LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

Đề tài luận văn:
NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ NHÁM
MẶT ĐƯỜNG NHẰM HẠN CHẾ TAI NẠN GIAO THÔNG TRÊN QUỐC LỘ 3
ĐOẠN THÁI NGUYÊN - PHỔ YÊN
PHẦN MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài
Tai nạn giao thông và thiệt hại do tai nạn giao thông gây ra hiện đang là
nỗi lo và vấn đề bức xúc của toàn xã hội. Đó là thiệt hại v ề sinh m ạng, v ề
nhân lực, về trí tuệ gây tổn thương về tinh thần, vật chất, tiền c ủa, và c ả
nỗi đau thể xác tinh thần dai dẳng. Điều ấy đã đặt ra cho toàn xã h ội m ột
bài toán lớn “Làm sao góp phần giảm thiểu, đẩy lùi những nguy c ơ do tai
nạn giao thông gây ra”
Thành phố Thái Nguyên - thành phố có số đầu xe ô tô đ ứng th ứ 3 c ả
nước sau Hà Nội và Hồ Chí Minh. Mức độ gia tăng phương tiện hàng năm
từ 15%-18%. Năm 2010 số phương tiện đăng ký mới gồm 26.389 xe mô
tô, 2.459 xe ô tô. Số phương tiện hiện có trong tỉnh theo đăng ký là
413.464 xe mô tô và 23.386 xe ô tô. Lại có tuyến quốc lộ 3 đi qua nên lưu
lượng xe lưu thông là rất lớn.
Thái Nguyên hiện là hai tỉnh duy nhất tại Việt Nam cùng với Kiên Giang
có số người chết do tai nạn giao thông tăng liên tục 3 năm li ền (20082010). Một trong những nguyên nhân trực tiếp làm xảy ra tai nạn giao
thông là do độ nhám mặt đường không đủ.
Khi lưu lượng giao thông lớn, xe chạy với tốc độ cao, nh ất là trên các
đường cao tốc, các đường cấp cao thì lực bám giữa bánh xe v ới mặt đ ường
là một trong những yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn giao thông.

1



2


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

- Về mặt thiết kế,các kỹ sư chế tạo ô tô đã chú ý nâng cao ch ất l ượng
hệ thống hãm xe và hệ thống lái, cải tiến cấu tạo và hình dáng m ặt ngoài
của lốp xe nhằm tăng độ bám với mặt đường.
- Trong khi đó việc xây dựng và khai thác đ ường ô tô thì tìm cách làm
cho mặt đường có độ nhám cao hơn, lâu mòn và ổn định c ả trong khi m ặt
đường ẩm ướt.
Bên cạnh các chỉ tiêu về cường độ, độ bằng phẳng của m ặt đ ường thì
độ nhám mặt đường là một chỉ tiêu quan trọng của đường ô tô, có ý nghĩa
quyết định đến hiệu quả khai thác, đảm bảo cho xe chạy an toàn với vận
tốc thiết kế ngày càng cao, nhất là trên các đường ô tô c ấp cao và đ ường
cao tốc.
Ở Việt Nam, trong những năm gần đây với nhịp độ phát tri ển kinh t ếxã hội ngày một cao, giao thông vận tải đã và đang là ngành phát tri ển
mạnh mẽ. Bên cạnh đó cùng sự tăng trưởng không ngừng của các ph ương
tiện giao thông thì việc quản lý, tổ chức giao thông, bảo d ưỡng, s ửa ch ữa
các tuyến đưởng để đảm bảo các phương tiện tham gia giao thông đ ược
an toàn và hạn chế tai nạn xảy ra trên đường là rất cần thiết.
Do đó, việc nghiên cứu các chỉ tiêu của mặt đường nói chung và đ ộ
nhám nói riêng để đề xuất các giải pháp xử lý nhằm đảm bảo an toàn cho
các phương tiện tham gia giao thông qua đoạn tuy ến nghiên c ứu trên là
một yêu cầu hết sức cấp bách và cấp thiết.
2. Đối tượng nghiên cứu:
Tuyến đường quốc lộ 3 cũ đoạn Thái Nguyên- Phổ Yên. (Từ Km 51 – Km

Việc nghiên cứu tổng quan về độ nhám, chỉ ra được sự cần thiết của
việc tạo nhám; các nhân tố ảnh hưởng đến độ nhám mặt đường.
Chỉ ra các ưu, nhược điểm của một số phương pháp, công nghệ tạo
nhám mặt đường hiện nay đang áp dụng ở Việt Nam
Xác định và đánh giá độ nhám của tuyến đường nghiên cứu bằng
phương pháp rắc cát. Từ đó đề xuất độ nhám phù h ợp v ới yêu cầu của
tuyến, để áp dụng trong công tác duy tu, giữ cấp và đảm bảo an toàn giao
thông cho tuyến đường đang khai thác.

5


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH
CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN VỀ ĐỘ NHÁM MẶT ĐƯỜNG,
ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN ĐIỀU KIỆN XE CHẠY TRÊN ĐƯỜNG VÀ
AN TOÀN GIAO THÔNG
1.1 Độ nhám mặt đường và vai trò của nó trong an toàn giao thông
đường bộ
1.1.1 Độ nhám mặt đường
Có nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng có nhiều yếu tố ảnh h ưởng đến đ ộ
bám của bánh xe đối với mặt đường. Xét về ph ương diện đ ường ô tô thì
yếu tố chủ yếu và quan trọng nhất vẫn là độ nhám của mặt đường.
Để nghiên cứu bản chất và các nhân tố ảnh hưởng đến độ nhám, người
ta tiến hành phân tích cấu trúc bề mặt của mặt đường. Độ nhám bề m ặt
của mặt đường được tạo nên bởi hỗn hợp đá - nhựa được lu lèn, bao g ồm
hai thành phần chính: nhám vĩ mô và nhám vi mô như hình vẽ 1.1

nhập vào đá khi lốp xe tiếp xúc với mặt đường và làm cho s ự tiếp xúc gi ữa
lốp xe với mặt đường được khô ráo hơn.
Khi xe chạy với tốc độ V

TỐNG DUY BÌNH

trượt cũng khác nhau. Nguyên nhân chủ yếu là do tác động khác nhau c ủa
hiệu ứng màng nước khi xe chạy với tốc độ cao. Về lý thuy ết v ới chi ều
sâu H = 2,0mm thì hoàn toàn triệt tiêu hiệu ứng màng n ước.
Qua các phân tích trên có thể rút ra kết luận là có hai thành ph ần chính
tạo nên sức kháng trượt của bề mặt đường, đó là nhám vĩ mô và nhám vi
mô. Nhám vĩ mô tạo ra các đường thoát n ước – một y ếu t ố c ần thi ết cho
giao thông tốc độ cao, trong khi nhám vi mô tạo ra s ức kháng tr ượt – là
yếu tố cần thiết cho giao thông ở tốc độ thấp và giao thông ở tốc độ cao.
1.1.2.3 Phân loại mặt đường theo độ nhám
Theo quan điểm về nhám, mặt đường có thể phân thành các loại sau:
Bảng 1.2 Phân lo ại độ nhám theo b ề m ặt đ ường
Phân loại bề
m ặt
A
B
C
D

Mức độ nhám bề mặt
Vĩ mô
Vi mô
Ghồ ghề ( Rough)
Ghồ ghề ( Rough)
Phẳng ( Smooth)
Phẳng ( Smooth)

Thô ráp ( Harsh)

10


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

mô, còn khi xe chạy với tốc độ cao, mặt đường ẩm ướt thì độ nhám vĩ mô
lại tỏ ra là yếu tố quan trọng cấu thành độ nhám mặt đường.
Qua đó chúng ta có thể hiểu rõ hơn về vai trò nhám vi mô và vĩ mô
tham gia vào sức kháng trượt của bánh xe trên đường khi xe ch ạy ở t ốc đ ộ
khác nhau lúc thời tiết ẩm ướt.
1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám mặt đường
1.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám vĩ mô
- Diện tích cốt liệu thô nổi lên mặt đường: Trong hỗn h ợp bê tông nh ựa
thì cốt liệu lớn nhất nhô lên bề mặt đường là nơi mà l ốp xe tiếp xúc
nhiều nhất. Vì thế mà nó đóng góp phần lớn vào s ức kháng tr ượt của b ề
mặt mặt đường qua cả nhám vĩ mô và nhám vi mô. Nhám vĩ mô đ ạt đ ược
nhờ việc thiết kế tối ưu hàm lượng nhựa và phụ thuộc trực tiếp vào cấp
phối, góc cạnh và hình khối của cốt liệu. Việc dùng một tỉ l ệ l ớn các c ốt
liệu thô trong hỗn hợp sẽ cho kết quả là một diện tích lớn các cốt liệu thô
được nổi lên mặt đường và do đó sẽ có độ nhám vĩ mô cao.
- Hàm lượng nhựa trong hỗn hợp và hệ số đầm nén: Nếu lượng nh ựa
quá nhiều hoặc độ đầm nén quá chặt sẽ làm giảm diện tích nổi lên m ặt
đường của các cốt liệu thô, do đó làm giảm sức kháng tr ượt m ặt đ ường.
Ngoài ra, tính chất vật lý của bản thân loại nhựa cũng ảnh h ưởng đáng k ể
tới độ nhám vĩ mô. Một loại nhựa có thuộc tính ổn định nhiệt cao ( nh ựa
cải thiện) sẽ hạn chế khả năng chảy nhựa vào mùa nóng làm cho bề mặt
bê tông nhựa dễ duy trì được diện tích cốt liệu thô h ơn.
- Tính chịu mài mòn của cốt liệu: Độ bền của nhám vĩ mô phụ thuộc

Htb < 0,25
0,25 ≤ Htb < 0,35
0,35 ≤ Htb < 0,45
0,45 ≤ Htb < 0,8
0,8 ≤ Htb ≤ 1,2

mặt
Rất nhẵn

Không nên dùng
V < 60 Km/h
60 ≤ V < 80 Km/h
60 ≤ V ≤ 80 Km/h
V > 120 Km/h
Đường qua nơi địa

Nhẵn
Trung bình
Thô

hình đi lại khó khăn,
nguy hiểm (đường cong
H > 1.2

Rất thô

có bán kính < 150m mà
không hạn chế tốc độ;
đoạn đường có độ dốc
dọc > 5%, chiều dài dốc

thời gian khai thác.
- Trong quá trình thi công:
+ Hỗn hợp bê tông nhựa không đồng đều do th ời gian tr ộn quá ngắn,
do vận chuyển, san rải không đảm bảo sẽ làm cho mặt đường BTN sau
này không đồng đều. Những vị trí có hàm lượng nh ựa và bột khoáng cao
sẽ sinh trơn trượt khi bị ẩm ướt.
+ Chất lượng công tác bù phụ: Việc phủ hỗn h ợp h ạt nh ỏ khi bù ph ụ
( thường chỉ có cát, bột khoáng và nh ựa) sẽ làm m ất đ ộ nhám vĩ mô c ủa
mặt đường.

13


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

+ Kỹ thuật lu lèn BTN: Việc chống dính bánh lu bằng n ước nhiều khi
diễn ra quá mức mà không được kiểm soát cũng có ảnh h ưởng đ ến độ
nhám của mặt đường. Nước thấm vào mặt đường bê tông nhựa đang nóng
sẽ khuếch tán rất mạnh, tách nhựa ra khỏi đá, làm cho bề mặt lớp bê tông
nhựa rời rạc, nhanh bị bào mòn, độ nhám giảm.
Ngoài ra, do nhiều lớp tạo nhám mặt đường có chiều dày rất nhỏ, l ại s ử
dụng nhựa đường polyme cải thiện dẫn tới nhiệt độ của chúng gi ảm r ất
nhanh, do đó quá trình lu lèn phải làm nhanh và chính xác đ ể tránh nhi ệt
độ xuống quá thấp, lu lèn sẽ không đảm bảo yêu cầu kĩ thuật.
- Trong quá trình khai thác:
+ Lưu lượng xe chạy: Với đoạn đường có lưu l ượng xe l ớn trong khoảng
thời gian dài thì độ nhám mặt đường sẽ bị ảnh hưởng xấu do tác đ ộng bào
mòn của lốp xe. Ngoài ra, lưu lượng xe lớn cũng ảnh h ưởng t ới kh ả năng


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

1.2.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến nhám vi mô.
Có thể nói độ nhám vi mô là độ nhám , độ xù xì của bề mặt của h ạt c ốt
liệu. Khi đã có độ nhãm vĩ mô tốt thì s ức kháng tr ượt c ủa b ề m ặt đ ường
phụ thuộc chủ yếu vào độ nhám vi mô của cốt liệu. Do đó cần thiết ph ải
lựa chọn cẩn thận các cốt liệu có độ nhám vi mô tốt và bền.
Đối với đá, độ bền của nhám vi mô chủ yếu phụ thuộc vào đặc tính
kháng mài bóng sức kháng mài bóng của đá đ ược xác đ ịnh b ằng thí
nghiệm mài bóng thông qua chỉ số mài bóng PSV (British Polish Stone
Value Test, ASTM D3319). Vật liệu đá có chỉ số mài bóng PSV càng cao
càng có sức kháng mài bóng tốt dẫn đến nhám vi mô được duy trì lâu h ơn
dưới tác dụng mài bóng của lốp xe.
Đối với cát, độ bền của nhám vi mô chủ yếu phụ thuộc vào hàm l ượng
thạch anh và silic. Hàm lượng thạch anh, silic và các thành phần hạt cứng
không tan trong axít càng cao thì độ nhám càng tốt và bền. Thành ph ần
chất không tan trong axit được xác định bằng thí nghiệm ASTM D3042.
Phần lớn cốt liệu đều có độ nhám vi mô ban đ ầu đều t ốt. Do đó mà
hầu hết mặt đường có sức khánh trượt cao khi còn mới. Dươi tác dụng
của xe cộ thì các cốt liệu lộ ra trên mặt đường sẽ nhanh chóng bị mài mòn
và sau thời gian thì sức kháng trượt sẽ bị giảm xuống đến m ức đ ộ cân
bằng. Các loại cốt liệu có thành phần cacbonat và đolômit cao đ ược coi là
vật liệu có tính kháng mài bóng thấp, bề mặt của chúng c ực kì tr ơn khi
qua thời gian khai thác.
1.3.Các phương pháp xác định độ nhám mặt đường
Các phương pháp thí nghiệm xác định độ nhám và sức kháng tr ượt c ủa
mặt đường ô tô được chia thành 3 nhóm:

Thí nghiệm: Nhiệt độ thí nghiệm là 20 ± 500C cho bánh xe đường quay
với với vận tốc V = 320 ± 5v/phút. Trong khi thí nghi ệm ph ải cung c ấp
chất mài mòn cacbuasilicon cỡ hạt 150 với tốc độ 6 ± 2 g/phút và ph ải
tưới nước với tốc độ 50-70 ml/phút. Chất mài mòn và nước ph ải đ ược
17


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

cung cấp liên tục và phải được rải trực tiếp trên bánh xe đường ở phía
trước điểm tiếp xúc với bánh lốp cao su.
Trong quá trình thí nghiệm, bánh xe lốp cao su sẽ tỳ vào bánh xe đ ường
và làm cho cốt liệu gắn trên đó bị mòn bóng. Cho c ốt li ệu ch ịu tác đ ộng
mòn liên tục 3 giờ ± 1 phút sau đó lấy mẫu ra khỏi bánh xe đ ường và r ửa
sạch.
Xác định giá trị PSV: Sau khi rửa sạch mẫu, gắn các khuôn m ẫu vào bàn
giá, cùng thiết bị con lắc Anh đo trên mẫu để xác đ ịnh s ức kháng tr ượt c ủa
bề mặt cốt liệu.
Giá trị đo kháng bóng PSV của cốt liệu là trị số trung bình đo theo con
lắc Anh của mẫu thử.
Lưu ý: Con lắc Anh nhằm xác định sức kháng trượt c ủa m ẫu có các
thông số khác với con lắc Anh nhằm xác định sức kháng trượt của m ặt
đường cụ thể như trong bảng 1.5.
Bảng 1.5: Sức kháng trượt theo con lắc Anh
Các thông số của con lắc
Anh
Chiều dài tiếp xúc của


Mục đích: Phương pháp này nhằm đánh giá một cách gián tiếp thuộc
tính bề mặt của cốt liệu dưới tác động của bánh xe chạy trên đ ường.
Thông thường giữa giá trị PSV và LA có một quan hệ tỷ lệ.
Thí nghiệm này nhằm xác định lượng các hạt có đường kính d ± 1,6mm
sinh ra khi vật liệu bị va đập vào các viên bi tiêu chuẩn trong thùng quay.
Các viên bi có đường kính 47± 1mm, trọng l ượng 420 ÷ 445g bằng thép
CT3. Vật liệu được cho vào thùng quay và quay v ới vận t ốc n = 30 ÷
33v/phút.
Gọi : M là khối lượng vật liệu làm thí nghiệm, m là l ượng các h ạt có d ≤
1,6mm sinh ra sau khi làm thí nghiệm, thì trị số mài mòn Los – Angeles là:

LA =

m
(%)
M

1.3.2 Các thí nghiệm đánh giá độ nhám mặt đường
1.3.2.1 Phương pháp đánh giá nhám vĩ mô
Là phương pháp mà kết quả của nó thể hiện đặc tính nhám vĩ mô
của bề mặt đường.
a, Phương pháp “ Rắc cát”:
Công tác chuẩn bị: Chọn các vị trí thử nghiệm tại các vệt xe ch ạy trên
các làn xe, khoảng cách tối thiểu từ điểm đo đến mép đ ường là 50cm.
Khoảng cách tối thiểu giữa 2 điểm đo kề nhau trên cùng một mặt cắt
ngang là 100cm. Tại các vị trí đo nhám, mặt đường c ần ph ải khô, b ề m ặt
đồng đều, không chứa những đặc điểm cá biệt như vết nứt, các mối n ối.
Quét sạch mặt đường bằng bàn chải sắt cứng, dùng bàn ch ải lông m ềm
dọn đi các mảnh vụn, cặn bã sót lại hoặc các hạt cốt liệu dính kết r ời r ạc
khỏi mặt đường. Phải phải đặt các tấm chắn gió xung quanh diện tích th ử

các giá trị chiều sâu trung bình đo bằng cát (h tbi) tại các điểm đo trong
đoạn:
n

H tb =

∑h

tbi

1

n

Với n là số lượng các điểm đo trong đoạn
Trường hợp các phép thử mắc các lỗi hoặc nếu m ảng cát đo có d ạng
hình elip quá dẹt (giá trị hai trục nhỏ nhất và lớn nhất của elip chênh
nhau quá 1,2 lần) thì nên loại bỏ kết quả đo ở nh ững đi ểm này .V ới m ặt
đường rất nhẵn, ở đó đường kính trung bình của vệt cát lớn h ơn 30cm, có
20


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

thể sử dụng lượng cát cho mỗi lần đo trong các ống đong có th ể tích cát
bằng nửa thể tích cát trong ống chuẩn nói trên. Sai số của các l ần đo t ại
cùng một vị trí thử nghiệm không được vượt quá 1% so với giá tr ị trung
bình của các lần đo lặp.

của phương pháp rắc cát.
Nguyên lý đo: Chùm tia laser màu đỏ được phóng ra trên m ặt đ ường và
sự phản hồi của các tia được thu nhận bởi các đi ốt nh ạy c ảm, trên c ơ s ở
đó xác định được khoảng cách từ bộ nhạy đến m ặt đ ường và chi ều sâu
lớp mặt đường được tính toán từ hàng loạt các lượt đo nh ư vậy.

22


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

Máy MTM được vận hành bằng tay bởi một thiết bị mi ni v ới tần số
laser khoảng 500Hz được kiểm tra bởi một máy tính nhỏ và máy tính này
cho ta cấu trúc trung bình của mỗi 10m di chuy ển cùng v ới giá tr ị trung
bình toàn bộ cho từng 50m đã hoàn thiện.
Độ chính xác của MTM là tốt hơn đáng kể so với thí nghiệm rắc cát, h ơn
nữa MTM có dải rộng hơn thí nghiệm rắc cát. Nó dễ dàng h ơn đ ể s ử dụng
và cung cấp việc đi liên tục theo chiều sâu của cấu trúc.
c.Thiết bị đo cấu trúc tốc độ cao HSTM
Thiết bị đo cấu trúc bề mặt tốc độ cao, đã được phát triển cho phép
người kỹ sư kiểm tra chiều sâu cấu trúc bề mặt của mạng lưới đ ường
rộng lớn, điều này không thể sử dụng phương pháp rắc cát truy ền thống.
Nguyên lý đo cấu trúc nhám vĩ mô bề mặt đường cũng tương tự nh ư
thiết bị MTM, nhưng tốc độ đo thì cao hơn hẳn.
Bộ nhạy không tiếp xúc đã được đặt trên một xe rơ-mooc, đo liên t ục
khoảng cách từ bộ nhạy đến mặt đường khi nó được kéo theo d ọc đ ường.
Một máy tính nhỏ đặt trong xe kéo sẽ tính toán chiều sâu trung bình cho
mỗi vệt xe đi qua và lưu trữ số liệu đo trên băng từ

Là phương pháp mà kết quả của nó thể hiện vai trò của độ nhám vi mô
nhiều hơn.
Thí nghiệm xác định độ nhám bằng con lắc Anh ( British Pendulum
Tester ASTM D403)
Nguyên lý: Một con lắc có trọng lượng P = 1500± 30g , mặt d ưới có g ắn
1 tấm trượt bằng cao su tiêu chuẩn ( kích th ước 6.35 x 25,4 x 76,2 mm)
rơI từ một độ cao xác định H = 411 ± 5mm và tr ượt trên b ề m ặt đ ường
ẩm ướt với chiều dài trượt không đổi L = 125 ± 2 mm, sau đó con l ắc sẽ
văng lên tới độ cao h. Tùy thuộc vào tình trạng xù xì ( nhám) bề m ặt khác
nhau, tổn thất năng lượng của con lắc cũng khác nhau d ẫn đến chi ều cao
văng lên h thay đổi. Giá trị h càng nhỏ thì m ặt đ ường càng nhám. M ột
chiếc kim đo kéo theo nhằm xác định chiều cao văng h c ủa con l ắc đ ược
24


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỐNG DUY BÌNH

thiết kế thông qua bảng chi độ. Số đọc của kim đo trên bảng chia đ ộ đ ược
ký hiệu là chỉ số SRT ( Skid Resistance Tester). Trị số SRT càng lớn thì mặt
đường càng nhám.
Thí nghiệm này phản ánh độ nhám vi mô ( mô phỏng điều kiện xe ch ạy
với tốc độ nhỏ v = 50 km/h). Sơ đồ cấu tạo của thiết bị con lắc đo độ
nhám của Anh được thể hiện như hình 1.5:

Hình 1.5: Cấu tạo con lắc Anh
Quy trình đo: Trước khi thí nghiệm mặt đường tại chỗ thí nghiệm c ần
được quét sạch, tưới nước và ghi lại nhiệt độ. H ướng đo của con l ắc d ọc
theo hướng chuyển động của xe cộ ( dọc theo đường).