Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của lưu huỳnh khi sử dụng làm phụ gia cho bê tông nhựa

hử nghiệm cho thấy độ kim lún của các mẫu SBB với tỷ lệ S/B khác nhau đều 
tăng mạnh so với mẫu bitum 60/70 ban đầu (tăng từ 1,64 đến 1,70 lần), điều này lý giải bởi 
sự giảm độ nhớt của lưu huỳnh ở nhiệt độ trộn 135°C nên khi làm giảm độ nhớt của SBB 
(tính quánh của SBB). 
53 
Hình 2-19. Độ kim lún của các mẫu SBB theo ngày tuổi 
Phân tích phương sai ANOVA với với mức ý nghĩa α=0,05, phân tích hậu định (post-hoc) 
theo phương pháp Tukey's HSD sai số các cặp so sánh 5%, khảo sát mức độ ảnh hưởng 
của tuổi mẫu đến độ kim lún của các mẫu SBB cho thấy có sự ảnh hưởng đáng kể của tuổi 
mẫu đến giá trị độ kim lún các mẫu SBB ở 25°C. Kết quả phân tích phương sai chỉ ra, đối 
với các mẫu SBB_10/90 và SBB_20/80, mức giảm độ kim lún xảy ra ở các ngày tuổi 0, 7 
và 14. Sau 30 ngày tuổi, độ kim lún của các mẫu SBB_10/90 và SBB_20/80 không có sự 
khác biệt về mặt thống kê so với 14 ngày tuổi. Đối với các mẫu SBB_30/70 và SBB_40/60 
độ kim lún giảm mạnh sau các ngày tuổi 0, 7, 14 và 30 ngày. Sau 7, 14, 30 ngày tuổi, độ 
kim lún mẫu SBB_10/90 tương đương với bitum có độ kim lún 60/70 nhưng mẫu 
SBB_20/80; SBB_30/70; SBB_40/60 tương đương với bitum có độ kim lún 40/50. 
Phân tích phương sai ANOVA với với mức ý nghĩa α=0,05, phân tích hậu định (post-hoc) 
theo phương pháp Tukey's HSD sai số các cặp so sánh 5%, khảo sát mức độ ảnh hưởng 
của hàm lượng lưu huỳnh có trong SBB đến độ kim lún của các mẫu SBB cho thấy sự ảnh 
hưởng đáng kể của hàm lượng lưu huỳnh đến giá trị độ kim lún các mẫu SBB ở 25°C thay 
đổi tùy theo ngày tuổi của mẫu. Kết quả phân tích phương sai chỉ ra ở 0 ngày tuổi, không 
có sự khác biệt về giá trị độ kim lún, nghĩa là giá trị độ kim lún tương đương nhau khi sử 
dụng hàm lượng lưu huỳnh từ 10% đến 40% theo khối lượng SBB. Ở 7 ngày tuổi, có sự 
khác biệt giữa 10% lưu huỳnh và 20, 30, 40% lưu huỳnh, tuy nhiên không có sự khác biệt 
giữa các hàm lượng 20, 30 và 40%. Ở 30 ngày tuổi, có sự khác biệt từng đôi một giữa các 
hàm lượng 10, 20, 30 và 40% lưu huỳnh, tuy nhiên giữa 30 và 40% lưu huỳnh không có 
sự khác biệt. 
30
40
50
60
70
80
90
100
110
0 5 10 15 20 25 30
SBB_10/90
SBB_20/80
SBB_30/70
SBB_40/60
Tuổi mẫu, ngày
Đ
ộ
 k
im
 l
ú
n
, 
0
,1
m
m
54 
Quy luật thay đổi độ kim lún của các mẫu SBB với hàm lượng lưu huỳnh khác nhau theo 
các ngày tuổi được lý giải do sự kết tinh của lưu huỳnh theo thời gian. Độ kim lún của các 
mẫu SBB ở 25°C giảm mạnh nhất sau 7 ngày tuổi, tốc độ giảm nhỏ dần ở các ngày 14 và 
30 điều này là do ảnh hưởng của tốc độ kết tinh diễn ra chủ yếu trong 14 ngày đầu tiên. 
2.3.2.2. Kết quả thí nghiệm nhiệt độ hóa mềm (°C) 
Kết quả nhiệt độ hóa mềm các mẫu chất kết dính SBB được thể hiện trong phụ lục 2. 
Kết quả được đánh giá độ chụm theo ASTM C670 với giới hạn chấp nhận được quy định 
theo tiêu chuẩn TCVN 7495:2005 (ASTM D36). Kết quả đánh giá độ chụm của các mẫu 
thí nghiệm đều đạt. 
Hình 2-20. Nhiệt độ hóa mềm của các mẫu SBB theo ngày tuổi 
Kết quả nhiệt độ hóa mềm trung bình 06 mẫu chất kết dính SBB được thể hiện trên hình 
2-20. Kết quả thử nghiệm cho thấy nhiệt độ hóa mềm của các mẫu SBB với tỷ lệ S/B khác 
nhau ở 0 ngày tuổi đều suy giảm so với mẫu bitum 60/70 ban đầu (48,3oC). 
Phân tích phương sai ANOVA với với với mức ý nghĩa α=0,05, phân tích hậu định (post-
hoc) theo phương pháp Tukey's HSD sai số các cặp so sánh 5%, khảo sát mức độ ảnh 
hưởng của tuổi mẫu đến nhiệt độ hóa mềm của các mẫu SBB cho thấy có sự ảnh hưởng 
đáng kể của tuổi mẫu đến giá trị nhiệt độ hóa mềm các mẫu SBB. Kết quả phân tích phương 
sai chỉ ra, đối với các mẫu SBB_10/90, sau 7 ngày tuổi nhiệt độ hóa mềm tăng nhưng 
không đáng kể và không có sự thay đổi về nhiệt độ hóa mềm ở 7, 14, 30 ngày tuổi. Nhiệt 
độ hóa mềm của mẫu SBB_10/90 sau 30 ngày tuổi tương đương với mẫu bitum 60/70. Mẫu 
SBB_20/80 và SBB_30/70 nhiệt độ hóa mềm tăng cao sau 7, 14 ngày tuổi và tăng cao hơn 
so với bitum 60/70. Sau 30 ngày tuổi, nhiệt độ hóa mềm của các mẫu SBB_20/80 và 
SBB_30/70 không có sự khác biệt về mặt thống kê so với 14 ngày tuổi. 
4
7
.2
3
3
4
8
.4
0
0
4
8
.4
5
0
4
8
.5
8
3
4
6
5
1
5
3 5
3
4
5
.3
8
3
5
1
.0
5
0 5
3
.5
5
0
5
3
.9
3
3
4
4
.4
3
3
5
3
.5
5
0
5
5
.1
0
0
5
6
.2
5
0
0 N G À Y 7 N G À Y 1 4 N G À Y 3 0 N G À Y
SBB_10/90 SBB_20/80
SBB_30/70 SBB_40/60
Tuổi mẫu, ngày
N
h
iệ
t 
đ
ộ
 h
ó
a 
m
ềm
, 
o
C
55 
Đối với các mẫu SBB_40/60 nhiệt độ hóa mềm tăng cao sau các ngày tuổi 7, 14 và 30 
ngày. Sau 14 ngày tuổi các mẫu SBB_ 20/80; SBB_30/70; SBB_40/60 có nhiệt độ hóa 
mềm tăng từ 1,11 (4,5°C) đến 1,16 (6,8°C) lần so với mẫu bitum 60/70. 
Phân tích phương sai ANOVA với mức ý nghĩa α=0,05, phân tích hậu định (post-hoc) theo 
phương pháp Tukey's HSD sai số các cặp so sánh 5%, khảo sát mức độ ảnh hưởng của hàm 
lượng lưu huỳnh có trong SBB đến nhiệt độ hóa mềm của các mẫu SBB cho thấy sự ảnh 
hưởng đáng kể của hàm lượng lưu huỳnh đến giá trị nhiệt độ hóa mềm theo ngày tuổi mẫu. 
Kết quả phân tích phương sai chỉ ra ở 0 ngày tuổi, nhiệt độ hóa mềm giảm theo sự gia tăng 
của hàm lượng lưu huỳnh trong SBB và giảm so với nhiệt độ hóa mềm của bitum 60/70. 
Ở 7 ngày tuổi, có sự khác biệt về nhiệt độ hóa mềm giữa các hàm lượng lưu huỳnh, tuy 
nhiên không có sự khác biệt giữa các hàm lượng 20% và 30%. Ở 14, 30 ngày tuổi, có sự 
khác biệt giữa các hàm lượng 10%, 20%, 30% và 40% lưu huỳnh. 
Như vậy với hàm lượng lưu huỳnh khác nhau, theo các ngày tuổi, nhiệt độ hóa mềm cũng 
thay đổi theo chiều hướng tăng khi tỉ lệ lưu huỳnh tăng và tăng theo ngày tuổi do sự kết 
tinh của lưu huỳnh theo thời gian. Nhiệt độ hóa mềm tăng mạnh nhất sau 14 ngày tuổi. Xu 
hướng tăng nhiệt độ hóa mềm của các mẫu SBB dự báo khả năng tăng độ ổn định Marshall, 
giảm lún vệt bánh xe trong mẫu bê tông asphalt sử dụng SBB. Tăng nhiệt độ hóa mềm của 
bitum lên 5°C thì độ ổn định Marshall được tăng lên hơn 1,3 kN và mức gia tăng của độ 
sâu vệt hằn bánh xe giảm đi một nửa [69]. 
2.3.2.3. Kết quả thí nghiệm cắt động lưu biến trên máy DSR 
Qua phân tích kết quả độ kim lún và nhiệt độ hóa mềm của chất dính SBB theo các tỉ lệ 
lưu huỳnh cho thấy chất kế dính SBB_10/90 theo ngày tuổi tốc độ giảm độ kim lún và tăng 
nhiệt độ hóa mềm không cao vì vậy trong thí nghiệm cắt động lưu biến trên máy DSR chỉ 
lựa chọn 3 loại chất kết dính SBB_20/80, SBB_30/70, SBB_40/60 để thực hiện thí nghiệm. 
Kết quả thí nghiệm cắt động lưu biến trên máy DSR của bitum 60/70 và SBB được thể hiện 
trong phụ lục 2. 
Kết quả tỉ số G*/sinδ (Rutting factor) với các mẫu SBB_20/80, SBB_30/70, SBB_40/60 ở 
0, 7, 14, 30 ngày tuổi theo nhiệt độ được thể hiện trong hình 2-21, hình 2-22. 
Kết quả thí nghiệm cho thấy, trị số G*/sinδ của các mẫu SBB, ở 0 ngày tuổi giảm so với 
mẫu bitum 60/70 và không có sự khác biệt quá lớn của trị số này giữa các mẫu SBB_20/80, 
SBB_30/70 và SBB_40/60 (Hình 2-21). Kết quả cũng cho thấy các mẫu SBB_20/80, 
SBB_30/70, SBB_40/60 ở 0 ngày tuổi có cấp đặc tính khai thác là PG58. 
56 
Kết quả cũng cho thấy ở dải các nhiệt độ cao từ 46°C–70°C, ở 0 ngày tuổi, giá trị góc delta 
của các mẫu SBB giảm so với mẫu bitum 60/70 ở tất cả các nhiệt độ và mẫu SBB_30/70 
có mức độ giảm lớn nhất và giá trị góc delta không thay đổi theo các ngày tuổi của mẫu 
SBB. Ở 7, 14, 30 ngày tuổi giá trị góc delta ở 46°C giảm so với mẫu bitum 60/70. Xu 
hướng này cho thấy sự gia tăng tính đàn hồi của chất kết dính SBB . 
Hình 2-21. G*/sinδ của các mẫu SBB ở tần số 1,59 Hz (10 rad/s) theo nhiệt độ ở 0 
ngày tuổi 
a) b) 
c) 
Hình 2-22. G*/sinδ của các mẫu SBB ở tần số 1,59 Hz (10 rad/s) theo nhiệt độ, theo 
ngày tuổi 
57 
Sau thời gian 7, 14, 30 ngày tuổi, do sự kết tinh của lưu huỳnh trị số G*/sinδ tăng cao so 
với mẫu SBB ở 0 ngày tuổi và so với bitum 60/70, cụ thể sau 7 ngày tuổi mẫu SBB_20/80 
trị số G*/sinδ ở 640C tăng 2,5 lần; mẫu SBB_30/70 tăng 3,3 lần; mẫu SBB_40/60 tăng 3,5 
lần (Hình 2-22). Ở 640C và ở 7, 14, 30 ngày tuổi mẫu SBB_20/80 có trị số G*/sinδ tương 
đương mẫu bitum 60/70, mẫu SBB_30/70 tăng 1,2 lần và mẫu SBB_40/60 tăng 1,5 lần so 
với mẫu bitum 60/70 (Hình 2-23). Xu hướng này dự báo khả năng kháng lún vệt bánh xe 
của hỗn hợp bê tông asphalt sử dụng chất kết dính SBB sẽ cao hơn so với mẫu bitum 60/70 
và khả năng này tăng theo ngày tuổi, tăng khi hàm lượng lưu huỳnh trong hỗn hợp tăng. 
Căn cứ vào trị số G*/sinδ của thí nghiệm DSR, phân loại theo Superpave (PG), cho thấy 
các mẫu SBB_20/80, SBB_30/70 ở 7, 14, 30 ngày tuổi có cấp đặc tính khai thác là PG64 
và SBB_40/60 tương đương với cấp đặc tính khai thác là PG70. 
Ở dải các nhiệt độ cao từ 46°C–70°C, trị số G*/sinδ của các mẫu SBB có xu hướng tăng 
cao sau ở 7 ngày đầu và ổn định (tăng không đáng kể) sau 14 ngày. 
Hình 2-23. G*/sinδ của các mẫu SBB với tần số 1,59 Hz (10 rad/s) theo các ngày 
tuổi ở 64°C 
2.3.2.4. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm xác định độ nhớt của chất kết dính SBB 
Kết quả thí nghiệm độ nhớt của mẫu bitum 60/70 và SBB được thể hiện trong phụ lục 2 và 
hình 2-24. 
Kết quả thí nghiệm cho thấy độ nhớt của các mẫu SBB giảm đáng kể so với mẫu bitum 
60/70. Ở nhiệt độ 120°C độ nhớt của các mẫu SBB 10/90; 20/80; 30/70 và 40/60 giảm lần 
lượt 2,3; 2,8; 2,63; 2,66 lần so với mẫu bitum 60/70. Độ nhớt giảm do ở khoảng nhiệt độ 
120°C và 154°C, lưu huỳnh nóng chảy thành chất lỏng màu vàng, rất linh động, các phân 
tử S8 chuyển động trượt trên nhau rất dễ dàng [39], lưu huỳnh tồn tại dưới dạng chất lỏng 
Tuổi mẫu, ngày 
58 
có độ nhớt rất thấp so với bitum, vì vậy chất kết dính bitum – lưu huỳnh có độ nhớt thấp 
hơn bitum [61] . 
Hình 2-24. Độ nhớt của các mẫu SBB theo nhiệt độ và tỉ lệ lưu huỳnh/bitum 
Mẫu SBB_20/80 có độ nhớt giảm nhiều nhất (2,8 lần ở 120°C; 2,7 lần ở 135°C và 2,3 lần 
ở 150°C). 
Ở nhiệt độ cao 150°C và hàm lượng lưu huỳnh cao (SBB_20/80; 30/70; 40/60) độ nhớt của 
các mẫu SBB thay đổi không đáng kể. 
Lưu huỳnh có hiệu quả giảm độ nhớt SBB, hiệu quả càng rõ khi ở nhiệt độ thấp 120°C. 
Từ độ nhớt của các mẫu SBB tương ứng với 3 nhiệt độ 120°C, 135°C, 150°C thiết lập đồ 
thị Log đường quan hệ giữa độ nhớt – nhiệt độ theo hướng dẫn của tiêu chuẩn ASTM 2493 
“Standard Viscosity – Temperature Chart for Asphalt” (Hình 2-25). Từ đó xác định được 
khoảng nhiệt độ trộn và đầm nén của các mẫu SBB tương ứng khoảng độ nhớt 0,17±0,02 
Pa.s và 0,28±0,03 Pa.s (bảng 2-4). 
a) Hình 2-25a: 
b) Hình 2-25b: 
59 
Hình 2-25. Biểu độ quan hệ độ nhớt – nhiệt độ của các mẫu SBB 
Bảng 2-4. Nhiệt độ trộn và đầm nén của hỗn hợp bê tông asphalt sử dụng chất kết 
dính SBB 
Khoảng nhiệt độ 
(°C) 
Chất kết dính 
SBB_10/90 SBB_20/80 SBB_30/70 SBB_40/60 
Bitum 
60/70 
Trộn mẫu 132÷137 129÷134 128÷133 126÷131 147÷151 
Đầm mẫu 121 ÷ 126 119 ÷ 123 118 ÷ 122 116 ÷ 120 137 ÷ 141 
Theo kết quả độ nhớt của SBB cho thấy nhiệt độ trộn và đầm nén của BTAS giảm so với 
nhiệt độ trộn và đầm nén của bê tông asphalt sử dụng bitum 60/70 từ 15–20°C. Nhiệt độ 
trộn và đầm nén này tương xứng nhiệt độ trộn và đầm nén của bê tông asphalt ấm (WMA). 
2.3.2.5. Một số kết quả thí nghiệm chỉ tiêu kỹ thuật khác của chất kết dính SBB 
Kết quả thí nghiệm một số chỉ tiêu kỹ thuật khác của chất kết dính SBB được tổng hợp như 
bảng 2-5 sau. 
Bảng 2-5. Bảng kết quả thí nhiệm một số chỉ tiêu kỹ thuật của chất kết dính SBB 
TT Đặc tính kỹ thuật 
Tiêu chuẩn thí 
nghiệm 
Chất kết dính 
SBB_ 
10/90 
SBB_ 
20/80 
SBB_ 
30/70 
SBB_ 
40/60 
1 Khối lượng riêng (g/cm3) 1,089 1,149 1,217 1,293 
2 Nhiệt độ bắt lửa (°C) TCVN7498:05 215 205 201 191 
3 Độ kéo dài 25°C, 5cm/phút, cm TCVN7496:05 100 76 68 60 
4 Độ dính bám với đá TCVN 7504:2005 Cấp 3 
60 
2.4. Kết luận chương 2 
 Theo phân tích phổ FI/TR, hợp chất hóa học mới không hình thành trong chất kết dính 
SBB sử dụng bitum 60/70 và lưu huỳnh Dung Quất, ở nhiệt độ trộn 135°C, tốc độ trộn 
1000 vòng/phút, thời gian trộn 2-5 phút. Lưu huỳnh trong SBB đã kích thích phản ứng 
tạo ra các hydrocacbon thơm chưa no. Các phân tử thơm không no này có dạng mạch 
thẳng hoặc phân nhánh, có cấu tạo phẳng, tạo thành một chồng các lớp phân tử và các 
electron trong các vòng thơm tương tác với nhau tạo thành liên kết pi. Liên kết pi là duy 
nhất cho các phân tử thơm và các vòng thơm của nó tạo thành các tấm phân tử phẳng có 
thể dễ dàng trượt lên nhau làm cho nó như một chất bôi trơn khô. 
 Theo ảnh SEM ta quan sát được hàm lượng lưu huỳnh kết tinh trong SBB tăng theo hàm 
lượng lưu huỳnh và tăng theo ngày tuổi. Theo quan sát mẫu SEM của chất kết dính SBB 
thấy cấu trúc vi mô được hình thành trong SBB là lưu huỳnh tinh thể mảnh dạng kim, 
tấm, có kích thước micron như tinh thể lưu huỳnh đơn hình ở dạng beta (Sβ). Điều đó 
đã cho thấy bitum ức chế sự hình thành lưu huỳnh trực giao Rhombic (Sα) trong chất kết 
dính SBB khi được làm mát, sự tương tác giữa bitum và lưu huỳnh đã tạo ra hỗn hợp 
chứa lưu huỳnh monoclinic - tinh thể lưu huỳnh đơn xiên ở dạng beta (Sβ). 
 Chất kết dính SBB theo các tỉ lệ lưu huỳnh/ bitum, ở 0 ngày tuổi có độ kim lún tăng, 
nhiệt độ hóa mềm, độ nhớt Brookfield, mô đun phức G* và góc trễ pha δ giảm so với 
mẫu bitum 60/70. Nguyên nhân do ở khoảng nhiệt độ 120° và 154°C, lưu huỳnh tồn tại 
dưới dạng chất lỏng có độ nhớt rất thấp so với bitum 60/70, vì vậy khi lưu huỳnh tan 
chảy và phân tán trong bitum, chất kết dính bitum – lưu huỳnh có độ nhớt thấp hơn 
bitum. 
 Các chỉ tiêu cơ lý của chất kết dính SBB với các hàm lượng lưu huỳnh trong hỗn hợp từ 
10-40%, đều thay đổi theo ngày tuổi, đặc biệt khi hàm lượng lưu huỳnh cao (30-40%). 
Các chỉ số đều thay đổi đáng kể ở 7 ngày đầu và ổn định sau 14 ngày tuổi và thay đổi 
theo hướng có lợi: độ kim lún giảm, nhiệt độ hóa mềm tăng, mô đun phức G* và trị số 
G*/sinδ (hệ số kháng lún vệt bánh xe) tăng. Kết quả dự báo khả năng kháng lún vệt bánh 
xe của hỗn hợp bê tông asphalt sử dụng chất kết dính SBB cao hơn hỗn hợp bê tông 
asphalt sử dụng bitum 60/70. 
 Sau 14 ngày tuổi SBB_30/70 và SBB_40/60 có độ kim lún tương đương với bitum 
40/50, độ kim lún giảm 20÷21,9 (0,1mm) so với bitum 60/70 dự báo nguy cơ nứt do 
61 
hóa cứng của chất kết dính vì vậy cần nghiên cứu ảnh hưởng việc tăng độ cứng của chất 
kết dính đến khả năng kháng nứt của BTAS. 
 Căn cứ vào trị số G*/sinδ của kết quả thí nghiệm DSR, phân loại theo Superpave (PG), 
ở 0 ngày tuổi SBB_20/80, SBB_30/70, SBB_40/60 có cấp đặc tính khai thác là PG58, 
ở 7, 14, 30 ngày tuổi SBB_20/80, SBB_30/70 có cấp đặc tính khai thác là PG64 và 
SBB_40/60 là PG70. 
 Lưu huỳnh tinh thể kết tinh theo thời gian làm thay đổi các chỉ tiêu cơ lý của chất kết 
dính SBB. Tuy nhiên lợi ích của lưu huỳnh không thể được chứng minh chỉ trong SBB 
vì SBB là hỗn hợp không đồng nhất và không có sự tái cấu trúc trong SBB giống như 
trong BTAS. Lưu huỳnh tinh thể kết tinh theo thời gian với hàm lượng lớn sẽ tạo hiệu 
quả làm đầy khoảng trống trong cốt liệu bê tông asphalt cải thiện độ cứng của mặt đường 
bê tông asphalt. Vì vậy cần đánh giá lợi ích của lưu huỳnh trong BTAS theo ngày tuổi 
của mẫu. 
 Kết quả thí nghiệm độ nhớt của SBB cho thấy nhiệt độ trộn và đầm nén của hỗn hợp 
BTAS sử dụng SBB thấp hơn từ 15-20°C so với hỗn hợp bê tông asphalt sử dụng bitum 
60/70 và tương đương với nhiệt độ trộn và đầm nén của bê tông asphalt ấm do đó giúp 
hạn chế sự hình thành khí H2S trong quá trình sản xuất và thi công. 
62 
CHƯƠNG 3. 
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRONG PHÒNG KHẢO SÁT 
ẢNH HƯỞNG CỦA LƯU HUỲNH KHI LÀM PHỤ GIA CHO 
BÊTÔNG ASPHALT 
Chương 3 tác giả tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của lưu huỳnh khi được sử dụng làm 
phụ gia cho BTA theo nội dung sau: (1) Thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông asphalt – lưu 
huỳnh (BTAS) và BTA đối chứng; (2) Nghiên cứu thực nghiệm một số chỉ tiêu cơ lý của 
BTAS (độ ổn định, độ dẻo Marshall, mô đun đàn hồi tĩnh, cường độ kéo uốn, khả năng 
kháng nứt, mô đun đàn hồi động) và so sánh đối chiếu với BTA đối chứng. Các chỉ tiêu cơ 
lý được đánh giá theo ngày tuổi của mẫu. (3) Xây dựng đường cong chủ mô đun động của 
BTAS, mô hình hóa đường cong chủ mô đun động của BTAS để xác định mô đun động ở 
nhiệt độ và tần số bất kỳ. 
3.1. Thiết kế thành phần hỗn hợp BTAS và BTA đối chứng 
3.1.1. Lựa chọn phương pháp thiết kế thành phần BTAS và BTA đối chứng 
Thiết kế hỗn hợp bê tông asphalt là lựa chọn được cấp phối cốt liệu hợp lý và hàm lượng 
bitum tối ưu nhằm thoả mãn 2 yếu tố: tính chất liên quan đến đặc tính thể tích và tính chất 
cơ học theo quy định của phương pháp thiết kế. Các phương pháp thiết kế bê tông asphalt 
được sử dụng khá phổ biến trên thế giới như: phương pháp của Nga, Marshall, Hveem, 
Superpave nhìn chung đều tuân thủ nguyên tắc thiết kế trên. Các nguyên lý xác định đặc 
tính thể tích của các phương pháp là giống nhau, khác nhau chủ yếu là tiêu chí về các chỉ 
tiêu cơ học được thể hiện qua các phương pháp thí nghiệm. 
Phương pháp thiết kế hỗn hợp bê tông asphalt theo Superpave tiên tiến, tuy nhiên phương 
pháp này chưa được phát triển phổ biến tại Việt Nam do hạn chế về mặt thiết bị thí nghiệm 
nên tác giả lựa chọn phương pháp Marshall để thiết kế hỗn hợp BTA đối chứng và BTAS 
trong phạm vi của luận án. 
3.1.2. Lựa chọn loại BTA, loại chất kết dính SBB cho BTAS trong nghiên cứu 
3.1.2.1. Lựa chọn loại BTA trong nghiên cứu 
Trong phạm vi luận án tác giả tập trung nghiên cứu loại bê tông asphalt chặt 12,5 có đường 
kính lớn nhất danh định 12,5mm (BTA 12,5). BTA 12,5 đang được sử dụng phổ biến làm 
lớp mặt trên trong kết cấu mặt đường bê tông asphalt tại Việt Nam. 
Hỗn hợp BTAS và BTA 12,5 đối chứng được thiết kế thành phần theo phương pháp 
63 
Marshall có thành phần cấp phối tuân thủ theo Hướng dẫn ban hành kèm theo Quyết định 
số 858/QĐ-BGTVT năm 2014. Chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu đối với bê tông asphalt chặt 12,5 
tuân thủ theo Quyết định số 858/QĐ-BGTVT cũng được áp dụng cho BTAS. 
3.1.2.2. Lựa chọn hàm lượng lưu huỳnh sử dụng trong BTAS 
Theo kết quả nghiên cứu ở Chương 2 với hàm lượng lưu huỳnh khác nhau, theo các ngày 
tuổi, các chỉ tiêu kỹ thuật của chất kết dính SBB (tăng nhiệt độ hóa mềm, giảm độ kim lún, 
trị số G*/sinδ) thay đổi theo chiều hướng có lợi khi tỉ lệ lưu huỳnh tăng và tăng theo ngày 
tuổi do sự kết tinh của lưu huỳnh theo thời gian. Các chỉ tiêu kỹ thuật này tăng/giảm mạnh 
nhất đối với chất kết dính SBB_30/70 và SBB_40/60 sau 14 ngày tuổi. Xu hướng này dự 
báo khả năng tăng độ ổn định Marshall, giảm lún vệt bánh xe của mẫu BTAS. Vì vậy với 
mục tiêu nghiên cứu nâng cao chất lượng hỗn hợp bê tông asphalt sao cho loại hỗn hợp 
này có cường độ cao và ổn định ở nhiệt độ cao, tăng khả năng chống biến dạng, tác giả lựa 
chọn hai loại chất kết dính SBB_30/70 và SBB_40/60 với hàm lượng lưu huỳnh theo khối 
lượng chất kết dính lần lượt là 30% và 40% cho BTAS và hai loại BTAS được ký hiệu lần 
lượt là BTAS_30/70 và BTAS_40/60. Sự lựa chọn này cũng phù hợp với khuyến cáo trong 
các nghiên cứu [41], [45], [64], [76]. 
3.1.3. Tính toán hàm lượng chất kết dính SBB trong hỗn hợp bê tông asphalt sử dụng 
phụ gia lưu huỳnh 
Khối lượng riêng của lưu huỳnh (Gs=2,067 g/cm3) gần gấp đôi so với bitum (Gb=1,035 
g/cm3). Do đó, hàm lượng chất kết dính theo khối lượng hỗn hợp của SBB được tăng lên 
để đảm bảo thể tích chất kết dính trong hỗn hợp BTAS tương đương trong hỗn hợp BTA. 
Hàm lượng chất kết dính SBB cần thiết theo khối lượng hỗn hợp bê tông asphalt được tính 
bằng công thức 3.1 [45], [64]: 
100
(%)
100 ( )s a
AR
SBB
R P R G
 (3.1) 
Trong đó: 
A : hàm lượng chất kết dính bitum (%) trong thiết kế hỗn hợp BTA thông thường; 
R : Tỉ lệ khối lượng riêng của lưu huỳnh và bitum ( 2
s
a
G
G
 ); 
Ps : hàm lượng lưu huỳnh trong chất kết dính SBB (%); 
Gs: Khối lượng riêng của lưu huỳnh ở nhiệt độ môi trường; 
Ga: Khối lượng riêng của bitum ở nhiệt độ môi trường. 
64 
3.1.4. Lựa chọn nhiệt độ trộn và đầm nén hỗn hợp BTA và BTAS 
Dựa vào kết quả xác định nhiệt độ trộn và nhiệt độ đầm nén của BTA đối chứng sử dụng 
b