KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG VẬT LIỆU BÊ TÔNG NHỰA VỮA TỰ CHÈN PHỤC VỤ THI CÔNG THÍ ĐIỂM TẠI ĐOẠN TUYẾN QL1A, QUẬN BÌNH TÂN, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG VẬT LIỆU BÊ TÔNG NHỰA
VỮA TỰ CHÈN PHỤC VỤ THI CÔNG THÍ ĐIỂM TẠI ĐOẠN TUYẾN
QL1A, QUẬN BÌNH TÂN, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
ThS.Cao Đình Vũ, TS.Nguyễn Mạnh Hùng
Phòng thí nghiệm trọng điểm đường bộ III

TÓM TẮT:
Báo cáo trình bày tóm tắt những đặc trưng kỹ thuật của vật liệu bê tông nhựa vữa xi măng
tự chèn (BTNV) cho phép nhận xét, đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật đạt được của tổ hợp vật liệu để
có cơ sở triển khai thí điểm ngoài hiện trường. Kết quả thí nghiệm trong phòng cho thấy: vật liệu
bê tông nhựa vữa tự chèn sử dụng cốt liệu thô từ đá gốc Granit, bột khoáng đá gốc Hà Nam,
nhựa đường Polime PMB III và vữa Vinkems Aphalsol có các chỉ tiêu kỹ thuật đáp ứng yêu cầu
để triển khai công tác thí điểm.
Từ khóa: Bê tông nhựa vữa xi măng; Mặt đường bán mềm; Mặt đường đá dăm chèn vữa;
Mặt đường nhựa cải tiến; Kết cấu áo đường chịu tải trọng nặng, vv..
1.

ĐẶT VẤN ĐỀ

Vật liệu bê tông nhựa vữa xi măng tự chèn được các nước trên thế giới nghiên cứu và áp
dụng vào thập niên 60 của thế kỷ trước cho: sân bay, bến cảng, kho hàng, đường chuyên dụng,
nút giao thông, trạm thu phí, bãi đỗ, …
Hiện tại, ở nước ta vật liệu này chưa được ứng dụng vào xây dựng mặt đường, kho bãi, sân
bay, bãi đỗ xe, trạm xe buýt, ...Tuy nhiên, đã có một vài tổ chức, cá nhân bước đầu tiếp cận và
nghiên cứu. Các kết quả nghiên cứu này chưa đủ cơ sở để tạo hành lang pháp lý cho ứng dụng
vật liệu này vào thực tiễn.
Do đó, nghiên cứu các chỉ tiêu kỹ thuật cần thiết dùng trong thiết kế kết cấu áo đường theo
22TCN 211:06 và các chỉ tiêu kỹ thuật khác phản ánh chất lượng của vật liệu này là cần thiết.
2.

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

2.1. Nội dung nghiên cứu
Công tác thử nghiệm trong phòng vật liệu bê tông nhựa vữa kết hợp sẽ bao gồm các hạng
mục sau:

2.1.1.

Công tác thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa cấp phối hở:

Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu dùng cho bê tông nhựa rỗng ( BTNR), các chỉ
tiêu cơ lý của nhựa đường Polime PMB-III và thiết kế cấp phối bê tông nhựa cấp phối hở theo
phương pháp Marshall (50 chày x 2 mặt) để tìm ra cấp phối hợp lý và hàm lượng nhựa tối ưu.

2.1.2.

Công tác thí nghiệm vữa tự chèn:

Theo khuyến cáo sử dụng sản phẩm vữa tự chèn Vinkems Asphalsol của công ty TNHH
Infrasol, sẽ tiến hành thí nghiệm các chỉ tiêu của vữa như: độ chảy, độ tách nước, thời gian bắt
đầu và kết thúc ninh kết, cường độ chịu kéo khi uốn, cường độ chịu nén tương ứng với ngày tuổi
và lượng nước khác nhau. Từ đó, lựa chọn lượng nước tối ưu để chế tạo mẫu BTNV.

2.1.3.

Công tác thí nghiệm hỗn hợp BTNVXM:

Các chỉ tiêu kỹ thuật của hỗn hợp BTNV được thí nghiệm để kiểm tra, đánh giá vật liệu
và kiểm toán kết cấu áo đường theo 22 TCN211-06, bao gồm:

-

Độ rỗng dư và độ lấp đầy lỗ rỗng của vữa xi măng ở 7 ngày tuổi

1


-

Cường độ chịu nén ở 15, 30, 60oC ở 3, 7 và 28 ngày tuổi

-

Cường độ ép chẻ ở 15, 30, 60oC ở 3, 7 và 28 ngày tuổi

-

Cường độ chịu uốn mẫu dầm ở 15, 30, 60oC ở 3, 7 và 28 ngày tuổi

-

Tỷ số TSR = ITS ướt / ITS khô, ở 30oC ở 28 ngày tuổi

-

Mô đun đàn hồi tĩnh ở 15, 30, 60oC ở 7 và 28 ngày tuổi

2.2. Khối lượng nghiên cứu
2.2.1.

Thiết kế bê tông nhựa cấp phối hở:

Công tác thiết kế bê tông nhựa cấp phối hở được thực hiện dựa trên số lượng mẫu nghiên
cứu nêu trong bảng 1 .
Bảng 1. Khối lượng mẫu nghiên cứu trong thiết kế cấp phối
STT

Vật liệu và nội dung nghiên cứu

Đơn vị

Số lượng
nghiên cứu

1

Nhựa đường Polyme

Mẫu

1

2

Cốt liệu thô

Mẫu

2

3

Bột khoáng

Mẫu

1

4

Thiết kế cấp phối

Tổ hợp mẫu

5

2.2.2.

Lựa chọn hỗn hợp vữa:

Tiến hành pha trộn 03 tỷ lệ bột Vinkems Asphalsol với nước tương ứng với độ nhớt 12s,
14s và 16s và đúc 3 tổ hợp mẫu nghiên cứu các chỉ tiêu kỹ thuật.

2.2.3.

Các chỉ tiêu kỹ thuật của BTNV:

Mỗi chỉ tiêu khảo sát trên 3 mẫu tương ứng với yêu cầu về nhiệt độ và ngày tuổi.

2.3. Kết quả nghiên cứu
2.3.1.

Thiết kế bê tông nhựa cấp phối hở:

Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu kỹ thuật của nhựa đường được tập hợp trong bảng 2

Bảng 2. Các chỉ tiêu kỹ thuật của nhựa đường Polyme

Thí
nghiệm

Trung
bình

Yêu cầu
kỹ thuật
22TCN
319-04

348

348

Min 230

TCVN
7498:2005

50,3

40-70

TCVN
7495:2005

99,33

Min. 99

TCVN

Kết quả thí nghiệm
STT

Các chỉ tiêu kỹ thuật

1

Điểm chớp cháy (cốc hở
Clevelnd)

2

Độ kim lún 100g, 250C, 5
giây

3

Độ

hòa

tan

trong

Đơn vị
0

C

1/10
mm
%

50
51
50
99,33

Phương
pháp TN

2


Kết quả thí nghiệm
STT

Các chỉ tiêu kỹ thuật

Đơn vị

Thí
nghiệm

Trung
bình

Yêu cầu
kỹ thuật
22TCN
319-04

Tricloroetylene
4

Lượng mất khi nung

5

Tỷ lệ độ kim lún so với
%
sau khi nung ở 1630C
original
trong 5 giờ

6

Độ dính bám đá - nhựa

7

Nhiệt độ hóa mềm (vòng
và bi)

8

Khối lượng riêng ở 250C

9

Độ đàn hồi, 250C, kéo dài
10cm
Độ ổn định lưu trữ (gia
nhiệt 1630C trong 48 giờ,
sai khác nhiệt độ hóa mếm
phần trên phần dưới mẫu)
Độ nhớt 135 0C, (con thoi
21, tốc độ cắt 18,6 s-1, nhớt
kế Brookfield)

10

11

%

Phương
pháp TN
7500:2005

TCVN
7499:2005

0,07

0,07

Max. 0.6

78,81

78,81

Min 65

TCVN
7495:2005

4

4

Min. 4

TCVN
7504:2005

88,9

Min. 80

TCVN
7497:2005

Cấp

88,8

o

C

88,9

g/cm3

1,033

1,033

1,00 1,05

TCVN
7501:2005

%

97,0

97,0

Min. 70

22TCN
319-04

C

0,8

0,8

Max 3

22TCN
319-04

Pa.s

2,110

2,110

Max. 3

22TCN
319-04

o

Cốt liệu đá 5x13, đá 13x16 được lấy tại trạm trộn bê tông nhựa nóng của Công ty TNHH
Xây dựng giao thông Bình An để thiết kế thành phần bê tông nhựa cấp phối hở cho BTNV. Các
chỉ tiêu cơ lý được tập hợp trong bảng 3.
Bảng 3. Các chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu thô
TT

Các chỉ tiêu kỹ thuật

Đơn
vị

Kết quả thí nghiệm
Đá 5x13

Đá 13x16

Yêu cầu
kỹ thuật
[1]

Phương pháp
thí nghiệm

1

Giới hạn bền nén của
đá gốc

2

Thành phần hạt

Xem KQTN đính
kèm

3

Tỷ trọng khối

2,705

2,705

Min.2,45

AASHTO
T85

4

Độ hút nước

%

0,31

0,3

Max.3,0

AASHTO
T85

5

Độ hao mòn khi va đập
trong máy Los Angeles

%

14,0

13,4

Max.28

TCVN 757212 : 2006

Mpa

137,84

Min.100

TCVN 757210: 2006
TCVN 75722: 2006

3

TT

Các chỉ tiêu kỹ thuật

Đơn
vị

6

Hàm lượng hạt thoi dẹt
(tỷ lệ 1/3)

Kết quả thí nghiệm

Yêu cầu
kỹ thuật

Phương pháp
thí nghiệm

Đá 5x13

Đá 13x16

[1]

%

6,5

5,5

Max.10

TCVN 757213 : 2006

7

Hàm lượng hạt mềm
yếu, phong hoá (tính
theo khối lượng đá
dăm)

%

0,95

0,89

Max.5

TCVN 757217 : 2006

8

Hàm lượng chung bụi,
bùn, sét (tính theo khối
lượng đá dăm)

%

0,18

0,17

Max.2

TCVN 75728 : 2006

9

Hàm lượng sét cục
(tính theo khối lượng
đá dăm)

%

0,0

0,0

Max.0,25

TCVN 75728 : 2006

10

Lượng tổn thất khi
ngâm trong Na2SO4
(Soundness loss)

%

6,0

5,8

Max.12

AASHTO T
104

11

Độ dính bám của nhựa
với đá

Cấp

Min.4

TCVN
7504:2005

4

Bột khoáng gốc đá Hà Nam do Công ty TNHH Kim Sơn cung cấp. Kết quả thí nghiệm các
chỉ tiêu kỹ thuật của bột khoáng được nêu trong bảng 4.
Bảng 4. Các chỉ tiêu kỹ thuật của bột khoáng
Kết quả

thí
nghiệm

Yêu cầu kỹ
thuật [1]

%

100
99,6
80,8

100
95-100
70-100

%

0,21

Max.1,0

TCVN 7572-7:
2006

2,712

-

AASHTO T100

Không
xác định
được

Max.4

TCVN
4197:2012

TT

Các chỉ tiêu kỹ thuật

Đơn
vị

1

Thành phần hạt (lượng lọt
sàng qua các mắt sàng vuông)
0,6 mm
0,3 mm
0,075 mm

2

Độ ẩm

3

Tỷ trọng

4

Chỉ số dẻo

%

Phương pháp thí
nghiệm

TCVN 7572-2:
2006

Thành phần bê tông nhựa cấp phối hở C19 được nêu ra ở Bảng 5 và Hình 1.
Bảng 5. Thành phần cấp phối

4


S
T
T

Kíc
h
thư
ớc
mắt

sàn
g
vuô
ng,
mm

Lượng lọt
qua sàng,
% khối
lượng

Th
iết
kế

10
0,0
10
0,0

Yêu
cầu
kỹ
thuậ
t
CV
1507
/
BGT
VTKHC

N

1

25

100

2

19

3

12,
5

61,
3

-

4

9,5

30,
1

2055

5

4,7
5

5,7 0-10

6

2,3
6

5,0

0-5

7

1,1
8

5,0

-

8

0,6

5,0

-

9

0,3

5,0

-

1
0

0,1
5

4,9

-

11

0,0
75

4,1

-

90100

Hình 1. Biểu đồ cấp phối

Công tác chuẩn bị và đúc mẫu được mô tả ở hình 2. Các chỉ tiêu kỹ thuật của bê tông nhựa
cấp phối hở C19 tại hàm lượng nhựa tối ưu được tập hợp ở bảng 6.
Bảng 6. Các chỉ tiêu kỹ thuật thiết kế của bê tông nhựa cấp phối hở C19
TT
1
2
3

Các chỉ tiêu
Độ rỗng dư %
Độ chảy nhựa đường %
Độ hao mòn Cantabro %

Thiết kế
27,6
0,23
16,2

Yêu cầu kỹ thuật
[1]

25 – 30
Max 0,3
Max 20

Phương pháp thử
TCVN 8860-9:2011
TCVN 8860-6:2011
TCVN 11415:2016

5


TT
4
5

Các chỉ tiêu
Khối lượng thể tích (g/cm3)
Hàm lượng nhựa tối ưu, tính theo
% khối lượng cốt liệu

Thiết kế

Yêu cầu kỹ thuật
[1]

Phương pháp thử

1,853

Min. 1,8

TCVN 8860-5:2011

3,95

3,2 – 4,2

TCVN 8860-2:2011

Hình 2. Công tác chuẩn bị và chế tạo mẫu

2.3.2.

Lựa chọn hỗn hợp vữa:

Quá trình lựa chọn hỗn hợp vữa được mô tả ở hình 3. Các chỉ tiêu kỹ thuật của vữa
Vinkems Asphalsol từ 03 tỷ lệ pha trộn bột Vinkems Asphalsol với nước (N/Bột vữa: 21%, 22%
và 23%) tương ứng với độ nhớt 15,5s, 12,18s và 11,5s được tập hợp ở bảng 7.

6


Hình 3. Quá trình lựa chọn hỗn hợp vữa

7


Bảng 7. Các chỉ tiêu kỹ thuật của vữa Vinkems Asphalsol
Kết quả thí nghiệm
STT

Các chỉ tiêu kỹ thuật

Đơn
vị

23%

22%

21%

Yêu cầu
kỹ thuật
[1]

Phương pháp
thí nghiệm

1

Độ chảy của vữa

s

11,5

12,1
8

15,5

10-16

ASTM C940

2

Độ tách nước của vữa

%

0,0

0,0

0,0

Max.2

TCVN9204 :2012

3

Cường độ chịu nén

30,2
0

31,0
1

38,64

7 ngày tuổi

34,7
7

37,6
0

44,00

28 ngày tuổi

38,9
8

41,2
0

53,48

Min.30

MPa

TCVN6016:2011

3 ngày tuổi

6,86

7,60

8,34

7 ngày tuổi

8,26

8,94

9,49

28 ngày tuổi

8,85

10,3
0

10,90

Min.7

-0,07

-0,03

-0,01

-0,2-0

5

Thay đổi thể tích

6

Thời gian đông kết

2.3.3.

TCVN6016:2011

3 ngày tuổi

Cường độ chịu kéo
uốn vữa

4

MPa

%
Phút

ASTM C1090
TCVN 6017:2015

Bắt đầu

239

Min.60

Kết thúc

285

Max.180

Các chỉ tiêu kỹ thuật của BTNV:

Công tác đúc mẫu và rót vữa xi măng được mô tả ở hình 4.

8


9


Hình 4. Công tác đúc mẫu và rót vữa
Công tác thí nghiệm các chỉ tiêu kỹ thuật được giới thiệu ở hình 5.

Hình 5. Thí nghiệm các chỉ tiêu kỹ thuật
Các chỉ tiêu kỹ thuật của BTNV có khung cốt là bê tông nhựa cấp phối hở C19 sử dụng
nhựa đường Polyme PMB-III tương ứng với hàm lượng nhựa tối ưu và thành phần hỗn hợp vữa
có độ nhớt 12,18s theo kết quả thiết kế ở trên được tập hợp ở bảng 8.
Bảng 8. Các chỉ tiêu kỹ thuật của BTNV
STT

1

Các chỉ tiêu kỹ thuật

Độ rỗng dư ở 7 ngày
tuổi

Đơn
vị

%

Kết quả thí nghiệm
150C

300C

4,74

600C

Yêu cầu
kỹ thuật
[1]

Max.6

Phương pháp
thí nghiệm

Chỉ dẫn tạm thời
TK TC & NT mặt
đường BTNV
Vinkems
Asphalsol (Phụ
lục C)

10


STT

2

3

4

5

3.

Các chỉ tiêu kỹ thuật

Độ lấp đầy lỗ rỗng
của vữa xi măng ở 7
ngày tuổi

Cường độ chịu nén

Đơn
vị

Kết quả thí nghiệm
150C

300C

600C

97,1
8

%

MPa

5,04

3,44

7 ngày tuổi

8,86

7,31

4,39

28 ngày tuổi

9,43

7,71

4,69

1,45

0,43

7 ngày tuổi

2,11

1,85

0,48

28 ngày tuổi

2,25

2,04

0,57

MPa

3 ngày tuổi

3,39

3,25

1,73

7 ngày tuổi

5,47

4,76

1,84

28 ngày tuổi

5,82

5,27

1,95

7

Mô đun đàn hồi

Chỉ dẫn tạm thời
TK TC & NT mặt
đường BTNV

Vinkems
Asphalsol (Phụ
lục B)

Yêu cầu ở 300C
TCVN8862:2011

1,58

6

Min.7,5

MPa

3 ngày tuổi

Tỷ
số
TSR=ITS
ướt/ITS khô ở 30oC
(28 ngày tuổi)

Phương pháp
thí nghiệm

Chỉ dẫn tạm thời
TK TC & NT mặt
đường BTNV
Vinkems

Asphalsol (Phụ
lục A)
6,28

Cường độ chịu uốn
mẫu dầm

[1]

Min.95

3 ngày tuổi

Cường độ chịu kéo
khi ép chẻ (ITS khô)

Yêu cầu
kỹ thuật

%

87,0

MPa

7 ngày tuổi

928

746

423

28 ngày tuổi

1545

1230

690

Min.1,0

Yêu cầu ở 300C

-

22TCN211-2006
(Phụ lục C)

Min.80

TCVN8862:2011

-

22TCN211-2006
(Phụ lục C)

KẾT LUẬN

Bê tông nhựa cấp phối hở sử dụng cốt liệu thô từ đá gốc Granit, bột khoáng đá gốc Hà
Nam và nhựa đường Polyme PMB III có các chỉ tiêu kỹ thuật đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.

11


Vữa Vinkems Asphalsol có các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản đáp ứng yêu cầu. Riêng chỉ tiêu
thời gian kết thúc đông kết còn chưa thỏa mãn .
Kêt quả nghiên cứu , thiết kế , thí nghiệm trong phòng cho thấy : Bê tông nhựa vữa xi măng
tự chèn có các chỉ tiêu kỹ thuật đáp ứng yêu cầu để triển khai công tác thí điểm.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bộ GTVT, Công văn số 1507/BGTVT-KHCN, Chấp thuận Đề cương thử nghiệm trong phòng,
hiện trường và Chỉ dẫn tạm thời về thiết kế, thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa vữa
Vinkems Asphalsol kết hợp áp dụng cho dự án thí điểm, 2017.

12