Luận án nghiên cứu sử dụng phụ gia tăng khả năng dính bám đá nhựa cải thiện chất lượng bê tông nhựa ở việt nam

1 MỞ ĐẦU Sự cần thiết việc nghiên cứu Ở Việt Nam, mặt đường bê tông nhựa (BTN) sử dụng phổ biến xây dựng tuyến đường tơ cấp cao BTN có nhiều ưu điểm như: dễ thi cơng, dễ sửa chữa…, lại có đặc thù nhạy cảm với nước (hay gọi nhạy ẩm) Thuật ngữ “BTN nhạy cảm với nước” hay gọi tắt “Nhạy ẩm” (Moisture susceptibility) biểu thị khả BTN dễ bị suy giảm tính tác động nước, dẫn tới “BTN bị hư hỏng nước” [58] Nhìn chung, mức độ nhạy ẩm BTN tăng lên bất kỳ yếu tố làm tăng độ ẩm BTN Thuật ngữ “BTN bị hư hỏng nước” (moisture damage) biểu thị mặt đường BTN bị suy giảm tính tác động nước, kết việc mất khả dính bám đá –nhựa (thường gọi bong tách-stripping) sau mất khả dính kết nội màng nhựa đường, dẫn tới phá hủy tính tồn vẹn BTN Bong tách kết hợp với tải trọng trùng phục xe, lâu dần mặt đường BTN xuất hư hỏng như: bong tróc mặt đường, nứt mỏi, hằn lún vệt bánh xe [43] Có thể nói hư hỏng điển hình mặt đường BTN tác động nước bong tách [46], [61] Mặt đường BTN bị hư hỏng tác động nước rất khó sửa chữa Việc phủ thêm lớp BTN mặt đường bị hư hỏng, thường xem giải pháp có hiệu với hư hỏng mặt đường BTN nguyên nhân khác, trường hợp hư hỏng BTN tác động nước thường không hiệu Giải pháp phổ biến để khắc phục tượng hư hỏng BTN nước thường phải cào bóc lớp BTN nhựa cũ hư hỏng rải lớp BTN thay thế, dẫn tới chi phí sửa chữa cao nhiều [43], [61] Trên giới, việc nghiên cứu nhân tố ảnh hưởng đến suy giảm dính bám đánhựa, độ nhạy ẩm BTN phụ gia tăng dính bám đá-nhựa quan tâm nhiều Tại Mỹ, độ nhạy ẩm BTN đánh giá vấn đề phổ biến, mang tính quốc gia Kết khảo sát với 44 Bang nước Mỹ cho thấy: 82% quan yêu cầu sử dụng phụ gia chống bong tách, có 56% sử dụng phụ gia lỏng, 15% sử dụng phụ gia lỏng vôi hydrat, 29% sử dụng vôi hydrat [58] Tại châu Âu, vôi hydrat ngày sử dụng nhiều cho BTN hầu châu Âu, đặc biệt Áo, Pháp, Hà Lan, Anh Thụy Sĩ [40] Tại nước châu Á, tùy theo kinh nghiệm mà mỗi nước sử dụng phụ gia chống bong tách dạng rắn, dạng lỏng khác nhau, vôi hydrat [35], Wetfix BE [22], phụ gia chống bong tách dạng lỏng gốc amin [51] đưa vào tiêu chuẩn mang tính quốc gia để khuyến nghị sử dụng Phụ gia tăng dính bám, giới thường gọi phụ gia chống bong tách (anti-stripping additives), giải pháp hữu hiệu BTN sử dụng cốt liệu dính bám nhằm cải thiện khả dính bám đá-nhựa, giảm thiểu tác động nước gây hư hỏng mặt đường BTN Việt Nam có đặc thù khí hậu, nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, mưa nhiều Về cốt liệu sử dụng cho BTN, có nhiều loại cốt liệu có độ dính bám đá-nhựa kém, điển hình cốt liệu khu vực Miền Trung Về phụ gia tăng dính bám đánhựa, TCVN có khuyến nghị áp dụng phụ gia vơi, xi măng, phụ gia hóa dạng lỏng chế tạo BTN với cốt liệu có độ dính bám [22], nhiên chưa có cơng trình nước ta sử dụng phụ gia vôi để tăng khả dính bám Một số loại phụ gia hóa học mang vào Việt Nam như: Wetfix Be (Thụy Điển), Tougfix, Toughfix Hyper (Nhật Bản), Zycotherm (Ấn độ), nhiên có Wetfix Be Tougfix đưa vào sử dụng Nhìn chung đến chưa có đề tài, dự án nghiên cứu đánh giá tổng thể hiệu sử dụng phụ gia tăng dính bám đá-nhựa cho BTN Việt Nam Vì vậy, luận án “Nghiên cứu sử dụng phụ gia tăng khả dính bám đá-nhựa cải thiện chất lượng bê tơng nhựa Việt Nam” cần thiết, có tính thời sự, có ý nghĩa mặt khoa học thực tiễn Trong trình thực luận án, đề tài nghiên cứu cấp Bộ năm 2017 “Nghiên cứu đánh giá hiệu phụ gia tăng dính bám để cải thiện chất lượng BTN sử dụng đá dăm có độ dính bám khu vực Miền Trung” Viện Khoa học Cơng nghệ GTVT chủ trì triển khai Việc tham gia thực đề tài giúp cho NCS có thơng tin hữu ích để triển khai luận án Mục tiêu nghiên cứu Xác định nguyên nhân suy giảm khả dính bám đá-nhựa Đề xuất phương pháp thí nghiệm xác định khả dính bám đá-nhựa, xác định độ nhạy ẩm BTN phù hợp với điều kiện Việt Nam Đánh giá hiệu loại phụ gia tăng dính bám cho BTNC có Việt Nam Đối tượng và phạm vi nghiên cứu luận án - Đối tượng nghiên cứu luận án loại phụ gia tăng dính bám điển hình có Việt Nam sử dụng để cải thiện chất lượng BTNC - Phạm vi nghiên cứu luận án bao gồm nghiên cứu lý thuyết sở khoa học dính bám đá-nhựa phụ gia tăng dính bám; nghiên cứu thực nghiệm đánh giá hiệu phụ gia tăng dính bám có Việt Nam cho BTNC12.5, lớp vật liệu đắt tiền nhất, chịu tác dụng trực tiếp điều kiện môi trường, tác động nước lượng xe lưu thông Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, bao gồm phương pháp phân tích tổng hợp lý thuyết phương pháp phân loại hệ thống hóa lý thuyết: Được sử dụng để nghiên cứu, phân tích tổng hợp kết nghiên cứu 1) hư hỏng mặt đường BTN tác hại nước, bao gồm: nguyên nhân, chế gây hư hỏng, giải pháp giảm thiểu; 2) phụ gia tăng dính bám đá-nhựa, bao gồm: loại phụ gia, chế hoạt động loại phụ gia; 3) phương pháp thí nghiệm đánh giá độ nhạy ẩm BTN hiệu phụ gia tăng dính bám - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, bao gồm phương pháp quan sát khoa học phương pháp thực nghiệm khoa học sử dụng để 1) nghiên cứu thực nghiệm phòng đánh giá hiệu số phụ gia tăng dính bám đá-nhựa cho điển hình có Việt Nam cho BTNC12.5; 2) nghiên cứu thực nghiệm trường đoạn đường có sử dụng phụ gia tăng dính bám Wetfix Be, Tough Fix cho BTN khu vực miền Trung - Phương pháp toán học thống kê sử dụng để xử lý kết thí nghiệm, phân tích, xác định ảnh hưởng thơng số thí nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án 5.1 Ý nghĩa khoa học 1) Phân tích nêu bật chất dính bám đá-nhựa hỡn hợp BTN, suy giảm dính bám đá-nhựa (ngun nhân, chế hình thành, giải pháp giảm thiểu), giải pháp tổng thể cải thiện dính bám đá-nhựa nói chung sử dụng phụ gia tăng dính bám nói riêng 2) Phân tích chi tiết vai trị, chế hoạt động loại phụ gia tăng dính bám đá nhựa cho BTN giới có nước ta: Wetfix Be, Toughfix, Toughfix Hyper, Zycotherm, vôi hydrat xi măng 3) Đề xuất phương pháp thí nghiệm cần thiết để đánh giá khả dính bám đánhựa, đánh giá hiệu phụ gia tăng dính bám phù hợp với điều kiện Việt Nam 5.2 Ý nghĩa thực tiễn 1) Xác định hàm lượng tối ưu số phụ gia tăng dính bám sử dụng rộng rãi giới chưa áp dụng đại trà Việt Nam (vôi hydrat tối ưu cho giải pháp xử lý trước với cấp phối đá dăm, Toughfix Hyper tối ưu) 2) Đánh giá hiệu loại phụ gia tăng dính bám có Việt Nam (Wetfix Be, Toughfix, Toughfix Hyper, Zycotherm, vôi hydrat xi măng) cho BTN có sử dụng đá dăm dính bám mỏ đá miền Trung 3) Đánh giá hiệu phụ gia Toughfix giai đoạn thi công đoạn đường thuộc Dự án xây dựng đường ô tô cao tốc Đà Nẵng-Quảng Ngãi 4) Xác định độ nhạy ẩm mặt đường BTN sau năm khai thác đoạn đường QL1A Bố cục luận án Luận án có bố cục gồm phần mở đầu, chương, kết luận định hướng nghiên cứu tiếp, cụ thể sau: Mở đầu Trình bày cần thiết việc nghiên cứu, mục tiêu nghiên cứu, đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án, phương pháp nghiên cứu, ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án, bố cục luận án Chương - Nghiên cứu tổng quan dính bám đá-nhựa, suy giảm dính bám đánhựa, giải pháp cải thiện dính bám đá- nhựa và vai trị phụ gia tăng dính bám đá-nhựa Chương tập trung phân tích, đánh giá nghiên cứu giới nước liên quan đến dính bám đá-nhựa hỡn hợp BTN, hư hỏng mặt đường BTN suy giảm dính bám đá-nhựa, giải pháp cải thiện dính bám đá- nhựa, vai trò, chế hoạt động với cốt liệu phụ gia tăng dính bám đá-nhựa, tình hình nghiên cứu sử dụng phụ gia tăng dính bám làm sở lựa chọn nội dung cần thiết để nghiên cứu Chương - Nghiên cứu phân tích, lựa chọn phương pháp thí nghiệm kiểm tra, đánh giá khả dính bám đá-nhựa phù hợp với điều kiện Việt Nam Chương tập trung phân tích đánh giá phương pháp thí nghiệm kiểm tra khả dính bám đá-nhựa điển hình giới, phương pháp có nước, qua lựa chọn phương pháp thí nghiệm đánh giá khả dính bám đá-nhựa phù hợp với điều kiện Việt Nam Chương - Nghiên cứu thực nghiệm phòng đánh giá hiệu loại phụ gia tăng khả dính bám có tại Việt Nam Chương bao gồm thí nghiệm, phân tích nhằm: 1) xác định hàm lượng tối ưu số phụ gia tăng dính bám sử dụng rộng rãi giới chưa áp dụng đại trà Việt Nam (vôi hydrat tối ưu cho giải pháp xử lý trước với cốt liệu, Toughfix Hyper tối ưu) 2) đánh giá hiệu loại phụ gia tăng dính bám có Việt Nam (Wetfix Be, Toughfix, Toughfix Hyper, Zycotherm, vôi hydrat xi măng) cho BTN có sử dụng đá dăm dính bám mỏ đá miền Trung Chương 4- Nghiên cứu thực nghiệm trường đánh giá hiệu phụ gia tăng dính bám sớ đoạn đường khu vực miền Trung Chương tập trung vào nội dung chủ yếu sau: 1) khảo sát, thí nghiệm, xác định độ nhạy ẩm BTN có sử dụng phụ gia Wetfix Be đoạn đường lựa chọn thuộc Dự án xây dựng mở rộng QL1A qua tỉnh Bình Định – Phú Yên sau năm khai thác 2) khảo sát, thí nghiệm, đánh giá hiệu phụ gia Tough Fix giai đoạn thi công BTN đoạn đường thuộc Dự án xây dựng đường cao tốc Đà Nẵng-Quảng Ngãi Kết luận và định hướng nghiên cứu tiếp Tóm tắt kết nghiên cứu có tính luận án, đưa định hướng nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ DÍNH BÁM ĐÁ-NHỰA, SUY GIẢM DÍNH BÁM ĐÁ-NHỰA, CÁC GIẢI PHÁP CẢI THIỆN DÍNH BÁM ĐÁNHỰA VÀ VAI TRỊ CỦA PHỤ GIA TĂNG DÍNH BÁM Chương tập trung phân tích, đánh giá nghiên cứu giới nước liên quan đến dính bám đá-nhựa hỗn hợp BTN, hư hỏng mặt đường BTN suy giảm dính bám đá-nhựa, giải pháp cải thiện dính bám đá- nhựa, vai trị, chế tương tác với cốt liệu phụ gia tăng dính bám đá-nhựa, tình hình nghiên cứu sử dụng phụ gia tăng dính bám làm sở lựa chọn nội dung cần thiết để nghiên cứu 1.1 Dính bám đá – nhựa BTN vật liệu tạo thành từ hỗn hợp cốt liệu (đá dăm, cát, bột khoáng) nhựa đường có tỷ lệ xác định trộn nóng trạm trộn, sau rải đầm nén mặt đường BTN phải có cường độ độ ổn định để chống lại tác động tải trọng xe tác động bất lợi môi trường Cường độ BTN tạo thành hai nhân tố lực ma sát lực dính [36] , đó: 1) Lực ma sát tạo thành bởi: cường độ cốt liệu, đặc tính cốt liệu (độ góc cạnh, độ nhám bề mặt), tỷ lệ cỡ hạt cốt liệu (cấp phối cốt liệu) 2) Lực dính tạo thành bởi: lực dính kết nhựa đường lực dính bám đánhựa: a) Lực dính kết (cohesive strengh): Lực liên kết nội phân tử nhựa đường Nhân tố ảnh hưởng chủ yếu đến lực dính kết tính nhựa đường, thể qua mác nhựa đường Nhựa đường có độ nhớt (độ qnh) lớn khả dính kết nhựa đường lớn Nhựa đường biến tính polime thường có độ nhớt cao so với nhựa đường gốc sử dụng để chế tạo nhựa đường polime nhựa đường polime có khả ổn định tính nhiệt độ cao nên có khả tạo lực dính kết lớn so với nhựa đường thường Lực dính kết sở để tạo nên lực dính bám b) Lực dính bám (adhesive strengh): Lực liên kết nhựa đường với bề mặt cốt liệu, hay cịn gọi lực dính bám đá-nhựa Một giải pháp hiệu để tăng khả dính bám đá – nhựa sử dụng phụ gia tăng dính bám (phụ gia chống bong tách) cho BTN [23], [26], [27] Nhân tố ảnh hướng đến khả dính bám đá-nhựa kể đến tính nhựa đường, thuộc tính cốt liệu (thuộc tính khống vật, hóa học, vật lý, hình dạng hạt, độ sạch, độ ẩm…) tác động nước Các nhân tố ảnh hưởng đến khả dính bám đá-nhựa phân tích chi tiết 1.2 Suy giảm dính bám đá-nhựa - Bong tách 1.2.1 Nguyên nhân gây suy giảm liên kết đá-nhựa - Bong tách Sự diện nước trình khai thác mặt đường BTN thường xảy khó tránh khỏi Một số nguyên nhân dẫn đến diện nước lớp BTN kể đến là: nước mưa xâm nhập qua vết nứt mặt đường BTN có độ rỡng dư lớn, nước thấm từ lớp móng lên gia tăng mực nước ngầm, nước thấm từ hai bên lề đường, cốt liệu bị q ẩm khơng sấy đủ khơ q trình trộn hỗn hợp BTN [46] Nước tồn hỗn hợp BTN xâm nhập vào giao diện màng nhựa đường bề mặt cốt liệu Theo thời gian, liên kết đá-nhựa ngày suy giảm, đến mức liên kết đá-nhựa bị phá hủy, màng nhựa bị tách khỏi bề mặt cốt liệu Hiện tượng gọi bong tách (stripping) Bong tách (stripping) định nghĩa phá hủy liên kết dính bám đá-nhựa tác động nước Vì nói hư hỏng mặt đường BTN tác động nước chủ yếu bong tách [46], [61] Minh họa chế bong tách tác động nước thể hình 1.1 Thuật ngữ “BTN bị hư hỏng nước” (Moisture damage) biểu thị mặt đường BTN bị suy giảm tính tác động nước, kết việc mất khả dính bám (loss of adhesion) đá –nhựa sau mất khả dính kết (loss of cohesion) nội chất kết dính nhựa đường, dẫn tới phá hủy tính tồn vẹn BTN Hình 1 Minh họa chế bong tách (stripping) tác động nước Thuật ngữ “BTN nhạy cảm với nước” hay gọi tắt “Nhạy ẩm” (Moisture susceptibility) biểu thị khả BTN dễ bị suy giảm tính tác động nước, dẫn tới “BTN bị hư hỏng nước” (Moisture damage) Nhìn chung, mức độ nhạy ẩm BTN tăng lên bất kỳ yếu tố làm tăng độ ẩm BTN Vì vậy, nhận thấy nhạy ẩm BTN, bong tách, BTN bị hư hỏng nước có liên quan chặt chẽ với Cường độ BTN bị suy giảm đáng kể nước xâm nhập vào hỗn hợp BTN Dưới tác động nước, nhiệt độ môi trường thay đổi, tải trọng xe lưu thông, liên kết đá-nhựa bị suy giảm, bong tách dần phát triển dẫn tới hư hỏng mặt đường BTN 1.2.2 Nhận dạng hư hỏng mặt đường BTN bong tách Bong tách bắt đầu xuất đáy lớp móng BTN mặt đường BTN gọi với tên đặc thù bong tách bong tróc [32]: 1.2.2.1 Bong tách (Stripping) Bong tách hình thành đáy lớp BTN nóng phía (lớp móng BTN), sau phát triển lên lớp BTN phía Tác động nước lên lớp móng BTN nguyên nhân chủ yếu gây bong tách móng BTN Nước thấm từ lớp móng vật liệu rời lên lớp móng BTN mực nước ngầm gia tăng, nước thấm từ hai bên lề đường xuống; nhất lớp móng BTN có độ rỡng dư lớn, có độ chặt thi cơng thấp sử dụng đá dăm có độ dính bám cho BTN nguyên nhân chủ yếu gây bong tách móng BTN Theo thời gian, lớp móng BTN hư hỏng, dẫn đến suy giảm cường độ kết cấu mặt đường BTN, hậu mặt đường BTN xuất lún vệt bánh, nứt mỏi 10 Bong tách lớp móng BTN rất khó phát hiện, thường thực cách quan sát mẫu khoan BTN Hình 1.2 b minh họa BTN bị bong tách, cho thấy thiếu dính bám nhựa đường với cốt liệu Hình 1.2 a minh họa BTN khơng bị bong tách, dính bám đá- nhựa tốt a) Dính bám đá-nhựa tốt b) Bong tách (Dính bám kém) Hình Nhận dạng bong tách Hư hỏng mặt đường BTN bong tách lớp móng BTN phát mặt đường xuất lún vệt bánh (hình 1.3) nứt mỏi (hình 1.4) Hư hỏng mặt đường BTN bong tách lớp móng BTN rất khó sửa chữa Việc phủ thêm lớp BTN mặt đường bị hư hỏng, thường xem giải pháp có hiệu với hư hỏng mặt đường BTN nguyên nhân khác, trường hợp thường không hiệu Giải pháp sửa chữa phổ biến hiệu nhất phải cào bóc lớp BTN nhựa hư hỏng bong tách rải lớp BTN thay thế, dẫn tới chi phí sửa chữa cao nhiều [43], [61] 126 Hình 11 Khoan mẫu BTNC12.5 đoạn Km66 + 700 -Km67+200 Việc khoan mẫu BTNC12.5 tiến hành rải hai thi công để đánh giá tính đồng thi cơng hiệu Toughfix đoạn thi công Tiến hành khoan mẫu BTNC12.5 Làn (rộng m), mẫu BTNC12.5 Làn (rộng 5.8 m) để thí nghiệm TS khơ TS bão hịa (minh họa hình 4.12) Hình 12 Sơ đồ khoan mẫu thí nghiệm trường Tổng cộng có 12 mẫu khoan, phân thành mẫu khơ, mẫu bão hịa (ký hiệu M 1, M2 mẫu thuộc 1, 2; k mẫu khơ, b mẫu bão hịa) nêu Bảng 4.15 Bảng 15 Ký hiệu mẫu khoan BTNC12.5 Ký hiệu Ký hiệu Lý trình mẫu khoan Làn Lý trình mẫu khoan Làn mẫu mẫu M1k1 Km66+750 – cách tim 1m M2k1 Km66+750 – cách tim 10m M1k2 Km66+750 – cách tim 5m M2k2 Km66+925 – cách tim 6.5m M1k3 Km66+925 – cách tim 0.5m M2k3 Km66+925 – cách tim 8.5m M1b1 Km67+050 – cách tim 0.7m M2b1 Km67+050 – cách tim 10.5m 127 M1b2 Km67+160 – cách tim 4.5m M2b2 Km67+050 – cách tim 6.4m M1b3 Km67+160 – cách tim 1.2m M2ab3 Km67+160 – cách tim 10m Việc bảo dưỡng mẫu bão hòa, mẫu khơ thí nghiệm xác định TS khơ, TS bão hòa TSR theo quy định AASHTO T283* Kết thí nghiệm thể bảng 4.16 (làn 1) bảng 4.17 (làn 2) Bảng 16 Kết thí nghiệm TSR mẫu khoan BTNC12.5 Làn Ký hiệu mẫu M1k1 M1k2 M1k3 M1b1 M1b2 M1b3 Đường kính mm (in.) D 100.6 101.4 101.2 101.3 101.6 101.3 45.0 47.5 45.5 47.0 42.3 35.3 5.21 5.10 5.03 4.90 5.14 5.08 7223 7744 7788 S’ 72.35 76.34 72.27 Tải trọng N P’ Cường độ mẫu khô TSk S1 (2000P/лtD) kPa Cường độ mẫu bão hòa S2 TSbh (2000P/лtD) kPa TSR (100*S2/S1) 7455 6603 5541 996.8 978.1 986.5 Chiều cao mm (in.) t Độ rỗng dư [100.(GmmPa Gmb)/Gmm] Tải trọng N P Độ bão hoà (100J’/Va) % 1015.8 1023.6 1076.7 95.0 Bảng 17 Kết thí nghiệm TSR mẫu khoan BTNC12.5 Làn Ký hiệu mẫu M2k1 M2k2 M2k3 M2b1 M2b2 M2b3 Đường kính mm D 101.0 101.7 101.0 100.9 100.6 101.0 Chiều cao mm Độ rỗng dư [100.(Gmm-Gmb)/Gmm] Tải trọng N Độ bão hoà (100J’/Va) % Tải trọng N Cường độ mẫu khô (2000P/лtD) kPa Cường độ mẫu bão hòa (2000P/лtD) kPa TSR (100*S2/S1), % t 42.6 48.7 47.2 37.0 43.0 52.0 Pa 4.20 4.14 4.03 3.94 4.34 4.24 P 6802 7884 7702 S’ 74.29 73.50 72.94 P’ 5829 6616 8149 994.0 973.7 987.8 S1 S2 1006.4 1013.4 1028.5 97.0 128 Sử dụng số liệu TSk, TSbh bảng 4.16 4.17 để phân tích thống kê xác định độ chụm Kết phân tích thể bảng 4.18 4.19 cho thấy đạt độ chụm Bảng 18 Đánh giá độ chụm TSk, TSbh mẫu khoan thí nghiệm TT Chỉ tiêu Mẫu Điều kiện khô Điều kiện bảo dưỡng Cường độ kéo gián tiếp điều kiện thí nghiệm, kPa TB 1015.8 1023.6 1076.7 1038.70 996.8 978.1 986.5 987.13 kPa 60.90 18.70 kPa 55 55 kPa 181.50 181.50 - Đạt Đạt Khoảng chênh lệch R: maxmin Độ lệch chuẩn cho phép, 1s Giá trị độ lệch cho phép: 3.3x1s Đánh giá: So sánh (2) (4) Bảng 19 Đánh giá độ chụm TSk, TSbh mẫu khoan thí nghiệm TT Minh họa Chỉ tiêu Mẫu Điều kiện khô Điều kiện bảo dưỡng Cường độ kéo gián tiếp điều kiện thí nghiệm, kPa TB 1006.4 1013.4 1028.5 1016.10 994 973.7 987.8 985.17 Khoảng chênh lệch R: maxkPa 22.10 20.30 kPa 55 55 Độ lệch chuẩn cho phép, 1s Giá trị độ lệch cho phép: kPa 181.50 181.50 3.3x1s Đạt Đạt Đánh giá: So sánh (2) (4) kết thí nghiệm TS, TSR mẫu khoan trường BTNC12.5 phụ gia Tough Fix thể hình 4.13 4.14 129 Hình 13 TS xe mẫu khoan trường BTNC12.5 Toughfix Hình 14 TSR xe mẫu khoan trường BTNC12.5 Toughfix Nhận xét: Qua kết thí nghiệm bảng 4.16, 4.17, hình 4.13 4.14 có nhận xét sau: - Cường độ mẫu khơ (và Cường độ mẫu bão hòa) mẫu khoan BTNC12.5 tương ứng thuộc Làn Làn có giá trị xấp xỉ Qua thấy chất lượng lu lèn lớp BTNC12.5 tốt đồng rải (hình 4.13) - Tỷ số cường độ chịu kéo gián tiếp trung bình (TSR) BTNC12.5 Làn Làn tương đương (95% 97%) cao (so với giới hạn TSRmin= 80%) Qua đưa nhận xét lớp mặt đường BTNC12.5 sử dụng phụ gia TF phát huy hiệu giai đoạn lu lèn - Lớp BTNC12.5 sau thi cơng có độ rỡng dư phù hợp (khoảng 5%), TSR cao (95-97%) có ưu điểm giảm thiểu tác động nước mặt đường BTNC12.5 130 4.2.5 Kết luận hiệu phụ gia Toughfix cho BTNC12.5 giai đoạn thi công đoạn Km66 +700 - Km67+200 Hiệu phụ gia tăng dính bám cho BTNC12.5 giai đoạn thi cơng đánh giá hai công đoạn: sản xuất BTNC12.5 trạm trộn lu lèn BTNC12.5 trường Qua kết thí nghiệm TSk, TSbh, TSR với tổ mẫu BTNC12.5 (mỗi tổ mẫu) lấy từ máy rải BTN tổ mẫu BTNC12.5 (mỗi tổ mẫu) lấy từ mẫu khoan mặt đường từ Km66+700 đến Km67+200 đường cao tốc Đà Nẵng – Quảng Ngãi (hướng Đà nẵng Quảng Ngãi), qua kết phân tích nêu cho thấy phụ gia Toughfix có hiệu cao cho BTNC12.5 giai đoạn thi công Kết hợp với kết thí nghiệm mục 3.3 – chương nhận thấy phụ gia TF có hiệu tốt giai đoạn thiết kế thành phần BTN giai đoạn thi công Đây sở để phụ gia TF phát huy hiệu tốt việc tăng khả kháng ẩm BTNC12.5 giai đoạn khai thác sau 4.3 Kết luận chương 1) Luận án khảo sát xác định độ nhạy ẩm mặt đường BTN sau thời gian năm khai thác đoạn đường Km1249+200- Km1249+300 với kết độ nhạy ẩm TSR=70.3% Do đoạn đường nghiên cứu có đặc thù: thường xuyên bị tác động nước mùa mưa, mặt đường bị bong tróc, lớp BTNC12.5 có độ rỡng dư cao (8%) nên qua đưa nhận xét độ nhạy ẩm thấp tác động nước, nước dễ thấm vào mặt đường có độ rỡng dư cao (8%) làm suy giảm khả dính bám đá-nhựa suy giảm khả dính kết nhựa đường hỡn hợp BTN 2) Luận án thí nghiệm đánh giá hiệu phụ gia Toughfix cho BTN giai đoạn thi công đoạn Km66 + 700 -Km67+200 Dự án xây dựng đường ô tô cao tốc Đà Nẵng-Quảng Ngãi Qua kết thí nghiệm đưa kết luận BTNC12.5 sản xuất trạm trộn, thi cơng trường kiểm sốt tốt nên phụ gia Toughfix có hiệu cao cho BTNC12.5 giai đoạn thi công 131 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Những đóng góp luận án kể đến là: Luận án phân tích chi tiết vai trị, chế hoạt động, tính loại phụ gia tăng dính bám đá nhựa cho BTN có nước ta như: Wetfix Be, Toughfix, Toughfix Hyper, Zycotherm, vôi hydrat Luận án lựa chọn phương pháp thí nghiệm phù hợp với điều kiện Việt Nam: - Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng nước đến cường độ hỗn hợp BTN đẩm nén (AASHTO T283-14*): phương pháp thí nghiệm chủ đạo nhằm đánh giá khả kháng ẩm BTN đánh giá hiệu tất loại phụ gia tăng khả dính bám giai đoạn thiết kế, thi công khai thác (đánh giá độ nhạy ẩm theo thời gian) - Thí nghiệm xác định độ dính bám với đá theo TCVN 7504: 2005: áp dụng để xác định khả dính bám nhựa đá dăm đánh giá hiệu loại phụ gia tăng khả dính bám giai đoạn thiết kế thành phần BTN (chỉ áp dụng với phụ gia đưa trực tiếp vào nhựa đường (phụ gia hóa, nano dạng lỏng), khơng áp dụng với phụ gia dạng rắn vôi hydrat) Kết đạt qua nghiên cứu thực nghiệm phòng: - Đã xác định hàm lượng phụ gia vôi hydrat tối ưu áp dụng để xử lý bề mặt đá dăm 1.0 % cho BTNC12.5 (với loại đá dăm, đá Granite mỏ Thừa thiên Huế đá vôi tỉnh Hà Nam) - Đã xác định hàm lượng phụ gia Toughfix Hyper tối ưu 0.15% cho BTNC12.5 (với loại đá dăm: đá granite Đà Nẵng, đá granite Đăk Lăk, đá granite Bình Định, đá granite Hà Tĩnh đá vơi tỉnh Ninh Bình) - loại phụ gia tăng dính bám có Việt Nam có hiệu cho BTNC12.5 sử dụng đá dăm có độ dính bám Hiệu phụ gia tăng dính bám xếp theo thứ tự từ cao xuống thấp là: 1) Vôi hydrat; 2) Xi măng; 3) Wetfix Be; 4) Zycotherm; 5) ToughFix; 6) Tough Fix Hyper 132 Kết dạt qua nghiên cứu thực nghiệm trường: - Đã khảo sát xác định Độ nhạy ẩm đoạn đường nghiên cứu, Km1249+200- Km1249+300 thuộc QL 1A, sau thời gian năm khai thác, kết thí nghiệm TSR=70.3% Đã phân tích xác định nguyên nhân gây suy giảm khả kháng ẩm đoạn đường này, có nguyên nhân tác động nước mặt đường có độ rỡng dư cao (8%) làm suy giảm khả dính bám đá-nhựa suy giảm khả dính kết nhựa đường hỡn hợp BTN - Đã thí nghiệm đưa kết luận phụ gia Toughfix cho BTNC12.5 có hiệu giai đoạn thi công đoạn nghiên cứu, Km66 + 700 -Km67+200, thuộc Dự án xây dựng đường ô tô cao tốc Đà Nẵng-Quảng Ngãi Những tồn tại, hạn chế - Đề tài chưa có điều kiện nghiên cứu sâu phụ gia xi măng cho BTN Mặc dù kết thí nghiệm luận án xi măng có hiệu việc cải thiện khả dính bám đá-nhựa cho BTN Tuy nhiên nhiều nước giới không sử dụng xi măng làm phụ gia tăng dính bám Vì cần phải tiếp tục nghiên cứu trước đưa xi măng vào sử dụng đại trà làm phụ gia tăng dính bám cho BTN - Đề tài chưa có điều kiện nghiên cứu thực nghiệm đánh giá hiệu phụ gia tăng dính bám với loại đá dăm thuộc khu vực Nam Kiến nghị Đề nghị sử dụng rộng rãi phụ gia vôi hydrat để cải thiện khả dính bám cho BTN có sử dụng đá dăm có độ dính bám kém, nhất với khu vực miền Trung Phụ gia vôi hydrat sử dụng phổ biến giới, có hiệu cao cải thiện khả dính bám cho đá dăm có độ dính bám Vơi hydrat sản x́t sở nước, có tính thỏa mãn yêu cầu Đề nghị sử dụng rộng rãi phương pháp thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng nước đến hỗn hợp BTN đầm nén (theo đề xuất NCS, tham khảo AASHTO T2832014, loại bỏ chế độ bảo dưỡng mẫu BTN trạng thái đóng băng/tan băng khí hậu Việt Nam khơng có nhiệt độ âm) để đánh giá độ nhạy ẩm, dánh giá 133 hiệu phụ gia tăng dính bám giai đoạn thiết kế thành phần BTN, thi công khai thác Hướng nghiên cứu - Tiếp tục nghiên cứu hiệu phụ gia xi măng cho BTN - Mở rộng nghiên cứu thí nghiệm phân tích quang phổ xác định thành phần khống vật học thành phần hóa học cốt liệu để phân tích sâu tương tác hóa học đá nhựa đường 134 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Bộ KHCN (2011), TCVN 8819:2011, Mặt đường bê tơng nhựa nóng - u cầu thi công nghiệm thu [2] Bộ KHCN (2011), TCVN 8820:2011, Hỗn hợp bê tơng nhựa nóng-Thiết kế theo phương pháp Marshall [3] Bộ KHCN (2005), TCVN 7504:2005, Bitum – Phương pháp xác định độ bám dính với đá [4] Bộ KHCN (2011), TCVN 8860-12:2011, Bê tông nhựa - Phương pháp thử - Phần 12: Xác định độ ổn định lại bê tông nhựa [5] Bộ GTVT (2014), Hướng dẫn áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật hành nhằm tăng cường quản lý chất lượng thiết kế thi cơng mặt đường bê tơng nhựa nóng tuyến đường tơ có quy mơ giao thông lớn, Ban hành kèm theo Quyết định số 858/QĐ-BGTVT ngày 26/3/2014 Bộ trưởng Bộ GTVT [6] Bộ GTVT (2014), Quy định kỹ thuật phương pháp thử độ sâu hằn lún vệt bánh xe bê tông nhựa xác định thiết bị Wheel tracking, Ban hành kèm theo Quyết định số 1617/QĐ-BGTVT ngày 29/4/2014 Bộ trưởng Bộ GTVT [7] Bộ GTVT (2018) Quy định tạm thời kỹ thuật thi công nghiệm thu lớp phủ siêu mỏng tạo nhám đường ô tô Ban hành kèm theo Quyết định số 3287/QĐBGTVT ngày 29/10/2018 Bộ trưởng Bộ GTVT [8] Trần Tuấn Hiệp, Hoàng Trọng Yên (2002), Cẩm nang bitum Shell, Nhà xuất GTVT, Hà Nội [9] Trần Ngọc Hưng, Tạ Thị Hồng Nhung, Vũ Thế Thuần, Trọng Kiến Dương (2017), Một số kết nghiên cứu sử dụng phụ gia nano-organosilane (zycotherm) cho bê tông Asphalt BTNC12.5 sử dụng cốt liệu gốc axit điều kiện Việt Nam Tạp chí Giao thơng vận tải Số tháng 12/2017 ISBN 2354-0818 [10] GS.TS Phạm Duy Hữu ctv, Bêtông Asphalt, Nhà Xuất Giao thông Vận tải, Hà nội 135 [11] PGS.TS Nguyễn Thị Bích Thủy (2003): “Nghiên cứu tổng hợp phụ gia tăng bám dính cho hỗn hợp bê tơng nhựa sở axít béo amin”, Báo cáo tổng kết đề tài KHCN, cấp [12] PGS.TS Nguyễn Thị Bích Thủy ctv (2005), Nghiên cứu phụ gia tăng bám dính đá nhựa sở Oligoamid để tăng chất lượng mặt đường bê tông asphalt hệ thống đường Hà Nội, Báo cáo tổng kết đề tài KHCN, cấp Thành phố Hà Nội - Chương trình: 01C – 04 [13] Viện Khoa học Công nghệ GTVT (2007), Báo cáo kết thí nghiệm đánh giá chất lượng phụ gia Kaloamine Thành Đô (Trung Quốc), áp dụng cho đoạn thử nghiệm Ngọc Hồi-Tân Cảnh, Dự án đường Hồ Chí Minh [14] Viện Khoa học Công nghệ GTVT (11/2015), Báo cáo kết kiểm định chất lượng cơng trình Dự án đầu tư xây dựng cơng trình mở rộng Quốc lộ 1, đoạn Km 1212+400 - Km 1265+000, Tỉnh Bình Định Phú Yên TIẾNG ANH [15] ALDOT-361-88 (2008), Resistance of compacted hot-mix asphalt to moisture induced damage, Alabama Dept of Transportation [16] ASHTO M 323-14, Standard Specification for Superpave Volumetric Mix Design [17] AASHTO T 283 -14, Standard Method of Test for Resistance of Compacted Asphalt Mixtures to Moisture-Induced Damage [18] AASHTO M 303-2010, Standard Specification for Lime for Asphalt Mixtures [19] ASTM D1664, Standard Method of Test for coating and stripping of bitumen – aggregate mixture [20] ASTM D3625, Standard practice for effect of water on bituminous - Coated Aggregate Using Boiling Water [21] ASTM D4867-2004, Standard Test Method for Effect of Moisture on Asphalt Concrete Paving Mixtures 136 [22] AkzoNobel (2008), Surface Chemistry Adhesion Promoters Technical Bulletin [23] Ameri, M., Kouchaki, S., and Roshani, H (2013) Laboratory evaluation of the effect of nano-organosilane anti-stripping additive on the moisture susceptibility of HMA mixtures under freeze–thaw cycles Construction and Building Materials 48:1009–1016 [24] Ahmed Ebrahim Abu El-Maaty Behiry (2013) Laboratory evaluation of resistance to moisture damage in asphalt mixtures Ain Shams University Ain Shams Engineering Journal [25] Aschenbrener T (2002), Survey on moisture damage of hot mix asphalt pavements Colorado DOT, Denver, Colorado [26] Umaru Bagampadde, Ulf Isacsson and Badru M Kiggundu (2003) Fundamentals of Stripping in Bituminous Pavements Div of Highway Engineering, Royal Institute of Technology, SE-100 44 Stockholm, Sweden, 2003 [27] Donald Christensen, Dennis Morian, William Wang (2015) Cost Benefit Analysis of Anti-Strip Additives in Hot Mix Asphalt with Various Aggregates Pennsylvania Department of Transportation USA [28] R Christopher Williams, Tamer M Breakah (2010), Evaluation of Hot Mix Asphalt Moisture Sensitivity Using the Nottingham Asphalt Test Equipment Iowa State University [29] Da Nang-Quang Ngai Expressway Development Project (2018), CS1 Supervision Consulting Services CDM Smith [30] Jon Epps; Eric Berger; James N Anagnos (2003), Moisture Sensitivity of Asphalt Pavements: A National Seminar TOPIC Treatments California, February 4–6 [31] Guide to Pavement Technology Part 4B (2014), Asphalt Austroads Sydney [32] A Hanz, H.U Bahia, K Kanitpong, and H Wen (2007) Test Method to Determine Aggregate/Asphalt Adhesion Properties and Potential Moisture Damage 137 Report No WHRP 07-02 University of Wisconsin-Madison Department of Civil and Environmental Engineering [33] I Ibrahim, H N A Mehan (2015), The Effect of Nano-Materials on Hot Mixture “Asphalt-Concrete” Scientific Research Publishing Inc Journal of Civil Engineering [34] IRC 111-2009, Specifications for Dense Graded Bituminous Mixture Indian Road Congress [35] IS 14982:2001 (Reaffirmed - 2011) Indian Standard, Anti-Stripping Agent (Amine type) Specification Bureau of Indian Standard [36] Canestrari F, Cardone F, Graziani A, Santagata FA, Bahia HU (2010) Adhesive and cohesive properties of asphalt– aggregate systems subjected to moisture damage EATA conference 2010 [37] JTG F40-2004 (2005), Technical Specifications for Construction of Highway Asphalt Pavements Ministry of Communications of the People's Republic of China [38] Prithvi Sigh Kandal; A Veeraragavan; R.K Jain (2010), Giudlines for Long Lasting Bituminous Pavement in India Journal of the Indian Roads Congress [39] Didier Lesueur, Joëlle Petit, Hans-Josef Ritter (2013), The mechanisms of hydrated lime modification of asphalt mixtures: a state-of-the-art review Road Materials and Pavement Design, © 2013 Taylor & Francis [40] D Lesueur, J Petit, H.-J Ritter 2012), Increasing the durability of asphalt mixtures by hydrated lime addition What evidence? The 5th Eurasphalt and Eurobitume Congress in Istanbul [41] Didier Lesueur, Joëlle Petit, Hans Josef Ritter (2012), Increasing the Durability of Asphalt Mixtures by Hydrated Lime Addition: What Mechanisms 5th Eurasphalt & Eurobitume Congress, Istanbul [42] D Lesueur (2010), “Hydrated lime: A proven additive for durable asphalt pavements –Critical literature review”, Brussels: European Lime Association (EuLA) Ed 138 [43] Qing Lu (2005), Investigation of Conditions for Moisture Damage in Asphalt Concrete and Appropriate Laboratory Test Methods Doctor of Philosophy in Engineering – Civil Engineering University of California, Berkeley [44] Nejad, F M., Azarhoosh, A., Hamedi, G H., and Azarhoosh, M (2012), Influence of using nonmaterial to reduce the moisture susceptibility of hot mix asphalt Construction and Building Materials 31:384–388 [45] Raquel Moraes, Raul Velasquez, Hussain Bahia (2011) Measuring Effect of Moisture on Asphalt-Aggregate Bond with the Bitumen Bond Strength Test TRB Annual Meeting January 23-27, 2011 Washington, D.C [46] NCHRP Report 673 (2011), A Manual for Design of Hot Mix Asphalt with Commentary Transportation Research Boad Wasington, DC [47] NHCRP Report 589 (2007), Improved Conditioning and Testing Procedures for HMA Moisture Susceptibility Transportation Research Board [48] Bradley J Putman, Serji N Amirkhanian (2006), Laboratory Evaluation of Anti-Strip Additives in Hot Mix Asphalt Report No FHWA-SC-06-07 South Carolina Department of Transportation [49] H Plancher, S M Dorrence and J.C Petersen Identtficatton of Chemical Types in Asphalts Strongly Adsorbed at the Asphalt-Aggregate interface and their relative displacement by Water Proc Of AAPT, 1977 [50] Rohith N, J.Ranjitha (2013), A Study on Marshall Stability Properties Of Warm Mix Asphalt Using Zycotherm A Chemical Additive International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT) Vol Issue 7, 7/ 2013 ISSN: 22780181 [51] Republic of the Philippins (2014), Standard Specification on the Use of Anti- Stripping Agent for Hot Mix Asphalt (HMA) Department of Public Works and Highways Office of Secretary Mania [52] Peter E Sebaaly (2007), Comparison of Lime and Liquid Additives on the Moisture Damage of Hot Mix Asphalt Mixtures National Lime Association 139 [53] Superior Performing Asphalt Pavement (2005), Superpave Performance by Design Final report of the TRB Superpave Committee Transportation Research Board Miscellaneous Report ISBN 0-309-09414-3 [54] Standard Specification for Road Works - Section (2008), Flexible Pavement Jabatan Kerja Raya (JKR) Malaisia JKR/SPJ/2008-S4 [55] Stroup-Gardiner, M and Brown, E.R (2000) Segregation in Hot Mix Asphalt Pavements National Cooperative Highway Research Program Report 441: Transportation Research Board, National Research Council Washington, D.C [56] Taiyu Kensetsu Co., LTD (Japan) (2015), Anti-Stripping Agent Tough Fix [57] Taiyu Kensetsu Co., LTD (Japan) (2015), Anti-Stripping Agent Tough Fix Hyper [58] Transportation Research Board (2003), Moisture Sensitivity of Asphalt Pavements Washington, D.C [59] A.R Tarrer, Vinay Wagh (1991), The Effect of the Physical and Chemical Characteristics of the Aggregate on Bonding SHRP-A/UWP-91-510 [60] Mekdim Weldegiorgis (2014), On Dynamic Modulus of Asphalt Concrete for Moisture Damage University of New Mexico [61] John Zaniewski, Ph.D (2006), Investigation of Moisture Sensitivity of Hot Mix Asphalt Concrete Asphalt Technology Program Department of Civil and Environmental Engineering Morgantown, West Virginia 140 CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ NCS Vũ Ngọc Phương, KS Akihiro Kato (2017) “Phân tích kết trường hiệu hai loại phụ gia tăng dính bám đá – nhựa Toughfix Wetfix Be hỗn hợp bê tơng nhựa nóng sử dụng đá khu vực Suối Mơ – Đà Nẵng” Tạp chí Khoa học Giao thông Vận tải, tháng năm 2017, ISSN 2354-0818 PGS.TS Nguyễn Quang Phúc, Dr Hiromitsu Nakanishi, Mr Akihiro Kato, NCS Vũ Ngọc Phương, ThS Lương Xuân Chiểu, KS Nguyễn Chí Cơng (2017) “Nghiên cứu thực nghiệm sử dụng phụ gia Tough Fix Hyper tăng độ ổn định nước cường độ bê tông nhựa mặt đường” Tạp chí Giao thơng Vận tải, tháng năm 2017, ISSN 2354-0818 ThS Vũ Ngọc Phương, ThS Nguyễn Lan Anh (2018) “Nghiên cứu sử dụng phụ gia vơi thủy hóa việc cải thiện khả kháng ẩm chống hằn lún vệt bánh xe hỗn hợp bê tông nhựa sử dụng đá granite khu vực miền Trung” Tạp chí Cầu đường Việt Nam, số năm 2018, ISSN 2354-0818 ThS Nguyễn Tuấn Hiển, ThS Vũ Ngọc Phương, KS Phạm Văn Quyền (2018) “Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thí nghiệm đánh giá độ nhạy ẩm bê tông nhựa phù hợp với điều kiện Việt Nam” Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học công nghệ năm 2018, Viện Khoa học Công nghệ GTVT, ISBN: 978-604-89-5441-3 ThS Vũ Ngọc Phương, ThS Nguyễn Thanh Lập, KS Nguyễn Văn Chương (2018) “Nghiên cứu đánh giá hiệu số loại phụ gia kháng bong tách đá nhựa cho bê tơng nhựa sử dụng cốt liệu dính bám khu vựa Miền Trung” Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học công nghệ năm 2018, Viện Khoa học Công nghệ GTVT, ISBN: 978-604-89-5441-3 ... vào sử dụng Nhìn chung đến chưa có đề tài, dự án nghiên cứu đánh giá tổng thể hiệu sử dụng phụ gia tăng dính bám đá- nhựa cho BTN Việt Nam Vì vậy, luận án ? ?Nghiên cứu sử dụng phụ gia tăng khả dính. .. dụng để cải thiện chất lượng BTNC - Phạm vi nghiên cứu luận án bao gồm nghiên cứu lý thuyết sở khoa học dính bám đá- nhựa phụ gia tăng dính bám; nghiên cứu thực nghiệm đánh giá hiệu phụ gia tăng. .. Nam Đánh giá hiệu loại phụ gia tăng dính bám cho BTNC có Việt Nam Đới tượng và phạm vi nghiên cứu luận án - Đối tượng nghiên cứu luận án loại phụ gia tăng dính bám điển hình có Việt Nam sử