Tóm tắt Luận án Nghiên cứu các đặc tính chủ yếu của bê tông nhựa rỗng (porous asphalt) dùng làm lớp mặt cho đường ô tô cấp cao ở Việt Nam

i 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI 
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI 
NGUYỄN VĂN THÀNH 
NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TÍNH CHỦ YẾU 
CỦA BÊ TÔNG NHỰA RỖNG (POROUS ASPHALT) 
DÙNG LÀM LỚP MẶT CHO ĐƯỜNG Ô TÔ 
CẤP CAO Ở VIỆT NAM 
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông 
Mã số : 62.58.02.05 
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT 
Hà Nội - 2017 
ii 
Công trình này được hoàn thành tại: 
Viện Khoa học và Công nghệ GTVT 
Người hướng dẫn khoa học: 
 1. PGS.TS. Vũ Đức Chính 
 2. PGS.TS. Nguyễn Xuân Khang 
Phản biện 1: GS.TS. Vũ Đình Phụng 
Phản biện 2: PGS.TS. Đào Văn Đông 
Phản biện 3: PGS.TS. Nguyễn Quang Phúc 
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện 
họp tại Viện Khoa học và Công nghệ GTVT 
vào hồi . giờ . ngày . tháng . năm 2017 
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 
- Thư viện Quốc gia 
- Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ GTVT 
1 
MỞ ĐẦU 
1. Sự cần thiết của việc nghiên cứu 
Bê tông nhựa chặt (BTNC) có nhiều ưu điểm nên được áp dụng phổ 
biến trên thế giới cũng như tại Việt Nam để làm các lớp mặt đường. Tuy 
nhiên, do BTNC sử dụng cấp phối liên tục và chặt nên có độ rỗng dư 
(Va) nhỏ (thường từ 3 % - 6 %), dẫn đến độ nhám vĩ mô của mặt đường 
thấp, sức kháng trượt mặt đường hạn chế, không đáp ứng được yêu cầu 
xe chạy ở tốc độ cao. 
Để cải thiện sức kháng trượt mặt đường, trên thế giới và Việt Nam 
đã nghiên cứu áp dụng lớp phủ mỏng tạo nhám hoặc lớp phủ siêu mỏng 
tạo nhám (có Va thường từ 10 % - 15 %). Do Va của các loại lớp phủ tạo 
nhám này chưa đủ lớn, chiều dày lớp phủ mỏng (thường nhỏ hơn 3 cm) 
nên chưa khắc phục được triệt để hiện tượng “nêm nước”, chưa cải thiện 
triệt để tầm nhìn khi xe chạy với tốc độ cao lúc trời mưa, nhất là khi trời 
mưa to, mưa lâu dài và không được xem xét đưa vào tính toán kết cấu 
mặt đường (KCMĐ). 
Bê tông nhựa rỗng (BTNR) là loại bê tông nhựa (BTN) có Va lớn 
(thường từ 18 % - 25 %), chiều dày thường từ 4 cm - 5 cm. Do có Va lớn 
hơn, chiều dày lớn hơn nên BTNR có nhiều ưu điểm hơn so với lớp phủ 
mỏng tạo nhám và lớp phủ siêu mỏng tạo nhám, như: khắc phục được 
triệt để hiện tượng “nêm nước” nên hạn chế đáng kể sự suy giảm sức 
kháng trượt mặt đường, cải thiện đáng kể tầm nhìn khi trời mưa; giảm 
thiểu tiếng ồn do xe chạy gây ra; chiều dày lớp BTNR được đưa vào tính 
toán KCMĐ, ... Vì vậy, lớp phủ BTNR được nhiều nước trên thế giới 
nghiên cứu áp dụng cho đường ô tô cấp cao, đường cao tốc trong những 
năm gần đây. 
BTNR là vật liệu còn khá mới, chưa từng được nghiên cứu toàn diện 
tại Việt Nam, trong khi nhu cầu sử dụng hiện nay và trong tương lai gần 
là rất lớn. Vì vậy, luận án “Nghiên cứu các đặc tính chủ yếu của bê tông 
nhựa rỗng (Porous asphalt) dùng làm lớp mặt cho đường ô tô cấp cao ở 
Việt Nam” là cần thiết, có tính thời sự, có ý nghĩa về mặt khoa học và 
thực tiễn. 
2 
2. Mục tiêu nghiên cứu 
(1) Nghiên cứu, lựa chọn, đề xuất phương pháp thiết kế thành phần 
hỗn hợp BTNR; các chỉ tiêu liên quan đến đặc tính thể tích của BTNR; 
các chỉ tiêu liên quan đến đặc tính kỹ thuật của BTNR; các yêu cầu kỹ 
thuật đối với các loại vật liệu dùng cho BTNR phù hợp với điều kiện 
Việt Nam. (2) Xác định chỉ tiêu cường độ của BTNR (hệ số lớp kết cấu 
ai) phục vụ thiết kế kết cấu mặt đường theo AASHTO 1993. (3) Đánh giá 
ảnh hưởng và thiết lập tương quan thực nghiệm giữa loại nhựa, độ rỗng 
dư với một số chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của BTNR. (4) Đánh giá khả 
năng làm việc của mặt đường BTNR trên đoạn thử nghiệm tại hiện 
trường. 
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án 
Đối tượng nghiên cứu của luận án là hỗn hợp BTNR có độ rỗng dư 
từ 18 % - 22 %. Phạm vi nghiên cứu của luận án bao gồm: Các nghiên 
cứu lý thuyết được thực hiện đối với cả BTNR12,5 và BTNR19; các 
nghiên cứu thực nghiệm trong phòng và hiện trường được thực hiện đối 
với BTNR12,5 sử dụng đá gốc bazan và 2 loại nhựa đường (nhựa TPS - 
nhựa đường thông thường 60/70 có sử dụng 12 % phụ gia TPS và nhựa 
đường polime mác PMB.III theo 22TCN 319:2004). 
4. Phương pháp nghiên cứu 
Kết hợp giữa phương pháp nghiên cứu lý thuyết, phương pháp 
nghiên cứu thực nghiệm và phương pháp toán học thống kê. 
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 
- Kết quả nghiên cứu đã đề xuất phương pháp thiết kế thành phần 
hỗn hợp BTNR, các yêu cầu kỹ thuật đối với vật liệu sử dụng, các đặc 
tính kỹ thuật của BTNR và phương pháp thí nghiệm xác định phù hợp 
với điều kiện Việt Nam; là cơ sở để tuyển chọn vật liệu, thiết kế hỗn 
hợp, kiểm soát chất lượng sản xuất, thi công BTNR khi áp dụng trong 
thực tế. 
- Kết quả nghiên cứu thực nghiệm trong phòng về mô đun đàn hồi 
(Eđh), hệ số lớp kết cấu ai cũng như các kết quả nghiên cứu thực nghiệm 
tại hiện trường trên đoạn thí điểm đã khẳng định BTNR12,5 có chất 
lượng tốt, có các tính năng thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật, có đủ cường độ 
3 
cần thiết để tham gia chịu lực cùng kết cấu mặt đường (KCMĐ, được 
tính toán vào chiều dày KCMĐ); xác định được sau khoảng thời gian 8,5 
năm cần có giải pháp cải thiện đồng thời cả độ nhám, sức kháng trượt để 
đảm bảo yêu cầu cho xe chạy với tốc độ trên 120 km/h. Những kết quả 
nghiên cứu này là số liệu tham khảo quan trọng phục vụ công tác thiết kế 
KCMĐ có sử dụng lớp mặt BTNR12,5. 
- Các số liệu thử nghiệm trong phòng và hiện trường, các phương 
trình tương quan thực nghiệm xác lập được có thể được sử dụng làm tài 
liệu tham khảo hữu ích phục vụ công tác nghiên cứu, giảng dạy và áp 
dụng trong thực tiễn. 
6. Bố cục của luận án 
Luận án trình bày trong 123 trang A4 gồm mở đầu, nội dung nghiên 
cứu gồm 4 chương, kết luận và định hướng nghiên cứu tiếp, danh mục 
các công trình đã công bố của tác giả. 
Chương 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 
VỀ BÊ TÔNG NHỰA RỖNG 
1.1. Khái niệm, ưu điểm và hạn chế của BTNR 
BTNR là loại BTN sử dụng cấp phối hở, có độ rỗng liên thông rất 
lớn để cho nước và không khí đi qua. BTNR được dùng làm lớp mặt trên 
của kết cấu mặt đường, được rải trên lớp vật liệu không thấm nước (điển 
hình như BTNC, SMA) [27], [36]. Do có độ rỗng liên thông rất lớn, nên 
nước trên bề mặt đường (nếu có, chủ yếu là nước mưa) sẽ thấm qua lớp 
BTNR, chảy trên bề mặt lớp vật liệu phía dưới (do có độ dốc ngang) 
thoát ra hai bên mép đường (xem Hình 1-1). 
So sánh với mặt đường BTNC, mặt đường BTNR có những ưu điểm 
nổi bật sau [27], [30], [32], [34], [36]: (1) Cải thiện sức kháng trượt mặt 
đường khi xe chạy với tốc độ cao, đặc biệt trong điều kiện trời mưa; (2) 
Giảm thiểu tiếng ồn do xe chạy gây ra; (3) Giảm thiểu tác động của độ 
chói của đèn ô tô, bụi nước văng lên khi xe chạy với tốc độ cao, cải thiện 
tầm nhìn khi trời mưa. 
4 
Mặt đường BTNR có một số hạn chế 
sau [31], [32], [37]: (1) Lão hóa sớm, 
bong tách vật liệu; (2) Suy giảm khả 
năng thoát nước trong quá trình sử dụng; 
(3) Khó khăn trong công tác bảo trì mặt 
đường khi có băng tuyết 
Hình 1-1. Cấu tạo lớp 
vật liệu BTNR 
1.2. Cơ sở lựa chọn độ rỗng dư, chiều dày hợp lý và thiết kế kết cấu 
mặt đường có lớp BTNR 
Độ rỗng dư (Va) và chiều dày của lớp BTNR là hai yếu tố chủ yếu 
ảnh hưởng đến tính năng của mặt đường BTNR [37]. Để đảm bảo khả 
năng thoát nước, BTNR phải được thiết kế với Va phù hợp. Nếu Va quá 
nhỏ thì hệ số thấm nước thấp, không đủ khả năng thoát nước khi trời 
mưa dẫn tới suy giảm khả năng kháng trượt cũng như tầm nhìn của xe 
chạy vào ban đêm. Ngược lại, khi Va quá cao, dẫn tới suy giảm cường 
độ của lớp kết cấu BTNR. 
Kết quả nghiên cứu [31], [33], [35] đã chỉ ra Va hợp lý của BTNR từ 
18 % - 22 %, chiều dày từ 4 cm - 5 cm sẽ thỏa mãn đồng thời cả độ thấm 
nước và cường độ của BTNR. 
Trên thế giới, việc xem xét đưa các thông số cường độ của lớp 
BTNR vào thiết kế KCMĐ không giống nhau; các nước sử dụng thông 
số cường độ của BTNR khác nhau (bằng từ 50% - 100% so với BTNC) 
[37], [42]. Việc tính toán, thiết kế KCMĐ có lớp BTNR giống với thiết 
kế KCMĐ mềm thông thường. Tại Việt Nam, chưa có nghiên cứu nào về 
thông số cường độ của BTNR phục vụ tính toán, thiết kế KCMĐ, do vậy 
cần thiết phải nghiên cứu về vấn dề này. 
1.3. Thiết kế thành phần hỗn hợp BTNR 
Phương pháp thiết kế thành phần hỗn hợp BTNR về cơ bản vẫn dựa 
trên cơ sở phương pháp thiết kế thành phần hỗn hợp BTNC, tuy nhiên có 
bổ sung một số chỉ tiêu đặc thù đánh giá chất lượng do hỗn hợp BTNR 
sử dụng cấp phối hở, có Va lớn. 
Thiết kế thành phần hỗn hợp BTNR được thực hiện theo 4 bước 
[37], [46]: (1) Lựa chọn vật liệu; (2) Lựa chọn cấp phối cốt liệu phù hợp; 
5 
(3) Lựa chọn hàm lượng nhựa tối ưu; (4) Xác định các chỉ tiêu đặc tính 
của hỗn hợp BTNR thiết kế. 
Hiện nay, trên thế giới có hai phương pháp thiết kế thành phần 
BTNR đang được áp dụng là phương pháp Marshall [32], [42], [44] và 
phương pháp Superpave [54]. Vì vậy, cần thiết phải nghiên cứu, lựa 
chọn phương pháp phù hợp. 
1.4. Tình hình nghiên cứu, áp dụng BTNR tại một số nước trên thế 
giới và Việt Nam 
Trên thế giới, nhiều nước đã nghiên cứu áp dụng BTNR. BTNR của 
châu Âu (PEM) có Va (điển hình từ 20 % - 25 %) lớn hơn nhiều so với 
lớp ma sát cấp phối hở (OGFC) truyền thống của Hoa Kỳ (điển hình từ 
12 % - 15 %); cao hơn một chút so với BTNR của Nhật Bản (PA), 
OGFC của Trung Quốc và lớp ma sát thấm nước (PFC) của Hoa Kỳ 
(điển hình từ 18 % - 22 %). PA của Nhật Bản, OGFC của Trung Quốc và 
PFC của Hoa Kỳ có những điểm khá giống nhau về yêu cầu Va thiết kế 
(từ 18 % - 22 %) và chiều dày lớp kết cấu (từ 4 cm - 5 cm). 
Tại Việt Nam, đã có một số ít các nghiên về BTN có Va lớn: 
*) Những nghiên cứu về BTN có Va nhỏ hơn 18 %: 
- Luận án tiến sỹ “Nghiên cứu xác định thành phần vật liệu hợp lý 
lớp bê tông nhựa tạo nhám mặt đường cấp cao ở Viêt Nam” của NCS. 
Nguyễn Phước Minh [6] bảo vệ tháng 12/2013 tại Trường Đại học 
GTVT. Luận án triển khai nghiên cứu thực nghiệm trong phòng, xác lập 
được thành phần vật liệu hợp lý của hỗn hợp cho BTN lớp tạo nhám mặt 
đường ô tô, với các yêu cầu đặc trưng vật liệu hỗn hợp và qui định kỹ 
thuật cho vật liệu BTN lớp tạo nhám có độ rỗng dư từ 15 % - 18 % 
- "Quy định kỹ thuật tạm thời về thi công và nghiệm thu lớp phủ siêu 
mỏng tạo nhám trên đường ô tô" ban hành kèm theo Quyết định số 
3287/QĐ-BGTVT ngày 29/10/2008 của Bộ trưởng Bộ GTVT [13]. 
- Tiêu chuẩn ngành 22TCN 345-06 "Quy trình thi công và nghiệm 
thu lớp phủ mỏng bê tông nhựa tạo nhám sử dụng nhựa đường polime" 
[11]. 
*) Những nghiên cứu về BTN có độ rỗng dư lớn hơn 18 %: 
6 
- Đề tài NCKH cấp Bộ “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bê tông 
nhựa rỗng vừa chịu lực vừa tạo nhám trong xây dựng đường ô tô và 
đường cao tốc ở Việt Nam”, mã số DT124003 [4] (NCS là thành viên 
tham gia chính). Đề tài đã bước đầu nghiên cứu về BTNR và một số thực 
nghiệm trong phòng, đã đưa ra ưu điểm, nhược điểm của và kiến nghị sử 
dụng BTNR với Va khoảng 20 %, chiều dày 5 cm để làm lớp phủ cho 
đường ô tô cao tốc tại Việt Nam. Đề tài chưa nghiên cứu về ảnh hưởng 
của loại nhựa, cấp phối, Va đến các chỉ tiêu kỹ thuật của hỗn hợp BTNR; 
chưa nghiên cứu về Eđh xác định bằng thí nghiệm kéo gián tiếp, tải trọng 
trùng phục, qua đó xác định được hệ số lớp kết cấu ai của BTNR phục 
vụ thiết kế kết cấu mặt đường có sử dụng lớp BTNR theo AASHTO 
1993; chưa có nghiên cứu thực nghiệm hiện trường. 
- Dự án thí điểm công nghệ BTNR do Viện Khoa học và Công nghệ 
GTVT phối hợp với Công ty Taiyu Kensetsu (Nhật Bản) thực hiện 
(2012-2015, NCS là chủ trì thực hiện). Đã biên soạn và trình Bộ GTVT 
ban hành "Chỉ dẫn tạm thời về thiết kế, thi công và nghiệm thu mặt 
đường bê tông nhựa rỗng có sử dụng phụ gia TafPack-Super" [16]. 
Trong chỉ dẫn kỹ thuật, có một số thông số kỹ thuật đã được nghiên cứu, 
đề xuất áp dụng phù hợp với điều kiện Việt Nam; tuy nhiên cũng có 
những thông số kỹ thuật hoàn toàn theo quy định của Nhật Bản hoặc còn 
thiếu, cần phải tiếp tục nghiên cứu, bổ sung cho phù hợp với điều kiện 
Việt Nam. Trong quá trình triển khai dự án, NCS đã kết hợp thực hiện 
một số nội dung phục vụ luận án tiến sỹ. 
1.5. Những nội dung cần giải quyết trong luận án 
1) Nghiên cứu, lựa chọn, đề xuất phương pháp thiết kế thành phần 
hỗn hợp BTNR, các chỉ tiêu kỹ thuật của vật liệu, các chỉ tiêu kỹ thuật 
của hỗn hợp BTNR và phương pháp xác định. 
2) Nghiên cứu thực nghiệm trong phòng xác định một số chỉ tiêu kỹ 
thuật của BTNR, trong đó tập trung vào những nội dung chủ yếu sau: 
- Nghiên cứu, xác định hệ số cường độ (hệ số lớp kết cấu ai) của 
BTNR phục vụ cho thiết kế kết cấu mặt đường theo AASHTO 1993. 
- Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng và thiết lập quan hệ thực nghiệm 
giữa loại nhựa, Va đến một số chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của BTNR. 
7 
- So sánh, đánh giá một số chỉ tiêu kỹ thuật của BTNR với 
BTNC12,5 truyền thống sử dụng nhựa đường thông thường 60/70. 
3) Nghiên cứu đánh giá khả năng làm việc của mặt đường BTNR 
trên đoạn thử nghiệm. 
Chương 2. NGHIÊN CỨU, PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ, LỰA CHỌN 
PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ THÀNH PHẦN HỖN HỢP 
VÀ CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI VẬT LIỆU 
VÀ HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA RỖNG 
2.1. Nghiên cứu, lựa chọn phương pháp thiết kế thành phần hỗn hợp 
BTNR phù hợp 
Trên thế giới hiện nay có hai phương pháp thiết kế thành phần hỗn 
hợp BTNR, đó là phương pháp Marshall [43] và phương pháp Superpave 
(ASTM D7064 [54]). Luận án đề xuất sử dụng phương pháp Marshall 
theo tiêu chuẩn của Nhật Bản, có bổ sung, điều chỉnh hai chỉ tiêu đánh 
giá chất lượng hỗn hợp nhằm đảm bảo lớp BTNR có đủ cường độ và có 
đủ khả năng kháng LVBX cho phù hợp với điều kiện Việt Nam là: (1) 
Độ sâu LVBX thí nghiệm theo phương pháp A của 1617/QĐ-BGTVT 
(thay thế cho chỉ tiêu độ ổn định động theo tiêu chuẩn Nhật Bản) và (2) 
bổ sung hệ số cường độ chịu kéo gián tiếp (TSR, đề xuất TSR ≥ 80 %). 
2.2. Nghiên cứu, lựa 
chọn cấp phối hỗn hợp 
cốt liệu cho BTNR 
Đã nghiên cứu, so 
sánh cấp phối của một số 
nước và đề xuất thành 
phần cấp phối cho 
BTNR12,5 và BTNR19 
áp dụng tại Việt Nam 
(Bảng 2-4). 
Bảng 2-4. Cấp phối cốt liệu 
đề xuất cho BTNR 
Kích cỡ 
sàng, mm 
BTNR19 BTNR12,5 
Lượng lọt sàng, % 
25 100 
19 95-100 100 
12,5 64-84 90-100 
4,75 10-31 11-35 
2,36 10-20 10-20 
0,075 3-7 3-7 
8 
2.3. Nghiên cứu, đề xuất các chỉ tiêu kỹ thuật của vật liệu cho BTNR 
và vật liệu làm lớp dính bám giữa lớp BTNR và lớp dưới 
Trên cơ sở các quy định kỹ thuật đối với các loại vật liệu dùng cho 
BTNR theo [43], BTN sử dụng nhựa polime [12] và các loại lớp phủ tạo 
nhám [11], [13], luận án đã lựa chọn và đề xuất các chỉ tiêu kỹ thuật của 
vật liệu dùng cho BTNR (cốt liệu thô, cốt liệu mịn, bột khoáng, nhựa 
đường (có thể dùng nhựa đường TPS hoặc PMB.III)) và vật li ... ) 
Eđh
(20) 
= 2702xSt+1156 (R
2
đch = 75,4 %) (3.4b) 
3.6.3. Phân tích kết quả thí nghiệm, đánh giá ảnh hưởng và thiết lập 
tương quan thực nghiệm giữa loại nhựa, độ rỗng dư với một số chỉ 
tiêu thí nghiệm của BTNR12,5 
Biểu đồ kết quả thí nghiệm (KQTN) Kt, CLA, S, Rs, St, TSR, LVBX 
(RD) được thể hiện trên các Hình 3-26, Hình 3-28, Hình 3-30, Hình 3-
31, Hình 3-37, Hình 3-38. Kết quả phân tích thống kê xác định được: 
16 
- Loại nhựa không có ảnh hưởng đến Kt (công năng thoát nước) và 
CLA (công năng cải thiện sức kháng trượt); Va có ảnh hưởng đến Kt và 
CLA. 
- Loại nhựa và Va đều có ảnh hưởng đến các chỉ tiêu liên quan đến 
cường độ và khả năng chịu lực (S, Rs; St, TSR; Eđh và RD); 
BTNR12,5.III có các chỉ tiêu S, Rs; St, TSR; Eđh và RD tốt hơn so với 
BTNR12,5.TPS. 
Hình 3-26. Biểu đồ KQTN Kt 
Hình 3-28. Biểu đồ KQTN CLA 
Hình 3-30. Biểu đồ KQTN S 
Hình 3-31. Biểu đồ KQTN Rs 
Hình 3-37. Biểu đồ KQTN 
St
(20)
, St
(25)
 và St
(30)
Hình 3-38. Biểu đồ KQTN 
TSR 
17 
Đồng thời, xác lập được phương trình tương quan thực nghiệm giữa 
loại nhựa, Va với một số chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của BTNR12,5 như 
sau: 
Kt = 0,07474xVa – 1,265 (R
2
đch = 84,4 %) (3.5) 
CLA = 2,086xVa + 32,58 (R
2
đch = 66,1 %) (3.6) 
S(TPS) = - 0,3990xVa + 13,08 (R
2
đch = 64,7 %) (3.7a) 
S(III) = - 0,334xVa + 12,12 (R
2
đch = 69,8 %) (3.7b) 
Rs(TPS) = - 0,4390xVa + 13,17 (R
2
đch = 87,0 %) (3.8a) 
Rs(III) = - 0,4313xVa + 13,39 (R
2
đch = 71,0 %) (3.8b) 
St(TPS) =3,575-0,03568xT-0,10201xVa (R
2
đch = 83,63 %) (3.9a) 
St(III) = 3,785-0,03568xT-0,10201xVa (R
2
đch = 83,63 %) (3.9b) 
TSR(TPS) = - 0,10849xVa + 2,785 (R
2
đch = 91,85 %) (3.10a) 
TSR(III) = - 0,06953xVa + 2,989 (R
2
đch = 91,85 %) (3.10b) 
RD40(TPS) = 0,793xVa – 11,80 (R
2
đch = 57,0 %) (3.11a) 
RD40(III) = 0,4075xVa – 5,195 (R
2
đch = 67,0 %) (3.11b) 
Chương 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TẠI HIỆN TRƯỜNG 
ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG CỦA MẶT ĐƯỜNG 
BÊ TÔNG NHỰA RỖNG 
Nghiên cứu thực nghiệm tại hiện trường được thực hiện trên đoạn 
đường thi công thí điểm trên đường cao tốc Cầu Giẽ - Ninh Bình, 
Km216+200 - Km216+500, nửa đường bên phải tuyến (hướng Cầu Giẽ 
đi Ninh Bình). 
4.1. Mục đích và nội dung nghiên cứu thực nghiệm tại hiện trường 
- (1) Đánh giá chất lượng mặt đường; (2) Đánh giá mức độ suy giảm 
một số chỉ tiêu tính năng của mặt đường BTNR12,5 (gồm: độ rỗng dư 
(Va), hệ số thấm hiện trường (Kht), độ nhám xác định bằng phương pháp 
rắc cát (Hrc), sức kháng trượt xác định bằng con lắc Anh (CLA)) trong 
khoảng thời gian 24 tháng. 
- Các thí nghiệm, đánh giá được thực hiện ở các thời điểm sau khi thi 
công xong 3 ngày, 01 tháng, 03 tháng, 06 tháng, 09 tháng, 12 tháng, 18 
18 
tháng và 24 tháng. Riêng chỉ tiêu Va được thực hiện tại thời điểm sau khi 
thi công xong 3 ngày, 06 tháng, 12 tháng và 24 tháng. 
4.2. Xây dựng đoạn mặt đường thực nghiệm tại hiện trường 
Đoạn đường thực nghiệm (Km216+200-Km216+500) dài 300m; 
rộng toàn bộ nửa đường bên phải tuyến, gồm 3 làn (làn 1 – làn xe con, 
làn 2 – làn xe tải, làn 3 – làn dừng xe khẩn cấp); được chia thành 2 phân 
đoạn: Phân đoạn 1 (dài 200 m, từ Km216+200÷Km216+400, sử dụng 
CP2.TPS); phân đoạn 2 (dài 100 m, từ Km216+400÷Km216+500, sử 
dụng CP2.III). 
4.2.1. Các loại vật liệu sử dụng 
Sử dụng các loại vật liệu đã 
được dùng trong quá trình nghiên 
cứu thực nghiệm trong phòng; hỗn 
hợp CP2.TPS và CP2.III thi công 
thực tế tại hiện trường được sản 
xuất theo công thức phối trộn để 
nghiên cứu thực nghiệm trong 
phòng (xem Chương 3). 
Hình 4-7(f). Mặt đường 
BTNR12,5 sau khi hoàn thành 
4.2.2. Thi công đoạn thử nghiệm 
Trên cơ sở kết quả khảo sát tình trạng mặt đường cũ (mức độ hư 
hỏng, độ nhám, sức kháng trượt), lưu lượng xe, chỉ số kết cấu; để đảm 
bảo công năng thoát nước, cường độ (theo Chương 1) và mục đích 
nghiên cứu đề ra, BTNR12,5 (CP2.TPS, CP2.III) được rải trực tiếp trên 
bề mặt đường cũ với chiều dày 5 cm sau khi tưới dính bám bằng nhũ 
tương CRS-1P với lượng dùng từ (0,4-0,6) L/m2. 
Thi công đoạn thực nghiệm được thực hiện từ 05-07/6/2014. Kết quả 
thí nghiệm trên mẫu khoan tại hiện trường sau khi thi công xong 3 ngày 
cho thấy chất lượng thi công đồng đều và đảm bảo chất lượng theo yêu 
cầu kỹ thuật. Phân đoạn 1 (CP2.TPS) có độ chặt đầm nén trung bình đạt 
99,4%; Va trung bình đạt 21,5%; S trung bình đạt 3,9 kN (bằng 84,2% 
so với mẫu chế tạo trong phòng là 4,67kN). Phân đoạn 2 (CP2.III) có độ 
chặt đầm nén trung bình đạt 99,8%; Va trung bình đạt 21,8%; S trung 
bình đạt 3,9kN (bằng 82,1% so với mẫu chế tạo trong phòng là 4,75kN). 
19 
4.3. Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá tính năng của lớp mặt đường 
BTNR12,5 
4.3.1. Kết quả theo dõi, đánh giá tình trạng mặt đường 
Kết quả kiểm tra, đánh giá trong quá trình khai thác cho thấy mặt 
đường BTNR12,5 có chất lượng khai thác tốt theo thời gian, không có 
hiện tượng hư hỏng (LVBX, bong vật liệu, xô dồn vật liệu, nứt, ...), thoát 
nước tốt khi trời mưa trong thời gian theo dõi, đánh giá là 24 tháng. 
4.3.2. Kết quả thí nghiệm, đánh giá độ rỗng dư của mặt đường 
BTNR12,5 
Độ rỗng dư tại hiện trường (thí 
nghiệm trên mẫu khoan tại vệt 
bánh xe chạy trên làn 2 – làn xe tải) 
có suy giảm nhưng không đáng kể 
trong thời gian theo dõi, đánh giá là 
24 tháng; tốc độ suy giảm diễn ra 
nhanh hơn trong 6 tháng đầu, sau 
đó gần như không suy giảm. 
Hình 4-11. Biểu đồ KQTN độ rỗng 
dư trung bình theo thời gian 
4.3.3. Kết quả thí nghiệm, đánh giá hệ số thấm nước tại hiện trường 
Kết quả thí nghiệm Kht trung bình (làn 1 và làn 2) của phân đoạn 1 
(CP2.TPS) và phân đoạn 2 (CP2.III) được thể hiện tại Hình 4-13, Hình 
4-14. Kết quả thí nghiệm cho thấy Kht có suy giảm nhưng không đáng kể 
trong thời gian theo dõi, đánh giá là 24 tháng. So sánh với quy định đề 
xuất tại Chương 2 (hệ số thấm ≥ 1.000 mL/15s) nhận thấy Kht của đoạn 
đường thử nghiệm thỏa mãn và vượt yêu cầu. 
Hình 4-13. Biểu đồ KQTN Kht 
của phân đoạn 1 (CP2.TPS) 
Hình 4-14. Biểu đồ KQTN Kht 
của phân đoạn 2 (CP2.III) 
y = 21.431x-0.004
R² = 0.9841
19.0
20.0
21.0
22.0
23.0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
V
a
 (
%
)
Thời gian (tháng)
20 
4.3.4. Kết quả thí nghiệm, đánh giá độ nhám mặt đường bằng phương 
pháp rắc cát 
Kết quả thí nghiệm Hrc trung bình (làn 1 và làn 2) của phân đoạn 1 
(CP2.TPS) và phân đoạn 2 (CP2.III) được thể hiện tại Hình 4-16, Hình 
4-17. Kết quả thí nghiệm cho thấy Hrc của mặt đường có suy giảm 
nhưng không đáng kể trong thời gian theo dõi, đánh giá là 24 tháng. 
Thỏa mãn tốc độ chạy xe an toàn lớn hơn 120 km/h (Hrc ≥ 0,8mm) theo 
quy định tại TCVN 8866:2011 [24]. Dựa trên biểu đồ Hình 4-16, Hình 4-
17 xác định được khoảng thời gian khai thác để Hrc giảm xuống còn 0,8 
mm lần lượt là khoảng 8,5 năm và 9 năm. Như vậy, sau thời gian 8,5 
năm nếu muốn cho xe chạy với tốc độ lớn hơn 120 km/h thì phải có giải 
pháp tạo nhám lại bề mặt. 
Hình 4-16. Biểu đồ KQTN Hrc 
của phân đoạn 1 (CP2.TPS) 
Hình 4-17. Biểu đồ KQTN Hrc 
của phân đoạn 2 (CP2.III) 
4.3.5. Kết quả thí nghiệm, đánh giá sức kháng trượt mặt đường bằng 
con lắc Anh 
Kết quả thí nghiệm CLA trung bình (làn 1 và làn 2) của phân đoạn 1 
(CP2.TPS) và phân đoạn 2 (CP2.III) được thể hiện tại Hình 4-19, Hình 
4-20. Kết quả thí nghiệm cho thấy CLA có suy giảm nhưng không đáng 
kể trong thời gian theo dõi, đánh giá là 24 tháng. Thỏa mãn tốc độ chạy 
xe an toàn lớn hơn 120 km/h (CLA ≥ 65) theo quy định tại TCVN 
10271:2014. Dựa trên biểu đồ Hình 4-19, Hình 4-20 xác định được 
khoảng thời gian khai thác để CLA giảm xuống còn 65 lần lượt là 
khoảng 12 năm và 11 năm. Như vậy, sau thời gian 11 năm, nếu muốn 
cho xe chạy với tốc độ lớn hơn 120 km/h thì phải có giải pháp cải thiện 
sức kháng trượt bề mặt. 
21 
Hình 4-19. Biểu đồ KQTN CLA 
của phân đoạn 1 (CP2.TPS) 
Hình 4-20. Biểu đồ KQTN CLA 
của phân đoạn 2 (CP2.III) 
Trên cơ sở các kết quả thí nghiệm, theo dõi đánh giá theo thời gian 
20 tháng, có nhận xét chung là mức độ suy giảm Va, Kht, Hrc, CLA của 
mặt đường trung bình (làn 1 và làn 2) của phân đoạn 1 và phân đoạn 2 là 
tương đương nhau. Mức độ suy giảm trong 6 tháng đầu nhanh hơn (sau 
đó suy giảm không đáng kể) có nguyên nhân chính là do trong giai đoạn 
này dưới tác dụng của tải trọng bánh xe, lớp vật liệu BTNR12,5 được 
đầm nén thứ cấp dẫn đến tăng độ chặt, giảm Va (mặc dù không đáng kể). 
Về mặt lý thuyết, xác định được sau khoảng thời gian 8,5 năm khai 
thác cần có giải pháp cải thiện độ nhám và sức kháng trượt để mặt đường 
BTNR12,5 thỏa mãn đồng thời chỉ tiêu Hrc và CLA theo quy định, đáp 
ứng yêu cầu cho phép xe chạy với tốc độ lớn hơn 120 km/h. 
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP 
1. Kết luận 
Việc sử dụng BTNR dùng làm lớp mặt cho đường ô tô cấp cao ở 
Việt Nam là nhu cầu thiết thực. Các kết quả đạt được của luận án có ý 
nghĩa về mặt khoa học và thực tiễn, có khả năng ứng dụng cao. Qua kết 
quả nghiên cứu, trong phạm vi thực hiện, luận án đã có những đóng góp 
khoa học và tính mới sau: 
(1) Đã luận chứng, lựa chọn và đề xuất phương pháp thiết kế thành phần 
hỗn hợp BTNR theo phương pháp Marshall theo định hướng của tiêu 
chuẩn Nhật Bản; tuy nhiên, đã đề xuất chỉnh sửa, bổ sung một số chỉ 
tiêu của tiêu chuẩn Nhật Bản để phù hợp với điều kiện Việt Nam 
(thay cỡ sàng 13,2 mm bằng cỡ sàng 12,5 mm, thay chỉ tiêu độ ổn 
22 
định động (DS) bằng chỉ tiêu độ sâu lún vệt bánh xe (RD), bổ sung 
chỉ tiêu hệ số cường độ chịu kéo gián tiếp (TSR)). Đã luận chứng, đề 
xuất các quy định kỹ thuật đối với các loại vật liệu (đá dăm, cát, bột 
khoáng, nhựa đường) sử dụng cho BTNR và các quy định kỹ thuật 
đối với hỗn hợp BTNR. 
(2) Thông qua nghiên cứu thực nghiệm trong phòng xác định được mô 
đun đàn hồi Eđh
(20)
 từ đó xác định được hệ số lớp ai ở nhiệt độ 20 
o
C 
của BTNR12,5 làm cơ sở để thiết kế kết cấu mặt đường theo 
AASHTO 1993. Đề xuất hệ số lớp ai ở nhiệt độ 20 
oC của 
BTNR12,5.TPS là 0,40 (bằng 85,1% so với ai của BTNC12,5), của 
BTNR12,5.III là 0,44 (bằng 93,6% so với ai của BTNC12,5). 
(3) Từ các kết quả nghiên cứu thực nghiệm trong phòng, luận án đã xác 
định được: 
- Loại nhựa không có ảnh hưởng đến Kt (công năng thoát nước) và 
CLA (công năng cải thiện sức kháng trượt); Va có ảnh hưởng đến 
Kt và CLA. 
- Loại nhựa và Va đều có ảnh hưởng đến các chỉ tiêu liên quan đến 
cường độ và khả năng chịu lực (S, Rs, St, TSR, Eđh và RD); 
BTNR12,5.III có các chỉ tiêu S, Rs, St, TSR, Eđh và RD tốt hơn so 
với BTNR12,5.TPS. 
- Đồng thời, đã xác lập được phương trình tương quan thực nghiệm 
giữa loại nhựa, Va với một số chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của 
BTNR12,5. 
(4) Kết quả nghiên cứu thực nghiệm tại hiện trường trên đoạn đường thử 
nghiệm trong khoảng thời gian 24 tháng cho thấy mặt đường 
BTNR12,5 có chất lượng tốt, thoát nước tốt khi trời mưa và không 
có hiện tượng hư hỏng (lún vệt bánh xe, bong vật liệu, xô dồn vật 
liệu, nứt, ...). Độ rỗng dư, hệ số thấm hiện trường, độ nhám, sức 
kháng trượt có suy giảm nhưng không đáng kể, thỏa mãn các yêu 
cầu, đảm bảo tốc độ chạy xe an toàn lớn hơn 120 km/h theo quy định 
của TCVN. Sau khoảng thời gian 8,5 năm khai thác cần có giải pháp 
cải thiện độ nhám và sức kháng trượt để mặt đường BTNR12,5 thỏa 
23 
mãn đồng thời về độ nhám và sức kháng trượt theo quy định, đáp 
ứng yêu cầu cho phép xe chạy với tốc độ lớn hơn 120 km/h. 
(5) Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu thực nghiệm 
trong phòng và hiện trường, kiến nghị sử dụng BTNR12,5 (dùng 
nhựa đường TPS hoặc nhựa đường PMB.III) làm lớp mặt cho đường 
ô tô cấp cao ở Việt Nam và có tham gia chịu lực cùng kết cấu mặt 
đường. 
2. Hướng nghiên cứu tiếp theo 
Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào một số nội dung chính 
sau: 
(1) Nghiên cứu về độ bền mỏi của BTNR. 
(2) Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến mức độ lão hóa của 
BTNR. 
(3) Nghiên cứu công nghệ bảo trì mặt đường BTNR phù hợp với điều 
kiện Việt Nam. 
(4) Tiếp tục thí nghiệm, theo dõi đánh giá chất lượng khai thác và các 
chỉ tiêu tính năng của mặt đường BTNR12,5 trên đoạn thử nghiệm 
tại hiện trường trong thời gian tiếp theo. 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 
[1] PGS.TS. Vũ Đức Chính, ThS. Nguyễn Văn Thành (2012), “Mặt 
đường bê tông nhựa rỗng và định hướng áp dụng tại Việt Nam”, 
Tuyển tập báo cáo Hội nghị KHCN và môi trường năm 2012 của 
Viện Khoa học và Công nghệ GTVT. 
[2] ThS. Nguyễn Văn Thành, PGS. TS. Vũ Đức Chính, PGS. TS. 
Nguyễn Xuân Khang (2016), “Tổng kết, đánh giá hiệu quả áp dụng 
lớp phủ tạo nhám cho mặt đường cấp cao ở Việt Nam”, Tuyển tập 
báo cáo khoa học Hội nghị Khoa học – Công nghệ ngành Giao 
thông vận tải giai đoạn 2011-2015, (ISBN 978-604-76-0968-0). 
[3] ThS. Nguyễn Văn Thành, PGS. TS. Vũ Đức Chính, PGS. TS. 
Nguyễn Xuân Khang, TS. Hiromitsu Nakanishi (2016), “Một số kết 
quả nghiên cứu, thử nghiệm mặt đường bê tông nhựa rỗng và định 
24 
hướng áp dụng tại Việt Nam”, Tuyển tập báo cáo khoa học Hội 
nghị Khoa học – Công nghệ ngành Giao thông vận tải giai đoạn 
2011-2015, (ISBN 978-604-76-0968-0). 
 [4] ThS. Nguyễn Văn Thành, PGS.TS. Vũ Đức Chính, PGS.TS. 
Nguyễn Xuân Khang (2016), “Nghiên cứu, đề xuất phương pháp 
thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa rỗng phù hợp với điều 
kiện Việt Nam”, Tạp chí Giao thông vận tải, Số 8/2016 (ISSN 
2354-0818). 
[5] ThS. Nguyễn Văn Thành, PGS.TS. Vũ Đức Chính, PGS.TS. 
Nguyễn Xuân Khang (2016), “Nghiên cứu thực nghiệm xác định 
tương quan giữa độ rỗng dư và hệ số thấm nước, độ nhám, sức 
kháng trượt của mặt đường bê tông nhựa rỗng”, Tạp chí Giao thông 
vận tải, Số 8/2016 (ISSN 2354-0818). 
[6] ThS. Nguyễn Văn Thành, PGS.TS. Vũ Đức Chính, PGS.TS. 
Nguyễn Xuân Khang (2016), “Nghiên cứu ảnh hưởng của cấp phối 
và loại nhựa sử dụng đến độ rỗng dư của bê tông nhựa rỗng”, Tuyển 
tập báo cáo Hội nghị KHCN năm 2016 của Viện Khoa học và Công 
nghệ GTVT, (ISBN 978-604-76-1121-8). 
[7] ThS. Nguyễn Văn Thành, PGS.TS. Vũ Đức Chính, PGS.TS. 
Nguyễn Xuân Khang (2016), “Nghiên cứu thực nghiệm trong 
phòng một số chỉ tiêu cơ học chủ yếu của bê tông nhựa rỗng”, 
Tuyển tập báo cáo Hội nghị KHCN năm 2016 của Viện Khoa học 
và Công nghệ GTVT, (ISBN 978-604-76-1121-8). 
[8] ThS. Nguyễn Văn Thành, PGS.TS. Vũ Đức Chính (2016), “Nghiên 
cứu, đánh giá ảnh hưởng và thiết lập tương quan thực nghiệm giữa 
loại nhựa, độ rỗng dư, nhiệt độ với một số chỉ tiêu cơ học của bê 
tông nhựa rỗng thoát nước”, Tạp chí Giao thông vận tải, Số 
11/2016 (ISSN 2354-0818) 
[9] ThS. Nguyễn Văn Thành, PGS.TS. Vũ Đức Chính (2016), “Nghiên 
cứu xác định mô đun đàn hồi và hệ số lớp ai của bê tông nhựa rỗng 
thoát nước phục vụ thiết kế kết cấu mặt theo AASHTO”, Tạp chí 
Giao thông vận tải, Số 12/2016 (ISSN 2354-0818).