BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

NGHIÊN CỨU SỰ TÁC ĐỘNG CỦA NHIỆT ĐỘ MÔI TRƯỜNG
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA
MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG
Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Hồ Chí Minh – Năm 2015
1
MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa i
Lời cam đoan ii
Lời cảm ơn iii
Mục lục iv
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt viii
Danh mục các bảng x
Danh mục các hình vẽ, đồ thị xiv
Phụ lục xvi
MỞ ĐẦU 1
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG MẶT ĐƯỜNG
BÊ TÔNG XI MĂNG TẠI THÀNH PHỐ HỐ CHÍ MINH 3
1.1.Khái quát tình hình xây dựng và phát triển mặt đường BTXM trên thế giới
3
1.2 Khái quát tình hình xây dựng mặt đường BTXM ở nước ta 9
1.3 Khái niệm mặt đường BTXM: 10
1.4 Cấu tạo chung của mặt đường BTXM: 10
1.4.1 Cấu tạo mặt đường BTXM: 10
1.4.1.1 Tấm bê tông: 10
1.4.1.2 Lớp dãn cách: 11

2.3 Các phương pháp tính toán theo các Quy trình hiện hành của một số nước
khác trên thế giới 47
2.3.1 Phương pháp thiết kế mặt đường cứng của Anh 47
2.3.2 Phương pháp thiết kế mặt đường BTXM của Pháp 53
2.3.2.1 Lý thuyết tính toán 53
2.3.2.2 Các tham số 57
2.4 Kết luận chương 2 60
Chương 3. KHẢO SÁT TÍNH TOÁN, XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT CỦA
MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 61
3.1 Điều tra, khảo sát nhiệt độ môi trường và bức xạ của khu vực Thành phố Hồ
Chí Minh 61
3.1.1 Vị trí đia lý 61
3.1.2 Điều kiện môi trường tư nhiên 61
3.1.3 Điều kiện về khí tượng 62
3
3.1.3.1 Nhiệt độ không khí 62
3.1.3.2 Độ ẩm không khí 63
3.1.3.3 Tốc độ gió 64
3.1.3.4 Bức xạ 64
3.1.3.5 Lượng mưa 65
3.1.4 Điều kiện thủy văn 66
3.2 Các xác định nhiệt độ bề mặt trên mặt dường BTXM 67
3.3 Tính toán xác định nhiệt độ bề mặt trên mặt đường BTXM tại Thành phố Hồ
Chí Minh 68
3.3.1 Nhiệt độ và bức xạ đo được tại trạm khi tượng Tân Sơn Hòa – Nhà Bè
68
3.3.1.1 Nhiệt độ trung bình tháng theo giờ năm 2013 đối với khu vực Thành
phố Hồ Chí Minh Bức xạ 69
3.3.1.2 Bức xạ trung bình tháng theo giờ năm 2013 đối với khu vực Thành
phố Hồ Chí Minh Bức xạ 70

CHỮ VIẾT TẮT
GIẢI THÍCH NỘI DUNG KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
I DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
1
α
An pha; là hệ số nở dài
2
γ
Ga ma; trọng lượng riêng; chuyển vị góc …
3
∆Τ
,
t
∆
,
∆
,
δ
Đen ta, Chênh lệch nhiệt độ
4
ε
Epxilon; biến dạng dài tương đối
5
x
ε
,
y
ε
,
z

y
σ
,
z
σ
ứng suất theo phương x, phương y, phương z
14
ϕ
Phi; là góc nội ma sát
15
w
Độ võng của tấm
16
E
Mô đuyn đàn hồi của bê tông
17
f
Hệ số ma sát
18
C
Hệ số nền. Lực dính …
II DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
1 BT Bê tông
2 BTXM Bê tông xi măng
3 GCXM Gia cố xi măng
4 BTCTLT Bê tông cốt thép liên tục.
5 KTQS Kỹ thuật Quân sự
6 MĐC mặt đường cứng
7 GS giáo sư
8 PGS phó giáo sư

C
35
6 Bảng 2.6 Hệ số C,
γ
37
7 Bảng 2.7
Chi tiết của các thanh truyền lực của AASHO
41
8 Bảng 2.8
Phân loại năng lực chịu tải của các kết cấu mặt đường
cứng
49
9 Bảng 2.9
Chiều dày của lớp móng
50
10 Bảng 2.10
Biến số phụ thuộc vào sự rủi ro r% - Độ rủi ro r% được
chọn phụ thuộc vào cấp giao thong. Với mặt đường
BTXM
55
11 Bảng 2.11
Giá trị của u được tra theo bảng dưới (bảng 2.11)
55
12 Bảng 2.12
Độ dốc của quy luật mỏi của vật liệu được xác định
theo kết quả thí nghiệm mỏi của vật liệu làm mặt
đường. Với BTXM lấy theo bảng 2.12
55
15 Bảng 2.13
K

70
24 Bảng 3.7
Nhiệt độ trung bình của không khí theo từng giờ tại
trạm Tân Sơn Hòa – Nhà Bè (theo số liệu năm 2013 với
các tháng II, III, IV và V)
71
25 Bảng 3.8
Bức xạ trung bình của theo từng giờ tại trạm Tân
Sơn Hòa – Nhà Bè (theo số liệu năm 2013 với các
tháng II, III, IV và V
71
26 Bảng 3.9
Nhiệt độ tính toán bề mặt tấm BTXM mặt đường sân
bay tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh (nhiệt độ
tháng III)
73
IV Chương 4
Nghiên cứu sự tác động của nhiệt độ bề mặt đến sự
làm việc của mặt đường BTXM
27 Bảng 4.1
Nhiệt độ theo từng địa phương tại Việt Nam
78
28 Bảng 4.2
Građien nhiệt độ lớn nhất theo chiều dày h (ký hiệu:
max
∆Τ
; đơn vị: 0C/cm)
81
29 Bảng 4.3
Chênh lệch nhiệt độ và Gradien nhiệt với điều kiện khí

Chí Minh) với tấm có kích thước là 600 x 600
90
37 Bảng 4.11
Giá trị ứng suất uốn vồng do tác dụng của nhiệt độ:
(theo Tác giả nghiên cứu tại khu vực Thành phố Hồ
Chí Minh) với tấm có kích thước là 650 x 650
90
38 Bảng 4.12
Giá trị ứng suất uốn vồng do tác dụng của nhiệt độ:
(theo Tác giả nghiên cứu tại khu vực Thành phố Hồ
Chí Minh) với tấm có kích thước là 700 x 700
90
39 Bảng 4.13
Giá trị ứng suất uốn vồng do tác dụng của nhiệt độ:
(theo Tác giả nghiên cứu tại khu vực Thành phố Hồ
Chí Minh) với tấm có kích thước là 762 x 762
90
10
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
TT KÝ HIỆU NỘI DUNG, TÊN HÌNH VẼ TRANG
I Chương 1
Tổng quan về công tác xây dựng mặt đường BTXM
tại Thành phố Hồ Chí Minh
1 Hình 1.1 Cấu tạo mặt đường BTXM 10
2 Hình 1.2 Sơ đồ bố trí khe co, dãn và khe dọc. 12
3 Hình 1.3 Khi không có thanh truyền lực. 12
4 Hình 1.4 Khi có thanh truyền lực 12
5 Hình 1.5 Bố trí thanh truyền lực để truyền lực giữa các tấm. 13
6 Hình 1.6
Khe dãn có thanh truyền lực

t
=2,5. 45
21 Hình 2.6 Chiều dày tấm bê tông 46
22 Hình 2.7 Trọng lượng tối thiểu của cốt thép (theo Road Note 29) 52
23 Hình 2.8
Khoảng cách giữa các khe trong tấm BTCT (theo Road
Note 29)
53
III Chương 3
Nghiên cứu sự tác động của môi trường đến sự làm
việc của mặt đường BTXM
21 Hình 3.1
Nhiệt độ không khí và nhiệt độ tính toán bề mặt tấm
BTXM mặt đường theo chu kỳ ngày đêm của khu vực
Thành phố Hồ Chí Minh.
73
IV Chương 4
Nghiên cứu sự tác động của nhiệt độ bề mặt đến sự
làm việc của mặt đường BTXM
22 Hình 4.1
Sự thay đổi nhiệt độ trong tấm bê tông ở các độ sâu
khác nhau (các số trên đường cong – chỉ độ sâu, cm)
80
12
PHỤ LỤC
TT NỘI DUNG TRANG
1 Phụ lục 01: Những hình ảnh đặc trưng về các vết nứt của
mặt đường BTXM
99
2 Phụ lục 02: Nhiệt độ và bức xạ tại khu vực Thành phố Hồ

trường Thành phố Hồ Chí Minh đến sự làm việc của mặt đường BTXM” là một
yêu cầu có tính cấp thiết và ý nghĩa thực tiễn
2. Tên của đề tài:
“Nghiên cứu sự tác động của nhiệt độ môi trường Thành phố Hồ Chí Minh
đến sự làm việc của mặt đường BTXM”
14
3. Mục tiêu của đề tài
- Tổng quan những vấn đề đặt ra về mặt đường BTXM.
- Trình bày các cơ sở khoa học về sự ảnh hưởng của nhiệt độ trong thiết kế
tính toán kết cấu mặt đường BTXM.
- Tiến hành nghiên cứu thực tế và tính toán sự tác động nhiệt độ môi trường
tại Thành phố Hồ Chí Minh đến sự làm việc của mặt đường BTXM.
4. Phương pháp nghiên cứu:
- Thu thập, điều tra, khảo sát các số liệu về nhiệt độ và bức xạ của khu vực
Thành phố Hồ Chí Minh; xác định nhiệt độ tính toán bề mặt của mặt đường
BTXM
- Nghiên cứu lý thuyết trên cơ sở các phương pháp tính toán kết cấu mặt
đường BTXM hiện đang được áp dụng ở Việt Nam, có tham khảo các phương
pháp tính toán kết cấu mặt đường BTXM của các Quốc gia khác trên thế giới.
5. Phạm vi, đối tượng nghiên cứu:
- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu sự làm việc của mặt đường BTXM chịu
sự tác động của nhiệt độ môi trường Thành phố Hồ Chí Minh
- Đối tượng nghiên cứu: mặt đường BTXM
6. Nội dung của đề tài, các vấn đề giải quyết:
Chương 1: Tổng quan về công tác xây dựng mặt đường BTXM tại Thành phố
Hồ Chí Minh.
Chương 2: Sự ảnh hưởng của nhiệt độ trong thiết kế, tính toán mặt đường
BTXM.
Chương 3: Khảo sát tính toán, xác định nhiệt độ bề mặt của mặt đường
BTXM tại Thành phố Hồ Chí Minh.

không ngừng tăng lên. Cùng với sự phát triển nhanh chóng về quy mô xây dựng
và công nghệ thi công, vấn đề cải tạo và phương pháp tính toán mặt đường
BTXM cũng có những thay đổi cơ bản.
Do tích luỹ kinh nghiệm xây dựng và khai thác mặt đường BTXM, do kết quả
của việc nghiên cứu và thực nghiệm từ những thí nghiệm nhỏ trong phòng đến
những thực nghiệm quy mô lớn ở hiện trường (như việc thực nghiệm của tổ chức
AASHO
*
được tiến hành ở Mỹ vào những năm 1959 và 1960 tiêu tốn 26 triệu đô
16
la), từ đó người ta đã hoàn chỉnh dần về hình thức cấu tạo và phương pháp thiết
kế mặt đường BTXM.
Lúc đầu người ta không thực hiện việc đầm nén nền đường vì cho rằng tấm bê
tông phân bố lực đều trên nền đất, nên dưới tấm bê tông không có lớp móng mà
chỉ có một lớp cát mỏng gọi là lớp làm sạch bê tông. Trong quá trình sử dụng
người ta đã nhận thức được đầy đủ vai trò quan trọng của nền móng dưới mặt bê
tông và đã đề ra những yêu cầu cao đối với nền móng. Cho đến Hội nghị Quốc tế
về đường ô tô lần thứ 15 họp tại Mehico (năm 1976) đã thống nhất phải xây dựng
lớp móng có gia cố xi măng chắc chắn và ổn định dưới tấm BTXM
Về cường độ bê tông làm mặt đường cũng không được quy định rõ ràng, gần
đây người ta đã đề nghị dùng bê tông mác cao với cường độ chịu uốn 50-
60KG/cm
2
.
Về cấu tạo các khe co dãn cũng có những thay đổi quan trọng, sau một thời
gian tranh luận, hiện nay người ta đã thống nhất là cần bố trí các thanh truyền lực
trong khe ngang vì các thanh truyền lực có tác dụng truyền tải trọng rất tốt, do
đó, tuổi thọ mặt đường được tăng lên nhiều.
Về phương pháp tính toán mặt đường bê tông, cũng có sự phát triển và hoàn
chỉnh rất cơ bản. Trong giai đoạn đầu người ta không tính toán và thường lấy

Oetterogat – Sechchia – Mednicop) để tính ứng suất cho ba trường hợp tác dụng
của tải trọng theo mô hình modun đàn hồi E
0
. Ở nước ta trong thời gian qua,
chúng ta vẫn sử dụng các công thức tính toán này để thiết kế chiều dày của mặt
đường BTXM.
Do sự tăng tải trọng và mật độ xe chạy trên đường người ta đã chú ý hơn đến
sự tác dụng trùng phục của xe chạy. Nếu nhưng trước đây người ta mới chú ý tới
sự ảnh hưởng của sự trùng phục đến hiện tượng mỏi của tấm bê tông, thì ngày
nay người ta còn chú ý đến sự tích lũy của biến dạng dư trong nền móng, nhất là
trong khu vực dưới các khe ngang, do tác dụng trùng phục gây ra. Hiện tượng tích
lũy biến dạng dư trong nền móng (gọi là hiện tượng lầy lún) đã được R.Eat đề cập
đến từ năm 1932 nhưng mãi đến năm 1949 sau khi theo dõi đoạn đường thí
nghiệm ở bang Merilan (Mỹ), người ta mới kết luận được sự lầy lún xuất hiện
nghiêm trọng cạnh các khe ngang và là nguyên nhân chủ yếu làm xuất hiện các
đường nứt, nhất là trên các đoạn mặt đường bê tông xây dựng trên nền đất dính.
Kết quả theo dõi các đường ô tô đang khai thác ở Liên Xô cũ cũng cho thấy có
khoảng 50% đường nứt xuất hiện ở khoảng 1/3 chiều dài tấm bê tông gần mép
dọc phía ngoài của mặt đường do khu vực này thường xuyên ẩm ướt và chịu tác
dụng trùng phục trực tiếp của bánh xe chạy. Các thí nghiệm của tổ chức AASHO
18
tiến hành ở hiện trường cũng đã đi đến một kết luận quan trọng là “Các đường
nứt trong mặt đường cứng cùng phát triển với sự tăng tải trọng hoặc số lần tác
dụng của tải trọng” và đã tìm ra được mối quan hệ giữa số lần tác dụng của tải
trọng N với chỉ tiêu đường nứt C của mặt đường BTXM không có cốt thép như
sau:
LgN = 4,7 + 0,5lgC’-2,62lg×
2
0,54
P

lời giải bài toán tính toán nhiều lớp và lý thuyết đàn hồi để xác định ứng suất và
19
chuyển vị (độ võng) ở khu vực giữa tấm bê tông mặt đường. Các phương pháp
của Buaromitsto (Burmister) (Mỹ), Kogan (Liên Xô), phương pháp toán đồ của
Giuphoroy – Basole (Jeuffroy – Bachelez), chương trình tính toán mặt đường
ALIZE3 của Pháp đã giải quyết vấn đề tính kết cấu mặt đường BTXM theo
phương pháp này. Ưu điểm của phương pháp trên là có thể tính toán ứng suất và
chuyển vị của tấm bê tông và trong các lớp móng của kết cấu mặt đường.
Như vậy, cùng với sự phát triển của quy mô xây dựng, phương pháp tính toán
mặt đường BTXM đã không ngừng phát triển. Hiện nay, trên thế giới đang tồn tại
hàng chục phương pháp tính toán, thiết kế khác nhau, thậm chí trong một số nước
cũng đang sử dụng vài phương pháp tính toán thiết kế khác nhau.
Thông qua các tài liệu của Hội nghị Quốc tế trong những năm gần đây về
đường ô tô và sách, tạp chí đã được công bố liên quan đến tính toán thiết kế cấu
tạo mặt đường BTXM, có thể rút ra những kết luận tương đối thống nhất như sau:
- Chiều dày tấm BTXM trên các trục đường ô tô thường vào khoảng
22÷25cm, gần đây một số nước như Pháp, Anh đã dùng các tấm bê tông dày
25÷28cm không có cốt thép và không đặt thanh truyền lực trong các khe dãn.
Việc xuất hiện loại kết cấu này chứng tỏ xu hướng đơn giải hóa kết cấu mặt
đường để có thể sử dụng máy đổ bê tông ván khuôn trượt.
- Phần lớn các nước đều dùng bê tông mác cao, với cường độ chịu uốn
R
u
=45÷55KG/cm
2
để làm mặt đường
- Loại kết cấu phổ biến nhất hiện nay là mặt đường BTXM không có cốt
thép nhưng có bố trí thanh truyền lực ở các khe. Hiện có xu hướng giảm khoảng
cách giữa các khe co xuống còn 5m, tăng đường kính thanh truyền lực lên đến
25÷30mm, tăng diện tích giữa các khe dãn lên 100÷200m, thậm chí bỏ khe dãn.

màng mỏng bọc kín mặt đường bê tông làm chậm sự bốc hơi trong bê tông, thay
cho kỹ thuật bảo dưỡng bằng cách tưới ẩm vẫn dùng trước đây.
1.2 Khái quát tình hình xây dựng mặt đường BTXM ở nước ta:
Mặt đường BTXM được xây dựng ở nước ta từ trước năm 1945 cho một số
sân bay và vài đoạn đường ô tô các tấm có kích thước nhỏ (khoảng 2x2m, dày từ
15÷18cm) bằng bê tông mác thấp (150÷200) thi công theo phương pháp thủ công
kỹ thuật đơn giản. Tuy vậy, thời gian sử dụng những loại đường này cũng được
trên 20÷30 năm, như đoạn đường BTXM dài 100m trên Quốc lộ 1A thuộc địa
phận Kỳ Anh (Nghệ Tĩnh) cho đến năm 70 vẫn còn tồn tại.
21
Từ năm 1954-1975, ở Miền Bắc chúng ta tiếp tục khôi phục cải tạo và làm
mới một số sân bay và đường ô tô bằng BTXM, như sân bay Nội Bài, đường ô tô
ở thị trấn Xuân Hòa (Hà Nội), đường Hùng Vương và quảng trường Ba Đình (Hà
Nội), Bằng phương pháp thi công thủ công kết hợp với một số thiết bị cải tiến,
chúng ta đã có thể thi công các mặt đường BTXM, kể cả mặt đường BTCT hiện
đại, đảm bảo chất lượng; ở Miền Nam, Mỹ cũng sử dụng làm một số sân bay và
vài đoạn đường ô tô bằng BTXM
Từ năm 1975 đến nay, vì phải tập trung xi măng cho các như cầu khôi phục
kinh tế và xây dựng nhà ở nên loại mặt đường BTXM vẫn chưa được phát triển.
Hiện nay, cùng với sự phát triển của nền kinh tế, mật độ xe trên đường ngày
càng tăng, trọng lượng xe cơ giới ngày càng nặng, khả năng sản xuất bê tông
trông nước ngày càng dồi dào Vì vậy, việc nghiên cứu áp dụng rộng rãi mặt
đường BTXM vào xây dựng đường ở nước ta là một vấn đề quan trong và cấp
thiết.
Trong điều kiện khí hậu ở Việt Nam với lượng mưa lớn, nhiệt độ khí hậu về
mùa hè khá cao, bức xạ mặt trời khá mạnh, chế độ thủy nhiệt của nền mặt đường
ở một số nơi lại thường bất lợi là những nhân tố anh hưởng không tốt đến cường
độ và ổn định của mặt đường nhựa. Vì vậy, muốn cải tạo mặt đường ở nước ta,
cần phải chú ý đẩy mạnh việc xây dựng mặt đường BTXM
Việc xây dựng mặt đường BTXM ở nước ta có những thuận lợi như sau:

sát của tấm bê tông với đáy móng, làm cho tấm bê tông có thể duy chuyển khi
nhiệt độ thay đổi mà không gây nứt bề mặt.
+ Làm bằng cát trộn nhựa dày 2 – 5cm (thường dùng nhựa lỏng từ 2 – 4%
theo khối lượng hoặc nhũ tương từ 4 – 8% theo khối lượng). Lớp cát trộn nhựa
được làm khi các lớp móng là đá dăm, đá dăm gia cố xi măng, đất gia cố… Nó
có tác dụng tạo phẳng và làm giảm ma sát của tấm bê tông với dáy móng. Nếu
không có cát trộn nhựa có thể làm bằng cát thiên nhiên (tốt nhất là cát mịn) để tạo
phẳng sau đó trải giấy dầu lên.
1.4.1.3 Lớp móng:
+ Thường bằng đất gia cố, cát gia cố xi măng, cấp phối đá dăm, cấp phối
đá dăm gia cố xi măng, bê tông nghèo hoặc đá dăm.
+ Hiện chỉ làm lớp móng cát trên các đường có ít xe chạy và xe tải trọng
nhẹ.
1.4.2 Cấu tạo khe nối mặt đường BTXM:
1.4.2.1 Tác dụng khe nối:
Khi có sự thay đổi của nhiệt độ, trong tấm bê tông sẽ xuất hiện ứng suất nhiệt
do tấm bê tông co, giãn. Để giảm bớt ứng suất này, không cho tấm bê tông xuất
hiện các đường nứt, cần phải chia tấm BT thành nhiều tấm riêng rẽ bằng các khe
nối dọc và ngang.
Các khe nối này có mục đích cụ thể như sau:
+ Bảo đảm khả năng biến dạng bình thường của tấm bê tông (co, dãn, uốn
vồng) do sự thay đổi của nhiệt độ, độ ẩm.
+ Giảm bớt các vết nứt xuất hiện trong tấm bê tông do sự bất lợi về chế độ
thủy nhiệt của nền đường gây ra.
+ Bảo đảm sự tiếp xúc bình thường giữa các tấm bê tông khi không thể thi
công cùng thời điểm
Có 03 loại khe nối trong mặt đường BTXM: khe co, khe dãn và khe nối dọc.
24
Hình 1.2. Sơ đồ bố trí khe co, dãn và khe dọc.
Chú ý: Để truyền lực giữa các tấm, tránh vỡ cạnh và mép tấm, phải bố trí