Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí khu vực Nam bộ đến thiết kế và khai thác kết cấu áo đường bê tông nhựa (LA tiến sĩ)

Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí khu vực Nam bộ đến thiết kế và khai thác kết cấu áo đường bê tông nhựa (LA tiến sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí khu vực Nam bộ đến thiết kế và khai thác kết cấu áo đường bê tông nhựa (LA tiến sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí khu vực Nam bộ đến thiết kế và khai thác kết cấu áo đường bê tông nhựa (LA tiến sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí khu vực Nam bộ đến thiết kế và khai thác kết cấu áo đường bê tông nhựa (LA tiến sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí khu vực Nam bộ đến thiết kế và khai thác kết cấu áo đường bê tông nhựa (LA tiến sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí khu vực Nam bộ đến thiết kế và khai thác kết cấu áo đường bê tông nhựa (LA tiến sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí khu vực Nam bộ đến thiết kế và khai thác kết cấu áo đường bê tông nhựa (LA tiến sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí khu vực Nam bộ đến thiết kế và khai thác kết cấu áo đường bê tông nhựa (LA tiến sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí khu vực Nam bộ đến thiết kế và khai thác kết cấu áo đường bê tông nhựa (LA tiến sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí khu vực Nam bộ đến thiết kế và khai thác kết cấu áo đường bê tông nhựa (LA tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TRẦN VĂN THIỆN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ KHU VỰC NAM BỘ ĐẾN THIẾT KẾ VÀ KHAI THÁC KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TRẦN VĂN THIỆN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ KHU VỰC NAM BỘ ĐẾN THIẾT KẾ VÀ KHAI THÁC KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng đường ô tô đường thành phố Mã số: 62.58.02.05 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1: PGS.TS TRẦN THỊ KIM ĐĂNG 2: TS NGUYỄN THỐNG NHẤT HÀ NỘI - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng cá nhân Các kết quả, số liệu, công thức, đề nghị phương trình lập nêu luận án trung thực chưa công bố công trình khác, báo, nghiên cứu khoa học mà người nghiên cứu công bố Trong trình nghiên cứu, thích liệt kê phần tài liệu tham khảo kết nghiên cứu, công thức phần mềm ứng dụng tác giả khác Hà Nội, ngày tháng năm 20 Tác giả Trần Văn Thiện ii LỜI CẢM ƠN Tôi vô biết ơn Phó Giáo sư - Tiến sĩ Trần Thị Kim Đăng Tiến sĩ Nguyễn Thống Nhất hướng dẫn tận tính trình nghiên cứu chuyên đề, thí nghiệm đến hoàn thành luận án bảo vệ luận án Tôi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình đóng góp to lớn Phó Giáo sư – Tiến sĩ Lã Văn Chăm, Giáo sư – Tiến sĩ Bùi Xuân Cậy, Giáo sư – Tiến sĩ Phạm Duy Hữu, Phó Giáo sư – Tiến sĩ Nguyễn Văn Hùng, Phó Giáo sư – Tiến sĩ Vũ Đức Chính, Phó Giáo sư – Tiến sĩ Nguyễn Hữu Trí, Tiến sĩ Nguyễn Quang Phúc, Tiến sĩ Phạm văn Hùng, Thạc sĩ Ngô Ngọc Quí, Kỹ sư Nguyễn Khuê, Thạc sĩ Nguyễn Cao Tân, Thạc sĩ Võ Văn Thảo, em sinh viên tham gia thí nghiệm tất thầy cô hội đồng bảo vệ chuyên đề seminar đóng góp nhiều ý kiến để hoàn thành luận án Tôi xin cảm ơn trường Đại học Giao thông Vận tải, Bộ môn Đường Bộ, phòng Đào tạo sau đại học tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu, thực nghiệm hoàn thành luận án Xin cảm ơn trường Đại học Văn Lang, gia đình bạn bè động viên, giúp đỡ suốt trình nghiên cứu Chân thành cảm ơn ! Tác giả iii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Ký hiệu thường dùng đơn vị sử dụng luận án vii Danh mục bảng ix Danh mục hình, ảnh xi MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA VÀ ẢNH HƯỞNG YẾU TỐ NHIỆT TRONG THIẾT KẾ KHAI THÁC 1.1 Những vấn đề chung mặt đường bê tông nhựa ảnh hưởng yếu tố nhiệt độ tới khả làm việc 1.1.1 Kết cấu mặt đường bê tông nhựa 1.1.2 Ảnh hưởng yếu tố nhiệt tới khả làm việc mặt đường bê tông nhựa 1.1.3 Nhiệt độ thiết kế tiêu chuẩn thiết kế kết cấu áo đường mềm 10 1.2 Các nghiên cứu liên quan đến nhiệt độ mặt đường bê tông nhựa 14 1.2.1 Các nghiên cứu nước nhiệt độ khai thác mặt đường bê tông nhựa 14 1.2.2 Các nghiên cứu nước vật liệu công nghệ giảm nhiệt mặt đường bê tông nhựa 18 1.2.3 Một số nghiên cứu trình hạ nhiệt bê tông nhựa nóng thời gian thi công .21 1.2.4 Các nghiên cứu nước nhiệt độ mặt đường bê tông nhựa 23 1.3 Đánh giá- đặt vấn đề nghiên cứu 30 1.3.1 Đánh giá .30 1.3.2 Đặt vấn đề nghiên cứu 32 CHƯƠNG 2: THU THẬP VÀ PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM KHU VỰC NAM BỘ 34 2.1 Các yếu tố khí hậu có ảnh hưởng đến nhiệt độ mặt đường .34 iv 2.1.1 Trao đổi nhiệt lớp bê tông nhựa mặt đường môi trường xung quanh .34 2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ không khí: 36 2.2 Khu vực Nam phân vùng khí hậu đường sá Việt Nam .37 2.2.1 Vị trí địa lý điều kiện tự nhiên khu vực Nam .37 2.2.2 Khu vực Nam Bộ phân vùng khí hậu đường sá Việt Nam 38 2.3 Đặc điểm mạng lưới đường điều kiện nhiệt độ khu vực Nam 41 2.3.1 Mạng lưới giao thông khu vực Nam 41 Đặc điểm mạng lưới đường khu vực Nam 41 2.4 Thu thập phân tích liệu điều kiện khí hậu khu vực Nam 42 2.4.1 Thu thập liệu Nhiệt độ khu vực Nam .42 2.4.2 Phân tích liệu nhiệt độ khu vực Nam 45 2.5 Kết luận 64 CHƯƠNG: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC YẾU TỐ THỜI TIẾT VÀ NHIỆT ĐỘ MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA KHU VỰC NAM BỘ 66 3.1 Lựa chọn trường phương pháp theo dõi thu thập số liệu nhiệt độ mặt đường yếu tố khí hậu ảnh hưởng 66 3.1.1 Lựa chọn trường 66 3.1.2 Phương pháp theo dõi thu thập số liệu nhiệt độ mặt đường yếu tố ảnh hưởng 68 3.1.3 Mô hình thống kê xử lý số liệu 70 3.2 Nghiên cứu thực nghiệm - tổng hợp số liệu thực nghiệm 74 3.2.1 Nghiên cứu thực nghiệm - tổng hợp số liệu thực nghiệm 74 3.2.2 Nhận xét 76 3.2.3 Theo dõi trình hạ nhiệt hỗn hợp bê tông nhựa nóng trình thi công 76 3.3 Xây dựng phương trình quan hệ nhiệt độ mặt đường yếu tố ảnh hưởng trình khai thác 79 3.3.1 Nhiệt độ mặt đường phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ không khí, độ ẩm tốc độ gió .80 v 3.3.2 Nhận xét 86 3.3.3 Phương trình liên hệ nhiệt độ bê tông nhựa (T), nhiệt độ không khí (Tkk ) độ ẩm không khí (W) 87 3.3.4 Bảng đối chứng nhiệt độ đo thực tế nhiệt độ tính từ công thức .89 3.3.5 Diễn biến giảm nhiệt độ trình thi công bê tông nhựa mặt đường 93 3.4 Kết luận chương 95 CHƯƠNG CÁC ĐỀ XUẤT YẾU TỐ NHIỆT TRONG THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG VÀ QUẢN LÝ KHAI THÁC MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA 98 4.1 Đề xuất nhiệt độ tính toán kết cấu áo đường mềm theo tiêu chuẩn Việt Nam 22TCN 211 - 06 điều kiện khí hậu Nam 98 4.1.1 Nhiệt độ tính toán cắt trượt lớp bê tông nhựa mặt đường: 98 4.1.1 Tính độ võng lớp bê tông nhựa mặt đường: .100 4.1.2 Tính nứt mỏi lớp bê tông nhựa mặt đường: 102 4.2 Đề xuất áp dụng Superpave điều kiện khí hậu Nam 103 4.2.1 Nhiệt độ thiết kế 103 4.2.2 Nhiệt độ ảnh hưởng đến hư hỏng biến dạng vĩnh cửu bê tông nhựa mặt đường theo Superpave khu vực Nam 104 4.2.3 Nhiệt độ ảnh hưởng đến hư hỏng mỏi tương đương bê tông nhựa mặt đường theo Superpave khu vực Nam 106 4.3 Đề xuất kiểm soát thời gian lu lèn thời gian đưa lớp mặt rải vào khai thác 107 4.3.1 Nhiệt độ cho phép thông xe giới: 107 4.3.2 Nhiệt độ cho phép thông xe Việt Nam 107 4.3.3 Đề xuất kiểm soát thời gian lu lèn thời gian đưa lớp mặt rải vào khai thác 107 4.3.4 Kết luận chương 108 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .109 5.1 Các kết nghiên cứu 109 5.1.1 Thu thập, xử lý, tính giá trị nhiệt độ cao nhất, trung bình, thấp khu vực Nam .109 vi 5.1.2 Xây dựng phương trình quan hệ nhiệt độ bê tông nhựa mặt đường, nhiệt độ không khí yếu tố ảnh hưởng 109 5.1.3 Kiến nghị nhiệt độ tính toán kết cấu áo đường bê tông nhựa thời gian lu lèn thời gian thông xe thi công lớp mặt đường bê tông nhựa nóng .110 5.2 Các điểm luận án .111 5.3 Hạn chế luận án 112 5.4 Hướng nghiên cứu tiếp 112 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO .114 vii KÝ HIỆU THƯỜNG DÙNG VÀ ĐƠN VỊ SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN KÝ HIỆU THỨ NGUYÊN Ý NGHĨA T o C Nhiệt độ vật liệu Tmđ o C Nhiệt độ bề mặt mặt đường bê tông nhựa T2cm o C Nhiệt độ bê tông nhựa độ sâu 2cm T5cm o C Nhiệt độ bê tông nhựa độ sâu 5cm T7cm o C Nhiệt độ bê tông nhựa độ sâu 7cm T12cm o C Nhiệt độ bê tông nhựa độ sâu 12cm Th o C Nhiệt độ bê tông nhựa độ sâu H Tkk o C Nhiệt độ không khí kk Tcao o C Nhiệt độ không khí cao TTBkk o C Nhiệt độ không khí trung bình kk Tthap o C Nhiệt độ không khí thấp Teff(PD) o C Nhiệt độ ảnh hưởng biến dạng phá hoại vĩnh cửu Teff(FC) o C Nhiệt độ ảnh hưởng phá hoại mỏi tương đương TttĐV o C Nhiệt độ tính toán cường độ theo độ võng đàn hồi TttCT o C Nhiệt độ tính toán theo điều kiện cân trượt TttN o C Nhiệt độ tính toán theo điều kiện nứt mỏi kk TcaoDNB o C Nhiệt độ cao Đông Nam kk TTBDNB o C Nhiệt độ trung bình Đông Nam kkMK TTBDNB o C Nhiệt độ trung bình mùa khô Đông Nam kkMM TTBDNB o C Nhiệt độ trung bình mùa mưa Đông Nam kk TthapDNB o C Nhiệt độ thấp mùa khô Đông Nam kk TcaoTNB o C Nhiệt độ cao Tây Nam kk TTBTNB o C Nhiệt độ trung bình Tây Nam kkMK TTBTNB o C Nhiệt độ trung bình mùa khô Tây Nam kkMM TTBTNB o C Nhiệt độ trung bình mùa mưa Tây Nam kk TthapTNB o C Nhiệt độ thấp mùa khô Tây Nam Mm Độ sâu bê tông nhựa mặt đường H viii KÝ HIỆU THỨ NGUYÊN Ý NGHĨA W % Độ ẩm môi trường kk Wcao % Độ ẩm môi trường cao WTBkk % Độ ẩm môi trường trung bình kk W thap % Độ ẩm môi trường thấp V m/s Vận tốc gió E Mpa Mô đun đàn hồi St,T Mpa Mô đun độ cứng σ Mpa Ứng suất tác dụng ε M Rku Mpa Biến dạng Cường độ kéo uốn 107 4.3 Đề xuất kiểm soát thời gian lu lèn thời gian đưa lớp mặt rải vào khai thác 4.3.1 Nhiệt độ cho phép thông xe giới: Trong kỹ thuật thi công đường bộ, người ta quan tâm đến ngưỡng nhiệt độ bề mặt lớp hỗn hợp mặt đường rải cho phép phương tiện giao thông lưu hành Theo tiêu chuẩn năm 2008 bang Pennsylvania – Mỹ, người ta cho phép phương tiện giao thông lưu thông nhiệt độ mặt đường asphalt rải hạ xuống 60oC Một nghiên cứu khác vào năm 2002 Federal Highway Administration (FHWA)-Mỹ đưa kết tương tự 60oC phép phương tiện giao thông lưu hành Một nghiên cứu tổng hợp tiến hành Anh năm 2011 (Sandberg et al 2011), bao gồm tính chất hỗn hợp phụ thuộc nhiệt độ, đưa khuyến cáo cho ngưỡng nhiệt để phương tiện giao thông lưu hành không 35oC 4.3.2 Nhiệt độ cho phép thông xe Việt Nam Nhiệt độ mặt đường rải phép phương tiện giao thông lưu hành yếu tố quan trọng Nếu nhiệt độ mặt đường rải cao mà cho phép phương tiện, đặc biệt xe tải nặng lưu hành dẫn đến hư hỏng lún hay lún trồi lớp mặt đường rải, đặc tính biến dạng cường độ chống cắt trượt (lực dính C góc ma sát φ) chịu ảnh hưởng nhiều nhiệt độ hỗn hợp Ở Việt Nam, theo hướng dẫn áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật hành nhằm tăng cường quản lý chất lượng thiết kế thi công mặt đường bê tông nhựa nóng tuyến đường có qui mô giao thông lớn theo định số 858/QĐ-BGTVT ngày 26/03/2008- Bộ Giao Thông vận Tải đưa khuyến cáo ngưỡng nhiệt độ cho phép phương tiện lưu hành 50oC Đây ngưỡng nhiệt độ mặt đường khai thác vào mùa hè 4.3.3 Đề xuất kiểm soát thời gian lu lèn thời gian đưa lớp mặt rải vào khai thác + Nghiên cứu trình hạ nhiệt hỗn hợp bê tông nhựa quan trọng để xác định qui trình lu lèn phù hợp cho hỗn hợp + Với hỗn hợp sử dụng nhựa đường thường 60/70, chiều dày 5cm, thời gian lu lèn cần nhanh so với hỗn hợp tương ứng dày 7cm tối thiểu 15 phút Hoàn 108 thành lu lèn cho lớp có chiều dày 5cm tốt khoảng 60 phút lớp có chiều dày 7cm 75 phút với điều kiện nhiệt độ thông thường Việt Nam, khoảng 30oC + Với hỗn hợp sử dụng nhựa đường cải tiến, thời gian lu lèn ngắn nhiều so với hỗn hợp sử dụng nhựa đường thông thường, khoảng 50% Hỗn hợp nhựa đường sử dụng nhựa đường PMBIII cần hoàn thành lu tốt khoảng 35 phút, với điều kiện nhiệt độ không khí thông thường Việt Nam khoảng 30oC + Để đảm bảo an toàn, tránh khai thác mặt đường điều kiện nhiệt độ hỗn hợp cao, gây rủi ro hư hỏng lún sớm Thời gian bảo dưỡng mặt đường hỗn hợp bê tông nhựa rải nóng trước cho thông xe nên kéo dài đến giờ, điều kiện khí hậu thông thường Việt Nam 4.3.4 Kết luận chương - Bước đầu đề xuất nhiệt độ tính toán kết cấu áo đường bê tông nhựa khu vực Nam + Nhiệt độ tính toán cắt trượt lớp bê tông nhựa mặt đường: TttCT= 60oC + Nhiệt độ tính toán độ võng lớp bê tông nhựa mặt đường: TttĐV= 35oC + Nhiệt độ tính toán Nứt mỏi lớp bê tông nhựa mặt đường: TttN= 25oC - Đề xuất nhiệt độ chọn nhựa theo PG khu vực Nam + Nhiệt độ cao chọn nhựa: TtkCao = 52oC + Nhiệt độ thấp chọn nhựa: TtkThấp= 25oC - Khuyến cáo thời gian lu lèn thông xe thi công mặt đường bê tông nhựa rải nóng vào mùa hè với nhiệt độ không khí trung bình 30oC + Thời gian lu lèn: Bê tông thường dày 5cm thời gian lu tối đa 60 phút (đảm bảo nhiệt độ kết thúc lu lèn bê tông nhựa rải nóng không thấp 80oC) Bê tông thường dày 7cm thời gian lu tối đa 75 phút ( đảm bảo nhiệt độ kết thúc lu lèn bê tông nhựa rải nóng không thấp 80oC) Bê tông cải tiến dày 7cm thời gian lu 35 phút (đảm bảo nhiệt độ kết thúc bê tông nhựa rải nóng sử dụng nhựa đường cải thiện không thấp 100oC) + Thời gian chờ thông xe tối thiểu ( đảm bảo nhiệt độ cao bê tông nhựa rải nóng để thông xe 50oC) 109 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Các kết nghiên cứu 5.1.1 Thu thập, xử lý, tính giá trị nhiệt độ cao nhất, trung bình, thấp khu vực Nam - Khảo sát nhiệt độ không khí, nhiệt độ bê tông nhựa yếu tố ảnh hưởng (độ ẩm không khí tốc độ gió) khu vực Nam (Số liệu khảo sát phần phụ lục 2) - Thu thập số liệu nhiệt độ không khí trung tâm Khí tượng thủy văn Nam 21 năm (từ naăm 1995 đến 2015), tính toán nhiệt độ không khí cao nhất, nhiệt độ không khí trung bình nhiệt độ không khí thấp theo định nghĩa Superpave khu vực Nam (Số liệu khảo sát phần phụ lục 1) kết sau: Nhiệt độ không khí cao khu vực Nam bộ: Tkkcao= 35.9oC Nhiệt độ không khítrung bình khu vực Nam bộ: TkkTB= 27.6oC Nhiệt độ không khí thấp khu vực Nam bộ: Tkkthấp= 19.6oC - Thu thập số liệu nhiệt độ không khí theo QCVN 02:2009 Bộ xây dựng, tính toán nhiệt độ không khí cao nhất, nhiệt độ không khí trung bình nhiệt độ không khí thấp khu vực Nam kết sau Nhiệt độ không khí cao khu vực Nam bộ: Tkkcao= 31.7oC Nhiệt độ không khítrung bình khu vực Nam bộ: TkkTB= 27.0oC Nhiệt độ không khí thấp khu vực Nam bộ: Tkkthấp= 23.8oC 5.1.2 Xây dựng phương trình quan hệ nhiệt độ bê tông nhựa mặt đường, nhiệt độ không khí yếu tố ảnh hưởng - Phương trình quan hệ nhiệt độ bề mặt mặt đường bê tông nhựa, nhiệt độ không khí độ ẩm không khí theo công thức (3.1) dẫn chương Tmđ = 2.271Tkk + 0.005W2 - 0.799W R=99.23% Giới hạn Tkk: 22oC-40oC; W: 33%-97% Trong đó: Tmđ- nhiệt độ cần tính bề mặt mặt đường (oC); Tkk- nhiệt độ không khí (oC); 110 W- độ ẩm không khí (%); - Phương trình quan hệ nhiệt độ bê tông nhựa với nhiệt độ không khí, mặt đường chịu ảnh hưởng trình tỏa nhiệt theo công thức (3.2) dẫn chương Th= 1.257Tkk + 0.07ln(H+1) R=98.7% Giới hạn Tkk: 22oC-29oC Trong đó: Th- nhiệt độ cần tính độ sâu H cách mặt đường (oC); H- chiều sâu (mm); Tkk- nhiệt độ không khí (oC) - Phương trình quan hệ nhiệt độ bê tông nhựa với nhiệt độ không khí, mặt đường chịu ảnh hưởng trình thu nhiệt theo công thức (3.3) dẫn chương Th= 1.548Tkk- 1.194ln(H+1) R=99.2% Giới hạn Tkk: 28oC-40oC Trong đó: Th- nhiệt độ cần tính độ sâu H cách mặt đường (oC); H- chiều sâu (mm); Tkk- nhiệt độ không khí (oC) 5.1.3 Kiến nghị nhiệt độ tính toán kết cấu áo đường bê tông nhựa thời gian lu lèn thời gian thông xe thi công lớp mặt đường bê tông nhựa nóng - Nhiệt độ tính toán kết cấu áo đường mềm theo tiêu chuẩn Việt Nam 22TCN 211-06 áp dụng cho khu vực Nam + Nhiệt độ tính toán cắt trượt lớp bê tông nhựa mặt đường: TttCT= 60oC + Nhiệt độ tính toán độ võng lớp bê tông nhựa mặt đường: TttĐV= 35oC + Nhiệt độ tính toán Nứt mỏi lớp bê tông nhựa mặt đường: TttN= 25oC - Nhiệt độ tính toán chọn lựa nhựa theo Superpave áp dụng cho khu vực Nam 111 + Nhiệt độ cao chọn nhựa: TtkCao = 52oC + Nhiệt độ thấp chọn nhựa: TtkThấp= 25oC - Thời gian lu lèn thông xe bê tông thường (60/70) bê tông cải tiến PMBIII Việt Nam + Bê tông thường dày 5cm thời gian lu tối đa 60 phút (đảm bảo nhiệt độ kết thúc lu lèn bê tông nhựa rải nóng không thấp 80oC) + Bê tông thường dày 7cm thời gian lu tối đa 75 phút ( đảm bảo nhiệt độ kết thúc lu lèn bê tông nhựa rải nóng không thấp 80oC) + Bê tông cải tiến dày 7cm thời gian lu 35 phút (đảm bảo nhiệt độ kết thúc bê tông nhựa rải nóng sử dụng nhựa đường cải thiện không thấp 100oC) + Thời gian chờ thông xe tối thiểu ( đảm bảo nhiệt độ cao bê tông nhựa rải nóng để thông xe 50oC) 5.2 Các điểm luận án - Đã xây dựng phương trình quan hệ nhiệt độ bê tông nhựa, nhiệt độ không khí, chiều sâu H độ ẩm không khí khu vực Nam Bộ - Đề xuất nhiệt độ tính toán thiết kế áo đường mềm theo tiêu chuẩn Việt Nam 22TCN 211-06 áp dụng cho khu vực Nam - Đề xuất nhiệt độ tính toán chọn nhựa, nhiệt độ ảnh hưởng phá hoại biến dạng phá hoại mỏi tương đương bê tông nhựa mặt đường theo Superpave khu vực Nam - Khuyến cáo thời gian lu lèn thời gian thông xe trình thi công mặt đường bê tông nhựa nóng điều kiện thi công thông thường vào mùa hè Việt Nam 112 5.3 Hạn chế luận án - Các khảo sát khuyến cáo nhiệt độ thiết kế thi công mặt đường bê tông nhựa thực phạm vi hẹp chưa bao quát hết điều kiện thời tiết khu vực - Các phương trình quan hệ nhiệt độ mặt đường với nhiệt độ không khí yếu tố ảnh hưởng hạn chế với yếu tố khí hậu với chiều sâu hạn chế với kết cấu áo đường truyền thống có lớp bê tông nhựa dày 12 cm - Nghiên cứu giới hạn theo 02 hướng nhiệt độ nghiên cứu phân bố nhiệt phục vụ cho thiết kế thi công, chưa mở rộng sang hướng nghiên cứu thứ 03 vật liệu cấu tạo với xu giảm nhiệt cho lớp bê tông nhựa mặt đường 5.4 Hướng nghiên cứu tiếp Với hạn chế đề tài vừa nêu trên, tác giả đề hướng nghiên cứu tiếp tục sau: - Mở rộng nghiên cứu tương tự với thời gian khảo sát liên tục bao quát điều kiện thời tiết cho khu vực điển hình Việt Nam, có xét đến hiệu ứng đô thị - Mở rộng nghiên cứu nhiệt độ khai thác lớp bê tông nhựa phụ thuộc vào điều kiện khác nhóm nguồn thu nhiệt phụ thuộc loại lớp móng, cao độ mực nước ngầm, - Tiếp tục nghiên cứu theo hướng thứ ba loại vật liệu kết cấu mặt đường có khả giảm nhiệt điều kiện thời tiết nắng nóng 113 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ TS Nguyễn Thống Nhất, ThS Trần Văn Thiện (2014), Ảnh hưởng nhiệt độ không khí đến mặt đường bê tông nhựa, Tạp chí Giao thông Vận tải, Số 4/2014 TS Nguyễn Thống Nhất, ThS Trần Văn Thiện (2014), Một số nguyên nhân hư hỏng mặt đường bê tông nhựa phổ biến Nam hướng giải quyết, Tạp chí Giao thông Vận tải, Số 7/2014 TS Nguyễn Thống Nhất, ThS Trần Văn Thiện (2015), Phân bố nhiệt bê tông nhựa khu vực Nam bộ, Tạp chí Giao thông Vận tải, Số 12/2015 PGS-TS Trần Thị Kim Đăng, Ngô Ngọc Quí, Trần Văn Thiện (2015), Diễn biến nhiệt độ hỗn hợp asphalt trình thi công số khuyến cáo thi công hỗn hợp asphalt rải nóng, Tạp chí Khoa học Giao thông Vận tải, Số đặc biệt - 11/2015 TS Nguyễn Thống Nhất, ThS Trần Văn Thiện (2016), Nhiệt độ tính toán lớp mặt đường bê tông nhựa kết cấu áo đường mềm khu vực Nam số kiến nghị, Tạp chí Giao thông Vận tải, Số 7/2016 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trần Đình Bửu, Nguyễn Văn Thái (2008), Nguyên cứu so sánh số tính chất lý loại bê tông nhựa nhiệt độ cao làm lớp mặt sử dụng loại bê tông nhựa khác phương pháp qui hoạch thực nghiệm Tạp chí cầu đường Việt Nam Số 3-2008 Nguyễn Quang Chiêu (2008), Các kết cấu mặt đường kiểu mới, NXB Xây Dựng; Phạm Quang Chiêu (2011), Nhựa đường loại mặt đường nhựa, NXB Xây Dựng Vũ Đức Chính, Trần Thị Thùy Anh, Lương Xuân Chiểu, Trần Trung Dũng, Phạm Thanh Hà, Nguyễn Tuấn Hiển, Đặng Minh Hoàng, Trần Ngọc Huy, Lưu Ngọc Lâm, Nguyễn Quang Phúc (2015), Đề tài cấp Bộ năm 2015, Nghiên cứu phân loại nhựa đường theo Superpave (nhựa đường PG) đề xuất áp dụng xây dựng đường Bộ Việt Nam, Mã số đề tài DT 154015 Trần Thị Kim Đăng (2004), Mô đun đàn hồi tính toán bê tông asphalt làm mặt đường xét đến tính chất tải trọng tác dụng thực tế, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, trường Đại học Giao Thông Vận Tải, Hà Nội Trần Thị Kim Đăng (2010), Độ bền khai thác & tuổi thọ kết cấu mặt đường bê tông nhựa, NXB Giao Thông vận Tải Hà Nội Trần Thị Kim Đăng, Vũ Đức Chính (2009), Một số vấn đề thực tế thiết kế kết cấu mặt đường mềm sử dụng tiêu chuẩn thiết kế hành giải pháp, tạp chí KHGTVT, số 28/2009 Trần Thị Kim Đăng, Ngô Ngọc Quí, Trần Văn Thiện (2015), Diễn biến nhiệt độ hỗn hợp asphalt trình thi công số khuyết cáo thi công lớp hỗn hợp asphalt rải nóng Tạp chí khoa học Giao Thông vận Tải - trường đại học Giao Thông Vận Tải, số đặc biệt-tháng 11/2015 Trần Việt Hà (2013), Nghiên cứu chế độ nhiệt phục vụ tính toán thiết kế kết cấu mặt đường bê tông nhựa điều kiện Việt Nam, đề tài cấp 2009-2011, mã số đề tài: DT093013 115 10 Dương Học Hải, Nguyễn Quang Phúc, (2015), Về phương pháp thiết kế áo đường mềm ảnh hưởng thiết việc thời gian gần nước ta mặt đường bê tông nhựa bị hư hỏng sớm hằn lún vệt bánh xe, Cầu đường Việt Nam số 12- 2015 11 Phạm Duy Hữu (2005), Vật liệu xây dựng mới, NXB Giao Thông Vận Tải 12 Phạm Duy Hữu, Đào văn Đông, Nguyễn Ngọc Lân (2013), Nghiên cứu đánh giá hư hỏng mặt đường bê tông Asphalt có liên quan đến xô dồn trượt nứt số quốc lộ Việt Nam, tạp chí GTVT 8/2013 13 Phạm Duy Hữu, Vũ Đức Chính, Đào Văn Đông, Nguyễn Thanh Sang (2010), Bê tông Asphalt hỗn hợp Asphalt, NXB GTVT Hà Nội 14 Nguyễn Quang Phúc, Phạm Thanh Hà Lương Xuân Chiểu (2015), Phân tích nhiệt độ lớp mặt đường bê tông nhựa Hà Nội, Tạp chí khoa học Giao Thông vận Tải - trường đại học Giao Thông Vận Tải, số đặc biệt-tháng 11/2015 15 Trịnh Văn Quang, Trần Văn Bảy (2013), Khảo sát trạng thái nhiệt lớp bê tông nhựa mặt cầu tác động thay đổi thời tiết PP phần tư hữu hạn, tạp chí Cầu đường Việt Nam, số 1&2 - 2013 16 Hoàng Đình Tín, Cơ sở truyền nhiệt, NXB Đại học Quốc Gia TP.HCM 17 Nguyễn Xuân Vinh(2003), Các chuyên đề nâng cao thiết kế đường ô tô, nhà xuất Đại Học Quốc Gia thành phố Hồ Chí Minh 18 Nguyễn Xuân Vinh (1992), Sơ đồ tính toán bề dày mặt đường mềm ứng với mùa nóng bất lợi Việt Nam, tạp chí GTVT tháng - 1992 19 Bộ Giao Thông vận Tải (2002), Qui trình thiết kế áo đường mềm 22TCN 27401 NXB Giao thông vận tải 20 Bộ Giao Thông vận Tải (2007), Qui trình thiết kế áo đường mềm 22TCN 21106 NXB Giao thông vận tải 21 Bộ Giao Thông vận Tải (2007), Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 40542005 NXB Giao thông vận tải 22 Bộ Giao Thông Vận Tải (2006), Qui trình công nghệ thi công nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa sử dụng nhựa đường polime 22TCN 356-06 116 23 Bộ Giao Thông vận Tải (2008), Qui trình tạm thời kỹ thuật thi công kỹ thuật thi công nghiệm thu lớp phủ siêu mỏng tạo nhám đường ô tô định số 3287/QĐ-BGTVT ngày 29/8/2008 24 Bộ Giao Thông vận Tải (2014), Hướng dẫn áp dụng hệ thống tiêu chuẩn hành nhằm tăng cường quản lý chất lượng thiết kế thi công mặt đường bê tông nhựa nóng tuyến đường có qui mô giao thông lớn, định số 858/QĐ-BGTVT ngày 26/3/2014 25 Bộ Khoa Học Công Nghệ (2011), TCVN 8860-2011 Bê tông nhựa – phương pháp thử 26 Bộ Khoa Học Công Nghệ (2011), TCVN 8820-2011 Hỗn hợp bê tông nhựa nóng – Thiết kế theo Marshall 27 Bộ Khoa Học Công Nghệ (2011), TCVN 8819-2011Mặt đường bê tông nhựa nóng – Yêu cầu thi công nghiệm thu Bộ Giao Thông vận Tải 28 Bộ Xây Dựng (2009), QCVN 02-2009, Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia số liệu điều kiện tự nhiên dùng Xây dựng Tiếng Anh 29 Alexander Vasene, Frank Bijleveld, Timo Hartmann, André G.Dorée-“ A readtime system for prediction cooling within the asphalt layer to support rolling operations” – Department of construction Management and Engineering, University of Twente, Enschede, The Netherlands 30 Alaeddin Mohseni (1998), LTPP Seasonal Asphalt Concrete (AC) Pavement Temperature Models Report No FHWA-RD-97-103 31 A Synnefa, M Santamouris, K Apostolakis (2007), On the development, optical properties and thermal performance of cool colored coatings for the urban environment, Sol Energy 81 (4) 32 A Synnefa, M Santamouris, I Livada (2006), A study of the thermal performance of reflective coatings for the urban environment, Sol Energy 80 (8) 33 A.Vasenev, T.Hartmann, A.G.Dorée- “Prediction of the in-asphalt temperature for road construction operations”- Department of Construction Management and Engineering, University of Twente, Enschede, The Netherlands 34 Construction Specification of the Pennsylvania DOT (2008) in the United States 117 35 Construction Specification of Federal Highway Administration (FHWA) (2002) in the United States 36 David Croney, Paul Croney (1991), Design anh performance of road pavements, McGraw-Hill 37 Development of asphalt pavement temperature model for tropical climate conditions in West Bali region I Made Agus Ariawan; Bambang Sugeng Subagio; Bagus Hario Setiadji; Udayana University, Denpasar-Indonesia; Bandung Institute of Technology, Bandung-Indonesia; Diponegoro University, Semarang-Indonesia 38 Development of pavement temperature predictive models using thermophysical properties to assess urban climates in the built environment Shashwath Sreedhara,b, Krishna Prapoorna Biligiria a-Department of Civil Engineering, Indian Institute of Technology Kharagpur, Kharagpur 721 302, West Bengal, India b-School of Civil & Construction Engineering, Oregon State University, Corvallis, OR, USA 39 Diefenderfer, B.K., Al-Qadi, I.L., Imad L., Diefenderfer, S.D (2006), Model to Predict Pavement Temperature Profile: Development and Validation, Journal of Transportation Engineering, 132 (2), 162-167, American Society of Civil Engineers 40 D Feng, J Yi, D Wang (2013), Performance and thermal evaluation of incorporating waste ceramic aggregates in wearing layer of asphalt pavement, J Mater Civ Eng 25 (7) 41 Experimental investigation into the thermal behavior of wearing courses for road pavements due to environmental conditions Emanuele Toraldo, Edoardo Mariani, Susanna Alberti, Maurizio Crispino Department of Civil and Environmental Engineering, Politecnico di Milano, 32 Piazza Leonardo Da Vinci, 20133 Milan, Italy 42 Field measurements of road surface temperature of several asphalt pavements with temperature rise reducing function Hiroshi Higashiyama a, Masanori Sanob, Futoshi Nakanishic Osamu Takahashid , Shigeru Tsukumad 118 a- Department of Civil and Environmental Engineering, Kinki University, 3-4-1, Kowakae, Higashiosaka, Osaka 577-8502, Japan b - Research Institute for Science and Technology, Kinki University, 3-4-1, Kowakae, Higashiosaka, Osaka 577-8502, Japan c -Technical Department, Kansai Branch, Toa Road Corporation, 1-4-17, Motomachi, Naniwa-ku, Osaka 556-0016, Japan d - Operations Department, The Kanden L&A Co., Ltd., 4-8-17, Nishitenma, Kitaku, Osaka 530-0047, Japan 43 Hassan, H.F., Al-Nuaimi, A.S &Jafar, T.M.A (2005), Development of Asphalt Pavement Temperature Models for Oman, Muscat Sultanet Oman, The Journal of Engineering Research Vol.2 44 H Li, J.T Harvey, T.J Holland, et al (2013), The use of reflective and permeable pavements as a potential practice for heat island mitigation and stormwater management, Environ Res Lett (1) 45 Hendel, M., Colombert, M., Diab, Y., Royon, L (2014), Improving a pavementwatering method on the basis of pavement surface temperature measurements Urban Clim 10, 189–2 46 Matic, B., Matic, D., Cosis, D., Sremac, S., Tepic, G., Ranitovic, P (2013), A Model For The Pavement Temperature Prediction at Specified Depth, Faculty of Technical Sciences, University of Novi Sad, Serbia 47 Minhoto, M.J.C., Pais, J.C., Fontes, L.T.P.L (2009), Evaluation of Fatigue Performance at Different Temperature, 2nd Workshop on Four Point Bending, University of Minho, ISBN 978-972-8692-42 48 N Tran, B Powell, H Marks, et al (2009), Strategies for design and construction of high-reflectance asphalt pavements, Transp Res Rec J Transp Res Board 2098 (1) 49 Oriented heat release in asphalt pavement induced by high-thermalconductivity rods Yinfei Du, Shengyue Wang*, School of Transportation, Southeast University, Nanjing, 210096, PR China 119 50 P Pascual-Mu~ noz, D Castro-Fresno, P Serrano-Bravo, et al (2013), Thermal and hydraulic analysis of multilayered asphalt pavements as active solar collectors, Appl Energy 111 51 Kinouchi, T., Yoshinaka, T., Fukae, N., Kanda, M (2004), Development of cool pavement with dark colored high albedo coating Fifth Conference for the Urban Environment 52 Rathke, J & Macpherson, R.A (2006), Modeling Road Pavement Temperatures with Skin Temperature Observations From The Oklahoma Mesonet, Oklahoma, Climatological Survey, University of Oklahoma 53 R.B Mallick, B.L Chen, S Bhowmick (2009), Harvesting energy from asphalt pavements and reducing the heat island effect, Int J Sustain Eng (3) 54 Sandberg, U., et al (2011) “Optimization of thin asphalt layers-State-of-the-art review, ERA-NET ROAD Project, optimization of thin asphalt layers, Deliverable No.1.” ERA NET ROAD, European Commission 55 Santamouris, M (2013), Using cool pav ements as a mitigation strategy tofight urban heat islanda review of the actual developments Renewable Sustainable Energy Rev 26, 224–240 56 S Wang, Q Zhu, Y Duan, et al (2014), Unidirectional heat-transfer asphalt pavement for mitigating the urban heat island effect, J Mater Civ Eng 26 (5) 57 Synnefa, A., Karlessi, T., Gaitani, N., Santamouris, M., Assimakopoulos, D.N., Papakatsikas, C (2011), Experimental testing of cool colored thin layer asphalt and estimation of its potential to improve the urban microclimate Build Environ 46, 38–44 58 Tabatabaie, S.A., Ziari, H., Khalili, M (2008), Modelling Temperature and Resilient Modulus Asphalt Pavements for Tropic Zones of Iran.Asian, Journal Of Scientific Research (6) :579-588, 2008, Asian Network for Scientific Information 59 T Asaeda, V.T Ca (2000), Characteristics of permeable pavement during hot summer weather and impact on the thermal environment, Build Environ 35 (4) 60 Thermal properties of asphalt pavements under dry and wet conditions 120 Abdushaffi Hassna, Andrea Chiarellia, Andrew Dawsona, and Alvaro Garciaa1, Nottingham Transportation Engineering Centre, School of Civil Engineering, University of Nottingham, University Park, Nottingham NG7 2RD, UK 61 Wahhab, H., Asi, I., Ramadhan, R (2001), Modeling Resilient Modulus and Temperature Correction for Saudi Roads, Journal of Materials in Civil Engineering, 13(4), 298-305, American Society of Civil Engineers 62 William Herb, Mihai Marasteanu and Heinz G.Stefan (2006), Simulation and Characterization of Asphalt Pavement Temperatures Project Report No.480University of Minnesota September 2006 63 W.T Van Bijsterveld, L.J.M Houben, A Scarpas, et al (2001), Using pavement as solar collector: effect on pavement temperature and structural response, Transp Res Rec J Transp Res Board 1778 (1) 64 Velasguez, R., Marasteanu, M., Clyne, R.T., Worel, B (2008), Improved Model To Predict Flexible Pavement Temperature Profile, Third International Conference on Accelerated Pavement Testing, Madrid, Spain 65 Yang H.Huang (1993), Pavement analysis anh Design Prentice Hall.Y Du, Q Shi, S Wang (2014), Highly oriented heat-induced structure of asphalt pavement for reducing pavement temperature, Energy Build 85 66 Y Du, Q Shi, S Wang (2015), Bidirectional heat induced structure of asphalt pavement for reducing pavement temperature, Appl Therm Eng 75 67 Yuhong Wang, P.E; Songye Zhu, M.ASCE; and Alvin S.T.Wong (2014), “Cooling Time Estimation of Newly Placed Hot-Mix Asphalt Pavement in Different Weather conditions”-J.Constr.Eng.Manage.2014.140 PHỤ LỤC Phụ lục Số liệu nhiệt độ trạm Cần Thơ, thành phố Cần Thơ trạm Tân Sơn Hòa, thành phố Hồ Chí Minh Phụ lục Số liệu nhiệt độ trạm: - Trạm 1: Đường Chu Văn An, quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh - Trạm 2: Đường Quốc Lộ 50, tỉnh Long An - Trạm 3: Đường Tỉnh Lộ 43, huyện Thuận An, tỉnh Bình Dương ... nghiên cứu đề tài: - Khí hậu, nhiệt độ không khí yếu tố ảnh hưởng nhiệt độ độ ẩm, tốc độ gió khu vực Nam - Nhiệt độ bê tông nhựa phân bố nhiệt độ bê tông nhựa mặt đường khu vực Nam chịu ảnh hưởng. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TRẦN VĂN THIỆN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ KHU VỰC NAM BỘ ĐẾN THIẾT KẾ VÀ KHAI THÁC KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA... Các nghiên cứu liên quan đến nhiệt độ mặt đường bê tông nhựa 1.2.1 Các nghiên cứu nước nhiệt độ khai thác mặt đường bê tông nhựa 1.2.1.1 Nghiên cứu Mỹ nhiệt độ khai thác cho mặt đường bê tông nhựa