Nghiên cứu đánh giá chỉ tiêu mô đun độ cứng của bê tông nhựa nóng trên địa bàn thành phố hồ chí minh luận văn thạc sỹ chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TRẦN VIỆT TÙNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHỈ TIÊU MÔ ĐUN ĐỘ CỨNG CỦA BÊ TÔNG NHỰA NĨNG TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 60 – 58 – 02 – 05 Chuyên sâu: Xây dựng đường ô tô đường Thành phố LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Nguyễn Mạnh Hùng Thành phố Hồ Chí Minh - 2015 PHẦN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài: Sự phát triển mạnh mẽ kinh tế Việt Nam kỉ 21 làm cho Việt Nam Ďạt Ďược nhiều thành tựu lớn dân sinh xã hội, Ďi kèm theo Ďơ thị hóa Ďang tăng nhanh với tốc Ďộ chóng mặt Đặc biệt thành phố Hồ Chí Minh – trung tâm kinh tế lớn nước nhu cầu phát triển kinh tế, nhu cầu giao thông Ďi lại, chủ yếu giao thông Ďường bộ, tăng nhanh Ďột biến, dẫn Ďến cơng trình Ďường giao thơng trở nên tải, xuống cấp nghiêm trọng Từ Ďầu năm nay, lãnh Ďạo thành phố Ďã Ďẩy nhanh tiến Ďộ dự án xây dựng Ďường lập nên dự án nhằm Ďàm bảo nhu cầu phát triển xã hội Nhưng bên cạnh Ďó, vấn Ďề chất lượng cơng trình Ďã Ďang xây dựng Ďặc biệt mặt Ďường bê tông nhựa vấn Ďề mà toàn xã hội quan tâm Hiện nay, nhiều tuyến Ďường bê tông nhựa Ďịa bàn thành phố Hồ Chí Minh sau thời gian ngắn Ďưa vào sử dụng Ďã xuất tượng phổ biến như: xô dồn, nứt trượt lớp mặt bê tông nhựa, rạn nứt bong bật, lún nứt cao su, Ďặc biệt hằn lún vệt bánh xe gây hư hỏng nghiêm trọng mặt Ďường an toàn giao thơng Do Ďó, việc nghiên cứu Ďể nâng cao chất lượng mặt Ďường bê tông nhựa Ďịa bàn thành phố nhằm giảm thiểu hư hỏng, nâng cao chất lượng, hiệu khai thác cần thiết thời Ďiểm Vì vậy, việc nghiên cứu Ďưa giải pháp thông qua Ďánh giá tiêu mô Ďun Ďộ cứng bê tông nhựa nhằm hạn chế tối Ďa biến dạng dư vượt mức cho phép Ďể nâng cao hiệu khai thác tuyến Ďường Ďịa bàn thành phố Hồ Chí Minh nhu cầu cấp thiết II Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: Mặt Ďường bê tơng nhựa nóng thành phố Hồ Chí Minh Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu Ďánh giá tiêu mô Ďun Ďộ cứng bê tơng nhựa thành phố Hồ Chí Minh LUẬN VĂN THẠC SỸ Học viên: Trần Việt Tùng III Mục tiêu nghiên cứu: Bước Ďầu giới thiệu bê tông nhựa mô Ďun Ďộ cứng cao Ďề xuất giải pháp nâng cao chất lượng hỗn hợp bê tông nhựa thông qua Ďánh giá tiêu mô Ďun Ďộ cứng góp phần tăng tuổi thọ mặt Ďường bê tơng nhựa q trình khai thác IV Phƣơng pháp nghiên cứu: Trình bày phương pháp thí nghiệm xác Ďịnh mô Ďun Ďộ cứng nước giới Từ Ďó lựa chọn phương pháp thí nghiệm phù hợp với Ďiều kiện thực tế thành phố Hồ Chí Minh Sau Ďó tiến hành thí nghiệm, so sánh Ďánh giá kết nghiên cứu LUẬN VĂN THẠC SỸ Học viên: Trần Việt Tùng CHƢƠNG I: TỔNG QUAN THỰC TRẠNG KHAI THÁC MẶT ĐƢỜNG BÊ TÔNG NHỰA Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 1.1 Lƣới đƣờng bê tơng nhựa thành phố Hồ Chí Minh: Bê tơng nhựa vật liệu chủ yếu Ďể xây dựng Ďường ô tô Ďược sử dụng rộng rãi giới Việt Nam Mạng lưới Ďường quốc gia Việt Nam có khoảng 80% có lớp mặt có xử lý nhựa, Ďó phần lớn dùng bê tông nhựa Điều phù hợp trào lưu chung giới, vật liệu gia cố nhựa bê tông nhựa Ďã Ďang loại vật liệu thông dụng làm lớp mặt kết cấu áo Ďường ôtô Công nghệ thi công lớp mặt Ďường bê tông nhựa Ďã quen thuộc với nhà thầu Việt Nam Tính Ďến tồn thành phố Hồ Chí Minh có tổng chiều dài Ďường 3666 km với tổng số 3584 tuyến Ďường Trong Ďó có 58% Ďường Ďã Ďược trải bê tơng nhựa nóng, 39% trải bê tơng nhựa thường Hình 1.1 Mạng lưới Ďường giao thông Thành phố Hồ Chí Minh LUẬN VĂN THẠC SỸ Học viên: Trần Việt Tùng 1.2 Tổng quan yêu cầu kỹ thuật bê tông nhựa: 1.2.1 Thành phần bê tông nhựa: Bê tông nhựa hỗn hợp gồm thành phần cốt liệu khoáng (Ďá dăm, cát, bột khoáng), chất liên kết nhựa Ďường phụ gia (nếu có) Ďược phối hợp với theo tỷ lệ hợp lý Mỗi thành phần bê tơng nhựa Ďóng vai trị Ďịnh có liên quan chặt chẽ với việc tạo nên khối liên kết có Ďủ cường Ďộ tính chất cần thiết cho trình sử dụng: - Đá dăm: Làm nên khung chủ yếu bê tông nhựa, làm cho bê tơng nhựa có khả chịu tác dụng ngoại lực tạo Ďộ nhám bề mặt - Cát: Có vai trị lấp Ďầy lỗ rỗng hạt Ďá dăm với Ďá dăm làm thành khung chủ yếu bê tông nhựa - Bột khống: Có vai trị lấp Ďầy lỗ rỗng hạt cốt liệu lớn Bột khoáng 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 khống vật Bột khống có vai trò chất phụ gia làm cho nhựa tăng thêm Ďộ nhớt, tăng thêm khả dính bám tăng tính ổn Ďịnh nhiệt Bột khống với nhựa tạo chất liên kết có tính chất hẳn tính chất riêng nhựa Ďường - Nhựa Ďường: Là chất liên kết, kết dính hạt cốt liệu khoáng lại với thành khối góp phần lấp Ďầy lỗ rỗng hạt cốt liệu - Phụ gia: Mặc dù Ďược sử dụng với hàm lượng nhỏ, phụ gia có vai trị việc cải thiện tính chất Ďó bê tơng nhựa Như vậy, cường Ďộ bê tơng nhựa Ďược hình thành sở nguyên lý hình thành cường Ďộ hỗn hợp vật liệu theo nguyên tắc cấp phối với chất kết dính nhựa Ďường 1.2.2 Phân loại bê tơng nhựa: 1.2.2.1 Theo Ďộ rỗng dư, bê tông nhựa Ďược phân loại: Bê tông nhựa chặt (viết tắt BTNC): có Ďộ rỗng dư từ 3% Ďến 6%, dùng làm lớp mặt lớp mặt Trong thành phần hỗn hợp bắt buộc phải có bột khống; LUẬN VĂN THẠC SỸ Học viên: Trần Việt Tùng Bê tơng nhựa rỗng (viết tắt BTNR): có Ďộ rỗng dư từ 7% Ďến 12% dùng làm lớp móng 1.2.2.2 Theo kích cỡ hạt lớn danh Ďịnh bê tông nhựa chặt, Ďược phân loại: Bê tơng nhựa chặt có cỡ hạt lớn danh Ďịnh 9,5 mm (và cỡ hạt lớn 12,5 mm), viết tắt BTNC 9,5; Bê tông nhựa chặt có cỡ hạt lớn danh Ďịnh 12,5 mm (và cỡ hạt lớn 19 mm), viết tắt BTNC 12,5; Bê tơng nhựa chặt có cỡ hạt lớn danh Ďịnh 19 mm (và cỡ hạt lớn 25 mm), viết tắt BTNC 19; Bê tơng nhựa cát, có cỡ hạt lớn danh Ďịnh 4,75 mm (và cỡ hạt lớn 9,5 mm), viết tắt BTNC 4,75 Giới hạn thành phần cấp phối hỗn hợp cốt liệu (thí nghiệm theo TCVN 7572-2: 2006) phạm vi áp dụng loại BTNC quy Ďịnh Bảng 1.1 Bảng 1.1 Cấp phối hỗn hợp cốt liệu bê tông nhựa chặt (BTNC) [6] Quy định BTNC 9,5 BTNC 12,5 BTNC 19 BTNC 4,75 Cỡ hạt lớn danh Ďịnh, mm 9,5 12,5 19 4,75 Cỡ sàng mắt vuông, mm Lượng lọt qua sàng, % khối lượng 25 - - 100 - 19 - 100 90÷100 - 12,5 100 90÷100 71÷86 - 9,5 90÷100 74÷89 58÷78 100 4,75 55÷80 48÷71 36÷61 80÷100 2,36 36÷63 30÷55 25÷45 65÷82 1,18 25÷45 21÷40 17÷33 45÷65 0,600 17÷33 15÷31 12÷25 30÷50 0,300 12÷25 11÷22 8÷17 20÷36 0,150 9÷17 8÷15 6÷12 15÷25 0,075 6÷10 6÷10 5÷8 8÷12 5,2÷6,2 5,0÷6,0 4,8÷5,8 6,0÷7,5 Hàm lượng nhựa Ďường tham LUẬN VĂN THẠC SỸ Học viên: Trần Việt Tùng khảo, % khối lượng hỗn hợp bê tơng nhựa Chiều dầy lớp bê tơng nhựa 4÷5 5÷7 6÷8 3÷5 hợp lý (sau lu lèn), cm Phạm vi nên áp dụng Lớp mặt Lớp mặt trênLớp mặtVỉa hè, lớp mặtdưới dành cho xe Ďạp, xe thơ sơ 1.2.2.3 Theo kích cỡ hạt lớn danh Ďịnh với bê tông nhựa rỗng, Ďược phân thành loại: Bê tơng nhựa rỗng có cỡ hạt lớn danh Ďịnh 19 mm (và cỡ hạt lớn 25 mm), viết tắt BTNR 19; Bê tơng nhựa rỗng có cỡ hạt lớn danh Ďịnh 25 mm (và cỡ hạt lớn 31,5 mm), viết tắt BTNR 25; Bê tơng nhựa rỗng có cỡ hạt lớn danh Ďịnh 37,5 mm (và cỡ hạt lớn 50 mm), viết tắt BTNR 37,5 Giới hạn thành phần cấp phối hỗn hợp cốt liệu (thí nghiệm theo TCVN 7572-2: 2006) phạm vi áp dụng loại BTNR quy Ďịnh Bảng 1.2 Bảng 1.2 - Cấp phối hỗn hợp cốt liệu bê tông nhựa rỗng (BTNR) [6] Quy định BTNR 19 BTNR 25 BTNR 37,5 Cỡ hạt lớn danh Ďịnh, mm 19 25 37,5 Cỡ sàng mắt vuông, mm Lượng lọt qua sàng, % khối lượng 50 - - 100 37,5 - 100 90÷100 25 100 90÷100 - 19 90÷100 - 40÷70 12,5 - 40÷70 - 9,5 40÷70 - 18÷48 4,75 15÷39 10÷34 6÷29 2,36 2÷18 1÷17 0÷14 1,18 - - - LUẬN VĂN THẠC SỸ Học viên: Trần Việt Tùng 0,600 0÷10 0÷10 0÷8 0,300 - - - 0,150 - - - 0,075 - - - 4,0÷5,0 3,5÷4,5 3,0÷4,0 8÷10 10÷12 12÷16 Lớp móng Lớp móng Lớp móng Hàm lượng nhựa Ďường tham khảo, % khối lượng hỗn hợp bê tông nhựa Chiều dầy lớp bê tông nhựa hợp lý (sau lu lèn), cm Phạm vi nên áp dụng 1.2.3 Cấp phối hỗn hợp cốt liệu BTNC BTNR thiết kế phải nằm giới hạn quy Ďịnh tương ứng Bảng 1.1 Bảng 1.2 Đường cong cấp phối cốt liệu thiết kế phải Ďều Ďặn, không Ďược thay Ďổi từ giới hạn cỡ sàng lên giới hạn cỡ sàng ngược lại Mặc khác Ďể tăng khả chống cắt trượt BTNC Ďối với tuyến Ďường tơ có quy mơ giao thông lớn, yêu cầu thành phần cấp phối BTNC BTNC 12,5 BTNC 19 cần chọn theo xu hướng giảm hàm lượng hạt mịn bổ sung BTNC có cỡ hạt lớn danh Ďịnh 25mm (BTNC 25) dùng cho lớp tầng mặt BTNC ba lớp, xem bảng 1.3 Bảng 1.3 Cấp phối cốt liệu BTNC [2] Loại BTNC BTNC 12,5 BTNC 19 BTNC 25 Cỡ hạt lớn danh Ďịnh 12,5 19 25 Lượng lọt sàng, % khối lượng Cỡ sàng vuông, mm 31,5 100 25 100 90-100 100 90-100 75-90 12,5 74-90 60-78 55-74 9,5 60-80 50-72 45-65 4,75 34-62 26-56 24-52 2,36 20-48 16-44 16-42 1,18 13-36 12-33 12-33 19 LUẬN VĂN THẠC SỸ Học viên: Trần Việt Tùng 0,60 9-26 8-24 8-24 0,30 7-18 5-17 5-17 0,15 5-14 4-13 4-13 0,075 4-8 3-7 3-7 Chiều dày thích hợp, cm (sau lu rèn) 5-7 6-8 8-12 Các loại BTNC Ďều phải sử dụng loại BTNC nhiều Ďá dăm (có thành phần cỡ hạt ≥4,75mm chiếm >50%; xem phụ lục C 22 TCN -211:06) BTNC có cấp phối thơ gọi tắt BTNC thơ BTNC thô Ďược Ďịnh nghĩa loại BTNC bảng 1.3, Ďược khống chế lượng lọt qua sàng % cỡ hạt (mịn) bảng 1.4 Ďây: Bảng 1.4 Khống chế cỡ hạt mịn thành phần cấp phối cốt liệu BTNC Ďể tạo BTNC thô [2] Cỡ sàng vuông khống chế Lƣợng % loạt qua cỡ sàng (mm) khống chế BTNC 25 4,75 50% Ďá dăm) BTNC 19 4,75 50% Ďá dăm) BTNC 12,5 2,36