Nhựa đường là gì?
Nhựa đường (bitumen hoặc asphalt) là chất kết dính hữu cơ màu đen, có độ nhớt cao ở nhiệt độ thường, mềm ra và chảy lỏng ở nhiệt độ cao. Nhựa đường có nguồn góc tự nhiên (natural bitumen ở mỏ tự nhiên) hoặc được tính chế từ đầu thô trong quá trình loc đầu (petroleum bitumen). Tại Việt Nam, nhựa đường sử dụng trong xây dựng đường bộ chủ yếu là nhựa đường petroleum grade được nhập khau.
Chức năng chính của nhựa đường trong kết cấu mặt đường là làm chất kết dính, bao boc và liên kết các hat đã dầm và cat lại với nhau tạo thành bê tông nhựa (asphalt concrete) có khả năng chịu tải, chống biến dạng và chống thấm nước.
Phân loại nhựa đường theo độ nền (Penetration Grade)
Nhựa đường petroleum được phân loại chủ yếu theo độ nền (penetration), là chiều sau (tính bảng 0,1 mm) ma một kim chuan xam vào mau nhựa ở 25°C dưới tải trọng 100g trong 5 giây. Độ nền cang cao, nhựa cang mem:
| Grade | Độ nền (0,1 mm) | Đặc tính | Phù hợp khí hậu |
|---|---|---|---|
| 40/50 | 40–50 | Cung, điều từ nhiệt tốt | Vùng lạnh, mien Bac VN mua đồng |
| 60/70 | 60–70 | Trung binh, đã năng | Phổ biến ở Việt Nam, thích hợp khí hau nhiệt đổi |
| 80/100 | 80–100 | Mem hơn, để thi công lạnh | Vùng cao nguyên lạnh hoặc mặt đường có tại nhẹ |
| 150/200 | 150–200 | Rất mem, độ nhớt thấp | Tron bê tông nhựa ở nhiệt độ thấp hơn, đường noi bộ |
Tại Việt Nam, grade 60/70 là grade phổ biến nhất cho mặt đường quốc lo, tính lo và đường độ thi theo Thông tư 54/2019/TT-BGTVT.
Nhựa đường polymer cải tiến (PMB — Polymer Modified Bitumen)
Nhựa đường PMB được sản xuất bảng cách thêm polymer vào nhựa đường góc để cái thien tính chất có lý:
- PMB SBS: thêm polyme SBS (Styrene-Butadiene-Styrene) theo ti le 3–6% khối lượng, tầng tính đàn hồi, tăng khả năng chịu nhiệt cao (tầng nhiệt độ hóa mem Vicat lên 60–80°C), giảm biến dạng bin chet (rutting) và nut hạn giá lạnh.
- PMB SBR: thêm cao sự SBR (Styrene-Butadiene Rubber), tính chất tường từ SBS những chi phí thấp hơn, phù hợp cho đường độ thi tải trọng trung binh.
- PMB EVA: thêm EVA (Ethylene Vinyl Acetate), tầng độ nhớt ở nhiệt độ cao, phù hợp cho vùng nhiệt đổi nong.
PMB được sử dụng cho các công trình đường yêu cầu cao: đường cao tốc, cau, sân bay, đường công nghiệp chịu tải trọng năng hoặc vùng khí hau khắc nghiệt. Giá PMB cao hơn nhựa đường góc khoảng 20–40% những tầng dạng kể tuổi thọ mặt đường.
Bê tông nhựa (Asphalt Concrete / Hot Mix Asphalt)
Bê tông nhựa (BTN) là hơn hợp vật liệu gồm đã dầm + cat + bot khoảng (filler) + nhựa đường, tron ở nhiệt độ 150–170°C tại tram tron (asphalt mixing plant) và thi công nong (hot mix). Sau khi lu lang, BTN hình thành lớp mặt đường ran chac có khả năng phân phối tải trọng xuong nền đường phía dưới.
Các chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng của bê tông nhựa theo TCVN 8819:2011 và Thông tư 54/2019/TT-BGTVT:
- Độ thấm rall (Marshall Stability): >= 8,0 kN (lớp trên mặt đường ở cao tốc); >= 6,0 kN (đường cấp thấp hơn).
- Độ độ (Marshall Flow): 2–4 mm (độ biến dạng deo ở nhiệt độ kiểm tra 60°C).
- Độ rong còn lại (air voids): 3–5% cho lớp mặt (surface course); 4–6% cho lớp nhân (binder course).
- Hàm lượng nhựa: 4,5–6,5% theo khối lượng hơn hợp tuy cấp phối đã và loại nhựa.
Các lớp cấu tạo mặt đường bê tông nhựa
Mặt đường bê tông nhựa tiêu chuẩn gồm nhiều lớp theo thứ từ từ trên xuong:
- Lớp bê tông nhựa trên (Surface Course — AC12,5): dày 4–5 cm, cấp phối Dmax 12,5 mm, tiếp xuc trực tiếp với banh xe, yêu cầu chống mái mòn, chống tram và kết cấu chống truot (skid resistance PTV >= 55).
- Lớp bê tông nhựa dưới (Binder Course — AC19): dày 5–7 cm, cấp phối Dmax 19 mm, chịu nén và luc cat phân bộ từ lớp trên xuong.
- Lớp cấp phối đã dầm (Crushed Stone Base): dày 15–30 cm, không có nhựa, chịu nén và phân bộ tải trọng, giảm áp lực xuong nền đường.
- Tầng nền đường (Subgrade): đất lu chất đất độ dầm chac K >= 0,95 (Proctor chuan), màng tải trọng cuoi cung từ trên xuong.
Mao phòng (Prime Coat và Tack Coat)
Mao phòng (prime coat) là lớp nhựa đường loang (dilute bitumen emulsion hoặc cut-back bitumen) phun lên mặt lớp cấp phối đã dầm trước khi thi công lớp BTN, có các tác dùng: bảo vệ lớp đã dầm khỏi tác động của mua và xe công trường, bắt bụi và làm kín bề mặt đã dầm, tầng bam định giữa lớp đã dầm và lớp BTN phía trên.
Mao phòng liên kết (tack coat) là lớp nhựa nhum mỏng phun lên mặt lớp BTN cũ (hoặc bê tông xi măng) trước khi thi công lớp BTN mới, dầm bao bam định tốt giữa các lớp. Liệu lượng tack coat thường 0,2–0,4 kg nhựa/m2 mặt đường.
Tiêu chuẩn áp dụng
- TCVN 8819:2011: Mặt đường bê tông nhựa nong — Yêu cầu thi công và nghiem thứ.
- TCVN 7493:2005: Nhựa đường đầu mỏ — Yêu cầu kỹ thuật (penetration grade).
- AASHTO M320: Tiêu chuẩn Mỹ về nhựa đường Performance Grade (PG) dựa trên phân tích khí hau của tuyen đường.
- Thông tư 54/2019/TT-BGTVT: Quy định chỉ tiêu kỹ thuật bê tông nhựa áp dụng cho đường độ thi và đường bộ tại Việt Nam.
Lưu y trong thi công bê tông nhựa
- Nhiệt độ tron hơn hợp tại tram tron phải đạt 150–170°C; không thi công khí nhiệt độ hơn hợp rồi xuong dưới 120°C.
- Lu ngày sau khi rai, bắt đầu bảng lu nhep (static roller), sau độ lu rung (vibratory roller) và kết thực bảng lu lớp hỏi (pneumatic tyre roller) để đất độ lu chất K >= 0,98.
- Không thi công khí troi mua hoặc mặt đường âm uot; nước làm giảm bam định giữa nhựa và đã.
- Kiểm tra nhiệt độ mặt đường trước khi lu: thi công tại nhiệt độ khí quyen >= 10°C và không có mua sap.
Câu hỏi thường gặp
- Nhựa đường 60/70 và 80/100 khác nhau ở diem gì quan trọng nhất?
- Grade 60/70 cung hơn, chịu nhiệt tốt hơn ở nhiệt độ cao (không để bị bin chet độ xe năng), phù hợp khí hậu nhiệt đổi Việt Nam. Grade 80/100 mem hơn, để thi công ở nhiệt độ thấp hơn, dùng cho vùng cao nguyên lạnh hoặc mặt đường tại nhẹ.
- PMB có dùng được cho mặt đường noi bộ khu độ thi không?
- Có thể dùng những chi phí cao hơn. Mặt đường noi bộ tại nhẹ thường dùng grade 60/70 là đủ; PMB ưu tiền cho đường cao tốc, đường tải trọng năng, nut giao thông có hệ số xe cháy lớn.
- Bê tông nhựa khác bê tông xi măng ở diem nao cơ bản?
- Bê tông nhựa dùng nhựa đường làm chất kết dính (men mem ở nhiệt độ cao, gion ở nhiệt độ lạnh), thi công nong, để sửa chứa những để biến dạng. Bê tông xi măng dùng xi măng Portland, khả năng chịu nén cao hơn, bền hơn những thi công phức tạp và khí hong khó sửa hơn.
- Tuổi thọ mặt đường bê tông nhựa là bao lâu?
- Mặt đường BTN thiết kế cho tuổi thọ 10–15 năm với chế độ bảo trì định kỹ (vu quet, vuu bề mặt, vua phung). Trong thực tế, mặt đường có thể xuong cấp som hơn neu quá tải trọng hoặc thiếu bảo trì, hoặc keo dài hơn neu bảo trì tốt và tải trọng dùng quy định.
- Mao phòng có cần thiết không neu mặt đã dầm đã khó?
- Có, mao phòng vận cần thiết đủ mặt đã dầm khó. Mao phòng bắt bụi, làm kín lo rong bề mặt và tạo màng nhựa mỏng tầng bam định cho lớp BTN phía trên, không thể bộ quá trong cấu tạo mặt đường chuan.
- Có thể tại sử dụng (recycle) bê tông nhựa cũ không?
- Có. Công nghe RAP (Reclaimed Asphalt Pavement) nghiền bề mặt đường cũ và tron lại với nhựa mới hoặc chất tạo sinh, giảm 20–40% chi phí vật liệu và giảm chất thải. RAP được áp dụng rộng rãi tại các nước phát triển và dạng dùng thứ ở Việt Nam.
- Độ truot mặt đường (PTV) được kiểm tra bảng cách nao?
- Độ truot được đo bằng máy Pendulum Skid Resistance Tester (thiết bị còn lac Ảnh) theo ASTM E303 hoặc TCVN. Giá trị PTV >= 55 là yêu cầu tối thiểu cho mặt đường có tốc độ cao theo tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành.