Nghiên cứu mối quan hệ giữa độ bền marshall với hàm lượng nhựa, cấp phối đá dăm và độ rỗng của hỗn hợp bê tông nhựa dùng cho thiết kế kết cấu áo đường mềm đường cao tốc

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

TRẦN HUỲNH CHƯƠNG

NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐỘ BỀN MARSHALL VỚI
HÀM LƯỢNG NHỰA, CẤP PHỐI ĐÁ DĂM VÀ ĐỘ RỖNG CỦA
HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA DÙNG CHO THIẾT KẾ KẾT CẤU
ÁO ĐƯỜNG MỀM ĐƯỜNG CAO TỐC
CHUYÊN NGÀNH : XÂY DỰNG CẦU, HẦM
MÃ SỐ NGÀNH : 60 58 25

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 7 NĂM 2009


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học : GVC.TSKH. TRẦN QUANG HẠ

Cán bộ chấm nhận xét 1 :...................................................................................

Cán bộ chấm nhận xét 2 :...................................................................................

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày 29 tháng 06 năm 2009

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: TRẦN HUỲNH CHƯƠNG

Giới tính : Nam

Ngày, tháng, năm sinh : 30/04/1982

Nơi sinh : AN GIANG

Chuyên ngành : Xây dựng cầu hầm
Năm trúng tuyển : 2006
1- TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐỘ BỀN MARSHALL VỚI HÀM LƯỢNG NHỰA, CẤP PHỐI
ĐÁ DĂM VÀ ĐỘ RỖNG CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA DÙNG CHO THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO
ĐƯỜNG MỀM ĐƯỜNG CAO TỐC

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
Chương 1 : Mở đầu
Chương 2 : Tổng quan về bê tông nhựa trong xây dựng đường
Chương 3 : Các thí nghiệm trong phịng
Chương 4 : Mối quan hệ giữa độ bền, mô đun đàn hồi, độ rỗng với hàm lượng đá dăm,
bột khoáng và nhựa trong hỗn hợp bê tơng nhựa thí nghiệm

Chương 5 : Lựa chọn thành phần bê tông nhựa và tính tốn kết cấu áo đường đường cao tốc
Chương 6 : Kết luận và kiến nghị
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 19/02/09
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 03/07/09
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GVC.TSKH. TRẦN QUANG HẠ
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng Chuyên ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

GVC.TSKH. TRẦN QUANG HẠ

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)

TS. LÊ BÁ KHÁNH


LỜI CẢM ƠN
Luận văn Khoa học theo chương trình đào tạo Thạc sĩ của Bộ Giáo dục Đào tạo
với đề tài: “Nghiên cứu mối quan hệ giữa độ bền Marshall với hàm lượng nhựa,
cấp phối đá dăm và độ rỗng của hỗn hợp bê tông nhựa dùng cho thiết kế kết cấu áo
đường mềm đường cao tốc” đã thực hiện tại Đại học Quốc Gia TP.HCM- Đại học
Bách Khoa.
Trước hết, tơi xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn đối với các Thầy-Cô thuộc bộ
môn Cầu Đường, Trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh những người đã
nhiệt tình giúp đỡ tơi trong q trình làm luận văn. Đặc biệt là GVC.TSKH. Trần
Quang Hạ người đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực
hiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn .
Nhân đây tơi cũng bày tỏ lịng cảm ơn các đồng nghiệp của Trung tâm Kỹ

thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 3 (QUATEST 3) đã tạo điều kiện thuận lợi
cho tôi thực hiện đề tài này.

TP.Hồ Chí Minh, Ngày 27 Tháng 6 Năm 2009

Trần Huỳnh Chương


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Đề tài nghiên cứu: “Mối quan hệ giữa độ bền Marshall với hàm lượng nhựa, cấp
phối đá dăm và độ rỗng của hỗn hợp bê tông nhựa dùng cho thiết kế kết cấu áo đường
mềm đường cao tốc” với mục đích tìm mối quan hệ giữa độ bền và các thành phần vật
liệu trong hỗn hợp, sau đó lựa chọn hỗn hợp phù hợp có độ bền cao áp dụng xây dựng kết
cấu tầng mặt đường cao tốc.
Luận văn đã trình bày các cơ sở lý thuyết và thực nghiệm, các vấn đề ảnh hưởng
đến cường độ và độ rỗng trong hỗn hợp bê tông nhựa.
Để tìm ra mối quan hệ giữa độ bền Marshall và độ rỗng với hàm lượng nhựa, cấp
phối cốt liệu khống vật của hỗn hợp bê tơng nhựa, nhiều thí nghiệm trong phòng đã
được tiến hành với các thiết bị máy móc hiện đại của Trung tâm Kỹ thuật 3. Các số liệu
thí nghiệm đã được kiểm tốn dựa trên những mơ hình tốn học và mơ phỏng bằng
chương trình MATLAB để thành lập các phương trình thực nghiệm về bê tông nhựa.
Kết quả thực nghiệm cho thấy độ bền của bê tông nhựa trong nghiên cứu cao hơn so với
các bê tơng nhựa từ trước đến nay như có hỗn hợp có mơ đun đàn hồi đạt tới E = 455
MPa.
Cuối bản Luận văn đã đề nghị và kiểm tốn hai hỗn hợp bê tơng nhựa có cường độ
cao, áp dụng cho xây dựng kết cấu áo đường Cao tốc và Cao tốc Đô thị.


MỤC LỤC
Trang

CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1. SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI…………...…..…………………………... 1
1.2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI................................................................... 1
1.3. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI......................... 1
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……………..……………………………. 2

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG NHỰA TRONG
XÂY DỰNG ĐƯỜNG
2.1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN………………….…………………………………….. 3
2.2. CẤU TẠO BÊN TRONG....................................................................... 4
2.2.1. VẬT LIỆU VÀ HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA................................... 4
2.2.2. THÀNH PHẦN CẤP PHỐI…………………...…………..……………. 6
2.2.3. CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA BÊ TƠNG NHỰA.. 8
2.2.4. Q TRÌNH TÁC DỤNG TƯƠNG HỖ HOÁ LÝ GIỮA NHỰA VÀ
HẠT KHOÁNG CHẤT ...............................................................................11
2.3. ĐỘ BỀN BÊ TÔNG NHỰA……………………………….……………….. 16
2.3.1. MÔ ĐUN ĐÀN HỒI BÊ TÔNG NHỰA………………..…………….. 16
2.3.2. CƯỜNG ĐỘ NÉN YÊU CẦU VÀ ĐỘ ỔN ĐỊNH CHỐNG TRƯỢT
CỦA MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA Ở NHIỆT ĐỘ CAO………….……... 16
2.3.3. ĐỘ ỒN ĐỊNH, CHỈ SỐ DẺO MARSHALL…….…………………..... 22
2.3.4. KHẢ NĂNG CHỊU BIẾN DẠNG CỦA MẶT ĐƯỜNG NHỰA…….. 23


2.4. CÁC VẤN ĐỀ VỀ SỰ LÀM VIỆC CỦA MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG
NHỰA…………………………………………………………………………….. 25
2.4.1. LÝ THUYẾT VỀ CƯỜNG ĐỘ VÀ ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA MẶT ĐƯỜNG
BÊ TÔNG NHỰA…………………………………………………….………….. 25

2.4.2. SỰ LÀM VIỆC CỦA MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA Ở ĐIỀU KIỆN
NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM CAO……………………………………….………….. 30
2.4.3. CƯỜNG ĐỘ VÀ ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG
NHỰA KHI CHỊU TÁC DỤNG CỦA NƯỚC………………………..………... 31

CHƯƠNG 3
CÁC THÍ NGHIỆM TRONG PHỊNG
3.1. TĨM TẮT Q TRÌNH THÍ NGHIỆM……………...…………………… 34
3.2. THÍ NGHIỆM TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CỐT LIỆU KHOÁNG CHẤT
…………………………………………………………………………………….. 36
3.2.1. XÁC ĐỊNH ĐỘ HAO MÒN……………………….…….…………….. 36
3.2.2. XÁC ĐỊNH ĐỘ NÉN DẬP……………………….…………….……… 38
3.3. THÍ NGHIỆM TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA NHỰA ĐƯỜNG…………….. 40
3.3.1. XÁC ĐỊNH ĐỘ KIM LÚN………………………...…………..……… 40
3.3.2. XÁC ĐỊNH ĐỘ KÉO DÀI CỦA NHỰA ĐƯỜNG………..…………. 42
3.3.3. XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ HÓA MỀM…………………………..….…... 44
3.3.4. XÁC ĐỊNH LƯỢNG TỔN THẤT…………………………..………… 47
3.3.5. XÁC ĐỊNH KHỐI LUỢNG RIÊNG CỦA NHỰA ĐƯỜNG………… 49
3.4. CHẾ TẠO MẪU……………………………………………………….……. 53
3.5. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH BÊ TƠNG NHỰA……………... 60
3.6. XÁC ĐỊNH ĐỘ ỔN ĐỊNH MARSHALL……………………………..…... 61
3.7. XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI Ở 30 0 C, LỰC NÉN Ở 50 0 C………...… 63


3.8. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA BÊ TÔNG NHỰA…………… 64

CHƯƠNG 4
MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐỘ BỀN, MÔ ĐUN ĐÀN HỒI, ĐỘ
RỖNG VỚI HÀM LƯỢNG ĐÁ DĂM,BỘT KHOÁNG VÀ NHỰA
TRONG HỖN HỢP BÊ TƠNG NHỰA THÍ NGHIỆM

4.1. XỬ LÝ THỐNG KÊ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM…………………………... 66
4.1.1. QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM THEO PHƯƠNG ÁN TRỰC GIAO
CẤP HAI………………………………………………………………….………. 66
4.1.2. GIẢI BÀI TOÁN QUAN HỆ GIỮA ĐỘ BỀN, ĐỘ RỖNG, MÔ ĐUN
ĐÀN HỒI VỚI HÀM LƯỢNG ĐÁ DĂM, BỘT KHOÁNG VÀ HÀM LUỢNG
NHỰA TRONG MẪU BÊ TƠNG NHỰA THÍ NGHIỆM……….................... 72
4.2. QUAN HỆ GIỮA ĐỘ BỀN, MÔ ĐUN ĐÀN HỒI, ĐỘ RỖNG VỚI THÀNH
PHẦN CẤP PHỐI, HÀM LƯỢNG BITUM TRONG HỖN

HỢP BÊ TÔNG

NHỰA…………………………………………………………………………….. 75

CHƯƠNG 5
LỰA CHỌN THÀNH PHẦN VẬT LIỆU BÊ TÔNG NHỰA VÀ
TÍNH TỐN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG ĐƯỜNG CAO TỐC
5.1. LỰA CHỌN THÀNH PHẦN VẬT LIỆU BÊ TƠNG NHỰA…………..... 87
5.2. TÍNH TỐN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG BÊ TƠNG NHỰA XÂY DỰNG
ĐƯỜNG CAO TỐC BẰNG VẬT LIỆU TRONG THÍ NGHIỆM…………….. 89

CHƯƠNG 6
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
6.1. KẾT LUẬN………………………………………………………….……. 100
6.2. KIẾN NGHỊ……………………………………………………….……... 101
PHỤ LỤC
TÀI LIỆU THAM KHẢO
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG


1

---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Luận văn cao học

CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1. SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Tầng mặt của kết cấu áo đường phải chịu đựng trực tiếp tác dụng phá hoại của xe cộ
và các yếu tố bất lợi về thời tiết, khí hậu. Do đó, tầng mặt phải đảm bảo về mặt cường
độ nhằm chịu đựng sự phá hoại trực tiếp của xe cộ cũng như phải có tính ổn định nhiệt,
ổn định nước để chống chọi với sự thay đổi của thời tiết.
Trong một vài năm trở lại đây, song song với sự tăng trưởng của lưu lượng xe và tải
trọng xe là sự phát triển của kỹ thuật xây dựng công trình giao thơng. Trong đó lĩnh
vực vật liệu xây dựng chiếm một vị trí khơng nhỏ. Việc nghiên cứu sử dụng hợp lý các
loại vật liệu để tạo thành hỗn hợp bê tông nhựa (BTN) làm áo đường đảm bảo yêu cầu
kỹ thuật là cần thiết. Điều này không những có ý nghĩa về mặt kỹ thuật mà cịn có ý
nghĩa về mặt kinh tế, do giá thành về vật liệu chiếm hơn 50% giá trị cả cơng trình.
1.2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Tìm ra mối quan hệ giữa độ bền Marshall, độ dẻo Marshall, cường độ nén, mô đun
đàn hồi và độ rỗng của BTN với hàm lượng đá dăm (cỡ hạt > 4 mm), bột khoáng (cỡ
hạt < 0.075 mm) và nhựa đường 60/70.
Rút ra các quy luật làm thay đổi cường độ của BTN.
Đề xuất hỗn hợp vật liệu hợp lý để chế tạo BTN có cường độ cao, ứng dụng vào tính
tốn kết cấu mặt đường mềm của đường cao tốc.
1.3. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu tổng quan về bê tông nhựa.
Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về cường độ của BTN.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------GVHD: GVC.TSKH. TRẦN QUANG HẠ

HVTH: TRẦN HUỲNH CHƯƠNG


2
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Luận văn cao học

Đi sâu nghiên cứu mối tương quan giữa cường độ của BTN hạt trung (Dmax=20mm)
với hàm lượng các thành phần của nó (đá dăm, bột khống và nha ng). Phm vi
kho sỏt:
ã ỏ dm: 30 ữ 70 %
ã Bt khoỏng: 2 ữ 12 %
ã Nha ng 60/70: 3 ÷ 8 % (hàm lượng nhựa theo cốt liệu)
1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phương pháp nghiên cứu là phương pháp lý thuyết kết hợp với thực nghiệm. Cụ thể:
• Nghiên cứu cơ sở lý thuyết.
• Tiến hành lấy vật liệu từ mỏ vật liệu hiện đang được sử dụng phổ biến.
• Thử nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu
• Chế tạo mẫu trong phịng thí nghiệm
• Thực hiện các thí nghiệm để xác định các chỉ tiêu Marshall, mơ đun đàn hồi,
cường độ nén và độ rỗng.
• Ghi chép và xử lý số liệu theo bài toán quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp hai
ba yếu tố.
• Rút ra các phương trình tương quan

--------------------------------------------------------------------------------------------------------GVHD: GVC.TSKH. TRẦN QUANG HẠ

HVTH: TRẦN HUỲNH CHƯƠNG

3
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Luận văn cao học

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG NHỰA TRONG
XÂY DỰNG ĐƯỜNG
2.1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Bê tông nhựa là hỗn hợp gồm cốt liệu thô, cốt liệu mịn, bột khống và nhựa đường
ngồi ra có thể có phụ gia trộn với nhau theo một tỷ lệ nhất định.
Tùy theo tính chất đặc trưng của bản thân hỗn hợp bê tông nhựa hoặc công nghệ sản
xuất, phương pháp thi công mà chúng được phân chia ra các loại khác nhau:
• Theo phương pháp thi công: bê tông nhựa cần lu lèn và bê tơng nhựa khơng cần
lu lèn.
• Theo hàm lượng đá dăm có trong hỗn hợp bê tơng nhựa: bê tơng nhựa nhiều đá
dăm (50÷60% khối lượng hỗn hợp); bê tơng nhựa vừa đá dăm (35÷50% khối
lượng hỗn hợp) và bê tơng nhựa ít đá dăm (20÷35% khối lượng hỗn hợp).
• Theo nhiệt độ khi trộn và rải:
- Bê tông nhựa nguội - được chế tạo ở nhiệt độ 100÷1200C;
- Bê tơng nhựa ấm - được chế tạo ở nhiệt độ 110÷1300C;
- Bê tơng nhựa nóng - được chế tạo ở nhiệt độ 140÷1700C;

Trong một vài năm gần đây do có những điều kiện thuận lợi về máy móc thiết bị sản
xuất và thi công cùng với những ưu điểm vượt trội nên bê tơng nhựa nóng được dùng
phổ biến hơn so với các loại khác.
• Theo cỡ hạt lớn nhất danh định của cấp phối đá : hỗn hợp bê tông nhựa được
phân ra 4 loại:
- Bê tông nhựa hạt mịn (dmax=15 mm);

- Bê tông nhựa hạt trung (dmax=25 mm);

--------------------------------------------------------------------------------------------------------GVHD: GVC.TSKH. TRẦN QUANG HẠ

HVTH: TRẦN HUỲNH CHƯƠNG


4
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Luận văn cao học

- Bê tông nhựa hạt lớn (dmax=40 mm);
- Bê tơng nhựa hạt cát (dmax=5 mm).

• Theo độ rỗng cịn dư bê tơng nhựa được phân ra hai loại:
- Bê tơng nhựa chặt có độ rỗng cịn dư từ 3% đến 6% thể tích;
- Bê tơng nhựa rỗng có độ rỗng cịn dư từ 6% đến 10% thể tích và chỉ được dùng

làm lớp dưới của mặt đường bê tơng nhựa hai lớp hoặc làm lớp móng.
• Theo chất lượng của vật liệu khoáng vật để chế tạo hỗn hợp bê tông nhựa, bê
tông nhựa được phân ra hai loại: loại I, loại II.
Ngồi ra, người ta cịn dùng các loại phụ gia để cải thiện hoặc tăng cường các tính
năng của bê tơng nhựa hoặc đưa các cốt liệu dạng bột nghiền, dạng sợi vào hỗn hợp để
tạo ra các loại bê tơng nhựa đặc biệt. Ví dụ như: bê tông nhựa ổn định nhiệt, bê tông
nhựa chịu dầu-mỡ, bê tông nhựa chịu va đập và chịu mài mòn cao (được sử dụng cho
mặt đường sân bay, làm lớp tạo nhám mặt đường hay những lớp tăng cường mặt đường
bê tông nhựa, bê tông xi măng cũ).
Phạm vi của đề tài chỉ nghiên cứu loại bê tông nhựa nóng hạt trung, là loại bê tơng
nhựa được dùng phổ biến hiện nay để làm lớp dưới của kết cấu áo đường..

2.2. CẤU TẠO BÊN TRONG
2.2.1. VẬT LIỆU VÀ HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA
Chất lượng của hỗn hợp bê tông nhựa phụ thuộc rất nhiều vào các thành phần vật
liệu cấu thành và cấu trúc của nó. Mỗi thành phần trong hỗn hợp đóng một vai trị quan
trọng nhất định và có liên hệ chặt chẽ với nhau trong việc tạo nên một khối liên kết có
đủ cường độ và đủ các tính chất cần thiết trong khi sử dụng. Thành phần vật liệu để tạo
chế hỗn hợp bê tơng nhựa bao gồm: cốt liệu thơ hay cịn gọi là đá dăm (≥ 4 mm); cốt
liệu mịn (<4 mm); nhựa đường; bột khống (≤0,075mm) và phụ gia (có thể có hoặc
khơng).
--------------------------------------------------------------------------------------------------------GVHD: GVC.TSKH. TRẦN QUANG HẠ

HVTH: TRẦN HUỲNH CHƯƠNG


5
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Luận văn cao học

• Đá dăm: đóng vai trị như cái sườn (khung cốt) chủ yếu, tạo cho hỗn hợp chịu tác
dụng của ngoại lực và tạo độ nhám cần thiết trên bề mặt của mặt đường. Do vậy
bản thân đá dăm phải có đủ cường độ và độ bền cần thiết.
• Cốt liệu mịn: có vai trị lấp các lỗ rỗng giữa các hạt của sườn đá dăm, làm tăng độ
ổn định của sườn và cùng với đá dăm làm thành cốt liệu khống vật của bê tơng
nhựa. Ngồi ra, cốt liệu mịn trong hỗn hợp bê tông nhựa cịn có tác dụng làm
giảm bớt lượng nhựa và bột khoáng cần thiết để lấp đầy lỗ rỗng, đây là những vật
liệu đắt tiền.
• Nhựa đường: là chất liên kết chủ yếu dùng để kết dính các cốt liệu khống vật lại
với nhau thành một khối. Tỷ lệ và tính chất của nhựa ảnh hưởng rất nhiều đến khả
năng ổn định nhiệt của hỗn hợp bê tơng nhựa.

• Bột khống: có tỷ diện rất lớn, vào khoảng 200m2÷300m2/kg, nó có ái lực mạnh
với nhựa, biến nhựa vốn ở trạng thái khối, giọt thành trạng thái màng mỏng, bao
bọc các hạt khống vật. Bột khống có tác dụng như một chất phụ gia làm cho
nhựa tăng thêm độ nhớt, thêm khả năng dính kết, tăng tính ổn định nhiệt.
Bảng 2-1 : Một số chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa chặt trong nghiên cứu và thí nghiệm
STT

1
2
3
4
5

Các chỉ tiêu cơ lý

Bê tơng nhựa loại
I

A. Thí nghiệm theo mẫu nén hình trụ
- Độ rỗng cốt liệu khống chất (% thể
15-19
tích)
- Độ rỗng cịn dự (% thể tích)
3-6
- Độ ngậm nước, % thể tích
1,5-3,5
- Độ nở (% thể tích)
≤0,5
- Cường độ chịu nén, MPa, ở nhiệt độ
+ 200C

≥3.5
0
+ 50 C
≥1.4

II

15-21
3-6
1,5-4,5
≤1,0
≥2.5
≥1.2

--------------------------------------------------------------------------------------------------------GVHD: GVC.TSKH. TRẦN QUANG HẠ

HVTH: TRẦN HUỲNH CHƯƠNG


6
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Luận văn cao học
6
7
8

1
2
3

4
5
6

- Hệ số ổn định nước

≥0,90

- Hệ số ổn định nước, khi cho ngậm
≥0,85
nước trong 15 ngày đêm
- Độ nở (% thể tích) khi cho ngậm nước
≤1,5
trong 15 ngày đêm
B. Thí nghiệm theo phương pháp Marshall
- Độ ổn định ở 600C (kN)
- Chỉ số dẻo quy ước ứng với S=8kN,
(mm)
- Thương số Marshall
- Độ ổn định còn lại sau khi ngâm mẫu ở
600C, trong 24giờ so với độ ổn định ban
đầu (%)
- Độ rỗng bê tông nhựa
- Độ rỗng cốt liệu

≥0,85
≥0,75
≤1,8

≥8,0

≥7,5

≤4

≤4

2,0-5,0

1,8-5,0

>75

>75

3-6
14-18

3-6
14-20

Phạm vi nghiên cứu của đề tài: chỉ tiêu cường độ Marshall, chuyển vị Marshall, mô
đun đàn hồi, lực nén ở 500C và độ rỗng của bê tông nhựa, nghiên cứu mối tương quan
của các chỉ tiêu này với hàm lượng đá dăm, bột khoáng và nhựa đường, qua đó đề xuất
tỷ lệ hợp lý phục vụ cho việc chế tạo hỗn hợp BTN cũng như tính toán kết cấu áo
đường cho mặt đường đường cao tốc.
2.2.2. THÀNH PHẦN CẤP PHỐI
Khống chất của hỗn hợp bê tơng nhựa trong đó đường kính của mỗi cỡ hạt nên tuần
tự giảm đi 2 lần và hệ số khối lượng giảm dần lấy từ 0,65÷0,90. Đường cong cấp phối
của hỗn hợp có độ chặt tốt nhất có dạng:

a=

100.(k − 1)
k n −1

(2. 1)

Trong đó:
a – khối lượng của cỡ hạt đầu tiên (cỡ hạt lớn nhất);
--------------------------------------------------------------------------------------------------------GVHD: GVC.TSKH. TRẦN QUANG HẠ

HVTH: TRẦN HUỲNH CHƯƠNG


7
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Luận văn cao học

k – hệ số khối lượng giảm dần;
n – số cỡ hạt trong hỗn hợp có kích thước giảm dần theo tỉ lệ 1:2;
ax=a.kx-1 – khối lượng của mỗi cỡ hạt tiếp theo.
Đối với một số nước phương Tây, phương pháp thịnh hành để chọn cấp phối cho bê
tơng nhựa là dùng đường cong có dạng:
P ⎛d⎞
=⎜ ⎟
100 ⎝ D ⎠

n

(2. 2)

Trong đó:
P – tỷ lệ % thành phần hạt lọt qua lỗ sàng;
d – kích thước lỗ sàng;
D – kích thước của hạt lớn nhất;
n – hệ số, thơng thường lấy từ 0,3÷0,5.
Các nhà nghiên cứu ở Anh khi nghiên cứu về thành phần cấp phối của hỗn hợp bê
tơng nhựa thì cho rằng, để mặt đường bê tông nhựa được lâu bền, điều quan trọng là
mặt đường bê tơng nhựa phải khơng thấm nước. Vì thế xu hướng ở Anh khi chế tạo
hỗn hợp bê tơng nhựa là có xu hướng dùng cấp phối chứa ít lượng hạt lớn.
Việc lựa chọn thành phần cấp phối khơng nằm ngồi mục tiêu đảm bảo cho bê tơng
nhựa vẫn ổn định dưới tác dụng trùng phùng của bánh xe. Thành phần cấp phối đề tài
nghiên cứu cũng nhằm tạo ra hỗn hợp BTN có độ bền lớn nhất.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------GVHD: GVC.TSKH. TRẦN QUANG HẠ

HVTH: TRẦN HUỲNH CHƯƠNG


8
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Luận văn cao học

2.2.3. CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA BÊ TƠNG NHỰA
Về mặt cấu trúc bê tơng nhựa là một vật liệu xây dựng có cấu trúc thuộc loại cuội
kết nhân tạo, trong đó các cốt liệu khống vật được kết dính với nhau nhờ chất liên kết.
Tuy nhiên quan niệm về cấu trúc bê tông nhựa cũng khác nhau: nếu theo mơ hình đơn
giản thì có thể xem như gồm hai pha cơ bản, pha rắn là cốt liệu khống vật gồm cốt

liệu thơ, cốt liệu mịn và bột khống, cịn pha lỏng là nhựa (hay gọi là bi tum). Có quan
niệm khác lại cho rằng bê tông nhựa như là một vật liệu gồm hai thành phần cấu trúc
một là cái khung sườn vật liệu khống vật gồm cốt liệu thơ và cốt liệu mịn, hai là chất
liên kết atphan tạo thành từ nhựa và bột khống. Ngồi ra để có sự thuận lợi trong việc
nghiên cứu điều chỉnh cấu trúc của bê tông nhựa theo yêu cầu sử dụng có quan niệm lại
xem bê tông nhựa là một hệ thống gồm ba cấu tử, một là cấu trúc vi mô (tế vi) gồm
nhựa và bột khoáng tạo thành chất liên kết atphan, hai là cấu trúc trung gian gồm cốt
liệu mịn và chất liên kết atphan tạo thành vữa atphan, ba là cấu trúc vĩ mô gồm đá dăm
và vữa atphan tạo thành hỗn hợp bê tơng nhựa.
• Xét cấu trúc tế vi của bê tông nhựa ta sẽ thấy rõ các quan hệ số lượng, sự bố trí và
tương tác giữa nhựa và bột khoáng - thành phần phân tán hoạt động nhất của bê
tông nhựa. Cường độ của bê tông nhựa biến đổi rất nhiều tùy thuộc vào hàm
lượng bột khoáng, vào tỷ số nhựa bitum đối với bột khoáng. Khi lượng nhựa
nhiều, bột khống ít, các hạt bột khống bọc màng nhựa dày, không tiếp xúc với
nhau, cấu trúc tế vi này ở dạng bazan cường độ nhỏ. Trường hợp này được thể
hiện ở khu vực I ở hình 2-1. Khi tăng lượng bột khoáng lên, tỉ lệ nhựa trên bột
khoáng giảm đến lúc lượng nhựa vừa đủ để bọc các hạt bột khoáng bằng màng
nhựa mỏng. Các hạt này sẽ tiếp xúc với nhau trực tiếp qua một màng mỏng bitum
có định hướng (dày khoảng 0,25µm), lúc này cấu trúc tế vi có cường độ cao nhất
thể hiện ở khu vực II. Nếu tiếp tục tăng lượng bột khoáng lên nữa, nhựa sẽ không

--------------------------------------------------------------------------------------------------------GVHD: GVC.TSKH. TRẦN QUANG HẠ

HVTH: TRẦN HUỲNH CHƯƠNG


9
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Luận văn cao học

đủ để tạo màng bọc khắp các hạt, cấu trúc tế vi sẽ tăng lỗ rỗng, các hạt không liên
kết được với nhau, cường độ sẽ giảm nhanh thể hiện ở khu vực III.

Hình 2-1 : Ảnh hưởng của tỷ lệ [Bitum/Bột khoáng] đến cường độ nén của bê tơng nhựa
• Xét về cấu trúc trung gian của bê tơng nhựa thì thấy rằng khi đưa cố liệu mịn
vào chất liên kết atphan để tạo thành vữa atphan thì sẽ làm giảm cường độ của hệ
thống vì cố liệu mịn đã làm giảm tính đồng nhất của hỗn hợp. Cấu trúc trung gian
cũng ảnh hưởng khá lớn đến cường độ, độ biến dạng, độ chặt và các tính chất
khác của bê tơng nhựa.
• Xét cấu trúc vĩ mô của bê tông nhựa các viên đá là một yếu tố cơ bản để tạo
thành cấu trúc vĩ mô của bê tông nhựa. Cấu trúc này được xác định bằng quan hệ
số lượng vị trí tương hỗ, độ lớn đá dăm. Đá dăm liên kết với nhau thành một khối
sườn không gian trong vữa atphan. Đồng thời cấu trúc này cũng được xác định
bằng tính chất của các quá trình tương tác ở mặt phân giới nhựa - đá.
Vai trị cấu trúc hóa của đá dăm cũng như của cốt liệu mịn, khác nhiều với vai trị
của bột khống. Vai trị chính của đá dăm là làm thành một sườn không gian bảo
--------------------------------------------------------------------------------------------------------GVHD: GVC.TSKH. TRẦN QUANG HẠ

HVTH: TRẦN HUỲNH CHƯƠNG


10
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Luận văn cao học

đảm cường độ cho bê tông nhựa. Với lượng đá dăm quá ít, chúng chỉ như các hạt
trơ bên trong vữa atphan. Các hạt đá dăm nằm cách xa nhau bởi các lớp vữa
atphan dày. Người ta thấy rằng nếu hàm lượng đá dăm chỉ chiếm khoảng 10÷20%

thì cịn làm cho cường độ của bê tơng nhựa giảm đi so với vữa atphan vì số đá ấy
đã làm giảm tính đồng nhất của hỗn hợp. Cũng thấy rằng trong trường hợp này
kích cỡ, tính chất bề mặt của đá dăm, hình dạng của chúng cũng có ảnh hưởng
lớn đến tính chất của bê tơng nhựa.
Khi tăng lượng đá dăm lên, sẽ làm tăng tiếp xúc trực tiếp giữa các viên đá qua
một màng mỏng bitum có định hướng. Khi hàm lượng đá dăm lên đến 60-65% thì
trong hỗn hợp bê tông nhựa sẽ lập thành một sườn không gian, các hạt đá dăm sẽ
tiếp xúc với nhau trực tiếp qua một màng bitum rất mỏng có tính rắn. Giữa các hạt
đá dăm này sẽ được vữa atphan lấp đầy. Đó là cấu trúc dạng rỗng của bê tơng
nhựa. Nếu ta thêm đá dăm vào nữa thì sẽ thành cấu trúc tiếp xúc, độ rỗng tăng lên
nhiều, lớn hơn thể tích vữa atphan, làm cho bê tơng nhựa giảm cường độ.
Chính vì cấu trúc của ba cấu tử như trên đã phân tích có tương quan với nhau chặt
chẽ nên khi thiết kế một hỗn hợp bê tông nhựa nhất định. Để đạt chất lượng đã định
trước cho một dạng bê tông nhựa, cần phải phối hợp cho đạt được một tương quan hợp
lý về mặt số lượng giữa các cấu trúc vĩ mô, trung gian và tế vi và giữ các tương quan
ấy trong suốt quá trình chế tạo bê tơng nhựa. Có nghĩa là mỗi cấu trúc vĩ mô đã chọn
chỉ tương quan với một số cấu trúc tế vi nhất định nào đó để tạo thành một loại bê tơng
nhựa có các chỉ tiêu cơ lý cao. Khi nghiên cứu về cường độ của bê tông nhựa ta tiến
hành thay đổi hàm lượng của đá dăm, bột khoáng và nhựa. Tức thay đổi các dạng cấu
trúc, nhằm tìm ra dạng cấu trúc phù hợp.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------GVHD: GVC.TSKH. TRẦN QUANG HẠ

HVTH: TRẦN HUỲNH CHƯƠNG


11
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Luận văn cao học

2.2.4. QUÁ TRÌNH TÁC DỤNG TƯƠNG HỖ HOÁ LÝ GIỮA NHỰA VÀ
HẠT KHOÁNG CHẤT
Trong hỗn hợp đá nhựa, hạt khống chất phải có một màng nhựa mỏng phân bố đều
và dính bám bền chắc trên khắp bề mặt của hạt khoáng. Màng nhựa này phải chịu được
tác dụng của nước, nhiệt, thời gian và tải trọng của xe cộ.
Chất lượng của màng nhựa mỏng bọc xung quanh và dính bám vào hạt khống chất
là do các tính chất của nhựa, của vật liệu khoáng chất và quá trình tương tác giữa
chúng quyết định.
Đặc tính và mức độ tương tác giữa nhựa (đã nấu chảy thành thể lỏng) và đá (thể rắn)
phụ thuộc vào các tính chất hóa - lý của chúng, nhất là vào năng lượng bề mặt tự do.
Do trên bề mặt của hạt khoáng chất và nhựa có những hạt cơ bản chưa cân bằng, nên
có thể xem như trên mỗi đơn vị diện tích bề mặt của chúng có một trị số năng lượng tự
do nhất định nào đó, nó bằng cơng tiêu hao để tạo thành bề mặt, và gọi là năng lượng
bề mặt tự do hay lực căng bề mặt (σ) .
σ=

W
, erg / cm 2
S

(2. 3)

Trong đó:
W - cơng tiêu hao để tạo thành lớp bề mặt;
S - diện tích lớp bề mặt.
Nước có lực căng bề mặt rất lớn (σ = 72,75erg / cm 2 ) . Lực căng bề mặt của các
hydrơcacbua (nhựa) lỏng bé hơn; ví dụ như lực căng bề mặt của nhựa ở nhiệt độ 100
÷1800C vào khoảng 15 ÷ 35 erg/cm2. Phương pháp thường dùng bao gồm: dùng góc
thấm ướt, cơng dính bám hay khả năng hấp phụ để đặc trưng cho các tính chất hóa - lý

của vật thể rắn.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------GVHD: GVC.TSKH. TRẦN QUANG HẠ

HVTH: TRẦN HUỲNH CHƯƠNG


12
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Luận văn cao học

σ12

θ

σ32

σ31

Hình 2-2 : Sự thấm ướt hệ thống ba pha: Nước; Khơng khí và Hạt khống chất
Sự thấm ướt trong hệ thống ba pha gồm nước (pha 1), khơng khí (pha 2) và hạt
khống chất (pha 3) tiếp xúc với nhau là một quá trình tự phát; q trình đó ở vào một
nhiệt độ nhất định sẽ diễn ra sự giảm năng lượng bề mặt tự do của hệ thống.
Mức độ thấm ướt biểu thị bằng cosin của góc biên (θ ) tạo thành giữa bề mặt của vật
rắn với tiếp tuyến của bề mặt hạt nước kể từ điểm tiếp xúc của hạt nước với bề mặt của
vật rắn. Cosin liên hệ với ba lực căng σ12 , σ 31 , σ 32 ở các mặt phân cách giữa nước
với khơng khí, giữa chất rắn với nước, giữa chất rắn với khơng khí. Điều kiện cân bằng
của các lực ấy là:
σ 32 − σ 31 − σ 12 cosθ = 0 ⇒ cosθ =

σ 32 − σ 31
σ 12

(2. 4)

Nếu θ = 180 0 , tức cos θ = −1 thì bề mặt sẽ khơng bị thấm ướt; khi θ = 0 0 , tức
cos θ = +1 thì xảy ra hiện tượng bề mặt bị thấm ướt hoàn toàn.

Khi bề mặt chất rắn dễ bị nước thấm ướt hơn là chất lỏng hydrơcacbua (nhựa) thì bề
mặt chất rắn gọi là háo nước, khi ấy θ < 90 0 , tức là 0 < cosθ < +1 . Khi bề mặt chất rắn
dễ bị chất lỏng hydrôcacbua (nhựa) thấm ướt hơn là nước, tức θ > 90 0 , tức là
0 > cosθ > −1 vaø σ 31 > σ 32 , thì bề mặt chất rắn gọi là ghét nước hay háo nhựa.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------GVHD: GVC.TSKH. TRẦN QUANG HẠ

HVTH: TRẦN HUỲNH CHƯƠNG


13
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Luận văn cao học

σ12

θ

σ32

σ31

Hình 2-3 : Sơ đồ tiếp xúc giữa hai vật thể nhựa và hạt khống chất
Khi có hai vật thể tiếp xúc nhau, ví dụ nhựa đã nấu lỏng và hạt khống chất, thì cơng
tiêu hao cho việc tác dụng tương hỗ giữa chúng được đặc trưng bằng cơng dính bám
Wa. Giá trị của Wa có thể xác định từ phương trình Duprê – yâng :
Wa = σ 32 + σ 12 − σ 31 = σ 12 (1 + cosθ )

(2. 5)

Phương trình (2.5) cho thấy rằng cơng dính bám giữa nhựa và vật thể rắn bằng
lượng giảm đi của tổng số năng lượng bề mặt tự do của chất rắn và nhựa ở mặt phân
giới với khơng khí khi hình thành một mặt phân giới chung giữa chất rắn và nhựa. Như
vậy năng lượng bề mặt tự do của nhựa ở mặt phân giới với khơng khí càng lớn, và góc
thấm ướt (θ) lập giữa nhựa và chất rắn càng nhỏ thì tác dụng tương hỗ của hai loại vật
thể này thể hiện càng mạnh.
Nếu θ = 0 , thì Wa = 2σ 12 = Wk nghĩa là cơng dính bám giữa nhựa và chất rắn bằng
năng lượng bên trong Wk (năng lượng kết dính) của nhựa và cả trường hợp khi cơng
dính bám Wa lớn hơn năng lượng kết dính Wk thì góc thấm ướt cũng sẽ bằng không.
Bề mặt khô ráo của vật thể rắn được nhựa thấm ướt tốt chưa phải là dính bám tốt.
Trong hai chất lỏng thấm ướt tốt như nhau với vật thể rắn thì chất lỏng nào có trị số
(σ cos θ ) lớn hơn sẽ dính bám tốt hơn với vật thể rắn.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------GVHD: GVC.TSKH. TRẦN QUANG HẠ

HVTH: TRẦN HUỲNH CHƯƠNG


14
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Luận văn cao học

Màng nhựa mỏng dính bám vào hạt khống chất có thể bị nước tác dụng làm bóc
dần đi. Đây là một hiện tượng thường gặp. Trên một hạt khống chất đã được bọc
nhựa, vì một lý do nào đó có một vài chỗ hở khơng có nhựa, khi viên đá này bị nước
xâm nhập thì sẽ có sự tiếp xúc của hệ thống ba pha: nhựa; nước và hạt khống chất.

σ12

θ

σ32

σ31

Hình 2-4 : Sự xâm nhập của nước vào hạt khoáng chất bọc nhựa
Từ điều kiện cân bằng của hệ thống ba pha này ta có thể rút ra:
cosθ =

σ 32 − σ 31
σ 12

(2. 6)

Trong đó:
σ 32 - lực căng ở mặt phân cách giữa nước và hạt khoáng chất;
σ 31 - lực căng ở mặt phân cách giữa nhựa và hạt khoáng chất;
σ12 - lực căng ở mặt phân cách giữa nhựa và nước.

Vì lực căng ở mặt phân cách giữa nước và hạt khoáng chất σ 32 bao giờ cũng rất bé
nên cos θ có giá trị âm, góc θ > 90 0 ; như vậy màng nhựa bọc viên đá lúc này có xu
hướng co dần lại thành hình dạng một giọt nhựa, và giọt nhựa này sẽ bị nước cuốn đi.
Tuy nhiên hiện tượng trên xảy ra hay không, hoặc xảy ra nhanh hay chậm cịn tùy
thuộc vào độ nhớt và tính chất của nhựa, tính chất của đá, vào tác dụng cơ lý và hóa
--------------------------------------------------------------------------------------------------------GVHD: GVC.TSKH. TRẦN QUANG HẠ

HVTH: TRẦN HUỲNH CHƯƠNG


15
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Luận văn cao học

học giữa nhựa và hạt khoáng chất, vào q trình hấp thụ của hạt khống chất đối với
nhựa.
Khả năng thấm ướt và dính bám của nhựa với bề mặt các hạt khoáng vật bị ẩm ướt
phụ thuộc vào sự hấp phụ có chọn lọc các thành phần riêng rẽ của nhựa và khả năng
giảm bớt năng lượng bề mặt tự do của hệ thống. Tính chất của lớp hấp phụ này phụ
thuộc vào các chất được hấp phụ, vào tính chất và năng lượng tác dụng tương hỗ của
chất ấy với vật thể rắn. Lớp hấp phụ nhất là khi hấp phụ thật đầy đủ, có tính chất cơ lý
cao và trở thành một màng mỏng cứng rắn. Do sự hấp phụ có chọn lọc các phân tử có
hoạt tính bề mặt mà bề mặt háo nước của vật thể rắn trở thành ghét nước.
Đa số trường hợp tác dụng tương hỗ của chất lỏng với vật rắn chủ yếu diễn ra dưới
tác dụng của các lực phân tử, tuy nhiên có nhiều trường hợp đồng thời với tác dụng của
các lực phân tử có thể xuất hiện cả tác dụng của các lực hóa học. Hấp phụ do tác dụng
của các lực phân tử gọi là hấp phụ lý học, còn hấp phụ do tác dụng của các lực hóa
học, gọi là hấp phụ hóa học. Hấp phụ hóa học bền hơn hấp phụ lý học nên sự dính bám
giữa nhựa và đá do tác dụng của hấp phụ hóa học sẽ ổn định hơn dưới tác dụng của

nước, nhiệt độ ...
Để điều chỉnh quá trình tác dụng tương hỗ giữa nhựa và các hạt khoáng vật làm cho
sự dính bám tốt và bền, nâng cao các chỉ tiêu cơ - lý - hóa của hỗn hợp đá nhựa,
thường người ta dùng biện pháp sau: Làm thay đổi các tính chất hóa lý của vật liệu
khống chất như làm cho bề mặt của vật liệu khoáng chất trở nên ghét nước bằng
những chất phụ gia có hoạt tính bề mặt cao, hoặc làm kích động bề mặt của vật liệu
khoáng chất bằng các dung dịch điện phân của các loại muối khống, bằng vơi, xi
măng hoặc rang nóng các vật liệu khống chất lên nhiệt độ cao; hoặc thêm vào một ít
nhựa, hắc ín khi rang nóng các vật liệu ấy.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------GVHD: GVC.TSKH. TRẦN QUANG HẠ

HVTH: TRẦN HUỲNH CHƯƠNG


16
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Luận văn cao học

2.3. ĐỘ BỀN BÊ TÔNG NHỰA
2.3.1. MÔ ĐUN ĐÀN HỒI BÊ TƠNG NHỰA
Khi nghiên cứu về mơ đun đàn hồi của bê tơng nhựa ta giả thiết:

• Mẫu bê tông nhựa trong thử nghiệm chịu sự tác dụng của tải trọng ứng suất
phẳng. Tải trọng tác dụng thẳng đứng và ở dạng phân bố đều.

• Vật liệu bê tông nhựa đẳng hướng, đồng nhất và đàn hồi tuyến tính.
• Hệ số nở hơng của bê tơng nhựa là hằng số.
Theo các giả thiết trên, các điều kiện ứng suất trong thử nghiệm sẽ được xác định

theo các công thức của lý thuyết đàn hồi.
Mô đun đàn hồi của bê tông nhựa sẽ được xác định theo công thức:
E=

P
(0.273 + µ )
∆.t

(2. 7)

Trong đó:
E - mơ đun đàn hồi của bê tông nhựa, MPa
P - tải trọng tác dụng thẳng đứng, N
∆ - biến dạng ngang, µm
t - chiều dày mẫu bê tơng nhựa, m
µ - hệ số nở ngang
2.3.2. CƯỜNG ĐỘ NÉN YÊU CẦU VÀ ĐỘ ỔN ĐỊNH CHỐNG TRƯỢT
CỦA MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA Ở NHIỆT ĐỘ CAO
Khi đánh giá cường độ của lớp mặt đường cần chú ý là ngoài tác dụng của tải trọng
thẳng đứng cịn có tác dụng của tải trọng ngang phát sinh khi hãm xe, khi xe tăng và
giảm tốc. Lúc xe chạy thời gian tác dụng của lực thẳng đứng vào khoảng vài phần trăm
giây, còn thời gian tác dụng của lực ngang độ dưới một giây tức là lâu hơn.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------GVHD: GVC.TSKH. TRẦN QUANG HẠ

HVTH: TRẦN HUỲNH CHƯƠNG


17
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Luận văn cao học

Dưới tác dụng của lực thẳng đứng và lực nằm ngang trong lớp mặt đường sẽ phát
sinh ra các ứng suất thẳng đứng và ứng suất nằm ngang, làm cho mặt đường có thể sinh
ra các biến dạng trượt, làn sóng, nhất là vào mùa nóng khi đó nhiệt độ mặt đường nhựa
lên cao. Trong trường hợp lực dính giữa lớp mặt và lớp móng q nhỏ thì các biến
dạng trượt, làn sóng sinh ra chủ yếu do lớp mặt bị trượt trên lớp móng. Nếu lực dính
giữa lớp mặt và lớp móng đủ thì các biến dạng trượt và làn sóng phát sinh chủ yếu là
do hiện tượng trượt của bản thân khối vật liệu trong lớp mặt đường.
(a)

(b)

(c)

Q

h

w

D

Hình 2-5 : Sơ đồ tác dụng của các lực dính bánh xe ơ tơ lên mặt đường
Trong đó:
(a) - lực thẳng đứng Q và lực nằm ngang W.
(b) - lớp mặt trượt trên lớp móng.
(c) - hiện tượng trượt của bản thân khối vật liệu trong lớp mặt đường.
Để đơn giản hóa trạng thái ứng suất phức tạp trong lớp mặt đường dưới tác dụng
đồng thời của lực thẳng đứng và lực nằm ngang, thay thế hệ thống các lực nằm ngang

bằng lực thẳng đứng tương đương, gây lên các ứng suất tương tự trong lớp mặt đường,
nghĩa là thay thế hệ thống gồm lực thẳng đứng và nằm ngang bằng một lực thẳng đứng
nhân với một hệ số (k1).

--------------------------------------------------------------------------------------------------------GVHD: GVC.TSKH. TRẦN QUANG HẠ

HVTH: TRẦN HUỲNH CHƯƠNG