Luận án Nghiên cứu thành phần, tính chất cơ học và khả năng sử dụng bitum epoxy làm chất kết dính cho hỗn hợp ASPhalt tại Việt Nam

 epoxy 
cao hơn mở rộng phạm vi pha liên tục có tính nhiệt rắn sẽ làm tăng nhanh tính 
rắn của BE trong điều kiện nhiệt độ cao. Tƣơng tự nhƣ với độ kim lún cho chế 
độ bảo dƣỡng, bảo dƣỡng ở nhiệt độ cao làm tăng nhanh tính cứng của BE và 
thời gian bảo dƣỡng dài sẽ giúp hoàn thiện pha phân tán nhiệt rắn, làm tăng 
nhiệt độ hóa mềm của BE. 
Thiết lập phƣơng trình hồi quy bậc 2 quan hệ giữa hàm nhiệt độ hóa mềm SP và 
các biến BE và T trong phạm vi nghiên cứu nhƣ sau: 
SP = 70,33 – 1,319 BE – 0,1590 T + 0,02371 BE*BE + 0,008356 BE*T (2-2) 
Hệ số 
Tham số Coef SE Coef T-Value P-Value VIF 
Constant 70,33 2,50 28,13 0,000 
BE -1,319 0,159 -8,28 0,000 37,17 
T -0,1590 0,0161 -9,88 0,000 8,22 
BE*BE 0,02371 0,00241 9,82 0,000 36,01 
BE*T 0,008356 0,000476 17,54 0,000 9,38 
S R-sq R-sq(adj) R-sq(pred) 
2,82114 94,87% 94,61% 93,08% 
Phƣơng trình đảm bảo độ tin cậy với hệ số xác định điều chỉnh R2đc=94,61%; Hệ 
số p-value của các tham số đều nhỏ hơn 0,05. 
2.5. Luận chứng lựa chọn tỷ lệ thành phần trong bitum - epoxy 
Từ kết quả thử nghiệm độ kim lún và nhiệt độ hóa mềm các kết luận sau đƣợc 
rút ra: 
- Khi hàm lƣợng epoxy ≤ 30%: Tốc độ giảm của độ kim lún và tăng nhiệt độ 
hóa mềm của BE không cao; Độ kim lún ở tất cả các điều kiện bảo dƣỡng đã 
thử nghiệm đều nằm trong khoảng từ 40-65 (1/10mm), tức chỉ tƣơng đƣơng 
với PMB-II và PMB-III [1]; Khi hàm lƣợng epoxy dƣới 30%, nhiệt độ hóa 
-56- 
mềm của BE ở tất cả các điều kiện bảo dƣỡng đều thấp hơn 600C tức thấp hơn 
PMB-I; Với hàm lƣợng epoxy 30%, nếu bảo dƣỡng ở nhiệt độ phòng 250C thì 
thời gian bảo dƣỡng phải lên đến 168h lúc đó nhiệt độ hóa mềm mới đạt 
60,25
0C và nếu bảo dƣỡng ở 600C trong 96h nhiệt độ hóa mềm đạt 61,550C 
tức mới chỉ tƣơng đƣơng với PMB-I. 
- Với hàm lƣợng epoxy từ 35% trở lên, chỉ tiêu độ kim lún và nhiệt độ hóa mềm 
của bitum-epoxy vƣợt trội so với bitum 60/70. Với hàm lƣợng epoxy lên tới 
50% thì hai chỉ tiêu này còn vƣợt trội so với PMB-III. Cụ thể: 
+ Với BE35 nếu đƣợc bảo dƣỡng ở 250C thì khi thời gian bảo dƣỡng từ trên 
48h đến 96h nhiệt độ hóa mềm đạt tƣơng đƣơng PMB-I (trên 600C), khi 
thời gian bảo dƣỡng đạt 168h hoặc bảo dƣỡng ở 600C trong thời gian 96h 
nhiệt độ hóa mềm của nó tƣơng đƣơng PMB-II (trên 700C); 
+ Với BE40 nếu đƣợc bảo dƣỡng ở 250C thì khi thời gian bảo dƣỡng từ 48h 
đến 72h nhiệt độ hóa mềm đạt tƣơng đƣơng PMB-I (trên 600C), khi thời 
gian bảo dƣỡng từ trên 72h đến 96h nhiệt độ hóa mềm đạt tƣơng đƣơng 
PMB-II (trên 70
0
C) và khi thời gian bảo dƣỡng đạt 168h hoặc bảo dƣỡng ở 
60
0C trong thời gian 96h nhiệt độ hóa mềm của nó tƣơng đƣơng PMB-III 
(trên 80
0
C); 
+ Với BE50 mẫu để ở 250C từ 2h đến 24h sau khi trộn nhiệt độ hóa mềm đã 
tƣơng đƣơng PMB-I, khi thời gian bảo dƣỡng trên 24h đến 72h nhiệt độ hóa 
mềm tƣơng đƣơng PMB-II và khi thời gian bảo dƣỡng đến 96h nhiệt độ hóa 
mềm của nó tƣơng đƣơng PMB-III, đặc biệt khi khi thời gian bảo dƣỡng đạt 
168h hoặc bảo dƣỡng ở 600C trong thời gian 96h nhiệt độ hóa mềm của nó 
lên đến 1200C - vƣợt trội so với PMB-III. 
+ Độ kim lún xuống thấp hơn của PMB-III (dƣới 40) khi đƣợc bảo dƣỡng trên 
96h ở 250C với BE35 và BE40, trên 72h ở 250C với BE50. 
Với những kết luận trên và kết quả tham khảo hàm lƣợng epoxy thƣờng đƣợc sử 
dụng trong các nghiên cứu, ứng dụng trên thế giới [21], [63], chỉ 02 loại BE với 
tỉ lệ thành phần 35% và 50% tính theo khối lƣợng BE là epoxy (BE35 và BE50) 
đƣợc sử dụng để tiến hành các nghiên cứu tiếp theo trong luận án. 
-57- 
2.6. Thực nghiệm các chỉ tiêu cơ bản của BE với tỉ lệ thành phần đƣợc lựa 
chọn. 
Nhƣ đã trình bày trong mục 2.2, các chỉ tiêu cơ bản còn lại đƣợc dùng để đánh 
giá bitum theo TCVN7493:2005, Bitum – yêu cầu kỹ thuật sẽ đƣợc thực hiện đối 
với loại BE dự kiến đề xuất sử dụng, khối lƣợng thí nghiệm đƣợc thể hiện trong 
Bảng 2-12, tiêu chuẩn thí nghiệm sử dụng đƣợc trình bày trong Bảng 2-7 
Bảng 2-12. Khối lƣợng thí nghiệm một số chỉ tiêu khác 
Chỉ tiêu 
Số lƣợng tổ hợp mẫu 
Tổng số 
tổ hợp mẫu 
Loại bitum-epoxy 
BE0 BE35 BE50 
Điểm chớp cháy (0C) 1 1 1 3 
Độ dính bám với đá 1 1 1 3 
Lƣợng tổn thất khối lƣợng sau khi 
gia nhiệt 5 giờ ở 1630C (%) 
1 1 1 3 
Khối lƣợng riêng (g/cm3) 1 1 1 3 
Độ nhớt ở 1350C (nhớt kế 
Brookfield) (Pa.s) 
1 1 1 3 
Độ đàn hồi ở 250C (%) 1 1 1 3 
Kết quả thí nghiệm đƣợc thể hiện trong Bảng 2-13 và trong các hình: Hình 2-11, 
Hình 2-12, Hình 2-13. 
 Hình 2-11. Kết quả thí nghiệm độ nhớt ở 1350C (nhớt kế Brookfield) của BE35 
-58- 
Hình 2-12. Kết quả thí nghiệm độ nhớt ở 1350C (nhớt kế Brookfield) của BE50 
a. Thí nghiệm xác định độ dính bám với đá b. TN điểm chớp cháy 
Hình 2-13. Một số hình ảnh thí nghiệm xác định độ dính bám và điểm chớp cháy 
Bảng 2-13. Kết quả thí nghiệm một số chỉ tiêu 
Chỉ tiêu 
Loại bitum Yêu cầu về bitum 
60/70 trong 
TCVN 7493:2005 
BE0 BE35 BE50 
Điểm chớp cháy, (0C) 328 270 292 Min 232 
Độ dính bám với đá Cấp 3 Cấp 4 Cấp 4 Cấp 3 
Lƣợng tổn thất khối lƣợng sau 
khi gia nhiệt 5 giờ ở 1630C, (%) 
0,35 0,288 0,298 Max 0,5 
Tỉ lệ độ kim lún sau gia nhiệt 5 
giờ ở 1630C so với ban đầu, (%) 
80,73 78,94 77,86 Min 75 
Khối lƣợng riêng, (g/cm3) 1,032 1,0336 1,0333 1,00-1,05 
Độ nhớt ở 1350C (nhớt kế 0,445 1,52 2,589 Báo cáo 
-59- 
Chỉ tiêu 
Loại bitum Yêu cầu về bitum 
60/70 trong 
TCVN 7493:2005 
BE0 BE35 BE50 
Brookfield), (Pa.s) 
Độ đàn hồi ở 250C, (%) 78,7 73,2 
Độ kéo dài ở 250C, (mm) >1000 Min 1000 
Kết quả trong Bảng 2-13 cho thấy cả 2 loại bitum-epoxy là BE35 và BE50 đã thử 
nghiệm đều thỏa mãn qui định các chỉ tiêu chất lƣợng của bitum dầu mỏ mác 
60/70 sử dụng trong xây dựng theo TCVN 7493:2005. 
2.7. Mô đun cắt động của BE với tỉ lệ thành phần đƣợc lựa chọn 
2.7.1. Kế hoạch thực nghiệm nghiên cứu Mô đun cắt động của BE 
Để phân loại bitum theo đặc tính sử 
dụng PG, cần thực hiện thí nghiệm 
cắt động lƣu biến, xác định mô đun 
cắt động (|G*|) và góc pha (G) của 
bitum ở các trạng thái gốc, sau hóa 
già ngắn hạn RTFO và sau hóa giá dài 
hạn PAV. Thí nghiệm này đƣợc thực 
hiện trên thiết bị DSR RHEOTEST 
RN 4.3 (Hình 2-14). Thí nghiệm đƣợc 
điều khiển bằng phần mềm chuyên 
dụng, theo tiêu chuẩn AASHTO 
T315-12. 
Trong nghiên cứu này, thí nghiệm đƣợc thực hiện với các điều kiện sau: 
 Đĩa thí nghiệm: loại đĩa đƣờng kính 8 mm và khoảng cách giữa các đĩa 2 
mm (dùng cho thí nghiệm nhiệt độ từ 50C đến 350C), loại đĩa đƣờng kính 
25 mm và khoảng cách giữa các đĩa thí nghiệm 1 mm (dùng cho thí nghiệm 
nhiệt độ từ 400C đến 600C). 
 Kiểu tác dụng tải trọng: khống chế biến dạng. 
 Nhiệt độ thí nghiệm và tần số thí nghiệm: Để so sánh, đánh giá sự thay đổi 
mô đun cắt động theo thời gian và điều kiện bảo dƣỡng, thí nghiệm đƣợc 
tiến hành ở các nhiệt độ 460C, 520C, 580C, 640C, 700C, 760C, 820C và tần 
số 1,59Hz theo chuẩn PG (xem Bảng 2-14). 
Hình 2-14. Thiết bị cắt động lƣu biến DSR 
RHEOTEST RN 4.3 tại Trƣờng ĐH GTVT 
Bộ phận điều 
chỉnh nhiệt 
độ 
Thiết bị đo 
-60- 
 Trong thử nghiệm, biến dạng đƣợc tạo ra là một hàm số dạng hình sin của 
thời gian nhƣ thể hiện ở công thức (2-3). 
max sin( )   t (2-3) 
Ứng suất cắt đo đƣợc có dạng hình sin của thời gian nhƣng có sự lệch pha δ giữa 
ứng suất cắt và biến dạng. Ứng suất cắt có thể viết dƣới dạng công thức (2-4): 
max sin( )    t (2-4) 
Các kết quả đo đƣợc ghi lại bằng phần mềm chuyên dụng sau đó đƣợc tính toán 
cho kết quả độ lớn mô đun cắt động |G*| và góc pha . Giá trị của mô đun cắt 
động đƣợc tính theo công thức (2-5): 
* max
max
G


 (2-5) 
Bảng 2-14. Kế hoạch thí nghiệm mô đun cắt động (G*) của bitum sử dụng thiết bị 
cắt động lƣu biến DSR theo chuẩn PG 
STT Trạng thái mẫu, tuổi mẫu 
Loại nhựa 
BE 15%(*) BE 35% BE 50% 
1 2h, t
0
 phòng 3 3 3 
2 48h, t
0
 phòng 3 3 3 
3 96h, t
0
 phòng 3 3 3 
4 168h, t
0
 phòng 3 3 3 
5 336h, t
0
 phòng 3 3 3 
6 96h, 60
0
C 3 3 3 
7 
Sau RTFO (85 phút, 163
0
C theo 
AASHTO T240-13) 3 3 3 
Tổng số mẫu 21 21 21 
(*) để đánh giá thêm về ảnh hưởng của hàm lượng epoxy đến đặc tính của BE, thử 
nghiệm này được tiến hành cho cả mẫu BE15 
2.7.2. Kết quả thử nghiệm DSR theo chuẩn PG 
2.7.2.1. Kết quả mẫu nhựa gốc 
Kết quả thí nghiệm xác định mô đun cắt động theo chuẩn PG của nhựa chƣa lão 
hóa đƣợc thể hiện trong phụ lục 3 và Bảng 2-15 
. 
-61- 
Bảng 2-15. Kết quả thí nghiệm xác định mô đun cắt động theo chuẩn PG 
(tần số 1,59Hz) – mẫu nhựa gốc 
Loại 
bitum 
Nhiệt 
độ, 0C 
G*/sin(δ): [Pa] 
Thời gian và nhiệt độ bảo dƣỡng mẫu 
2h, 25
0
C 48h, 25
0
C 96h, 25
0
C 168h, 25
0
C 336 h, 25
0
C 96h, 60
0
C 
BE15 
46 24 413 25 153 26 368 26 171 27 905 37 849 
52 10 366 11 374 12 007 12 466 13 579 16 656 
58 4 523 4 890 5 459 5 841 6 188 7 654 
64 2 077 2 226 2 510 2 674 2 778 3 408 
70 1 037 1 109 1 211 1 302 1 344 1 667 
76 551 595 640 679 703 852 
82 308 333 358 375 387 468 
BE35 
46 26 774 33 861 42 425 50 246 56 307 90 901 
52 13 687 17 618 21 440 25 899 29 818 44 161 
58 6 875 9 564 11 176 13 055 16 864 20 977 
64 3 457 4 942 5 813 7 152 8 818 9 938 
70 1 829 2 600 2 977 3 852 4 649 4 787 
76 1 030 1 433 1 603 2 157 2 544 2 392 
82 600 822 926 1 305 1 500 1 280 
BE50 
46 35 659 46 925 56 739 57 485 85 999 
52 19 087 27 747 32 645 34 123 51 078 
58 9 982 16 677 19 296 25 970 34 256 
64 5 122 9 453 10 891 18 231 24 313 
70 2 814 5 884 6 352 7 301 18 773 
76 1 656 3 776 4 206 4 669 15 571 
82 1 042 2 520 2 745 3 281 13 907 
Phân tích phƣơng sai ANOVA và phân tích hậu định phát hiện sai khác theo 
chuẩn Turkey. 
Các biến đầu vào của thiết kế thực nghiệm: 3 biến 
Hàm lƣợng epoxy: có 3 hàm lƣợng là 15%; 35%; 50% 
Nhiệt độ thí nghiệm: có 7 nhiệt độ là 46, 52, 58, 64, 70, 76, 82 0C 
Thời gian bảo dƣỡng: có 5 là 2; 48; 96; 168; 336 h 
Hàm phân tích đầu ra là: G*/sinδ (Pa) 
Tổng số kết quả thí nghiệm 3 x 7 x 5 x 2 = 210 kết quả. 
Phân tích phương sai 
Nguồn DF Adj SS Adj MS F-Value P-Value 
Model 56 26517204070 473521501 68,36 0,000 
-62- 
Nguồn DF Adj SS Adj MS F-Value P-Value 
 Linear 12 23325074012 1943756168 280,63 0,000 
 HL epoxy 2 3274795073 1637397536 236,40 0,000 
 Nhiệt độ 6 18450694712 3075115785 443,97 0,000 
 Thời gian 4 1599584227 399896057 57,73 0,000 
 2-Way Interactions 44 3192130059 72548410 10,47 0,000 
 HL epoxy*Nhiệt độ 12 1391817874 115984823 16,75 0,000 
 HL epoxy*Thời gian 8 1059182264 132397783 19,11 0,000 
 Nhiệt độ*Thời gian 24 741129921 30880413 4,46 0,000 
Sai số 48 332470437 6926467 
Tổng 104 26849674507 
Kết quả 
S R-sq R-sq(adj) R-sq(pred) 
2631,82 98,76% 97,32% 94,07% 
Kết quả phân tích ANOVA cho thấy: Các biến đều có hệ số p-value << 0,05; Hệ 
số xác định điều chỉnh R2đc=97,32%. Nhƣ vậy kết quả thực nghiệm các yếu tố 
đầu vào và tích tƣơng tác của chúng (hàm lƣợng epoxy, thời gian và nhiệt độ bảo 
dƣỡng) đều ảnh hƣởng đến G*/sinδ có ý nghĩa thống kê ở mức độ tin cậy cao. 
Cụ thể nhƣ sau: 
- Với việc tăng hàm lƣợng epoxy từ 15 – 50% theo khối lƣợng, trị số G*/sin 
tăng rõ rệt khi so sánh ở cùng tần số và nhiệt độ, đặc biệt khi ở nhiệt độ cao. 
- Thời gian bảo dƣỡng cũng ảnh hƣởng đến giá trị mô đun cắt động. Trong cùng 
một điều kiện nhiệt độ bảo dƣởng 250C, khi tăng thời gian bảo dƣỡng từ 2h lên 
đến 336h trị số G*/sin của cả 3 loại BE đều tăng rõ rệt. Hàm lƣợng epoxy càng 
lớn thì thời gian bảo dƣỡng càng ảnh hƣởng rõ đến G*/sin của BE. Cấp đặc tính 
khai thác của BE35 chƣa hóa già đƣợc bảo dƣỡng ở 250C với thời gian bảo 
dƣỡng từ 96h trở xuống chỉ tƣơng đƣơng với PG76 và tƣơng đƣơng PG82 khi 
thời gian bảo dƣỡng đạt từ 168h. 
- Với cùng thời gian bảo dƣỡng 96h, mẫu đƣợc bảo dƣỡng ở 600C có G*/sin lớn 
hơn đáng kể so với mẫu đƣợc bảo dƣỡng ở nhiệt độ phòng (250C) ở tất cả các 
nhiệt độ thí nghiệm. Thậm chí mẫu đƣợc bảo dƣỡng ở 600C trong 96h còn có giá 
trị G*/sin cao hơn mẫu đƣợc bảo dƣỡng ở 250C trong 168h và 336h ở tất cả các 
nhiệt độ thí nghiệm khi hàm lƣợng epoxy là l5% (BE15). Điều này cũng xảy ra 
tƣơng tự với khi hàm lƣợng epoxy là 35% (BE35) khi nhiệt độ thí nghiệm 
70
0
C. 
- Kết quả thí nghiệm DSR của BE15, BE35, BE50 chƣa hóa già RTFO và PAV 
tƣơng đƣơng với cấp đặc tính khai thác lần lƣợt là PG70, PG76, PG82. 
-63- 
Hình 2-15. Ảnh hƣởng các yếu tố BE, nhiệt độ và thời gian bảo dƣỡng đến G*/sinδ 
2.7.2.2. Kết quả thí nghiệm mẫu sau RTFO 
Kết quả thí nghiệm xác định mô đun cắt động theo chuẩn PG của nhựa sau lão 
hóa ngắn hạn (sau RTFO) đƣợc thể hiện trong Bảng 2-16 
Bảng 2-16. Kết quả thí nghiệm xác định mô đun cắt động theo chuẩn PG 
(tần số 1,59Hz) – mẫu sau RTFO 
Kết quả thí nghiệm DSR cho mẫu sau lão hóa ngắn hạn cho thấy: 
- Cấp đặc tính khai thác theo PG sau RTFO của 2 loại bitum BE35 và BE50 vẫn 
giữ đƣợc nhƣ cấp nhựa gốc lần lƣợt là PG76 và PG82. 
- Cấp đặc tính khai thác theo PG sau RTFO của BE15 giảm một cấp so với cấp 
nhựa gốc từ PG70 xuống PG64, tức là ở tƣơng đƣơng với cấp tƣơng ứng của 
bitum thƣờng 60/70 (BE0). 
 ǀG*ǀ (Pa) δ (0) ǀG*ǀ (Pa) δ (0) ǀG*ǀ (Pa) δ (0)
CoV 
(%)
CoV 
theo 
AASHTO 
T315 
≤3.2%
70 1 746 78 .1 1 752 75 .6 1 670 77 .0 1 785 1 809 1 714 1 769 2.774 đạt 
64 2 246 74 .0 2 157 73 .7 2 140 74 .0 2 337 2 247 2 226 2 270 2.607 đạt 64
BE35 76 76 2 125 73 .4 2 164 74 .0 2 218 74 .0 2 218 2 251 2 307 2 259 1.991 đạt 76
BE50 82 82 2 241 70 .2 2 269 69 .6 2 331 68 .4 2 382 2 421 2 508 2 437 2.643 đạt 82
BE15 70
ǀG*ǀ/sin(δ) (Pa) Cấp 
bitum 
theo 
PG của 
nhựa 
sau 
RTFO
Mô đun cắt động ǀG*ǀ và góc lệch pha δ
Loại 
bitum
Cấp 
bitum 
theo PG 
của nhựa 
gốc
Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3
Trung 
bình
Nhiệt độ 
thí 
nghiệm 
(0C)
Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3
Đánh giá 
độ chụm
-64- 
2.8. Kết luận chƣơng 2 
 BE sử dụng trong nghiên cứu thỏa mãn các qui định về chỉ tiêu chất lƣợng 
của bitum sử dụng trong xây dựng theo TCVN 7493:2005. Với hàm lƣợng 
epoxy từ 35% trở lên, nhiệt độ hóa mềm của BE cao vƣợt trội so với bitum 
thông thƣờng. Với hàm lƣợng epoxy lên tới 50% thì chỉ tiêu này còn vƣợt 
trội so với bitum polime. Hàm lƣợng epoxy tối thiểu nên sử dụng là 35% 
theo khối lƣợng của BE. 
 Với cùng một hàm lƣợng epoxy, nhiệt độ hóa mềm và độ kim lún của BE 
phụ thuộc vào thời gian và nhiệt độ bảo dƣỡng. Sự phụ thuộc này càng lớn 
khi hàm lƣợng epoxy càng cao. 
 Với nhiệt độ không khí 250C thì sau khi trộn 4 tiếng, các tính chất của BE 
chƣa có sự khác biệt rõ ràng so với mẫu đối chứng (BE0), nên việc sử dụng 
BE làm chất kết dính cho BTN sẽ không gặp khó khăn gì trong quá trình sản 
xuất và thi công. 
 Chỉ với điều kiện bảo dƣỡng ở nhiệt độ không khí khoảng 250C, thì sau 7 
ngày, nhiệt độ hóa mềm và độ kim lún của BE đã có giá trị tƣơng tự nhƣ 
mẫu đƣợc bảo dƣỡng ở nhiệt độ 600C trong 4 ngày. Nhƣ vậy việc bảo dƣỡng 
mặt đƣờng BTN có sử dụng chất kết dính BE là khả thi để có thể đạt đƣợc 
các chỉ tiêu mong muốn trong việc cải thiện nhiệt độ hóa mềm, một chỉ tiêu 
quan trọng ảnh hƣởng đến khả năng kháng biến dạng không hồi phục của 
hỗn hợp BTN khi dùng chất dính kết BE. 
 Việc giảm độ kim lún trong thời gian khai thác đến khoảng 2025 (1/10mm) 
là nguy cơ đối với việc nứt do hóa cứng của bitum. Nghiên cứu về ảnh 
hƣởng của việc tăng độ cứng của bitum đến khả năng kháng nứt với thí 
nghiệm mỏi cho BTN sử dụng chất dính kết BE là cần thiết. 
 BE15, BE35 và BE50 có cấp đặc tính khai thác dựa vào giá trị |G*|/sin của 
mẫu nguyên gốc và mẫu sau RTFO lần lƣợt là PG64, PG76, PG82. 
-65- 
 CHƢƠNG 3.
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU 
CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG NHỰA SỬ DỤNG CHẤT KẾT DÍNH 
BITUM-EPOXY 
Từ kết quả nghiên cứu các chỉ tiêu kỹ thuật của bitum-epoxy ở Chƣơng 2, 
Chƣơng 3 tiến hành nghiên cứu đề xuất phƣơng pháp thiết kế thành phần hỗn 
hợp của bê tông nhựa sử dụng chất kết dính bitum-epoxy (gọi là bê tông nhựa 
epoxy – BTNE), các chỉ tiêu kỹ thuật của BTNE. Nghiên cứu các đặc tính kỹ 
thuật ƣu việt của BTNE phục vụ đánh giá chất lƣợng vật liệu, phân tích kết cấu 
mặt đƣờng sử dụng BTNE ở Việt Nam. Trong đó, ngoài các chỉ tiêu cơ lý thông 
dụng (độ ổn định, độ dẻo Marshall, mô đun đàn hồi tĩnh, cƣờng độ kéo uốn), 
các chỉ tiêu mang tính chất nghiên cứu (tuổi thọ mỏi, mô đun đàn hồi động) 
của BTNE cũng đƣợc phân tích đánh giá. 
3.1. Thiết kế thành phần hỗn hợp BTNE và BTN đối chứng 
Mặc dù phƣơng pháp thiết kế hỗn hợp BTN theo Superpave với những ƣu việt 
nhƣ: Phƣơng pháp đầm nén tạo mẫu mô phỏng đƣợc tƣơng tự nhƣ quá trình đầm 
nén ở hiện trƣờng; thiết kế hỗn hợp ở nhiệt độ và tải trọng giao thông khác 
nhau[10] nhƣng ở Việt Nam nó vẫn chƣa đƣợc sử dụng phổ biến do không có 
đầy đủ thiết bị thí nghiệm. 
Phƣơng pháp Marshall [5][12][10] cho phép xác định hàm lƣợng nhựa tối ƣu 
tƣơng ứng với một cấp phối cốt liệu thiết kế trên cơ sở kiểm soát các chỉ tiêu thể 
tích (độ rỗng dƣ Va, độ rỗng cốt liệu VMA và độ rỗng lấp đầy nhựa VFA) và các 
tính chất cơ học của hỗn hợp (độ ổn định và độ dẻo) nằm trong giới hạn quy 
định. Đây là phƣơng pháp thiết kế hỗn hợp BTN đƣợc sử dụng phổ biến hiện 
nay. Do vậy, trong nghiên cứu này, phƣơng pháp Marshall cũng đƣợc lựa chọn 
cho thiết kế hỗn hợp BTN. 
3.1.1. Luận chứng lựa chọn loại BE cho BTNE và chất kết dính cho BTN đối 
chứng trong nghiên cứu 
3.1.1.1. Lựa chọn loại BE dùng cho BTNE 
Với những kết luận đã rút ra đƣợc trong Chƣơng 2, trong chƣơng này chỉ tiến 
hành thử nghiệm hỗn hợp BTNE với hai loại BE là BE35 và BE50. Một số chỉ 
tiêu cơ lý cơ bản của hai loại BE này đƣợc tổng hợp lại trong Bảng 3-1 
-66- 
Bảng 3-1. Các chỉ tiêu cơ lý cơ bản của BE35 và BE50 
 TT Chỉ tiêu Đơn vị 
Loại chất kết dính Phƣơng pháp thử 
nghiệm BE35 BE50 
1 Độ kim lún ở 250C, 0,1mm, 5s 
1/10 
mm 
56,23 55,37 TCVN 7495:2005 
2 Nhiệt độ hóa mềm 0C 54,75 63,20 TCVN 7497:2005 
3 Điểm chớp cháy (0C) 0C 270 292 TCVN 7498:2005 
4 Độ dính bám với đá Cấp 4 4 TCVN 7504:2005 
5 
Lƣợng tổn thất khối lƣợng sau 
khi gia nhiệt 5 giờ ở 1630C (%) 
% 0,288 0,298 TCVN 7499:2005 
6 Khối lƣợng riêng (g/cm3) 1,0336 1,0333 TCVN 7501:2005 
7 
Độ nhớt ở 1350C (nhớt kế 
Brookfield) 
(Pa.s) 1,52 2,589 22 TCN 319-04 
8 Độ đàn hồi ở 250C (%) (%) 78,7 73,2 22 TCN 319-04 
Ghi chú: Các chỉ tiêu của BE trong Bảng 3-1 được xác định ở trạng thái bảo 
dưỡng 2 giờ ở nhiệt độ phòng sau khi trộn epoxy với bitum. 
3.1.1.2. Lựa chọn chất kết dính cho BTN đối chứng 
Ở Việt Nam, bitum cải tiến polime nhiệt dẻo đã đƣợc nghiên cứu và đƣa vào ứng 
dụng nhiều năm. Thực tế sử dụng đã chứng minh đƣợc những hiệu quả đáng kể 
trong việc cải thiện chất lƣợng hỗn hợp BTN so với sử dụng bitum truyền thống. 
Cụ thể, độ ổn định marshall tăng lên từ 1,2 đến 1,3 lần; độ lún trong thí nghiệm 
hằn lún giảm đi 4 lần; mức độ chống lại sự biến dạng cũng ít nhậy cảm đáng kể 
đối với sự thay đổi nhiệt độ. Bộ Giao thông Vận tải cũng đã ban hành tiêu chuẩn 
ngành 22TCN 319-04 về yêu cầu kỹ thuật và phƣơng pháp thử nghiệm cho loại 
bitum cải tiến này. Trong tiêu chuẩn này bitum cải tiến polime nhiệt dẻo đƣợc 
phân thành 3 loại, kí hiệu PMB-I, PMB-II và PMB-III với 11 chỉ tiêu kĩ thuật 
[1]. PMB-III với yêu cầu kĩ thuật cao nhất trong 3 loại, đƣợc sử dụng làm chất 
kết dính cho hỗn hợp BTN dùng làm lớp mặt cho hầu hết các tuyến đƣờng cao 
tốc, đƣờng cấp cao đƣợc xây dựng trong những năm gần đây ở Việt Nam nhƣ 
Quốc lộ 5 mới (đƣờng cao tốc Hà Nội – Hải Phòng), Quốc lộ 1, đƣờng cao tốc 
Bắc Giang - Lạng Sơn, đƣờng cao tốc Hạ Long – Vân Đồn, Chất kết dính 
PMB-III có sẵn trên thị trƣờng Việt Nam bởi nhiều nhà cung cấp khác nhau với 
tiêu chuẩn kĩ thuật cao hơn hẳn mà giá thành lại không đắt hơn nhiều so với 
PMB-I, PMB-II. Đây cũng là một trong những lý do PMB-III đƣợc sử dụng phổ 
biến hơn hẳn 2 loại PMB-I, PMB-II. 
Với những phân tích trên, PMB-III đƣợc lựa chọn làm chất kết dính cho hỗn hợp 
BTN đối chứng trong nghiên cứu (BTNP). PMB-III sử dụng trong nghiên cứu 
-67- 
đƣợc cung cấp bởi cùng nhà phân phối bitum 60/70 - Công ty TNHH nhựa 
đƣờng Petrolimex Việt Nam. Các chỉ tiêu cơ bản của PMB-III đƣợc tiến hành thí 
nghiệm tại Phòng thí nghiệm LASXD 1256 - Trung t