Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu xác định hàm lượng TPS tối ưu trong bê tông nhựa rỗng ứng dụng mặt đường thoát nước ở Việt Nam

Tổng quan về bê tông nhựa rỗng: Tổng quan TPS sử dụng trong bê tông nhựa: Thiết kế cấp phối bê tông nhựa rỗng với các hàm lượng TPS 8%, 12%, 16% và 20%; Đánh giá chất lượng của hỗn hợp b

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP HCMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRƯƠNG NGUYÊN THÀNH VƯƠNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG TPS TÓI ƯU TRONG

BE TONG NHỰA RONG UNG DUNG MAT DUONG THOÁT

NUOC O VIET NAM

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dung công trình giao thông

Mã số: 60580205

TP HO CHI MINH, tháng 8 năm 2016

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa — DHQG

-TP HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Mạnh Tuan

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Lê Anh Tuan

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Lê Anh Thang

Luan van thạc si được bao vệ tai Trường Dai hoc Bách Khoa, ĐHQG TP HCM, ngay 27 thang 8 năm 2016

Thanh phan Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi của hội đông châm bảo vệ luận văn thạc ST)

1 Chủ tịch hội đồng: PGS.TS Mai Di Tám

2 Thư ký: TS Lê Trọng Nghĩa

3 Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Lê Anh Tuan

4 Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Lê Anh Thang

5 Ủy viên: TS Trần Nguyễn Hoàng Hùng

Xác nhận của chủ tịch Hội đông đánh giá luận văn của Trưởng khoa quản

lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA KTXD

PGS.TS MAI DI TÁM PGS.TS.NGUYEN MINH TAM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIEM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: TRUONG NGUYEN THÀNH VUONG = MSHV: 13011275

Ngày, tháng, năm sinh: 12/05/1990 Nơi sinh: Bình Dương

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Giao Thông Mã số: 60580205

I TÊN DE TÀI: NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HAM LƯỢNG TPS TOI UU TRONG

BE TONG NHUA RONG UNG DUNG MAT DUONG THOÁT NƯỚC Ở VIET

NAM.

H NHIEM VỤ VA NOI DUNG:

Nhiệm vụ : Xác định hàm lượng TPS tối ưu ứng với cấp phối dé xuất, qua đó đánh giáảnh hưởng của TPS đến các chỉ tiêu co ly của hon hợp bê tông nhựa rỗng Đồng thờiđánh giá khả năng ứng dụng của BTNR TPS với cấp phối dé xuất vào mặt đường thoátnước ở Việt Nam qua những ưu, nhược điểm của hỗn hợp này Bên cạnh đó nghiêncứu nhằm tạo tiền đề và làm cơ sở phát triển những nghiên cứu tiếp theo về vật liệu bê

tông nhựa rỗng thoát nước

Nội dung : Luận văn bao gồm 4 nội dung chính sau đây

1.

2.

3.

Tổng quan về bê tông nhựa rỗng:

Tổng quan TPS sử dụng trong bê tông nhựa:

Thiết kế cấp phối bê tông nhựa rỗng với các hàm lượng TPS 8%, 12%, 16% và

20%;

Đánh giá chất lượng của hỗn hợp bê tông nhựa rỗng nghiên cứu thông qua một số

thí nghiệm trong phòng như thí nghiệm xác định độ ôn định Marshall, mô đun đàn hoi, cường độ ép chẻ, hệ sô thâm, độ mai mòn Cantabro, độ nhám.

HI NGÀY GIAO NHIEM VU : 11/01/2016

IV NGAY HOAN THANH NHIEM VU: 17/06/2016

V CAN BO HUONG DAN: Tiến Si Nguyễn Mạnh Tuan

Tp HCM, ngày tháng nam 2016

CAN BO HUONG DAN CHU NHIEM BO MON DAO TAO

TS NGUYEN MANH TUAN _TS LE BA KHANH

TRUONG KHOA KY THUAT XAY DUNG

PGS.TS NGUYEN MINH TAM

LỜI CẢM ƠNTrong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Bách Khoa TP.HCM,

Quý Thây Cô thuộc Bộ Môn Cầu Đường, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng và Phòng Đào TạoSau Đại Học đã tận tình hướng dẫn, giảng dạy và giúp đỡ tôi hoàn thiện hơn về kiến thứcchuyên môn để vận dụng vào luận văn tốt nghiệp và thực tế công việc Tôi xin bày tỏlòng biết ơn và gửi lời cảm ơn chân thành đến Quý Thay Cô

Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Mạnh Tuan, người đãtận tình, chu đáo hướng dẫn và giúp đỡ tôi rất nhiễu từ cách thực hành các thí nghiệmđến cách viết luận văn, bài báo và kỹ năng thuyết trình

Xin cảm ơn Phòng thí nghiệm trọng điểm đường bộ III - Viện Khoa học & Công

nghệ giao thông vận tải đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn

Trong quá trình thực hiện luận văn, ngoài nồ lực cô gang cua ban than, tôi đã nhậnđược rất nhiều sự động viên giúp đỡ nhiệt tinh từ các anh trong nhóm thi nghiệm cũngnhư từ phía gia đình và đồng nghiệp, tạo điều kiện giúp tôi hoàn thành luận văn này

Cuối cùng, tôi xin gửi lời chúc sức khỏe và thành công đến Quy Thay Cô, giađình, bạn bè và đồng nghiệp!

Trân trọng!

Học viên

Trương Nguyễn Thành Vương

TOM TAT LUẬN VĂN

Ở Việt Nam hiện nay hiện tượng mặt đường sũng nước, trơn trượt khi trờimua rất phô bién và điều nay gây nhiều nguy hiểm cho các phương tiện lưu thông.Mặc khác, các quốc gia khác trên thế giới đã sử dụng rộng rãi bê tông nhựa rỗng(BTNR) làm lớp mặt đường có hiệu quả thoát nước rất tốt và giảm đáng kể tai nạn

giao thông khi trời mưa Trong đó BTNR su dụng nhựa đường cải thiện với phụ gia

Tafpack Super (TPS) đang được sử dụng ở nhiều quốc gia châu Á và cho thấy hiệuquả cao Vì vậy dé tài đề xuất nghiên cứu về BTNR TPS dé có được đánh giá rõ néthơn về vật liệu này và khả năng ứng dụng của nó vào mặt đường thoát nước ở ViệtNam Về hàm lượng TPS tối ưu sử dụng trong BTNR, hiện nay các nhà nghiên cứuchưa có sự thống nhất, tuy nhiên hàm lượng TPS thường dùng và cho kết quả tốttheo các nghiên cứu gần đây trong khoảng 12+16(%) Tuy vậy, nghiên cứu dé xuất

mở rộng phạm vi thử nghiệm hàm lượng TPS ngoài khoảng 12+16(%) để có đượcđánh giá tong thé vé anh hưởng cua hàm lượng TPS đến sự làm việc của BTNR, cuthể hàm lượng TPS sử dụng trong nghiên cứu là 8%, 12%, 16% và 20% Nghiêncứu thiết kế cấp phối BTNR TPS với cấp phối được chọn lựa theo tiêu chí tạo độrỗng dư cao, hàm lượng nhựa tối ưu được xác định theo phương pháp Marshall với

các hàm lượng nhựa 4%, 4,5%, 5%, 5,5% và 6% Sau khi xác định hàm lương nhựa

tối ưu nghiên cứu thực hiện các thí nghiệm đánh gia chỉ tiêu cơ lý của BTNR TPSvới các mau BTNR TPS 8%, 12%, 16% và 20% thông qua các thí nghiệm xác định

độ ôn định Marshall, mô đun đàn hồi, độ mài mòn Cantabro, cường độ ép chẻ, hệ sốthấm và độ nhám Đồng thời nghiên cứu cũng so sánh chỉ tiêu cơ lý của các hỗn

hợp BTNR TPS trên với các hỗn hợp BTNR theo nghiên cứu của thạc sỹ Nguyễn

Tan Bá và BTNR sử dụng trong dự án cao tốc Thành phố Hồ Chí Minh — LongThành — Dầu Giây

ABSTRACTNowadays, in Việt Nam, friction on pavement surface of road is a problem which

endangers transportation safety Other countries around the world used widely

porous asphalt for road pavement which has good efficiency of drainage and

significantly reduces traffic accidents Porous asphalt with polymer modified

asphalt termed Tafpack Super (TPS) was used in some Asian countries and showed

high efficiency Therefore, this study focuses on porous asphalt mixture used TPS

to evaluate clearly about this material and its application into drainage pavement of

road Nowadays, researchers have not defined yet about the optimum of TPS

percentage, however the percentages of TPS used regularly are 12% and 16% based

several recently studies This study proposed expanding range of experiment out of

12+16% to have overall evaluation about impaction of TPS content to property of

porous asphalt, percentages of TPS used in this study were 8%, 12%, 16% and 20%.

This study design porous asphalt mixture which added TPS with gradation which

have high air void, optimum content of asphalt binder was determined by Marshall

method with percentages of asphalt binder were 4%, 4,5%, 5%, 5,5% and 6% After

determining optimum content of asphalt binder, this study make some test to

evaluate property of porous asphalt mixture which added TPS by laboratory tests

including Marshall stability, resilient modulus, Cantabro abrasion loss, indirect

tensile strength, permeability coefficient and roughness test This study also

compares performance property of porous asphalt mixture used TPS with porous

asphalt mixtures studied by Nguyễn Tan Bá and from Hồ Chi Minh City — LongThành — Dau Giây project

LỜI CAM ĐOANTôi tên là Trương Nguyễn Thành Vương, tôi xin cam đoan rang Luận vănthạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu xác định hàm lượng TPS tối ưu trong bê tông nhựarỗng ứng dụng mặt đường thoát nước ở Việt Nam” là do tôi tự tiến hành thực hiện

và không sao chép của các luận văn đi trước Mọi trích dẫn trong luận văn (nếu có)

từ các nguồn tài liệu sách, báo mang, tiêu chuẩn hiện hành đều được tôi ghi chi tiếtnguôn trích dẫn va tên tác giả Nếu nha trường phát hiện có điều gì gian dối, tôi xin

hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Học viên

Trương Nguyễn Thành Vương

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

STT Tên hình Trang

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

Hình 2.1 Hình 1.1: Sơ đồ nghiên cứu của luận văn 2

CHƯƠNG 2: TÔNG QUAN

Hình 2.1 Tình hình sử dụng LTNCPH ở Mỹ vào năm 2009 5

Hình 2.2 Đồ thị thể hiện mối tương quan giữa độ rỗng dư với hệ số

thâm va cường độ chịu kéo gián tiếp Hình 2.3 Đô thị thê hiện môi tương quan giữa độ rong dư với độ mài 9

mon Cantabro va do lún Hinh2.4 Đường cong cap phôi của hôn hợp bê tông nhựa rong sử dụng 10

Hinh 3.1 Các đường cong cấp phối theo nghiên cứu của Mỹ, Nhat 30Hình 3.2 May sang cốt liệu và cốt liệu sau khi sang 32

Hình4.3 Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi

Hinh44 Kết quả thi nghiệm mô đun đàn hồi của các hỗn hợp

Hình 4.5 Bảo dưỡng mẫu ở 25°C sau đó tiễn hành ép chẻ

Hình46 Mẫu BTNR TPS sau khi ép chẻ

Hình 4.7 Kết quả thí nghiệm ép chẻ của các hỗn hợp

Hinh 4.8 Mẫu BTNR TPS trước và sau khi nén Marshall

Hình 4.9 Kết quả thí nghiệm độ ôn định Marshall của các hỗn hợp

Hình 4.10 Kết quả thí nghiệm độ dẻo của các hỗ hợp

Hình 4.11 Thiết bị thí nghiệm xác định hệ số thâm

Hình 4.12 Kết quả thí nghiệm hệ số thấm của các hỗn hợp

Hinh 4.13 Biểu đồ quan hệ độ rỗng dư và hệ số thắm nước của các hỗn

hợp

Hình 4.14 Thùng quay Los Angeles

Hình 4.15 Mẫu BTNR TPS trước và sau khi cho vào thùng quay Los

Angeles Hình 4.16 Kết quả thí nghiệm Cantabro của các hôn hợp

Hình 4.17 Cấu tạo con lắc Anh

Hình 4.18 Con lắc Anh

Hình 4.19 _ Chỉnh thiết bị về số “0”

Hình 4.20 Điều chỉnh chiều dai đường trượt

Hình 4.21 Hình đúc mẫu thí nghiệm con lắc Anh

Hình4.22 Kiểm tra nhiệt độ mẫu trước khi tiễn hành thí nghiệm con lắc

Anh

Hình 423 Tiên hành thí nghiệm con lac Anh

Hình 4.24 Kết quả thí nghiệm độ nhám (SRT) của các hỗn hop

46

47 48 48 51 51 52 54 55 55 57 58 58

59 60

60 63 63 65 66 67 68

68 70

Thành phần cấp phôi của LTNCPH được thiết kế dựa trên tiêu

chuân của 20 bang khác nhau ở Mỹ

So sánh các chỉ tiêu kỹ thuật của các hỗn hợp LINCPH

Kết quả thí nghiệm hệ số thắm

Kết quả thí nghiệm độ ma sát

Thành phần cấp phối cốt liệu của BTNNC theo 22TCN 345-06

Thanh phan cấp phối cốt liệu của BTN Novachip

Thành phan cấp phối cốt liệu của BTNR theo luận án Tiến sĩ

Nguyên Phước Minh

Thành phân cấp phối cốt liệu của BTNR theo luận văn Thạc sĩ

Nguyên Tân Bá

Chỉ tiêu cơ lý của nhựa TPS

Kết quả xác định đặc trưng cơ lý của các hỗn hợp

Kết quả thí nghiệm độ chảy nhựa

Kết quả thí nghiệm độ mài mòn

Thành phần cấp phối của BTNR TPS theo nghiên cứu của công ty

Thanh phan cấp phối hỗn hợp BTNR TPS theo nghiên cứu của công 25

ty TAIYU áp dụng ở dự án cao tốc Cầu Giẻ - Ninh Bình — Việt

Nam

Chỉ tiêu kỹ thuật của BTNR TPS thực hiện tại Cầu Giẻ-Ninh Bình

Thành phần cấp phói hỗn hợp BTNRTN

Các chỉ tiêu kỹ thuật cho BTNRTN

CHƯƠNG 3: THIET KE CAP PHOI BE TONG NHỰA RONG

28

29 30

SIT Tên bảng TrangBảng 3.3 Các chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu sử dụng trong nghiên cứu 3l

Bảng3.4 Cac chỉ tiêu cơ lý của nhựa TPS 33

Bảng 3.5 Thành phan hạt quy định của bột khoáng 33

Bảng 3.6 Kết quả lựa chọn hàm lượng nhựa tối ưu của các hỗn hợp TPS8% 39Bảng 3.7 Kết quả lựa chọn hàm lượng nhựa tối ưu của các hỗn hợp TPS 12% 40Bảng 3.8 Kết quả lựa chọn hàm lượng nhựa tối ưu của các hỗn hợp TPS 16% 42Bảng 3.9 Kết quả lựa chọn hàm lượng nhựa tối ưu của các hỗn hợp TPS20% 43

CHƯƠNG 4: SO SÁNH DANH GIA CHẤT LƯỢNG CÁC LOẠI CAP PHOI BE

TÔNG NHỰA RÔNG

Bảng 4.1 Ba cấp phối đề xuất so sánh 45Bảng 4.2 Thanh phan cốt liệu cấp phối nghiên cứu và đối chứng 45Bảng 4.3 Hiệu chỉnh theo số “0” 69Bảng 4.4 Hiệu chỉnh lại kết quả đo theo nhiệt độ mặt mẫu thí nghiệm 69Bang 4.5 Két qua đo độ nhám bang thiết bị con lắc xách tay (SRT) của 69

MỤC: LUC

9:10/9)/6ã10./06557.100077 oö”-”:i14 |

1.1 TÍNH CAP THIẾT CUA DE TÀI c c1 333211131 1185111111 eervre | 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU G11 321133111 138 1138511111111 ervre | 1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5 2 2 333211132 3E 5EE51EE1EEEEEErerrvre |1⁄4 Ý NGHĨA CUA ĐỀ TÀI - - 2 %6 EE E51 15151511 1111151111111 1151101110 Xe 2

IS 909060 e 02190005 2

CHUONG 2: TONG QUAN 2 3

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VE BTTNE - SG 1n 1n HH Hết 3

DLL © Khái quất - - «G5 9999500000 họ nh 3

2.1.2 YOU cầu vật liỆU - k3 112191119191 1E 1119123 111111 1 1T ng ree 32.1.2.1 CỐt liệu - SG C11111 191919113 51110151 5111010111 gu ng 32.1.2.2 Chất liên KẾT - ¿6-2-5222 2 EE212112121211212111111121 11111 re 32.1.3 Ưu khuyết điểm của BTINR - + 255221 1 E2 2E 1 1511111111111 42.2 TONG QUAN VE BTNR VÀ TPS - Q11 111 EEe 4

2.2.1 Tình hình sử dụng và nghiên cứu BTNE Ă S2 re 4

2.2.1.1 Trên thé giới - c6 E52SE2E*EEx 3911212151121 21111 21111211111 42.2.1.2 Ở Việt Nam S111 11v 1111111110 1111111 111g gu ng 122.2.2 Tổng quan về TPS veccccccccccsscscssssssesscsssesscsesesscsesessssesesscsesesssssseeesssseeseseaeees 172.2.2.1 Giới thiệu về TPS occ ccccscscsescsescscscscscscssssscscscscscscscssssssvevsvsvscaeas 172.2.2.2 Tình hình nghiên cứu về TPS sử dụng trong nhựa đường trên thé giớiXraadŨŨŨỖŨŨŨO 182.2.2.3 Tình hình nghiên cứu về TPS sử dụng trong nhựa đường ở Việt NamXraadŨŨŨỖŨŨŨO 25

CHUONG 3: THIẾT KE CAP PHOI BE TONG NHỰA RỒNG 29

3.1 DUONG CONG CAP PHÓI THIET KÊ - 5 c5 3311133 EEEEEEreerereererks 29 3.2 LỰA CHỌN VAT LIEU CHO THIET KE HON HỢP ccecccceeccccecccccecccecscecesccees 29

3.3 THIẾT KE THÀNH PHAN HON HỢP BÊ TONG NHUA RONG THEO PHƯƠNG PHAP

MARSHALLL, - << 11111111 3011101 34

3.3.1 Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý cua cốt liệu và nhựa đường 343.3.2 Phối trộn cốt liệU k1 111x111 91 91 1E 1112121 111111 ng ng rkg 343.3.3 Chuan bị mẫu hỗn hợp cốt liệu dé đúc mẫu Marshall 55+ 343.3.4 Trộn cốt liệu với nhựa đường, đầm mau Marshall ¿2-5-5552 353.3.4.1 Dự đoán hàm lượng nhựa tối ưu - ¿+5 s22 £Ececesesrrered 353.3.4.2 Trộn cốt liệu với nhựa đường - + 2 252 2s+E+EsE£EcEcxeeerrered 353.3.4.3 Đầm mẫu Marshall ¿-¿- - + 252 +E+E£E+E£EEEE£E£E+EEEEEErErErEererered 363.3.5 Thí nghiệm và tính toán các chỉ tiêu đặc tính thé tích của hỗn hợp BTN

¬ TT EE EERE EEE EES 37

3.3.6 Lua chon ham lượng nhựa tỐI ƯU G1112 51115158 1 E11 rrsei 373.3.6.1 Thiết lập các đồ thị quan hệ giữa hàm lượng nhựa và các chỉ tiêu liên

CHƯƠNG 4: SO SANH ĐÁNH GIÁ CHẤT LUONG CÁC LOẠI CAP PHOI BETONG NHUA RỒNG G11 1111111111111 5151111111111 1111111111111 11x ri 45

Al Thí nghiệm mô đun đàn hồii - - 2 5252 2EEE+E2£E£E£E+E£E£E£EzEzEerersred 474.2 Thí nghiệm cường độ chịu kéo gián tiếp (ép ChE) <<<<s 504.3 Thí nghiệm ôn định Marshall - + xxx EEsE#E£E+E£EEeEsEsEeEserersesed 53

44 Thí nghiệm xác định hệ số thấm - - 52 2 2+E+E+E+££££E£EzEzzzrsred 57

45 Thínghiệm xác định độ mài mòn Cantabro «5555 <<<<<<<+2 59

46 Thínghiệm xác định độ nhám bang con lắc Anh - 2 255552 614.7 Tổng hop chỉ tiêu co lý của cấp phối dé xuất nghiên cứu và hai cấp phối đối

CHUNG 0 70

CHUONG 5: KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ s55 E22 £EsEsEeesesecee 72

CHƯƠNG 1

MỞ DAU1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Ở Việt Nam hiện nay hiện tượng mặt đường sũng nước, trơn trượt khi trờimưa rất phố biến và điều này gây nhiều nguy hiểm cho các phương tiện lưu thông.Trong những năm gần đây một số dự án đã đưa vào ứng dụng bê tông nhựa tạonhám đồng thời thoát nước mặt đường, nhưng hiệu quả thoát nước còn kém Tuynhiên các quốc gia khác trên thế giới đã sử dụng rộng rãi bê tông nhựa rỗng(BTNR) làm lớp mặt đường có hiệu quả thoát nước rất tốt và giảm đáng kể tai nangiao thông khi trời mưa Điều này thúc day Việt Nam can có nhiều hơn những

nghiên cứu và ứng dụng BTNR làm lớp mặt đường thoát nước.

Trước đây BTNR thường dùng làm lớp mặt ở những bãi đậu xe hay đường

đô thị hạn chế xe tải nặng vì khả năng chịu lực của loại mặt đường nay không cao.Nhưng các nhà nghiên cứu đã khắc phục yếu điểm này bằng cách sử dụng nhựađường cải tiễn với rất nhiều loại phụ gia polyme khác nhau như: PE (polyethylene),

SBS (styrene butadiene styrene), SBR (styrene butadiene rubber), EVA

(ethylene-vinyl acetate), epoxy va TPS (tafpack super) Trong đó BINR TPS dang được sử

dung 6 nhiéu quéc gia chau A va cho thay hiéu qua cao Vi vay dé tai nay sé nghién

cứu BTNR với nhựa có TPS vào mục tiêu thoát nước mat đường.

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Đề tài hướng đến việc thiết kế cấp phối BTNR thoát nước tốt, đồng thời tìm rahàm lượng TPS tôi ưu dé cải thiện tốt nhất độ bền của BTNR

1.3 Phương pháp nghiên cứu

- Lý thuyết: nghiên cứu các tính chất kỹ thuật của vật liệu bê tông nhựa rỗng

— Thực nghiệm: thực hiện các thí nghiệm trong phòng.

- Thiết bị: Sử dụng thiết bị thí nghiệm tại phòng thí nghiệm bê tông nhựa

thuộc đại học Bách Khoa TP.HCM

- Vật liệu:

+ Dadam, cát, bột khoáng được lay từ mo Hoa An, Dong Nai.

+ Nhựa đường gốc 60/70, sản phẩm của công ty Petrolimex

+ Phụ gia TPS, sản phẩm của công ty Taiyu Kensetsu

1.4 Y nghĩa của đề tài

Góp phân đưa ra biện pháp nhằm nâng cao chất lượng khai thác mặt đường

Việt Nam.

Là giai đoạn thử nghiệm đánh giá chất lượng BTNR sử dụng loại nhựa

đường mới; góp phần làm đa dạng và phong phú hơn cho việc nghiên cứu mặt

đường thoát nước.

1.5 Nói dung nghiên cứu

Nghiên cứu xác định hàm lượng TPS tối ưu trong bê tông

nhựa rỗng ứng dụng mặt đường thoát nước ở Việt Nam

NHIỆM VU I:

Tổng quan về BTNR và TPS trên thế giới và ở Việt Nam

:TẠNGE ~ NHIEM VU 2:

Thiết kế cấp phối BTNR TPS với các hàm lượng TPS 8%, 12%, 16% và 20%

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU TỎNG QUAN2.1 Giới thiệu chung về BTNR

2.1.1 Khái quát

Bê tông nhựa rỗng (BTNR) được thế giới gọi tên với những thuật ngữ khác

nhau như: Porous Asphalt, Porous Friction Course, Open Graded Asphalt Concrete,

Open Graded Friction Course, Open Graded Friction Courses Asphalt Loai BTN

nay su dung cap phối cốt liệu có lượng hạt mịn chiếm một ty lệ nhỏ trong hỗn hợp

Loại BTN này có độ rỗng dư lớn do không đủ lượng hat mịn lap day lỗ rỗng giữa

các hạt thô Độ rỗng còn dư lớn hơn 6%

Porous Asphalt: Bê tông nhựa rỗng (BTNR)

Porous Friction Course: Lớp tạo nhám rỗng (LTNR)

Open Graded Asphalt Concrete: Bê tông nhựa cấp phối hở (BTNCPH)

Open Graded Friction Course: Lớp tạo nhám cấp phối hở (UTNCPH)

Open Graded Friction Courses Asphalt: Bê tông nhựa lớp tạo nhám cấp phối

với vật liệu BTN thông thường, đáp ứng đặc tính nhám và thoát nước mà vật liệu

mặt đường BTNC chưa giải quyết được

2.1.2.2 Chất liên kết

Khi thiết kế thành phần hỗn hợp BTNR, chất liên kết thông thường sử dụng

là bitum cải tiến, việc sử dụng nhựa này nhằm cải thiện đặc tính biến dạng và độbền của BTN khi sử dụng nơi có nhiệt do, độ âm thay đôi bất thường

Hiện nay, bitum cải tiến phố biến nhất là loại bitum polime dẻo nhiệt hay cao

su dẻo nhiệt.

Các polime dẻo nhiệt hay cao su dẻo nhiệt khi được trộn với bitum ở nhiệt độ

thích hợp, chúng sẽ làm tăng liên kết với bitum và tăng độ nhớt của bitum Độ nhớtnhựa và chiều dày màng nhựa ảnh hưởng nhiều đến độ bén của vật liệu, do vậy việc

sử dụng bitum cải tiễn cho vật liệu sẽ hạn chế tối đa hiện tượng chảy nhựa, làm giatăng liên kết trong vật liệu, giảm thiểu những hư hỏng do tác động nhiệt độ, độ âmmôi trường mà bitum thông thường khó có thể kiểm soát được

2.1.3 Ưu khuyết điểm của BTNR

Ưu điểm

- _ Giảm sự băn nước và bụi nước sau bánh xe khi trời mưa to:

- _ Giảm sự phản chiếu ánh sáng và độ chói đèn pha vao ban đêm;

- _ Giảm tiếng ôn khi xe chạy:

- Tang ma sát mặt đường và bánh xe, chống trơn trượt tối đa trên mặt đường.Khuyết điểm

- Do độ rỗng lớn nên cau trúc bị giảm yếu nhiều so với BTNC

BTNR với các cỡ hạt Dax = 9.5mm; 12,5mm và 25mm và các chỉ tiêu kỹ thuật yêu

cầu Lớp BTNR chiều dày từ 4+5em, độ rỗng dư 22%+ 25% trên lớp BTN chặt.Nước thấm từ trên lớp mặt qua lớp BTNR xuống dưới và chảy ra hệ thống thoát

nước dọc, làm mặt đường luôn khô ráo.

Ở châu Âu: Dan Mạch, Hà Lan, Úc, Bi, Thụy Si, Anh, Y, Tay Ban Nha lànhững quốc gia sử dụng nhiều vật liệu BTNR cho các tuyến cao tốc từ những năm

1980 Vật liệu BTNR thiết kế độ rỗng dư 22%; ứng dụng chủ yếu nhằm cải thiện antoàn giao thông ở các vùng có nhiều mưa (giảm bắn nước và bụi nước), giảm tiếng

ồn trên đường Nhựa sử dụng: Bitum thông thường 60/70 + SBS hoặc 60/70 + EVA

(etylene vinyl acetate), Bitum polime: 80/100 + SBS hoặc 80/100 + EVA, phụ gia

SỢI tong hop, bột cao su Tiêu chuẩn kỹ thuật yêu cầu dựa trên tiêu chuẩn của Mỹ

Ở Úc, Nam Phi, châu Á: Các nước Nhật, Hàn Quốc hay Ấn Độ cũng đã sửdụng vật liệu BINR làm lớp mặt đường trên tuyến cao tốc Các chỉ tiêu kỹ thuậtyêu cau giống tiêu chuẩn của Mỹ và châu Au [1]

Tình hình sử dụng BTNR ớ Mỹ vào năm 2009

3% sử dụng LTNCPH không thường xuyên

44% đang sử dung 16% không sử dụng LTNCPH LTNCPH

3% xem Xét việc su dụng LTNCPH

dưới sự phát triển

đặc biệt

25% đã sử dụng 9% đã thử nghiệm LTNCPH được một thời LTNCPH gian

Hình 2.1: Tình hình sử dụng LTNCPH ở Mỹ vào năm 2009 [2|

Quan sát biểu đồ trên có thể thay 0 quốc gia có cơ sở hạ tầng hiện đại bậcnhất thế giới như Mỹ, tỷ lệ sử dụng BTNR lên đến gần 50%, điều này chỉ ra răngBTNR là loại vật liệu rất có tiềm năng

Sau đây nghiên cứu xin giới thiệu một số nghiên cứu về BTNR trên thế giớigôm nghiên cứu của Trung tâm kỹ thuật nhựa đường quốc gia NCAT — Mỹ về các

cấp phối BTNR vào năm 2000, nghiên cứu của Đại học Clemson — Mỹ về so sánhcác chỉ tiêu cơ lý một số cấp phối BTNR vào năm 2012, nghiên cứu về hỗn hợpBTNR sử dụng nhựa epoxy ở Trung Quốc vào năm 2014.

Nghiên cứu của Trung tâm kỹ thuật nhựa đường quốc gia NCAT (thuộc đại học

Auburn— Mỹ ) vào năm 2000

Thành phần cấp phối bê tông nhựa cấp phối hở do trường đại học Auburn

University nghiên cứu [3]

Bảng 2.1: Thành phan cấp phối BTN cấp phối hở sử dụng

Lượng lọt qua sàng (%)

Cỡ sàng(mm) Cấp phối cơ bản | Cap phôi theo | Cấp phối sử dụng

của FHWA FHWA (3 câp phôi)

FHWA (Federal Highway Administration): cục quan lý cao tốc liên bang

Nhìn vào lượng lọt qua sang 2,36 có thé thay cap phối của BTNR trong

nghiên cứu này có lượng hạt mịn rất thấp Đây là dấu hiệu của mục tiêu tăng độ

rỗng dư của hỗn hợp BTNR

Nghiên cứu của dai học Clemson (Mỹ) vào năm 2012:

Nghiên cứu hướng đền mục tiêu đánh giá ảnh hướng của cap phôi cot liệu đên

đặc tính của hỗn hợp LTNCPH Tac gia đã thực hiện các thí nghiệm để so sánh các

chỉ tiêu độ rong dư, hệ sô thâm, khả năng chông mài mon, khả năng chong lún và

cường độ chịu kéo gián tiếp của 10 hỗn hợp LTNCPH khác nhau được thiết kế dựatrên cấp phối của các bang thường sử dụng LTNCPH ở Mỹ

Bảng 2.3: Thành phần cấp phối của LTNCPH được thiết kế dựa trên tiêu

chuẩn của 20 bang khác nhau ở Mỹ [2]

Cỡ Lượng lọt qua sàng (%)

sàng

A B C D E F G H | J(mm)

19 100 100 100 | 100 100 100 100 100 100 | 90,5

125 93 9] 975| 99 100 100 | 97,5 100 | 97,5 63

95 66 47,5 65 95 90 875 60 96 48 45

4,75 21 15 8 33 225 35 25 48.5 25 17

Hon | Độ rong dư Hệ sô thâm | Độ mai mon Độ lún „

kéo gián tiép

Nghiên cứu đã xác định được môi tương quan giữa độ rong dư với các chi

tiêu hệ số thắm và cường độ chịu kéo gián tiếp Khi tăng độ rỗng dư của hỗn hợpLTNCPH thì hệ số thắm có xu hướng tăng còn cường độ chịu kéo gián tiếp có xu

hướng giảm.

Đô thị thê hiện môi tương quan giữa các chỉ tiêu này như sau:

Hình 2 2: Đồ thị thé hiện mối tương quan giữa độ rỗng dư với hệ số thấm va

cường độ chịu kéo gián tiếp [2]

Bên cạnh đó sự tương quan giữa độ rong dư với độ mài mòn Cantabro va khả năng kháng lún là chưa rõ ràng Điêu này được minh họa trong các đồ thi sau:

Độ rong dư (%) Độ rong dư (%)

Hình 2.3: D6 thi thé hiện mối tương quan giữa độ rỗng dư với độ mài mòn

Cantabro và độ lún [2|

Nghiên cứu chỉ ra rằng cần thực hiện thêm nhiều nghiên cứu khác để đánhgiá rõ ràng hơn về mối tương quan giữa cấp phối cốt liệu với các chỉ tiêu kỹ thuật

của hỗn hợp LTNCPH

Cuối cùng nghiên cứu kết luận rằng hỗn hợp B có sự cân băng tốt nhất giữa

khả năng thâm nước với độ bên và cường độ trong sô tat cả những cap phôi được đánh giá trong nghiên cứu này.

Nghiên cứu hỗn hợp BTNR sử dụng nhựa epoxy ở Trung Quốc vào năm 2014:

Nghiên cứu hướng đến mục tiêu tăng độ bền hỗn hợp BTNR bang việc sửdụng nhựa epoxy kết hợp với việc sử dụng cốt liệu có cỡ hạt lớn nhất danh định nhỏ

là 4/75mm, nhỏ hơn so với các hỗn hợp BTNR thường được sử dụng trước đây Sau

đây là cấp phối hạt sử dụng trong nghiên cứu và một vài bảng so sánh của nghiên

Bang 2.5: Két qua thi nghiém hé s6 tham [4]

BTNRECLN ( bê tông nhựa rỗng epoxy cốt liệu nhỏ) : SPPEA (small particle

porous epoxy asphalt)

10; 13: cỡ hat lớn nhất danh định

Bảng trên cho thấy khi so sánh với hỗn hợp BTNR có cỡ hạt lớn nhất danhđịnh lớn hơn là 10 và 13, việc sử dụng cốt liệu có cỡ hạt nhỏ hơn có thể làm giảmtính thấm của hỗn hợp BTNR nhưng sự giảm là không đáng kể

Bang 2.6: Kết quả thí nghiệm độ ma sát [4]

+ + chỉ số con lac | chỉ sô độ ma sát do băng

Chỉ số con lac Anh : BPN (British pendulum number)

Chi số độ ma sát do bang phương pháp rắc cát: MTD (mean texture depth)

MTNDD ( mát tít nhựa đá dam) : SMA (stone mastic asphalt)

5:13: cỡ hạt lớn nhất danh định

Độ ma sát của BTNRECLN được quan sát thay rang hoi kém honLTNCPH13, nhưng tốt hon so với MTNĐD5 va BTNC13 đáng kế về cả hai chỉ sốBPN và MTD BPN phản ánh ma sát ở tốc độ thấp trong khi MTD phản ánh ma sát

ở tốc độ cao trên mặt đường âm ướt, sự kết hợp của chúng phản ánh hiệu suất masát tong thé của hỗn hợp

77 76.5 +

Hình 2.5: Biéu đồ quan hệ giữa chi số con lắc Anh và độ rỗng [4]

Biểu đồ trên cho thấy có một xu hướng chung giữa chi số con lắc Anh và hàmlượng lỗ rỗng hàm lượng lỗ rỗng thấp dẫn đến một giá trị chỉ số con lac Anh thấphơn Quan sát này cho thay rang độ rỗng cao không chi can thiết cho tính thắm cao,

mà còn can thiết cho tính ma sát cao

Nghiên cứu đưa ra kết luận rằng việc giảm cỡ hạt lớn nhất danh định từ 13,2mmxuống 4,75 mm làm giảm kha năng kháng lún của hỗn hợp, tuy nhiên việc sử dụngepoxy có thể cải thiện đáng kế khả năng kháng lún của hỗn hợp Bên cạnh đóBTNRECLN còn có khả năng chống ẩm tốt vì sự liên kết giữa nhựa epoxy và cốt

liệu ít bị ảnh hưởng bởi nước hơn so với nhựa thông thường.

2.2.12 — Ở Việt Nam

Hiện nay tại Việt Nam, vật liệu BTNR đã bắt đầu được áp dụng, một số dự

án đã đưa vào sử dụng BTNR với chức năng tạo nhám cao (BTNNC) như dự án cao

tốc Sài Gòn — Trung Luong, dự án cao tốc TP.Hồ Chí Minh — Long Thành — DầuGiây Vào năm 2006 Bộ Giao thông vận tải đã ban hành tiêu chuẩn TCVN 22TCN345-06 về thi công và nghiệm thu lớp phủ mỏng BTN có độ nhám cao Day là tiêuchuẩn được áp dụng cho các dự án cao tốc nêu trên và một số nghiên cứu về BTNRgân đây cũng dựa trên tiêu chuẩn này Sau đây nghiên cứu xin giới thiệu sơ lược vềcấp phối BTNR sử dụng trên 2 tuyến cao tốc nêu trên và cấp phối nghiên cứu trongluận án Tiến sĩ của Tiến sĩ Nguyễn Phước Minh và luận văn Thạc sỹ của Thạc sỹNguyễn Tan Bá

Bê tông nhựa nhắm cao theo TCVN 22TCN 345-06:

Bê tông nhựa nhám cao (BTNNC) theo tiêu chuẩn 22TCN 345-06 đã được áp dụngcho tuyến cao tốc TP Hồ Chí Minh — Long Thành — Dau Dây, loại BTN này cóchiều dày từ 2+3 em, áp dụng cho đường cao tốc, đường ô tô cấp cao (tốc độ thiết

kế từ 80km/h trở lên), các đoạn đường qua địa hình khó khăn nguy hiểm (đườngvòng quanh co, đoạn có dốc dọc > 5% với chiều dài dốc > 100m ) nhằm cai thiện

độ nhám và sức kháng trượt mặt đường [5] Thành phần cấp phối như sau:

Bảng 2.7: Thành phần cấp phối cốt liệu của BTNNC theo 22TCN 345-06 [5]

Bang trén cho thay phan lon luong hat tap trung vao vung co hat tu 4,75 dén 12,5

mm, lượng hat nhỏ va min kha ít.

Bê tông nhựa lớp tạo nhám theo công nghệ Novachip

Lớp phủ mỏng dùng công nghệ Novachip làm lớp tạo nhám trên tuyến cao tốc SàiGòn — Trung Lương (Tiền Giang), chiều dày lớp Novachip từ 1,25 + 2,5em, lớp vậtliệu này không tính vào chịu lực của kết cau áo đường [6] Thanh phần cấp phối cho

lớp Novachip như sau.

Bảng 2.8: Thanh phan cấp phối cốt liệu của BTN Novachip [6]

Kích cỡ mặc sàng

vuông (mm)

Lượng lọt sàng (% theo khối lượng)

BTNNVC loại A BTNNVC loại B BTNNVC loại C

Ham lượng nhựa

tham khảo (% khối 5-62 48-62 16-62

lượng hỗn hop

BTNNVC)

Theo như bảng trên, có thẻ thấy lớp Novachip có cỡ hạt lớn nhất lớn hơn sovới BTNNC theo TCVN 22TCN 345-06, tuy nhiên lượng hạt nhỏ nhiều hơn so vớiBTNC theo TCVN Nhưng nhìn chung so với cấp phối BTNR được sử dụng ở Mỹlượng hat mịn trong cấp phối BTNR sử dụng ở Việt Nam nhiều hơn khá nhiều.Điều này là dấu hiệu cho thay ở Việt Nam BTNR được quan tam đến khía cạnh độnhám nhiều hơn khả năng thoát nước

Nghiên cứu xác định thành phan vật liệu hop lý lớp bê tông nhựa tạo nhám mặtđường cấp cao ở Việt Nam

Nghiên cứu hướng đến mục tiêu xác định được thành phần vật liệu hợp lýlớp bê tông nhựa tạo nhám mặt đường cấp cao ở Việt Nam; với thành phần cấp phốicốt liệu dạng cấp phối hở [7] Thành phần cấp phối đề xuất của nghiên cứu như sau:Bảng 2.9: Thành phan cấp phối cốt liệu của BTNR theo luận án Tiến sĩ Nguyễn

Nghiên cứu cấp phối hở cho lóp phủ mong bê tông nhựa phù hợp điều kiện phía

Nam

Nghiên cứu dé xuất cấp phối BTNR theo bang Carolina — Mỹ, cấp hồi có hàmlượng hat min it và có xu thế tạo độ rỗng dư lớn Theo kết quả nghiên cứu hỗn hợpBTNR dat được độ rỗng dư 22,64% và hệ số thâm khá tốt 0,29 cm/s [8] Hỗn hopBTNR nghiên cứu rất phù hợp với mục tiêu thoát nước mặt đường Thành phân cấpphối của hỗn hợp nghiên cứu được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 2.10: Thành phan cấp phối cốt liệu của BTNR theo luận văn Thạc sĩ Nguyễn

là cơ sở để phát triển nhiều hơn nữa những nghiên cứu về BTNR trong tương lai.2.2.2 Tổng quan về TPS

2.2.2.1 — Giới thiệu về TPS

TPS là phụ gia siêu dẻo được sản xuất bởi công ty Taiyu Kensetsu — Nhật

Bản, TPS có dạng hạt đường kính 2-3 mm, có khả năng hòa tan và giúp nhựa đường

đạt độ nhớt cao [9] TPS giúp cải thiện tính chat của hỗn hop BTN như tăng cường

độ chịu kéo và kha năng kháng lún [10] Tuy nhiên TPS hầu như không cải thiệncường độ dính bám giữa nhựa đường và cốt liệu [12]

Bảng 2.11: Chỉ tiêu cơ lý của nhựa TPS [13]

Đặc tính tiêu chuân

Danh mục thí nghiệm Nhựa TPS ,

(Tiêu chuân Nhat)

Độ kim lún (25 °C; 0,Ïmm) 46 Trên 40

Nhiệt độ hóa mém (°C) 925 Trên 80

Độ kéo dài (15oC, cm) 9Ị Trên 50

Nhiệt độ bat lửa (°C) 322 Trên 260

Lượng giảm đi sau khi nung nón

me & gang 0,06 Dưới 0,6

mang mỏng (3%)

Tỉ lệ độ kim lún sau khi đun nóng

32,5 Trên 65 mang mỏng (3%)

Độ dai (N.m) 238 Trên 20

Độ bên (N.m) 16,1 Trén 15

Độ nhớt ở 60°C (Pa.s) 250.000 Trên 20.000

2.2.2.2 Tinh hình nghiên cứu về TPS sử dụng trong nhựa đường trên thé giới

Trong phan này nghiên cứu sẽ giới thiệu về tình hình nghiên cứu và ứngdụng TPS sử dụng trong nhựa đường trên thế giới bao gôm các nghiên cứu về đặctính của nhựa TPS ở Trung Quốc vào năm 2008, nghiên cứu về bê tông nhựa tái chế

sử dụng phụ gia TPS 6 Singapore vào năm 2013 và nghiên cứu hỗn hop BTNR sửdụng phụ gia TPS ở Nhật do công ty Taiyu Kensetsu thực hiện.

Các quốc gia châu A hiện dang sử dụng và nghiên cứu thi điểm bê tông nhựa

Hình 2.7: Các quốc gia châu Á đang sử dụng và nghiên cứu thí điểm BTN có TPS [13]

Nghiên cứu đặc tính kháng cắt của nhựa TPS và hỗn hợp nhựa đường ở TrungQuốc vào năm 2008

Ở miền nam Trung Quốc tình trạng đường bị lún vĩnh viễn diễn ra rấtnghiêm trọng Đề cải thiện hiệu suất chồng lún, nhựa cải tiễn có phụ gia đã được sửdụng TPS là một loại phụ gia dạng hạt có kích thước từ 2 đến 3 mm, có khả năng

làm cho nhựa đạt tới độ nhớt cao [9].

Nghiên cứu hướng đến mục đánh giá khả năng kháng cắt và kháng lún củanhựa TPS khi so sánh với nhựa gốc và nhựa SBS thông qua các thi nghiệm trong

phòng.

Bảng 2.12: Kết quả xác định đặc trưng co ly của các hỗn hop [9]

Độ kim lún (0,1 | Nhiệt độ hóa mêm | Độ nhớt ở 60 °C

Bảng trên cho thay có sự giảm đáng kế độ kim lún va tăng đáng kề nhiệt độ

hóa mêm cùng với sự gia tăng độ nhớt, đây là dâu hiệu của hiệu ứng làm cho hôn

F

IÚ?‡

a— AH-70 A—— |2%⁄4 [PS

*— SBS

n š

F 2: °

Hình 2.9: Biểu đồ quan hệ tân suất tác dụng và độ lún [9]

Các biểu đồ trên cho thấy hỗn hợp BTNR sử dụng nhựa TPS có biến dạngcắt và biến dạng lún thấp nhất và hàm lượng TPS càng lớn biến dạng cắt và lún của

hỗn hợp BTNR càng nhỏ

Nghiên cứu đưa ra kết luận rang TPS có tác động đáng kế vào việc giảm biếndạng cắt và lún, nhựa TPS 12% có ứng xử kháng cắt tốt hơn so với nhựa SBS Điềunày cho thấy tác dụng tích cực của TPS trong mục tiêu gia tăng khả năng kháng cắt

và kháng lún của BTNR.

Nghiên cứu về đặc tính lưu biến của nhựa TPS ở Trung Quốc vào năm 2008

Nghiên cứu hướng đến mục tiêu đánh giá khả năng kháng lún của nhựa TPS

ở nhiệt độ cao và thấp với những hàm lượng TPS khác nhau Nhựa gốc và nhựaSBS cũng được đưa vào kiểm tra để so sánh với các hỗn hợp nhựa TPS [11]

10° § 90

o

LG

: 8g 2^A^ OooI0“ } Bạ “Ba, 0%,

Hình 2.10: Biéu đồ nhiệt độ va mô dun ở mức nhiệt độ cao [11]

Biểu đồ trên cho thay kha năng kháng lún cua các loại nhựa có khác biệtcàng lớn khi nhiệt độ càng cao Tính kháng lún của nhựa cũng được cải thiện nhiềubăng cách thêm TPS vào nhựa, đồng thời việc điều chỉnh hàm lượng TPS cũng cótầm quan trọng rất lớn đối với đặc tính của nhựa TPS ở nhiệt độ cao Giá trị mô đuncủa nhựa SBS nằm giữa nhựa TPS 8% và 16%, ngoài ra ở nhiệt độ cao khả năngkháng lún của nhựa TPS 16% và 20% là gần băng nhau, đặc biệt ở nhiệt độ cao hơn60°C sự khác biệt là rất nhỏ Đây là dau hiệu cho thay 16% là tỉ lệ pha trộn lý tưởngcủa TPS dé cải thiện khả năng kháng lún của nhựa

Biéu đỗ trên cho thay ở nhiệt độ rất thấp -20°C mo đun của nhựa giảm khi

tăng hàm lượng TPS, mô đun của nhựa sốc, nhựa SBS và nhựa TPS 8% ít có sự

khác biệt ở nhiệt độ thấp, giá trị mo đun của nhựa SBS năm giữa nhựa TPS 8% và16%, còn nhựa TPS 16% và 20% đã có sự giảm mạnh, điều này chỉ ra răng nhựaTPS 16% và 20% có khả năng kháng nứt tốt hơn ở nhiệt độ thấp so với 3 nhómnhựa còn lại Sự khác biệt về mo đun của nhựa TPS 16% và 20% cũng là rất ít, vìvậy 16% cũng là tỉ lệ thích hợp để cải thiện tính kháng nứt của nhựa đường

Từ những kết quả thí nghiệm, nghiên cứu đưa ra kết luận rằng:

TPS có thể cải thiện khả năng kháng lún ở nhiệt cao, khả năng kháng mỏi ở

nhiệt độ trung bình và kháng nứt ở nhiệt độ thấp

Tất cả các đặc tính ở nhiệt độ cao, trung bình và thấp của nhựa SBS đều nămtrong khoảng giữa của nhựa TPS 8% và 16% 16% là tỉ lệ thích hợp của TPS để cải

thiện khả năng kháng lún và kháng nứt của nhựa đường.

Nghiên cứu hỗn hợp BTNR sử dụng 100% cốt liệu tái chế với nhựa TPS ở

Singapore vào năm 2013:

Nghiên cứu hướng đến mục tiêu đánh giá ảnh hưởng của phụ gia TPS đến chỉ tiêu

độ mài mòn của hỗn hợp BTNR sử dụng 100% cốt liệu tái chế và chỉ tiêu độ chảynhựa của hỗn hợp BTNR tái chế có TPS khi so với các hỗn hợp khác không sử dụng

TPS.

Bảng 2.13: Kết quả thí nghiệm độ chảy nhựa [12]

Hỗn hợp Nhiệt độ thử (°C) Chỉ số độ chảy nhựa (%)

BTNR-G 130 0.02 œ0.01)

BTNR-CLUTC 130 0.03 (+0,00)

BTNR-CLTC-TPS 185 0.00 (+0,00)

Yéu cau <03

BTNR-G ( bê tông nhựa rỗng đá granit): PA- granite (porous asphalt granite)

BTNR-CLTC (bê tông nhựa rỗng cốt liệu tái chế): PA-RCA (porous asphalt

mixture- recycled concrete aggregate)

BTNR-CLTC-TPS (bê tông nhựa rỗng cốt liệu tái chế có TPS): PA-RCA-TPS

(porous asphalt mixture- recycled concrete aggregate- Tafpack Super)

Bang trén cho thay chức năng vượt trội cua TPS trong việc nâng cao độ nhớt ở nhiệt

độ cao khi hỗn hợp BTNR-CLTC-TPS đạt độ chảy bang 0 sau khi nung | giờ ở

thiện khả năng kháng mài mòn của hỗn hợp BTN

Nghiên cứu đưa ra kết luận rằng khả năng tăng độ nhớt ở nhiệt độ cao của

TPS là một đặc tính quan trọng khi sử dụng BTNR trong môi trường nhiệt đới Bên

cạnh đó cũng chỉ ra yếu điểm của TPS khi hầu như không cải thiện hiệu suất củaBTNR trong các bài kiểm tra Cantabro, điều này có lẽ vì TPS không có khả năngtăng cường độ dính bám giữa chất kết dính nhựa đường và cốt liệu

Nghiên cứu hỗn hợp bê tông nhựa rỗng TPS ở Nhật:

Nghiên cứu hướng đến mục tiêu tạo ra hỗn hợp BTNR thoát nước tốt và độ bền cao

Bảng 2.15 : Thanh phan cấp phối của BTNR TPS theo nghiên cứu của công ty

TATY U — Nhat Ban [13]

Cỡ sàng (mm) _tợng lọt qua Tiêu chuẩn (%)

Bang 2.16: Các đặc trưng cơ lý của nhựa TPS [13]

Danh mục thí nghiệm Nhựa TPS Đặc tính tiêu chuẩn

Độ kim lún (25 °C; 0,lmm) 46 Trên 40

Nhiệt độ hóa mêm (°C) 925 Trên S0

Độ kéo dài (15oC, cm) 9Ị Trên 50

Nhiệt độ bắt lửa (°C) 322 Trên 260

Lượng giảm đi sau khi nung nóng

màng mỏng (%) 0,06 Dưới 0,6

Tỉ lệ độ kim lún sau khi đun nóng

32,5 Trên 65 màng mỏng (%)

Độ dai (N.m) 23,8 Trén 20

Độ bên (N.m) 16,1 Trén 15

Độ nhớt ở 60°C (Pa.s) 250.000 Trên 20.000

Bảng trên cho thấy các chỉ tiêu cơ lý của nhựa TPS rất tốt, thỏa và vượt rất xa sovới tiêu chuẩn của Nhật Bản Điều này thể hiện rõ sự ưu việt của nhựa TPS

Hiện tại công ty TAIYU đã ứng dụng thành công BTNR với loại nhựa đường

TPS này, vật liệu này đã được ứng dụng rộng rãi ở Nhật Bản và đang ngày càng

được sử dụng nhiều ở Trung Quốc Hàm lượng TPS thường dùng là 12% so vớitong ham lượng nhựa đường

2.2.2.3 Tinh hình nghiên cứu về TPS sử dung trong nhựa đường ở Việt NamTrong phan này nghiên cứu sẽ giới thiệu nghiên cứu thí điểm BTNR sử dụngphụ gia TPS ở cao tốc Cầu Giẻ - Ninh Bình vào năm 2013 Trên cơ sở những kếtquả thu được từ nghiên cứu thí điểm này, vào đâu năm 2016, Bộ Giao thông vận tải

đã ban hành Quyết định về chỉ dẫn về thiết kế, thi công và nghiệm thu mặt đườngBTNR thoát nước có sử dụng phụ gia TPS, sau đây là sơ lược về nghiên cứu trên và

một số yêu cầu được nêu trong Quyết định của Bộ Giao thông vận tải

Nghiên cứu thí điểm bê tông nhựa rỗng TPS ở Cau Gié - Ninh Binh:

Nghiên cứu hướng đến mục tiêu ứng dụng thành công BTNR TPS ở Việt Nam.Bảng 2.17: Thành phan cấp phối hỗn hợp BTNR TPS theo nghiên cứu của công tyTAIYU áp dụng ở dự án cao tốc Câu Giẻ - Ninh Bình — Việt Nam [14]

Độ mài mòn Cantabro (%) 12,1 Dưới 20

Bang trên cho thay chỉ tiêu kỹ thuật của mẫu BTNR TPS này khá tốt, tat cảđều thỏa các giá tri tiêu chuẩn Hiện tại loại BTNR TPS này đã được rải thí điểm ởtuyến đường Cau Gié-Ninh Binh và đến thời điểm hiện tại vẫn cho kết quả rat khả

quan.

Bê tông nhựa rỗng TPS theo chỉ dẫn tạm thời về thiết kế, thi công và nghiệm thumặt đường bê tông nhựa rỗng thoát nước có sử dụng phụ gia TPS tại Quyết định

số 431/OD-BGTVT ngày 04/02/2016 của Bộ Giao thông vận tải:

Theo chỉ dẫn tạm thời tại Quyết định số 431/QD-BGTVT ngày 04/02/2016

cua Bộ Giao thong van tải, bê tong nhựa rỗng thoát nước (BTNRTN) phải được rải

trên lớp mặt đường không thắm nước, thường là lớp bê tông nhựa chặt (BTNC) Khitrời mưa, nước sẽ thắm qua lớp BTNRTN và chảy trên bề mặt lớp BTNC dé thoát

ra lề đường hoặc qua hệ thống rãnh thu mà không thắm xuống lớp móng, nên phíadưới gây ảnh hưởng đến độ ồn định kết cấu mặt đường Phải làm hệ thống thoát

trong các trường hợp nước từ lớp BTNRTN không trực tiếp thoát ra lễ đường được

[15].

Phụ gia TPS sử dụng trong hỗ hợp BTNRTN là phụ gia cải thiện có thành

phân chính là SBS và một số thành phần khác để cải thiện tính chất của nhựađường TPS được đưa vao thùng trộn cùng với cốt liệu đã nung nóng và nhựa đường

có độ kim lún 60-70 ở dạng lỏng để tạo nên hỗn hợp BTNRTN (hoặc TPS có thểđược trộn trước với nhựa đường có độ kim lún 60-70 trong nhà máy để tạo ra nhựa

đường cải thiện) [15].

Thường sử dụng 2 loại cấp phối hỗn hợp cốt liệu BTNRTN 19 và BTNRTN12,5 Giới hạn về thành phân cấp phối hỗn hợp cốt liệu của các loại hỗn hợp cốt liệu

BTNRTN quy định tại bảng sau:

Ham lượng nhựa đường TPS tham

khảo (tính theo % khôi lượng côt 4-5 4-5

liệu)

BINRTN được chế tạo phải thỏa mãn các yêu câu quy định tai bang sau: