THI U CHUNG
Tính c p thi t c a đ tài
Ngày nay, các phương tiện tham gia giao thông ngày càng gia tăng, dẫn đến tình trạng ùn tắc, hư hỏng đường và tai nạn giao thông Để cải thiện tình hình, việc thiết kế và xây dựng đường giao thông phải được chú trọng, với mục tiêu đảm bảo an toàn và tính bền vững cho hạ tầng giao thông.
Thủy điện cần tuân thủ các quy định về thiết kế và thi công, đảm bảo chất lượng nguồn vật liệu phù hợp, cũng như quy định về an toàn và cải thiện công trình của BTN Trong đó, cải thiện công trình của BTN được đánh giá nhiều nhất và cần tài nguyên của nhiều tác giả Phân gia nhựa polyme được áp dụng trong giải pháp này.
M t s lo i ph gia polyme đưăs d ng nh : Cao su, Styrene ậ butadiene ậ Styrene
SBS, hay cao su styrene-butadiene (SBR), có hiệu quả cao nhưng chi phí sản xuất lại cao hơn khi so với các loại polymer khác như polyethylene terephthalate (PET) Việc sản xuất PET hiện nay đã trở nên phổ biến và dễ dàng mua trên thị trường, đồng thời cũng có những ảnh hưởng đến môi trường Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để so sánh và lựa chọn PET, nhằm tối ưu hóa tính chất và ứng dụng của nó trong các lĩnh vực khác nhau.
M c tiêu nghiên c u
Phân tích và đánh giá s tácăđ ng c a PET mua ngoài th tr ng đ n các ch tiêu k thu t c a h n h p BTN
i t ng và ph m vi nghiên c u
1.3.1 i t ng nghiên c u cătr ngăc ălỦăc a h n h p nh aăđ ng và BTN có PET, khi s d ng PET công nghi p có bán s n ngoài th tr ng
Thí nghi m ph i tr n PET v i c p ph i BTNC 12.5 b ng PPTK c i ti n
Th c hi n các thí nghi m trongăphòngăđ thuăđ c s li u, sauăđóăphơnătích,ă soăsánhăvƠăđ aăraăk t lu n
N i dung nghiên c u
D a trên các nghiên c uătr căđó,ătácăgi ti n hành l a ch n lo i c p ph i BTNC, nh aăđ ng,ăkíchăth căvƠăhƠmăl ng PET
Th c hi n thí nghi măđ đánhăgiáăcácăch tiêu k thu t c a h n h p BTN và PET v i t ngăhƠmăl ng khác nhau, so sánh v i m uăBTNăthôngăth ng
T các thí nghi mătìmăraăhƠmăl ng PET t iă uănh t.
Ph ng pháp nghiên c u
Ph ngăphápănghiênăc uăđ c s d ngălƠăph ngăphápănghiênăc u tài li u k t h p v i th c nghi mă(đánhăgiáăthôngăquaăcácăthíănghi m trong phòng).
ụ ngh a khoa h c vƠ Ủ ngh a th c ti n c a đ tài
Nghiên c u th c hi n thêm vi căcácăđánhăgiáăch tiêu k thu t h n h p BTN-PET, s d ng PET công nghi p có s n ngoài th tr ng
Nghiên cứu sử dụng nguồn PET có sẵn ngoài thị trường, với nguồn cung dồi dào, hiệu quả cao nhưng giá thành hợp lý hơn các nguyên liệu khác, thúc đẩy sử dụng nhựa tái chế PET vào bê tông và cải thiện năm môi trường.
M t s lo i polyme đư đ c nghiên c u và s d ng
Vào năm 1843, các polyme tổng hợp và tự nhiên đã được nghiên cứu ứng dụng trong ngành nhựa Đến năm 1930, nhiều dự án đã được tiến hành tại Châu Âu và Bắc Mỹ, và vào những năm 1950, Bắc Mỹ bắt đầu sử dụng cao su Latex Tuy nhiên, do hạn chế về chi phí, đến năm 1980, Hoa Kỳ mới bắt đầu phát triển polymer có tính năng và công nghệ tiên tiến hơn từ Châu Âu Đồng thời, tiêu chuẩn quốc gia của Úc cũng đã được nâng cao trong lĩnh vực này.
Hiện nay, nhiều quốc gia đang nghiên cứu và cải tiến việc sử dụng polymer vào ngành xây dựng, đặc biệt là tại Mỹ, Trung Quốc, Pháp và Ý Mục tiêu của các nghiên cứu này là nâng cao chất lượng và độ bền của vật liệu xây dựng, từ đó cải thiện hiệu suất và tính năng của các công trình.
Từ những năm 1950, các nghiên cứu về cao su tự nhiên (NR) đã được thực hiện tại Malaysia và Thái Lan Theo các nhà nghiên cứu của Viện Nghiên Cứu Cao Su Thái Lan (RRIT), việc sử dụng các giống loài cao su phù hợp là rất quan trọng để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.
NR có ph m ch tănh ăcaoăsuăt (RSS)-5 ho c cao su kh i (TSR)-50ăđ tr n v i nh a đ ng , t l t t nh t là 5% [3]
Việc sử dụng cao su tự nhiên hoặc tái chế trong sản xuất lốp xe không chỉ giúp cải thiện độ bám đường mà còn giảm thiểu ma sát, từ đó nâng cao hiệu suất vận hành Cao su này đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra bề mặt lốp xe, giúp tăng cường khả năng bám đường và đảm bảo an toàn cho người lái.
SBS là ph gia copolymer khi thêm vào nh aăđ ng giúp c i t ngăđ bám dính gi aăđáăvƠănh a ,t ngăkháng h n lún c a h n h p BTN [4]
Việt Nam, tác giả Nguyễn Minh Tuấn nghiên cứu về tác động của SBS đến khả năng chống nứt của BTN nóng Tác giả đưa ra kết luận, mẫu BTN giá trị Marshall và cường độ kéo gián tiếp phụ thuộc vào SBS (từ 2% đến 8%) Với 4% SBS, hạng mục có MHV đạt mài mòn tốt hơn năm mẫu BTN không sử dụng, đồng thời thời gian chịu sâu vết lún bánh xe giảm khoảng 39%.
Vi c s d ng SBS c i ti n ch tăl ng nh aăđ ng còn h n ch do giá thành SBS khá cao
SBR là một loại polymer được sử dụng trong ngành xây dựng, đặc biệt là trong việc cải thiện tính chất của bê tông Khi được trộn vào bê tông, SBR giúp tăng cường khả năng phân tán nhanh chóng và liên kết với các thành phần khác, tạo ra một kết cấu chắc chắn và bền vững.
Nghiên cứu của Becker và các công trình nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng SBR latex có khả năng cải thiện độ bám dính và liên kết của bề mặt, đồng thời giảm thiểu quá trình oxy hóa Điều này giúp bù đắp cho vấn đề lão hóa và khô cứng của vật liệu Bên cạnh đó, Bộ Giao thông Vận tải Florida cũng đã công nhận những ưu điểm này trong việc ứng dụng SBR latex vào các công trình.
Polyethylene terephtalate (PET) là nh a nhi t d o thu c h polyeste.ăPETăđ c dùng trong v tăđ ng th că n, ly, chai nh a, t ng h p x ăs i, làm v c ng b c v t d ng khác [9]
N mă1941,ăCalicoăPrinter’ăAssociationđưătìmăth y PET và đ năn mă1973ăthìăchai nh a PETăđ căđ aăvƠăs n xu t [10] PETăđ c ký hi u trên các v t d ng tái ch và có c uătrúcăđ c th hi n hình 2.1 [11]
Hình 2.1: Ký hi u bên và c u trúc phân t c a PET
Các tính ch t v t lý c aăPETăđ c t ng h p trong b ng 2.1
B ng 2.1: M t s tính ch t v t lý c a PET [10]
Kh iăl ng riêng (d ngăvôăđ nh) 1.370 g/cm 3
Kh iăl ng riêng (d ng tinh th ) 1.455 g/cm 3
Gi i h năđƠnăh i 50-150% i m nóng ch y 260 o C d n nhi t 0.24 W/(m/K)
T ng quan v nghiên c u PET
2.2.1 Nghiên c u ng d ng PET trên th gi i
Vào năm 2005, tác giả A Hassan cùng nhóm nghiên cứu đã công bố việc sử dụng PET (3mm) thay thế cho vật liệu thô (2.36mm - 4.75mm) Họ sử dụng nhựa đường 60/70 và vật liệu có cấp phối 12.5mm, với tỷ lệ thay thế 20% cho nhựa đường Kết quả cho thấy, khi thay thế 20% vật liệu bằng PET, độ bền của hỗn hợp nhựa đường tăng lên 5% so với hỗn hợp plastiphalt, đồng thời giảm trọng lượng lên đến 2,8%.
N mă2013, m t nghiên c u khác c a Wan.M.N, Wan.A.R và Achmad.F.A.W [13], đưăs d ngăăPET(ăkíchăth c 1.18mmăđ n 2.36mm) đ thay th c t li u m n Tác gi đưăth c hi n: Thí nghi m ch u t i tr ng l p d c tr că(RLAT)ăcóăđ l n 110kN v i
Trong thí nghiệm với 1800 vòng/phút và điều kiện 25 độ C, mẫu có chứa PET cho kết quả kháng lún tốt hơn, với khả năng kháng lún tự nhiên đạt tới 20% So với mẫu không có PET, mẫu có PET thể hiện sự cải thiện rõ rệt về tính chất cơ học, chứng minh hiệu quả của việc thêm PET vào vật liệu.
Trong nghiên cứu của Modarres và Hamedi, tác giả đã khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ (5°C, 20°C) và khả năng kháng mặn của màng BTN sử dụng PET so với màng sử dụng SBS Các hạt PET (0.425mm-1.18mm) được thử nghiệm với nồng độ từ 0%, 2%, 4% đến 10% Tác giả kết luận rằng khả năng kháng mặn của hai loại màng này tương đương nhau, với ảnh hưởng của PET giá thành rẻ hơn.
Nghiên cứu của tác giả Hasan T và Mohammad R.A đã xem xét ảnh hưởng của các loại hạt PET (2%, 4%, 6%, 8%, và 10%) và mẫu không sử dụng PET PET được chia thành hai loại: PET hạt thô (kích thước từ 1.18 đến 2.36mm) và PET hạt mịn (kích thước từ 0.297 đến 0.595mm) Kết quả thí nghiệm cho thấy, cả hai loại PET hạt thô và hạt mịn đều có giá trị trong thí nghiệm Marshall, nhưng PET 4% cho kết quả tốt nhất Mẫu thí nghiệm sử dụng PET 2% có CCK gián tiếp đạt giá trị cao nhất PET cải thiện tính chất của BTN, giúp tăng cường khả năng chống nứt và khả năng kháng lún khi áp dụng trong hỗn hợp PET Nhìn chung, PET hạt mịn thể hiện hiệu quả tốt hơn so với PET hạt thô Tác giả khuyến nghị nên sử dụng PET hạt mịn với tỷ lệ 2-4% để cải thiện các tính chất của BTN theo hướng có lợi.
Tác giả Dhirar T Mohammed và Zaid H Hussein đã nghiên cứu về sự phân hủy của PET trong nền đất dưới các điều kiện kiểm soát bằng cách sử dụng kỹ thuật dính chặt qua rây No.100 ở nhiệt độ 165 độ C Họ tiến hành các quan sát cấu trúc vi phân của nền đất hiệu chỉnh Các thí nghiệm bao gồm đo lún, nhiệt hóa mặn, thí nghiệm giữ nước, và già hóa của nền đất trong thí nghiệm TFOT, cũng như xác định nồng độ PET trong 1 giờ.
Nhiệt độ 350°C được sử dụng để nghiên cứu sự hòa tan của PET trong môi trường nhiệt độ 155°C ±5 trong khoảng 40-50 phút với tốc độ quay 2000 vòng/phút Nồng độ PET được nghiên cứu là 1%, 2%, 3%, 4% và 5% trong dung môi Kết quả cho thấy, sự hòa tan của PET có ảnh hưởng đến tính chất hóa học của dung dịch, làm tăng độ nhớt Do đó, PET có khả năng hòa tan cao trong dung môi khi nhiệt độ được nâng lên Qua việc nghiên cứu nhiệt độ và nồng độ, PET thể hiện tính chất hòa tan tốt nhất ở nồng độ 4%.
Nghiên cứu về tính chất của SMA khi sử dụng PET đã được thực hiện thông qua các thí nghiệm Marshall, thí nghiệm kéo gián tiếp (ITS) và thí nghiệm mô đun đàn hồi (Static and Dynamic Creep Test) Hàm lượng PET được thử nghiệm từ 0.1% đến 1% tính trên tổng khối lượng chất liệu Kết quả cho thấy giá trị M H gia tăng khi hàm lượng PET tăng, đồng thời sức kháng biến dạng cũng không bị ảnh hưởng tiêu cực với hàm lượng PET ở mức độ nhất định Một nghiên cứu khác cho thấy thí nghiệm mô đun đàn hồi có thể thực hiện với nhiều nhiệt độ và các cấp phối khác nhau Nhóm tác giả kết luận rằng SMA có PET cho sức kháng biến dạng cao hơn so với SMA thông thường qua tất cả các thí nghiệm.
Trong nghiên cứu của Modarres và Hamedi, tác giả đã so sánh hai loại bê tông nhựa (BTN) sử dụng PET và SBS Kết luận cho thấy rằng BTN sử dụng PET có khả năng chống nứt và sức kháng mài mòn tốt hơn so với BTN sử dụng SBS, đồng thời PET cũng mang lại tính kinh tế hơn.
Vào năm 2018, các tác giả Brajesh Mishra và Mohit Kumar Gupta đã tiến hành nghiên cứu về việc sử dụng PET tái chế kết hợp với tro bay trong hỗn hợp đất Nghiên cứu đã thử nghiệm nhiều tỉ lệ khác nhau của PET tái chế (0%, 0.4%, 0.8%, 1%, 1.6%) và tro bay (0%, 5%, 10%, 15%, 20%) Kết quả cho thấy sự cải thiện về độ bền, giá trị CBR và sự giảm khối lượng riêng của hỗn hợp Tỉ lệ tối ưu được tìm thấy là 1.2% PET tái chế kết hợp với 15% tro bay, cho thấy sự cải thiện đáng kể các chỉ số cơ lý của hỗn hợp đất.
2.2.2 Nghiên c u ng d ng Vi t Nam
Vi c s d ng tái ch nh a PET vào BTN mang l i nhi u c i thi n rõ r t, vì v yăđ tài v nh a tái ch PETăngƠyăcƠngăđ c quan tâm h n
N mă2015,ătác gi Nguy n M nh Tu n và Nguy n Vi tăHuyăđư nghiên c u ng d ng chai nh a ph th i vào BTN Thành ph H Chí Minh [22]
Bê tông nhựa nóng PET (Polyethylene Terephthalate) nghiên cứu có tỷ lệ thành phần từ 0.2% đến 0.8% Phương pháp sản xuất bê tông nhựa PET chủ yếu là quy trình khô (PPTK), sử dụng hai dạng kích thước PET là dạng hạt (1.5mm x 30mm) và dạng hạt vuông (1.5mm x 1.5mm) Các thử nghiệm được thực hiện bao gồm kiểm tra độ lún, thử nghiệm nhiệt độ hóa mềm, thử nghiệm Marshall, thử nghiệm CCK gia tăng, kiểm tra độ mài mòn Cantabro và M H.
Khi PET được sử dụng trong sản xuất, nó không tan trong môi trường tự nhiên, dẫn đến việc thay thế một phần chất liệu trong sản phẩm PET có khả năng chống lại các yếu tố như kim loại, nhiệt độ và hóa chất, giúp nâng cao tính chất và độ bền cho sản phẩm.
T m i quan h gi a HLN v iăđ năđ nh marshall, tác gi tìmăraăđ c hƠmăl ng PETăt ngă ng v i HLN t iă uăđ c th hi n trong b ng 2.2
B ng 2.2: Các t h păhƠmăl ng PET và hƠmăl ng nh a t iă uăt ngă ng
HƠmăl ng PET HLN t iă u
Kết quả thí nghiệm cho thấy việc sử dụng PET cải thiện đáng kể khả năng chịu mài mòn của CCK gián tiếp trong hỗn hợp BTN Cụ thể, áp lực nén đạt cao nhất là 0.92 MPa, so với 0.67 MPa của mẫu không có PET Đặc biệt, với tỷ lệ PET 0.4%, mài mòn giảm xuống chỉ còn 5.05% so với 6.25% của mẫu đối chứng.
Cantabro có tỷ lệ PET 0.6% và HLN 5.26% So với mẫu thông thường, mẫu BTNC có PET có khả năng chống thấm và chống mài mòn tốt hơn Trong thí nghiệm đo độ pH, PET không làm giảm độ pH của BTNC Khi HLN và PET kết hợp, độ pH giảm xuống.
N mă2019, nhóm tác gi g m Nguy n M nh Tu n, Nguy năQuangăDu,ăV ăBáăT đưăcôngăb bài nghiên c u v tr n PET v i nh aăđ ng s d ng b c x vi sóng [23]
Tác giả đã sử dụng vật liệu PET (cắt từ chai nhựa) để nghiên cứu trong nhà 60/70 Nhóm nghiên cứu đã cắt mẫu PET có kích thước 1.5mm x 1.5mm và xử lý ở nhiệt độ 170 độ C trong 4 giờ Sau đó, mẫu được làm nóng lại ở nhiệt độ 150-160 độ C trong 2 giờ bằng lò vi sóng 900W trong 10 phút.
Qua thí nghi m: Thí nghi m ki mătraăđ kim lún và nhi tăđ hóa m m s d ng hƠmăl n PET 8% cho c hai thí nghi m, thí nghi măxácăđ nhăđ năđ nhăvƠăđ d o
Trong nghiên cứu của Marshall, thí nghiệm C CK đã được thực hiện khi ép ch với các hàm lượng PET là 0%, 8% và 10% Tác giả đã xác định rằng hàm lượng PET tối ưu là 8%, trong khi mẫu không có PET cho thấy tính chất cơ học kém hơn đáng kể Điều này cho thấy rằng việc bổ sung PET giúp cải thiện tính chất cơ học, đặc biệt là khả năng kháng nứt và độ bền của vật liệu Đồng thời, thí nghiệm cũng chỉ ra rằng hàm lượng PET 12,5% có thể là lựa chọn phù hợp cho mẫu BTNC.
L a ch n v t li u
Bài viết trình bày về việc nghiên cứu thiết kế cấp phối bê tông nhựa nóng Hàng An, Quận 9, TP.HCM, với thành phần cấp phối bê tông nhựa nóng BTNC 12.5mm của tác giả Trần Huy Hòa Thành phần này được xác định với tỷ lệ HLN tối ưu 5% theo hình hợp bê tông Các hình ảnh minh họa cho thành phần cấp phối được trình bày trong Hình 3.1 và Hình 3.2.
B ng 3.1 C p ph i s d ng trong nghiên c u
Hình 3.2:ă ng cong c p ph i BTNC 12.5
Nghiên c u s d ng nh aăđ ng đ c, mác 60/70
Hình 3.3: PET c a công ty Vân Gia Phát
Ph ng pháp tr n PET v i h n h p bê tông nh a
Trong nghiên c u này, HLN ch n là 5%, c p ph i s d ng BTNCă12.5ăđ căđ c p m că3.1.1.ăN măhƠmăl ngăPETăđ c s d ng bao g m 0%, 0.2%, 0.4%, 0.6% và 0.8% (hƠmăl ng PET trên t ng kh iăl ng c t li u)
Nghiên c u s d ng PPTK c i ti n C t li u đ c s y 170 o C trong kho ng 4 gi
Nhà máy sản xuất trong thời gian khoảng 2 giờ, nhiệt độ đạt từ 150°C đến 160°C Hỗn hợp chất liệu sau khi được xử lý trong khoảng 170°C trong 4 giờ sẽ được lấy ra và đưa vào nhà máy trong vòng 2 phút Sau đó, PET sẽ được lấy ra khi nhiệt độ đạt từ 140-155°C, tiến hành gia nhiệt trong khoảng 150°C Trong khoảng 3 phút, toàn bộ nhà máy sẽ được kín PET và chất liệu.
Các thí nghi măđ c th c hi n là : Thí nghi m đ năđinh,ăđ d o Marshall, thí nghi măđoăM H, thí nghi măđoăC CK khi ép ch , thí ngi măxácăđ nh M P
T ngă ng v i t ng thí nghi m,ăn măhƠmăl ngăPETăđ c ph i tr n v i BTN.
Các thí nghi m đánh giá tính ch t c a h n h p BTNC 12.5
Tiên hành thí nghi m theo TCVN 8860-1 : 2011 [33]
3.3.1.1 M c đích đi u ki n nhi tăđ cao, m tăđ ng BTN b suy gi măc ngăđ và d b h ăh ng khi ch u tác d ng c a t i tr ng.ăPh ngăphápăthi t k Marshall nh măđ m b o l p k t c u áoăđ ngăd i tác d ng c a t i tr ngăgiaoăthôngătrongăđi u ki nămôiătr ng b t l i không b h ăh ng và bi n d ng quá m c
Ti năhƠnhăđúcăcácăm u Marshall v iăcácăhƠmăl ngăPETăthayăđ i t 0%, 0.2%, 0.4%, 0.6% và 0.8% (hƠmăl ng PET trên t ng kh iăl ng c t li u) T ng s m u ch b là 15 m u ng m iăn măhƠmăl ng PET
Hình 3.4: Các m u ch b cho thí nghi m Marshall
Chi u cao trung bình c a m uăđ căđoătr c khi thí nghi m,ăxácăđ nh chính xác đ n 0.1 mm
M u đ căngơmătr c thí nghi m 60 o C ± 1 o C trong th i gian 40 phút ± 5 phút
Sau khi nghiên cứu, chúng tôi nhận thấy rằng tốc độ nén của mẫu thép không vượt quá 50.8 mm/phút trong quá trình phá hủy Mẫu thép này có giá trị trọng lượng lớn nhất, và kết quả chính xác được xác định theo phương pháp Marshall của mẫu BTN.
Th i gian th c hi n thí nghi m không quá 30s tính t lúc m u v a r i kh i b ngâm đ n lúc k t thúc thí m uăđó
Hình 3.5:Thi t b đoăthí nghi m Marshall
Công th cătínhăđ năđ nh Marshall:
- K là h s hi u ch nh( n i suy t B ng 1 c a TCVN 8860-1 : 2011);
3.3.2 Thí nghi m đo mô đun đƠn h i
Ti n hành thì nghi m theo 22TCN 211 ậ 06, m c C.3.1 [34]
Xácăđ nh giá tr M H c a m u BTN ba c p nhi tăđ ,ăđơyălƠăm t trong nh ng d li u quan tr ngăgiúpăxácăđnh chi u dày c a l p BTN theoăbaăđi u ki n nhi tăđ thi t k
Các mẫu có kích thước Hcm và Dcm (sai số ±0.2 cm) được chịu áp lực 30 Mpa trong 3 phút Nghiên cứu PET với các hàm lượng 0%, 0.2%, 0.4%, 0.6% và 0.8% Tổng số mẫu thực hiện thí nghiệm là 10 mẫu (mỗi hàm lượng PET có 2 mẫu) Mẫu không được thí nghiệm sau 16 giờ kể từ khi đúc.
Ba nhi tăđ thí nghi m là 15 o C, 30 o C và 60 o C Các m uăđ c b oăd ng trong t n đnh nhi t t i các nhi tăđ thí nghi m trong th i gian 2,5 gi tr c khi ti n hành nén m u
Mua bán hàng hóa là một hoạt động quan trọng trong nền kinh tế, liên quan đến việc xác định giá trị của sản phẩm tại thời điểm giao dịch Giá trị này được xác định dựa trên sự đánh giá của người tiêu dùng và các yếu tố thị trường Trên thực tế, giá trị hàng hóa có thể thay đổi theo thời gian, vì vậy việc hiểu rõ giá trị tại thời điểm hiện tại là rất cần thiết cho các giao dịch thương mại.
Hình 3.6: Thi t b thí nghi măđoămôăđunăđƠnăh i
Công th c tính các tr s nh sau:
4P 2 pD (MPa) (3.3) + D lƠăđ ng kính m u và là H chi u cao m u;
+ P (kN) là l c tác d ng lên bàn ép Th ng l y p = 0,5MPa (t ngđ ng v i áp l c làm vi c c a v t li u áo đ ng)
3.3.3 Thí nghi m c ng đ ch u kéo khi ép ch
Ti n hành thí nghi m theo TCVN 8862 : 2011 [35]
Thí nghiệm này mô phỏng mạch điện BTN khi nhiệt độ thay đổi Khi nhiệt độ hạ xuống, BTN sẽ có khả năng điều chỉnh cường độ dòng điện, làm giảm sự kéo dài Nếu dòng điện kéo dài vượt quá giới hạn cho phép của hệ thống BTN, mạch điện sẽ bị ngắt kết nối.
Ti năhƠnhăđúc các m u Marshall v iăhƠmăl ngăPETăthayăđ i t 0%ăđ n 0.2%, 0.4%, 0.6% và 0.8% T ng s m u là 15 m u,ăt ngă ng v i m iăhƠmăl ng PET s có 3 m u.S
Trong nghiên c u, thí nghi măxácăđ nh C CK gián ti păđ c th c hi n nhi tăđ c a m u BTN là 25 o C±1 o C B oăd ng m u trong bình năđ nh nhi t trong th i gian 30-60 phút
Hình 3.7: M uăđ c ngâm b oăd ng Sauăđó,ăl y m u đ c đ t lên t m thép trên bàn nén và ti n hành nén m u T căđ di chuy n c a bàn nén là 50.8 mm/phút
Hình 3.8: M uăd căđ t lên bàn nén
Công th căxácăđ nh C CK khi ép ch Rkc :
Rkc là c ngăđ ch u kéo c a m u (MPa);
H và D là chi uăcaoăvƠăđ ng kính m u (mm)
3.3.4 Thí nghi m mô đun ph c đ ng
Ti n hành thí nghi m theo EN 12697-26C [36]
T i tr ng l p do xe ch y và nhi tăđ c a th i ti t là t h p nguyên nhân chính tác d ng lên m tăđ ng Vì th thí nghi măM P ălƠăraăquanătrongăđ c i thi n h n h p BTN
Giá tr c a thí nghi măM P ăr t quan tr ng, ph n ánh ng x c a BTN g n v i đi u ki n làm vi c th c t c a nó
Máy thí nghiệm DTS-30 được thiết kế để kiểm tra các vật liệu như nhựa, kim loại và gốm sứ với độ chính xác cao Thiết bị này sử dụng công nghệ CDAS, kết hợp với phần mềm TestLab và các phụ kiện đi kèm để đảm bảo hiệu suất tối ưu Ngoài ra, DTS-30 còn được trang bị hệ thống điều khiển nhiệt độ tiên tiến, giúp nâng cao độ tin cậy trong quá trình thí nghiệm.
M u thí nghi m có kíchăth c D0 mm và H0mm.ăT ngă ng v i m i hàm l ng PET, có 1 m uăđ c ch b Có 5 m u ch b thí nghi m bao g m 1 m u không có PET và 4 m u s d ng 0.2%,ăđ n 0.8% PET
Nhi tăđ thí nghi m là -10 o C, 4 o C, 21 o C,37 o C và 54 o C.ăT ngă ng v i các t n s c a t i tr ng tác d ng lên m u l năl t là 0.1 Hz, 0.5Hz, 1 Hz, 5 Hz, 10 Hz và 25
Ti n hành l p m u vào khung thí nghi m, g n chuy n v k vƠăđ t vào máy DTS
30 Thi t l p nhi tăđ thí nghi măvƠăđ i m uăđ t đ n nhi tăđ đóăthôngăquaăm t m u quy chi u có g n nhi t k
Quá trình tác d ng xung l c,ă10ăl t xung l căđ u tác d ng lên m uăđ hi u ch nh đ l n và chu k l c phù h p v i gi i h n bi n d ngăngangăđưăđ c thi t l p
Hình 3.9: D ng c a xung l c th hi n qua th iăgianăt ngăt i và t i tr ng l n nh t
Hình 3.10: B trí thí nghi mămôăđunăph căđ ng
Phát triển Master Curve dựa trên bảng số liệu về mối quan hệ giữa mô hình hóa và nhiệt độ, giúp xây dựng đường cong master cho mô hình hóa bằng cách lấy bảng số liệu tại các nhiệt độ tham chiếu Quá trình này bao gồm việc chuyển các bảng số liệu tại các nhiệt độ còn lại thông qua hệ số chuyển (shift factor), từ đó tạo ra một đường cong đồng nhất cho các dữ liệu nhiệt độ khác nhau.
Hình 3.11: H s d ch chuy n a(T) trong nghiên c u
H s d ch chuy nă(shiftăfactor)ăđ căđ c bi u di năd i d ngălogaritănh ăHìnhă 4.12ăvƠăxácăđnh theo công th c [36]
t (3.5) Trongăđó:ă a(T): h s d ch chuy n t: s l n t i, nghchăđ o c a t n s t i tr: s l n t i nhi tăđ tham kh o
Hình 3.12: D ngăđ th Master curve theo hàm sigmoidal
Thí nghi m Marshall
K t qu thí nghi m Marshall c a m u BTN đưăđ c th hi n B ng 4.1
B ng 4.1: K t qu thí nghi m Marshall
HƠmăl ng PET 0.0% 0.2% 0.4% 0.6% 0.8% năđ nh Marshall (kN) 8.26 8.28 8.64 8.07 7.23 d o Marshall (mm) 3.42 3.53 4.12 3.76 3.48
Hình 4.1: Bi uăđ quan h gi a hƠmăl ng PET v i đ năđ nhăvƠăđ d o
0.0% 0.2% 0.4% 0.6% 0.8% do Marshall n đnh Marshall (kN)
HƠm L ng PET ă năđ nhăMarshallătbă(KN) ăd oăMarshallătbă(mm)
Hình 4.1 cho thấy rằng việc sử dụng PET với hàm lượng 0.4% đã làm tăng độ đặc chắc và độ dẻo của mẫu BTN, với giá trị Marshall đạt 8.73 kN, cao hơn 6.1% so với mẫu BTN không sử dụng PET Mẫu BTN sử dụng PET 0.4% có độ dẻo Marshall là 4.12, tăng 20% so với mẫu không dùng PET.
Giá trị của PET đã tăng thêm 0.4%, trong khi giá trị của Marshall giảm nhẹ Cụ thể, BTN có hàm lượng PET 0.8% đạt được giá trị Marshall là 7.81 kN, trong khi hàm lượng PET 0.4% chỉ đạt 7.2%.
Việc thêm PET vào hỗn hợp BTNC 12.5% đã làm tăng đáng kể khả năng bám dính của BTN, giúp cải thiện tính chất cơ học của vật liệu Khi sử dụng PET, nếu nồng độ vượt quá 0.4%, sẽ làm giảm khả năng liên kết giữa PET và các thành phần trong hỗn hợp, dẫn đến chất lượng kém theo tiêu chuẩn Marshall.
Thí nghi m mô đun đƠn h i
K t qu thí nghi m M Hăc a m uăBTNăđưăđ c th hi n B ng 4.2
B ng 4.2: K t qu thí nghi mămôăđunăđƠnăh i
Hình 4.2: Bi uăđ quan h gi aăhƠmăl ng PET vƠămôăđunăđƠnăh i
Hình 4.2 thể hiện ảnh hưởng của PET đến giá trị MH tại ba nhiệt độ 15°C, 30°C và 60°C trong thí nghiệm Giá trị MH của mẫu thay đổi ba nhiệt độ có xu hướng giảm dần Khi tăng hàm lượng PET, giá trị MH đạt được lần lượt là 316.3 MPa, 194.6 MPa và 152.2 MPa tại hàm lượng PET 0.8% so với hàm lượng PET 0%, với mức giảm tương ứng là 35%, 43% và 10%.
Thí nghi m c ng đ ch u kéo khi ép ch
K t qu thí nghi m C CKăkhiăépăch c a m uăBTNăđưăđ c th hi b ng 4.3
B ng 4.3: K t qu thí nghi m c ngăđ ch u kéo khi ép ch 25 o C
C CK khi ép ch (N/mm 2 ) 1.18 1.01 0.9 0.88 0.86
Hình 4.3: Bi uăđ quan h gi aăhƠmăl ng PET v i c ngăđ ch u kéo
Hình 4.3 cho thấy rằng PET lơ mạ thay đổi C CK khi ép chặt vào mẫu BTN Mẫu không sử dụng PET có C CK cao nhất là 1.18 MPa, trong khi các mẫu sử dụng PET có giá trị thấp hơn Điều này chứng tỏ rằng khi nhiệt độ đạt 25 độ C, PET không còn khả năng kháng nén của hỗn hợp BTN C CK khi ép chặt giá mặn của PET là 0.8% có giá trị C CK khi ép chặt thấp nhất là 0.86 N/mm².
Thí nghi m mô đun ph c đ ng
K t qu thí nghi măM P ăđưăđ c th hi n B ng 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, và 4.8
B ng 4.4: K t qu thí nghi m môăđunăph căđ ng c a m u thôngăth ng
B ng 4.5: K t qu thí nghi m mô đunăph căđ ng c a m uăcóăhƠmăl ng
B ng 4.6: K t qu thí nghi m môăđunăph căđ ng c a m uăcóăhƠmăl ng
B ng 4.7: K t qu thí nghi m môăđunăph căđ ng c a m uăcóăhƠmăl ng
B ng 4.8 K t qu thí nghi m môăđunăph căđ ng c a m uăcóăhƠmăl ng
Hình 4.4: Bi uăđ quan h t n s vƠămôăđunăph căđ ng c a m u PET 0.2%
Hình 4.5: Bi uăđ quan h t n s vƠămôăđunăph căđ ng c a m u PET 0.2%
Hình 4.6: Bi uăđ quan h t n s vƠămôăđunăph căđ ng c a m u PET 0.4%
Hình 4.7: Bi uăđ quan h t n s vƠămôăđunăph căđ ng c a m u PET 0.6%
Hình 4.8: Bi uăđ quan h t n s vƠămôăđunăph căđ ng c a m u PET 0.8%
Gía tr c a M P đ c th hi n trong Hình 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8 Các bi uăđ này cho th y ng x c a v t li u BTN v iăhƠmăl ng PET khác nhau các nhi tăđ và
Nhiệt độ càng cao, tính chất cơ học của vật liệu càng thay đổi, điều này được thể hiện qua mối quan hệ giữa tính chất cơ học (MP) và nhiệt độ Đường cong master cho thấy mối quan hệ này ở các mẫu BTNC và được minh họa trong các hình 4.9, 4.10, 4.11, 4.12 và 4.13 Giá trị MP của các mẫu PET cũng được thể hiện trong hình 4.14.
Hình 4.9:ă ng cong Master Curve c a m uăthôngăth ng
Hình 4.10:ă ng cong Master Curve c a m u s d ng 0.2 % PET
Hình 4.11:ă ng cong Master Curve c a m u s d ng 0.4% PET
Hình 4.12:ă ng cong Master Curve c a m u s d ng 0.6% PET
Hình 4.13:ă ng cong Master Curve c a m u s d ng 0.8% PET
Hình 4.14:ăT ngăquanăv môăđunăđƠnăh i gi a các m u BTNC 12.5
Hình 4.14 thể hiện đường cong Master Curve của các mẫu BTNC 12.5 sử dụng hàm lượng PET khác nhau là 0%, 0.2%, 0.4%, 0.6% và 0.8% Kết quả cho thấy, tại nhiệt độ 21 oC và 37 oC, các đường cong Master Curve gần như trùng nhau Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao 54 oC, đường cong Master Curve của các mẫu BTN có sự chuyển dịch nhất định, trong đó mẫu sử dụng 0.4% PET nằm xa nhất và có sự dịch chuyển khác biệt so với mẫu 0% PET Từ đó, có thể kết luận rằng PET không làm ảnh hưởng đến đường cong của mẫu BTN khi chịu nhiệt.
Khi nhiệt độ giảm từ -10°C đến 4°C, đường cong Master Curve cho thấy sự dịch chuyển rõ rệt, đặc biệt khi sử dụng 0.4% PET, so với mẫu không có PET Điều này chứng tỏ rằng PET có khả năng cải thiện tính chất của vật liệu, góp phần nâng cao hiệu suất và độ bền của sản phẩm.
K t lu n
K t qu nghiên c u cho th y vi c tr n PET v i h n h p BTN b ng PPT c i ti n đưăc i thi năđ năđinhăvƠăđ d oăMarshall,ăt ngăkh n ngălƠmăvi c c a m u khi ch u
TT ă nhi tăđ th p,ănh ngăch aălƠmăthayăđ i các tính ch t khác c a m u BTN
K t qu th hi n rõ các k t lu n sau:
M u BTNC 12.5 có hơmăl ng PET thích hợp để nâng cao hiệu quả của BTN trong ngành thực phẩm Việc sử dụng hơmăl ng PET với nồng độ từ 0.2% đến 0.4% đã cho thấy sự cải thiện đáng kể trong chất lượng sản phẩm.
T thí nghi m M H cho th y h n h p BTNC s d ng PET không c i thi n
M H so v i h n h păBTNCăthôngăth ng.ăHƠmăl ng PET t ngălên thì M H c a m u BTN s gi m
T thí nghi m C CK khi ép ch cho th y PET không c i thi n kh n ngăch u kéo gián ti p c a m u BTNC12.5 thôngăth ng
PETăch aăc i thi năđ c kh n ngăchu TT c a m u BTN nhi tăđ cao,ănh ngă khi nhi tăđ h xu ng thì PET giúp c i thi n kh n ngălƠmăvi c c a m u.
Ki n ngh 37 DANH M C TAI LI U THAM KH O ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED
Qua các thí nghiệm, sự liên kết giữa PET và các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của nó đã được làm rõ Do PET có nhiệt độ nóng chảy cao và thời gian trễ ngắn, nên cần nghiên cứu thêm về tính chất của PET để tối ưu hóa hiệu quả Việc cải tiến quy trình sản xuất và thời gian trễ sẽ giúp nâng cao tính chất cơ lý của PET.
Do th iăgianăvƠăđi u ki n nghiên c u còn h n ch nên ch th c hi n m t lo i h t
Công ty PET đã tiến hành nghiên cứu và so sánh các loại PET khác nhau nhằm tạo ra nguồn PET tổng hợp chất lượng cao Bên cạnh đó, các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm về độ mịn, độ nhám và tính chất vật lý của bánh xe cũng được thực hiện để đánh giá hiệu quả và tính năng của PET trong ngành công nghiệp.
DANH M C TAI LI U THAM KH O
Một số nguyên nhân gây hư hỏng mặt đường bê tông nhựa phổ biến ở Nam Bộ bao gồm yếu tố thời tiết, tải trọng xe quá lớn và chất lượng vật liệu kém Để khắc phục tình trạng này, cần có các giải pháp như cải thiện quy trình thi công, tăng cường kiểm tra chất lượng và áp dụng công nghệ mới trong bảo trì Việc này không chỉ giúp nâng cao độ bền của mặt đường mà còn đảm bảo an toàn giao thông cho người sử dụng.
[2] Z N Kalantar, M R Karim and A Mahrez "A review of using waste and virgin polymer in pavement," Construction and Building Materials, vol 33, pp 55ậ62, 2012
[3] N N Bích "Công ngh nh aăđ ng cao su hóa." Internet: https://www.vra.com.vn/, April 01, 2022
Quyết định ban hành chủ trương thu thập thông tin và thiết kế, thi công nghiệm thu BTN chất lượng có sử dụng phế gia SBS trên vật liệu nóng tại Việt Nam, theo tài liệu 3904/Q, năm 2016.
Styrene-Butadiene-Styrene (SBS) is a crucial material influencing the performance of hot-mix asphalt For more details, visit the source at http://tapchigiaothong.vn/anh-huong-cua-ham-luong-styrene butadiene styrene-sbs-den-kha-nang-lam-viec-cua-be-tong-nhua-nong-18328212.htm, published on April 1, 2022.
[6] Y Yildirim "Polymerămodifiedăasphaltăbinders,"ăConstruction and Building Materials, vol 21, no 1, p 66ậ72, 2007
[7] Y Becker, et al "Polymer modified asphalt Vis Technol," Vision
[8] R Roque, et al ắGuidelinesăforătheăuseăofămodifiersăinăSuperpaveămixture EvaluationăofăSBSămodifierăvolă1(3) volumes:ăEvaluationăofăSBSămodifier,"Internet: https://trid.trb.org/view/697983, April 01, 2022
[9] V P Th y, T H P Ân và N T Vi t (2015, April) ắTái ch
Polyethyleneterephthalate(PET) và ng d ng c a nh aăđưăquaătáiăch " T p chí khoa h c Tr ng đ i h c C n Th [Online] 1(39) , pp 57-65
Available: https://sj.ctu.edu.vn/ql/docgia/tacgia-13970/baibao-21003.html, April 5, 2022
[10] "Polyethyleneterephthalate Structure.Ằ Internet: https://byjus.com/chemistry/polyethylene-terephthalate/, April 05, 2022
[11] "Tính ch t c a PET.Ằ Internet: https://byjus.com/chemistry/polyethylene- terephthalate/.html, 2018/kyduyenplastic.blogspot.com/2014/07/mot-so- ung-dung-cua-pet-polyethylene.html, April 08, 2022
[12] A Hassani, H Ganjidoust and A A Maghanaki ắUseă ofă plastică wasteă (Polyethylene Terephthalate) in asphalt concrete mixture as aggregate replacement,Ằ J Waste Management and Research, vol 23, pp 322-327,
[13] W M Nazmi, et al ắGreenă Pavementă Usingă Recycledă Polyethyleneă Terephthalate (PET) as Partial Fine Aggregate Replacement in Modified Asphalt,ẰăProcedia Engineering, vol.53, pp.124-128.4, 2013
[14] A Modarres and H Hamedi ắE ectăofăwasteăplasticăbottlesăonătheăsti nessă and fatigue properties ofămodifiedăasphaltămixes,Ằ Materials & Design, vol
[15] T Hasan and R A Mohammad ắInvestigatingătheămechanicalăpropertiesăofă asphalt concrete containing waste polyethyleneă terephthalate,Ằ Road Materials and Pavement Design, vol 18, Issue 5, pp 1200-1217, 2017
[16] D T Mohammed and Z H Hussein ắEvaluationă ofă Pyrolisisă PETă UtilizationăinăAsphaltăBinder,Ằă International Journal of Enhanced Research in Science Technology & Engineering, vol.3 Issue 9, 2014, pp 114-121,
[17] T B Moghaddam, et al ắEvaluation of permanent deformation characteristicsă ofă unmodifiedă andă polyethyleneă terephthalateă modifiedă asphalt mixturesăusingădynamicăcreepătest,Ằă Materials & Design, vol.53, pp 317-324, 2014
[18] T Hasan and R.A Mohammad ắInvestigatingătheămechanical properties of asphalt concrete containingă wasteă polyethyleneă terephthalate,Ằ Road Materials and Pavement Design, vol.30, pp 50-15, 2014 2017
[19] A Modarres and H Hamedi ắDevelopingălaboratoryăfatigueăandăresilientă modulusă modelsă foră modifiedă asphaltă mixesă withă wasteă plastică bottlesă (PET),ẰăConstruction and Building Materials, vol.68, pp 259-267, 2014
[20] A Modarres and H Hamedi ắE ectăofăwasteăplasticăbottlesăonătheăsti nessă and fatigue properties ofă modifiedă asphaltă mixes,Ằ Materials & Design, vol.61, pp 8-15, 2014
[21] Brajesh Mishra and Mohit Kumar Gupta ắUseă ofă randomlyă orientedă polyethylene terephthalate (PET) fiber in combination with fly ash in subgradeăofăflexibleăpavement,Ằ Construction and Building Materials, vol
N M Tu n và N V Huy đã nghiên cứu ứng dụng chai nhựa phế thải trong hỗn hợp bê tông nhựa nóng tại TP HCM Nghiên cứu này nhằm tìm hiểu hiệu quả và tính khả thi của việc sử dụng nhựa PET tái chế trong ngành xây dựng, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tăng cường tính bền vững cho các công trình hạ tầng Thông tin chi tiết có thể được tìm thấy tại bài viết trên trang Tạp chí Giao thông, ngày 10 tháng 4 năm 2022.
Nghiên cứu của Tuân, Du và T cho thấy hiệu quả của việc tái chế nhựa PET kết hợp với nhựa đường trong sản xuất hỗn hợp bê tông nhựa nóng Việc sử dụng nhựa tái chế không chỉ giảm thiểu tác động môi trường mà còn nâng cao chất lượng của hỗn hợp bê tông, mang lại những lợi ích kinh tế và bền vững cho ngành xây dựng Thông tin chi tiết có thể tham khảo tại bài viết trên trang Tạp chí Giao thông.
[24] N Phú ắNghiênăc u nhăh ng c a PPT khô nh a tái ch pet trong BTN t i ch tăl ng c aăBTNănóng,Ằ Th căs ,ăTr ngă i h c Bách khoa, Tp H Chí Minh, 2020
Internet:https://demvisinh.vn/?s=Pet&post_type=product.html, April 08,
[26] "H t nh a PET.Ằ Internet: http://vangiaphat.com/phu-gia-nhua-pet/.html, April 08, 2022
[27] R Choudhary, et al ắPropertiesăofăWasteăPolyethyleneăTerephthalateă(PET)ă Modified Asphalt Mixes: Dependence on PET Size, PET Content, and MixingăProcess,Ằ Periodica Polytechnica Civil Engineering, vol.62(3), pp 685-693, 2018
[28] E.A.J Al-Mulla and S.M Makky ắPreparation of Sustainable Asphalt Pavementsă Usingă Polyethyleneă Terephthalateă Wasteă asă aă Modifier,Ằă International Journal of Chemical Sciences, vol 15, Is 4, pp 154-178, 2017
[29] T B Moghaddam, M Soltani and M R Karim ắExperimentală characterization of rutting performance of Polyethylene Terephthalate modifiedăasphaltămixturesăunderăstaticăandădynamicăloads,ẰăConstruction and Building Materials, vol 65, pp 487-494, 2014
[30] M D Earnest ắPerformanceăcharacteristics of Polyethylene Terephthalate (PET)ă modifiedă asphalt,Ằ Master’să thesis,ă Georgiaă Southernă University, USA, 2015
[31] T B Moghaddam, et al ắExperimentală characterizationă ofă ruttingă performanceăofăpolyethyleneăterephthalateămodifiedăasphaltămixturesăunder staticăandădynamicăloads,Ằ Construction and Building Materials, Vol.65, pp 487-494, 2014
[32] T H H i "Nghiên c u nhăh ng c aăđ r ng c t li uăVMAăđ n kh n ngă làm vi c c a BTN ch t," Th căs ,ăTr ngă i h c Bách khoa, Tp H Chí Minh, 2016
[33] Vi n khoa h c và giao thông v n t i." BTN ậph ngăphápăth - Ph n 1: Xác đ nhăđ năđ nh,ăđ d o Marshall " Vi t Nam, TCVN 8860-1, 2011
[34] Vi n khoa h c và giao thông v n t i." Áoăđ ng m m ậ các yêu c u và ch d n thi t k '' Vi t Nam, M c C3-22TCVN, 2006
[35] Vi n khoa h c và giao thông v n t i "Quy trình thí nghi măxácăđ nhăc ng đ kéo khi ép ch c a v t li u h t liên k t b ng các ch t k t dính " Vi t Nam, TCVN 8862, 2011
[36] "Bituminous mixtures - Test methods for hot mix asphalt." EN, 12697-26,
[37] C E Dougan, J E Stephens, J Mahoney and G Hansen ắE*-Dynamic Modulus Test Protocol - Problems and Solutions.Ằ U.S CT-SPR0003084-F03-3, 2003.
