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

TPHCM, 12/2013


-I-

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
------------------------

TpHCM, ngày


Cảm ơn các thí nghiệm viên kinh nghiệm tại các phòng thí nghiệm Trọng
điểm I và III-Viện KHCN GTVT, nhân viên Công ty TNHH xây dựng và đầu tư
BMT, mỏ đá Phước Tân-Biên Hòa-Đồng Nai thuộc Công ty TNHH Hùng Vương
đã nhiệt tình cùng tôi tham gia và thực hiện các thí nghiệm trong phòng và hiện
trường vật liệu nghiên cứu.
Cảm ơn gia đình và các bạn bè đồng nghiệp, những người thân luôn ở bên
tôi để hỗ trợ.

TPHCM, 12/2013


-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

2.2.2.2 Thành phần vật liệu hỗn hợp ..................................................................47
2.2.2.3 Đặc điểm cấp phối cốt liệu .....................................................................48
2.2.2.4 Đề xuất các loại hỗn hợp cốt liệu cho OGFCA tại Việt Nam..................52
2.2.2.5 Lựa chọn cốt liệu cho thiết kế hỗn hợp...................................................54
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




-VI-

KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

Chữ viết
Nội dung tiếng Anh
tắt
ACFC Asphalt Concrete Friction Course
ACFC- Asphalt Concrete Friction CourseAR
Asphalt Rubber
Arizona Department of
ADOT

NAPA

19

NCAT

20

OG

21

OGFCA

Open Graded Friction Course Asphalt

22
23
24
25
26

OGAC
ODOT
PA
TxDOT
VTO

Open Graded Asphalt Concrete
Oregon Department of Transportation

Hàm lượng nhựa tối ưu
Thiết bị kiểm tra vệt hằn
bánh xe
Cường độ chịu kéo gián tiếp
Hiệp hội mặt đường quốc
gia
Trung tâm kỹ thuật nhựa
đường quốc gia
Cấp phối hở
Bê tông nhựa lớp tạo nhám
cấp phối hở
Bê tông nhựa cấp phối hở
Sở giao thông bang Oregon
Bê tông nhựa rỗng
Sở giao thông bang Texas
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 2.19: Độ rỗng cốt liệu của vật liệu nghiên cứu và mẫu đối chứng. ......................68
Hình 2.20: Độ rỗng dư Va của vật liệu nghiên cứu và mẫu đối chứng. ........................69
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 600C so với 250C 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 250C...................................83
Hình 3.8: Kết quả kiểm tra cường độ chịu kéo gián tiếp ở 600C..................................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 Kv của ba hỗn hợp. .........86
Hình 3.12: Biểu đồ hệ số thấm nước Kv của các vật liệu đề xuất. .................................86


-IX-

Hình 3.13: Hình ảnh mẫu vật liệu trước và sau khi bị mài mòn trong thùng quay. .......87
Hình 3.14: Quan hệ độ mài mòn Cantabro-độ rỗng dư theo hàm lượng nhựa...............88
Hình 3.15: Tổng hợp độ mài mòn Cantabro của ba hỗn hợp nghiên cứu. .....................89
Hình 3.16: Máy đo vệt hằn lún bánh xe và thiết bị đầm mẫu........................................90
Hình 3.17: Phân tích quá trình hình thành vệt lún bánh xe và mẫu phá hoại.................91

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 1.5: Thành phần cấp phối tiêu chuẩn cho OGFCA bang Georgia -Mỹ ................22
Bảng 1.6: Chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu thiết kế thành phần vật liệu OGFCA ....................23
Bảng 1.7: Thành phần vật liệu hai lớp OGFCA của Châu Âu .....................................25
Bảng 1.8: Thành phần cấp phối vật liệu OGFCA theo tiêu chuẩn ................................27
Bảng 1.9: Thành phần cấp phối cốt liệu OGFCA theo tiêu chuẩn của Anh ..................27
Bảng 1.10: Thành phần cấp phối OGFCA theo tiêu chuẩn của Nam Phi......................29
Bảng 1.11: Thành phần cấp phối cốt liệu OGFCA theo tiêu chuẩn của Úc...................30
Bảng 1.12: Thành phần cấp phối OGFCA theo tiêu chuẩn của Malaixia......................31
Bảng 1.13: Thành phần cấp phối cốt liệu của OGFCA theo tiêu chuẩn ........................32
Bảng 1.14: Yêu cầu vật liệu và qui định kỹ thuật giới hạn của OGFCA các nước. .......33
Bảng 1.15: Phương pháp thiết kế và các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu của OGFCA ...........34
Bảng 1.16: Kết quả thí nghiệm nhựa đường polime TPS. ............................................35
Bảng 1.17: Kết quả thí nghiệm cốt liệu thô..................................................................36
Bảng 1. 18: Kết quả thí nghiệm cốt liệu mịn................................................................36
Bảng 1.19: Kết quả thí nghiệm bột khoáng. .................................................................36
Bảng 1.20: Kết quả thiết kế thành phần cấp phối BTNR.13 .........................................37
Bảng 1.21: Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý BTNR.13.........................................37
Bảng 1.25: Thành phấn cấp phối cốt liệu của BTN Novachip. .....................................38
Bảng 1.26: Yêu cầu về các chỉ tiêu kỹ thuật của BTN Novachip .................................38
Bảng 1.27: Các chỉ tiêu cơ lý qui định cho đá dăm. .....................................................39
Bảng 1.28: Tiêu chuẩn nghiệm thu độ nhám mặt đường. .............................................39
Bảng 1.29: Các chỉ tiêu cơ lý qui định cho cát xay.......................................................39


-XI-


-XII-

CHƯƠNG III
Bảng 3.1: Đề xuất cấp phối và loại nhựa nghiên cứu. ..................................................76
Bảng 3.2: Thành phần cốt liệu ba cấp phối đề xuất nghiên cứu và đối chứng...............76
Bảng 3.3: Tổng hợp số lượng mẫu yêu cầu thí nghiệm. ...............................................78
Bảng 3.4: Kết quả kiểm tra vệt hằn bánh xe với chiều dày khác nhau ..........................94
Bảng 3.5: Tổng hợp kết quả kiểm tra đặc trưng cơ-lý của ba hỗn hợp nghiên cứu. ......95
Bảng 3.6: Thành phần vật liệu hợp lý cho bê tông nhựa lớp tạo nhám được lựa chọn.......96

CHƯƠNG IV
Bảng 4. 1: Kết quả thí nghiệm độ rỗng dư và chiều sâu rắc cát trong phòng. .............100
Bảng 4. 2: Kết quả kiểm tra độ nhám vĩ mô và độ rỗng dư tại hiện trường.................101
Bảng 4.3: Phân bố cường độ mưa tại các tỉnh Phía Nam. ...........................................103
Bảng 4.4: Quan hệ giữa độ rỗng dư và độ hút nước bề mặt........................................103
Bảng 4.5: Quan hệ áp lực hơi bánh xe, tốc độ xe và tỉ số chiều dài hãm phanh ..........106
Bảng 4.6: Quan hệ tốc độ xe và tỉ số chiều dài hãm phanh mặt đường ướt và khô. ....107
Bảng 4.7: Hệ số bám φ giữa bánh xe và mặt đường ở trạng thái khô và ướt...............108
Bảng 4.8:Kết quả kiểm tra độ nhám vĩ mô trước khi phun rữa cao áp. .......................112
Bảng 4.9: Kết quả kiểm tra độ nhám vĩ mô sau khi phun rữa cao áp. .........................112

-------------------------------------


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

2. Mục đích nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu của luận án đó là xác định được thành phần vật liệu hợp lý
lớp bê tông nhựa tạo nhám mặt đường cấp cao ở Việt Nam; với thành phần cấp phối
cốt liệu dạng cấp phối hở (Open Graded), độ rỗng dư thiết kế từ 16%÷18%; đồng thời
đưa ra các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu của vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám; từ đó có thể
làm chủ công nghệ thiết kế; sản xuất; thi công và đề xuất các giải pháp nâng cao chất
lượng khai thác vật liệu bê tông lớp tạo nhám mặt đường ô tô tại Việt Nam.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
v Đối tượng nghiên cứu: nghiên cứu vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám có độ
rỗng cao với thành phần cốt liệu dạng cấp phối hở.
v Phạm vi nghiên cứu:
+ Nghiên cứu vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám đó là kết hợp lý thuyết xây
dựng đường ô tô, kinh nghiệm sử dụng vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám
ở các nước trên thế giới và tại Việt Nam; điều tra phân tích, đánh giá hiện
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:
v 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


4

5. Cấu trúc luận án
Cấu trúc luận án bao gồm các chương sau:
+ Chương I: Tổng quan bê tông nhựa lớp tạo nhám.
+ Chương II: Xác lập thành phần các hỗn hợp bê tông nhựa lớp tạo nhám phục vụ
nghiên cứu thực nghiệm
+ Chương III: Nghiên cứu thực nghiệm xác định chỉ tiêu cơ lý của các hỗn hợp bê tông
nhựa tạo nhám và lựa chọn thành phần vật liệu hợp lý của hỗn hợp.
+ Chương IV: Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng khai thác lớp vật liệu bê tông
nhựa tạo nhám mặt đường ô tô.

*********


5

Chương 1: TỔNG QUAN BÊ TÔNG NHỰA LỚP TẠO NHÁM
Nghiên 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
cấp phối cốt liệu yêu cầu;
4) Tình hình sử dụng vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám của các nước trên thế giới
và tại Việt Nam.
Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan vật liệu bê tông nhựa truyền thống và bê tông

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.
Chính vì vậy, thiết kế thành phần cấp phối của hỗn hợp bê tông nhựa là quan trọng nhất
đối với thiết kế thành phần bê tông nhựa.



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

So với bê tông nhựa chặt, độ nhám vĩ mô được cho bởi các hạt cốt liệu thô, độ


0,15

0,3

0,6

1,18

2,36

4,75 9,5 12,5

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

phối cốt liệu nằm trong đường bao chuẩn qui định, nhằm tăng giá trị chiều sâu trung
bình cát Htb(mm) của mặt đường. Để thỏa mãn yêu cầu tăng giá trị Htb, lớp phủ bê
tông nhựa thường phải được thiết kế với độ rỗng dư lớn (từ 12% ÷ 23%) so với lớp phủ
bê tông nhựa thông thường (độ rỗng dư từ 4% ÷6%).
Khi mặt đường bị ẩm ướt thì đặc trưng độ nhám vĩ mô và vi mô bị ảnh hưởng,
lúc đó nó ở trạng thái bất lợi nhất, giữa lốp xe và mặt đường lúc này tồn tại một hiệu
ứng màng nước làm giảm khả năng tiếp xúc giữa chúng.
Vai trò của độ nhám vi mô là xua tan hiệu ứng màng nước này, làm cho nước
xâm nhập vào đá khi lốp xe tiếp xúc với mặt đường, kết quả là tạo nên sự tiếp xúc khô
giữa lốp xe và mặt đường. Do đó khi lưu thông với cả tốc độ thấp và tốc độ cao, độ
nhám vi mô là rất quan trọng ảnh hưởng đến sức chống trượt của mặt đường.

Hình 1.7: Hiệu ứng màng nước và vai trò của độ nhám vi mô.
Khi xe chạy với tốc độ cao (V>65km/h) thì sẽ dẫn tới khả năng không có đủ thời
gian để đẩy nước từ lốp xe do xuất hiện hiệu ứng màng nước (hydroplaning), gọi là
nêm nước ngăn cách lốp xe với mặt đường. Chiều dày màng nước càng lớn, diện tiếp
xúc giữa bánh xe và mặt đường càng nhỏ đi, làm giảm hệ số bám giữa bánh xe và mặt


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


Hình : Mẫu đá nghiền (tròn cạnh, mặt nhám)

Hình 1.8: Hình ảnh các mẫu đá nghiền.