Nghiên cứu ảnh hưởng cốt sợi thủy tinh phân tán đến khả năng chống mỏi và chống lún vệt bánh xe của bê tông asphalt trong điều kiện Việt Nam

-I- MỤC LỤC Danh mc hình nh, bi Danh mc các bng Danh mc các ch vit tt M U 1  TNG QUAN 6 1.1 Tng quan c tính kháng lún vt bánh xe và kháng mi ca bê tông asphalt trong xây dng mng ô tô 6 1.1.1 Các v chung 6 1.1.2 c tính kháng lún vt bánh xe ca bê tông asphalt 8 1.1.3 c tính kháng mi ca bê tông asphalt 16 1.2 Các nghiên cu v bin pháp ci thic tính kháng lún vt bánh xe và c tính chu mi ca bê tông asphalt trên th gii và  Vit Nam 23 1.2.1 S dng sng 24 1.2.2 S dng bitum ci tin 28 1.3 nh v nghiên cu 30 1.4 Mc tiêu nghiên cu 31 1.5 Ni dung và pu 32 1.6 Kt lun c 32 NG 2. SI THY TINH VÀ KH NG SI THY TINH TRONG BÊ TÔNG ASPHALT 34 2.1 Các nghiên cn v si thy tinh và ng dng ca si thy tinh  ng bê tông asphalt 34 2.1.1 Khái nim và phân loi si thy tinh 34 2.1.2 m và tính chn ca si th ng dng trong xây dng công trình giao thông 37 2.1.3  xut loi si thy tinh s dng trong nghiên cu 38 2.2 Vai trò si thy tinh trong bê tông asphalt theo mt s nghiên cu trên th gii 38 -II- 2.2.1 Vai trò si thy tinh 38 2.2.2 Mt s yu t n vai trò ca si thy tinh 44 2.3 Nghiên cu thc nghim tính cht ca si thy tinh d kin s dng trong nghiên cu 46 2.3.1 Tính cht lý hc ca si thy tinh 46 2.3.2 Tính chc ca si thy tinh 47 2.3.3 Hình thái si thy tinh 48 2.4 Kt lu 49  NGHIÊN CU KH CHNG LÚN VT BÁNH XE CA BÊ TÔNG ASPHALT CHT RI NÓNG NG SI THY TINH (G- FRAC) 51 3.1 Thit k thành phn G-FRAC 51 3.1.1 Trình t thit k 52 3.1.2 La chn vt liu thành phn 54 3.1.3 Thit k hn hp bê tông asphalt 60 3.1.4 Nghiên cu thc nghim 65 3.1.5 t qu thí nghim 74 3.2 Nghiên cu kh chng lún vt bánh xe ca G-FRAC 77 3.2.1 Thí nghim lún vt bánh xe (Wheel Tracking Test) 77 3.2.2  ng lún vt bánh xe 82 3.3 Kt lu 89  NGHIÊN CU KH NG MI CA BÊ TÔNG ASPHALT CHT RNG SI THY TINH (G-FRAC ) 90 4.1 Thí nghim mi 90 4.1.1 Mô hình thí nghim 90 4.1.2 Mm 93 4.1.3 Tiêu chun và thit b thí nghim 93 4.1.4 Quá trình thí nghim 95 4.1.5 Nghiên cu thc nghim 98 4.2  chng mi ca G-FRAC 100 4.2.1 Tui th mi 102 -III- 4.2.2 c ng và s suy gi cng 108 4.2.3  lch pha ng sut bin dng 110 4.2.4 c tính mi ca vt liu 112 4.2.5 ng ca si thn tui th mi ca bê tông asphalt thí nghim 116 4.2.6 ng ca lon tui th mi 118 4.3 Kt lu4 118 KT LUN VÀ KIN NGH  CA TÁC GI TÀI LIU THAM KHO -IV- DANH MC HÌNH NH, BI Hình 1-1 Hình nh lún vc c 9 Hình 1-ng ca ct liu: Hình dng, Góc c xù xì b mt [12] 10 Hình 1-3 Bi nhi cao nh-2010) ti Hà Ni 13 Hình 1-4 Nhi ng và nhi mng Asphalt ti Hà Ni 14 Hình 1-5 ng cc ti hn hp bê tông asphalt 16 Hình 1-6. Nt do mi trên mng bê tông asphalt trên ng Nguyn Trãi  TP Hà Ni 17 Hình 1-c tính mi  các nhi khác nhau thc hin bi thí nghim un mm, khng ch bin dng[69] 19 Hình 1-c tính mi  các nhi khác nhau vi thí nghim mi khng ch ng sut [80] 20 Hình 1-9 Nhi mng thp nh Hà Ni 21 Hình 2-1 Quá trình sn xut si thy tinh [23] 36 Hình 2-2 Si Thy tinh loi C-Glass 37 Hình 2-3 c tính mi ca G-FRAC  ng si thy tinh khác nhau [49] 40 Hình 2-4: Quan h ging si thi, [55] 41 Hình 2-5: Quan h gi bn chu mi và t l si, [55] 41 Hình 2-6 Si trong pha ni tác dng lc P [44] 42 Hình 2-7 Bi ng sut ct và kéo ca si trong pha nn asphalt theo mô hình « Slippage » 43 Hình 2-8 Si phân tán trong Bê tông asphalt 44 Hình 2-9 Si 10mm 45 Hình 2-10 Si 20mm 45 Hình 2-11 Si 30mm 45 Hình 2-ng kính si thy tinh 46 Hình 2-13: Hình thái b mt si thi t lê phóng ×500 (trái) và ×2000 (phi) 48 Hình 2-14: Thành phn hóa hc ca si thy tinh bt qu ca mt mu thí nghim ngu nhiên) 49 Hình 3-ng cong cp phi ca hn hp vt liu khoáng sau khi phi trn 62 Hình 3-2 Mu thí nghim Marshall 67 Hình 3-3 Thí nghim khng th tích 67 Hình 3-m mu Marshall (trái)  Kích ly mu Marshall (phi) 67 Hình 3-5 Thí nghim nén Marshall 68 Hình 3-6 Thí nghi nh còn li sau 24h 68 -V- Hình 3-7 Quan h ging bitum và 5 ch tiêu Marshall ca G-FRAC 40-50 69 Hình 3-8 Khong bitum tha mãn tt c các ch i vi nhóm 70 Hình 3-9 Quan h ging bitum và các ch tiêu Marshall ca nhóm G- FRAC PMBIII 71 Hình 3-10 Khong bitum tha mãn tt c các ch i vi nhóm 72 Hình 3-11. Quan h ging bitum la chn ng si ca G-FRAC 74 Hình 3-12 Quan h gi rng si ca G-FRAC 75 Hình 3-13 Quan h gi ng si ca G-FRAC 76 Hình 3-14 Quan h gi dng si ca G-FRAC 76 Hình 3-15 Trn ct liu trong máy trn 80 Hình 3- ct liu 80 Hình 3-17 Trn hn hp asphalt 80 Hình 3-u bng máy  80 Hình 3-19: Mu G-c 300mm×300mm×50mm 80 Hình 3-20: Thit b thí nghim vt lún bánh xe mu vuông 300mm×300mm×50mm 81 Hình 3-21 Quan h gia chiu sâu lún vng si ca G-FRAC PMBIII 83 Hình 3-22 Quan h gia chiu sâu lún vng si ca G-FRAC 40-50 83 Hình 3-ng lún ca G-FRAC PMBIII và G-FRAC 40-50 85 Hình 3-24 Quan h gia h s kháng lún k KLi vng si 86 Hình 4-1. Bin di tác dng ti trng xe chy 91 Hình 4-2. Nh tác dng ti s dng trong thí nghim mi [38] 91 Hình 4-u trong thí nghim un mi 92 Hình 4-c và chuyn v trên mu 92 Hình 4-5 Thí nghim un mi bm thc hin trong bung bo ôn 93 Hình 4-6 Kt cng gi  tính ng suu cho thí nghim . 95 Hình 4-7 Mô hình thí nghim mi [30] 97 Hình 4-u thí nghim mi 98 Hình 4-m mu thí nghim mi 98 Hình 4-10 Mu tm thí nghim 98 Hình 4-11 Ct mu 98 Hình 4-12 Mu dm 400mmx50mmx50mm 98 Hình 4-13 Thí nghim un mi bm 98 Hình 4-c tính mi và giá tr bn mi ca vt liu 101 -VI- Hình 4-nh tui th m n 102 Hình 4-16 Tui th mi ca G- n 103 Hình 4-17 Tui th mi ca G-FRAC 40- n 103 Hình 4-nh tui th mng 106 Hình 4-19. Tui th mng (thí nghim mi B1TT-II) 107 Hình 4-20. Tui th mng và c n 107 Hình 4-21. S gi cng trong thí nghim mi B1TT-II 108 Hình 4-22. S i ca  lch pha trong quá trình thí nghim mi B1TT-II .110 Hình 4-c tính mi cng và c n 113 Hình 4-c tính mi ca bê tông asphalt s dng bitum 40-50 113 Hình 4-c tính mi ca bê tông asphalt s dng bitum polyme PMB III 114 Hình 4-26. S  nhy cm mng si 115 Hình 4-27. ng cng sn tui th mi ca G-FRAC- 40-50 117 Hình 4-28. nh ng cng sn tui th mi ca G-FRAC- PMBIII 117 Hình 4-29. ng ca lon tui th mi ca bê tông asphalt 118 -VII- DANH MC BNG BIU Bng 2-1 Phân loi si thy tinh 36 Bng 2-2 Bc tính vc ca si thy tinh [23] 38 Bng 2-3 Kt qu ng kính si thy tinh 47 Bng 2-4 Kt qu thí nghim s si thy tinh trong mt tao si 47 Bng 2-5 Kt qu  b i ca si thy tinh 48 Bng 2-6 Thành phn hóa hc ca si thy tinh 48 Bng 3-1: Bng ký hiu các loi G-ng vi loi bitum, t l si. 53 Bng 3-2 Kim tra các ch n hin hành 55 Bng 3-3. Kim tra các ch a cát vi tiêu chun hin hành 57 Bng 3-4 Các ch a bitum PMBIII 58 Bng 3-5. Các ch a ng 40-50 59 Bng 3-c tính k thut si thy tinh loi C 59 Bng 3-7: Thành phn cp phi hn hp ct liu ca G-FRAC 60 Bng 3-8: Kt qu phân tích thành phn ht ca tng ct liu thành phn 61 Bng 3-9: Kt qu tính toán t l phi trn các ct liu thành phn 61 Bng 3-10: Kim tra thành phn hn hp vt liu khoáng sau khi phi trn vi yêu cu ca tiêu chun hin hành 61 Bng 3-11 K hou thc nghing bitum thit k 65 Bng 3-12 K hou thc nghim kim tra yêu cu k thut ca G-FRAC 66 Bng 3-13 Kt qu la chng bitum 73 Bng 3-14 Bng kim tra các yêu cu k thut ca G-FRAC PMBIII 73 Bng 3-15 Kt qu kim tra yêu cu k thut ca G-FRAC 40-50 74 Bng 3-16 K hoch thc nghi i thic tính lún vt bánh xe 82 Bng 3-17 Kt qu thí nghim lún vt bánh xe 82 Bng 4-1 Các thông s u vào ca thí nghim mi 95 Bng 4-2 K hoch thí nghim un mi 99 Bng 4-3 Tui th mi ca G-FRAC 99 Bng 4-ng ca các loi G-FRAC thí nghim (10°C, 10Hz) 109 Bng 4- lch pha ng sut bin dng ca các loi G-FRAC thí nghim (10°C, 10Hz) 111 Bng 4-6 Các h s c tính mi ca các G-FRAC thí nghim (10 o C, 10Hz) 114 -VIII- DANH MC CÁC CH VIT TT AASHTO: Hip hi nh i làm vn t  ng b Hoa K (American Association of State Highway and Transportation Officials) ASM Handbook : S tay hip hi quc gia Hoa k v kim loi (American Society for Metals) ASTM: Hip hi Vt liu và Th nghim M (American Society for Testing and Materials) B lc : ng bitum la chn BS EN: Tiêu chun Anh, Châu Âu (British standards, European Union standards) CRT-SA4PT-BB: Thit b un mi b m (Stand Alone Four Point Bending Beam Machine) CRT-TCC: Bung bo ôn (Temperature controlled cabinet) - : Cc Cng b - ng st DER: T s ng hao tán (Dissipated Energy Ratio) EDX:  tán x ng tia X ( Energy-dispersive X-ray) ESAL : Ti trng trc tiêu chu     Axle Load) EVA: Cht ph gia ethylen vinyl acetate FRAC:     ng si (Fiber - Reinfored Asphalt  Concrete) FV:  do Marshall (Flow Value) G-FRAC: ng si thy tinh -IX- HMA: Bê tông Asphalt cht ri nóng (Hot Mix Assphalt) I a : C ht ca ct liu (Particle Index) LCPC: Trung tâm thí nghim Cu  ng ca Pháp (Laboratoire central des Ponts et Chaussées) LEF: H s ti trlent Factor) MS:  nh Marshall (Marshall Stability) RD : Chiu sâu lún vt bánh xe (Rut Depth). SHRP: u chic v ng b (Strategic Highway Research Program) SMA : Hn hp SMA (Stone-mastic-asphalt) TCN: Tiêu chun ngành TCVN: Tiêu chun Vit Nam VA:  r(Void Air) VFA:  rng ly bng bitum (Voids Filled with Asphalt) VMA:  rng ct liu (Voids in Mineral Aggregate) -1- M U 1. Đặt vấn đề Mng bê tông asphalt chim t trng ln trong mng ô tô trên th gii và  Vit Nam do nhm v: chng khai thác, giá thành và mc  thun li trong thi công. Theo s liu thng kê, h  ng s chiu dài ng cao tc trên th gii, 72% tng ching cao tc   tng chiu dài mng  Vit Nam s dng kt cu mng bê tông asphalt [18]. Bê tông asphalt là hn hp vt lit do, tu kin nhit  cao, th hin tính do, sc chng ct thp, bin dng không hi ph, mt ng d b n sóng và lún vc li, khi nhi thp, bê tông asphalt tr nên giòn, chu mi kém, d b nt n, bong tróc. Vi c hai loi hình  hng này thì ri ro s càng cao nu mng chu tác dng ca ti trng giao thông ln. Các tiêu chun ca th gii và tiêu chun Vinh v c tính ca bê tông asphalt làm mi ng ca nhi và ti trng, hai v  cn b sung và xem xét: kh  ng lún và chu mi ca bê tông asphalt. Thông qua thí nghim lún vt bánh xe, chii s t tác dng ca ti trnh. Thông qua thí nghim mi, tui th mi và các  c tính mi ca vt liu   nh. T nhng kt qu thí nghi kh ng lún và chng mi ca vt liu làm mt ng ô tô, phc v cho quá trình thit k và thi công.  nâng cao chng bê tông asphalt, hin nay trên th gi theo ba ng: + S dng bitum ci tin + u chnh cp phi phù hp vi m dng và s dng ct liu cht ng cao [...]... Sợi thủy tinh và khả năng gia cƣờng sợi thủy tinh trong bê tông asphalt Chƣơng 3: Nghiên cứu khả năng chống lún vệt bánh xe của bê tông asphalt gia cƣờng sợi thủy tinh Chƣơng 4: Nghiên cứu khả năng chống mỏi của bê tông asphalt gia cƣờng sợi thủy tinh Kết luận, kiến nghị và dự kiến hƣớng nghiên cứu tiếp theo Tài liệu tham khảo 5 Những đóng góp của đề tài - Phân tích đƣợc ảnh hƣởng của cốt sợi thủy tinh. .. chịu mỏi và chống lún vệt bánh xe của bê tông asphalt; - Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá khả năng cải thiện đặc tính chống lún vệt bánh xe của G-FRAC, ảnh hƣởng của hàm lƣợng sợi thủy tinh gia cƣờng tới -3- khả năng chống lún vệt bánh xe; - Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá khả năng cải thiện đặc tính chịu mỏi của G-FRAC, ảnh hƣởng của hàm lƣợng sợi thủy tinh gia cƣờng đến đặc tính này 3 Phạm vi nghiên cứu. .. kháng mỏi và kháng lún vệt bánh xe [20] Các loại sợi gia cƣờng trong bê tông asphalt rất đa dạng, nhƣ: sợi Cellulose, sợi cácbon, sợi thủy tinh, sợi Polypropylene, sợi khoáng, v.v… Nghiên cứu của Luận án tập trung vào việc xem xét ảnh hƣởng sợi thủy tinh đến khả năng chống mỏi và chống lún vệt bánh xe của bê tông asphalt Trên thế giới, từ những năm 60 của thế kỷ trƣớc bê tông asphalt gia cƣờng sợi đã... ảnh hưởng cốt sợi thủy tinh phân tán đến khả năng chống mỏi và chống lún vệt bánh xe của bê tông asphalt trong điều kiện Việt Nam là cần thiết và có tính thời sự 2 Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu cơ bản đặc tính chống lún vệt bánh xe, đặc tính chịu mỏi của bê tông asphalt chặt rải nóng (HMA); - Lựa chọn vật liệu, thiết kế thành phần cấu tạo của bê tông asphalt gia cƣờng sợi thủy tinh (G-FRAC) để cải... phân tán cải thiện đặc tính chống mỏi và chống lún vệt bánh của bê tông asphalt chặt nóng; -4- - Phân tích và lựa chọn đƣợc mô hình thí nghiệm mỏi và lún vệt bánh xe của bê tông asphalt Đã lựa chọn loại cốt sợi thủy tinh phù hợp để gia cƣờng bê tông asphalt; - Đề xuất công thức hỗn hợp bê tông asphalt chặt nóng gia cƣờng sợi thủy tinh phân tán với hàm lƣợng sợi tốt nhất 0,3%, sử dụng bitum PMBIII và. .. định lƣợng hiệu quả cải thiện khả năng chống mỏi và chống lún vệt bánh của bê tông asphalt cốt sợi thủy tinh phân tán với bê tông asphalt đối chứng với 2 loại bitum PMBIII và 40-50; - Đã xây dựng đƣợc 4 đƣờng đặc tính mỏi của bê tông asphalt PMBIII và 4 đƣờng đặc tính mỏi của bê tông asphalt 40/50 tùy thuộc vào hàm lƣợng sợi thủy tinh 0%; 0.1%; 0.3%; 0.5% từ thí nghiệm uốn mỏi theo phƣơng pháp khống chế... đƣợc nghiên cứu [51], đến nay nghiên cứu tƣơng đối toàn diện và kết quả thấy rằng vật liệu này làm việc tốt trong điều kiện các nƣớc ôn đới và hàn đới Vấn đề đặt ra là cốt sợi thủy tinh có cải thiện đặc tính chống mỏi và chống lún cho vật liệu bê tông asphalt nóng trong điều kiện Việt Nam hay không? Cần phải đƣợc nghiên cứu, thực nghiệm để có câu trả lời Do vậy, đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng cốt sợi thủy. .. để đánh giá khả năng kháng lún vệt bánh xe của vật liệu bê tông asphalt nhƣ: AASHTO T324; BS EN 12697-22:2004 1.1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính kháng lún vệt bánh xe: - Cốt liệu Thành phần cấp phối, độ nhám bề mặt của cốt liệu, hình dạng hạt và cỡ hạt là những yếu tố ảnh hƣởng lớn đến đặc tính kháng lún vệt bánh xe của bê tông asphalt Cốt liệu có độ góc cạnh lớn, tạo nên khung cốt liệu có tính... lƣợng bê tông asphalt trong đó có hƣớng nghiên cứu sử dụng cốt sợi phân tán Một số nghiên cứu trên thế giới đã thí nghiệm đặc tính của bê tông asphalt khi sử dụng sợi các bon, sợi polyester, sợi amiang và sợi thủy tinh theo các chỉ tiêu kỹ thuật thu đƣợc các kết quả tốt Luận án có ý nghĩa khoa học và thực tiễn, có tính mới, lần đầu tiên triển khai nghiên cứu về bê tông asphalt sử dụng sợi thủy tinh. .. 1% sợi polypropylene, khả năng chịu mỏi tăng 27% - Bê tông asphalt sử dụng sợi Cellulose phân tán Năm 1990, Decoene đã công bố kết quả nghiên cứu về hiệu quả của việc sử dụng sợi cellulose trong việc giảm khả năng chảy bitum trong bê tông asphalt Hỗn hợp đƣợc thực nghiệm ở Bỉ trong vòng hơn 6 tháng cho thấy khả năng chống vệt lún bánh xe ở nhiệt độ cao, chống nứt ở nhiệt độ thấp, chống lão hóa ở điều