Mặt đường bê tông nhựa (BTN) do có nhiều ưu điểm nổi bật nên được sử dụng phổ biến cho đường ô tô trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Để chịu được tác động của tải trọng xe và các yếu tố môi trường trong quá trình khai thác, mặt đường BTN phải được thiết kế, thi công sao cho có đủ cường độ, độ ổn định trong suốt thời gian phục vụ. Chất lượng BTN phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có thiết kế hỗn hợp BTN. Lún vệt bánh xe (LVBX) và nứt là 2 dạng phá hoại phổ biến của lớp BTN trong kết cấu mặt đường tại Việt Nam. Hai dạng phá hoại này luôn đối lập nhau, khắc phục được dạng này sẽ dễ dàng phát sinh dạng kia. Do vậy, khi thiết kế hỗn hợp BTN phải lựa chọn cấp phối cốt liệu và hàm lượng nhựa hợp lý nhằm đảm bảo đồng thời khả năng chống LVBX và chống nứt.

 

Trên thế giới có rất nhiều phương pháp thiết kế hỗn hợp BTN đã và đang được áp dụng như: Phương pháp thiết kế của Barber Asphalt Paving Company năm 1890, Phương pháp thiết kế của Clifford Richardson năm 1905, Phương pháp thiết kế Hubbard Field năm 1920, Phương pháp thiết kế Hveem năm 1927, Phương pháp thiết kế Marshall năm 1943 và Phương pháp thiết kế Superpave năm 1993.

Tại Việt Nam, hiện nay vẫn đang sử dụng phương pháp thiết kế Marshall là phương pháp chính thống để thiết kế thành phần BTN. Phương pháp thiết kế hỗn hợp BTN theo Superpave chưa được áp dụng. Tuy nhiên, đã có những nghiên cứu liên quan đến phân cấp nhựa đường theo PG, phương pháp thiết kế BTN theo Superpave, đã xây dựng TCVN 12818:2019 “Phương pháp thiết kế hỗn hợp BTN theo Superpave theo đặc tính thể tích”. TCVN này được xây dựng trên cơ sở tham khảo tiêu chuẩn AASHTO M323 và AASHTO R35, là các tiêu chuẩn thiết kế hỗn hợp BTN theo đặc tính thể tích mà chưa có các chỉ tiêu về đặc tính cơ học như chống LVBX và chống nứt.

Xuất phát từ yêu cầu thực tế trên, nhóm nghiên cứu của ThS. Lưu Ngọc Lâm tại Viện Khoa học và Công nghệ giao thông vận tải đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu phương pháp thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa chặt theo nguyên lý cân bằng trong điều kiện Việt Nam” từ năm 2021 đến năm 2022.

Đề tài nhằm thực hiện mục tiêu nắm vững được phương pháp thiết kế, chế tạo bê tông nhựa theo nguyên lý thiết kế cân bằng (Balanced Mix Design) giữa các đặc trưng thể tích-độ nhạy ẩm, khả năng chống lún vệt bánh xe, và khả năng chống nứt, phục vụ cho việc áp dụng phương pháp thiết kế này phù hợp với điều kiện Việt Nam; lựa chọn phương pháp thử đánh giá khả năng chống lún vệt bánh xe, khả năng chống ẩm và khả năng chống nứt phù hợp với điều kiện Việt Nam; đề xuất phương pháp thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa chặt theo nguyên lý cân bằng (Balanced Mix Design) trong điều kiện Việt Nam; và đưa ra những điều kiện để áp dụng phương pháp thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa theo nguyên lý cân bằng tại Việt Nam.

Đề tài đã phân tích kỹ thuật, kinh tế, tính khả thi, lựa chọn các thí nghiệm đơn giản, dễ sử dụng, độ phân tán của kết quả thấp, tận dụng các máy móc thí nghiệm có sẵn, đánh giá được độ nhạy của các thông số đầu vào, phù hợp với điều kiện khai thác tại Việt Nam, và đề xuất lựa chọn phương pháp thiết kế cân bằng hỗn hợp bê tông nhựa ở Việt Nam theo cách tiếp cận A khi thiết kế hỗn hợp BTN.

Đề tài đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm trong phòng thiết kế hỗn hợp BTN theo đặc tính thể tích sau đó đánh giá các chỉ tiêu đặc tính làm việc (độ nhảy ẩm, chống LVBX, chống nứt) của hỗn hợp BTN12,5 và BTN19 sử dụng nhựa đường 60/70 và nhựa đường PMB.III với cốt liệu đang được sử dụng phổ biến tại khu vực phía Bắc là đá vôi mỏ Transmeco - Hà Nam,

Đề tài đã đề xuất lộ trình áp dụng phương pháp thiết kế cân bằng hỗn hơp BTN tại Việt Nam theo hai giai đoạn:

Giai đoạn 1 (tạm thời): Áp dụng cách tiếp cận A trên cơ sở thiết kế hỗn hợp thể tích theo Marshall để xác định hàm lượng chất kết dính tối ưu đáp ứng tất cả các yêu cầu về thể tích quy định, hỗn hợp thiết kế với hàm lượng chất kết dính tối ưu được thử nghiệm tính năng để đánh giá khả năng chống hằn lún, nứt và kháng ẩm.

Giai đoạn 2 (chính thức): Áp dụng cách tiếp cận A trên cơ sở thiết kế hỗn hợp thể tích theo Superpave để xác định hàm lượng chất kết dính tối ưu đáp ứng tất cả các yêu cầu về thể tích quy định, hỗn hợp thiết kế với hàm lượng chất kết dính tối ưu được thử nghiệm tính năng để đánh giá khả năng chống hằn lún, nứt và kháng ẩm.

Đề tài đã xây dựng “Dự thảo Tiêu chuẩn phương pháp thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa chặt theo nguyên lý cân bằng phù hợp với điều kiện Việt Nam”.

Kết quả thực hiện đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn, có tính thời sự nhằm từng bước tiếp cận công nghệ hiện đại.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 21278/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

N.P.D (NASTIS)