Tính c p thi t c a đ tài
Mặt đường bê tông nhựa (BTN) là một trong những kết cấu mặt đường có khả năng đáp ứng các yêu cầu của mặt đường trong điều kiện giao thông hiện đại, đảm bảo bền vững trong một thời gian dài Chính vì vậy, mặt đường BTN ngày càng được sử dụng rộng rãi trên thế giới.
Theo quy hoạch phát triển mạng đường bộ cao tốc Việt Nam giai đoạn 2020-2030, tổng chiều dài mạng đường cao tốc của Việt Nam sẽ đạt khoảng 6.411 km Hiện tại, một số tuyến cao tốc huyết mạch đã được xác định, bao gồm: Quy Nhơn - Pleiku, Thành phố Hồ Chí Minh - Mộc Bài, Long Thành - Bến Lức, và Hà Nội - Hải Phòng.
Qu ngăBìnhăđưăvàăđangăđ c tri n khai xây d ng, khai thác
Việt Nam đang trải qua sự phát triển nhanh chóng về kinh tế, kéo theo sự gia tăng lượng xe cộ và tình trạng tắc nghẽn giao thông Hệ quả là nhu cầu về bê tông nhựa ngày càng cao, dẫn đến những khó khăn trong việc cải thiện hạ tầng giao thông Để đáp ứng yêu cầu cấp thiết trong việc xây dựng, cải tạo và nâng cấp hệ thống đường bộ, cần có những giải pháp hiệu quả nhằm giảm thiểu tắc nghẽn và tối ưu hóa chi phí.
Mặt trận xây dựng hiện nay đang chú trọng đến việc sử dụng vật liệu bền vững trong các công trình bê tông nhựa Việc tận dụng nguyên vật liệu trong nước không chỉ giảm thiểu chi phí mà còn khuyến khích việc sử dụng vật liệu xanh, thân thiện với môi trường Điều này giúp nâng cao hiệu quả đầu tư xây dựng và giảm chi phí bảo trì, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường.
Nghiên cứu toàn cầu cho thấy việc sử dụng nhựa polymer trong ngành xây dựng là hiệu quả, nhưng tại Việt Nam, việc áp dụng còn hạn chế do chi phí vật liệu cao Giải pháp khả thi là sử dụng nhựa tái chế (PET), tận dụng nguồn chai nhựa phế thải, nhằm nâng cao chất lượng nhựa và góp phần giảm rác thải ra môi trường.
Nghiên cứu toàn cầu cho thấy việc sử dụng nhựa tái chế từ polyme có hiệu quả cao Tuy nhiên, việc áp dụng tại Việt Nam vẫn còn hạn chế do chi phí vật liệu cao Giải pháp khả thi là sử dụng nhựa tái chế (PET), tận dụng nguồn chai nhựa phế thải, đồng thời nâng cao chất lượng nhựa tái chế và góp phần giảm thiểu rác thải môi trường.
Nhóm tác giả Nguyễn Minh Tuấn và Nguyễn Việt Huy đã thực hiện một nghiên cứu về việc sử dụng chai nhựa PET trong bê tông nhựa và các vật liệu thành phần tại TP Hồ Chí Minh Mục tiêu của nghiên cứu bao gồm lựa chọn kích thước PET phù hợp, mang lại hiệu quả cao; nghiên cứu nhằm đạt các tiêu chí cụ thể của nhựa đường 60/70; tìm ra hàm lượng nhựa tối ưu với hàm lượng PET, từ đó xem xét các ảnh hưởng của PET đến tính chất cơ học của hỗn hợp bê tông nhựa chặt 12.5 (BTNC 12.5) Nghiên cứu đã đạt được những kết quả khuyến khích về việc PET làm cải thiện tính chất cơ học của nhựa (giảm mức kim loại, tăng độ nhạy hóa mềm), cũng như ảnh hưởng đến độ ép chặt, độ mài mòn Cantabro của mẫu BTN.
Nghiên cứu của Nguyễn Quang Du tập trung vào việc sử dụng PET trong bê tông nhựa nóng để cải thiện hiệu suất và rút ngắn thời gian thi công Kết quả cho thấy PET có khả năng làm giảm lượng khí thải và tăng cường độ bền của bê tông nhựa Bên cạnh đó, việc sử dụng PET trong bê tông nhựa nóng 12.5 đã mang lại kết quả đáng kể, giúp cải thiện các chỉ tiêu như độ kéo, độ dẻo và khả năng chống thấm, từ đó nâng cao chất lượng công trình.
Việc nghiên cứu và nâng cao hiệu quả của PET là rất cần thiết trong việc cải thiện các tính chất của nhựa đường và BTN Các phương pháp truyền thống đã được áp dụng trong nhiều nghiên cứu, trong đó có việc kết hợp PET thành tấm mỏng; giảm độ lồi bề mặt và độ ẩm; cho trực tiếp các mảnh PET vào nhựa đường nóng Phương pháp này giúp tiết kiệm thời gian, nhanh chóng và hiệu quả Tuy nhiên, việc cho các mảnh PET trực tiếp vào nhựa đường vẫn không làm PET tan hoàn toàn, dẫn đến dung dịch không đồng nhất và phát mùi hôi khó chịu trong quá trình trộn.
Do v y,ăph ngăphápănàyăs làm gi m tính dính bám c a nh aăđ ng và c p ph i
Trong nghiên cứu này, tác giả đề xuất phương pháp nâng cao hiệu quả của PET bằng cách sử dụng xúc tác sóng vi sóng, sản phẩm thu được là Oligo PET Sau đó, Oligo PET được đánh giá và cải tiến Phương pháp này nhằm nâng cao hiệu quả của PET, rút ngắn thời gian trộn và giảm độ dính bám của nhựa và cải phẩm.
M c tiêu nghiên c u
Nghiên cứu này nhằm đánh giá hiệu quả của phương pháp tái chế PET trong hỗn hợp BTN Kết quả của phương pháp này sẽ được so sánh với phương pháp truyền thống để tìm ra phương pháp tái chế hiệu quả hơn.
Nghiên cứu này thực hiện các thí nghiệm nhằm đánh giá nhanh ng Oligo PET, sản phẩm của quá trình phân hủy hóa học nhựa tái chế PET, để tìm ra hàm lượng Oligo PET tối ưu Bằng cách so sánh kết quả thí nghiệm giữa các mẫu BTN với hàm lượng Oligo PET khác nhau, nghiên cứu hướng tới việc xác định hàm lượng Oligo PET phù hợp nhất.
Tổng hợp kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy tính thực tiễn của việc áp dụng vật liệu phế thải trong xây dựng công trình giao thông không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Ph m vi nghiên c u
Nghiên cứu sử dụng PET có chất xúc tác phức tạp trên nền BTNC 12.5 bằng các phương pháp hóa học Việc chứng minh hiệu quả của PET khi áp dụng phương pháp mới này được thực hiện thông qua các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và các phân tích, kết quả được so sánh với phương pháp truyền thống Tuy nhiên, tài liệu này cũng có sự phân tích về phương trình hóa học của vật liệu PET.
Ph ngăphápănghiênăc u
Ph ngăphápănghiênăc uăđ c s d ngălàăph ngăphápănghiênăc u tài li u k t h p v i th c nghi mă(đánhăgiáăthôngăquaăcácăthíănghi m trong phòng)
Bằng cách tổng hợp kết quả nghiên cứu về việc sử dụng PET có chất xúc tác để tạo ra Oligo PET làm chất cải tiến BTN, tác giả đã chỉ ra mối liên hệ giữa kích thước hạt PET, hàm lượng PET, hàm lượng chất xúc tác, hàm lượng nhựa tái chế và các tiêu chí BTN 12.5, phù hợp với điều kiện nghiên cứu tại Việt Nam.
Tiến hành các thí nghiệm đánh giá chất lượng của hình phẩm BTN với các hàm lượng Oligo PET khác nhau Kết quả đạt được cho thấy sự tương quan giữa các đại lượng tìm ra phương pháp trình bày và hàm lượng Oligo PET tối ưu.
Nghiên cứu về xu hướng phát triển hóa học sử dụng chất xúc tác để tái chế PET với BTN đã tạo ra hình thức có chất tiêu chuẩn cao hơn so với phương pháp truyền thống Nghiên cứu cũng thực hiện các đánh giá về ảnh hưởng của Oligo PET đối với BTN, đồng thời xây dựng mối quan hệ giữa sự thay đổi hàm lượng Oligo PET và các tính chất của sản phẩm Các chỉ tiêu chất lượng của hình phẩm BTN đã được xác định, từ đó tìm ra hàm lượng Oligo PET tối ưu Nghiên cứu này đóng góp vào việc phát triển Oligo PET trong BTN trong thực tiễn, giúp bảo vệ môi trường và phát triển bền vững khi lượng chai nhựa PET thải ra ngày càng lớn.
Nội dung nghiên cứu bao gồm: Chương 1 trình bày lý thuyết về tài liệu hiện có, tính cấp thiết, mục tiêu và phương pháp nghiên cứu Chương 2 trình bày nghiên cứu tổng quan nhằm cung cấp cái nhìn tổng thể về việc sử dụng PET trong BTN trên thế giới và tại Việt Nam, từ đó xác định hướng nghiên cứu cho đề tài Chương 3 nói về phương pháp nghiên cứu: lựa chọn vật liệu, phương pháp thực nghiệm và các thí nghiệm nhằm đánh giá nhanh ng Oligo PET đến chất lượng của BTN Chương 4 trình bày các nhận xét và kết quả thí nghiệm đã được thực hiện, từ đó tìm ra hàm lượng Oligo PET tối ưu Cuối cùng, Chương 5 tóm tắt kết quả nghiên cứu và đưa ra các kiến nghị.
2.1 T ng quan v v t li u polyme trong bê tông nh a
Sử dụng polymer tự nhiên và nhân tạo làm vật liệu xây dựng đã bắt đầu từ năm 1843 Tại Bắc Mỹ, cao su latex được ứng dụng làm chất liệu xây dựng từ năm 1950 Sau Chiến tranh thế giới thứ hai, một số nước Châu Âu như Anh và Pháp đã có những nghiên cứu và ứng dụng polymer trong các dự án xây dựng.
Từ những năm 80 của thế kỷ XX, việc áp dụng polyme vào ngành xây dựng đã bắt đầu phát triển mạnh mẽ nhờ vào công nghệ tiên tiến từ châu Âu Hiện nay, tại Úc, các tiêu chuẩn và chất lượng vật liệu xây dựng đã được nâng cao với việc sử dụng phụ gia polyme, đáp ứng yêu cầu khắt khe của ngành xây dựng quốc gia.
Hiện nay, việc nghiên cứu và sử dụng hạt nhựa polymer đang được giới quan tâm Hạt nhựa polymer giúp cải tiến chất lượng hạt nhựa, tăng cường tính năng cho một số loại BTN và là vật liệu xanh thân thiện với môi trường Một số quốc gia đang đầu tư vào nghiên cứu này là Mỹ, Trung Quốc, Pháp, Ý, với các loại polymer phổ biến như cao su, Styrene - Butadiene - Styrene (SBS), Styrene - Butadiene - Rubber (SBR) và Polyethylene Terephthalate (PET).
Cao su có tính chất đàn hồi, cho phép sử dụng cao su tái chế kết hợp với cao su thiên nhiên để tạo ra sản phẩm có độ bền cao Sự pha trộn này không chỉ làm tăng tính đàn hồi mà còn giúp cải thiện khả năng chống lún của vật liệu, từ đó nâng cao hiệu suất của bánh xe và giảm thiểu tác động lên bề mặt đường.
Bê tông nhựa nguội là một giải pháp hiệu quả cho nhà ở và mặt đường, với các polymer khác, bê tông cao su tái chế giúp giảm tiếng ồn do ma sát giữa lốp xe và mặt đường so với mặt đường thông thường Bê tông cao su tái chế không chỉ tăng cường tính an toàn giao thông nhờ khả năng bám dính tốt giữa lốp xe và mặt đường, mà còn góp phần bảo vệ môi trường thông qua việc sử dụng vật liệu tái chế trong công nghệ xây dựng.
Hạt cao su nghiền được sử dụng trong công nghệ xây dựng từ những năm 1960, với ứng dụng đầu tiên là lớp lót mặt đường Phoenix, bang Arizona, Hoa Kỳ Hạt cao su nghiền có thể được sản xuất từ chất polymer, giúp cải thiện tính chất của nhựa đường trong hỗn hợp cục bộ Công nghệ này áp dụng quy trình tái chế, thay thế vật liệu mới trong hỗn hợp có phần cải thiện đáng kể.
SBS là một loại cao su tổng hợp được tạo thành từ Styrene và Butadiene, có màu trong suốt và dẻo Chất liệu này được sử dụng rộng rãi trong BTN nhờ vào nhiều ưu điểm nổi bật: tăng cường khả năng chống lún của BTN, cải thiện độ bám dính giữa các vật liệu và nhựa, giảm thiểu nguy cơ hư hỏng lún và bánh xe trong quá trình khai thác, đồng thời khắc phục hiện tượng tăng nhiệt độ khi biên độ nhiệt có sự thay đổi lớn.
Vào năm 2018, Husseină Hameed đã thực hiện một nghiên cứu về hành vi của SBS đối với các chỉ tiêu kỹ thuật của nhãn hàng Bảng hàm lượng SBS được thử nghiệm ở các mức 3%, 4% và 5% Kết quả của SBS được đánh giá dựa trên các chỉ tiêu có liên quan Hàm lượng SBS 5% cho kết quả tối ưu.
Hi u qu c a SBS mang l i trong vi c c i ti n ch tăl ng c a nh aăđ ngăđưăđ c ch ngăminhănh ngăvi c ng d ng r ng rãi còn g p nhi uăkhóăkh nădoăchiăphíăcao.ă
Việt Nam có một nghiên cứu của tác giả Nguyễn Mạnh Tuấn đánh giá nhãn hàng của SBS đến các chỉ tiêu của hợp chất BTNC 12.5 Hàm lượng SBS trong nghiên cứu thay đổi từ 0%, 2%, 4%, 6% đến 8% so với khối lượng hàm lượng nhựa.
K t qu cho th y SBS c i thi năđ năđ nh,ăđ d oăMarshall,ăc ngăđ ch u kéo khi ép ch ,ăđ màiămònăCatabro,ămôăđunăđànăh i và kh n ng kháng h n lún v t bánh xe c a h n h p BTN
SBR là một loại polymer được sử dụng trong ngành cao su, có khả năng phân tán nhanh chóng trong nhựa latex Khi SBR được trộn vào nhựa latex, nó tạo ra một kết cấu vững chắc nhờ vào sự liên kết với các phân tử khác.
Trong nghiên cứu của tác giả Hossein Hamedi, SBR được chứng minh là có hiệu quả trong việc nâng cao chất lượng nhựa đường, đặc biệt trong việc cải thiện độ bám dính giữa nhựa đường và vật liệu trong hỗn hợp BTN.
2.1.4 Nh a tái ch (Polyethylene Terephthalate - PET)
![nh ăHìnhă2.1ă[9]. - Nghiên cứu ảnh hưởng của pet trong nhựa đường có chất xúc tác đến chất lượng của bê tông nhựa nóng](https://media.store123doc.com/figures/002/022/nh-ahinha-a-2022964.png)
