thi công và nghiệm thu mặt đường
bê tông nhựa”, 22TCN 249)
Mặt đường cấp cao A2 là loại tầng mặt có lớp mặt bằng bê tông nhựa chặt
loại II trộn nóng (theo “Quy trình công nghệ thi công và nghiệm thu mặt đường bê
tông nhựa”, 22TCN 249) hoặc bê tông nhựa nguội trên có láng nhựa, đá dăm đen
trên có láng nhựa hoặc bằng lớp thấm nhập nhựa (theo “Tiêu chuẩn kỹ thuật thi
công và nghiệm thu mặt đường đá dăm thấm nhập nhựa”, 22TCN270) hay lớp láng

nhựa (theo “Tiêu chuẩn kỹ thuật thi công và nghiệm thu mặt đường láng nhựa”,
22TCN 271).
Mặt đường cấp thấp B1 là loại tầng mặt có lớp mặt bằng cấp phối đá dăm, đá
dăm nước, cấp phối tự nhiên với điều kiện là phía trên chúng phải có lớp bảo vệ rời
rạc được thường xuyên duy tu bảo dưỡng (thường xuyên rải cát bù và quét đều phủ
kín bề mặt lớp).
Mặt đường cấp thấp B2 là loại tầng mặt có lớp mặt bằng đất cải thiện hay
bằng đất, đá tại chỗ gia cố hoặc phế thải công nghiệp gia cố chất liên kết vô cơ với
điều kiện là phía trên chúng phải có lớp hao mòn và lớp bảo vệ được duy tu bảo
dưỡng thường xuyên.
b. Phân loại theo vật liệu và cấu trúc vật liệu
- Các tầng mặt đường làm bằng vật liệu đất đá thiên nhiên có cấu trúc theo
nguyên lý đá chèn đá hoặc nguyên lý cấp phối: mặt đường đá dăm nước (hay đá
dăm macadam); mặt đường cấp phối hỗn hợp đá, sỏi, cuội cát, đất từ cỡ lớn đến cỡ
nhỏ trộn với nhau theo tỷ lệ nhất định và được lu lèn chặt...
- Các tầng mặt đường làm bằng vật liệu đất đá thiên nhiên có cấu trúc theo
nguyên lý đá chèn đá hoặc nguyên lý cấp phối nhưng có trộn thêm chất dính kết vô


15
cơ: mặt đường đá gia cố vôi, gia cố xi măng...
- Các tầng mặt đường làm bằng vật liệu đất đá thiên nhiên có cấu trúc theo
nguyên lý đá chèn đá hoặc nguyên lý cấp phối nhưng có trộn thêm chất dính kết
hữu cơ: theo phương pháp tưới có mặt đường thấm nhập nhựa, mặt đường láng
nhựa; theo phương pháp trộn có đất gia cố nhựa, đá dăm đen, hỗn hợp đá trộn nhựa
và bê tông nhựa.
c. Phân loại theo đặc điểm tính toàn cường độ mặt đường
- Mặt đường cứng (mặt đường bê tông xi măng): là kết cấu có độ cứng rất
lớn, cường độ chống biến dạng (module đàn hồi hoặc module biến dạng) cũng cao
hơn hẳn so với nền đất. Mặt đường bê tông xi măng làm việc theo nguyên lý tấm

trên nền đàn hồi, có thể phân bố áp lực của tải trọng bánh xe xuống nền đất trên một
diện tích rộng làm cho nền đất phía dưới tham gia chịu tải trọng ít hơn so với kết
cấu mặt đường mềm.
- Mặt đường mềm: là kết cấu với các tầng lớp đều có độ cứng nhỏ hơn nhiều
so với bê tông xi măng. Dưới tác dụng của tải trọng bánh xe các lớp kết cấu chịu
nén và chịu cắt trượt là chủ yếu. Cường độ và khả năng chống biến dạng của chúng
chịu ảnh hưởng nhiều của nhiệt độ (với bê tông nhựa và các lớp sử dụng vật liệu gia
cố là nhựa đường) và độ ẩm (với các vật liệu hạt và cấp phối tự nhiên không gia cố).
Trong kết cấu mặt đường mềm nền đất là thành phần tham gia chịu tải trọng đáng
kể. Các loại mặt đường bằng các vật liệu không phải là bê tông xi măng đều được
coi là mặt đường mềm.
1.1.3. Yêu cầu thiết kế kết cấu mặt đường mềm
Mặt đường mềm phải được thiết kế để đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau đây:
- Đủ cường độ, bao gồm cường độ chung của kết cấu tổng thể nền – mặt
đường và cường độ riêng của mỗi lớp kết cấu:
Trong thiết kế kết cấu mặt đường sử dụng lý thuyết đàn hồi (tiêu chuẩn Việt
Nam hiện hành 22TCN 211: 2006), cường độ chung của kết cấu tổng thể nền – mặt
đường được thể hiện qua cường độ chống lại biến dạng võng của kết cấu mặt đường
tại tâm của vòng tròn tải trọng tương đương tải trọng bánh xe. Cường độ riêng của
các lớp vật liệu là cường độ chịu kéo khi uốn (đối với vật liệu liền khối), và cường
độ chống cắt trượt (đối với lớp vật liệu yếu, rời rạc và kém dính). Để đảm bảo yêu


16
cầu này, cần phối hợp một cách hợp lý giữa việc lựa chọn và bố trí các lớp kết cấu
mặt đường, lựa chọn giải pháp cải thiện nền đường... phù hợp với điều kiện tải trọng
giao thông thực tế, phân bố trạng thái ứng suất do tải trọng giao thông trong kết cấu
nền – mặt đường và điều kiện tự nhiên trong khu vực xây dựng đường. Tiêu chuẩn
Việt Nam hiện hành đã đưa ra các khuyến nghị cần thiết cho việc lựa chọn bề dày
tối thiểu của tầng mặt của mặt đường cấp cao A 1 phụ thuộc vào lưu lượng tích lũy

tải trọng trục tiêu chuẩn tính toán trong thời kỳ thiết kế. Ở một số các tiêu chuẩn của
nước ngoài, người ta còn có các chỉ dẫn chi tiết đối với yêu cầu về module đàn hồi
của đất nền và module đàn hồi chung trên bề mặt các tầng móng phụ thuộc vào lưu
lượng tải trọng trục tiêu chuẩn tính toán trong thời kỳ thiết kế.
- Ổn định cường độ của kết cấu tổng thể nền – mặt đường và của mỗi lớp kết
cấu trong thời gian khai thác:
Trong thiết kế kết cấu mặt đường, yêu cầu này có thể được thực hiện bằng
việc lựa chọn loại vật liệu và bố trí các lớp vật liệu trong kết cấu mặt đường hợp lý,
đảm bảo phù hợp giữa đặc tính sử dụng của vật liệu và đặc điểm của điều kiện thời
tiết và điều kiện tải trọng tác dụng.
- Độ bằng phẳng:
Mặt đường phải đảm bảo độ bằng phẳng nhất định để giảm sức cản lăn, giảm
xóc khi xe chạy nhằm nâng cao tốc độ xe chạy, giảm tiêu hao nhiên liệu và giảm
hao mòn xe và do đó làm giảm giá thành vận doanh. Độ bằng phẳng mặt đường có
mối quan hệ chặt chẽ với cường độ chung của cả kết cấu nền – mặt đường, với
cường độ cũng như chất lượng vật liệu lớp bề mặt. Các hiện tượng như lún vệt bánh
xe, biến dạng lồi lõm, bong bật, ổ gà... làm giảm độ bằng phẳng của mặt đường đều
là biểu hiện của sự suy giảm cường độ của kết cấu mặt đường và độ bền của cấu
trúc lớp bề mặt. Chọn kết cấu tầng mặt thích hợp, tính toán để đảm bảo kết cấu nền
– mặt đường đủ cường độ và chú ý đến các biện pháp kỹ thuật khi thi công là các
bước thực hiện để đảm bảo độ bằng phẳng mặt đường thiết kế trong thời gian khai
thác.
- Độ nhám:
Bề mặt đường phải có đủ độ nhám nhất định để nâng cao hệ số bám giữa
bánh xe với mặt đường, tạo điều kiện tố cho xe chạy an toàn với tốc độ cao và trong


17
trường hợp cần thiết có thể dừng xe nhanh chóng. Chọn kết cấu tầng mặt thích hợp
là giải pháp đảm bảo độ nhám cần thiết của mặt đường. Yêu cầu về độ nhám đặc

biệt cần thiết đối với giao thông hiện đại, khi tốc độ xe chạy cao. Có nhiều vật liệu
cải tiến được nghiên cứu để sử dụng làm lớp mặt tạo nhám cho kết cấu mặt đường.
- Mặt đường phải có sức chịu bào mòn tốt và sản sinh ra ít bụi:
Bụi sẽ làm giảm tầm nhìn, gây tác dụng xấu cho hành khách, hàng hóa và
gây ô nhiễm môi trường. Trong thiết kế kết cấu mặt đường, việc chọn vật liệu tầng
mặt là vật liệu gia cố nhựa đường là giải pháp tăng sức chịu bào mòn của mặt
đường và hạn chế sinh bụi.
1.1.4. Các loại vật liệu làm lớp mặt của kết cấu mặt đường mềm
Các loại vật liệu lớp mặt của kết cấu mặt đường mềm thông dụng, có sử
dụng chất dính kết nhựa đường, bao gồm các loại chính sau:
- Nhóm vật liệu xử lý bề mặt (không làm tăng cường độ của kết cấu mặt
đường): Các biện pháp xử lý mặt đường như láng bịt mặt đường (For Seal, Slurry
Seal), láng mặt đường (Sand Seal Coat, Single Bitumen Seal Coat, Double Bitumen
Seal Coat, Three-time Bitumen Seal Coat), đá dăm thấm nhập nhựa là một số
phương pháp thường dùng trong bảo dưỡng, sửa chữa mặt đường nhựa, dùng làm
lớp bề mặt hao mòn, bảo vệ của mặt đường mềm trong các giai đoạn quá độ (trong
thời kỳ thi công, trong phân kỳ đầu tư) và với mặt đường cấp thấp.
- Lớp kết cấu mặt đường sử dụng chất dính kết nhựa đường (lớp tham gia
vào cường độ chịu lực của kết cấu): Các lớp vật liệu có sử dụng chất dính kết nhựa
đường để tạo thành lớp vật liệu tham gia vào cường độ chịu lực của kết cấu mặt
đường có thể bao gồm:
+ Đá dăm láng nhựa: bao gồm lớp cơ bản được tính vào thành phần chịu lực
của kết cấu mặt đường là đá dăm tiêu chuẩn (đá dăm đồng kích cỡ) được bù phụ
bằng các hạt đồng đều có kích cỡ nhỏ hơn cho kín bề mặt đường, hoặc cấp phối đá
dăm (hỗn hợp đá dăm nhiều kích cỡ có thành phần hạt thỏa mãn tiêu chuẩn nhất
định), được xử lý bề mặt bằng các phương pháp như trình bày ở trên.
+ Đá dăm thấm nhập nhựa: là loại mặt đường theo công nghệ cũ, hiện nay
hầu như không còn sử dụng. Bao gồm lớp cơ bản là đá dăm tiêu chuẩn, sau đó tiếp
tục rải đá đồng kích cỡ 3 lần phối hợp với rải nhựa 2 lần.

18
+ Hỗn hợp cấp phối đá dăm trộn nhựa: là hỗn hợp cốt liệu hạt có thành phần
cỡ hạt theo tiêu chuẩn, hàm lượng lọt sàng 0,075 mm từ 0% - 7 % đối với hỗn hợp
trộn tại hiện trường và từ 3% - 5% với hỗn hợp trộn tại trạm trộn. Sự khác nhau về
hàm lượng hạt mịn là yếu tố quyết định trong lựa chọn loại nhựa, hàm lượng nhựa
đường sử dụng và phương pháp thi công. Có hai loại cấp phối đá dăm trộn nhựa phụ
thuộc vào phương pháp thi công trộn tại chỗ và trộn trong trạm trộn.
+ Bê tông nhựa: bao gồm cốt liệu thô (đá dăm), cốt liệu mịn (cát), bột đá và
nhựa đường được trộn với phương pháp thích hợp phụ thuộc biện pháp thi công tạo
nên một hỗn hợp vật liệu có chất lượng tốt, sử dụng cho mặt đường có lưu lượng và
tải trọng trục xe lớn. Bê tông nhựa thông thường là loại có cấp phối cốt liệu chặt và
sử dụng nhựa đường đặc, với hàm lượng nhựa thay đổi từ 4% đến 9% theo thành
phần tổng hỗn hợp tùy thuộc vào loại cốt liệu và cấp phối cốt liệu.
1.2. Bê tông nhựa trong xây dựng đường ô tô
1.2.1. Mặt đường bê tông nhựa và các yêu cầu kỹ thuật
Mặt đường bê tông nhựa là lớp một lớp kết cấu chặt, được tạo thành sau khi
trộn đều bột khoáng, cốt liệu có cấp phối tốt với nhựa đường và rải rồi lu lèn.
Do cường độ bản thân của bê tông nhựa cao, nếu lớp móng tốt, kết cấu mặt
đường hợp lý thì có thể chịu được lượng giao thông rất lớn; do độ rỗng nhỏ, ít chịu
tác dụng xâm nhập của nước cho nên tuổi thọ dài, thường đến 15 năm.
Mặt đường nhựa phải có các tính năng kỹ thuật tốt: đủ năng lực chống biến
dạng trong những ngày nóng mùa hè, đủ khả năng chịu kéo trong những ngày nhiệt
độ thấp mùa đông, chịu được tác dụng trùng phục, lâu hóa già và không bị trơn
trượt. Phải căn cứ vào các yêu cầu này để thiết kế hỗn hợp.
- Tính ổn định ở nhiệt độ cao:
Một trong những nhược điểm chủ yếu của mặt đường nhựa là khi nhiệt độ
tăng lên thì cường độ và năng lực chống biến dạng càng giảm. Nhiệt độ lớn nhất ở
bề mặt của mặt đường nhựa về mùa hè ở nước ta thường lên tới 60 - 70˚C, áp lực
thẳng đứng của bánh xe tác dụng lên mặt đường có thể lên tới 0,5 – 0,7 Mpa, còn

khi va đập hoặc hãm xe, nhất là khi hãm xe khẩn cấp thì ứng suất nằm ngang có thể
bằng 0,7÷0,9 lần ứng suất thẳng đứng. Vì vậy khi cường độ và độ cứng của bê tông
nhựa ở nhiệt độ cao không đủ thì mặt đường có thể phát sinh biến dạng cắt và biến


19
dạng tích lũy, đặc trưng bằng việc xuất hiện các chỗ nhựa bị dồn đống, các vệt lún
bánh xe tại các chỗ đỗ xe, trạm dừng xe, các ngã ba ngã tư, các đoạn đường xe
thường xuyên thay đổi tốc độ.
Đối với yêu cầu ổn định ở nhiệt độ cao của hỗn hợp, có thể căn cứ vào quan
hệ giữa năng lực chịu tải của lớp mặt và cường độ kháng cắt của vật liệu, dùng các
trị số C và φ làm chỉ tiêu đánh giá. Các trị số này của vật liệu hỗn hợp được xác
định từ thí nghiệm nén ba trục.
Hiện nay nhiều nước trên thế giới sử dụng phương pháp thí nghiệm Marshall
của Mỹ, lấy chỉ tiêu độ ổn định và độ dẻo Marshall để đánh giá độ ổn định ở nhiệt
độ cao của bê tông nhựa. Tiêu chuẩn đánh giá dứ trên tính năng sử dụng thực tế của
bê tông nhựa trên đường thí nghiệm. Vì vậy phương pháp Marshall là một phương
pháp thực nghiệm, tiêu chuẩn đánh giá có liên quan với tình hình của đoạn đường
thí nghiệm và điều kiện tác dụng tải trọng.
Phương pháp và thiết bị thí nghiệm Marshall đều đơn giản hơn so với thí
nghiệm nén ba trục. Tuy nhiên nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy các chỉ tiêu độ ổn
định và độ chảy Marshall không phản ánh chính xác tính chất cơ lý của biến dạng
dư sinh ra khi hỗn hợp ở nhiệt độ cao. Vì vậy không thể hoàn toàn dựa vào các chỉ
tiêu độ ổn định và độ dẻo để phán đoán sự tốt xấu của độ ổn định ở nhiệt độ cao của
các hỗn hợp khác nhau.
- Tính chống trơn trượt:
Để đảm bảo xe chạy an toàn bề mặt của đường nhựa phải đủ nhám (đủ năng
lực chống trơn). Độ nhám của mặt đường phụ thuộc vào độ nhám mịn và độ nhám
thô của mặt đường. Với mặt đường nhựa thì độ nhám mịn là cấu trúc bề mặt của cốt
liệu còn độ nhám thô là cấu trúc hình thành giữa cốt liệu lộ ra ngoài bề mặt của mặt

đường.
Độ nhám mịn là nhân tố chống trơn cơ bản nhất của mặt đường. Khi tốc độ
xe chạy không cao, nước mặt kịp thoát ra khỏi dưới bánh xe một phần, một phần
còn lại trong bề mặt cốt liệu. Khi đó hình thức tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường
là kiểu tiếp xúc ma sát và độ nhám mịn có tác dụng quyết định bảo đảm năng lực
chống trơn trượt của mặt đường ẩm ướt. Còn khi tốc độ xe chạy tương tối cao thì độ
nhám thô có tác dụng chủ yếu bảo đảm năng lực chống trơn trượt của mặt đường.


20
Từ những phân tích trên đây để đảm bảo năng lực chống trơn trượt của mặt
đường khi xe chạy với tốc độ thấp thì cần phải chọn dùng cốt liệu có độ nhám mịn ở
bề mặt. Do tác dụng trùng phục của bánh xe mài nhẵn vật liệu, hệ số ma sát của mặt
đường có thể giảm theo thời gian, vì vậy nên chọn các cốt liệu đảm bảo độ cứng mà
vẫn dính bám tốt với nhựa. Để cho mặt đường có độ nhám thô nên tăng hàm lượng
cát hạt vừa và các hạt thô cho hỗn hợp bê tông nhựa lớp mặt. Nếu dùng đường kính
hạt của vật liệu hạt thô tương đối lớn thì độ nhám thô sẽ tương đối sâu, do đó khi
tốc độ xe chạy tăng thì hệ số ma sát có thể giảm xuống một ít, nhưng nếu dùng loại
hạt tương đối nhỏ thì diện tích tiếp xúc thực tế của hoa văn bánh xe với mặt đường
có thể tăng lên, do đó khi tốc độ chạy xe thấp hệ số ma sát có thể cao.
Ngoài ra phải khống chế chặt chẽ lượng nhựa sử dụng, lượng nhựa ít cấp
phối có thể rời rạc, lượng nhựa nhiều cốt liệu dễ chìm xuống, nhựa trồi lên mặt làm
giảm tính năng chống trơn trượt của mặt đường.
- Độ ổn định:
Độ ổn định của bê tông nhựa là năng lực chống lại tác dụng phong hóa và
hao mòn của nó. Biểu hiện của sự phong hóa và hao mòn là:
+ Trong quá trình gia công (ví dụ đun nóng và trộn với cốt liệu) và sử dụng,
nhựa bị hóa già hoặc hóa cứng, chất lượng trở nên giòn và dễ xuất hiện đường nứt.
+ Dưới tác dụng của bánh xe cốt liệu bị éo vỡ hoặc bị vụn dưới tác dụng của
băng giá, bị hao mòn và cấp phối bị thoái hóa.

+ Dưới tác dụng của nước, sự dính bám giữa nhựa và cốt liệu bị giảm và xuất
hiện sự bóc tách màng nhựa khỏi mặt đá.
Hỗn hợp bê tông nhựa có độ ổn định thấp thì dễ xuất hiện đường nứt, rời rạc
và hao mòn làm giảm niên hạn sử dụng của mặt đường.
Để tăng độ ổn định của hỗn hợp thì ngoài việc chọn hỗn hợp bê tông nhựa có
độ ổn định tốt, khống chế đúng nhiệt độ trộn hỗn hợp ra, còn phải giảm độ rỗng của
hỗn hợp làm cho hỗn hợp không thấm nước hoặc ít thấm nước, khí và hơi nước. Để
giảm hàm lượng lỗ rỗng phải dùng hỗn hợp có cấp phối chặt và có hàm lượng cao.
Ngoài ra còn dùng phụ gia để cải thiện độ dính bám của nhựa và cốt liệu.


21
1.2.2. Hỗn hợp bê tông nhựa và các tính chất của hỗn hợp bê tông nhựa
1.2.2.1. Khái niệm và phân loại
Hỗn hợp bê tông nhựa là hỗn hợp nhận được khi phối trộn cốt liệu (đá dăm,
cát, bột khoáng) với tỷ lệ xác định, sau đó được trộn với nhựa đường theo tỷ lệ xác
định qua thiết kế.
Bê tông nhựa có nguồn gốc từ Mỹ, đã được sử dụng ở Nga từ những năm
1950, được sử dụng ở Việt Nam từ năm 1970 đến nay.
Hỗn hợp bê tông nhựa đã đầm nén cũng như bất kỳ vật liệu nào khác có thể
xem như có ba pha với pha lỏng được xem như là thành phần chất kết dính. Các
thành phần vật liệu cơ bản của hỗn hợp bê tông nhựa như vậy sẽ bao gồm các cốt
liệu thô và hạt mịn có thành phần cỡ hạt tuân theo một quy luật nhất định, nhựa
đường và bột khoáng. Các tính chất của bê tông nhựa phụ thuộc vào tỷ lệ và tính
chất của các vật liệu thành phần, phụ thuộc vào sự phân bố chất kết dính trong hỗn
hợp và chất lượng tương tác giữa cốt liệu và chất kết dính. Mỗi thành phần trong
hỗn hợp bê tông nhựa đóng một vai trò nhất định và có liên quan chặt chẽ đến nhau
trong việc tạo nên một khối liên kết có đủ các tính chất cần thiết của vật liệu làm
lớp mặt đường.
Cốt liệu bao gồm cốt liệu hạt thô, cốt liệu hạt mịn với chức năng tạo bộ

khung chịu lực cho hỗn hợp. Thành phần kích cỡ hạt cốt liệu phải đảm bảo thỏa
mãn đường cong cấp phối tiêu chuẩn được quy định cho mỗi loại bê tông nhựa khác
nhau với mục đích tạo khung chịu lực bền vững mà vẫn đảm bảo màng chất kết
dính đủ bao bọc và kết dính các hạt cốt liệu. Với bê tông nhựa chặt, thành phần cỡ
hạt của cốt liệu theo phương trình họ đường cong Fuller:
p = 100 (d/D)n
với

n = 0,45
p: phần trăm lọt sàng tích lũy tại cỡ sàng d (mm), %
D: cỡ sàng lớn nhất của hỗn hợp cốt liệu, mm.

Nhựa đường là một thành phần cơ bản đồng thời là thành phần tạo nên tính
chất tiêu biểu của bê tông nhựa, đó là tính đàn hồi - nhớt ở nhiệt độ thấp và dẻo chảy ở nhiệt độ cao. Các tính chất của nhựa đường thay đổi hẳn về bản chất khi điều
kiện chịu tải trọng thay đổi làm cho cường độ vầ độ ổn định của hỗn hợp bê tông


22
nhựa cũng thay đổi đáng kể.
Cốt liệu lớn làm tăng khối lượng hỗn hợp, giảm giá thành của bê tông nhựa,
tăng cường độ và độ ổn định. Nhựa đường cùng bột khoáng tạo nên chất liên kết
asphalt. Bột khoáng không chỉ có chức năng làm đầy các lỗ rỗng trong khung cốt
liệu mà còn là thành phần làm biến đổi tính chất kết dính thuần túy của nhựa đường
trong vữa asphalt. Bột khoáng làm màng nhựa trở nên mỏng do đó tăng khả năng
dính kết. Ngoài ra, bột khoáng còn cải thiện tính chất nhạy cảm với nhiệt độ của
nhựa đường do việc sử dụng bột khoáng làm tăng nhiệt độ hóa mềm của chất kết
dính asphalt mà không làm thay đổi nhiệt độ nứt gãy của nó. Chất lượng của bê
tông nhựa phụ thuộc vào nguồn gốc của cốt liệu, bột khoáng và độ quánh/ nhớt của
nhựa đường.
Một thành phần nữa trong bê tông nhựa cần phải kể đến là phụ gia. Có nhiều

loại phụ gia được nghiên cứu sử dụng để cải thiện tính chất nhất định của bê tông
nhựa phù hợp với một mục đích sử dụng nhất định.
Bê tông nhựa là tốt nhất so với các hỗn hợp vật liệu khoáng-bitum khác ở
chỗ nó có độ đặc, cường độ, độ ổn định và độ bền cao do sự tham gia của bột
khoáng trong thành phần. Bê tông nhựa được sử dụng làm lớp phủ mặt đường có
lượng giao thông cao như đường cao tốc, đường thành phố, đường sân bay.
Các tính chất của bê tông nhựa phụ thuộc vào nhiệt độ thi công và nhiệt độ
khai thác. Theo các tài liệu quốc tế thì bê tông nhựa có thể khai thác ở nhiệt độ từ
-50˚C đến +60˚C. Trong quá trình khai thác bê tông nhựa chịu ảnh hưởng của các
yếu tố nhiệt độ và thời tiết nên nó bị hóa già, nứt nẻ, bị mài mòn và biến dạng làm
giảm tuổi thọ khai thác của bê tông nhựa. Tuổi thọ trung bình của các lớp phủ mặt
đường bằng bê tông nhựa khoảng 10 đến 15 năm. Trong điều kiện thiết kế, thi công,
bảo dưỡng và khai thác hợp lý thì tuổi thọ tối đa có thể đạt tới 20 năm.
Bê tông nhựa là vật liệu chính để xây dựng đường ô tô và sân bay, nhận được
sau khi rải và đầm chặt hỗn hợp bê tông nhựa.
Bê tông nhựa còn có thể sử dụng làm vỉa hè, khu vui chơi giải trí, công trình
thể thao và các công trình thủy lợi.
Bê tông nhựa có thể được phân loại theo các đặc điểm sau:
- Theo nhiệt độ thi công: Bê tông nhựa nóng được rải và làm đặc khi nhiệt độ


23
không nhỏ hơn 120˚C, dùng nhựa có độ quánh 40/60, 60/70, 70/100; bê tông nhựa
ấm được rải và làm đặc khi nhiệt độ không nhỏ hơn 90 ˚C, dùng nhựa đường lỏng;
bê tông nhựa nguội được rải và làm đặc ở nhiệt độ không khí không nhỏ hơn 5˚C,
dùng nhựa đường lỏng có độ nhớt thấp.
- Theo độ rỗng dư: Bê tông nhựa chặt có độ rỗng dư từ 3÷6%; bê tông nhựa
rỗng có độ rỗng dư từ 6÷12%
- Theo kích cỡ hạt lớn nhất danh định: Bê tông nhựa chặt (BTNC) gồm có 4
loại là BTNC4,74; BTNC 9,5; BTNC12,5 và BTNC19. Bê tông nhựa rỗng (BTNR)

gồm 3 loại là BTNR 19; BTNR25; BTNR37,5.
- Theo đặc tính của cấp phối hỗn hợp cốt liệu: Bê tông nhựa có cấp phối
chặt, Bê tông nhựa có cấp phối gián đoạn và bê tông nhựa có cấp phối hở.
- Theo vị trí và công năng trong kết cấu: Bê tông nhựa có độ nhám cao, bê
tông nhựa cát, bê tông nhựa dùng cho lớp mặt, bê tông nhựa dùng cho lớp móng…
1.2.2.2. Tính chất cơ bản của bê tông nhựa
Bê tông nhựa đòi hỏi kết cấu phía bên dưới có độ cứng cao để đảm bảo
không bị nứt gãy trong quá trình khai thác. Đồng thời cải tiến độ nhám để đảm bảo
cho xe chạy với tốc độ cao.
Cường độ và độ ổn định của bê tông nhựa được hình thành nhờ sự liên kết
giữa cốt liệu với bột khoáng và bitum. Thành phần bê tông nhựa có thể được thiết
kế theo tiêu chuẩn Việt Nam và tiêu chuẩn của nước ngoài. Thành phần hỗn hợp vật
liệu khoáng theo các chỉ tiêu này về căn bản là giống nhau. Tuy nhiên, vấn đề lượng
bitum tối ưu còn có những điểm chưa thống nhất.
Các tính chất của hỗn hợp bê tông nhựa và bê tông nhựa đã đầm nén làm mặt
đường bao gồm tính chất liên quan đến đặc tính thể tích và tính chất cơ học.
Chất lượng (độ ổn định) của bê tông nhựa phụ thuộc vào cường 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 được xác định khả năng chống trượt và thoát nước bề mặt.
Yêu cầu độ bền của bê tông asphalt phải đảm bảo độ ổn định và cường độ
chống trượt trong suốt thời gian thiết kế, khai thác.


24
Các đặc tính thể tích của bê tông nhựa bao gồm các chỉ tiêu: độ rỗng dư (V a),
độ rỗng cốt liệu (VMA), độ rỗng lấp đầy nhựa (VFA). Các giá trị này phải nằm
trong giới hạn quy định nhằm đảm bảo lớp bê tông nhựa có khả năng chống biến
dạng, chống chảy nhựa dưới tác động của tải trọng xe và yếu tố nhiệt độ môi
trường, hạn chế sự xâm nhập của nước vào hỗn hợp trong quá trình khai thác.

Để xác định các chỉ tiêu đặc tính thể tích của bê tông nhựa, cần thiết phải
tiến hành các 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.
- Các chỉ tiêu liên quan đến tỷ trọng của hỗn hợp bê tông nhựa: tỷ trọng biểu
kiến của cốt liệu trong hỗn hợp bê tông nhựa, tỷ trọng khối của hỗn hợp bê tông
nhựa ở trạng thái rời (chưa đần), tỷ trọng khối của hỗn hợp bê tông nhựa khi đã
được đầm nén, tỷ trọng lớn nhất của hỗn hợp bê tông nhựa ở trạng thái rời (chưa
đầm).
Các đặc tính về thể tích của hỗn hợp bê tông nhựa rải mặt đường như độ
rỗng dư, độ rỗng cốt liệu khoáng, độ rỗng lấp đầy nhựa và hàm lượng nhựa có hiệu
thể hiện khả năng phục vụ mặt đường. Mục đích của quá trình đầm nén mẫu bê tông
nhựa trong phòng thí nghiệm nhằm mô phỏng độ chặt của hỗn hợp bê tông nhựa
ngày sau khi rải hoặc sau một số năm phục vụ, và có thể được xác định bằng cách
so sánh các đặc tính của mẫu nguyên dạng lấy về từ hiện trường với các đặc tính
của mẫu đúc trong phòng.
Độ rỗng cốt liệu (VMA) là thể tích các khe rỗng tại giữa các hạt cốt liệu
trong hỗn hợp, nó bao gồm độ rỗng dư và hàm lượng nhựa có hiệu, được xác định
theo % của tổng thể tích mẫu. Độ rỗng cốt liệu là một chỉ tiêu thể tích được kiểm
soát trong hầu hết các phương pháp thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa. Đây
là một chỉ tiêu vật lý ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu cơ học của hỗn hợp bê tông
nhựa, và ảnh hưởng đến cường độ và độ bền của hỗn hợp. Độ rỗng cốt liệu phụ
thuộc vào kích cỡ và thành phần kích cỡ hạt trong hỗn hợp cốt liệu.
Hàm lượng nhựa có hiệu (Pbe) là tổng hàm lượng nhựa có trong hỗn hợp trừ
đi phần nhựa bị mất đi do thấm vào cốt liệu.


25
Độ rỗng dư (Va) là tổng thể tích của các túi khí nhỏ nằm giữa các cốt liệu đã

được bao bọc nhựa có trong hỗn hợp sau khi lu lèn, xác định theo % thể tích của
hỗn hợp. Độ rỗng dư có ảnh hưởng rất lớn đến đặc trưng khai thác của mặt đường
bê tông nhựa chặt. Nếu độ rỗng dư nhỏ hơn 3%, hỗn hợp bê tông nhựa mặt đường
có nguy cơ xuất hiện vệt lún bánh xe do biến dạng dẻo chảy. Nếu độ rỗng dư quá
lớn, sẽ thúc đẩy quá trình lão hóa của bê tông nhựa làm giảm độ bền chịu mỏi của
mặt đường. Độ rỗng dư còn có xu hướng giảm do tác dụng đầm nén thứ cấp của tải
trọng.
Độ rỗng lấp đầy nhựa (VFA) là phần thể tích của các khe rỗng giữa các hạt
cốt liệu được chiếm chỗ bởi nhựa. Chỉ tiêu này có mối quan hệ chặt chẽ với độ rỗng
cốt liệu và độ rỗng dư, do đó cũng quan hệ chặt chẽ với đặc trưng khai thác của mặt
đường. Chỉ tiêu này được quy định cho bê tông nhựa chặt thông thường là 50% 70%. Nếu giá trị này cao quá, lên đến 80% - 85%, hỗn hợp sẽ có khả năng mất ổn
định và xảy ra hiện tượng lún vệt bánh xe.

Hình 1.3. Các loại lỗ rỗng trong bê tông nhựa
Các tính chất cơ học của bê tông nhựa bao gồm các chỉ tiêu liên quan đến
cường độ của hỗn hợp bê tông nhựa sau khi đầm nén nhằm đảm bảo cho kết cấu lớp
bê tông nhựa có đủ cường độ và độ bền sau khi xây dựng và trong quá trình khai
thác dưới tác động của tải trọng xe chạy và các yếu tố môi trường.
Khi tải trọng bánh xe tác dụng xuống mặt đường, có hai ứng suất được