Luận án thạc sỹ kỹ thuật

Trần Quốc Đạt

chơng 1 - Đặt vấn đề và nhiệm vụ nghiên cứu
1.1.

Đặt vấn đề và đặt nhiệm vụ nghiên cứu

Bê tông nhựa là vật liệu chủ yếu để xây dựng đờng ô tô và đợc sử dụng rộng
rãi trên thế giới cũng nh ở Việt Nam. Mạng lới đờng quốc gia ở Việt Nam
hiện nay có khoảng trên 80% có lớp mặt có xử lý bằng bitum, trong đó phần
lớn là dùng bê tông nhựa. Điều này cũng phù hợp trào lu chung của thế giới,
vật liệu gia cố bitum và bê tông nhựa đã và đang là loại vật liệu rất thông
dụng làm lớp mặt của kết cấu áo đờng ôtô. Công nghệ thi công lớp mặt đờng
bằng bê tông nhựa cũng đã quen thuộc với các nhà thầu Việt Nam.
Việc nâng cao chất lợng và tuổi thọ lớp mặt bê tông nhựa ở nớc ta sẽ góp phần
nâng cao chất lợng của cả mạng lới đờng ôtô và có ý nghĩa kinh tế kỹ thuật to
lớn. Những cố gắng nhằm nâng cao chất lợng và tuổi thọ của lớp mặt bê tông
nhựa của kết cấu áo đờng có thể đi theo các hớng cơ bản sau đây:
- Nghiên cứu sử dụng các loại bê tông nhựa có cấu trúc khác với các loại bê
tông nhựa thông thờng, có cờng độ và tuổi thọ cao, chịu đợc tác dụng của
tải trọng nặng, có những đặc tính phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới.
- Sử dụng kết cấu áo đờng phù hợp với tải trọng giao thông (tải trọng trục xe
và lu lợng xe) và các điều kiện môi trờng.
- Hoàn thiện công nghệ thi công áo đờng và chế tạo hỗn hợp bê tông nhựa
theo hớng hiện đại hoá thiết bị và công nghệ: từ thiết kế thành phần hỗn
hợp, thí nghiệm đánh giá và kiểm tra chất lợng.
- Hoàn thiện phơng pháp và cải tiến tổ chức để công tác duy tu sửa chữa kết
cấu áo đờng đạt hiệu quả ngày càng cao hơn, đặc biệt trong lĩnh vực tái tạo
độ nhám và phòng ngừa h hỏng.

định các chỉ tiêu cơ học của bê tông nhựa đáng tin cậy, phản ánh gần đúng
nhất bản chất, điều kiện làm việc thực tế của bê tông nhựa.
Trên thế giới đã và đang sử dụng nhiều phơng pháp thiết kế, nhiều phơng pháp
thí nghiệm hiện đại để đánh giá các chỉ tiêu cơ học của bê tông nhựa phản ánh
gần đúng điều kiện làm việc thực tế của mặt đờng bê tông nhựa; trong khi đó
Việt Nam hiện vẫn đang sử dụng một số phơng pháp truyền thống đơn giản để
thiết kế, kiểm tra, đánh giá chất lợng bê tông nhựa.
Hiện nay, trên thế giới có các phơng pháp chính thiết kế thành phần hỗn hợp
bê tông nhựa nóng (Hot Mix Asphalt-HMA) nh sau:
- Phơng pháp cờng độ của Liên Xô (cũ).
- Phơng pháp Marshall
- Phơng pháp Hveem
- Phơng pháp Hubbard-Field
- Phơng pháp SuperPave
Phơng pháp thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa nóng Marshall đợc
dùng phổ biến ở Việt Nam và các nớc tiên tiến trên thế giới. Trong quá trình
sử dụng nó bộc lộ nhiều nhợc điểm và đến đầu những năm 1990 một số nớc
nh Mỹ, Anh, Đức,... bắt đầu nghiên cứu sử dụng các phơng pháp khác mà
SuperPave là phơng pháp đợc lựa chọn nhiều nhất ở những nớc phát triển này.
Những nghiên cứu mới gần đây ở Việt Nam cũng chỉ ra những tồn tại của phơng pháp Marshall và kiến nghị sử dụng phơng pháp thiết kế mới áp dụng đợc
trong những điều kiện thực tế Việt Nam. Do vậy, cần thiết phải có một nghiên
cứu đầy đủ và toàn diện về các phơng pháp thiết kế thành phần hỗn hợp bê
tông nhựa, trên cơ sở đó đa ra định hớng sử dụng ở Việt Nam.
Nh vậy đề tài : Nghiên cứu các phơng pháp thiết kế thành phần hỗn hợp bê
tông nhựa và đề xuất khả năng áp dụng trong điều kiện thực tế Việt Nam hiện
nay là cần thiết và có tính thời sự.
1.2.

Phơng hớng giải quyết đề tài


thiết kế thành phần BTN áp dụng.
- Đánh giá, kết luận
1.2.4 ý nghĩa khoa học của đề tài
- Về lý thuyết : Đề tài là một nghiên cứu tổng hợp: Nêu đợc tổng quan
các loại BTN, thành phần, tính chất của BTN, phân tích, đánh giá các
phơng pháp thiết kế thành phần của bê tông nhựa hiện đang đợc sử
dụng ở Việt Nam và trên thế giới và những định hớng áp dụng ở Việt
Nam hiện nay.
- Về thực nghiệm: Bớc đầu dựa trên các kết quả thí nghiệm để phân tích
đánh giá u nhợc điểm của các phơng pháp thiết kế thành phần BTN và
những kiến nghị cho việc áp dụng.
1.3.

Nội dung đề tài :

Đề tài đợc thực hiện tại Trờng Đại học GTVT , phần thí nghiệm đợc thực hiện
tại phòng thí nghiệm Công ty cổ phần t vấn Thăng Long. Nội dung của đề tài
bao gồm 5 chơng, 132 trang.
Chơng 1: Đặt vấn đề và nhiệm vụ nghiên cứu
Chơng 2: Tổng quan về bê tông nhựa làm đờng ô tô
Chơng 3: Các phơng pháp thiết kế thành phần hỗn hợp BTN
Chơng 4: Đánh giá thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa cho mặt đờng
cấp cao ở Việt Nam
Chơng 5: Kết luận Kiến nghị
chơng 2 Tổng quan về bê tông nhựa

Trờng Đại học GTVT hà nội

7


thành cờng độ của hỗn hợp vật liệu theo nguyên tắc cấp phối với chất kết dính
là nhựa đờng.
2.1.2 Ưu, nhợc điểm chủ yếu của bê tông nhựa
a) Những u điểm chủ yếu của bê tông nhựa
Bê tông nhựa đợc sử dụng phổ biến ở Việt Nam và trên thế giới để xây dựng
đờng ô tô và đờng sân bay là do có những u điểm chủ yếu sau đây:




Công nghệ chế tạo và thi công đơn giản, thuận lợi cho việc áp dụng cơ giới
hoá do đó có tốc độ thi công nhanh, dễ đảm bảo chất lợng cao.
Công tác kiểm tra chất lợng trớc, trong và sau khi thi công dễ thực hiện và
đã đợc chuẩn hoá.



Cho phép khai thác sử dụng ngay sau khi thi công.



Mặt đờng có tính toàn khối, bằng phẳng, êm thuận.

Trờng Đại học GTVT hà nội

8


Luận án thạc sỹ kỹ thuật





Hiện tợng lão hoá theo thời gian: Do sự bay hơi của các thành phần dầu
nhẹ, quá trình ô xy hoá và trùng hợp của các hợp chất cao phân tử có trong
thành phần nhựa đờng.

- Kộm n nh vi nc. Mt ng rt chúng b phỏ hng nhng ni m
t ln hay ngp nc.
- Cng mt ng b gim dn theo thi gian do hin tng lóo hoỏ ca
nha.
- Cỏc loi xe bỏnh xớch, bỏnh st i li trờn mt ng BTN thng hay
li nhng du vt lm h hng lp trờn mt, nờn thng khụng lm mt
ng BTN cho loi xe ny chy.
- H s bỏm s gim i khi mt ng m t nờn xe d b trt. Khc phc
bng cỏch thm lờn b mt lp vt liu to nhỏm.
- u t ban u tng i ln. Nhng xột ti hiu qu gia chi phớ ban u
v chi chi phớ duy tu, bo dng v vn ti m mt ng BTN em li so
vi cỏc loi mt ng khỏc thỡ cha chc õy ó l nhc im.
c) Những dạng h hỏng chính của mặt đờng bê tông nhựa
Dới tác dụng của tải trọng giao thông và các điều kiện khí hậu môi trờng, mặt
đờng bê tông nhựa thờng xuất hiện một số dạng h hỏng sau:


Mặt đờng bị biến dạng, gồm:
+ Biến dạng vĩnh cửu (vệt hằn bánh xe).

Trờng Đại học GTVT hà nội

9

d) Phm vi ỏp dng: do nhng u, nhc im trờn nờn mt ng bờ tụng
nha thng c s dng lm lp mt ca:
- Mt ng cho nhng ng cp cao: cp 60 tr lờn
- Mt ng cao tc
- Lm mt ng thnh ph
- Lm mt ng ca nhng ng cú ý ngha quan trng.
- Lm mt sõn bay, qung trng.
- Lp thm trờn mt cu bờ tụng xi mng
2.1.3 Cấu trúc của bê tông nhựa
Để nghiên cứu các phơng pháp thiết kế thành phần của bê tông nhựa, trớc hết
cần phải nghiên cứu cấu trúc của loại vật liệu này.
Về mặt cấu trúc, bê tông nhựa là một vật liệu xây dựng có cấu trúc thuộc loại
cuội kết nhân tạo, trong đó các cốt liệu khoáng vật đợc dính kết với nhau nhờ
chất liên kết asphalt. Tuy nhiên cũng còn một vài quan điểm về cấu trúc của
hỗn hợp:
- Quan điểm theo mô hình đơn giản xem bê tông nhựa gồm hai pha cơ bản:
pha rắn là cốt liệu khoáng vật gồm đá, cát và bột khoáng, còn pha lỏng là
nhựa
- Quan điểm xem bê tông nhựa nh là một vật liệu gồm hai thành phần cấu
trúc: một là khung sờn vật liệu khoáng vật gồm đá và cát, hai là chất liên
kết asphalt gồm bitum và bột khoáng.
- Quan điểm xem bê tông nhựa là một hệ thống gồm ba cấu tử để thuận lợi
trong việc nghiên cứu điều chỉnh cấu trúc của bê tông nhựa theo các yêu
cầu sử dụng.
Trờng Đại học GTVT hà nội

10


Luận án thạc sỹ kỹ thuật



Luận án thạc sỹ kỹ thuật

Trần Quốc Đạt

hệ thống vì cát đã làm giảm tính đồng nhất của hỗn hợp. Cấu trúc trung
gian cũng ảnh hởng khá lớn đến cờng độ, độ biến dạng, độ chặt và các tính
chất khác của bê tông nhựa.
* Xét về cấu trúc vĩ mô của bê tông nhựa: các viên đá là một yếu tố cơ bản
để làm thành cấu trúc vĩ mô của bê tông nhựa. Cấu trúc này đợc xác định
bằng quan hệ số lợng, vị trí tơng hỗ, độ lớn của đá dăm. Đá dăm đợc liên
kết với nhau tạo thành một khối sờn không gian trong vữa asphalt. Đồng
thời cấu trúc này cũng đợc xác định bằng tính chất của các quá trình tơng
tác ở mặt phân giới bitum-đá.
Vai trò cấu trúc hóa của đá dăm cũng nh của cát, khác nhiều so với bột
khoáng. Vai trò chính của đá dăm là làm thành một sờn không gian đảm
bảo cờng độ cho bê tông nhựa. Với lợng đá dăm quá ít, chúng chỉ nh các
hạt trơ bơi trong vữa asphalt, các hạt đá dăm nằm cách xa nhau bởi các lớp
vữa asphalt dày. Ngời ta thấy rằng nếu hàm lợng đá chỉ độ 10-20% thì còn
làm cho cờng độ của lớp bê tông nhựa giảm đi so với vữa asphalt vì số đá
đó đã làm giảm tính đồng nhất của hỗn hợp. Cũng thấy rằng, trong trờng
hợp này, kích cỡ, tính chất bề mặt của đá dăm, hình dạng của chúng chẳng
có ảnh hởng gì lớn đến tính chất của bê tông nhựa.
Khi tăng lợng đá dăm lên, sẽ làm tăng các tiếp xúc trực tiếp giữa các viên
đá qua một màng mỏng bitum có định hớng. Khi đá dăm tăng lên đến 6065% thì trong hỗn hợp bê tông nhựa sẽ lập thành một sờn 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 đợc vữa asphalt lấp đầy, đó là cấu trúc
dạng rỗng của bê tông 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 asphalt, làm cho

- Khi bê tông nhựa có dạng cấu trúc bazan thì [B/BK]=0,5-0,6
- Khi bê tông nhựa có cấu trúc dạng rỗng-bazan thì [B/BK]=0,6-0,9
- Khi bê tông nhựa có cấu trúc dạng rỗng và rỗng-tiếp xúc thì
[B/BK]=0,9-1,1
Tỷ số [B/BK] nói trên sẽ tăng khi độ quánh (nhớt) của nhựa tăng lên.
2.2 Các tính chất cơ bản của bê tông nhựa

Tính chất của bê tông nhựa phụ thuộc vào cấu trúc của nó; cấu trúc này phụ
thuộc vào tính chất và hàm lợng của các thành phần cấu thành, vào sự phân bố
đều đặn các cỡ hạt và nhựa đờng, vào chất lợng kỹ thuật trong quá trình chế
tạo hỗn hợp, đặc biệt là chế độ nhiệt và độ chặt chặt của bê tông nhựa.
Trờng Đại học GTVT hà nội

13


Luận án thạc sỹ kỹ thuật

Trần Quốc Đạt

Với các tính chất của vật liệu thành phần, đặc biệt là của nhựa đờng, bê tông
nhựa có tính chất phức tạp là đàn-nhớt-dẻo.
1. Tính đàn-nhớt
Khi lực tác dụng nhanh và giá trị ứng suất nhỏ, nhiệt độ hỗn hợp không cao,
vật liệu có tính đàn-nhớt là chủ yếu.
2. Tính nhớt-dẻo
Khi lực tác dụng chậm và giá trị ứng suất lớn, nhiệt độ hỗn hợp cao, vật liệu
cơ bản có tính nhớt-dẻo.
Các đặc trng về cờng độ và độ ổn định của bê tông nhựa ngoài phụ thuộc vào
thành phần và tính chất của vật liệu cấu thành, còn phụ thuộc vào điều kiện

14


Luận án thạc sỹ kỹ thuật

R=

Trần Quốc Đạt

k1 R*
lg pmax m
X
lg px

Trong đó:
- R : cờng độ của bê tông nhựa (nén, kéo, cắt)
- R*: cờng độ của chất liên kết asphalt có thành phần tiêu chuẩn trong điều
kiện nhiệt độ và đầm nén nhất định
- X: tỷ số của trị số [B/BK] trong bê tông nhựa, đối với trị số [B */BK] trong
chất liên kết asphalt có cờng độ R* (X luôn luôn lớn hơn 1)
- B : hàm lợng nhựa trong bê tông nhựa
- B*: hàm lợng nhựa trong chất liên kết asphalt có cờng độ R*
- BK : hàm lợng bột khoáng
- m : chỉ số lũy thừa, đặc trng cho tính chất dính bám ở mặt phân giới giữa
chất liên kết và bề mặt hạt khoáng vật.
- pmax : độ chặt lớn nhất có thể đạt đợc của cốt liệu khoáng vật của các thành
phần hạt đã cho
- px : độ chặt thực tế của hỗn hợp cốt liệu khoáng vật
- k1 : hệ số rỗng của hỗn hợp bê tông nhựa
2. Theo GS Ivanov N.N thì cờng độ của bê tông nhựa phụ thuộc chủ yếu vào


p

v t
R2 = R1 1 ữ 2 ữ 1 ữ
2 v1 t2

Trong đó:
- R1, R2 : cờng độ của hỗn hợp bê tông nhựa tơng ứng với tốc độ biến dạng
v1, v2 với nhiệt độ thí nghiệm t1, t2 (theo độ Kelvin), với chiều dày trung
bình của màng nhựa 1, 2.
- m : chỉ số mũ, đặc trng cho mức độ thay đổi cờng độ theo sự biến đổi của
tốc độ biến dạng
- p : chỉ số mũ, đặc trng cho mức độ thay đổi cờng dộ khi nhiệt độ biến thiên
10
- n : chỉ số mũ, đặc trng chất lợng của hõn hợp khoáng (độ chặt, tính dính
bám của bitum với đá)
2.4 Các tính chất lu biến và mô hình lu biến của bê tông nhựa

Một trong những đặc trng chủ yếu của hỗn hợp có dùng nhựa làm chất liên kết
là tính lu biến; vì rằng, các quá trình biến dạng của hỗn hợp này, mà rõ nhất là
bê tông nhựa có liên hệ rất chặt trẽ đến thời gian tác dụng của tải trọng, tốc độ
đặt tải trọng; còn trị số ứng suất thì phụ thuộc vào tốc độ biến dạng và trị số
biến dạng.
Khi nghiên cứu tính lu biến của bê tông nhựa có thể xác định các hằng số lu
biến sau đây để đặc trng cho các tính chất cơ học và cấu trúc của nó: mô đun
đàn hồi, độ nhớt, giới hạn chảy dẻo, thời gian chậm trễ của biến dạng đàn hồi,
thời gian chùng ứng suất. Và trên cơ sở các hằng số lu biến ấy có thể xác định
đợc các yêu cầu cụ thể đối với hỗn hợp bê tông nhựa.
Bê tông nhựa có quy luật chung về biến dạng phụ thuộc vào trị số của ứng suất

của đờng cong lu biến và tơng ứng với giai đoạn này trị số độ nhớt của vật liệu
bằng độ nhớt ở giai đoạn chảy dẻo d có thể tính bằng công thức:
d =

P Pk
& & 0

Trong đó & 0 là tốc độ biến dạng ứng với điểm B trên đờng cong lu biến

Hình 2.5 Quan hệ giữa độ nhớt của vật liệu ( ) và mức độ phá hoại cấu trúc vật liệu
( ) với ứng suất cắt (P) trong điều kiện chảy ổn định

Trờng Đại học GTVT hà nội

17


Trần Quốc Đạt

Luận án thạc sỹ kỹ thuật

Khi ứng suất tiếp tục tăng nữa thì mức độ phá hoại của cấu trúc tăng đột ngột
và khi đã ở giới hạn hoàn toàn bị phá hỏng thì độ nhớt đã giảm đến trị số bé
nhất m. Trị số m không đổi nghĩa là không phụ thuộc vào trị số của ứng suất
nữa. Hình 2.5 biểu thị quan hệ giữa trị số độ nhớt của vật liệu và mức dộ phá
hoại cấu trúc của vật liệu với ứng suất cắt trong điều kiện chảy ổn định,
Để biểu diễn một cách dễ thấy tính chất cơ học khi ngoại lực tác dụng và khi
để xác định các nội lực, ứng suất và biến dạng trong khối vật liệu bê tông
nhựa, ngời ta đã dùng các mô hình lu biến khác nhau tùy theo tính chất và giai
đoạn làm việc của bê tông nhựa.

=
+
=
+
dt
dt
dt
E1dt 1

Giải phơng trình trên đối với ta sẽ có
(t ) = e



E1
t
1

E1
t
t


1
&

+
E

e


+ t
E1 1

Mô hình Maxvel cha thể hiện một đặc tính của mặt đờng bê tông nhựa là biến
dạng đàn hồi không phát sinh ngay sau khi lực tác dụng mà cần có một
khoảng thời gian chậm trễ để phát triển đó là tính đàn hồi chậm của mặt đờng bê tông nhựa.

Trờng Đại học GTVT hà nội

19


Trần Quốc Đạt

Luận án thạc sỹ kỹ thuật

2.4.2 Mô hình Kelvin-Foigơtơ
Mô hình Kelvin-Foigơtơ có thể thể hiện đợc tính đàn hồi-chậm của vật liệu,
nó gồm một lò xo đàn hồi có mô đun E2 (vật thể Hook) ghép song song với vật
cản có chứa chất lỏng độ nhớt là 2 (vật thể Niutơn) (hình 2.9). Trong mô hình
này ứng duất tổng cộng bằng tổng số các ứng suất 1, 2 phát sinh trong lò
xo và trong vật cản, còn trị số biến dạng tơng đối trong cả hai yếu tố ấy đều
bằng nhau.
= 1 + 2

Và phơng trình vi phân biểu thị quá trình biến dạng của mô hình này có dạng
= E2 + 2

d



tch . tr
= 1 e
E2


ữ
ữ


với tch.tr là thời gian chậm trễ của biến dạng đàn hồi tch.tr=2/E2

Hình 2.9 Mô hình Kelvin-Foigơtơ

Trờng Đại học GTVT hà nội

Hình 2.10 Sự phát triển của biến dạng đàn hồichậm theo thời gian theo mô hình Kelvin-

20


Trần Quốc Đạt

Luận án thạc sỹ kỹ thuật

Foigơtơ

Thực tế sử dụng mặt đờng bằng hỗn hợp bê tông nhựa cho thấy tính chất biến
dạng của nó còn phức tạp hơn nhiều; nó bao gồm cả biến dạng đàn hồi, biến

khi bắt đầu biến dạng ở thời điểm t 1 thì biến
dạng đàn hồi thực tế đạt đợc ngay giá trị
AB=/E1. Tiếp theo biến dạng nhớt của vật
cản có độ nhớt 1 sẽ phát triển dần theo thời
gian đồng thời lúc ấy biến dạng đàn hồi của lò
xo có mô đun E2 cũng bắt đầu phát triển, nhng
biến dạng đàn hồi này bị vật cản có độ nhớt 2
làm chậm lại.
Đến thời điểm ứng với điểm C thì biến dạng
đàn hồi của lò xo E2 đã phát triển xong. Tiếp
theo là biến dạng nhớt phát triển, biểu diễn
bằng đoạn thẳng CD cho đến khi bắt đầu dỡ
tải (ở điểm D). Kéo dài đoạn DC và gặp AB
kéo dài tại L. Đoạn BL biểu thị giá trị của biến
dạng đàn hồi-chậm trong hệ thống Kelvin
BL=/E2, còn đoạn CC là bằng giá trị của
biến dạng nhớt (của vật cản có độ nhớt 1) cho
đến lúc biến dạng đàn hồi chậm của hệ thống Kelvin đã phát triển xong.
Hình 2.11 Mô hình lu biến Burger
Trờng Đại học GTVT hà nội

21


Luận án thạc sỹ kỹ thuật

Trần Quốc Đạt

Khi dỡ tải thì biến dạng nhớt sẽ ngừng phát triển và ở thời điểm t 2 này tổng giá
trị của biến dạng nhớt sẽ biểu thị bằng đoạn DM, theo định luật Niutơn thì:

Trờng Đại học GTVT hà nội

22


Luận án thạc sỹ kỹ thuật

Trần Quốc Đạt

+ Bờ tụng nha ri m: c ch to nhit 110 - 130 0C, nhit lỳc ri
khụng di 60 - 800C. Thng dựng nha c ch to t du m cú kim
lỳn 200/300, 130/200 hoc nha lng cú tc ụng c trung bỡnh vi
nht C605 l 130/200. Tc hỡnh thnh cng ca BTN m cú th thay
i t vi gi n 15-20 ngy ờm, tu thuc vo loi nha v bt khoỏng s
dng, vo iu kin thi tit, nhit hn hp lỳc ri v thnh phn, mt
xe chy trờn ng. Tuy nhiờn BTN ri m cú u im l cú th thi cụng
trong lỳc thi tit lnh, c ly chuyờn ch xa hn BTN ri núng.
+ Bờ tụng nha ri ngui: ch to nhit 110 - 120 0C. Thng dựng nha
lng cú tc tc ụng c trung bỡnh vi nht C605 l 70/130 hay
nha c pha du. Nhit lc ri ca loi ny bng nhit khụng khớ,
khong 250C. Cú th ct gi BTN ngui kho bói t 4 - 8 thỏng. Thi gian
hỡnh thnh cng ca mt ng BTN ri ngui rt chm, cú th t 20 - 40
ngy ờm tu thuc vo loi nha v bt khoỏng s dng, vo iu kin thi
tit v thnh phn, mt xe chy trờn ng.
* Do s dng nha c, cú kim lỳn thp nờn dớnh bỏm ca nha vi ỏ
ln. Do vy BTN ri núng cú cng cao nht, tip n l BTN ri m v
cui cựng l BTN ri ngui. BTN ri núng c s dng lm lp mt trờn hay
di ca mt ng cp cao.
BTN ri ngui, m ch c s dng lm lp di trong tng mt ca cỏc loi
mt ng cp cao hay lm lp mt trờn trong ca mt ng ng cp thp

nhiu ỏ dm. Trỏi li, vựng nhiu ma nờn dựng loi ớt ỏ dm.
* Theo qui trỡnh 22 TCN 249-98: tt c cỏc loi BTN c dựng u l loi
nhiu ỏ dm nờn khụng phõn loi theo tiờu chun hm ny.
4. Theo cht lng ca vt liu khoỏng cht v cỏc ch tiờu c lý ca BTN:
* Theo qui trỡnh 22 TCN 22-90: BTN c phõn ra 4 loi:
+ BTN loi I
+ BTN loi II
+ BTN loi III
+ BTN loi IV
Trong ú BTN loi III, loi IV ch c s dng lm lp mt cho ng cp
60 tr xung hay lm múng ng cp cao hn.
* Theo qui trỡnh 22 TCN 249-98: Ch phõn lm hai loi
+ BTN loi I
+ BTN loi II
Trong ú BTN loi II ch c s dng lm lp mt cho ng cp 60 tr
xung hay lm múng ng cp cao hn.
5. Theo c ht ln nht danh nh ca cp phi ỏ (tng ng vi c sng
trũn tiờu chun m c sng nh hn ngay sỏt di nú cú lng sút tớch lu ln
hn 5%), BTN phõn lm 4 loi:
+ BTN ht ln: c ht ln nht danh nh 40 mm hoc 31.5 mm.
+ BTN ht trung: c ht ln nht danh nh 25 mm hoc 20 mm.
+ BTN ht mn: c ht ln nht danh nh 15 mm hoc 10 mm.
+ BTN cỏt: c ht ln nht danh nh 5 mm.
Theo th t trờn xung, thỡ BTN ht thụ cú cng ln nht, tip n l
BTN ht trung, cui cựng l BTN ht mn. Bi vỡ khi cp phi cú ct liu ch
yu to thỡ h s ma sỏt s tng lờn, do vy mụ uyn n hi cng cao.
BTN ht thụ thng l BTN rng, khụng cú hoc cú rt ớt bt khoỏng, dựng ớt
nha nờn giỏ thnh h v b mt cú g gh dớnh bỏm vi lp ri trờn
nú. Cũn BTN ht mn l loi BTN cht nờn cú b mt kớn, cht ch nht,
chng hao mũn tt hn hai loi ht thụ v ht trung. Do vy thng dựng

cu thp hn mt cp, thng s dng cp phi nhiu cỏt
+ Bờ tụng nha sõn bay: Yờu cu ch yu l tớnh khụng thm nc, lõu b hoỏ
gi v n nh di tỏc dng ca ti trng ln.
+ Bờ tụng nha ci tin: Thng cho thờm cỏc ph gia vi t l thp vo hn
hp bờ tụng nha, cỏc ph gia ny tỏc ng vi nha hoc vi ct liu v ci
thin cỏc c trng ca nha t ú lm tng mt hoc nhiu cỏc c trng
nh: cng mi, cng khỏng ct, cng t bin,... lm tng tui th
ca BTN. (Polime, EVA, SBS, cao su, latex, lu hunh...)
+ Bờ tụng nha thoỏt nc: Lp thm thoỏt nc thng dy khong 4cm, cú
rng sau khi lu lốn ln, cú th n 20% cho phộp thoỏt nc thng ng v
nm ngang. Thng dựng hn hp BTN cú cp phi giỏn on dựng ớt cỏt
to ra cỏc l rng thoỏt nc.
2.4.2 Phân loại bê tông nhựa của Mỹ
Bê tông nhựa của Mỹ, theo định nghĩa của AI, là một hỗn hợp vật liệu đá, cát,
bột khoáng có chất lợng cao, phối hợp theo một cấp phối tốt nhất, trộn nóng
với nhựa theo một chế độ quy định chặt chẽ, đem ra rải thành lớp và đầm nén
thành một lớp chặt chẽ đồng nhất (Asphalt concrete A.C)
Trờng Đại học GTVT hà nội

25


Trần Quốc Đạt

Luận án thạc sỹ kỹ thuật

Hỗn hợp bê tông nhựa dùng ở Mỹ có thành phần cấp phối thay đổi rất rộng
tuỳ theo mục đích sử dụng và vị trí của từng lớp trong áo đờng.
Viện Asphalt của Mỹ đã phân bê tông nhựa nóng ra các loại, dựa trên hàm lợng đá thô, cỡ hạt mịn và bột khoáng cũng nh hàm lợng nhựa trong hỗn hợp
(Bảng 2.1).

IV c
IV d
Va
Vb
VI a
VI b
VII a

100

35-70

100

100

100

1 in

3/4 in

1/2 in

3/8 in

#4

0-15


100
80-100

100
85-100
100

100

VIII
a

100
70-100
45-75
35-60
25-60
75-100
60-85
60-85
45-70
40-65
80-100
70-90
60-80
55-75
85-100
85-100
85-100
100

5-20
20-35
20-35
20-35
20-35
20-35
35-50
35-50
35-50
35-50
50-65
50-65
65-78
65-80
80-95

37-52
37-52
50-70
47-68
70-89

95100

8598

# 30

10-22
10-22

25-48
20-40
30-60

4-12
4-12
2-8
2-8
2-8
8-16
8-16
7-15
7-15
10-20
10-20
15-30
10-25
10-35

#
200
0-3
0-4
0-4
0-4
0-4
0-4
2-8
2-8
0-4

3.0-6.0
3.0-6.0
3.0-6.0
3.5-7.0
3.5-7.0
3.5-7.0
3.5-7.0
4.0-7.5
4.0-7.5
4.5-8.5
4.5-8.5
7.0-11.0

Nhng từ đó một vấn đề mới lại đợc đặt ra là nếu hàm lợng nhựa ít thì bê tông
nhựa bị già hoá nhanh, tính chịu biến dạng kém nhất là khi làm việc ở nhiệt độ
thấp, vì thế ở một số nớc ngời ta vẫn dùng cấp phối nhiều đá dăm nhng dùng
tỉ lệ nhựa cao và dùng thêm một lợng phụ gia để cải thiện tính chất của lợng
nhựa tự do, mặt khác còn làm tăng các chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa theo hớng có lợi.
Trờng Đại học GTVT hà nội

26


Luận án thạc sỹ kỹ thuật

Trần Quốc Đạt

2.4.3 Phân loại bê tông nhựa của Pháp
Những loại bê tông nhựa chủ yếu dùng để làm lớp trên và lớp dới của mặt đờng bao gồm:
1. Các lớp mặt đờng chặt, rải nóng:

này khi đã có một lớp dới thật kín nớc. Lớp này có cờng độ yếu, thờng chỉ
dùng ở những đoạn khó thoát nớc ở bề mặt đờng, đoạn chuyển tiếp siêu
cao có độ dốc ngang nhỏ...
3. Bê tông nhựa đúc: rải ở nhiệt độ rất cao
Trờng Đại học GTVT hà nội

27


Luận án thạc sỹ kỹ thuật

Trần Quốc Đạt

4. Bê tông nhựa dạng vữa
5. Bê tông nhựa dùng cho đờng băng sân bay
6. Bê tông nhựa rải nguội
7. Các loại bê tông nhựa đặc biệt: có dùng các chất phụ gia khác nhau nh
polyme, copolyme,...
2.4.4 Bê tông nhựa không cần lu lèn: Bê tông nhựa đúc
Bê tông nhựa đúc-BTNĐ (Gussasphalt, mastic asphalt) là loại bê tông nhựa ít
lỗ rỗng, về mặt lịch sử có thể xem BTNĐ có ngay từ đầu khi ngời ta dùng
nhựa để xây dựng đờng, nhng xét về kỹ thuật thì BTNĐ chỉ đợc dùng cho
những mặt đờng cao cấp, loại mặt đờng này vợt qua tất cả những loại mặt đờng khác về mặt tuổi thọ khi chịu lợng giao thông lớn.
Xuất xứ của BTNĐ ngày nay là từ Béc-lin, đợc P. Héc-man phát triển đầu tiên
vào những năm 1920-1930. Từ cuối năm 1950, ở CHLB Đức ngời ta đã áp
dụng BTNĐ vào xây dựng đờng ô tô cao tốc, đờng đô thị và đặc biệt là những
đờng chịu tải trọng nặng.
Hiện nay bê tông nhựa đúc đợc nghiên cứu phát triển và sử dụng ở hầu khắp
các nớc tiên tiến nh Anh, Mỹ, Đức, Pháp, Hà Lan, Đài Loan,... Thành phần,
tính chất, công nghệ chế tạo, công nghệ thi công và tên gọi của BTNĐ cũng


BTNĐ mặc dù thừa chất liên kết nhng không gây ra các biến dạng lớn khi
chịu lực, vì chất liên kết của BTNĐ có chứa rất nhiều các hạt rất nhỏ (bột
khoáng) có nghĩa là chúng rất ổn định. Hỗn hợp vật liệu khoáng để chế tạo
BTNĐ theo quy định ít nhất phải chứa 20% bột đá theo trọng lợng (hạt có
d2000C (từ 200-2300C), trộn hỗn hợp trong trạm trộn, rải bằng loại máy
rải có bộ phận làm nóng, chạy trên ray. Vận chuyển bằng loại ô tô có thùng
chứa và thiết bị quấy.
BTNĐ có thể xem là loại mặt đờng nhựa cứng nhất, có độ bền cao nhất vì khi
BTNĐ khi xây dựng không cần đầm nén cho nên có thể loại bỏ đợc những h
hỏng mà những loại mặt đờng khác hay gặp phải do đầm nén thiếu. Lớp mặt
trên BTNĐ dính bám với lớp dới tốt hơn so với BTN đầm chặt bằng lu và khả
năng chống nứt cũng cao hơn.
BTNĐ đặc biệt thích hợp khi làm các lớp mỏng phủ mặt cầu, lớp mặt trên của
áo đờng, lớp phủ sàn công nghiệp, lớp phòng nớc cho hầm,...
Những u điểm của nó cũng gây ra một số khó khăn khi vận chuyển và khi rải.
Đặc biệt hay gặp phải hiện tợng thừa chất liên kết trên bề mặt của BTNĐ khi
rải và trong quá trình BTNĐ nguội đi (bởi vì chất liên kết nhẹ hơn vật liệu
khoáng)
Khi rải BTNĐ phải té thêm đá cỡ hạt 2-5mm bởi vì bề mặt đờng đợc tạo nên
chủ yếu bằng chất liên kết và bột đá khi ẩm rất dễ gây trợt. Vật liệu đá té ra đờng thờng đợc lu bằng lu nhẹ. Khi những viên đá nhỏ đợc ấn vào hỗn hợp sẽ
tạo nên lớp tạo nhám, đặc biệt ở lớp mặt các đờng cao tốc.
Vấn đề cần quan tâm của BTNĐ là việc hình thành vệt lợn sóng do khi rải gặp