NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN VẬT LIỆU HỢP LÝ LỚP BÊ TÔNG NHỰA TẠO NHÁM MẶT ĐƯỜNG CẤP CAO Ở VIỆT NAM

- 1 - BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NCS.NGUYỄN PHƯỚC MINH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN VẬT LIỆU HỢP LÝ LỚP BÊ TÔNG NHỰA TẠO NHÁM MẶT ĐƯỜNG CẤP CAO Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô và đường thành phố Mã số: 62.58.30.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TPHCM, 12/2013 - 2 - MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Để tạo tiền đề để phát triển kinh tế xã hội và công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước; Việt nam đang đầu tư xây dựng, phát triển hệ thống đường ô tô cấp cao và cao tốc. Theo qui hoạch, đến năm 2020 hệ thống đường cao tốc của Việt Nam sẽ phủ khắp cả nước với chiều dài xấp xỉ 6000km. Hiện tại một số tuyến cao tốc huyết mạch như: Hà nội-Ninh Bình, Hà Nội-Lào Cai, Hà Nội-Hải Phòng, Sài Gòn-Trung Lương, Thành phố HCM-Long Thành-Dầu Dây đã và đang được triển khai xây dựng, khai thác. Đường cao tốc cho phép xe chạy với tốc độ trên 80km/h; với tốc độ như vậy, để đảm bảo an toàn xe chạy, mặt đường yêu cầu phải đạt được chất lượng khai thác cao như: độ nhám cao; độ bằng phẳng, độ ráo nước; trong đó độ nhám mặt đường là một yếu tố đặc biệt quan trọng. Tại các nước phát triển, người ta xây dựng lớp phủ mặt đường cao tốc bằng bê tông nhựa rỗng có độ nhám cao, lớp vật liệu này yêu cầu phải được thiết kế, chế tạo, thi công bằng công nghệ đặc biệt, đắt tiền. Ở Việt Nam, lớp phủ bê tông nhựa tạo nhám đã được áp dụng trên một số đường cao tốc, tuy nhiên mới ở mức độ thử nghiệm, chi phí cao và bị lệ thuộc vào công nghệ ngoại nhập. Trong tương lai với yêu cầu phát triển hệ thống đường cao tốc, đường cấp cao tới hàng vạn kilomet thì một yêu cầu bức thiết đặt ra là làm sao để có thể làm chủ công nghệ sản xuất lớp phủ mặt đường bằng vật liệu bê tông nhựa nhám ? Đây thực sự là một yêu cầu hết sức cấp thiết, một đòi hỏi, một thách thức gay gắt đối với những người làm đường Việt Nam. Muốn làm chủ công nghệ sản xuất vật liệu bê tông nhựa tạo nhám, trước hết phải nghiên cứu xác định được thành phần vật liệu hợp lý của lớp bê tông nhựa tạo nhám để vừa đạt được độ rỗng cần thiết, độ bền, độ nhám yêu cầu, phù hợp với điều kiện cụ thể của Việt Nam. Đề tài luận án “Nghiên cứu xác định thành phần vật liệu hợp lý lớp bê tông nhựa tạo nhám mặt đườngcấp cao ở Việt Nam ” chính là nhằm giải quyết vấn đề khoa học và thực tiễn đặc biệt cấp thiết đó. 2. Mục đích nghiên cứu: Mục tiêu nghiên cứu của luận án đó là xác định được thành phần vật liệu hợp lý lớp bê tông nhựa tạo nhám mặt đường cấp cao ở Việt Nam; với thành phần cấp phối cốt liệu dạng cấp phối hở (Open Graded), độ rỗng - 3 - dư thiết kế từ 16%÷18%; đồng thời đưa ra các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu của vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám; từ đó có thể làm chủ công nghệ thiết kế; sản xuất; thi công và đề xuất các giải pháp nâng cao chất lượng khai thác vật liệu bê tông lớp tạo nhám mặt đường ô tô tại Việt Nam. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu  Đối tượng nghiên cứu: nghiên cứu vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám có độ rỗng cao với thành phần cốt liệu dạng cấp phối hở.  Phạm vi nghiên cứu: + Nghiên cứu vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám đó là kết hợp lý thuyết xây dựng đường ô tô, kinh nghiệm sử dụng vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám ở các nước trên thế giới và tại Việt Nam; điều tra phân tích, đánh giá hiện trạng mặt đường ô tô, vật liệu địa phương, điều kiện địa lý tự nhiên và khí hậu khu vực phía Nam; + Nghiên cứu thực nghiệm trong phòng và hiện trường từ đó đề xuất thành phần hợp lý của bê tông nhựa lớp tạo nhám và các vấn đề liên quan để nâng cao chất lượng khai thác vật liệu lớp BTN tạo nhám; 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu Luận án nghiên cứu đã đưa ra được các vấn đề với các nội dung có ý nghĩa bao gồm:  Ý nghĩa khoa học 4.1 Xác lập các thành phần hỗn hợp với yêu cầu kỹ thuật đặc trưng vật liệu hỗn hợp và qui định kỹ thuật cho vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám; 4.2 Lựa chọn thành phần vật liệu hợp lý hỗn hợp cho bê tông nhựa lớp tạo nhám mặt đường ô tô; trên cơ sở nghiên cứu thực nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của các hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám; 4.3 Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng khai thác lớp vật liệu bê tông nhựa tạo nhám mặt đường ô tô với các nội dung sau:  Nghiên cứu xác định mối quan hệ giữa độ rỗng dư và độ nhám vĩ mô của lớp phủ bê tông nhựa lớp tạo nhám;  Nghiên cứu xác định mối quan hệ giữa độ nhám vĩ mô của lớp phủ bê tông nhựa tạo nhám và độ hút nước;  Nghiên cứu ảnh hưởng hiệu ứng màng nước đến điều kiện chạy xe;  Nghiên cứu xác định sự thay đổi độ nhám vĩ mô theo thời gian của mặt đường nhám một số tuyến cao tốc ở phía Nam; - 4 -  Nghiên cứu xác định hiệu quả tăng nhám vĩ mô và độ hút nước của mặt đường bê tông nhựa tạo nhám bằng công nghệ phun rửa cao áp;  Nghiên cứu thiết lập và đề xuất chế độ kiểm tra bảo dưỡng định kỳ mặt đường tạo nhám của mặt đường cấp cao;  Nghiên cứu đề xuất các giải pháp nâng cao chất lượng khai thác vật liệu bê tông nhựa tạo nhám trên tất cả các khâu: sản xuất; thi công; kiểm tra giám sát; nghiệm thu chất lượng; duy tu-bão dưỡng vật liệu bê tông nhựa tạo nhám.  Ý nghĩa thực tiễn  Luận án nghiên cứu đã tổng quan xem xét vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám trên các tuyến cao tốc của các nước và tại Việt nam đã sử dụng;  Xây dựng được trình tự các bước thiết kế, phương pháp xác định thành phần hợp lý bê tông nhựa lớp tạo nhám mặt đường ô tô phù hợp với điều kiện khai thác tại Việt Nam.  Xây dựng các phương pháp thực nghiệm đánh giá chỉ tiêu cơ lý vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám; yêu cầu kỹ thuật giới hạn của vật liệu phục vụ cho việc thiết kế thành phần vật liệu bê tông nhựa nhám;  Đưa ra các giải pháp nâng cao chất lượng khai thác vật liệu lớp phủ bê tông nhựa tạo nhám cho các tuyến đường cấp cao khu vực Phía nam. 5. Cấu trúc luận án Cấu trúc luận án bao gồm các chương sau: + Chương I: Tổng quan bê tông nhựa lớp tạo nhám. + Chương II: Xác lập thành phần các hỗn hợp bê tông nhựa lớp tạo nhám phục vụ nghiên cứu thực nghiệm + Chương III: Nghiên cứu thực nghiệm xác định chỉ tiêu cơ lý của các hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám và lựa chọn thành phần vật liệu hợp lý của hỗn hợp. + Chương IV: Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng khai thác lớp vật liệu bê tông nhựa tạo nhám mặt đường ô tô. ********* Chương 1: TỔNG QUAN BÊ TÔNG NHỰA LỚP TẠO NHÁM Nghiên cứu tổng quan bê tông nhựa lớp tạo nhám mặt đường ô tô cấp cao hay đường cao tốc bao gồm các nội dung chính sau: - 5 - 1.1 Cấu trúc và thành phần hỗn hợp của bê tông nhựa thông thường a-Cấu trúc bê tông nhựa ● Cấu trúc vi mô: gồm nhựa và bột khoáng tạo thành chất liên kết asphalt. ● Cấu trúc trung gian: gồm cát và chất liên kết asphalt tạo thành vữa asphalt. ● Cấu trúc vĩ mô: gồm đá dăm và vữa asphalt tạo thành hỗn hợp bê tông nhựa. b-Thành phần hỗn hợp bê tông nhựa [4],[7],[11] + Cốt liệu, kích thước hạt lớn nhất. + Chất liên kết [2],[4],[6],[43],[57] 1.2. Thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở 1.2.1 Cốt liệu Bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở-OGFCA (Open Graded Friction Courses Asphalt) là loại cấu trúc khung dạng vĩ mô (hình 1.3), hỗn hợp bao gồm cốt liệu lớn, có ít hoặc không có cốt liệu nhỏ và bột khoáng; hỗn hợp vật liệu được thiết kế sao cho vật liệu đầm nén đạt được độ rỗng dư từ 18%÷25% [37],[40]. Hình 1.1: Cấu trúc hỗn hợp OGFCA và hình ảnh bề mặt BTN truyền thống và BTN OGFCA. 1.2.2 Chất liên kết: thông thường sử dụng là bitum cải tiến. 1.3 Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám mặt đường 1.3.1 Khái niệm + Độ nhám vi mô (micro-texture): Độ nhám vi mô là độ xù xì bề mặt của hạt cốt liệu thường khó nhìn thấy, có tác dụng làm triệt tiêu hiệu ứng màng nước. + Độ nhám vĩ mô (macro-texture): Độ nhám vĩ mô tạo ra các kênh thoát nước. 1.3.2 Ảnh hưởng của cốt liệu đến độ nhám mặt đường  Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám vi mô.  Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám vĩ mô. 1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng khác đến độ nhám mặt đường Thiết kế thành phần; quá trình thi công; đặc trưng khai thác. - 6 - 1.4 Tổng quan vật liệu bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở 1.4.1 Khái niệm về bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở Bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở được thế giới gọi tên với những thuật ngữ khác nhau như: Porous Asphalt (PA), Porous Friction Course (PFC), Open Graded Asphalt Concrete (OGAC), Open Graded Friction Course (OGFC), Porous European Mix (PEM) [36],[37],[41],[47],[50]. 1.4.2 Đặc điểm vật liệu bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở a/ Giảm sự bắn nước và bụi nước, trượt trên mặt đường ẩm ướt b/ Giảm sự phản chiếu ánh sáng và độ chói đèn pha c/ Giảm tiếng ồn khi xe chạy d/ Tăng sức kháng trượt mặt đường e/ Hạn chế vệt hằn lún bánh xe 1.4.3 Phân tích và đánh giá tình hình sử dụng vật liệu BTN lớp tạo nhám cấp phối hở ở nước ngoài Vật liệu bê tông nhựa nhám cấp phối hở đã được sử dụng ở nước ngoài từ những năm 1930 [33],[36],[38], sử dụng phổ biến nhất vào cuối những năm 1980. Tình hình sử sử dụng vật liệu OGFCA các nước trên thế giới như sau. a/ Ở Mỹ ● Vật liệu OGFCA của NCAT (National Center For Asphalt Technology-Mỹ) Các tiểu bang của Mỹ có kinh nghiệm sử dụng vật liệu bê tông nhựa tạo nhám OGFCA từ cuối những năm 1970. + Đặc điểm sử dụng vật liệu OGFCA của NCAT như sau:  Độ chịu mài mòn cốt liệu PSV (Polish Stone value);  Cỡ hạt dmax= 9,5÷19mm trong đó cỡ hạt d=12,5 mm phổ biến sử dụng;  Dùng nhựa polime; hàm lượng nhựa thay đổi từ 5÷7%, và phụ gia sợi.  Độ rỗng còn dư của hỗn hợp 15÷25%.  Chiều dày thường mỏng hơn lớp bê tông nhựa chặt từ 2÷5 cm.  Vệt hằn lún bánh xe trung bình 1,25cm sau 10-12 năm.  Tuổi thọ khai thác từ 8÷12 năm với chiều dày OGFCA h=5 cm.  Bảo dưỡng độ nhám lớp OGFCA: bằng cách dùng bơm cao áp làm sạch bề mặt ● Bang Arizona Thử nghiệm của Arizona sử dụng vật liệu bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở từ năm 1954, đến năm 1960 kết quả thử nghiệm khá tốt, kể từ đó vật liệu OGFCA đã được sử dụng rộng rãi trên khắp tiểu bang. - 7 - ● Bang Oregon Cuối năm 1970 tiểu bang Oregon-Mỹ (ODOT-Oregon Department of Transportation) đã thực hiện các thử nghiệm lớp OGFCA trên các đoạn có tải trọng nặng, tốc độ lớn hơn 80km/h và sử dụng nhựa bitum polime. ODOT đã kiến nghị sử dụng OGFCA như một lớp phủ mỏng và không kiểm toán lớp vật liệu này cho kết cấu áo đường. ● Bang California, bang Georgia Năm 1944 sở giao thông bang California (Caltrans-California Department of Transportation) và sử dụng vật liệu OGFCA như một lớp thoát nước bề mặt. Caltrans sử dụng hỗn hợp với cỡ hạt dmax=9,5; 12,5; 25mm, độ rỗng dư thiết kế min 18%. Chiều dày phổ biến nhất là 3,0 ÷ 4,5cm; với cỡ dmax=25mm, cho phép nâng độ dày 5,0 ÷ 8,0 cm, và từ năm 2006 Caltrans đã đưa ra qui định cho phép phủ trực tiếp lớp OGFCA trên lớp bê tông nhựa chặt. ● Bang Georgia Bang Georgia (GDOT-Georgia Department of Transportation) đã sử dụng OGFCA từ năm 1950. Hiện tại vật liệu OGFCA của GDOT sử dụng có hai loại là: Loại 1-Vật liệu OGFCA có hai cỡ hạt dmax=9,5 và 12,5mm, chiều dày thiết kế 2,0 cm, độ rỗng còn dư hỗn hợp 18-20% [33]; Loại 2-Vật liệu OGFCA theo tiêu chuẩn của châu Âu có chiều dày 3,0cm với độ dỗng dư hỗn hợp 20-24%. GDOT dùng lớp OGFCA làm lớp mặt trên các tuyến liên bang và xa lộ có lưu lượng xe trên hai hướng trung bình 25.000 xe con/ngày đêm [33]. Với cỡ hạt dmax=12,5mm, tuổi thọ khai thác từ 10÷12 năm. Nhận xét: Vật liệu OGFCA đã được sử dụng từ năm 1930 và có nhiều ưu điểm khi làm lớp tạo nhám trên các tuyến cao tốc của Mỹ; tuy nhiên tồn tại hạn chế chưa giải quyết được với lớp vật liệu này đó là khả năng duy trì độ rỗng dư và hiện tượng làm giảm thoát nước bề mặt qua thời gian sử dụng. Ngoài ra qui định yêu cầu kỹ thuật để thiết kế thành phần vật liệu OGFCA ở các bang của Mỹ vẫn chưa thống nhất chung các chỉ tiêu kỹ thuật (bảng 1.6), chiều dày lớp vật liệu; mà nó tùy thuộc vào điều kiện cụ thể như khí hậu, tải trọng và khả năng sử dụng thành phần vật liệu tại các bang của Mỹ. b/ Châu Âu Các nước ở Châu Âu như Đan Mạch, Hà Lan, Úc, Bỉ, Thụy Sĩ, Anh và Tây Ban Nha sử dụng vật liệu OGFCA cho các tuyến cao tốc [45]. Theo tổng hợp báo cáo của Huber-NCAT năm 2000 [50], ở Châu Âu chưa có tiêu chuẩn thống nhất thiết - 8 - kế OGFCA. Vật liệu OGFCA được sử dụng rộng rãi ở châu Âu chủ yếu là lớp bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt – PA) với mục đích giảm tiếng ồn. Hai lớp bê tông nhựa rỗng được ứng dụng trên các tuyến có tốc độ cao. Khuyến nghị không nên đặt làm lớp mặt ở khu vực thành thị, nơi tốc độ xe dưới 45 km/h, khu vực mà lớp mặt rỗng có xu hướng dễ bị tắc nghẽn; Ở Hà Lan, Đan Mạch, Bỉ và Pháp sử dụng hoặc thử nghiệm hai lớp OGFCA bao gồm: lớp dưới rỗng hơn có cỡ hạt d=11-14 mm với chiều dày 4,0-5,0 cm, lớp trên chặt có cỡ hạt d= 6-8 mm với chiều dày 2,5-3,0 cm. Độ rỗng dư thiết kế từ 19÷25% [37], chất kết dính là polime, hàm lượng nhựa từ 4,5% đến 6,5%, chiều dày từ 3,0÷4,0 cm. Mục đích sử dụng vật liệu này nhằm giảm ồn và thoát nước. ● Bỉ, Tây Ban Nha, Anh Lớp vật liệu OGFCA được sử dụng làm lớp mặt trên các tuyến cao tốc. Độ rỗng dư thiết kế từ 18÷ 25% [37], cỡ cốt liệu dmax=9,5÷12,5mm; dùng bitum polime, hàm lượng nhựa từ 4,5% đến 6,5%, chiều dày lớp OGFCA từ 3,0÷5,0cm. Mục đích ứng dụng vật liệu này nhằm giảm ồn và thoát nước [44],[45],[47]. Yêu cầu kỹ thuật cốt liệu và hỗn hợp bao gồm: + Chỉ số độ mài bóng PSV, độ mài mòn Los Angeles ≤ 20%; + Đầm nén Marshall 50 chày/mặt; + Độ rỗng dư ≥ 20%. + Độ mài mòn Cantabro: ≤ 30%; + Mẫu đầm theo phương pháp Marshall 50 chày/mặt. Nhận xét: Các nước châu Âu sử dụng vật liệu OGFCA từ năm 1980 trên các tuyến cao tốc và có hiệu quả cao đối với việc tăng sức kháng trượt bề mặt; đặc biệt làm giảm tiếng ồn, thoát nước trên bề mặt khá tốt. Tuy nhiên tồn tại khi sử dụng đó là sự suy giảm về độ rỗng dư của lớp vật liệu OGFCA rất khó kiểm soát, làm ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt; cũng như lớp OGFCA không đưa vào tính toán chiều dày kết cấu áo đường [42],[44],[45]. c/ Nam Phi Tiêu chuẩn Nam Phi yêu cầu cốt liệu: Chỉ số PSV > 50%, lượng nước hấp thụ cốt liệu < 1%; đương lượng cát ES > 45%, chỉ số nghiền hai mặt từ 90-100%, Đầm nén mẫu: Theo phương pháp Marshall 50 chày/mặt; độ rỗng dư: 18-22%; độ chảy nhựa không qui định, độ mài mòn (Cantabro Test): max 25%-30%; Loại nhựa sử dụng là bitum polime:SBR-Styren Butadien Rubber, sợi tổng hợp và cao su tự nhiên. - 9 - d/ Úc Thiết kế thành phần vật liệu OGFCA gồm ba thành loại hỗn hợp; kí hiệu: OG-10, OG-14 và OG-20 [39]. Tiêu chuẩn phân ra hai loại OG-I và OG-II được xác định theo lưu lượng giao thông thiết kế; trong đó vật liệu OG-II dùng thêm phụ gia sợi và đề nghị sử dụng tuyến đường có lượng giao thông cao hơn 5x10 6 xe trục tiêu chuẩn và hơn 500 xe/làn/ngày. Các chỉ tiêu và yêu cầu kỹ thuật: Độ mài mòn Losangeles, LA, %: max 12%, chỉ số nghiền hai mặt, %: max 100. Chất liên kết là bitum polime: 80/100 + SBS hoặc phụ gia sợi tổng hợp, bột cao su; hàm lượng nhựa (%): 4,0% - 6%; đầm nén mẫu: theo phương pháp Marshall 50 chày/mặt; độ rỗng dư, %: min 18%-23%; độ chảy nhựa không qui định; độ mài mòn max 25%-30%; độ thấm nước không qui định. e/ Châu Á ● Japan, Korea, India, Malaixia Nhật Bản, Hàn quốc, Ấn Độ và Malaixia rất quan tâm loại vật liệu này do những tiện ích của nó khi sử dụng làm lớp tạo nhám trên các tuyến cao tốc và đưa các chỉ tiêu kỹ thuật đánh giá theo tiêu chuẩn Châu Âu vào nước mình để ứng dụng. Loại nhựa đường sử dụng là polime, cốt liệu và chất phụ gia sợi; mẫu đầm Marshall 50 chày/mặt. Các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu cho vật liệu OGFCA của Nhật bao gồm: Độ rỗng dư: 18-22%; hàm lượng nhựa: 4,4÷4,6%; độ thấm nước: 52÷56 mm/sec; độ chảy nhựa: ≤ 0,3%; độ mài mòn Cantabro: 17÷23%; cường độ chịu kéo gián tiếp (ITS): 5÷10 kg/cm 2 ; Nhận xét: Các nước ở Úc, Nam Phi hay ở Châu Á phát triển sử dụng vật liệu OGFCA trên các tuyến cao tốc từ những ưu điểm và kinh nghiệm sử dụng của Mỹ hay các nước Châu Âu. Mặc dù đã đưa vào khai thác hiệu quả lớp OGFCA; tuy nhiên các chỉ tiêu kỹ thuật qui định để thiết kế thành phần vật liệu, chiều dày lớp vật liệu, đánh giá đặc trưng độ bền khai thác vẫn chưa qui định cụ thể mà chủ yếu dựa vào kinh nghiệm sử dụng.  Tổng hợp và phân tích kết quả nghiên cứu tổng quan các nước 1) Phương pháp thiết kế: phương pháp Marshall, độ rỗng dư thiết kế min 18%; 2) Giá trị độ mài mòn Cantabro hay độ chảy nhựa được chọn làm giá trị giới hạn khi thiết kế thành phần vật liệu OGFCA; 3) Các chỉ tiêu kỹ thuật giới hạn qui định đối với OGFCA các nước là không thống nhất; và không đưa lớp vật liệu OGFCA vào tính toán chịu lực của kết - 10 - cấu áo đường. Đây chính là đặc điểm cần nghiên cứu đặc thù trong điều kiện của Việt Nam. f/ Tình hình sử dụng vật liệu BTN tạo nhám ở Việt Nam Tại Việt nam, việc sử dụng vật liệu BTN lớp tạo nhám đã được thử nghiệm để cải thiện độ nhám mặt đường từ năm 1994. Tổng quan về nghiên cứu sử dụng BTN tạo nhám tại Việt Nam như sau. 1-Thử nghiệm bê tông nhựa rỗng trên tuyến Bắc Thăng Long-Nội Bài Năm 1994 Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông vận tải đã hợp tác với hãng ESSO để nghiên cứu ban đầu và xây dựng thí điểm một đoạn đường sử dụng bê tông nhựa rỗng là lớp phủ thoát nước cấp phối hở (OGDM-Open Graded Drainage Mix) trên đoạn Bắc Thăng Long-Nội Bài. 3-Bê tông nhựa lớp tạo nhám theo công nghệ Novachip Lớp phủ mỏng dùng công nghệ Novachip làm lớp tạo nhám trên các tuyến cao tốc hay đường cấp cao, chiều dày lớp Novachip từ 1,25÷2,5cm, lớp vật liệu này không tính vào chịu lực của kết cấu áo đường. Lớp vật liệu này đã được xây dựng cho tuyến cao tốc Thành phố HCM-Trung Lương. 4- Bê tông nhựa có độ nhám cao theo 22TCN 345-06 Lớp BTN nhám cao với chiều dầy từ 2,0 đến 3,0 cm được dùng cho: đường cao tốc, đường ô tô cấp cao (tốc độ thiết kế từ 80km/h trở lên), nhằm cải thiện độ nhám và sức kháng trượt mặt đường. Đây là loại vật liệu đã được sử dụng làm lớp tạo nhám cho tuyến cao tốc TpHCM-Long Thành-Dầu Dây. 1.5 Kết luận chương 1 Đặc trưng khai thác vật liệu lớp OGFCA làm lớp mặt đường trên các tuyến cao tốc hay đường cấp cao có nhiều ưu điểm và có những hạn chế tồn tại; từ nghiên cứu tổng quan có thể rút ra các nhận xét sau: 1. Các nước sử dụng vật liệu OGFCA với kích cỡ cốt liệu lớn nhất; chỉ tiêu kỹ thuật giới hạn, chiều dày, độ rỗng dư thiết kế là tùy thuộc vào điều kiện mỗi nước. 2. Tại Việt Nam vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám đã được thiết kế sử dụng; Độ rỗng dư vật liệu lớp BTN lớp tạo nhám thiết kế từ 12÷16%. Với vật liệu BTN OGFCA chỉ mới dừng lại ở bước thử nghiệm nghiên cứu về các chỉ tiêu kỹ thuật của vật liệu trong phòng và kiểm tra độ nhám hiện trường; 3. Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan về vật liệu BTN tạo nhám trong và ngoài nước; phân tích đánh giá những tồn tại trong và ngoài nước; luận án đã đi sâu nghiên cứu xác định thành phần vật liệu; đề xuất các yêu cầu kỹ thuật về vật [...]...- 11 liệu và các chỉ tiêu kỹ thuật giới hạn cho BTN lớp tạo nhám mặt đường cấp cao tại Việt nam *********** Chương II: XÁC LẬP THÀNH PHẦN CÁC HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA LỚP TẠO NHÁM PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM Để xác định được thành phần cấp phối hợp lý của vật liệu cần tiến hành theo hai bước sau: + Bước 1: Xác lập được một số phương án thành phần các hỗn hợp BTN lớp tạo nhám phục vụ cho nghiên cứu thực... gồm: 1 Xác lập được ba thành phần hỗn hợp với các yêu cầu đặc trưng vật liệu hỗn hợp và qui định kỹ thuật cho vật liệu BTN lớp tạo nhám; 2 Đã lựa chọn được thành phần vật liệu hợp lý của hỗn hợp cho BTN lớp tạo nhám mặt đường ô tô; 3 Đã nghiên cứu các giải pháp nâng cao chât lượng khai thác lớp vật liệu BTN tạo nhám mặt đường ô tô; trong đó đã xác định: 3.1 Mối quan hệ giữa độ rỗng dư và độ nhám vĩ... hợp cốt liệu; - 15 2 Đã xác định hàm lượng nhựa tối ưu cho ba hỗn hợp BTN đề xuất; chỉ tiêu kỹ thuật giới hạn cho hỗn hợp vật liệu, trong đó độ rỗng dư chọn từ 16%÷18% 3 Đã xác lập được ba thành phần hỗn hợp bê tông nhựa lớp tạo nhám phục vụ cho nghiên cứu thực nghiệm trong điều kiện của Việt Nam phục vụ thí nghiệm để đánh giá các đặc trưng cơ -lý để lựa chọn thành phần vật liệu hợp lý cho bê tông nhựa. .. loại hỗn hợp với thành phần vật liệu hợp lý cho bê tông nhựa lớp tạo nhám mặt đường ô tô tại Việt Nam 3.1 Các loại hỗn hợp cấp phối đề xuất thí nghiệm Để nghiên cứu các đặc tính của OGFCA phục vụ khai thác, nghiên cứu sinh đề xuất loại cấp phối và loại nhựa sử dụng như bảng 3.1, 3.2, hình 3,1 dưới đây Bảng 3.1: Đề xuất cấp phối và loại nhựa nghiên cứu TT Loại OGFC-HLN tối ưu theo KLHH Loại nhựa sử dụng... theo các phương án thành phần cấp phối khác nhau như bước 1 và các mẫu đối chứng (chương 3) nhằm xác định các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của vật liệu BTN để xác định thành phần vật liệu hợp lý của BTN lớp tạo nhám 2.1 Yêu cầu cơ bản đối với vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám Đảm bảo độ bền khai thác; cải thiện được đặc tính lún, nứt do mỏi, tránh phân tầng khi rải do thành phần cốt liệu thô chiếm đa số... của lớp phủ BTN lớp tạo nhám; 3.2 Xác định được mối quan hệ giữa độ rỗng dư và độ hút nước; 3.3 Đã xác định được ảnh hưởng của hiệu ứng màng nước đến điều kiện chạy xe trên đường có độ nhám khác nhau; 3.4 Đã xác định được sự thay đổi độ nhám vĩ mô theo thời gian của mặt đường nhám trên các tuyến cao tốc ở phía Nam; 3.5 Đã xác định được hiệu quả tăng độ nhám vĩ mô và độ hút nước của mặt đường BTN tạo nhám. .. nghiệm thực tế ở Phía Nam IV- Kiến nghị Kiến nghị qui chế kiểm tra định kỳ độ nhám lớp phủ bê tông nhựa lớp tạo nhám trên các tuyến cao tốc, từ đó có thể đề xuất giải pháp để duy trì hiệu quả làm việc mặt đường nhám và có qui chế duy tu bảo dưỡng phù hợp đối với vật liệu BTN lớp tạo nhám V- Hướng nghiên cứu tiếp tục của luận án 1) Tiếp tục mở rộng phạm vi nghiên cứu cỡ hạt dmax=12,5mm, loại nhựa sử dụng,... rửa cao áp; 3.6 Đã thiết lập và đề xuất chế độ kiểm tra bảo dưỡng định kỳ mặt đường nhám trên tuyến cao tốc của mặt đường cấp cao; 3.7 Đã đề xuất các giải pháp nâng cao chất lượng khai thác vật liệu BTN tạo nhám trên tất cả các khâu: vật liệu, sản xuất vật liệu tại trạm trộn, công nghệ thi công, công tác kiểm tra giám sát, nghiệm thu chất lượng và công tác quản lý khai thác lớp vật liệu BTN tạo nhám mặt. .. vật liệu hợp lý cho bê tông nhựa lớp tạo nhám trong chương 3 tiếp theo ********** Chương III: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CÁC HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA TẠO NHÁM VÀ LỰA CHỌN THÀNH PHẦN VẬT LIỆU HỢP LÝ CỦA HỖN HỢP Nội dung chương 3 là nghiên cứu thực nghiệm đánh giá các chỉ tiêu cơ lý Qua các kết quả thí nghiệm, phân tích và đối chứng mẫu; đánh giá vật liệu OGFCA theo yêu cầu kỹ thuật... CaCO3 >90÷95%) 2.5 Thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám 2.5.1 Thiết kế thành phần hỗn hợp theo phương pháp Marshall Quy trình đúc mẫu, máy móc và dụng cụ thí nghiệm và trình tự đúc mẫu - 13 2.5.2 Thí nghiệm thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám + Xác định sơ bộ hàm lượng nhựa cần thiết (Phụ lục thí nghiệm IV, V) Bảng 2.2: Hàm lượng nhựa dự đoán cần thiết cho ba cấp phối đề xuất Cận dưới