Những kết quả nghiên cứu ban đầu trong phòng thí nghiệm về khả năng chống vệt lún bánh xe của bê tông asphalt cốt sợi

Tóm tắt: Bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu bước đầu hiệu quả của việc gia cố sợi cellulose và sợi thủy tinh đến khả năng chống vệt lún bánh xe của Bê tông Asphalt Cấp phối chặt Cốt sợi (FRAC). Cả hai loại sợi đều được sử dụng với các hàm lượng: 0,3% và 0,5% theo khối lượng hỗn hợp. Các thí nghiệm về đặc tính thể tích, cơ học Marshall và thí nghiệm vệt hằn lún bánh xe trong điều kiện buồng khí hậu: khô, nhiệt độ 60^oC đã được đồng thời thực hiện. Kết quả chỉ ra rằng, cả hai loại sợi đã tăng rõ rệt khả năng chống lún vệt bánh xe của FRAC ở nhiệt độ cao (60^oC). Hơn nữa, FRAC sợi cellulose chống lún vệt bánh xe tốt hơn FRAC sợi thủy tinh và hàm lượng sợi sử dụng 0,3% cho kết quả chống lún tốt nhất. Chưa tìm thấy mối tương quan giữa độ ổn định Marshall và khả năng chống vệt hằn lún bánh xe trong điều kiện phòng thí nghiệm.

Abstract: This paper presents the effect of using of cellulose and glass-fiber to the rutting performance property of Fiber Reinforced Asphalt Concrete Density (FRAC). The cellulose and glass fibers were used with content is 0,3% and 0,5% by mass of asphalt mixture. The volumetric and mechanical Marshall properties tests; rutting test were conducted in closed condition: dry air with temperature of 60^oC. The results indicated that both fibers can effectively improve rutting resistance of FRAC at high temperature. Furthermore, cellulose fibers have greater effect on the rutting resistance than the glass fibers and it is also found that a fiber content of 0,3% by mass of mixture achieves the optimum performance outputs of rutting resistance. First observations present that no relation exists between the Marshall stability and rutting resistance in laboratory condition.

Bê tông asphalt (AC) là một loại vật liệu có tính đàn – nhớt – dẻo. Trong quá trình khai thác, dưới tác dụng của tải trọng nặng, lưu lượng xe chạy lớn kết hợp với tác động môi trường như nhiệt độ cao (ở Việt Nam, vào mùa hè, nhiệt độ trong mặt đường có thể vượt quá 60⁰C), độ ẩm lớn…, mặt đường AC thường bị suy giảm về chất lượng, biến dạng, rạn nứt, hư hỏng… Hiện tượng lún vệt hằn bánh xe được xem như là một trong các dạng suy giảm về chất lượng khai thác mặt đường dù khi đó kết cấu chưa hoàn toàn bị phá hoại, nhưng có thể gây ra những hậu quả như tai nạn, mất mĩ quan và về lâu dài sẽ dẫn đến hư hỏng thật sự kết cấu mặt đường [1].

Một trong những hướng nghiên cứu khắc phục khả năng chống lún vệt bánh xe là cải thiện chất lượng của AC bằng cách gia cố sợi phân tán. Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra hiệu quả khi sử dụng một số loại sợi (với hàm lượng sợi trong khoảng 0,2-0,5%) như cellulose, thủy tinh, polypropylene, asbestos… đã làm giảm chiều sâu vệt lún bánh xe. Chiều sâu vệt lún của Bê tông asphalt cốt sợi (Fiber Reinforced Asphalt Concrete -FRAC) giảm từ 9 – 30% tùy loại sợi gia cố so với bê tông asphalt truyền thống [2].

Việc thực hiện thí nghiệm lún vệt hằn bánh xe có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp với các loại thiết bị trong các điều kiện thí nghiệm khác nhau. Có thể thí nghiệm phương pháp của AASHTO T324-04: điều kiện mẫu ngâm nước ở nhiệt độ 50 – 60⁰C; theo tiêu chuẩn của Anh BS EN 12697-22-2004 [3]: điều kiện mẫu để trong buồng khí hậu ở nhiệt độ 50-60^oC hoặc theo phương pháp APA (Asphalt Pavement Analyzer).

Cho đến nay, Việt Nam mới có một vài nghiên cứu về khả năng chống hằn vệt bánh xe cho AC thông thường như [4] trong điều kiện mẫu ngâm nước theo AASHTO T324-04 còn hầu như chưa có thông tin về đặc tính này đối với FRAC.

Đề tài này nghiên cứu ảnh hưởng của hai loại sợi cellulose và sợi thủy tinh đến khả năng chống lún vệt bánh xe cho AC bằng thí nghiệm Wheel Tracking, mẫu đặt trong buồng khí ở nhiệt độ 60^oC theo hướng dẫn của [3].

Chi tiết tham khảo Tạp chí GTVT số tháng 10/2013