Thiết kế tối ưu thành phần bê tông asphalt tái sinh nguội tại chỗ bằng bọt bitumen,luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI - CƠ SỞ II Cán hướng dẫn khoa học: TS Lê Văn Bách Cán chấm nhận xét 1: (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Ngày tháng năm 2011 Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI-CƠ SỞ II PHỊNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp HCM, ngày …tháng … năm 2011 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Vũ Minh Tuấn Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 02 - 01 - 1976 Nơi sinh: Hưng Yên Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố MSHV: 178 101 2026 I- TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TỐI ƯU THÀNH PHẦN BÊ TÔNG ASPHALT TÁI SINH NGUỘI TẠI CHỖ BẰNG BỌT BITUMEN II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Thực nội dung đưa báo cáo đề cương luận văn sau: Thí nghiệm đánh giá tiêu lý bêtông asphalt tái sinh nguội chỗ bẳng bọt bitumen Nghiên cứu thiết kế hỗn hợp bêtông asphalt tái sinh nguội chỗ bọt bitumen Thi công đường sử dụng bọt Bitumen tái sinh chỗ Nhận xét định hướng nghiên III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực LV ghi Quyết định giao đề tài): 13 - 5- 2011 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 16 - 11 - 2011 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Lê Văn Bách CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Học hàm, học vị, họ tên chữ ký) TRƯỞNG PHỊNG ĐT - SĐH CN BỘ MƠN QL CHUN NGÀNH Ngày tháng năm 2011 TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn LỜI CẢM ƠN -o0o Sau hai năm theo học chương trình đào tạo sau đại học Trường Đại học Giao thông Vận tải - Cơ sở II Thành phố Hồ Chí Minh, em đúc kết kiến thức bổ ích cho chun mơn Với đề tài nghiên cứu hình thức luận văn thạc sĩ, em vận dụng kiến thức mà trang bị để tiến hành giải tốn thực tiễn Vì đề tài nghiên cứu vấn đề mẻ Việt Nam nên lúc đầu tiếp cận cịn gặp nhiều khó khăn bỡ ngỡ Với tận tình dẫn Thầy hướng dẫn TS Lê Văn Bách, với hỗ trợ từ phía gia đình, bạn bè, luận văn hoàn thành đạt kết ban đầu đưa Ngoài ra, em gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến:  Ban giám hiệu Trường Đại học Giao thông Vận tải – Cơ sở II  Phòng Đào tạo sau đại học phòng khoa Trường Đại học Giao thơng đại học Giao thơng Vận tải  Gia đình, bạn bè Anh, Chị lớp cao học Xây dựng đường tơ đường thành phố, khóa 2009 – 2011  Cơng ty Vietseve thuộc tập đồn Wirtgen  Trung tâm Đào tạo thực hành Chuyển giao công nghệ Giao thông vận tải Trường Đại học Giao thông Vận tải – sở II tạo điều kiện cho tơi tiến hành thí nghiệm luận văn Một lần xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, hỗ trợ, động viên tất người Xin trân trọng cảm ơn./ Tp HCM, tháng … năm 2011 Học viên thực luận văn Vũ Minh Tuấn Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn TÓM TẮT LUẬN VĂN -o0o Như chúng ta biết chất lượng bêtơng nhựa có vai trị quan trọng chất lượng khai thác tuổi thọ kết cấu áo đường mềm Trong trình khai thác chịu tác dụng tải trọng trùng phục chịu ảnh hưởng điều kiện môi trường nên không tránh khỏi hư hỏng đến thời điểm cần phải tiến hành nâng cấp, tăng cường Giải pháp xử lý Nước ta cào bỏ lớp bêtông nhựa cũ thay lớp bêtông nhựa phủ chồng thêm lớp bêtông nhựa lên lớp mặt đường cũ Theo tình hình thực tế tác giả nhận thấy lượng vật liệu cào bóc mặt đường cũ Nước ta chưa có tái sử dụng lại Công việc nhiều nước tiên tiến giới khu vực Đông Nam Á nghiên cứu triển khai ứng dụng Do tác giả chọn đề tài ‘‘THIẾT KẾ TỐI ƯU THÀNH PHẦN BÊ TÔNG ASPHALT TÁI SINH NGUỘI TẠI CHỖ BẰNG BỌT BITUMEN’’ Nội dung đề tài nghiên cứu vấn đề sau đây: Tổng quan bê tông asphalt bê tông asphalt tái sinh nguội chỗ Cơ sở lý thuyết việc tái sinh nguội chỗ bê tông asphalt Nghiên cứu thực nghiệm thành phần cấp phối bê tông asphalt tái sinh nguội chỗ bọtbitumen Sửa chữa gia cường mặt đường bê tông nhựa cũ theo công nghệ tái sinh nguội chỗ Bitumen bọt Nhận xét định hướng nghiên cứu Phần nội dung đề tài tiến hành thí nghiệm đánh giá lại chất lượng bêtông nhựa cũ tiến hành cung cấp thêm cốt liệu tác nhân tái sinh nhằm cải thiện tính chất bêtơng nhựa cũ, sở thí nghiệm đánh giá tiêu lý bêtông nhựa tái sinh đối chiếu với bêtông nhựa cũ, bêtông nhựa đối chứng đưa phạm vi áp dụng cho bêtông nhựa tái sinh Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ASPHALT VÀ BÊ TÔNG ASPHALT TÁI SINH NGUỘI TẠI CHỖ I TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ASPHALT II PHÂN LOẠI BÊ TÔNG ASPHALT TRONG XÂY DỰNG Phân loại bê tông asphalt Việt Nam Phân loại bê tông nhựa Viện Asphalt – Mỹ Phân loại bê tông nhựa Pháp III YÊU CẦU VỀ CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG NHỰA Chỉ tiêu lý bê tông nhựa theo tiêu chuẩn hành Việt Nam Chỉ tiêu lý bê tông asphalt theo tiêu chuẩn Mỹ: IV TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ASPHALT TÁI SINH NGUỘI TẠI CHỖ Bê tông asphalt tái sinh nguội chỗ Vật liệu bê tông asphalt cũ Thêm 1% xi măng Thêm bọt bitumen tái sinh chỗ CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRONG VIỆC TÁI SINH NGUỘI TẠI CHỖ BÊ TÔNG ASPHALT I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TÁI SINH BÊ TÔNG ASPHALT II CÔNG NGHỆ TÁI SINH BÊTÔNG NHỰA THEO KIỂU HỖN HỢP BÊTÔNG NHỰA TRỘN NĨNG III CƠNG NGHỆ XÂY DỰNG Trộn hỗn hợp Rải đầm nén IV CÔNG NGHỆ TÁI SINH NGUỘI BÊTÔNG ASPHALT TẠI CHỖ Tổng quan Nguyên tắc thiết kế hỗn hợp bêtông nhựa nguội tái sinh Hỗn hợp cấp phối hở Hỗn hợp cấp phối chặt V Kết luận CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BÊ TÔNG ASPHALT TÁI SINH NGUỘI TẠI CHỖ BẰNG BỌT BITUMEN I ĐẶT VẤN ĐỀ II PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN THIẾT KẾ Trình tự thiết kế Phương pháp tiếp cận phân loại vật liệu Phương pháp tiếp cận thiết kế cấp phối Phương pháp tiếp cận thiết kế cấu trúc III TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH THIẾT KẾ CẤP PHỐI Lấy mẫu Xếp loại Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang Trang: 15 15 19 20 21 22 26 27 27 29 29 29 30 30 31 46 46 48 48 48 49 50 51 54 55 55 56 56 57 57 59 59 60 60 Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn Độ bền Nhiệt độ cốt liệu Lựa chọn BITUMEN Bột khoáng (Tự nhiên hoạt hóa) Chất lượng nước Chuẩn bị mẫu Chuẩn bị vật liệu 10 Hòa Trộn 11 Đầm nén 12 Đầm khơ (hay cịn gọi đóng rắn) 13.Thử nghiệm học IV THIẾT KẾ CẤP PHỐI TỐI ƯU Lấy mẫu trường Phân tích thành phần cấp phối Xác định lượng nước tối ưu Xác định hàm lượng Bọt bitumen tối ưu Xác định độ bền kéo đứt gián tiếp (ÉP TRẺ) V Nhận xét CHƯƠNG 4: SỬA CHỮA GIA CƯỜNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA CŨ THEO CÔNG NGHỆ TÁI SINH NGUỘI TẠI CHỖ BẰNG BITUM BỌT I ĐẶC TRƯNG CỦA ĐOẠN THI CƠNG THÍ ĐIỂM II ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG MẶT ĐƯỜNG CŨ III MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA QUÁ TRÌNH NÂNG CẤP, SỬA CHỮA IV PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ SỬA CHỮA Đề xuất lựa chọn phương án sửa chữa Phương án sửa chữa cụ thể V QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ THI CƠNG CÀO BĨC TÁI SINH NGUỘI TẠI CHỖ TRÊN QUỐC LỘ 1A - QUẬN 12 - Tp HCM VI CÔNG TÁC KIỂM TRA TRƯỚC KHI THI CÔNG VII CÔNG TÁC KIỂM TRA TRONG KHI THI CƠNG Thí nghiệm kiểm tra chất lượng hỗn hợp bê tơng nhựa cào bóc tái sinh bitum bọt Kiểm tra trường IIX CÔNG TÁC KIỂM TRA SAU KHI THI CÔNG IX CÔNG TÁC KIỂM TRA SAU KHI THI CÔNG Đánh giá kỹ thuật Đánh giá kinh tế - môi trường X ĐÁNH GIÁ THUẬN LỢI VÀ KHÓ KHĂN CỦA VIỆC ÁP DỤNG CƠNG NGHỆ CÀO BĨC TÁI SINH NGUỘI BẰNG BITUM BỌT Thuận lợi Khó khăn XI KẾT LUẬN CHƯƠNG 5: NHẬN XÉT KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: 62 63 63 64 66 66 68 68 68 68 69 71 71 72 74 76 79 81 82 82 84 84 89 89 90 90 92 92 92 92 92 93 93 94 95 95 95 95 96 Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn CỨU I NHẬN XÉT KẾT LUẬN II ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU 96 96 PHỤ LỤC PHỤ LỤC A: PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CỦA HỖN HỢP VẬT LIỆU TÁI SINH PHỤ LỤC B: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NƯỚC TỐI ƯU PHỤ LỤC C: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG BỌT BITUMEN PHỤ LỤC D: XÁC ĐỊNH ĐỘ BỀN KÉO ĐỨT GIÁN TIẾP Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ASPHALT VÀ BÊ TÔNG ASPHALT TÁI SINH NGUỘI TẠI CHỖ I TỔNG QUAN VỀ BÊ TƠNG ASPHALT Bê tơng Asphalt (bê tông nhựa) loại sản phẩm quan trọng bitum sử dụng nhiều làm vật liệu xây dựng khắp nơi Bêtông asphalt chế tạo phương pháp nhào trộn bitum với hạt vật liệu khác cát đá dăm, sỏi cuội có kích thước khác tùy theo yêu cầu loại sản phẩm Bêtông nhựa sử dụng chủ yếu làm kết cấu mặt đường mềm Bêtông nhựa loại vật liệu vô quan trọng đường Nó có mặt hầu hết tầng phủ loại mặt đường mềm cấp cao Không sử dụng đường ô tô, bê tông nhựa (BTN) cịn sử dụng rộng rãi đường thị, đường sân bay Thành phần bê tông asphalt a Thành phần bê tông asphalt Bê tông asphalt 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 hay sỏi Chất lượng đá dăm hay sỏi (cường độ, tính đồng nhất, hình dạng, trạng thái bề mặt, thành phần khống vật,…) có ảnh hưởng lớn đến chất lượng bê tông asphalt Các tiêu chất lượng đá dăm hay sỏi để chế tạo bê tông asphalt xác định chế tạo bê tông xi măng nặng Đá dăm dùng để chế tạo bê tơng asphalt đá dăm sản xuất từ đá thiên nhiên, đá dăm chế tạo từ cuội, đá dăm chế tạo từ xỉ lò cao, phải phù hợp với yêu cầu quy phạm Không cho phép dùng đá dăm chế tạo từ đá vôi sét, sa thạch sét phiến thạch sét.Thành phần hạt đá dăm hay sỏi phân ba nhóm 20- 4; 10-20 5- 10mm Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn Đá dăm cần phải liên kết tốt với bitum Về mặt loại đá vôi, đôlômit, điaba tốt loại đá axit Nếu dùng loại đá liên kết với bitum phải gia cơng đá chất phụ gia hoạt tính vơi, xi măng cho thêm chất phụ gia hoạt động bề mặt vào bitum Đá cần phải sạch, lượng ngậm chất bẩn không lớn 1% theo khối lượng - Cát Có thể dùng cát thiên nhiên hay cát nhân tạo với tiêu kỹ thuật phù hợp với quy phạm dùng cho bê tông xi măng Đối với cát thiên nhiên dùng cát lớn ( Mđl/2,5 ) cát vừa ( Mđl = 242,5) Nếu khơng có cát lớn dùng cát hạt nhỏ theo nguyên tắc cấp phối không liên tục Cát cần sạch, hàm lượng bụi, sét không lớn 3% Cát nhân tạo nghiền từ loại đá (khơng phải đá vơi) có cường độ không thấp 1000kG/cm2 hay xỉ kết tinh xí nghiệp luyện kim - Bột khống Bột khống có bề mặt riêng lớn, có khả dàn mỏng màng bitum bề mặt, làm tăng lực tương tác chúng, với bitum nhét đầy lỗ rỗng hạt cốt liệu nên cường độ bê tông asphalt tăng lên Bột khống để chế tạo bê tơng asphalt thường sử dụng loại bột mịn từ đá vôi đá đôlômit Cường độ chịu nén đá không nhỏ 200 daN/cm2 Vật liệu chế tạo bột khống cần sạch, khơng chứa chất bẩn sét q 5% Bột khống cần phải khơ, xốp trộn với bitum khơng vón cục, có khả hút bitum tốt phải thỏa mãn yêu cầu độ rỗng - Bitum Trong xây dựng đường thường dùng loại bitum dầu mỏ loại quánh loại lỏng Trong điều kiện Việt Nam thông thường chọn bitum đặc số số có tiêu kỹ thuật phù hợp với quy định 22 TCN 227 : 1995 Cách chọn loại bitum tham khảo quy phạm Nga 9128 : 84 AASHTO Để tăng tính ổn định nhiệt cho bê tơng dùng hỗn hợp bitum - cao su, bitum - polyme Phụ gia: Các loại phụ gia có thị trường nước ta làm cho bê tông tăng độ ổn định nước chóng khơ bề mặt, đảm bảo tốc độ khai thác b Vai trò thành phần hỗn hợp bê tông nhựa Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn - Đá dăm: Làm nên khung chủ yếu bê tông 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 tông nhựa - Bột khống: Có vai trị lấp đầy lỗ rỗng hạt cốt liệu lớn Bột khoáng loại vật liệu có tỷ diện cao (250-300m2/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 trị chất phụ da làm cho nhựa tăng thêm độ nhớt, tăng thêm khả dính bám tăng tính ổn định nhiệt Bột khống 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 cố liệu - Phụ gia: mặt dù sử dụng với hàm lượng nhỏ, phụ gia có vai trị việc cải thiện tính chất bê tơng nhựa c Thành phần vật liệu cấu trúc bê tông nhựa cần thiết kế hợp lý vì: - Thành phần cốt liệu định cường độ chính, độ đặc bê tơng nhựa Chỉ cấp phối cốt liệu, kích cỡ cốt liệu hợp lý tạo hỗn hợp có cường độ cao ổn định - Thành phần nhựa định tính liên kết cho cốt liệu Khi thiếu thừa nhựa tính liên kết sẽ giảm xuống, dẫn đến hàng loạt bất lợi khác Ưu, nhược điểm chủ yếu mặt đường bê tông asphalt a) Những ưu điểm chủ yếu mặt đường bê tông asphalt Hiện nay, Bê tông nhựa sử dụng phổ biến giới Việt Nam để làm lớp mặt đường ô tô đường sân bay có ưu điểm chủ yếu sau: - Công nghệ chế tạo thi công đơn giản, thuận lợi cho việc áp dụng giới hóa có tốc độ thi cơng nhanh, chất lượng cao - Công tác kiểm tra chất lượng trước, sau thi công dễ thực chuẩn hóa - Cho phép khai thác sử dụng sau thi công Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: 10 Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố HVTH: Vũ Minh Tuấn Trang: 87 Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn IV PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ SỬA CHỮA Đề xuất lựa chọn phương án sửa chữa : Căn Công văn số 219/VKT.ĐM ngày 17/3/2010 Viện Kinh tế Xây dựng (Bộ Xây dựng) việc Thẩm tra đơn giá công tác cào bóc tái chế mặt đường theo cơng nghệ tái sinh nguội WIRTGEN Đề xuất phương án sửa chữa, tăng cường kết cấu áo đường sau: Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: 88 Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn Phương án Phương án Phương án (Tái sinh) (Thay lớp VL cũ) (Thêm lớp VL mới) Ech = 266,45 MPa Ech = 265,07 MPa Ech = 264,61 MPa 5cm BTN C15 (mới) 7cm BTN C25 (mới) 7cm BTN C15 (mới) 12cm hỗn hợp đá nhựa (mới) 7cm BTN C15 5cm BTN C15 (mới) 5cm BTN C15 (cũ) 25cm BTN tái sinh 7cm BTN C25 (mới) 7cm BTN C25 (cũ) 17cm CPĐD loại (cũ) 13cm CPĐD loại (cũ) + CPĐD loại bù vênh (mới) 30cm CPĐD loại (cũ) 17cm CPĐD loại (cũ) 30cm CP sỏi đỏ (cũ) 30cm CP sỏi đỏ (cũ) 30cm CP sỏi đỏ (cũ) So sánh giá thành phương án kết cấu áo đường đề xuất : Phương án Phương án Phương án 50,977 60,792 52,228 Giá thành (triệu đồng/100m2) Từ kết so sánh trên, nhận thấy phương án hiệu nên chọn phương án để tiến hành sửa chữa Phương án sửa chữa cụ thể: Tiến hành cào bóc tái sinh nguội xử lý Bitum bọt cho 25cm mặt đường cũ (bao gồm 12cm bê tông nhựa 13cm cấp phối đá dăm loại 1) phạm vi xe tải nặng lấn sang xe 1m (tổng chiều rộng vệt cào bóc 4,65m) sau thảm 7cm BTN hạt mịn (C15) lên Với kết thiết kế thành Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: 89 Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn phần hỗn hợp (do Wirtgen - Cộng hòa Liên Bang Đức thiết kế cung cấp) sau: tỷ lệ Bitumen bọt 2,5%, ximăng 1% nước 3% V QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ THI CƠNG CÀO BĨC TÁI SINH NGUỘI TẠI CHỖ TRÊN QUỐC LỘ 1A - QUẬN 12 - Tp HCM Cào bóc chiều dài 400m bề rộng 4,65m nên sẽ tạm ngừng lưu thông phạm vi sẽ mở lưu thông phần mặt đường phạm vi cịn lại Có thể chia nhỏ thành nhiều đoạn cào bóc để tránh ùn tắt giao thơng đảm bảo chất lượng thi công thời tiết xấu + 12cm lớp Bê tông nhựa mặt đường sẽ tái chế 13cm lớp cấp phối đá dăm bên dưới, chiều dày tổng cộng 25cm + Máy móc cần chuẩn bị: Hình 4.5 Sơ đồ thi công cào bóc tái sinh ng̣i chỗ - Máy cào bóc WR2400 - Máy rãi ximăng - Xe chở Bitumen 20m3 với dây nối đằng sau khớp nối để kéo đẩy trước sau Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: 90 Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn - Xe chở bồn chứa nước 15m3 với ống nối sau khớp nối bar sau - Xe lu rung 25 chân cừu - Xe bang (máy san) - Xe lu 10-16 (một lu rung bánh sắt, bánh lốp) - Xe nước có bơm phun tưới nước + Quá trình thực tái chế: - Bề mặt đường sẽ làm bụi - Ximăng sẽ rãi bề mặt xe trãi chuyên dụng - Xe cào bóc đẩy xe bồn bitumen, xe nước cào bóc 25cm lớp mặt đường trộn với ximăng rãi Nước sẽ phun xe cào bóc bitumen phun vào - Xe lu rung 25 sẽ lu nén vật liệu máy san sẽ gạt phẳng bề mặt - Sau xe lu 10-16 (bánh lốp bánh sắt) sẽ lu lại bảo dưỡng 45h (có thể kéo dài thời gian bảo dưỡng thời tiết xấu) - Trong trình máy san gạt phẳng xe lu bánh lốp làm việc lớp mặt tái chế sẽ giữ ẩm cho vật liệu xe tưới nước - Sau tái chế xong dài 400m rộng 2.4m, dây chuyền sẽ quay trở lại để tái chế cho lane thứ chồng qua lane vừa tái chế 15cm - Sau hoàn thành phần tái chế, điều kiện thời tiết xấu sẽ cho bảo dưỡng cách tưới nhũ tương 1kg/m2 phủ thêm lớp cát mỏng lên bề mặt Sau 2-3 ngày thảm BTNN làm lớp bảo vệ bên VI CÔNG TÁC KIỂM TRA TRƯỚC KHI THI CƠNG Mục đích nhằm kiểm tra chất lượng loại vật liệu đầu vào sử dụng cho việc thiết kế thành phần hỗn hợp vật liệu tái sinh Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: 91 Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn Các loại vật liệu cần phải kiểm tra bao gồm: vật liệu cào bóc tái sinh (BTN CP đá dăm), bitum, xi măng nước VII CÔNG TÁC KIỂM TRA TRONG KHI THI CƠNG Mục đích nhằm kiểm tra chất lượng hỗn hợp bê tơng nhựa cào bóc tái sinh bitum bọt công tác rải hỗn hợp bê tơng nhựa cào bóc tái sinh Thí nghiệm kiểm tra chất lượng hỗn hợp bê tông nhựa cào bóc tái sinh bitum bọt Các thí nghiệm kiểm tra chất lượng hỗn hợp bê tông nhựa cào bóc tái sinh bitum bọt thực mẫu hỗn hợp lấy trường thi công Kiểm tra trường Kiểm tra công tác cào bóc, kiểm tra nhiệt độ q trình thi công; công tác lu lèn hỗn hợp đạt yêu cầu IIX CÔNG TÁC KIỂM TRA SAU KHI THI CÔNG Mục đích nhằm kiểm tra, đánh giá chất lượng bề mặt lớp bê tơng nhựa sau cào bóc tái sinh bitum bọt thay đổi chất lượng lớp bê tông nhựa tái sinh theo thời gian ảnh hưởng phương tiện giao thông điều kiện môi trường Công tác kiểm tra sau thi công thực thời điểm sau thi công xong, sau tháng, tháng 12 tháng Kết kiểm tra sau (Bảng 4.1): g 4.1: Tổng hợp kết quả thí nghiệm sau thi cơng 12 tháng Kết STT Chỉ tiêu thí nghiệm Độ phẳng Đơn vị mm Vừa Sau Sau Sau 12 xong tháng tháng tháng ≤3 ≤3 ≤3 Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố ≤3 PP thí nghiệm 22TCN16 - 79 Trang: 92 Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn Mô đun đàn hồi mặt lớp BTN C15: + Giá trị trung bình: Mpa + Giá trị đặc trưng: 22TCN 251 - 98 272.8 264.4 277.7 273.8 223.3 212.4 245.3 228.6 Đánh giá tình trạng bề mặt đường (mức độ đồng đều, bong Tình trạng bề mặt lớp Bê tơng nhựa chặt C15 đồng đều, khơng có tượng bong bật cốt liệu bật cốt liệu, nứt, …) tượng nứt bề mặt Tình trạng mặt đường tốt Sau số hình ảnh đoạn thi cơng thí điểm Quốc lộ 1A, Quận 12, TP Hồ Chí Minh theo cơng nghệ tái sinh nguội chỗ bitum bọt - trước, sau thi cơng : Hình 4.6 Mặt đường bị hư hỏng trước thi cơng Hình 4.8 Cào bóc mặt đường Hình 4.7 Rãi 1% xi măng máy Hình 4.9 Lu rung chân cừu 20 Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: 93 Luận văn thạc sĩ Hình 4.10 San phẳng máy san Hình 4.12 Lu hoàn thiện lu bánh lốp HVTH: Vũ Minh Tuấn Hình 4.11 Lu chặt lu bánh cứng Hình 4.13 Mặt đường sau cào bóc tái sinh Hình 4.14 Mặt đường sau rãi thảm bê tông nhựa và hoàn thiện Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: 94 Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn IX ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA PHƯƠNG ÁN CÀO BÓC TÁI SINH NGUỘI TẠI CHỖ BẰNG BITUM BỌT Đánh giá kỹ thuật Trước thi công, xe tải nặng lấn sang xe 1m, mặt đường xuất vết nứt chân chim nứt mai rùa với mật độ lớn nên xuống cấp, hư hỏng Mơ đun đàn hồi đo trung bình E=200MPa thấp so với mô đun đàn hồi yêu cầu tương ứng với cấp đường lưu lượng xe tính tốn (Eyc.Kđvcđ = 258,5MPa) Sau thi cơng xong, tiến hành đo mô đun đàn hồi lớp mặt đường bê tông nhựa C15 (vệt tái sinh) Ech = 272,8MPa >Eyc.Kđvcđ = 258,5MPa Như vậy, mô đun đàn hồi kết cấu mặt đường sau cào bóc tái sinh nguội chỗ xử lý bitum bọt đạt yêu cầu độ võng đàn hồi Hình 4.15 Mẫu khoan hình trụ lớp vật liệu cào bóc tái sinh Đánh giá kinh tế - môi trường Ba phương án sửa chữa, tăng cường kết cấu áo đường sau: Phương án (Tái sinh) Phương án (Thay lớp VL cũ) Phương án (Làm thêm lớp VL mới) Ech = 266,45 MPa Ech = 265,07 MPa Ech = 264,61 MPa 5cm BTN C15 (mới) 7cm BTN C25 (mới) 7cm BTN C15 (mới) 12cm hỗn hợp đá nhựa (mới) 7cm BTN C15 5cm BTN C15 (mới) 5cm BTN C15 (cũ) 25cm BTN tái sinh 7cm BTN C25 (mới) 7cm BTN C25 (cũ) Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: 95 Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn 17cm CPĐD loại (cũ) 13cm CPĐD loại (cũ) + CPĐD loại bù vênh (mới) 17cm CPĐD loại (cũ) 30cm CPĐD loại (cũ) 30cm CP sỏi đỏ (cũ) 30cm CP sỏi đỏ (cũ) 30cm CP sỏi đỏ (cũ) So sánh số tiêu phương án kết cấu áo đường đề xuất : Phương án Phương án Phương án Giá thành (triệu đồng/100m2) 50,977 60,792 52,228 Thời gian thi cơng (tính cho 1000 m2) ngày - Ít vận chuyển - Tận dụng vật liệu chỗ - Nâng cao độ mặt đường thêm 7cm - Thân thiện môi trường - Vận chuyển nhiều - Khai thác vật liệu - Nâng cao độ mặt đường thêm 7cm - Ảnh hưởng tài nguyên môi trường - Vận chuyển nhiều - Khai thác vật liệu - Nâng cao độ mặt đường thêm 24cm - Ảnh hưởng tài nguyên môi trường Chỉ tiêu khác Dựa vào bảng so sánh phương án kết cấu áo đường thấy phương án cào bóc tái sinh nguội chỗ bitum bọt (Phương án 1) có giá thành thấp phương án khoảng 11 triệu đồng thấp phương án khoảng triệu đồng (tính cho 100m2) Mặt khác, phương án cào bóc tái sinh nguội chỗ bitum bọt dây chuyền khép kín liên tục, triển khai thi cơng gọn gàng thi cơng nhanh, sớm trả lại mặt đảm bảo lưu thông thơng suốt Với phương án 2&3 hạng mục cơng tác khó tổ chức thành dây chuyền mặt thi công hẹp vừa thi công vừa đảm bảo giao thơng, thi cơng lâu (có thể gấp 2-3 lần so với thời gian thi công phương án tái sinh nguội chỗ) X ĐÁNH GIÁ THUẬN LỢI VÀ KHÓ KHĂN CỦA VIỆC ÁP DỤNG CƠNG NGHỆ CÀO BĨC TÁI SINH NGUỘI BẰNG BITUM BỌT Thuận lợi Các bước tiến hành từ khảo sát, thiết kế thi công tương đối phù hợp điều kiện Việt Nam Các trang thiết bị phục vụ thiết kế phịng thi cơng ngồi trường trang bị đầy đủ Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: 96 Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn Chi phí rẽ so với phương pháp truyền thống (thay lớp VL cũ thêm lớp VL mới) Khó khăn Thiết kế kết cấu chưa thống (do Việt Nam áp dụng 22TCN 211-06 Công Nghệ CHLB Đức áp dụng theo hướng dẫn AASHTO) Kinh nghiệm thiết kế thành phần hỗn hợp vật liệu cịn hạn chế XI KẾT LUẬN Qua q trình thi cơng thí điểm Quốc Lộ 1A - Quận 12 - Tp HCM ta thấy rằng, việc sửa chữa gia cường mặt đường bê tông nhựa cũ theo công nghệ tái sinh nguội chỗ bitum bọt cơng nghệ Việt Nam, góp phần rút ngắn thời gian thi công, tận dụng vật liệu đường cũ, nâng cao cường độ mặt đường, tiết kiệm chi phí bảo vệ mơi trường Chun ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: 97 Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn CHƯƠNG NHẬN XÉT KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU I NHẬN XÉT KẾT LUẬN Trên sở thu thập kinh nghiệm thực việc sửa chữa, nâng cấp cơng trình đường bê tơng asphalt: Cơng trình cải tạo mặt đường QL 1A - đoạn qua Quận 12 - Tp HCM; Cơng trình cải tạo mặt đường QL 1A – đoạn qua tỉnh Long An v.v.v, bọt bitumen tái sinh chỗ Ngoài dựa sở tìm hiểu lý thuyết kết nghiên cứu thực nghiệm thiết kế cấp phối bê tơng asphalt bọt bitumen, đưa kết luận sau: Lý thuyết thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa asphalt tái sinh xây dựng sở thực nghiệm cho thấy có nhiều ưu điểm, thuận lợi cho cơng tác tính tốn xác định tỷ lệ thành phần cốt liệu hàm lượng bọt bitumen cho hỗn hợp bê tông asphalt tái chế Bê tông asphalt tái sinh nguội chỗ sử dụng vật liệu cào bóc mặt đường (QL 1A) qua kết thí nghiệm phân tích kinh tế cho thấy có hiệu kinh tế - kỹ thuật, giải sử dụng khối lượng vật liệu bê tơng asphalt đáng kể sau cào bóc, góp phần giảm nhiễm mơi trường Do ta nghiên cứu tái sinh mặt đường bê tông nhựa, cải tạo tính chất lý lớp mặt đường bị hư hỏng nên việc tái sử dụng BTN tái sinh xây dựng mặt đường ô tô có ý nghĩa lớp móng cịn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Công nghệ cào bóc mặt đường, xử lý lớp vật liệu trường thiết bị tiên tiến có hiệu mặt kinh tế - kỹ thuật tương đối cao (ví dụ thiết bị Wirtgen CBA.1000), thi công nhanh với chất lượng tốt, tỏ có nhiều triển vọng cho ngành đường tơ Việt Nam nay, lớp phủ mặt đường, cầu cũ nhìn chung bị hư hỏng nhiều, tuyến đường nội thị cần nâng cấp mà khống chế quy hoạch cao độ Công nghệ tái sinh bê tông asphalt chỗ bọt bitumen áp dụng rộng rãi nước phát triển, cho thấy có hiệu cao có tính thực tiễn cải tạo, nâng cấp đường ô tô Tùy nhiên việc cải tạo, nâng cấp đường bê tông asphalt tái sinh nguội chỗ bọt bitumen đưa vào áp dụng thử số tuyến đường Việt Nam ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU Việc nghiên cứu thành phần cấp phối tối ưu nhằm tái sinh chỗ mặt đường bê tông asphalt bọt bitumen lĩnh vực mẻ chuyên nghành đường ô tô Việt Nam Kết nghiên cứu đề tài góp phần giới II Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: 98 Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn thiệu, phân tích, nêu quy trình thiết kế thành phần cấp phối bê tông nhựa asphalt tái sinh chỗ bọt bitumen thực nghiệm lĩnh vực tái sinh nguội bêtông asphalt tai chỗ thí điểm số nơi Việt Nam Mặc dù việc thiết kế thành phần cấp phối tối ưu trình sửa chữa, cải tạo, nâng cấp đường bê tông asphlat tái sinh chỗ bọt bitumen cần phải tiếp tục nghiên cứu để phục vụ cho việc áp dụng tương lai Các lĩnh vực nghiên cứu tiếp tục cần hoàn thiện Việt Nam cụ thể sau: Nghiên cứu chất lượng bê tông asphalt tái sinh bọt bitumen qua thời gian sử dụng (tính lão hóa), đối chiếu, so sánh với chất lượng BTN trộn vật liệu Đề phạm vi sử dụng vật liệu asphalt tái sinh bọt bitumen thiết kế cải tạo đường tơ: làm lớp móng hay lớp mặt v.v Đưa qui trình, qui phạm thiết kế, thi công nghiệm thu mặt đường sử dụng bê tông asphlat tái sinh chỗ bọt bitumen Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: 99 Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [1]: [2]: Vật liệu gia cố Bitumen Học Viên Asphalt c/o CSIR Built Environment PO Box 395; Tham khảo Hình 2.3 Vật liệu gia cố Bitumen Học Viên Asphalt c/o CSIR Built Environment PO Box 395; Tham khảo Hình 3.2 Diễn giải sự xếp hạng để định lượng sự phù hợp với xếp hạng - Vật liệu gia cố Bitumen Học Viên Asphalt c/o CSIR Built Environment PO Box 395; [3]: Tham khảo Hình 4.4 Các nhân tố trộn lẫn cần xem xét để lựa chọn nghi thức đóng rắn-Vật liệu gia cố Bitumen Học Viên Asphalt c/o CSIR Built Environment PO Box 395 [2] [3] PGS.TS Phạm Duy Hữu – Vật liệu xây dựng mới, Nhà xuất GTVT Phạm Duy Hữu, Ngô Xuân Quảng – Vật liệu xây dựng Đường Ơ tơ Sân Bay, Nhà xuất xây dựng Shell Bitummen Handbook, the Nothingham University, 1989 AASHTO Material Testing 1994 USA Bộ tiêu chuẩn thí nghiệm ASTM Tiêu chuẩn thí nghiệm tiêu lý vật liệu bêtông nhựa 22TCN 62-84 Bộ Giao thông vận tải Qui trình Thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-93 Nhà xuất Giao thông vận tải Hà Nội 1993 Qui trình Thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-06 Pavement Recycling Executive Summary and Report, Federal Highway Administration, Report No FHWA-SA-95-060, Washington, DC, 1995 Engineering and Environmental Aspects of Recycling Materials for Highway Construction, Federal Highway Administration and U.S Environmental Protection Agency, Report No FHWA-RD-93-008, Washington, DC, May 1993 [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] http://www.fhwa.dot.gov/pavement/recycling/rap/index.cfm http://www.asphaltinstitute.org/index.asp Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: 100 Luận văn thạc sĩ HVTH: Vũ Minh Tuấn LÝ LỊCH KHOA HỌC I TÓM TẮT - Họ tên: Vũ Minh Tuấn - Phái: Nam - Sinh ngày : 02/01/1976 - Nơi sinh : Hưng Yên II ĐỊA CHỈ LIÊN LẠC - Số Nguyễn Bỉnh Khiêm - Phường Bến Nghé - Quận - Tp Hồ Chí Minh Điện thoại: 0936790789 - Cơ quan : Trường đại học Giao thông Vận tải - Cơ sở II 450 Lê Văn Việt, Phường Tăng Nhơn Phú A, Quận 9, Tp.HCM Điện thoại: 08 38966735 III QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Tốt nghiệp đại học : năm 2002 Hệ: Chính quy Trường : Đại học Giao thơng Vận tải Hà Nội Chuyên ngành : Xây dựng Cầu Đường Năm 2009 : Trúng tuyển cao học Khóa 17 (K17) Mã số học viên : 1781012026 IV Q TRÌNH CƠNG TÁC - Từ đầu năm 2002 - đến năm 2006: cơng tác Cơng Ty Cơng trình giao thơng Sơng Đà II - Thuộc Tổng Công ty xây dựng Sông Đà - Từ năm 2007 - đến tháng năm 2010: Công tác Khu QLGTĐT số thuộc Sở GTVT Tp HCM - Từ tháng năm 2010 đến công tác Trường Đại học Giao thông Vận tải Cơ sở II Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố Trang: 101