Đánh giá cường độ chống cắt trượt hai lớp bê tông mặt đường hư hỏng

Lớp mặt bị nứt trên QL3 (km229 - km237) [3]

Mặt đường mềm được cấu tạo từ các lớp BTN và thi công thành từng lớp. Giữa các lớp thường được liên kết bằng lớp dính bám bitum hoặc nhũ tương. Việc phân lớp có ưu điểm về chịu lực, giá thành và công nghệ thi công hiện hành. Tuy nhiên, cấu tạo phân lớp lại làm giảm chất lượng liên kết giữa các lớp BTN trong kết cấu mặt đường. Cắt trượt ở giữa hai lớp BTN thường dẫn đến những hư hỏng như xô dồn, lượn sóng, hằn lún vệt bánh xe, nứt trượt, đặc biệt là ở các khu vực có lưu lượng giao thông cao, thường xuyên chịu tải trọng ngang lớn và những vùng khí hậu nắng nóng. Hư hỏng mặt đường BTN do nguyên nhân trượt có thể làm giảm từ 40% đến trên 80% tuổi thọ khai thác của kết cấu mặt đường [5].

Các mô hình cơ học được nghiên cứu thường dựa trên mô hình đàn hồi lớp và sự thay đổi các thông số trượt giữa các lớp. Nghiên cứu của Shahin và các cộng sự [9] đã chỉ ra rằng, biến dạng kéo lớn nhất xuất hiện ở mặt đáy lớp BTN mặt dưới (Hình 1.1) nếu giữa các lớp được dính bám hoàn toàn. Tuy nhiên, nếu các lớp dính bám kém, biến dạng kéo lớn nhất xuất hiện ở đáy mỗi lớp. Khi đó, ứng suất kéo ở đáy lớp mặt trên gây ra ứng nén ở bề mặt trên cùng lớp BTN ngay bên dưới. Điều này dẫn đến sự chuyển dịch tương đối giữa lớp phủ mặt trên và lớp ngay phía dưới tại mặt tiếp xúc giữa hai lớp làm cho ứng suất cắt vượt quá cường độ chống cắt giữa hai lớp và dẫn đến trượt giữa hai lớp. Khi các lớp mất dính bám hoàn toàn, sự trượt ở lớp dính bám xuất hiện cho đến khi các lớp tách hoàn toàn. Một số tác giả đã chỉ ra, ngay cả khi dính bám tốt thì ứng xử trượt giữa các lớp vẫn có thể xuất hiện [6,8].

Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới nóng, ẩm. Nhiệt độ cao nhất về mùa hè có thể lên đến 400C. Bức xạ mặt trời vào những ngày nhiệt độ cao này có thể làm cho nhiệt độ mặt đường BTN lên đến xấp xỉ 700C. Ở nhiệt độ cao này, chất kết dính bitum trong mặt đường bị chảy mềm dẫn đến khả năng chống cắt giảm. Đồng thời, chất kết dính tại vị trí dính bám cũng chảy mềm, làm giảm cường độ dính bám giữa hai lớp BTN. Mặt khác, lưu lượng mưa lớn ở nước ta cũng là yếu tố bất lợi đến chất lượng dính bám của mặt đường BTN [2].

Với những bước tiến về vật liệu và những cập nhật về công nghệ, những năm gần đây chất lượng mặt đường BTN ở Việt Nam đã có chất lượng cao hơn. Tuy nhiên, hư hỏng của mặt đường mềm ngay ở giai đoạn đầu khai thác vẫn xảy với với tỷ lệ cần được quan tâm. Do đó, nghiên cứu đánh giá cường độ chống cắt trượt giữa hai lớp BTN tại một số vị trí mặt đường nhựa đã xuất hiện hư hỏng bề mặt là cần thiết. Việc nghiên cứu ảnh hưởng của mức độ xuống cấp, hư hỏng của mặt đường mềm đến chất lượng dính bám giữa các lớp BTN là cần thiết để qua đó xác định được thời điểm cần sửa chữa, nâng cấp kịp thời mặt đường mềm. 

Công trình nghiên cứu của ThS. NCS. BÙI THỊ QUỲNH ANH; PGS. TS. ĐÀO VĂN ĐÔNG Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải, PGS. TS. NGUYỄN QUANG PHÚC Trường Đại học Giao thông vận tải

Nội dung bài khoa học tại đây.