Nghiên cứu ứng dụng, giải pháp kỹ thuật và công nghệ thi công bê tông nhựa xi măng trong xây dựng đường khu vực phía nam 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 THƠNG VẬN TẢI CAO ĐÌNH VŨ NGHI N C U NG ỤNG GIẢI PH P THUẬT VÀ C NG NGH THI C NG T NG NH A- I NG TRONG NG ĐƯỜNG HU V C PHÍA NAM LUẬN V N THẠC SĨ Tp Hồ Chí Minh - 2016 THUẬT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CAO ĐÌNH VŨ NGHI N C U NG ỤNG GIẢI PH P THUẬT VÀ C NG NGH THI C NG T NG NH A- I NG TRONG NG ĐƯỜNG HU V C PHÍA NAM CHU N NGÀNH: ĐƯỜNG T VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ m· sè: 60.58.02.05.01 LUẬN V N THẠC SĨ THUẬT HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: NGUYỄN MẠNH HÙNG Tp Hồ Chí Minh - 2016 LỜI CA ĐOAN Tôi xin cam Ďoan luận văn thạc sĩ kỹ thuật G GI I H H - I GT THU T V G G G GHI U GH THI G G HU V HÍ G T G ” cơng trình nghiên cứu cá nhân Các số liệu luận văn trung thực Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm nội dung luận văn T Hồ C CAO ĐÌNH VŨ ƠN! LỜI CẢ Trong trình học tập, nghiên cứu thực luận văn tốt nghiệp Ďã Ďược tập thể Quý Thầy, Cô thuộc Bộ mơn ường bộ, Khoa cơng trình, Phịng Ďào tạo sau Ďại học Trường Ďại học Giao thông vận tải nhiệt tình giảng dạy, hướng dẫn, bổ sung thêm nhiều kiến thức sâu chuyên môn, vững vàng công tác nghiên cứu khoa học ây hội tốt giúp tiếp cận tri thức khoa học Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành Ďối với Q Thầy, ặc biệt, xin gởi lời cảm ơn sâu sắc Ďến Thầy TS Nguyễn Mạnh Hùng Ďã tận tình hướng dẫn giúp Ďỡ suốt thời gian thực luận văn tốt nghiệp Thầy Ďã hướng dẫn nhiệt tình cách viết báo khoa học Xin cảm ơn hịng thí nghiệm trọng Ďiểm Ďường III - Viện Khoa học &Công nghệ giao thông vận tải, Cơng ty TNHH Xây dựng giao thơng Bình An, cơng ty TNHH nhựa Ďường Petrolimex - Kho nhựa Ďường Nhà Bè Ďã giúp Ďỡ tơi q trình thực luận văn Trong thời gian thực luận văn ngồi cố gắng thân tơi cịn nhận Ďược giúp Ďỡ nhiệt tình Ďồng nghiệp, bạn bè, Ďộng viên giúp Ďỡ từ gia Ďình Ďã tạo Ďiều kiện Ďể tơi hồn thành luận văn Cuối cho tơi gửi lời chúc sức khỏe hạnh phúc Ďến quý Thầy Cơ, gia Ďình bạn bè Ďồng nghiệp! T Hồ C Cao Đì Vũ MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU O ĐƯỜNG MỀ ĐANG SỬ DỤNG Ở KHU V C PHÍA NAM 1.1 Một số kết cấu o đườ sử dụng tuyế đường khu vực phía Nam: 1.1.1 Nâng cấp, mở rộng quốc lộ Ďoạn qua Ďịa bàn thành phố Tân An 1.1.2 Cao tốc ến ức – ong Thành: 1.1.3 Mở rộng Xa lộ Hà Nội 1.1.4 Xây dựng Ďường Liên Tỉnh lộ 25B- Giai Ďoạn ( ồng Văn ống) 1.1.5 Cải tạo, nâng cấp, hồn thiện mặt Ďường tuyến Vành Ďai phía ơng (Ďoạn từ cầu Phú Mỹ Ďến Liên Tỉnh lộ 25B) 10 1.1.6 Dự án Ďường Tân Sơn hất - Bình Lợi – Vành goài ( hạm Văn ồng) 12 1.2 Vấ đề kết cấu o đường 13 1.3 S 1.4 ộ ề ộ ố ế ượ ế 14 ườ 15 1.4.1 Nứt mỏi Ďược mơ tả Hình 1.13 vài nguyên nhân gây nên [6]: 15 1.4.2Nứt dọc Ďược mô tả Hình 1.14 vài nguyên nhân gây nên như: 16 1.4.3 Nứt hình khối Ďược mơ tả Hình 1.15 vài nguyên nhân gây nên [6]: 16 1.4.4 Nứt xơ trượt Ďược mơ tả Hình 1.16 vài nguyên nhân gây nên [6]: 17 1.4.5 Lún vệt bánh xe Ďược mơ tả Hình 1.17 vài ngun nhân gây nên [6]: 17 1.4.6 ượn sóng, lún trồi Ďược mơ tả Hình 1.18 vài nguyên nhân gây nên [6]: 18 1.4.7 Bong bật - bong tróc - ổ gà Ďược mơ tả Hình 1.19 vài ngun nhân gây nên [6]: 19 CHƯƠNG : TÌNH HÌNH SỬ DỤNG VÀ THI CƠNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TƠNG NH A - I 2.1 Qu đ NG TR N THẾ GIỚI VÀ Ở VI T NAM 20 ậ u a ướ ế : 20 2.1.1 Mỹ 20 2.1.2 ức 21 2.1.3 hật ản 22 2.1.4 c 23 2.1.5 an 2.2 N ạch 23 ế u ụ ướ ế 24 cầu vật liệu sử d ng 24 2.2.1 2.2.2 Sản xuất vật liệu ( ê tông nhựa cấp phối hở vữa xi măng) 30 2.2.3 Công nghệ thi công 37 2.2.4 Quản lý chất lượng 49 2.3 ế u ụ ậ u ởV Na 55 CHƯƠNG 3:THIẾT KẾ, THÍ NGHI M VÀ PHẠM VI NG DỤNG 62 3.1 Thiết kế: 62 3.1.1 ặc tính vật liệu Ďược sử d ng: 62 3.1.2 Thiết kế bê tông nhựa cấp phối hở 66 3.1.3 Thiết kế vữa xi măng 73 3.2 T 3.2.1 u uậ a ẫu ựa-x 79 ông tác Ďúc mẫu 79 3.2.2 Cơng tác thí nghiệm tiêu kỹ thuật 85 3.2.3 ết thí nghiệm 89 3.3 P đườ 3.3.1 ụ ề ựa-x TNV o ế ế 91 hiệm v thiết kế: 91 3.3.2 Chỉ tiêu kỹ thuật cho Ďường vật liệu kết cấu áo Ďường 93 3.3.3 Một số ví d c thể thiết kế kết áo Ďường xét cho tr c xe tính tốn tiêu chuẩn 120 kN: 95 3.4 C 3.4.1 : 110 ê tông nhựa r ng: 110 3.4.2 Vữa xi măng 113 3.4.3 ảo dưỡng 115 3.4.4 Hoàn thiện bề mặt 115 3.4.5 ảo dưỡng lớp bê tông nhựa-xi măng sau chèn vữa 115 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 116 TÀI LI U THAM KHẢO 118 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 ác Ďặc trưng tải trọng tr c tính tốn tiêu chuẩn [1] 15 Bảng 2.1 Các tiêu quy Ďịnh cho Ďá dăm 25 Bảng 2.2 Các tiêu quy Ďịnh cho nhựa Ďường 25 Bảng 2.3 Các tiêu quy Ďịnh cho nhựa Ďường 26 Bảng 2.4 Miền quy Ďịnh cho vật liệu cát [15] 27 Bảng 2.5 Các tiêu quy Ďịnh cho xi măng 27 Bảng 2.6 ộ nhớt h n hợp vữa [15] 28 Bảng 2.7 Các tiêu quy Ďịnh cho Ďá dăm [16] 28 Bảng 2.8 Các tiêu quy Ďịnh cho nhựa Ďường 29 Bảng 2.9 Miền quy Ďịnh cho vật liệu Ďộn [16] 29 Bảng 2.10 Cấp phối h n hợp cốt liệu [15] 30 Bảng 2.11 Miền tỷ lệ vật liệu thành phần h n hợp [15] 31 Bảng 2.12 ường Ďộ nén vữa theo thời gian [12] 33 Bảng 2.13 Các tiêu kỹ thuật 28 ngày tuổi [12] 33 Bảng 2.14 Thành phần h n hợp [16] 34 Bảng 2.15 Cấp phối h n hợp cốt liệu [16] 34 Bảng 2.16 Các tiêu kỹ thuật bê tông nhựa r ng [16] 35 Bảng 2.17 Tỷ lệ vật liệu thành phần h n hợp [16] 36 Bảng 2.18 ường Ďộ nén vữa theo thời gian [16] 37 Bảng 2.19 Các tiêu kỹ thuật theo thời gian bảo dưỡng [16] 37 Bảng 2.20 Thời gian bảo dưỡng mặt Ďường [16] 49 Bảng 2.21 Dung sai số cho phép so với công thức chế tạo[15] 51 Bảng 2.22 ung sai Ďộ phẳng bề mặt [15] 52 Bảng 2.23 Kiểm tra chất lượng bê tông nhựa cấp phối hở [16] 53 Bảng 2.24 Các tiêu kỹ thuật Ďá dăm[7] 55 Bảng 2.25 Các tiêu quy Ďịnh cho nhựa Ďường[7] 56 Bảng 2.26 Thành phần cấp phối h n hợp cốt liệu[7] 57 Bảng 2.27 Thành phần phối trộn cho h n hợp vữa[7] 57 Bảng 2.28 Các tiêu h n hợp vữa[7] 58 Bảng 2.29 Các tiêu h n hợp bê tông nhựa - xi măng[7] 58 Bảng 2.30 Kết thí nghiệm sau thi cơng ngày[8] 59 Bảng 2.31 Kết thí nghiệm sau thi công 28 ngày[8] 60 Bảng 2.32 Các tiêu kỹ thuật Ďối với bê tông nhựa cấp phối hở 61 Bảng 2.33 Các tiêu kỹ thuật Ďối với vữa xi măng 61 Bảng 2.34 Các tiêu kỹ thuật Ďối với bê tông nhựa-xi măng 61 Bảng 3.1 Các tiêu Ďá dăm 62 Bảng 3.2 Các tiêu thí nghiệm nhựa Ďường 60/70 63 Bảng 3.3 Kết phân tích thành phần hạt 64 Bảng 3.4 Kết thí nghiệm tiêu lý khác 64 Bảng 3.5 Các tiêu xi măng 64 Bảng 3.6 Kết phân tích thành phần hạt 65 Bảng 3.7 Các tiêu lý cát (0,075-0,6mm) 65 Bảng 3.8 Các thông số kỹ thuật ph gia 66 Bảng 3.9 Bảng tóm tắt kết thiết kế bin nóng 71 ảng 3.10 Thành phần phối trộn h n hợp vữa tham chiếu 73 Bảng 3.11 Tổng hợp kết thăm dò thành phần phối trộn vữa xi măng 77 Bảng 3.12 Bảng tóm tắt kết thiết kế h n hợp vữa xi măng 79 Bảng 3.13 Bảng quy Ďịnh nhiệt Ďộ cho trình chế bị mẫu 80 Bảng 3.14 Kết thí nghiệm môĎun Ďàn hồi vật liệu 90 ảng 3.15 ết thí nghiệm cường Ďộ chịu n n 90 ảng 3.16 ết thí nghiệm cường Ďộ k o p ch 91 Bảng 3.17 Kết thí nghiệm Ďịnh Ďộ ổn Ďịnh kháng nước 91 Bảng 3.18 ng suất biến dạng tải trọng gây tính theo Alizé Lcpc Pháp 96 Bảng 3.19 Kết kiểm tốn kết cấu áo Ďường tính hình 3.20 97 Bảng 3.20: ng suất biến dạng tải trọng gây tính theo Alizé Lcpc Pháp 99 Bảng 3.21 Kết kiểm toán kết cấu áo Ďường tính hình 3.21 100 Bảng 3.22 ng suất biến dạng tải trọng gây tính theo Alizé Lcpc Pháp 103 Bảng 3.23 Kết kiểm toán kết cấu áo Ďường tính hình 3.22 103 Bảng 3.24 ng suất biến dạng tải trọng gây tính theo 106 Alizé Lcpc Pháp 106 Bảng 3.25 Kết kiểm toán kết cấu áo Ďường tính hình 3.23 107 ảng 3.26 hiệt Ďộ quy Ďịnh h n hợp bê tông nhựa tương ứng với giai Ďoạn thi công:[2] 111 ảng 3.27 Tải trọng khai thác theo thời gian bảo dưỡng 115 105 Diễn giải kiểm tốn 1.1Bê tơng nh a vữ ă 1.2Bê tông nh a C19 nh a 40/50 1.3 60/70 ộn nh a Cho phép (ku,chf), MPa: Lớn (ku,max), MPa: Cho phép (ku,chf), MPa: Lớn (ku,max), MPa: Cho phép (ku,chf), MPa: Lớn (ku,max), MPa: Tổng tr c xe thiết kế tương ứng, tr c: Ứng su t cắ ợt tác d ng xuống n n ng Cho phép (a,chf), MPa: Lớn (a, max), MPa: ồi chung (Ech): Cho phép (Eyc), MPa: Lớn (Ech), MPa: Tổng hợ Áp lực tính tốn, MPa p = 0,60 p = 0,80 p = 1,00 ≤ 0,96 ≤ 1,26 ≤ 56 0,63 0,84 1,05 ≤ 81 ≤ 1,07 ≤ 33 0,50 0,66 0,83 ≤ 16 ≤ 24 ≤ 27 0,11 0,15 0,18 21,220.106 5,982.106 2,241.106 ≤ 022 0,0031 ≤ 024 0,005 ≤ 029 0,0068 ≥ 265,66 265,88 ≥ 265,64 265,88 ≥ 265,60 265,88 5,982.106 2,241.106 0,42 0,42 đ ều ki n kiểm toán: - Tổng tr c xe khai thác tích lũy thời hạn thiết kế Ďược lấy phù hợp cho 21,220.106 Ďiều kiện kiểm toán, tr c: - iều kiện làm việc chịu kéo uốn Ďáy 0,44 lớp T 60/70 [r,max/(SN.Rku)]: Kết cấu Ďề xuất qua kiểm toán cho thấy: - Khả làm việc với tr c xe thiết kế 12 tốt Mọi Ďiều kiện kiểm toán Ďều Ďạt Ďảm bảo cho tổng tr c xe khai thác Ne = 21,22.106; - Ở trường hợp vượt tải với p = 80 a Ďiều kiện kiểm toán Ďều Ďạt Ďáp ứng tổng tr c xe (vượt tải) Ne = 5,982.106 Tuy nhiên, thành phần dòng xe lượng vượt tải (p = 0,8 MPa) phải < 28,19% Kết cấu làm việc tốt thời gian khai thác có giảm Ďi; - Ở trường hợp vượt tải với p = 1,00 MPa, Ďiều kiện kiểm toán theo 22TCN 211 -06 Ďều Ďạt Ďáp ứng tổng tr c xe (vượt tải) Ne = 2,241.106 Tuy nhiên, Ďiều kiện tham khảo Ďộ bền học sức kháng 106 mỏi lớp Ďáy kiểm tốn theo [20] khơng Ďạt (1,26>1) nên chấp thuận Ďộ b ng phẳng mặt Ďường bị ảnh hưởng thành phần dòng xe lượng xe vượt tải (p = 1,00MPa) chiếm 15.000 xcq / ợt tải cần thi t cho phép  Trường hợp 2: Trình tự lớp Ďặc trưng Ďàn hồi biến dạng dùng tính tốn chọn khơng Ďổi trường hợp (xem Hình 3.23) Chỉ có Ďiều kiện mơ Ďun Ďàn hồi Ďường giảm xuống E0=45MPa Kết chạy lời giải theo chương trình cpc ( háp) cho biết trạng thái ứng suất (r, z) liz biến dạng (z) nhiệt Ďộ tính tốn t=30oC (B ng 3.24): Bảng 3.24: Ứng suất bi n dạng tải trọng gây tính theo Alizé Lcpc c a Pháp nh 23 Sơ đồ tiêu kỹ thuật c a lớp vật liệu k t cấu áo đ ng m m (liên k t lớp chặt chẽ) Kết kiểm toán kết cấu mặt Ďường mềmtham khảo theo [20] qua trạng 107 thái ứng suất biến dạng Bảng 3.24 Ďược tập hợp trongB ng 3.25 Bảng 3.25 K t ki m toán k t cấu o đ Diễn giải kiểm toán T eo đ ều ki n [20]: u ki n làm vi c chịu kéo uốn - Trị số σr,max Ďáy lớp T 60/70 MPa: Áp lực tính toán, MPa p = 0,60 p = 0,80 p = 1,00 (-) 0,053 - Cơng thức tính: Trong Ďó: + Hệ số sử d ng: + Hệ số mỏi lớp T 60/70: ộ bền chịu kéo uốn vật liệu T 60/70 a: ác Ďịnh tổng tr c xe thiết kế, tr c: u ki n làm vi c móng vật li u r P D - Trị số σr,max Ďáy lớp MPa: - ng suất pháp cho ph p σz,chf:  r ,max SN.Rku Rku = 0,7 0,76.Rku   r ,max Log Ne = 0,088.Rku 59,700.106 31,623.106 16,136.106 (-) 0,053 (-) 0,070 (-) 0,088  r , max SVf = 0,85.RkuCPĐP iều kiện hệ số sử d ng vật liệu : ộ bền kéo uốn quy ước, MPa: Ứng su t pháp tác d ng xuống n n ng - Trị số σz, max , MPa: - iều kiện thỏa mãn: (-) 0,088 SV = (cho Ďường cấp I) SN = 0,95- 0,11.logNe - Cơng thức tính: Trong Ďó: - Kết tính SVf: (-) 0,070 SV = og số 10 tổng tr c xe thiết kế: - ng tính hình 3.23 SVf ≤ 0,891 1,48>1 không Ďạt không Ďạt 0,022 σz ≤ σz,chf σz,chf 3,46.103.E0 =  0,7 log Ne 0,027 108 Diễn giải kiểm toán - Kết tính, MPa: - ộ õ ồi cho phép ộ v ng Ďàn hồi lớn ymax (mm/100): - ô Ďun Ďàn hồi chung tính tốn Ech,tt: Áp lực tính toán, MPa p = 0,60 p = 0,80 p = 1,00 0,016