Kết cấu áo đường mềm gồm tầng mặt và tầng móng. Tầng mặt là bộ phận phải chịu đựng trực tiếp tác dụng phá hoại của xe cộ và của các yếu tố bất lợi trong môi trường. Tầng móng của kết cấu áo đường là lớp chịu áp lực truyền của bánh xe tác dụng trên mặt đường xuống đến nền đất sao cho trị số áp lực truyền đến nền đất đủ nhỏ để nền đất chịu đựng được cả về ứng suất và biến dạng, đồng thời tầng móng phải đủ cứng để giảm ứng suất kéo uốn tại đáy tầng mặt cấp cao bằng bê tông nhựa ở phía trên nó. Tầng móng của kết cấu áo đường là lớp chịu áp lực truyền của bánh xe tác dụng trên mặt đường xuống đến nền đất sao cho trị số áp lực truyền đến nền đất đủ nhỏ để nền đất chịu đựng được cả về ứng suất và biến dạng, đồng thời tầng móng phải đủ cứng để giảm ứng suất kéo uốn tại đáy tầng mặt cấp cao bằng bê tông nhựa ở phía trên nó.

Trên thế giới đã có những nghiên cứu về độ bền mỏi bê tông nhựa chặt dùng cho lớp mặt trên (dùng nhựa đường thông thường, polime). Khi thiết kế kết cấu áo đường và hỗn hợp bê tông nhựa (BTN), nhiều nước đã có quy định riêng đối với từng loại BTN theo chức năng, vị trí bố trí lớp vật liệu. Hiện nay, độ bền mỏi của vật liệu BTN vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu. Các nghiên cứu trên thế giới cũng đã chỉ ra có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi của BTN. Tùy theo điều kiện thực tế mỗi nước, điều kiện từng dự án cụ thể mà mức độ ảnh hưởng của các yếu tố nêu trên đến độ bền mỏi có khác nhau. Theo xu hướng đó, TS. Nguyễn Văn Thành đã phối hợp với nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tải thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đặc tính kháng mỏi của bê tông nhựa nóng dùng cho lớp mặt dưới và lớp móng trong kết cấu áo đường ô tô” từ năm 2020 đến năm 2021.

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu, đánh giá đặc tính kháng mỏi của một số loại bê tông nhựa nóng dùng cho lớp mặt dưới và lớp móng trong kết cấu áo đường mềm của đường ô tô nhằm định hướng cho việc lựa chọn loại bê tông nhựa phù hợp.

Đề tài đã nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính mỏi của hỗn hợp BTN và lựa chọn 5 loại hỗn hợp đá nhựa (bê tông nóng chảy (BTNC) 19, BTNC 25, hỗn hợp cấp phối đá gia cố nhựa (ĐGCN) 25, bê tông nhựa rỗng (BTNR) 19, BTNR 25), mỗi loại 3 cấp phối để thiết kế thành phần và nghiên cứu thực nghiệm. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu đã thiết kế 15 hỗn hợp tương ứng với 15 cấp phối của 5 loại hỗn hợp đá nhựa (các loại hỗn hợp: C19, C25, Đ25, R19, R25; mỗi loại hỗn hợp gồm 3 cấp phối); các hỗn hợp thiết kế đầu thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật quy định tương ứng. Các tác giả cũng đã tiến hành thử nghiệm để đánh giá ảnh hưởng của loại hỗn hợp, cỡ hạt danh định lớn nhất, cấp phối (hàm lượng nhựa) đến các chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp, gồm: Độ ổn định Marshall (S), độ ổn định Marshall còn lại (Rs); mô đun đàn hồi tĩnh (Et) ở các mức nhiệt độ 150C, 300C, 600C; mô đun đàn hồi động (Ed); cường độ chịu kéo khi uốn (Rku) và độ bền mỏi (BM).

Kết quả tính toán một kết cấu áo đường (KCAĐ) cụ thể theo phương pháp cơ học thực nghiệm cho thấy KCAĐ sử dụng lớp mặt dưới cùng là Đ25 có nhiều ưu điểm hơn so với sử dụng R25. Khi thi công xong BTNR mà chưa thi công các lớp BTNC phía trên, nếu bị nước mưa ngấm vào lớp BTNR sẽ cần nhiều thời gian để BTNR khô hết trước khi rải lớp BTNC phía trên sẽ ảnh hưởng đến tiến độ thi công dự án. Do vậy, cần từng bước hạn chế sử dụng BTNR làm lớp mặt dưới hoạc lớp móng trên, thay vào đó nên sử dụng ĐGCN.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 20445//2022) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

N.P.D (NASATI)