Nghiên cứu đánh giá chất lượng mặt đường bán mềm sử dụng vữa tự chèn kết hợp bê tông nhựa có độ rỗng dư cao

Tóm tắt: Đề tài: “Nghiên cứu đánh giá chất lượng mặt đường bán mềm sử dụng vữa tự chèn kết hợp bê tông nhựa có độ rỗng dư cao.” Kinh tế Việt Nam ngày càng phát triển với tốc độ tăng trưởng nhanh cùng với đó là việc hội nhập thế giới làm cho nhu cầu xuất, nhập khẩu và vận chuyển hàng hóa của nước ta ngày càng tăng. Ở các tuyến đường chính như quốc lộ, tỉnh lộ hay các đường lớn ra vào cảng, khu chế xuất có mật độ giao thông tăng mạnh, với nhiều loại xe tải nặng, xe đầu kéo đã gây ra những hư hỏng nặng cho các đoạn đường này. Hư hỏng xuất hiện ở cả những tuyến vừa mới đưa vào khai thác, đây là một vấn đề cấp bách cần phải nghiên cứu, tìm giải pháp khắc phục đảm bảo lưu thông và an toàn giao thông. Mặt đường bán mềm là một giải pháp vật liệu được ứng dụng ở nhiều nước phát triển trên thế giới, tuy nhiên vẫn còn khá mới ở Việt Nam. Nó được ứng dụng ở các tuyến đường có trọng tải nặng và các khu vực có tĩnh tải lớn như: bến cảng, sân bay, trạm thu phí...Qua những nghiên cứu bước đầu và thử nghiệm tại Việt Nam đã cho thấy đây là một giải pháp tối ưu phù hợp với điều kiện kinh tế, hạ tầng hiện nay ở nước ta, phù hợp với xu hướng phát triển bền vững trên thế giới. Nghiên cứu đưa ra các đánh giá vật liệu bằng việc thực hiện các thí nghiệm như: độ ổn định Marshall, cường độ chịu kéo gián tiếp, mô đun đàn hồi tĩnh và mô đun phức động của bê tông nhựa vữa xi măng kết hợp sử dụng khung bê tông nhựa cấp phối hở với nhựa đường có phụ gia Tafpack Super, kết hợp các loại vữa tự chèn gốc Styrene Butadiene. Bên cạnh đó bài báo còn nghiên cứu thử nghiệm, xem xét ảnh hưởng số lần đầm nén đến sự xâm nhập vữa vào trong lỗ rỗng dư còn lại của bê tông nhựa rỗng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN DUY PHƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẶT ĐƯỜNG BÁN MỀM SỬ DỤNG VỮA TỰ CHÈN KẾT HỢP BÊ TƠNG NHỰA CĨ ĐỘ RỖNG DƯ CAO • • • • Chun ngành : Xây dựng Cơng trình Giao thông Mã số: 60580205 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2019 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN MẠNH TUẤN Cán chấm nhận xét 1: TS LÊ ANH THÁNG (Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật) Cán chấm nhận xét 2: TS LÊ VĂN PHỦC (Trường Đại học Giao thông Vận tải) Luận văn thạc sĩ bảo vệ trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM ngày 24 tháng 08 năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: - Chủ tịch hội đồng: TS Lê Bá Khánh - Phản biện 1: TS Lê Anh Thắng - Phản biện 2: TS Lê Văn Phúc - Thư ký: TS Huỳnh Ngọc Thi - ủy viên: TS Nguyễn Mạnh Tuấn Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sữa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐÒNG TS Lê Bá Khánh TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG TS Lê Anh Tuấn ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ • • • • Họ tên học viên: NGUYỄN DUY PHƯƠNG MSHV: 1670112 Ngày tháng năm sinh: 30/06/1992 Nơi sinh: Bến Tre Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 60580205 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu đánh giá chất lượng mặt đường bán mềm sử dụng vữa tự chèn kết hợp bê tơng nhựa có độ rỗng dư cao II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu tổng quan ứng dụng loại mặt đường ô tô tình trạng hư hỏng phổ biến mặt đường Việt Nam Các ứng dụng mặt đường bán mềm giới nghiên cứu, thử nghiệm nước ta - Thiết kế vữa xi măng tự chèn ứng dụng loại vữa vào kết cấu bê tông nhựa rỗng tạo nên hỗn hợp bê tông nhựa vữa xi măng - Thực thí nghiệm phòng để xác định đặc tính kỹ thuật mẫu bê tơng nhựa vữa xi măng chế tạo Thu thập số liệu, so sánh đánh giá kết thực nghiên cứu III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Ngày 11 tháng 02 năm 2019 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày 02 tháng 06 năm 2019 V CÁN Bộ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN MẠNH TUẤN TP HCM, ngày tháng nãm 2019 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TS Nguyễn Mạnh Tuấn TS Nguyễn Mạnh Tuấn TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG (Họ tên chữ ký) TS Lê Anh Tuấn LỜI CÁM ƠN Trong trình thực luận văn, tơi nhận nhiều hướng dẫn, tư vấn từ giảng viên, đơn vị hỗ trợ tận tình để tơi hoàn thành nghiên cứu thời gian cho phép đề tài Tôi xin chân thành cám ơn đến: TS Nguyễn Mạnh Tuấn - Chủ nhiệm Bộ môn cầu Đường, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Đại học Bách Khoa TPHCM tận tình hướng dẫn tơi thực nghiên cứu Ths Vũ Việt Hùng - Trưởng phòng thí nghiệm cầu Đường, Bộ mơn cầu Đường, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Đại học Bách Khoa TPHCM tạo điều kiện để tơi sử dụng thực nghiên cứu phòng thí nghiệm trường TS Lê Anh Thắng - Phó trưởng mơn Cơng Trình Giao Thông, Khoa Xây Dựng, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM tạo điều kiện hướng dẫn sử dụng thiết bị giúp tơi thực thí nghiệm Dynamic Modulus phòng thí nghiệm Cầu Đường trường Công Ty TNHH Thương Mại Dịch Vụ Thi Công Xây Dựng cầu Đường Hồng An hỗ trợ cốt liệu đá dăm thực nghiên cứu Qua trình nghiên cứu hồn thành luận văn, tơi tích lũy thêm nhiều kiến thức chun mơn nắm phương pháp luận nghiên cứu khoa học Vì điều kiện thời gian thực nghiên cứu có hạn, cố gắng nhiều sai sót xảy điều khơng thể tránh khỏi, mong nhận đóng góp ý kiến người Cuối xin gửi lời chúc sức khỏe thành công đến quý thầy, đơn vị lời chúc tốt đẹp TP HCM, ngày 02 tháng 06 năm 2019 Nguyễn Duy Phương TÓM TẮT Đề tài: “Nghiên cứu đánh giá chất lượng mặt đường bán mềm sử dụng vữa tự chèn kết hợp bê tông nhựa có độ rỗng dư cao.” Kinh tế Việt Nam ngày phát triển với tốc độ tăng trưởng nhanh với việc hội nhập giới làm cho nhu cầu xuất, nhập vận chuyển hàng hóa nước ta ngày tăng Ở tuyến đường quốc lộ, tỉnh lộ hay đường lớn vào cảng, khu chế xuất có mật độ giao thông tăng mạnh, với nhiều loại xe tải nặng, xe đầu kéo gây hư hỏng nặng cho đoạn đường Hư hỏng xuất tuyến vừa đưa vào khai thác, vấn đề cấp bách cần phải nghiên cứu, tìm giải pháp khắc phục đảm bảo lưu thơng an tồn giao thơng Mặt đường bán mềm giải pháp vật liệu ứng dụng nhiều nước phát triển giới, nhiên Việt Nam Nó ứng dụng tuyến đường có trọng tải nặng khu vực có tĩnh tải lớn như: bến cảng, sân bay, trạm thu phí Qua nghiên cứu bước đầu thử nghiệm Việt Nam cho thấy giải pháp tối ưu phù họp với điều kiện kinh tế, hạ tầng nước ta, phù họp với xu hướng phát triển bền vững giới Nghiên cứu đưa đánh giá vật liệu việc thực thí nghiệm như: độ ổn định Marshall, cường độ chịu kéo gián tiếp, mô đun đàn hồi tĩnh mô đun phức động bê tông nhựa vữa xi măng kết họp sử dụng khung bê tơng nhựa cấp phối hở với nhựa đường có phụ gia Tafpack Super, kết họp loại vữa tự chèn gốc Styrene Butadiene Bên cạnh báo nghiên cứu thử nghiệm, xem xét ảnh hưởng số lần đầm nén đến xâm nhập vữa vào lỗ rỗng dư lại bê tơng nhựa rỗng ABSTRACT Thesis title: “Evaluation study on performance of semi-flexible pavement using cement mortar and porous pavement” Because of the development of Vietnam’s economy and international integration, the transportation demand for export and import of our country is increasing more and more In many highways and main roads at the port, industrial area has a large traffic volume, heavy trucks, and tractor trailer which cause large damages This is an urgent issue that needs to be researched and solutions to ensure traffic safety Semi-flexible pavement has applied in developed countries around the world, but it has not yet wide applied in our country It is applied in roads with heavy loads and areas with heavy loads such as: ports, airports, toll booths Original research in laboratory and trial section of semi-flexible pavement has been applied in Vietnam This is an optimal solution; consist with infrastructure, economic condition of our country and sustainable development target This study considers the main properties: Marshall stability, indirect tensile strength, elastic modulus and dynamic modulus of semi-flexible pavement including opengraded aggregate, Tafpack Super modified asphalt binder, and grouting material based on Styrene Butadiene In addtion, the paper shows effect of compaction numbers on penetration of grouting into air void of the open-graded asphalt concrete LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình “Nghiên cứu đánh giá chất lượng mặt đường bán mềm sử dụng vữa tự chèn kết hợp bê tơng nhựa có độ rỗng dư cao ” thân tơi thực nhận hướng dẫn TS Nguyễn Mạnh Tuấn Nội dung trình nghiên cứu, vói kết thu nghiên cứu nghiêm túc, xác Những số liệu bảng biểu, hình ảnh phục vụ cho việc phân tích, đánh giá thu thập, tham khảo từ nguồn tạp chí, kỷ yếu hội nghị ghi rõ danh mục tài liệu tham khảo Neu bị phát có gian lận nghiên cứu tơi xin cam đoan hồn toàn chịu trách nhiệm nội dung luận văn minh thực Học viên Nguyễn Duy Phương Học viên khóa 2016 Ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thông Trường Đại học Bách Khoa TP HCM MỤC LỤC CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU .' ! 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục đích đề tài 1.3 Ỷ nghĩa đề tài 1.4 Nội dung phương pháp nghiên cứu 1.5 Nội dung luận văn CHƯƠNG 2: TÔNG QUAN (Cơ SỞ KHOA HỌC) 2.1 Giói thiệu chung 2.1.1 Phân loại mặt đường 2.1.2 Lịch sử phát triển mặt đường bán mềm 2.1.3 Phạm vi sử dụng 2.2 Tình hình ứng dụng mặt đường bán mềm giới Việt Nam 2.2.1 ứng dụng giới 2.2.2 Các nghiên cứu thử nghiệm Việt Nam 11 2.3 Yêu cầu vật liệu cho mặt đường bán mềm 15 2.3.1 Cốt liệu cấp phối đá 15 2.3.2 Chất kết dính nhựa đường 16 2.3.3 Vữa xi măng 17 2.4 Yêu cầu kỹ thuật mặt đường bán mềm 19 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỖN HỢP BÊ TÔNG NHựA VỮA XI MĂNG 22 3.1 Thiết kế khung bê tông nhựa rỗng 22 3.1.1 Cốt liệu 22 3.1.2 Đường cong cấp phối 22 3.1.3 Nhựa đường TPS 24 3.1.4 Nghiên cứu ảnh hưởng đầm nén đến khung BTNR 25 3.2 Thiết 26 kế vữa xi măng tự chèn 3.2.1 Tổng quan 26 3.2.2 Thành phần vữa tự chèn gốc Styrene Butadien 29 3.3 Chế tạo mẫu bê tông nhựa vữa xi măng 31 CHƯƠNG 4: so SÁNH, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CÁC LOẠI BÊ TÔNG NHỰA VỮA XI MĂNG 35 4.1 Thí nghiệm mơ đun đàn hồi vật liệu 35 4.2 Thí nghiệm cường độ chịu kéo gián tiếp (ép chẻ) 37 4.3 Thí nghiệm độ ổn định Marshall 40 4.4 Thí nghiệm mơ đun phức động (Dynamic Modulus) 44 4.4.1 Mục đích thí nghiệm: 44 4.4.2 Thiết bị thử nghiệm 44 4.4.3 Phưong pháp thử nghiệm 45 4.4.4 Kết thí nghiệm 48 4.4.5 Phân tích kết 50 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56 5.1 Kết luận 56 5.2 Kiến nghị 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Hư hỏng mặt đường dạng hằn lún vệt bánh xe Đại lộ Đông tây, TP Hồ Chí Minh [3] .2 Hình 2.1: Ben cảng container sử dụng mặt đường bán mềm Densiphalt [14] Hình 2.2 : Kết cấu áo đường EucoPave [14] Hình 2.3 : ứng dụng mặt đường EucoPave Sân bay quốc tế Logan , Boston 10 Hình 2.4 : ứng dụng vữa Chemilink SS-141 Sân bay quốc tế Changi, Singapore [16] 10 Hình 2.5 Hiện trạng mặt đường bán mềm thi công năm 2015, đoạn đường dẫn cao tốc Bình Thuận - Chợ Đệm [9] 12 Hình 2.6: Thi cơng thí điểm mặt đường bán mềm sử dụng vữa Vinkems Asphalsol cổng KCN Tân Tạo (Ảnh chụp 04-2018) .13 Hình 2.7 : Thi cơng vữa xi măng SPT Đà Nằng [17] 15 Hình 2.8: cấu tạo hình ảnh thực tế nón Marsh [14] 17 Hình 2.9: Thí nghiệm cường độ nén uốn vữa xi măng [21] 18 Hình 3.1: Máy rây sàn Gilson Testing Screen TS-2F phân loại cốt liệu theo cỡ hạt sau rây (Ảnh chụp 04-2019) 22 Hình 3.2: So sánh đường cong cấp phối .24 Hình 3.3: Nhựa đường Shell 60/70 phụ gia TPS (Ảnh chụp 05-2019) 24 Hình 3.4: Mơ hình phần tử hữu hạn MĐBM (a) 15% độ rỗng ;(b) 20% độ rỗng; (c) 25% độ rỗng; (d) 30% độ rỗng [29] 29 Hình 3.5: Sơ đồ trình chọn lựa thành phần vữa xi măng [30] 30 Hình 3.6: Khuôn dụng cụ đúc mẫu; máy đầm Marshall (Ảnh chụp 05-2019 ) 32 Hình 3.7: Mẩu bê tơng nhựa rỗng sau chế tạo xong (Ảnh chụp 05-2019 ) 32 Hình 3.8: Chế tạo khn mẫu đánh dấu mẫu trước tiến hành rót vữa (Ánh chụp 06-2019) 33 Hình 3.9: Cân khối lượng phụ gia, kiểm tra độ chảy vữa trước rót vào khung bê tơng nhựa rỗng (Ảnh chụp 07-2019) 33 Hình 3.10: Mẩu sau rót vữa xi măng trình ninh kết sau 34 (Ảnh chụp 07-2019) 34 2018 Xuất 32 33 34 Submitted to Thuong Mai University % Bài Học sinh www.utc2.edu.vn % Nguồn Internet Nadiah Md Husain, Mohamed Rehan Karim, Hilmi B Mahmud, Suhana Koting "Effects of Aggregate Gradation on the Physical Properties of Semiflexible Pavement", Advances in Materials Science and Engineering, 2014 % Xuất 35 36 37 38 39 40 luanvan.co Nguồn Internet