Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí đến tuổi thọ kết cấu mặt đường mềm khu vực thành phố hồ chí minh và giải pháp khắc phục luận văn thạc sỹ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI NGUYỄN TUẤN HỒNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ KHƠNG KHÍ ĐẾN TUỔI THỌ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG MỀM KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VÀ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TP Hồ Chí Minh-2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN TUẤN HỒNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ KHƠNG KHÍ ĐẾN TUỔI THỌ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG MỀM KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VÀ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC Ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số : 60.58.02.05.01 Chuyên sâu : Xây dựng đường ô tô đường thành phố LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN VĂN HÙNG TP Hồ Chí Minh-2017 i i LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực, chưa công bố cơng trình khác Tác giả Nguyễn Tuấn Hồng ii LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực luận văn, học viên nhận giúp đỡ nhiệt tình quý báu nhiều đơn vị, cá nhân liên quan lĩnh vực mà học viên tham gia nghiên cứu Lời xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới thầy hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Hùng - Phó Hiệu trưởng Trường Đại học Giao thơng vận tải tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn tồn thể thầy, cô Bộ môn Đường bộ, Khoa Sau Đại học Trường Đại học Giao thông vận tải – Phân hiệu Thành phố Hồ Chí Minh tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức suốt thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Cảm ơn lãnh đạo quan Ban Quản lý dự án Đầu tư xây dựng Cơng trình giao thơng Bình Thuận tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian thực hoàn thành luận văn Cảm ơn động viên, giúp đỡ, góp ý nhiệt tình người thân, bạn bè đồng nghiệp trình thực luận văn iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT x MỞ ĐẦU 1 Lý lựa chọn đề tài .1 Mục tiêu nghiên cứu đề tài .3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu .3 Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẶT ĐƢỜNG BÊTÔNG NHỰA VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG CỦA BÊ TÔNG NHỰA 1.1 Tổng quan bêtông nhựa (bêtông asphalt) 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Các tính chất lý bêtông nhựa 1.1.3 Tình hình sử dụng bêtơng nhựa làm mặt đường thành phố Hồ Chí Minh 11 1.2 Ảnh hưởng yếu tố nhiệt tới khả làm việc mặt đường bê tông nhựa 12 1.2.1 Các nhân tố ảnh hưởng tới trạng thái nhiệt mặt đường bêtông nhựa 12 iv 1.2.2 Sự phân bố nhiệt bê tông nhựa, biến dạng nhiệt ảnh hưởng ứng suất nhiệt riêng 13 1.2.2.1 Ứng suất nhiệt riêng đường nhiệt độ trung bình tuyến tính 13 1.2.2.2 Sự xuất miền bị kéo bị nén 15 1.2.2.3 Biến dạng nhiệt mặt đường bêtông nhựa 17 1.2.3 Ảnh hưởng yếu tố nhiệt độ tới khả làm việc mặt đường bê tông nhựa 20 1.2.4 Ảnh hưởng điều kiện khí hậu đến đặc điểm làm việc mặt đường bêtông nhựa nước ta .23 1.2.5 Nhiệt độ thiết kế tiêu chuẩn thiết kế kết cấu áo đường mềm 24 1.2.6 Những bất cập việc chọn trị số mô đun đàn hồi thiết kế mặt đường bêtông nhựa 26 1.3 Các nghiên cứu liên quan đến nhiệt độ mặt đường bê tông nhựa 28 1.3.1 Các nghiên cứu nước 28 1.3.2 Các nghiên cứu nước .30 1.4 Kết luận Chương 32 CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU VỀ ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU, THỜI TIẾT CỦA KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 34 2.1 Vị trí địa lý, đặc điểm khí hậu Việt Nam 34 2.2 Đặc điểm khí hậu, thời tiết khu vực thành phố Hồ Chí Minh .37 2.3 Tình hình biến đổi nhiệt độ khơng khí giới nước ta 38 2.4 Phân tích liệu nhiệt độ khơng khí khu vực thành phố Hồ Chí Minh 40 2.4.1 Theo nguyên lý Superpave Mỹ 40 2.4.2 Theo QCVN 02:2009/BXD Việt Nam .45 2.4.3 Kết luận .46 CHƢƠNG 3: ĐO ĐẠC, NGHIÊN CỨU QUAN HỆ GIỮA NHIỆT ĐỘ MẶT ĐƢỜNG BÊTÔNG NHỰA VÀ NHIỆT ĐỘ KHƠNG KHÍ TẠI v THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH NHIỆT CỦA BÊTÔNG NHỰA 48 3.1 Thực nghiệm đo đạc nhiệt độ khơng khí, nhiệt độ mặt đường tuyến đường bê tông nhựa thành phố Hồ Chí Minh (đường Lê Văn Việt, Quận 9) 48 3.1.1 Mô tả phương pháp đo 48 3.1.2 Kết đo nhiệt độ khơng khí bêtơng nhựa độ sâu khác 50 3.1.3 Nhận xét, đánh giá biến thiên khơng khí, nhiệt độ mặt đường ngày 52 3.2 Đề xuất phương trình quan hệ nhiệt độ mặt đường với nhiệt độ khơng khí chiều sâu cho đường bêtơng nhựa thành phố Hồ Chí Minh 53 3.3 Kiến nghị nhiệt độ tính tốn kết cấu mặt đường bêtông nhựa giá trị mô đun đàn hồi bêtơng nhựa thành phố Hồ Chí Minh cho tiêu chuẩn Việt Nam 22TCN 211-06 59 3.3.1 Đề xuất nhiệt độ tính tốn kết cấu áo đường mềm theo điều kiện nhiệt độ khơng khí thành phố Hồ Chí Minh .59 3.3.2 Kiến nghị giá trị môđun đàn hồi vật liệu bêtông nhựa theo điều kiện nhiệt độ khơng khí khu vực thành phố Hồ Chí Minh 63 3.4 Đề xuất số giải pháp nâng cao tính ổn định nhiệt bêtơng nhựa phù hợp với nhiệt độ khơng khí khu vực thành phố Hồ Chí Minh 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 Kết luận 70 Kiến nghị .72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1 Mô đun đàn hồi tính tốn bê tơng nhựa tiêu chuẩn 22TCN 274-01 27 Bảng Mô đun đàn hồi tính tốn bê tơng nhựa tiêu chuẩn 22TCN 211-06 27 Bảng Nhiệt độ khơng khí cao ngày hàng năm 22 năm trạm Tân Sơn Hòa-thành phố Hồ Chí Minh 40 Bảng 2 Nhiệt độ khơng khí cao trung bình ngày cao từ năm 1995 đến 2016 trạm Tân Sơn Hòa 42 Bảng Nhiệt độ khơng khí trung bình tháng trạm Tân Sơn Hịa - Thành phố Hồ Chí Minh 43 Bảng Nhiệt độ khơng khí thấp ngày 22 năm (oC) 44 Bảng Nhiệt độ khơng khí cao trung bình tháng khu vực thành phố Hồ Chí Minh (QCVN 02:2009 BXD) (oC) 46 Bảng Nhiệt độ không khí trung bình tháng khu vực thành phố Hồ Chí Minh (QCVN 02:2009 BXD) (oC) 46 Bảng Nhiệt độ khơng khí thấp trung bình tháng khu vực thành phố Hồ Chí Minh (QCVN 02:2009 BXD) (oC) 46 Bảng Kết tính tốn nhiệt độ khơng khí cao trung bình, trung bình thấp trung bình khu vực thành phố Hồ Chí Minh 47 Bảng Bảng kết đo nhiệt độ mặt đường đường Lê Văn Việt, Quận 9, thành phố Hồ Chí Minh (ngày 7/3/2017) 50 Bảng 3 Nhiệt độ cao nhất, thấp trung bình lớp mặt đường BTN, chiều sâu 2cm, 4cm 7cm 57 Bảng Bảng tính nhiệt độ BTN theo chiều sâu 58 Bảng Nhiệt độ tính tốn cắt trượt mặt đường bê tơng nhựa 61 Bảng Nhiệt độ tính tốn độ võng mặt đường bê tông nhựa 62 vii Bảng Nhiệt độ tính tốn nứt mỏi mặt đường bê tông nhựa 63 Bảng Bảng kết thí nghiệm xác định giá trị môđun đàn hồi vật liệu bêtông nhựa nhiệt độ khác 65 Bảng Bảng giá trị môđun đàn hồi vật liệu bêtông nhựa theo điều kiện nhiệt độ khơng khí khu vực thành phố Hồ Chí Minh 66 Bảng 10 So sánh kết kiểm toán kết cấu mặt đường theo tiêu chuẩn 22TCN 211-06 giá trị môđun đàn hồi vật liệu BTN chung nước theo điều kiện nhiệt độ khơng khí khu vực thành phố Hồ Chí Minh 67 Bảng 11 Bảng kết phân tích kiểm toán kết cấu áo đường theo phần mềm 3D-Move 68 75 21 Mạng Thơng Tin tích hợp Internet TP HCM (HCM CityWeb), http://www.hochiminhcity.gov.vn/thongtinthanhpho/gioithieu/Lists/Post s/Post.aspx?CategoryId=17&ItemID=5497&PublishedDate=2011-1104T16:00:00Z (truy cập ngày 30/10/2017) 22 Cổng Thông tin điện tử Nước CHXHCN Việt Nam, http://www.chinhphu.vn/portal/page/portal/chinhphu/NuocCHXHCNVie tNam/ThongTinTongHop/dialy (truy cập ngày 30/10/2017) 23 Nguyễn Xuân Vinh (2003), Các chuyên đề nâng cao thiết kế đường ô tô, nhà xuất Đại Học Quốc Gia thành phố Hồ Chí Minh 24 Bộ Xây Dựng (2009), QCVN 02:2009/BXD, Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia số liệu điều kiện tự nhiên dùng Xây dựng 25 https://vnexpress.net/tin-tuc/thoi-su/dai-lo-hien-dai-nhat-tp-hcm-lun-dovat-lieu-khong-dung-chuan-3009263.html (truy cập ngày 30/10/2017) TIẾNG ANH 26 Alaeddin Mohseni (1998), LTPP Seasonal Asphalt Concrete (AC) Pavement Temperature Models Report No FHWA-RD-97-103 27 Cenk Yavuzturk, Khaled Ksaibati (2002) Assessment of temperature fluctuations in asphalt pavements due to thermal environmental conditions using a two-dimensional,transient finite difference approach 28 I Made Agus Ariawan, Bambang Sugeng Subagio, Bagus Hario Setiadji (2015), Development of asphalt pavement temperature model for tropical climate conditions in West Bali region 29 William Herb, Mihai Marasteanu and Heinz G.Stefan (2006), Simulation and Characterization of Asphalt Pavement Temperatures Project Report No.480- University of Minnesota TIẾNG NGA 30 Проектирование нежестких дорожных одежд– М : Информавтодор (2001), ОДН 218.046-01