Ảnh hưởng của loại, tỉ lệ vật liệu tưới dính bám và nhiệt độ thí nghiệm đến ững xử dính bám giữa các lớp bê tông asphalt

Tóm tắt: Dính bám kém giữa các lớp bê tông asphalt là nguyên nhân chính dẫn đến các dạng hư hỏng mặt đường như: Nứt trượt, nứt mỏi, nứt phản xạ hay lớp mặt bị xô dồn, bị tách lớp. Vấn đề trên trở nên nghiêm trọng hơn ở những vị trí kết cấu mặt đường thường xuyên chịu tác dụng bất lợi do áp lực ngang của bánh xe gây ra. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dính bám giữa các lớp bê tông asphalt, trong đó có các yếu tố liên quan đến nhiệt độ thí nghiệm, vật liệu dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt (loại và tỷ lệ). Bài báo này đưa ra kết quả nghiên cứu thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của loại, tỷ lệ nhũ tương tưới dính bám và nhiệt độ thí nghiệm đến ứng xử dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt. Hai loại nhũ tương hiện đang sử dụng phổ biến ở Việt Nam đã được lựa chọn là CRS-1 và CSS-1 với các tỷ lệ 0; 0,2; 0,4 và 0,9 l/m2. Mô hình thí nghiệm cắt phẳng Leutner được lựa chọn để đánh giá ứng xử dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt chặt có kích thước hạt lớn nhất danh định 19 và 12,5mm ở các nhiệt độ 25, 40, 50 và 60oC. Kết quả nghiên cứu cho thấy, nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến cường độ dính bám và mô đun căt giữa hai lớp bê tông asphalt, cụ thể khi nhiệt độ tăng lên thì cường độ dính bám và mô đun cắt giữa hai lớp bê tông asphalt giảm đi đáng kể. Với điều kiện bề mặt tiếp xúc giữa hai lớp bê tông asphalt đảm bảo khô và sạch, loại và tỷ lệ vật liệu dính bám ảnh hưởng không đáng kể đến cường độ dính bám và mô đun cắt giữa hai lớp bê tông asphalt.  

Từ khóa: Ứng xử dính bám, vật liệu dính bám, cắt phẳng Leutner.

Abstract: Poor bond between two layers of asphalt concrete is cause of many damage to the road surface, such as: Crack sliding, fatigue cracking, reflective cracking or shoving, surface layer delamination. The issue becomes more serious in structurel paverment that is often adversely affected by pressure of the wheel. There are many factors affecting the quality of bond between asphalt layers, including factors re lated to the experimental temperature, the tack coat (type and application rate). This paper presents the evaluated results of the effects of type, application rate, and experimental temperature on behavior of bonding between two asphalt layers. Two emulsions are widely used in Vietnam has been selected, including CRS-1 and CSS-1 with the rates of 0,0; 0,2; 0,4 and 0,9 l/m2. Model Leutner shear test was selected to determine the behavior of bonding between two asphalt layers with nominal maximum aggregate 19 mm and 12,5mm and at 25, 40, 50 and 60oC. The results showed that temperature is the biggest factor affecting the bond strength and shear stiffness modulus between the two layers of asphalt, as the temperature increases, bond strength and shear stiffness modulus decreases significantly. In case of the contact surface between the two layers of asphalt is in clean and dry condition, type and application rate of tack coat do not significantly affect bond strength and shear stiffness modulus between the two asphalt layers.  

Keywords: Behavior of bonding between asphalt layers, tack coat, shear Leutner test.

Hiện nay, kết cấu áo đường mềm được thiết kế thành nhiều lớp và quá trình thi công được thực hiện theo nguyên tắc phân lớp. Điều này có thể dẫn đến chất lượng dính bám giữa các lớp bê tông asphalt không được đảm bảo. Cường độ dính bám kém giữa các lớp bê tông asphalt thường dẫn đến những hư hỏng của lớp mặt bê tông asphalt trong quá trình khai thác như nứt trượt, xô dồn, nứt phản xạ, nứt mỏi, hằn vệt bánh xe,… Hư hỏng mặt đường bê tông asphalt do nguyên nhân dính bám kém giữa các lớp bê tông asphalt có thể làm giảm từ 40% đến thậm chí trên 80% tuổi thọ khai thác của kết cấu mặt đường [5]. Vấn đề này có thể trở nên nghiêm trọng hơn khi lớp mặt ở những vị trí chịu tác dụng bất lợi do áp lực bánh xe gây ra và khi nhiệt độ mặt đường lên cao. Để đảm bảo tính liền khối cho các lớp bê tông asphalt, các chất kết dính gốc bitum  như nhũ tương hay bitum lỏng thường được sử dụng trong quá trình thi công. Hiện nay, chất kết dính nhũ tương được sử dụng phổ biến nhất để làm vật liệu dính bám giữa các lớp bê tông asphalt [2, 10]. Tuy nhiên, trong số đó chỉ có một số loại được sử dụng thích hợp làm vật liệu dính bám giữa các lớp bê tông asphalt, điều này tùy thuộc vào điều kiện thi công, tính chất lớp mặt của các lớp bê tông asphalt [2, 4, 12]. Tỷ lệ tưới dính bám của các loại nhũ tương thường không cố định. Các tiêu chuẩn kỹ thuật thi công mặt đường bê tông asphalt và các sổ tay hướng dẫn sử dụng nhũ tương chỉ đưa ra một khoảng tỷ lệ tưới dính bám. Một số tiêu chuẩn hướng dẫn đưa ra tỷ lệ tưới dính bám cao cho mặt đường bê tông asphalt cũ hoặc mặt bê tông xi măng và sử dụng tỷ lệ thấp thậm chí không sử dụng vật liệu tưới dính bám khi bề mặt tiếp xúc giữa hai lớp đảm bảo khô và sạch. Ngoài ra do vật liệu tưới dính bám có nguồn gốc bitum cho nên tính chất thay đổi theo nhiệt độ, ảnh hưởng đến cường độ dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt trong quá trình khai thác. Theo các kết quả nghiên cứu gần đây [6, 9] khi nhiệt độ thay đổi từ 25-60oC, cường độ dính bám giảm khoảng 80%.  Xuất phát từ hai loại nhũ tương CSS-1 và CRS-1 hiện đang được sử dụng phổ biến ở Việt Nam cho lớp dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt [2], các tỷ lệ tưới dính bám 0,0; 0,2; 0,4 và 0,9 l/m2 đã được lựa chọn để nghiên cứu thực nghiệm đánh giá cường độ dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt chặt (BTAC 12,5) và BTAC 19 ở 25, 40, 50 và 60oC.

Chi tiết tham khảo Tạp chí GTVT số tháng 11/2014