Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định và độ dẻo marshall trong bê tông nhựa và giải pháp khắc phục luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - - TRẦN QUỐC TRUNG NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ ỔN ĐỊNH VÀ ĐỘ DẺO MARSHALL TRONG BÊ TÔNG NHỰA VÀ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - - TRẦN QUỐC TRUNG NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ ỔN ĐỊNH VÀ ĐỘ DẺO MARSHALL TRONG BÊ TÔNG NHỰA VÀ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG MÃ SỐ: 8580205 CHUN SÂU: XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN VĂN HÙNG TP HỒ CHÍ MINH - 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan tồn nội dung số liệu luận văn tự nghiên cứu, khảo sát thực Học viên thực luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả Trần Quốc Trung ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cám ơn giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Hùng tận tình dẫn tơi suốt q trình tìm hiểu, nghiên cứu thực luận văn Tơi tỏ lịng cảm ơn chân thành thầy giáo Bộ mơn giành nhiều thời gian góp ý giúp tơi hồn thiện luận văn Cũng thầy tận tình giảng dạy suốt q trình học tập, nghiên cứu để hồn thành khóa học Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả Trần Quốc Trung iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC HÌNH ẢNH viii MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN BÊ TÔNG NHỰA 1.1 Cấu trúc BTN 1.2 Phân loại BT nhựa 1.2.1 Theo đặc tính cấp phối hỗn hợp cốt liệu: 1.2.2 Theo độ rỗng dư: 1.2.3 Theo vị trí cơng kết cấu mặt đường: 1.2.4 Theo kích cỡ hạt lớn danh định BTN chặt: 1.2.5 Theo kích cỡ hạt lớn danh định với BTN rỗng 1.3 Thành phần yêu cầu chất lượng vật liệu thành phần BTN 10 1.3.1 Cốt liệu: 10 1.3.2 Bột khoáng 13 1.3.3 Nhựa đường (Bi tum) 14 1.3.4 Phụ gia: 20 1.4 Thiết kế thành phần hỗn hợp BTNC nóng 20 1.4.1 Mục đích chung cơng tác thiết kế hỗn hợp BTN 20 1.4.2 Thiết kế thành phần hỗn hợp theo phương pháp Marshall 21 1.5 Đề xuất loại BTN tiêu nghiên cứu: 25 CHƯƠNG 2: MỘT SỐ NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ ỔN ĐỊNH, ĐỘ DẺO MARSHALL 26 2.1 Ảnh hưởng cốt liệu đến độ ổn định, độ dẻo Marshall 26 iv 2.1.1 Cấp phối cốt liệu bê tông nhựa 26 2.1.2 Cấu trúc cốt liệu bê tông nhựa 33 2.1.3 Đặc tính cốt liệu bê tơng nhựa 34 2.1.4 Nguồn gốc cốt liệu bê tông nhựa 34 2.2 Ảnh hưởng nhựa đường đến độ ổn định, độ dẻo Marshall 38 2.3 Ảnh hưởng nhân tố thí nghiệm đến độ ổn định, độ dẻo Marshall 47 2.3.1 Phương pháp thí nghiệm độ ổn định, độ dẻo Marshall 47 2.3.2 Máy thí nghiệm trình độ, kinh nghiệm thí nghiệm viên 49 2.3.3 Nhân tố kích thước hình học mẫu thí nghiệm 51 2.4 Kết luận chương 52 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ ỔN ĐỊNH, ĐỘ DẺO MARSHALL 53 3.1 Thí nghiệm vật liệu đầu vào 53 3.1.1 Phịng thí nghiệm nguồn gốc vật liệu: 53 3.1.2 Kết thí nghiệm: 53 3.1.3 Kết luận: 58 3.2 Thực nghiệm, đánh giá nhân tố ảnh hưởng đến độ ổn định, độ dẻo Marshall 58 3.2.1 Thiết kế, lựa chọn hàm lượng nhựa sử dụng để chế tạo mẫu bê tông nhựa 58 3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng cấp phối cốt liệu đến độ ổn định, độ dẻo Marshall 66 3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng loại cốt liệu đến độ ổn định độ dẻo Marshall 70 3.2.4 Nghiên cứu ảnh hưởng loại nhựa đến độ ổn định độ dẻo Marshall 73 3.2.5 Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố thí nghiệm đến độ ổn định độ dẻo Marshall 74 v KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Cấp phối hỗn hợp cốt liệu BTNC Bảng Cấp phối hỗn hợp cốt liệu BTNR Bảng Các tiêu kỹ thuật yêu cầu với BTNC Bảng Các tiêu kỹ thuật yêu cầu với BTNR 10 Bảng Các tiêu lý quy định cho đá dăm 11 Bảng Các tiêu lý quy định cho cát 13 Bảng Các tiêu lý quy định cho bột khoáng 14 Bảng Các tiêu chất lượng nhựa đường 18 Bảng So sánh lý thuyết cấp phối Ivanop với Talbot 30 Bảng 2 Công thức xác định thành phần cấp phối theo Talbot 31 Bảng Đường cong cấp phối chuẩn theo Fuler Talbot, Dmax=25 mm 31 Bảng Đường cong cấp phối chuẩn theo Fuler Talbot, Dmax=19 mm 32 Bảng Các tính chất vật lý số loại đá 36 Bảng Các hợp chất có xỉ thép số quốc gia tiêu biểu 37 Bảng Một số tính chất lý xỉ thép số nhà máy thép Việt Nam 38 Bảng Các tiêu thí nghiệm tiêu chuẩn áp dụng cốt liệu thô 53 Bảng Kết thí nghiệm cốt liệu thơ 54 Bảng 3 Các tiêu thí nghiệm tiêu chuẩn áp dụng bột khống 55 Bảng Kết thí nghiệm thành phần hạt bột khoáng 55 Bảng Các tiêu thí nghiệm tiêu chuẩn áp dụng Bitum 55 Bảng Kết qua thí nghiệm Bitum 60/70 56 Bảng Các tiêu kỹ thuật bitum 40/50 57 Bảng Kết thí nghiệm tiêu lý cát (sông Đồng Nai) 57 Bảng Thành phần cấp phối hỗn hợp cốt liệu 58 vii Bảng 10 Các tiêu đặc tính hỗn hợp bê tơng nhựa C19 theo hàm lượng nhựa 59 Bảng 3.11 Bảng 3.12 Bảng 11 61 Bảng 12 Kết độ ổn định, độ ổn định lại với hàm lượng nhựa tối ưu 61 Bảng 13 Thành phần cấp phối hỗn hợp cốt liệu 62 Bảng 14 Các tiêu đặc tính hỗn hợp bê tông nhựa C12.5 theo hàm lượng nhựa 63 Bảng 15 Xác định hàm lượng nhựa tối ưu BTNC12,5 (nhựa 60/70) 65 Bảng 16 Kết độ ổn định, độ ổn định lại với hàm lượng nhựa tối ưu 65 Bảng 17 Thành phần hạt cấp phối thiết kế BTNC 12,5 66 Bảng 18 Thành phần hạt cấp phối thiết kế BTNC 19 67 Bảng 19 Số lượng mẫu sử dụng thực nghiệm: 68 Bảng 20 Kết thí nghiệm độ ổn định Marshall mẫu BTN C12.5 – C19 sử dụng cấp phối khác 68 Bảng 21 Kết thí nghiệm độ dẻo Marshall mẫu BTN 69 Bảng 22 Số lượng mẫu sử dụng thực nghiệm: 71 Bảng 23 Bảng tổng hợp kết độ ổn định vá độ dẻo Marshall có thay đổi hàm lượng cốt liệu đá xỉ 71 Bảng 24 Số lượng mẫu sử dụng thực nghiệm: 73 Bảng 25 Bảng tổng hợp kết độ ổn định vá độ dẻo Marshall thay đổi loại nhựa 73 Bảng 26 Số lượng mẫu sử dụng thực nghiệm: 74 Bảng 27 Kết thí nghiệm ảnh hưởng chiều cao mẫu 75 Bảng 28 Kết thí nghiệm ảnh hưởng đường kính mẫu 77 Bảng 29 Các tiêu kỹ thuật BTNC 12,5 - CP2 (khi thay đổi nhiệt độ trộn) 78 Bảng 30Ảnh hưởng việc đọc trị số biến dạng mẫu thí nghiệm thí nghiệm viên 80 viii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Sơ đồ cấu trúc nhựa đường dạng “SOL” 16 Hình R-Chuỗi Aliphatic, napthenic cacbon thơm 16 Hình Sơ đồ cấu trúc nhựa đường dạng “GEL” 16 Hình Xác định độ dẻo Marshall có điểm cực trị rõ ràng theo ASTM D692715 49 Hình 2 Xác định độ dẻo Marshall khơng có điểm cực trị theo ASTM D692715 49 Hình Xác định độ dẻo Marshall theo tiêu chuẩn châu Âu EN 12697-34 49 Hình Hình Máy nén Marshall học 50 Hình Hình Đồng hồ đo biến dạng 50 Hình Máy nén Marshall Humbolt 51 Hình Đường cong cấp phối BTN C19 59 Hình Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ đặc tính thể tích hàm lượng nhựa BTN C19 60 Hình 3 Đường cong cấp phối BTN C12.5 63 Hình Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ đặc tính thể tích hàm lượng nhựa BTNC 12.5 64 Hình Cấp phối thiết kế BTNC 12,5 67 Hình Cấp phối thiết kế BTNC 19 68 Hình Biểu đồ thể tiêu độ ổn định Marshall BTNC 12.5 – C19 sử dụng cấp phối khác 69 Hình Biểu đồ thể tiêu độ dẻo Marshall BTNC 12.5 – C19 sử dụng cấp phối khác 70 Hình Biểu đồ thể tiêu độ ổn định Marshall BTNC 12.5 thay đổi thành phần cốt liệu 72 70 Độ dẻo Marshall BTNC 12.5 - C19 3.85 3.79 3.8 3.75 3.73 3.71 Độ dẻo (mm) 3.7 3.65 3.6 3.6 3.55 Độ dẻo 3.51 3.48 3.5 3.45 3.4 3.35 3.3 C12,5_CP1 C12,5_CP2 C12,5_CP3 C19_CP4 C19_CP5 C19_CP6 Hình Biểu đồ thể tiêu độ dẻo Marshall BTNC 12.5 – C19 sử dụng cấp phối khác Nhận xét - Trong loại cấp phối sử dụng thực nghiệm, độ ổn định Marshall cấp phối thô lớn so với cấp phối không thô thô nhiều Độ dẻo Marshall cấp phối thơ có giá trị thấp - Cỡ hạt danh định: độ ổn định Marshall BTNC 12.5, lớn so với độ ổn định Marshall BTNC 19 Độ dẻo Marshall BTNC 12.5 lớn so với BTNC 19 Như với nguồn gốc cốt liệu, cỡ hạt danh định loại cấp phối có ảnh hưởng rõ rệt đến độ ổn định độ dẻo Marshall hỗn hợp bê tông nhựa Hàm lượng hạt nhỏ (D < 4,75mm) nhiều độ độ dẻo cao độ ổn định thấp 3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng loại cốt liệu đến độ ổn định độ dẻo Marshall 3.2.3.1 Lựa chọn loại cốt liệu nghiên cứu Tác giả sử dụng hai cốt liệu thô khác đá dăm xỉ thép để chế tạo mẫu BTN thành phần lại chung nguồn gốc tiêu lý Xỉ thép (xỉ EAF) lấy Công ty Vật Liệu Xanh - tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu, đá dăm mỏ Tân Cang – Đồng nai, cát vàng, bột khoáng, nhựa đường Petrolimex 60/70 lấy Nhà 71 máy sản xuất BTN Cường Thuận - tỉnh Đồng Nai Để đánh giá ảnh hưởng đến độ ổn định độ dẻo Marshall, tiến hành chế tạo mẫu thí nghiệm với tỉ lệ cốt liệu hỗn hợp BTN theo hàm lượng đá dăm xỉ thép sau: Bảng 22 Số lượng mẫu sử dụng thực nghiệm: Tổ mẫu Stt Nhân tố BTNC BTNC BTNC BTNC BTNC ảnh 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 30% hưởng 100% cốt 70% Đá 50% Đá 30% Đá Đá dăm Số liệu đá dăm + dăm + dăm + + 70% nghiên mẫu dăm, 30% Xỉ 50% Xỉ 70% Xỉ Xỉ thép, cứu thực nhựa thép, thép, thép, nhựa nghiệm 60/70 nhựa nhựa nhựa 60/70 60/70 60/70 60/70 Loại cốt 1 1 15 liệu 3.2.3.2 Kết thí nghiệm Bảng 23 Bảng tổng hợp kết độ ổn định vá độ dẻo Marshall có thay đổi hàm lượng cốt liệu đá xỉ Độ ổn định Độ dẻo Marshall (kN) Marshall (mm) Mẫu (CPMG C12.5_TC Yêu cầu HLN 8819) Yêu cầu Kết thí theo Kết thí theo nghiệm TCVN nghiệm TCVN trung bình 8819 trung bình 8819 [12] 100% Đá 5,1% 16,08 70% Đá, 30% Xỉ 5,1% 16,53 50% Đá, 50% Xỉ 5,2% 16,63 30% Đá, 70% Xỉ 5,3% 16,90 [12] 3,85 ≥8 3,53 3,53 3,28 2÷4 72 100% Xỉ 5,4% 16,95 3,18 Độ ổn định Marshall BTNC 12.5 17.2 16.9 Độ ổn định (kN) 17 16.8 16.53 16.6 16.95 16.63 16.4 16.2 Độ ổn định 16.08 16 15.8 15.6 100% Đá 70% Đá, 30% 50% Đá, 50% 30% Đá, 70% Xỉ Xỉ Xỉ 100% Xỉ Hình Biểu đồ thể tiêu độ ổn định Marshall BTNC 12.5 thay đổi thành phần cốt liệu Độ dẻo Marshall BTNC 12.5 4.5 3.85 3.53 3.53 Độ dẻo (mm) 3.5 3.28 3.18 2.5 Độ dẻo 1.5 0.5 100% Đá 70% Đá, 30% Xỉ 50% Đá, 50% Xỉ 30% Đá, 70% Xỉ 100% Xỉ Hình 10 Biểu đồ thể tiêu độ dẻo Marshall BTNC 12.5 thay đổi thành phần cốt liệu Nhận xét Với cấp phối thiết kế độ ổn định Marshall BTN tăng ứng với tỉ lệ cốt liệu xỉ thép cấp phối tăng, độ dẻo BTN có tham gia cốt liệu xỉ thép tương đương BTN cốt liệu đá dăm 73 3.2.4 Nghiên cứu ảnh hưởng loại nhựa đến độ ổn định độ dẻo Marshall 3.2.4.3 Lựa chọn loại nhựa nghiên cứu: Sử dụng loại nhựa Petrolimex có số độ kim lún 60/70 nhựa 40/50 chế tạo mẫu BTN Để đánh giá mức độ ảnh hưởng thay đổi độ kim lún nhựa tới độ ổn định độ dẻo Marshall hỗn hợp BTN tác giá tiến hành thí nghiệm đưa biểu đồ thể mối quan hệ tiêu lý loại bê tông nhựa sử dụng loại nhựa 60/70 nhựa 40/50 (nhiệt độ trộn 155o thời gian trộn 90s) Bảng 24 Số lượng mẫu sử dụng thực nghiệm: Tổ mẫu Stt BTNC12.5 BTNC BTNC BTNC Các nhân tố ảnh cốt liệu đá 19 cốt đá 12.5 cốt 19 cốt hưởng nghiên Số dăm, nhựa dăm, liệu đá liệu đá cứu thực nghiệm mẫu 60/70 nhựa dăm, dăm, 60/70 nhựa nhựa 40/50 40/50 Loại nhựa đường 1 1 12 3.2.4.4 Kết thí nghiệm Bảng 25 Bảng tổng hợp kết độ ổn định vá độ dẻo Marshall thay đổi loại nhựa Loại BTNC C19 C12.5 Độ ổn định Độ dẻo trung trung bình (kN) bình (mm) 60/70 12,33 4,21 40/50 13,32 3,32 60/70 12,41 4,72 40/50 14,11 4,31 Loại nhựa 74 Độ ổn định, độ dẻo Marshall BTCNC19, BTNC12.5 sử dụng nhựa 40/50 nhựa 60/70 13,2 12,33 4,21 BTNC19-60/70 14,11 12,41 4,72 3,32 BTNC19-40/50 Độ ổn định 4,31 BTNC12,5 - 60/70 BTNC12,5 - 40/50 Độ dẻo Hình 11 Biểu đồ thể tiêu độ ổn định, độ dẻo Marshall loại BTNC sử dụng nhựa 40/50 60/70 Nhận xét: Hỗn hợp bê tông nhựa nguồn gốc cốt liệu thiết kế cấp phối nhau, điều kiện thí nghiệm sử dụng loại nhựa có độ kim lún khác hỗn hợp BTN sử dụng nhựa độ kim lún 40/50 có độ ổn định cao độ dẻo nhỏ so với BTN sử dụng nhựa độ kim lún 60/70 3.2.5 Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố thí nghiệm đến độ ổn định độ dẻo Marshall 3.2.5.1 Lựa chọn mẫu thí nghiệm Đối với thí nghiệm ảnh hưởng chiều cao mẫu: Các tổ mẫu chế bị 30 mẫu BTNC 12.5 cốt liệu đá dăm từ cấp phối với chiều cao, khối lượng thể tích hàm lượng nhựa Sau đó, dùng máy cắt gia cơng để tổ mẫu có chiều cao khác đưa vào thí nghiệm Đối với thí nghiệm ảnh hưởng đường kính mẫu: chế bị 12 mẫu BTNC 12.5 cốt liệu đá dăm Đối với thí nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ trộn: chế bị 15 mẫu BTNC 12.5 cốt liệu xỉ thép Đối với ảnh hưởng thiết bị thí nghiệm công tác đọc kết đo biến dạng mẫu thí nghiệm viên: chế bị 03 mẫu BTNC 2.5 cốt liệu đá dăm Bảng 26 Số lượng mẫu sử dụng thực nghiệm: 75 Tổ mẫu Các nhân tố ảnh Stt hưởng BTNC12.5 cốt liệu đá BTNC 12.5 cốt liệu Số nghiên cứu thực dăm, nhựa 60/70 xỉ thép, nhựa 60/70 mẫu nghiệm Chiều cao mẫu 30 Đường kính mẫu 12 Nhiệt độ trộn Thiết nghiệm bị thí 15 thí nghiệm viên 3.2.5.2 Kết thí nghiệm a) Ảnh hưởng chiều cao mẫu Kết thí nghiệm độ ổn định, độ dẻo Marshall mẫu có chiều cao khác liệt kê Bảng 3.27: Bảng 27 Kết thí nghiệm ảnh hưởng chiều cao mẫu STT Chiều cao mẫu Hệ số hiệu chỉnh Độ ổn định (kN) Độ dẻo (Theo ASTM) (mm) 25,43 5,56 9,45 4,13 26,16 5,28 9,50 4,32 27,44 4,89 10,51 4,70 28,13 4,69 9,90 4,61 29,46 4,34 9,84 4,12 32,94 3,64 10,02 4,79 34,54 3,39 10,61 4,96 37,64 2,86 10,17 5,28 38,98 2,62 10,23 4,54 10 39,70 2,50 10,58 5,41 11 40,87 2,33 10,24 6,31 12 42,23 2,16 10,43 6,13 76 STT Chiều cao mẫu Hệ số hiệu chỉnh Độ ổn định (kN) Độ dẻo (Theo ASTM) (mm) 13 45,91 1,80 10,79 6,43 14 47,21 1,70 9,69 6,42 15 49,61 1,54 11,05 6,08 16 52,14 1,41 10,64 8,36 17 54,08 1,32 8,95 8,88 18 56,12 1,23 10,96 8,40 19 57,74 1,17 10,38 8,16 20 59,98 1,10 9,34 8,18 21 61,49 1,05 9,79 9,24 22 63,82 0,99 8,93 9,41 23 65,15 0,96 11,11 8,86 24 66,07 0,94 9,41 8,52 25 69,91 0,86 9,29 9,32 26 72,45 0,82 8,59 9,80 27 73,61 0,80 9,47 9,72 28 74,1 0,79 9,46 10,09 29 74,19 0,79 10,02 9,46 30 74,79 0,78 10,01 9,12 Kết thống kê cho thấy, chiều cao mẫu thay đổi độ ổn định sau nhân với hệ số điều chỉnh không khác biệt (mức ý nghĩa 5%) độ dẻo khơng có hệ số điều chỉnh nên có khác biệt lớn, chiều cao mẫu tăng độ dẻo tăng b) Ảnh hưởng đường kính mẫu Nghiên cứu với cấp phối BTNC12.5 theo đường bao cấp phối TCVN 8819:2011 [12] Mỗi cấp phối thực chế bị tổ mẫu với chiều cao khối lượng thể tích (cùng độ rỗng) có đường kính mẫu khác nhau: - Loại 1: Mẫu có đường kính chuẩn D = 101 (mm), chế bị phương pháp đúc Marshall thơng thường 77 - Loại 2: Mẫu có đường kính nhỏ D = 93 (mm), khoan từ mẫu BTN đầm lăn (được chế bị thiết bị đầm lăn cho có khối lượng thể tích chiều cao giống với mẫu loại 1) Kết thí nghiệm độ ổn định, độ dẻo Marshall mẫu có đường kính khác liệt kê Bảng 3.28 Bảng 28 Kết thí nghiệm ảnh hưởng đường kính mẫu STT Loại mẫu Đường kính mẫu Chiều Hệ số hiệu Độ ổn định cao mẫu chỉnh (kN) Độ dẻo (Theo ASTM) (mm) 101,10 63,50 1,00 10,54 4,02 101,10 63,50 1,00 10,12 3,88 Mẫu 101,10 63,30 1,01 10,04 3,65 Marshall 101,10 63,80 0,99 10,56 3,79 101,10 63,50 1,00 10,32 4,11 101,10 63,60 1,00 9,63 4,03 93,30 63,20 1,01 6,53 9,26 Mẫu 93,10 63,60 1,00 6,80 8,16 khoan từ 93,20 63,50 1,00 7,02 10,02 10 mẫu 93,30 63,60 1,00 6,88 10,11 11 đầm lăn 93,20 63,50 1,00 6,83 10,65 93,20 63,60 1,00 6,84 9,88 12 Theo kết nêu trên, đường kính mẫu thử có ảnh hưởng rõ rệt đến độ ổn định độ dẻo Marshall Khi đường kính mẫu giảm so với mẫu chuẩn 8,5% (93mm so với 101,6mm mẫu chuẩn) độ ổn định giảm (khoảng ~30% độ ổn định mẫu chuẩn), độ dẻo cao gấp lần so với độ dẻo mẫu có kích thước chuẩn c) Ảnh hưởng nhiệt độ 78 Bảng 29 Các tiêu kỹ thuật BTNC 12,5 - CP2 (khi thay đổi nhiệt độ trộn) Nhiệt độ chế tạo mẫu (0C) Mẫu Hàm lượng nhựa theo Khối lượng thể Độ ổn định Độ dẻo tích Marshall (kN) (mm) Nhựa Xỉ thép hh (%) 155 160 4,94 2,74 14,40 4,32 155 170 4,94 2,77 15,18 4,09 155 180 4,94 2,83 18,28 3,50 155 190 4,94 2,81 18,01 3,74 155 200 4,94 2,81 16,44 4,60 (g/cm3) Hình 12 Độ ổn định, độ dẻo Marshall thay đổi nhiệt độ trộn - BTNC 12,5_CP2 79 Hình 13 Độ ổn định, độ dẻo Marshall thay đổi thời gian trộn - BTNC 12,5_CP2 Nhận xét: - Với nhiệt độ sấy xỉ thép đến 180-1900C đến 90 - 120s cho số độ ổn định độ dẻo Marshall BTN lớn d) Ảnh hưởng thiết bị thí nghiệm viên Thiết bị thí nghiệm có ảnh hưởng nhiều đến kết Điều 4.1.1 tiêu chuẩn ASTM D6927-15 khuyến cáo sử dụng phương pháp B thiết bị điện tử tự động thay cho phương pháp truyền thống A thiết bị Tác giả thực thí nghiệm với nhiều tổ hợp mẫu, với nhiều thí nghiệm viên có kinh nghiệm khác nhiều loại máy thí nghiệm (máy điện tử máy cơ), nhiều gá mẫu kết cho thấy: - Với máy thí nghiệm Marshall điện tử cho kết chụm rõ rệt so với máy ảnh hưởng thí nghiệm viên khơng đáng kể đến kết thí nghiệm; - Với máy thí nghiệm Marshall học, ảnh hưởng việc đọc kết biến dạng mẫu thí nghiệm thí nghiệm viên đáng kể (do tốc độ quay kim đồng hồ bách phân kế giây lớn, khoảng 85 vạch/giây) đến kết thí nghiệm (bảng 3.30) 80 Bảng 30Ảnh hưởng việc đọc trị số biến dạng mẫu thí nghiệm thí nghiệm viên Kết thí nghiệm độ dẻo Marshall (mm) Sau quay Nội dung Thí nghiệm Thí nghiệm viên Thí nghiệm viên viên phim đọc kết phim Mẫu 6.50 6.30 6.60 6.25 Mẫu 5.90 5.10 5.20 6.40 Mẫu 5.20 5.20 5.20 6.30 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Độ ổn định độ dẻo Marshall hai tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng bê tông nhựa Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định, độ dẻo Marshall yếu tố như: Cấp phối cốt liệu; Nguồn gốc cốt liệu; Loại nhựa đường nhân tố thí nghiệm đóng vai trị quan trọng Từ việc nghiên cứu lý thuyết, kinh nghiệm sản xuất qua kết nghiên cứu phịng thí nghiệm, bước đầu tác giả có kết luận sau: - Loại cốt liệu khác tính chất lý cốt liệu khác khả liên kết với nhựa đường khác nên độ ổn định, độ dẻo Marshall bê tông nhựa sản xuất từ loại cốt liệu khác - Trong miền cấp phối, cấp phối thơ, cấp phối thơ cấp phối thơ nhiều có độ ổn định độ dẻo Marshall bê tơng nhựa khác nhau, cấp phối thơ độ ổn định lớn độ dẻo nhỏ hai cấp phối cịn lại - Kích cỡ cốt liệu ảnh hưởng đến độ ổn định độ dẻo Marshall, bê tơng nhựa với đường kính danh định C12.5 có độ ổn định Marshall lớn C19 - Với loại bê tông nhựa, sử dụng loại nhựa đường có độ kim lún 40/50 có độ ổn định Marshall cao hơn, độ dẻo nhỏ sử dụng loại nhựa độ kim lún 60/70 - Các yếu tố thực thí nghiệm xác định độ ổn định, độ dẻo Marshall: chiều cao mẫu thay đổi độ ổn định khơng khác biệt độ dẻo khơng có hệ số điều chỉnh nên có khác biệt lớn, chiều cao mẫu tăng độ dẻo tăng Khi đường kính mẫu giảm so với mẫu chuẩn 8,5% (93mm so với 101,6mm mẫu chuẩn) độ ổn định giảm (khoảng ~50% độ ổn định mẫu chuẩn), độ dẻo cao gấp đến lần so với độ dẻo mẫu có kích thước chuẩn Kiến nghị Để tăng độ ổn định, đảm bảo độ dẻo theo yêu cẩu cho bê tông nhựa hạn chế ảnh hưởng đến kết thí nghiệ độ ổn định, độ dẻo marshall tác giả có số kiến nghị sau: - Sử dụng cốt liệu có tính chất lý khả dính bám với nhựa tốt để làm cốt liệu chế tạo bê tơng nhựa Ngồi nên tận dụng phế thải, vật liệu 82 tái chế để làm cốt liệu (như xỉ thép) hạn chế tác động đến môi trường, giải nguồn vật liệu ngày khan hiếm; - Với đường có tải trọng nặng dễ xảy tượng lún, nên sử dụng cấp phối thô theo QĐ 858/QĐ-BGTVT [9] để chế tạo bê tông nhựa; - Trong điều kiện Việt Nam, tùy theo điều kiện nhiệt độ, điều kiện khai thác, cần cân nhắc sử dụng loại nhựa đường cho phù hợp Với đường cấp cao, vùng có nhiệt độ cao, nên xem xét sử dụng nhựa đường 40/50 thay cho nhựa đường 60/70; - Chế tạo mẫu thí nghiệm bê tơng nhựa cần phải chuẩn hóa: + Quy định chi tiết cụ thể thời gian, nhiệt độ sấy cốt liệu, ủ mẫu trộn mẫu, để hạn chế sai khác phịng thí nghiệm + Kỹ thuật viên đào tạo + Nên sử dụng máy điện tử có khả vẽ biểu đồ thí nghiệm 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ giao thông vận tải (2005), TCVN7493:2005, Tiêu chuẩn quốc gia Bitum Bộ giao thông vận tải (2006), Tiêu chuẩn quốc gia: Cốt liệu cho Bê tông vữa, TCVN 7572-2006 Bộ giao thông vận tải (2009), Quyết định 1617/QĐ-BGTVT, Ban hành quy định kỹ thuật phương pháp thử độ sâu vệt hằn bánh xe bê tông nhựa xác định thiết bị Wheel Tracking Bộ giao thông vận tải (2011), Tiêu chuẩn quốc gia: Mặt đường BTN nóng - u cầu thi cơng nghiệm thu, TCVN 8819-2011 Bộ giao thông vận tải (2011), Tiêu chuẩn quốc gia: Bê tông nhựa – Phương pháp thử, TCVN 8860 : 2011 Bộ giao thông vận tải (2011), Tiêu chuẩn quốc gia: Hỗn hợp BTN nóng – Thiết kế theo phương pháp Marshall, TCVN 8820-2011 Bộ giao thông vận tải (2012), Quyết định số 858/QĐ-BGTVT việc ban hành “Hướng dẫn áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật hành nhằm tăng cường quản lý chất lượng thiết kế thi công mặt đường BTN nóng tuyến đường tơ có quy mơ giao thơng lớn” Bộ giao thông vận tải (2014), Thông tư 27/2014/TT-BGTVT “Quy định quản lý chất lượng vật liệu nhựa đường sử dụng xây dựng cơng trình giao thơng” Trần Đình Bửu, Nguyễn Khải, Nguyễn Quang Chiêu (1975), Giáo trình xây dựng mặt đường ô tô, NXB Giao thông vận tải 10 Trần Đình Bửu, Dương Học Hải (2006), Giáo trình xây dựng mặt đường tơ, tập II, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội 11 Nguyễn Văn Du (2006), Khảo sát việc sử dụng CPĐD làm móng đường Tp Hồ Chí Minh kiến nghị giải pháp sử dụng hợp lý, Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường Đại học Giao thông Vận tải Cơ sở II, Tp Hồ Chí Minh 12 Nguyễn Văn Du (2017), Nghiên cứu khả sử dụng cốt liệu xỉ thép để sản xuất Bê tơng nhựa nóng khu vực phía Nam, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Trường ĐH.GTVT 84 13 Nguyễn Quang Chiêu (2005), Nhựa đường loại mặt đường nhựa, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 14 Vũ Đức Chính (2014), Đề tài cấp “Ngiên cứu lựa chọn kết cấu vật liệu cho kết cấu áo đường mềm tuyến đường có xe tải trọng nặng phù hợp với điều kiện nhiệt ẩm” 15 Nguyễn Văn Hùng, Nguyễn Văn Du (2011), Đánh giá số tồn sản xuất, sử dụng cấp phối đá dăm làm móng đường tơ Tp Hồ Chí Minh đề xuất giải pháp khắc phục, Đề tài cấp Thành phố 16 Trần Tuấn Hiệp, Hoàng Trọng Yêm (2002), Cẩm nang Nhựa đường Shell, Nhà xuất GTVT, Hà Nội 17 Phạm Duy Hữu, Vũ Đức Chính, Đào Văn Đơng, Nguyễn Thanh Sang, (2010), Bê tông asphalt hỗn hợp asphalt, Nhà xuất Giao thông vận tải, Hà Nội 18 ASTM D6927-15 (2014), Standard Test Method for Marshall Stability and Flow of Asphalt Mixtures 19 EN12697-34 (2015), Bituminous mixtures - Test methods for hot mix asphalt Marshall test