Trao đổi thông tin chuyên nghành trong thiết kế và thi công xây dựng mặt đường bê tông xi măng

h.1 Biểu đồ cấp phối đá tiêu chuẩn

Để tiện tham khảo,xin trích dẫn biểu đồ diện tích hạt của cấp phối đá tốt nhất đã ,đang được sử dụng ở Ba Lan trong mặt đường bê tông sân bay và măt đường bê tông cấp cao.( Xem h.2 )

h.2 Diện tích thành phần hạt tốt nhất
a-đối với lớp dưới của mặt đường 2 lớp. b-đối với lớp trên của mặt đường 2 lớp hoặc với mặt đường 1 lớp.
1-thành phần hạt yêu cầu.2-thành phần hạt đươc chủ đầu tư chấp thuận.

Nếu căn cứ vào thực trạng áp dụng ở Việt Nam, cũng như từ thực tế ở nước ngoài, ta có thể rút ra một số nhận xét sau:
*Thành phần hạt theo h.1 không liên tục bằng h.2; hàm lượng hạt có cùng kích thước trong biểu đồ h.1 bao giờ cũng cao hơn thể hiện tỷ lệ hạt có kích thước lớn chiếm nhiều hơn.
*Lượng xi măng dùng cho 1m3 bê tông để có cùng yêu cầu về mác bê tông ở Việt Nam chiếm tỷ lệ cao hơn.Với cấp phối của mặt đường BTXM hiện đang áp dụng cường độ chịu nén thường vượt yêu cầu thiết kế,nhưng cường độ chịu kéo khi uốn luôn khó đạt yêu cầu đặc biệt từ kết quả khoan mẫu kiểm tra.
*Nếu thi công mặt đường bằng máy trải ván khuôn trượt khi ta chọn tỷ lệ % lọt sàng là 95-100 với Dmax= 40mm, máy sẽ không tạo ra tấm BT yêu cầu, tấm sẽ bị biến dạng ở 2 bên cạnh.Nếu qui định độ dễ thi công bằng độ cứng Veber (gy )/ ứng với độ sụt bằng 0 độ cứng Veber có miền yêu cầu từ 20-30 gy/.Bộ đầm rung cao tần của mảy trải rất nhanh bị hỏng, chất lượng đầm khó đạt, vì thế cường độ y/c cũng khó đạt.

Cốt liệu hạt mịn ( từ 0-4mm) tiêu chuẩn nước ngoài là tương tự nhau, so với TCVN 342-86 cũng không khác biệt nhau lắm.Ở đây bạn đọc có thể so sánh với ASTM C33”Các qui định kỹ thuật đối với cốt liệu bê tông” cho 2 thành phần:
-    Kích thước từ 4,5- 38,1 mm.
-    Kích thước từ 4,5- 25,9 mm.
Cũng dễ nhận thấy biểu đồ ở h.2 ưu việt hơn.

Tóm lại cả trên phương diện lý thuyết lẫn thực tế áp dụng: Thành phần hạt cốt liệu trong mặt đường bê tông xi măng quyết định về độ nhồi chặt khuôn và sự đồng nhất của hỗn hợp bê tông;Chúng có ý nghĩa rất lớn đối với sự ổn định của tấm bê tông,giữ cho tấm đặc chắc không bị thay đổi hình dạng ở góc, cạnh tấm v..v..
2.    Các khe nối trong măt đường BTXM.
Thông thường căn cứ vào vị trí đặt khe trong mặt đường người ta phân chia thành khe dọc và khe ngang. Với khe nối ngang phổ biến đang áp dụng gồm có:
-    Khe dãn.
-    Khe co( co giả hoặc co đày ).
-    Khe chống cong vênh ( chống uốn vồng )-waping joints.
-    Khe thi công.
Xem h.3 giới thiệu các loại khe.Gần đây tại một số nước đặc biệt Nam Hoa Kỳ và Pháp đã thi công khe nối chéo trong mặt đường bê tông.
*Khe dãn giúp tấm bê tông dãn chiều dài của mình dưới sự gia tăng của nhiệt độ môi trường.
* Khe co giúp tấm bê tông chống lại các đường nứt sớm tự do dưới tác động của các phản ứng hóa học trong thời gian bê tông đông kết và dưới ảnh hưởng của sự suy giảm nhiệt độ môi trường, khe co cũng có tác dụng cho dãn tấm.Khe co có khe co giả và khe co đầy.Vết nứt được tạo thành ở khe co giả đơn giản là do sự co tách của các hạt cốt liệu bắt đầu từ đáy rãnh xuống đáy tấm.Người ta có thể đặt miếng gỗ dẫn nứt ở đáy tấm để định hướng vết nứt.Khe co đày: Vết nứt được tạo thành ngay trong quá trình phân tấm,người ta quét một lớp mỏng nhựa bitum để tạo ra lớp ngăn cách giữa 2 tấm của khe co đầy.

h.3 Giới thiệu một số khe nối đang sử dụng
a-Khe dãn,b-Khe co giả,c-Khe co đày,d-Khe co đày mộng ngàm,
1-Tấm gỗ đệm chèn khe,2-Phần thanh truyền lực gắn chặt trong bê tông,3-Ma tít chèn khe,4-Phần thanh truyền lực có thể dịch chuyển dọc với mũ chụp nhựa.

*Khe chống uốn vồng: Nhằm ngăn ngừa ứng suất lớn xuất hiện khi cong vênh tấm do nhiệt ( ứng suất nhiệt ), nhưng không có tác dụng co và dãn tấm.Khe chống uốn vồng được sử dụng ở Anh, ít thấy sử dụng ở các nước khác.( Xem h.4 )

h.4 Khe chống uốn vồng theo TC Anh
1-Thanh gỗ dẫn nứt,2-Thanh thép tròn,3-lớp mỏng ngăn cách,4-Rãnh của khe,
5-Thép giằng ngang ụ6mm.
*Khe thi công : Sử dụng trong trường hợp ngừng đổ bê tông kéo dài hoặc khi kết thúc ca đổ bê tông theo dải bề mặt. Khe thi công thường được nhà thầu xây dựng chọn vị trí ngừng và kết cấu của khe thi công lúc ấy tương tự như kết cấu của khe dãn  ở bên cạnh, thường là khe co đầy.
*Khe đặt chéo : Khe đặt chéo là một dạng khe mới trong thi công xây dựng mặt đường.Thông thường từ một nguyên tắc cứng dắn là các khe ngang phải có vị trí vuông góc với trục đường ô tô hoặc sân bay,đặc biệt khi sử dụng thanh truyền lực trong các khe.Lần đầu tiên khe chéo đã được sử dụng ở Nam Hoa Kỳ và ở Pháp trong xây dựng mặt đường bê tông không có cốt thép và không đặt thanh truyền lực.Độ nghiêng của các khe thường lấy 1: 6 ( Xem h.5 );độ chéo lớn hơn sẽ không được sử dụng vì có thể gây vỡ góc tấm.Ưu điểm của khe đặt chéo:
-  Lốp xe trên một trục không đồng thời tỳ lên cạnh tấm, điều đó làm giảm độ uốn của tấm,giảm sự chịu quá tải nguy hiểm.
-    Lốp xe không tiếp xúc cùng một thời điểm vào nơi không bằng phẳng của khe( Khe luôn là chỗ kém bằng phẳng )nhờ đó tăng cảm giác êm dịu trên mặt đường.
-  Các khe chéo do dài hơn, nó làm tăng bề mặt tiếp xúc của tấm, tăng       ma sát nhờ đó sự làm việc chung giữa các tấm tốt hơn.
Thực tế ở Hoa Kỳ và Pháp chứng minh những ưu điểm của khe chéo,mặt đường đặt khe chéo có đặc tính khai thác sử dụng thuận tiện và bền vững hơn.Tất nhiên dùng khe chéo đắt tiền hơn, cả trong thi công lẫn trong công tác bảo quản. Đơn giản vì chúng dài hơn.

h.5 Vị trí khe đặt chéo

Điểm qua công tác thiết kế thi công và tổ chức thi công các khe có một số điểm cần trao đổi như sau:
*Các tài liệu kỹ thuật ở trong và ngoài nước đều khuyến nghị nên bỏ khe dãn vì khe co cũng làm được chức năng của khe dãn.Thi công khe dãn phức tạp, tốn thời gian hơn, đặc biệt nguyên nhân tiềm ẩn nứt tại khe dãn khi thi công luôn túc trực, nhất là đổ bê tông bằng máy trải liên hoàn do phải dùng tấm gỗ đệm ở khe dãn.Tấm bê tông càng dày,tấm ván càng bị đảy nghiêng về hướng máy trải.
Tại  Công hòa LBĐức không sử dụng khe dãn ở mặt đường bê tông cấp cao, với đường hạng nhẹ khoảng cách giữa khe dãn là 100 m.
Tại Pháp không sử dụng khe dãn.
Tại Cộng hòa Sec từ thập niên 60- 70 của thế kỷ XX đã không sử dụng khe dãn.
Tại Anh qui định : nếu thi công vào mùa hè ( Từ 21/4 đến 21/12 ) có thể bỏ khe dãn.
Ở Việt Nam gần đây đã có khuynh hướng kéo dài khoảng cách đặt khe dãn.Đề nghị nên mạnh dạn bỏ khe dãn trong mặt đường BTXM sân bay và đường giao thông cấp cao.
*Khe nối mộng ngàm: Hiện trong thi công xây dựng mặt đường BTXM sân bay hoặc đường giao thông cấp cao người ta tránh sử dụng khe nối mộng ngàm.Khe dọc mộng ngàm thường được thay bằng khe co đầy có thanh truyền lực như h.3c.Mộng ngàm qua khai thác sử dụng đều bị gãy, đặc biệt khe dãn mộng ngàm ngay sau khi thi công vài ngày đã nứt do bị nứt phản ảnh từ các tấm gỗ đệm nằm trong khe không cùng một mặt phẳng.
*Về kích thước của các khe: Đã từ lâu khi thiết kế chiều rộng các khe thường chọn 2cm với khe dãn; 1cm với khe co.Vài chục năm trở lại đây công nghệ tạo khe và trám khe đã thay đổi , chiều rộng khe như trên chỉ phù hợp cho biện pháp thi công bán cơ giới,hoặc tạo khe khi bê tông còn ướt.Nếu tạo khe bằng máy cắt bê tông các nước thường chọn bề rộng của khe co từ 3,5 – 5 mm và bề rộng của khe dãn  từ 7 – 10 mm, điều này cũng phù hợp với một số loại matít nhét mà ở Thụy Điển và Châu Âu đã áp dụng từ những năm 70 thế kỷ XX.( Tác giả đã mang mẫu matít nhét về Việt Nam từ năm1972 đến năm 1981 lại đem trở lại Viện nghiên cứu kỹ thuật không quân Ba Lan, mẫu vẫn không bị lão hóa ở khí hậu VN ) Mặt khác các nghiên cứu ở Mỹ cũng chỉ ra rằng chiều rộng của các khe có ảnh hưởng tới sự làm việc chung giữa các tấm, khe càng hẹp hiệu quả làm việc chung càng cao ( xem sơ đồ minh họa h.6 )

h.6 Hiệu quả làm việc chung giữa
các tấm theo nghiêncứu của Mỹ.
1-Tấm đặt thanh truyền lực.
2-Tấm không đặt thanh truyền lực.

Ở Việt Nam đề nghị thiết kế chiều rộng khe cho 2 trường hợp riêng biệt:
- Tạo khe khi thi công mặt đường bằng biện pháp thủ công kết hợp cơ giới, hoặc khi bê tông còn ướt ( khe co 1cm; khe dãn 2 cm ).
-  Tạo khe khi thi công bằng máy trải liên hoàn, xẻ khe lúc bê tông đông cứng (khi cường độ chịu nén của bê tông đạt 8 -10 MPa ) chiều rộng # 1cm,không có khe dãn. Ở đây cũng cần xem xét đến vật liệu trám khe, nếu quá hẹp sẽ khó trám khe.
*Vấn đề dặt thanh truyền lực ở các khe:
Đây là vấn đề thường được bàn luận nhiều ở các hội nghị quốc tế về đường.Nên hay không nên đặt thanh truyền lực?
Về ưu điểm: Dư luận đều thừa nhận đặt thanh truyền lực sẽ cải thiện đáng kể sự làm việc chung giữa các tấm, có thanh truyền lực thì chiều rộng của khe không ảnh hưởng lắm đến sự làm việc chung.
Về nhược điểm: ( tác hại của thanh truyền lực )
- Các tấm liên kết bằng thanh truyền lực sẽ xuất hiện được gọi là” hiện tượng ô van” ở đầu thanh chuyển dịch tự do. Khe hở ô van tăng dần dẫn đến sập, gãy tấm.
- Thanh truyền lực bằng thép trên chục năm nằm trong mặt đường đều     bị han rỉ.
- Thanh truyền lực khó đặt theo thiết kế ( song song với bề mặt và với trục đường ). Ở Việt Nam lại chưa có qui định và thiết bị để kiểm tra chất lượng khi đặt thanh truyền lực dẫn đến hậu quả là thanh truyền lực sẽ cản trở sự chuyển vị tấm,hủy hoại tấm.
Xin được đưa ra một số khuyến cáo của quốc tế,tác giả cho rằng có thể áp dụng ở điều kiện Việt Nam:
- Với mặt đường BTXM sân bay và giao thông cấp cao cần đặt thanh      truyền lực.
- Thanh truyền lực cũng được dùng với mặt đường được xây dựng ở vùng khí hậu khắc nghiệt.( băng giá ) khi móng từ đá gia cường (móng đàn hồi).
- Có thể không đặt thanh tryền lực, nếu mhư:
*Sử dụng móng đường từ đá gia cường xi măng, hoặc nhựa bi tum đối với giao thông hạng trung.
*Sử dụng móng từ bê tông nghèo, bê tông nhựa với đường cấp cao, hạng nặng.
*Tại vùng khí hậu khắc nghiệt nếu bảo đảm thoát nước cũng như chống băng giá tốt.
Sau cùng v/đ đặt thanh truyền lực hay không đặt thanh truyền lực phải đi từ quan điểm kinh tế – kỹ thuật. Đặt thanh truyền lực trong các khe làm tăng chi phí xây dựng khoảng trên dưới 20 %.Từ lý do đó các nước dành chi phí cho việc thi công lớp móng vững chắc,đồng thời đảm bảo thóat nước bề mặt tốt để không sử dụng thanh truyền lực,giúp mặt đường bền vững hơn trong khai thác sử dụng;dễ thi công.

Trần Ban