(Luận án tiến sĩ) Nghiên Cứu Bê Tông Nhựa Mặt Đường Sử Dụng Sợi Bazan Phân Tán Trong Điều Kiện Việt Nam

TR¯èNG Đ¾I HèC CÔNG NGHâ GIAO THÔNG VÂN TÀI

PHÙNG BÁ NHÂN

NGHIÊN CĄU BÊ TÔNG NHĄA M¾T Đ¯èNG SĀ DĀNG

NGÀNH: Kþ THUÂT XÂY DĄNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG MÃ Sà: 9580205

NG¯èI H¯æNG DÀN KHOA HèC: 1 TS LÝ HÀI BÆNG

2 TS NGUYàN MINH KHOA

Hà Nåi, 2024

LèI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Lý HÁi Bằng và TS Nguyễn Minh Khoa Các số liệu, kết quÁ nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giÁ luÃn án

Phùng Bá Nhân

LèI CÀM ¡N

Sau quá trình học tÁp và nß lực không ngừng t¿i Tr°ßng Đ¿i học Công nghệ GTVT, với sự hß trÿ nhiệt tình từ các thầy cô, đồng nghiệp, b¿n bè, gia đình và ng°ßi thân, Nghiên

cāu sinh (NCS) đã hoàn thành luÁn án mang tiêu đề <Nghiên cứu bê tông nhựa mặt

đường sử dụng sợi bazan phân tán trong điều kiện Việt Nam=

Để hoàn thành luÁn án này, NCS xin bày tỏ lòng biết ¡n sâu sắc đến hai thầy h°ớng d¿n, TS Lý HÁi Bằng và TS Nguyễn Minh Khoa, đã tÁn tâm định h°ớng và hß trÿ NCS suốt quá trình thực hiện luÁn án

NCS chân thành cÁm ¡n Tr°ßng Đ¿i học Công nghệ GTVT và các đ¡n vị trong tr°ßng nh° Phòng Đào t¿o Sau đ¿i học, Khoa Công trình, Bá môn Đ°ßng bá, Trung tâm Thí nghiệm Đ°ßng bá cao tốc, và Phòng thí nghiệm LAS-XD72 đã hß trÿ về trang thiết bị, nhân lực, cũng nh° quan tâm, đáng viên và t¿o điều kiện thuÁn lÿi để NCS hoàn thành nhiệm vā học tÁp và nghiên cāu

NCS cũng xin bày tỏ lòng biết ¡n đối với các thầy cô trong và ngoài tr°ßng Đ¿i học Công nghệ GTVT, b¿n bè đồng nghiệp, đã luôn nhiệt tình hß trÿ và cung cấp những tài liệu khoa học quý báu để NCS thực hiện đề tài nghiên cāu này

Ngoài ra, NCS xin bày tỏ lòng biết ¡n đến Phòng thí nghiệm trọng điểm thuác Viện khoa học vÁt liệu thuác Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Phòng thí nghiệm vÁt liệu xây dựng cÿa Bá môn VÁt liệu xây dựng t¿i Tr°ßng Đ¿i học GTVT, đã hß trÿ NCS trong việc thực hiện các thí nghiệm trong ph¿m vi luÁn án

Cuối cùng, NCS xin bày tỏ lòng biết ¡n gia đình và ng°ßi thân đã luôn đáng viên, ÿng há và giúp đỡ NCS về cÁ tinh thần l¿n vÁt chất suốt suốt quá trình làm luÁn án

Trân trọng!

Nghiên cąu sinh

Phùng Bá Nhân

1.1 Bê tông nhąa có phā gia d¿ng sÿi làm lçp m¿t đ°éng ô tô 4

Tổng quan về sử dāng phā gia sÿi cho hßn hÿp bê tông nhựa 4

Hiện tr¿ng sử dāng sÿi cho hßn hÿp bê tông nhựa á Hoa Kỳ và các quốc gia trên thế giới 6

Hàm l°ÿng sÿi sử dāng dāng trong hßn hÿp BTN 8

1.2 Sÿi bazan dùng cho bê tông nhąa 9

Tổng quan về sÿi bazan 9

Tính chất cÿa sÿi bazan và các āng dāng 10

Các nghiên cāu lựa chọn sÿi bazan và ph°¡ng pháp trán sÿi trong hßn hÿp bê tông nhựa 12

1.3 Các nghiên cąu vÅ bê tông nhąa sā dāng sÿi bazan 16

Hình thái và sự phân bố cÿa sÿi bazan trong bê tông nhựa 16

Nghiên cāu ph°¡ng pháp Marshall và hàm l°ÿng nhựa đ°ßng tối °u 16

Nghiên cāu lún vệt bánh xe và đá ổn định đáng (DS) 17

Nghiên cāu khÁ năng kháng ẩm 23

Nghiên cāu mô đun đàn hồi 25

1.4 Nghiên cąu sā dāng các mô hình héc máy dą báo tính chÃt căa bê tông nhąa26 Tổng quan về học máy (ML) 26

Các mô hình ML phổ biến và āng dāng dự báo tính chất bê tông nhựa 27

Các nghiên cāu áp dāng ML dự báo tính chất bê tông nhựa sử dāng sÿi bazan 29

1.5 Đánh giá các kÃt quÁ nghiên cąu vÅ bê tông nhąa sā dāng sÿi bazan 29

Đánh giá các kết quÁ nghiên cāu ngoài n°ớc 29

Đánh giá các kết quÁ nghiên cāu á Việt Nam 29

1.6 Xác đçnh các vÃn đÅ nghiên cąu căa luÃn án 30

2.1.1.1 Lựa chọn lo¿i bê tông nhựa sử dụng trong nghiên cứu 32

2.1.1.2 Lựa chọn cốt liệu thô, cốt liệu mịn và bột khoáng 32

2.1.1.3 Lựa chọn chất kết dính 33

2.1.1.4 Lựa chọn lo¿i sợi bazan 33

Lựa chọn ph°¡ng pháp thiết kế hßn hÿp BTN sử dāng sÿi bazan 34

2.1.2.1 Lựa chọn phương pháp thiết kế 34

2.1.2.2 Thiết kế thành phần cấp phối các lo¿i BTN sử dụng trong nghiên cứu 35

2.1.2.3 Phương pháp thí nghiệm 36

2.1.2.4 Lựa chọn phương pháp trộn sợi bazan trong hỗn hợp bê tông nhựa 37 Công tác chế bị m¿u 37

Thiết kế thí nghiệm và trình tự phân tích thống kê xử lý số liệu 38

2.2 Phân tích liên kÃt và phân bá sÿi bazan trong hãn hÿp bê tông nhąa 39

Ph°¡ng pháp nghiên cāu hình thái vÁt chất bằng kính hiển vi điện tử quét SEM 39

Công tác chuẩn bị m¿u thí nghiệm SEM 40

Kết quÁ thí nghiệm phân tích hình thái SEM 40

2.2.3.1 Liên kết và sự phân bố giữa sợi bazan và nhựa đường 40

2.2.3.2 Ành hưởng của hàm lượng sợi bazan trong hỗn hợp BTN 42

2.3 Ąng dāng héc máy trong hã trÿ thiÃt kà thành phÅn bê tông nhąa sā dāng sÿi bazan 45

Āng dāng học máy trong dự báo tính chất c¡ lý cÿa vÁt liệu 45

Mát số thuÁt toán và các kỹ thuÁt đ°ÿc sử dāng 45

2.3.2.1 Mô hình độ dốc tăng cường cấp cao Extreme Gradient Boosting 45

2.3.2.2 Thuật toán tối ưu hóa Sailfish Optimizer 46

2.3.2.3 Thuật toán tối ưu hóa Aquila Optimizer 46

2.3.2.4 Kỹ thuật xác thực chéo 46

2.3.2.5 Các chỉ tiêu đánh giá năng lực dự báo của mô hình 47

Quy trình xây dựng công cā hß trÿ thiết kế thành phần bê tông nhựa sử dāng sÿi bazan 47

Xây dựng c¡ sá dữ liệu 48

Điều chỉnh siêu tham số cÿa mô hình XGB 50

Kết quÁ xây dựng mô hình dự báo XGB cho MS và MF 50

2.3.6.1 Kết quÁ dự đoán MS 50

2.3.6.2 Kết quÁ dự đoán MF 51

Xây dựng công cā hß trÿ thiết kế thành phần bê tông nhựa 51

Đánh giá kết quÁ thiết kế thành phần bê tông nhựa cÿa ph°¡ng pháp ML và định h°ớng nghiên cāu thực nghiệm 53

2.4 Xác đçnh hàm l°ÿng nhąa tái °u cho hãn hÿp bê tông nhąa sā dāng sÿi bazan 54 Phân tích đá ổn định Marshall (MS) 54

Phân tích đá dẻo Marshall (MF) 56

Xác định hàm l°ÿng chất kết dính tối °u cÿa hßn hÿp BTN với các hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau 57

3.1 Ląa chén chå tiêu nghiên cąu và kà ho¿ch thí nghiãm 62

Lựa chọn chỉ tiêu c¡ học cÿa BTN trong nghiên cāu thí nghiệm 62

3.3 Thí nghiãm c°éng đå kéo uán 66

Ph°¡ng pháp thí nghiệm c°ßng đá kéo uốn 66

Kế ho¿ch thí nghiệm c°ßng đá kéo uốn 68

Kết quÁ thí nghiệm c°ßng đá kéo uốn 68

3.4 Thí nghiãm đánh giá khÁ năng kháng nąt căa hãn hÿp BTN 70

Ph°¡ng pháp thí nghiệm đánh giá khÁ năng kháng nāt cÿa hßn hÿp BTN 703.4.1.1 Mô tÁ thí nghiệm đánh giá khÁ năng kháng nứt của vật liệu BTN (IDEAL-CT) 71

3.4.1.2 Công thức tính CTIndex 73

Kế ho¿ch thí nghiệm đánh giá khÁ năng kháng nāt cÿa hßn hÿp BTN 74

Kết quÁ thí nghiệm đánh giá khÁ năng kháng nāt cÿa hßn hÿp BTN 74

3.5 Thí nghiãm xác đçnh mô đun đàn hßi tĩnh 80

Ph°¡ng pháp thí nghiệm mô đun đàn hồi tĩnh 80

Kế ho¿ch thí nghiệm mô đun đàn hồi tĩnh 81

Kết quÁ thí nghiệm mô đun đàn hồi tĩnh 82

3.6 Thí nghiãm đánh giá mô đun đàn hßi đång 87

Ph°¡ng pháp thí nghiệm mô đun đàn hồi đáng 87

Kế ho¿ch thí nghiệm mô đun đàn hồi đáng 88

Kết quÁ thí nghiệm mô đun đáng 89

Xây dựng đ°ßng cong chÿ mô đun đáng 95

Mô hình hóa mô đun đáng 97

3.6.5.1 Lựa chọn và xây dựng mô hình 97

3.6.5.2 Đánh giá sự phù hợp của mô hình 2S2P1D với kết quÁ thi nghiệm 99

3.7 KÃt luÃn Ch°¢ng 3 100

Ch°¢ng 4 NGHIÊN CĄU DĄ BÁO TÍNH CHÂT C¡ LÝ CĂA VÂT LIâU THEO HèC MÁY VÀ ĄNG DĀNG BÊ TÔNG NHĄA SĀ DĀNG SþI BAZAN TRONG KÂT CÂU M¾T Đ¯èNG 102

4.1 Ąng dāng héc máy trong dą báo đå án đçnh Marshall 102

Xây dựng c¡ sá dữ liệu các m¿u thí nghiệm đá ổn định Marshall 102

Các công cā ML và mô hình tính toán đá ổn định Marshall 103

Xây dựng mô hình ML dự báo đá ổn định Marshall cÿa BTN sử dāng sÿi bazan 104

Xây dựng giao diện GUI dự báo MS cÿa BTN sử dāng sÿi bazan 106

4.2 Thąc tr¿ng giao thông trên các tuyÃn đ°éng cÃp cao ë Viãt Nam và đÅ xuÃt cÃu t¿o kÃt cÃu áo đ°éng mÅm 107

Quy mô giao thông trên các tuyến đ°ßng cấp cao hiện nay á Việt Nam 107 Mát số kết cấu áo đ°ßng điển hình trên các tuyến đ°ßng QL á Việt Nam 108

Đề xuất KCAĐ mềm āng dāng BTN sử dāng sÿi bazan làm lớp mặt trong KCAĐ ô tô á Việt Nam 109

4.3 Phân tích kÃt cÃu áo đ°éng mÅm theo tiêu TCCS 38:2022/TCĐBVN 110

4.4 Phân tích KCAĐ mÅm sā dāng BTN sÿi bazan theo ph°¢ng pháp c¢ héc thąc nghiãm 112

Mát số vấn đề chung về thiết kế áo đ°ßng theo c¡ học thực nghiệm 112

Āng dāng ph°¡ng pháp M-E phân tích các KCAĐ 114

4.4.2.1 Các số liệu khí hậu 115

4.4.2.2 Các số liệu về giao thông 115

4.4.2.3 Xác định các thông số của vật liệu trong phân tích M-E 117

4.4.2.4 Tiêu chuẩn giới h¿n 117

4.4.2.5 Kết quÁ phân tích kết cấu mặt đường theo M-E 117

4.5 Xác đçnh s¢ bå chi phí xây dąng kÃt cÃu áo đ°éng khi sā dāng sÿi bazan119 Các căn cā lÁp chi phí xây dựng kết cấu áo đ°ßng 119

Kết quÁ s¡ bá xác định các chi phí xây dựng kết cấu áo đ°ßng 120

4.6 ĐÅ xuÃt s¢ bå h°çng chà t¿o bê tông nhąa sā dāng sÿi bazan ngoài tr¿m trån 1214.7 KÃt luÃn ch°¢ng 4 122

KÂT LUÂN VÀ KIÂN NGHæ 119

DANH MĀC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG Bà 126

TÀI LIâU THAM KHÀO 127

A TIÂNG VIâT 127

B TIÂNG ANH 127

DANH MĀC CÁC KÝ HIâU, CHĂ VIÂT TÄT

AC Asphalt Concrete - Mặt đ°ßng bê tông asphalt

AASHTO American Association of State Highway Transportation Officials Hiệp hái Đ°ßng cao tốc và Giao thông Hoa Kỳ

ASTM American Society of Testing Materials BTN Bê tông nhựa

BTNC Bê tông nhựa chặt BTNR Bê tông nhựa rßng

CV Cross Validation - Kỹ thuÁt xác thực chéo DS Dynamic Stability - Đá ổn định đáng

FHWA Federal Highway Administration – Cāc đ°ßng bá Liên bang (Mỹ) KCAĐM Kết cấu áo đ°ßng mềm

LVBX Lún vệt bánh xe

HMA Hot Mix Asphalt - Hßn hÿp Bê tông nhựa nóng

L.A Abrasion-LosAngeles Abrasion - Đá hao mòn LosAngeles LATS LuÁn án tiến sĩ

M-E Mechanistic Empirical - C¡ học thực nghiệm ML Machine Learning - Học máy

MS Marshall Stability - Đá ổn định marshall MF Marshall Flow - Đá dẻo marshall

NAPA National Asphalt Pavement Association - Hiệp hái mặt đ°ßng BTN quốc gia - Mỹ

NCAT National Center for Asphalt Technology - Trung tâm công nghệ asphalt quốc gia - Mỹ

NCHRP National Cooperative Highway Research Program - ch°¡ng trình hÿp tác nghiên cāu đ°ßng bá quốc gia - Mỹ

NMAS Nominal Maximum Aggregate Size - Cỡ h¿t lớn nhất danh định cÿa cốt liệu

OAC Optimum Asphalt Content - Hàm l°ÿng bitum tối °u QĐ Quyết định

QĐ 858 Quyết định số 858/QĐ-BGTVT ngày 26/3/2014 cÿa Bá GTVT

QĐ 1037 Quyết định số 1037/QĐ-BKHCN ngày 20/6/2022 cÿa Bá KH&CN về việc công bố tiêu chuẩn quốc gia (TCVN 13567-1:2022; TCVN 13567-2:2022 TCVN 13567-3:2022)

QĐ 1617 Quyết định số 1617/QĐ-BGTVT ngày 29/4/2014 cÿa Bá GTVT

SHRP Strategic Highway Research Plan - Ch°¡ng trình nghiên cāu chiến l°ÿc đ°ßng bá - Mỹ

SEM Scanning Electron Microscope - Kính hiển vi điện tử quét Va Air Voids - Đá rßng d°

VFA Voids Filled with Asphalt - Đá rßng lấp đầy nhựa VMA Voids in the Mineral Aggregate - Đá rßng cốt liệu

DANH MĀC BÀNG Sà LIâU

BÁng 1.1 Hàm l°ÿng nhựa đ°ßng tối °u từ các nghiên cāu cÿa FHWA [80] 9

BÁng 1.2 So sánh tính chất giữa các lo¿i sÿi khác nhau [86] 10

BÁng 1.3 Tính chất cÿa các lo¿i sÿi gia c°ßng [44] 11

BÁng 1.4 Tổng hÿp các nghiên cāu trên thế giới về tính chất c¡ bÁn cÿa sÿi bazan đ°ÿc dùng trong hßn hÿp BTN 4

BÁng 1.5 BÁng tổng hÿp quy trình trán sÿi bazan trong hßn hÿp BTN á mát số nghiên cāu gần đây trên thế giới 14

BÁng 1.6 Hàm l°ÿng nhựa đ°ßng tối °u t°¡ng āng với từng hàm l°ÿng sÿi 17

BÁng 1.7 Tính chất c¡ lý cÿa các lo¿i sÿi [121] 18

BÁng 1.8 Tính chất c¡ lý cÿa sÿi bazan có nguồn gốc á Trung Quốc [38] 21

BÁng 2.1 Các chỉ tiêu c¡ lý cÿa cốt liệu 32

BÁng 2.2 Kết quÁ thử nghiệm các chỉ tiêu c¡ bÁn cÿa nhựa đ°ßng 60/70 33

BÁng 2.3 Mát số tính chất cÿa sÿi bazan đ°ÿc sử dāng trong nghiên cāu 34

BÁng 2.4 Thành phần cấp phối lựa chọn để thiết kế hßn hÿp BTN 35

BÁng 2.5 Kế ho¿ch thí nghiệm hình thái cÿa sÿi bazan 43

BÁng 2.6 Phân tích thống kê các thông số đầu vào và đầu ra cÿa bá dữ liệu MS 49

BÁng 2.7 Phân tích thống kê các thông số đầu vào và đầu ra cÿa bá dữ liệu MF 49

BÁng 2.8 Số l°ÿng m¿u thí nghiệm xác định hàm l°ÿng nhựa tối °u 58

BÁng 2.9 Kết quÁ lựa chọn hàm l°ÿng nhựa thiết kế (0% sÿi bazan) 58

BÁng 2.10 Kết quÁ lựa chọn hàm l°ÿng nhựa thiết kế (0,1% sÿi bazan) 58

BÁng 2.11 Kết quÁ lựa chọn hàm l°ÿng nhựa thiết kế (0,2% sÿi bazan) 59

BÁng 2.12 Kết quÁ lựa chọn hàm l°ÿng nhựa thiết kế (0,3% sÿi bazan) 59

BÁng 2.13 Kết quÁ lựa chọn hàm l°ÿng nhựa thiết kế (0,4% sÿi bazan) 59

BÁng 2.14 Kết quÁ lựa chọn hàm l°ÿng nhựa thiết kế (0,5% sÿi bazan) 59

BÁng 2.15 Hàm l°ÿng nhựa tối °u t°¡ng āng với từng hàm l°ÿng sÿi 60

BÁng 3.1 Số l°ÿng thí nghiệm đánh giá tính năng cÿa các lo¿i hßn hÿp 62

BÁng 3.2 Số l°ÿng m¿u thí nghiệm LVBX cho các lo¿i BTN 64

BÁng 3.3 Kế ho¿ch thí nghiệm c°ßng đá kéo uốn 68

BÁng 3.4 Kết quÁ thí nghiệm c°ßng kéo uốn 68

BÁng 3.5 BÁy giai đo¿n cÿa đ°ßng cong chuyển vị tÁi trọng 72

BÁng 3.6 Kế ho¿ch thí nghiệm đánh giá khÁ năng kháng nāt cÿa hßn hÿp BTN - theo

tiêu chuẩn ASTM D8225 74

BÁng 3.7 Giá trị cÿa chỉ số kháng nāt CTIndex 76

BÁng 3.8 Giá trị trung bình đặc tr°ng kháng nāt CTIndex 77

BÁng 3.9 Giá trị đá dốc |m75| cÿa đ°ßng cong chuyển vị - tÁi trọng 77

BÁng 3.10 Giá trị góc dốc cÿa đ°ßng cong chuyển vị - tÁi trọng 77

BÁng 3.11 Số l°ÿng thí nghiệm mô đun đàn hồi tĩnh 81

BÁng 3.12 Mô đun đàn hồi tĩnh cÿa các hßn hÿp BTN á 15oC, 30oC và 60oC 82

BÁng 3.13 Số l°ÿng thí nghiệm mô đun đàn hồi đáng 88

BÁng 3.14 Kết quÁ xác định các hệ số cÿa quy tắc WLF 96

BÁng 3.15 Các thông số cÿa mô hình 2S2P1D mô phỏng đ°ßng cong chÿ |E*| 98

BÁng 3.16 Đánh giá kết quÁ dự báo |E*| cÿa BTN bằng mô hình 2S2P1D 100

BÁng 4.1 Phân tích thống kê các thông số cÿa bá dữ liệu MS 100

BÁng 4.2 Siêu tham số cÿa mô hình XGB trong dự báo MS 103

BÁng 4.3 Các kết cấu áo đ°ßng sử dāng trong nghiên cāu 110

BÁng 4.4 Các thông số đặc tr°ng cÿa vÁt liệu 107

BÁng 4.5 Kết quÁ kiểm toán KCAĐ theo TCCS 38:2022 111

BÁng 4.6 L°u l°ÿng xe dự báo năm đầu và hệ số tăng tr°áng xe 116

BÁng 4.7 Số liệu giao thông tính toán trong phân tích M-E 117

BÁng 4.8 Các tiêu chuẩn giới h¿n thiết kế 117

BÁng 4.9 Kết quÁ phân tích kết cấu theo M-E sau 15 năm sử dāng 117

BÁng 4.10 Kết quÁ phân tích kết cấu theo M-E sau 16 năm sử dāng 118

BÁng 4.11 Tổng hÿp s¡ bá chi phí xây dựng các KCAĐ 120

DANH MĀC HÌNH VÀ

Hình 1.1. BÁn đồ số l°ÿng các Bang á Mỹ trÁ lßi cho câu hỏi <Tổ chāc cÿa b¿n hiện có

chỉ định hoặc cho phép sử dāng sÿi trong hßn hÿp BTN không? [80] 7

Hình 1.2 Quy trình sÁn xuất sÿi bazan [62] 10

Hình 1.3 Hình Ánh chāp SEM hßn hÿp BTN gia c°ßng sÿi bazan [121] 16

Hình 1.4 Hàm l°ÿng nhựa đ°ßng tối °u với hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau 18

Hình 1.5 Đá ổn định Marshall cÿa hßn hÿp BTN gia c°ßng các lo¿i sÿi 19

Hình 1.6 Ành h°áng cÿa hàm l°ÿng sÿi đến đá ổn định đáng cÿa hßn hÿp BTN 19

Hình 1.7 Đá ổn định đáng cÿa hßn hÿp BTN với các hàm l°ÿng sÿi bazan [121] 20

Hình 1.8 Biến d¿ng uốn tối đa cÿa hßn hÿp BTN với các hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau [121] 21

Hình 1.9 Kết quÁ thí nghiệm đá ổn định đáng á nhiệt đá cao với hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau [38] 22

Hình 1.10 Đá ổn định đáng cÿa hßn hÿp BTN gia c°ßng các lo¿i sÿi khác nhau 22

Hình 1.11 TSR cÿa BTN với hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau [121] 24

Hình 1.12 TSR cÿa BTN á nhiệt đá 25°C với hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau 24

Hình 1.13 Tính năng cÿa hßn hÿp BTN gia c°ßng các lo¿i sÿi khác nhau 25

Hình 1.14 Kết quÁ thí nghiệm mô đun đá cāng kéo gián tiếp á nhiệt đá thấp cÿa hßn hÿp BTN sử dāng các hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau: (a) á 5°C, (b) á 20°C 26

Hình 2.1 Sÿi bazan đ°ÿc sử dāng trong nghiên cāu 33

Hình 2.2 Đ°ßng cong cấp phối thiết kế hßn hÿp BTN sau khi phối trán 35

Hình 2.3 Quá trình đúc m¿u và thí nghiệm Marshall 36

Hình 2.4 Thiết bị chāp hiển vi điện tử SEM 39

Hình 2.5 Hình Ánh chāp SEM cÿa sÿi bazan đ°ÿc sử dāng trong nghiên cāu 40

Hình 2.6 Liên kết giữa sÿi bazan và chất kết dính 41

Hình 2.7 Phân bố cÿa sÿi bazan với các hàm l°ÿng khác nhau 43

Hình 2.8 Liên kết giữa các sÿi bazan với nhau trong hßn hÿp BTN 44

Hình 2.9 S¡ đồ quy trình āng dāng ML dự báo MS cÿa BTN sử dāng sÿi bazan 47

Hình 2.10 Phân tích hồi quy trong dự đoán MS dữ liệu đào t¿o và kiểm chāng 50

Hình 2.11 Phân tích hồi quy trong dự đoán MF dữ liệu đào t¿o và kiểm chāng 51

Hình 2.12 40 m¿u BTN đ°ÿc đề xuất bái mô hình XGB_SFO_40 52

Hình 2.13 Ành h°áng các yếu tố nhựa đ°ßng, sÿi bazan đến đá ổn định Marshall 54

Hình 2.14 Biểu đồ tổng hÿp đá ổn định Marshall (MS) cÿa hßn hÿp BTN 55

Hình 2.15 Ành h°áng các yếu tố nhựa, sÿi bazan đến đá dẻo Marshall 56

Hình 2.16 Biểu đồ tổng hÿp đá dẻo Marshall cÿa hßn hÿp BTN 57

Hình 3.1 Chế t¿o m¿u BTN thí nghiệm LVBX 64

Hình 3.2 Quá trình ch¿y LVBX 65

Hình 3.3 M¿u BTN sau quá trình ch¿y LVBX 65

Hình 3.4 Biểu đồ chiều sâu LVBX cÿa các lo¿i BTN sử dāng hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau 66

Hình 3.5 M¿u sau khi đầm và cắt m¿u 67

Hình 3.6 Thí nghiệm kéo uốn m¿u 67

Hình 3.7 Kết quÁ thí nghiệm c°ßng đá kéo uốn cÿa các lo¿i BTN với hàm l°ÿng sÿi khác nhau 70

Hình 3.8 Thiết bị thí nghiệm và đ°ßng cong chuyển vị - tÁi trọng sau khi nén m¿u bằng ph°¡ng pháp thí nghiệm IDEAL-CT 71

Hình 3.9 Minh họa về điểm PPP75 và đá dốc |m75| 72

Hình 3.10 M¿u thí nghiệm sau khi đúc bằng máy đầm xoay 75

Hình 3.11 M¿u thí nghiệm sau khi phá ho¿i 75

Hình 3.12 Quá trình thí nghiệm xác định chỉ số kháng nāt CTIndex 75

Hình 3.13 Đ°ßng cong lực - chuyển vị cÿa 6 hßn hÿp BTN sử dāng các hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau 78

Hình 3.14 Kết quÁ thí nghiệm chỉ số kháng nāt CTIndexcÿa các lo¿i bê tông nhựa với hàm l°ÿng sÿi khác nhau 79

Hình 3.15 Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi tĩnh 81

Hình 3.16 Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi tĩnh 82

Hình 3.17 Biểu đồ phân tích điều kiện áp dāng ph°¡ng pháp thống kê cho mô đun đàn hồi tĩnh 84

Hình 3.18 Ành h°áng các yếu tố nhiệt đá và hàm l°ÿng sÿi bazan đến mô đun đàn hồi tĩnh 84

Hình 3.19 Biểu đồ đ°ßng đồng māc thể hiện Ánh h°áng cÿa hàm l°ÿng sÿi và nhiệt đá đến mô đun đàn hồi tĩnh cÿa BTN 85

Hình 3.20 Mô đun đàn hồi tĩnh cÿa 6 lo¿i BTN 86

Hình 3.21 Quá trình thí nghiệm mô đun đàn hồi đáng 88

Hình 3.22 Biểu đồ phân tích điều kiện áp dāng ph°¡ng pháp thống kê cho mô đun đàn hồi đáng |E*| 90

Hình 3.23 Māc đá Ánh h°áng cÿa các yếu tố đến |E*| 90

Hình 3.24 Biểu đồ Ánh h°áng giữa các yếu tố đến |E*| 91

Hình 3.25 Ành h°áng cÿa tần số đến |E*| cÿa 6 lo¿i BTN 92

Hình 3.26 Ành h°áng cÿa nhiệt đá đến |E*| cÿa 6 lo¿i BTN 93

Hình 3.27 Mô đun đàn hồi đáng |E*| cÿa các hßn hÿp BTN āng với 6 tần số và 6 māc nhiệt đá 94

Hình 3.28 Đ°ßng cong chÿ |E*| cÿa BTN_Bazan 0.4 á nhiệt đá tham chiếu 30°C 95

Hình 3.29 Đ°ßng cong chÿ |E*| cÿa 6 lo¿i BTN á nhiệt đá tham chiếu 30°C 96

Hình 3.30 Biểu đồ quan hệ giữa aT thực và aT theo quy tắc WLF với nhiệt đá 97

Hình 3.31 Biểu đồ quan hệ giữa aT thực và aT theo quy tắc WLF với nhiệt đá 98

Hình 3.32 Mô hình hóa đ°ßng cong chÿ |E*| cÿa BTN theo mô hình 2S2P1D 99

Hình 4.1 So sánh kết quÁ thí nghiệm MS và các giá trị đ°ÿc tính toán bái mô hình XGB 104

Hình 4.2 Biểu đồ hồi quy so sánh kết quÁ thí nghiệm MS và các giá trị đ°ÿc tính toán bái mô hình XGB 105

Hình 4.3 Biểu đồ sai số giữa kết quÁ thí nghiệm MS và các giá trị đ°ÿc tính toán bái mô hình XGB 105

Hình 4.4 Giao diện GUI để dự báo MS cÿa bê tông nhựa sử dāng sÿi bazan 106

Hình 4.5 Trình tự thiết kế KCAĐ theo ph°¡ng pháp M-E [33] 114

Hình 4.6 Đề xuất phân lo¿i xe sử dāng trong ph°¡ng pháp M-E á Việt Nam 112

Hình 4.7 Quy trình sÁn xuất BTN_Bazan á tr¿m trán 122

Mê ĐÄU 1 Są cÅn thiÃt căa vÃn đÅ nghiên cąu

Mặt đ°ßng bê tông nhựa (BTN) là mát lựa chọn phổ biến cho nhiều dự án đ°ßng bá trên toàn thế giới, và Việt Nam không phÁi là ngo¿i lệ Về c¡ bÁn, BTN sử dāng nhựa đ°ßng thông th°ßng không có phā gia đặc biệt cũng có thể đáp āng tốt các yêu cầu cÿa công trình đ°ßng bá Tuy nhiên, trong môi tr°ßng khắc nghiệt cÿa Việt Nam, đặc biệt là trên các tuyến đ°ßng ô tô cấp cao có l°u l°ÿng giao thông lớn, việc sử dāng BTN không dùng phā gia có thể gặp phÁi các vấn đề về hiệu suất, tuổi thọ khai thác ch°a đ¿t đ°ÿc nh° thiết kế mong muốn ban đầu Ngoài ra, trong các điều kiện thßi tiết nhiệt đới, nắng nóng, và m°a nhiều, mặt đ°ßng BTN phÁi đối mặt với những tác đáng cÿa môi tr°ßng khắc nghiệt Hệ thống giao thông c¡ sá cần phÁi đáp āng nhiều yêu cầu kỹ thuÁt khắt khe, bao gồm khÁ năng chịu tÁi trọng, đá bám dính và đá bền vững trong điều kiện thßi tiết biến đổi

Nhằm nâng cao chất l°ÿng mặt đ°ßng BTN, đã có nhiều giÁi pháp đ°ÿc áp dāng cÁ t¿i Việt Nam và trên thế giới Các biện pháp này đóng vai trò quan trọng trong việc cÁi thiện tính chất và hiệu suất cÿa BTN để đáp āng các yêu cầu kỹ thuÁt và thßi tiết khắc nghiệt Mát trong những giÁi pháp quan trọng là thay đổi thành phần cấp phối hßn hÿp Điều này bao gồm việc tối °u hóa tỷ lệ các thành phần cấp phối, nhựa đ°ßng và các phā gia để t¿o ra mát hßn hÿp BTN có đặc tính c¡ lý tốt h¡n CÁi thiện chất l°ÿng nhựa đ°ßng là mát phần quan trọng khác, vì nhựa đ°ßng đóng vai trò quyết định trong tính năng kết dính và khÁ năng chống nāt cÿa hßn hÿp Thêm vào đó, sử dāng các phā gia trong sÁn xuất BTN là mát giÁi pháp cÁi thiện đ°ÿc đánh giá cao Các phā gia nh° sÿi gia c°ßng đã đ°ÿc sử dāng ráng rãi để tăng c°ßng các đặc tính c¡ lý cÿa hßn hÿp BTN Lo¿i phā gia sÿi có thể đa d¿ng nh° amiăng, carbon, aramid, sÿi cellulose, polyester, polypropylene, sÿi thép, sÿi thÿy tinh, và sÿi bazan Sử dāng các lo¿i sÿi này có thể giúp tăng đá bền và đàn hồi cÿa BTN, giÁm nguy c¡ nāt và gia tăng tuổi thọ khai thác Những biện pháp này không chỉ đóng góp vào việc nâng cao chất l°ÿng và hiệu suất cÿa BTN, mà còn đÁm bÁo an toàn và bền vững cÿa h¿ tầng đ°ßng bá Việc nghiên cāu và áp dāng các giÁi pháp này là mát phần quan trọng trong sự phát triển và cÁi thiện hệ thống giao thông á Việt Nam và trên khắp thế giới

Sÿi bazan, đ°ÿc xuất phát từ nguồn gốc tự nhiên, là mát vÁt liệu đa d¿ng và đặc biệt Điểm m¿nh cÿa sÿi bazan so với các lo¿i sÿi khác là tính cāng, khÁ năng chịu kéo

v°ÿt trái, và đá bền trong điều kiện khắc nghiệt Đặc biệt, sÿi bazan có khÁ năng kháng hóa chất, kháng nhiệt, và có Ánh h°áng thấp đối với môi tr°ßng, điều này làm cho sÿi trá thành mát lựa chọn lý t°áng cho các ngành đòi hỏi tính an toàn và đá bền cao Cā thể, sÿi bazan đã đ°ÿc sử dāng trong ngành hàng không vũ trā và trong sÁn xuất ô tô nh° mát vÁt liệu chống cháy đáng tin cÁy Ngoài ra, sÿi bazan cũng đ°ÿc sử dāng ráng rãi trong ngành sÁn xuất các sÁn phẩm tổng hÿp khác Āng dāng đa d¿ng cÿa sÿi bazan còn bao gồm cÁ việc làm vÁt liệu chống cháy, vÁt liệu gia c°ßng, và vÁt liệu c¡ học trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau

Trong bối cÁnh Việt Nam, giá thành cÿa sÿi bazan đ°ÿc xem là t°¡ng đối hÿp lý so với các lo¿i sÿi khác đ°ÿc sử dāng phổ biến trên thế giới, nh° sÿi thÿy tinh, sÿi cellulose, hoặc sÿi carbon Mặc dù sÿi bazan có tính chất v°ÿt trái, nh°ng sự tiềm năng cÿa sÿi trong việc cÁi thiện hßn hÿp BTN á Việt Nam ch°a đ°ÿc nghiên cāu ráng rãi Trong khi đã có các tác giÁ nghiên cāu sử dāng các lo¿i sÿi khác nh° sÿi thÿy tinh, sÿi Forta FI, và sÿi cellulose cho BTN, việc sử dāng sÿi bazan v¿n ch°a đ°ÿc thực hiện Điều này má ra c¡ hái mới để nghiên cāu và thử nghiệm sự tiềm năng cÿa sÿi bazan trong cÁi thiện chất l°ÿng và hiệu suất cÿa BTN t¿i Việt Nam Chính những căn cā trên,

lựa chọn đề tài: <Nghiên cứu bê tông nhựa mặt đường sử dụng sợi bazan phân tán trong

điều kiện Việt Nam=, trong đó tÁp trung nghiên cāu Ánh h°áng cÿa sÿi bazan đến các

tính chất c¡ lý cÿa hßn hÿp BTN là cần thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

3 Đái t°ÿng nghiên cąu

Hßn hÿp bê tông nhựa với cỡ h¿t lớn nhất danh định 12,5 mm sử dāng sÿi bazan các hàm l°ÿng sÿi khác nhau làm lớp mặt cho KCAĐM

Ph¿m vi nghiên cāu chỉ dừng á nghiên cāu với: BTN 12,5 mm, nhựa đ°ßng 60/70; sÿi bazan có nguồn gốc tự nhiên cÿa Trung Quốc có đ°ßng kính 12 µm, chiều dài 12mm

5 Ý nghĩa khoa héc và thąc tián căa luÃn án Ý nghĩa khoa héc:

- Phân tích, làm rõ c¡ sá khoa học việc sử dāng cốt sÿi bazan phân tán trong hßn hÿp BTN, và phân tích đ°ÿc c¡ chế liên kết giữa sÿi bazan và nhựa đ°ßng;

- Phân tích thành phần và cấu trúc cÿa hßn hÿp BTN sử dāng cốt sÿi bazan phân tán, qua đó nêu bÁt đ°ÿc °u nh°ÿc điểm thông qua các chỉ tiêu c¡ lý và đ°a ra ph¿m vi áp dāng cÿa lo¿i vÁt liệu mới này trong điều kiện Việt Nam;

- Phân tích và đề xuất đ°ÿc KCAĐM cÿa hßn hÿp BTN sử dāng sÿi bazan thỏa mãn tất cÁ các đặc tính khai thác theo tiêu chuẩn hiện hành cÿa Việt Nam

- Đề xuất mát số kết cấu áo đ°ßng mềm cấp cao cho BTN sử dāng cốt sÿi bazan phân tán trong điều kiện Việt Nam

Ch°¢ng 1 TàNG QUAN VÄ SþI GIA C¯èNG VÀ SþI BAZAN SĀ DĀNG CHO HâN HþP BÊ TÔNG NHĄA

Phā7i gia7i d¿ng7i sÿi7i cho7i bê7i tông7i nhựa7i (BTN)7i làm7i áo7i đ°ßng7i mềm7i không7i phÁi7i là7i mát7i

khái7i niệm7i mới,7i nó7i đã7i đ°ÿc7i nghiên7i cāu7i từ7i những7i năm7i đầu7i những7i năm7i 1960.7i Việc7i sử7i

dāng7i lo¿i7i sÿi7i nào,7i lÿi7i ích,7i chi7i phí7i và7i hiệu7i suất7i cÿa7i chúng7i tới7i BTN7i là7i chÿ7i đề7i thÁo7i luÁn7i

cÿa7i nhiều7i nghiên7i cāu.7i à7i Việt7i Nam,7i các7i nghiên7i cāu7i này7i mới7i đang7i á7i giai7i đo¿n7i đầu7i

nh°ng7i cũng7i có7i mát7i số7i triển7i vọng7i nhất7i định.7i Tuy7i 7i nhiên,7i 7i những7i 7i nghiên7i 7i cāu7i 7i về7i 7i phā7i 7i

gia7i 7i d¿ng7i 7i sÿi7i 7i sử7i 7i dāng7i 7i trong7i 7i BTN7i á7i Việt7i Nam7i là7i ch°a7i nhiều.7i Vì7i vÁy,7i nái7i dung7i

ch°¡ng7i 17i tÁp7i trung7i phân7i tích7i tổng7i quan7i về7i sÿi7i gia7i c°ßng7i trong7i cÁi7i thiện7i BTN7i trên7i thế7i

giới7i và7i á7i Việt7i Nam,7i từ7i đó7i lựa7i chọn7i lo¿i7i sÿi7i và7i ph°¡ng7i pháp7i nghiên7i cāu7i á7i các7i ch°¡ng7i

tiếp7i theo

1.1 Bê7i tông7i nhąa7i có7i phā7i gia7i d¿ng7i sÿi7i làm7i lçp7i m¿t7i đ°éng7i ô7i tô Táng7i quan7i vÅ7i sā7i dāng7i phā7i gia7i sÿi7i cho7i hãn7i hÿp7i bê7i tông7i nhąa

Sử7i dāng7i sÿi7i gia7i c°ßng7i là7i mát7i trong7i những7i giÁi7i pháp7i để7i tăng7i c°ßng7i mát7i số7i đặc7i

tính7i c¡7i lý7i cÿa7i hßn7i hÿp7i BTN.7i Các7i lo¿i7i sÿi7i th°ßng7i đ°ÿc7i sử7i dāng7i nh°:7i amiăng,7i carbon,7i

aramid,7i sÿi7i cellulose,7i polyester,7i polypropylene,7i sÿi7i thép,7i sÿi7i thÿy7i tinh&7i Ph°¡ng7i pháp7i

này7i đã7i đ°ÿc7i nghiên7i cāu7i từ7i những7i năm7i 507i cÿa7i thế7i kỷ7i tr°ớc7i và7i đã7i đ°ÿc7i sử7i dāng7i á7i nhiều7i

n°ớc7i nh°7i Hoa7i Kỳ,7i NhÁt7i BÁn,7i Hàn7i Quốc,7i Trung7i Quốc7i &.7i Về7i c¡7i bÁn,7i sÿi7i đ°ÿc7i thêm7i vào7i

hßn7i hÿp7i BTN7i có7i hai7i vai7i trò7i chính:7i (i)7i -7i H¿n7i chế7i khÁ7i năng7i chÁy7i của7i nhựa7i đường7i trong7i hỗn7i hợp7i BTN7i (như7i hỗn7i hợp7i SMA,7i BTN7i cấp7i phối7i hở);7i (ii)7i -7i Tăng7i khÁ7i năng7i chịu7i kéo7i khi7i uốn,7i tăng7i tuổi7i thọ7i mỏi7i dưới7i tác7i dụng7i của7i tÁi7i trọng7i trùng7i phục7i cũng7i như7i cÁi7i thiện7i đặc7i tính7i lún7i vệt7i bánh7i xe7i (LVBX),7i đặc7i biệt7i trong7i điều7i kiện7i nhiệt7i độ7i môi7i trường7i tương7i đối7i cao7i và7i lưu7i lượng7i giao7i thông7i lớn7i [65],7i [80],7i [101].7i

Từ7i những7i năm7i đầu7i cÿa7i thế7i kỷ7i XX,7i đã7i có7i các7i nghiên7i cāu7i về7i việc7i sử7i dāng7i sÿi7i

amiăng7i để7i gia7i c°ßng7i cho7i hßn7i hÿp7i đá7i nhựa7i nguái7i nhằm7i cÁi7i thiện7i hiện7i t°ÿng7i chÁy7i nhựa7i

vào7i mùa7i hè7i cÿa7i Công7i ty7i Warren7i Brothers,7i và7i đã7i đ°ÿc7i cấp7i bằng7i sáng7i chế7i năm7i 19177i và7i

19187i [64].7i Năm7i 1963,7i Zuehlke7i và7i các7i cáng7i sự7i đã7i công7i bố7i nghiên7i cāu7i về7i °u7i điểm7i cÿa7i

BTN7i nóng7i sử7i dāng7i sÿi7i amiăng7i so7i với7i BTN7i đối7i chāng7i không7i sử7i dāng7i cốt7i sÿi7i thể7i hiện7i á7i

đá7i bền7i Marshall7i và7i khÁ7i năng7i chịu7i kéo7i uốn7i cÿa7i BTN.7i Thử7i nghiệm7i c°ßng7i đá7i chịu7i kéo7i

uốn7i t¿i7i 40°F7i và7i 100°F7i đều7i cho7i thấy7i c°ßng7i đá7i kéo7i uốn7i cÿa7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i amiăng7i

cao7i h¡n7i so7i với7i BTN7i thông7i th°ßng7i [123]

Nghiên7i cāu7i cÿa7i Speer7i và7i các7i cáng7i sự7i năm7i 19627i cũng7i đã7i cho7i thấy,7i hßn7i hÿp7i BTN7i

nóng7i sử7i dāng7i sÿi7i amiăng7i giúp7i giÁm7i LVBX7i so7i với7i BTN7i th°ßng7i đối7i với7i cÁ7i hai7i lo¿i7i nhựa7i

có7i đá7i kim7i lún7i 857i và7i 607i [94]

Cuối7i những7i năm7i 1960,7i những7i lo7i ng¿i7i về7i sāc7i khỏe7i và7i môi7i tr°ßng7i do7i sử7i dāng7i sÿi7i

amiăng,7i các7i nhà7i nghiên7i cāu7i BTN7i cốt7i sÿi7i đã7i chuyển7i sang7i việc7i sử7i dāng7i các7i lo¿i7i sÿi7i

khác,7i nh°:7i sÿi7i polyester7i (PE),7i polypropylene7i (PP),7i và7i polyvilyn7i (PV)7i [32].7i Năm7i 1980,7i

kết7i quÁ7i nghiên7i cāu7i cÿa7i Freeman7i và7i các7i cáng7i sự7i đã7i chāng7i minh7i hiệu7i quÁ7i cÿa7i sử7i dāng7i

sÿi7i PE7i c°ßng7i đá7i cao7i có7i hiệu7i quÁ7i gần7i t°¡ng7i đ°¡ng7i so7i với7i sÿi7i amiăng;7i ¯u7i điểm7i cÿa7i sÿi7i

PE7i là7i không7i làm7i tăng7i nhiều7i hàm7i l°ÿng7i nhựa7i trong7i BTN.7i Các7i nghiên7i cāu7i cũng7i chỉ7i ra7i

rằng,7i sử7i dāng7i sÿi7i thép7i cÁi7i thiện7i đ°ÿc7i đáng7i kể7i chất7i l°ÿng7i BTN,7i tuy7i nhiên7i sÿi7i thép7i trong7i

BTN7i nhanh7i bị7i ăn7i mòn7i [51].7i Năm7i 1993,7i Jiang7i và7i các7i cáng7i sự7i đã7i công7i bố7i nghiên7i cāu7i về7i

việc7i sử7i dāng7i sÿi7i PE,7i PP7i cho7i BTN7i có7i khÁ7i năng7i h¿n7i chế7i LVBX7i và7i nāt7i phÁn7i ánh.7i Nh°ÿc7i

điểm7i lớn7i nhất7i cÿa7i các7i lo¿i7i cốt7i sÿi7i gốc7i nhựa7i này7i là7i khÁ7i năng7i chịu7i nhiệt7i kém7i (160°C),7i và7i

bị7i hóa7i già7i theo7i thßi7i gian7i do7i có7i nguồn7i gốc7i là7i nhựa7i hữu7i c¡7i [67]

Gần7i đây,7i cùng7i với7i sự7i xuất7i hiện7i cÿa7i các7i lo¿i7i BTN7i nh°7i BTN7i cấp7i phối7i gián7i đo¿n7i

(SMA),7i BTN7i cấp7i phối7i há,7i đòi7i hỏi7i sử7i dāng7i hàm7i l°ÿng7i nhựa7i dùng7i cao7i h¡n7i so7i với7i các7i

lo¿i7i BTN7i th°ßng.7i Tuy7i nhiên,7i vấn7i đề7i gặp7i phÁi7i sau7i đó7i là7i việc7i chÁy7i nhựa7i khỏi7i cốt7i liệu;7i

với7i hàm7i l°ÿng7i nhựa7i cao7i và7i ít7i cốt7i liệu7i mịn7i (nh°7i hßn7i hÿp7i SMA)7i để7i giữ7i nhựa7i trong7i hßn7i

hÿp,7i nhựa7i có7i xu7i h°ớng7i chÁy7i ra7i khỏi7i cốt7i liệu7i lớn.7i Sau7i nhiều7i các7i thử7i nghiệm,7i sÿi7i amiăng7i

là7i mát7i chất7i āc7i chế7i thoát7i n°ớc7i tốt7i (đ°ÿc7i gọi7i là7i chất7i ổn7i định)7i đã7i đ°ÿc7i thừa7i nhÁn.7i Chất7i ổn7i

định7i dùng7i để7i ngăn7i hiện7i t°ÿng7i chÁy7i nhựa7i có7i thể7i là7i sÿi7i cellulose,7i sÿi7i khoáng7i hoặc7i sÿi7i

tổng7i hÿp.7i Các7i lo¿i7i sÿi7i này7i thông7i th°ßng7i đ°ÿc7i đ°a7i vào7i hßn7i hÿp7i trong7i quá7i trình7i trán7i khô7i

giúp7i ngăn7i chặn7i hiện7i t°ÿng7i nhựa7i đ°ßng7i bị7i chÁy7i ra7i trong7i quá7i trình7i trán,7i vÁn7i chuyển,7i

đầm7i nén7i và7i khai7i thác7i sau7i này7i [70]

Để7i khắc7i phāc7i nh°ÿc7i điểm7i chịu7i nhiệt7i kém7i cÿa7i các7i lo¿i7i cốt7i sÿi7i PE,7i PP,7i PV,7i vài7i

năm7i gần7i đây,7i các7i lo¿i7i sÿi7i tổng7i hÿp7i (synthetic7i fibers)7i có7i c°ßng7i đá7i chịu7i kéo7i cao7i (6207i

MPa),7i khÁ7i năng7i chịu7i nhiệt7i cao7i (230°C)7i đang7i đ°ÿc7i nghiên7i cāu7i sử7i dāng7i làm7i cốt7i cho7i

BTN7i trong7i t°¡ng7i lai7i gần

Năm7i 2015,7i Jahromi7i đã7i công7i bố7i nghiên7i cāu7i về7i Ánh7i h°áng7i cÿa7i sÿi7i carbon7i nano7i

đến7i tính7i chất7i cÿa7i hßn7i hÿp7i BTN.7i Nghiên7i cāu7i cho7i thấy7i rằng,7i sÿi7i carbon7i thể7i hiện7i tính7i

nhất7i quán7i trong7i các7i kết7i quÁ7i thử7i nghiệm,7i do7i vÁy7i việc7i sử7i dāng7i sÿi7i sẽ7i Ánh7i h°áng7i đến7i các7i

đặc7i tính7i cÿa7i hßn7i hÿp7i nhựa7i đ°ßng,7i là7i tăng7i đá7i ổn7i định7i và7i giÁm7i đá7i dẻo7i trong7i hßn7i hÿp7i

BTN.7i Kết7i quÁ7i nghiên7i cāu7i cũng7i chỉ7i ra7i rằng7i sÿi7i carbon7i có7i khÁ7i năng7i chống7i l¿i7i biến7i d¿ng7i

kết7i cấu7i cÿa7i mặt7i đ°ßng7i do7i tÁi7i trọng7i giao7i thông7i ngày7i càng7i tăng7i và7i vì7i vÁy,7i cÁi7i thiện7i tăng7i

tuổi7i thọ7i mỏi7i bằng7i cách7i tăng7i sāc7i kháng7i nāt7i hoặc7i tăng7i khÁ7i năng7i kháng7i biến7i d¿ng7i vĩnh7i

cửu7i [66]

Năm7i 2010,7i nghiên7i cāu7i cÿa7i Mahrez7i và7i các7i cáng7i sự7i đã7i chāng7i minh7i khÁ7i năng7i cÁi7i

thiện7i đặc7i tính7i mỏi7i cÿa7i hßn7i hÿp7i Stone7i Mastic7i Asphal7i (SMA)7i gia7i c°ßng7i sÿi7i thÿy7i tinh7i so7i

với7i hßn7i hÿp7i SMA7i không7i gia7i c°ßng7i sÿi.7i Sử7i dāng7i sÿi7i gia7i c°ßng7i giúp7i tăng7i khÁ7i năng7i

kháng7i nāt7i và7i biến7i d¿ng7i vĩnh7i cửu7i cÿa7i hßn7i hÿp.7i Nghiên7i cāu7i cũng7i kết7i luÁn7i rằng,7i việc7i sử7i

dāng7i sÿi7i thÿy7i tinh7i cho7i hßn7i hÿp7i BTN7i sẽ7i có7i ý7i nghĩa7i và7i hiệu7i quÁ7i khi7i xét7i đến7i các7i tuyến7i

đ°ßng7i chịu7i tÁi7i trọng7i xe7i nặng7i [79].7i Năm7i 2015,7i LATS7i cÿa7i Vũ7i Ph°¡ng7i ThÁo7i đã7i công7i bố7i

nghiên7i cāu7i về7i cÁi7i thiện7i khÁ7i năng7i LVBX7i cÿa7i BTN7i polime7i gia7i c°ßng7i sÿi7i thÿy7i tinh7i phân7i

tán7i trong7i [14].7i Nghiên7i cāu7i đ°ÿc7i thực7i hiện7i trên7i m¿u7i BTN7i gia7i c°ßng7i sÿi7i thÿy7i tinh7i phân7i

tán7i sử7i dāng7i bitum7i polime7i PMBIII,7i hàm7i l°ÿng7i sÿi7i gia7i c°ßng7i là7i 0%7i (m¿u7i đối7i chāng);7i

0,3%;7i 0,5%.7i Kết7i quÁ7i cho7i thấy7i chiều7i sâu7i vệt7i lún7i giÁm7i khi7i hàm7i l°ÿng7i sÿi7i tăng7i từ7i 0,3%,7i chiều7i sâu7i vệt7i lún7i tăng7i trá7i l¿i7i khi7i hàm7i l°ÿng7i sÿi7i tăng7i từ7i 0,3%-0,5%.7i Māc7i đá7i giÁm7i

0%-chiều7i sâu7i lún7i lớn7i nhất7i so7i với7i m¿u7i đối7i chāng7i là7i 27%7i t°¡ng7i āng7i với7i m¿u7i sử7i dāng7i hàm7i

l°ÿng7i sÿi7i thÿy7i tinh7i là7i 0,3%

Hiãn7i tr¿ng7i sā7i dāng7i sÿi7i cho7i hãn7i hÿp7i bê7i tông7i nhąa7i ë7i Hoa7i Kỳ7i và7i các7i quác7i gia7i trên7i thÃ7i giçi

Trên7i thế7i giới,7i việc7i sử7i dāng7i phā7i gia7i sÿi7i để7i gia7i c°ßng7i BTN7i là7i mát7i phần7i quan7i trọng7i

cÿa7i công7i nghệ7i xây7i dựng7i và7i đang7i đ°ÿc7i áp7i dāng7i ráng7i rãi7i á7i nhiều7i quốc7i gia.7i T¿i7i Hoa7i Kỳ,7i

phā7i gia7i sÿi7i đã7i đ°ÿc7i sử7i dāng7i ráng7i rãi7i trong7i việc7i gia7i c°ßng7i BTN,7i đặc7i biệt7i trong7i các7i dự7i án7i

giao7i thông7i nh°7i đ°ßng7i cao7i tốc7i và7i cầu7i đ°ßng.7i Vào7i những7i năm7i 1990,7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i

bazan7i đã7i đ°ÿc7i xây7i dựng7i với7i chất7i l°ÿng7i mặt7i đ°ßng7i rất7i tốt7i á7i Hoa7i Kỳ

Cho7i tới7i nay,7i khoÁng7i 287i tiểu7i bang7i báo7i cáo7i sử7i dāng7i sÿi7i cho7i hßn7i hÿp7i BTN.7i Cho7i

đến7i nay,7i phần7i lớn7i sử7i dāng7i sÿi7i cho7i hßn7i hÿp7i SMA7i và7i BTN7i rßng7i (cấp7i phối7i há)7i hoặc7i BTN7i

đá7i nhám7i cao7i để7i kiểm7i soát7i việc7i chÁy7i nhựa.7i Tr°ớc7i đây,7i sÿi7i đ°ÿc7i sử7i dāng7i cho7i hßn7i hÿp7i

BTNC7i á7i mát7i số7i Bang,7i nh°ng7i việc7i sử7i dāng7i đã7i giÁm7i trong7i khoÁng7i 207i năm7i trá7i l¿i7i đây.7i

Việc7i sử7i dāng7i SMA7i và7i BTNR7i cũng7i đang7i giÁm7i á7i mát7i số7i Bang7i do7i chi7i phí7i cao,7i nh°ng7i

tình7i hình7i có7i thể7i thay7i đổi7i trong7i thßi7i gian7i tới,7i do7i tuổi7i thọ7i khai7i thác7i cÿa7i lo¿i7i hßn7i hÿn7i nh°7i

SMA7i th°ßng7i kéo7i dài7i trung7i bình7i tới7i 20-257i năm,7i so7i với7i tuổi7i thọ7i lớp7i BTNC7i thông7i th°ßng7i

là7i 14-157i năm

Nhiều7i lo¿i7i sÿi7i đã7i đ°ÿc7i sử7i dāng7i cho7i hßn7i hÿp7i BTN7i á7i Mỹ,7i bao7i gồm7i sÿi7i cellulose,7i

khoáng,7i polyme7i tổng7i hÿp7i và7i sÿi7i thÿy7i tinh,7i cũng7i nh°7i mát7i số7i lo¿i7i sÿi7i ít7i phổ7i biến7i h¡n.7i

Các7i vÁt7i liệu7i sÿi7i tái7i chế,7i nh°7i giấy7i in7i báo,7i sÿi7i thÁm7i và7i sÿi7i lốp7i tái7i chế7i -7i cũng7i đã7i đ°ÿc7i sử7i

dāng.7i Các7i lo¿i7i sÿi7i khác7i nhau7i này7i có7i những7i °u7i và7i nh°ÿc7i điểm7i khiến7i chúng7i phù7i hÿp7i

h¡n7i cho7i mát7i số7i āng7i dāng7i so7i với7i những7i lo¿i7i sÿi7i khác.7i Ví7i dā,7i sÿi7i cellulose7i có7i khÁ7i năng7i

chịu7i kéo7i không7i cao,7i nh°ng7i có7i tính7i hấp7i thā7i và7i giữ7i nhựa7i đ°ßng,7i do7i đó7i nó7i rất7i thích7i hÿp7i

để7i giÁm7i chÁy7i nhựa7i trong7i các7i hßn7i hÿp7i cấp7i phối7i há7i và7i cấp7i phối7i gián7i đo¿n,7i nh°ng7i không7i

phù7i hÿp7i để7i gia7i c°ßng7i BTNC.7i

Phần7i lớn7i những7i nghiên7i cāu7i về7i việc7i sử7i dāng7i sÿi7i trong7i nhựa7i đ°ßng7i tÁp7i trung7i vào7i

các7i thí7i nghiệm7i trong7i phòng7i và7i thí7i nghiệm7i hiện7i tr°ßng7i cÿa7i chất7i kết7i dính7i và7i hßn7i hÿp7i

nhựa7i đ°ßng7i đã7i đ°ÿc7i cÁi7i biến7i bằng7i việc7i sử7i dāng7i sÿi.7i Các7i kết7i quÁ7i cÿa7i nghiên7i cāu7i đã7i

đ°ÿc7i trán7i xem7i xét,7i phân7i tích,7i đặc7i biệt7i là7i liên7i quan7i đến7i việc7i sử7i dāng7i sÿi7i trong7i hßn7i hÿp7i

BTNC.7i Trong7i mát7i số7i tr°ßng7i hÿp,7i sÿi7i đã7i đ°ÿc7i báo7i cáo7i là7i đã7i cÁi7i thiện7i khÁ7i năng7i kháng7i

lún7i và7i kháng7i nāt7i cÿa7i chất7i kết7i dính7i và7i hßn7i hÿp7i BTNC;7i trong7i các7i tr°ßng7i hÿp7i khác,7i

không7i có7i sự7i cÁi7i thiện7i đáng7i kể7i nào.7i Nói7i chung,7i việc7i sử7i dāng7i sÿi7i d°ßng7i nh°7i có7i hiệu7i quÁ7i

h¡n7i trong7i việc7i cÁi7i thiện7i tính7i năng7i cÿa7i hßn7i hÿp7i BTN7i thông7i th°ßng.7i Sÿi7i hiếm7i khi7i gây7i

bất7i lÿi7i cho7i các7i tính7i năng7i cÿa7i hßn7i hÿp7i BTNC,7i nh°ng7i nếu7i chúng7i không7i cÁi7i thiện7i hiệu7i

suất,7i thì7i có7i thể7i không7i hiệu7i quÁ7i về7i mặt7i chi7i phí.7i Riêng7i đối7i với7i hßn7i hÿp7i Stone7i Mastic7i

Asphalt7i (SMA)7i và7i hßn7i hÿp7i BTN7i t¿o7i nhám7i cao7i (OGFC),7i tác7i dāng7i cÿa7i sÿi7i chỉ7i đã7i đ°ÿc7i

chāng7i minh7i rõ7i ràng7i là7i có7i tác7i dāng7i giÁm7i chÁy7i nhựa7i và7i đ°ÿc7i sử7i dāng7i phổ7i biến,7i mặc7i dù7i

có7i thể7i sử7i dāng7i các7i vÁt7i liệu7i thay7i thế7i -7i chẳng7i h¿n7i nh°7i chất7i kết7i dính7i cÁi7i tiến7i polyme7i và7i

RAS

Hình 1.17i liệt7i kê7i các7i tr¿ng7i thái7i đã7i phÁn7i hồi7i và7i tình7i tr¿ng7i sử7i dāng7i sÿi7i á7i tất7i cÁ7i các7i

Bang7i t¿i7i Mỹ.7i 307i Bang7i á7i Mỹ7i đã7i trÁ7i lßi7i là7i có7i sử7i dāng7i sÿi

Hình7i 1.1.7i BÁn7i đß7i sá7i l°ÿng7i các7i Bang7i ë7i Mÿ7i trÁ7i léi7i cho7i câu7i hßi7i “Tá7i chąc7i căa7i b¿n7i hiãn7i có7i chå7i đçnh7i ho¿c7i cho7i phép7i sā7i dāng7i sÿi7i trong7i hãn7i hÿp7i BTN7i không?7i [80]

Việc7i sử7i dāng7i sÿi7i trên7i thế7i giới7i cũng7i t°¡ng7i tự7i nh°7i á7i Mỹ;7i nghĩa7i là,7i việc7i sử7i dāng7i

cellulose7i hoặc7i sÿi7i khoáng7i trong7i hßn7i hÿp7i cấp7i phối7i gián7i đo¿n7i và7i cấp7i phối7i há7i là7i thông7i lệ7i á7i

nhiều7i quốc7i gia.7i D°ßng7i nh°7i ngày7i càng7i có7i nhiều7i sự7i quan7i tâm7i đến7i các7i khu7i vực7i đang7i phát7i

triển7i trên7i thế7i giới7i trong7i việc7i sử7i dāng7i các7i nguyên7i liệu7i thực7i vÁt7i có7i sẵn7i t¿i7i địa7i ph°¡ng7i -7i chẳng7i

h¿n7i nh°7i dừa,7i đay,7i gai7i dầu,7i &7i làm7i nguồn7i sÿi;7i điều7i này7i cho7i phép7i tÁn7i dāng7i lÿi7i ích7i cÿa7i sÿi7i về7i

mặt7i kinh7i tế7i đồng7i thßi7i t¿o7i ra7i thị7i tr°ßng7i cho7i nguyên7i liệu7i sÁn7i xuất7i trong7i n°ớc7i [80].7i

Hàm7i l°ÿng7i sÿi7i sā7i dāng7i dāng7i trong7i hãn7i hÿp7i BTN

Theo7i thßi7i gian,7i hàm7i l°ÿng7i sÿi7i thích7i hÿp7i để7i sử7i dāng7i trong7i mát7i lo¿i7i hßn7i hÿp7i có7i

thể7i gần7i nh°7i trá7i thành7i tiêu7i chuẩn7i cho7i mát7i số7i lo¿i7i sÿi7i nhất7i định;7i Ví7i dā,7i 0,3%7i và7i 0,4%7i

khối7i l°ÿng7i hßn7i hÿp7i là7i tỷ7i lệ7i sử7i dāng7i phổ7i biến7i đối7i với7i sÿi7i cellulose7i và7i sÿi7i khoáng7i trong7i

hßn7i hÿp7i SMA,7i đ°ÿc7i khuyến7i cáo7i trong7i tiêu7i chuẩn7i thiết7i kế7i hßn7i hÿp7i SMA7i cÿa7i Mỹ7i

(AASHTO7i M325-08)

Tuy7i nhiên,7i việc7i sử7i dāng7i hàm7i l°ÿng7i sÿi7i quá7i cao7i có7i thể7i làm7i công7i tác7i đầm7i nén7i khó7i

khăn7i h¡n,7i điều7i này7i d¿n7i đến7i đá7i rßng7i hßn7i hÿp7i trong7i phòng7i thí7i nghiệm7i hoặc7i t¿i7i hiện7i tr°ßng7i

cao7i h¡n.7i Nghiên7i cāu7i cÿa7i Chowdhury7i và7i các7i cáng7i sự7i năm7i 20057i đã7i phát7i hiện7i ra7i rằng7i việc7i sử7i

dāng7i 1%7i sÿi7i từ7i lốp7i tái7i chế7i dài7i 67i mm7i đã7i làm7i cāng7i SMA7i và7i làm7i cho7i hßn7i hÿp7i dễ7i bị7i nāt7i [80] Thông7i th°ßng,7i hàm7i l°ÿng7i chất7i kết7i dính7i trong7i hßn7i hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i sẽ7i cao7i

h¡n,7i đặc7i biệt7i là7i với7i sÿi7i cellulose7i hoặc7i các7i sÿi7i gốc7i thực7i vÁt.7i Hấp7i thā7i là7i mát7i đặc7i tính7i có7i

lÿi7i á7i mát7i māc7i đá7i nào7i đó7i vì7i nó7i cho7i phép7i tăng7i hàm7i l°ÿng7i chất7i kết7i dính7i hoặc7i mastic7i

trong7i hßn7i hÿp7i BTN,7i có7i thể7i làm7i tăng7i đá7i bền,7i đặc7i biệt7i đối7i với7i hßn7i hÿp7i cấp7i phối7i gián7i

đo¿n7i và7i cấp7i phối7i há.7i Tuy7i nhiên,7i hấp7i thā7i quá7i nhiều7i sẽ7i d¿n7i đến7i hàm7i l°ÿng7i nhựa7i tối7i °u7i

sẽ7i tăng7i lên,7i làm7i tăng7i chi7i phí7i xây7i dựng7i cÿa7i công7i trình.7i Ngoài7i khÁ7i năng7i hấp7i thā7i cao7i h¡n,7i

sÿi7i có7i thể7i có7i diện7i tích7i bề7i mặt7i cao7i cần7i đ°ÿc7i phÿ7i bằng7i nhựa7i đ°ßng7i [80]

Trong7i báo7i cáo7i cÿa7i FHWA7i năm7i 20127i [80],7i Gibson7i và7i các7i cáng7i sự7i đã7i tóm7i tắt7i kết7i

quÁ7i cÿa7i mát7i nghiên7i cāu7i tr°ớc7i đây,7i so7i sánh7i hßn7i hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i nhựa7i đ°ßng7i cÁi7i tiến7i

và7i hßn7i hÿp7i BTNC7i gia7i c°ßng7i sÿi.7i Hàm7i l°ÿng7i nhựa7i tối7i °u7i cho7i các7i hßn7i hÿp7i khác7i nhau7i

đ°ÿc7i thể7i hiện7i trong7i BÁng 1.1.7i Công7i việc7i do7i FHWA7i tiến7i hành7i theo7i NCHRP7i 90-077i đã7i

chāng7i minh7i sự7i gia7i tăng7i hàm7i l°ÿng7i chất7i kết7i dính7i liên7i quan7i đến7i việc7i sử7i dāng7i sÿi.7i Hàm7i

l°ÿng7i chất7i kết7i dính7i tối7i °u7i đ°ÿc7i xác7i định7i á7i đá7i rßng7i 4%,7i 757i chày7i đầm7i xoay7i Superpave7i

và7i á7i nhiệt7i đá7i đầm7i cố7i định7i là7i 140°C.7i BÁng 1.17i cho7i thấy7i hßn7i hÿp7i sử7i dāng7i sÿi7i có7i hàm7i

l°ÿng7i chất7i kết7i dính7i tối7i °u7i cao7i h¡n7i từ7i 0,5%7i đến7i 1,0%7i so7i với7i hßn7i hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i

nhựa7i đ°ßng7i cÁi7i tiến7i và7i cao7i h¡n7i 0,8%7i so7i với7i hßn7i hÿp7i đối7i chāng7i thông7i th°ßng

BÁng7i 1.1.7i Hàm7i l°ÿng7i nhąa7i đ°éng7i tái7i °u7i tÿ7i các7i nghiên7i cąu7i căa7i FHWA7i [80]

Hãn7i hÿp7i BTN7i sā7i dāng7i phā7i gia Hàm7i l°ÿng7i nhąa7i tái7i °u7i (%)

Sÿi7i bazan7i là7i vÁt7i liệu7i có7i nguồn7i gốc7i từ7i tự7i nhiên.7i Sÿi7i bazan7i có7i tính7i chất7i v°ÿt7i trái7i

so7i với7i sÿi7i thÿy7i tinh7i về7i đá7i cāng,7i khÁ7i năng7i chịu7i kéo7i rất7i cao,7i bền7i với7i hóa7i chất,7i nhiệt7i đá,7i

thân7i thiện7i với7i môi7i tr°ßng.7i Sÿi7i bazan7i đ°ÿc7i sử7i dāng7i làm7i vÁt7i liệu7i chống7i cháy7i trong7i

ngành7i hàng7i không7i vũ7i trā,7i ô7i tô,7i đồng7i thßi,7i cũng7i đ°ÿc7i sử7i dāng7i làm7i vÁt7i liệu7i tổng7i hÿp7i để7i

sÁn7i xuất7i nhiều7i sÁn7i phẩm7i phổ7i biến7i khác.7i Về7i mặt7i giá7i thành,7i sÿi7i bazan7i có7i giá7i t°¡ng7i đối7i

hÿp7i lý7i so7i với7i các7i lo¿i7i sÿi7i khác7i đang7i đ°ÿc7i sử7i dāng7i phổ7i biến7i trên7i thế7i giới7i nh°7i sÿi7i thÿy7i

tinh,7i sÿi7i cellulose,7i sÿi7i carbon&

Hình7i 1.2.7i Quy7i trình7i sÁn7i xuÃt7i sÿi7i bazan7i [62]

Đ°ÿc7i hình7i thành7i từ7i đá7i bazan7i núi7i lửa7i do7i đó7i sÿi7i bazan7i có7i nhiều7i đặc7i tính7i có7i lÿi.7i

Bên7i c¿nh7i có7i mô7i đun7i đàn7i hồi7i cao7i và7i chịu7i nhiệt7i đá7i cao,7i sÿi7i bazan7i còn7i có7i tính7i cách7i âm7i và7i

chống7i rung7i rất7i cao.7i Với7i nhiều7i đặc7i tính7i v°ÿt7i trái7i thì7i việc7i nghiên7i cāu7i về7i āng7i dāng7i sÿi7i

bazan7i đ°ÿc7i phát7i triển7i m¿nh7i mẽ7i và7i là7i h°ớng7i nghiên7i cāu7i đ°ÿc7i nhiều7i nhà7i khoa7i học7i quan7i

tâm7i [34],7i [50],7i [90].7i Quy7i trình7i sÁn7i xuất7i sÿi7i bazan7i đ°ÿc7i thể7i hiện7i á7i Hình7i 1.2

7i Tính7i chÃt7i căa7i sÿi7i bazan7i và7i các7i ąng7i dāng

Theo7i nghiên7i cāu7i cÿa7i Anne7i Ross7i (2006)7i [90],7i composite7i cốt7i sÿi7i bazan7i cho7i đặc7i

tính7i t°¡ng7i tự7i nh°7i sÿi7i thÿy7i tinh7i hệ7i thống7i silicon7i bằng7i nhôm-magiê7i (S-27i glass)7i và7i cũng7i

có7i māc7i giá7i t°¡ng7i đối7i hÿp7i lý7i nằm7i giữa7i S-27i glass7i và7i sÿi7i thÿy7i tinh7i E7i không7i kiềm7i glass).7i

(E-Nghiên7i cāu7i cÿa7i Richard7i Parnas7i và7i cáng7i sự7i (2007)7i [86]7i cho7i thấy7i khi7i so7i sánh7i tính7i

chất7i cÿa7i các7i sÿi7i th°¡ng7i phẩm7i phổ7i biến,7i thì7i cho7i thấy7i sÿi7i bazan7i có7i tính7i chất7i v°ÿt7i trái7i so7i

với7i sÿi7i thÿy7i tinh7i về7i đá7i cāng,7i khÁ7i năng7i chịu7i kéo7i rất7i cao,7i bền7i với7i hóa7i chất,7i nhiệt7i đá,7i thân7i

thiện7i với7i môi7i tr°ßng.7i Kết7i quÁ7i chi7i tiết7i thể7i hiện7i trong7i BÁng 1.2

BÁng7i 1.2.7i So7i sánh7i tính7i chÃt7i giăa7i các7i lo¿i7i sÿi7i khác7i nhau7i [86]

Tính7i chÃt Đ¢n7i vç Bazan E-Glass S-Glass Silica

Khối7i l°ÿng7i riêng g/cm3 2,7 2,57 2,48 2,15

Đá7i dãn7i dài7i t¿i7i điểm7i g¿y % 3,15 4,7 5,6 1,2

Tính7i chÃt Đ¢n7i vç Bazan E-Glass S-Glass Silica

Nhiệt7i đá7i làm7i việc7i nhỏ7i nhất (°C) -260° -60 -170° Nhiệt7i đá7i nóng7i chÁy (°C) 1450° 1120° 1550°

Hấp7i thā7i ẩm7i (65%RAH) (%) <0,1 <0,1 <0,1

Đá7i ổn7i định7i khi7i kéo7i (207i °C) (%) 100 100 100

Đá7i ổn7i định7i khi7i kéo7i (2007i °C) (%) 95 92 94 Đá7i ổn7i định7i khi7i kéo7i (4007i °C) (%) 82 52 80 %7i Mất7i mát7i khối7i l°ÿng7i sau7i 37i giß7i

đun7i sôi7i trong:

Chikhradze7i và7i cáng7i sự7i (2012)7i [44]7i đã7i so7i sánh7i các7i tính7i chất7i cÿa7i sÿi7i bazan7i và7i các7i

sÿi7i truyền7i thống7i khác,7i nh°7i thÿy7i tinh7i glass,7i sÿi7i carbon7i thì7i sÿi7i bazan7i có7i tính7i chất7i c¡7i học7i

gần7i t°¡ng7i đ°¡ng7i với7i sÿi7i thÿy7i tinh7i lo¿i7i tốt.7i Kết7i quÁ7i thể7i hiện7i trong7i BÁng 1.3

BÁng7i 1.3.7i Tính7i chÃt7i căa7i các7i lo¿i7i sÿi7i gia7i c°éng7i [44] Lo¿i7i sÿi Khái7i l°ÿng7i

riêng7i (g/cm3) Ąng7i suÃt7i phá7i

hăy,7i GPa Đå7i dãn7i dài7i t¿i7i

đißm7i gÁy,7i % Mô

7i đun7i đàn7i hßi,7i GPa

Thÿy7i tinh 2,4-2,5 2,8-3,0 4,7-5,6 74-95

Năm7i 2013,7i P.7i Amuthakkannan7i và7i các7i cáng7i sự7i [22]7i đã7i nghiên7i cāu7i về7i Ánh7i h°áng7i

cÿa7i chiều7i dài7i sÿi7i và7i chất7i x¡7i sÿi7i bazan7i trên7i tính7i chất7i c¡7i học7i cÿa7i vÁt7i liệu7i composite7i chế7i

t¿o7i trên7i nền7i nhựa7i polyester,7i kết7i quÁ7i các7i đặc7i tính7i cÿa7i các7i vÁt7i liệu7i tổng7i hÿp7i cho7i thấy7i

chiều7i dài7i sÿi7i là7i có7i Ánh7i h°áng7i đáng7i kể7i trên7i các7i tính7i chất7i c¡7i học7i cÿa7i vÁt7i liệu7i composite7i

và7i cũng7i nh°7i hàm7i l°ÿng7i x¡.7i Tỷ7i lệ7i trọng7i l°ÿng7i chất7i x¡7i tối7i °u7i cÿa7i 68%7i sÿi7i và7i chiều7i dài7i

tối7i °u7i cÿa7i sÿi7i 107i mm7i đã7i đ°ÿc7i khÁo7i sát.7i Đá7i bền7i kéo7i cÿa7i vÁt7i liệu7i composite7i sÿi7i bazan7i

cho7i thấy7i rằng7i với7i 68%7i chất7i x¡7i và7i 107i mm7i chiều7i dài7i cÿa7i sÿi7i có7i đặc7i tính7i tốt7i h¡n7i so7i với7i đá7i

dài7i khác7i cÿa7i sÿi.7i Đá7i bền7i uốn7i cÿa7i vÁt7i liệu7i composite7i cũng7i cho7i thấy7i tính7i chất7i tốt7i h¡n7i

trong7i 68%7i chất7i x¡7i và7i 107i mm7i chiều7i dài7i cÿa7i sÿi

Các7i nghiên7i cąu7i ląa7i chén7i sÿi7i bazan7i và7i ph°¢ng7i pháp7i trån7i sÿi7i trong7i hãn7i hÿp7i bê7i tông7i nhąa

Các7i đặc7i tính7i vÁt7i lý7i quan7i trọng7i cần7i xem7i xét7i khi7i phân7i tích7i sÿi7i bazan7i là7i chiều7i dài,7i

c°ßng7i đá7i chịu7i kéo,7i mô7i đun7i đàn7i hồi,7i đá7i giãn7i dài7i khi7i đāt7i và7i nhiệt7i đá7i nóng7i chÁy.7i Những7i

đặc7i tính7i này7i có7i tác7i đáng7i trực7i tiếp7i đến7i hiệu7i suất7i chất7i kết7i dính7i và7i hßn7i hÿp7i BTN.7i Các7i đặc7i

tính7i c¡7i bÁn7i cÿa7i sÿi7i bazan7i đ°ÿc7i sử7i dāng7i trong7i hßn7i hÿp7i BTN7i á7i các7i nghiên7i cāu7i trên7i thế7i

giới7i đ°ÿc7i tóm7i tắt7i trong BÁng 1.4.7i Sÿi7i bazan7i có7i khối7i l°ÿng7i riêng7i 2,467i -7i 3,37i g/cm3,7i đá7i

bền7i kéo7i 11007i –7i 48507i MPa,7i mô7i đun7i đàn7i hồi7i 40–1107i Gpa7i và7i đá7i giãn7i dài7i khi7i đāt7i là7i 2,5–3,3%7i (mát7i số7i nghiên7i cāu7i >3,3%).7i Chiều7i dài7i sÿi7i bazan7i đ°ÿc7i nghiên7i cāu7i phổ7i biến7i trong7i

khoÁng7i từ7i 37i mm7i đến7i 247i mm,7i đặc7i biệt7i tÁp7i trung7i á7i các7i lo¿i7i sÿi7i bazan7i có7i kích7i cỡ7i ngắn7i (37i

mm)7i hoặc7i trung7i bình7i (67i mm).7i Sÿi7i bazan7i sá7i hữu7i các7i đặc7i tính7i nh°7i chịu7i nhiệt7i đá7i cao,7i đá7i

bền7i kéo7i cao,7i khÁ7i năng7i chống7i ăn7i mòn7i cao7i và7i bāc7i x¿7i tia7i cực7i tím7i và7i thân7i thiện7i với7i môi7i

tr°ßng7i [62]

Sự7i phân7i phối7i đồng7i nhất7i cÿa7i sÿi7i giống7i nh°7i mát7i lo¿i7i gia7i c°ßng7i không7i định7i h°ớng7i

có7i tác7i đáng7i đáng7i kể7i đến7i khÁ7i năng7i nâng7i cao7i chất7i l°ÿng7i cÿa7i hßn7i hÿp7i BTN.7i Khi7i sử7i dāng7i

sÿi7i trong7i hßn7i hÿp7i BTN,7i cần7i tránh7i việc7i sÿi7i trong7i hßn7i hÿp7i bị7i vón7i thành7i cām7i để7i đÁm7i bÁo7i

tối7i đa7i phân7i bố7i đồng7i đều7i [93].7i

BÁng1.57i liệt7i kê7i các7i quy7i trình7i trán7i hßn7i hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i bazan7i trên7i thế7i giới7i

trong7i thßi7i gian7i gần7i đây.7i Hiện7i nay,7i các7i nhà7i nghiên7i cāu7i trên7i thế7i giới7i đã7i sử7i dāng7i ba7i

ph°¡ng7i pháp7i để7i thêm7i sÿi7i bazan7i vào7i hßn7i hÿp7i BTN,7i đó7i là:7i trán7i °ớt,7i trán7i khô7i và7i kết7i hÿp7i

cÁ7i trán7i °ớt7i và7i trán7i khô7i [87].7i

-7i Ph°¡ng7i pháp7i trán7i °ớt:7i sử7i dāng7i máy7i trán7i cắt7i tốc7i đá7i cao7i và7i sÿi7i đ°ÿc7i trán7i 7i với7i

chất7i kết7i dính7i tr°ớc7i khi7i trán7i với7i cốt7i liệu7i [23],7i [81].7i

-7i Ph°¡ng7i pháp7i trán7i khô:7i sÿi7i đ°ÿc7i trán7i cùng7i cốt7i liệu7i tr°ớc,7i sau7i đó7i trán7i với7i chất7i

kết7i dính.7i Theo7i các7i nghiên7i cāu,7i ph°¡ng7i pháp7i trán7i khô7i °u7i việt7i và7i thông7i dāng7i h¡n7i

ph°¡ng7i pháp7i trán7i °ớt7i vì7i không7i yêu7i cầu7i máy7i trán7i cắt7i tốc7i đá7i cao.7i H¡n7i nữa,7i nh°ÿc7i điểm7i

cÿa7i sự7i kết7i tā7i sÿi7i trong7i ph°¡ng7i pháp7i trán7i khô7i là7i ít7i h¡n7i so7i với7i ph°¡ng7i pháp7i trán7i °ớt7i

[18],7i [39],7i [48],7i [87]

-7i Ph°¡ng7i pháp7i cuối7i cùng7i là7i sự7i kết7i hÿp7i giữa7i ph°¡ng7i pháp7i trán7i khô7i và7i trán7i °ớt;7i

cốt7i liệu7i và7i chất7i kết7i dính7i đ°ÿc7i trán7i với7i nhau7i tr°ớc,7i sau7i đó7i sÿi7i đ°ÿc7i thêm7i vào.7i

BÁng 1.4 Táng hÿp các nghiên cąu trên thà giçi vÅ tính chÃt c¢ bÁn căa sÿi bazan đ°ÿc dùng trong hãn hÿp BTN

TT

Chiều dài (mm)

Đường kính (µm)

Khối lượng riêng (g/cm3)

Nhiệt độ nóng

chảy (°C)

Cường độ chịu kéo (MPa)

Mô đun đàn hồi

(GPa)

Độ dãn dài khi

[61]

16 6, 9, 15 17 - 1050 4000-4850 90 >3.2

ASTM D 276-00a, ASTM D 2987-88, ASTM D 5034-95, ASTM D2130-90,

ASTM D204-02

[88]

17 6-12 12-15 - 1450-1500 2800-3800 90-110 3.2 - [73] 18 6-12 12-15 2.56-3.05 - 2800-3800 90-100 3.2 - [110]

TT

Chiều dài (mm)

Đường kính (µm)

Khối lượng riêng (g/cm3)

Nhiệt độ nóng

chảy (°C)

Cường độ chịu kéo (MPa)

Mô đun đàn hồi

(GPa)

Độ dãn dài khi

Nhựa đ°ßng sử dāng phā

gia SBS Trán khô

1 Sÿi bazan và bát khoáng đ°ÿc sấy khô á 120°C Nhựa đ°ßng đ°ÿc gia nhiệt đến 175°C 2 Trán sÿi bazan và bát khoáng

3 Sÿi bazan và bát khoáng đ°ÿc trán vào nhựa đ°ßng thành 3 phần, tốc đá trán 1000 vòng/phút trong 30 phút Sau đó tốc đá 500 vòng/phút trong 20 phút

[102]

Lo¿i

(BTN 16) gia

c°ßng diatomite

PG 64-22 Trán khô

1 Nhựa đ°ßng và diatomit đ°ÿc gia nhiệt đến 135°C trong 4 giß, sau đó trán trong 15 phút 2 Trán sÿi bazan và cốt liệu đã nung nóng 3 Thêm nhựa đ°ßng vào và trán trong 5-6 phút

[46]

BTN đá nhám

cao (OGFC-

gia SBS Trán khô

1 Cốt liệu và bát khoáng đ°ÿc gia nhiệt á 180°C trong 2 giß Nhựa đ°ßng biến tính SBS đ°ÿc gia nhiệt đến 170°C

2 Cốt liệu và sÿi bazan đ°ÿc trán cùng nhau 3 Nhựa đ°ßng đ°ÿc trán với cốt liệu và sÿi bazan á 165°C

4 Bát khoáng đ°ÿc thêm vào và trán á nhiệt đá 165°C

[98]

13

BTNC-Nhựa đ°ßng sử dāng phā

gia SBS Trán khô 1 Sÿi bazan đ°ÿc trán với cốt liệu trong 90 giây 2 Thêm nhựa đ°ßng và bát khoáng vào và trán

á tốc đá 75 vòng/phút trong 180 giây [121] BTNC-

13

Nhựa đ°ßng sử dāng phā

gia SBS Trán khô 1 Sÿi bazan đ°ÿc trán cùng cốt liệu trong 90 giây

2 Nhựa đ°ßng đ°ÿc thêm vào và trán [105] SMA-16

B50/70, Nhựa đ°ßng sử dāng phā

[36]

Kết hÿp trán °ớt và

trán khô

1 Cốt liệu và nhựa đ°ßng đ°ÿc trán á 160°C trong 90 giây

2 Sÿi bazan đ°ÿc thêm vào và trán trong 90 giây 3 Chất đán khoáng đã đ°ÿc thêm vào

[113]

BTNC

12,5 PG 76-22

Kết hÿp trán °ớt và

cao (OGFC-

16)

Nhựa đ°ßng B70 sử dāng nano-silica

Kết hÿp trán °ớt và

trán khô

1 Nano-silica và SBS đ°ÿc trán với tốc đá 1800 vòng/phút á 160°C trong 20 phút

2 Cốt liệu và bát khoáng đ°ÿc trán với nhựa đ°ßng Sau đó sÿi đ°ÿc thêm vào

[96]

Kết hÿp trán °ớt và

trán khô

1 Sÿi bazan và bát khoáng đ°ÿc sấy khô á 60°C trong 1 giß Nhựa đ°ßng đ°ÿc gia nhiệt á 160°C 2 Nhựa đ°ßng và bát khoáng đ°ÿc trán trong thßi gian 3 phút

3 Sÿi bazan đ°ÿc thêm vào và trán á tốc đá 2000 vòng/phút trong 5 phút

[88]

BTNC-13 PG 64-22

Kết hÿp trán °ớt và

[68]

1.3 Các nghiên cąu vÅ bê tông nhąa sā dāng sÿi bazan

Hình thái và są phân bá căa sÿi bazan trong bê tông nhąa

Zhao7i và7i các7i cáng7i sự7i [121]7i đã7i tiến7i hành7i chāp7i m¿u7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i bazan7i bằng7i

thiết7i bị7i chāp7i hiển7i vi7i điện7i tử7i -7i SEM7i (Hình 1.3),7i nghiên7i cāu7i cho7i thấy7i sÿi7i bazan7i phân7i bố7i

ng¿u7i nhiên7i trong7i không7i gian7i ba7i chiều7i cÿa7i hßn7i hÿp7i BTN,7i sÿi7i bazan7i giúp7i phân7i tán7i āng7i

suất7i và7i tránh7i āng7i suất7i quá7i māc.7i Kết7i quÁ7i cho7i thấy7i sÿi7i bazan7i đóng7i mát7i vai7i trò7i "cầu7i nối"7i

giúp7i cÁi7i thiện7i khÁ7i năng7i kháng7i nāt7i cÿa7i hßn7i hÿp7i BTN,7i đồng7i thßi7i làm7i chÁm7i sự7i phát7i triển7i

cÿa7i các7i vết7i nāt

Hình7i 1.3.7i Hình7i Ánh7i chāp7i SEM7i hãn7i hÿp7i BTN7i gia7i c°éng7i sÿi7i bazan7i [121] Nghiên7i cąu7i ph°¢ng7i pháp7i Marshall7i và7i hàm7i l°ÿng7i nhąa7i đ°éng7i tái7i °u

Hßn7i hÿp7i BTN7i với7i các7i tỷ7i lệ7i sÿi7i bazan7i khác7i nhau7i là7i 0%7i (đối7i chāng),7i 0,2%,7i 0,3%,7i

0,4%7i và7i 0,5%7i khối7i l°ÿng,7i đ°ÿc7i chuẩn7i bị,7i và7i đ°ÿc7i ký7i hiệu7i bằng7i nhóm7i 17i (đối7i chāng),7i 2,7i

3,7i 47i và7i 5,7i t°¡ng7i āng.7i Thí7i nghiệm7i sử7i dāng7i ph°¡ng7i pháp7i thiết7i kế7i Marshall7i để7i xác7i định7i

hàm7i l°ÿng7i nhựa7i đ°ßng7i tối7i °u7i t°¡ng7i āng7i với7i từng7i hàm7i l°ÿng7i sÿi7i (xem7i BÁng7i 1.6).7i Từ7i

BÁng7i 1.6,7i có7i thể7i thấy7i rằng7i hàm7i l°ÿng7i nhựa7i đ°ßng7i tối7i °u7i (OAC)7i cÿa7i các7i lo¿i7i BTN7i khác7i

nhau7i hßn7i hÿp7i tăng7i dần7i theo7i hàm7i l°ÿng7i sÿi7i bazan.7i Xu7i h°ớng7i này7i t°¡ng7i đồng7i với7i các7i

kết7i quÁ7i thu7i đ°ÿc7i trong7i nghiên7i cāu7i khác7i nh°7i nghiên7i cāu7i cÿa7i Xiong7i (2015)7i [112],7i Chen7i

(2010)7i [40].7i

BÁng7i 1.6.7i Hàm7i l°ÿng7i nhąa7i đ°éng7i tái7i °u7i t°¢ng7i ąng7i vçi7i tÿng7i hàm7i l°ÿng7i sÿi7i

Hàm7i l°ÿng7i sÿi7i bazan 0,0 0,2 0,3 0,4 0,5 Hàm7i l°ÿng7i nhựa7i đ°ßng7i

Nghiên7i cąu7i lún7i vãt7i bánh7i xe7i và7i đå7i án7i đçnh7i đång7i (DS)

Năm7i 2010,7i Fan7i [49]7i đã7i công7i bố7i nghiên7i cāu7i so7i sánh7i các7i đặc7i tính7i c¡7i lý7i cÿa7i hßn7i hÿp7i

BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i bazan,7i sÿi7i polyester7i và7i sÿi7i xylogen.7i Hàm7i l°ÿng7i sÿi7i đ°ÿc7i dùng7i trong7i

thử7i nghiệm7i cho7i cÁ7i 37i lo¿i7i sÿi7i là7i 0,15%,7i 0,30%7i và7i 0,45%.7i Các7i kết7i quÁ7i thí7i nghiệm7i cho7i thấy7i

hßn7i hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i bazan7i cho7i giá7i trị7i đá7i ổn7i định7i marshall7i (MS),7i đá7i ổn7i định7i đáng7i

DS,7i khÁ7i năng7i kháng7i ẩm7i tốt7i h¡n7i hai7i lo¿i7i hßn7i hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i polyester7i và7i xylogen Năm7i 2018,7i Celauro7i và7i Pratico7i [35]7i đã7i đánh7i giá7i hiệu7i quÁ7i cÿa7i sÿi7i bazan7i sử7i dāng7i

trong7i hßn7i hÿp7i BTN7i cho7i lớp7i mặt7i đ°ßng,7i đặc7i biệt7i là7i sử7i dāng7i trong7i các7i khu7i vực7i đô7i thị7i và7i

các7i làn7i đ°ßng7i dành7i riêng7i cho7i xe7i buýt.7i Hßn7i hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i bazan7i với7i hàm7i l°ÿng7i

0,3%7i khối7i l°ÿng7i hßn7i hÿp,7i nhiệt7i đá7i nóng7i chÁy7i 1350°C,7i mô7i đun7i đàn7i hồi7i 847i GPa.7i Nhựa7i

đ°ßng7i sử7i dāng7i trong7i nghiên7i cāu7i là7i l¿i7i nhựa7i đ°ßng7i 50/70.7i Kết7i quÁ7i thí7i nghiệm7i LVBX7i

theo7i tiêu7i chuẩn7i EN7i 12697-227i (ph°¡ng7i pháp7i B)7i cho7i thấy,7i hßn7i hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i

bazan7i có7i chiều7i sâu7i LVBX7i thấp7i nhất7i so7i với7i 027i m¿u7i đối7i chāng7i không7i sử7i dāng7i sÿi7i bazan Năm7i 2020,7i Zhao7i và7i các7i cáng7i sự7i [121]7i đã7i nghiên7i cāu7i các7i tính7i năng7i cÿa7i hßn7i hÿp7i

BTN7i sử7i dāng7i hàm7i l°ÿng7i sÿi7i bazan7i khác7i nhau,7i có7i đối7i chāng7i với7i sÿi7i polyester7i và7i sÿi7i

lignin7i (xem7i BÁng 1.7),7i đ°ÿc7i đánh7i giá7i qua7i các7i thí7i nghiệm:7i MS,7i đá7i dẻo7i Marshall7i (MF);7i

LVBX;7i uốn7i dầm7i 37i điểm;7i khÁ7i năng7i kháng7i ẩm.7i Các7i kết7i quÁ7i thí7i nghiệm7i đã7i cho7i thấy,7i hßn7i

hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i bazan7i giúp7i tăng7i c°ßng7i đáng7i kể7i các7i đặc7i tính7i c¡7i học,7i các7i tính7i năng7i

á7i nhiệt7i đá7i thấp,7i nhiệt7i đá7i cao7i và7i đá7i nh¿y7i ẩm.7i Hàm7i l°ÿng7i nhựa7i đ°ßng7i tối7i °u7i (OAC)7i cÿa7i

hßn7i hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i bazan7i với7i tỉ7i lệ7i 0,1%,7i 0,2%,7i 0,3%,7i 0,4%7i và7i 0,5%7i lần7i l°ÿt7i là7i

4,87%,7i 4,98%,7i 5,00%,7i 5,20%7i và7i 5,30%7i (xem7i Hình 1.4).7i Nh°7i vÁy7i có7i thể7i thấy,7i khi7i hàm7i

l°ÿng7i sÿi7i bazan7i tăng7i lên,7i giá7i trị7i hàm7i l°ÿng7i nhựa7i đ°ßng7i tối7i °u7i tăng7i lên7i đáng7i kể.7i Sÿi7i

bazan7i có7i diện7i tích7i bề7i mặt7i riêng7i lớn,7i d¿n7i đến7i việc7i hấp7i thā7i nhiều7i nhựa7i h¡n.7i Do7i đó,7i hàm7i

l°ÿng7i nhựa7i đ°ßng7i tối7i °u7i sẽ7i tăng7i lên7i sau7i khi7i thêm7i sÿi7i bazan.7i Kết7i hÿp7i các7i yếu7i tố7i về7i kinh7i

tế7i và7i tính7i năng,7i thì7i hàm7i l°ÿng7i sÿi7i bazan7i phù7i hÿp7i sử7i dāng7i cho7i hßn7i hÿp7i BTN7i là7i 0,3%

BÁng7i 1.7.7i Tính7i chÃt7i c¢7i lý7i căa7i các7i lo¿i7i sÿi7i [121] Lo¿i7i sÿi Đ°éng7i

kính7i (µm) ChiÅu7i dài7i (mm)

Khái7i l°ÿng7i riêng7i t°¢ng7i đái7i ë7i 257i °C

C°éng7i đå7i chçu7i kéo7i

(MPa)

Nhiãt7i đå7i nóng7i chÁy7i (°C)

Bazan7i 11-13 1.5 2,416 >2000 1500-1600

Hình7i 1.4.7i Hàm7i l°ÿng7i nhąa7i đ°éng7i tái7i °u7i vçi7i hàm7i l°ÿng7i sÿi7i bazan7i khác7i nhau

Năm7i 2020,7i Zhao7i và7i các7i cáng7i sự7i [121]7i cũng7i tiến7i hành7i các7i thí7i nghiệm7i so7i sánh7i

tính7i năng7i cÿa7i hßn7i hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i bazan,7i sÿi7i polyester7i và7i sÿi7i lignin.7i Hàm7i l°ÿng7i

tối7i °u7i cÿa7i mßi7i lo¿i7i sÿi7i đã7i đ°ÿc7i thêm7i vào7i trong7i hßn7i hÿp7i BTN7i nh°7i sau:7i sÿi7i bazan7i là7i

0,3%,7i sÿi7i polyester7i là7i 0,4%7i và7i sÿi7i lignin7i là7i 0,35%.7i Sau7i khi7i thêm7i sÿi7i bazan,7i sÿi7i

polyester7i và7i sÿi7i lignin,7i MS7i cÿa7i hßn7i hÿp7i BTN7i lần7i l°ÿt7i tăng7i 19,6%,7i 14,5%7i và7i 6,8%7i so7i

với7i m¿u7i đối7i chāng7i (không7i sử7i dāng7i sÿi).7i Hình 1.57i cũng7i cho7i thấy7i giá7i trị7i MS7i cÿa7i hßn7i hÿp7i

BTN7i có7i chāa7i sÿi7i bazan7i cao7i h¡n7i các7i lo¿i7i sÿi7i khác

Hình 1.5 Đå án đçnh Marshall căa hãn hÿp BTN gia c°éng các lo¿i sÿi

Năm 2014, Zheng và các cáng sự [122] đã công bố nghiên cāu hai lo¿i hßn hÿp BTN AC-16I and AC-13I sử dāng sÿi bazan Kết quÁ cho thấy, hßn hÿp BTN AC-13I sử dāng sÿi bazan có đá ổn định đáng DS lớn gấp từ 1,30 đến 1,41 lần so với hßn hÿp đối chāng Hßn hÿp BTN AC-16I sử dāng sÿi bazan có đá ổn định đáng DS lớn gấp từ 1,44 đến 1,66 lần so với hßn hÿp đối chāng (xem Hình 1.6)

Hình 1.6 Ành h°ëng căa hàm l°ÿng sÿi đÃn đå án đçnh đång căa hãn hÿp BTN

Hình 1.7 Đå án đçnh đång căa hãn hÿp BTN vçi các hàm l°ÿng sÿi bazan [121]

Hßn hÿp BTN sử dāng sÿi bazan với hàm l°ÿng 0,3% có đá ổn định đáng DS lớn nhất là 5568 l°ÿt/mm, và lớn h¡n 1,25 lần so với hßn hÿp BTN không sử dāng sÿi bazan (xem Hình 1.7) Kết quÁ thí nghiệm đã chāng minh rằng, tính năng cÿa hßn hÿp BTN á nhiệt đá cao (60°C) có thể đ°ÿc cÁi thiện đáng kể khi gia c°ßng bằng sÿi bazan Sÿi bazan làm tăng đá nhớt cÿa vữa nhựa, do đó c°ßng đá liên kết giữa nhựa đ°ßng và cốt liệu đ°ÿc tăng lên Không những vÁy, đá bền liên kết cũng đ°ÿc tăng lên nhß hiệu āng cầu nối giữa các sÿi [121]

Thí nghiệm uốn á nhiệt đá thấp (-10°C) cũng đ°ÿc Zhao và các cáng sự [121] thực hiện, kết quÁ cho thấy phát triển đặc tính cÿa BTN á nhiệt đá thấp cũng t°¡ng tự nh° đá ổn định đáng (DS) á nhiệt đá cao với sự gia tăng cÿa hàm l°ÿng sÿi bazan Khi hàm l°ÿng sÿi đ¿t 0,4%, biến d¿ng phá ho¿i đ¿t giá trị lớn nhất Điều đáng chú ý là biến d¿ng uốn tối đa cÿa hßn hÿp BTN chāa 0,4% sÿi bazan chỉ cao h¡n 2% so với hßn hÿp bê BTN chāa 0,3% sÿi bazan Biến d¿ng uốn tối đa cÿa hßn hÿp BTN khi sử dāng sÿi bazan với hàm l°ÿng 0,4% tăng lên 24,8% so với hßn hÿp BTN không sử dāng sÿi bazan (xem Hình 1.8) Kết quÁ thử nghiệm đã chāng minh rằng, đặc tính c¡ lý cÿa hßn hÿp BTN á nhiệt đá thấp có thể đ°ÿc tăng c°ßng đáng kể bằng cách bổ sung sÿi bazan

Hình 1.8 BiÃn d¿ng uán tái đa căa hãn hÿp BTN vçi các hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau [121]

Năm 2018, để tăng c°ßng các tính năng cÿa hßn hÿp BTN AC-13, Cheng và các cáng sự (2018) [38] đã sử dāng sÿi bazan với chiều dài sÿi 6mm Các tính chất c¡ lý cÿa sÿi bazan đã đ°ÿc thử nghiệm (xem BÁng 1.8)

BÁng 1.8 Tính chÃt c¢ lý căa sÿi bazan có ngußn gác ë Trung Quác [38] Tính

chÃt Màu sÅc

ChiÅu dài (mm)

Đ°éng kính (µm)

Khái l°ÿng

riêng (g/cm3)

C°éng đå chçu

kéo (MPa)

Mô đun đàn hßi (GPa)

Đå giãn dài giçi h¿n (%)

Giá trị vàng Nâu 6 13 2,56 3200 > 40 3,2 Cheng (2018) [38] đã thí nghiệm đánh giá khÁ năng kháng LVBX á nhiệt đá cao (60°C) với 5 nhóm m¿u á các giá trị hàm l°ÿng nhựa đ°ßng tối °u t°¡ng āng Hình 1.9 thể hiện kết quÁ DS á nhiệt đá cao cÿa 5 nhóm Kết quÁ cho thấy DS có xu h°ớng tăng khi hàm l°ÿng sÿi bazan tăng dần từ 0% đến 0,4% Khi hàm l°ÿng sÿi tiếp tāc tăng lên 0,5%, DS giÁm dần H¡n nữa, DS đ¿t giá trị lớn nhất á hàm l°ÿng sÿi bazan là 0,4% So với nhóm đối chāng, giá trị DS cÿa các nhóm thử nghiệm đ°ÿc cÁi thiện lần l°ÿt là 25,3%, 48,7%, 82,5% và 62,1% Giá trị DS lớn h¡n có nghĩa là khÁ năng chống LVBX

tốt h¡n Nh° vÁy, kết quÁ thí nghiệm đã chāng minh khÁ năng kháng LVBX rất tốt cÿa hßn hÿp BTN sử dāng sÿi bazan so với hßn hÿp BTN không sử dāng sÿi

Hình 1.9 KÃt quÁ thí nghiãm đå án đçnh đång ë nhiãt đå cao vçi hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau [38]

Zhao và các cáng sự [121] cho thấy giá trị đá ổn định đáng cÿa hßn hÿp BTN gia c°ßng sÿi bazan và hßn hÿp BTN sử dāng sÿi polyeste cao h¡n hßn hÿp BTN sử dāng sÿi lignin (xem Hình 1.10) Từ BÁng 1.7 có thể thấy sÿi bazan và sÿi polyester có tính chất c¡ học tốt h¡n sÿi lignin, có lÿi cho việc cÁi thiện khÁ năng chống LVBX và khÁ năng cắt cÿa hßn hÿp BTN

Hình 1.10 Đå án đçnh đång căa hãn hÿp BTN gia c°éng các lo¿i sÿi khác nhau

Nghiên cąu khÁ năng kháng ¿m

Thí nghiệm khÁ năng kháng ẩm cÿa hßn hÿp BTN thể hiện qua hệ số c°ßng đá chịu kéo (TSR) đ°ÿc Zhao và các cáng sự [121] thực hiện đã cho thấy khi hàm l°ÿng sÿi bazan nhỏ h¡n 0,4%, tăng hàm l°ÿng sÿi thì giá trị TSR tăng lên Khi hàm l°ÿng sÿi bazan là 0,4%, TSR đ¿t giá trị lớn nhất So với m¿u đối chāng, giá trị TSR cÿa hßn hÿp BTN chāa 0,4% sÿi bazan tăng 8,3% Nguyên nhân chính cÿa hiện t°ÿng này là do bề mặt cÿa sÿi bazan và nhựa đ°ßng có tính kiềm và axit t°¡ng āng Ngoài ra, diện tích bề mặt riêng cÿa sÿi bazan là t°¡ng đối lớn Sÿi bazan hấp thā các thành phần nhẹ trong nhựa đ°ßng, làm tăng đá dày cÿa màng nhựa và cÁi thiện đá bền liên kết giữa nhựa đ°ßng và cốt liệu, điều này giúp ngăn h¡i ẩm xâm nhÁp bề mặt giữa nhựa đ°ßng và cốt liệu [35]

Khi hàm l°ÿng sÿi bazan tăng lên 0,5%, giá trị TSR giÁm đáng kể (thể hiện á đ°ßng dốc đāng trên Hình 1.11) Nguyên nhân có thể là do hàm l°ÿng chất x¡ quá nhiều d¿n đến sự phân tán sÿi không đồng đều và đá xốp quá māc cÿa hßn hÿp, làm giÁm đá ổn định n°ớc cÿa hßn hÿp BTN Nh° vÁy, kết quÁ thí nghiệm đã chỉ ra rằng, hàm l°ÿng tối °u cÿa sÿi bazan với khÁ năng kháng ẩm cÿa hßn hÿp BTN là 0,4%

Song song với thí nghiệm DS và thí nghiệm kéo gián tiếp á nhiệt đá thấp, Cheng và các cáng sự (2018) [38] cũng tiến hành thí nghiệm xác định khÁ năng kháng ẩm cÿa hßn hÿp BTN á nhiệt đá 25°C sử dāng các lo¿i sÿi bazan khác nhau thông qua TSR Các giá trị TSR thể hiện xu h°ớng biến thiên gần giống với DS và thí nghiệm kéo gián tiếp á nhiệt đá thấp (xem Hình 1.12) Giá trị TSR cÿa các nhóm thử nghiệm đã đ°ÿc cÁi thiện 3,1%, 10,6%, 13,0% và 10,9%, so với với nhóm đối chāng và nhóm thử nghiệm 4 với hàm l°ÿng sÿi bazan là 0,4% cho giá trị TSR cao nhất Điều này có thể đ°ÿc lý giÁi là do Ánh h°áng hấp thā giữa nhựa đ°ßng và sÿi bazan, khÁ năng kết dính giữa nhựa đ°ßng và cốt liệu đã đ°ÿc cÁi thiện đáng kể, do đó quá trình bong tróc cÿa cốt liệu d°ới tác dāng cÿa n°ớc sẽ đ°ÿc ngăn chặn Đồng thßi, sÿi bazan với môđun và c°ßng đá cao đã hình thành cấu trúc m¿ng không gian trong hßn hÿp BTN, đóng vai trò gia c°ßng và t¿o đá cāng cho toàn thể cấu trúc

Hình 1.11 TSR căa BTN vçi hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau [121]

Hình 1.12 TSR căa BTN ë nhiãt đå 25°C vçi hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau

Hình 1.13a thể hiện c°ßng đá uốn tối đa cÿa hßn hÿp BTN chāa các lo¿i sÿi khác nhau Có thể thấy, c°ßng đá uốn tối đa cÿa hßn hÿp BTN gia c°ßng sÿi bazan cao h¡n so với hßn hÿp BTN gia c°ßng sÿi lignin, sÿi polyester Sÿi bazan với đá bền kéo cao h¡n sẽ làm chÁm sự hình thành và phát triển vết nāt cÿa hßn hÿp BTN Đây có thể là lý do t¿i sao hßn hÿp BTN sÿi bazan có đặc tính chống nāt tốt h¡n á nhiệt đá thấp

Hình 1.13b cho thấy giá trị TSR cÿa hßn hÿp BTN có chāa ba lo¿i sÿi và m¿u đối chāng Giá trị TSR cÿa hßn hÿp BTN có chāa sÿi bazan thấp h¡n hßn hÿp BTN có chāa sÿi polyester Tuy nhiên, giá trị này cao h¡n hßn hÿp BTN sử dāng sÿi lignin và m¿u đối chāng (không sử dāng sÿi)

(a) Biến d¿ng uốn tối đa (b) KhÁ năng kháng ẩm

Hình 1.13 Tính năng căa hãn hÿp BTN gia c°éng các lo¿i sÿi khác nhau Nghiên cąu mô đun đàn hßi

Thí nghiệm kéo gián tiếp (IDT) để xác định mô đun đàn hồi và hệ số poát xông á nhiệt đá thấp (5°C và 20°C) đ°ÿc Cheng và các cáng sự (2018) [38] thực hiện Kết quÁ thí nghiệm cho thấy rằng, khi hàm l°ÿng sÿi bazan tăng, các giá trị mô đun đá cāng kéo gián tiếp có xu h°ớng tăng và sau đó giÁm dần Mô đun đá cāng kéo gián tiếp là mát chỉ số để đánh giá khÁ năng chống nāt á nhiệt đá thấp cÿa hßn hÿp BTN, giá trị mô đun đá cāng kéo gián tiếp lớn h¡n thì khÁ năng chống nāt hßn hÿp BTN sẽ tốt h¡n Nh° thể hiện á Hình 1.14, hiệu suất chống nāt á nhiệt đá thấp đã đ°ÿc cÁi thiện khi bổ sung thêm sÿi bazan Đối với nhóm đối chāng, giá trị mô đun đá cāng kéo gián tiếp tăng 11,2%, 18,1%, 22,5% và 17,8% á 5°C và 15,0%, 26,9%, 38,2% và 30,7% á 20°C, khi thêm sÿi bazan với hàm l°ÿng 0,2%, 0,3%, 0,4% và 0,5% Không những vÁy, có thể thấy giá trị mô đun đá cāng kéo gián tiếp có Ánh h°áng đáng kể nhất khi hàm l°ÿng sÿi bazan là 0,4% Xu h°ớng biến đổi này có thể là do cấu trúc m¿ng không gian cÿa sÿi bazan trong hßn hÿp nhựa đ°ßng Sự hấp thā giữa nhựa đ°ßng và sÿi bazan d¿n đến tỷ lệ cao h¡n cấu trúc nhựa đ°ßng, giúp tăng c°ßng đá bền liên kết bề mặt Đồng thßi, việc bổ sung sÿi bazan cũng có thể ngăn sự má ráng thêm cÿa vết nāt Trong khi đó, giá trị mô đun đá cāng kéo gián tiếp giÁm cũng có thể là do sự phân tán không đồng đều cÿa sÿi bazan trong nhựa đ°ßng