Việc sử dụng
vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám làm lớp mặt đường cho các tuyến cao tốc hay
mặt đường cấp cao là hết sức có ý nghĩa và cần thiết. Nó đảm bảo đặc trưng yêu
cầu kỹ thuật cao cho xe chạy với tốc độ cao, giảm thiểu những rủi ro tai nạn tiềm
ẩn trên đường do yếu tố đường bộ.
1. Đặt vấn đề
Theo Quyết định
số 140/QĐ-TTg ngày 21/01/2010 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quy hoạch chi
tiết đường bộ cao tốc Bắc Nam phía Đông, nối từ Hà Nội đến Cần Thơ (là một bộ
phận của mạng đường bộ cao tốc Việt Nam đã được Thủ tướng phê duyệt tại Quyết định
số 1734/QĐ-TTg ngày 01/12/2008) sẽ xây dựng 18 tuyến cao tốc, chiều dài
1.811km.
Đường cao tốc
cho phép xe chạy với tốc độ trên 80km/h – 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 bê tông nhựa lớp mặt đường tạo nhám
là một yếu tố đặc biệt quan trọng.
Ở Việt Nam,
tiêu chuẩn bê tông nhựa lớp tạo nhám đã ban hành ứng dụng xây dựng như: Lớp mặt
đường Novachip cho tuyến cao tốc Sài Gòn – Trung Lương, bê tông nhựa theo tiêu
chuẩn 22TCN 345-06 cho tuyến cao tốc TP. Hồ Chí Minh – Long Thành – Dầu Dây.
Trong khuôn khổ bài báo, tác giả đề cập thêm một loại vật liệu khác, đó là bê
tông nhựa lớp tạo nhám cấp phối hở Open Graded Friction Courses Asphalt (OGFCA)
là loại bê tông nhựa có độ rỗng dư cao (16÷18%), đã được nghiên cứu cụ thể với
qui định các đặc trưng kỹ thuật giới hạn nhằm góp phần làm phong phú và đa dạng
vật liệu bê tông tạo nhám hiện nay tại Việt Nam.
2. Bê tông
nhựa lớp tạo nhám OGFCA
2.1. Khái niệm
Bê tông nhựa
tạo nhám cấp phối hở được thế giới gọi tên với những thuật ngữ khác nhau như:
Porous Asphalt (PA), Porous Friction Course (PFC), Open Graded Asphalt Concrete
(OGAC), Open Graded Friction Course (OGFC).
2.2. Đặc điểm
- Giảm sự bắn
nước và bụi nước sau bánh xe khi trời mưa to (Hình 2.1);
- Giảm sự phản
chiếu ánh sáng và độ chói đèn pha và ban đêm;
- Giảm tiếng
ồn khi xe chạy;
- Tăng ma
sát mặt đường và bánh xe, chống trơn trượt tối đa trên mặt đường;
- Hạn chế vệt
hằn lún bánh xe.
Hình 2.1: Bê tông nhựa rỗng thoát nước
2.3. Tình
hình sử dụng vật liệu OGFCA ở các nước trên thế giới
- Ở Mỹ: Trung
tâm quốc gia công nghệ Asphalt của Mỹ – NCAT (National Center For Asphalt
Technology – Mỹ), Bang Washington có tiêu chuẩn cấp phối cho OGFCA với các cỡ hạt
dmax = 9,5mm; 12,5mm và 25mm và các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu. Chiều dày lớp
OGFCA không tính vào chiều dày tính toán kết cấu áo đường.
Kinh nghiệm
sử dụng kết cấu: Lớp OGFCA chiều dày từ 4÷5cm, độ rỗng dư Va = 22%÷ 25% trên lớp
BTN chặt (Hình 2.2). Nước thấm từ trên lớp mặt qua lớp BTN rỗng xuống dưới
và chảy ra hệ thống thoát nước dọc, làm mặt đường luôn khô ráo.
Bảng 2.1. Tổng
hợp các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu vật liệu OGFCA ở các bang của Mỹ
Hình 2.2: Đường cong cấp
phối cốt liệu và cấu tạo kết cấu cho OGFCA
- Ở châu
Âu: Đan Mạch, Hà Lan, Úc, Bỉ, Thụy Sĩ, Anh, Ý, Tây Ban Nha… là những quốc
gia sử dụng nhiều vật liệu OGFCA cho các tuyến cao tốc từ những năm 1980. Vật
liệu OGFCA thiết kế độ rỗng dư Va ³ 22%; ứng dụng chủ yếu nhằm cải thiện ATGT ở
các vùng có nhiều mưa (giảm bắn nước và bụi nước), giảm tiếng ồn trên đường. Nhựa
sử dụng: Bitum thông thường 60/70 + SBS hoặc 60/70 + EVA (etylene vinyl
acetate), Bitum polime: 80/100 + SBS hoặc 80/100 + EVA, phụ gia sợi tổng hợp, bột
cao su. Tiêu chuẩn kỹ thuật yêu cầu dựa trên tiêu chuẩn của Mỹ.
- Ở Úc, Nam
Phi, châu Á: Các nước Nhật, Hàn Quốc hay Ấn Độ cũng đã sử dụng vật liệu
OGFCA làm lớp mặt đường trên tuyến cao tốc. Các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu giống
tiêu chuẩn của Mỹ và châu Âu.
2.4. Tình
hình sử dụng bê tông nhựa lớp tạo nhám ở Việt Nam
Hiện nay tại
Việt Nam, vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám đã được sử dụng gồm có:
- Bê tông nhựa
lớp tạo nhám theo công nghệ Novachip
Lớp phủ mỏng
dùng công nghệ Novachip làm lớp tạo nhám trên tuyến cao tốc Sài Gòn – Trung
Lương (Tiền Giang), chiều dày lớp Novachip từ 1,25 ÷ 2,5cm, lớp vật liệu này
không tính vào chịu lực của kết cấu áo đường và yêu cầu kỹ thuật vật liệu cho lớp
Novachip như Bảng 2.2.
Bảng 2.2.
Yêu cầu về các chỉ tiêu kỹ thuật của BTN Novachip
- Bê tông nhựa
có độ nhám cao (BTNNC) theo 22TCN 345-06
Bảng 2.3.
Yêu cầu các chỉ tiêu kỹ thuật của BTNNC
Nhận
xét: Ở Việt Nam, vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám, cấp phối cốt liệu sử
dụng là cấp phối gián đoạn (Gap Graded) và sử dụng nhựa đường polime. Các loại
mặt đường tạo nhám gồm có lớp bê tông nhựa theo công nghệ Novachip chiều dày từ
1,25÷2,5cm, không yêu cầu độ rỗng dư thiết kế; lớp phủ mỏng bê tông nhựa có độ
nhám cao (theo 22TCN345-06) chiều dày từ 2÷3cm, độ rỗng dư thiết kế Va =
12÷16%. Hầu hết các lớp vật liệu tạo nhám này không tính vào chiều dày tính
toán kết cấu áo đường và khả năng thoát nước lượng mưa lớn từ mặt đường còn hạn
chế dễ bị ảnh hưởng an toàn chạy xe trên các tuyến cao tốc.
3. Đề xuất
bê tông nhựa lớp tạo nhám cấp phối hở tại Việt Nam
3.1. Đề xuất
thành phần cấp phối
Từ kinh nghiệm
các nước trên thế giới đã sử dụng, tác giả đề xuất thành phần vật liệu OGFCA tại
Việt Nam có các đặc điểm sau:
Cỡ hạt lớn
nhất Dmax của vật liệu OGFCA ở Việt Nam là 9,5mm và kích cỡ mắt sàng vuông
nghiên cứu cấp phối là: 9,5; 4,75; 2,36 và 0,075mm.
Bảng 3.1. Cấp
phối vật liệu OGFCA đề xuất nghiên cứu tại Việt Nam
Cấp phối vật
liệu OGFCA đề xuất nghiên cứu tại Việt Nam
Bảng 3.2. Đề
xuất các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu cho OGFCA
Đề xuất các
chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu cho OGFCA
3.2. Lựa chọn
thành phần vật liệu cho hỗn hợp
Bảng 3.3. Tổng
hợp kết quả kiểm tra đặc trưng cơ – lý của vật liệu nghiên cứu
Tổng hợp kết
quả kiểm tra đặc trưng cơ – lý của vật liệu nghiên cứu
3.3. Kết quả
thí nghiệm nghiên cứu trong phòng
Nghiên cứu
được tiến hành trong phòng thí nghiệm với 10 chỉ tiêu, bao gồm 03 chỉ tiêu được
đề nghị trong hệ thống của EN, 5 chỉ tiêu Marshall theo hệ thống tiêu chuẩn của
Việt Nam và 02 thí nghiệm đề nghị bổ sung để kiểm tra độ nhám và cường độ kháng
lún vệt bánh. Số lượng mẫu thí nghiệm tiến hành cho mỗi chỉ tiêu là 03 mẫu/chỉ
tiêu.
Bảng 3.4. Tổng
hợp kết quả nghiên cứu các đặc trưng kỹ thuật của OGFCA
Tổng hợp kết
quả nghiên cứu các đặc trưng kỹ thuật của OGFCA
4. Kết luận
và kiến nghị
4.1. Kết luận
Việc ứng dụng
vật liệu OGFCA là loại vật liệu mới của tác giả đề xuất làm mặt đường cho các
tuyến cao tốc và mặt đường cấp cao trong tình hình hiện nay là hết sức có ý
nghĩa thực tế. Với nguồn vật liệu trong nước hoàn toàn có thể chế tạo được loại
bê tông nhựa rỗng OGFCA, đáp ứng được các chỉ tiêu kỹ thuật theo tiêu chuẩn của
châu Âu (EN), đáp ứng chỉ tiêu kỹ thuật theo hệ thống của Việt Nam với lớp bê
tông nhựa mỏng tạo nhám để sử dụng làm lớp mặt cho đường cao tốc và đường cấp
cao của Việt Nam.
Ngoài ý nghĩa
về đặc trưng kỹ thuật khai thác làm lớp mặt đường thì lớp OGFCA còn là lớp chịu
lực, có thể đưa vào tính toán chiều dày chung của kết cấu áo đường nhằm làm giảm
thiểu tối đa kinh phí xây dựng đường ô tô.
4.2. Kiến
nghị
- Lựa chọn
thành phần cốt liệu khi sử dụng với các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu cho thiết kế
thành phần OGFCA là hết sức quan trọng; kiểm tra đánh giá thận trọng cốt liệu,
loại bitum cải tiến.
- Thử nghiệm
hiện trường vật liệu OGFCA nhằm giám sát và kiểm tra định kỳ các đặc tính kỹ
thuật khai thác, từ đó có thể đối chứng với vật liệu bê tông nhựa tạo nhám theo
công nghệ Novachip và bê tông nhựa tạo nhám cao theo 22TCN 345-06 hiện đã được
sử dụng, qua đó để sử dụng trong thực tế và kiến nghị cho lộ trình tiến tới để
sử dụng bao gồm xây dựng và theo dõi đoạn thử nghiệm áp dụng làm lớp mặt đường
trên các tuyến cao tốc và đường ô tô cấp cao hiện nay tại Việt Nam.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét