Nghiên cứu sự phù hợp của cấp phối vật liệu áo đường bê tông nhựa trong điều kiện thời tiết cực đoan khu vực Bắc Trung Bộ

Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2018. 12 (7): 73–82
NGHIÊN CỨU SỰ PHÙ HỢP CỦA CẤP PHỐI VẬT LIỆU ÁO ĐƯỜNG
BÊ TÔNG NHỰA TRONG ĐIỀU KIỆN THỜI TIẾT CỰC ĐOAN
KHU VỰC BẮC TRUNG BỘ
Phạm Việt Hùnga,∗, Nguyễn Hoàng Giangb
aKhoa Cơ khí – Công nghệ, Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế,
102 đường Phùng Hưng, thành phố Huế, tỉnh Thừa Thiên Huế, Việt Nam
bKhoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, Trường Đai học Xây dựng,
55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam
Nhận ngày 16/04/2018, Sửa xong 06/11/2018, Chấp nhận đăng 14/11/2018
Tóm tắt
Hiện tượng suy giảm nhanh cường độ mặt đường bê tông nhựa quy mô giao thông lớn những năm vừa qua trên
cả nước nói chung và khu vực Bắc Trung Bộ nói riêng đặt ra nhu cầu cấp thiết cần nghiên cứu một cách toàn
diện các yếu tố ảnh hưởng đến ứng xử của kết cấu mặt đường bê tông nhựa theo điều kiện thời tiết từng khu
vực. Một trong các yếu tố đó là ảnh hưởng của cấp phối vật liệu lớp mặt đường bê tông đường nhựa trong điều
kiện thời tiết cực đoan tại khu vực. Mặc dù có những văn bản hướng dẫn mới của Bộ Giao thông Vận tải về cấu
tạo lớp mặt đường bê tông nhựa nhằm ngăn ngừa hiện tượng suy giảm cường độ nhanh nêu trên nhưng vẫn tồn
tại nhiều ý kiến tranh luận vấn đề này. Bằng phương pháp thực nghiệm, bài báo sẽ cung cấp các dẫn chứng cho
thấy tính phù hợp của cấp phối bê tông nhựa trong điều kiện thời tiết cực đoan khu vực Bắc Trung Bộ. Kết quả
là cơ sở khoa học giúp các cơ quan quản lý, các đơn vị thiết kế, thi công đường bê tông nhựa tham khảo.
Từ khoá: bê tông nhựa; cấp phối bê tông nhựa; nhiệt độ; độ ẩm.
STUDY ON PROPER ASPHALT CONCRETE MIXTURE IN THE EXTREME WEATHER CONDITIONS
OF THE NORTH CENTRAL REGION
Abstract
The phenomenon of rapid deterioration of asphalt pavement subjected to heavy traffic volume in recent years
in Vietnam in general and in the North Central Region of the country in particular has made the urgent need
to study comprehensively the factors affecting the behavior of asphalt concrete surface according to weather
conditions in each region. One of the factors is the effect of asphalt concrete gradation. Despite the recent
guidelines issued by the Ministry of Transportation on the construction of asphaltic concrete pavement in order
to prevent the prerementioned rapid deterioration, there are still controversy arguments. By experiment research,
the paper will provide evidence that the proper asphalt gradation adapts to extreme environmental conditions in
the North Central. The result is a scientific basis that helps regulatory agencies, design and construction firms
make asphalt concrete reference and make the right decisions.
Keywords: asphalt concrete; gradation; temperature; moisture.
https://doi.org/10.31814/stce.nuce2018-12(7)-08 c© 2018 Trường Đại học Xây dựng (NUCE)
∗Tác giả chính. Địa chỉ e-mail: phamviethung@huaf.edu.vn (Hùng, P. V.)
73
Hùng, P. V., Giang, N. H. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
1. Giới thiệu
Áo đường mềm (AĐM) sử dụng vật liệu bê tông nhựa chặt (BTNC) là loại kết cấu mặt đường có
nhiều ưu điểm, được sử dụng phổ biến ở Việt Nam với diện tích mặt đường BTNC chiếm khoảng 90%
tổng diện tích mặt đường các loại [1]. BTNC là loại vật liệu có tính chất đàn hồi nhiệt nên rất nhạy
cảm với điều kiện môi trường do tính chất đặc trưng của thành phần vật liệu nhựa đường có tính ổn
định nhiệt và liên kết với cốt liệu kém khi chịu tác động của nước hoặc hơi ẩm [2]. Theo đó, cường độ
chịu nén và chịu cắt của AĐM suy giảm khi nhiệt độ môi trường tăng cao vượt xa ngưỡng điều kiện
bất lợi nhất theo tiêu chuẩn thiết kế quy định. Chất lượng bề mặt AĐM cũng thay đổi đáng kể như
hiện tượng mất mát vật liệu (bong tróc, ổ gà) thường xuất hiện với tần suất cao trong điều kiện mưa
dài ngày, lưu lượng tải trọng trục xe lớn [3]. Do hiện tượng giảm khả năng bám dính của vật liệu (giữa
các phân tử nhựa đường với nhau, nhựa đường với cốt liệu), khả năng thoát nước mặt đường kém làm
áp lực nước đọng mặt đường tăng cao, dưới tác dụng tải trọng trục xe gây phá vỡ liên kết bề mặt. Các
hiện tượng trên đều có liên quan trực tiếp đến đặc điểm cấp phối lớp áo đường cả về mặt cường độ và
đặc điểm bề mặt đường. Do đó, nghiên cứu ứng xử của cấp phối lớp mặt trong điều kiện thời tiết bất
thường là cần thiết, đặc biệt trong điều kiện tiêu chuẩn thiết kế, thi công và nghiệm thu AĐM ở nước
ta chưa có nghiên cứu và điều chỉnh đầy đủ khi điều kiện áp dụng thực tế từng khu vực đang thay đổi
rất khác biệt với quy định trong tiêu chuẩn thiết kế và thi công.
2. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
2.1. Thực trạng biến đổi điều kiện làm việc bất lợi của AĐM
Xét đến các điều kiện nhiệt ẩm, mùa hè là thời kỳ bất lợi vì mưa nhiều và nhiệt độ tầng mặt cao.
Do vậy khi tính toán cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi, chỉ tiêu của BTNC và các loại hỗn
hợp đá trộn nhựa được lấy tương ứng với nhiệt độ tính toán là 30◦C. Khi tính toán theo điều kiện cân
bằng trượt thì nhiệt độ tính toán của bê tông nhựa và các loại hỗn hợp đá nhựa nằm phía dưới vẫn lấy
bằng 30◦C, riêng lớp mặt trên cùng lấy bằng 60◦C [4].
Thực tế những năm gần đây, nhiều đoạn tuyến đường quốc lộ 1A sử dụng kết cấu AĐM, đặc biệt
là khu vực Bắc Trung Bộ (BTB), liên tiếp xuất hiện những hư hỏng nghiêm trọng với tần suất cao
tại những thời điểm nhiệt độ tăng cao và mưa lớn dài ngày bất thường được cho là do biến đổi khí
hậu (BĐKH) gây ra. Theo ghi nhận vào ngày 30/5/2015, nhiệt độ không khí ở nhiều nơi trong khu
vực BTB lên tới 30◦C - 40◦C, có nơi nhiệt độ không khí và nhiệt độ mặt đường BTNC tương ứng đạt
ngưỡng kỷ lục là 42.7◦C và 75◦C [5]. Theo kết quả khảo sát thực địa của thanh tra Bộ Giao thông vận
tải (GTVT) ghi nhận, đoạn tuyến quốc lộ 1A (đoạn từ Km 223 đến Km 232 và từ Km 387+100 đến
Km 709+400) xảy ra hiện tượng xô dồn và nứt trượt chiếm 8% tổng mức độ hư hỏng lớp mặt đường
BTNC [6].
Theo số liệu thống kê từ đầu năm 2014 trên quốc lộ 1A, đoạn đường từ Thanh Hóa đến Thừa
Thiên Huế có 70km trên tổng số 620km gặp phải tình trạng hằn lún vệt bánh xe (HLVBX) [7]. Cũng
theo số liệu thống kê của Tổng cục Đường bộ Việt Nam cho thấy có 13% - 15% trong số những đoạn
tuyến từ Thanh Hóa đến Thừa Thiên Huế khi xuất hiện lún đã đưa vào khai thác được 6 năm [7].
Thời điểm lún nhiều nhất là những ngày nắng nóng dữ dội. Báo cáo của MONRE đã cho thấy khu
vực BTB cũng hứng chịu một lượng mưa khá lớn trong những năm qua. Số liệu thống kê cho thấy, độ
lệch chuẩn lượng mưa trung bình năm là khá cao khoảng 400 mm đến 700 mm [8]. Kỷ lục mới được
ghi nhận về lượng mưa trong 24 giờ lên tới 747 mm, vượt qua kỷ lục về lượng mưa 555 mm được xác
lập ngày 9/10/1995. Theo tài liệu [9], Quốc lộ 1A đoạn qua tỉnh Thừa Thiên Huế (Phú Bài - Bắc Hải
74
Hùng, P. V., Giang, N. H. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Vân) mới được đầu tư nâng cấp, mở rộng và khai thác được hơn 1 năm đã hư hỏng và xuất hiện nhiều
“ổ gà” sau đợt mưa lớn dài ngày.
2.2. Sự phù hợp tiêu chuẩn Việt Nam trước tác động của biến đổi khí hậu
Hiện tượng AĐM đã khai thác ổn định trong thời gian dài đột ngột bị biến dạng nhiều trong những
ngày nắng nóng “dữ dội” hay mặt đường bị tàn phá nặng nề sau những đợt mưa lớn dài ngày với cả
những đoạn tuyến mới thi công hoặc cùng cấp thiết kế, cùng nhà thầu thi công lại có đoạn lún, đoạn
không như đề cập ở trên đã đặt ra những nghi vấn về nguyên nhân bắt nguồn từ sự biến đổi quá lớn
của các yếu tố môi trường gây ra. Thực tế, Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới và hứng chịu
những ảnh hưởng rất khắc nghiệt của BĐKH. Vì vậy, ứng xử của kết cấu công trình nói chung và
AĐM nói riêng trước những biến đổi bất thường của điều kiện môi trường là một vấn đề đang nhận
được rất nhiều sự quan tâm bởi tác động mà nó gây ra là rất nghiêm trọng.
Việt Nam cũng như nhiều nước trong khu vực, tiêu chuẩn thiết kế, thi công và nghiệm thu BTNC
và AĐM được xây dựng dựa nhiều vào tiêu chuẩn thiết kế của Trung Quốc, Mỹ và Châu Âu, nơi mà
tiêu chuẩn thiết kế được xây dựng từ cơ sở dữ liệu thực nghiệm có đặc điểm khí hậu hoàn toàn khác
với Việt Nam, đặc biệt là khu vực Bắc Trung Bộ. Nghiên cứu [10] chỉ ra rằng việc áp dụng tiêu chuẩn
thiết kế từ nơi có điều kiện khí hậu này qua nơi có điều kiện khí hậu khác sẽ dẫn đến những sai khác
rất đáng kể về chất lượng AĐM. Thực tế, TCVN về BTNC hiện hành được đánh giá là còn nhiều hạn
chế trong việc thích ứng điều kiện khắc nghiệt của môi trường như thời gian vừa qua.
Đã có nhiều nghiên cứu và nỗ lực nhằm tìm ra nguyên nhân và giải pháp khắc phục các hiện tượng
nêu trên. Tuy nhiên, đến nay các hiện tượng hư hỏng vẫn chưa được giải quyết triệt để. Vì vậy, việc
nghiên cứu ảnh hưởng của tính chất cốt liệu và hai yếu tố môi trường khắc nghiệt này đến cường độ
kết cấu AĐM và lý giải nguyên nhân là cấp thiết. Nghiên cứu là cơ sở để lựa chọn cấp phối phù hợp
với khu vực cụ thể khi thiết kế vật liệu bê tông nhựa và xem xét tính phù hợp của tiêu chuẩn thiết kế,
thi công và nghiệm thu vật liệu bê tông nhựa hiện hành của Việt Nam trong điều kiện bất lợi về nhiệt
độ và độ ẩm.
2.3. Phân tích cơ chế suy giảm cường độ của lớp áo đường với điều kiện môi trường
a. Yếu tố nhiệt độ không khí tăng cao bất thường
Khi nhiệt độ mặt đường quá cao, vật liệu BTNC bị mềm hoá do bittum chảy dẻo, làm giảm lực
liên kết giữa hạt cốt liệu và làm cho các lớp AĐM bị biến dạng (HLVBX), tách lớp hay xô dồn khi
xuất hiện lực hãm của xe. Sự trùng phục nhiệt độ với biên độ chênh lệch nhiệt độ ngày đêm của các
lớp AĐM về mùa hè quá lớn, có thể đến 45◦C (70◦C/25◦C), diễn ra trong thời gian dài, khiến các lớp
AĐM liên tục thay đổi trạng thái, bị co ngót, biến dạng và hình thành các khe nứt tế vi tại bề mặt
AĐM [11].
Hình 1 mô tả hiện tượng lún vệt bánh xe AĐM phổ biến. Khi nhiệt độ không khí tăng, vật liệu
nhựa đường từ trạng thái rắn sang trạng thái quánh và hoá lỏng do bittum bị chảy dẻo, làm giảm lực
liên kết giữa hạt cốt liệu và ngược lại, vật liệu BTN từ trạng thái lỏng sang trạng thái quánh, hoá rắn
và trở lên giòn. Dưới tác dụng của tải trọng xe, các lớp AĐM bị uốn và bẻ gãy gây ra các hiện tượng
hư hỏng như rạn nứt do mỏi dọc tuyến, ngang tuyến và rạn nứt trượt. Nếu xem các yếu tố kém chất
lượng trong quá trình thiết kế và thi công AĐM thì hiện tượng hư hỏng phổ biến trong điều kiện nhiệt
độ cao như HLVBX chủ yếu xảy ra tại các lớp mặt nơi ảnh hưởng trực tiếp bởi nhiệt độ không khí.
Vì vậy, đánh giá cấp phối lớp mặt dưới tác động của nhiệt độ môi trường không khí là nội dung chính
trong nghiên cứu này.
75
Hùng, P. V., Giang, N. H. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2018 
4 
vực Bắc Trung Bộ. Nghiên cứu [10] chỉ ra rằng việc áp dụng tiêu chuẩn thiết kế từ nơi 
có điều kiện khí hậu này qua nơi có điều kiện khí hậu khác sẽ dẫn đến những sai khác 
rất đáng kể về chất lượng AĐM. Thực tế, TCVN về BTNC hiện hành được đánh giá là 
còn nhiều hạn chế trong việc thích ứng điều kiện khắc nghiệt của môi trường như thời 
gian vừa qua. 
 Đã có nhiều nghiên cứu và nỗ lực nhằm tìm ra nguyên nhân và giải pháp khắc 
phục các hiện tượng nêu trên. Tuy nhiên, đến nay các hiện tượng hư hỏng vẫn chưa 
được giải quyết triệt để. Vì vậy, việc nghiên cứu ảnh hưởng của tính chất cốt liệu và 
hai yếu tố môi trường khắc nghiệt này đến cường độ kết cấu AĐM và lý giải nguyên 
nhân là cấp thiết. Nghiên cứu là cơ sở để lựa chọn cấp phối phù hợp với khu vực cụ 
thể khi thiết kế vật liệu bê tông nhựa và xem xét tính phù hợp của tiêu chuẩn thiết kế, 
thi công và nghiệm thu vật liệu bê tông nhựa hiện hành của Việt Nam trong điều kiện 
bất lợi về nhiệt độ và độ ẩm. 
2.3. Phân tích cơ chế suy giảm cường độ của lớp áo đường với điều kiện môi trường 
a) Yếu tố nhiệt độ không khí tăng cao bất thường 
 Khi nhiệt độ mặt đường quá cao, vật liệu BTNC bị mềm hoá do bittum chảy dẻo, 
làm giảm lực liên kết giữa hạt cốt liệu và làm cho các lớp AĐM bị biến dạng 
(HLVBX), tách lớp hay xô dồn khi xuất hiện lực hãm của xe. Sự trùng phục nhiệt độ 
với biên độ chênh lệch nhiệt độ ngày đêm của các lớp AĐM về mùa hè quá lớn, có thể 
đến 450C (700C/250C), diễn ra trong thời gian dài, khiến các lớp AĐM liên tục thay 
đổi trạng thái, bị co ngót, biến dạng và hình thành các khe nứt tế vi tại bề mặt AĐM 
[11]. 
 (a) Mô tả biến dạng mặt đường (b) Mặt cắt ngang đường bị biến dạng 
Hình 1. Hiện tượng hằn lún vệt bánh xe [12] 
Hình 1 mô tả hiện tượng lún vệt bánh xe AĐM phổ biến. Khi nhiệt độ không 
khí tăng, vật liệu nhựa đường từ trạng thái rắn sang trạng thái quánh và hoá lỏng do 
bittum bị chảy dẻo, làm giảm lực liên kết giữa hạt cốt liệu và ngược lại, vật liệu BTN 
từ trạng thái lỏng sang trạng thái quánh, hoá rắn và trở lên giòn. Dưới tác dụng của tải 
trọng xe, các lớp AĐM bị uốn và bẻ gãy gây ra các hiện tượng hư hỏng như rạn nứt do 
mỏi dọc tuyến, ngang tuyến và rạn nứt trượt. Nếu xem các yếu tố kém chất lượng 
(a) Mô tả biến dạng mặt đường
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2018 
4 
vực Bắc Trung Bộ. Nghiên cứu [10] chỉ ra rằng việc áp dụng tiêu chuẩn thiết kế từ nơi 
có điều kiện khí hậu này qua nơi có điều kiện khí hậu khác sẽ dẫn đến những sai khác 
rất đáng kể về chất lượng AĐM. Thực tế, TCVN về BTNC hiện hành được đánh giá là 
còn nhiều hạn chế trong việc thích ứng điều kiện khắc nghiệt của môi trường như thời 
gian vừa qua. 
 Đã có nhiều nghiên cứu và nỗ lực nhằm tìm ra nguyên nhân và giải pháp khắc 
phục các hiện tượng nêu trên. Tuy nhiên, đến nay các hiện tượng hư hỏng vẫn chưa 
được giải quyết triệt để. Vì vậy, việc nghiên cứu ảnh hưởng của tính chất cốt liệu và 
hai yếu tố môi trường khắc nghiệt này đến cường độ kết cấu AĐM và lý giải nguyên 
nhân là cấp thiết. Nghiên cứu là cơ sở để lựa chọn cấp phối phù hợp với khu vực cụ 
thể khi thiết kế vật liệu bê tông nhựa và xem xét tính phù hợp của tiêu chuẩn thiết kế, 
thi công và nghiệm thu vật liệu bê tông nhựa hiện hành của Việt Nam trong điều kiện 
bất lợi về nhiệt độ và độ ẩm. 
2.3. Phân tích cơ chế suy giảm cường độ của lớp áo đường với điều kiện môi trường 
a) Yếu tố nhiệt độ không khí tăng cao bất thường 
 Khi nhiệt độ mặt đường quá cao, vật liệu BTNC bị mềm hoá do bittum chảy dẻo, 
làm giảm lực liên kết giữa hạt cốt liệu và làm cho các lớp AĐM bị biến dạng 
(HLVBX), tách lớp hay xô dồn khi xuất hiện lực hãm của xe. Sự trùng phục nhiệt độ 
với biên độ chênh lệch nhiệt độ ngày đêm của các lớp AĐM về mùa hè quá lớn, có thể 
đến 450C (700C/250C), diễn ra trong thời gian dài, khiến các lớp AĐM liên tục thay 
đổi trạng thái, bị co ngót, biến dạng và ì h thành các khe nứt tế vi tại bề mặt AĐM 
[11]. 
 (a) Mô tả biến dạng mặt đường (b) Mặt cắt ngang đường bị biến dạng 
Hình 1. Hiện tượng hằn lún vệt bánh xe [12] 
Hình 1 mô tả hiện tượng lún vệt bánh xe AĐM phổ biến. Khi nhiệt độ không 
khí tăng, vật liệu nhựa đường từ trạng thái rắn sang trạng thái quánh và hoá lỏng do 
bittum bị chảy dẻo, làm giảm lực liên kết giữa hạt cốt liệu và ng ợc lại, vật liệu BTN 
từ trạng thái lỏng sang trạng thái quánh, hoá rắn và trở lên giòn. Dưới tác dụng của tải 
trọng xe, các lớp AĐM bị uốn và bẻ gãy gây ra các hiện tượng hư hỏng như rạn nứt do 
 ...  khí cao bất thường như khảo sát hiện trường. 
Phân tích ứng xử của các cấp phối còn cho thấy sự chưa phù hợp về điều kiện 
bất lợi nhất nêu trong tiêu chuẩn. Cụ thể, nếu lấy cường độ các tổ mẫu ở nhiệt độ 25°C 
để so sánh thì khi nhiệt độ tăng lên 75°C (vượt qua ngưỡng nhiệt độ bất lợi với lớp 
mặt theo tiêu chuẩn) thì các tổ mẫu BTNC đều tiếp tục giảm. Điều này minh chứng 
rằng cường độ BTNC là rất thấp khi nhiệt độ vượt qua mức nhiệt độ bất lợi trong tiêu 
chuẩn quy định. Ở thí nghiệm này, cường độ TTH_BTNC19 và QB_BTNC19 còn rất 
thấp với cường độ lần lượt là 19% và 17% trong khi cường độ TTH_BTNC12.5 và 
QB_BTNC12.5 còn lần lượt là 37% và 34%. Điểm đáng chú ý ở đây là trong điều 
kiện bất lợi nhất thì cường độ BTNC 12.5 vẫn duy trì cường độ cao hơn BTNC19. 
Điều này một lần nữa cho thấy khả năng thích ứng tốt của BTNC12.5 trước biến đổi 
điều kiện nhiệt độ. 
Hình 3. Phân bố cường độ chịu kéo gián tiếp hỗn hợp BTNC 19 Thí nghiệm số 1 
640
411
385
281
638
237
180
124
626
223
188
109
0
100
200
300
400
500
600
700
25 45 60 75
C
ườ
ng
 đ
ộ 
ké
o 
gi
án
 ti
ếp
 (k
Pa
)
Nhiệt độ (oC)
QT_BTNC19
TTH_BTNC19
QB_BTNC19
Hình 3. Phân bố cường độ chịu kéo gián tiếp hỗn hợp BTNC 19 Thí nghiệm số 1
79
Hùng, P. V., Giang, N. H. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Để đánh giá đúng ảnh hưởng của cấp phối trong điều kiện tương tác với môi trường đặc trưng, các
tổ hợp mẫu cấp phối BTNC 19 và BTNC 12.5 với nguồn gốc cốt liệu có tính chất tương tự tại TTH và
QB được sử dụng để phân tích. Trên Hình 4 cho thấy xu thế ứng xử của hai loại hỗn hợp BTNC theo
nhiệt độ là khá tương đồng. Điều này có thể giải thích bởi sự tương đồng về tính chất của cốt liệu như
ở Bảng 2. Trong đó, cường độ nén đá gốc trung bình cũng như độ bám dính nhựa đường (thông qua số
lượng mẫu thí nghiệm đều đạt trên cấp 3) là tương đương nhau. Các tổ mẫu BTNC 19 cho thấy cường
độ chịu kéo gián tiếp trong thí nghiệm số 1 thấp hơn các tổ mẫu BTNC 12.5. Điều này cho thấy có sự
ảnh hưởng rất rõ của cấp phối đến cường độ chịu kéo gián tiếp hỗn hợp BTNC và hướng dẫn trong
QĐ của BGTVT [15] là có cơ sở và phù hợp với điều kiện làm việc của hỗn hợp BTNC 12.5 trong
môi trường nhiệt độ không khí cao bất thường như khảo sát hiện trường.
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2018 
10 
Hình 4. Độ suy giảm cường độ chịu kéo giá tiếp hai cấp phối BTNC Thí nghiệm số 1 
4.2. Ứng xử của cấp phối BTNC trong điều kiện nhiệt ẩm 
Hình 5 biểu diễn đại diện kết quả thí nghiệm các tổ mẫu ở hai cấp phối hỗn hợp 
BTNC với các nguồn cốt liệu khác nhau theo thời gian tác động của điều kiện nhiệt 
ẩm. Mặc dù các tổ mẫu có ứng suất kéo gián tiếp thấp hơn các tổ mẫu ở thí nghiệm số 
1 nhưng một cách tương tự, các tổ mẫu QT_BTNC vẫn cho thấy cường độ chịu kéo 
gián tiếp cao hơn các tổ mẫu TTH_BTNC và QB_BTNC ở cả hai cấp phối hỗn hợp, 
nhưng cũng thể hiện độ suy giảm cường độ chịu kéo gián tiếp mạnh hơn ở điều kiện 
nhiệt ẩm bất lợi nhất (từ 72 đến 120 giờ). Điều này phù hợp với nghiên cứu về BTNC 
sử dụng đá hoa cương có độ suy giảm cường độ trong điều kiện ngập nước lớn hơn 
nhiều so với việc sử dụng các loại cốt liệu đá dăm có nguồn gốc đá trầm tích [13]. 
Với sự tương đồng về tính chất cốt liệu, hai cấp phối BTNC có nguồn gốc cốt 
liệu đá dăm QB cho thấy điều đáng chú ý là trong điều kiện nhiệt ẩm cao, một cách 
tương tự, BTNC19 tiếp tục cho thấy sự kém ổn định hơn so với cấp phối BTNC12.5 
cả về cường độ chịu kéo gián tiếp và độ suy giảm cường độ chịu kéo gián tiếp theo 
thời gian nhiệt ẩm. Điều này có thể do hỗn hợp BTNC19 có độ ổn định cấu trúc cốt 
liệu thấp hơn hỗn hợp BTNC12.5. Sự kém ổn định này có thể bắt nguồn từ sự hình 
thành bộ khung cốt liệu thô với sự phân bố hạt có đường kính lớn nhất trong hỗn hợp 
BTNC19 khó đồng đều. Kéo theo đó là sự phân bố cốt liệu nhỏ và đặc biệt là chất kết 
dính cũng sẽ không đồng đều. Vì vậy, trong cũng điều kiện nhiệt ẩm thí nghiệm, bộ 
khung cốt liệu hỗn hợp BTNC19 sẽ truyền tải kém đồng đều, dễ gây ứng suất cục bộ 
và dễ tạo điều kiện cho nước tác động làm giảm khả năng liên kết bề mặt hạt cốt liệu 
thô có đường kính lớn nhất. Hiện tượng này có dịp diễn ra mạnh hơn khi BTNC19 
làm việc trong điều kiện nhiệt ẩm cao. Đặc biệt, khả năng thoát nước bề mặt của 
BTNC19 kém hơn của BTNC12.5 sẽ tạo điều kiện để áp lực nước do tiếp xúc giữa 
mặt đường và bánh xe có tải trọng trục lớn công phá bề mặt đường mạnh hơn như đề 
cập ở trên (mục 2.2). Kết quả này cũng cho thấy, sự phù hợp của hướng dẫn trong QĐ 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
Đ
ộ 
su
y 
gi
ảm
 ứ
ng
 su
ất
 (%
)
Nhiệt độ (oC)
TTH_BTNC19
QB_BTNC19
TTH_BTNC12.5
QB_BTNC12.5
Hình 4. Độ suy giảm cường độ chịu kéo giá tiếp hai cấp phối BTNC Thí nghiệm số 1
Phân tích ứng xử của các cấp phối còn cho thấy sự chưa phù hợp về điều kiện bất lợi nhất nêu
trong tiêu chuẩn. Cụ thể, nếu lấy cường độ các tổ mẫu ở nhiệt độ 25◦C để so sánh thì khi nhiệt độ tăng
lên 75◦C (vượt qua ngưỡng nhiệt độ bất lợi với lớp mặt theo tiêu chuẩn) thì các tổ mẫu BTNC đều tiếp
tục giảm. Điều này minh chứng rằng cường độ BTNC là rất thấp khi nhiệt độ vượt qua mức nhiệt độ
bất lợi trong tiêu chuẩn quy định. Ở thí nghiệm này, cường độ TTH_BTNC19 và QB_BTNC19 còn
rất thấp với cường độ lần lượt là 19% và 17% trong khi cường độ TTH_BTNC12.5 và QB_BTNC12.5
còn lần lượt là 37% và 34%. Điểm đáng chú ý ở đây là trong điều kiện bất lợi nhất thì cường độ BTNC
12.5 vẫn duy trì cường độ cao hơn BTNC 19. Điều này một lần nữa cho thấy khả năng thích ứng tốt
của BTNC 12.5 trước biến đổi điều kiện nhiệt độ.
4.2. Ứng xử của cấp phối BTNC trong điều kiện nhiệt ẩm
Hình 5 biểu diễn đại diện kết quả thí nghiệm các tổ mẫu ở hai cấp phối hỗn hợp BTNC với các
nguồn cốt liệu khác nhau theo thời gian tác động của điều kiện nhiệt ẩm. Mặc dù các tổ mẫu có
ứng suất kéo gián tiếp thấp hơn các tổ mẫu ở thí nghiệm số 1 nhưng một cách tương tự, các tổ mẫu
QT_BTNC vẫn cho thấy cường độ chịu kéo gián tiếp cao hơn các tổ mẫu TTH_BTNC và QB_BTNC
ở cả hai cấp phối hỗn hợp, nhưng cũng thể hiện độ suy giảm cường độ chịu kéo gián tiếp mạnh hơn
ở điều kiện nhiệt ẩm bất lợi nhất (từ 72 đến 120 giờ). Điều này phù hợp với nghiên cứu về BTNC sử
dụng đá hoa cươ có độ suy giảm cường độ trong điều kiện ngập nước lớn hơn hiều so với việc sử
dụng các loại cốt liệu đá dăm có nguồn gốc đá trầm tích [15].
Với sự tương đồng về tính chất cốt liệu, hai cấp phối BTNC có nguồn gốc cốt liệu đá dăm QB cho
thấy điều đáng chú ý là trong điều kiện nhiệt ẩm cao, một cách tương tự, BTNC 19 tiếp tục cho thấy
80
Hùng, P. V., Giang, N. H. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2018 
11 
của BGTVT [13] về việc chỉ sử dụng BTNC12.5 cho lớp mặt trong điều kiện nhiệt ẩm 
cao và phù hợp điều kiện môi trường khắc nghiệt. 
Hình 5. Phân bố cường độ chịu kéo gián tiếp theo thời gian nhiệt ẩm Thí nghiệm số 2 
5. Kết luận 
Các tổ mẫu được thiết kế và chế tạo ở hai cấp phối BTNC12.5 và BTNC19 
theo phương pháp Marshall được kiểm tra cường độ chịu kéo gián tiếp ở điều kiện 
nhiệt ẩm trong thí nghiệm IDT. Kết quả nghiên cứu đưa ra một số kết luận như sau: 
Trong điều kiện nhiệt độ cao hơn (75oC) yêu cầu trong tiêu chuẩn thiết kế hiện 
hành (60oC), cả hai cấp phối BTNC12.5 và BTNC 19 đều cho thấy sự kém ổn định rõ 
ràng thông qua cường độ nén gián tiếp các tổ mẫu tiếp tục giảm đáng kể. Vì vậy, việc 
xem xét điều kiện bất lợi trong thiết kế là cần thiết và càng có cơ sở với kịch bản 
BĐKH của Việt Nam về xu hướng nhiệt độ môi trường tiếp tục tăng, đặc biệt với lớp 
trên cùng của tầng mặt (lớp tiếp xúc trực tiếp với nhiệt độ không khí). 
Ngoài việc BTNC12.5 mang lại độ bằng phẳng cao hơn BTNC19, trong các thí 
nghiệm về ảnh hưởng của điều kiện nhiệt ẩm cao, cấp phối BTNC12.5 còn cho thấy 
sự ổ định tốt hơn cấp phối BTNC 19. 
Về tính chất đá dăm trong nghiên cứu này, ứng xử BTNC 12.5 trong sử dụng 
đá vôi tốt hơn là đá hoa cương trong điều kiện nhiệt ẩm cao và cũng là phù hợp cho 
lớp trên cùng của tầng mặt. 
Kết quả trên là cơ sở quan trọng đối với việc lựa chọn cấp phối áp dụng cho lớp 
mặt AĐM tại những địa phương có điều kiện môi trường khắc nghiệt cục bộ. Đặc biệt 
là trong tình hình biến đổi khí hậu diễn biến phức tạp như hiện nay. 
Lời cảm ơn: 
Tác giả chân thành cảm ơn sự hỗ trợ tài chính của Bộ Giáo dục và Đào tạo cho 
đề tài “Nghiên cứu cơ chế hư hỏng đường bê tông nhựa trong điều kiện khí hậu Bắc 
Trung Bộ và đề xuất giải pháp ngăn ngừa tác hại”, mã số B2016-DHH-07. 
383
341 334
259
180
161 155
141
184
162 157
140
241
218
204
189
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0 24 72 120
C
ườ
ng
 đ
ộ 
ké
o 
gi
án
 ti
ếp
 (k
Pa
)
Thời gian nhiệt ẩm (giờ)
QT_BTNC19
TTH_BTNC19
QB_BTNC19
QB_BTNC12.5
Hình 5. Phân bố cường độ c ị i ti t t ời gian nhiệt ẩm Thí nghiệm số 2
sự kém ổn định hơn so với cấp phối BTNC 12.5 cả về cường độ chịu kéo gián tiếp và độ suy giảm
cường độ chịu kéo gián tiếp theo thời gian nhiệt ẩm. Điều này có thể do hỗn hợp BTNC 19 có độ ổn
định cấu trúc cốt liệu thấp hơn hỗn hợp BTNC 12.5. Sự kém ổn định này có thể bắt ng ồn từ sự hình
thành bộ khung cốt liệu thô với sự phân bố hạt có đường kính lớn nhất trong hỗn hợp BTNC 19 khó
đồng đều. Kéo theo đó là sự phân bố cốt liệu nhỏ và đặc biệt là chất kết dính cũng sẽ không đồng
đều. Vì vậy, trong cũng điều kiện nhiệt ẩm thí nghiệm, bộ khung cốt liệu hỗn hợp BTNC 19 sẽ truyền
tải kém đồng đều, dễ gây ứng suất cục bộ và dễ tạo điều kiện cho nước tác động làm giảm khả năng
liên kết bề mặt hạt cốt liệu thô có đường kính lớn nhất. Hiện tượng này có dịp diễn ra mạnh hơn khi
BTNC 19 làm việc trong điều kiện nhiệt ẩm cao. Đặc biệt, khả năng thoát nước bề mặt của BTNC 19
kém hơn của BTNC 12.5 sẽ tạo điều kiện để áp lực nước do tiếp xúc giữa mặt đường và bánh xe có
tải trọng trục lớn công phá bề mặt đường mạnh hơn như đề cập ở trên (mục 2.2). Kết quả này cũng
cho thấy, sự phù hợp của hướng dẫn trong QĐ của BGTVT [15] về việc chỉ sử dụng BTNC 12.5 cho
lớp mặt trong điều kiện nhiệt ẩm cao và phù hợp điều kiện môi trường khắc nghiệt.
5. Kết luận
Các tổ mẫu được thiết kế và chế tạo ở hai cấp phối BTNC 12.5 và BTNC 19 theo phương pháp
Marshall được kiểm tra cường độ chịu kéo gián tiếp ở điều kiện nhiệt ẩm trong thí nghiệm IDT. Kết
quả nghiên cứu đưa ra một số kết luận như sau:
Trong điều kiện nhiệt độ cao hơn (75◦C) yêu cầu trong tiêu chuẩn thiết kế hiện hành (60◦C), cả
hai cấp phối BTNC 12.5 và BTNC 19 đều cho thấy sự kém ổn định rõ ràng thông qua cường độ nén
gián tiếp các tổ mẫu tiếp tục giảm đáng kể. Vì vậy, việc xem xét điều kiện bất lợi trong thiết kế là cần
thiết và càng có cơ sở với kịch bản BĐKH của Việt Nam về xu hướng nhiệt độ môi trường tiếp tục
tăng, đặc biệt với lớp trên cùng của tầng mặt (lớp tiếp xúc trực tiếp với nhiệt độ không khí).
Ngoài việc BTNC 12.5 mang lại độ bằng phẳng cao hơn BTNC 19, trong các thí nghiệm về ảnh
hưởng của điều kiện nhiệt ẩm cao, cấp phối BTNC 12.5 còn cho thấy sự ổ định tốt hơn cấp phối
BTNC 19.
Về tính chất đá dăm trong nghiên cứu này, ứng xử BTNC 12.5 trong sử dụng đá vôi tốt hơn là đá
hoa cương trong điều kiện nhiệt ẩm cao và cũng là phù hợp cho lớp trên cùng của tầng mặt.
Kết quả trên là cơ sở quan trọng đối với việc lựa chọn cấp phối áp dụng cho lớp mặt AĐM tại
những địa phương có điều kiện môi trường khắc nghiệt cục bộ. Đặc biệt là trong tình hình biến đổi
khí hậu diễn biến phức tạp như hiện nay.
81
Hùng, P. V., Giang, N. H. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Lời cảm ơn
Tác giả chân thành cảm ơn sự hỗ trợ tài chính của Bộ Giáo dục và Đào tạo cho đề tài “Nghiên cứu
cơ chế hư hỏng đường bê tông nhựa trong điều kiện khí hậu Bắc Trung Bộ và đề xuất giải pháp ngăn
ngừa tác hại”, mã số B2016-DHH-07.
Tài liệu tham khảo
[1] Chiêu, N. Q. (2005). Nhựa đường và các loại mặt đường nhựa. Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội.
[2] Hữu, P. D., Chính, V. Đ., Đông, Đ. V., Sang, N. T. (2015). Bê tông Asphalt. Nhà xuất bản Giao thông vận
tải.
[3] Nhất, N. T., Thiện, T. V. (2014). Một số nguyên nhân hư hỏng mặt đường bê tông nhựa phổ biến ở Nam
bộ và hướng giải quyết. Tạp chí Giao thông vận tải.
[4] TCN: 22TCN 211- 06. Áo đường mềm – Tiêu chuẩn thiết kế. Bộ Giao thông vận tải, Việt Nam.
[5] Bộ Khoa học và Công nghệ (2015). Nhiệt độ tháng năm phá vỡ hàng loạt kỷ lục. Truy cập ngày 02/6/2015.
[6] Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam (2015). Đường lún do nắng nóng: Ai chịu tội thay ông
trời? Truy cập ngày 15/6/2015.
[7] TCVN 8819: 2011. Mặt đường bê tông nhựa nóng-Yêu cầu thiết kế và thi công. Bộ Giao thông vận tải,
Việt Nam.
[8] MONRE (2012). Kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam. Bộ Tài nghiên và Môi
trường, Việt Nam.
[9] Đài truyền hình kỹ thuật số (2016). Huế: Quốc lộ nghìn tỷ chi chít “ổ gà” sau hơn 1 năm thông xe. Truy
cập ngày 27/12/2016.
[10] Cui, S., Blackman, B. R., Kinloch, A. J., Taylor, A. C. (2014). Durability of asphalt mixtures: Effect of
aggregate type and adhesion promoters. International Journal of Adhesion and Adhesives, 54:100–111.
[11] Lân, N. N., Hữu, P. D., Đông, Đ. N. (2013). Nghiên cứu đánh giá hư hỏng mặt đường bê tông Asphalt có
liên quan đến xô dồn nứt trượt trên một số quốc lộ Việt Nam. Tạp chí Giao thông vận tải.
[12] Viện kỹ thuật xây dựng hạ tầng (2014). Hiện tượng lún vệt bánh xe trên mặt đường bê tông nhựa - Nguyên
nhân và giải pháp khắc phục. Truy cập ngày 2014.
[13] Zaniewski, J. P., Srinivasan, G. (2004). Evaluation of indirect tensile strength to identify asphalt concrete
rutting potential. Asphalt Technology Program, Department of Civil and Environmental Engineering,
West Virginia University.
[14] Schwartz, C., Gibson, N., Schapery, R. (2002). Time-temperature superposition for asphalt concrete
at large compressive strains. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research
Board, (1789):101–112.
[15] Bộ Giao thông vận tải (2014). Hướng dẫn áp dụng hệ thống các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành nhằm tăng
cường quản lý chất lượng thiết kế và thi công mặt đường bê tông nhựa nóng đối với các tuyến đường ô tô
có quy mô giao thông lớn. Số 858/QĐ-BGTVT, ngày 26/3/2014.
[16] Ahlrich, R. C. Influence of aggregate gradation and particle shape/texture on permanent deformation of
hot mix asphalt pavements. Army Engineer Waterways Experiment Station Vicksburg MS Geotechnical
Lab.
[17] Bahia, H. U., Stakston, A. (2003). The effect of fine aggregate angularity, asphalt content and perfor-
mance graded asphalts on hot mix asphalt performance. University of Wisconsin – Madison, Submitted
to Wisconsin Department of Transportation, Highway Research Study 0092-45-98.
[18] Chompoorat, T., Likitlersuang, S. (2009). Temperature shift function of asphaltic concrete for pavement
design in tropical countries. The IES Journal Part A: Civil & Structural Engineering, 2(3):246–254.
[19] Yilmaz, A., Sargin, S¸. (2012). Water effect on deteriorations of asphalt pavements. The Online Journal
of Science and Technology, 2(1):1–6.
82