Nghiên cứu ứng xử dính bám và đề xuất giới hạn cường độ dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt trong kết cấu áo đường mềm ở việt nam

1 MỤCLỤC DANHMỤCẢNH,HÌNHVẼVÀBIỂUĐỒ .vi DANHMỤCBẢNG SỐLIỆU xi MỞĐẦU .1 Đặtvấnđềnghiêncứu .1 Sựcầnthiếtnghiêncứu Nhữngnộidungcầngiảiquyết Phươngpháp nghiên cứu Ýnghĩakhoahọcvàthực tiễncủađềtàinghiêncứu .3 Chương1:TỔNGQ U A N VỀ CÁ CN GHI ÊN CỨUỨN G X Ử D Í N H B Á M GIỮACÁCLỚPBÊ TÔNGASPHALT .5 1.1 Tổng quanvềkếtcấuáođường mềm 1.2 Cácdạnghưhỏngmặtđườngliênquanđếnmứcđộdínhbámgiữacáclớpbêtơngasp halt 1.3 Mơhìnhdínhbámgiữacác lớpbêtơngasphalt 12 1.3.1 Mơ hìnhGoodman .12 1.3.2 Mơ hìnhRomanoschi 15 1.4 Cácyếutốảnhhưởngđếnmứcđộdínhbámgiữacáclớpbêtơngasphalt 18 1.4.1 Cấpđộđầmnén 18 1.4.2 Nguồngốcmẫuthínghiệm 19 1.4.3 Kích thướcmẫuthínghiệm 19 1.4.4 Tốcđộtăngtảikhithínghiệm 20 1.4.5 Độrỗngdưcủalớp mặttrên 20 1.4.6 Cấp phốicủa hỗnhợpbêtôngasphalt 20 1.4.7 Loại vàtỷlệvậtliệutướidính bám 21 1.4.8 Điềukiệnbềmặt 24 1.4.9 Nhiệtđộthí nghiệm 25 1.4.10 Thờigiankhaithác 26 1.5 Cácphươngphápthínghiệmđánhgiáứngxửdínhbámgiữacáclớpbêtơngasphlat 32 1.5.1 Nhómcácphươngphápthínghiệmtrongphịng .32 1.5.2 Nhómcácphươngphápthínghiệmngồihiệntrường 38 1.6 Ảnh hưởng củađiều kiệndính bámđếncáctínhnăngkhai tháccủakếtcấumặtđường 41 1.6.1 Cácnghiêncứulýthuyếtvềảnhhưởngcủađiềukiệndínhbámgiữacáclớpbêtơnga sphaltđến cáctínhnăngkhaitháccủamặtđường 41 1.6.2 Cácnghiêncứuthực nghiệmđánhgiáả n h hưởngcủađiềukiệndín hbámgiữacáclớpbêtơngasphaltđếncáctính năngcủamặtđường 45 1.7 KếtluậnChương1 46 Chương2:NGHIÊNC ỨU THỰC NGHIỆMXÁ CĐỊN H MỨCĐ Ộ DÍNH BÁMGIỮAHAILỚPBÊTƠNGASPHALT .48 2.1 Sosánhđánhgiácáctiêuchuẩnthínghiệm 48 2.2 Lựachọnmơhìnhthínghiệmvàchếtạothiếtbịthínghiệmđánhgiámứcđộdín hbámgiữahai lớpbêtôngasphalt 51 2.3 Nghiêncứuthựcnghiệmtrongphịngxácđịnhmứcđộdínhbámgiữahailớpb êtơngasphalt 52 2.3.1 Thiết kếthànhphầnhỗnhợpbêtôngasphaltchohailớp 52 2.3.2 Chế tạo mẫuthửbêtôngasphalthailớp 58 2.3.3 Kếtquảthínghiệmcườngđộdínhbámvàmơđunđộcứngchốngcắtgiữah ailớpbêtơngasphaltcủacácmẫuthửchếbịtrong phịng 63 2.4 Kếtquảthínghiệmcườngđộdínhbámgiữahailớpbêtơngasphalttrongkếtcấ u mặt đườngđiểnhình 66 2.5 KếtluậnChương2 69 Chương3:PHÂNTÍCHĐÁNHGIÁ KẾTQUẢTHÍNGHIỆM 71 3.1 Phântíchđánhgiá phươngsai 71 3.2 Đánhgiáảnhhưởngcủaloạivậtliệutướidínhbámđếnmứcđộdínhbámgiữahai lớpbêtơngasphalt 81 3.3 Đánhgiáảnhhưởngcủatỷlệvậtliệutướidínhbámđếnmứcđộdínhbámgiữahai lớpbêtơngasphalt 87 3.4 Đánhgiáảnhhưởngcủanhiệtđộthínghiệmđếnmứcđộdínhbámgiữahailớpbêtơnga sphalt 91 3.5 Phântíchđánhgiámứcđộảnhhưởngcủacácyếutốđếndínhbámgiữahailớpbêtơnga sphalt 92 3.5.1 Xácđịnhyếutốchínhảnhhưởngđếnmứcđộ dínhbámgiữahailớpbêtơngasphalt 94 3.5.2 Đánhgiáảnh hưởngtươngtácgiữacácyếutố 95 3.5.3 Phântíchhồi quy 97 3.6 Phântíchđánhgiákếtquảthínghiệmdínhbámgiữahailớpbêtơngasphalttrongkếtcấ ođường mềm 102 3.7 KếtluậnChương3 104 Chương4:NGHIÊNCỨUĐỀXUẤTGIỚIHẠNCƯỜNGĐỘDÍNHBÁMU CẦUGIỮACÁCLỚPBÊTƠNGASPHALT 109 4.1 Đặtvấnđề 109 4.2 Xácđịnhcườngđộdínhbámgiữacáclớpbêtơngasphalttrongkếtcấođường mềmđiểnhìnhởViệtNam 109 4.3 Xácđịnhcườngđộ dínhbámyêucầu giữahailớpbêtơngasphalt 112 4.3.1 Tính tốnứngsuấtcắttrượtgiữahailớp bêtơngasphalt 112 4.3.2 Ảnh hưởngcủaứngsuấtnénđếnứngsuấtcắttrượt 119 4.3.3 Ảnh hưởng củamôđun độcứng chốngcắt giữahailớp bêtông asphalt .1 4.4 Nhận xétđánhgiá 122 4.5 KếtluậnChương4 125 KẾTLUẬNVÀ HƯỚNGNGHIÊNCỨUTIẾP 127 DANHMỤCCÁCCHŨVIẾTTẮT VÀKÝHIỆU AASHTO Hiệphộixâydựngmặt đườngvàvậntảiMỹ AdjMS: Trungbìnhcộngcácbìnhphươngđiềuchỉnh AdjSS: Tổngbình phươngđiều chỉnh ANOVA: Phântíchđánhgiá phươngsai ASTM: Hiệphộithử nghiệmVậtliệuMỹ ATB: Đátrộnbitum ALDOT: SởgiaothơngBangAlabama BISAR: Phântíchứngsuấttrongkếtcấu mặtđườngasphalt BTAC: Bêtơngasphaltchặt CPĐD: Cấpphốiđádăm CRS-1: Nhũtươngnhựađường gốcaxitphântách nhanh CRS-1P Nhũtươngnhựađườngpolimegốcaxítphântáchnhanh,cóđộnhớtnhỏhơn CRS-2P CSS-1: Nhũtươngnhựađường gốcaxitphântáchchậm DIN Tiêuchuẩn Đức EN TiêuchuẩnchâuÂu FDOT: SởgiaothôngBangFlorida MEPDG: Phần mềmthiếtkếđườngtheocơ học thựcnghiệm MS: Nhũtươngnhựađường cótốcđộphântáchtrungbình NCAT: TrungtâmcơngnghệAsphaltHoakỳ QL: Quốclộ RVS TiêuchuẩnÁo SN: TiêuchuẩnThụySĩ TCN: TiêuchuẩnNgành TCVN: Tiêuchuẩn ViệtNam VA: Độrỗngdưcủabêtôngasphalt VMA: Độrỗnghỗnhợp vậtliệukhống VFA: Độrỗnglấp đầybitum DANHMỤCẢNH,HÌNHVẼVÀBIỂUĐỒ Hình1-1.Cấutạocáclớptrongkếtcấođường mềm Hình1-2.Phânbốứng suấtvớitrườnghợphai lớpdính bámtốt Hình1-3.Phânbốứng suấtvớitrườnghợphai lớpdính bámkém .6 Hình1-4Sơđồphânbốứngsuấttrongmặt đường mềm .7 Hình1-5 LớpmặtbịnứttrượttrênQL3 (Km229 -Km237) .10 Hình 1-6Tỷlệcácdạng hưhỏng điển hìnhlớp mặt QL3(KM229÷KM 237) Hình1-7 Xơtrượtlớp mặtbêtơngasphalttrênQL1A 11 Hình1-8 Tỷlệcácdạnghưhỏngđiểnhìnhlớp mặtBTA trênQL1A 11 Hình 1-9 Hư hỏng xơ trượt lớp mặt bê tơng asphalt QL1A (Km641+700) 12Hình 1-10 Tỷ lệ dạng hư hỏng điển hình QL1A (387+100 - Km 709+400) 12Hình1-11 Mơhìnhxácđịnhđiềukiệndínhbám 13 Hình1-12 Sựphânbố ứngsuất –biếndạngtheochiềusâu .15 Hình1-13 SơđồthínghiệmcắtRomanoschi 16 Hình1-14 Biểuđồquanhệứngsuấtcắt–chuyển vị 16 Hình1-15.Mơhìnhdínhbámlớpbêtơngasphalthaigiai đoạn 17 Hình1-16.Cácmơhìnhthínghiệmdínhbámtheophương pháppháhủy3 Hình1-17 ThínghiệmkéodínhbámđượcsửdụngởĐức 35 Hình1-18 Mơhìnhthínghiệmxoắn 36 Hình1-19.MơhìnhvàthiếtbịLeutner 37 Hình1-20 Thiếtbịcắt đượcpháttriểnbởiNCAT 38 Hình1-21.Giatải vàtiếnhànhthí nghiệmnhổbật 40 Hình 1-22 Ảnh hưởng điều kiện dính bám đến ứng suất đáy lớp BTA mặttrên 41 Hình1-23.Ảnhhưởng điềukiệndính bámđếntuổithọmặtđường 43 Hình1-24.Ảnhhưởng củađiềukiệndính bámđếntuổithọkếtcấu mặtđường44 Hình21.Sosánhkhoảnghở,chiềudàylớptrêntốithiểuvàbềrộngtiếpxúctốithiểugiữacácthiế tbịthínghiệmcắtphẳng 50 Hình2-2.Mơhìnhthí nghiệmvàthiếtbị cắtphẳngLeutnercảitiến 52 Hình2-3.Thànhphầncấpphốiđá dămD25 53 Hình2-4.Thànhphầncấpphốiđá dămD19 53 Hình2-5.Thànhphần cấpphốiđá dămD12.5 53 Hình2-6.Thànhphầncấpphốiđá dămD4.75 54 Hình2-7.Thànhphầncấpphốicủabộtđá 54 Hình2-8.Cấpphốihỗnhợpvật liệukhốngcủaBTAC 19 58 Hình2-9.CấpphốihỗnhợpvậtliệukhốngcủaBTAC 12.5 58 Hình2-10.QtlớpdínhbámgiữahailớpBTA .62 Hình2-11.ThiếtbịđầmxoayTroxlerModel4140 62 Hình2-12.Mẫuthửhailớpbêtơngasphaltsaukhichếbị 62 Hình2-13.Thínghiệmcắt mẫuthửhailớp 63 Hình2-14.Đườngcongquanhệchuyểnvịcắtvàcườngđộdínhbám 64 Hình2-15.Kế tquảt hí n g h iệ m cườngđ ộ dí nhb mgiữahai lớpbêtơngasphalt vớinhũtươngdínhbámCSS-1 ởcáctỷlệvà nhiệtđộlựachọn 64 Hình2-16.Kế tquảt hí n g h iệ m cườngđ ộ dí nhb mgiữaha i lớpbêtơngasphalt vớinhũtươngdínhbámCRS-1 ởcáctỷlệvà nhiệtđộlựachọn 65 Hình217.KếtquảthínghiệmcườngđộdínhbámgiữahailớpbêtơngasphaltvớinhũtươngdínhbámC RS-1Pởcáctỷlệvànhiệtđộlựa chọn 65 Hình2-18 Khoan mẫu thínghiệmbêtơngasphalthailớp 67 Hình2-19 ThínghiệmcắtphẳngLeutnervàmẫuthửsaukhicắt 68 Hình2-20 Tươngquangiữacườngđộdínhbám–chuyểnvịcắtở20oC .68 Hình2-21 Tươngquangiữa cườngđộdínhbám –chuyểnvịcắtở40oC .69 Hình2-22 Tươngquangiữacườngdínhbám–chuyểnvịcắtở60oC 69 Hình3-1.Trungbìnhhiệuvàkhoảngtincậy95%giữacácnhómloạivậtliệutướidínhbám 74 Hình3-2.Trungbìnhhiệuvàkhoảngtincậy95%giữacácnhómtỷlệvậtliệutướidínhbám 75 Hình3 T r u n g b ì n h h i ệ u v k h o ả n g t i n c ậ y % g i ữ a c c n h ó m n h i ệ t đ ộ t h í nghiệ m 76 Hình3-4.Trungbìnhhiệuvàkhoảngtincậy95%giữacácnhómloạivậtliệutướidínhbám 79 Hình3-5.Trungbìnhhiệuvàkhoảngtincậy95%giữacácnhómtỷlệvậtliệutướidínhbám 80 Hình3 T r u n g b ì n h h i ệ u v k h o ả n g t i n c ậ y % g i ữ a c c n h ó m n h i ệ t đ ộ t h í nghiệ m 80 Hình37.Kếtquảthínghiệmcườngđộdínhbámcủacácloạivậtliệudínhbámkhácnhauứng vớitỷlệ0.2l/m2 81 Hình38.Kếtquảthínghiệmcườngđộdínhbámcủacácloạivậtliệudínhbámkhácnhauứng vớitỷlệ0.4l/m2 82 Hình39.Kếtquảthínghiệmcườngđộdínhbámvớicácloạivậtliệudínhbámkhácnhauứng vớitỷlệ0.9l/m2 82 Hình3-10.Sựthayđổi cườngđộdínhbámvới loạinhũtươngkhácnhau .83 Hình3-11.Kếtquảthínghiệmmơđunđộcứngchốngcắtvớicácloạivậtliệudínhbámkhác (tỷlệ 0.2 l/m2) .83 Hình3-12.Kếtquảthínghiệmmơđunđộcứngchốngcắtvớicácloạivậtliệudínhbámkhác (tỷlệ 0.4 l/m2) .84 Hình3-13.Kếtquảthínghiệmmơđunđộcứngchốngcắtvớicácloạivậtliệudínhbámkhác (tỷlệ 0.9 l/m2) .84 Hình314.Sựthayđổimơđunđộcứngchốngcắtvớicácloạinhũtươngkhácnhau 85 Hình3-15.Thínghiệmxácđịnhđộnhớt động củacácloại vậtliệu dínhbám 86 Hình3-16 Thínghiệmcắtlưubiếnđộngcủacácloạivậtliệudínhbám .87 Hình3-17.Tươngquangiữacườngđộdínhbámvớitỷlệvậtliệutướidínhbám 8 Hình3-18.Tươngquangiữamơđunđộcứngchốngcắtvớitỷlệvậtliệutướidínhbám 89 Hình 3-19 Biểu đồ đường đồng mức cường độ dính bám với nhiệt độ tỷ lệtướidínhbám 90 Hình3-20.Biểuđồđườngđồngmứccủamơđunđộcứngvớinhiệtđộvàtỷlệtướidínhbám 90 Hình3-21 Tươngquangiữa cườngđộdínhbámvớinhiệtđộ 91 Hình3-22.Tươngquangiữa mơđun độcứng chốngcắtvớinhiệtđộ 92 Hình3-23 Đồthịcácảnhhưởngđến cườngđộdínhbám 94 Hình3-24 Đồthịcácảnhhưởngđếnmơđun độcứngchống cắt 95 Hình3-25.Đồthịcácảnhhưởngtươngtácgiữacácyếutốđếncườngđộdínhbám Hình326.Đồthịcácảnhhưởngtươngtácgiữacácyếutốđếnmơđunđộcứngchốngcắt .96 Hình3-27.Tươngquangiữacườngđộdínhbámvàmơđunđộcứngchốngcắtvớinhiệtđộ(ứng vớinhũtươngCSS-1) 101 Hình328.Tươngquangiữacườngđộdínhbámvàmơđunđộcứngchốngcắtvớinhiệtđộ(ứngvớinhũt ươngCRS-1) 101 Hình3-29.Tươngquangiữacườngđộdínhbámvàmơđunđộcứngchốngcắtvớinhiệtđộ(ứng vớinhũtươngCRS-1P) 102 Hình4-1.Cườngđộdínhbámgiữahailớpbêtơngasphalt ở20oC 111 Hình42.Biểuđồtầnxuấttíchlũykếtquảthínghiệmcườngđộdínhbámcủacácmẫukhoanhiệntrườ ng 112 Hình43.KếtcấođườngmềmphântíchBISARvớitrườnghợpcáclớpdínhbámhồntồn 114 Hình4-4.Kết cấođườngmềmKC-3 phântích BISAR vớitrườnghợpmứcđộdínhbámgiữacác lớp BTAkhácnhau 116 Hình4-5.PhânbốứngsuấtnénvàứngsuấtcắtgiữacáclớpcủakếtcấuKC3-A 1 Hình4-6.PhânbốứngsuấtnénvàứngsuấtcắtgiữacáclớpcủakếtcấuKC3-B 1 Hình4-7.PhânbốứngsuấtnénvàứngsuấtcắtgiữacáclớpcủakếtcấuKC3-C 1 Hình4-8.Ảnhhưởngcủaứngsuấtnénđếnhệsốứngsuấtcắt .120 Hình4-9.Ứngsuấtcắtdanhđịnhgiữahailớpbêtơngasphaltkhơngxétđếnứngsuấtnén 121 Hình4-10 Tươngquangiữamơđun độcứng chốngcắtvàcườngđộcắt 122 Hình4-11 Biểuđồtần suấttíchlũyvớixácsuấtđảmbảo 90% 124 Hình4-12 Biểuđồtầnsuấttíchlũyvới xácsuấtđảmbảo 50% 124