Luận án tiến sĩ kỹ thuật nghiên cứu sử dụng phụ gia tăng khả năng dính bám đá nhựa cải thiện chất lượng bê tông nhựa ở việt nam

i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn khoa học GS.TS Bùi Xuân Cậy PGS.TS Nguyễn Quang Phúc Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố bất kỳ cơng trình nào, nội dung tham khảo dẫn nguồn xác rõ ràng Tác giả luận án Vũ Ngọc Phương Luận án tiến sĩ Kĩ thuật ii LỜI CẢM ƠN Được hướng dẫn tận tình thầy hướng dẫn, giúp đỡ thầy cô, đồng nghiệp, bạn bè, người thân, với nỗ lực thân, luận án “Nghiên cứu sử dụng phụ gia tăng khả dính bám đá-nhựa cải thiện chất lượng bê tông nhựa Việt Nam” tơi – NCS Vũ Ngọc Phương hồn thành Bằng tình cảm sâu sắc nhất, tơi vơ cảm ơn GS.TS.Bùi Xuân Cậy, PGS.TS.Nguyễn Quang Phúc, hai người Thầy định hướng, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên tơi q trình thực luận án Tơi vơ cảm ơn Phịng thí nghiệm trọng điểm UTC-Cienco4 trực thuộc Trường Đại học Giao thông Vận tải; Phịng thí nghiệm trọng điểm đường I, Phịng thí nghiệm trọng điểm đường II, Trung tâm KHCN Địa Kỹ thuật trực thuộc Viện Khoa học Công nghệ GTVT cung cấp thông tin, giúp đỡ cơng tác thí nghiệm phục vụ luận án Trân trọng cảm ơn thầy, cô đồng nghiệp Bộ mơn Cơng trình Giao thơng cơng môi trường, Bộ môn Đường bộ, giúp đỡ, bảo cho tơi kiến thức chun mơn, góp phần khơng nhỏ để tơi hồn thành luận án Cảm ơn gia đình bạn bè, người thân ln bên tơi, ủng hộ khích lệ tơi hồn thành luận án tiến sỹ Trân trọng Tác giả luận án Vũ Ngọc Phương Luận án tiến sĩ Kĩ thuật iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ DÍNH BÁM ĐÁ-NHỰA, SUY GIẢM DÍNH BÁM ĐÁ-NHỰA, CÁC GIẢI PHÁP CẢI THIỆN DÍNH BÁM ĐÁ- NHỰA VÀ VAI TRÒ CỦA PHỤ GIA TĂNG DÍNH BÁM 1.1 Dính bám đá – nhựa 1.2 Suy giảm dính bám đá-nhựa - Bong tách 1.2.1 Nguyên nhân gây suy giảm liên kết đá-nhựa - Bong tách 1.2.2 Nhận dạng hư hỏng mặt đường BTN bong tách 1.2.3 Cơ chế hình thành phát triển bong tách (mechanisms of stripping) 13 1.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến khả dính bám đá-nhựa .15 1.3.1 Ảnh hưởng nhựa đường 15 1.3.2 1.3.3 Ảnh hưởng cốt liệu 17 Ảnh hưởng thiết kế hỗn hợp BTN 21 1.3.4 Ảnh hưởng thời tiết thi công lớp BTN 22 1.3.5 Ảnh hưởng khí hậu mơi trường 22 1.3.6 Ảnh hưởng lưu lượng xe .22 1.4 Các giải pháp cải thiện dính bám đá-nhựa, giảm thiểu bong tách 22 1.5 Tính số loại phụ gia tăng dính bám đá – nhựa 23 1.5.1 Phụ gia vô (dạng rắn) 24 1.5.2 Phụ gia hóa học 26 1.5.3 Phụ gia nano organosilane [23] 26 1.6 Cơ chế hoạt động loại phụ gia tăng dính bám đá – nhựa 27 1.6.1 Cơ chế hoạt động vôi hydrat [39], [52] 28 1.6.2 Cơ chế hoạt động Wetfix Be [22] 29 1.6.3 Cơ chế hoạt động Toughfix [56] 30 1.6.4 Cơ chế hoạt động Toughfix Hyper [57] 31 1.6.5 Cơ chế hoạt động Zycotherm (Z.T.) [33] .32 1.6.6 Phân tích đặc thù loại phụ gia Toughfix Hyper có khả cải thiện dính bám đá vơi đá granite .33 1.7 Các phương pháp thí nghiệm kiểm tra đánh giá khả dính bám đá-nhựa [28], [47], [58] 34 1.8 Tình Hình nghiên cứu sử dụng phụ gia tăng dính bám giới 35 1.8.1 Hoa Kỳ 35 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật iv 1.8.2 1.8.3 Châu Âu 37 Châu Á 39 1.9 Tình hình nghiên cứu sử dụng phụ gia tăng dính bám Việt Nam 40 1.9.1 Đánh giá số cơng trình nghiên cứu, thử nghiệm điển hình liên quan đến phụ gia tăng dính bám 40 1.9.2 Đánh giá tiêu chuẩn kỹ thuật, phương pháp thử liên quan đến khả dính bám đá-nhựa phụ gia tăng dính bám .41 1.10 Kết luận nội dung cần giải luận án 42 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU PHÂN TÍNH, ĐÁNH GIÁ, LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM KIỂM TRA KHẢ NĂNG DÍNH BÁM ĐÁ-NHỰA PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 45 2.1 Phân tích phương pháp thí nghiệm kiểm tra khả dính bám đá-nhựa giới .45 2.1.1 Các phương pháp thí nghiệm với hỗn hợp đá-nhựa trạng thái rời 46 2.1.2 Các phương pháp thí nghiệm với hỗn hợp đá-nhựa đầm nén 51 2.1.3 Tình hình sử dụng phương pháp thí nghiệm kiểm tra khả dính bám đá-nhựa giới 60 2.2 Phân tích lựa chọn phương pháp thí nghiệm dính bám đá-nhựa phù hợp với điều kiện Việt Nam 61 2.2.1 Lựa chọn phương pháp thí nghiệm đưa vào phân tích 61 2.2.2 Phân tích lựa chọn phương pháp thí nghiệm với hỗn hợp đá-nhựa trạng thái rời 63 2.2.3 Phân tích lựa chọn phương pháp thí nghiệm với hỗn hợp đá-nhựa trạng thái đầm chặt .64 2.3 Phân tích lựa chọn AASHTO T283 ASTM D 4867 hiệu chỉnh cho phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam 70 2.3.1 Phân tích lựa chọn AASHTO T283 ASTM D 4867 70 2.3.2 Phân tích loại bỏ việc bảo dưỡng mẫu với chu kỳ đóng băng/tanbăng AASHTO T283 cho phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam .71 2.4 Kết luận chương 72 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRONG PHÒNG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA MỘT SỐ LOẠI PHỤ GIA ĐANG SỬ DỤNG Ở VIỆT NAM 73 3.1 Nghiên cứu xác định hàm lượng phụ gia vôi hydrat tối ưu để xử lý trước bề mặt đá dăm nhằm cải thiện khả dính bám đá-nhựa cho BTN 73 3.1.1 Mục đích nghiên cứu 73 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật v 3.1.2 3.1.3 Tóm tắt trình tự tiến hành nghiên cứu thực nghiệm .74 Thiết kế thành phần hỗn hợp BTNC12.5 74 3.1.4 3.1.5 Xử lý trước bề mặt đá dăm với vôi hydrat 76 Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng nước đến hỗn hợp BTN đầm nén …………………………………………………………………………………78 3.1.6 Thí nghiệm LVBX với BTNC12.5 có tỷ lệ tối ưu vôi hydrat xử lý trước với đá dăm 1.0% .84 3.1.7 Kết luận chung 85 3.2 Nghiên cứu xác định hiệu Toughfix Hyper (TFH) tỷ lệ TFH tối ưu ……………………………………………………………………………….85 3.2.1 Mục đích nghiên cứu 85 3.2.2 Thí nghiệm với nhựa đường 86 3.2.3 Thiết kế thành phẫn BTNC12.5 89 3.2.4 Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng nước đến cường độ hỗn hợp BTN đẩm nén 91 3.2.5 Thí nghiệm LVBX với BTNC12.5 có tỷ lệ TFH tối ưu 0.15% .98 3.2.6 Kết luận chung 100 3.3 Đánh giá hiệu phụ gia tăng dính bám đá – nhựa cho BTNC12.5 sử dụng cốt liệu dính bám miền Trung 100 3.3.1 Mục đích nghiên cứu 100 3.3.2 Lựa chọn vật liệu 101 3.3.3 Thiết kế thành phần hỗn hợp BTNC12.5 102 3.3.4 Thí nghiệm độ dính bám theo TCVN 7504:2005 103 3.3.5 Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng nước đến cường độ hỗn hợp BTN đẩm nén theo AASHTO T283* .104 3.3.6 Phân tích đánh giá hiệu phụ gia 107 3.4 Kết luận chương 108 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA PHỤ GIA TĂNG DÍNH BÁM TRÊN MỘT SỐ ĐOẠN ĐƯỜNG KHU VỰC MIỀN TRUNG 110 4.1 Khảo sát độ nhạy ẩm đoạn đường Km1249+200 - Km1249+300 thuộc Dự án xây dựng mở rộng QL1 sau năm khai thác .110 4.1.1 Mục đích nghiên cứu 110 4.1.2 Khảo sát lựa chọn đoạn đường nghiên cứu, khoan mẫu BTN 111 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật vi 4.1.3 Đánh giá chất lượng mặt đường đoạn nghiên cứu thời điểm bắt đầu khai thác …………………………………………………………………………… …112 4.1.4 4.1.5 Thí nghiệm xác định độ nhạy ẩm BTN đoạn nghiên cứu .115 Phân tích đánh giá độ nhạy ẩm xác định đoạn đường nghiên cứu ………………………………………………………………………….……118 4.2 Thí nghiệm đánh giá hiệu phụ gia ToughFix giai đoạn thi công đoạn đường Km66+700- Km67+200, cao tốc Đà Nẵng-Quảng Ngãi .119 4.2.1 Mục đích nghiên cứu 119 4.2.2 Tóm tắt thơng tin đoạn nghiên cứu 119 4.2.3 Đánh giá hiệu phụ gia Toughfix với BTNC12.5 trạm trộn ……………………………………………………………………………… 121 4.2.4 Đánh giá hiệu Toughfix giai đoạn lu lèn BTNC12.5 125 4.2.5 Kết luận hiệu phụ gia Toughfix cho BTNC12.5 giai đoạn thi công đoạn Km66 +700 - Km67+200 130 4.3 Kết luận chương 130 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .131 TÀI LIỆU THAM KHẢO .134 CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ .140 PHỤ LỤC Thông tin tính loại phụ gia (vơi hydrat, Wetfix Be, Toughfix, Toughfix Hyper Zycotherm) PHỤ LỤC Phương pháp đánh giá ảnh hưởng nước đến hỗn hợp BTN đầm nén (AASHTO T283*) PHỤ LỤC Kết thí nghiệm xác định hàm lượng vơi hydrat tối ưu PHỤ LỤC Kết thí nghiệm xác định hàm lượng Toughfix Hyper tối ưu PHỤ LỤC Kết thí nghiệm đánh giá hiệu loại phụ gia PHỤ LỤC Kết thí nghiệm trường Luận án tiến sĩ Kĩ thuật vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT BTN Bê tông nhựa (trong luận án đồng nghĩa với BTNC) BTNC Bê tông nhựa chặt BTNC12,5 Bê tông nhựa chặt có cỡ hạt lớn nhất danh định 12,5 mm BTNC19 Bê tơng nhựa chặt có cỡ hạt lớn nhất danh định 19 mm BTNRTN Bê tông nhựa rỗng nước (Porous Asphalt-PA) SMA Stone Matrix Asphalt (Hỡn hợp đá vữa nhựa) KQTN Kết thí nghiệm YCKT Yêu cầu kỹ thuật LVBX Lún vệt bánh xe GTVT Giao thông vận tải TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam QĐ 858 Quyết định số 858/QĐ-BGTVT ngày 26/3/2014 Bộ trưởng Bộ GTVT 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 bê tơng nhựa nóng tuyến đường tơ có quy mơ giao thơng lớn” QĐ 1617 Quyết định số 1617/QĐ-BGTVT ngày 29/4/2014 Bộ trưởng Bộ GTVT việc ban hành “Quy định kỹ thuật phương pháp thử độ sâu hằn lún vệt bánh xe bê tông nhựa xác định thiết bị Wheel tracking” QĐ 3287 Quyết định số 3287/QĐ-BGTVT ngày 29/10/2018 Bộ trưởng Bộ GTVT việc ban hành “Quy định tạm thời kỹ thuật thi công nghiệm thu lớp phủ siêu mỏng tạo nhám đường ô tô” TSk Cường độ kéo gián tiếp ép chẻ mẫu BTN bảo dưỡng trạng thái khô TSbh Cường độ kéo gián tiếp ép chẻ mẫu BTN bảo dưỡng trạng thái bão hòa Luận án tiến sĩ Kĩ thuật viii TSR Tỷ số cường độ kéo gián tiếp ép chẻ mẫu BTN (tính TSbh/TSk) AASHTO American Association of State Highways and Transportation Officials (Hiệp hội người làm đường vận tải toàn nước Hoa Kỳ) ASTM American Society of Testing Materials (Hiệp hội thí nghiệm vật liệu Hoa Kỳ) NCHRP National Cooperation Highway Research Program (Chương trình hợp tác nghiên cứu đường quốc gia) Luận án tiến sĩ Kĩ thuật ix DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Phân nhóm cốt liệu theo thành phần khống [26] 19 Bảng Phân loại đá dựa hàm lượng SiO2 21 Bảng Hiệu sử dụng vôi hydrat theo đánh giá bang nước Mỹ 36 Bảng So sánh tuổi thọ đường có không sử dụng vôi hydrat hệ thống đường cao tốc Bang nước Mỹ 37 Bảng Phụ gia chống bong tách dạng lỏng hãng PetroChem (USA) 37 Bảng Tình hình sử dụng vơi hydrat cho BTN nước châu Âu 38 Bảng Các phương pháp thí nghiệm mẫu hỡn hợp đá-nhựa rời 46 Bảng 2.Các phương pháp thí nghiệm mẫu hỡn hợp đá-nhựa đầm nén .51 Bảng Các phương pháp thí nghiệm dính bám đá-nhựa 62 Bảng Các tiêu kỹ thuật BTNC12.5 hàm lượng nhựa tối ưu ……….75 Bảng Kết thí nghiệm LVBX mẫu BTNC12.5 dùng đá granite …… 76 Bảng 3 Thành phần hóa học vơi hydrat sử dụng thí nghiệm ……… 77 Bảng Số lượng mẫu BTNC12.5 xử lý trước vôi hydrat ……………… 78 Bảng Kết thí nghiệm cường độ kéo ép chẻ mẫu BTNC12.5 với đá vôi, đá granite, tỷ lệ vôi hydrat khác ………………………………… ……80 Bảng Kết thí nghiệm LVBX mẫu BTNC12,5 ………………………84 Bảng Kết thí nghiệm tiêu lý nhựa đường với tỷ lệ TFH….88 Bảng Các tiêu kỹ thuật BTNC12.5 hàm lượng nhựa tối ưu ……… 90 Bảng Kết thí nghiệm LVBX BTNC12.5 (khơng có phụ gia TFH), với loại đá dăm …………………………………………………………………… 91 Bảng 10 Số lượng mẫu thí nghiệm xác định cường độ kéo gián tiếpkhi ép chẻ 91 Bảng 11 Tỷ lệ phụ gia tăng dính bám lựa chọn để nghiên cứu……………… 102 Bảng 12 Các tiêu kỹ thuật hỡn hợp BTNC12.5 (khơng có phụ gia) …102 Bảng 13 Kết thí nghiệm độ dính bám ứng với loại phụ gia …………….103 Bảng 14 Tổng số lượng mẫu thí nghiệm TSk TSbh ứng với loại phụ gia 104 Bảng 15 Kết thí nghiệm TSk, TSbh, TSR mẫu BTNC12.5 …………105 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật x Bảng Chất lượng thi công BTNC19 đoạn 1248+400-Km 1249+300 113 Bảng Chất lượng thi công BTNC12.5 đoạn 1248+400-Km 1249+600 114 Bảng Độ rỗng dư mẫu BTNC12.5 .115 Bảng 4 Cường độ kéo gián tiếp ép chẻ mẫu khô 116 Bảng Cường độ kéo gián tiếp ép chẻ mẫu bão hòa 116 Bảng Độ lệch ch̃i thí nghiệm 117 Bảng Đánh giá độ chụm chuỗi kết thí nghiệm 117 Bảng 8.Cấp phối hỡn hợp vật liệu khống BTNC12.5 .120 Bảng Kết thiết kế hỗn hợp BTN12.5 có Tough Fix 0.3% 120 Bảng 10 Ký hiệu tổ mẫu BTNC12.5 chế bị từ mẫu rời 122 Bảng 11 Kết thí nghiệm mẫu BTN12.5 chế bị từ mẫu rời Làn 122 Bảng 12 Kết thí nghiệm mẫu BTNC12.5 chế bị từ mẫu rời Làn .123 Bảng 13 Đánh giá độ chụm TSk, TSbh mẫu thí nghiệm 124 Bảng 14 Đánh giá độ chụm TSk, TSbh mẫu thí nghiệm 124 Bảng 15 Ký hiệu mẫu khoan BTNC12.5 126 Bảng 16 Kết thí nghiệm TSR mẫu khoan BTNC12.5 Làn .127 Bảng 17 Kết thí nghiệm TSR mẫu khoan BTNC12.5 Làn .127 Bảng 18 Đánh giá độ chụm TSk, TSbh mẫu khoan thí nghiệm 128 Bảng 19 Đánh giá độ chụm TSk, TSbh mẫu khoan thí nghiệm 128 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 126 Hình 11 Khoan mẫu BTNC12.5 đoạn Km66 + 700 -Km67+200 Việc khoan mẫu BTNC12.5 tiến hành rải hai thi cơng để đánh giá tính đồng thi công hiệu Toughfix đoạn thi công Tiến hành khoan mẫu BTNC12.5 Làn (rộng m), mẫu BTNC12.5 Làn (rộng 5.8 m) để thí nghiệm TS khơ TS bão hịa (minh họa hình 4.12) Hình 12 Sơ đồ khoan mẫu thí nghiệm trường Tổng cộng có 12 mẫu khoan, phân thành mẫu khơ, mẫu bão hòa (ký hiệu M 1, M2 mẫu thuộc 1, 2; k mẫu khô, b mẫu bão hòa) nêu Bảng 4.15 Bảng 15 Ký hiệu mẫu khoan BTNC12.5 Ký hiệu Ký hiệu Lý trình mẫu khoan Làn Lý trình mẫu khoan Làn mẫu mẫu M1k1 Km66+750 – cách tim 1m M2k1 Km66+750 – cách tim 10m M1k2 Km66+750 – cách tim 5m M2k2 Km66+925 – cách tim 6.5m M1k3 Km66+925 – cách tim 0.5m M2k3 Km66+925 – cách tim 8.5m M1b1 Km67+050 – cách tim 0.7m M2b1 Km67+050 – cách tim 10.5m Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 127 M1b2 Km67+160 – cách tim 4.5m M2b2 Km67+050 – cách tim 6.4m M1b3 Km67+160 – cách tim 1.2m M2ab3 Km67+160 – cách tim 10m Việc bảo dưỡng mẫu bão hòa, mẫu khơ thí nghiệm xác định TS khơ, TS bão hòa TSR theo quy định AASHTO T283* Kết thí nghiệm thể bảng 4.16 (làn 1) bảng 4.17 (làn 2) Bảng 16 Kết thí nghiệm TSR mẫu khoan BTNC12.5 Làn Ký hiệu mẫu M1k1 M1k2 M1k3 M1b1 M1b2 M1b3 Đường kính mm (in.) D 100.6 101.4 101.2 101.3 101.6 101.3 45.0 47.5 45.5 47.0 42.3 35.3 5.21 5.10 5.03 4.90 5.14 5.08 7223 7744 7788 S’ 72.35 76.34 72.27 Tải trọng N P’ Cường độ mẫu khô TSk S1 (2000P/лtD) kPa Cường độ mẫu bão hòa S2 TSbh (2000P/лtD) kPa TSR (100*S2/S1) 7455 6603 5541 996.8 978.1 986.5 Chiều cao mm (in.) t Độ rỗng dư [100.(GmmPa Gmb)/Gmm] Tải trọng N P Độ bão hoà (100J’/Va) % 1015.8 1023.6 1076.7 95.0 Bảng 17 Kết thí nghiệm TSR mẫu khoan BTNC12.5 Làn Ký hiệu mẫu M2k1 M2k2 M2k3 M2b1 M2b2 M2b3 Đường kính mm D 101.0 101.7 101.0 100.9 100.6 101.0 Chiều cao mm Độ rỗng dư [100.(Gmm-Gmb)/Gmm] Tải trọng N Độ bão hoà (100J’/Va) % Tải trọng N Cường độ mẫu khô (2000P/лtD) kPa Cường độ mẫu bão hòa (2000P/лtD) kPa TSR (100*S2/S1), % t 42.6 48.7 47.2 37.0 43.0 52.0 Pa 4.20 4.14 4.03 3.94 4.34 4.24 P 6802 7884 7702 S’ 74.29 73.50 72.94 P’ 5829 6616 8149 994.0 973.7 987.8 S1 1006.4 1013.4 S2 1028.5 97.0 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 128 Sử dụng số liệu TSk, TSbh bảng 4.16 4.17 để phân tích thống kê xác định độ chụm Kết phân tích thể bảng 4.18 4.19 cho thấy đạt độ chụm Bảng 18 Đánh giá độ chụm TSk, TSbh mẫu khoan thí nghiệm TT Chỉ tiêu Mẫu Điều kiện khô Điều kiện bảo dưỡng Cường độ kéo gián tiếp điều kiện thí nghiệm, kPa TB 1015.8 1023.6 1076.7 1038.70 996.8 978.1 986.5 987.13 kPa 60.90 18.70 kPa 55 55 kPa 181.50 181.50 - Đạt Đạt Khoảng chênh lệch R: maxmin Độ lệch chuẩn cho phép, 1s Giá trị độ lệch cho phép: 3.3x1s Đánh giá: So sánh (2) (4) Bảng 19 Đánh giá độ chụm TSk, TSbh mẫu khoan thí nghiệm TT Minh họa Chỉ tiêu Mẫu Điều kiện khô Điều kiện bảo dưỡng Cường độ kéo gián tiếp điều kiện thí nghiệm, kPa TB 1006.4 1013.4 1028.5 1016.10 994 973.7 987.8 985.17 Khoảng chênh lệch R: maxkPa 22.10 20.30 kPa 55 55 Độ lệch chuẩn cho phép, 1s Giá trị độ lệch cho phép: kPa 181.50 181.50 3.3x1s Đạt Đạt Đánh giá: So sánh (2) (4) kết thí nghiệm TS, TSR mẫu khoan trường BTNC12.5 phụ gia Tough Fix thể hình 4.13 4.14 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 129 Hình 13 TS xe mẫu khoan trường BTNC12.5 Toughfix Hình 14 TSR xe mẫu khoan trường BTNC12.5 Toughfix Nhận xét: Qua kết thí nghiệm bảng 4.16, 4.17, hình 4.13 4.14 có nhận xét sau: - Cường độ mẫu khơ (và Cường độ mẫu bão hịa) mẫu khoan BTNC12.5 tương ứng thuộc Làn Làn có giá trị xấp xỉ Qua thấy chất lượng lu lèn lớp BTNC12.5 tốt đồng rải (hình 4.13) - Tỷ số cường độ chịu kéo gián tiếp trung bình (TSR) BTNC12.5 Làn Làn tương đương (95% 97%) cao (so với giới hạn TSRmin= 80%) Qua đưa nhận xét lớp mặt đường BTNC12.5 sử dụng phụ gia TF phát huy hiệu giai đoạn lu lèn - Lớp BTNC12.5 sau thi cơng có độ rỡng dư phù hợp (khoảng 5%), TSR cao (95-97%) có ưu điểm giảm thiểu tác động nước mặt đường BTNC12.5 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 130 4.2.5 Kết luận hiệu phụ gia Toughfix cho BTNC12.5 giai đoạn thi công đoạn Km66 +700 - Km67+200 Hiệu phụ gia tăng dính bám cho BTNC12.5 giai đoạn thi công đánh giá hai công đoạn: sản xuất BTNC12.5 trạm trộn lu lèn BTNC12.5 trường Qua kết thí nghiệm TSk, TSbh, TSR với tổ mẫu BTNC12.5 (mỗi tổ mẫu) lấy từ máy rải BTN tổ mẫu BTNC12.5 (mỗi tổ mẫu) lấy từ mẫu khoan mặt đường từ Km66+700 đến Km67+200 đường cao tốc Đà Nẵng – Quảng Ngãi (hướng Đà nẵng Quảng Ngãi), qua kết phân tích nêu cho thấy phụ gia Toughfix có hiệu cao cho BTNC12.5 giai đoạn thi công Kết hợp với kết thí nghiệm mục 3.3 – chương nhận thấy phụ gia TF có hiệu tốt giai đoạn thiết kế thành phần BTN giai đoạn thi công Đây sở để phụ gia TF phát huy hiệu tốt việc tăng khả kháng ẩm BTNC12.5 giai đoạn khai thác sau 4.3 Kết luận chương 1) Luận án khảo sát xác định độ nhạy ẩm mặt đường BTN sau thời gian năm khai thác đoạn đường Km1249+200- Km1249+300 với kết độ nhạy ẩm TSR=70.3% Do đoạn đường nghiên cứu có đặc thù: thường xuyên bị tác động nước mùa mưa, mặt đường bị bong tróc, lớp BTNC12.5 có độ rỡng dư cao (8%) nên qua đưa nhận xét độ nhạy ẩm thấp tác động nước, nước dễ thấm vào mặt đường có độ rỡng dư cao (8%) làm suy giảm khả dính bám đá-nhựa suy giảm khả dính kết nhựa đường hỗn hợp BTN 2) Luận án thí nghiệm đánh giá hiệu phụ gia Toughfix cho BTN giai đoạn thi công đoạn Km66 + 700 -Km67+200 Dự án xây dựng đường ô tô cao tốc Đà Nẵng-Quảng Ngãi Qua kết thí nghiệm đưa kết luận BTNC12.5 sản xuất trạm trộn, thi công trường kiểm soát tốt nên phụ gia Toughfix có hiệu cao cho BTNC12.5 giai đoạn thi công Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 131 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Những đóng góp luận án kể đến là: Luận án phân tích chi tiết vai trị, chế hoạt động, tính loại phụ gia tăng dính bám đá nhựa cho BTN có nước ta như: Wetfix Be, Toughfix, Toughfix Hyper, Zycotherm, vôi hydrat Luận án lựa chọn phương pháp thí nghiệm phù hợp với điều kiện Việt Nam: - Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng nước đến cường độ hỗn hợp BTN đẩm nén (AASHTO T283-14*): phương pháp thí nghiệm chủ đạo nhằm đánh giá khả kháng ẩm BTN đánh giá hiệu tất loại phụ gia tăng khả dính bám giai đoạn thiết kế, thi cơng khai thác (đánh giá độ nhạy ẩm theo thời gian) - Thí nghiệm xác định độ dính bám với đá theo TCVN 7504: 2005: áp dụng để xác định khả dính bám nhựa đá dăm đánh giá hiệu loại phụ gia tăng khả dính bám giai đoạn thiết kế thành phần BTN (chỉ áp dụng với phụ gia đưa trực tiếp vào nhựa đường (phụ gia hóa, nano dạng lỏng), khơng áp dụng với phụ gia dạng rắn vôi hydrat) Kết đạt qua nghiên cứu thực nghiệm phòng: - Đã xác định hàm lượng phụ gia vôi hydrat tối ưu áp dụng để xử lý bề mặt đá dăm 1.0 % cho BTNC12.5 (với loại đá dăm, đá Granite mỏ Thừa thiên Huế đá vôi tỉnh Hà Nam) - Đã xác định hàm lượng phụ gia Toughfix Hyper tối ưu 0.15% cho BTNC12.5 (với loại đá dăm: đá granite Đà Nẵng, đá granite Đăk Lăk, đá granite Bình Định, đá granite Hà Tĩnh đá vôi tỉnh Ninh Bình) - loại phụ gia tăng dính bám có Việt Nam có hiệu cho BTNC12.5 sử dụng đá dăm có độ dính bám Hiệu phụ gia tăng dính bám xếp theo thứ tự từ cao xuống thấp là: 1) Vôi hydrat; 2) Xi măng; 3) Wetfix Be; 4) Zycotherm; 5) ToughFix; 6) Tough Fix Hyper Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 132 Kết dạt qua nghiên cứu thực nghiệm trường: - Đã khảo sát xác định Độ nhạy ẩm đoạn đường nghiên cứu, Km1249+200- Km1249+300 thuộc QL 1A, sau thời gian năm khai thác, kết thí nghiệm TSR=70.3% Đã phân tích xác định nguyên nhân gây suy giảm khả kháng ẩm đoạn đường này, có nguyên nhân tác động nước mặt đường có độ rỡng dư cao (8%) làm suy giảm khả dính bám đá-nhựa suy giảm khả dính kết nhựa đường hỡn hợp BTN - Đã thí nghiệm đưa kết luận phụ gia Toughfix cho BTNC12.5 có hiệu giai đoạn thi công đoạn nghiên cứu, Km66 + 700 -Km67+200, thuộc Dự án xây dựng đường ô tô cao tốc Đà Nẵng-Quảng Ngãi Những tồn tại, hạn chế - Đề tài chưa có điều kiện nghiên cứu sâu phụ gia xi măng cho BTN Mặc dù kết thí nghiệm luận án xi măng có hiệu việc cải thiện khả dính bám đá-nhựa cho BTN Tuy nhiên nhiều nước giới không sử dụng xi măng làm phụ gia tăng dính bám Vì cần phải tiếp tục nghiên cứu trước đưa xi măng vào sử dụng đại trà làm phụ gia tăng dính bám cho BTN - Đề tài chưa có điều kiện nghiên cứu thực nghiệm đánh giá hiệu phụ gia tăng dính bám với loại đá dăm thuộc khu vực Nam Kiến nghị Đề nghị sử dụng rộng rãi phụ gia vôi hydrat để cải thiện khả dính bám cho BTN có sử dụng đá dăm có độ dính bám kém, nhất với khu vực miền Trung Phụ gia vôi hydrat sử dụng phổ biến giới, có hiệu cao cải thiện khả dính bám cho đá dăm có độ dính bám Vơi hydrat sản x́t sở nước, có tính thỏa mãn yêu cầu Đề nghị sử dụng rộng rãi phương pháp thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng nước đến hỗn hợp BTN đầm nén (theo đề xuất NCS, tham khảo AASHTO T2832014, loại bỏ chế độ bảo dưỡng mẫu BTN trạng thái đóng băng/tan băng khí hậu Việt Nam khơng có nhiệt độ âm) để đánh giá độ nhạy ẩm, dánh giá Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 133 hiệu phụ gia tăng dính bám giai đoạn thiết kế thành phần BTN, thi công khai thác Hướng nghiên cứu - Tiếp tục nghiên cứu hiệu phụ gia xi măng cho BTN - Mở rộng nghiên cứu thí nghiệm phân tích quang phổ xác định thành phần khống vật học thành phần hóa học cốt liệu để phân tích sâu tương tác hóa học đá nhựa đường Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 134 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Bộ KHCN (2011), TCVN 8819:2011, Mặt đường bê tơng nhựa nóng - u cầu thi cơng nghiệm thu [2] Bộ KHCN (2011), TCVN 8820:2011, Hỗn hợp bê tơng nhựa nóng-Thiết kế theo phương pháp Marshall [3] Bộ KHCN (2005), TCVN 7504:2005, Bitum – Phương pháp xác định độ bám dính với đá [4] Bộ KHCN (2011), TCVN 8860-12:2011, Bê tông nhựa - Phương pháp thử - Phần 12: Xác định độ ổn định lại bê tông nhựa [5] Bộ GTVT (2014), Hướng dẫn áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật hành nhằm tăng cường quản lý chất lượng thiết kế thi cơng mặt đường bê tơng nhựa nóng tuyến đường tơ có quy mơ giao thơng lớn, Ban hành kèm theo Quyết định số 858/QĐ-BGTVT ngày 26/3/2014 Bộ trưởng Bộ GTVT [6] Bộ GTVT (2014), Quy định kỹ thuật phương pháp thử độ sâu hằn lún vệt bánh xe bê tông nhựa xác định thiết bị Wheel tracking, Ban hành kèm theo Quyết định số 1617/QĐ-BGTVT ngày 29/4/2014 Bộ trưởng Bộ GTVT [7] Bộ GTVT (2018) Quy định tạm thời kỹ thuật thi công nghiệm thu lớp phủ siêu mỏng tạo nhám đường ô tô Ban hành kèm theo Quyết định số 3287/QĐBGTVT ngày 29/10/2018 Bộ trưởng Bộ GTVT [8] Trần Tuấn Hiệp, Hoàng Trọng Yên (2002), Cẩm nang bitum Shell, Nhà xuất GTVT, Hà Nội [9] Trần Ngọc Hưng, Tạ Thị Hồng Nhung, Vũ Thế Thuần, Trọng Kiến Dương (2017), Một số kết nghiên cứu sử dụng phụ gia nano-organosilane (zycotherm) cho bê tông Asphalt BTNC12.5 sử dụng cốt liệu gốc axit điều kiện Việt Nam Tạp chí Giao thơng vận tải Số tháng 12/2017 ISBN 2354-0818 [10] GS.TS Phạm Duy Hữu ctv, Bêtông Asphalt, Nhà Xuất Giao thông Vận tải, Hà nội Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 135 [11] PGS.TS Nguyễn Thị Bích Thủy (2003): “Nghiên cứu tổng hợp phụ gia tăng bám dính cho hỗn hợp bê tơng nhựa sở axít béo amin”, Báo cáo tổng kết đề tài KHCN, cấp [12] PGS.TS Nguyễn Thị Bích Thủy ctv (2005), Nghiên cứu phụ gia tăng bám dính đá nhựa sở Oligoamid để tăng chất lượng mặt đường bê tông asphalt hệ thống đường Hà Nội, Báo cáo tổng kết đề tài KHCN, cấp Thành phố Hà Nội - Chương trình: 01C – 04 [13] Viện Khoa học Công nghệ GTVT (2007), Báo cáo kết thí nghiệm đánh giá chất lượng phụ gia Kaloamine Thành Đô (Trung Quốc), áp dụng cho đoạn thử nghiệm Ngọc Hồi-Tân Cảnh, Dự án đường Hồ Chí Minh [14] Viện Khoa học Cơng nghệ GTVT (11/2015), Báo cáo kết kiểm định chất lượng cơng trình Dự án đầu tư xây dựng cơng trình mở rộng Quốc lộ 1, đoạn Km 1212+400 - Km 1265+000, Tỉnh Bình Định Phú Yên TIẾNG ANH [15] ALDOT-361-88 (2008), Resistance of compacted hot-mix asphalt to moisture induced damage, Alabama Dept of Transportation [16] ASHTO M 323-14, Standard Specification for Superpave Volumetric Mix Design [17] AASHTO T 283 -14, Standard Method of Test for Resistance of Compacted Asphalt Mixtures to Moisture-Induced Damage [18] AASHTO M 303-2010, Standard Specification for Lime for Asphalt Mixtures [19] ASTM D1664, Standard Method of Test for coating and stripping of bitumen – aggregate mixture [20] ASTM D3625, Standard practice for effect of water on bituminous - Coated Aggregate Using Boiling Water [21] ASTM D4867-2004, Standard Test Method for Effect of Moisture on Asphalt Concrete Paving Mixtures Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 136 [22] AkzoNobel (2008), Surface Chemistry Adhesion Promoters Technical Bulletin [23] Ameri, M., Kouchaki, S., and Roshani, H (2013) Laboratory evaluation of the effect of nano-organosilane anti-stripping additive on the moisture susceptibility of HMA mixtures under freeze–thaw cycles Construction and Building Materials 48:1009–1016 [24] Ahmed Ebrahim Abu El-Maaty Behiry (2013) Laboratory evaluation of resistance to moisture damage in asphalt mixtures Ain Shams University Ain Shams Engineering Journal [25] Aschenbrener T (2002), Survey on moisture damage of hot mix asphalt pavements Colorado DOT, Denver, Colorado [26] Umaru Bagampadde, Ulf Isacsson and Badru M Kiggundu (2003) Fundamentals of Stripping in Bituminous Pavements Div of Highway Engineering, Royal Institute of Technology, SE-100 44 Stockholm, Sweden, 2003 [27] Donald Christensen, Dennis Morian, William Wang (2015) Cost Benefit Analysis of Anti-Strip Additives in Hot Mix Asphalt with Various Aggregates Pennsylvania Department of Transportation USA [28] R Christopher Williams, Tamer M Breakah (2010), Evaluation of Hot Mix Asphalt Moisture Sensitivity Using the Nottingham Asphalt Test Equipment Iowa State University [29] Da Nang-Quang Ngai Expressway Development Project (2018), CS1 Supervision Consulting Services CDM Smith [30] Jon Epps; Eric Berger; James N Anagnos (2003), Moisture Sensitivity of Asphalt Pavements: A National Seminar TOPIC Treatments California, February 4–6 [31] Guide to Pavement Technology Part 4B (2014), Asphalt Austroads Sydney [32] A Hanz, H.U Bahia, K Kanitpong, and H Wen (2007) Test Method to Determine Aggregate/Asphalt Adhesion Properties and Potential Moisture Damage Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 137 Report No WHRP 07-02 University of Wisconsin-Madison Department of Civil and Environmental Engineering [33] I Ibrahim, H N A Mehan (2015), The Effect of Nano-Materials on Hot Mixture “Asphalt-Concrete” Scientific Research Publishing Inc Journal of Civil Engineering [34] IRC 111-2009, Specifications for Dense Graded Bituminous Mixture Indian Road Congress [35] IS 14982:2001 (Reaffirmed - 2011) Indian Standard, Anti-Stripping Agent (Amine type) Specification Bureau of Indian Standard [36] Canestrari F, Cardone F, Graziani A, Santagata FA, Bahia HU (2010) Adhesive and cohesive properties of asphalt– aggregate systems subjected to moisture damage EATA conference 2010 [37] JTG F40-2004 (2005), Technical Specifications for Construction of Highway Asphalt Pavements Ministry of Communications of the People's Republic of China [38] Prithvi Sigh Kandal; A Veeraragavan; R.K Jain (2010), Giudlines for Long Lasting Bituminous Pavement in India Journal of the Indian Roads Congress [39] Didier Lesueur, Joëlle Petit, Hans-Josef Ritter (2013), The mechanisms of hydrated lime modification of asphalt mixtures: a state-of-the-art review Road Materials and Pavement Design, © 2013 Taylor & Francis [40] D Lesueur, J Petit, H.-J Ritter 2012), Increasing the durability of asphalt mixtures by hydrated lime addition What evidence? The 5th Eurasphalt and Eurobitume Congress in Istanbul [41] Didier Lesueur, Joëlle Petit, Hans Josef Ritter (2012), Increasing the Durability of Asphalt Mixtures by Hydrated Lime Addition: What Mechanisms 5th Eurasphalt & Eurobitume Congress, Istanbul [42] D Lesueur (2010), “Hydrated lime: A proven additive for durable asphalt pavements –Critical literature review”, Brussels: European Lime Association (EuLA) Ed Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 138 [43] Qing Lu (2005), Investigation of Conditions for Moisture Damage in Asphalt Concrete and Appropriate Laboratory Test Methods Doctor of Philosophy in Engineering – Civil Engineering University of California, Berkeley [44] Nejad, F M., Azarhoosh, A., Hamedi, G H., and Azarhoosh, M (2012), Influence of using nonmaterial to reduce the moisture susceptibility of hot mix asphalt Construction and Building Materials 31:384–388 [45] Raquel Moraes, Raul Velasquez, Hussain Bahia (2011) Measuring Effect of Moisture on Asphalt-Aggregate Bond with the Bitumen Bond Strength Test TRB Annual Meeting January 23-27, 2011 Washington, D.C [46] NCHRP Report 673 (2011), A Manual for Design of Hot Mix Asphalt with Commentary Transportation Research Boad Wasington, DC [47] NHCRP Report 589 (2007), Improved Conditioning and Testing Procedures for HMA Moisture Susceptibility Transportation Research Board [48] Bradley J Putman, Serji N Amirkhanian (2006), Laboratory Evaluation of Anti-Strip Additives in Hot Mix Asphalt Report No FHWA-SC-06-07 South Carolina Department of Transportation [49] H Plancher, S M Dorrence and J.C Petersen Identtficatton of Chemical Types in Asphalts Strongly Adsorbed at the Asphalt-Aggregate interface and their relative displacement by Water Proc Of AAPT, 1977 [50] Rohith N, J.Ranjitha (2013), A Study on Marshall Stability Properties Of Warm Mix Asphalt Using Zycotherm A Chemical Additive International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT) Vol Issue 7, 7/ 2013 ISSN: 22780181 [51] Republic of the Philippins (2014), Standard Specification on the Use of Anti- Stripping Agent for Hot Mix Asphalt (HMA) Department of Public Works and Highways Office of Secretary Mania [52] Peter E Sebaaly (2007), Comparison of Lime and Liquid Additives on the Moisture Damage of Hot Mix Asphalt Mixtures National Lime Association Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 139 [53] Superior Performing Asphalt Pavement (2005), Superpave Performance by Design Final report of the TRB Superpave Committee Transportation Research Board Miscellaneous Report ISBN 0-309-09414-3 [54] Standard Specification for Road Works - Section (2008), Flexible Pavement Jabatan Kerja Raya (JKR) Malaisia JKR/SPJ/2008-S4 [55] Stroup-Gardiner, M and Brown, E.R (2000) Segregation in Hot Mix Asphalt Pavements National Cooperative Highway Research Program Report 441: Transportation Research Board, National Research Council Washington, D.C [56] Taiyu Kensetsu Co., LTD (Japan) (2015), Anti-Stripping Agent Tough Fix [57] Taiyu Kensetsu Co., LTD (Japan) (2015), Anti-Stripping Agent Tough Fix Hyper [58] Transportation Research Board (2003), Moisture Sensitivity of Asphalt Pavements Washington, D.C [59] A.R Tarrer, Vinay Wagh (1991), The Effect of the Physical and Chemical Characteristics of the Aggregate on Bonding SHRP-A/UWP-91-510 [60] Mekdim Weldegiorgis (2014), On Dynamic Modulus of Asphalt Concrete for Moisture Damage University of New Mexico [61] John Zaniewski, Ph.D (2006), Investigation of Moisture Sensitivity of Hot Mix Asphalt Concrete Asphalt Technology Program Department of Civil and Environmental Engineering Morgantown, West Virginia Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 140 CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ NCS Vũ Ngọc Phương, KS Akihiro Kato (2017) “Phân tích kết trường hiệu hai loại phụ gia tăng dính bám đá – nhựa Toughfix Wetfix Be hỗn hợp bê tơng nhựa nóng sử dụng đá khu vực Suối Mơ – Đà Nẵng” Tạp chí Khoa học Giao thơng Vận tải, tháng năm 2017, ISSN 2354-0818 PGS.TS Nguyễn Quang Phúc, Dr Hiromitsu Nakanishi, Mr Akihiro Kato, NCS Vũ Ngọc Phương, ThS Lương Xuân Chiểu, KS Nguyễn Chí Công (2017) “Nghiên cứu thực nghiệm sử dụng phụ gia Tough Fix Hyper tăng độ ổn định nước cường độ bê tơng nhựa mặt đường” Tạp chí Giao thông Vận tải, tháng năm 2017, ISSN 2354-0818 ThS Vũ Ngọc Phương, ThS Nguyễn Lan Anh (2018) “Nghiên cứu sử dụng phụ gia vơi thủy hóa việc cải thiện khả kháng ẩm chống hằn lún vệt bánh xe hỗn hợp bê tông nhựa sử dụng đá granite khu vực miền Trung” Tạp chí Cầu đường Việt Nam, số năm 2018, ISSN 2354-0818 ThS Nguyễn Tuấn Hiển, ThS Vũ Ngọc Phương, KS Phạm Văn Quyền (2018) “Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thí nghiệm đánh giá độ nhạy ẩm bê tông nhựa phù hợp với điều kiện Việt Nam” Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học công nghệ năm 2018, Viện Khoa học Công nghệ GTVT, ISBN: 978-604-89-5441-3 ThS Vũ Ngọc Phương, ThS Nguyễn Thanh Lập, KS Nguyễn Văn Chương (2018) “Nghiên cứu đánh giá hiệu số loại phụ gia kháng bong tách đá nhựa cho bê tơng nhựa sử dụng cốt liệu dính bám khu vựa Miền Trung” Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học công nghệ năm 2018, Viện Khoa học Công nghệ GTVT, ISBN: 978-604-89-5441-3 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật