Nghiên cứu giải pháp sử dụng phụ gia tăng khả năng dính bám giữa đá và nhựa đường trong hỗn hợp BTN

1 B GIO DC V O TO TRNG I HC GIAO THễNG VN TI đặng thị thu trang NGHIÊN CứU GIảI PHáP Sử DụNG PHụ GIA TĂNG KHả NĂNG DíNH BáM GIữA Đá Và NHựA ĐƯờNG TRONG HỗN HợP BTN chuyên ngành: xây dựng đ ờng ôtô đờng thành phố mã số: 60.58.02.05.01 LUậN VĂN THạC Sĩ Kỹ THUậT hớng dẫn khoa học: pgs.ts lã văn chăm Hà Nội - 2016 LI CM N Bng Lun ny, em xin by t lũng bit n sõu sc n cỏc thy cụ Khoa Cụng trỡnh v Phũng o to sau i hc Trng i hc Giao thụng Vn ti ó ging dy v giỳp em quỏ trỡnh hc tp, lm lun c bit em cng xin by t lũng bit n sõu sc n cụ giỏo hng dn PGSTS Ló Vn Chm tn tỡnh giỳp em quỏ trỡnh hc v nghiờn cu hon thin lun ny H Ni, ngy thỏng nm 2015 ng Th Thu Trang MC LC DANH MC BNG BIU DANH MC HèNH V DANH MC CH VIT TT BTN Bờ tụng nha BTNC Bờ tụng nha cht BTNR Bờ tụng nha rng TCVN Tiờu chun Vit Nam PGS-TS Phú giỏo s - Tin s CPD Cp phi ỏ dm QL Quc l CL Ct liu BT Bitum BK Bt khoỏng KCA Kt cu ỏo ng GTVT Giao thụng ti BGTVT B giao thụng ti PHN M U Mc tiờu nghiờn cu ca ti: Trong nhng nm gn õy, Chớnh ph ó u t nhiu cho c s h tng giao thụng nhm ỏp ng nhu cu chuyn, du lch, thụng thng ngy mt tng gia cỏc vựng, cỏc khu vc trờn ton t nc Mt s cụng trỡnh ó v ang c a vo s dng nh ng cao tc H Ni - Lo Cai, H Ni - Hi Phũng, Tp HCM - Long Thnh Cu Dõy, Phỏp Võn - Cu Gi - Ninh Bỡnh Kt cu mt ng bờ tụng nha c s dng rng rói, chim trờn 80% din tớch mt ng Vit Nam v l s la chn hng u thit k cỏc cụng trỡnh ng cao tc v ng cp cao khỏc Hin nay, rt nhiu tuyn ng bờ tụng nha nc ta sau thi gian ngn a vo s dng ó xut hin nhng hin tng ph bin nh: Xụ dn, nt trt lp mt bờ tụng nha, hn lỳn vt bỏnh xe, rn nt bong bt, lỳn nt cao su, gõy h hng nghiờm trng mt ng cng nh ATGT õy l mi quan tõm hng u ca cỏc nh qun lý giao thụng v nh xõy dng cụng trỡnh dớnh bỏm gia ỏ dm vi nha ng l mt nhng yu t quan trng liờn kt cho kt cu tng mt v nh hng rt ln cng v tui th ca loi kt cu ỏo ng Do vy, nu dớnh bỏm ca ỏ dm v nha ng khụng t yờu cu thỡ s lm gim cht lng hn hp BTN quỏ trỡnh khai thỏc dớnh bỏm ỏ- nha ph thuc vo nhiu nhõn t nh loi nha, loi ỏ, yờu cu v vt liu Nu khụng cú phng ỏn khc phc m s dng nh th thỡ s dn n mt ng b h hng Do vy vic nghiờn cu b sung cht ph gia tng kh nng dớnh bỏm l cn thit Vỡ vy hc viờn chn ti Nghiờn cu gii phỏp s dng ph gia tng kh nng dớnh bỏm gia ỏ v nha ng hn hp BTN nhm tng hiu qu tớnh dớnh bỏm gia ỏ- nha gúp phn tng cht lng BTN i tng nghiờn cu - Tng quan v vt liu bờ tụng nha, cỏc loi vt liu thnh phn v tớnh cht - c bn ca vt liu thnh phn Mt s loi ph gia v cỏc yu t cu thnh S nh hng ca loi ph gia n tớnh cht c bn ca BTN Phm vi nghiờn cu: Phm vi nghiờn cu bao gm: - Cỏc tớnh cht ca BTN - Mt s loi ph gia v tớnh cht c bn ca chỳng - S nh hng ca loi ph gia n tớnh cht ca BTN Phng phỏp nghiờn cu: - Nghiờn cu lý thuyt: lý thuyt vt liu xõy dng, lý thuyt tớnh toỏn kt cu ỏo ng mm - Tin hnh cỏc thớ nghim v tớnh cht ca bờ tụng nha + Thớ nghim bn Marshall: n nh, + Thớ nghim xỏc nh Mụ un n hi E ( tnh) ca BTN rỳt cỏc thụng s lm c s phõn tớch ỏnh giỏ v kt lun Kt cu ca lun vn: Ngoi phn m u, kt lun v kin ngh, ti liu tham kho lun kt cu gm chng: Chng 1: Tng quan vt liu bờ tụng nha v tớnh cht ca BTN Chng 2: Nghiờn cu cỏc dng h hng mt ng bờ tụng nha, ỏnh giỏ nguyờn nhõn Chng 3: Mt s kt qu nghiờn cu thc nghim v nh hng ca loi ph gia WETFIX v SBS n tớnh cht ca BTN CHNG1.TNG QUAN VT LIU Bấ TễNG NHA V TNH CHT CA Bấ TễNG NHA 1.1 Bờ tụng nha v cỏc yờu cu vt liu c bn 1.1.1 Khỏi nim v bờ tụng nha - Bờ tụng nha hay cũn gi l bờ tụng asphalt (Asphalt Concrete-AC) l mt loi vt liu quan trng thi cụng cụng trỡnh ng b Nú c s dng lm tng ph ca cỏc loi mt ng mm cp cao v hn hp asphalt núi chung cũn dựng cho cỏc lp mt v múng ca mt ng mm - Hn hp asphalt bao gm: ỏ dm, cỏt, bt khoỏng v bi tum c la chn thnh phn hp lý, nho trn v gia cụng thnh mt hn hp ng nht Ct liu ln lm tng lng hn hp, lm gim giỏ thnh ca bờ tụng nha asphalt v to b khung chu lc, hỡnh thnh cng v n nh Ct liu nh trn vi bitum to thnh va asphalt lm tng tớnh ca hn hp, nh hng n kh nng lm vic v phm vi ng dng ca bờ tụng Bt khoỏng lm thay i t l ct liu nh lm hn hp c hn v tng t l b mt ca cỏc ct liu, nú kt hp vi bitum to nờn cht kt dớnh mi bao bc v bụi trn b mt ct liu Cht lng ph thuc vo ngun gc ca ct liu, bt khoỏng v quỏnh/ nht ca bitum - Bờ tụng nha asphalt l tt nht so vi cỏc hn hp vt liu khoỏng - bitum khỏc ch nú cú c, cng , n nh v bn cao s tham gia ca bt khoỏng thnh phn - Loi vt liu ny c s dng lm lp ph mt ng cú lng giao thụng cao nh ng cao tc, ng thnh ph v sõn bay Bn thõn vt liu cn cú cng chng bin dng, ngoi ra, nú ũi hi kt cu phớa di cú cng cao m bo khụng b nt gy quỏ trỡnh khai thỏc Mt s hỡnh nh thi cụng bờ tụng nha ti Vit Nam Hỡnh 1.1 - Thi cụng bờ tụng nha - Km225+100 d ỏn cao tc Cu Gi Ninh Bỡnh Hỡnh 1.2 Thi cụng bờ tụng nha -D ỏn m rng Quc l on qua tnh Qung Tr 10 Hỡnh 1.3 - Thi cụng bờ tụng nha ti D ỏn ng cao tc H Ni - Hi Phũng Hỡnh 1.4 - Thi cụng bờ tụng nha ti D ỏn cu Thun Phc ( Nng) 1.1.2 Phõn loi bờ tụng nha Cú rt nhiu cỏch phõn loi bờ tụng nha nh sau: Phõn loi theo nhit ri v lu lốn: c chia lm loi l bờ tụng nha núng, bờ tụng nha ngui v bờ tụng nha m nh sau: Bờ tụng nha núng l mt hn hp bao gm hn hp ct liu ( ỏ dm, cỏt, bt khoỏng) v cht kt dớnh (nha ng 60/70) c phi trn ng nht vi theo mt t l nht nh ti iu kin nhit cho phộp Cht dớnh 107 Bng 3.14.Kt qu thớ nghim Marshall ngõm mu 24h St t n nh cũn li Loi hn hp BTNC12,5 n nh (kN) ỏ Granit + nha 60/70 ỏ Granit + nha 60/70 + 12,50 (%) 93 15,35 97 19,63 101 9,69 95 10,10 99 0,3% Wetfix BE ỏ Granit + nha 60/70 + 0,3% Wetfix BE + 5% SBS ỏ vụi + nha 60/70 ỏ vụi + nha 60/70 + 0,3% Wetfix BE 3.3.3.1 i vi ỏ vụi 3.3.3.1.1 n nh Marshall T kt qu thớ nghim Marshall i vi cỏc mu bờ tụng nha thớ nghim trng thỏi bỡnh thng (ngõm nc 600C 40) v ngõm nc 600C 24h v biu vi tin cy 95% CI (Confidence interval) nh Hỡnh 3.8 Biu n nh BTN ỏ vụi 95% CI for the Mean 12 11 n nh (kN) 10.1591 10 9.68784 10.1789 10.1476 8 Trng thỏi 1-Ngõm 40' 2-Ngõm 24h BTN ỏ vụi 60/70 1-Ngõm 40' 2-Ngõm 24h BTN ỏ vụi 60/70+0.3%WF Hỡnh 3.8 Biu n nh ca BTN ỏ vụi Nhn thy rng i vi ỏ vụi, giỏ tr trung bỡnh ca cng kộo giỏn tip c trng thỏi ngõm 40 v ngõm 24h cú ph gia WetfixBE u cao hn so vi khụng cú 108 ph gia Tuy nhiờn ch n nh ngõm 24h mi tng cú ý ngha thng kờ (h s p=0.018) Kt lun trờn c s s mu thớ nghim: Khi cho WetfixBE vi hm lng 0.3% theo lng nha vo hn hp bờ tụng nha s dng ỏ vụi thỡ n nh trng thỏi ngõm 40 cú ph gia v khụng cú ph gia tng khụng ỏng k (khụng cú ý ngha thng kờ), nhng ngõm mu 24h thỡ s khỏc bit ỏng k, ph gia WetfixBE cú tỏc dng n nh nhit i vi BTN ỏ vụi 3.3.1.2 Marshall Hỡnh 10 th hin Marshall ca mu bờ tụng nha ỏ vụi s dng nha 60/70 khụng cú ph gia v cú ph gia WetfixBE0.3% Kt qu cho thy s dng ph gia thỡ ca mu bờ tụng nha nh hn, ớt phõn tỏn hn.Ph gia cú tỏc dng ỏng k m bo ca mu BTN chm gii hn t 2-4mm Biu BTN s dng ỏ vụi 95% CI for the Mean 4 (mm) 3.46833 2.67417 2 BTN ỏ vụi 60/70 BTN ỏ vụi 60/70+0.3%WF Hỡnh 3.9 Biu ca BTN ỏ vụi 109 3.3.4 i vi ỏ granite 3.3.4.1 n nh Marshall T kt qu thớ nghim Marshall i vi cỏc mu bờ tụng nha thớ nghim trng thỏi bỡnh thng (ngõm nc 600C 40) v ngõm nc 600C 24h v biu vi tin cy 95% CI (Confidence interval) nh Hỡnh 3.10 Nhn thy rng i vi ỏ granite, giỏ tr trung bỡnh ca cng kộo giỏn tip c trng thỏi ngõm 40 v ngõm 24h cú ph gia WetfixBE 0.3% u cao hn so vi khụng cú ph gia vi mc ý ngha thng kờ [...]... tạo bê tông nhựa có độ dính bám với nhựa đường nhỏ hơn cấp 3, cần phải xem xét các giải pháp, hoặc sử dụng chất phụ gia tăng khả năng dính bám (xi măng, vôi, phụ gia hóa học) hoặc sử dụng đá dăm từ nguồn khác đảm bảo độ dính bám Việc lựa chọn giải pháp nào do Tư vấn giám sát quyết định Lượng đá dăm mềm yếu và phong hoá không được vượt quá 10% khối lượng đối với bê tông nhựa rải lớp trên và không quá... cốt liệu (đá, cát, bột khoáng ) ở nhiệt độ bình thường với chất kết dính dạng lỏng như nhựa đường lỏng (cutback) hay nhũ tương nhựa đường Trong một số trường hợp sẽ có thêm phụ gia tăng dính bám đá nhựa Bê tông nhựa nguội do cường độ kém hơn so với BTN nóng và thời gian hình thành cường độ kéo dài nên thường chỉ được sử dụng trong sửa chữa vá ổ • gà hay phủ mặt các mặt đường cấp thấp Bê tông nhựa ấm... cốt liệu thể hiện tính thích ứng sử dụng trong hỗn hợp bê tông nhựa được thể hiện trong bảng 1.8 sau: Bảng 1.8 - Tóm tắt các đặc tính cốt liệu và tính thích ứng sử dụng trong hỗn hợp bê tông nhựa mặt đường Chức năng thể hiện trong kết cấu mặt Vai trò đối với Đặc tính cốt liệu tính chất của tương ứng hỗn hợp bê tông đường Có đủ lực ma sát 1 Ổn định toàn khối nhựa I trong và độ ổn định 2 Độ bền hạt CL I... nhựa đường cũng như của BTN phụ thuộc vào thời gian gia tải Trong phạm vi thời gian gia tải rất ngắn thì độ cứng không phụ thuộc vào thời gian và đạt đến giá trị mô đun đàn hồi (S=E) Với thời gian gia tải trung bình thì độ cứng giảm khi thời gian gia tải tăng lên (S=E(t)) Nếu thời gian gia tải rất dài thì độ cứng giảm với tốc độ không đổi khi thời gian gia tải tăng lên và vật liệu có tính chất chảy... đổi trong giai đoạn này, thể hiện ở việc độ kim lún giảm đi và độ nhớt tăng lên do ô xi hoá và do các thành phần dầu nhẹ bị bay hơi Quá trình vận chuyển, rải và đầm hỗn hợp sau đó sẽ tiếp tục quá trình hoá cứng của nhựa đường (với tốc độ chậm hơn so với giai đoạn trộn hỗn hợp) Quá trình này sẽ còn tiếp tục khi hỗn hợp bê tông nhựa mặt đường nguội và đưa vào khai thác trong khoảng 2 năm sau khi mặt đường. .. phùi nhựa lên bề mặt 19 • Bề mặt bị mài mòn Để lớp mặt bê tông nhựa có chất lượng tốt, bền vững, đáp ứng được yêu cầu sử dụng dưới tác dụng của tải trọng xe và các điều kiện khí hậu môi trường, yêu cầu hỗn hợp bê tông nhựa và kết cấu mặt đường phải được thiết kế hợp lý dựa trên các đặc tính cơ học của bê tông nhựa *) Phạm vi áp dụng: do những đặc điểm nêu trên mặt đường bê tông nhựa thường được sử dụng. .. thixotropy, syneresis và phân tách (separation) Ô xy hoá là quá trình phản ứng ôxy với nhựa đường và tốc độ hoá cứng do nguyên nhân này phụ thuộc vào loại nhựa đường và nhiệt độ khi trộn, rải và khai thác Bay hơi là quá trình mất mát các thành phần nhẹ của nhựa đường, nên phụ thuộc vào nhiệt độ Hoá cứng dài hạn (hoá cứng của nhựa đường trong quá trình khai thác của mặt đường bê tông nhựa) không bị ảnh... độ chống nứt của hỗn hợp cải thiện nếu hỗn hợp được thiết kế tốt và được đầm nén hợp lý để độ kim lún trong bê tông nhựa mặt đường ở khoảng trên 30 - Để đảm bảo độ bền dài hạn của mặt đường, nên sử dụng loại nhựa đường mềm (có độ kim lún cao) đến mức có thể (phù hợp với điều kiện tự nhiên khu vực để đảm bảo độ ổn định của hỗn hợp ở nhiệt độ cao và tránh tích luỹ biến dạng không hồi phục) Các kết luận... dụ, sử dụng AC-10 (có độ nhớt nhỏ) cho hỗn hợp bê tông nhựa mặt đường trong vùng khí hậu nóng dễ xảy ra hiện tượng chảy nhựa 33 và lún vệt bánh trên mặt đường, so với việc sử dụng nhựa đường loại AC-20 Mặt khác, nếu trong vùng khí hậu lạnh (nhiệt độ nhỏ hơn - 29 0C), nếu dùng nhựa đường có độ nhớt cao dễ xảy ra nứt ngang do hiện tượng đông chướng (trương nở do đóng và tan băng) • Độ ổn định nhiệt độ Nhựa. .. trong mặt đường bê tông nhựa Quá trình lão hoá (hoá cứng của bitum) được chia làm hai giai đoạn: ngắn hạn và dài hạn Lão hoá ngắn hạn xảy ra trong thời gian trộn hỗn hợp, rải và lu lèn Thời gian trộn hỗn hợp tại trạm trộn thường ngắn, và trong thời gian này, bitum được tạo thành các màng nhựa mỏng bao quanh các hạt cốt liệu, chịu ảnh hưởng của nhiệt độ cao (nhiệt độ trộn của hỗn hợp bê tông nhựa rải ... phụ gia tăng khả dính bám cần thiết Vì học viên chọn đề tài Nghiên cứu giải pháp sử dụng phụ gia tăng khả dính bám đá nhựa đường hỗn hợp BTN nhằm tăng hiệu tính dính bám đá- nhựa góp phần tăng. .. xét giải pháp, sử dụng chất phụ gia tăng khả dính bám (xi măng, vôi, phụ gia hóa học) sử dụng đá dăm từ nguồn khác đảm bảo độ dính bám Việc lựa chọn giải pháp Tư vấn giám sát định Lượng đá dăm... chất BTN Phạm vi nghiên cứu: Phạm vi nghiên cứu bao gồm: - Các tính chất BTN - Một số loại phụ gia tính chất chúng - Sự ảnh hưởng loại phụ gia đến tính chất BTN Phương pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu