Dense bitumen is a popular material in pavement construction in Vietnam. Therefore, how to use it efficiently to create high pavement quality, long duration is an expectation of not only the owners, designer, construction units but also other road management authorities.

Research and practical road exploitation have indicated that the asphalt pavement is sensitive to temperature change; the pavement strength and duration are also affected by temperature. The bitumen penetration is characterized bitumen viscosity. When the asphalt content increases and oil content decreases, the viscosity raises. When environment temperature increase the bitumen substances melt and bitumen viscosity will decrease. If the bitumen after heating increases its viscosity, the bitumen becomes fragile and aged. These problems will lower bitumen pavement.

Therefore, how to limit this problem is rather necessary. To explore a reasonable bitumen heating method to ensure bitumen quality under construction also helps to reduce road damage and increase the duration of bitumen pavement. In our country, the wide range of road damage such as pot-hole, non-restored deformation have influenced on the road level of services (LOS) after a short time use. These problems occurred is obviously resulted from reduced asphalt quality after inadequate heating operation of bitumen. 

Current researches are only focusing on how to improve asphalt pavement quality such as research on the interaction between aggregate and bitumen, research on improving the quality of aggregate and bitumen mixture, but not any detail research on heating operation of bitumen.

Hence, this study conducted to find out the suitable bitumen heating operation to ensure bitumen quality under construction. The experiment results have shown:

• When heating at temperature t≤1630C the penetration decreased slightly Δp<15%; at 1630C< t<1800C, 30%<Δp<40%; at t≥1800C, Δp≥50% in some cases especially when direct heating by gas range. At the same time of sustained heating, the higher the temperature the lower the penetration and the more the heating repeat the lower the penetration. This is due to oil substances evaporate at t>1630C, resulted in rapidly fragile and aged process of bitumen.
• The higher the sustained heating the lower the penetration, especially at high duration of heating the penetration decreases quickly. At sustained heating time greater than 3,5h and temperature t≥1800C the penetration is almost dissatisfied to TCVN 7493-2005 specification if heating by gar range as well as with drying cabinet.  

Ảnh hưởng của quá trình gia nhiệt đến trị số độ kim lún  của nhựa đường đặc

Nhựa đường đặc là vật liệu được sử dụng phổ biến tại Việt Nam trong công tác xây dựng mặt đường. Vì vậy, việc làm thế nào để sử dụng nó một cách hiệu quả nhằm đem lại chất lượng mặt đường tốt, tuổi thọ cao là mong muốn của chủ đầu tư, nhà thiết kế, đơn vị thi công và các cơ quan quản lý khai thác đường.

Qua nhiều nghiên cứu và thực tế khai thác đường hiện nay cho thấy mặt đường nhựa rất nhạy với sự thay đổi nhiệt độ; cường độ, tuổi thọ của mặt đường nhựa chịu sự ảnh hưởng lớn của nhiệt độ. Độ kim lún đặc trưng cho tính quánh của bitum. Khi hàm lượng nhóm asfalt tăng lên và hàm lượng nhóm chất dầu giảm thì độ quánh của bi tum tăng lên. Khi nhiệt độ của môi trường tăng cao nhóm chất nhựa sẽ bị chảy lỏng độ quánh của bitum sẽ giảm xuống. Bitum sau quá trình gia nhiệt để thi công mà độ quánh tăng lên chứng tỏ bitum đã bị giòn, hóa già. Điều này làm giảm tuổi thọ của mặt đường có sử dụng nhựa.

Do vậy, làm thế nào để hạn chế vấn đề này xảy ra là một vấn đề hết sức cần thiết. Việc tìm ra kỹ thuật gia nhiệt cho bitum hợp lý đảm bảo chất lượng bitum trong quá trình thi công cũng là một giải pháp làm giảm các hư hỏng và tăng tuổi thọ cho các loại mặt đường có dùng nhựa.

Ở nước ta hiện nay nhiều mặt đường nhựa bị ổ gà, ổ voi, biến dạng không phục hồi được, chất lượng phục vụ kém đã xuất hiện chỉ sau thời gian rất ngắn khi đưa đường vào khai thác. Xảy ra các vấn đề này rõ ràng không thể loại trừ nguyên nhân do chất lượng nhựa đường bị suy giảm sau quá trình gia nhiệt không hợp lý khi thi công. Các nghiên cứu hiện nay chỉ tập trung vào việc làm thế nào để cải tạo chất lượng của mặt đường bê tông nhựa như: nghiên cứu về sự tương tác giữa cốt liệu và nhựa, nghiên cứu cải thiện chất lượng của hỗn hợp đá trộn nhựa,..mà chưa có nghiên cứu chi tiết về ảnh hưởng của quá trình gia nhiệt đến chất lượng của riêng vật liệu nhựa.

Vì vậy, đề tài tập trung nghiên cứu để tìm ra phương pháp gia nhiệt thích hợp cho bitum khi thi công để đảm bảo sau khi thi công xong chất lượng nhựa vẫn đảm bảo.Và Kết quả nghiên cứu cho thấy:

• Khi nung nhựa đường ở nhiệt độ ≤ 1630C  độ kéo dài của nhựa bị giảm rất ít < 10 %; ở mức nhiệt từ 1630C< t<1800C độ kéo dài giảm < 30%; ở mức nhiệt độ ≥ 1800C thì độ kéo dài bị giảm rất nhiều có lúc đến 60%, đặc biệt là đối với phương pháp nung trực tiếp bằng bếp ga. Với cùng một khoảng thời gian lưu nhiệt khi nhiệt độ càng cao độ kéo dài càng giảm và số lần lặp lại quá trình lưu nhiệt càng tăng thì độ kéo dài cũng càng giảm. Sỡ dĩ xảy ra kết quả này là vì khi nhiệt độ > 1630C thì dầu bị bốc hơi làm cho bitum trở nên dòn và hóa già nhanh hơn.
• Thời gian lưu nhiệt càng tăng thì độ kéo dài càng giảm và đặc biệt thời gian lưu nhiệt lớn thì độ kéo dài giảm rất nhanh. Đối với thời gian lưu nhiệt > 3,5h và nhiệt độ lưu nhiệt > 1800C thì độ kéo dài hầu như không đạt yêu cầu TCVN 7493-2005 nếu gia nhiệt bằng bếp ga cũng như đối với quá trình gia nhiệt bằng tủ sấy lặp lại

Phạm Văn Lim