Đánh giá việc sử dụng xi măng thay thế bột khoáng nhằm cải thiện tính năng của bê tông nhựa nóng
Trong những năm gần đây, hiện tượng lún vệt bánh xuất hiện khá phố biến trên nhiều tuyến đường cấp cao ở Việt Nam. Một trong những giải pháp sử dụng xi măng thay thế một phần bột khoáng trong khi sản xuất hỗn hợp bê tông nhựa đã được nêu ra tuy nhiên còn nhiều ý kiến lo ngại về khả năng chống nứt vỡ.
Ảnh minh họa: Internet
Hiện nay có hơn 80% các tuyến đường cấp cao của Việt Nam sử dụng mặt đường bê tông nhựa. Trong những năm gần đây, hiện tượng hằn lún vệt bánh xuất hiện trên nhiều tuyến đường cấp cao ở Việt Nam. Có nhiều giải pháp khắc phục đã được đề xuất, một trong các giải pháp hay được sử dụng đó là thay đổi vật liệu đầu vào, bổ sung thêm các loại phụ gia. Tuy nhiên khi xử lý nhằm tăng khả năng chống hằn lún cần thiết phải lưu ý đến các tính năng khác như khả năng chống nứt. Thực tế cho thấy khi chú trọng điều chỉnh cấp phối có khả năng chống hằn lún thì khả năng chống nứt vỡ giảm xuống. Do vậy cần có đánh giá đồng thời hai tiêu chí mới có thể ứng dụng vào thực tế.
Một trong những nguyên nhân gây ra hiện tượng nứt vỡ là do bê tông nhựa (BTN) bị hư hỏng do độ ẩm, dẫn đến giảm khả năng dính bám giữa cốt liệu và chất kết dính (gọi là hiện tượng bong tách), làm giảm cường độ của lớp BTN. Trong tiêu chuẩn thiết kế của nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là nước Mỹ đều có quy định sử dụng phụ gia cải thiện chất lượng BTN. Tiêu chuẩn thiết kế hỗn hợp BTN AASHTO M 323-13 Superpave Volumetric Mix Design quy định nếu tỷ số cường độ kéo gián tiếp của mẫu BTN ở trạng thái ẩm trên trạng thái khô (ITSR) nhỏ hơn 80% thì phải dùng gia.
Ở Việt Nam, theo tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu mặt đường BTN TCVN 8819:2011 chưa có quy định về tỷ số cường độ kéo gián tiếp tuy nhiên khuyến nghị sử dụng phụ gia khi đá dăm có độ dính bám với nhụa kém.
Kết quả cho thấy các hỗn hợp sử dụng nghiên cứu đều cho tỷ số ITS lớn hơn 80%. Trong đó hỗn hợp sử dụng 70% xi măng và 30 % bột khoáng cho kết quả lớn nhất (88,7%), kết quả tỷ số thấp nhất tại hỗn hợp sử dụng 100% xi măng (84,5). Mô đun đàn hồi của hỗn hợp BTN sử dụng 70% bột khoáng và 30% xi măng cho giá trị cao nhất ở các nhiệt độ nghiên cứu. Mô đun đàn hồi của hỗn hợp BTN sử dụng 100% bột khoáng cho giá trị thấp nhất. Kết quả thí nghiệm vệt hằn bánh xe đối với cấp phối bê tông nhựa sử dụng 100% bột khoáng có chiều sâu hằn ở 20.000 lượt thấp nhất (5,98mm), đối với cấp phối bê tông nhựa sử dụng 100% xi măng cho chiều sâu cao nhất (8,92mm). Kết quả tính toán Jc cho thấy khả năng kháng nứt của hỗn hợp bê tông nhựa sử dụng 70% xi măng và 30% bột khoáng tốt nhất, của hỗn hợp bê tông nhựa sử dụng 100% xi măng thấp nhất. Như vậy khi sử dụng xi măng thay thế một phần bột khoáng trong bê tông nhựa cải thiện các chỉ tiêu mô đun đàn hồi, khả năng kháng nứt và ổn định nhiệt. Khả năng kháng hằn lún cũng ở mức độ tốt.
nnttien
Tạp chí KH&CN - Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, Số 50/2019 (nnttien)