Mặt đường BTN, do có nhiều ưu điểm nổi bật như: dễ thi công cơ giới hóa, dễ sửa chữa, thông xe ngay sau khi thi công, dễ nâng cấp.. nên được sử dụng rộng rãi trong xây dựng đường ô tô. Do sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của công nghiệp hóa dầu nên chất kết dính nhựa đường (bi tum), sản phẩm chủ yếu tạo nên mặt đường bê tông nhựa, ngày càng tạo điều kiện cho mặt đường bê tông nhựa có cơ hội phát triển vượt bậc.
Nhược điểm chủ yếu của mặt đường BTN là tính nhạy cảm với nhiệt độ, dễ phát sinh biến dạng dưới tác động của nhiệt độ cao, nứt khi nhiệt độ thấp; phát triển vệt hằn lún bánh xe dưới tác động của tải trọng trùng phục. Các nhược điểm này càng gia tăng khi sử dụng móng rời (móng đá dăm) trong kết cấu mặt đường, nhất là khi sử dụng nhựa đường thông thường để chế tạo bê tông nhựa, khi lưu lượng xe tăng, tải trọng xe nặng.
Một hướng nghiên cứu được áp dụng là sử dụng nhựa đường cải thiện (modified bitumen) để cải thiện tính nhạy cảm với nhiệt của bê tông nhựa, giảm vệt hằn lún bánh xe, tăng khả năng chống trượt của mặt đường bằng các lớp phủ mỏng bê tông nhựa... Tuy nhiên, giải pháp này thường có giá thành cao. Nếu vẫn sử dụng móng rời thì giải pháp này chưa thực sự hiệu quả vì phải xây dựng lớp BTN có chiều dày lớn, dẫn tới giá thành xây dựng đắt.
Giải pháp sử dụng lớp móng cứng (đá, đất gia cố xi măng...) cho mặt đường BTN được khẳng định có nhiều Ưu điểm, khắc phục những nhược điểm nêu trên, có hiệu quả kinh tế - kỹ thuật nên được áp dụng ngày càng rộng rãi trên đường ô tô cấp cao. Loại kết cấu này được xem là 1 trong những kết cấu mặt đường nửa cứng (composite pavement).
Hình 1: Một tuyến đường cao tốc tại Mỹ
1.2. Mặt đường bê tông xi măng
Mặt đường BTXM có những Ưu điểm nổi bật sau: tuổi thọ tương đối cao (thường vào khoảng 20-50 năm), cao hơn mặt đường bê tông nhựa (9-15 năm); mặt đường có khả năng chống bào mòn tốt; chi phí duy tu, bảo dưỡng thấp... Với những ưu điểm này, mặt đường BTXM được sử dụng thích hợp cho đường ô tô có tải trọng lớn, nơi khó có điều kiện duy tu bảo dưỡng.
Mặt đường BTXM được phân thành các loại chủ yếu áp dụng cho đường ô tô như sau: (1) Mặt đường BTXM không cốt thép, phân tấm, đổ tại chỗ (thường gọi là mặt đường BTXM phân tấm); (2) mặt đường BTXM cốt thép, lưới thép phân tấm (thường gọi là mặt đường BTXM cốt thép phân tấm); (3) mặt đường BTXM cốt thép liên tục; (4) mặt đường BTXM ứng suất trước. Mặt đường BTXM phân tấm được áp dụng phổ biến nhất cho đường ô tô, nhất là trong những năm trước đây. Mặt đường BTXM cốt thép sử dụng chủ yếu cho những đoạn đường yếu cục bộ. Mặt đường BTXM lu lèn ít được sử dụng, chủ yếu cho đường cấp thấp. Mặt đường BTXM cốt thép liên tục được áp dụng trong những năm gần đây và hứa hẹn áp dụng nhiều trong tương lai.
Nhược điểm chủ yếu của các loại mặt đường BTXM là: không thông xe được ngay sau khi thi công (thường phải sau khoảng 1 tháng), phải có thiết bị thi công đồng bộ, hiện đại để đảm bảo tuổi thọ cũng như độ bằng phẳng mặt đường, khó sửa chữa khi mặt đường BTXM bị hư hỏng; việc nâng cấp cải tạo mặt đường BTXM đòi hỏi chi phí cao, chi phí xây dựng ban đầu đối với mặt đường BTXM cao hơn so với mặt đường BTN...
1.3. Mặt đường nửa cứng (composite pavement)
Kết cấu mặt đường nửa cứng được định nghĩa là kết cấu bao gồm 2 hoặc nhiều lớp có đặc tính khác nhau được kết hợp với nhau để làm việc như là vật liệu hỗn hợp (Smith, 1963). Kết cấu mặt đường nửa cứng gồm hai lớp vật liệu có tính mềm và có tính cứng kết hợp với nhau, trong đó lớp vật liệu có tính mềm nằm phía trên, là kết cấu được sử dụng rộng rãi trong xây dựng đường ô tô trên thế giới.
Một số kết cấu mặt đường nửa cứng phổ biến được chi tiết dưới đây:
a) Lớp bê tông nhựa nóng (HMA) phủ lên lớp đá gia cố xi măng (CTB-Cement Treated Base) hoặc lớp cát, đất cải thiện xi măng (CSB-Cement stabilized Base), trên lớp móng trên hoặc móng dưới (Base/Sub-base) (Hình 2a).
b) Lớp bê tông nhựa (HMA) phủ lên lớp BTXM (PCC-Porland Cement Concrete), thường là lớp BTXM phân tấm (JCPP-Join Plain Cement Pavement) hoặc lớp BTXM cốt thép liên tục (CRCP-Continuos Renforced Concrete Pavement) (Hình 2b).
c) Lớp bê tông nhựa (HMA) phủ lên lớp bê tông nghèo (LMC-Lean Mix Concrete) hoặc lớp BTXM lu lèn (RCC- Rolled Compacted Concrete) (Hình 2c).
Hình 2. Một sô kết cấu mặt đường nửa cứng phổ biến
2.Những ưu điểm nổi bật của mặt đường nửa cứng
Qua phân tích tại mục 1, có thể đưa ra nhận xét rằng, việc hình thành và phát triển kết cấu mặt đường nửa cứng có tính tất yếu nhằm khắc phục những mặt hạn chế của 2 loại kết cấu mặt đường truyền thống (kết cấu mặt đường mềm và mặt đường cứng), hoặc trong giai đoạn nâng cấp sửa chữa cải tạo, hoặc trong giai đoạn làm mới. Theo kết quả nghiên cứu trên thế giới, mặt đường nửa cứng được đánh giá là loại mặt đường có hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao hơn so với mặt đường truyền thống.
Những ưu điểm nổi bật của mặt đường nửa cứng được tổng kết (Donald, 2003; Jofre and Fernandez, 2004; Nunn, 2004) có thể kể đến là:
- Lớp vật liệu có tính mềm được hỗ trợ tốt bởi lớp móng cứng.
- Bề mặt đường bằng phẳng và không gây tiếng ồn, góp phần nâng cao chất lượng mặt đường cũng như sự thoải mái của người lái xe.
- Tăng khả năng chống trượt của mặt đường.
- Bảo vệ toàn bộ cấu trúc của lớp móng cứng bởi một lớp mặt bê tông nhựa, có thể được định kỳ thay thế.
- Ngăn ngừa sự xâm nhập của muối ăn mòn và nước mặt cho lớp móng cứng do được bảo vệ bởi lớp bê tông nhựa.
- Giảm sự ảnh hưởng của nhiệt độ trong lớp mặt đường cứng do lớp bê tông nhựa được rải trên bề mặt.
3.Hư hỏng phổ biến của mặt đường nửa cứng
Vết nứt phản ảnh là dạng hư hỏng phổ biến nhất của mặt đường nửa cứng, thường xuất hiện sớm trong quá trình khai thác, do đó làm giảm tuổi thọ của các lớp phủ (AASHTO 1993). Vết nứt bắt đầu từ mặt tiếp xúc giữa lớp BTXM và BTN và phát triển lên phía trên. Các vết nứt xuất hiện do sự dịch chuyển của các khe và các vết nứt của lớp BTXM phía dưới do nhiệt độ khác nhau và tính không liên tục của hệ thống mặt đường. Ngoài ra, tảitrọng giao thông có thể gây ra các dịch chuyển thẳng đứng không đều (Roberts et al 1996). Các dịch chuyển này gây ra biến dạng trong lớp BTN và dẫn đến sự hình thành của vết nứt (PCS 1991) (Hình 3). Các vết nứt tạo ra đường thấm nước, dẫn đến các hư hỏng do nước như phùi nhựa và bong bật lớp nhựa. Cho dù các hư hỏng này có thể được xử lý bằng các giải pháp xử lý nứt (Yoder và Witczak, 1975).
Hình 3. Một số vết nứt phản ảnh.
Một kết cấu mặt đường hỗn hợp, trong thời gian phục vụ của nó, có thể phát triển các loại hư hỏng khác nhau. Theo tác giả Von Quintus, các hư hỏng này ảnh hưởng đến mặt đường hỗn hợp tương tự như đối với mặt đường mềm bởi vì sự có mặt của lớp bê tông nhựa trong mặt đường hỗn hợp. Các hư hỏng này có thể được phân thành ba loại chính: gãy (nứt), biến dạng, vỡ vụn. Tất cả các hư hỏng đã đề cập có thể ảnh hưởng đến khả năng làm việc và cấu tạo của mặt đường hỗn hợp.
Tuy nhiên, các hư hỏng chính của mặt đường hỗn hợp có thể được giảm bớt khi sử dụng hỗn hợp HMA chất lượng cao, thiết kế kết cấu hợp lý, thi công đảm bảo chất lượng. Một số nghiên cứu (Von Quintus, 1979; Smith et al, 1984; NCHRP, 2004) đã thống nhất cho rằng: nứt phản ảnh là dạng phá hoại chính của mặt đường hỗn hợp. Nứt phản ảnh là vết nứt xảy ra trong lớp bê tông nhựa của mặt đường hỗn hợp tại các vị trí vết nứt hoặc khe nối của lớp dưới. Chúng xuất hiện do các chuyển vị ngang và dọc tương đối của các vết nứt hoặc khe nối này gây ra bởi các chu kỳ nhiệt độ và / hoặc tải trọng giao thông. Nứt phản ảnh là hiện tượng không mong muốn trong kết cấu mặt đường hỗn hợp vì chúng có xu hướng phát triển mở rộng, cho phép nước mặt rò rỉ thấm vào các lớp bên dưới. Điều này có thể gây ra hư hỏng và nứt vỡ lớp mặt BTN ở vị trí lân cận với vết nứt (Breemen, 1963). Khi độ mở rộng vết nứt đạt đến một mức độ nào đó, nó sẽ hoạt động như một khe nối và sự tập trung ứng suất sẽ xuất hiện tại vị trí này. Sự co giãn của lớp vật liệu cứng tạo ra làm cho chiều rộng của các khe này thay đổi, làm cho ứng suất kéo ở phía dưới lớp BTN vượt quá cường độ của lớp phủ BTN và làm xuất hiện vết nứt phản ảnh.
Tag: utc2 tài liệu, utc2 tailieu, utc2tailieu, utc2 tl, utc, đề thi utc, utc2 confestion, utc2 tai lieu, autocad, đồ án cầu, đồ án đường, đồ án xây dựng, utctraining, tài liệu xây dựng
