Nghiên cứu sử dụng vật liệu lưới sợi thủy tinh và lưới sợi cacbon để giảm thiểu vệt hằn bánh xe cho mặt đường bê tông nhựa luận văn thạc sỹ chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Luận văn tốt nghiệp cao học -1- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH PHẦN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài Một số tuyến đường Thành phố Hồ Chí Minh tỉnh mặt đường có tượng bị lún vệt hằn bánh xe xe tải trọng nặng chạy qua Đại lộ Đông Tây, Quốc lộ 22B, Quốc lộ 52, Quốc lộ 1A,… Nguyên nhân thiết kế kết cấu áo đường chưa hợp lý, lớp móng làm cấp phối đá dăm – loại vật liệu hở, không đủ sức chịu tải với xe có tải trọng lớn, dẫn đến lớp bê tơng asphalt phía bị lún vệt bánh xe, độ phẳng mặt đường khơng cịn đảm bảo Do vậy, để giảm thiểu vệt hằn bánh xe cho mặt đường bê tông nhựa, cần phải sử dụng vật liệu lưới sợi thủy tinh lưới sợi cacbon để gia tăng cường độ làm tăng khả chịu lực lớp bê tông asphalt II Mục tiêu nghiên cứu đề tài Nghiên cứu sử dụng hai loại vật liệu lưới sợi thủy tinh lưới sợi cacbon để gia tăng cường độ lớp bê tông asphalt Giảm thiểu vệt hằn bánh xe cho mặt đường bê tông nhựa với tuyến đường có nhiều xe tải trọng nặng chạy qua III Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu giảm thiểu vệt hằn bánh xe cho mặt đường bê tông asphalt phương pháp sử dụng vật liệu lưới sợi thủy tinh lưới sợi cacbon để gia tăng cường độ cho lớp bê tông asphalt, với tuyến đường có nhiều xe tải trọng nặng IV Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu thí nghiệm phịng xác định tiêu bê tơng asphalt có sử dụng vật liệu lưới sợi thủy tinh lưới sợi cacbon Khi thí nghiệm có đối chứng với bê tông asphalt thông thường (không sử dụng hai loại vật liệu trên) Từ đưa kết luận đề xuất kiến nghị HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -2- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH V Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu, đánh giá dựa kết thí nghiệm mẫu bê tông asphalt sử dụng vật liệu lưới sợi thủy tinh lưới sợi cacbon VI Kết cấu luận văn: - Phần mở đầu - Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu sử dụng vật liệu lưới sợi thủy tinh lưới sợi cacbon để gia tăng cường độ cho bê tông asphalt - Chương 2: Nghiên cứu thực nghiệm phòng, xác định tiêu bê tông asphal sử dụng lưới sợi thủy tinh lưới sợi cacbon - Chương 3: Đánh giá khả sử dụng lưới sợi thủy tinh lưới sợi cacbon để giảm thiểu vệt hằn bánh xe cho mặt đường bê tông asphalt - Kết luận kiến nghị HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -3- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG LƯỚI ĐỊA KỸ THUẬT ĐỂ GIA CƯỜNG CHO BÊ TƠNG ASPHALT 1.1 Bê Tơng Asphalt 1.1.1 Tổng quan Bê tông nhựa (BTN) [9]: Bê tông asphalt vật liệu khoáng–bitum xây dựng đường, nhận làm đặc hỗn hợp bê tông asphalt Hỗn hợp bê tông asphalt bao gồm đá dăm (hoặc sỏi), cát, bột khoáng, bitum dầu mỏ, phụ gia Hỗn hợp thiết kế hợp lý gia nhiệt từ 120–1600C Thành phần bê tông asphalt theo khối lượng thông thường sau: đá dăm: 20–65%; cát: 30–66%; bột khoáng: 4–14%; bitum: 5–7%; phụ gia tuỳ theo kết thí nghiệm Trên sở kết dính hữu (bitum, guđrơng, nhũ tương) xây dựng đường thường dùng vật liệu hỗn hợp khống chất kêt dính hữu Phổ biến có chất lượng cao từ vật liệu khống–bi tum bê tơng asphalt Bê tơng asphalt sản phẩm nhận làm đặc rắn hỗn hợp asphalt–bê tông Hỗn hợp bê tông asphalt bao gồm: đá dăm, cát, bột khoáng bi tum lựa chọn thành phần hợp lý, nhào trộn gia công thành hỗn hợp đồng Cốt liệu lớn làm tăng khối lượng hỗn hợp, làm giảm giá thành bê tông asphalt tăng cường độ độ ổn định Cốt liệu nhỏ trộn với bitum tạo thành vữa asphalt làm tăng tính dẻo hỗn hợp, ảnh hưởng đến khả làm việc phạm vi ứng dụng bê tơng asphalt Bột khống làm thay đổi tỷ lệ cốt liệu nhỏ làm hỗn hợp đặc tăng tỷ lệ bề mặt cốt liệu, kết hợp với bitum tạo nên chất kết dính bao bọc bơi trơn HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -4- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH bề mặt cốt liệu Chất lượng bê tông asphalt phụ thuộc vào nguồn gốc cốt liệu, bột khoáng độ quánh/ nhớt bitum Bê tông asphalt tốt so với hỗn hợp vật liệu khoáng–bitum khác chỗ có độ đặc, cường độ, độ ổn định độ bền cao tham gia bột khống thành phần Bê tơng asphalt sử dụng làm lớp phủ mặt đường có lượng giao thông cao đường cao tốc, đường thành phố sân bay Bê tơng asphalt địi hỏi kết cấu phía có độ cứng cao để đảm bảo khơng bị nứt gẫy trình khai thác Đồng thời việc cải tiến độ nhám để đảm bảo cho xe chạy với tốc độ cao vấn đề tiếp tục nghiên cứu Cường độ độ ổn định bê tơng asphalt hình thành nhờ liên kết cốt liệu với bột khoáng bitum Thành phần bêtơng asphalt thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam tiêu chuẩn Viện Asphalt Hoa Kỳ Thành phần hỗn hợp vật liệu khoáng theo tiêu chuẩn giống Tuy nhiên, vấn đề lượng bitum tối ưu cịn có điểm chưa thống Các tính chất bê tơng asphalt phụ thuộc vào nhiệt độ thi công nhiệt độ khai thác Theo tài liệu quốc tế bê tơng asphalt khai thác nhiệt độ từ –500C đến +600C Các giải pháp để tăng cường độ ổn định nhiệt bê tông asphalt cần đặc biệt lưu ý sử dụng bê tông asphalt điều kiện khí hậu nhiệt đới Trong q trình khai thác bê tông asphalt chịu ảnh hưởng yếu tố nhiệt độ thời tiết nên bị già đi, nứt nẻ, bị mài mòn biến dạng làm giảm tuổi thọ khai thác bê tông asphalt Tuổi thọ trung bình lớp phủ mặt đường bê tông asphalt khoảng 10 đến 15 năm Trong điều kiện thiết kế, thi công, bảo dưỡng khai thác hợp lý tuổi thọ tối đa đạt đến 20 năm Yêu cầu thành phần hỗn hợp, tính chất bê tơng asphalt phương pháp thiết kế thành phần ghi rõ tiêu chuẩn TCVN HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -5- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH TCN GTVT Có thể tham khảo tiêu chuẩn 9128–84 2.05.02–85 12801–84 Nga; tiêu chuẩn Viện Asphalt Hoa Kỳ Bê tông asphalt sử dụng để xây dựng khoảng 50% đường toàn giới khoảng 15% đường Việt Nam Bê tơng asphalt cịn sử dụng làm vỉa hè, khu vui chơi giải trí, cơng trình thể thao cơng trình thuỷ lợi Bê tơng asphalt chủ yếu có màu đen điều kiện u cầu chế tạo bê tơng asphalt có màu khác 1.1.2 Cấu trúc BTN nguyên lý hình thành cường độ mặt đường BTN [8,9]: 1.1.2.1 Cấu trúc BTN Tính chất vật lý, học BTN phụ thuộc vào chất lượng, tỉ lệ thành phần vật liệu chế tạo cấu trúc bê tông Cấu trúc phụ thuộc vào tỉ lệ vật liệu độ chặt hỗn hợp Về mặt cấu trúc, BTN vật liệu xây dựng có cấu trúc thuộc loại cuội kết nhân tạo, cốt liệu khống vật kết dính với nhờ chất liên kết asphalt Cấu trúc vật liệu khoáng BTN chia làm loại: có khung, bán khung khơng có khung Cấu trúc có khung: cấu trúc hệ số lấp đầy lỗ rỗng hạt khung cát, đá dăm chất liên kết bitum nhỏ Như chất liên kết nhựa không dễ chuyển động, hạt đá dăm cát tiếp xúc với trực tiếp thông qua lớp liên kết bitum tạo cấu trúc Bộ khung đá dăm Trong trường hợp đá dăm không chuyển động với hỗn hợp vữa ( hỗn hợp gồm cát, bột khống bitum) Sự có mặt khung cứng không gian làm tăng đọ ổn định lớp phủ mặt đường Cấu trúc khung quen thuộc thường chứa lượng bột khoáng từ 4-10% lượng bitum từ 5-7% HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -6- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH Cấu trúc bán khung vật liệu khống cấu trúc có phần cục hạt đá dăm tập trung lớn thể tích vữa asphalt Trong bê tơng nhựa khơng có khung, hạt đá dăm cát bị dịch chuyển lượng thừa chất kết dính bitum (hệ số lấp đầy lỗ rỗng lớn 1) Cường độ độ kết dính cấu trúc giảm bị tác dụng nhiệt làm cho lớp phủ mặt đường bị biến dạng dẻo Sự tạo nên cấu trúc tối ưu BTN phụ thuộc vào thành phần, chất lượng vật liệu, công nghệ sản xuất việc lựa chọn tối ưu thành phần hỗn hợp BTN 1.1.2.2 Nguyên lý hình thành cường độ mặt đường BTN [9] Theo N.N Ivanov: cuờng độ BTN phụ thuộc vào thành phần lực dính & góc ma sát - Lực ma sát: ma sát hạt có kích thước lớn Các hạt cốt liệu sần sùi, sắc cạnh đồng lực ma sát lớn Lực ma sát thay đổi theo nhiệt độ & thời gian tác dụng tải trọng thay đổi nhiều theo hàm lượng nhựa - Lực dính: + Lực dính tương hỗ C1: móc vướng vào hạt phụ thuộc vào độ lớn độ sắc cạnh hạt; thay đổi nhiệt độ - độ ẩm tốc độ biến dạng thay đổi giảm BTN chịu tải trọng trùng phục xe cộ hỗn hợp + Lực dính phân tử C2: lực dính bám tác dụng tương hỗ nhựa với cốt liệu lực dính bên thân nhựa Lực dính bám tác dụng tương hỗ nhựa với cốt liệu : phụ thuộc vào tỉ diện cốt liệu, tính chất hấp phụ cốt liệu nhựa Lực dính kết bên thân nhựa phụ thuộc vào cấu trúc, độ nhớt nhựa; nhiệt độ & tốc độ biến dạng HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -7- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH 1.1.3 Phân loại Bê tơng asphalt [9]: Bê tơng asphalt vật liệu khống–bitum có chất lượng cao Ngồi cịn có loại hỗn hợp khác như: vật liệu đá nhựa macadam, đá nhựa cấp phối đặc, đá nhựa cường độ cao, đá nhựa hạt mịn (vữa asphalt), hỗn hợp tạo nhám, đá nhựa thấm nước Sự khác hỗn hợp asphalt đá nhựa cấp phối hỗn hợp Cấp phối cốt liệu asphalt thường bao gồm cốt liệu lớn, cốt liệu mịn bột đá Trong hỗn hợp đá nhựa thường sử dụng bột đá Các hỗn hợp tạo nhám đá nhựa thấm nước thường sử dụng cấp phối gián đoạn Bê tơng nhựa cịn chế tạo từ loại bitum polyme loại nhũ tương bitum Cường độ bê tông asphalt thay đổi từ 1–15MPa vàphụ thuộc vào nhiệt độ Bê tơng asphalt phân loại theo yếu tố sau: Theo tiêu chuẩn quốc tế 22TCN 249–98 Bộ Giao thông vận tải qui định sau: Hỗn hợp bê tông asphalt bê tông asphalt phân loại theo đặc điểm sau: Theo nhiệt độ thi công: Hỗn hợp bê tông asphalt lớp phủ mặt đường chia loại nóng, ấm nguội Hỗn hợp nóng rải bắt đầu làm nhiệt độ không nhỏ 1200C Hỗn hợp thường dùng bi tum có độ quánh 40/60, 60/70 70/100 Hỗn hợp ấm rải bắt đầu làm đặc nhiệt độ không nhỏ 900C thường dùng bitum lỏng số 1, 2, Hỗn hợp nguội dùng bi tum lỏng có độ nhớt 70/130 rải nhiệt độ khơng khí không nhỏ 50C giữ nhiệt độ thường Theo độ đặc (hoặc độ rỗng dư): Theo tiêu độ rỗng dư bê tông asphalt chia làm loại: loại đặc có độ rỗng 2–5%, loại rỗng có độ rỗng 6–12% loại rỗng có độ rỗng 12–25% theo thể tích HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH -8- Theo độ lớn hạt cốt liệu: Theo đường kính lớn hạt vật liệu khoáng chia loại: loại lớn (Dmax ≤40mm), loại trung bình (Dmax ≤20mm) loại nhỏ (hỗn hợp hạt nhỏ hỗn hợp cát Dmax ≤5mm) Theo tiêu chuẩn Mỹ bê tông asphalt chia làm 21 loạiký hiệu số Lamã có tiêu phụ a, b, c, d Ví dụ Ia, , IId Với Dmax 2,5 in, 1,5 in, in, 0,5 in 3/8 in, Dmin mắt sàng số N0200 (0,071 mm) Theo hàm lượng đá dăm (hoặc sỏi) cát:Bê tơng asphalt nóng ấm, đặc chia làm loại: loại A tỷ lệ đá dăm–hỗn hợp cốt liệu khoảng 50–65%; loại B: 35–50%; loại C: 20–35%; loại D: bê tông asphalt cát thiên nhiên; loại G: bê tông asphalt cát nghiền Bê tông asphalt nguội chia làm loại: BN: 35–50%; CN: 20–35% Bê tông asphalt cát rải nguội ký hiệu: DN GN Theo chất lượng vật liệu tính chất lý: Bê tơng asphalt cịn chia loại sau: I, II, III: Bê tông asphalt đặc nóng I,II: Bê tơng asphalt nóng rỗng rỗng I,II: Bê tông asphalt nguội Về cách phân loại bê tông theo tiêu chuẩn thống có quy định khác đơn vị đo kích thước hạt cốt liệu kí hiệu loại bê tông Theo tiêu chuẩn Việt Nam Nga đơn vị đo mm, tiêu chuẩn Anh, Mỹ in 1.1.4 Các yêu cầu chung Bê tông asphalt [9]: Bê tông asphalt loại vật liệu đặc biệt với tính chất thay đổi nhiều theo nhiệt độ môi trường theo mùa Vào mùa hè nhiệt độ bê tơng lớp phủ mặt đường đạt 50–600C, cường độ cịn 1–1.5MPa, bê tơng asphalt trở nên dẻo bị chảy Về mùa đông cường độ đạt từ 10– 15MPa, bê tông asphalt trở nên đàn hồi trí dịn HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -9- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH Trong năm mức độ tải trọng chuyển động mặt đường không đổi Như việc thiết kế thành phần bê tông, thiết kế kết cấu mặt đường, thiết kế công nghệ thi công toán phức tạp để đảm bảo yêu cầu thay đổi trạng thái ứng suất biến dạng điều kiện thay đổi nhiệt độ khác Bài toán giải cách lựa chọn dạng, kiểu, vật liệu, kết cấu mặt đường hợp lý có xét đến phù hợp điều kiện vận tải khí hậu Bê tơng asphalt cần đảm bảo u cầu cường độ, độ ổn định, biến dạng nhiệt độ cao chống lại phá hoại nứt nhiệt độ thấp Khi đảm bảo yếu tố bê tơng asphalt đạt tuổi thọ từ 15 đến 20 năm 1.1.5 Các tính chất BTN [9]: Các tính chất hỗn hợp BTN BTN đầm nén làm mặt đường bao gồm tính chất lên quan đến tương tác vật liệu khống với bitum, đặc tính thể tích tính chất học Sự tương tác vật liệu khoáng với bitum yếu tố quan trọng tạo thành cấu trúc BTN Nó có ảnh hưởng định đến cường độ, tính biến dạng, khả chịu nước chịu nhiệt BTN Sự tương tác vật liệu khống với bitum tổng hợp q trình lý hóa xảy phức tạp Cho đến q trình chưa nghiên cứu cách hồn chỉnh, song bao gồm mặt sau đây: - Bề mặt vật liệu khoáng hấp thụ lớp bitum; - Bitum khuyêch tán có chọn lọc vào vật liệu khống, làm thay đổi tính chất bitum hấp thụ; - Sự thay đổi tính chất vật liệu khống tương tác với bitum Đặc tính thể tích bê tông asphalt bao gồm tiêu: độ rỗng dư (VIM), độ rỗng cốt liệu (VMA), độ rỗng lấp đầy nhựa (VFA) Các giá trị phải nằm giới hạn quy định đảm bảo lớp bê tông asphalt có khả HVTH: Phùng Tun Q Lớp: CH XDĐƠTƠ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -10- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH chống biến dạng, chống chảy bitum tác động tải trọng xe yếu tố nhiệt độ môi trường, hạn chế xâm nhập nước vào hỗn hợp trình khai thác Để xác định tiêu đặc tính thể tích bê tơng asphalt, cần thiết phải thí nghiệm tính toán tiêu sau: – Các tiêu liên quan đến tỷ trọng vật liệu thành phần: tỷ trọng cốt liệu thô (đá dăm), tỷ trọng cốt liệu mịn (cát thiên nhiên, cát xay từ đá), tỷ trọng bitum, tỷ trọng bột khoáng – Các tiêu liên quan đến tỷ trọng hỗn hợp bê tông asphalt: tỷ trọng biểu kiến cốt liệu hỗn hợp bê tông asphalt, tỷ trọng khối hỗn hợp bê tông asphalt trạng thái rời (chưa đầm), tỷ trọng khối hỗn hợp bê tông asphalt đầm nén, tỷ trọng lớn hỗn hợp bê tông asphalt trạng thái rời (chưa đầm) Các tính chất học BTN: bao gồm tiêu liên quan đến cường độ hỗn hợp bê tông asphalt sau đầm nén nhằm đảm bảo cho kết cấu lớp bê tơng asphalt có đủ cường độ độ bền sau xây dựng trình khai thác tác động tải trọng xe chạy yếu tố môi trường Khi tải trọng bánh xe tác dụng xuống mặt đường, có hai ứng suất truyền tới mặt đường bê tông asphalt: ứng suất thẳng đứng ứng suất nằm ngang Với ứng suất thẳng đứng sinh biến dạng lún kết cấu mặt đường gây ứng suất kéo lớn đáy lớp vật liệu bê tơng asphalt Hỗn hợp bê tơng asphalt cần phải bền đủ khả đàn hồi để chống lại ứng suất nén ngăn không cho xuất biến dạng vĩnh cửu BTN phải có đủ cường độ kéo để chống lại ứng suất kéo sinh đáy lớp bê tơng asphalt có đủ độ đàn hồi để chống lại tác động tải trọng mà không sinh tượng nứt mỏi HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -58- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH Hình 3.6.1: Các mẫu lấy sau thí nghiệm kết thúc Hình 3.6.2: Các mẫu lấy sau thí nghiệm kết thúc HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH -59- 3.2 Kết thí nghiệm Độ sâu vệt lún bánh xe tương ứng số lần tác dụng tải trọng bánh xe thể bảng 3.1( bảng 3.1 tổng hợp từ kết thí nghiệm đính kèm phụ lục) biểu đồ hình 3.7 Bảng 3.1 Độ sâu vệt lún bánh xe (mm) tương ứng số lần tác dụng tải trọng Loại mẫu Có bố trí lưới sợi cacbon Có bố trí lưới sợi thủy tinh Khơng bố trí lưới sợi Loại mẫu Có bố trí lưới sợi cacbon Có bố trí lưới sợi thủy tinh Khơng bố trí lưới sợi 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 2.19 3.02 3.63 4.08 4.57 4.97 5.37 5.74 6.07 6.45 2.83 4.92 5.71 6.35 6.99 7.6 8.14 8.66 9.15 5.74 8.53 10.61 12.37 13.68 14.52 14.98 15.1 15.12 15.12 Độ sâu vệt lún bánh xe (mm) tương ứng số lần tác dụng tải trọng 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000 6.86 7.2 7.58 7.95 8.24 8.57 8.86 9.15 9.41 9.72 9.6 10.03 10.41 10.8 11.18 11.56 11.92 12.27 12.64 12.93 15.13 15.13 15.14 Mẫu bị phá hoại hoàn toàn - Tương ứng với số lần tác dụng tải trọng chiều sâu lún vệt bánh xe trung bình lượt tác dụng Ở đây, ta lấy mốc 1000,2000,3000, , 20000 lượt để vẽ biểu đồ đường cong quan hệ độ sâu vệt hằn bánh xe số lần tác dụng tải trọng - Trong trình thí nghiệm mẫu BTN khơng bố trí lưới sợi bị phá hủy đạt 13000 lượt tác dụng tải trọng Do vậy, biểu đồ so sánh cụ thể mẫu BTN đạt 13000 lượt - Vẽ biểu đồ đường cong quan hệ độ sâu vệt hằn bánh xe số lần tác dụng tải trọng HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -60- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH Hình 3.7: Biểu đồ quan hệ số lần tác dụng tải trọng chiều sâu lún vệt bánh xe Nhận xét: - Độ sâu vệt hằn bánh xe mẫu BTN có bố trí lưới sợi cacbon, có bố trí lưới sợi thủy tinh nhỏ mẫu BTN khơng bố trí lưới sợi 49.93% 31.24% - Trong q trình thí nghiệm, mẫu BTN khơng bố trí lưới sợi nhanh chóng bị phá hủy đạt 13000 lượt tác dụng tải trọng - Nhìn vào biểu đồ đường cong quan hệ độ sâu vệt hằn bánh xe số lần tác dụng tải trọng cho thấy rõ chênh lệch độ lún loại BTN có bố trí lưới sợi khơng bố trí lưới sợi - Trong bảng 3.1 đạt 13000 lượt tác dụng tải trọng, độ lún loại BTN có bố trí lưới sợi khơng bố trí lưới sợi thể cụ thể sau: bố trí lưới sợi cacbon lún 7.58 mm, bố trí lưới sợi thủy tinh lún 10.41 mm, khơng bố trí lưới sợi lún 15.14 mm Sự chênh lệch độ lún hiển thị rõ ràng, điều HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -61- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH cho thấy việc bố trí lưới sợi cho mẫu BTN làm giảm thiểu vệt hằn bánh xe cho mặt đường BT asphalt 3.3 Quy trình cơng nghệ thi cơng mặt đường có bố trí lưới địa kỹ thuật [14]: 3.3.1 Vận chuyển bảo quản lưới địa kỹ thuật - Lưới địa kỹ thuật cuộn lõi có độ cứng định tránh cho lưới bị dập gãy hay hư hỏng khác - Các cuộn bao gói loại màng plastic để bảo vệ lưới địa kỹ thuật không bị hư hỏng trình vận chuyển, bốc xếp dỡ, có nhãn sản phẩm rõ ràng cuộn Hình 3.8: Lưới sợi carbon S&P carbophalt G (120/200kN) Hình 3.9: Lưới sợi thuỷ tinh S&P Glasphalt G (120/120kN) - Nhãn tối thiểu ghi rõ tên nhà sản xuất, tên sản phẩm mã số cuộn - Khi vận chuyển, bốc xếp lưới địa kỹ thuật từ vị trí qua vị trí khác, cần lưu ý khơng làm hư hại đến bao gói, nhãn, lõi hay lưới địa kỹ thuật - Nếu lưới địa kỹ thuật cần bảo quản thời gian dài, điều kiện bảo quản phải đảm bảo không gây hư hỏng, xuống cấp lưới địa kỹ thuật, bao gói, nhãn lõi cuộn HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -62- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH - Điều kiện bảo quản đạt cách kê cao cuộn phẳng, đủ cứng có mái che để tránh tác động tia tử ngoại hóa chất ăn mịn mạnh (axit, bazơ) hay nguồn nhiệt tia lửa hàn 3.3.2 Chuẩn bị mặt đường cần thi công - Lấp đầy ổ gà, xử lý vết nứt cần thiết để tạo độ phẳng tương đối - Quét dọn mặt đường - Tưới trãi lớp nhủ tương theo tiêu chuẩn kỹ thuật, trải rộng so với mặt lưới địa kỹ thuật khoảng 10cm Hình 3.10 Tưới bitumen đường cũ - Xếp cuộn lưới địa kỹ thuật lên mặt đường, trải lưới từ mét để tránh phải chỉnh sửa làm hư hỏng gấp nếp lưới -Trải tiếp cuộn thứ hai, tưới nhủ tương tạo độ kết dính lên đoạn nối hai lưới 20cm - Phải đảm bảo đoạn nối hai cuộn chồng lên theo chiều dài từ 10 đến 30cm xếp theo chiều thi công để đảm bảo không bị lật mép máy thi công qua HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -63- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH Hình 3.11 Thi công trải lưới thủ công -Trong trường hợp mặt đường thấm hút nhiều nhủ tương phải tưới trải thêm lượng nhũ tương khác lên lưới, phải đảm bảo phương tiện thi cơng di chuyển lưới - Ví dụ: trải thêm lớp mỏng đá dăm lên lưới để bánh xe phương tiện thi cơng di chuyển dễ dàng, đóng đinh để giữ cố định lưới, làm ướt bánh xe phương tiện di chuyển lưới địa kỹ thuật - Phần trải lưới địa kỹ thuật phải chuẩn bị kỹ, làm phẳng loại bỏ vật sắc nhọn, vật nhô lên (như rễ cây, tảng đá sắc, ) mà làm hư hỏng lưới địa kỹ thuật - Phần đất phải thi công theo thiết kế (vật liệu, hệ số đầm nén, cao độ thiết kế, ) theo hướng dẫn kỹ sư trường - Phần đất phải lu lèn trước trải lưới địa kỹ thuật đổ đất chèn - Đất phải đạt hệ số đầm nén tối thiểu 95%, đạt +/-2% độ ẩm tối ưu, tuân thủ theo AASHTO T-99 HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -64- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH - Các lớp đất dính (pha sét) đầm nén lớp 150-200mm lớp đất hạt (sỏi) đầm nén lớp 225-300mm - Trong trường hợp đào bóc tạm thời lớp mái taluy để thi cơng trải lưới địa kỹ thuật, cần tránh làm ổn định mái - Nếu cần thiết, thi cơng chiếu phần trường hợp mái dốc lớn việc thi cơng tồn tuyến gây sụt trượt 3.3.3 Trải, neo lưới địa kỹ thuật - Trước trải lưới địa kỹ thuật, thông số cuộn, kích thước chiều dài, hướng trải vị trí trải phải xác định theo vẽ thi công - Trong trải, kiểm tra tượng hư hỏng lỗi kỹ thuật lưới địa Các hư hỏng trình bảo quản, vận chuyển, bốc dỡ hay thi công phải khắc phục theo hướng dẫn kỹ sư trường Hình 3.12: Trải neo lưới địa kỹ thuật - Lưới địa kỹ thuật phải trải theo cao độ hướng định vẽ thi công theo hướng dẫn kỹ sư trường - Cần đặc biệt lưu ý để trải hướng trường hợp lưới địa kỹ thuật sử dụng có cường độ chịu kéo hai chiều khác - Lưới địa kỹ thuật cắt chiều dài thiết kế dao sắc, kéo, - Sau trải lưới địa kỹ thuật, dùng tay kéo phẳng lưới địa kỹ thuật, đảm bảo lưới địa kỹ thuật không bị xếp nếp, căng phẳng HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -65- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH - Sau đó, phải neo định vị lưới địa kỹ thuật xuống nền, sử dụng cọc gỗ, chốt ghim, đổ đống đất nhỏ để chặn hay neo bao tải đất - Lưới địa kỹ thuật phải trải với chiều dài liên tục theo hướng chịu lực Khơng phép có chồng mép, khâu nối học hướng chịu lực - Các lưới địa kỹ thuật liền kề (ngang với hướng chịu lực chính) trải cho đảm bảo che phủ 100% lưới địa kỹ thuật - Điều đạt cách chồng mép 50mm 2-3 mắt lưới, có định khác vẽ thi công hướng dẫn khác kỹ sư trường - Trong trường hợp cần thiết, buộc mắt gần kề sợi HDPE, hay sợi PET - Lưới địa kỹ thuật trải với số lượng vừa đủ cho việc thi công liên tục, nhằm tránh hư hỏng không cần thiết - Sau trải lưới địa kỹ thuật, lớp đất đổ chèn, thi công đầm nén theo yêu cầu kỹ thuật - Sau hoàn thiện lớp đất tiếp theo, lớp lưới địa kỹ thuật lại trải neo hướng dẫn - Quá trình thi cơng tiếp tục theo quy trình cho lớp lưới địa kỹ thuật lớp đất hoàn thiện 3.3.4 Đổ đất chèn - Đất chèn phải đạt hệ số đầm nén tối thiểu 95%, đạt +/-2% độ ẩm tối ưu, tuân thủ theo AASHTO T-99 - Các lớp đất dính (pha sét) đầm nén lớp 150-200mm lớp đất hạt (sỏi) đầm nén lớp 225-300mm Các lớp đất đầm nén có độ dày tối thiểu không nhỏ 150mm HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -66- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH - Các lớp đất chèn phải đổ, san đầm nén theo cách thức cho khơng làm thay đổi vị trí làm biến dạng, xếp nếp lưới địa kỹ thuật neo định vị Hình 3.13 Đổ đất chèn -Tránh khơng đổ đất chèn vị trí mép lưới địa kỹ thuật san ủi, đẩy cong lưới địa kỹ thuật - Cần lưu ý tiến độ đổ đất chèn để đảm bảo phương tiện thi công không di chuyển trực tiếp lớp lưới địa kỹ thuật vừa trải định vị, phương tiện bánh lốp cao su di chuyển trực tiếp lớp lưới địa kỹ thuật với tốc độ nhỏ 16km/giờ theo đường thẳng mà khơng gây hư hại cho lưới địa kỹ thuật - Cần có lớp đất tối thiểu có độ dày 150mm đổ lớp lưới địa kỹ thuật trước phương tiện thi công khác phép di chuyển bên Xe bánh xích cần tránh di chuyển bên lớp mức độ tối thiểu HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -67- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH - Các lớp đất đổ chèn cách bề mặt mái vòng 1m cần phải đầm nén phương tiện/thiết bị hạng nhẹ, có chấp thuận khác kỹ sư trường - Nếu cần thiết, phải ốp mái đổ đất đầm nén để đạt hiệu đầm nén tối đa sát lớp mái taluy 3.3.5 Thoát nước - Nước ngầm nước mặt bão hịa mức lớp đất, giảm khả kháng cắt đất giảm tính ổn định tồn cơng trình - Các lớp đất phải san gạt lu đầm phẳng trước kết thúc ngày làm việc, nhằm tránh không cho nước mưa tạo thành vũng nhỏ bề mặt - Công trường phải triển khai quản lý cho nguồn nước tiêu q trình xây dựng sau kết thúc cơng trình - Các biện pháp thoát nước cần thiết phải áp dụng khe thoát nước, hệ thoát nước ngang, hào thoát nước, theo vẽ thiết kế thi công theo hướng dẫn kỹ sư trường nhằm tránh tượng ngấm nước bão hòa thời điểm - Nếu thi công phát nguồn nước ngầm, nguồn nước phải thu tiêu biện pháp thích hợp mức cần thiết - Có thể sử dụng các vật liệu sỏi, đá cuội (có thể bao gồm không bao gồm ống đục lỗ thu nước) bọc vải địa kỹ thuật để tiêu thoát nước 3.3.6 Ốp mặt bên - Thi công kiểu ốp mặt bên mái taluy/tường chắn trọng lực định vẽ thiết kế thi công HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -68- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH - Có thể khơng cần ốp mặt bên mái có góc 450 nhỏ Đối với góc lớn 450, thiết phải có vật liệu ốp mái - Trong trường hợp ốp mái vật liệu địa kỹ thuật sử dụng phần thân, nhà thầu thi công cần sử dụng dụng cụ/vật liệu hỗ trợ việc đổ đất neo đầm nén - Các dụng cụ/vật liệu bao tải đất để lại trường dụng cụ khuôn sử dụng nhiều lần - Các kiểu ốp mặt bên khác rọ đá, thảm tổ ong địa kỹ thuật, khối gạch liên kết Hình 3.14 Thi cơng lớp bê tông asphalt HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -69- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH 3.4 Kết luận chương - Khi chế bị mẫu ngồi trường độ sâu vệt hằn bánh xe mẫu BTN có bố trí lưới sợi cacbon, có bố trí lưới sợi thủy tinh nhỏ mẫu BTN khơng bố trí lưới sợi 49.93% 31.24% - Trong trình thí nghiệm, mẫu BTN khơng bố trí lưới sợi nhanh chóng bị phá hủy đạt 13000 lượt tác dụng tải trọng HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -70- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ VÀ DỰ KIẾN HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO I/ Kết luận Qua kết thí nghiệm trên, rút số kết luận sau: Khi đạt 13.000 lượt tác dụng tải trọng, độ lún loại mẫu thử bê tơng nhựa có bố trí lưới sợi khơng bố trí lưới sợi thể cụ thể sau: có bố trí lưới sợi cacbon đạt độ lún 7,58mm; có bố trí lưới sợi thủy tinh đạt độ lún 10,41mm bố trí lưới sợi độ lún 15,14mm Tức độ sâu vệt hằn bánh xe mẫu thử bê tơng nhựa có bố trí lưới sợi cacbon lưới sợi thủy tinh nhỏ mẫu thử bê tơng nhựa khơng bố trí lưới sợi 49,93% 31,24% Điều cho thấy việc bố trí lưới sợi làm giảm thiểu rõ rệt vệt hằn bánh xe cho mặt đường bê tông nhựa Mẫu bê tơng nhựa truyền thống (khơng bố trí lưới sợi) nhanh chóng bị phá hủy đạt 13.000 lượt tác dụng tải trọng Ngoài ra, việc bố trí lưới sợi cacbon lưới sợi thủy tinh làm tăng độ bền bê tông nhựa, việc phá hoại mặt đường giảm thiểu đáng kể Từ kéo dài chu kỳ sửa chữa giảm thiểu cơng tác bảo trì mặt đường tơ, hạn chế ùn tắt giao thơng mang lại ích kinh tế định - Sự gia cố lưới sợi giảm bớt ứng suất đáy mặt đường kết hợp lớp lưới sợi với bitumen Về mặt kinh tế, đánh giá sơ hiệu mang lại sử dụng loại lưới sau: - Giá thành 1m2 lưới sợi Cacbon 31.000đ; - Giá thành 1m2 lưới sợi Thủy tinh 27.000đ; HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -71- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH Theo kết nghiên cứu S&P lớp lưới sợi thay cho 3cm BTN mặt cường độ Hiện giá thành 1cm chiều dày lớp BTN chặt trung bình khoảng 45.000đ/m2 Với lớp BTN chặt có chiều dày 3cm giá 135.000đ/m2 Sau so sánh việc thay lớp lưới sợi với 3cm BTN cho thấy: - Nếu dùng lưới sợi cacbon giá thành thấp không dùng 104 000đ/m2 - Nếu dùng lưới sợi thủy tinh giá thành thấp không dùng 108 000đ/m2 Tổng hợp tất khía cạnh, ta thấy lợi chi phí lớp mặt đường bê tông asphalt gia cố lớn II/ Kiến nghị: Để đánh giá khả sử dụng lưới địa kỹ thuật làm giảm thiểu vệt hằn bánh xe cho mặt đường bê tông asphalt, cần phải thi cơng thí điểm đoạn đường thực tế, so sánh đối chứng với đoạn đường có lớp mặt khơng bố trí lớp lưới địa kỹ thuật Từ rút kết đánh giá xác khả sử dụng loại vật liệu Từ khắc phục triệt để tượng lún mặt đường bê tơng asphalt có nhiều xe nặng chạy qua III/ Dự kiến hướng nghiên cứu Vì thời gian kinh phí có hạn, nên đề tài nghiên cứu thí nghiệm mẫu BTN có bố trí lưới sợi khơng bố trí lưới sợi để đánh giá khả làm giảm thiểu vệt hằn bánh xe cho mặt đường bê tông Asphalt Đề tài phát triển hướng nghiên cứu thí nghiệm nhiều tổ mẫu BTN có bố trí lưới khơng bố trí lưới để làm rõ cho việc sử dụng gia cố loại vật liệu lưới sợi Nếu điều kiện kinh phí cho phép, thi cơng thí điểm đoạn đường ngồi thực tế bê tơng asphalt có sử dụng lưới địa kỹ thuật để HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2 Luận văn tốt nghiệp cao học -72- GVHD: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH đánh giá khả áp dụng đại trà tuyến đường có xe tải trọng nặng toàn lãnh thổ Việt Nam -*** - HVTH: Phùng Tuyên Quý Lớp: CH XDĐÔTÔ& ĐTP K20.2