Nghiên cứu ảnh hưởng của cấp phối đến chất lượng chống hằn lún vệt bánh xe của bê tông nhựa trong điều kiện vật liệu phía nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN QUỐC THÔNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CẤP PHỐI ĐẾN CHẤT LƯỢNG CHỐNG HẰN LÚN VỆT BÁNH XE CỦA BÊ TÔNG NHỰA TRONG ĐIỀU KIỆN VẬT LIỆU PHÍA NAM Chun ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 8585205 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2022 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học : PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn Cán chấm nhận xét : TS Lê Văn Phúc Cán chấm nhận xét : TS Đỗ Thành Chung Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 20 tháng 08 năm 2022 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: TS Lê Bá Khánh – Chủ tịch hội đồng PGS.TS Lê Anh Thắng – Thư ký TS Lê Văn Phúc – Phản biện TS Đỗ Thành Chung – Phản biện PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn - Ủy viên Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TS Lê Bá Khánh TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS.TS Lê Anh Tuấn i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Phan Quốc Thông MSHV:1970470 Ngày, tháng, năm sinh: 07/07/1996 Nơi sinh: Bình Phước Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số : 8580205 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ảnh hưởng cấp phối đến chất lượng chống hằn lún vệt bánh xe bê tơng nhựa điều kiện vật liệu phía Nam Research on the effect of aggregate gradation on rutting performance of asphalt concrete in Southern material condition II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu thiết kế cấp phối mới, so sánh với cấp phối trạm trộn bê tông nhựa để đánh giá chất lượng chống hằn lún vệt hằn bánh xe bê tông nhựa Thực chế tạo mẫu thí nghiệm phịng để đánh : Thí nghiệm Marshall ; thí nghiệm mơ đun đàn hồi ; thí nghiệm mơ đun phức động; thí nghiệm vệt hằn bánh xe III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06/09/2021 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06/06/2022 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn Tp HCM, ngày 06 tháng 09 năm 2021 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS.TS Lê Anh Tuấn ii LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn tốt nghiệp này, bên cạnh cố gắng học tập thân cịn có đóng góp lớn từ đội ngũ giáo viên Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM giảng dạy hướng dẫn tận tình trình học tập nghiên cứu Đặc biệt, chân thành cảm ơn đến thầy PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn, người trực tiếp hướng dẫn nghiên cứu đề tài Với tâm huyết thầy truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu tơi áp dụng vào q trình nghiên cứu Những giảng không giúp hồn thiện kiến thức hơn, mà cịn có giá trị lớn giúp tơi phát triển nghề nghiệp tương lai Bên cạnh tơi xin chân thành cảm ơn gia đình động viên, khích lệ tơi gặp khó khăn q trình nghiên cứu, cảm ơn quý đồng nghiệp công ty tạo điều kiện thời gian cho tơi để hồn thành nghiên cứu Trong q trình nghiên cứu, học thêm nhiều kiến thức mới, nhiều kỹ Tuy nhiên giới hạn thời gian nên khơng tránh khỏi thiếu sót thân trình tìm hiểu kiến thức mới, mong Q thầy thơng cảm góp ý để tơi hồn thiện Lời cuối chúc Q thầy cơ, gia đình, bạn bè, đồng nghiệp nhiều sức khỏe thành cơng Tp Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 06 năm 2022 Học viên Phan Quốc Thơng iii TĨM TẮT Vệt hằn bánh xe vấn đề lớn khai thác vận hành đường giao thông nhiều quốc gia giới Việt Nam Trước tình trạng nhiều nghiên cứu khác đưa để khắc phục tình trạng trên, song vấn đề chưa giải triệt để Vậy nên đề tài nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm để đánh giá ảnh hưởng cấp phối đến việc kháng hằn lún vệt bánh xe bê tông nhựa Nội dung nghiên cứu thiết kế 02 cấp phối theo TCVN 8819:2011 định số 858/QĐ-BGTVT, đồng thời so sánh đánh giá với 02 cấp phối trạm trộn bê tông nhựa T&T Hồng An Các cấp phối thiết kế lấy từ trạm trộn bê tông nhựa thực thí nghiệm phịng bao gồm: Thí nghiệm nén Marshall, Mơ đun đàn hồi, Mơ đun phức động, Vệt hằn bánh xe Kết ban đầu cho thấy độ ổn định Marshall với cấp phối hạt thơ (theo 858/QĐ-BGTVT) có giá trị cao so với cấp phối hạt thơ (theo TCVN 8819:2011) Về mơ đun đàn hồi ngược lại cấp phối hạt thơ có giá trị mơ đun đàn hồi cao với cấp phối hạt thô Đối với khả chịu tải trọng động nhiệt độ thấp, mẫu bê tông nhựa thiết kế mới, cấp phối theo 858/QĐ-BGTVT có khả chịu tải trọng động thấp cấp theo TCVN 8819:2011, mẫu bê tơng nhựa từ trạm trộn hai cấp phối có khả chịu tải trọng động Ở nhiệt độ cao, mẫu bê tông nhựa thiết kế mới, cấp phối theo 858/QĐ-BGTVT có khả chịu tải trọng động cao so với cấp phối TCVN 8819:2011, mẫu bê tơng trạm trộn ngược lại Với thí nghiệm hằn lún vệt bánh xe, cấp phối đường cong có hàm lượng hạt thơ cao (theo 858/QĐBGTVT) có khả kháng hằn lún tốt so với hàm lượng hạt thô nhỏ (theo TCVN 8819:2011) ứng với cấp phối thiết kế Đối với mẫu bê tông nhựa trạm trộn hàm lượng hạt thơ cao có có khả kháng hằn lún thấp hàm lượng hạt thô nhỏ iv ABSTRACT The rutting of asphalt concrete is currently a big problem in road traffic operations for many countries around the world as well as Vietnam In the face of that situation, many different studies have been launched to overcome the situation, but the problem has not been completely solved Therefore, this topic will study theoretically and experimentally the effect of aggregate gradation on the rutting performance of asphalt concrete The research content will be newly designed 02 aggregate according to TCVN 8819: 2011 and Decision No 858 of the Ministry of Transport (858/QD-BGTVT), and compare the assessment with 02 aggregate of asphalt concrete mixing station of T&T company and Hong An company Newly designed aggregate and aggregate of the asphalt concrete mixing station will be tested in the room including The Marshall compression test, modulus of elasticity testing, dynamic modulus test, and wheel tracking testing The results of stability marshall with coarse aggregate are better (858/QD-BGTVT) than with fine aggregate (TCVN 8819:2011) Regarding the modulus of elasticity, fine aggregate grading is better than coarse aggregate When at low temperature, newly designed asphalt concrete with coarse aggregate (858/QD-BGTVT) can withstand resistance against dynamic load lower than fine aggregate (TCVN 8819:2011), for asphalt concrete mixing station, the two aggregates have the same resistance against dynamic load When at high temperature, newly designed asphalt concrete with coarse aggregate ( 858/QD-BGTVT) can withstand resistance against dynamic load better than fine aggregate TCVN 8819:2011, for asphalt concrete mixing station, the opposite is true For newly designed asphalt concrete, coarse aggregate is better rutting resistance, for asphalt concrete mixing station fine aggregate is better rutting resistance v LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sĩ: “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CẤP PHỐI ĐẾN CHẤT LƯỢNG CHỐNG HẰN LÚN VỆT BÁNH XE CỦA BÊ TÔNG NHỰA TRONG ĐIỀU KIỆN VẬT LIỆU PHÍA NAM” cơng trình nghiên cứu độc lập không chép người khác hướng dẫn thầy PGS TS Nguyễn Mạnh Tuấn, Chủ nhiệm Bộ môn Cầu Đường Các số liệu kết nghiên cứu đề tài trung thực khách quan Những tài liệu tham khảo sử dụng q trình nghiên cứu trích dẫn rõ ràng Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung thể thiện luận văn Tp Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 06 năm 2022 Phan Quốc Thông vi MỤC LỤC CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.4 Nội dung nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan vệt hằn bánh xe 2.1.1 Nguyên nhân 2.1.2 Biện pháp khắc phục 2.2 Lý thuyết đường cong cấp phối 2.2.1 Đường cong cấp phối Fuller 2.2.2 Đường cong cấp phối Talbot 2.2.3 Đường độ chặt tối ưu 2.2.4 Đường cong cấp phối theo định số 858 QĐ/BGTVT 2.3 Tổng quan nghiên cứu vệt hằn bánh xe 2.3.1 Trong nước 2.3.2 Quốc tế 14 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 17 3.1 Thiết kế cấp phối 17 3.1.1 Vật liệu 17 3.1.2 Cấp phối 17 3.2 Các thí nghiệm nghiên cứu 22 3.2.1 Thí nghiệm Marshall 22 3.2.2 Thí nghiệm mơ đun đàn hồi 26 3.2.3 Thí nghiệm mô đun phức động (Dynamic modulus) 29 3.2.4 Thí nghiệm vệt hằn bánh xe 35 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 45 4.1 Thí nghiệm Marshall 45 4.2 Thí nghiệm mô đun đàn hồi 46 4.3 Thí nghiệm mơ đun phức động (Dynamic modulus) 48 4.4 Thí nghiệm vệt hằn bánh xe 55 vii CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60 5.1 Kết luận 60 5.2 Kiến nghị 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC THÍ NGHIỆM 65 Phụ lục 1: Thí nghiệm nén Marshall 65 Phụ lục 2: Thí nghiệm mô đun đàn hồi 150C 66 Phụ lục 3: Thí nghiệm mơ đun đàn hồi 300C 67 Phụ lục 4: Thí nghiệm mơ đun đàn hồi 600C 68 Phụ lục 5: Thí nghiệm mơ đun phức động cấp phối 69 Phụ lục 6: Số liệu đường cong tổng thể master curve cấp phối 70 Phụ lục 7: Thí nghiệm mơ đun phức động cấp phối 71 Phụ lục 8: Số liệu đường cong tổng thể master curve cấp phối 72 Phụ lục 9: Thí nghiệm mô đun phức động cấp phối T&T 73 Phụ lục 10: Số liệu đường cong tổng thể master curve cấp phối T&T 74 Phụ lục 11: Thí nghiệm mơ đun phức động cấp phối Hồng An 75 Phụ lục 12: Số liệu đường cong master curve cấp phối Hồng An 76 Phụ lục 13: Thí nghiệm vệt hằn bánh xe 76 viii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Tình trạng hằn lún vệt bánh xe TP.HCM [1] Hình 1: Lún lớp lớp móng [5] Hình 2: Lún lớp bê tông nhựa [5] Hình 3: Đường độ chặt tối ưu [7] Hình 4: Đường cong cấp phối vùng giới hạn BTNC 12.5mm [10] Hình 5: Đường cong cấp phối qua vùng giới hạn BTNC 12.5 mm.[10] Hình 6: Đường cong cấp phối vùng giới hạn BTNC 12.5mm [10] Hình 7: Biểu đồ chiều sâu vệt hằn bánh xe [11] Hình 8: Chiều sâu vệt hằn bánh xe – độ rỗng cốt liệu VMA [11] 10 Hình 9: Thành phần vật liệu hàm lượng phụ gia loại BTN [12] 11 Hình 10: Kết vệt hằn lún loại BTN [12] 11 Hình 11: Thành phần cấp phối BTNC 12.5mm [15] 12 Hình 12: Thành phần cấp phối BTNC 19mm [15] 12 Hình 13: Kết vệt hằn lún BTNC 12.5 [15] 13 Hình 14: Kết vệt hằn lún BTNC 19 [15] 13 Hình 1: Cốt liệu rây sàng thành cỡ hạt 17 Hình 2: Biểu đồ cấp phối cấp phối T&T thiết kế theo TCVN 8819:2011 21 Hình 3: Biểu đồ cấp phối cấp phối Hồng An thiết kế theo 858/QĐ-BGTVT21 Hình 4: Thiết bị nén Marshall [26] 23 Hình 5: Chế tạo mẫu Marshall 24 Hình 6: Mẫu thí nghiệm Marshall ngâm bình ổn định nhiệt 25 Hình 7: Thí nghiệm nén Marshall 25 Hình 8: Thiết bị nén đa dùng thí nghiệm mơ đun đàn hồi 27 Hình 9: Mẫu mơ đun đàn hồi sau chế tạo xong 28 Hình 10: Thí nghiệm mơ đun đàn hồi 29 Hình 11: Đường cong tổng thể master curve [30] 31 Hình 12: Hệ thống máy DTS-30 thí nghiệm mơ đun phức động 32 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Phan Quốc Thông Ngày, tháng, năm sinh: 07/07/1996 Nơi sinh: Bình Phước Địa liên lạc: Tổ 4, Ấp 1, Xã Đồng Nơ, Huyện Hớn Quản, Tỉnh Bình Phước Q TRÌNH ĐÀO TẠO: - Từ năm 2014-2018: Sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Giao thông trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc Gia TP HCM - Từ năm 2019-2022: Học viên cao học Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Giao thông trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc Gia TP HCM Q TRÌNH CƠNG TÁC: - Từ năm 2018-2021: Kỹ sư thiết kế cầu đường – Công ty cổ phần tư vấn thiết kế cơng trình Quỹ đạo - Từ năm 2021 – nay: Kỹ sư thiết kế cầu đường – Công ty cổ phần iDECO Việt Nam ... tài luận văn thạc sĩ: “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CẤP PHỐI ĐẾN CHẤT LƯỢNG CHỐNG HẰN LÚN VỆT BÁNH XE CỦA BÊ TÔNG NHỰA TRONG ĐIỀU KIỆN VẬT LIỆU PHÍA NAM? ?? cơng trình nghiên cứu độc lập không chép... giao thơng Mã số : 8580205 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ảnh hưởng cấp phối đến chất lượng chống hằn lún vệt bánh xe bê tông nhựa điều kiện vật liệu phía Nam Research on the effect of aggregate gradation... cong cấp phối chống vệt hằn lún bánh xe vào thiết kế, nghiệm thu công trình Việt Nam Phạm vi nghiên cứu tổng quan vệt hằn lún bánh xe mặt đường bê tông nhựa Việt Nam nước giới Ngoài nghiên cứu,