Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần hạt cốt liệu đến một số chỉ tiêu của bê tông nhựa khu vực miền đông nam bộ,luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ: Bê tông nhựa vật liệu chủ yếu để xây dựng đường ô tô sử dụng rộng rãi giới Việt Nam Mạng lưới đường quốc gia Việt Nam có khoảng 80% có lớp mặt có xử lý nhựa, phần lớn dùng bê tông nhựa Điều phù hợp trào lưu chung giới, vật liệu gia cố nhựa bê tông nhựa loại vật liệu thông dụng làm lớp mặt kết cấu áo đường ôtô Công nghệ thi công lớp mặt đường bê tông nhựa quen thuộc với nhà thầu Việt Nam Bê tông nhựa hỗn hợp gồm thành phần cốt liệu khoáng (đá dăm, cát, bột khoáng), chất liên kết nhựa đường phụ gia (nếu có) phối hợp với theo tỷ lệ hợp lý Mỗi thành phần bê tơng nhựa đóng vai trị định có liên quan chặt chẽ với việc tạo nên khối liên kết có đủ cường độ tính chất cần thiết cho q trình sử dụng: - Đá dăm: Làm nên khung chủ yếu bê tơng nhựa, làm cho bê tơng nhựa có khả chịu tác dụng ngoại lực tạo độ nhám bề mặt - Cát: Có vai trị lấp đầy lỗ rỗng hạt đá dăm với đá dăm làm thành khung chủ yếu bê tơng nhựa - Bột khống: Có vai trị lấp đầy lỗ rỗng hạt cốt liệu lớn Bột khống loại vật liệu có tỷ diện cao (250300 m2/kg), có lực mạnh với nhựa, biến nhựa vốn có trạng thái khối, giọt thành trạng thái màng mỏng, bao bọc dễ dàng với hạt khoáng vật Bột khống có vai trị chất phụ gia làm cho nhựa tăng thêm độ nhớt, tăng thêm khả dính bám tăng tính ổn định nhiệt Bột khoáng với nhựa tạo chất liên kết có tính chất hẳn tính chất riêng nhựa đường - Nhựa đường: Là chất liên kết, kết dính hạt cốt liệu khống lại với thành khối góp phần lấp đầy lỗ rỗng hạt cốt liệu - Phụ gia: Mặc dù sử dụng với hàm lượng nhỏ, phụ gia có vai trị việc cải thiện tính chất bê tơng nhựa Các tính chất bê tơng nhựa phụ thuộc vào tỉ lệ và tính chất vật liệu thành phần, phụ thuộc vào phân bố chất kết dính hỗn hợp mức độ kết dính hỗn hợp mức độ dính kết cốt liệu bi tum Cấp phối cốt liệu yếu tố quan trọng hỗn hợp cốt liệu ảnh hưởng đến hầu hết tiêu lý tuổi thọ bê tông nhựa Cho đến Việt Nam có số nghiên cứu ảnh hưởng thành phần cấp phối đến tiêu lý bê tông nhựa chưa đầy đủ triệt để Các loại bê tông nhựa xét thành phần cỡ hạt cốt liệu, xem bao gồm: - Bê tơng nhựa chặt cấp phối liên tục/cấp phối gián đoạn; - Bê tông nhựa rỗng cấp phối liên tục/cấp phối gián đoạn; TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang - Bê tông nhựa độ rỗng lớn cấp phối liên tục/ cấp phối gián đoạn; - SMA (Stone Mastic Asphalt); - Bê tơng nhựa có thành phần cấp phối thỏa mãn tiêu chuẩn Superpave; - Bê tông nhựa không dùng lu (Gussasphalt) Ở Việt Nam phổ biến sử dụng loại bê tông nhựa chặt với cấp phối thỏa mãn họ đường cong Fuller Ngoài ra, có số đoạn thử nghiệm áp dụng bê tơng nhựa có cấp phối gián đoạn thỏa mãn điều kiện có độ rỗng dư lớn độ nhám mặt đường cao Các tiêu chuẩn thi công nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa ban hành Việt Nam: - Tiêu chuẩn thi công nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa 22TCN-249-98 - Dự thảo Tiêu chuẩn thi công nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa 22TCN-249-06 - Tiêu chuẩn thi công nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa sử dụng nhựa đường PMB 22TCN-356-06 Đề tài : “Nghiên cứu ảnh hưởng thành phần hạt cốt liệu đến số tiêu bê tông nhựa khu vực miền Đông Nam Bộ” nghiên cứu lý thuyết ảnh hưởng thành phần cấp phối cốt liệu đến đặc tính học vât liệu bê tông nhựa, nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng thành phần cấp phối đến số tiêu học bê tông nhựa điều kiện thí nghiệm Việt Nam Các kết nghiên cứu góp phần hồn thiện quy trình thiết kế thi cơng mặt đường bê tông nhựa 1.2 PHƯƠNG HƯỚNG GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI 1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết ảnh hưởng thành phần cỡ hạt cấp phối cốt liệu đến đặc tính học bê tông nhựa Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng thành phần cấp phối cốt liệu đến số tiêu lý lựa chọn bê tông nhựa 1.2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan bê tông nhựa - Nghiên cứu tổng quan ảnh hưởng thành phần bê tơng nhựa đến tính chất bê tơng nhựa Trong sâu nghiên cứu ảnh hưởng thành phần cấp phối cốt liệu đến tính chất bê tơng nhựa - Tiến hành thí nghiệm mẫu bê tơng nhựa có thành phần cốt liệu khác với loại nhựa đường sử dụng phổ biến Việt Nam Dựa kết thí nghiệm để đưa kết luận ảnh hưởng thành phần cấp phối cốt liệu đến số tiêu bê tông nhựa 1.2.3 Phương pháp nghiên cứu TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang - Nghiên cứu lý thuyết ảnh hưởng thành phần đến tính chất bê tơng nhựa nghiên cứu sâu ảnh hưởng thành phần cấp phối đến tính chất bê tơng nhựa - Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm ảnh hưởng cấp phối cốt liệu đến số tiêu lý BTN + Nghiên cứu loại cấp phối sử dụng cho loại bê tông nhựa khác Từ xác định thành phần cấp phối để chế tạo bê tông nhựa phục vụ cho thí nghiệm phịng + Lựa chọn tiêu lý để tiến hành thí nghiệm điều kiện Việt Nam tìm hiểu nội dung thí nghiệm + Chế tạo mẫu bê tơng nhựa có thành phần cấp phối cốt liệu xác định với loại nhựa đường đặc có độ kim lún 60/70 thường sử dụng Việt Nam Tiến hành thí nghiệm phịng để xác định tiêu lý lựa chọn - Từ kết thí nghiệm đưa đánh giá, kết luận 1.2.4 Phạm vi nghiên cứu đề tài Nghiên cứu bê tơng nhựa thành phần cấp phối có cỡ hạt lớn danh định 12,5mm (bê tông nhựa hạt trung) 9,5mm (bê tông nhựa hạt mịn) nhựa sử dụng nhựa thường 60/70 Các tiêu nghiên cứu tiêu thí nghiệm điều kiện Việt Nam: - Mô đun đàn hồi tĩnh - Độ ổn định độ dẻo Marshall - Cường độ chịu kéo gián tiếp thí nghiệm ép chẻ Loại nhựa đường sử dụng cho nghiên cứu nhựa đường đặc thường có độ kim lún 60/70 hãng Shell Thí nghiệm tiến hành phịng 1.2.5 ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng thành phần đến tính chất bê tơng nhựa, nghiên cứu sâu ảnh hưởng thành phần cấp phối nhựa đến tính chất bê tơng nhựa Tiến hành dựa kết thí nghiệm để đánh giá đưa kết luận ảnh hưởng thành phần cấp phối cốt liệu đến số tiêu lý bê tông nhựa TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG NHỰA LÀM ĐƯỜNG Ô TÔ 2.1 BÊ TÔNG NHỰA VÀ CÁC ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA BÊ TƠNG NHỰA 2.1.1 Thành phần bê tông nhựa Bê tông nhựa hỗn hợp gồm thành phần cốt liệu khoáng (đá dăm, cát, bột khoáng), chất liên kết nhựa đường phụ gia (nếu có) phối hợp với theo tỷ lệ hợp lý Mỗi thành phần bê tơng nhựa đóng vai trị định có liên quan chặt chẽ với việc tạo nên khối liên kết có đủ cường độ tính chất cần thiết cho q trình sử dụng:s - Đá dăm: Làm nên khung chủ yếu bê tơng nhựa, làm cho bê tơng nhựa có khả chịu tác dụng ngoại lực tạo độ nhám bề mặt - Cát: Có vai trị lấp đầy lỗ rỗng hạt đá dăm với đá dăm làm thành khung chủ yếu bê tơng nhựa - Bột khống: Có vai trị lấp đầy lỗ rỗng hạt cốt liệu lớn Bột khống loại vật liệu có tỷ diện cao (250300 m2/kg), có lực mạnh với nhựa, biến nhựa vốn có trạng thái khối, giọt thành trạng thái màng mỏng, bao bọc dễ dàng với hạt khoáng vật Bột khống có vai trị chất phụ gia làm cho nhựa tăng thêm độ nhớt, tăng thêm khả dính bám tăng tính ổn định nhiệt Bột khoáng với nhựa tạo chất liên kết có tính chất hẳn tính chất riêng nhựa đường - Nhựa đường: Là chất liên kết, kết dính hạt cốt liệu khống lại với thành khối góp phần lấp đầy lỗ rỗng hạt cốt liệu - Phụ gia: Mặc dù sử dụng với hàm lượng nhỏ, phụ gia có vai trị việc cải thiện tính chất bê tơng nhựa Như vậy, cường độ bê tông nhựa hình thành sở nguyên lý hình thành cường độ hỗn hợp vật liệu theo nguyên tắc cấp phối với chất kết dính nhựa đường 2.1.2 Ưu, nhược điểm chủ yếu mặt đường bê tông nhựa a) Những ưu điểm chủ yếu mặt đường bê tông nhựa Bê tông nhựa (BTN) sử dụng phổ biến Việt Nam giới để làm lớp mặt đường ô tô đường sân bay có ưu điểm chủ yếu sau đây: Cơng nghệ chế tạo thi công đơn giản, thuận lợi cho việc áp dụng giới hố có tốc độ thi công nhanh, dễ đảm bảo chất lượng cao Công tác kiểm tra chất lượng trước, sau thi công dễ thực chuẩn hoá Cho phép khai thác sử dụng sau thi cơng Mặt đường có tính tồn khối, phẳng, êm thuận Ít bụi, khơng ồn, bị bào mịn Có tuổi thọ tương đối dài Dễ dàng bảo dưỡng, sửa chữa trình khai thác TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang Cho phép tái phục hồi chất lượng nhờ công nghệ tái sinh mặt đường sau thời gian khai thác định b) Những nhược điểm chủ yếu bê tông nhựa Bên cạnh ưu điểm chủ yếu kể trên, bê tông nhựa cịn có số nhược điểm sau: Ổn định nhiệt kém: Khi nhiệt độ thay đổi cấu trúc bê tông nhựa thay đổi, dẫn đến đặc trưng cường độ biến dạng thay đổi theo: Ở nhiệt độ cao, bê tông nhựa thể tính dẻo, cường độ chịu nén kém, sức chống cắt thấp, biến dạng tăng Vì mặt đường dễ gây trượt, lượn sóng, hằn vệt bánh xe, nhựa lên mặt, ảnh hưởng nhiều đến chất lượng khai thác tuổi thọ mặt đường Ở nhiệt độ thấp, bê tơng nhựa thể tính giịn, khả chịu kéo kém, mặt đường dễ bị nứt nẻ Hiện tượng lão hoá theo thời gian: Do bay thành phần dầu nhẹ, q trình xy hố trùng hợp hợp chất cao phân tử có thành phần nhựa đường - Kộm ổn định với nước Mặt đường chúng bị phỏ hỏng nới ẩm ướt lớn hay ngập nước - Cường độ mặt đường bị giảm dần theo thời gian tượng lóo hoỏ nhựa - Cỏc loại xe bỏnh xớch, bỏnh sắt lại trờn mặt đường BTN thường hay để lại dấu vết làm hư hỏng lớp trờn mặt, nờn thường khụng làm mặt đường BTN cho loại xe chạy - Hệ số bỏm giảm mặt đường ẩm ướt nờn xe dễ bị trượt Khắc phục cỏch thảm lờn bề mặt lớp vật liệu tạo nhỏm - Đầu tư ban đầu tương đối lớn Nhưng xột tới hiệu chi phớ ban đầu chi chi phớ tu, bảo dưỡng vận tải mà mặt đường BTN đem lại so với cỏc loại mặt đường khỏc thỡ chưa nhược điểm c) Những dạng hư hỏng mặt đường bê tơng nhựa Dưới tác dụng tải trọng giao thơng điều kiện khí hậu môi trường, mặt đường bê tông nhựa thường xuất số dạng hư hỏng sau: Mặt đường bị biến dạng, gồm: + Biến dạng vĩnh cửu (vệt hằn bánh xe) + Vật liệu bị xô dồn Mặt đường bị nứt, gồm: + Nứt mỏi + Nứt nhiệt độ thấp + Nứt phản ánh TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang Vật liệu bị bong bật Hiện tượng phùi nhựa lên bề mặt Bề mặt bị mài mịn Để lớp mặt bê tơng nhựa có chất lượng tốt, bền vững, đáp ứng yêu cầu sử dụng tác dụng tải trọng xe điều kiện khí hậu mơi trường, u cầu hỗn hợp bê tông nhựa kết cấu mặt đường phải thiết kế hợp lý dựa đặc tính học bê tông nhựa d) Phạm vi ỏp dụng: đặc điểm mặt đường bờ tụng nhựa thường sử dụng làm lớp mặt của: - Mặt đường cho đường cấp cao: cấp 60 trở lờn - Mặt đường cao tốc - Làm mặt đường thành phố - Làm mặt đường đường cú ý nghĩa quan trọng - Làm mặt sõn bay, quảng trường - Lớp phủ mặt cầu 2.2 CẤU TRÚC CỦA BÊ TƠNG NHỰA Về mặt cấu trúc, bê tơng nhựa vật liệu xây dựng có cấu trúc thuộc loại cuội kết nhân tạo, cốt liệu khống vật dính kết với nhờ chất liên kết asphalt Tuy nhiên vài quan điểm cấu trúc hỗn hợp: - Quan điểm theo mơ hình đơn giản xem bê tơng nhựa gồm hai pha bản: pha rắn cốt liệu khoáng vật gồm đá, cát bột khống, cịn pha lỏng nhựa - Quan điểm xem bê tông nhựa vật liệu gồm hai thành phần cấu trúc: khung sườn vật liệu khoáng vật gồm đá cát, hai chất liên kết asphalt gồm bitum bột khống - Quan điểm xem bê tơng nhựa hệ thống gồm ba cấu tử để thuận lợi việc nghiên cứu điều chỉnh cấu trúc bê tông nhựa theo yêu cầu sử dụng Một cấu trúc vi mô (tế vi) gồm nhựa bột khoáng tạo thành chất liên kết asphalt Hai cấu trúc trung gian gồm cát chất liên kết asphalt tạo thành vữa asphalt Ba cấu trúc vĩ mô gồm đá dăm vữa asphalt tạo thành hỗn hợp bê tông nhựa * Xét cấu trúc tế vi thấy rõ quan hệ số lượng, bố trí tương tác bi tum bột khống – thành phần phân tán hoạt động bê tông nhựa Cường độ bê tông nhựa biến đổi nhiều tùy thuộc vào hàm lượng bột khoáng, vào tỷ số nhựa bi tum bột khoáng (B/BK) Khi lượng nhựa nhiều bột khống ít, hạt bột khống bọc màng nhựa dày, khơng tiếp xúc trực tiếp với nhau, cấu trúc cho cường độ nhỏ, trường hợp thể khu vực I biểu đồ hình 2.1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang Hình 2.1 Ảnh hưởng tỷ lệ [bitum/bột khống] đến cường độ nén bê tơng nhựa Khi tăng lượng bột khoáng lên, tỷ lệ bitum bột khoáng giảm, đến lúc lượng nhựa vừa đủ để bọc hạt bột khoáng màng nhựa mỏng Các hạt tiếp xúc với trực tiếp qua màng mỏng bitum có định hướng (khoảng 0,25 m); lúc cấu trúc tế vi đạt cường độ cao thể khu vực II đồ thị Nếu tiếp tục tăng lượng bột khoáng lên nữa, bi tum không đủ để tạo màng bọc khắp hạt; cấu trúc tế vi tăng lỗ rỗng, hạt không liên kết với nhau, cường độ giảm nhanh thể khu vực III đồ thị * Xét cấu trúc trung gian bê tơng nhựa thấy đưa cát vào chất liên kết asphalt để tạo thành vữa asphalt làm giảm cường độ hệ thống cát làm giảm tính đồng hỗn hợp Cấu trúc trung gian ảnh hưởng lớn đến cường độ, độ biến dạng, độ chặt tính chất khác bê tông nhựa * Xét cấu trúc vĩ mô bê tông nhựa: viên đá yếu tố để làm thành cấu trúc vĩ mô bê tông nhựa Cấu trúc xác định quan hệ số lượng, vị trí tương hỗ, độ lớn đá dăm Đá dăm liên kết với tạo thành khối sườn không gian vữa asphalt Đồng thời cấu trúc xác định tính chất q trình tương tác mặt phân giới bitum-đá Vai trò cấu trúc hóa đá dăm cát, khác nhiều so với bột khống Vai trị đá dăm làm thành sườn không gian đảm bảo cường độ cho bê tông nhựa Với lượng đá dăm ít, chúng hạt trơ bơi vữa asphalt, hạt đá dăm nằm cách xa lớp vữa asphalt dày Người ta thấy hàm lượng đá độ 10-20% cịn làm cho cường độ lớp bê tông nhựa giảm so với vữa asphalt số đá làm giảm tính đồng hỗn hợp Cũng thấy rằng, trường hợp này, kích cỡ, tính chất TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang bề mặt đá dăm, hình dạng chúng chẳng có ảnh hưởng lớn đến tính chất bê tơng nhựa Khi tăng lượng đá dăm lên, làm tăng tiếp xúc trực tiếp viên đá qua màng mỏng bitum có định hướng Khi đá dăm tăng lên đến 60-65% hỗn hợp bê tơng nhựa lập thành sườn không gian, hạt đá dăm tiếp xúc với trực tiếp qua màng bitum mỏng có tính rắn, hạt đá dăm vữa asphalt lấp đầy, cấu trúc dạng rỗng bê tông nhựa Nếu ta thêm đá dăm vào thành cấu trúc tiếp xúc, độ rỗng tăng lên nhiều, lớn thể tích vữa asphalt, làm cho bê tơng nhựa giảm cường độ (hình 2.2) Hình 2.2 Ảnh hưởng hàm lượng đá dăm đến cường độ nén bê tơng nhựa Cấu trúc ba cấu tử có tương quan với chặt trẽ thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa định Để đạt chất lượng định trước cho dạng bê tông nhựa, cần phải phối hợp cho đạt tương quan hợp lý măt số lượng cấu trúc vĩ mô, trung gian tế vi giữ tương quan suốt q trình chế tạo bê tơng nhựa Có nghĩa với cấu trúc vĩ mơ chọn tương ứng với số cấu trúc tế vi định để có tiêu lý cao Hình 2.3 mơ hình tương quan phối hợp cấu trúc vi mô, trung gian tế vi bê tông nhựa TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang Hình 2.3 Mơ hình tương quan phối hợp cấu truc vĩ mô, trung gian tế vi bê tông nhựa Theo mơ hình tương quan này, tỷ số lượng bitum lượng bột khoáng dạng cấu trúc bê tông nhựa (dạng cấu trúc vĩ mô) lấy sau: - Khi bê tơng nhựa có dạng cấu trúc “bazan” [B/BK]=0,5-0,6 - Khi bê tơng nhựa có cấu trúc dạng “rỗng-bazan” [B/BK]=0,6-0,9 - Khi bê tơng nhựa có cấu trúc dạng “rỗng” “rỗng-tiếp xúc” [B/BK]=0,9-1,1 Tỷ số [B/BK] nói tăng độ quánh (độ nhớt) nhựa tăng lên 2.3 CÁC TÍNH CHẤT LƯU BIẾN VÀ MƠ HÌNH LƯU BIẾN CỦA BÊ TÔNG NHỰA Một đặc trưng chủ yếu hỗn hợp có dùng nhựa làm chất liên kết tính lưu biến; rằng, q trình biến dạng hỗn hợp này, mà rõ bê tơng nhựa có liên hệ chặt chẽ với thời gian tác dụng tải trọng, tốc độ đặt tải trọng, cịn trị số ứng suất phụ thuộc vào tốc độ biến dạng trị số biến dạng Khi nghiên cứu tính lưu biến bê tơng nhựa xác định số lưu biến sau để đặc trưng cho tính chất học cấu trúc nó: mơ đun đàn hồi, độ nhớt, giới hạn chảy dẻo, thời gian chậm trễ biến dạng đàn hồi, thời gian chùng ứng suất Và sở số lưu biến xác định yêu cầu cụ thể hỗn hợp bê tơng nhựa Bê tơng nhựa có quy luật chung biến dạng phụ thuộc vào trị số ứng suất thể đường cong lưu biến (hình 2.4) Mỗi đoạn đường cong lưu biến đặc trưng cho tính chất lưu biến vật liệu làm việc giai đoạn, phụ thuộc vào trị số ứng suất TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang Góc nghiêng đoạn thẳng thứ đường cong lưu biến đặc trưng cho độ nhớt lớn  vật liệu cấu trúc chưa bị phá hoại, tương ứng với giai đoạn biến dạng chậm vật liệu ứng suất bé 0  P d dt (2.1) Đoạn cong AB đường cong lưu biến tương ứng với giai đoạn mà cấu trúc ban đầu vật liệu bị phá hoại phần nào, độ nhớt vật liệu giảm nhiều ứng suất tăng lên gần giá trị Pk gọi trị số giới hạn chảy dẻo Hình 2.4 Đường cong lưu biến Khi ứng suất vượt giới hạn chảy dẻo Pk tốc độ biến dạng tăng nhanh trở lại tỷ lệ với tăng ứng suất, mức độ phá hoại cấu trúc vật liệu tăng lên nhiều Giai đoạn làm việc vật liệu thể đoạn thẳng thứ đường cong lưu biến tương ứng với giai đoạn trị số độ nhớt vật liệu độ nhớt giai đoạn chảy dẻo d tính công thức: d  P  Pk   0 (2.2) Trong  tốc độ biến dạng ứng với điểm B đường cong lưu biến TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 10 LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Loại BTN BTNC 12,5 nhiều đá dăm CP3 Học viên : Nguyễn Minh Quang Hàm lượng nhựa Số hiệu mẫu % 4.80 Độ bền Độ dẻo daN 0.1mm CP3.1 1038 24.1 CP3.2 1004 23.4 CP3.3 1010 23.4 1017 23.6 CP4.1 1811 26.4 CP4.2 1893 26.7 CP4.3 1863 25.9 1856 26.3 CP5.1 1111 26.7 CP5.2 1077 25.9 CP5.3 1175 27.4 1121 26.7 Trung bình BTNC 12,5 đá dăm CP4 5.00 Trung bình BTNC 9,5 vừa đá dăm CP5 5.00 Trung bình 4.4.2.2 Kết thí nghiệm mô đun đàn hồi tĩnh Mô đun đàn hồi tĩnh xác định với mẫu bê tông nhựa với mơ hình gia tải nén dọc trục nở hơng tự Số liệu chi tiết trình đo thể Phụ lục B Kết mô đun đàn hồi thể bảng 5.10 Bảng 5.10 - Mô đun đàn hồi tĩnh bê tông nhựa TT Loại bê tông nhựa Hàm lượng nhựa Mô đun đàn hồi tĩnh (%) (Mpa) BTNC12,5 vừa đá dăm CP1 4.50 410.78 BTNC12,5 vừa đá dăm CP2 4.50 423.37 BTNC12,5 nhiều đá dăm CP3 4.80 479.14 BTNC12,5 đá dăm CP4 5.00 422.68 BTNC9,5 vừa đá dăm CP5 5.00 431.41 4.4.2.3 Kết thí nghiệm cường độ kéo gián tiếp (ép chẻ) Kết thí nghiệm mơ đun đàn hồi mẫu bê tơng nhựa tiến hành 250C thể Bảng 5.11, chi tiết xem Phụ lục B Bảng 5.11 - Cường độ kéo gián tiếp (cường độ ép chẻ) loại hỗn hợp Lực phá Cường độ Kích thước mẫu (mm) Ký hiệu Loại CP hoại mẫu kéo gián tiếp mẫu Đường kính (D) Chiều cao (h) (daN) (daN/cm2) TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 73 LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Loại CP CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 Học viên : Nguyễn Minh Quang Lực phá Cường độ Kích thước mẫu (mm) Ký hiệu hoại mẫu kéo gián tiếp mẫu Đường kính (D) Chiều cao (h) (daN) (daN/cm2) CP1.1 101.6 62.0 1072 10.83 CP1.2 101.6 61.0 991 10.18 CP1.3 101.6 61.3 908 9.28 Trung bình 10.10 CP2.1 101.6 63.5 998 9.85 CP2.2 101.6 63.3 1091 10.80 CP2.3 101.6 63.6 1154 11.37 Trung bình 10.67 CP3.1 101.6 64.4 782 7.61 CP3.2 101.6 64.2 884 8.63 CP3.3 101.6 64.3 854 8.32 Trung bình 8.19 CP4.1 101.6 62.5 953 9.55 CP4.2 101.6 62.5 1023 10.26 CP4.3 101.6 62.1 1043 10.52 Trung bình 10.11 CP5.1 101.6 63.4 909 8.98 CP5.2 101.6 63.6 930 9.16 CP5.3 101.6 63.1 1055 10.48 Trung bình 9.54 4.4.2.4 Tổng hợp tiêu thí nghiệm loại hỗn hợp Kết thí nghiệm đề tài tổng hợp bảng 5.12 sau Các biểu đồ hình 5.10 5.11 cho thấy mối tương quan tổng hợp tiêu Marshall tiêu cường độ kéo gián tiếp Bảng 5.12 - Tổng hợp tiêu thí nghiệm cấp phối nghiên cứu Hàm Hàm Mô đun Cường độ lượng Độ bền Độ dẻo lượng đá đàn hồi kéo gián TT Loại bê tông nhựa nhựa tối Marshall Marshall dăm tĩnh tiếp ưu (kN) 0.1mm (%) (Mpa) (daN/cm2) (%) BTNC 12,5 vừa đá dăm CP1 43 4.50 13.31 25.2 410.78 10.10 BTNC 12,5 vừa đá dăm CP2 43 4.50 12.64 25.5 423.37 10.67 BTNC 12,5 nhiều đá dăm CP3 54 4.80 10.17 23.6 479.14 8.19 BTNC 12,5 đá dăm CP4 27 5.00 18.56 26.3 422.68 10.11 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 74 LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang BTNC 9,5 vừa đá dăm CP5 32.5 5.00 11.21 26.7 431.41 9.54 Quan hệ loại cấp phối với tiêu Marshall 2000 25.00 1500 20.00 15.00 1000 10.00 500 Độ dẻo Marshall Độ bền Marshall Độ bền Marshall Độ dẻo Marshall 30.00 5.00 0.00 Lo¹i cÊp phèi Hình 5.10 : Tương quan tổng hợp tiêu Marshall loại hỗn hợp nghiên cứu 12.00 500.00 480.00 460.00 440.00 420.00 400.00 380.00 360.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 Mô đun đàn hồi tĩnh C-ờng độ kéo gián tiếp Quan hệ loại cấp phối với mô đun đàn hồi c-ờng độ kéo gián tiếp Loại cấp phối C-ờng độ kéo gián tiếp Mô đun đàn hồi tĩnh Hỡnh 5.10 : Tương quan tổng hợp tiêu mô đun đàn hồi tĩnh cường độ chịu kéo gián tiếp hỗn hợp nghiên cứu 4.5 - XỬ LÝ SỐ LIỆU - PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ VÀ CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 4.5.1 - Khảo sát ảnh hưởng thành phần cỡ hạt đến hàm lượng nhựa tối ưu lựa chọn tiêu học Ảnh hưởng thành phần cỡ hạt đến tiêu học hỗn hợp khảo sát thông qua việc so sánh loại hỗn hợp: CP1, CP3 CP4 Các loại hỗn hợp gọi là: - Bê tông nhựa chặt hạt trung vừa đá dăm (CP1) - Bê tông nhựa chặt hạt chặt hạt trung nhiều đá dăm (CP3) - Bê tơng nhựa chặt hạt trung đá dăm (CP4) TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 75 LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang Theo lý thuyết bản, loại hỗn hợp cấp phối có tổng diện tích bề mặt hạt cốt liệu lớn có u cầu hàm lượng nhựa lớn để đảm bảo chiều dày màng nhựa tốt quanh hạt cốt liệu Các hỗn hợp có nhiều cốt liệu hạt lớn có tổng diện tích bề mặt hạt cốt liệu nhỏ Ngồi ra, hàm lượng nhựa cốt liệu cịn phụ thuộc vào độ rỗng cốt liệu để đảm bảo độ rỗng cịn dư hỗn hợp bê tơng nhựa sau đầm nén bê tông nhựa chặt nằm khoảng 3% - 6% Chính vậy, cấp phối chạy đường cận cận cấp phối tiêu chuẩn (tương ứng với cấp phối vừa đá dăm) cho đường cong gần với đường cong cấp phối cho độ chặt tốt nên hàm lượng nhựa nhỏ để đảm bảo độ rỗng dư Với hai đường cong cấp phối chạy xa đường cong có độ chặt tốt khoảng tương đương đường nằm dưới, ứng với giới hạn cấp phối tiêu chuẩn (cấp phối nhiều đá dăm) cần hàm lượng nhựa diện tích bề mặt cốt liệu nhỏ so với đường cong nằm (ứng với giới hạn cấp phối tiêu chuẩn trên) cấp phối đá dăm (xem hình 5.11) 120 100 80 CP1 CP3 60 CP4 Fuller 40 20 0.01 0.1 10 100 Hình 5.11 - Đường cong cấp phối cho hỗn hợp CP1, CP3, CP4 đường cong cấp phối chặt p = (d/D)0.45 Ở phần nội dung này, kết thí nghiệm thu thống với lý thuyết, với kết thí nghiệm cho hàm lượng nhựa tốt cho loại hỗn hợp CP1, CP3 CP4 tương ứng 4.5%; 4.8% 5% Cấp phối CP1 chạy hai đường cận cận cho cấp phối có độ chặt lớn cần hàm lượng nhựa nhất, cịn CP4 cấp phối đá dăm, cho tổng diện tích bề mặt cốt liệu lớn hơn, cần hàm lượng nhựa lớn Chỉ tiêu Marshall loại hỗn hợp BTNC hạt trung có thành phần cỡ hạt khác (hàm lượng cốt liệu đá khác nhau) bảng 5.13 cho thấy hỗn hợp có hàm lượng đá dăm cho độ ổn định Marshall cao độ chảy dẻo Marshall TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 76 LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang cao Thương số Marshall hỗn hợp có hàm lượng đá dăm cao (xem bảng 5.13 hình 5.12) Bảng 5.13: Các tiêu Marshall hỗn hợp bê tông nhựa hạt trung theo hàm lượng đá dăm Độ bền Marshall (kN) Độ dẻo Marshall (0.1 mm) Thương số Marshall (kN/mm) BTNC 12,5 nhiều đá dăm CP3 10.17 23.6 4.31 BTNC 12,5 vừa đá dăm - CP1 13.31 25.2 5.28 BTNC 12,5 - đá dăm CP4 18.56 26.3 7.06 Loại BTN 20 18 16 14 12 10 BTNC 12,5 nhiều đá dăm - CP3 BTNC 12,5 vừa đá dăm - CP1 BTNC 12,5 - đá dăm CP4 Độ bền Marshall Độ chảy Marshall (kN) (mm) Th-ơng số Marshall (kN/mm) Hình 5.12 - Các tiêu Marshall hỗn hợp BTNC hạt trung có hàm lượng đá dăm khác Chỉ tiêu mô đun đàn hồi loại hỗn hợp thay đổi cách logic theo hàm lượng đá dăm giống thông số Marshall Loại bê tông nhựa hạt trung vừa đá dăm (CP1) cho giá trị mô đun đàn hồi nhỏ (giá trị nhỏ so với hỗn hợp đá dăm khơng đáng kể) Điều lý giải ảnh hưởng độ rỗng cốt liệu, hỗn hợp có độ rỗng cốt liệu nhỏ cần hàm lượng nhựa nhỏ để đạt độ rỗng dư 3% đến 6%, vậy, chiều dày màng nhựa có hiệu bao bọc viên cốt liệu mỏng Với cách giải thích vậy, thấy, hỗn hợp BTN có hàm lượng đá dăm lớn, có mơ đun đàn hồi tĩnh, thí nghiệm theo mơ hình nén dọc trục - nở hông tự - tải trọng tĩnh lớn (xem bảng 5.14) Cường độ ép chẻ có xu giống với độ ổn định Marshall ngược lại TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 77 LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang so với mơ đun đàn hồi theo mơ hình nén dọc trục không hạn chế nở hông, tải trọng tĩnh Điều hồn tồn lý giải với hàm lượng cốt liệu kích thước lớn nhiều hơn, hỗn hợp có khả chịu nén tốt hơn, nhiên hỗn hợp có lượng cốt liệu hạt lớn cho khả chịu kéo tốt Số liệu cường độ ép chẻ cho bảng 5.15 Cũng tương tự tiêu khác, ảnh hưởng độ rỗng cốt liệu nhỏ nên cường độ ép chẻ hỗn hợp vừa đá dăm nhỏ không đáng kể so với hỗn hợp bê tông nhựa hạt trung đá dăm Biểu đồ hình 5.13 thể điều Một vấn đề cần thảo luận cường độ kéo gián tiếp hỗn hợp bê tơng nhựa theo thí nghiệm xác định có mâu thuẫn đề nghị tiêu chuẩn thiết kế kết cấu mặt đường mềm hành 22TCN - 211 - 06, đề nghị giá trị cường độ kéo uốn (được xác định thí nghiệm uốn mẫu hình dầm) hỗn hợp có hàm lượng đá dăm lớn lớn Trong đó, cường độ kéo uốn cường độ kéo gián tiếp xem có quan hệ tuyến tính với Mối quan hệ tuyến tính đề nghị số tiêu chuẩn tính tốn, điển hình tiêu chuẩn Trung Quốc Bảng 5.14: Mô đun đàn hồi tĩnh hỗn hợp bê tông nhựa hạt trung theo hàm lượng đá dăm Loại BTN Mô đun đàn hồi (MPa) BTNC 12,5 nhiều đá dăm - CP3 479.14 BTNC 12,5 vừa đá dăm - CP1 410.78 BTNC 12,5 - đá dăm CP4 422.68 Bảng 5.15: Cường độ ép chẻ hỗn hợp bê tông nhựa hạt trung theo hàm lượng đá dăm Loại BTN Cường độ ép chẻ (daN/cm2) BTNC 12,5 nhiều đá dăm - CP3 8.19 BTNC 12,5 vừa đá dăm - CP1 10.10 BTNC 12,5 - đá dăm CP4 10.11 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 78 LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang Hình 5.13 - Biểu đồ so sánh mô đun đàn hồi tĩnh cường độ chịu kéo gián tiếp hỗn hợp có hàm lượng đá dăm khác 4.5.2 - Khảo sát ảnh hưởng cỡ hạt danh định lớn đến hàm lượng nhựa tối ưu lựa chọn tiêu học Ảnh hưởng cỡ hạt danh định lớn đến tiêu học bê tông nhựa khảo sát thông qua việc so sánh hai loại bê tông nhựa hạt trung vừa đá dăm (BTNC 12.5 - CP1) bê tông nhựa chặt hạt mịn (BTNC 9.5 - CP5) Hàm lượng nhựa tốt cho hỗn hợp hỗn hợp có cỡ hạt danh định 12.5 mm 4.5% hỗn hợp có cỡ hạt danh định 9.5 mm 5.0% Kết xác định phù hợp với lý thuyết hỗn hợp có cỡ hạt nhỏ có tổng diện tích bề mặt cốt liệu lớn hơn, yêu cầu hàm lượng nhựa lớn Các tiêu Marshall hai hỗn hợp thể bảng 5.16 hình 5.14 Bảng 5.16 - So sánh tiêu Marshall theo kích cỡ hạt lớn Độ bền Marshall Độ dẻo Marshall (kN) 0.1mm Thương số Marshall (kN/mm) TT Loại bê tông nhựa BTNC 12,5 vừa đá dăm CP1 13.31 25.2 5.28 BTNC 9,5 vừa đá dăm CP5 11.21 26.7 4.20 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 79 LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang Hình 5.14 - Biểu đồ tương quan tiêu Marshall hỗn hợp bê tông nhựa với đường kính lớn danh định khác Kết thí nghiệm cho thấy, hỗn hợp có cỡ hạt lớn có độ bền Marshall lớn tương tự thương số Marshall nhỏ Độ dẻo Marshall hỗn hợp hai hỗn hợp xem tương đương nhau, theo giá trị có chênh lệch chút Chỉ tiêu mơ đun đàn hồi cường độ kéo gián tiếp hai hỗn hợp thể bảng 5.17 cho kết mơ đun đàn hồi hỗn hợp có cỡ hạt lớn nhỏ ngược lại cho kết cường độ kéo gián tiếp lớn Kết mâu thuẫn với quan điểm thông đưa tiêu chuẩn thiết kế kết cấu mặt đường mềm 22TCN - 211 -93 Tiêu chuẩn khuyến cáo giá trị mô đun đàn hồi hỗn hợp bê tông nhựa chặt hạt thô lớn so với bê tông nhựa chặt hạt trung tiếp tục giảm bê tông nhựa chặt hạt mịn Đồng thời tiêu chuẩn qui định cường độ chịu kéo uốn hỗn hợp bê tông nhựa hạt mịn (cõ hạt danh định nhỏ hơn), có cường độ chịu kéo uốn lớn (xem hình 5.14) Bảng 5.17 - Chỉ tiêu mô đun đàn hồi tĩnh cường độ kéo gián tiếp hỗn hợp bê tông nhựa có kích cỡ lớn danh định khác TT Loại bê tông nhựa Mô đun đàn hồi tĩnh (Mpa) Cường độ kéo gián tiếp (daN/cm2) BTNC 12,5 vừa đá dăm CP1 410.78 10.10 BTNC 9,5 vừa đá dăm CP5 431.41 9.54 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 80 LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang 10.20 435 430 10.00 9.90 425 9.80 420 9.70 9.60 415 9.50 410 9.40 M« đun đàn hồi tĩnh C-ờng độ kéo gián tiếp 10.10 405 9.30 9.20 400 BTNC12,5 vừa đá dăm CP1 BTNC9,5 va ỏ dm CP5 C-ờng độ kéo gián tiếp Mô ®un ®µn håi tÜnh Hình 5.15 - Biểu đồ thể tương quan mô đun đàn hồi cường độ kéo gián tiếp hỗn hợp có kích cỡ hạt lớn danh định khác 5.2.3 - Khảo sát ảnh hưởng vùng hạn chế cấp phối theo Superpave Nghiên cứu chương trình SHRP đưa kết phương pháp phân loại nhựa đường mới, thích ứng với điều kiện sử dụng phương pháp thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa Trong hướng dẫn này, thành phần cỡ hạt khuyến cáo với cấp phối phạm vi vùng hạn chế Theo báo cáo nghiên cứu chương trình này, hỗn hợp có thành phần cấp phối vi phạm vào vùng hạn chế có khả chịu biến dạng không hồi phục mặt đường dễ dàng bị hư hỏng dạng lún vệt bánh xe Trong khuôn khổ nghiên cứu luận văn, tiến hành thí nghiệm điển hình cho khả chống lại biến dạng khơng hồi phục thí nghiệm lún vệt bánh (Wheel Tracking) hay thí nghiệm từ biến (Creep Test) Tuy nhiên, để đánh giá khả khảo sát khác thí nghiệm thơng dụng Việt Nam nên loạt thí nghiệm tiến hành Nghiên cứu thực cách so sánh hai loại hỗn hợp bê tông nhựa chặt, hạt trung (cỡ hạt danh định 12.5 mm), vừa đá dăm, đường cong thành phần cỡ hạt khác Cấp phối (CP1) vi phạm giới hạn cấp phối (CP2) không vi phạm giới hạn (xem hình 5.5 5.6 trên) Hàm lượng nhựa tối ưu cho hai loại hỗn hợp nhau, 4.5 % Điều hợp lý phù hợp với lý thuyết hai hỗn hợp có kích cỡ lớn hàm lượng đá dăm tương tự Các tiêu Marshall hai hỗn được so sánh bảng 5.18 hình 5.16 cho thấy tiêu xem hồn tồn tương đương Hay nói cách khác, dùng tiêu Marshall đây, không phát khác biệt khả chống lại biến dạng không hồi phục hỗn hợp theo khuyến cáo nghiên cứu SHRP Bảng 5.18 - Các tiêu hai hỗn hợp có cấp phối CP1 CP2 Loại bê tông nhựa BTNC12,5 vừa đá dăm CP1 Thương số Marshall (kN/mm) 5.28 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Độ bền Marshall (kN) 13.31 Độ dẻo Marshall (mm) 2.52 81 LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang BTNC12,5 vừa đá dăm CP2 4.96 12.64 2.55 Độ dẻo Marshall (mm) Độ bền Marshall (kN) Thương số Marshall (kN/mm) Thương số Marshall (kN/mm) BTNC12,5 vừa đá BTNC12,5 vừa đá dăm CP1 dăm CP2 Độ bền Marshall (kN) Độ dẻo Marshall (mm) Hình 5.16 - Biểu đồ thể tiêu Marshal hai loại hỗn hợp CP1 CP2 Với tiêu học mô đun đàn hồi tĩnh cường độ kéo gián tiếp, hỗn hợp có cấp phối CP2 (không vi phạm khoảng hạn chế hỗn hợp thiết kế theo Superpave), cho kết tốt (xem bảng 5.19 hình 5.17 đây) Tuy nhiên, khoảng lớn không nhiều (chỉ 3% mô đun đàn hồi tĩnh 5% cường độ kéo gián tiếp Giá trị cộng với số lượng mẫu làm chưa nhiều cho thấy, kết luận tiêu mô đun đàn hồi tĩnh cường độ kéo gián tiếp dùng để phân biệt hai loại hỗn hợp Lý giải mặt lý thuyết chưa rõ ràng Bảng 5.17 - Số liệu mô đun đàn hồi cường độ kéo gián tiếp hỗn hợp CP1 CP2 Loại bê tông nhựa Mô đun đàn hồi tĩnh (Mpa) BTNC12,5 vừa đá dăm CP1 BTNC12,5 vừa đá dăm CP2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 410.78 423.37 Cường độ kéo gián tiếp (daN/cm2) 10.10 10.67 82 Học viên : Nguyễn Minh Quang 10.80 426 10.70 424 10.60 422 420 10.50 418 10.40 416 10.30 414 10.20 412 10.10 410 10.00 408 9.90 406 9.80 404 BTNC12,5 vừa ỏ dm CP1 BTNC12,5 va ỏ dm CP2 Mô đun đàn hồi tĩnh (MPa) C-ờng độ kéo gián tiếp (daN/cm2) LUN N THC S K THUT C-ờng độ kéo gián tiếp Mô đun đàn hồi tĩnh Hỡnh 5.16 - Biu đồ thể tiêu mô đun đàn hồi cường độ kéo gián tiếp hai loại hỗn hợp CP1 CP2 CHƯƠNG – KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP 5.1 KẾT LUẬN Bê tông nhựa loại vật liệu sử dụng phổ biến xây dựng đường ô tô đường sân bay ưu điểm trội so với loại vật liệu khác Để có lớp mặt đường bê tông nhựa đảm bảo chất lượng cao, kéo dài tuổi thọ, chịu tác động xe chạy yếu tố môi trường,… cần phải thực đồng tất khâu (như thiết kế, thi công, giám sát, tu bảo TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 83 LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang dưỡng, …), quan trọng phải lựa chọn phương pháp thiết kế phương pháp thí nghiệm xác định tiêu học bê tông nhựa đáng tin cậy, mô gần chất, điều kiện làm việc thực tế bê tông nhựa Chất lượng tỉ lệ phối hợp vật liệu thành phần bê tông nhựa có ảnh hưởng lớn đến chất lượng khai thác bê tơng nhựa Trong thành phần cấp phối cốt liệu có ảnh hưởng lớn đến hầu hết tính chất bê tông nhựa từ lúc thi công đến khai thác tính dễ đầm nén thi công, cường độ, độ ổn định khai thác Qua số liệu thí nghiệm với loại cấp phối lựa chọn nghiên cứu, tác giả rút kết luận sau: Về hàm lượng nhựa tối ưu: Hàm lượng nhựa tối ưu hàm lượng nhựa đảm bảo chiều dày màng nhựa hiệu quả, đủ để bao bọc tạo lực dính kết cốt liệu bao bọc đồng thời đảm bảo lấp đầy thành phần lỗ rỗng định để tạo độ rỗng dư tốt 3% đến 6% bê tông nhựa chặt Môđun đàn hồi tĩnh xác định theo mơ hình nén dọc trục nở hơng tự cho giá trị đối nghịch với tiêu Marshall tiêu cường độ kéo gián tiếp Điều khơng có mâu thuẫn, khác lớn mơ hình gia tải mơ đun đàn hồi cường độ kéo gián tiếp, mơ hình thí nghiệm Marshall kéo gián tiếp dường gần gũi (cùng gia tải theo chiều đường sinh mẫu Như vậy, khơng có khả tìm mối quan hệ thực nghiệm hai tiêu mô đun đàn hồi tĩnh (theo mơ hình nén dọc trục nở khơng tự do) cường độ kéo gián tiếp độ bền Marshall, ngược lại, tiêu mô đun đàn hồi mơ hình kéo gián tiếp tải trọng lặp có mối quan hệ thực nghiệm với thí nghiệm Marshall Ảnh hưởng hàm lượng đá dăm hỗn hợp cốt liệu chắn dễ thấy so với ảnh hưởng cỡ hạt lớn danh định hỗn hợp cốt liệu Mô đun đàn hồi bê tông nhựa tăng lên hàm lượng đá dăm tăng ngược lại cường độ kéo gián tiếp độ bền Marshall giảm Điều xét lý thuyết dường hợp lý, nhiên, có mẫu thuẫn với tiêu chuẩn thiết kế kết cấu mặt đường mềm hành, cho giá trị cường độ chịu kéo uốn hỗn hợp có hàm lượng đá dăm lớn lớn Do số lượng mẫu nghiên cứu luận văn cịn (mới tổ hợp mẫu) nên vấn đề cần phải có nghiên cứu cách kỹ lưỡng để có định xác đặc biệt xác định khoảng giá trị cường độ chịu kéo uốn vật liệu bê tông nhựa chặt loại hợp lý Kết luận nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng rõ ràng kích cỡ thành phần cốt liệu đến tiêu học bê tông nhựa dùng thiết kế kết cấu mặt đường, thiết kế hỗn hợp kiểm soát chất lượng thi cơng, cần phải có phân loại bê tông nhựa theo hai yếu tố ảnh hưởng này, nghĩa vừa phân theo cỡ hạt vừa phân theo thành phần cấp phối Thực chất nguyên lý phân loại cách phân loại theo ASTM (hoặc theo AASHTO), với phân theo cỡ hạt lớn danh định loại theo TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 84 LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang thành phần cấp phối (loại I, loại II đến loại VIII, sau phân nhóm nhỏ a, b c ) 5.2 KIẾN NGHỊ VÀ CÁC ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU Cách phân loại bê tông nhựa theo tiêu chuẩn thiết kế mặt đường mềm, theo tiêu chuẩn thi cơng nghiệm thu bê tơng nhựa hồn tồn khơng khớp với nhau, gây khó khăn cho người sử dụng, đặc biệt cần tham chiếu lẫn để kiểm sốt chất lượng hay lấy thơng số tính tốn Với kết thí nghiệm cho thấy ảnh hưởng thành phần kích cỡ hạt cốt liệu hỗn hợp, cần có nghiên cứu với qui mơ rộng để thiết lập cách phân loại hỗn hợp bê tông nhựa theo cỡ hạt cốt liệu thành phần cấp phối cốt liệu Cách phân loại dùng làm sở để xây dựng hệ thống sở liệu thơng số tính tốn kết cấu mặt đường (mơ đun đàn hồi, cường độ chịu kéo uốn (trong mối tương quan với cường độ kéo gián tiếp), cường độ chịu cắt trượt (C ) thông số kiểm sốt chất lượng hỗn hợp (ví dụ độ bền Marshall) Về vùng giới hạn Superpave, cần có tìm hiểu để kế thừa nghiên cứu SHRP có nghiên cứu để làm rõ ảnh hưởng đến khả chống lại biến dạng không hồi phục đường cong cấp phối xuyên vào vùng hạn chế theo qui định Superpave, góp phần vào việc nâng cao chất lượng hỗn hợp bê tông nhựa sử dụng xây dựng đường ô tô Nghiên cứu chuyên sâu quan hệ cường độ kéo uốn giới hạn cường độ ép chẻ loại bê tông nhựa Để sử dụng cường độ kéo uốn thiết kế giám sát chất lượng sau thi công Tiếp tục nghiên cứu với mục đích hồn thiện tiêu chuẩn thiết kế thi công, nhằm nâng cao chất lượng hỗn hợp bê tông nhựa sử dụng xây dựng mặt đường ô tô Nghiên cứu thiết kế hỗn hợp bê tơng nhựa theo phương pháp Superpave thí nghiệm có liên quan Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính biến dạng vĩnh cửu bê tông nhựa Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính mỏi bê tơng nhựa TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Thị Kim Đăng - Luận án tiến sĩ “Nghiên cứu xác định tiêu lý vật liệu bê tơng Asphalt dùng làm thơng số tính tốn hợp lý cho lớp mặt đường tơ” - Hà Nội, 2003 Trần Thị Kim Đăng – Chuyên đề 1, Luận án tiến sĩ “Các tính chất cần quan tâm bê tông asphalt làm đường điều kiện chịu tải trọng thực tế” – Hà Nội, 2002 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 85 LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang Trần Thị Kim Đăng - Luận án thạc sĩ “Nghiên cứu xác định số tiêu tính tốn mặt đường bê tông nhựa làm mặt đường ô tô”-Hà Nội, 1997 TS Trần Thị Kim Đăng – Bài giảng cao học “Độ bền khai thác tuổi thọ kết cấu mặt đường nhựa” – Hà Nội, 2007 ThS Nguyễn Quang Phúc: Bài báo “Bê tông nhựa đúc ứng dụng xây dựng cơng trình giao thơng” , tạp chí Cầu - Đường Việt Nam số tháng 12 năm 2005, từ trang 24 đến trang 29 Shell – Cẩm nang Bitum Shell 9/1991 – Nhà xuất GTVT - Hà Nội, 11/2002 GS TS Trần Đình Bửu, GS TS Dương Học Hải-Giáo trình xây dựng mặt đường ô tô, tập II-Nhà xuất giáo dục, Hà Nội, 2006 Trần Đình Bửu, Nguyễn Quang Chiêu, Dương Học Hải, Nguyễn Khải – Xây dựng mặt đường ô tô - Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp – Hà Nội, 05/1975 Nguyễn Quang Chiêu – Nhựa đường loại mặt đường nhựa – Nhà xuất Xâu dựng - Hà nội, 2005 10 Bộ Giao thông vận tải-Tiêu chuẩn ngành 22TCN 62-84 “Quy trình thí nghiệm bê tơng nhựa” 11 Bộ Giao thơng vận tải-Tiêu chuẩn ngành 22TCN 211-93 “Quy trình thiết kế áo đường mềm 12 Bộ Giao thông vận tải-Tiêu chuẩn ngành 22TCN 249-98 “Quy trình kỹ thuật thi công nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa” 13 Bộ Giao thông vận tải- Dự thảo tiêu chuẩn ngành 22TCN 249-06 “Quy trình kỹ thuật thi cơng nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa” 14 Bộ Giao thông vận tải – Tiêu chuẩn ngành 22 TCN 356-06 “Quy trình cơng nghệ thi cơng nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa sử dụng nhựa đường Polime” 15 Bộ Giao thông vận tải – Tiêu chuẩn ngành 22 TCN 279-01 “Tiêu chuẩn vật liệu nhựa đường đặc yêu cầu kỹ thuật phương pháp thí nghiệm” 16 Bộ Giao thông vận tải – Tiêu chuẩn ngành 22 TCN 58-84 “Tiêu chuẩn thí nghiệm bột khống dùng cho bê tông nhựa đường” 17 Bộ Giao thông vận tải – Tiêu chuẩn ngành 22 TCN 318-04 “Quy trình thí nghiệm xác định độ hao mòn cốt liệu theo phương pháp Los Angeles ” 18 Superpave mix design – AI Superpave series No.2 (SP-2) TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 86 LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang 19 AASHTO T 245-97 (2001) “Resistance to Plastic Flow of Bituminous Mixtures Using the Marshall Apparatus.” AASHTO Standard T 245-97, Washington, D.C 20 AASHTO T 269-97, “Percent Air Voids in Compacted Dense and Open Asphalt Mixtures,” American Association of State Highway and Transportation Officials Washington, D.C., 2006 21 ASTM D 4123, “Test Method for Indirect Tension Test for Resilient Modulus of Bituminous Mixtures,” ASTM International West Conshohocken, Pa.,2002 22 AASHTO T 283-03, “Resistance of Compacted Asphalt Mixtures to Moisture-Induced Damage,” American Association of State Highway and Transportation Officials Washington, D.C., 2006 23 AASHTO TP-31, “Standard Test Method for Determining the Resilient Modulus of Bituminous Mixtures by Indirect Tension” American Association of State Highway and Transportation Officials Washington, D.C., 1996 24 ASTM D3515-01, “Standard Specification for Hot-Mixed, Hot-Laid Bituminous Paving Mixtures” 25 P.S Kandhal and L.A Cooley, JR NCHRP Report 464, “The Restricted Zone in the Superpave Aggregate Gradation Specification” National Acadamy Press Wasington D.C 2001 26 http://pavementinteractive.org/index.php?title=Superpave_Gradation_Requi rements “Superpave Gradation Requirements” 27 AASHTO T 85-1991(R2004) “Standard Method of Test for Specific Gravity and Absorption of Coarse Aggregate” American Association of State Highway and Transportation Officials Washington, D.C 28 AASHTO T 84-2000(R2004) – “Standard Method of Test for Specific Gravity and Absorption of Fine Aggregate” American Association of State Highway and Transportation Officials Washington, D.C 29 AASHTO T 209-94 “Maximum Specific Gravity Of Bituminous Paving Mixtures.” AASHTO Standard T 209, Washington, D.C 30 Các tài liệu nước ngồi khác có liên quan đến bê tơng nhựa giới: Mỹ, Anh, Pháp, … TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 87