NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ BỀN MỎI BÊ TÔNG ASPHALT LÀM LỚP MẶT ĐƯỜNG TẠI VIỆT NAM

Header Page of 148 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TRẦN THIỆN LƯU NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ BỀN MỎI BÊ TÔNG ASPHALT LÀM LỚP MẶT ĐƯỜNG TẠI VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT (Dự thảo) Hà Nội, 2015 Footer Page of 148 Header Page of 148 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Trần Thiện Lưu NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ BỀN MỎI BÊ TÔNG ASPHALT LÀM LỚP MẶT ĐƯỜNG TẠI VIỆT NAM Ngành : Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thơng Mã số : 62.58.02.05 Chun ngành : Kỹ thuật Xây dựng Đường ôtô đường thành phố LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Lã Văn Chăm GS TS Nguyễn Xuân Đào Hà Nội, 2015 Footer Page of 148 Header Page of 148 LỜI CÁM ƠN Sau ba năm nỗ lực dẫn nhiệt tình thầy hướng dẫn, ủng hộ nhà trường, giúp đỡ thầy cô, đồng nghiệp, bạn bè, người thân, luận án “Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi bê tông asphalt làm lớp mặt đường Việt Nam” tơi hồn thành Lời tri ân sâu sắc xin dành cho hai người thầy đáng kính trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ, khích lệ PGS.TS Lã Văn Chăm GS.TS Nguyễn Xuân Đào Điều đặc biệt PGS.TS Lã Văn Chăm - người thầy hướng dẫn làm luận văn thạc sĩ, lại tiếp tục nâng đỡ làm luận án tiến sĩ Dù Thầy không hay thể ngồi, tơi cảm nhận tận tâm có GS.TS Nguyễn Xn Đào suốt q trình hướng dẫn thường xuyên điện thoại thăm hỏi tình hình, góp ý động viên tơi cố gắng sớm hồn thành cơng trình nghiên cứu Những lời khen Thầy dành cho tơi (dù tơi tự thấy chưa thực xứng đáng) khích lệ quý giá, giúp tơi vượt qua trở ngại, khó khăn để bước tiếp đường khoa học không dễ dàng Xin chân thành cám ơn TS Nguyễn Quang Phúc - người tư vấn cho chọn đề tài có nhiều chia sẻ vấn đề nghiên cứu Xin chân thành cám ơn GS.TS Phạm Duy Hữu, PGS.TS Trần Thị Kim Đăng, TS Nguyễn Mai Lân, TS Nguyễn Quang Tuấn quan tâm cho tơi nhiều góp ý chun mơn xác đáng Xin cám ơn Phịng thí nghiệm Vật liệu xây dựng - Bộ môn Vật liệu xây dựng - Viện Kỹ thuật xây dựng, Bộ môn Đường trường Đại học GTVT, Phịng thí nghiệm VILAS 047, LAS-XD 456 - Trung tâm Kiểm định chất lượng CTGT Bà Rịa Vũng Tàu, Công ty Cổ phần CTGT Bà Rịa Vũng Tàu hỗ trợ nhiều cơng tác làm mẫu thí nghiệm Tơi xin cám ơn Ban Giám hiệu trường Đại học GTVT TP Hồ Chí Minh ủng hộ tạo điều kiện cho làm luận án Cám ơn anh em Phịng Đào tạo, đồng nghiệp mơn nhiệt tình hỗ trợ cơng việc thời gian tơi làm nghiên cứu Và lòng biết ơn thẳm sâu xin dành cho người thân bên chia sẻ suốt chặng đường gian nan vất vả vừa qua Thành ngày hôm xin ghi khắc công lao tất người Trân trọng Hà Nội, ngày 04 tháng năm 2015 Nghiên cứu sinh Footer Page of 148 Trần Thiện Lưu Header Page of 148 i MỤC LỤC MỤC LỤC i LỜI CAM ĐOAN vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG x PHẦN MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Chương TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ BỀN MỎI CỦA BÊ TÔNG ASPHALT 1.1 Định nghĩa mỏi 1.2 Các dạng nứt mỏi nghiên cứu 1.2.1 Nứt từ lên (nứt dạng cá sấu) 1.2.2 Nứt từ xuống (nứt theo chiều dọc) 1.3 Phân tích nghiên cứu liên quan yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi bê tông asphalt 1.3.1 Nhóm liên quan đến tải trọng 1.3.2 Nhóm liên quan đến mơi trường 13 1.3.3 Nhóm liên quan đến hỗn hợp bê tông asphalt 16 1.4 Các mơ hình chế độ kiểm sốt thí nghiệm mỏi bê tơng asphalt 20 1.4.1 Các mơ hình thí nghiệm 20 1.4.1.1 Mơ hình uốn dầm 20 1.4.1.2 Mơ hình kéo - nén 21 Footer Page of 148 Header Page of 148 ii 1.4.1.3 Mơ hình cắt xoay 22 1.4.2 Các chế độ kiểm sốt thí nghiệm mỏi 22 1.4.2.1 Khống chế ứng suất 22 1.4.2.2 Khống chế biến dạng 22 1.5 Một số kết nghiên cứu ứng dụng độ bền mỏi bê tông asphalt 23 1.5.1 Trên giới 23 1.5.1.1 Các trường phái thiết kế kết cấu áo đường mềm 23 1.5.1.2 Một số kết nghiên cứu ứng dụng 24 1.5.2 Tại Việt Nam 28 1.6 Những vấn đề tồn luận án cần giải 29 1.7 Mục tiêu nội dung đề tài nghiên cứu 30 1.7.1 Mục tiêu 30 1.7.2 Nội dung 30 1.8 Phương pháp nghiên cứu 31 1.9 Kết luận chương 31 Chương NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐỘ BỀN MỎI BÊ TÔNG ASPHALT TRONG MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN CỦA VIỆT NAM 33 2.1 Xác định thơng số cho thí nghiệm mỏi 33 2.1.1 Nhiệt độ thí nghiệm 33 2.1.2 Tần số tải thí nghiệm 35 2.1.3 Chế độ thí nghiệm 37 2.1.4 Vật liệu bê tông asphalt 39 2.1.4.1 Lựa chọn loại bê tông asphalt 39 2.1.4.2 Lựa chọn loại bột khoáng 39 2.1.5 Tổng hợp mẫu thí nghiệm 41 2.2 Chế tạo mẫu 42 2.2.1 Thiết kế hỗn hợp bê tông asphalt 43 Footer Page of 148 Header Page of 148 iii 2.2.1.1 Vật liệu 43 2.2.1.2 Thiết kế thành phần hỗn hợp BTNC 12,5 46 2.2.1.3 Thiết kế thành phần hỗn hợp BTNC 19 50 2.2.2 Thi công trường 51 2.2.2.1 Địa điểm, thời gian thi công 51 2.2.2.2 Chế tạo hỗn hợp bê tông asphalt 51 2.2.2.3 Thi công trường 52 2.2.3 Gia cơng mẫu thí nghiệm 53 2.2.3.1 Cắt mẫu trường 53 2.2.3.2 Gia công mẫu dầm xưởng 53 2.3 Các tính chất lý bê tông asphalt sau thi công 54 2.3.1 Bê tông asphalt loại BTNC 12,5 54 2.3.1.1 Thành phần hạt 54 2.3.1.2 Độ chặt thi công 55 2.3.1.3 Các tiêu lý khác 56 2.3.2 Bê tông asphalt loại BTNC 19 57 2.3.2.1 Thành phần hạt 57 2.3.2.2 Độ chặt thi công 58 2.3.2.3 Các tiêu lý khác 59 2.4 Thí nghiệm mỏi 59 2.4.1 Sấy mẫu 59 2.4.2 Lưu trữ mẫu 59 2.4.3 Mơ tả thí nghiệm 60 2.4.4 Các kết thí nghiệm 61 2.4.4.1 Mô đun độ cứng động (Smix) 61 2.4.4.2 Ứng suất cực đại (o) 62 2.4.4.3 Biến dạng kéo cực đại (o) 62 Footer Page of 148 Header Page of 148 iv 2.4.4.4 Góc lệch pha () 63 2.4.5 Đánh giá độ tin cậy kết thí nghiệm 63 2.5 Kết luận chương 65 Chương PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐỘ BỀN MỎI BÊTƠNG ASPHALT 67 3.1 Kết thí nghiệm mỏi BTNC 12,5 (BD) 67 3.1.1 Mô đun độ cứng (S) 69 3.1.1.1 Điều kiện thí nghiệm 10 độ C, tần số Hz 69 3.1.1.2 Điều kiện thí nghiệm 10 độ C, tần số 10 Hz 71 3.1.1.3 Điều kiện thí nghiệm 20 độ C, tần số Hz 72 3.1.1.4 Điều kiện thí nghiệm 20 độ C, tần số 10 Hz 73 3.1.1.5 Phân tích kết mô đun độ cứng 74 3.1.2 Ứng suất () 81 3.1.3 Lực tác dụng (F) 84 3.1.4 Góc lệch pha () 86 3.1.5 Xây dựng biểu thức đặc trưng độ bền mỏi BTNC 12,5 89 3.2 Kết thí nghiệm mỏi bê tơng asphalt loại BTNC 19 91 3.2.1 Tổng hợp kết thí nghiệm mỏi BTNC 19 91 3.2.2 Mô đun độ cứng (S) 91 3.2.3 Xây dựng biểu thức đặc trưng độ bền mỏi BTNC 19 93 3.3 Kết thí nghiệm mỏi loại BTNC 12,5 (CC) BTNC 12,5 (CX) 94 3.3.1 Bê tông asphalt sử dụng bột khoáng CaCO3 94 3.3.2 Bê tơng asphalt sử dụng bột khống CaCO3 + xi măng 98 3.4 Phân tích kết thí nghiệm độ bền mỏi bê tơng asphalt 101 3.4.1 Loại BTNC 12,5 BTNC 19 101 3.4.2 Các loại BTNC 12,5 sử dụng loại bột khoáng khác 102 Footer Page of 148 Header Page of 148 v 3.5 Xây dựng phương trình độ bền mỏi cho loại BTNC 12,5 thí nghiệm 108 3.5.1 Phương trình độ bền mỏi cho BTNC 12,5 (dạng 1) 108 3.5.2 Phương trình độ bền mỏi cho BTNC 12,5 (dạng 2) 109 3.6 Kết luận chương 110 Chương ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM TẠI VIỆT NAM 112 4.1 Đề xuất kiểm tốn mỏi lớp bê tơng asphalt kết cấu áo đường mềm 112 4.1.1 Cơ sở lý thuyết 112 4.1.2 Trình tự tính tốn 116 4.1.3 Lựa chọn điều kiện tính tốn 117 4.1.3.1 Nhiệt độ 117 4.1.3.2 Tần số tải trọng 118 4.1.4 Xác định biến dạng cho phép (cp) biến dạng tính tốn (tt) 118 4.1.4.1 Biến dạng cho phép (cp) 118 4.1.4.2 Biến dạng tính tốn (tt) 118 4.2 Ứng dụng kiểm toán mỏi lớp BTNC 12,5 kết cấu áo đường mềm 119 4.2.1 Thơng số đầu vào dùng kiểm tốn mỏi 119 4.2.1.1 Kết cấu áo đường, thông số vật liệu 119 4.2.1.2 Xác định điều kiện kiểm toán mỏi 120 4.2.2 Biến dạng cho phép đáy lớp BTNC 12,5 (cp) 120 4.2.3 Biến dạng tính tốn (tt) đáy lớp BTNC 12,5 kết cấu áo đường 122 4.2.3.1 Mơ hình tải tác dụng 122 4.2.3.2 Tính biến dạng (tt) đáy lớp bê tông asphalt 122 4.2.4 Đánh giá 123 4.2.4.1 Kết cấu 123 4.2.4.2 Kết cấu 124 Footer Page of 148 Header Page of 148 vi 4.2.4.3 Nhận xét 125 4.3 Kết luận chương 125 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 126 Đóng góp mặt khoa học 126 Đóng góp mặt thực tiễn 127 Hạn chế 127 Kiến nghị 128 Hướng nghiên cứu tiếp 128 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ xvii TÀI LIỆU THAM KHẢO xviii Footer Page of 148 Header Page 10 of 148 vii LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố Tác giả luận án Trần Thiện Lưu Footer Page 10 of 148 Header Page 140 of 148 121 BTNC12.5, 20độ, 5Hz y = 49109x-0.405 R² = 0.8716 BTNC12.5, 20độ, 10Hz y = 29093x-0.372 R² = 0.8119 log() 1,E+03 BTNC12.5, 10độ, 5Hz y = 38254x-0.403 R² = 0.9162 1,E+02 BTNC12.5, 10độ, 10Hz y = 22057x-0.368 R² = 0.9389 1,E+01 1,0E+03 BTNC19, 10độ, 10Hz y = 5485.8x-0.31 R² = 0.9356 1,0E+04 1,0E+05 1,0E+06 1,0E+07 logNf50 BTNC12.5, 10độ, 5Hz BTNC12.5, 10độ, 10Hz BTNC12.5, 20độ, 5Hz BTNC12.5, 20độ, 10Hz BTNC19, 10độ, 10Hz Power (BTNC12.5, 10độ, 5Hz) Power (BTNC12.5, 10độ, 10Hz) Power (BTNC12.5, 20độ, 5Hz) Power (BTNC12.5, 20độ, 10Hz) Power (BTNC19, 10độ, 10Hz) Hình 4.3 Đường đặc trưng mỏi bê tơng asphalt loại thí nghiệm Biến dạng cho phép xác định theo cơng thức (4.7), đó: ( ) ( )  Với Ne trục tiêu chuẩn tích lũy (quy đổi) thời gian t năm tính theo cơng thức (4.13) tài liệu [9] Các thông số khác như: SN = 0,25; c = 0,02; Sh = 0,01 (tra bảng tài liệu [44]) b = -0,3681 độ dốc đường đặc trưng mỏi BTNC 12,5 (BD) 10 độ C, 10 Hz theo Hình 4.3  = 0,250 (tính theo cơng thức (4.11)) Với độ tin cậy thiết kế kết cấu áo đường 85% độ rủi ro thiết kế r = 15%, tra bảng u theo r tài liệu [44] u = - 1,036 kr = 0,8029 (tính theo cơng thức (4.10)) Các hệ số khác: kc = 1,1; ks = (tra bảng tài liệu [44]) Biến dạng cho phép cp đáy lớp BTNC 12,5 (BD) Footer Page 140 of 148 Header Page 141 of 148 122  4.2.3 Biến dạng tính tốn (tt) đáy lớp BTNC 12,5 kết cấu áo đường 4.2.3.1 Mơ hình tải tác dụng Thông số tải trọng theo [9] thể Hình 4.4 + Áp lực tiêu chuẩn p = 0,6 MPa + Bán kính vệt bánh xe quy đổi 33cm p (MPa) Y R = 0,165m (D/2) Z Hình 4.4 Mơ hình tải trọng khai báo tính biến dạng 4.2.3.2 Tính biến dạng (tt) đáy lớp bê tơng asphalt Sử dụng phần mềm Alize 2.3.0 [43] để tính biến dạng đáy lớp bê tông asphalt kết cấu áo đường Điều kiện dính bám lớp bê tơng asphalt xét mức dính 50% theo khuyến cáo nghiên cứu [8] Kết tính biến dạng cho kết cấu áo đường thể Hình 4.5, Hình 4.6 biến dạng đáy lớp bê tơng asphalt tổng hợp Bảng 4.3 Hình 4.5 Kết tính kết cấu áo đường phần mềm Alizé Footer Page 141 of 148 Header Page 142 of 148 123 Hình 4.6 Kết tính kết cấu áo đường phần mềm Alizé Bảng 4.3 Bảng tổng hợp kết tính biến dạng đáy lớp bê tơng asphalt Vị trí tính biến dạng Trị số biến dạng (micro strain) Kết cấu Kết cấu - 80,0 - 64,0 Đáy lớp BTNC 12,5 Đáy lớp BTNC 19 - 182,4 - 115,4 Ghi chú: trị số biến dạng (EpsT) mang dấu “-” kéo, dấu “+” nén Nhận xét: - Điều kiện dính bám ảnh hưởng nhiều đến làm việc kéo hay nén lớp bê tơng asphalt Trong ứng dụng mức dính bám hai lớp bê tông asphalt xét 50% - Kết cấu áo đường có móng cứng (sử dụng vật liệu CPĐD gia cố xi măng) làm giảm biến dạng kéo đáy lớp bê tông asphalt so với móng CPĐD 4.2.4 Đánh giá 4.2.4.1 Kết cấu a/ Kiểm toán kéo uốn đáy lớp BTNC 12,5 (BD) theo [9] Kết tính: ku = 1,08 MPa < = 1,932 MPa (độ tin cậy K = 85%) → lớp BTNC 12,5 đảm bảo điều kiện kéo uốn b/ Kiểm toán mỏi lớp BTNC 12,5 (BD) Footer Page 142 of 148 Header Page 143 of 148 124 Kết tính: tt = 80,00 µ > cp = 65,18 µ  lớp BTNC 12,5 (BD) khơng đảm bảo điều kiện chịu mỏi 4.2.4.2 Kết cấu a/ Kiểm toán kéo uốn đáy lớp BTNC 12,5 (BD) theo [9] Kết tính: ku = 0,97 MPa < = 1,932 MPa (độ tin cậy K = 85%) → lớp BTNC 12,5 đảm bảo điều kiện kéo uốn b/ Kiểm toán mỏi lớp BTNC 12,5 (BD) Kết tính: tt = 64,0 µ < cp = 65,18 µ  lớp BTNC 12,5 đảm bảo điều kiện chịu mỏi * Xác định tuổi thọ mỏi lớp BTNC 12,5 (BD) kết cấu (không xét tuổi thọ mỏi lớp vật liệu khác kết cấu) Số chu kỳ tải trọng lặp (Nf50) ứng với tt = 64,0 µ điều kiện tính tốn 10 độ C, 10 Hz xác định theo phương trình (3.5): = 6.461.595 chu kỳ Dự báo trục xe tiêu chuẩn tích lũy thời hạn thiết kế theo [9] xác định biểu thức (4.13), (4.14) sau: ( ) ( ) ( (trục/ngày đêm/làn) (4.13) ) (4.14) Trong đó: t năm dự báo (năm) Ne trục tiêu chuẩn tích lũy thời gian t năm N1 số trục tiêu chuẩn trung bình ngày đêm/làn năm đầu q tỷ lệ tăng trưởng giao thơng trung bình năm (%) Với N1 = 500 trục xe/ngày đêm/làn, q = 8%, Ne = Nf50 = 6.461.595 trục/làn Tuổi thọ mỏi lớp bê tông asphalt loại BTNC 12,5 (BD) kết cấu áo đường thứ khai thác điều kiện thì: t = 17,46 năm (tính theo Footer Page 143 of 148 Header Page 144 of 148 125 công thức (4.14)) 4.2.4.3 Nhận xét Kết cấu có lớp BTNC 12,5 đạt điều kiện kéo uốn theo 22TCN 211-06 nhiên không đạt điều kiện kháng mỏi Kết cấu có lớp bê tơng asphalt đạt điều kiện chịu kéo uốn điều kiện kháng mỏi Dạng móng cứng (CPĐD gia cố xi măng) kết cấu áo đường làm giảm biến dạng kéo đáy lớp bê tơng asphalt bên so với loại móng rời (CPĐD) Và lý giúp lớp mặt bê tông asphalt dễ đảm bảo độ bền mỏi (như kết cấu 2) Trong ví dụ phân tích trên, nghiên cứu dừng lại kiểm toán mỏi lớp BTNC 12,5; chưa kiểm tốn mỏi lớp BTNC 19 móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng 4.3 Kết luận chương - Có thể dùng kết thí nghiệm độ bền mỏi chương làm sở để kiểm toán khả kháng mỏi cho lớp bê tông asphalt kết cấu áo đường; - Lập trình tự áp dụng cách kiểm tốn độ bền mỏi lớp bê tông asphalt theo biến dạng giới hạn thiết kế kết cấu áo đường mềm VN; - Sử dụng phương trình đặc trưng độ bền mỏi bê tông asphalt loại BTNC 12,5 loại BTNC 19 để dự báo tuổi thọ mỏi cho lớp bê tông asphalt kết cấu áo đường; - Kết tính tốn hai kết cấu áo đường ứng dụng cho thấy kiểm toán độ bền mỏi lớp bê tông asphalt kết cấu áo đường mềm đảm bảo kiểm toán theo điều kiện chịu kéo uốn Footer Page 144 of 148 Header Page 145 of 148 126 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trên sở nghiên cứu thực nghiệm tác giả phân tích đánh giá kết thí nghiệm, tóm lược đóng góp có giá trị luận án sau: Đóng góp mặt khoa học 1.1 Bằng thí nghiệm uốn dầm điểm (4PB - Cooper) thực VN, nghiên cứu đưa liệu thực nghiệm độ bền mỏi bê tông asphalt theo yếu tố nhiệt độ, tần số biến dạng 1.2 Nghiên cứu định lượng ảnh hưởng tỷ lệ thuận nhiệt độ, tỷ lệ nghịch tần số biến dạng đến độ bền mỏi loại BTNC 12,5 điều kiện nhiệt độ 10oC, 20oC, tần số Hz, 10 Hz loại BTNC 19 điều kiện 10oC, 10Hz 1.3 Đã xác định đường đặc trưng mỏi phương trình độ bền mỏi cho loại BTNC 12,5 BTNC 19 điều kiện nghiên cứu + Phương trình độ bền mỏi BTNC 12,5: ( ) ( ) + Phương trình độ bền mỏi BTNC 19 10oC, 10 Hz: ( ) 1.4 Đánh giá loại bột khoáng tốt cho khả kháng mỏi bê tông asphalt loại nghiên cứu; BTNC 12,5 sử dụng bột khoáng bột đá Andesit (p0,075 = 71,18%, chiếm 5,338%) bột khoáng CaCO3 (p0,075 = 74,30%, chiếm 5,572%) cho kết kháng mỏi (fatigue resistance) tốt loại BTNC 12,5 dùng bột khoáng CaCO3 + xi măng (p0,075 = 86,46%, chiếm 6,484%) Footer Page 145 of 148 Header Page 146 of 148 1.5 127 Độ bền mỏi BTNC 19 so với loại BTNC 12,5 xét điều kiện thí nghiệm 10oC, 10 Hz vật liệu chế tạo nghiên cứu 1.6 Ứng dụng kiểm tốn mỏi lớp bê tơng asphalt vào thiết kế kết cấu áo đường; đồng thời sử dụng kết nghiên cứu để dự báo tuổi thọ mỏi cho lớp bê tơng asphalt Đóng góp mặt thực tiễn 2.1 Cơng trình nghiên cứu đề xuất cách thức kiểm toán độ bền mỏi lớp bê tông asphalt thiết kế kết cấu áo đường mềm VN dựa phương trình độ bền mỏi xác định; qua dự báo tuổi thọ mỏi cho lớp bê tông asphalt 2.2 Nghiên cứu đưa khuyến cáo việc sử dụng hiệu loại bột khống dùng cho bê tơng asphalt Bê tơng asphalt dùng bột khống xi măng hỗn hợp xi măng (có hàm lượng hạt lọt sàng 0,075mm cao) cho kết kháng mỏi thấp bột khống đá Andesit CaCO3 (có hàm lượng hạt lọt sàng 0,075mm thấp) 2.3 Nghiên cứu góp thêm tiêu chí để kiểm tốn lớp bê tơng asphalt kết cấu áo đường mềm thông qua khả kháng mỏi; qua nâng cao hiệu khâu thiết kế đảm bảo chất lượng khai thác kết cấu áo đường 2.4 Đây cơng trình nghiên cứu thực nghiệm mỏi bê tông asphalt lần đầu thực VN, kết sở tham khảo làm tiền đề cho nghiên cứu mỏi bê tông asphalt Hạn chế 3.1 Trong phạm vi đề tài điều kiện thực nghiệm hạn chế VN, nghiên cứu tập trung thí nghiệm phân tích đánh giá độ bền mỏi bê tông asphalt loại BTNC 12,5 BTNC 19 điều kiện: Footer Page 146 of 148 Header Page 147 of 148 + 128 Loại BTNC 12,5, xét ảnh hưởng loại bột khoáng (bột đá Andesit, bột CaCO3, hỗn hợp CaCO3 + xi măng) đến đặc tính chịu mỏi bê tơng asphalt Bột khống xem xét phân tích ảnh hưởng dạng cấp phối hạt + Loại BTNC 19, dừng lại thí nghiệm mỏi 10 độ C tần số 10 Hz để so sánh với loại BTNC 12,5 điều kiện + Số lượng mẫu thí nghiệm chưa đủ nhiều để có đánh giá thuyết phục kết thí nghiệm mỏi bê tơng asphalt 3.2 Các yếu tố khác ảnh hưởng đến độ bền mỏi bê tơng asphalt như: loại/hàm lượng chất kết dính (bi tum), độ rỗng dư, tính chất cốt liệu,… chưa có điều kiện xét đến nghiên cứu Hy vọng nghiên cứu bổ sung, mở rộng khía cạnh đó, để nghiên cứu mỏi bê tông asphalt VN trở nên đầy đủ toàn diện Kiến nghị 4.1 Cần nghiên cứu bổ sung kiểm tốn mỏi lớp bê tơng asphalt vào tiêu chuẩn thiết kế kết cấu áo đường VN; 4.2 Cần có kết thí nghiệm xác định thơng số vật liệu phù với tính tốn động để hồn chỉnh việc kiểm tốn mỏi thiết kế kết cấu áo đường VN Hướng nghiên cứu tiếp 5.1 Đánh giá ảnh hưởng chất kết dính bi tum, độ rỗng dư hỗn hợp đến độ bền mỏi bê tông asphalt; 5.2 Nghiên cứu kết hợp độ bền mỏi với khả kháng lún vệt bánh cho vật liệu bê tông asphalt; Footer Page 147 of 148 Header Page 148 of 148 129 5.3 Nghiên cứu độ bền mỏi loại bê tơng asphalt khác nhau; 5.4 Thí nghiệm xác định thơng số vật liệu để hồn chỉnh khâu kiểm toán mỏi thiết kế kết cấu áo đường Footer Page 148 of 148 Header Page 149 of 148 xvii DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ NCS Trần Thiện Lưu (2012), Tổng quan nghiên cứu độ bền mỏi lớp bê tông asphalt kết cấu áo đường mềm, Tạp chí Giao thơng Vận tải, số 3/2012, trang 33 - 37, Hà Nội Trần Thiện Lưu, TS Nguyễn Mai Lân - LUNAM Université, IFSTTAR, Bouguenais, France (2012), Vấn đề nghiên cứu độ bền mỏi bê tông nhựa Việt Nam (The necessity for further research into fatigue life of asphalt concrete in Vietnam), Tạp chí Giao thông Vận tải, số 6/2012, trang 23 - 24, Hà Nội Trần Thiện Lưu, Trần Thiện Nhân, Trần Trọng Vinh (2014), Đánh giá thực nghiệm số tiêu học vật liệu bán mềm điều kiện Việt Nam, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ GTVT, số 11-05/2014, trang 50 53, trường ĐH GTVT TP HCM; Trần Thiện Lưu, Lưu Ngọc Điện, Nguyễn Ba (2014), Đánh giá đặc tính học cấp phối đá dăm gia cố xi măng làm móng đường ô tô, Tạp chí Khoa học Công nghệ GTVT, số 12-11/2014, trang 90 - 93, trường ĐH GTVT TP HCM NCS Trần Thiện Lưu, PGS.TS Lã Văn Chăm, GS.TS Nguyễn Xuân Đào (2015), Ảnh hưởng tải trọng đến độ bền mỏi bê tông asphalt loại BTNC 12,5, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ GTVT, số 14-02/2015, trường ĐH GTVT TP HCM NCS Trần Thiện Lưu, PGS.TS Lã Văn Chăm, GS.TS Nguyễn Xuân Đào (2015), Nghiên cứu thực nghiệm độ bền mỏi bê tông asphalt làm lớp mặt đường Việt Nam, Tạp chí Giao thơng Vận tải, số 4/2015, Hà Nội Footer Page 149 of 148 Header Page 150 of 148 xviii TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Nguyễn Quang Chiêu, Dương Học Hải (2007), Thiết kế tính tốn kết cấu mặt đường - hướng dẫn kỹ thuật, NXB Xây dựng, Hà Nội [2] Nguyễn Xuân Đào (1972), Thiết kế mặt đường mềm đường ô tô, Viện Kỹ thuật Giao thông, Hà Nội [3] Trần Thị Kim Đăng (2010), Giáo trình độ bền mỏi tuổi thọ khai thác bê tông nhựa, NXB GTVT, Hà Nội [4] Trần Thị Kim Đăng (2004), Nghiên cứu mô đun đàn hồi bê tông asphalt làm mặt đường ô tô xét đến điều kiện chịu tải thực tế, luận án tiến sĩ kỹ thuật, trường ĐH GTVT, Hà Nội [5] Dương Học Hải, Phạm Huy Khang (2000), Thiết kế mặt đường ô tô theo hướng dẫn AASHTO ứng dụng Việt Nam, NXB GTVT, Hà Nội [6] Phạm Duy Hữu, Vũ Đức Chính, Đào Văn Đông, Nguyễn Thanh Sang (2010), Bê tông Asphalt hỗn hợp Asphalt, NXB GTVT, Hà Nội [7] Nguyễn Quang Phúc (2010), Nghiên cứu số tính chất ứng dụng mastic asphalt xây dựng cơng trình giao thông Việt Nam, luận án tiến sĩ kỹ thuật, trường ĐH GTVT, Hà Nội [8] Nguyễn Quang Phúc, Trần Thị Cẩm Hà (2012), “Đánh giá mô đun lớp điều kiện dính bám lớp bê tơng asphalt kết cấu mặt đường mềm thí nghiệm FWD”, Tạp chí GTVT, số tháng 6, Hà Nội [9] Bộ Giao thông Vận tải (2006), tiêu chuẩn ngành 22TCN 211-06, Áo đường mềm - yêu cầu dẫn thiết kế, Hà Nội [10] Bộ Giao thông Vận tải (2001), tiêu chuẩn ngành 22TCN 274-01, Chỉ dẫn kỹ thuật thiết kế mặt đường mềm, Hà Nội [11] Bộ Giao thông Vận tải (2014), Quyết định số 858/QĐ-BGTVT ký ngày 26/03/2014, Hướng dẫn áp dụng tiêu chuẩn kỹ thuật hành nhằm tăng cường quản lý chất lượng thiết kế thi công mặt đường bê tông nhựa Footer Page 150 of 148 Header Page 151 of 148 xix nóng tuyến đường tơ có quy mơ giao thơng lớn, Hà Nội [12] Bộ Khoa học Công nghệ (2011), TCVN 8819-2011, Mặt đường bê tơng nhựa nóng - u cầu thi cơng nghiệm thu, Hà Nội [13] Bộ Khoa học Công nghệ (2011), TCVN 8820-2011, Hỗn hợp bê tơng nhựa nóng - Thiết kế theo phương pháp Marshall, Hà Nội [14] Bộ Khoa học Công nghệ (2011), TCVN 8860-2011, Bê tông nhựa phương pháp thử, Hà Nội [15] Bộ Khoa học Công nghệ (2005), TCVN 74937504:2005, Bi tum - Yêu cầu kỹ thuật phương pháp thí nghiệm bi tum, Hà Nội [16] Bộ Khoa học Công nghệ (2006), TCVN 7572-2006, Cốt liệu cho bê tông vữa - phương pháp thử, Hà Nội [17] Bộ Xây dựng (2009), QCVN 02:2009/BXD, Số liệu điều kiện tự nhiên dùng xây dựng, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia, Hà Nội TIẾNG ANH [18] Adhikari and You (2010), fatigue evaluation of asphalt pavement using beam fatigue Apparatus, the technology interface journal/Spring 2010 [19] Amjad H Albayati (2012), Mechanistic Evaluation of Lime-Modified Asphalt Concrete Mixtures, A Scarpas et al (Eds.), 7th RILEM International Conference on Cracking in Pavements, pages 921 to 940 [20] Angela L Priest, David H Timm (2006), Methodology and calibration of fatigue transfer functions for mechanistic-empirical flexible pavement design, NCAT Report 06-03 - the National Center for Asphalt Technology, Auburn University [21] M Coni & S.Portas, R Isola, J.R.M Oliveira (2006), FE evaluation of 4point bending test for fatigue cracking assessment, Workshop on 4PB [22] Dariusz Sybilski, Wojciech Bankowski (2002) Asphalt Pavement Design using Results of Laboratory Fatigue Tests of Asphalt Mixtures, Road Materials and Pavement Design, Volume - No 2/2002, pages 183 to 194 Footer Page 151 of 148 Header Page 152 of 148 xx [23] Daniel Perraton, Hassan Baaj & Alan Carter (2010), Comparison of Some Pavement Design Methods from a Fatigue Point of View, Road Materials and Pavement Design, Volume 11 - No 4/2010, pages 833 to 861 [24] George Way-RTERF/Consulpav, Kamil Kaloush-ASU, Jorge SousaConsulpav, Ali Zareh-ADOT (2009), Arizona’s 15 Years of Experience Using the Four Point Bending Beam Test, 2nd Workshop on 4PB, 24-25th 2009 Guimarães, Portugal [25] Guide for the Mechanistic-Empirical Design of New and Rehabilitated Pavement Structures - Part 3: Design analysis, 2004 [26] Joel Oliveira, Jorge Pais, Nick Thom, Salah Zoorob (2009), The effect of using rest periods in 4PB tests on the fatigue life of grouted macadams, University of Minho, Department of Civil Engineering - Transport Infrastructures Research Group, Guimarães – Portugal [27] M.J.C Minhoto, J.C Pais, L.P.T.L Fontes (2009), Evaluation of fatigue performance at different temperatures, 2nd, Workshop on Four Point Bending, Pais (ed.), University of Minho ISBN 978-972-8692-42-1 [28] Mofreh F Saleh (2012), Fatigue Behaviour Modelling in the Mechanistic Empirical Pavement Design, A Scarpas et al (Eds.), 7th RILEM International Conference on Cracking in Pavements, pp 517–525 [29] K Mollenhauer & M Wistuba, R Rabe (2009), Loading Frequency and Fatigue: In situ conditions & Impact on Test Results, 2nd Workshop on Four Point Bending, Pais (ed.), © 2009 University of Minho ISBN 978972-8692-42-1 [30] NCHRP REPORT 646 (2010), Validating the Fatigue Endurance Limit for Hot Mix Asphalt, Washington, D.C [31] NCHRP REPORT 673 (2011), A Manual for Design of Hot Mix Asphalt with Commentary, Washington, D.C [32] NM11MSC-02 (2013), Determining Fatigue Endurance Limits of New Mexico Asphalt Mixes for Designing Perpetual Pavements and Footer Page 152 of 148 Header Page 153 of 148 xxi Implementation of MEPDG to its Full Capacity, Final report, Department of Civil Engineering, University of New Mexico [33] Research Report ARR 334 (1999), Asphalt fatigue life prediction models - a literature review, ARRB Transport Research Ltd, NIS (National Interest Service program), Australia [34] Runhua Guo (December 2007), Predicting in-service fatigue life of flexible pavements based on accelerated pavement testing, Doctor of Philosophy, The University of Texas at Austin [35] SHRP A-404 (1994), Fatigue Response of Asphalt-Aggregate Mixes, Asphalt Research Program, Institute of Transportation Studies, University of California, Berkeley [36] SHRP A-003A-89-3 (1990), Summary report on fatigue response of asphalt mixtures, Institute of Transportation Studies, University of California Berkeley, California [37] The Shell Bitumen Handbook (2003), Fifth Edition [38] AASHTO T 321-07 (2011), Standard Method of Test for Determining the Fatigue Life of Compacted Hot Mix Asphalt Subjected to Repeated Flexural Bending, United States [39] ASTM D7460-10 (2010), Standard Test Method for Determining Fatigue Failure of Compacted Asphalt Concrete Subjected to Repeated Flexural Bending, United States [40] ASTM D242-95 (1995), Standard Specification for Mineral Filler For Bituminous Paving Mixtures, United States [41] BS EN 12697-24 (2007), Bituminous mixtures - Test methods for hot mix asphalt, Part 24: Resistance to fatigue [42] http://www.pavementinteractive.org/article/Flexural-Fatigue/ TIẾNG PHÁP [43] Manuel d'utilisation ALIZE-LCPC Recherche Version 2.3.0 (2005) Footer Page 153 of 148 Header Page 154 of 148 xxii [44] LCPC (1994), Annexe au guide technique Conception et dimensionnement des structures de chaussée, Aide-Mémoire TIẾNG NGA [45] Гончаренко В.В Гончаренко В.И., Голляк Ю.А (2008), “Исследование усталостной долговечности структурных особенностей асфальтобетона его в минерального зависимости остова”, от Вісті Автомобільно-дорожнього інституту, № 1(6), с 190-193 [46] Горелышева, Л.А., Штромберг А.А (2009), “Оценка усталостной долговечности асфальтобетонных покрытий”, Наука и техника в дорожной отрасли, № 1, с 25-26 [47] Иванов, Н Н., Калужский Я А., Корсунский М Б и др (1973), Конструирование и расчет нежестких дорожных одежд, Транспорт, Москва, 328 с [48] Корочкин А В (2014), Элементы теории и практика повышения технико - эксплуатационных показателей жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием, дис…докт техн наук, Москва, 387 с [49] Корсунский М Б (1952), “Основы теории расчета нежестких дорожных одежд по предельным относительным удлинениям”, Обоснование расчетных параметров для нежестких дорожных покрытий, Дориздат, Москва, с 58-92 [50] Осадчая, Л.М (1970), Экспериментальное исследование прочности нежёстких дорожных одежд, дис канд техн наук, Михайловна, Саратов, 196 с [51] Государственная служба дорожного хозяйства министерства транспорта Российской Федерации (2001), ОДН 218.046-01, Проектирование нежестких дорожных одежд, Москва Footer Page 154 of 148 ... có mỏi vật liệu bê tông asphalt Xuất phát từ thực tế đó, nghiên cứu sinh (NCS) thực đề tài ? ?Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi bê tông asphalt làm lớp mặt đường Việt Nam? ?? Mục đích nghiên. .. nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi bê tông asphalt; - Nghiên cứu thực nghiệm độ bền mỏi bê tông asphalt loại BTNC 12,5 BTNC 19 số điều kiện VN; - Phân tích kết thí nghiệm độ bền mỏi bê. .. VẬN TẢI Trần Thiện Lưu NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ BỀN MỎI BÊ TÔNG ASPHALT LÀM LỚP MẶT ĐƯỜNG TẠI VIỆT NAM Ngành : Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thơng Mã số : 62.58.02.05 Chun