(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu xây dựng mô hình phân tích ảnh hưởng của tải trọng đến vệt hằn bánh xe của bê tông nhựa có xét đến ảnh hưởng của tầng móng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN XUÂN BÁCH

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MƠ HÌNH PHÂN TÍCH
ẢNH HƢỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐẾN VỆT HẰN
BÁNH XE CỦA BÊ TƠNG NHỰA CĨ XÉT ĐẾN
ẢNH HƢỞNG CỦA TẦNG MÓNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG

Đà Nẵng – Năm 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN XUÂN BÁCH

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MƠ HÌNH PHÂN TÍCH
ẢNH HƢỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐẾN VỆT HẰN
BÁNH XE CỦA BÊ TƠNG NHỰA CĨ XÉT ĐẾN
ẢNH HƢỞNG CỦA TẦNG MÓNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng
Mã số: 8580205

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. TRẦN TRUNG VIỆT

Đà Nẵng – Năm 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. 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

Nguyễn Xuân Bách


Tóm tắt
Luậnv ăn tập trung xây dựng thiết bị thín ghiệm HLBX có xét đến ảnh hưởng
của cả kết cấu phần móng. Từ đó, đi phân tích ảnh hưởng của mơ đun đàn hơi động
(Ed) của móng kết cấu áo đường và tải trọng trục xe (p), tốc độ xe chạy (V) cùng nhiệt
độ (T) đến hằn lún vệt bánh xe (RD) của kết cấu mặt đường bê tông nhựa. Nghiên cứu
này cũng so sánh sự tương quan của 2 loại kết cấu áo đường có và khơng sử dụng vật
liệu gia cố liên kết vơ cơ. Mơ hình thí nghiệm thực (full-scale) được sử dụng để xác
định RD cho mặt đường bê tông nhựa C12.5. Kết quả đo đạt được so sánh với kết quả
tính tốn theo AASHTO 08. Từ kết quả phân tích cho thấy sự ảnh hưởng rất rõ của
Ed,T,V và p đến giá trị RD của kết cấu áo đường. Kết quả nghiên cứu của đề tài chỉ ra
việc cần thiết phải xét đến ảnh hưởng của lớp móng khi đánh giá khả năng kháng hằn
lún vệt bánh xe của mặt đường bê tơng nhựa.

Từ khóa – Áo đường mềm, hằn lún vệt bánh xe, Modun đàn hồi động, Bê tông
nhựa, nhiệt độ bê tông nhựa, tải trọng trục xe.

Abtstract:
The research focus to build a Rutting Testing Devices consideration the fulldepth of pavement structural. Based on the device, the thesis focus on the effect of the
dynamic modulus (Ed) of base course axle load(p), speed of vehicle (V) and
temperature(T) on rutting depth (RD) of the asphalt pavement. This study also
compares the correlation of two types of pavement structures with and without
inorganic reinforced materials. A full-scale experimental model was developed to
measures the RD of asphalt pavement C12.5. These measured were compared with the
results of the AASHTO 08. Based on these analysis, the results show that the effect of
Ed,T,V and p on RD values of asphalt pavement C12.5 very important. The results of
the study show that it is necessary to consider the effect of the base course when we
evaluate the RD of asphalt pavement structures
Keywords – Flexible pavement, Rutting depth, Dynamic modulus, Asphalt concrete,
Pavement temperature, axle load.


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH.................................................................................................. 6
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ...................................................................................... 9
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 1
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC DẠNG HƢ HỎNG MẶT ĐƢỜNG VÀ HIỆN
TƢỢNG HẰN LÚN VỆT BÁNH XE. .............................................................................. 4
1.1. Mở đầu. ......................................................................................................................... 4
1.2.Các dạng hư hỏng của mặt đường BTN. ....................................................................... 4
1.2.1. Nứt bề mặt. ......................................................................................................4
1.2.2. Trượt trồi mặt BTN. ........................................................................................7
1.2.3. Hằn lún vệt bánh xe (HLVBX). ......................................................................7
1.3. Nghiên cứu vệt hằn bánh xe trong nước và trên thế giới. ....................................... 12
1.3.1 Một số nghiên cứu trong nước. .........................................................................12
1.3.2 Một số nghiên cứu trên thế giới. .......................................................................16

1.4. Kết luận: ............................................................................................................... 22
CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM HẰN LÚN VÀ QUY HOẠCH
MẪU. ................................................................................................................................. 23
2.1 Mở đầu. ................................................................................................................23
2.2. Dự kiến kích thước m u thí ngiệm.......................................................................23
2.3. Phương pháp xác định mơ-đun đàn hồi động (Dynamic Modulus ) bằng thiết bị
Light-FWD. .................................................................................................................31
2.4. Trình tự thi cơng m u .......................................................................................... 35
2.5. Phương trình tương quan giữa độ chặt K và Eđ...................................................51
2.6. Giới thiệu thiết bị thí nghiệm độ sâu RD vệt hằn bánh xe ...................................51
2.7. Trình tự đo HLVBX (RD)....................................................................................51
2.8. Kết quả đo HLVBX (RD). ...................................................................................52
CHƢƠNG 3. PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG Eđ, T và q ĐẾN HLVBX CỦA KẾT CẤU
MẶT ĐƢỜNG BTN. ........................................................................................................ 57
3.1. Mở đầu. ................................................................................................................... 57
3.2. Độ sâu vệt hằn(RD) theo công thức cơ học thực nghiệm AASHTO 1993. ........... 57
3.3. Phân tích ảnh hưởng của Eđ, T và áp lực q đến HLVBX. ....................................... 59
3.4. Phương trình tương quan giữa Eđ, T, q, N đến vệt hằn bánh xe RD. ..................... 64
3.5. Kết luận. ................................................................................................................. 66
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ. .............................................................................................. 68
Tài liệu tham khảo ........................................................................................................... 71


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1: Hiện tượng hằn lún vệt bánh xe : a-QL1, TP. Hà Tĩnh; b- QL1 đoạn Hà Tĩnh-Vinh .... 1
Hình 2: Mơ hình thí nghiệm full-scale kiểm tra kết cấu áo đường của viện IFSTTAR, Pháp .... 2
Hình 1.1: Hư hỏng mặt đường dạng lún nứt thành ổ gà [internet] ................................................. 4
Hình 1.2: Hư hỏng mặt đường dạng lún nứt do mỏi. [internet]...................................................... 5
Hình 1.3: Hư hỏng mặt đường dạng lún nứt dọc. [internet] ........................................................... 5
Hình 1.4: Hư hỏng mặt đường dạng nứt thành lưới [internet] ........................................................ 6

Hình 1.5: Hư hỏng mặt đường dạng nứt phản ánh phát triển từ dưới lớp bê tông xi măng
[internet] ............................................................................................................................................... 6
Hình 1.6: Hư hỏng mặt đường dạng lún trồi dưới vệt bánh xe khi xe vào đường cong nằm.
[internet] ............................................................................................................................................... 7
Hình 1.7: Hằn lún vệt bánh xe ở quốc lộ 1. [internet] ..................................................................... 8
Hình 1.8: Hằn lún vệt bánh xe trong bản thân lớp mặt. [internet] .................................................. 9
Hình 1.10: Hằn lún vệt bánh xe trong bản thân các lớp móng và lớp mặt. [internet] ................ 10
Hình 11: Hiện tượng hằn lún vệt bánh xe : [internet] .................................................................... 11
Hình 1.12: Mơ hình thí nghiệm full-scale kiểm tra kết cấu áo đường của .................................. 12
Hình 1.13: Biểu đồ so sánh độ lún m u thử và biểu đồ so sánh độ lún m u thử với độ lún tối đa
cho phép [ThS. NCS Nguy n Ngọc, 2015] .................................................................................... 13
Hình 1.15: kết quả thí nghiệm vệt hằn bánh xe được thực hiện trong mơi trường khơng khí
600C của h n hợp SMA(SMA-PMBIII) và C12.5(C12.5-PMBIII)[ Nguy n Huỳnh Tấn Tài và
Trần Thiện Nhân, 2016] ................................................................................................................... 14
Hình 1.16: chiều sâu vệt lún bánh xe của m u BTN C19, 57 đá dăm và 64 đá dăm
[Nguy n Văn Long và Phan Văn Quảng, 2016] ............................................................................ 14
Hình 1.17: Đường bao vật liệu cho 3 vùng vật liệu của BTN chặt C.19[ Amir Golalipour và
cộng sự ( 2012)]................................................................................................................................. 17
Hình 1.18: Độ ổn định Marh-shall [Amir Golalipour và cộng sự ( 2012)] ................................ 17
Hình 1.19: Độ r ng khơng khí(V.A) và độ r ng khung cốt liệu(V.M.A). [Amir Golalipour và
cộng sự ( 2012)]................................................................................................................................. 18
Hình 1.19: Độ cứng [Amir Golalipour và cộng sự ( 2012)] ........................................................ 18
Hình 1.20: Độ cong biến dạng không phục hồi [Amir Golalipour và cộng sự ( 2012)] ........... 18
Hình 1.21: Tương quan giữa tải trọng trục và lún vệt bánh xe mặt đường[ mơ hình cơ học thực
nghiệm]............................................................................................................................................... 19
Hình 1.22. Tác động các tổ hợp tải trọng đến sự phát triển hằn lún có xét đến ảnh hưởng của
nhiệt độ [Barugahare Javilla và cộng sự (2017)] ........................................................................... 21


Hình 23: Tác động của các tổ hợp tải trọng đến chiều sâu HLVBX không xét đến ảnh hưởng

của nhiệt độ [Barugahare Javilla và cộng sự, 2017]. ..................................................................... 21
Hình 2.1: Hình dạng và kích thước m u thí nghiệm...................................................................... 30
Hình 2.2: Thanh phần hạt của BTN. ............................................................................................... 30
Hình 2.3: Thanh phần hạt của CPTN .............................................................................................. 31
Hình 2.4: Thanh phần hạt của CPĐD. ............................................................................................ 31
Hình 2.5 : Thiết bị Light-FWD đo mơ đun động. .......................................................................... 32
Hình 2.6: Dùng cát để tăng diện tích tiếp xúc của máy với mặt phẳng thí nghiệm. ................... 32
Hình 2.7. Chốt an tồn ở chế độ FREE trong qua trình thí nghiệm ............................................. 33
Hình 2.8: Các tham số của máy bao gồm đường kính đế gia tải (330mm);Hệ số poisson ứng
với m i loại cấp phối khác nhau. ..................................................................................................... 33
Hình 2.9: Màn hình bộ điều khiển khi máy ở trạng thái sẵn sàng đo........................................... 33
Hình 2.10: Kết quả được hiển thị trên màn hình của bộ điều khiển............................................. 34
Hình 2.11: sơ đồ vị trí đo FWD cho các lớp kết cấu. .................................................................... 34
Hình 2.13: Quá trình chu n bị khn. ............................................................................................. 35
Hình 2.14: Q trình sang r i và lu l n lớp đáy móng................................................................... 36
Hình 2.15: Q trình đo modulus lớp đáy móng ........................................................................... 36
Hình 2.16: Quá trình san r i CPTN ................................................................................................. 38
Hình 2.17: Quá trình lu l n CPTN................................................................................................... 39
Hình 2.18: Quá trình đo modulus CPTN ........................................................................................ 40
Hình 2.19: Quá trình san r i CPĐD................................................................................................. 42
Hình 2.20: Quá trình lu l n CPĐD .................................................................................................. 44
Hình 2.21: Quá trình đo modulus CPĐD........................................................................................ 44
Hình 2.22: Cơng tác qt bụi, chải mặt đường............................................................................... 46
Hình 2.23: Cơng tác tạo khn và tưới nhựa.................................................................................. 46
Hình 2.24: Cơng tác vận chuyển và san r i BTN........................................................................... 47
Hình 2.25. Quá trình lu l n BTN ..................................................................................................... 49
Hình 2.27Tương quan giữa Eđ và độ chặt đầm nén K [Liu et al., 2016] .................................... 51
Hình 2.28: Thiết bị thí nghiệm đo vệt hằn bánh xe........................................................................ 51
Hình 2.29: Dữ liệu dạng hình ảnh xuất ra từ máy. ......................................................................... 51
Hình 2.30: Vị trí đo của các vệt hằn trên bề mặt lớp BTN............................................................ 51

Hình 2.31: Dữ liệu dạng số xuất ra từ máy. .................................................................................... 52
Hình 2.32: Biểu đồ quan hệ giữa số lượt tác dụng và độ lún ở 40 độ, 0.65MPa của 3 m u...... 53
Hình 2.33: Biểu đồ quan hệ giữa số lượt tác dụng và độ lún ở 50 độ, 0.65MPa của 3 m u...... 54
Hình 2.34: Biểu đồ quan hệ giữa số lượt tác dụng và độ lún ở 50 độ, 0.6MPa của 3 m u ........ 55


Hình 3.1: Biểu đồ quan hệ giữa số lượt tác dụng và độ lún của m u 1 , nhiệt độ 500C cho cấp
tải 0.6Mpa theo công thức thực nghiệm và theo kết quả đo của mơ hình thí nghiệm................ 59
Hình 3.2: Biểu đồ so sánh giữa mơ đun kết cấu 3 m u, nhiệt độ 500C cho cấp tải 0.6MPa..... 60
Hình 3.3: Biểu đồ so sánh giữa mơ đun kết cấu 3 m u, nhiệt độ 500C cho cấp tải 0.65MPa. . 61
Hình 3.4: Biểu đồ so sánh giữa mô đun kết cấu 3 m u, nhiệt độ 400C cho cấp tải 0.65MPa. . 61
Hình 3.5: Biểu đồ so sánh giữa 2 cấp tải 0.65MPa và 0.6MPa về độ lún của m u 1, nhiệt .... 62
Hình 3.6: Biểu đồ so sánh giữa 2 cấp tải 0.65MPa và 0.6MPa về độ lún của m u 2, nhiệt độ
500C và 400C..................................................................................................................................... 63
Hình 3.7: Biểu đồ so sánh giữa 2 cấp tải 0.65MPa và 0.6MPa về độ lún của m u 2, nhiệt độ
500C và 400C..................................................................................................................................... 63
Hình 3.8: Biểu đồ quan hệ giữa mô đun KCAĐ, tải trọng và nhiệt độ đến độ sâu vệt hằn bánh
xe. ........................................................................................................................................................ 64
Hình3.9: Mơ hình interactive nonlinear để tìm phương trình tương quan .................................. 65
Hình 3.10: So sánh kết quả giữa mô hihf đề xuất và kết quả thực nghiệm từ 9 mơ hình .......... 65
Hình 3.11: So sánh kết quả của Proposed model với thực nghiệm cho M u 4, T= 50 C,
p=0.65MPa, Eđ= 248 Mpa. .............................................................................................................. 66


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: nh hưởng của tải trọng đến HLVBX .......................................................................... 15
Bảng 1.2: nh hưởng của áp suất bánh hơi đến HLVBX ............................................................ 15
Bảng 1.3: nh hưởng của tải trọng và áp suất bánh đến HLVBX ................................................ 15
Bảng 1.4 Thời gian tác dụng tính tốn của 1 lần xe chạy lên mặt đường BTN (khi độ dốc dọc
đường <3 ) ....................................................................................................................................... 16

Bảng 1.5: Kết quả đo lún vệt bánh xe ngoài thực tế trên tuyến Đại lộ Đông Tây sau 4 năm khai
thác ...................................................................................................................................................... 16
Bảng 1.6: Giới hạn độ sâu LVBX theo phương pháp Hamburg Wheel-Tracking ..................... 19
Bảng 7: Kết quả thử nghiệm độ ổn định (DS) của các loại lớp mặt............................................. 20
Bảng 8: Hai cấu trúc điển hình lớp mặt đường trên đường cao tốc. ............................................ 20
B NG 2.1: K T QU ĐO FWD CHO LỚP CÁT M U S 1 ................................................. 37
B NG 2.2: K T QU ĐO FWD CHO LỚP CÁT M U S 2 ................................................. 37
B NG 2.3: K T QU ĐO FWD CHO LỚP CÁT M U S 3................................................. 37
B
B
B
B
B
B
B
B

NG 2.4: K T QU
NG 2.5: K T QU
NG 2.6 K T QU
NG 2.7: K T QU
NG 2.8: K T QU
NG 2.9: K T QU
NG 2.10: K T QU
NG 2.11: K T QU

ĐO FWD CHO LỚP CÁT M U S 4 ................................................. 37
ĐO FWD CHO LỚP CPTN M U S 1 .............................................. 41
ĐO FWD CHO LỚP CPTN M U S 2 .............................................. 41
ĐO FWD CHO LỚP CPTN M U S 3 .............................................. 41

ĐO FWD CHO LỚP CPTN M U S 3 .............................................. 41
ĐO FWD CHO LỚP CPĐD M U S 1 .............................................. 45
ĐO FWD CHO LỚP CPĐD M U S 2............................................ 45
ĐO FWD CHO LỚP CPĐD M U S 3............................................ 45

B NG 2.12: K T QU ĐO FWD CHO LỚP CPĐD M U S 4............................................ 45
B NG 2.13: K T QU ĐO FWD CHO LỚP BTN M U S 1............................................... 50
B NG 2.14: K T QU ĐO FWD CHO LỚP BTN M U S 2............................................... 50
B NG 2.15: K T QU ĐO FWD CHO LỚP BTN M U S 3............................................... 50
Bảng 3.1: Độ lún sau 16000 lượt của 3 m u thí nghiệm cấp tải 0.6MPa theo bài toán cơ học
thực nghiệm của M (AASHTO 1993). ......................................................................................... 58
Bảng 3.2: Độ lún sau 16000 lượt của 3 m u thí nghiệm cấp tải 0.65MPa theo bài toán cơ học
thực nghiệm của M (AASHTO 1993). ......................................................................................... 59


DANH MỤC CÁC KÝ TỰ
BTN

: Bê tông nhựa

HLVBX : Hằn lún vệt bánh xe
KCAD : Kết cấu áo đường
LVBX : Lún vệt bánh xe
V

: Vận tốc xe chạy

p

: Tải rọng trục xe

RD.
V.A

: Chiều sâu hằn lún của lớp bê tông asphalt (mm)
: Độ r ng khơng khí

V.M.A
Ds
T

: Độ r ng khung cốt liệu
: Độ ổn định động
: Nhiệt độ thí nghiệm

N
q
Eđ

: Số lượt tác dụng
: Áp lực tải trọng tác dụng xuống mặt đường (kPa)
: Mô đun đàn hồi

CPĐD
CPTN
PO
DO
KTML

: Cấp phối đá dăm

: Cấp phối thiên nhiên
: Tải trọng cực đại (N)
: Chuyển vị cực đại (mm)
: Hệ số phản lực mặt đường (MN/m3)

K.
: Độ chặt đầm nén
KCAD : Kết cấu áo đường
w
: Độ lún mặt đường do tải trọng gây ra (mm);
N80
: Tổng tích lũy trục xe quy đổi về trục 18 kíp (8,2T), theo thời gian tính tốn hằn
lún trong năm (chỉ tính thời gian lưu hành vào mùa h , mùa xuân và mùa thu);
E1
: Mô đun đàn hồi trung bình của các lớp mặt và móng hệ hai lớp (MPa)
E0
: Mô đun đàn hồi của lớp nền tính tốn (MPa)
Dqd
: Đường kính vệt bánh xe qui đổi (cm)
P
: Trọng lượng bánh xe khai thác
htd
: Chiều dày tương đương của kết cấu mặt đường (cm)
h1
: Tổng chiều dày lớp mặt đường


1

MỞ ĐẦU

Trên thế giới, Bê Tông Nhựa (BTN) được xem là vật liệu tốt nhất và phổ biến
nhất để làm lớp mặt cho đường ô tô. Theo thời gian, cùng với sự phát triển của khoa
học cơng nghệ thì nó cũng kéo theo sự thay đổi của nhiều yếu tố làm ảnh hưởng đến
tuổi thọ của kết cấu mặt đường BTN: nhiệt độ, độ m khơng khí, tải trọng xe lưu
thơng,…Trong đó việc sự ảnh hưởng đặc biệt đến cường độ của BTN (Young’s
Modulus), sự lan truyền vết nứt trên bề mặt BTN, và hiện tượng hằn lún vệt bánh xe
(HLVBX) [Hasan et al. 2017]. Để giải quyết bài toán, nhằm khắc phục các vấn đề này
cũng như làm tăng thêm tuổi thọ thực tế của kết cấu mặt đường BTN, hàng loạt các
phương pháp phân tích hiện đại, phù hợp thực ti n đang được sử dụng rộng rãi:
phương pháp cơ học-thực nghiệm; phương pháp hồi quy dựa trên cường độ mặt đường
hoặc thí nghiệm trên các tuyến đường thực tế,…[Huang, 2004; NCHRP, 2007]
Trong những năm gần đây, với cơng cuộc cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất
nước thì mạng lưới hạ tầng giao thông không ngừng phát triển với hàng loạt các đường
cao tốc, quốc lộ cùng lưu lượng xe ngày càng tăng cả về số lượng và tải trọng trục.
Chính tốc độ phát triển quá nhanh đ đặt ra yêu cầu cấp thiết cho các nhà nghiên cứu,
các k sư phải khơng ngừng tìm tịi và áp dụng các ngun lý, phương pháp tính tốn
phù hợp với thực ti n để làm tăng tuổi thọ của kết cấu mặt đường BTN. Tuy nhiên ở
nước ta hiện nay, việc vận dụng các phương pháp tiên tiến vào trong đánh giá, kiểm tra
kết cấu mặt đường BTN v n còn ở mức tham khảo hay chỉ là các nghiên cứu mang
tính học thuật trong các phịng thí nghiệm ở các trường Đại học. Điều này d n đến một
hiện trạng thực tế ở Việt Nam là tuổi thọ của kết cấu áo đường nhỏ hơn rất nhiều so
với tính toán.
Trong những năm gần đây, hiện tượng hằn lún vệt bánh xe của mặt đường BTN
nổi lên như một vấn đề nóng của ngành giao thơng vận tải ở Việt Nam. Truớc tình
hình trên, đặc biệt là hiện tượng này xuất hiện trên các quốc lộ (QL) rất nhiều trong
thời gian gần dây, nhiều cuộc hội thảo đã duợc tổ chức. Bộ Giao thơng Vận tải cũng đã
có nhiều giải pháp để tăng cuờng chất luợng trong thi công nhằm khắc phục hiện
tuợng trên. Hầu hết các ý kiến đều chỉ chú trọng đến vật liệu bê tông nhựa (thành phần
cấp phối, đá, nhựa…), về công nghệ thi công. Kết quả là rất nhiều cơng trình v n xảy
ra hiện tượng HLVBX sau khi đưa vào khai thác (hình 1).

Hình 1: Hiện tượng hằn lún vệt bánh xe : a-QL1, TP. Hà Tĩnh; b- QL1 đoạn Hà Tĩnh-Vinh


2
Để khắc phục hiện tượng hằn lún, trên thế giới đ sử dụng phương pháp Wheel
Tracking và ở Việt Nam BGTVT cũng đ ban hành quyết định 1617 về phương pháp
thử độ sâu hằn lún theo phương pháp này. Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm
là: (i) chỉ thí nghiệm cho m u có chiều dày 5cm, điều này không phản ánh hết được
kết cấu làm việc thực tế của BTN; (ii) là kết quả chỉ đánh giá cho số lần tác dụng tối đa
là 40.000 lần, con số này khá nhỏ so với lưu lượng xe thực tế; (iii) chỉ thử nghiệm với
1 áp lực cố định trong khi thực tế xe vượt tải khá nhiều; (iv) m u thí nghiệm được đặt
trên nền khơng biến dạng (tấm thép cứng), trong khi kết cấu thực tế được đặt trên một
nền biến dạng đàn hồi; (v) tần số tác dụng của tải trọng là cố định trong suốt quá trình
thí nghiệm, điều này khơng phù hợp với điều kiện lưu thông thực tế; (vi) với một giá
trị nhiệt độ tối đa 600C là không phù hợp thực tế [Wang et al. 2016]. Để khắc phục
nhược điểm này, trên thế giới nhiều nghiên cứu được tiến hành với các mô hình khác
nhau: full-depth Wheel Tracking [Wang et al. 2016], multi-layer Rutting [Lin et San,
2005; Haddock et al. 2005; Syed et Karim, 2006; Husan et al. 2013], hay nghiên cứu
ảnh hưởng của nhiệt độ đến HLVBX [LI et al. 2003; Shi et al. 2013] và các kết quả
nghiên cứu đ chỉ ra ảnh hưởng của nhiệt độ, chiều dày lớp BTN hay hệ nhiều lớp đến
giá trị HLVBX. Ngồi mơ hình full-depth Wheel Tracking đề xuất bởi Wang, thì trên
thế giới mơ hình full-scale để đánh giá cường độ của kết cấu BTN được sử dụng mà
tiêu biểu là mơ hình của IFSTTAR, Pháp (hình 2), các mơ hình này sau khi phân tích,
kiểm tra sẽ cho kết quả sát với điều kiện làm việc thực tế của kết cấu áo đường.

Hình 2: Mơ hình thí nghiệm full-scale kiểm tra kết cấu áo đường của viện IFSTTAR,
Pháp
Như vậy việc áp dụng một cách khuôn khổ phương pháp Wheel Tracking như
quyết định 1617 của BGTVT nước ta hiện nay là một trong những ngun nhân d n

đến là rất nhiều cơng trình dù đ được nghiên cứu, tư vấn rất k nhưng v n xảy ra hằn
lún. Đặc biệt trong đó việc bỏ qua ảnh hưởng của kết cấu tầng móng trong thí nghiệm,
phân tích là một trong những nguyên nhân.
Từ những phân tích trên, việc xây dựng một mơ hình thí nghiệm phản ảnh gần
đúng nhất thực tế làm việc của kết cấu áo đường là cần thiết, trên cơ sở đó phân tích
đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến HLVBX là rất cần thiết. Vì vậy em đ quyết định


3
chọn đề tài: “Nghiên cứu xây dựng mơ hình phân tích ảnh hưởng của tải trọng

đến vệt hằn bánh xe của bê tơng nhựa có xét đến ảnh hưởng của tầng móng”
Với các phân tích như trên, luận văn tập trung phân tích và xây dựng được mơ
hình thí nghiệm hằn lún vệt bánh xe của KCAD. Luận văn thực hiện với 3 chương,
phần mở đầu và phần kết luận.
Chương 1, luận văn tập trung tổng hợp các nguyên nhân gây hư hỏng mặt
đượng và gây hằn lún vệt bánh xe. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về các nguyên
nhân, giải pháp để tăng khả năng kháng hằn lún cảu BTN được tổng hợp. Các mơ hình
thí nghiệm hằn lún đang được sử dụng trong và ngoài nước cũng được luận văn tổng
hợp, so sánh các ưu và nhược điểm.
Chương 2, luận văn tập trung phân tích nguyên lý cơ học, truyền động để thiết
kế và chế tạo mô hình xác định HLVBX cho KCAD thực. Trên cơ sở mơ hình đ xây
dựng, luận văn cũng tiến hành quy hoạch thực nghiệm các m u TN để tiến hành phân
tích, so sánh và đánh giá kết quả từ mơ hình.
Chương 3, luận văn tập trung phân tích ảnh hưởng của tải trọng và nhiệt độ đến
HLVBX của KCAD dựa trên mơ hình đ xây dựng ở chương 2.


4
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC DẠNG HƢ HỎNG MẶT ĐƢỜNG VÀ

HIỆN TƢỢNG HẰN LÚN VỆT BÁNH XE.
1.1.

Mở đầu.

Trong chương này sẽ trình bày các dạng hư hỏng của mặt đường bê tơng nhựa,
phân tích ngun nhân và một số giải pháp khắc phục. Chương này tập trung trình bày
khái niệm, phần tích về nguyên nhân gây ra hiện tượng lún vệt bánh xe, một số nghiên
cứu trên thế giới, chỉ ra 1 số hạn chế ở nước ta khi nghiên cứu về lún vệt bánh xe, qua
đó lựa chọn lý do nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng và mô đun đất nền ảnh hưởng
đến vệt hằn bánh xe của mặt đường bê tông nhựa.
1.2.

Các dạng hƣ hỏng của mặt đƣờng BTN.

1.2.1. Nứt bề mặt.
Nứt có nhiều loại hình nứt khác nhau, xuất phát từ các nguyên nhân khác nhau.
Một số dạng nứt mặt đường như nứt ngang, nứt dọc, nứt lưới, nứt hình parabol... bắt
nguồn từ các nguyên nhân như: Tải trọng, thi công không đảm bảo chất lượng, nhiệt
độ trong h n hợp, độ m cao của nền đường (chứa nước), thay đổi độ m và nhiệt độ
trong các lớp phía dưới. Sau đây, xét một số dạng nứt mặt đường bê tơng nhựa:

Hình 1.1: Hư hỏng mặt đường dạng lún nứt thành ổ gà [internet]
+Nứt do mỏi: Dạng này xảy ra khi các tải trọng tác dụng gây ra ứng suất
kéo vượt quá cường độ chịu kéo của bê tông nhựa. Dấu hiệu sớm của dạng này là sự
xuất hiện các vết nứt dài không liên tục theo vệt bánh xe, sau đó phát triển dần lên do
một số điểm các vết nứt trong cấu trúc trong h n hợp nối lại với nhau hình thành
vùng nứt lớn hơn. Các vết nứt phát triển cho đến khi hình thành nứt kiểu da cá sấu.
Mặt đường sẽ tiếp tục nứt nặng hơn nữa đến khi xuất hiện “ổ gà”. Hiện tượng nứt
mỏi xảy ra thông thường do phối hợp các nguyên nhân: Tải trọng nặng trùng phục

nhiều trên mặt đường, lưu lượng và xe nặng tăng vọt quá mức dự báo của thiết kế.
Ngoài ra, mặt đường có bề dày nhỏ hay các lớp dưới yếu làm xuất hiện độ võng lớn
trên mặt đường khi có tác dụng của tải trọng. Độ võng mặt đường lớn làm tăng ứng
suất kéo ở phía đáy của lớp bê tơng nhựa làm phát sinh vết vứt. Chất lượng xây dựng
kém, đầm nén không đủ, thi công trong thời tiết bất lợi, hàm lượng nhựa thiếu, thoát
nước mặt đường kém làm giảm cường độ của nền móng bằng vật liệu khơng gia cố
cũng góp phần làm tăng khả năng phát sinh vết nứt hay chất lượng lớp dính bám kém
làm tăng ứng suất kéo dưới đáy bê tông nhựa.


5

Hình 1.2: Hư hỏng mặt đường dạng lún nứt o mỏi. int rn t
+ Nứt dọc: Nứt dọc thường có nguyên nhân từ việc mở rộng nền, mặt
đường làm biến dạng không đều giữa các phần đường mới và đường cũ. Nứt dọc
theo vết lún bánh xe do ứng suất kéo của tải trọng xe gây ra vượt quá giới hạn chịu
kéo của bê tơng nhựa.

Hình 1.3: Hư hỏng mặt đường dạng lún nứt dọc. [internet]
+ Nứt thành lƣới: Là loại hư hỏng phát triển từ vết nứt ngang và nứt dọc,
nguyên nhân thường là nứt do nhiệt kết hợp với hiện tượng sơ hóa bề mặt vết nứt.
Loại nứt này thường xuất hiện trên những khu vực rải bê tơng bề mặt lớn. Đây là
hiện tượng hư hỏng có liên quan đến chiều dày bê tông nhựa chưa đạt u cầu hay
do dính bám khơng tốt. Q trình xuống cấp mặt đường di n ra khá nhanh do xuất
hiện vết nứt thứ cấp và bong bật từng mảng vật liệu bề mặt.


6

Hình 1.4: Hư hỏng mặt đường dạng nứt thành lưới [internet]

+ Nứt phản ánh: Nứt phản ánh do các nguyên nhân sau: Nứt từ khe nối của mặt
đường bê tông xi măng phía dưới, truyền vết nứt do nhiệt của mặt đường bê tông
nhựa cũ, truyền từ nứt Block của mặt đường phía dưới.

Hình 1.5: Hư hỏng mặt đường dạng nứt phản ánh phát triển từ ưới lớp bê tông xi
măng
+ Giải pháp:
(i) Nhà thầu thi công thi công đảm bảo chất lượng, tư vấn giám sát cần theo dõi qúa
trình thi cơng kịp thời phát hiện và khắc phục sai xót trong q trình thi cơng.
(ii) Kiểm xốt và xử lý xe quá tải.
(iii) Gia cường bằng lưới sợi cốt thủy tinh.
(iv)
Đối với cơng trình mở rộng cải tạo cần quan trắc lún, và thi công đắp đất xử
lý lún trước khi làm các lớp móng và rải thảm BTN.
(v) Đối với lớp mặt dưới là bê tông xi măng cần tạo khe nứt giả hoặc sử dụng lớp bê
tông nhựa r ng dưới lớp BTN chặt ở trên.


7
1.2.2. Trƣợt trồi mặt BTN.
Các nghiên cứu về hư hỏng do nhiệt độ của mặt đường bê tông nhựa cho thấy,
khi làm việc ở nhiệt độ cao, một điều bất lợi của mặt đường bê tông nhựa là cường
độ chống trượt giảm, mặt đường ngoài chịu lực đứng của bánh xe còn phải chịu tác
dụng của lực ngang do xe hãm phanh khi khởi hành hay tăng tốc, làm cho mặt đường
thường tồn tại các dạng hư hỏng trượt hay dồn nhựa mặt đường (do ứng suất cắt
trượt) và lún vệt bánh xe (biến dạng dẻo và tích lũy biến dạng dẻo). Vì vậy, khi làm
việc trong điều kiện nhiệt độ cao, ở lớp mặt bê tông nhựa thường xuất hiện các dạng
hư hỏng như lún vệt bánh xe, trượt, dồn ụ nhựa mặt đường. Có thể thấy khi nhiệt độ
thay đổi thì bản chất vật liệu thay đổi làm cho cơ chế chịu tải và phá hoại cũng thay
đổi theo.

Hình 1.6: Hư hỏng mặt đường dạng lún trồi ưới vệt bánh x khi x vào đường cong
nằm.
Giải pháp:
1) Nghiên cứu sử dụng các loại nhựa đường, bê tông nhựa ổn định với nhiệt độ
2) Sử dụng hàm lượng nhựa hợp lý, tránh việc sử dụng hàm lượng nhựa quá lớn gây
chảy nhựa khi nhiệt độ tăng cao.
3) Kiểm xoát và xử lý xe quá tải.
4) Tại các nút giao đ n tính hiệu, ng ba, ng tư, trạm thu phí nên thay mặt đường
mềm bằng mặt đường cứng.
1.2.3. Hằn lún vệt bánh xe (HLVBX).

HLVBX là hiện tượng mặt đường bị lún xuống theo phương dọc dưới
vệt bánh xe, biểu thị sự tích lũy biến dạng vĩnh cửu gia tăng dưới tác dụng của
tải trọng lặp của bánh xe.

Trên thế giới, hiện tượng HLVBX mặt đường BTN khá phổ biến trên
thế giới, và đ được thế giới quan tâm nghiên cứu, đưa ra các giải pháp khắc
phục, bao gồm từ việc lựa chọn giải pháp kết cấu mặt đường, thiết kế h n hợp
bê tơng nhựa phù hợp, kiểm sốt và nâng cao chất lượng vật liệu cho BTN,
kiểm soát chất lượng thi cơng.

Tại Việt Nam, ngồi những hư hỏng mặt đường BTN như biến dạng,


8
xô dồn, đ y trượt, chảy nhựa, nứt vỡ, ổ gà,… những năm gần đây hiện tượng
hằn vết bánh xe xuất hiện khá phổ biến dấn đến sự suy giảm chất lượng khai
thác mặt đường, gây nguy hiểm cho xe chạy gây bức xúc cho xã hội. Trước
năm 2008 hầu như chưa có cơng trình khoa học nào nghiên cứu cụ thể nào về

HLVBX do HLVBX hầu như không đáng kể. Hiện nay, mặc dù HLVBX xuất
hiện nhiều, tuy nhiên việc nghiên cứu HLVBX mới chỉ là bước đầu. Vì vậy,
việc nghiên cứu sâu về bản chất, nguyên nhân, giải pháp khắc phục là cần
thiết, dựa trên những kết quả nghiên cứu HLVBX trên thế giới, khảo sát trong
PTN, và hiện trường các cơng trình trong nước có hằn lún vệt bánh xe để đưa
ra các giải pháp phù hợp.
Hằn lún vệt bánh xe là một trong những nguyên nhân gây ra hư hỏng mặt đường phổ
biến hiện nay không chỉ ở Việt Nam mà c n ở các nước trên thế giới. Tải trọng trục
xe là một trong những nguyên nhân chính gây ra hiện tượng này, việc kiểm sốt tải
trọng trục xe cũng gặp nhiều khó khăn trong điều kiện như hiện nay, vấn đề vượt tải
thường xuyên xảy ra ở nước ta. Bên cạnh đó module đàn hồi của đất nền và các lớp
móng cũng ảnh hưởng nhiều đến vệt hằn bánh xe. Do đó, mục đích của nghiên cứu
này nhằm xây dựng một mơ hình phân tích ảnh hưởng của module đất nền và các lớp
móng, tải trọng đến vệt hằn bánh xe của BTN.
Trong những năm gần đây, với cơng cuộc cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì
mạng lưới hạ tầng giao thơng không ngừng phát triển với hàng loạt các đường cao
tốc, quốc lộ cùng lưu lượng xe ngày càng tăng cả về số lượng và tải trọng trục. Chính
tốc độ phát triển quá nhanh đ đặt ra yêu cầu cấp thiết cho các nhà nghiên cứu, các
k sư phải không ngừng tìm tịi và áp dụng các ngun lý, phương pháp tính tốn
phù hợp với thực ti n để làm tăng tuổi thọ của kết cấu mặt đường BTN. Tuy nhiên ở
nước ta hiện nay, việc vận dụng các phương pháp tiên tiến vào trong đánh giá, kiểm
tra kết cấu mặt đường BTN v n còn ở mức tham khảo hay chỉ là các nghiên cứu
mang tính học thuật trong các phịng thí nghiệm ở các trường Đại học. Điều này d n
đến một hiện trạng thực tế ở Việt Nam là tuổi thọ của kết cấu áo đường nhỏ hơn rất
nhiều so với tính tốn.

Hình 1.7: Hằn lún vệt bánh xe ở quốc lộ 1. [internet]


9

1.2.3.1. Nhận dạng HLVBX và nguyên nhân.
Kết cấu mặt đường BTN gồm nhiều lớp: các lớp BTN, các lớp móng và nền
đường. dưới tác động của tải trọng lặp khi xe chạy, nhiệt độ mơi trường cao, các
lớp móng, mặt, nền đường không đủ khả năng chịu được tác động đó sẽ phát
sinh biến dạng vĩnh cửu, d n tới xuất hiện HLVBX. Tùy thuộc vào cường độ,
độ ổn định của các lớp kết cấu, HLVBX được phân thành các dạng sau chủ yếu
sau:
1) HLVBX do lớp mặt BTN không đủ cường độ;
2) HLVBX do móng và nền đường khơng đủ cường độ hay không đủ chiều
dày;
3) HLVBX do cà lớp mặt BTN, móng và nền đường yếu.
Việc nhận dạng HLVBX là cơ sở để xem xét đánh giá nguyên nhân gây ra
HLVBX và đưa ra biện pháp khắc phục phù hợp.
* Dạng lún trên bề mặt BTN có ba yếu tố chủ yếu gây ra HLVBX như sau:

Hình 1.8: Hằn lún vệt bánh xe trong bản thân lớp mặt. [internet]
Nhận dạng: Mặt đường BTN bị hằn lún, nhưng đáy lớp BTN phẳng, khơng biến
dạng (hình 8).
- Do biến dạng trượt xuất hiện khi tải trọng đặt lên lớp BTN lớn hơn sức chịu tải
của nó. Khi đó lớp BTN sẽ không ổn định làm xuất hiện các mặt trượt. Lớp BTN
ngay dưới vị trí vệt bánh xe trượt ra hai bên làm cho mặt đường bị lõm xuống và trồi
lên.
- Do biến dạng từ biến theo phương đứng. Cơ chế này thường xảy ra khi nhiệt độ
lớp BTN tăng và thời gian tác dụng của tải trọng tăng. Khi nhiệt độ tăng làm giảm độ
nhớt, giảm độ cứng của bitum và độ cứng của BTN cũng giảm tương ứng. Khi thời
gian tác dụng tăng, biến dạng sẽ tăng lên do có nhiều thời gian hơn để tích lũy. Biến
dạng từ biến khơng hồi phục lại hồn tồn khi dỡ tải gây ra hiện tượng lún vệt bánh
xe. Điều này giải thích tại sao hiện lượng lún vệt bánh xe xảy ra ở các vị trí giao lộ
trục đường xe nặng, đ o dốc, đường cong, nơi tốc độ giao thơng chậm, và xảy ra
nhiều vào mùa nắng nóng.

- Do đầm nén thứ cấp theo phương đứng. Cơ chế này xảy ra sau khi quá trình lu l n
kết thúc nhưng độ chặt của BTN chưa đạt. L r ng trong cốt liệu cao nên khi gặp tải
trọng nặng kết hợp với nhiệt độ cao, các cốt liệu sẽ được sắp xếp lại. Quá trình này


10
làm tăng độ chặt, nghĩa là làm giảm thể tích. Kết quả là lớp BTN sẽ bị lún xuống tại
vị trí vệt bánh xe. Hiện tượng này chỉ cho độ lún vệt bánh xe khá bé.
* Dạng lún trong bản thân các lớp móng và lớp đất nền.

Hình 1.9: Hằn lún vệt bánh xe trong bản thân các lớp móng. [internet]
Nhận dạng: lớp mặt đường BTN bị hằn lún, đáy lớp BTN bị biến dạng (hình 9).
Nếu lớp mặt BTN đủ cường độ thì nguyên nhân chủ yếu là do chiều dầy lớp BTN
quá mỏng, kết cấu mặt đường không chịu được tác động của tải trọng trùng phục,
các lớp móng, nền đường bị biến dạng, d n tới mặt đường BTN bị biến dạng kéo
theo, xuất hiện HLVBX (gọi là HLVBX kết cấu). Tuy nhiên vấn đề của chất lượng
lớp móng, nền đường cũng là nguyên nhân gây ra hiện tượng này.
.* Dạng thứ ba lún trong bản thân lớp BTN và các lớp móng nền đất

Hình 1.10: Hằn lún vệt bánh xe trong bản thân các lớp móng và lớp mặt. [internet]
Nhận ạng: cả lớp mặt BTN, lớp móng và nền đều bị biến dạng (hình 10).
Ngun nhân: là tổ hợp của các nguyên nhân: do thiết kế kết cấu; do chất lượng của
cả lớp mặt BTN, lớp móng và nền đường.
1.2.3.2.

Một số giải pháp khắc phục.
 Đối với khâu thiết kế và nghiên cứu

Để giải quyết bài toán, nhằm khắc phục các vấn đề này cũng như làm tăng thêm tuổi
thọ thực tế của kết cấu mặt đường BTN, hàng loạt các phương pháp phân tích hiện đại,

11
phù hợp thực ti n đang được sử dụng rộng r i: phương pháp cơ học-thực nghiệm;
phương pháp hồi quy dựa trên cường độ mặt đường hoặc thí nghiệm trên các tuyến
đường thực tế,…[Huang, 2004; NCHRP, 2007]
Trong những năm gần đây, hiện tượng hằn lún vệt bánh xe của mặt đường
BTN nổi lên như một vấn đề nóng của ngành giao thơng vận tải ở Việt Nam. Truớc
tình hình trên, đặt biệt là hiện tượng này xuất hiện trên các quốc lộ (QL) rất nhiều
trong thời gian gần đây, nhiều cuộc hội thảo đ đuợc tổ chức. Bộ Giao thông Vận tải
cũng đ có nhiều giải pháp để tăng cuờng chất luợng trong thi công nhằm khắc phục
hiện tuợng trên. Hầu hết các ý kiến đều chỉ chú trọng đến vật liệu bê tông nhựa
(thành phần cấp phối, đá, nhựa…), về công nghệ thi công. Kết quả là rất nhiều cơng
trình v n xảy ra hiện tượng HLVBX sau khi đưa vào khai thác (hình 9).

Hình 11: Hiện tượng hằn lún vệt bánh xe : [internet]
a-QL1, TP. Hà Tĩnh; b- QL1 đoạn Hà Tĩnh-Vinh
Để khắc phục hiện tượng hằn lún, trên thế giới đ sử dụng phương pháp Wheel
Tracking và ở Việt Nam BGTVT cũng đ ban hành quyết định 1617 về phương pháp
thử độ sâu hằn lún theo phương pháp này.
Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là:
(i) Chỉ thí nghiệm cho m u có chiều dày 5cm, điều này không phản ánh hết được kết
cấu làm việc thực tế của BTN;
(ii) Chỉ thử nghiệm với 1 áp lực cố định trong khi thực tế xe vượt tải khá nhiều;
(iii) M u thí nghiệm được đặt trên nền không biến dạng (tấm thép cứng), trong khi kết
cấu thực tế được đặt trên một nền biến dạng đàn hồi;
(iv) Tần số tác dụng của tải trọng là cố định trong suốt q trình thí nghiệm, điều này
khơng phù hợp với điều kiện lưu thông thực tế;
(v) Chỉ thử cho lưu lượng 40 nghìn lần trong khi trong thực tế lớn hơn nhiều.
Để khắc phục nhược điểm này, trên thế giới nhiều nghiên cứu được tiến hành với các

mơ hình khác nhau: full-depth Wheel Tracking [Wang et al. 2016], multi-layer Rutting
[Lin et San, 2005; Haddock et al. 2005; Syed et Karim, 2006; Husan et al. 2013], hay
nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến HLVBX [LI et al. 2003; Shi et al. 2013] và các
kết quả nghiên cứu đ chỉ ra ảnh hưởng của tải trọng trục, chiều dày lớp BTN hay hệ


12
nhiều lớp đến giá trị HLVBX. Ngồi mơ hình full-depth Wheel Tracking đề xuất bởi
Wang, thì trên thế giới mơ hình full-scale để đánh giá cường độ của kết cấu BTN được
sử dụng mà tiêu biểu là mơ hình của IFSTTAR, Pháp (hình 12), các mơ hình này sau
khi phân tích, kiểm tra sẽ cho kết quả sát với điều kiện làm việc thực tế của kết cấu áo
đường.

Hình 1.12: Mơ hình thí nghiệm full-scale kiểm tra kết cấu áo đường của
viện IFSTTAR, Pháp
 Đối với q trình thi cơng:
- Áp dụng thành tựu khoa học công nghệ, sử dụng máy móc, phương tiện thi cơng hiện
đại nhằm nâng cao chất lượng cơng trình.
- Kiểm sốt, quản lý nghiêm ngặt q trình sản xuất BTN, q trình thi cơng, kịp thời
phát hiện sai xót và sửa chữa kịp thời.
 Đối với q trình khai thác.
- Kiểm sốt vấn đề tải trọng xe, đặt biệt là xe quá tải khi nhiệt độ mặt đường cao.
- Kịp thời phát hiện hư hỏng cục bộ và sửa chữa tránh phát triển thành hư hỏng tồn bộ
trong q trình khai thác.
1.3. Nghiên cứu vệt hằn bánh xe trong nƣớc và trên thế giới.
1.3.1 M t số nghiên cứu trong nƣớc.
Ngu ễn Ngọc L n (2015) đ phân tích ảnh hưởng của nhũ tương đến hằn lún vệt bánh
xe trên BTN 2 lớp. Kết quả phân tích chỉ ra rằng, hai tổ m u 2 lớp với cùng một loại
nhũ tương nhưng hàm lượng tưới khác nhau cũng cho tốc độ lún, độ ổn định động và
tổng độ lún vệt hằn bánh xe khác nhau. Cụ thể, với tổ m u sử dụng hàm lượng CRS1P 0,5 l/m2 có tốc độ lún là 0,05mm/103 chu kỳ, độ ổn định động là 3.769 lần/mm, và

tổng độ lún là 1,60mm, nhưng khi tăng hàm lượng tưới dính bám lên 0,9 l/m2 thì tốc
độ lún trung bình tăng lên thành 0,067mm/103(tăng 34,7 ), độ ổn định động giảm còn
3.198 lần/mm (giảm 15,1%), và tổng độ lún lại tăng lên thành 1,74mm (tăng gần 9%).
Điều này có thể là do hàm lượng tưới dính bám 0,9 l/m2 đ vượt quá lượng tưới cần
thiết, d n đến chiều dày màng bitum tại bề mặt dính bám quá lớn. Ở nhiệt độ cao


13
(60oC) chiều dày màng bitum này làm giảm nội sát giữa bê tông asphalt lớp dưới với
lớp trên, d n đến khả năng trượt tương đối giữa 2 lớp bê tơng asphalt khi thí nghiệm.
Kết quả là tổng độ lún vệt hằn bánh xe tăng lên. Như vậy, tổng độ lún vệt hằn bánh xe
thí nghiệm trên m u thử bê tông asphalt 2 lớp không chỉ phụ thuộc vào tính chất của 2
lớp bê tơng asphalt mà cịn phụ thuộc vào tính chất của lớp vật liệu tưới dính bám.
Tương quan so sánh độ lún vệt hằn bánh xe những m u thử 1 lớp và 2 lớp bê tông
asphalt so với giới hạn độ lún tối đa cho phép theo Hiệp hội giao thông Australia được
thể hiện ở Hình 13
Kết quả thí nghiệm cho thấy, nếu lấy giới hạn độ lún vệt hằn bánh xe thí nghiệm trong
mơi trường khơng khí ở 60oC là 3,5mm thì độ lún vệt hằn bánh xe trung bình của
những m u thử 1 lớp thấp hơn 65,4 , những m u thử 2 lớp bê tơng asphalt sử dụng
vật liệu dính bám CRS-1/0,5 l/m2, CRS-1P/0,5 l/m2 và CRS-1P/0,9 l/m2 thấp hơn lần
lượt 20,6 , 54,3 , và 50,9 so với giới hạn độ lún tối đa cho phép theo báo cáo của
Hiệp hội giao thông Australia.

nh 1.13: iểu đồ so sánh độ l n m u th và biểu đồ so sánh độ l n m u th với
độ l n tối đ ho ph p Th . N Ngu n Ngọ , 2015
Ngu ễn Hu nh Tấn Tài và Trần Thiện Nh n (2016) đ nghiên cứu và ứng dụng
h n hợp đá dăm vữa nhựa trong việc chống hằn lún vệt bánh xe. Kết quả nghiên cứu
cho thấy 2 loại h n hợp BTN: SMA-PMBIII và C12.5-PMBIII thì độ sâu hằn lún
vệt bánh xe ở cùng một điều kiện thí nghiệm thì h n hợp SMA lại thể hiện sự vượt
trội. Cụ thể, độ sâu vệt hằn lún bánh xe sau 40.000 lượt tác dụng của m u chế tạo từ

h n hợp SMA là 1.43mm với độ dốc trong 10.000 lượt tác dụng cuối là
0.008mm/1000 chu kỳ, trong khi đó độ lún của m u của h n hợp C12.5 là 1.68mm
và độ dốc là 0.014mm/1000 chu kỳ. Như vậy, tuy được được thiết kế với hàm lương
bi-tum cao hơn so với h n hợp bê tông nhựa chặt thông thường (6.4% theo h n hợp
so với 5.0 ), nhưng h n hợp SMA v n có khả năng kháng lún tốt hơn. Điều này
chứng minh được ưu điểm của thành phần cốt liệu của h n hợp SMA trong việc hạn
chế được biến dạng vĩnh vi n. Nói cách khác, cấp phối gián đoạn được thiết kế trong
miền cấp phối SMA, có bộ khung là các hạt cốt liệu được sắp xếp và chèn móc, có
khả năng kháng hằn lún do áp lực bánh xe tốt hơn so với cấp phối liên tục chịu áp
lực bánh xe dựa trên cơ sở là độ cứng của h n hợp vữa nhựa.


14

nh 1.15: kết quả th nghiệm vệt hằn bánh x đượ th hiện trong m i trường
kh ng kh 600 ủ h n hợp M M -PM III và 12.5 12.5-PMBIII)[ Ngu n
Hu nh Tấn Tài và Tr n Thiện Nh n, 2016
Ngu ễn Văn Long và Phan Văn Quảng (2016) đ nghiên cứu ảnh hưởng của cấu
trúc cốt liệu đến độ ổn định của h n hợp BTN. Kết quả nghiên cứu cho thấy độ ổn
định Marshall và chỉ số dẻo của BTN phụ thuộc vào cấu trúc cốt liệu. Khi hàm luợng
đá dăm tăng thì độ ổn định Marshall của h n hợp tăng, c n chỉ số dẻo giảm. Ðiều này
chứng tỏ với các cấp phối càng nhiều đá dăm thì h n hợp BTN càng ổn định đối với
các loại biến dạng dẻo; Ðối với h n hợp BTN C19, khi hàm luợng đá dăm tăng từ 57%
lên 64%, chiều sâu vệt lún bánh xe giảm 30,43%.

nh 1.16: hi u s u vệt l n bánh x ủ m u TN 19, 57 đá ăm và 64 đá ăm
[Ngu n ăn Long và Ph n ăn Quảng, 2016
Ngu ễn Xu n Thanh và c ng sự (2015) đ nghiên cứu ảnh hưởng trục xe quá
tải đến hằn lún vệt bánh xe mặt đường bê tông As-phalt. Kết quả nghiên cứu cho thấy
ảnh hưởng của độ lớn tải trọng trục xe quá tải đến HLVBX trong lớp BTN là rất lớn.

Theo ảng 1, khi tải trọng trục tăng từ 10T lên 15T, chiều sâu hằn lún lớp mặt đường
tăng lên 4 lần. Ngoài độ lớn trục tải trọng thì áp suất bánh hơi cũng ảnh hưởng đáng kể
đến chiều sâu hằn lún của lớp bê tông asphalt. Theo ảng 2, khi áp suất bánh tăng từ
0,6Mpa lên 0,8Mpa thì chiều sâu hằn lún lớp mặt đường cũng tăng lên khoảng 2,5 lần.
Khi đánh giá ảnh hưởng đồng thời độ lớn trục tải trọng và áp suất bánh, chiều sâu
HLVBX tăng lên đáng kể. Trong thí dụ trên, khi độ lớn trục tải trọng tăng từ 10 lên
15T và áp suất bơm bánh tăng từ 0,6 lên 0,8MPa, chiều sâu HLVBX tăng trên 6,5 lần


15
(từ 3,4 mm lên 22mm, ảng 3). Chiều sâu RD trên, vượt quá chiều sâu cho phép ứng
với cấp hạng đường cấp cao khoảng 5,5 lần (RD cho phép là 4mm).
Bảng 1.1: Ảnh hưởng ủ tải trọng đến HL
STT

Tải trọng trục (T)

RD (mm)

1

10

3,4

2

12

6,5

3

15

12,6

Bảng 1.2: Ảnh hưởng ủ áp suất bánh h i đến HL
STT

Áp suất bánh hơi
RD (mm)
(Mpa)

1

0,6

3,4

2

0,7

5,8

3

0,8

9,4

Bảng 1.3:Ảnh hưởng ủ tải trọng và áp suất bánh đến HL
STT
1
2
3
-

Tải trọng trục(T) Áp suất bánh hơi
RD (mm)
(Mpa)
10
0,6
3,4
12
0,7
12,3
15
0,8
22,0

Ngu ễn Văn H ng và c ng sự 201 đ nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của
tốc độ xe chạy đến độ lún vệt bánh xe trên mặt đường BTN, nhóm tác giả đ
khảo sát lún vệt bánh xe mặt đường và đo tốc độ xe chạy trên Đại lộ Đơng Tây,
TP. Hồ Chí Minh. Kết quả (Bảng 4), tại các vị trí gần nút giao có tốc độ thấp
10km/h và các vị trí tốc độ 60km/h thì độ lún vệt bánh xe chênh nhau 84,21%
(tương ứng là 64mm). Khi thay đổi vận tốc từ 80km/h xuống 40km/h thì thời
gian tác dụng của 1 lần xe chạy lên mặt đường BTN tăng từ 1,75 lần (ở ngoài
phạm vi nút giao) và tăng 2,48 lần (ở trong phạm vi nút giao) và thời gian tác

dụng của 1 lần xe chạy ở ngoài phạm vi nút giao tăng so với trong phạm vi nút
từ 1,25 - 1,77 lần. Vậy vận tốc xe chạy trên đường t lệ nghịch với trị số độ lún
vệt bánh xe trên mặt đường BTN, nên độ lún bánh xe trong nút giao thông lớn
hơn trên đường thẳng.