BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NCS. Nguyễn Phước Minh NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN VẬT LIỆU HỢP LÝ
LỚP BÊ TÔNG NHỰA TẠO NHÁM MẶT ĐƯỜNG CẤP CAO
Ở VIỆT NAM
Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô và đường thành phố
Mã số: 62.58.30.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1- PGS.TS.NGUT Trần Tuấn Hiệp
2- PGS.TS Vũ Đức Chính

Tác giả luận án NCS. Nguyễn Phước Minh

-
II
-

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận án, tác giả trân trọng cảm ơn các cơ quan đã tạo mọi
điều kiện giúp đỡ: Khoa Công trình; phòng Đào tạo Sau Đại học; bộ môn Đường
bộ; bộ môn Vật liệu xây dựng; Phòng thí nghiệm trọng điểm I; Phòng thí nghiệm
Trọng điểm Đường bộ III-Phía Nam-Viện khoa học công nghệ GTVT; Công ty
TNHH xây dựng và đầu tư BMT Bến Lức-Long An, Dĩ An-Bình Dương.
Nghiên cứu sinh trân trọng cảm
PGS.TS.NGƯT


-
III
-

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN I
LỜI CẢM ƠN II
MỤC LỤC III
KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT VI
DANH MỤC HÌNH VẼ VII
DANH MỤC CÁC BẢNG X
MỞ ĐẦU 1
1. Đặt vấn đề 1
2. Mục đích nghiên cứu 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu 2
5. Cấu trúc luận án 4
Chương 1: TỔNG QUAN BÊ TÔNG NHỰA LỚP TẠO NHÁM 5
1.1 Cấu trúc và thành phần hỗn hợp của bê tông nhựa thông thường 5
1.2. Thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám OGFCA 8
1.2.1 Cốt liệu 8
1.2.2 Chất liên kết 10
1.3 Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám mặt đường 10
1.3.1 Khái niệm 10
1.3.2 Ảnh hưởng của cốt liệu đến độ nhám mặt đường 12
1.3.2.1 Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám vi mô 12
1.3.2.2 Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám vĩ mô 13
1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng khác đến độ nhám mặt đường 13

2.3 Chất liên kết 55
2.4 Bột khoáng 56
2.5 Thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám 57
2.5.1 Thiết kế thành phần hỗn hợp theo phương pháp Marshall 57
2.5.1.1 Quy trình đúc mẫu hỗn hợp trong phòng thí nghiệm 57
2.5.1.2 Máy móc và dụng cụ thí nghiệm 57
2.5.1.3 Trình tự đúc mẫu 57
2.5.2 Thí nghiệm thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám 58
2.5.2.1 Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu và nhựa đường 58
2.5.2.2 Tính tỷ lệ phối trộn các cốt liệu 58
2.5.2.3 Chuẩn bị mẫu hỗn hợp cốt liệu để đúc mẫu Marshall 59
2.5.2.4 Trộn cốt liệu với nhựa đường và đầm mẫu Marshall 59
2.5.2.5 Thí nghiệm xác định các đặc trưng cơ lý mẫu thí nghiệm 62
2.5.2.6 Xác định hàm lượng nhựa tối ưu 66
2.5.3 Xác lập thành phần các hỗn hợp và đề xuất các chỉ tiêu kỹ thuật 71
2.6 Kết luận chương 2 73
Chương III: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ
CÁC HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA TẠO NHÁM VÀ LỰA CHỌN THÀNH
PHẦN VẬT LIỆU HỢP LÝ CỦA HỖN HỢP 75
3.1 Các loại hỗn hợp cấp phối đề xuất thí nghiệm 75
3.2 Chuẩn bị vật liệu 77
3.3 Chế bị mẫu 78
3.4 Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá các chỉ tiêu cơ lý các mẫu thử 78
3.4.1 Thực nghiệm xác định modul đàn hồi vật liệu 78
3.4.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo gián tiếp 80

-

4.3 Kết luận chương 4 116
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 118
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
-
VI
-

KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT
STT

Chữ viết
tắt
Nội dung tiếng Anh Nội dung tiếng Việt
1 ACFC
Asphalt Concrete Friction Course Bê tông nhựa lớp tạo nhám
2
ACFC-
AR
Asphalt Concrete Friction Course-
Asphalt Rubber
Bê tông nhựa tạo nhám-nhựa
cao su
3

Dense Graded Asphalt Concrete Bê tông nhựa chặt
11
DGHMA

Dense Graded Hot Mix Asphalt Hỗn hợp nhựa nóng
12
EN
European Standards Tiêu chuẩn Châu Âu
13
GDOT
Georgia Department of Transportation

Sở giao thông bang Georgia
14
HMA
Hot Mix Asphalt Hỗn hợp nhựa nóng
15
HLNTU
Hàm lượng nhựa tối ưu
16
HWTD
Hamburg Wheel Tracking Device
Thiết bị kiểm tra vệt hằn
bánh xe
17
ITS
Indirect Tensle Strengh Cường độ chịu kéo gián tiếp
18
NAPA
National Asphalt Pavement

VTO
Very Thin Overlay Lớp rất mỏng -
VII
-

DANH MỤC HÌNH VẼ

CHƯƠNG I
Hình 1.1: Cấu tạo thành phần bitum nhựa đường 7
Hình 1.2: Cấu trúc hóa học của bitum nhựa đường. 7
Hình 1.3: Cấu trúc của hỗn hợp OGFCA. 8
Hình 1.4: Đường cong cấp phối hỗn hợp bê tông nhựa theo TCVN và của Mỹ 9
Hình 1.5: Hình ảnh cấu trúc bề mặt bê tông nhựa chặt và bê tông nhựa cấp phối hở. 9
Hình 1.6: Hình ảnh thể hiện cấu trúc nhám vĩ mô và vi mô mặt đường 11
Hình 1.7: Hiệu ứng màng nước và vai trò của độ nhám vi mô. 11
Hình 1.8: Hình ảnh các mẫu đá nghiền. 12
Hình 1.9: Thiết bị thí nghiệm độ mài mòn LA. 13
Hình 1.10: Hình ảnh độ chảy nhựa do nhiệt độ hỗn hợp. 14
Hình 1.11: Thi công lớp OGFCA tại bang California - Mỹ 22
Hình 1.12:
Kết cấu mặt đường hai lớp BTN rỗng sử dụng trên tuyến cao tốc ở Hà Lan
25
Hình 1.13: Hình ảnh kết cấu áo đường hai lớp BTN rỗng ở Hà Lan 26
Hình 1.14: Hình ảnh sử dụng vật liệu OGFCA ở Nhật 32

Hình 2.21: Độ bền Marshall của các hỗn hợp nghiên cứu. 69
Hình 2.22: Độ dẻo Marshall của ba hỗn hợp nghiên cứu 69
Hình 2.23: Độ ổn định còn lại của hỗn hợp nghiên cứu ở 60
0
C so với 25
0
C ban đầu 70
Hình 2.24: Độ rỗng dư của ba hỗn hợp nghiên cứu 70
Hình 2.25: Trình tự xác lập thành phần các hỗn hợp bê tông nhựa lớp tạo nhám 72

CHƯƠNG III
Hình 3.1: Đường cong cấp phối đề xuất OG-A và mẫu đối chứng. 76
Hình 3.2: Đường cong cấp phối đề xuất OG-B và mẫu đối chứng 77
Hình 3.3: Đường cong cấp phối đề xuất OG-C và mẫu đối chứng 77
Hình 3.4: Hình ảnh thí nghiệm xác định modul đàn hồi vật liệu nghiên cứu. 79
Hình 3.5: Kết quả thí nghiệm modul đàn hồi của ba hỗn hợp nghiên cứu 80
Hình 3.6: Sơ đồ đặt mẫu và thí nghiệm kiểm tra cường độ chịu kéo gián tiếp 81
Hình 3.7: Kết quả kiểm tra cường độ chịu kéo gián tiếp ở 25
0
C 83
Hình 3.8: Kết quả kiểm tra cường độ chịu kéo gián tiếp ở 60
0
C 83
Hình 3.9: Hệ số cường độ chịu kéo gían tiếp của các hỗn hợp nghiên cứu 83
Hình 3.10: Thiết bị kiểm tra thấm nước phòng thí nghiệm 84
Hình 3.11: Biểu đồ quan hệ độ rỗng Va và hệ số thấm nước K
v
của ba hỗn hợp. 86
Hình 3.12: Biểu đồ hệ số thấm nước K
v

Hình 4.7: Công tác chuẩn bị thí nghiệm và đo chiều dài vệt hãm xe khi mặt đường khô
trên tuyến cao tốc Thành phố HCM - Long Thành - Dầu Dây 106
Hình 4.8:
Công tác chuẩn bị thí nghiệm và đo chiều dài hãm xe trên mặt đường ướt
106
Hình 4.9: Biểu đồ quan hệ giữa chiều dài hãm xe với áp lực hơi, tốc độ xe thay đổi 107
Hình 4.10: Quan hệ chiều dài hãm xe trên mặt đường khô với áp lực hơi, tốc độ xe thay
đổi trên mặt đường ướt. 107
Hình 4.11: Hệ số bám của bánh xe với mặt đường ở trạng thái khô và ướt 108
Hình 4.12: Công tác đảm bảo giao thông và đo nhám vĩ mô trên tuyến cao tốc 109
Hình 4. 13: Kết quả khảo sát độ nhám vĩ mô tại lý trình Km37+550÷Km38+150 109
Hình 4.14: Kết quả khảo sát độ nhám vĩ mô tại lý trình Km38+150÷Km38+850 109
Hình 4.15: Hình ảnh đo nhám trước và sau khi thổi khí nén 110
Hình 4.16: Kiểm tra độ nhám trước a/ và sau khi phun rữa cao áp b/. 111
Hình 4.17: Kết quả giá trị độ nhám vĩ mô sau khi phun rửa cao áp. 111

-
X
-

DANH MỤC CÁC BẢNG

CHƯƠNG I
Bảng 1.1: Cấp phối tiêu chuẩn OGFCA ở bang Washington-Mỹ 19
Bảng 1.2: Tiêu chuẩn cấp phối cốt liệu OGFCA của bang Arizona-Mỹ 20
Bảng 1.3: Thành phần cấp phối tiêu chuẩn hỗn hợp OGFCA của ODOT 20
Bảng 1.4: Qui định cấp phối sử dụng cho OGFCA của bang California-Mỹ 21

Bảng 1.30: Các chỉ tiêu cơ lý qui định cho bột khoáng. 40
Bảng 1.31: Thành phần cấp phối hỗn hợp cốt liệu của BTNNC 40
Bảng 1.32: Yêu cầu các chỉ tiêu kỹ thuật của BTNNC 41
Bảng 1.33: Các chỉ tiêu cơ lý qui định cho đá dăm. 41
Bảng 1.34: Các chỉ tiêu cơ lý qui định cho cát xay 41

CHƯƠNG II
Bảng 2.1: So sánh tỉ lệ cốt liệu trong các hỗn hợp bê tông nhựa. 49
Bảng 2.2: Cấp phối vật liệu OGFCA đề xuất nghiên cứu tại Việt nam 53
Bảng 2.3: Qui định chỉ tiêu cơ lý cốt liệu thô cho bê tông nhựa nhám [18][19] 54
Bảng 2.4: Qui định chỉ tiêu cơ lý của cát xay cho bê tông nhựa nhám [21]. 54
Bảng 2.5: Kết quả kiểm tra nhựa đường polime PmB-I [18] 55
Bảng 2.6: Thành phần hạt qui định cho bột khoáng [21] 56
Bảng 2.7: Kết quả kiểm tra cốt liệu và bột khoáng 56
Bảng 2.8: Hàm lượng nhựa dự đoán cần thiết cho ba cấp phối đề xuất 60
Bảng 2.9: Khối lượng mẫu thí nghiệm xác định hàm lượng nhựa tối ưu 61
Bảng 2.10: Đề xuất các thông số nung và trộn hỗn hợp vật liệu thí nghiệm. 61
Bảng 2.11: Giá trị các đặc trưng kỹ thuật của mẫu đầm OG-A 63
Bảng 2.12: Chiều dày màng nhựa và độ chảy nhựa của hỗn hợp OG-A 63
Bảng 2.13: Giá trị các đặc trưng kỹ thuật của mẫu đầm OG-B 64
Bảng 2.14: Chiều dày màng nhựa và độ chảy nhựa của hỗn hợp OG-B. 64
Bảng 2.15: Giá trị các đặc trưng kỹ thuật của mẫu đầm OG-C 65
Bảng 2.16: Chiều dày màng nhựa và độ chảy nhựa của hỗn hợp OG-C. 65
Bảng 2.17: Đề xuất giá trị kỹ thuật giới hạn cho hỗn hợp nghiên cứu [21],[23]. 66
Bảng 2.18: Hàm lượng nhựa tối ưu cho ba hỗn hợp đề xuất 67
Bảng 2.19: Tổng hợp kết quả và lựa chọn loại cấp phối đề xuất 70
Bảng 2.20: Xác lập thành phần các hỗn hợp cấp phối phục vụ nghiên cứu 73
Bảng 2.21:
Đề xuất các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu cho hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám
73


1

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề
Để tạo tiền đề để phát triển kinh tế xã hội và công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất
nước; Việt nam đang đầu tư xây dựng, phát triển hệ thống đường ô tô cấp cao và cao tốc.
Theo qui hoạch, đến năm 2020 hệ thống đường cao tốc của Việt Nam sẽ phủ
khắp cả nước với chiều dài xấp xỉ 6000km. Hiện tại một số tuyến cao tốc huyết mạch
như: Hà nội-Ninh Bình, Hà Nội-Lào Cai, Hà Nội-Hải Phòng, Sài Gòn-Trung Lương,
Thành phố HCM-Long Thành-Dầu Dây đã và đang được triển khai xây dựng, khai thác.
Đường cao tốc cho phép xe chạy với tốc độ trên 80km/h; với tốc độ như vậy, để
đảm bảo an toàn xe chạy, mặt đường yêu cầu phải đạt được chất lượng khai thác cao
như: độ nhám cao; độ bằng phẳng, độ ráo nước; trong đó độ nhám mặt đường là một
yếu tố đặc biệt quan trọng.
Tại các nước phát triển, người ta xây dựng lớp phủ mặt đường cao tốc bằng bê
tông nhựa rỗng có độ nhám cao, lớp vật liệu này yêu cầu phải được thiết kế, chế tạo, thi
công bằng công nghệ đặc biệt, đắt tiền.
Ở Việt Nam, lớp phủ bê tông nhựa tạo nhám đã được áp dụng trên một số đường
cao tốc, tuy nhiên mới ở mức độ thử nghiệm, chi phí cao và bị lệ thuộc vào công nghệ

trạng mặt đường ô tô, vật liệu địa phương, điều kiện địa lý tự nhiên và khí
hậu khu vực phía Nam;
+ Nghiên cứu thực nghiệm trong phòng và hiện trường từ đó đề xuất thành
phần hợp lý của bê tông nhựa lớp tạo nhám và các khía cạnh liên quan;
+ Nghiên cứu đề xuất các giải pháp nâng cao chất lượng khai thác lớp bê
tông nhựa lớp tạo nhám mặt đường ô tô.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
Luận án nghiên cứu đã đưa ra được các vấn đề với các nội dung có ý nghĩa bao gồm:
 Ý nghĩa khoa học
4.1 Xác lập các thành phần hỗn hợp với yêu cầu kỹ thuật đặc trưng vật liệu hỗn hợp và
qui định kỹ thuật cho vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám; 3

4.2 Lựa chọn thành phần vật liệu hợp lý hỗn hợp cho bê tông nhựa lớp tạo nhám mặt
đường ô tô; trên cơ sở nghiên cứu thực nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của các hỗn
hợp bê tông nhựa tạo nhám;
4.3 Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng khai thác lớp vật liệu bê tông nhựa tạo
nhám mặt đường ô tô với các nội dung sau:
 Nghiên cứu xác định mối quan hệ giữa độ rỗng dư và độ nhám vĩ mô của lớp phủ
bê tông nhựa lớp tạo nhám;
 Nghiên cứu xác định mối quan hệ giữa độ nhám vĩ mô của lớp phủ bê tông nhựa
tạo nhám và độ hút nước;
 Nghiên cứu ảnh hưởng hiệu ứng màng nước đến điều kiện chạy xe;
 Nghiên cứu xác định sự thay đổi độ nhám vĩ mô theo thời gian của mặt đường
nhám một số tuyến cao tốc ở phía Nam;
 Nghiên cứu xác định hiệu quả tăng nhám vĩ mô và độ hút nước của mặt đường bê
tông nhựa tạo nhám bằng công nghệ phun rửa cao áp;
 Nghiên cứu thiết lập và đề xuất chế độ kiểm tra bảo dưỡng định kỳ mặt đường tạo

*********

5

Chương 1:
TỔNG QUAN BÊ TÔNG NHỰA LỚP TẠO NHÁMNghiên cứu tổng quan bê tông nhựa lớp tạo nhám mặt đường ô tô cấp cao hay đường
cao tốc bao gồm các nội dung chính sau:
1) Xem xét cấu trúc và thành phần vật liệu hỗn hợp BTN truyền thống và BTN lớp
tạo nhám;
2) Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám vi mô-vĩ mô và khả năng duy trì
độ nhám theo thời gian;
3) Xem xét các loại hỗn hợp bê tông nhựa với đặc trưng độ rỗng dư và thành phần

sẽ không đủ để tạo màng bọc khắp các hạt, khi đó cấu trúc vi mô sẽ tăng lỗ rỗng, các
hạt không liên kết được với nhau, cường độ sẽ giảm.
+ Cấu trúc trung gian: khi đưa cát vào chất liên kết asphalt để tạo thành vữa
asphalt thì sẽ làm giảm cường độ của hệ thống vì cát 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 nhau của bê tông nhựa.
+ Cấu trúc vĩ mô: cốt liệu đá được bao bọc bởi bitum nhựa đường là một yếu tố
cơ bản để làm 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 của đá dăm. Đá dăm được liên kết với nhau
thành một khối sườn không gian trong vữa asphalt.
b-Thành phần hỗn hợp bê tông nhựa [4],[7],[11]
Các thành phần vật liệu cơ bản của hỗn hợp bê tông nhựa bao gồm các cốt liệu hạt
thô (đá dăm) và hạt mịn (cát) có thành phần cỡ hạt tuân theo một quy luật nhất định, nhựa
đường (bitum) và bột khoáng (bột đá vôi, xi măng, ). Các tính chất của bê tông nhựa
phụ thuộc vào tỉ lệ và tính chất của các vật liệu thành phần, phụ thuộc vào sự phân bố
chất kết dính trong hỗn hợp và chất lượng tương tác giữa cốt liệu và chất dính kết.
Mỗi thành phần trong hỗn hợp bê tông nhựa đóng một vai trò nhất định và có
liên quan chặt chẽ với nhau trong việc tạo nên một khối liên kết có đủ các tính chất cần
thiết của vật liệu làm lớp mặt đường. Các đặc tính của vật liệu thành phần và ảnh
hưởng của chúng đến độ bền khai thác và tuổi thọ của mặt đường bê tông nhựa.
+ Cốt liệu: bao gồm cốt liệu hạt thô, cốt liệu hạt mịn với chức năng tạo bộ khung
chịu lực cho hỗn hợp. Thành phần kích cỡ hạt cốt liệu phải đảm bảo thỏa mãn đường
cong cấp phối tiêu chuẩn được quy định cho mỗi loại bê tông nhựa khác nhau, với mục
đích tạo khung chịu lực bền vững mà vẫn đảm bảo màng chất dính kết đủ bao bọc và
kết dính các hạt cốt liệu.
Cấp phối cốt liệu là phân bố thành phần cỡ hạt theo % của tổng khối lượng được
xác định bằng thí nghiệm bộ sàng tiêu chuẩn. Cấp phối cốt liệu là đặc tính quan trọng
nhất của hỗn hợp cốt liệu, nó ảnh hưởng đến hầu hết các đặc tính quan trọng của hỗn
hợp, bao gồm độ cứng, độ ổn định, độ bền, độ thấm nước, độ linh động, khả năng chịu
mỏi, cường độ chống trượt và khả năng chống lại các hư hỏng do ảnh hưởng của nước.


8

Các chất thơm chiếm khoảng 40 - 65 % trong thành phần của nhựa đường, là
chất lỏng nhớt, có màu nâu. Các chất no là các hyđrô-cacbon béo dạng duỗi thẳng hoặc
phân nhánh (hình 1.2), là các chất lỏng dạng nhớt có màu trắng hoặc màu vàng, chúng
chiếm khoảng 5 đến 25% thành phần của nhựa đường.
Kết quả của nhiều nghiên cứu chỉ rõ các yếu tố khác nhau như chiều dày màng
nhựa, độ ổn định nhiệt độ của nhựa đường, độ kéo dài, độ rỗng dư, tuổi thọ của mặt
đường, điều kiện giao thông, các điều kiện khí hậu ảnh hưởng đến mối quan hệ giữa
thông số độ kim lún của nhựa đường và xuất hiện vết nứt trong mặt đường bê tông nhựa
[6],[43].
1.2. Thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám OGFCA
1.2.1 Cốt liệu
Bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở-OGFCA (Open Graded Friction Courses
Asphalt) là loại cấu trúc khung dạng vĩ mô (hình 1.3), hỗn hợp bao gồm các hạt cốt liệu
lớn đồng dạng, có một ít hoặc không có hạt cốt liệu nhỏ và bột khoáng; hỗn hợp vật liệu
được thiết kế sao cho vật liệu đầm nén đạt được độ rỗng dư từ 18%÷25% [37],[40].

Hình 1.3: Cấu trúc của hỗn hợp OGFCA.
Việc lựa chọn thành phần hỗn hợp cho bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở căn
cứ theo các tiêu chuẩn lựa chọn vật liệu và kinh nghiệm của các nước đã sử dụng, sao
cho hỗn hợp đạt được độ rỗng dư yêu cầu và đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của vật liệu khi
khai thác. Đặc tính cơ-lí của cốt liệu thô trong hỗn hợp là một chỉ tiêu rất quan trọng để
đạt được độ nhám cao (sức kháng trượt bề mặt), đồng thời duy trì độ nhám vĩ mô và vi
mô theo thời gian khai thác. 9


Hình 1.4: Đường cong cấp phối hỗn hợp bê tông nhựa theo TCVN và của Mỹ.

Hình 1.5: Hình ảnh cấu trúc bề mặt bê tông nhựa chặt và bê tông nhựa cấp phối hở. 10

1.2.2 Chất liên kết
Khi thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa lớp tạo nhám, kinh nghiệm các
nước chất liên kết thông thường sử dụng là bitum cải tiến, việc sử dụng nhựa này nhằm
cải thiện đặc tính biến dạng và độ bền của bê tông nhựa khi sử dụng nơi có nhiệt độ, độ
ẩm thay đổi bất thường [34],[36],[37],[39],[40],[44],[47],[48].
Bitum cải tiến sử dụng cho hỗn hợp asphalt bằng cách cho thêm vào bitum các
chất như amiang, các chất khoáng đặc biệt, các sợi khoáng, cao su hoặc các polime dẻo
nhiệt. Hiện nay, bitum cải tiến phổ biến nhất là loại bitum polime dẻo nhiệt hay cao su
dẻo nhiệt. Polyethylen, polypropylen, polyvinyl chlorid, polystyren và ethylen vinyl
acetate (EVA) là các polime dẻo nhiệt hoặc styren butadien styren (SBS), styren
isopren styren (SIS) là các loại cao su dẻo nhiệt.
Các polime dẻo nhiệt hay cao su dẻo nhiệt khi được trộn với bitum ở nhiệt độ
thích hợp, chúng sẽ làm tăng liên kết với bitum và tăng độ nhớt của bitum. Độ nhớt
nhựa và chiều dày màng nhựa ảnh hưởng nhiều đến độ bền của vật liệu, do vậy việc sử
dụng bitum cải tiến cho vật liệu sẽ bị hạn chế tối đa hiện tượng chảy nhựa, làm gia tăng
liên kết trong vật liệu, giảm thiểu những hư hỏng do tác động nhiệt độ, độ ẩm môi
trường mà bitum thông thường khó có thể kiểm soát được.
1.3 Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám mặt đường
1.3.1 Khái niệm
 Độ nhám vi mô (micro-texture): Độ nhám vi mô là độ xù xì bề mặt của hạt cốt
liệu lộ ra trên mặt đường và thường khó nhìn thấy. Độ nhám vi mô là cơ sở để tạo nên
độ bám-sức kháng trượt giữa bánh xe và mặt đường. Việc tăng độ nhám vi mô được
thực hiện thông qua tuyển chọn loại cốt liệu đá có thuộc tính độ nhám vi mô cao.


Nhám v
ĩ mô

M
ặt đ
ư
ờng
12

đường. Khi tốc độ xe chạy trên 100km/h thì nguy cơ tiếp xúc giữa bánh xe với mặt
đường sẽ mất hoàn toàn do chiều dày màng nước vẫn tồn tại.
Vai trò của độ nhám vĩ mô lúc này là tạo ra các kênh thoát nước. Do độ nhám vi
mô là không lớn, khi xe chạy với tốc độ cao, hiệu ứng màng nước lớn thì độ nhám vĩ
mô đóng vai trò quyết định ảnh hưởng đến sức chống trượt của mặt đường. Nhám vĩ
mô giúp làm giảm áp lực nước ở trước và xung quanh lốp xe, giúp cho một diện tích vỏ
lốp xe vẫn duy trì sự tiếp xúc ma sát với bề mặt mặt đường và có thể duy trì xe chạy với
tốc độ cao.
1.3.2 Ảnh hưởng của cốt liệu đến độ nhám mặt đường
1.3.2.1 Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám vi mô
Từ bản chất của độ nhám vi mô là độ xù xì của bề mặt cốt liệu, do đó ta có các
chỉ tiêu đánh giá độ nhám vi mô là:
a) Chỉ số độ mài bóng cốt liệu đá–PSV (British Polish Stone Value Test, ASTM
D3319)
Khả năng duy trì độ nhám vi mô phụ thuộc vào khả năng chịu mài bóng bề mặt của cốt
liệu. Theo thời gian do tác dụng của lốp xe, thời tiết, các viên đá ma sát nhau làm cho
bề mặt cốt liệu bị mài mòn làm giảm độ nhám vi mô.

Khả năng chịu mài bóng của cốt liệu
được đánh giá bằng thí nghiệm chỉ số
độ mài mòn PSV (British Polish
Stone Value Test, ASTM D3319).
Vật liệu đá có chỉ số PSV càng cao
thì có sức kháng mài bóng càng tốt,
nhờ đó có độ bền nhám vi mô cao
hơn.
b) Chất lượng của cốt liệu
Để có độ nhám vi mô cao và khả
năng duy trì độ nhám vi mô thì rất
cần cốt liệu có chất lượng cao, điển
hình là các cốt liệu có cường độ chịu
nén yêu cầu, không tan trong axit
cao, nhất là vật liệu có thành phần
silic và silicát cao.