Nghiên cứu đánh giá hư hỏng mặt đường bê tong asphalt có liên quan đến xô dồn và nứt trượt trên một số quốc lộ Việt Nam NCS. Nguyễn Ngọc Lân

Tóm tắt: Bài báo trình bày các kết quả nghiên cứu, phân tích thực trạng hư hỏng xô dồn và nứt trượt lớp mặt bê tông asphalt trên một số tuyến quốc lộ ở Việt Nam. Số liệu khảo sát hiện trường ba đoạn tuyến quốc lộ thuộc khu quản lý Đường bộ II và IV, gồm: Quốc lộ 3 (Km 229-Km 237); Quốc lộ 1A (Km 22-Km 232 và Km 387+100-Km 709+400) được phân tích hình ảnh, phân loại và tính toán tỷ lệ hư hỏng mặt đường có nguyên nhân do xô dồn và nứt trượt theo các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành. Kết quả phân tích cho thấy, tổng mức độ hư hỏng lớp mặt bê tông asphalt do các nguyên nhân nêu trên khá lớn, chiếm trên 8%.Trong đó tỷ lệ hư hỏng do xô dồn chiếm từ (0.38-4.51)%, nứt trượt chiếm từ (0.4-1.86)% diện tích mặt đường.Tỷ lệ các dạng hư hỏng này được dự báo là do các nguyên nhân chủ yếu như: áp lực ngang lớn tác dụng lên kết cấu lớp mặt do thay đổi tốc độ chạy xe tại các đoạn có bố trí đường cong và dốc dọc lớn, nhiệt độ, tỷ lệ chất tưới dính bám và đặc điểm bề mặt của lớp bê tông asphalt mặt dưới. Một số kiến nghị giải pháp kỹ thuật để từng bước hạn chế mức độ hư hỏng mặt đường bê tông asphalt ở Việt Nam do xô dồn và nứt trượt cũng được đề cập.

Abstract: This paper presents the results of research, analysis in damage of wearing course due to shoving and slipage cracking in several national roads in Vietnam. Field survey data of three national roads under the Regional Road Management Unit II and IV, including: 3rd national Road (Km 229-237 km), 1st national road (Km 223-Km 232 and Km 387+100 – Km 709+400) were conducted image analysis, classification and calculation of the percentage of damage due to shoving and slipage cracking by the current specifications. The analytical results show that the total level of damaged wearing course due to the reasons mentioned above are remarkable large, more than 8%. Damage due to shoving is from 0.38 to 4.51%, slipage cracking is from 0.4 to 1.86%  of total surface area. Percentage of these damages is expected to be mainly due to the reasons such as: large horizontal pressure exerted on the layer structure due to speed changes of the drive on curves and large slopes, high temperature, rates of tack coat and the surface characteristics of the binder course. Several technical solutions to gradually limit the damage of asphalt concrete pavement in Vietnam due to shoving and slipage cracking are also mentioned.  

Hiện nay, việc thiết kế và thi công các lớp bê tông asphalt trong kết cấu mặt đường bê tông asphalt được thực hiện theo nguyên tắc phân lớp và giữa các lớp được liên kết bởi chất tưới dính bám gốc bitum [22TCN 211-06, TCVN 8819-2011]. Do đó, chất lượng kết cấu mặt đường bê tông asphalt không chỉ phụ thuộc vào chất lượng vật liệu bê tông asphalt mà còn phụ thuộc vào chất lượng dính bám giữa các lớp [Nachiketa Bharat Patel, 2010]. Theo Kai SU và các cộng sự [2008], trong quá trình khai thác, dưới tác động của tải trọng bánh xe, ứng suất cắt trượt phát sinh và phân bố trong các lớp bê tông asphalt theo quy luật tăng dần từ trên bề mặt đường xuống một chiều sâu nhất định, sau đó giá trị ứng suất giảm dần. Để đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu mặt đường, bản thân mỗi lớp bê tông asphalt phải có cường độ chịu cắt lớn hơn ứng suất cắt. Đồng thời, để đảm bảo các lớp bê tông asphalt không bị biến dạng trượt thì cường độ chịu cắt trượt tại các mặt liên kết giữa các lớp bê tông asphalt cũng phải lớn hơn ứng suất cắt.

Khi chất lượng dính bám giữa các lớp bê tông asphalt không được đảm bảo thường dẫn đến những hư hỏng sớm cho kết cấu mặt đường trong quá trình khai thác như hiện tượng lớp mặt bị xô dồn và nứt trượt [NCAT Report 05-08, 2005, Stephen T. Muench và Tim Moomaw, 2008]. Theo Charmot và các cộng sự [2005] có tới 44% diện tích mặt đường bê tông asphalt ở Bang Nevada, Mỹ bị hư hỏng do các nguyên nhân về dính bám. Theo như những nghiên cứu ở trường Đại học Nottingham, tỷ lệ hư hỏng mặt đường do trượt giữa các lớp bê tông asphalt chiếm đến 5% mạng lưới đường cao tốc ở Anh và ở Pháp [SETRA/DTC, 1986]. Ở Nhật, những hư hỏng ở lớp mặt đường băng sân bay sử dụng kết cấu bê tông asphalt ở các đoạn cất hạ cánh đều do trượt giữa các lớp. Với hư hỏng mặt đường bê tông asphalt do nguyên nhân trượt giữa các lớp có thể làm giảm đến 40% tuổi thọ khai thác của kết cấu mặt đường [Khweir và các cộng sự, 2003].

Ở Việt Nam, những năm gần đây, chất lượng mặt đường bê tông asphalt đã được cải thiện đáng kể, nhiều loại vật liệu và kết cấu mặt đường mềm tiên tiến đã được áp dụng. Tuy nhiên, thực tế cho thấy ở một số dự án đã xuất hiện tỷ lệ đáng kể hư hỏng mặt đường ngay ở giai đoạn mới đưa vào khai thác. Các dạng hư hỏng tập trung chủ yếu vào xô dồn, nứt trượt và hằn vệt bánh xe của lớp bê tông asphalt. Tuy nhiên, đến nay vẫn chưa có số liệu thống kê chính xác tỷ lệ và nguyên nhân của các dạng hư hỏng phổ biến nêu trên.

Để đánh giá đúng mức chất lượng mặt đường bê tông asphalt ở Việt Nam trong giai đoạn hiện nay, việc khảo sát dạng và tỷ lệ hư hỏng mặt đường do từng nguyên nhân là hết sức cần thiết. Xuất phát từ thực trạng trên, thông qua những số liệu thống kê về thực trạng hư hỏng mặt đường bê tông asphalt liên quan đến chất lượng dính bám giữa các lớp bê tông asphalt trên một số tuyến quốc lộ ở Việt Nam, bài báo phân tích cơ sở khoa học và đề xuất nguyên nhân cũng như một số giải pháp mang tính căn bản giúp từng bước hạn chế những hư hỏng nêu trên.

Chi tiết tham khảo Tạp chí GTVT số tháng 8/2013