Luận án Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng lún vệt bánh xe có xét đến đặc tính mỏi của bê tông nhựa chặt làm lớp mặt đường Việt Nam

BTNC 19 tỷ lệ thuận của nhiệt độ, tỷ lệ nghịch của tần số và mức biến dạng (bao nhiêu). Đã xác định được đường đặc trưng mỏi và phương trình độ bền mỏi cho loại BTNC 12,5 và BTNC 19 trong điều kiện nghiên cứu này. - Đa ̃đưa ra kết quả về độ bền mỏi của BTNC 19 kém hơn so với loại BTNC 12,5 taị điều kiện thí nghiệm 10 0C, 10 Hz. 38 - Đa ̃kiểm toán mỏi lớp BTN trong thiết kế kết cấu áo đường; sử dụng kết quả nghiên cứu để dự báo tuổi thọ mỏi cho lớp BTN. - Luâṇ án chỉ sử duṇg 01 đường cong cấp phối cốt liêụ cho mỗi loaị BTNC 12,5 hoăc̣ BTNC 19, không khảo sát ảnh hưởng của “cấp phối thô” đến đô ̣bền mỏi của BTN. (2). Luận án tiến sỹ “Nghiên cứu ảnh hưởng cốt sợi thủy tinh phân tán đến khả năng chống mỏi và chống lún vệt bánh xe của bê tông asphalt trong điều kiện Việt Nam” của tác giả Vũ Phương Thảo (Luâṇ án bảo vê ̣thành công vào tháng 5/2015 taị Trường Đaị hoc̣ Giao thông vâṇ tải) [13] . Kết quả: - Đa ̃phân tích được ảnh hưởng của cốt sợi phân tán cải thiện đặc tính chống mỏi và chống LVBX của bê tông nhựa; - Đã lựa chọn phương pháp thí nghiệm mỏi uốn dầm 4 điểm, chế đô ̣thí nghiêṃ khống chế ứng suất; phương pháp thí nghiêṃ LVBX trong môi trường không khí, nhiêṭ đô ̣mâũ 60 0C để thí nghiêṃ mâũ BTNC 12,5 với loaị nhưạ đường 40/50 và PMBIII theo TCVN 8819:2011, hàm lươṇg sơị thủy tinh khác nhau (0%; 0,1%; 0,3%; 0,5%). - Đa ̃đề xuất công thức hỗn hợp bê tông nhựa gia cường sợi thủy tinh phân tán với hàm lượng sợi tốt nhất 0,3%, sử dụng nhựa PMBIII và nhựa 40/50. Đã đưa ra định lượng hiệu quả cải thiêṇ khả năng chống mỏi và chống LVBX của bê tông nhựa cốt sợi thủy tinh phân tán với bê tông nhựa đối chứng là 2 loại nhựa PMBIII và 40/50; - Luâṇ án chỉ sử duṇg 01 đường cong cấp phối cốt liêụ cho mỗi loaị BTNC 12,5, không khảo sát ảnh hưởng của “cấp phối thô” đến LVBX và đô ̣bền mỏi của BTN . 1.6. Những vấn đề tồn tại cần giải quyết trong luận án Qua phân tích những kết quả nghiên cứu của thế giới về các nhân tố ảnh hưởng của nứt mỏi, của LVBX đến BTN; qua những kết quả thưc̣ hiêṇ taị Viêṭ Nam trong những năm gần đây, những vấn đề tồn taị cần đươc̣ giải quyết trong luâṇ án này đươc̣ lưạ choṇ như sau. 1.6.1. Về ảnh hưởng của mức đô ̣thô của “cấp phối thô” đến lún vệt bánh xe 1.6.1.1. Phân tích - TCVN 8819:2011 không đưa ra quy điṇh về “cấp phối thô”. - SuperPave (AASHTO M320-10 [44] ) có đưa ra quy điṇh này, nhưng không có khuyến nghi ̣rõ ràng, khuyến nghi ̣khi thiết kế hỗn hơp̣ BTN thì sử duṇg 03 loaị cấp phối, “cấp phối thô”, “cấp phối miṇ” và lưạ choṇ cấp phối nào trên cơ sở kết quả thiết kế. - QĐ 859 đưa ra quy điṇh về “cấp phối thô” và hướng dâñ thiết kế cấp phối theo đường cong chữ S áp duṇg cho đường có qui mô giao thông lớn nhằm giảm thiểu LVBX. - Luâṇ án tiến sy ̃ của tác giả Trần Thiện Lưu, Vũ Phương Thảo chưa khảo sát ảnh hưởng của mức đô ̣thô của “cấp phối thô” đến ảnh hưởng LVBX và đô ̣bền mỏi của BTN. - Hiêṇ nay, nhiều nhà thầu thi công áp duṇg cấp phối “quá thô” để thiết kế hỗn hơp̣ BTN. Thưc̣ tế vâñ có những đoaṇ dư ̣án xảy ra LVBX hoăc̣ nứt do mỏi. 39 1.6.1.2. Lưạ choṇ - “Cấp phối thô” áp duṇg cho BTN thường tỷ lê ̣thuâṇ với khả năng kháng LVBX, do đó, để đánh giá ảnh hưởng của mức đô ̣“thô” của “cấp phối thô” đến chất lươṇg măṭ đường BTN phải xem xét đến ảnh hưởng kháng mỏi của BTN, theo kết quả phân tích taị muc̣ 1.2 và muc̣ 1.3 thì ảnh hưởng của BTN đến LVBX và nứt mỏi là hai chỉ tiêu có xu thế ngươc̣ nhau. - Vì vâỵ, luâṇ án lưạ choṇ nôị dung chính để nghiên cứu là ảnh hưởng của mức đô ̣thô của “cấp phối thô” của BTN đến LVBX có xem xét đến đô ̣bền mỏi của BTN để đưa ra những khuyến nghi ̣về mức đô ̣thô của “cấp phối thô” phù hơp̣ cho BTN (BTNC 12,5; BTNC 19) với các loaị nhưạ đường khác nhau, các loaị cốt liêụ đá dăm điển hình cho khu vưc̣ Miền Bắc.. - Để đánh giá ảnh hưởng của mức đô ̣thô của “cấp phối thô” của BTN có liên quan đến nhưạ đường, ngoài viêc̣ sử duṇg nhưạ đường 60/70 đang đươc̣ áp duṇg phổ biến hiêṇ nay, luâṇ án còn tâp̣ trung vào loaị nhưạ đường 40/50 đang đươc̣ khuyến nghi ̣ áp duṇg taị QĐ 858/QĐ-BGTVT và TCVN 8819:2011 nhưng hầu như chưa đươc̣ sử duṇg taị Viêṭ Nam cũng như loaị nhưạ đường cải thiêṇ polime PMB III đươc̣ đánh giá có nhiều tính năng tốt nhưng áp duṇg khá haṇ chế cho đường bô ̣hiêṇ nay. 1.6.2. Về nguyên nhân gây lún vệt bánh xe của măṭ đường bê tông nhựa xảy ra trong những năm gần đây 1.6.2.1. Phân tích Từ năm 2011 đến nay, LVBX xảy ra nhiều trên các tuyến đường tại Việt Nam. Viêṇ Khoa hoc̣ và Công nghê ̣GTVT đã triển khai kiểm điṇh tại các đoaṇ đường đó. Tuy nhiên, chưa xác điṇh rõ các nguyên nhân đăc̣ thù liên quan đến LVBX. 1.6.2.2. Lưạ choṇ Qua phân tích trên, luâṇ án lưạ choṇ nôị dung đánh giá nguyên nhân gây LVBX trên môṭ số tuyến Quốc lô ̣tại Viêṭ Nam để nghiên cứu. Trên cơ sở kết quả nghiên cứu trên thế giới về những nguyên nhân gây ra LVBX, luâṇ án sử duṇg kết quả kiểm điṇh của Viêṇ Khoa hoc̣ và Công nghê ̣GTVT để phân tích, đưa ra nguyên nhân. 1.6.3. Về ảnh hưởng liên quan đến đồng thời lún vệt bánh xe và độ bền mỏi của bê tông nhựa Để có thể phân tích đánh giá nguyên nhân hư hỏng LVBX trên môṭ số tuyến đường trong nước gần đây cũng như đánh giá đươc̣ ảnh hưởng của mức đô ̣“thô” của cấp phối cốt liêụ BTN theo QĐ 858/QĐ-BGTVT cần thiết phải nghiên cứu các ảnh hưởng liên quan đến đồng thởi cả LVBX và đô ̣bền mỏi của BTN trên cơ sở tổng kết các kết quả nghiên cứu của thế giới trong những năm gần đây (chương 1). Với phân tích nêu trên, để xem xét ảnh hưởng đồng thởi cả LVBX và đô ̣bền mỏi của BTN, nghiên cứu sinh lựa chọn tên luận án tiến sỹ “Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng 40 đến biến dạng lún vệt bánh xe có xét đến đặc tính mỏi của bê tông nhựa chặt làm lớp mặt đường Việt Nam”. 41 CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN HƯ HỎNG LÚN VỆT BÁNH XE QUA KẾT QUẢ KHẢO SÁT HIỆN TRƯỜNG 2.1. Mục đích và nội dung khảo sát hiện trường 2.1.1. Muc̣ đích Năm 2013 đến năm 2014, Viện Khoa hoc̣ và Công nghê ̣GTVT theo nhiêṃ vu ̣của Bô ̣ GTVT giao đã tiến hành công tác kiểm định đánh giá chất lượng và xác định nguyên nhân hư hỏng trên một số dự án xuất hiện hiện tượng hư hỏng LVBX: dự án QL1 đoạn Hà Nam- Ninh Bình-Thanh Hóa; Mặt cầu Bến Thủy II; QL3 cũ gói 1, gói 2; QL3 mới; QL18 đoạn Uông Bí-Hạ Long; Cầu cạn vành đai III - Hà Nội... để đánh giá nguyên nhân hư hỏng LVBX. Nghiên cứu sinh với vai trò là thành viên trong Tổ chỉ đạo nghiên cứu giải pháp khắc phục hiện tượng LVBX của Viện Khoa hoc̣ và Công nghê ̣GTVT, trực tiếp tham gia công tác kiểm định tại một số dự án nêu trên. Trên cơ sở kết quả phân tích các nguyên nhân hư hỏng LVBX (chương 1), qua kết quả thí nghiêṃ kiểm điṇh để phân tích, xác định nguyên nhân hư hỏng LVBX tại một số dự án này. 2.1.2. Nội dung khảo sát hiện trường Công tác kiểm định xác định nguyên nhân hư hỏng LVBX tại một số dự án được thực hiện theo các nôị dung sau: (1). Khảo sát chi tiết hư hỏng mặt đường trên toàn bộ chiều dài các tuyến đường kiểm định. (2). Khảo sát lưu lượng xe bằng phương pháp thủ công, lưu ý đến việc đánh giá mức độ xe tải trọng nặng, xe vượt tải lưu thông trên đoạn tuyến; Khảo sát tải trọng trục xe bằng cách cân tải trọng trục các xe theo xác suất của các loại xe đặc trưng lưu thông trên tuyến (lưu ý tới các loại xe tải trọng nặng) (Hình 2-2). (3). Thu thập các dữ liệu về nhiệt độ cao nhất, trung bình theo từng tháng của 3 năm gần đây; khảo sát nhiệt độ không khí và mặt đường theo từng giờ của 03 ngày nắng nóng. (4). Đo LVBX bằng thước đo theo hướng dẫn của ASTM E1703/E1703M [40] Kiểm tra mặt cắt ngang đường tại vị trí có LVBX (Hình 2-1). (5). Thí nghiệm xác định mô đuyn đàn hồi chung của kết cấu nền mặt đường bằng cần đo võng Belkenman. (6). Kiểm định chất lượng các lớp mặt đường bê tông nhựa (Hình 2-3). (7). Kiểm định chất lượng các lớp cấp phối đá dăm móng trên (Base) và móng dưới (Subbase). (8). Kiểm định chất lượng lớp đỉnh nền đường K98 và nền đường K95. 42 Hình 2-1: Khảo sát hư hỏng LVBX tại Quốc lộ 1A [20] Hình 2-2: Khảo sát tải trọng trục xe tại Quốc lộ 1 [20] Quốc lộ 1A, đoạn số 01 Quốc lộ 1A, đoạn số 03 Hình 2-3: Công tác thí nghiệm, kiểm định trên một số dự án hư hỏng LVBX [20] 43 2.2. Kết quả khảo sát hiện trường lún vệt bánh xe tại một số dự án Trên cơ sở kết quả báo cáo kiểm định xác định nguyên nhân hư hỏng mặt đường các dự án nâng cấp cải tạo Quốc lộ 1 đoạn qua địa phận tỉnh Ninh Bình, Thanh Hóa, tuyến tránh Vinh (cầu Bến Thủy II), Quốc lộ 3 cũ [20] Tổng hợp các thông tin trong Bảng 2-1. Bảng 2-1: Kết quả khảo sát thực trạng hư hỏng LVBX tại một số dự án [20] Tên dự án Thời gian khai thác Thời gian kiểm định Chiều dài kiểm định Tỷ lệ % chiều dài hư hỏng LVBX Mức độ hư hỏng LVBX Dự án xây dựng Quốc lộ 1A, đoạn số 01 Tháng 1/2011 Tháng 7/2013 13,4 km Đoạn 1: hướng Hà Nội–Ninh Bình 63,2%; hướng Ninh Bình – Hà Nội 50%. Đoạn 2: hướng Hà Nội–Ninh Bình 14,5%; hướng Ninh Bình–Hà Nội 67,8%. Đoạn 1: chiều sâu LVBX lớn nhất đạt 50 mm. Đoạn 2: chiều sâu LVBX lớn nhất đạt 105 mm. Dự án xây dựng Quốc lộ 1A, đoạn số 02 Tháng 12/2012 Tháng 7/2013 36,4 km Hướng Hà Nội–Thanh Hóa: 5,8%. Hướng Thanh Hóa–Hà Nội: 8,2% Chiều sâu LVBX lớn nhất đạt 44 mm. Dự án xây dựng Quốc lộ 1A, đoạn số 03 Tháng 11/2012 Tháng 8/2013 0,9963 km Hướng từ Vinh-Hà Tĩnh: 95,35%. Hướng từ Hà Tĩnh-Vinh: 95,35%. Chiều sâu LVBX lớn nhất đạt 51 mm. Dự án xây dựng Quốc lộ 3 cũ, đoạn số 04 Tháng 2/2013 Tháng 7/2013 12,2 km Tỷ lệ đoạn LVBX làn trong: 30,7% Chiều sâu LVBX lớn nhất đạt 55 mm. 44 Hình 2-4: Hư hỏng LVBX tại Quốc lộ 1A, đoạn số 01 [7] Hình 2-5: Hư hỏng LVBX tại Quốc lộ 1A, đoạn số 02 [7] Hình 2-6: Hư hỏng LVBX tại Quốc lộ 1A, đoạn số 03 [7] Hình 2-7: Hư hỏng LVBX tại QL3 cũ, đoạn số 04 [7] 45 2.3. Tổng hợp các kết quả khảo sát, thí nghiệm, kiểm định trong dự án có hư hỏng lún vệt bánh xe 2.3.1. Nội dung khảo sát phạm vi hư hỏng lún vệt bánh xe trong kết cấu mặt đường Tại các dự án bị hư hỏng LVBX mặt đường BTN, tiến hành khảo sát phạm vi hư hỏng LVBX trong kết cấu mặt đường như sau: Hình 2-8: Kiểm tra mặt cắt ngang đường để xác định phạm vi LVBX Hình 2-9: Vẽ mặt cắt ngang mặt đường để xác định biến dạng LVBX H-íng Ninh B×nh - Hµ Néi KM261+500 (H§10-T) Cao ®é mÆt btn Kho¶ng c¸ch lÎ Tªn cäc 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 7 2 8 chiÒu dµy btn trªn chiÒu dµy btn d-íi tæng chiÒu dµy btn 54 50 52 58 54 56 53 54 47 47 51 46 45 45 51 52 54 78 60 61 55 67 81 87 89 83 91 87 86 87 89 89 86 81 132 110 113 113 121 137 140 143 130 138 138 132 132 134 140 138 135 TØ lÖ ®øng: 1/10 TØ lÖ ngang: 1/25 7 1 9 7 0 1 6 8 5 6 8 7 6 8 7 6 9 4 6 9 9 7 0 0 6 9 8 6 9 6 6 9 2 6 9 3 6 9 8 7 0 3 7 1 5 7 2 1 7 2 6 20 1 56 64 120 40 Mãng cÊp phèi ®¸ d¨m BTN líp trªn BTN líp d-íi VÞ trÝ chiÒu h»n s©u h»n lón b¸nh xe lín nhÊt 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 Tim luång tr¸i HƯỚNG NINH BÌNH – À ỘI BTN lớp dưới CHIỀU DÀY BTN DƯỚI Vị trí chiều sâu LVBX lớn nhất 46 - Trên mặt cắt có hiện tượng LVBX, dùng sơn đánh dấu các điểm cách nhau 20 cm, dùng máy thủy bình đo cao độ các vị trí đã đánh dấu trên mặt cắt ngang trên cơ sở một mốc cao độ chuẩn giả định. - Dùng máy khoan để khoan lấy mẫu bê tông nhựa tại các vị trí đã đánh dấu. - Lấy mẫu BTN lên và đo chiều dầy từng lớp BTN tại các vị trí đã đánh dấu. - Vẽ mặt cắt ngang mặt đường, trên cơ sở đó xác định được biến dạng LVBX là do bản thân các lớp BTN hoặc do cả biến dạng móng, nền. 2.3.2. Nhận xét, đánh giá kết quả khảo sát, thu thập số liệu về lưu lượng, tải trọng, tính toán kết cấu mặt đường và nhiệt độ tại một số dự án 2.3.2.1. Dự án xây dựng Quốc lộ 1A, đoạn số 01 (1). Kết quả khảo sát phạm vi hư hỏng LVBX trong kết cấu mặt đường [20] : Phạm vi hư hỏng LVBX chủ yếu xảy ra tại 2 lớp BTN trong kết cấu mặt đường. Tuy nhiên, cũng có những vị trí xuất hiện cả trong phạm vi các lớp BTN và lớp móng. (2). Kết quả điều tra, khảo sát lưu lượng xe và tải trọng trục xe [20] : - Tại thời điểm khảo sát lưu lượng, tải trọng xe trên tuyến, thành phần xe có tải trọng lớn như xe tải chở vật liệu xây dựng, hàng hóa, container, xe kháchchiếm tỷ trọng trên 50% trong thành phần dòng xe. - Tải trọng trục xe trên tuyến là rất lớn, tải trọng trục lớn nhất lên đến 21,81 tấn. Tải trọng trục lớn hơn 10 tấn chiếm 25,71%, tải trọng trục lớn hơn 12 tấn chiếm trên 23% (tải trọng trục tiêu chuẩn thiết kế là 10 tấn). - Mức độ vượt tải so với quy định của thông tư 07/2010/TT-BGTVT [21] và thông tư 03/2011/TT-BGTVT [22] là rất lớn. (3). Khi thiết kế kết cấu áo đường, trong hồ sơ thiết kế chỉ khảo sát lưu lượng xe mà không tiến hành khảo sát tải trọng trục xe tại thời điểm thiết kế. Trong hồ sơ thiết kế tính toán được mô đun đàn hồi yêu cầu (Eyc) = 209,08 MPa (tương đương với Ntt = 2367 trục xe/làn.ngày đêm); trong khi đó, dự án phê duyệt Eyc = 140 MPa. Trên cơ sở số liệu khảo sát, cân và đếm xe thực tế đã thực hiện trong tháng 7/2013, tính toán được Eyc = 233,29 MPa theo 22TCN 211-06 [3] Vì vậy qua đánh giá nhận thấy, dự án duyệt Eyc = 140 MPa là chưa có cơ sở và không phù hợp. (4). Kết quả điều tra, thu thập số liệu nhiệt độ [20] : Trên cơ sở điều tra, thu thập nhiệt độ các năm 2010, 2011, 2012 và 6 tháng đầu năm 2013 nhận thấy: - Nắng nóng hàng năm tập trung vào các tháng 5 đến tháng 8 với nhiệt độ không khí trung bình tháng cao nhất từ 29 0C đến 30,6 0C, khi đó nhiệt độ bề mặt đường BTN trung bình cao nhất từ 29,90C đến 33,70C. - Nhiệt độ cao nhất tháng của các năm 2010, 2011, 2012 và 6 tháng đầu năm 2013 từ 39,6 0C đến 41,1 0C, khi đó nhiệt độ bề mặt đường BTN cao nhất từ 61,5 0C đến 68,5 0C. 47 Hình 2-10: Nhiệt độ trung bình và cao nhất trong tháng tại trạm Ninh Bình [20] 2.3.2.2. Dự án xây dựng Quốc lộ 1A, đoạn số 02 (1). Kết quả khảo sát phạm vi hư hỏng LVBX trong kết cấu mặt đường [20] : Phạm vi hư hỏng LVBX chủ yếu xảy ra tại 2 lớp BTN trong kết cấu mặt đường. (2). Kết quả điều tra, khảo sát lưu lượng xe và tải trọng trục xe [20] : - Lưu lượng xe chạy trung bình trong 01 ngày đêm khá lớn, tập trung phần lớn là xe tải chở vật liệu xây dựng, hàng hóa, xe khách(chiếm trên 50%). - Tải trọng trục xe trên tuyến là rất lớn, tải trọng trục lớn nhất lên đến 27,23 tấn. Tải trọng trục lớn hơn 10 tấn chiếm 20,11%; tải trọng trục lớn hơn 12 tấn chiếm trên 15% (tải trọng trục tiêu chuẩn thiết kế là 10 tấn). - Mức độ vượt tải so với quy định của thông tư 07/2010/TT-BGTVT [21] và thông tư 03/2011/TT-BGTVT [22] là rất lớn. (3). Khi thiết kế kết cấu áo đường, trong hồ sơ thiết kế chỉ khảo sát lưu lượng xe mà không tiến hành khảo sát tải trọng trục xe tại thời điểm thiết kế. Trong hồ sơ thiết kế tính toán được Eyc = 235 MPa, tuy nhiên kết cấu áo đường được thiết kế với mô đun đàn hồi yêu cầu Eyc=160 MPa. Trên cơ sở số liệu khảo sát, cân và đếm xe thực tế đã thực hiện trong tháng 7/2013, tính toán được số lượng trục xe tính toán trên làn xe cho năm 2013 là Ntt (2013) = 9421 (trục xe/làn.ngày đêm). Từ số liệu trục xe tính toán, theo [3] nhận thấy Eyc ngoài phạm vi bảng tra, không thể tính toán được. Do đó, có thể kết luận dự án chọn Eyc = 160 MPa là chưa có cơ sở và không phù hợp. (4). Kết quả điều tra, thu thập số liệu nhiệt độ [20] : Trên cơ sở điều tra, thu thập nhiệt độ các năm 2010, 2011, 2012 và 6 tháng đầu năm 2013 nhận thấy: - Nắng nóng hàng năm tập trung vào các tháng 5 đến tháng 8 với nhiệt độ không khí trung bình tháng cao nhất từ 29,1 0C đến 30,6 0C, khi đó nhiệt độ bề mặt đường BTN trung bình cao nhất từ 30,1 0C đến 32,7 0C (Hình 2-11). Nhiệt độ trung bình 0 5 10 15 20 25 30 35 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tháng N h iệ t đ ộ ( 0 C ) Năm 2010 Năm 2011 Năm 2012 Năm 2013 Nhiệt độ cao nhất 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tháng N h iệ t đ ộ ( 0 C ) Năm 2010 Năm 2011 Năm 2012 Năm 2013 48 Nhiệt độ cao nhất tháng của các năm 2010, 2011, 2012 và 6 tháng đầu năm 2013 từ 38,0 0C đến 38,7 0C, khi đó nhiệt độ bề mặt đường BTN cao nhất từ 54,7 0C đến 57,6 0C (Hình 2-11). Hình 2-11: Nhiệt độ trung bình và cao nhất trong tháng tại trạm Thanh Hóa [20] 2.3.2.3. Dự án xây dựng Quốc lộ 1A, đoạn số 03 (1). Kết quả khảo sát phạm vi hư hỏng LVBX trong kết cấu mặt đường [20] : Phạm vi hư hỏng LVBX chủ yếu xảy ra tại 2 lớp BTN trong kết cấu mặt đường. (2). Kết quả điều tra, khảo sát lưu lượng xe và tải trọng trục xe [20] : - Thành phần xe khách, xe tải chở hàng hóa, vật liệu xây dựng và xe container chiếm tỷ lệ khá lớn (chiếm trên 57% trong thành phần dòng xe). - Tải trọng trục xe cân được là khá lớn, tải trọng trục lớn nhất lên đến 29,98 tấn. Trong đó xe có tải trọng trục lớn hơn 12 tấn chiếm 50,87%. Qua quan sát, đánh giá nhận thấy, tần xuất các xe có tải nặng (chở vật liệu xây dựng, hàng hóa) và xe container xuất hiện nhiều. - Mức độ vượt tải so với quy định của thông tư 07/2010/TT-BGTVT [21] và thông tư 03/2011/TT-BGTVT [22] là rất lớn. (3). Khi thiết kế kết cấu áo đường, trong hồ sơ thiết kế chỉ khảo sát lưu lượng xe mà không tiến hành khảo sát tải trọng trục xe tại thời điểm thiết kế. Trong hồ sơ thiết kế tính toán được Eyc = 235 MPa, tuy nhiên kết cấu áo đường được thiết kế với mô đun đàn hồi yêu cầu Eyc = 160 MPa. Trên cơ sở số liệu khảo sát, cân và đếm xe thực tế đã thực hiện trong tháng 8/2013, tính toán được số lượng trục xe tính toán trên làn xe cho năm 2013 là Ntt (2013) = 34840 (trục xe/làn.ngày đêm). Từ số liệu trục xe tính toán, theo [3] nhận thấy Eyc ngoài phạm vi bảng tra, không thể tính toán được. Do đó, có thể kết luận dự án chọn Eyc = 160 MPa là chưa có cơ sở và không phù hợp. (5). Kết quả điều tra, thu thập số liệu nhiệt độ [20] : Từ các biểu đồ so sánh nhiệt độ trung bình tháng và nhiệt độ cao nhất trong tháng của các năm 2010, 2011, 2012 và 8 tháng đầu năm 2013 nhận thấy: 49 - Nắng nóng hàng năm tập trung vào các tháng 5 đến tháng 8 với nhiệt độ không khí trung bình từ 27,50C đến 31,7 0C. - Nhiệt độ không khí cao nhất tháng 5, tháng 6 và tháng 7 của các năm 2010, 2011, 2012 và 5 tháng đầu năm 2013 tương đương nhau 37 0C đến 40,7 0C. - Theo số liệu đo nhiệt độ không khí và nhiệt độ mặt đường tại đoạn thí điểm trong ba ngày 16, 17, 18 tháng 8 năm 2013 nhận thấy: nhiệt độ mặt đường vào thời điểm từ 12h - 15h hàng ngày thường cao hơn nhiệt độ không khí từ 8 0C đến 15 0C. 2.3.2.4. Dự án xây dựng Quốc lộ 3 cũ, đoạn số 04 (1). Kết quả khảo sát phạm vi hư hỏng LVBX trong kết cấu mặt đường [20] : Phạm vi hư hỏng LVBX chủ yếu xảy ra tại 2 lớp BTN trong kết cấu mặt đường. (2). Kết quả điều tra, khảo sát lưu lượng xe và tải trọng trục xe [20] : - Thành phần xe khách, xe tải chở hàng hóa, vật liệu xây dựng, quặng sắtchiếm tỷ lệ khá lớn (chiếm trên 47%). Tần suất các xe có tải nặng chạy theo hướng Thái Nguyên đi Hà Nội là rất nhiều và chủ yếu chạy trên làn trong; ngược lại, hướng Hà Nội đi Thái Nguyên có nhiều xe tải trọng nhẹ hoặc xe không tải chạy. - Tải trọng trục xe trên tuyến là rất lớn, tải trọng trục lớn nhất lên đến 27,07 tấn. Tải trọng trục lớn hơn 12 tấn chiếm trên 33% (tải trọng trục tiêu chuẩn thiết kế là 10 tấn). - Mức độ vượt tải so với quy định của thông tư 07/2010/TT-BGTVT [21] và thông tư 03/2011/TT-BGTVT [22] là rất lớn. (3). Khi thiết kế kết cấu áo đường, trong hồ sơ thiết kế chỉ khảo sát lưu lượng xe mà không tiến hành khảo sát tải trọng trục xe tại thời điểm thiết kế. Trong hồ sơ thiết kế tính toán được Eyc = 171,6 MPa (tương đương với Ntt = 394 xe/ngày đêm/làn). Tuy nhiên, theo cách tính dựa trên số liệu khảo sát trong hồ sơ thiết kế năm 2010, tỉ lệ tăng trưởng 0,75 %, tải trọng trục của các loại xe lấy theo số liệu của hồ sơ thiết kế thì Eyc = 185,5 MPa (tương đương với Ntt = 769 xe/ngày đêm/làn). Qua thực tế điều tra, các xe có tải chạy tập trung trên hướng Thái Nguyên - Hà Nội, tính toán đối với tải trọng xe thực tế điều tra và lưu lượng thực tế đếm được trên hướng này, kết quả cho thấy số trục xe tính toán trên làn xe quá lớn, Ntt = 37287 (trục/làn.ngày đêm). Theo [3] nhận thấy Eyc ngoài phạm vi bảng tra, không thể tính toán được. Do đó, có thể kết luận dự án chọn Eyc = 171,6 MPa là chưa có cơ sở và không phù hợp. (4). Kết quả điều tra, thu thập số liệu nhiệt độ [20] : Từ các biểu đồ so sánh nhiệt độ trung bình tháng và nhiệt độ cao nhất trong tháng của các năm 2010, 2011, 2012 và 6 tháng đầu năm 2013 nhận thấy: - Nắng nóng hàng năm tập trung vào các tháng 5 đến tháng 8 với nhiệt độ không khí trung bình tháng cao nhất từ 29 0C đến 30 0C. - Nhiệt độ không khí cao nhất tháng của các năm 2010, 2011, 2012 và 6 tháng đầu năm 2013 từ 36,40C đến 39,8 0C. 50 2.3.3. Nhận xét, đánh giá kết quả kiểm định các lớp kết cấu mặt đường tại nhiều dự án Tổng hợp các kết quả thí nghiệm, kiểm định tại 11 dự án do Viện Khoa học và Công nghệ GTVT thực hiện từ năm 2013 đến năm 2014 thể hiện tại chi tiết trong Phụ lục 1 [20] 2.3.3.1. Các mẫu bê tông nhựa không đạt yêu cầu về chiều dày và dính bám Kết quả kiểm định cho thấy, tỷ lệ các mẫu BTN lớp trên và lớp dưới không đạt yêu cầu về chiều dầy và dính bám khá lớn (Hình 2-12): - 19,1% các mẫu BTN lớp trên và 15,7% BTN lớp dưới không đạt yêu cầu về chiều dầy. - 15,6% các mẫu BTN lớp trên và 18,5% BTN lớp dưới không đạt yêu cầu về dính bám. - Với tỷ lệ không đạt yêu cầu về chiều dầy và dính bám của 2 lớp BTN như trên, nguy cơ hư hỏng mặt đường (trong đó có hư hỏng LVBX) là rất cao. Hình 2-12: Tỷ lệ mẫu BTN không đạt yêu cầu về chiều dày và dính bám 2.3.3.2. Các mẫu bê tông nhựa không đạt yêu cầu các chỉ tiêu cơ lý trên mẫu chế bị Kết quả kiểm định cho thấy, có tỷ lệ lớn các mẫu BTN lớp trên và lớp dưới không đạt yêu cầu các chỉ tiêu cơ lý trên mẫu chế bị (Hình 2-13): - 15% BTN lớp trên và 8,5% BTN lớp dưới không đạt yêu cầu về độ ổn định Marshall. - 21,7% BTN lớp trên và 8,2% BTN lớp dưới không đạt yêu cầu về độ dẻo Marshall. - 58,9% BTN lớp trên và 46,2% BTN lớp dưới không đạt yêu cầu về độ rỗng dư. - 7,7% BTN lớp trên và 8,3% BTN lớp dưới không đạt yêu cầu về độ ổn định còn lại. - Trong 4 chỉ tiêu nêu trên có tỷ lệ không đạt yêu cầu cao, độ rỗng dư của 2 lớp BTN có tỷ lệ không đạt yêu cầu rất lớn (trên dưới 50%). Đây là yếu tố ảnh hưởng khá nhiều đến sự hình thành hư hỏng LVBX mặt đường BTN tại các dự án này. 19.1 15.7 0 5 10 15 20 25 T ỷ l ệ % Tỷ lệ phần trăm mẫu BTN không đạt yêu cầu về chiều dày BTN lớp trên BTN lớp dưới 15.6 18.5 14 14.5 15 15.5 16 16.5 17 17.5 18 18.5 19 T ỷ l ệ % Tỷ lệ phần trăm mẫu BTN không đạt yêu cầu về dính bám BTN lớp trên BTN lớp dưới 51 Hình 2-13: Tỷ lệ mẫu BTN không đạt yêu cầu các chỉ tiêu cơ lý trên mẫu chế bị - Tổng hợp các kết quả về độ ổn định và độ dẻo Marshall của BTN lớp trên và lớp dưới tại 11 dự án và vẽ lên biểu đồ như Hình 2-14 và Hình 2-15 có nhận xét: các mẫu BTN lớp trên và lớp dưới có độ ổn định Marshall nhỏ hơn giá trị yêu cầu chiếm tỉ lệ khoảng 30%; độ dẻo Marshall vượt quá giá trị yêu cầu chiếm tỉ lệ khoảng 50%. Hình 2-14: Biểu đồ thống kê độ ổn định và độ dẻo Marshall của BTN lớp trên 15 8.5 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 T ỷ lệ % Tỷ lệ % mẫu BTN không đạt yêu cầu về độ ổn định Marshall BTN lớp trên BTN lớp dưới 21.7 8.2 0 5 10 15 20 25 T ỷ l ệ % Tỷ lệ % mẫu BTN không đạt yêu cầu về độ dẻo Marshall BTN lớp trên BTN lớp dưới 58.9 46.2 0 10 20 30 40 50 60 70 T ỷ l ệ % Tỷ lệ % mẫu BTN không đạt yêu cầu về độ rỗng dư BTN lớp trên BTN lớp dưới 7.7 8.3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 T ỷ lệ % Tỷ lệ % mẫu BTN không đạt yêu cầu về độ ổn định còn lại BTN lớp trên BTN lớp dưới Bê tông nhựa lớp trên 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Độ ổn định, KN Đ ộ d ẻ o , m m Giới hạn trên của độ dẻo Giới hạn dưới của độ dẻo Các giới hạn độ ổn định 52 Hình 2-15: Biểu đồ thống kê độ ổn định và độ dẻo Marshall của BTN lớp dưới - Tổng hợp các kết quả về độ rỗng dư của BTN lớp trên và lớp dưới tại 11 dự án và vẽ