NCKH: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG NHỰA RỖNG VỪA CHỊU LỰC VÀ TẠO NHÁM TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG CAO tốc ở VIỆT NAM

BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

MỞ ĐẦU
Kết cấu áo đường ô tô là một bộ phận bao gồm nhiều lớp vật liệu được xây dựng
ngay phía trên nền đường, chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng bánh xe và tác động
của môi trường - khí hậu, thời tiết. Các lớp vật liệu của kết cấu áo đường được cấu tạo
và xắp xếp theo một trật tự nhất định, bảo đảm được các yêu cầu chung về khả năng
chịu lực, tuổi thọ, tiện nghi và sự ổn định trong suốt thời kỳ khai thác.
Hỗn hợp bê tông nhựa truyền thống được sử dụng làm lớp phủ mặt đường là hỗn
hợp có cấp phối liên tục, hàm lượng hạt lớn ít, nhiều cốt liệu nhỏ và bột khoáng, nhựa
(bi tum) có độ quánh cao (50~100). Bê tông nhựa loại này thường có độ nhám thấp và
độ rỗng nhỏ (3~5%), không đáp ứng được yêu cầu khai thác ở tốc độ cao. Để giải
quyết vấn đề này, người ta đã nghiên cứu và ứng dụng vào thực tế giải pháp tăng
cường lên trên lớp bê tông nhựa chặt thông thường một lớp bê tông nhựa mỏng, có độ
nhám cao và không kể đến khả năng chịu lực của lớp này. Có thể kể đến một số các
vật liệu thuộc nhóm giải pháp này như: lớp phủ siêu mỏng VTO (Very Thin Overlay),
Novachip...vv. Tuy nhiên, giải pháp này có hạn chế là lớp bê tông nhựa tạo nhám tăng
cường bên trên không tham gia chịu lực cùng kết cấu áo đường. Do vậy, khi thiết kế
kết cấu áo đường ta vẫn phải tính toán chiều dày các lớp kết cấu áo đường bên dưới đủ
để đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu mà không kể đến sự tham gia chịu lực của
lớp bê tông nhựa tạo nhám bên trên. Điều này làm cho chi phí xây dựng công trình
tăng cao, kéo dài thời gian xây dựng công trình (do phải thi công, kiểm soát chất
lượng nhiều lớp vật liệu...vv).
Từ những hạn chế của giải pháp tăng cường lớp phủ mỏng nêu trên, một số nước
trên thế giới người ta đã tiến hành nghiên cứu lựa chọn một loại bê tông nhựa vừa
tham gia chịu lực trong kết cấu áo đường, vừa nâng cao độ nhám đảm bảo an toàn cho
xe chạy với tốc độ cao.
Những năm thập niên 1950, Viện Franklin Philadelphia, Mỹ đã nghiên cứu và đề
xuất ra loại kết cấu mặt đường sử dụng bê tông nhựa rỗng (porous asphalt pavement)
nhằm khắc phục tình trạng thoát nước trên mặt kém (tạo thành màng nước giữa mặt
đường và bánh xe khi lượng nước mưa hoặc nước mặt lớn) của mặt đường sử dụng bê

tông nhựa chặt thông thường, góp phần tăng sự an toàn xe chạy do loại bỏ màng nước
giữa bánh xe và mặt đường, đồng thời tăng khả năng chống ồn, chống ô nhiễm môi
trường …vv.
Mặt đường bê tông nhựa rỗng sử dụng hỗn hợp bê tông nhựa rỗng với độ rỗng
khoảng 20%. Loại mặt đường này không chỉ được gọi là mặt đường bê tông nhựa
rỗng mà còn được gọi là mặt đường thoát nước hoặc mặt đường giảm tiếng ồn. Do độ
rỗng của lớp bê tông nhựa rỗng lớn (xấp xỉ 20%) nên nước mưa sẽ nhánh chóng thấm
qua lớp bê tông nhựa rỗng xuống bề mặt lớp bê dưới (không thấm nước) và chảy ra hệ
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam
Lớp bên dưới
(Rỗng & thấm nước)

Mặt đường BTN thông
thường khi trời mưa

Lớp bên dưới
(Không thấm nước)


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

thống thoát nước hai bên mà không đọng & thành màng nước hoặc thoát ra ngoài
ngay bên trên bề mặt lớp bê tông nhựa thông thường.
Một số ưu điểm mặt đường bê tông nhựa rỗng
+ Giảm sự bắn nước và bụi nước, trượt trên mặt đường ướt
+ Giảm sự phản chiếu ánh sáng và độ chói đèn pha
+ Giảm tiếng ồn do xe chạy
+ Tăng sức kháng trượt
+ Hạn chế hiện tượng vệt hằn bánh xe

Từ các phân tích, đánh giá ở trên có thể thấy rằng bê tông nhựa rỗng là vật liệu
thích hợp làm lớp phủ kết cấu áo đường cấp cao, vừa tăng cường độ nhám, tăng cường
khả năng thoát nước mặt của kết cấu áo đường.

CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

1. Tính năng của mặt đường bê tông nhựa rỗng
1.1.1. Ưu điểm
Kết cấu mặt đường quốc lộ cấp cao không những chỉ có đủ cường cường độ để chịu đường tác dụng
tải trọng thường xuyên của phương tiện giao thông mà các tính năng của lớp bề mặt của nó phải an
toàn, tạo sự thoải mái để đảm bảo cho lái xe ở tốc độ cao. Do 1 số ưu điểm đặc biệt của mặt đường
BTN rỗng phù hợp với các nhu cầu hiện nay, do vậy ngành giao thông ngày càng quan tâm đến loại
mặt đường này.
Các nghiên cứu của nước ngoài cho thấy rằng, mục đích chủ yếu của mặt đường BTN rỗng là để cải
thiện sự thoải mái và an toàn cho người lái xe. Dưới đây là một số ưu điểm mặt đường bê tông nhựa
rỗng.

1.1.1.1. Giảm sự bắn nước và bụi nước, trượt trên mặt đường ẩm ướt
Nước mặt có thể dễ dàng chảy xuyên qua lớp bê tông nhựa rỗng hơn so với lớp bê tông nhựa chặt
thông thường do bê tông nhựa rỗng có hệ thống các lỗ rỗng liên tục trong cấu trúc. Khi chạy xe trên
mặt đường sử dụng bê tông nhựa rỗng, khả năng quan sát của người lái xe trong điều kiện mưa tốt
hơn, do đó ngăn ngừa tình trạng lưu lượng giao thông giảm đi trong iều kiện thời tiết mưa gió.

Hình 1.1 Đặc tính thoát

nước của bê tông nhựa rỗng

Hình 1.3 Mặt đường bê tông
Hình 1.2 Mặt đường bê
tông nhựa thông thường khi nhựa rỗng khi trời mưa (mặt
đường không bắn toé nước)
trời mưa (đường bắn toé
nước)

Nhờ khả năng thoát nước nhanh nên mặt đường bê tông nhựa rỗng có thể giảm thiểu nguy cơ gây tai
nạn do xe chạy với tốc độ cao bên trên một lớp đệm (màng) nước mỏng.

1.1.1.2. Giảm sự phản chiếu ánh sáng và độ chói đèn pha
Bê tông nhựa rỗng đóng vai trò như là một lớp thoát nước, cho phép cho nước mưa thấm qua hỗn hợp,
do đó ánh sáng phản chiếu và độ chói đèn pha (những yếu tố gây nguy hiểm cho các lái xe, đặc biệt là
vào ban đêm) trên mặt đường bê tông nhựa rỗng giảm đáng kể so với mặt đường bê tông nhựa thông
thường khi trời mưa. Ngoài ra, sơn phân làn đường được hiển thị rõ ràng trên các bề mặt đường bê
tông nhựa rỗng khi trời mưa.

1.1.1.3. Giảm tiếng ồn do xe chạy
Bề mặt của mặt đường bê tông nhựa rỗng (vị trí tiếp xúc trực tiếp với bánh xe) có độ nhám vĩ mô lớn.
Chính độ nhám này góp phần hấp thụ tiếng ồn giữa bề mặt và lốp xe. Kết quả các nghiên cứu cho thấy
tiếng ồn trên mặt đường bê tông nhựa rỗng nhỏ hơn tiếng ồn trên mặt đường bê tông 5~6 dB(A).
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Kinh nghiệm ở Thụy Sĩ cho thấy hiệu quả giảm tiếng ồn của bê tông nhựa rỗng chỉ đáng kể khi xe

chạy với tốc độ trên 80 Km/h. Khi xe chạy tốc độ thấp thì độ ồn trên 2 loại tương đường bê tông nhựa
rỗng và bê tông nhựa thông thường là xấp xỉ nhau.
Kinh nghiệm ở Hà Lan chỉ ra rằng trên các tuyến đường giao thông tốc độ thấp hơn, nhỏ hơn 70 km,
mức độ tiếng ồn của BTN nhựa rỗng thậm chí còn cao hơn so với các hỗn hợp dày đặc do kết cấu thô
vĩ mô của nó trên bề mặt. Để khắc phục tình trạng này, người ta đã nghiên cứu giải pháp sử dụng đồng
thời 2 lớp BTN nhựa rỗng (Twinlay) (Bochove, năm 1996). Nó bao gồm một lớp dưới cùng của BTN
nhựa rỗng ở bên dưới với cốt liệu là các hạt thô (11 / 16 mm) và một lớp mỏng BTN nhựa rỗng hạt
mịn (4/8 mm) ở trên. Cấu trúc hai lớp này có thể góp phần làm giảm tiếng ồn giao thông cho bất kỳ
tốc độ xe cộ nào. Ngoài ra Twinlay còn làm tăng tính chống bụi bẩn, dễ làm sạch lớp mặt hơn.Vì vậy,
cấu trúc độc đáo này dự kiến sẽ được giới thiệu tại các khu vực đô thị của họ một cách thường xuyên
để đáp ứng nhu cầu cao về môi trường.
Kinh nghiệm tại Nhật Bản cho thấy rằng bê tông nhựa rỗng nhựa rỗng có hiệu quả khá tốt trong việc
giảm tiếng ồn.

+

Theo kinh nghiệm của Nhật Bản, mặt đường bê tông nhựa rỗng có thể giảm tiếng ồn so
với mặt đường bê tông nhựa thông thường khoảng 3~4bB.

+

Với cùng tốc độ xe chạy, độ ồn trên mặt đường bê tông nhựa rỗng giảm 20% so với mặt
đường bê tông nhựa thông thường

+

Với cùng một lưu lượng xe chạy qua, độ ồn trên mặt đường bê tông nhựa rỗng giảm
một nửa so với mặt đưởng BTN thông thường

1.1.1.4. Tăng sức kháng trượt

Một trong những ưu điểm chính của mặt đường BTN nhựa rỗng là tăng sức kháng chống trượt trong
điều kiện ẩm ướt. Kết quả các nghiên cứu cho thấy, trong điều kiện mặt đường khô ráo thì hỗn hợp
BTN nhựa rỗng không cải thiện được nhiều về sức kháng trượt, tuy nhiên trong điều kiện ẩm ướt mưa
nhiều thì hỗn hợp BTN nhựa rỗng thể hiện rõ tính ưu việt về tăng khả năng kháng trượt của mặt
đường.
Sức kháng trượt phụ thuộc vào cả độ nhám vi mô và độ nhám vĩ mô của mặt đường. Các kết quả
nghiên cứu ở Nhật Bản cho thấy: ban đầu mặt đường bê tông nhựa rỗng và bê tông nhựa thông thường
có sức kháng trượt xấp xỉ nhau. Tuy nhiên, càng khai thác sử dụng thì sức khàng trượt của mặt đường
BTN rỗng càng tăng, còn sức kháng trượt của mặt đường BTN thông thường không thay đổi lớn.
Một số chuyên gia Thụy Sĩ đề nghị không nên sử dụng BTN nhựa rỗng với kích cỡ hỗn hợp cốt liệu
vượt quá 16 mm trên lớp phủ mặt đường. Theo kinh nghiệm của họ, việc sử dụng cốt liệu với kích
thước lớn hơn ở lớp trên cùng có thể có sức kháng chống trượt nhỏ hơn trên các bề mặt đường ẩm
ướt.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

1.1.1.5. Hạn chế hiện tượng vệt hằn bánh xe
Tại Nhật Bản, một số thử nghiệm cho thầy mặc dù có độ rỗng cao hơn nhưng mặt đường BTN nhựa
rỗng có biến dạng vĩnh cửu thấp hơn so với mặt đường bê tông nhựa chặt thông thường. Bộ khung cốt
liệu của hỗn hợp BTN nhựa rỗng có cấu trúc chặt chẽ đã giúp cho vật liệu có thể chịu được tải trọng
tải trọng giao thông (EHRFJ năm 1993). Trên thử nghiệm Burton năm 1987 ở Anh, tỷ lệ biến dạng
của BTN nhựa rỗng trên các làn đường bên cạnh là ít hơn 2 mm / năm và 0,5 mm / năm trung bình
sau 8 năm khai thác. Kết quả này được đánh giá là một tỷ lệ chấp nhận được ở Anh. Mặc dù sự biến
dạng của mặt đường phụ thuộc vào một số điều kiện, chẳng hạn như cường độ giao thông, khí hậu và
tải trọng, nhưng BTN nhựa rỗng có thể có khả năng hạn chế vệt hằn bánh xe hơn so với hỗn hợp bê
tông nhựa thông thường (Daines, 1992).

1.1.2. Nhược điểm
1.1.2.1. Sự lão hóa và hao mòn
Mặc dù BTN nhựa rỗng có nhiều lợi thế rõ ràng, cũng có một số nhược điểm. Một trong những yếu tố
quan trọng nhất trong đặc tính hỗn hợp bitum là xu hướng các màng chất kết dính trên bề mặt của cốt
liệu liên tục tiếp xúc với oxy, ánh sáng mặt trời, nước vv... Điều này dẫn đến chất kết dính cứng và
giảm trong quá trình khai thác mặt đường (Hoban et al, 1985). Khi bitum cứng, cốt liệu có thể bị bong
một cách dễ dàng từ các hỗn hợp BTN. Có thể nhận thấy rằng, do độ rỗng cao, tuổi thọ của BTN rỗng
nhanh hơn nhiều so với các hỗn hợp BTN đặc thông thường. Trong thử nghiệm quy mô trên các con
đường ở Anh, cho kết luận rằng tuổi thọ sau cùng của BTN rỗng bị giới hạn bởi sự cứng lại của chất
kết dính thì nó có thể không làm việc khi sự thâm nhập của nó giảm xuống dưới 15 pen (Daines,
1992).
Một bất lợi tiềm năng của nhựa xốp là độ nhạy nước của hỗn hợp. Nước mưa có thể xâm nhập thông
qua các hệ thống lỗ. Đôi khi nước còn lại trong kết cấu nhựa đường trong điều kiện ẩm ướt trong một
thời gian dài. Độ ẩm này có thể gây ra thêm một số thiệt hại trong BTN nhựa rỗng bằng cách làm
bong màng chất kết dính trên bề mặt cốt liệu của hỗn hợp.

1.1.2.2. Giảm tính xốp
Trong suốt thời gian khai thác, các lỗ rỗng có xu hướng bị tắc do bụi bẩn hoặc các tác nhân gây tắc
nghẽn khác. Trên tuyến đường có tốc độ cao, lốp xe gây ra một hiệu ứng tự làm sạch các lỗ rỗng
(Heystraeten và Moraux, 1990). Như vậy sự tắc nghẽn lỗ rỗng sẽ xảy ra nhiều hơn trên các tuyến
đường tốc độ thấp hoặc các tuyến đường nhỏ. Với sự mất mát của các lỗ rỗng, các lợi thế của việc
giảm tiếng ồn và chức năng thoát nước sẽ dần dần biến mất. Đây là một vấn đề quan trọng cho bảo trì
đường bộ. Để khắc phục bất lợi nhiều loại phương pháp làm sạch, kể cả xe hút chân không với vòi
phun nước, đã được phát triển để duy trì lợi thế dài hạn BTN rỗng. Tuy nhiên, không có kết luận
phương pháp làm sạch tốt nhất có thể được khuyến khích. Mất độ xốp cũng là do sự nén chặt thứ yếu
của xe cộ tham gia giao thông, đặc biệt là trên các tuyến đường xe tải nặng.

1.1.2.3. Tuổi thọ khai thác ngắn
Do các nhược điểm trên, tuổi thọ của bề mặt BTN rỗng là ngắn hơn so với các lớp hỗn hợp dày đặc

khác. Ngoài ra, nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như hàm lượng chất kết dính và loại , cỡ hạt của hỗn
hợp cốt liệu, lưu lượng giao thông và khí hậu. Mặc dù kinh nghiệm trước đây cho thấy tuổi thọ trung
bình khoảng 15 năm, một số bảo trì là cần thiết trong khoảng 5 đến 8 năm theo kết quả ở nhiều nước.
Chi phí bảo trì như vậy cho BTN rỗng (từ làm sạch các lỗ rỗng bị tắc để khôi phục lại chức năng thoát
nước ) được coi là cao hơn so với nhựa đường thông thường.Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

hiệu quả chi phí của bề mặt BTN rỗng là thấp hơn so với hỗn hợp bề mặt khác. Khi vấn đề này được
thảo luận, thì nhưng đóng góp quan trọng của những ưu điểm trước đó cho lợi ích xã hội, chẳng hạn
như an toàn giao thông và các vấn đề môi trường là không thể bỏ qua.

1.1.2.4. Bảo dưỡng trong thời tiết lạnh
Việc loại bỏ tuyết và băng giá khỏi bề mặt BTN rỗng đòi hỏi ít nhất hai lần chi phí làm tan băng muối
trên các hỗn hợp dày đặc khác. Tuy nhiên, thiệt hại cho BTN rỗng do muối vẫn còn chưa rõ ràng. Loại
xe nhiều bánh, loại lốp xe có gai và xe cày tuyết đôi khi gây ra thiệt hại nghiêm trọng trên bê măt kết
cấu hỗn hợp rỗng, cân sửa chữa bổ sung khi các thành phần trong hỗn hợp bị bong khỏi bề mặt
đường. Tiêu chuẩn Thụy Sĩ đề nghị một cách rõ ràng rằng nhựa BTN rỗng không được sử dụng trong
các khu vực nơi các xe nhiều bánh và lốp xe có gai (SN 640 433b, 2001). CEN cho thấy một bài kiểm
tra mài mòn của lốp xe có vít cấy để đánh giá chuỗi thiệt hại (EN13108-7, 2006). Nhật Bản cũng áp
dụng một thử nghiệm tương tự cho BTN rỗng, mà ban đầu được phát triển cho các hỗn hợp được sử
dụng trong các vùng tuyết rơi dày đặc, hoặc giảm nhiệt độ xuống đến - 20° C trong các kiểm tra của
Cantabro (Tổng công ty công cộng Nhật Bản lộ, 2006). Cần lưu ý rằng, vì BTN rỗng có tính dẫn nhiệt
thấp hơn, trong mùa đông bề mặt BTN rỗng có thể lạnh hơn so với BTN đặc (Koster, 1991). Vì vậy,
trên bề mặt nhựa xốp, tuyết có xu hướng đọng sớm hơn và tồn tại lâu hơn, băng giá cũng hình thành
sớm hơn khi những con đường bị ẩm ướt (Nicholls, 1996).

CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ BÊ TÔNG NHỰA RỖNG VÀ
PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA RỖNG

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

1.1.2.5. Đề xuất phương pháp thiết kế bê tông nhựa rỗng phù hợp với điều kiện
Việt Nam
Trên cơ sở phân tích trên, đề xuất phương pháp thiết kế bê tông nhựa rỗng bao gồm những phương
pháp thử, bao gồm:
(1). Sử dụng phương pháp pháp thí nghiệm Cantabro để xác định hàm lượng nhựa tối ưu (cận dưới)
của hỗn hợp bê tông nhựa rỗng trên cơ sở cấp phối lựa chọn (thỏa mãn đường bao cấp phối).
(2). Sử dụng phương pháp thí nghiệm độ chảy nhựa (Drain Down theo Tiêu chuẩn ASTM D6390 hoặc
Binder Run-off Test theo Tiêu chuẩn của Nhật bản) để xác định hàm lượng nhựa tối ưu (cận trên) của
hỗn hợp bê tông nhựa rỗng trên cơ sở cấp phối lựa chọn.
(3). Sử dụng phương pháp Marshall với số chày đầm mẫu là 50x2, với bê tông nhựa rỗng có cấp phối
lựa chọn, hàm lượng nhựa lựa chọn là giá trị thỏa mãn yêu cầu quy định của cả phương pháp
Cantabro và phương pháp độ chảy nhựa. Qua đó xác định được độ rỗng dư yêu cầu, độ ổn định
Marshall, độ dẻo Marshall yêu cầu và hàm lượng nhựa tối ưu.
(4). Sử dụng phương pháp Wheel Tracking theo Tiêu chuẩn Nhật Bản, xác định thông qua hệ số Độ
ổn định động (Dynamic Stability) để đánh giá tính phù hợp của hỗn hợp bê tông nhựa rỗng thiết kế.
(5). Sử dụng phương pháp thí nghiệm thấm cột nước thay đổi theo tiêu chuẩn Nhật Bản để đánh giá
khả năng thấm của bê tông nhựa rỗng

2. Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thí nghiệm bê tông nhựa rỗng
Trên cơ sở phân tích, đề xuất phương pháp thiết kế bê tông nhựa rỗng nêu trên, các phương pháp thí
nghiệm cần thiết phục vụ cho thiết kế bao gồm:

(1). Phương pháp thí nghiệm xác đinh các chỉ tiêu của đá dăm: Bảng 2.1.

Bảng 2.1 Các phương pháp thí nghiệm với đá dăm

(2). Phương pháp thí nghiệm với cát: Bảng 2.2.

Bảng 2.2 Các phương pháp thí nghiệm với cát
Chỉ tiêu
1. Mô đun độ lớn (MK)
2. Hệ số đương lượng cát (ES), %
3. Hàm lượng chung bụi, bùn, sét, %
4. Hàm lượng sét cục, %

Phương pháp thử
TCVN 7572-2: 2006
AASHTO T176
TCVN 7572- 8 : 2006
TCVN 7572- 8 : 2006

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Chỉ tiêu
5. Độ góc cạnh của cát (độ rỗng của cát ở trạng thái chưa đầm
nén), %

Phương pháp thử

TCVN 8860-7:2011

(3). Phương pháp thí nghiệm với bột khoáng: Bảng 2.3.

Bảng 2.3 Các phương pháp thí nghiệm với bột khoáng
Chỉ tiêu
1. Thành phần hạt (lượng lọt sàng qua các cỡ sàng mắt vuông), %
2. Độ ẩm, %
3. Chỉ số dẻo của bột khoáng nghiền từ đá các bô nát, %

Phương pháp thử
TCVN 7572-2: 2006
TCVN 7572-7: 2006
TCVN 4197-1995

(4). Phương pháp thí nghiệm với nhựa đường polime: Bảng 2.4.

Bảng 2.4 Các phương pháp thí nghiệm với nhựa đường polime
Các chỉ tiêu
1. Điểm hóa mềm (dụng cụ vòng và bi), °C
2. Độ kim lún ở 25°C, 0,1 mm
3. Điểm chớp cháy, oC
4. Lượng tổn thất sau khi gia nhiệt, 163°C, 5 giờ, %
5. Tỷ số độ kim lún của nhựa đường polime sau khi đun nóng ở
163°C trong 5 giờ so với độ kim lún của nhựa ở 25°C, %
6. Lượng hòa tan trong tricloetylen, %
7. Khối lượng riêng ở 25°C, g/cm3
8. Độ dính bám với đá, cấp
9. Độ đàn hồi ở 25°C, %
10. Độ ổn định lưu trữ (gia nhiệt ở 163°C trong 48 giờ, sai khác

nhiệt độ hóa mềm của phần trên và dưới của mẫu), °C
11. Độ nhớt ở 135°C (con thoi 21, tốc độ cắt 18,6s-1, nhớt kế
Brookfield), Pa.s

Phương pháp thử
TCVN 7497:2005
TCVN 7495:2005
TCVN 7498:2005
TCVN 7499:2005
TCVN 7497:2005 và
7499:2005
TCVN 7500:2005
TCVN 7501:2005
TCVN 7504:2005
22 TCN 319-04
22 TCN 319-04
22 TCN 319-04

(5). Phương pháp thí nghiệm Marshall: theo TCVN 8860-1:2011, TCVN 8860-9:2011 và TCVN
8860-12:2011
(6). Phương pháp thí nghiệm Cantabro: theo TxDOT Designation: Tex-245-F
(7). Phương pháp thí nghiệm độ chảy nhựa (Binder Run-off Test) theo Tiêu chuẩn Nhật Bản hoặc
phương pháp xác định độ chảy nhựa (Drain Down Test) theo ASTM D 6390.
(8). Phương pháp thí nghiệm xác định thấm theo cột nước thay đổi.

CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA LỚP BÊ
TÔNG NHỰA RỖNG

1.2.1. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý hỗn hợp BTNR13
a) Số lượng hỗn hợp BTNR thí nghiệm:

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Để có cơ sở đánh giá chất lượng của BTNR sử dụng phụ gia TPS, tiến hành thí nghiệm các chỉ tiêu kỹ
thuật trên 04 hỗn hợp BTNR sử dụng phụ gia TPS với hàm lượng nhựa thiết kế đã xác định.
Để có cơ sở so sánh, đánh giá hiệu quả và ưu điểm của phụ gia TPS, tiến hành chế bị 02 tổ mẫu
BTNR với thành phần cấp phối (02 hỗn hợp BTNR sử dụng nguồn đá vôi) và hàm lượng nhựa tương
tự như hỗn hợp thiết kế sử dụng phụ gia TPS, sử dụng nhựa PMB.III thay cho nhựa cải thiện có sử
dụng phụ gia TPS.
b) Các chỉ tiêu thí nghiệm trên mỗi loại hỗn hợp BTNR bao gồm:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.

Độ rỗng dư;
Độ rỗng cốt liệu;
Độ thấm nước;
Tỷ lệ độ rỗng liên thông;
Độ ổn định, độ dẻo Marshall ở 600C;
Độ ổn định Marshall còn lại (sau khi ngâm mẫu ở 600C trong 24 giờ) so với độ ổn định ban đầu;
Độ chảy nhựa;
Độ hao mòn Cantabro;
Thí nghiệm độ ổn định động (Vệt hằn lún bánh xe);
Cường độ chịu nén;
Cường độ kéo khi ép chẻ;
Mô đun đàn hồi tĩnh tại ở nhiệt độ 150C;
Mô đun đàn hồi tĩnh tại ở nhiệt độ 300C;
Mô đun đàn hồi tĩnh tại ở nhiệt độ 600C;
Cường độ chịu kéo khi uốn ở nhiệt độ 150C;
Mô đun đàn hồi động.
c) Đánh giá các chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp BTNR:

Bảng 2.5 Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý hỗn hợp BTNR13
Kết quả thí nghiệm
TT

Nội dung

Đơn
vị

BTNR13
(đá vôi,
TPS)

BTNR13
(granite,
TPS)

BTNR13
(đá vôi,
PMB.III)

Yêu cầu kỹ thuật
của Nhật

1

Hàm lượng nhựa thiết
kế theo phần trăm hỗn
hợp

%

5.0

4.4

5.0

-

2

Khối lượng thể tích

g/cm3

2.172

2.006

2.142

-

3

Khối lượng riêng

g/cm3

2.740

2.502

2.700

-

4

Độ rỗng dư

%

20.74

19.83

20.66

~ 20

5

Độ rỗng cốt liệu

%

29.68

28.69

30.63

-

6

Độ thấm nước

cm/s

-

-

-

≥1.0*10-2

7

Tỷ lệ độ rỗng liên
thông

%

15.39

14.99

15.32

-

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Kết quả thí nghiệm

TT

Nội dung

Đơn
vị

BTNR13
(đá vôi,
TPS)

BTNR13
(granite,
TPS)

BTNR13
(đá vôi,
PMB.III)

Yêu cầu kỹ thuật
của Nhật

8

Độ ổn định Marshall ở
600C

KN

4.97

7.07

5.58

≥ 3.5

9

Độ dẻo Marshall ở
600C

mm

2.49

2.61

2.29

2~4

10

Độ ổn định Marshall
còn lại (sau khi ngâm
mẫu ở 600C trong 24
giờ) so với độ ổn định
ban đầu

%

82.03

85.21

84.51

-

11

Độ chảy nhựa (Binder
Run-off Test)

%

0.70

1.60

0.90

-

12

Độ hao mòn Cantabro

%

9.43

14.53

12.76

≤ 20

13

Độ ổn định động (Vệt
hằn lún bánh xe)

Chu
kỳ/m
m

5727

-

2739

-

14

Cường độ chịu nén

MPa

3.47

3.43

3.09

-

15

Cường độ kéo khi ép
chẻ

MPa

0.39

0.79

0.35

-

16

Mô đun đàn hồi tĩnh
tại ở nhiệt độ 150C

MPa

130.1

131.5

130.5

-

17

Mô đun đàn hồi tĩnh
tại ở nhiệt độ 300C

MPa

122.4

123.6

121.6

-

18

Mô đun đàn hồi tĩnh
tại ở nhiệt độ 600C

MPa

113.8

114.9

114.2

-

19

Cường độ chịu kéo
khi uốn ở nhiệt độ
150C

MPa

2.56

2.0

2.17

-

20

Mô đun đàn hồi động
ở 5OC

MPa

24825

-

37258

-

21

Mô đun đàn hồi động
ở 25OC

MPa

11250

-

9454

-

22

Mô đun đàn hồi động
ở 40OC

MPa

2897

-

2273

-

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Hình 2.12. Thí nghiệm Marshall và cường độ chịu nén mẫu BTNR13

Hình 2.13. Thí nghiệm ép chẻ và cường độ chịu kéo khi uốn mẫu BTNR13

Hình 2.14. Thí nghiệm mô đun đàn hồi tĩnh mẫu BTNR13
Nhận xét:
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

−

Về độ ổn định Marshall:
o

Độ ổn định Marshall của các mẫu BTNR13 đều đạt yêu cầu theo quy định tại tiêu chuẩn Nhật
Bản.

o

Độ ổn định Marshall của mẫu BTNR13 sử dụng đá granite+TPS là cao nhất sau đó đến
BTNR13 sử dụng đá vôi+nhựa PMB.III và cuối cùng là BTNR13 sử dụng đá vôi+TPS.

Hình 2.15. Biểu đồ so sánh độ ổn định Marshall của các loại BTNR13
−

Về độ ổn định Marshall còn lại:
o

Độ ổn định Marshall còn lại của các mẫu BTNR13 đều đạt yêu cầu theo quy định tại tiêu
chuẩn Nhật Bản.

o

Độ ổn định Marshall còn lại của mẫu BTNR13 sử dụng đá granite+TPS là cao nhất sau đó
đến BTNR13 sử dụng đá vôi+nhựa PMB.III và cuối cùng là BTNR13 sử dụng đá vôi+TPS.

Hình 2.16. Biểu đồ so sánh độ ổn định Marshall còn lại của BTNR13
−

Về độ ổn định động (khả năng kháng vệt hằn lún bánh xe):

o

Độ ổn định động của các mẫu BTNR13 sử dụng đá vôi+TPS đạt yêu cầu theo quy định tại
tiêu chuẩn Nhật Bản và cao hơn gấp hơn 2 lần so với mẫu đối chứng BTNR13sử dụng đá
vôi+nhựa PMB.III.

o

Độ ổn định động của các mẫu BTNR13 sử dụng đá vôi+nhựa PMB.III không đạt yêu cầu theo
quy định tại tiêu chuẩn Nhật Bản.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Hình 2.17. Biểu đồ so sánh độ ổn định động của các loại BTNR13
−

Về cường độ chịu nén:
o

Cường độ chịu nén của các mẫu BTNR13 đạt từ 3.09MPa đến 3.47MPa.

o

Cường độ chịu nén của mẫu BTNR13 sử dụng đá vôi+TPS là cao nhất sau đó đến BTNR13
sử dụng đá granite+TPS và cuối cùng là BTNR13 sử dụng đá vôi+nhựa PMB.III.

Hình 2.18. Biểu đồ so sánh cường độ chịu nén của các loại BTNR13
−

Về cường độ chịu kéo khi ép chẻ:
o

Cường độ chịu kéo khi ép chẻ của các mẫu BTNR13 đạt từ 0.35MPa đến 0.79MPa.

o

Cường độ chịu kéo khi ép chẻ của mẫu BTNR13 sử dụng đá granite+TPS là cao nhất sau đó
đến BTNR13 sử dụng đá vôi+TPS và cuối cùng là BTNR13 sử dụng đá vôi+nhựa PMB.III.

Hình 2.19. Biểu đồ so sánh cường độ kéo khi ép chẻ của các loại BTNR13
−

Về mô đun đàn hồi tĩnh:

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

o

Mô đun đàn hồi tĩnh của các loại BTNR13 ở cùng một nhiệt độ có giá trị gần như nhau.

Hình 2.20. Biểu đồ so sánh mô đun đàn hồi tĩnh của các loại BTNR13
−

Về mô đun đàn hồi động:
o

Mô đun đàn hồi động ở nhiệt độ 5 OC của BTNR13 sử dụng đá vôi+TPS thấp hơn so với
BTNR13 sử dụng đá vôi+nhựa PMB.III.

o

Mô đun đàn hồi động ở nhiệt độ 25 OC và 40OC của BTNR13 sử dụng đá vôi+TPS cao hơn so
với BTNR13 sử dụng đá vôi+nhựa PMB.III.

Hình 2.21. Biểu đồ so sánh mô đun đàn hồi động của các loại BTNR13

1.2.2. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý hỗn hợp BTNR20
Bảng 2.6 Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý hỗn hợp BTNR13
Kết quả thí nghiệm
TT

Nội dung

Đơn
vị

BTNR20
(đá vôi,
TPS)

BTNR20
(granite,

TPS)

BTNR20
(đá vôi,
PMB.III)

Yêu cầu kỹ thuật
của Nhật

1

Hàm lượng nhựa thiết
kế theo phần trăm hỗn
hợp

%

4.8

4.2

4.8

-

2

Khối lượng thể tích

g/cm3

2.232

1.996

2.182

-

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Kết quả thí nghiệm
TT

Nội dung

Đơn
vị

BTNR20
(đá vôi,
TPS)

BTNR20
(granite,
TPS)

BTNR20
(đá vôi,
PMB.III)

Yêu cầu kỹ thuật
của Nhật

3

Khối lượng riêng

g/cm3

2.773

2.520

2.720

-

4

Độ rỗng dư

%

19.52

20.81

19.79

~ 20

5

Độ rỗng cốt liệu

%

27.71

29.25

29.33

-

6

Độ thấm nước

cm/s

-

-

-

≥1.0*10-2

7

Tỷ lệ độ rỗng liên
thông

%

14.48

16.36

15.30

-

8

Độ ổn định Marshall ở
600C

KN

6.63

5.92

5.82

≥ 3.5

9

Độ dẻo Marshall ở
600C

mm

2.60

3.20

2.19

2~4

10

Độ ổn định Marshall
còn lại (sau khi ngâm
mẫu ở 600C trong 24
giờ) so với độ ổn định
ban đầu

%

85.11

85.48

93.83

-

11

Độ chảy nhựa (Binder
Run-off Test)

%

1.00

1.40

1.20

-

12

Độ hao mòn Cantabro

%

10.53

17.73

11.87

≤ 20

13

Độ ổn định động (Vệt
hằn lún bánh xe)

Chu
kỳ/m
m

6300

10500

3316

-

14

Cường độ chịu nén

MPa

2.96

3.71

3.23

-

15

Cường độ kéo khi ép
chẻ

MPa

0.44

0.79

0.36

-

16

Mô đun đàn hồi tĩnh
tại ở nhiệt độ 150C

MPa

134.5

133.9

133.7

-

17

Mô đun đàn hồi tĩnh
tại ở nhiệt độ 300C

MPa

130.3

129.6

131.3

-

18

Mô đun đàn hồi tĩnh
tại ở nhiệt độ 600C

MPa

119.0

118.6

118.5

-

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Kết quả thí nghiệm
TT

Nội dung

Đơn
vị

BTNR20
(đá vôi,
TPS)

BTNR20
(granite,
TPS)

BTNR20

(đá vôi,
PMB.III)

Yêu cầu kỹ thuật
của Nhật

19

Cường độ chịu kéo
khi uốn ở nhiệt độ
150C

MPa

2.30

1.3

2.32

-

20

Mô đun đàn hồi động
ở 5OC

MPa

28677

16199

29966

-

21

Mô đun đàn hồi động
ở 25OC

MPa

8415

8673

11597

-

22

Mô đun đàn hồi động
ở 40OC

MPa

2145

1440

2941

-

Hình 2.21. Thí nghiệm cường độ chịu nén mẫu BTNR20

Hình 2.22. Thí nghiệm ép chẻ cường độ chịu kéo khi uốn mẫu BTNR20

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Hình 2.23. Thí nghiệm mô đun đàn hồi tĩnh mẫu BTNR20
Nhận xét:
−

Về độ ổn định Marshall:
o

Độ ổn định Marshall của các mẫu BTNR20 đều đạt yêu cầu theo quy định tại tiêu chuẩn Nhật
Bản.

o

Độ ổn định Marshall của mẫu BTNR20 sử dụng đá vôi+TPS là cao nhất sau đó đến BTNR20

sử dụng đá granite+TPS và cuối cùng là BTNR20 sử dụng đá vôi+nhựa PMB.III.

Hình 2.24. Biểu đồ so sánh độ ổn định Marshall của các loại BTNR20
−

Về độ ổn định Marshall còn lại:
o

Độ ổn định Marshall còn lại của các mẫu BTNR20 đều đạt yêu cầu theo quy định tại tiêu
chuẩn Nhật Bản.

o

Độ ổn định Marshall còn lại của mẫu BTNR20 sử dụng đá vôi+nhựa PMB.III là cao nhất sau
đó đến BTNR20 sử dụng đá granite+TPS và cuối cùng là BTNR20 sử dụng đá vôi+TPS.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Hình 2.25. Biểu đồ so sánh độ ổn định Marshall còn lại của BTNR20
−

Về độ ổn định động (khả năng kháng vệt hằn lún bánh xe):
o

Độ ổn định động của các mẫu BTNR20 đều đạt yêu cầu theo quy định tại tiêu chuẩn Nhật
Bản.

o

Độ ổn định động của các mẫu BTNR20 sử dụng đá granite+TPS là cao nhất sau đó đến
BTNR20 sử dụng đá vôi+TPS và cuối cùng là BTNR20 sử dụng đá vôi+nhựa PMB.III.

Hình 2.26. Biểu đồ so sánh độ ổn định động của các loại BTNR20
−

Về cường độ chịu nén:
o

Cường độ chịu nén của các mẫu BTNR20 đạt từ 2.96MPa đến 3.71MPa.

o

Cường độ chịu nén của mẫu BTNR20 sử dụng đá granite+TPS là cao nhất sau đó đến
BTNR20 sử dụng đá vôi+TPS và cuối cùng là BTNR20 sử dụng đá vôi+nhựa PMB.III.

Hình 2.27. Biểu đồ so sánh cường độ chịu nén của các loại BTNR20
−

Về cường độ chịu kéo khi ép chẻ:
o

Cường độ chịu kéo khi ép chẻ của các mẫu BTNR20 đạt từ 0.36MPa đến 0.79MPa.

o

Cường độ chịu kéo khi ép chẻ của mẫu BTNR20 sử dụng đá granite+TPS là cao nhất sau đó

đến BTNR20 sử dụng đá vôi+TPS và cuối cùng là BTNR20 sử dụng đá vôi+nhựa PMB.III.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Hình 2.28. Biểu đồ so sánh cường độ kéo khi ép chẻ của các loại BTNR20
−

Về mô đun đàn hồi tĩnh:
o

Mô đun đàn hồi tĩnh của các loại BTNR20 ở cùng một nhiệt độ có giá trị gần như nhau.

Hình 2.29. Biểu đồ so sánh mô đun đàn hồi tĩnh của các loại BTNR20
−

Về mô đun đàn hồi động:
o

Mô đun đàn hồi động của mẫu BTNR20 sử dụng đá vôi+nhựa PMB.III là cao nhất sau đó đến
BTNR20 sử dụng đá vôi+TPS và cuối cùng là BTNR20 sử dụng đá granite+TPS.

Hình 2.30. Biểu đồ so sánh mô đun đàn hồi động của các loại BTNR20

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam

BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO
ĐƯỜNG Ô TÔ CÓ LỚP MẶT LÀ BÊ TÔNG NHỰA RỖNG
Ở Nhật Bản, thiết kế kết cấu mặt đường BTNR được tiến hành theo phương pháp T A (TA là hệ số kết
cấu áo đường của Nhật, tương đương với hệ số kết cấu áo đường a i trong TCN 274 - 01 của Việt
Nam). Khi đó, hệ số chuyển đổi của lớp BTNR, sẽ được quy định là 1.0 do khả năng chịu tải trọng và
kháng mỏi được xác định ở mức độ giống với mặt đường BTN thông thường.
Trường hợp sử dụng kết cấu mặt đường hỗn hợp (kết hợp kết cấu áo đường mềm và áo đường cứng),
không sử dụng thiết kế kết cấu theo phương pháp TA, thì sẽ tiến hành xem xét các kết cấu mặt đường
theo các phương pháp thiết kế khác và sẽ chọn ra phương pháp thích hợp sau khi tiến hành nghiệm
thu mặt đường thử nghiệm.
Ở Việt Nam, nếu như chúng ta tính toán kết cấu áo đường có lớp mặt BTNR theo Tiêu chuẩn
TCN 274 – 01 (Tiêu chuẩn thiết kế mặt đường mềm) thì hệ số kết cấu áo đường a i không thể lấy theo
hệ số kết cấu áo đường của Nhật Bản được. Tại sao không lấy hệ số của Nhật Bản được, bởi vì theo
3.4.8.2 tiêu chuẩn 22TCN 274-01 quy định đối với BTN có mô đun đàn hồi từ E AC 1930Mpa (280000
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

psi) ~ 2080 Mpa (300 000 psi). Tra biểu đồ hình 3.3 tiêu chuẩn 22TCN 274-01 được a i = 0.36 (ứng
với EAC = 300000psi). Mà mô đun đàn hồi động của BTNR không thể lớn hơn BTNC thông thường.
≈
Lớp mặt BTNR có độ ổn định Marshall yêu cầu không nhỏ hơn S(marshall) = 800lb 3,5 KN (Kết
quả thí nghiệm trong phòng của đề tài S(marshall) = 4.97 KN ~ 7.07 KN), vậy a có thể lấy khoảng
0,23 - 0,28. Dùng TCN 274-01 để tính sự tham ra cường độ của lớp BTNR thoát nước ở trên cùng vào
cường độ của kết cấu áo đường được là vì mô đun đàn hồi động của lớp này tuy nhỏ hơn BTNC

≈
nhưng cũng khá lớn (khoảng trên dưới 200.000 psi 1400MPa), nhưng đều lớn hơn mô đun của kết
≈
cấu áo đường Ep (đối với áo đường cấp cao, có tổng chiều dày D 65 đến 75cm, SNeff khoảng 5,8≈
≈
6,0 và cao nhất khoảng 6,7 thì Ep khoảng 833 Mpa 126.180 psi, đến 636 MPa 90.933 psi).
Tính toán kết cấu áo đường có lớp mặt là BTNR theo TCN 274 – 01 với một số kết cấu mặt đường
cụ thể sau:
1) Các hệ số lớp ai.
Hệ số a1 của lớp Bê tông nhựa trên và bê tông nhựa lớp dưới: Theo 3.4.8.2 tiêu chuẩn 22TCN 274-01
quy định đối với BTN có mô đun đàn hồi từ EAC 1930Mpa (280000 psi) ~ 2080 Mpa (300 000 psi).
Trong thiết kế này lấy EAC = 300000psi. Tra biểu đồ hình 3.3 tiêu chuẩn 22TCN 274-01 được a1 =
0.36.
Hệ số a1 của lớp Bê tông nhựa rỗng khoảng trên dưới 200.000 psi ≈ 1400 Mpa. Tra biểu đồ hình 3.3
tiêu chuẩn 22TCN 274-01 được a1 = 0.28.
Hệ số a2 của lớp móng trên: Theo 3.4.8.2 tiêu chuẩn 22TCN 274-01 quy định để xác định trị số của
hệ số lớp a2 của lớp móng trên làm bằng vật liệu hạt, sử dụng biểu đồ hình 3 - 4 khi biết mô đun đàn
hồi EBS và/hoặc trị số CBR. Giả sử CBR = 80%, Tra biểu đồ hình 3.4 tiêu chuẩn 22TCN 274-01
được a2 = 0.133.
Hệ số a3 của lớp móng dưới: Theo 3.4.8.6 tiêu chuẩn 22TCN 274-01 quy định để xác định trị số của
hệ số lớp a3 của lớp móng trên làm bằng vật liệu hạt, sử dụng biểu đồ hình 3 - 4 khi biết mô đun đàn
hồi EBS và/hoặc trị số CBR. Tra biểu đồ hình 3.7 tiêu chuẩn 22TCN 274-01 được a3 = 0.108.
2) Hệ số về điều kiện thoát nước.
Giả thiết:
+ Hệ số điều kiện thoát nước lớp CPĐD Loại I m2 = 1.
+ Hệ số điều kiện thoát nước lớp CPĐD Loại II m3 = 1.
3) Xác định chỉ số kết cấu SN của các kết cấu khác nhau.
3.1) Kết cấu 1:
+

Bê tông nhựa chặt hạt mịn rải nóng C12.5 dày 5cm.

+

Bê tông nhựa chặt hạt thô rải nóng C19 dày 7cm.

+

Móng trên CPĐD loại 1 dày 25cm.

+

Móng trên CPĐD loại 2 dày 30cm.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Chỉ số kết cấu SN:
2.54 SN = a 1D1 + m 2a2D2 + m3a3D 3
Trong đó:
+

a1a2a3 - hệ số lớp của lớp mặt, lớp móng trên và lớp móng dưới.

+

m2m3 - hệ số điều kiện thoát nước ảnh hưởng đến cường độ của lớp móng trên,

lớp móng dưới.

+

D1D 2D 3 - bề dày tính bằng cm của lớp mặt, lớp móng trên và lớp móng dưới.
2.54 SN TK = 0.36*12 + 1*0.133*25 + 1*0.108*30
SN TK = 4.28

3.2) Kết cấu 2:
+

Bê tông nhựa rỗng dày 5cm.

+

Bê tông nhựa chặt hạt mịn rải nóng C12.5 dày 5cm.

+

Bê tông nhựa chặt hạt thô rải nóng C19 dày 7cm.

+

Móng trên CPĐD loại 1 dày 25cm.

+

Móng trên CPĐD loại 2 dày 30cm.

Chỉ số kết cấu SN:

2.54 SN = a 1D1 + m 2a2D2 + m3a3D 3
2.54 SN TK = 0.28*5 + 0.36*12 + 1*0.133*25 + 1*0.108*30
SN TK = 4.84
3.2) Kết cấu 3:
+

Bê tông nhựa rỗng dày 5cm.

+

Bê tông nhựa chặt hạt thô rải nóng C19 dày 7cm.

+

Móng trên CPĐD loại 1 dày 25cm.

+

Móng trên CPĐD loại 2 dày 30cm.

Chỉ số kết cấu SN:
2.54 SN = a 1D1 + m 2a2D2 + m3a3D 3
2.54 SN TK = 0.28*5 + 0.36*7 + 1*0.133*25 + 1*0.108*30
SN TK = 4.13
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

3.3) Kết cấu 4:
+

Bê tông nhựa rỗng dày 5cm.

+

Bê tông nhựa chặt hạt thô rải nóng C19 dày 8cm.

+

Móng trên CPĐD loại 1 dày 25cm.

+

Móng trên CPĐD loại 2 dày 30cm.

Chỉ số kết cấu SN:
2.54 SN = a 1D1 + m 2a2D2 + m3a3D 3
2.54 SN TK = 0.28*5 + 0.36*8 + 1*0.133*25 + 1*0.108*30
SN TK = 4.28
Tính toán kết cấu áo đường có lớp mặt là BTNR theo 22TCN 211 – 06 với một số kết cấu mặt
đường cụ thể sau:
Tính toán kết cấu áo đường có lớp mặt BTNR đề nghị theo tiêu chuẩn về trạng thái giới hạn theo tiêu
chuẩn 22TCN 211-06. Giá trị môđuyn đàn hồi (Eyc), được xác định trên cơ sở kinh nghiệm thực tế
khai thác sử dụng và tuỳ thuộc vào lưu lượng xe chạy, cấp đường. Giá trị môđuyn đàn hồi (E vl) của
lớp BTNR lấy bằng 150 Mpa để tính toán giá trị mô đun đàn hồi chung kết cấu mặt đường.
Với một một kết cấu mặt đường cụ thể như sau:
1) Với kết cấu BTNC có lớp BTNR 4cm:

∇Ech ?
E1 = 250,09 x1,21 = 302,61MPa
E0 = 40MPa
Ech
= 0,55 → Ech = 166, 44 Mpa
E1

E0
40
H 66
=
= 0,132 →
=
= 2,0;
E1 302,61
D 33
từ biểu đồ
2) Với kết cấu BTNC không có lớp BTNR 4cm:

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam


BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

∇Ech* ?
E1 = 257,75 x1, 204 = 310,33
E0 = 40 MPa
Ech*
= 0,54 → Ech* = 167,58Mpa

E1

E0
40
H 62
=
= 0,129 →
=
= 1,88;
E1 310,33
D 33
từ biểu đồ

Sau khi điều chỉnh với β=1,204 với H/D=62/33=1,879 có:
Ech* ?
E1=257,75x1,204=310,33 Mpa
E0=40 Mpa
H/D=1,879; E0/E1=40/310,33=0,129 => từ biểu đồ Ech/E1=0,54 =>Ech*=167,58 Mpa
Qua tính toán mô đun đàn hồi chung của 02 kết cấu mặt đường cụ thể nêu ở trên có thể kết luận được
rằng, nếu như tính toán theo 22TCN 211 - 06 thì làm thêm 1 lớp BTNR 4cm không làm tăng thêm
cường độ ( Echung ) của kết cấu áo đường khi không có lớp BTNR 4cm ấy. Tuy nhiên lợi ích của lớp
BTNR 4 cm là ở chỗ: Giảm tiếng ồn do xe chạy, tăng sức kháng trượt, giảm sự phản chiếu ánh sáng
và độ chói đèn pha... Những ưu điểm này đối với đường cao tốc cực kỳ quan trọng.
Một ví dụ khác kết cấu hợp lý hơn với đường cấp cao, cao tốc: có 2 lớp BTNC, 1 lớp ATB, 1 lớp
móng trên, 1 lớp móng dưới, với trường hợp không có lớp BTNR ở trên cùng, và trường hợp có thêm
lớp BTNR ở trên cùng như sau đây, cũng cho kết luận như trên:
1. Với kết cấu có lớp BTNR ở trên cùng:

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam

BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

∇Ech ?
E1 = 240,737 x1,21 = 291,292
E0 = 45MPa
Ech
= 0,594 → Ech = 173,027 Mpa
E1

E0
45
H 66
=
= 0,1545 →
=
= 2,0;
E1 291, 292
D 33
từ biểu đồ
2. Với kết cấu không có lớp BTNR ở trên cùng

∇Ech* ?
E1 = 247,599 x1,204 = 289,01
E0 = 45MPa
Ech*
= 0,592 → Ech* = 176,481Mpa
E1

E0
45
H 62
=
= 0,1509 →
=
= 1,88;
E1 298,11
D 33
từ biểu đồ

Như vậy, qua 02 cách tính toán mô đun đàn hồi chung của kết cấu áo đường cho thấy đối với
BTNR thì phải tính theo mô đun đàn hồi động thích hợp với điều kiện xe chạy trên đường cao tốc,cấp
cao thì mới tận dụng được khả năng chịu lực của chúng, nếu tính theo mô đun đàn hồi tĩnh thì chỉ hơn
1 ít đối với lớp cấp phối đá dăm, thậm chí đối với BTNR thoát nước này thì E còn kém hơn E của cấp
phối đá dăm.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) vừa chịu lực và tạo nhám trong xây dựng
đường ô tô và đường cao tốc ở Việt Nam