Nghiên cứu ảnh hưởng của cốt liệu mịn đến cường độ kháng lún vệt bánh xe của hỗn hợp bê tông nhựa chặt dmax12,5 dự án mở rộng quốc lộ 1, đoạn km1027 km1045+780, tỉnh quảng ngãi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

PHẠM VIẾT HẬU

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CỐT LIỆU MỊN ĐẾN
CƢỜNG ĐỘ KHÁNG LÚN VỆT BÁNH XE CỦA HỖN HỢP
BÊ TÔNG NHỰA CHẶT Dmax12,5 DỰ ÁN MỞ RỘNG
QUỐC LỘ 1, ĐOẠN KM1027 - KM1045+780,
TỈNH QUẢNG NGÃI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng

Đà Nẵng - Năm 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

PHẠM VIẾT HẬU

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CỐT LIỆU MỊN ĐẾN
CƢỜNG ĐỘ KHÁNG LÚN VỆT BÁNH XE CỦA HỖN HỢP
BÊ TÔNG NHỰA CHẶT Dmax12,5 DỰ ÁN MỞ RỘNG
QUỐC LỘ 1, ĐOẠN KM1027 - KM1045+780,
TỈNH QUẢNG NGÃI

Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thông

Mã số: 8.58.02.05

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. NGUYỄN HỒNG HẢI

Đà Nẵng - Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi được thực hiện dưới sự
hướng dẫn trực tiếp của PGS.TS. Nguyễn Hồng Hải.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn

Phạm Viết Hậu


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ...................................................................................... 1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ............................................................................... 1
3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .................................................. 2
4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................................................................... 2
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ............................... 2
CHƢƠNG 1 .................................................................................................................... 3
HIỆN TƢỢNG HẰN LÚN VỆT BÁNH XE VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA .................... 3

CỐT LIỆU MỊN ĐẾN CƢỜNG ĐỘ, KHẢ NĂNG KHÁNG LÚN .......................... 3
VỆT BÁNH XE CỦA BÊ TÔNG NHỰA .................................................................... 3
1.1. TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƢỢNG LÚN VỆT BÁNH XE TRONG MẶT
ĐƢỜNG BÊ TÔNG NHỰA .......................................................................................... 3
1.1.1. Khái niệm .................................................................................................. 3
1.1.2. Các dạng lún vệt bánh xe ............................................................................. 3
1.1.2.1. Lún vệt bánh xe do BTN bị chảy dẻo ...................................................... 3
1.1.2.2. Lún vệt bánh xe do kết cấu ..................................................................... 4
1.1.2.3. Lún vệt bánh xe xảy ra trong lớp mặt BTN ............................................ 4
1.1.3. Nguyên nhân .................................................................................................. 5
1.2. LÝ THUYẾT VỀ CƢỜNG ĐỘ VÀ KHẢ NĂNG KHÁNG LÚN VỆT
BÁNH XE CỦA BÊ TÔNG NHỰA ............................................................................. 7
1.2.1. Ngun lý hình thành cường độ của bê tơng nhựa.................................... 7
1.2.2. Khả năng kháng lún vệt bánh xe của bê tông nhựa ................................... 7
1.3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CƢỜNG ĐỘ VÀ KHẢ NĂNG
KHÁNG LÚN VỆT BÁNH XE CỦA BÊ TÔNG NHỰA .......................................... 7
1.3.1. Ảnh hưởng của cốt liệu và thành phần hỗn hợp BTN ............................... 7
1.3.2. Ảnh hưởng của lưu lượng, tốc độ dòng xe và tải trọng trục xe ................ 9
1.3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường ....................................................... 10
1.3.4. Ảnh hưởng của các yếu tố khác .............................................................. 11
1.4. ẢNH HƢỞNG CỦA CỐT LIỆU MỊN ĐẾN CƢỜNG ĐỘ VÀ KHẢ
NĂNG KHÁNG VỆT HẰN BÁNH XE CỦA BÊ TÔNG NHỰA [7] ..................... 11
1.5. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 .............................................................................. 12
CHƢƠNG 2 .................................................................................................................. 13
THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA MẪU KHOAN ......... 13
HIỆN TRƢỜNG VÀ CỦA VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU .......................................... 13
2.1. KHÁI QUÁT VỀ DỰ ÁN MỞ RỘNG QUỐC LỘ 1, ĐOẠN KM1027 KM1045+780, TỈNH QUẢNG NGÃI. ....................................................................... 13
2.1.1. Tổng quan về tuyến Quốc lộ 1 ................................................................ 13

2.1.2. Dự án mở rộng Quốc lộ 1 đoạn Km1027 - Km1045+780, tỉnh Quảng
Ngãi ............................................................................................................................ 14
2.2. KHẢO SÁT CÁC HƢ HỎNG VỀ HẰN LÚN VỆT BÁNH XE TRÊN
QUỐC LỘ 1 ĐOẠN KM1027-KM1045+780 ............................................................ 15
2.2.1. Lựa chọn vị trí đánh giá .......................................................................... 15
2.3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA CÁC MẪU
KHOAN HIỆN TRƢỜNG .......................................................................................... 17
2.3.1. Thí nghiệm hàm lượng nhựa .................................................................. 17
2.3.2. Thí nghiệm độ ổn định Marshall ............................................................. 18
2.3.3. Thí nghiệm độ dẻo ................................................................................... 18
2.3.4. Thí nghiệm thành phần cấp phối ............................................................. 19
2.4. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU SỬ
DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN ................................................. 20
2.4.1. Cốt liệu lớn (Đá dăm) .............................................................................. 20
2.4.2. Cốt liệu mịn (Cát xay, cát sơng) .............................................................. 21
2.4.3. Bột khống ............................................................................................... 22
2.4.4. Nhựa đường ............................................................................................. 22
2.5. KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 .............................................................................. 23
CHƢƠNG 3 .................................................................................................................. 25
NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CỐT LIỆU MỊN ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU CƠ
LÝ VÀ KHẢ NĂNG KHÁNG LÚN VỆT BÁNH XE CỦA BÊ TÔNG NHỰA
C12,5 ............................................................................................................................. 25
3.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................. 25
3.2. TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH TỶ LỆ CÁT XAY TRONG HỖN HỢP BTN . 25
3.3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐỘ GÓC CẠNH CỦA HỖN HỢP CỐT LIỆU
MỊN VÀ CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA THEO
PHƢƠNG PHÁP MARSHALL ................................................................................. 26
3.3.1. Thí nghiệm độ góc cạnh (U) [TCVN 8860-7-2011] ............................... 26
3.3.2. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý và độ ổn định Marshall ................ 27
3.4 KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA HÀM LƢỢNG CÁT XAY TRONG

HỖN HỢP CỐT LIỆU MỊN ĐẾN KHẢ NĂNG KHÁNG VỆT BÁNH XE CỦA
HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA CHẶT C12,5 ............................................................. 44
3.5. KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 .............................................................................. 47
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 49
1. KẾT LUẬN ........................................................................................................ 49
2. KIẾN NGHỊ ....................................................................................................... 50
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................... 51
PHỤ LỤC1


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CÁC KÝ HIỆU:
Cường độ kháng cắt của bê tông nhựa

C
Là lực dính của bê tơng nhựa
Ứng suất pháp tuyến trong bê tơng nhựa

Góc nội ma sát trong bê tơng nhựa

VBE
Hàm lượng nhựa có hiệu
AFT
Chiều dày màng nhựa bi u kiến
FB
T lê bột khống Hàm lượng nhựa có hiệu
VFA
Độ rỗng lấp đầy nhựa
VMA
Độ rỗng cốt liệu

Vb
Hàm lượng nhựa tính theo th tích hỗn hợp
Va
Độ rỗng dư
VCA
Độ rỗng của cốt liệu thơ
CAA
Độ góc cạnh của cốt liệu thơ
δ
Góc pha của nhựa đường
HWTD
Thiết bị thí nghiệm vệt bánh xe Hamburg
Eyc
Mơ đun đàn hồi u cầu
Ntt
Số lượng trục xe tính tốn trên làn xe
CÁC CHỮ VIẾT TẮT:
BTN
Bê tông nhựa
BTNC
Bê tông nhựa chặt
CPĐD
Cấp phối đá dăm
LVBX
Lún vệt bánh xe
AASHTO
Hiệp hội những người làm đường và vận tải tồn nước Mỹ
AI
Viện asphalt
ASTM

Hiệp hội thí nghiệm vật liệu Mỹ
MK
Mẫu khoan
CX
Cát xay
CS
Cát sông
a%CX+b%CS Hỗn hợp a% cát xay + b% cát sông


NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CỐT LIỆU MỊN ĐẾN CƢỜNG ĐỘ KHÁNG
LÚN VỆT BÁNH XE CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA CHẶT Dmax12,5 DỰ ÁN
MỞ RỘNG QUỐC LỘ 1, ĐOẠN KM1027 - KM1045+780, TỈNH QUẢNG NGÃI
Học viên: PHẠM VIẾT HẬU
Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thơng
Mã số: 8.58.02.05 Khóa: 2015 - 2017 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt - Luận văn nghiên cứu giải pháp cải thiện cường độ bê tông nhựa (BTN) sử
dụng làm lớp mặt cho dự án mở rộng Quốc lộ 1, đoạn từ Km1027 đến Km1045+780 qua
địa bàn tỉnh Quảng Ngãi. Nghiên cứu được thực hiện trên hỗn hợp BTNC 12,5 sử dụng 3
loại cát xay lấy tại 3 mỏ đá: Núi Trà (huyện Núi Thành, Quảng Nam), Bình Mỹ và Cà Ty
(huyện Bình Sơn, Quảng Ngãi), là 3 mỏ vật liệu đang khai thác phục vụ cho dự án. Dựa
trên kết quả phân tích thành phần cấp phối các mẫu khoan tại hiện trường, luận văn đã đề
xuất đường cong cấp phối cho hỗn hợp BTNC 12,5 và thực hiện các thí nghiệm xác định
chỉ tiêu cơ lý của BTN tương ứng cho mỗi loại cát xay với t lệ cát xay trong hỗn hợp cốt
liệu mịn (cát xay + cát sông) thay đổi 70%, 80%, 90% và 100%.
Kết quả phân tích cho thấy BTN sử dụng cát xay tại mỏ Núi Trà có chỉ tiêu cơ lý tốt
nhất. Thí nghiệm lún vệt bánh xe, kết quả cho thấy với hàm lượng nhựa là 5%, khả năng
kháng lún vệt bánh xe của các mẫu đều đạt yêu cầu và khi tăng hàm lượng cát xay thì khả
năng chịu biến dạng của BTN có xu hướng tăng lên.
Từ khóa - Bê tơng nhựa chặt rải nóng; cấp phối; cốt liệu mịn; lún vệt bánh xe; cát xay.

STUDYING TO EFFECTIVE USE OF FINE AGGREGATE ON
RUTTING RESISTANCE OF THE DENSE GRADED ASPHALT CONCRETE
SPECIMEN Dmax12,5 OF EXPANSION PROJECT 1, KM1027 - KM1045 + 780,
QUANG NGAI PROVINCE
Abstract - The thesis studied the solutions to enhance the strength of asphalt mixture
as the surface coat in the project of highway 1 expansion, from Km1027 to Km1045+780,
Quang Ngai province. The study was carried out on Dmax 12.5 dense graded
asphalt mixture using 3 kinds of crushed sands from 3 quarries supplying to the project,
which are Nui Tra (Nui Thanh distric, Quang Nam province), Binh My and Ca Ty (Binh
Sơn district , Quang Ngai province). Based on the gradation analysis of boring specimens
on site, the thesis suggested the gradation curve for Dmax 12.5 asphalt mixture and
conducted physico-mechanical tests of the asphalt corresponding to each kind of sands in
the range of crushed sand content (as the proportion of the weight of crushed sand and the
whole weight of fine aggregate including crushed sand and bank sand) varying from 70%,
80%, 90% to 100%.
The results exhibited that asphalt mixture with crushed sand at Nui Tra quarry had the
best physico-mechanical properties. Rutting test indicated bitumen content at 5% ensured
the rutting performance criteria and the increase of crushed sand content led to the
improvement of deforming resistance of the asphalt.
Key words – dense-graded hot-mix asphalt; aggregate gradation; fine aggregate; rutting;
crushed stone.


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Tổng hợp kết quả đo đạc hiện trạng mặt đường ........................................... 17
Bảng 2.2. Các chỉ tiêu cơ lý thí nghiệm đá dăm............................................................ 21
Bảng 2.3. Các chỉ tiêu cơ lý của cát xay tại 03 mỏ đá................................................... 21
Bảng 2.4. Các chỉ tiêu cơ lý thí nghiệm cát sông Trà Khúc .......................................... 22
Bảng 2.5. Các chỉ tiêu cơ lý thí nghiệm bột khống Hà Nam ....................................... 22
Bảng 2.6. Các chỉ tiêu cơ lý thí nghiệm nhựa đường 60/70 .......................................... 23

Bảng 3.1. Kết quả tính tốn xác định t lệ cát xay trong hỗn hợp BTN cho 04 cấp phối
nghiên cứu cho 01 tổ mẫu 4,0 kg................................................................................... 25
Bảng 3.2. Kết quả thí nghiệm độ góc cạnh.................................................................... 26
Bảng 3.3. Kết quả thí nghiệm khối lượng th tích BTN ............................................... 28
Bảng 3.4. Kết quả thí nghiệm độ ổn định BTN ............................................................. 30
Bảng 3.5. Kết quả thí nghiệm độ dẻo BTN ................................................................... 33
Bảng 3.6. Kết quả thí nghiệm độ rỗng dư, VA (%)....................................................... 36
Bảng 3.7. Kết quả thí nghiệm độ rỗng cốt liệu BTN.................................................... 39
Bảng 3.8. Kết quả thí nghiệm độ rỗng lấp đầy nhựa ..................................................... 42


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1. Hằn lún vệt bánh xe trên tuyến quốc lộ 1, tỉnh quảng ngãi ........................................... 1
Hình 1.1. Lún vệt bánh xe trên mặt đường bê tông nhựa ........................................................... 3
Hình 1.2. Lún vệt bánh xe do btn bị chảy dẻo ............................................................................ 4
Hình 1.3. Lún vệt bánh xe do kết cấu ......................................................................................... 4
Hình 1.4. Lún vệt bánh xe lớp mặt btn ....................................................................................... 5
Hình 1.5. Quan hệ giữa chiều sâu lvbx và tốc độ xe chạy [22] ................................................ 10
Hình 1.6. Quan hệ giữa chiều sâu lvbx và tải trọng trục [22] .................................................. 10
Hình 2.1. Tuyến quốc lộ 1 đoạn qua huyện đức phổ, tỉnh quảng ngãi ..................................... 13
Hình 2.2. Đi m đầu (a) và đi m cuối (b) dự án mở rộng quốc lộ 1 ......................................... 14
Hình 2.3. Mặt cắt ngang đi n hình dự án mở rộng quốc lộ 1 ................................................... 15
Hình 2.4. Quốc lộ 1 đoạn km1027-km1045+780, tỉnh quảng ngãi trước khi mở rộng (a) và
hiện tại đang thi cơng (b) .......................................................................................................... 15
Hình 2.5. Khảo sát hư hỏng và khoan mẫu tại đoạn mặt đường bị lvbx .................................. 16
Hình 2.6. Khảo sát hiện trạng và khoan mẫu tại đoạn mặt đường khơng bị lvbx .................... 16
Hình 2.7. Kết quả thí nghiệm hàm lượng nhựa của 06 mẫu khoan .......................................... 17
Hình 2.8. Kết quả thí nghiệm độ ổn định marshall của 06 mẫu khoan .................................... 18
Hình 2.9. Kết quả thí nghiệm xác định độ dẻo của 06 mẫu khoan ........................................... 19
Hình 2.10. Bi u đồ cấp phối của 06 mẫu khoan ....................................................................... 19

Hình 2.11. Đường cong cấp phối hỗn hợp lựa chọn nghiên cứu .............................................. 20
Hình 3.1. Thí nghiệm độ góc cạnh của các hỗn hợp cốt liệu mịn ............................................ 26
Hình 3.2. Quan hệ giữa hàm lượng cát xay trong hỗn hợp cốt liệu mịn với độ góc cạnh của cốt
liệu mịn cho 03 loại cát xay ...................................................................................................... 27
Hình 3.3. Khối lượng th tích các hỗn hợp cát xay tại mỏ núi trà............................................ 28
Hình 3.4. Khối lượng th tích các hỗn hợp cát xay tại mỏ bình mỹ. ........................................ 29
Hình 3.5. Khối lượng th tích các hỗn hợp 100% cát xay tại mỏ cà ty. ................................... 29
Hình 3.6. Quan hệ hàm lượng nhựa và khối lượng th tích của hỗn hợp 100% cát xay cho 3
mỏ núi trà, bình mỹ và cà ty ..................................................................................................... 30
Hình 3.7. Bi u đồ quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ ổn định marshall mỏ núi trà .............. 31
Hình 3.8. Bi u đồ quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ ổn định marshall mỏ bình mỹ ........... 31
Hình 3.9. Bi u đồ quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ ổn định marshall của hỗn hợp 100%
cát xay mỏ cà ty ........................................................................................................................ 32
Hình 3.10. Bi u đồ quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ ổn định marshall cho 3 mỏ đá núi trà,
bình mỹ và cà ty ở hàm lượng cát xay 100% ........................................................................... 32
Hình 3.11. Bi u đồ quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ dẻo của mỏ núi trà .......................... 33
Hình 3.12. Bi u đồ quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ dẻo của mỏ bình mỹ ....................... 34
Hình 3.13. Bi u đồ quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ dẻo của hỗn hợp 100% cát xay mỏ cà
ty ............................................................................................................................................... 34


Hình 3.14. Bi u đồ quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ dẻo của của hỗn hợp 100% cát xay
các mỏ: núi trà, bình mỹ và cà ty.............................................................................................. 35
Hình 3.15. Bi u đồ quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ rỗng dư mỏ núi trà .......................... 36
Hình 3.16. Bi u đồ quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ rỗng dư, mỏ đá bình mỹ ................. 37
Hình 3.17. Bi u đồ quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ rỗng dư của hỗn hợp 100% cát xay,
mỏ đá cà ty................................................................................................................................ 37
Hình 3.18. Bi u đồ quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ rỗng dư của hỗn hợp 100% cát xay
các mỏ: núi trà, bình mỹ và cà ty.............................................................................................. 38
Hình 3.19. Bi u đồ quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ rỗng cốt liệu mỏ núi trà .................. 39

Hình 3.20. Bi u đồ quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ rỗng cốt liệu mỏ bình mỹ ............... 40
Hình 3.21. Bi u đồ quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ rỗng cốt liệu của hỗn hợp 100% cát
xay mỏ cà ty.............................................................................................................................. 40
Hình 3.22. Quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ rỗng cốt liệu của hỗn hợp sử dụng 100% cát
xay cho 3 mỏ núi trà, bình mỹ và cà ty .................................................................................... 41
Hình 3.23. Quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ rỗng lấp đầy nhựa mỏ núi trà ...................... 42
Hình 3.24. Quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ rỗng lấp đầy nhựa mỏ bình mỹ ................... 43
Hình 3.25. Quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ rỗng lấp đầy nhựa của hỗn hợp 100% cát xay
mỏ cà ty .................................................................................................................................... 43
Hình 3.26. Quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ rỗng lấp đầy nhựa của hỗn hợp sử dụng 100%
cát xay của 3 mỏ đá núi trà, bình mỹ và cà ty .......................................................................... 44
Hình 3.27. Thiết bị thí nghiệm wheel trackinh tại phịng thí nghiệm trọng đi m đường bộ ii . 45
Hình 3.27. Mẫu thí nghiệm chữ nhật (a) được chuẩn bị bằng thiết bị đầm lăn (b) .................. 46
Hình 3.28. Diễn biến độ sâu vệt bánh xe theo số lượt tác dụng của tải trọng cho 04 tổ mẫu thí
nghiệm với hàm lượng cát xay thay đổi ................................................................................... 47
Hình 3.29. Quan hệ giữa độ sâu hằn lún vệt bánh xe và t lệ cát xay trong hỗn hợp cốt liệu
mịn sau 15.000 lượt tác dụng của tải trọng .............................................................................. 47


1

MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Năm 2015, tuyến Quốc lộ 1 đoạn từ Km1027+00 đến Km1045+780 qua địa bàn
tỉnh Quảng Ngãi đã được đầu tư nâng cấp bằng việc thi công tăng cường 13cm bê tông
nhựa và đến tháng 4 2017 đã bàn giao đưa cơng trình vào khai thác đ đáp ứng nhu
cầu vận tải ngày càng tăng mạnh. Tuy nhiên, chỉ sau một thời gian ngắn sử dụng, một
số đoạn đường đang bị lún vệt bánh xe, gây nên các ảnh hưởng nghiêm trọng đến điều
kiện khai thác.

Hình 1. Hằn lún vệt bánh xe trên tuyến Quốc lộ 1, tỉnh Quảng Ngãi
Đề tài "Nghiên cứu ảnh hưởng của cốt liệu mịn đến cường độ kháng lún vệt bánh
xe của hỗn hợp bê tông nhựa chặt Dmax12,5 dự án mở rộng Quốc lộ 1, đoạn Km1027
- Km1045+780, tỉnh Quảng Ngãi" nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của cốt liệu mịn trong
hỗn hợp cấp phối vật liệu bê tông nhựa đến cường độ kháng lún vệt bánh xe của bê
tông nhựa. Thơng qua các thí nghiệm đánh giá cường độ kháng vệt bánh xe trên hỗn
hợp BTN sử dụng các loại cốt liệu mịn được lấy tại các mỏ khác nhau, luận văn đề
xuất lựa chọn loại cốt liệu mịn và t lệ sử dụng hợp lý đ nâng cao cường độ kháng lún
vệt bánh xe cho lớp mặt bê tông nhựa chặt Dmax12,5 của Dự án mở rộng Quốc lộ 1,
đoạn từ Km1027 đến Km1045+780, tỉnh Quảng Ngãi nhằm khắc phục hiện tượng lún
vệt bánh xe trên phạm vi mặt đường mở rộng của dự án.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
a. Mục tiêu tổng quát:
Nâng cao cường độ và khả năng kháng lún vệt bánh xe cho hỗn hợp BTNC 12,5
sử dụng cho dự án cải tạo Quốc lộ 1 (đoạn Km1027 - Km1045+780), đoạn qua địa bàn
tỉnh Quảng Ngãi
b. Mục tiêu cụ thể:
- Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến đặc trưng cường độ và khả năng kháng
lún vệt bánh xe của bê tông nhựa chặt;


2
- Nghiên cứu đề xuất giải pháp cấp phối;
- Đánh giá chất lượng cát xay tại 3 mỏ đá sử dụng và đề xuất t lệ sử dụng hợp lý
đ nâng cao cường độ và khả năng kháng lún vệt bánh xe cho lớp mặt BTNC 12,5.
3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
a. Đối tượng nghiên cứu:
Cốt liệu mịn (bao gồm cát xay, cát sông) sử dụng trong hỗn hợp cốt liệu bê tông
nhựa chặt Dmax12,5.
b. Phạm vi nghiên cứu:

- Dự án đầu tư xây dựng mở rộng Quốc lộ 1 đoạn Km1027 - Km1045+780, tỉnh
Quảng Ngãi.
- Cốt liệu cát xay sử dụng cho bê tông nhựa được lấy tại các mỏ đá: Núi Trà, Bình
Mỹ và Cà ty.
4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
a. Nghiên cứu lý thuyết:
- Lý thuyết về cường độ, các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông nhựa; lý
thuyết cấp phối tốt nhất;
- Đánh giá nguyên nhân xảy ra hiện tượng lún vệt bánh xe trên đoạn tuyến đang
khai thác; đề xuất thành phần cấp phối và hàm lượng nhựa tối ưu cho hỗn hợp BTN.
b. Nghiên cứu thực nghiệm:
Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý; độ góc cạnh; độ ổn định marshall và cường độ
kháng lún vệt bánh xe.
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Luận văn nghiên cứu, đánh giá các chỉ tiêu cơ lý hỗn hợp bê tông nhựa chặt 12,5
sử dụng cát xay của 3 mỏ đá phục vụ cho Dự án, đề xuất t lệ sử dụng cốt liệu mịn hợp
lý trong hỗn hợp bê tông nhựa đảm bảo yêu cầu cường độ và kháng lún vệt bánh xe.
6. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN
- Mở đầu (Mục tiêu, Đối tượng, Phạm vi nghiên cứu).
- Chương 1: Hiện tượng hằn lún vệt bánh xe và ảnh hưởng của cốt liệu mịn đến
cường độ, khả năng kháng lún vệt bánh xe của bê tơng nhựa.
- Chương 2: Thí nghiệm đánh giá các chỉ tiêu cơ lý của mẫu khoan hiện trường và
của vật liệu nghiên cứu.
- Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của cốt liệu mịn đến các chỉ tiêu cơ lý và khả
năng kháng lún vệt bánh xe của bê tông nhựa C12,5.
- Kết luận và Kiến nghị.


3

CHƢƠNG 1
HIỆN TƢỢNG HẰN LÚN VỆT BÁNH XE VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA
CỐT LIỆU MỊN ĐẾN CƢỜNG ĐỘ, KHẢ NĂNG KHÁNG LÚN
VỆT BÁNH XE CỦA BÊ TÔNG NHỰA
1.1. TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƢỢNG LÚN VỆT BÁNH XE TRONG MẶT
ĐƢỜNG BÊ TÔNG NHỰA
1.1.1. Khái niệm
Lún vệt bánh xe là hiện tượng bề mặt của mặt cắt ngang đường khơng giữ ngun
hình dạng theo thiết kế ban đầu, mặt đường bị lún tại vị trí vệt bánh xe hình thành các
vệ lún theo chiều dọc của đường (Hình 1.1). Lún vệt bánh xe là hiện tượng tích lũy
biến dạng khơng hồi phục của các lớp bê tông nhựa do ảnh hưởng của nhiều nguyên
nhân như: lưu lượng xe, tải trọng xe, thành phần dịng xe, điều kiện khí hậu, chất
lượng của lớp kết cấu bê tơng nhựa,…[16].

Hình 1.1. Lún vệt bánh xe trên mặt đường bê tông nhựa
1.1.2. Các dạng lún vệt bánh xe
Dưới tác dụng lặp lại của tải trọng xe chạy, mặt đường bê tơng nhựa (BTN) tích
luỹ biến dạng dư theo thời gian, khi trị số biến dạng tích luỹ vượt quá trị số cho phép,
mặt đường có th xem bị phá hoại. Biến dạng lún của mặt đường có th chia thành 3
loại:
1.1.2.1. Lún vệt bánh xe do BTN bị chảy dẻo
Lún vệt bánh xe do BTN bị chảy dẻo là dạng hư hỏng chủ yếu của mặt đường
BTN và được Việt Nam, thế giới tập trung nghiên cứu đ đưa ra các giải pháp khắc
phục. Lún xuất hiện ở vệt bánh xe ở phạm vi hẹp, hình thành các mô trồi bê tông nhựa
dọc 02 bên vệt bánh xe (Hình 1.2). Ngun nhân chính là do bê tơng nhựa bị chảy dẻo,
không đủ cường độ kháng cắt đ chống lại ứng suất cắt do tải trọng bánh xe gây ra
trong lớp BTN dẫn đến trong lớp bê tông nhựa xuất hiện mặt cắt phá hoại do cắt. Chủ
yếu xảy ra vào mùa nóng, xe tải trọng nặng và lưu lượng xe lưu thông lớn [17].

4

Hình 1.2. Lún vệt bánh xe do BTN bị chảy dẻo [17]
1.1.2.2. Lún vệt bánh xe do kết cấu
Lún vệt bánh xe do kết cấu xuất hiện ở vệt bánh xe ở phạm vi rộng và khơng hình
thành các mơ trồi bê tông nhựa dọc 02 bên vệt bánh xe (Hình 1.3). Ngun nhân chính
là do tích lũy biến dạng do tải trọng lặp gây ra trong lớp nền đường hoặc móng đường
trong q trình khai thác. Chủ yếu xảy ra khi kết cấu áo đường không đủ cường độ
hoặc không đủ bề dày kết cấu đ chịu ứng suất lặp gây ra. Bên cạnh đó, nếu khơng
ki m sốt được xe quá tải lưu thông, lún vệt bánh xe do kết cấu cũng xuất hiện sớm
hơn [17].

Hình 1.3. Lún vệt bánh xe do kết cấu [17]
1.1.2.3. Lún vệt bánh xe xảy ra trong lớp mặt BTN
Lún vệt bánh xe lớp mặt BTN xuất hiện ở vệt bánh xe ở phạm vi hẹp, khơng hình
thành các mơ trồi bê tơng nhựa dọc 02 bên vệt bánh xe được th hiện tại Hình 1.4.
Ngun nhân chính là do bê tơng nhựa chưa đủ độ chặt (độ rỗng BTN lớn) nên dưới
tải trọng xe tác dụng khi lưu thông, mặt đường tại vị trí vệt bánh xe tiếp tục được đầm
nén dẫn đến hằn lún. Ngoài ra, lún vệt bánh xe lớp mặt BTN cịn do ngun nhân cấp
phối cốt liệu khơng hợp lý, cốt liệu có độ ẩm cao, nhiều bụi sét; thi công lớp BTN vào
mùa lạnh, BTN bị nguội nhanh nên không đảm bảo nhiệt độ trước khi được đầm nén
chặt. Bên cạnh đó, lún cịn xuất hiện tại các đoạn đường xe tải nặng tập trung lưu
thông đúng làn đường quy định [17].


5

Hình 1.4. Lún vệt bánh xe lớp mặt BTN [17]
Theo Cục đường bộ liên bang Mỹ (FHWA), vệt hằn bánh xe được phân thành 3
mức như sau:

- Thấp: chiều sâu hằn lún từ 6 đến 12.5mm;
- Trung bình: chiều sâu hằn lún từ 12.5mm đến 25mm;
- Cao: chiều sâu hằn lún trên 25mm.
Trong trường hợp mặt đường có độ dốc ngang thông thường, độ sâu vệt hằn bánh
xe cho phép lớn nhất là 12.5mm (0,5 inch).
1.1.3. Nguyên nhân
Nguyên nhân dẫn đến hiện tượng HLVBX trong BTN là một bài toán phức tạp, do
chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, có th chia thành 2 nhóm: nguyên nhân khách quan
và nguyên nhân chủ quan [7].
1.1.3.1. Nhóm nguyên nhân khách quan
- Ảnh hưởng của yếu tố thời tiết, khí hậu: Ở nước ta do q trình biến đổi khí hậu,
sự xuất hiện những hiện tượng thời tiết cực đoan (thời tiết nắng nóng bất thường, nhiệt
độ cao, kéo dài ở khu vực miền Trung) ngày càng phổ biến. Sự chênh lệch nhiệt độ
giữa các mùa, vùng miền lớn, vào mùa hè nhiệt độ cao nhất trên bề mặt mặt đường
BTN có th lên tới 70oC, mùa lạnh nhiệt độ thấp nhất có th xuống tới 2oC. Mặt đường
bê tông nhựa làm việc trong điều kiện nhiệt độ trên bề mặt biến thiên khá lớn và tần
suất xuất hiện nhiệt độ cao trên bề mặt là rất đáng k , có khi kéo dài tới 5-6 giờ liền
trong một ngày, kết hợp với các nguyên nhân khác làm giảm cường độ và độ ổn định
cường độ của bê tông nhựa; đồng thời tăng mức độ hóa già của vật liệu, đặc biệt là
nhựa đường.
- Ảnh hưởng của lưu lượng và tải trọng xe chạy: Sự gia tăng nhanh về lưu lượng
cùng với tải trọng vượt quá giới hạn cho phép (cả về tải trọng trục, tổng tải trọng) làm
gia tăng tác dụng trùng phục và mức độ phá hoại kết cấu cũng là nguyên nhân gây nên
hiện tượng HLVBX trong mặt đường BTN. Theo báo cáo của Tổng cục ĐBVN với Bộ
GTVT tại văn bản số 2516 TCĐBVN-KCHT&ATGT ngày 13 6 2013, kết quả phân
tích của Tư vấn tại 03 trạm cân lắp đặt tại QL1 và QL10 trong dự án nâng cấp cải tạo
mạng lưới đường bộ cho thấy: t lệ xe vượt tải quá mức cho phép 24 tấn chiếm 49% số
xe của loại này; vượt mức cho phép 30 tấn chiềm 50%; vượt mức cho phép 40 tấn

6
chiếm 42% số xe; với khoảng 16% vượt hơn hai lần mức cho phép, trong đó có một số
xe có tổng tải trọng lên đến 110-116 tấn.
1.1.3.2. Nhóm nguyên nhân chủ quan
Đối với nhóm ngun nhân chủ quan, ngồi các ngun nhân do chất lượng các
lớp nền, móng khơng bảo đảm; các kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy hầu hết vệt
hằn bánh xe xảy ra trong những phần trên thuộc lớp bề mặt bê tông nhựa. Tại Việt
Nam, nguyên nhân chủ yếu liên quan đến chất lượng các lớp bêtông nhựa kém chất
lượng không đủ khả năng kháng vệt hằn bánh xe xuất phát từ các yếu tố:
- Tư duy áp đặt trong thiết kế kết cấu áo đường mềm: mặc định áp dụng một số kết
cấu đi n hình, một loại kết cấu tương tự cho nhiều đoạn tuyến, nhiều vùng miền với
điều kiện địa hình, điều kiện xe chạy và thời tiết khác nhau. Chưa chú trọng xem xét
điều chỉnh chiều dày kết cấu, loại BTN phù hợp với những vị trí bất lợi dễ gây
HLVBX;
- Chất lượng nhựa đường nhập khẩu: Qua số liệu điều tra, thống kế hiện nhựa
đường nhập khẩu vào Việt Nam từ trên 10 quốc gia khác nhau và hầu hết đ phục vụ
sản xuất bê tông nhựa, các doanh nghiệp nhập khẩu đến từ nhiều Quốc gia như: Iran,
Malaysia, Singapore, Đài Loan, Trung Quốc,....nhưng hiện lại chưa có cơ quan đơn vị
nào được giao ki m soát chất lượng nhựa nhập khẩu. Việc ki m soát chất lượng nhựa,
nguồn gốc, xuất xứ nhựa đường gặp khó khăn do các nhà cung cấp thường nhập khẩu
nhựa có nguồn gốc khác nhau và lưu chung vào bồn chứa tại các kho, cảng; cơng tác
thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của nhựa đ ki m sốt chất lượng cũng khơng
được thực hiện đầy đủ, thường chỉ căn cứ vào chứng chỉ của nhà sản xuất.
- Chất lượng cốt liệu đầu vào: việc sử dụng tràn lan các mỏ đá khai thác phục vụ
cho sản xuất bê tông nhựa, không được ki m sốt chặt chẽ, thậm chí nhiều mỏ đá
khơng đủ tiêu chuẩn (loại đá khơng phù hợp, độ dính bám đá nhựa kém,...) vẫn được
chấp nhận sử dụng; bên cạnh đó cơng tác thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý khơng
trung thực, mang tính hình thức đ hợp thức hóa hồ sơ dẫn đến chất lượng bê tông
nhựa không đảm bảo, là một trong những nguyên nhân gây nên hiện tượng HLVBX
trong lớp mặt BTN.

- Công tác ki m tra, ki m soát và giám sát chất lượng thi công: yếu tố chủ quan
dẫn đến hư hỏng HLVBX từ nguyên nhân thiếu ki m soát và giám sát chặt chẽ chất
lượng của các chủ th từ Ban QLDA, TVGS, Nhà thầu thi cơng trong q trình sản
xuất, thi công, và nghiệm thu bê tông nhựa. Lực lượng tư vấn giám sát cịn thiếu các
cán bộ có trình độ, kinh nghiệm sâu trong việc ki m soát chất lượng sản xuất, thi công
bê tông nhựa cũng là một trong những ngun nhân dẫn đến chất lượng cơng trình
khơng đảm bảo.
- Năng lực và kinh nghiệm Nhà thầu thi cơng: Hiện nay, ngồi một số nhà thầu có
kinh nghiệm sản xuất, thi cơng bê tơng nhựa, cịn có rất nhiều các nhà thầu ngoài
ngành, nhỏ lẻ, các nhà đầu tư BOT tham gia thực hiện các dự án xây dựng cơng trình


7
giao thông đường bộ. Đội ngũ kỹ sư, công nhân các nhà thầu này thường thiếu kinh
nghiệm và chuyên môn kỹ thuật sâu về bê tông nhựa, không nắm vững quy trình cơng
nghệ trong chế tạo, thi cơng và ki m sốt chất lượng bê tơng nhựa.
1.2. LÝ THUYẾT VỀ CƢỜNG ĐỘ VÀ KHẢ NĂNG KHÁNG LÚN VỆT BÁNH
XE CỦA BÊ TƠNG NHỰA
1.2.1. Ngun lý hình thành cƣờng độ của bê tơng nhựa
Bê tơng nhựa là vật liệu có tính lưu biến, đàn hồi-nhớt-dẻo. Q trình biến dạng
của BTN có quan hệ chặt chẽ với thời gian tác dụng của tải trọng; trị số ứng suất phụ
thuộc vào tốc độ biến dạng và trị số biến dạng.
Cường độ của BTN phụ thuộc vào thành phần lực dính và góc ma sát trong của vật
liệu BTN:
- Lực ma sát: hình thành do ma sát giữa các hạt có kích thước lớn. Cốt liệu càng
sần sùi, sắc cạnh, kích thước lớn và đồng đều thì lực ma sát càng lớn. Lực ma sát ít
thay đổi theo nhiệt độ và thời gian tác dụng của tải trọng nhưng thay đổi nhiều theo
hàm lượng nhựa.
- Lực dính: được tạo bởi 2 yếu tố
+ Lực dính tương hỗ do sự móc vướng vào nhau của các hạt phụ thuộc vào độ lớn

và độ sắc cạnh của hạt; ít thay đổi khi nhiệt độ - độ ẩm - tốc độ biến dạng thay đổi
nhưng sẽ giảm khi BTN chịu tải trọng trùng phục của xe cộ và hỗn hợp kém chặt. Lực
dính này phụ thuộc vào cấu trúc, độ nhớt của nhựa, nhiệt độ và tốc độ biến dạng.
+ Lực dính tương hỗ do lực dính bám tác dụng tương hỗ giữa nhựa với cốt liệu và
lực dính bên trong của bản thân nhựa. Lực dính này phụ thuộc vào t diện cốt liệu, tính
chất hấp thu của cốt liệu đối với nhựa [18].
1.2.2. Khả năng kháng lún vệt bánh xe của bê tông nhựa
Sức chống cắt của BTN được xác định theo công thức Mohr - Coulomb:
τ = C + σ tg
Cường độ kháng cắt τ của BTN phụ thuộc vào lực dính C, ứng suất σ và góc nội
ma sát trong đó:
+ Lực dính C phụ thuộc chủ yếu vào đặc tính của nhựa đường và vữa nhựa;
+ Ứng suất σ phụ thuộc chủ yếu vào tải trọng xe, tốc độ lưu thông của dịng xe;
+Góc nội ma sát phụ thuộc chủ yếu vào đặc tính của cốt liệu.
Vào mùa nóng, xe tải trọng nặng và lưu lượng xe lưu thông lớn, cường độ kháng
cắt trong bê tông nhựa giảm mạnh không đủ đ chống lại ứng suất cắt do tải trọng
bánh xe gây ra trong lớp BTN, đây là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến
hiện tượng phá hoại cắt trong BTN, gây nên hiện tượng lún vệt bánh xe (LVBX).
1.3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CƢỜNG ĐỘ VÀ KHẢ NĂNG KHÁNG
LÚN VỆT BÁNH XE CỦA BÊ TÔNG NHỰA
1.3.1. Ảnh hƣởng của cốt liệu và thành phần hỗn hợp BTN


8
1.3.1.1. Cốt liệu
- Kích cỡ hạt lớn nhất danh định: Theo các nghiên cứu trước đây, khi tăng kích cỡ
hạt lớn nhất danh định thì giảm hằn lún vệt bánh xe, tuy nhiên trên thực tế khơng có
quan hệ rõ ràng giữa kích thước cỡ hạt lớn nhất danh định với lún vệt bánh xe. Bên
cạnh đó, việc tăng kích cỡ hạt lớn nhất danh định sẽ làm giảm khả năng kháng mỏi, độ
bền của bê tông nhựa, nước sẽ thấm vào lớp BTN nhiều hơn dẫn đến đẩy nhanh q

trình suy giảm cường độ BTN [20].
- Độ góc cạnh cốt liệu: Cốt liệu BTN bao gồm cốt liệu lớn (đá dăm) và cốt liệu
nhỏ (cát xay và cát sông). Thuộc tính bề mặt cốt liệu, hình dạng hạt cốt liệu ảnh hưởng
đáng k đến góc nội ma sát của BTN. Đá dăm, cát xay có độ nhám bề mặt cao (xù xì)
sẽ làm tăng khả năng dính bám với nhựa; đá dăm có độ góc cạnh lớn sẽ tạo nên liên
kết tiếp xúc đá chèn đá tốt, các hạt cốt liệu sẽ cài móc chặt chẽ với nhau thành một
khối thống nhất, tăng góc góc nội ma sát, giảm khả năng biến dạng dẻo của BTN nên
tăng khả năng kháng lún vệt bánh xe. Ngược lại, khi cốt liệu trịn cạnh, bề mặt nhẵn sẽ
làm giảm góc nội ma sát của BTN làm giảm khả năng kháng lún vệt bánh xe [19].
- Hàm lượng sét của cốt liệu: Khi hàm lượng sét quá nhiều sẽ làm giảm khả năng
dính bám của cốt liệu với nhựa. Dưới tác dụng bất lợi của độ ẩm, lớp BTN sẽ suy yếu
dẫn đến giảm khả năng kháng lún vệt bánh xe.
- Hàm lượng hạt dẹt của cốt liệu: Khi hàm lượng thoi dẹt quá nhiệu, khi thi công
sẽ dễ vỡ thành những hạt nhỏ hơn dẫn đến t lệ cốt liệu lớn giảm đi, đường cong cấp
phối không đảm bảo theo thiết kế ban đầu dẫn đến giảm cường độ của BTN.
- T lệ bột khoáng nhựa đường (FB): Bột khoáng và nhựa đường tạo nên vữa nhựa
và đóng vai trị quan trọng trong khả năng kháng LVBX. Khi FB quá lớn, nhựa đường
khơng đủ đ bao bọc các hạt bột khống làm cho BTN có tính cứng dễ gây ra trường
hợp nứt mỏi. Nếu FB quá nhỏ, dẫn đến thừa nhựa làm cho BTN có tính mềm dễ gây ra
LVBX.
1.3.1.2. Nhựa đường
- Độ cứng của nhựa:
+ Với nhựa đường phân theo mác độ kim lún: Nhựa đường có độ cứng lớn hơn sẽ
có khả năng kháng LVBX cao hơn, nhưng khả năng kháng mỏi thấp hơn so với nhựa
đường có độ cứng nhỏ hơn.
+ Với nhựa đường phân theo cấp nhựa PG: Đối với kết cấu mỏng, gia tăng độ
cứng của nhựa đường PG tại nhiệt độ trung bình sẽ giảm khả năng kháng mỏi. Tuy
nhiên, với kết cấu dày thì ngược lại.
- Cấp nhiệt độ cao của nhựa đường PG: Khi tăng cấp độ nhiệt độ cao, khả năng
kháng LVBX sẽ cao, nhất là khi nhiệt độ môi trường cao.

- Cải thiện nhựa đường bằng phối trộn polime: Nhựa đường cải thiện polime có ưu
đi m hơn hẳn nhựa thường, cải thiện đáng k độ ổn định của BTN khi nhiệt độ cao.
Nhựa đường polime có lực dính C lớn hơn nhiều so với nhựa thường, vì vậy BTN sử


9
dụng nhựa polime có khả năng kháng LVBX cũng như kháng mỏi hơn hẳn BTN sử
dụng nhựa thường.
1.3.1.3. Ảnh hưởng của tính chất và thành phần hỗn hợp BTN
- Độ rỗng dư BTN khi thiết kế hoặc thi công: Với BTNC, độ rỗng dư thiết kế trong
khoảng 3-6%. Khi thiết kế hoặc thi cơng có độ rỗng dư khơng phù hợp, mặt đường dễ
phát sinh LVBX khi độ rỗng quá nhỏ và gây nứt mỏi khi độ rỗng quá lớn.
- Độ rỗng cốt liệu (VMA): Khi VMA quá lớn thì hoặc hàm lượng nhựa thiết kế
quá nhiều, hoặc độ rỗng dư quá nhỏ dẫn tới BTN dễ bị LVBX; Ngược lại khi VMA
quá nhỏ thì hoặc hàm lượng nhựa thiết kế quá ít, hoặc độ rỗng dư quá lớn dẫn tới BTN
dễ bị nứt mỏi.
- Độ rỗng lấp đầy nhựa (VFA): VFA chịu ảnh hưởng của VMA và hàm lượng
nhựa có hiệu (Vbe). VFA ảnh hưởng lớn đến chỉ tiêu đặc tính th tích của nhựa mà cịn
ảnh hưởng tới khả năng kháng LVBX và tuổi thọ mỏi của BTN.
- Mức đầm nén khi thiết kế hỗn hợp BTN: Với đường có lưu lượng giao thơng lớn,
mức đầm nén mẫu BTN khi thiết kế hỗn hợp cần phải tăng đ đảm bảo cho mặt đường
có đủ cường độ, chống lại tác động tải trọng xe lớn gây LVBX và nứt mỏi [5].
1.3.2. Ảnh hƣởng của lƣu lƣợng, tốc độ dòng xe và tải trọng trục xe
1.3.2.1. Lưu lượng xe:
Dưới tác dộng của tải trọng xe trùng phùng trong quá trình khai thác, BTN sẽ dần
suy giảm cường độ kháng cắt , dẫn đến LVBX xuất hiện và phát tri n. Ảnh hưởng của
lưu lượng xe đến LVBX theo Eisenmann và Hilmer [21] được th hiện bởi quan hệ:
y=a+b(N)0,5
Trong đó: y - chiều sâu LVBX ;
N - số lần tác dụng của tải trọng;

a, b là các hệ số được xác định trong phịng thí nghiệm, phụ thuộc vào
áp lực bánh và loại bánh xe).
1.3.2.2. Tốc độ dòng xe
Tốc độ của dịng xe có ảnh hưởng của đến cường độ kháng cắt của BTN. Xe chạy
càng chậm, thời gian tác dụng của tải trọng xe trên mặt đường càng lớn, dẫn tới tốc độ
suy giảm khả năng kháng cắt của BTN càng nhanh. Kết quả nghiên cứu của Viện
nghiên cứu Đường bộ Thụy Đi n [22] về ảnh hưởng của tốc độ dòng xe đến LVBX
cho thấy khi tốc độ xe thay đổi từ 90 km h xuống 50 km h, LVBX tăng lên khoảng
200%; nếu giảm xuống 10 km h, LVBX tăng lên 900% (Hình 1.5).


10

Hình 1.5. Quan hệ giữa chiều sâu LVBX và tốc độ xe chạy [22]
1.3.2.3. Tải trọng trục xe
Xe có tải trọng trục quá lớn (xe quá tải) sẽ gây ra ứng suất cắt trong lớp BTN lớn
hơn nhiều so với cường độ kháng cắt của BTN đã được tính tốn theo thiết kế từ đó
LVBX sẽ xuất hiện sớm hơn và phát tri n nhanh hơn so với dự báo. Kết quả nghiên
cứu của Viện nghiên cứu Đường bộ Thụy Đi n [22] đã chỉ rõ ảnh hưởng của tải trọng
trục xe (so với trục 100kN) đến độ sâu LVBX cho thấy: khi tải trọng trục tăng từ 100
kN lến đến 150 kN, LVBX tăng lên 140%; nếu tải trọng trục tăng lên 180 kN, LVBX
tăng lên gần 180 % (Hình 1.6).

Hình 1.6. Quan hệ giữa chiều sâu LVBX và tải trọng trục [22]
1.3.3. Ảnh hƣởng của nhiệt độ môi trƣờng
Việt Nam nằm trong vành đai nội chí tuyến, quanh năm có nhiệt độ cao và độ ẩm
lớn. Nhiệt độ trung bình tại Việt Nam dao động từ 21 oC đến 27oC và tăng dần từ Bắc
vào Nam. Mùa hè, nhiệt độ trung bình trên cả nước là 25oC. Việt Nam có lượng bức xạ
mặt trời rất lớn với số giờ nắng từ 1.400 - 3.000 giờ năm [10].
Chính vì vậy kết cấu áo đường mềm làm việc trong điều kiện rất bất lợi về điều

kiện nhiệt - ẩm. Theo các kết quả khảo sát, nhiệt độ trong lớp bê tơng nhựa mặt đường
ở khu vực phía Nam có th đạt tới 70ºC. Khi nhiệt độ mặt đường cao, bê tông nhựa
giảm cường độ, giảm khả năng kháng cắt, dễ dàng làm xuất hiện các biến dạng dẻo


11
trong các lớp bê tông nhựa, đặc biệt khi mặt đường chịu tác dụng của các xe tải nặng
[11].
1.3.4. Ảnh hƣởng của các yếu tố khác
1.4.4.1 Kết cấu áo đường
Việc thiết kế kết cấu áo đường càng bền vững thỏa mãn lưu lượng giao thông, tải
trọng, điều kiện thời tiết là vấn đề quan trọng sẽ làm sức chịu tải của áo đường càng
lớn dẫn đến các hư hỏng (LVBX, nứt mỏi,…) trong quá trình khai thác sẽ được giảm
thi u. Xu hướng thiết kế kết cấu áo đường bền vững được thế giới quan tâm, nhất là
khi lưu lượng xe theo xu thế ngày càng gia tăng. Tại Việt Nam, tiêu chuẩn 22TCN21106 [4], QĐ 858 QĐ-BGTVT [5] cũng đã đưa ra hướng dẫn thiết kế kết cấu áo đường
mềm phù hợp cho đường có lưu lượng xe lớn.
1.4.4.2 Chất lượng vật liệu và chất lượng thi công bê tơng nhựa
Ki m sốt tốt chất lượng vật liệu, thiết kế hỗn hợp và thi công BTN sẽ hạn chế
được hư hỏng LVBX, nứt mỏi,… đóng vai trị quyết định tới tuổi thọ của BTN. Các
Chủ đầu tư cần lựa chọn Nhà thầu thi cơng có trách nhiệm, có năng lực và có hệ thống
quản lý chất lượng vật liệu; Tư vấn giám sát cần giám sát chặt chẽ về vật liệu đầu vào,
thiết kế cấp phối tại trạm trộn, các công đoạn thi công mặt đường BTN tại hiện trường.
1.4. ẢNH HƢỞNG CỦA CỐT LIỆU MỊN ĐẾN CƢỜNG ĐỘ VÀ KHẢ NĂNG
KHÁNG VỆT HẰN BÁNH XE CỦA BÊ TÔNG NHỰA [7]
Đã có nhiều nghiên cứu được thực hiện khi nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng
cát xay và cát thiên nhiên trong cốt liệu mịn đến cường độ và ổn định cường độ của
BTN đối với hiện tượng hằn lún vệt bánh xe.
Crawford (1989) thực hiện nghiên cứu ảnh hưởng của hình dạng hạt và hàm lượng
lọt sàng 4,75mm đến các chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp BTN, kết quả cho thấy cát tự nhiên
(trịn cạnh) có ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu cơ lý của BTN. Khi hàm lượng cát tự

nhiên tăng lên, BTN dễ xảy ra hiện tượng hằn lún vệt bánh xe hơn.
Từ các thí nghiệm trong phịng, Herrin và Goetz (1954) nhận thấy rằng cường độ
của BTN ít liên quan đến loại cốt liệu hạt thô; ngược lại, cường độ tăng lên khi thay
đổi từ cát tự nhiên sang cát nghiền trong thành phần cốt liệu hạt mịn. Kallas và Griffith
(1957) cũng cho rằng trong điều kiện thí nghiệm ở hàm lượng nhựa tối ưu, khi tăng độ
góc cạnh của cát nghiền sẽ tăng độ ổn định Marshall và độ ổn định Hveem; đồng thời
với một công đầm nén nhất định và hàm lượng nhựa tối ưu, tăng độ góc cạnh của cốt
liệu mịn cũng làm tăng độ rỗng của khung cốt liệu.
Shklarsky và Livneh (1964) cho rằng khi thay cát tự nhiên bằng cát nghiền sẽ làm
tăng độ ổn định Marshall, giảm biến dạng tích lũy, giảm hàm lượng nhựa, tăng độ rỗng
cốt liệu và độ rỗng dư. Lottman và Goetz (1956) cho rằng sự tăng cường độ của bê
tông nhựa là do độ góc cạnh và độ ghồ ghề của cát xay.
Hình dạng và tính chất bề mặt của cốt liệu mịn là các yếu tố ảnh hưởng đến biến


12
dạng dẻo trong bê tông nhựa, Button và Perdomo (1991) đã chứng minh rằng trị số
biến dạng và tốc độ biến dạng tăng theo sự gia tăng của hàm lượng cát tự nhiên. Giảm
hàm lượng cát tự nhiên, tăng hàm lượng cát xay sẽ làm tăng sức kháng vệt hằn bánh xe
của hỗn hợp bê tông nhựa.
Nguyễn và cộng sự [8] thực hiện thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của t lệ cát
xay trong hỗn hợp cốt liệu mịn đến các chỉ tiêu cơ lý và cường độ Marshall của BTNC
19. Nghiên cứu đã cho thấy tăng t lệ cát xay, độ góc cạnh của hỗn hợp cốt liệu mịn và
độ ổn định Marshall càng tăng. Nhóm tác giả đã rút ra kết luận t lệ cát xay trong hỗn
hợp cốt liệu mịn nên thiết kế trong phạm vi từ 75% đến 80%.
1.5. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1
Chương 1 đã trình bày các dạng hư hỏng lún vệt bánh xe và các nguyên nhân gây
nên hiện tượng lún vệt bánh xe của mặt đường BTN.
Đ khắc phục hiện tượng LVBX, hỗn hợp BTN cần nâng cao sức chống cắt của
BTN, thông qua hai yếu tố: lực dính và lực ma sát. Lực ma sát của BTN phụ thuộc vào

đặc trưng cốt liệu và thành phần cấp phối hỗn hợp.
Trên cơ sở phân tích các nguyên nhân và yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng BTN
và khả năng kháng LVBX trong mặt đường BTN, luận văn sẽ tập trung nghiên cứu,
phân tích ảnh hưởng của việc lựa chọn cốt liệu mịn và t lệ thành phần cát xay trong
thành phần hỗn hợp cốt liệu mịn đến khả năng kháng HLVBX của BTN rải nóng. Làm
cơ sở tri n khai ứng dụng cho BTN C12,5 làm lớp mặt cho dự án cải tạo Quốc lộ 1
đoạn từ Km1027 đến Km1045+780 qua địa bàn tỉnh Quảng Ngãi nhằm khắc phục hiện
tượng lún vệt bánh xe trên phạm vi mặt đường mở rộng của dự án.


13

CHƢƠNG 2
THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA MẪU KHOAN
HIỆN TRƢỜNG VÀ CỦA VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
2.1. KHÁI QUÁT VỀ DỰ ÁN MỞ RỘNG QUỐC LỘ 1, ĐOẠN KM1027 KM1045+780, TỈNH QUẢNG NGÃI.
2.1.1. Tổng quan về tuyến Quốc lộ 1
Quốc lộ 1 là đường giao thông xuyên suốt Việt Nam đi qua 31 tỉnh thành, bắt đầu
từ (Km0) tại cửa khẩu Hữu Nghị Quan trên biên giới giữa Việt Nam và Trung Quốc và
kết thúc tại đi m cuối (Km2301+340) tại thị trấn Năm Căn, huyện Ngọc Hi n, tỉnh Cà
Mau. Từ những năm 1993 bằng các nguồn vốn ODA, Quốc lộ 1 đã được nâng cấp theo
tiêu chuẩn đường cấp III, quy mô 2 làn xe trên toàn tuyến; Giai đoạn từ năm 2003 đến
nay, từ nguồn vốn trái phiếu chính phủ và các dự án BOT, một số đoạn có lưu lượng
lớn đã được mở rộng lên 4 làn xe (với chiều dài khoảng 476 Km) và xây dựng 18
tuyến tránh qua các khu đô thị (với chiều dài khoảng 164 Km).

Hình 2.1. Tuyến Quốc lộ 1 đoạn qua huyện Đức Phổ, tỉnh Quảng Ngãi
Quốc lộ 1 hiện nay có bề rộng mặt đường từ 10,5 - 20,5m với kết cấu mặt đường
bê tông nhựa trên lớp móng CPĐD. Qua nhiều lần duy tu, nâng cấp và mở rộng, kết
cấu nền mặt đường như sau:

- Lớp bê tơng nhựa có bề dày từ 13-60cm.
- Lớp CPĐD dày từ 30-65cm.
- Lớp đất đồi dày từ 30-60cm.
- Lớp cát đắp dày từ 20-40cm (chỉ có ở 01 vài đoạn nền đường).
- Lớp đất hữu cơ.


14

2.1.2. Dự án mở rộng Quốc lộ 1 đoạn Km1027 - Km1045+780, tỉnh Quảng
Ngãi
Năm 2013, tuyến Quốc lộ 1 đoạn Km1027 - Km1045+780 đã được đầu tư tăng
cường mặt đường, giữ nguyên qui mô đường cấp III đồng bằng, bề rộng nền đường
12,0m, mặt đường rộng 11,0m. Đến năm 2016, với nguồn vốn Trái phiếu Chính phủ
cịn dư của các dự án cải tạo, nâng cấp Quốc lộ 1A và đường Hồ Chí Minh đoạn qua
Tây Nguyên, Bộ GTVT đã tiếp tục đầu tư xây dựng mở rộng Quốc lộ 1 đoạn Km1027
- Km1045+780, tỉnh Quảng Ngãi với quy mô như sau:
- Đi m đầu tại Km1027+00, tiếp giáp với tỉnh Quảng Nam;
- Đi m cuối tại Km1045+780, tiếp giáp với đi m đầu của dự án đầu tư xây dựng
mở rộng QL1 đoạn Km1045+780 - Km1051+845 và Km1060+080-Km1063+877, tỉnh
Quảng Ngãi đã được tri n khai (Hình 2.2).

(a) Điểm đầu Dự án - Km1027+00 (b) Điểm cuối Dự án - Km1045+780
Hình 2.2. Điểm đầu (a) và điểm cuối (b) Dự án mở rộng Quốc lộ 1
- Dự án có tổng chiều dài khoảng 17,06 Km (Không bao gồm đoạn qua thị trấn
Châu Ổ Km1035+680 - Km1037+400, dài 1,72 km đã được mở rộng với quy mô 4 làn
xe và phần tăng cường mặt đường đoạn Km1027 - Km1045+780 do đã được đầu tư
trong dự án mở rộng QL1 đoạn Km1027 - Km1063+877 và Km1092+577 Km1125+000, tỉnh Quảng Ngãi)
- Cấp đường:
+ Đối với đoạn tuyến thông thường: Đường cấp III đồng bằng theo tiêu chuẩn

TCVN 4054-2005; tốc độ thiết kế Vtk=80Km/h.
+ Đối với đoạn tuyến đi qua khu đông dân cư và đơ thị: Đường phố chính đơ thị
thứ yếu theo tiêu chuẩn đường TCXDVN 104-2007; tốc độ thiết kế Vtk=60Km/h.
- Quy mô mặt cắt ngang: Nền đường rộng 20,5m, bao gồm 4 làn xe cơ giới, 2 làn
xe ôtô, dải phân cách, dải an toàn và lề đường. Riêng đoạn qua khu đơ thị, dân cư hai
bên bố trí hệ thống thốt nước dọc (Hình 2.3).


15

Hình 2.3. Mặt cắt ngang điển hình Dự án mở rộng Quốc lộ 1
- Mặt đường: Cấp cao A1, mô đuyn đàn hồi yêu cầu Eyc 160Mpa. Đối với đoạn
qua đô thị châm chước hệ số độ tin cậy trong kết cấu áo đường.

(a) Trước khi mở rộng Dự án
(b) Hiện trạng thi cơng
Hình 2.4. Quốc lộ 1 đoạn Km1027-Km1045+780, tỉnh Quảng Ngãi trước khi mở rộng
(a) và hiện tại đang thi công (b)
2.2. KHẢO SÁT CÁC HƢ HỎNG VỀ HẰN LÚN VỆT BÁNH XE TRÊN QUỐC
LỘ 1 ĐOẠN KM1027-KM1045+780
2.2.1. Lựa chọn vị trí đánh giá
Qua khảo sát hiện trường, trên tuyến Quốc lộ 1, đoạn Km1027-Km1045+780 có
hiện tượng hằn lún vệt bánh xe xuất hiện tại nhiều đoạn lý trình với nhiều mức độ
nặng, nhẹ khác nhau. Trong đó, hằn lún vệt bánh xe xuất hiện rõ và gây nhiều ảnh
hưởng đến việc lưu thông của các phương tiện (Hình 2.5), cụ th tại các đoạn lý trình:
từ Km1030+400 đến Km1030+550 (trái tuyến); từ Km1042+280 đến Km1042+350
(trái tuyến) và từ Km1040+600 đến Km1040+700 (trái tuyến).