70 Trần Thị Thu Thảo ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH GIA NHIỆT ĐẾN TRỊ SỐ ĐỘ KÉO DÀI CỦA NHỰA ĐƯỜNG ĐẶC EFFECTS OF HEATING PROCESS ON VALUE OF DUCTILITY OF BITUMEN Trần Thị Thu Thảo Trường Đại học Bách khoa,[.]
70 Trần Thị Thu Thảo ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH GIA NHIỆT ĐẾN TRỊ SỐ ĐỘ KÉO DÀI CỦA NHỰA ĐƯỜNG ĐẶC EFFECTS OF HEATING PROCESS ON VALUE OF DUCTILITY OF BITUMEN Trần Thị Thu Thảo Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng; Email: tranthaoxdcd@gmail.com Tóm tắt - Độ kéo dài tiêu quan trọng bitum Bitum có trị số độ kéo dài lớn tốt[6].Từ công nghệ thi công lớp mặt đường có sử dụng bitum nay, kết hợp với việc phân tích cơng nghệ gia nhiệt cho bitum xe bồn trạm trộn, ta tiến hành mơ q trình gia nhiệt cho bitum phịng thí nghiệm Tiến hành thí nghiệm tiêu độ kéo dài bitum ứng với trình gia nhiệt khác nhau, từ phạm vi gia nhiệt thích hợp, đảm bảo bitum sau gia nhiệt để thi công đảm bảo trị số độ kéo dài nằm giá trị cho phép Các kết nghiên cứu đề tài giúp cho đơn vị thi công dễ dàng việc lựa chọn công nghệ gia nhiệt bitum, góp phần nâng cao tuổi thọ cho mặt đường nhựa, chất lượng khai thác tốt hơn, giảm tai nạn giao thông tăng hiệu kinh tế Abstract - Ductility is an important property of bitumen: the higher is the degree of ductility, the better is the bitumen Basing on the current technology of asphalt pavement construction and heating process used in bitumen tankers and mixers, the authors conducted a simulation of the heating process for bitumen in the laboratory and tested values of ductility in different heating processes to find out an appropriate method for heating bitumen that ensures the required extension of the bitumen after construction The results of this research will facilitate constructor’s adoption of an appropriate heating technology so as to improve the life and performance of the pavement surface, which will contribute to reduction of road accidents and increase of economic efficiency Từ khóa - q trình gia nhiệt; nhựa đường đặc 60/70; phương pháp xác định độ kéo dài; chất lượng khai thác đường; công nghệ gia nhiệt Key words - heating process; bitumen 60/70; ductility test; performance of pavement surface; heating technology Đặt vấn đề Nhựa đường đặc vật liệu sử dụng phổ biến Việt Nam cơng tác xây dựng mặt đường Vì vậy, việc làm để sử dụng cách hiệu nhằm đem lại chất lượng mặt đường tốt, tuổi thọ cao mong muốn chủ đầu tư, nhà thiết kế, đơn vị thi công quan quản lý khai thác đường Qua nhiều nghiên cứu thực tế khai thác đường cho thấy mặt đường nhựa nhạy với thay đổi nhiệt độ; cường độ, tuổi thọ mặt đường nhựa chịu ảnh hưởng lớn nhiệt độ [5] Độ kéo dài nhựa đường đặc trưng cho tính dính dẻo độ đàn hồi bitum [6] Do vậy, làm để trì đặc tính bitum sau q trình thi cơng thời gian khai thác vấn đề cần thiết Việc tìm kỹ thuật gia nhiệt cho nhựa đường đặc hợp lý đảm bảo chất lượng bitum trình thi công giải pháp làm giảm hư hỏng tăng tuổi thọ cho loại mặt đường có dùng nhựa Ở nước ta nay, nhiều mặt đường nhựa bị ổ gà, ổ voi, biến dạng không phục hồi được, chất lượng phục vụ xuất sau thời gian ngắn đưa đường vào khai thác Xảy vấn đề rõ ràng loại trừ nguyên nhân chất lượng nhựa đường bị suy giảm sau trình gia nhiệt không hợp lý thi công Hiện nghiên cứu tập trung vào việc làm để cải tạo chất lượng mặt đường bê tông nhựa như: nghiên cứu tương tác cốt liệu nhựa, nghiên cứu cải thiện chất lượng hỗn hợp đá trộn nhựa,… [8] mà chưa có nghiên cứu chi tiết ảnh hưởng trình gia nhiệt đến chất lượng riêng vật liệu nhựa Vì vậy, đề tài tập trung nghiên cứu để tìm phương pháp gia nhiệt thích hợp cho nhựa đường đặc thi công để đảm bảo sau thi công xong chất lượng nhựa đảm bảo Các sở nghiên cứu 2.1.Chọn phương pháp gia nhiệt Nghiên cứu thí nghiệm với nhựa đặc 60/70 loại nhựa đường đặc sử dụng phổ biến nước ta Đề tài sử dụng nhựa đặc 60/70 trạm trộn bê tơng nhựa Tồn Trung cung cấp Các tiêu lý nhựa đường đặc trước tiến hành trình gia nhiệt đạt yêu cầu kỹ thuật nhựa đường đặc [1] Để chọn phương pháp gia nhiệt, mốc nhiệt độ cần đạt tới gia nhiệt, thời gian trì nhiệt độ mốc nhiệt số lần gia nhiệt, tác giả dựa vào tiêu chuẩn thi cơng nghiệm thu mặt đường có sử dụng vật liệu nhựa đặc đun nóng nay: Mặt đường láng nhựa nóng TCVN 8863 : 2011[2]; mặt đường bê tơng nhựa rải nóng TCVN 8819 : 2011[3]; mặt đường thấm nhập nhựa dùng nhựa nóngTCVN 8809 : 2011[4] điều kiện công nghệ thi công nay: dùng củi đun đáy thùng phuy nhựa đến nhiệt độ thi công công nghệ thi công thủ công tưới nhựa nóng trường cơng nghệ dùng dầu đốt ống dẫn nhựa trực tiếp gián tiếp trạm trộn Dùng hai phương pháp gia nhiệt: Phương pháp gia nhiệt bếp ga giống q trình thi cơng mặt đường thủ công nấu nhựa trực tiếp bồn chứa, phương pháp gia nhiệt tủ sấy giống phương pháp nấu nhựa gián tiếp bồn chứa Cả hai phương pháp dùng mốc nhiệt độ cần gia nhiệt, thời gian trì nhiệt độ mốc nhiệt số lần gia nhiệt giống Tuy nhiên việc trì nhiệt độ ổn định cho phương pháp gia nhiệt bếp ga khó nên chọn mốc gia nhiệt phương pháp nằm khoảng Δt0=100C Sau gia nhiệt tiến hành thí nghiệm tiêu độ kéo dài nhựa đường ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(84).2014, QUYỂN 71 Bảng Bảng tổng hợp thơng số q trình gia nhiệt cho mẫu nhựa Phương pháp Mốc nhiệt độ nhựa cần đạt tới(0C) Thời gian giữ nhiệt Số lần gia nhiệt Số tổ gia nhiệt mốc nhiệt độ (h) giữ nhiệt (lần) mẫu Tủ Sấy 145 155 163 170 175 180 190 200 3,5 120 Bếp ga 150÷160 160÷170 170÷180 180÷190 3,5 60 Số mẫu 360 180 Hình Vật liệu dụng cụ thí nghiệm 2.2 Các bước tiến hành thí nghiệm Bước 1:Chuẩn bị vật liệu, dụng cụ gia nhiệt Bước 2: Tiến hành gia nhiệt theo mốc nhiệt, mốc nhiệt trì theo khoảng thời gian, gia nhiệt nhiều lần cách nung mẫu nhựa thời gian nhiệt độ quy định sau để nguội lặp lại trình nung Tiến hành lặp lại trình nung nhựa nhiều lần để mơ vấn đề sử dụng nhựa đường đặc số đơn vị thi công sử dụng nhựa đường đặc thừa cịn lại lần thi cơng trước để thi cơng cho lần sau Bước 3: Thí nghiệm tiêu độ kéo dài bitum sau trình gia nhiệt Phân tích kết thí nghiệm Hình Độ kéo dài Bitum sau ứng với số lần gia nhiệt mốc nhiệt độ phương pháp gia nhiệt khác Hình Đọ kéo dài Bitum sau 3,5 ứng với số lần gia nhiệt mốc nhiệt độ phương pháp gia nhiệt khác Hình Độ kéo dài Bitum sau ứng với số lần gia nhiệt mốc nhiệt độ phương pháp gia nhiệt khác Sau q trình gia nhiệt, tiến hành thí nghiệm tiêu độ kéo dài theo tài liệu [7] Kết độ kéo dài giá trị trung bình mẫu Nếu tổ mẫu có mẫu bị 72 Trần Thị Thu Thảo tượng vồng lên hay võng xuống chạm đáy bể loại bỏ kết điều chỉnh lại tỷ trọng nước sau làm lại tổ mẫu khác Kết thí nghiệm độ kéo dài bitum thể Bảng Sau biểu đồ thể kết độ kéo dài bitum sau trình gia nhiệt Nhận xét Khi nung nhựa đường nhiệt độ ≤ 1630C độ kéo dài nhựa bị giảm < 10 %; mức nhiệt từ 1630C< t 1630C dầu bị bốc làm cho bitum trở nên dịn hóa già nhanh Thời gian lưu nhiệt tăng độ kéo dài giảm đặc biệt thời gian lưu nhiệt lớn độ kéo dài giảm nhanh Đối với thời gian lưu nhiệt > 3,5h nhiệt độ lưu nhiệt > 1800C độ kéo dài khơng đạt u cầu TCVN 7493-2005 gia nhiệt bếp ga trình gia nhiệt tủ sấy lặp lại (Hình 7) Với mốc nhiệt độ, khoảng lưu nhiệt giống số lần lặp lại trình lưu nhiệt phương pháp gia nhiệt tủ sấy cho kết độ kéo dài cao so với phương pháp gia nhiệt bếp ga từ 10% đến 30% (Hình 10,11) Kết mẫu thử tổ mẫu sau gia nhiệt phương pháp bếp ga chênh lệch nhiều (Bảng 2) Đều cho thấy nung nhiệt bếp ga làm giảm chất lượng nhựa nhiều chất lượng nhựa nồi không đồng Sở dĩ kết phương pháp gia nhiệt bếp ga nhiệt cung cấp cho nồi nhựa không đều, phần nhựa gần đáy nồi chịu nhiệt độ cao nên bị tách dầu, hóa già trở nên dẻo, đàn hồi Kết luận Kết nghiên cứu cho thấy trình gia nhiệt có ảnh hưởng lớn đến tiêu độ kéo dài nhựa đường Phương pháp gia nhiệt gián tiếp làm giảm chất lượng nhựa kiến nghị nên sử dụng phương pháp để gia nhiệt cho bitum q trình thi cơng Tránh trường hợp sử dụng lại nhựa thừa dùng lần thi công trước Khi gia nhiệt cho nhựa đường đặc 60/70 không nên gia nhiệt 1750C thời gian trì nhiệt độ khơng q 5h Trong tiêu chuẩn thi công nghiệm thu mặt đường đá dăm thấm nhựa TCVN 8809-2011 cho phép thời gian trì nhiệt độ thi công bitum 8h >5h nên chưa hợp lý Bảng Tổng hợp kết độ kéo dài bitum sau trình gia nhiệt Độ kéo dài trung bình bitum sau trình gia nhiệt (mm) Thời gian Số lần gia Phương trì nhiệt pháp gia 1500 C÷ 1630 C÷ 1700 C÷ 1800 C÷ nhiệt độ 1450 C 1550 C 1630 C 1700 C 1750 C 1800 C 1900 C 2000 C (lần) nhiệt 0 (h) 163 C 170 C 180 C 190 C 1 2 3.5 Tủ sấy Bếp ga Tủ sấy Bếp ga Tủ sấy Bếp ga Tủ sấy Bếp ga Tủ sấy Bếp ga Tủ sấy Bếp ga Tủ sấy Bếp ga Tủ sấy Bếp ga Tủ sấy Bếp ga Tủ sấy Bếp ga Tủ sấy Bếp ga Tủ sấy Bếp ga Tủ sấy Bếp ga Tủ sấy Bếp ga Tủ sấy Bếp ga >2000 >2000 >2000 1982 1937 1942 1915 1921 1935 1931 1970 1819.5 1845 1793 1925 1897 1843 1798 1801 1856 1615 1952 1800 1898 1549 1762 1854 1841 1710 1823 1743 1378 1002 712 978 1123 1125 1106 1015 985 1189 1078 1034 965 943 934 1023 977 916 912 898 894 785 905 712 1321 795 842 1287 876 1183 1197 983 789 945 1023 1392 1214 946 1436 1167 934 894 1576 1467 1114 1109 1325 1312 1830 1324 1024 1067 1021 1216 1645 1224 1213 1196 894 1156 1427 1428 1078 1585 1323 1411 1873 1689 1143 1092 1120 1652 1521 1317 1268 1378 1192 1326 1456 1792 1542 1387 1410 1793 1967 1567 1034 973 1524 1523 1532 1321 1642 1231 1002 1257 1723 1752 1458 1490 1723 1620 1803 1635 1156 1205 1524 1432 1892 1615 1657 1352 1136 1589 1736 1764 1457 1774 1598 1732 1900 1876 1216 1198 1425 1789 1812 1658 1745 1436 1312 1623 1861 1984 1927 1764 1623 1926 1725 1672 1863 1896 1983 1896 1721 1868 1994 1921 1891 688 ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(84).2014, QUYỂN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ khoa học công nghệ, Bitum - yêu cầu kỹ thuật, TCVN 74932005 [2] Bộ khoa học công nghệ, Mặt đường láng nhựa nóng thi cơng nghiệm thu, TCVN 8863-2011 [3] Bộ khoa học công nghệ, Mặt đường bê tơng nhựa nóng u cầu thi cơng nghiệm thu, TCVN 8819-2011 [4] Bộ khoa học công nghệ, Mặt đường đá dăm thấm nhập nhựa yêu cầu thi công nghiệm thu, TCVN 8809-2011 73 [5] ThS Trần Văn Thiện, TS Nguyễn Thống Nhất, Ảnh hưởng nhiệt độ khơng khí đến mặt đường bê tơng nhựa, Tạp chí Giao thông Vận tải số 4/2014 [6] Tài liệu kỹ thuật nhựa đường Shell 60/70 Singapore, 2013 [7] Bộ khoa học công nghệ, Bitum – phương pháp xác định độ kéo dài, TCVN 7496-2005 [8] ThS Nguyễn Biên Cương, cải thiện chất lượng bê tông nhựa cốt sơi thủy tinh, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng, số 5/2014 (BBT nhận bài: 16/07/2014, phản biện xong: 07/10/2014) ... lần gia nhiệt mốc nhiệt độ phương pháp gia nhiệt khác Hình Độ kéo dài Bitum sau ứng với số lần gia nhiệt mốc nhiệt độ phương pháp gia nhiệt khác Sau trình gia nhiệt, tiến hành thí nghiệm tiêu độ. .. nghiệm độ kéo dài bitum thể Bảng Sau biểu đồ thể kết độ kéo dài bitum sau trình gia nhiệt Nhận xét Khi nung nhựa đường nhiệt độ ≤ 1630C độ kéo dài nhựa bị giảm < 10 %; mức nhiệt từ 1630C< t