Đánh giá ảnh hưởng của phụ gia nylon phế thải đến mô đun đàn hồi của bê tông nhựa

Với mục tiêu nghiên cứu sử dụng nylon phế thải trong BTN, bài viết này đánh giá ảnh hưởng của phụ gia nylon đến mô đun đàn hồi (MĐĐH) của BTN bao gồm MĐĐH tĩnh (Eđh), MĐH động (Mr) và MĐĐH phức. Mời các bạn cùng tham khảo bài viết để nắm chi tiết hơn nội dung nghiên cứu.

Transport and Communications Science Journal, Vol 71, Issue (10/2020), 973-983 Transport and Communications Science Journal EVALUATION OF THE EFECTS OF NYLON WASTE AS A BINDER ON ELASTIC MODULI OF ASPHALT CONCRETE Nguyen Hong Quan1, Chu Tien Dung2*, Nguyen Quang Phuc2, Luong Xuan Chieu2 PhD Student, Highway and Traffic Engineering, University Communications, No Cau Giay Street, Hanoi, Vietnam of Transport and Highway and Traffic Engineering, University of Transport and Communications, No Cau Giay Street, Hanoi, Vietnam ARTICLE INFO TYPE: Research Article Received: 11/7/2020 Revised: 26/8/2020 Accepted: 9/9/2020 Published online: 28/10/2020 https://doi.org/10.47869/tcsj.71.8.8 * Corresponding author Email: dungchu@utc.edu.vn Abstract Recently, plastic wastes including nylon bag have been becoming a critical issue in many countries worldwide as well as Vietnam Towards a substainable development, the trend of recycling types of plastic waste is a target of many nations In transportation field, the use of nylon waste as a binder for asphalt concrete (AC) has been sucessfully applied in some countries In Vietnam, there have been some studies regarding this topic Aiming to use nylon waste for AC, this paper evaluates the effects of nylon waste on AC elastic moduli including static elastic modulus, dynamic elastic modulus and complex elastic modulus The results showed that the nylon waste helps to increase the elastic modulus of AC Keywords: nylon waste, asphalt concrete, static elastic modulus, dynamic elastic modulus and complex elastic modulus © 2020 University of Transport and Communications 973 Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 71, Số (10/2020), 973-983 Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA NYLON PHẾ THẢI ĐẾN MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA BÊ TÔNG NHỰA Nguyễn Hồng Quân1, Chu Tiến Dũng2*, Nguyễn Quang Phúc2, Lương Xuân Chiểu2 NCS, Bộ môn Đường bộ, trường Đại học Giao thông vận tải, Số Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam Bộ môn Đường bộ, trường Đại học Giao thông vận tải, Số Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam THƠNG TIN BÀI BÁO CHUN MỤC: Cơng trình khoa học Ngày nhận bài: 11/7/2020 Ngày nhận sửa: 26/8/2020 Ngày chấp nhận đăng: 9/9/2020 Ngày xuất Online: 28/10/2020 https://doi.org/10.47869/tcsj.71.8.8 * Tác giả liên hệ Email: dungchu@utc.edu.vn Tóm tắt Hiện nay, phế thải nhựa có túi nylon vấn đề cộm nhiều nước giới Việt Nam Xu tái sử dụng phế thải nhựa hướng đến phát triển bền vững mục tiêu nhiều quốc gia Trong lĩnh vực giao thông, việc sử dụng phế thải nylon loại phụ gia hỗn hợp bê tông nhựa (BTN) áp dụng thành công nhiều nước giới Tại Việt Nam, có nghiên cứu bước đầu vấn đề Để hướng tới mục tiêu nghiên cứu sử dụng nylon phế thải BTN, báo đánh giá ảnh hưởng phụ gia nylon đến mô đun đàn hồi (MĐĐH) BTN bao gồm MĐĐH tĩnh (Eđh), MĐĐH động (Mr) MĐĐH phức (|E*|) Kết nghiên cứu cho thấy phụ gia nylon phế thải làm tăng MĐĐH hỗn hợp BTN Từ khóa: nylon phế thải, bê tông nhựa, mô đun đàn hồi tĩnh, mô đun đàn hồi động, mơ-đun đàn hồi phức © 2020 Trường Đại học Giao thông vận tải ĐẶT VẤN ĐỀ Phát triển bền vững mục tiêu nước giới nói chung Việt Nam nói riêng Hiện nay, theo Bộ tài ngun mơi trường [1], bình quân, hộ gia đình sử dụng khoảng kg túi nylon/tháng Riêng Hà Nội TP Hồ Chí Minh trung bình ngày thải mơi trường khoảng 80 nhựa nilon Để chất thải từ nhựa nylon phân huỷ hết, phải hàng trăm, chí hàng nghìn năm Điều gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe 974 Transport and Communications Science Journal, Vol 71, Issue (10/2020), 973-983 người, đe dọa hệ sinh thái phát triển bền vững quốc gia Vì vậy, việc nghiên cứu tái sử dụng chất thải nhựa có túi nylon cần thiết, có ý nghĩa thực tế, góp phần giảm nhiễm mơi trường tiết kiệm tài nguyên Trong lĩnh vực giao thông, nước giới có xu hướng tái sử dụng nhựa phế thải loại phụ gia cho hỗn hợp bê tơng nhựa (BTN) [2] Trên giới có nhiều nghiên cứu sử dụng loại phế thải nhựa cho hỗn hợp BTN ảnh hưởng đến chất lượng mặt đường BTN [3,4,5,6] Kết nghiên cứu rằng, việc sử dụng nhựa phế thải hỗn hợp BTN cải thiện tính chất lý (ví dụ độ ổn định Marshall, độ ổn định nước khả chống nứt truyền) Một số nghiên cứu đánh giá việc sử dụng phế thải nhựa chất cải thiện chất kết dính asphalt để tăng cường hiệu Hinislioglua Agar [7] sử dụng phế thải nhựa với hàm lượng 4%, 6% 8% theo trọng lượng kết dính tối ưu Kết nghiên cứu thực nghiệm cho thấy trộn với chất thải nhựa 4% mang lại hiệu độ ổn định Marshall cao hỗn hợp có khả chống độ lún vệt hằn bánh xe Humeidawi [8] đánh giá việc sử dụng chất thải nhựa để tăng cường tính chất lý hỗn hợp BTN Kết cho thấy việc trộn phế thải nhựa vào hỗn hợp mang lại độ ổn định Marshall cao độ bền kéo gián tiếp cao hỗn hợp thông thường Tại Việt Nam, Nguyễn Quang Phúc cộng [9] nghiên cứu sử dụng phế thải nhựa (mảnh nylon nắp chai PP) làm phụ gia theo phương pháp trộn khô Kết nhóm nghiên cứu chứng minh dùng phế thải nhựa độ ổn định Marshall tăng đáng kể so với mẫu đối chứng dùng nhựa 60/70 Nghiên cứu cho thấy sử dụng mảnh nylon cho độ ổn định Marshall cao so với sử dụng nhóm hạt nhựa đùn Trong nghiên cứu khác, Nguyễn Hồng Quân cộng [10] rằng, tỷ lệ phụ gia nylon thích hợp để cải thiện tiêu học độ ổn định Marshall cường độ chịu kéo gián tiếp BTN 8% (theo khối lượng nhựa) Mặc dù có kết nghiên cứu định sử dụng phế thải nhựa Việt Nam [9, 10], việc tiếp tục đánh giá ảnh hưởng phế thải nhựa đến tính chất lý BTN cần thiết Trong đó, mơ đun đàn hồi (MĐĐH) tĩnh tiêu quan trọng việc đánh giá chất lượng dùng để tính tốn kết cấu áo đường mềm theo tiêu chuẩn 22TCN 211 – 06 [11] thông số để thiết kế kết cấu mặt đường theo phương pháp học-thực nghiệm (MĐĐH phức BTN) Bên cạnh đó, MĐĐH động (Mr) hệ số BTN dùng để tính toán kết cấu mặt đường theo AASHTO93 (22TCN 274-01) [12] Vì vậy, mục tiêu báo đánh giá ảnh hưởng phế thải nhựa, cụ thể nylon phế thải đến loại MĐĐH hỗn hợp BTN THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Trong báo này, trước hết, ảnh hưởng nylon phế thải đến môn đun đàn hồi tĩnh (Eđh) xác định theo 22TCN 211 – 06 [11] Tuy nhiên, mơ hình thí nghiệm tĩnh chưa mơ mơ hình học chịu lực vật liệu BTN kết cấu mặt đường Ngoài ra, với chế gia tải tĩnh hoàn tồn khơng mơ điều kiện chịu tải trọng xe chạy mặt đường, mà thời gian tác dụng tải trọng ngắn, phụ thuộc vào tốc độ xe chạy Vì vậy, bên cạnh MĐĐH tĩnh, báo đánh giá ảnh hưởng nylon phế thải đến MĐĐH động (Mr), MĐĐH phức (E*) BTN Phế thải nhựa sử dụng báo túi bao gói nylon có gốc LDPE có màu (chưa tái chế) lấy từ rác thải khu vực Hà Nội Túi nylon rửa loại bỏ chất bẩn, sấy khơ cắt nhỏ với kích cỡ lọt sàng 2.36mm Các tiêu kỹ thuật vật liệu nylon phế thải trình bày Bảng Cách thức trộn chế bị mẫu có phụ gia tuân theo trình tự trình bày nghiên cứu Nguyễn 975 Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 71, Số (10/2020), 973-983 Hồng Quân cộng [10] Bảng Yêu cầu tiêu kỹ thuật vật liệu nylon phế thải TT Chỉ tiêu Quy định Phương pháp thí nghiệm Loại phụ gia dạng mảnh dạng hạt LDPE, HDPE: Loại không bị tái sử dụng nhiều lần, mầu đen Đánh giá mắt ký hiệu nhựa Thành phần hạt Lọt qua sàng 2.36 sót sàng TCVN 7572-2: 2006 0.6mm Hàm lượng chung bụi bùn sét, % ≤ 1.00 TCVN 7572-8: 2006 Chỉ số chảy MFI, g/10 phút LDPE từ 0.14-58 HDPE từ 0.02-9 ASTM D1238 – 13 Tỷ lệ phụ gia 6% - 8% khối lượng nhựa đường 2.1 Thí nghiệm mơ đun đàn hồi tĩnh (Eđh) Thí nghiệm xác định MĐĐH mẫu BTN điều kiện nhiệt độ 15oC; 30oC; 60oC theo 22TCN 211 – 06 [11] Thí nghiệm thực với BTNC12.5 đầy đủ nhiệt độ nêu Ngoài ra, để so sánh tổng thể hiệu phụ gia nylon, nhóm nghiên cứu thí nghiệm thêm với BTNC19 nhiệt độ 15oC Hàm lượng nylon sử dụng 8% theo khối lượng nhựa, dựa kết nghiên cứu Nguyễn Hồng Quân cộng [0] Mẫu đối chứng BTNC12.5 sử dụng nhựa 60/70 thơng thường Thí nghiệm theo mơ hình nén dọc trục nở hông tự do, tải trọng tĩnh theo 22TCN 211 – 06 [11] Thí nghiệm thực tủ khí hậu điều chỉnh nhiệt độ Các biến đầu vào thiết kế thực nghiệm gồm hai biến “phụ gia” “nhiệt độ” Biến phụ gia gồm KPG (Khơng phụ gia) CPG (Có 8% nylon) Biến nhiệt độ gồm mức 15oC; 30oC 60oC Tổng số thí nghiệm Phụ gia × Nhiệt độ × mẫu/tổ mẫu = 36 thí nghiệm Thí nghiệm thực Phịng thí nghiệm trọng điểm UTC-Cienco4, Trường Đại học GTVT b) Khung thiết bị a) Bộ thiết bị thí nghiệm Cooper c) Khung gá mẫu Khung gá mẫu thí nghiệm xác định MĐĐH mơ hình kéo gián tiếp tải trọng lặp Hình Thiết bị thí nghiệm Cooper – Trường Đại học GTVT 976 Transport and Communications Science Journal, Vol 71, Issue (10/2020), 973-983 2.2 Thí nghiệm mơ đun đàn hồi động (Mr) Thí nghiệm kéo gián tiếp tải trọng lặp mơ hình thí nghiệm thể đặc điểm vật liệu chịu tải trọng thực tế, mẫu vật liệu thí nghiệm gần tương tự vật liệu BTN làm lớp mặt đường chịu kéo xuất phát từ tải trọng nén Trạng thái phá hoại ứng suất kéo trạng thái phá hoại thường thấy lớp BTN mặt đường nứt mỏi nứt ứng suất kéo điều kiện nhiệt độ thấp Tải trọng lặp tác dụng thời gian ngắn cho phép mô điều kiện tác dụng tải trọng xe chạy đường Thí nghiệm thực Phịng thí nghiệm vật liệu xây dựng, trường Đại học GTVT máy Cooper (hình 1), tiêu chuẩn thí nghiệm ASTM D4123 [13], BS EN 12697-26:2004 [14] (phụ lục C) 22TCN 274 - 01 [12] Nhiệt độ thí nghiệm 20oC để phù hợp với quy định phương pháp thiết kế đường theo hướng dẫn AASHTO 93 Thí nghiệm tiến hành BTNC12.5 8% nylon có đối chứng với BTNC12.5 60/70 thơng thường (mỗi loại mẫu) 2.3 Thí nghiệm mơ đun đàn hồi phức BTN Hiện nay, theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ, có tiêu chuẩn khác dùng để xác định giá trị MĐĐH BTN: AASHTO TP 79-13; AASHTO T342-11; AASHTO TP 62 [15] Thiết bị Trường Đại học Giao thông vận tải phù hợp để thực thí nghiệm theo tiêu chuẩn AASHTO TP62, tiêu chuẩn AASHTO TP-62 áp dụng để thực thí nghiệm MĐĐH phức (|E*|) mẫu BTN Theo tiêu chuẩn AASHTO TP-62 [15], để thí nghiệm |E*| cần xác định thông số tần số tác dụng tải trọng, nhiệt độ thí nghiệm… Do đặc thù thiết bị thí nghiệm CRTUTM-NU Trường ĐHGTVT cài đặt giá trị mặc định sẵn với tần số tải trọng tác dụng cố định 0.1Hz, 0.5Hz, 1Hz, 5Hz,10Hz 25Hz nên tần số sử dụng thí nghiệm |E*| BTN Về nhiệt độ, giá trị nhiệt độ thí nghiệm |E*| gồm nhiệt độ từ thấp tới cao, đủ để kết hợp với phạm vi tần số tác dụng tải trọng để xây dựng đường cong chủ MĐĐH động hỗn hợp BTNC khác đạt độ xác phù hợp Trên nguyên tắc này, nhiệt độ sử dụng thí nghiệm |E*| gồm có 10oC, 25oC, 40oC, 55oC việc thí nghiệm tiến hành theo thứ tự từ nhiệt độ thấp tới nhiệt độ cao nhất, nhiệt độ tiến hành thí nghiệm theo thứ tự từ tần số lớn tới tần số nhỏ Bảng Các mức độ ứng suất động tùy theo nhiệt độ thí nghiệm điển hình [15] Nhiệt độ thí nghiệm Phạm vi ứng suất (oC) (oF) (kPa) (Psi) -10 14 1400 -2800 200-400 40 700-1400 100-200 21 70 350-700 50-100 37 100 140-250 20-50 54 130 35-70 5-10 Các mức độ ứng suất động tác dụng vào mẫu phụ thuộc vào độ cứng mẫu, tùy theo giá trị nhiệt độ thí nghiệm mẫu mà mức độ ứng suất tác dụng vào mẫu thay đổi với nguyên tắc nhiệt độ thấp giá trị ứng suất sử dụng thí nghiệm lớn ngược lại, giá trị ứng suất tác dụng vào mẫu cần điều chỉnh cho mức độ biến dạng dọc 977 Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 71, Số (10/2020), 973-983 trục khoảng 50 tới 150 microstrain Bảng đưa mức ứng suất động điển hình tùy theo giá trị nhiệt độ thí nghiệm khác Các giá trị ứng suất nội suy từ bảng ứng với nhiệt độ thí nghiệm 10oC, 25oC, 40oC, 55oC Số chu kỳ tác dụng tải trọng tùy thuộc vào giá trị tần số sử dụng thí nghiệm, tần số bé số chu kỳ tác dụng nhỏ, bảng tóm tắt số chu kỳ tác dụng tải trọng tùy theo giá trị tần số khác Bảng Số chu kỳ thí nghiệm tùy theo giá trị tần số khác [15] Tần số (Hz) 0.1 0.5 10 25 Số chu kỳ 15 15 20 100 200 200 Các giá trị |E*| tần số nhiệt độ khác cần biết, xác định việc xây dựng đường cong chủ (master curve) |E*| loại BTNC tương ứng Tóm tắt phương pháp thí nghiệm Sau công tác chuẩn bị mẫu xong, mẫu BTN gia công hai đầu mẫu để đảm bảo đầu mẫu có mặt phẳng tiếp xúc tốt với phận gia tải, hạn chế sai số liên quan tới bề mặt mẫu Các mẫu sau cho vào tủ kiểm soát nhiệt độ với thời gian trì nhiệt độ bảng Sau mẫu BTNC trì đủ thời gian cho mức nhiệt độ khác trên, mẫu tiến hành thí nghiệm việc tác dụng tải trọng hình sin với độ lớn chu kỳ tác dụng tùy theo mức nhiệt độ tần số bảng bảng Các phận cảm biến ghi lại kết biến dạng phục hồi dọc trục mẫu xuất kết qua máy tính Giá trị MĐĐH phức (E*) MĐĐH động BTNC (|E*|) xác định theo công thức (1) (2) Bảng Thời gian trì mẫu thí nghiệm nhiệt độ khác Nhiệt độ mẫu (oC) Thời gian với mẫu chưa qua thí nghiệm (nhiệt độ phịng 25oC), (h) Thời gian mẫu kiểm tra mức nhiệt độ trước (h) 10 Qua đêm 4h qua đêm 25 40 2 55 (1) (2) Trong đó: σ0 ứng suất tác dụng dọc trục lớn (maximum stress), psi (kPa); ε0 biến dạng phục hồi dọc trục lớn (maximum strain), in/in (m/m); δ góc pha (độ), ω vận tốc góc, t thời gian, (s) Xây dựng đường cong chủ (master curve) Việc xây dựng đường cong chủ (master curve) |E*| để xác định giá trị |E*| nhiệt độ hay tần số Đường cong chủ master curve xây dựng từ quy tắc tương quan tần số - nhiệt độ Hình minh họa nguyên lý xây dựng đường cong chủ |E*| 978 Transport and Communications Science Journal, Vol 71, Issue (10/2020), 973-983 Xây dựng đường cong chủ |E*| có ý nghĩa kinh tế-kỹ thuật khơng cần làm thí nghiệm |E*| nhiều xác định giá trị |E*| mức nhiệt độ/tần số mong muốn Phương trình đường cong chủ |E*| hàm hình sin đồ thị logarit hệ số dịch chuyển (shift factors) |E*| theo nhiệt độ thể cơng thức (3) Hình Nguyên lý xây dựng đường cong chủ |E*| đường cong chủ |E*| (3) Trong đó: |E*| MĐĐH động (kpsi); δ, , β, γ a, b, c thơng số phù hợp mơ hình; tr thời gian tác dụng tương đương nhiệt độ tham chiếu Tr (oF) (s) (được xác định theo công thức 4); a(T) hệ số dịch chuyển nhiệt độ thí nghiệm T (oF); t thời gian tác dụng tải trọng nhiệt độ thí nghiệm (s); f tần số tác dụng tải trọng nhiệt độ thí nghiệm (Hz) logtr = logt – (aT2 + bT + c) (4) Quy hoạch thí nghiệm Các biến đầu vào thiết kế thực nghiệm bao gồm biến: (1) Loại BTN gồm loại (BTNC19 BTNC12.5); (2) Phụ gia có loại (KPG (đối chứng) CPG (8% nylon)); (3) Nhiệt độ có mức (10oC; 25oC; 40oC; 55oC); (5) Tần số có mức (0.1; 0.5; 1.0; 5.0; 10.0; 25.0 Hz) Tổng số thí nghiệm × × × × mẫu/tổ mẫu = 288 thí nghiệm KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 3.1 Mơ đun đàn hồi tĩnh (Eđh) Nhóm nghiên cứu phân tích ANOVA để xác định mức độ ảnh hưởng loại BTN phụ gia đến MĐĐH tĩnh Kết cho thấy p-value biến nhỏ 0.05, hệ số Lack-ofFit > 0.05 hệ số xác định điều chỉnh R2đc = 75.30% nên mơ hình có ý nghĩa thống kê Hình 3a) thể yếu tố ảnh hưởng đến Eđh Kết cho thấy BTNC19 có MĐĐH cao BTNC12.5 Kết hoàn toàn phù hợp với 22TCN 211 – 06 [11], nghĩa loại BTN có nhiều đá dăm có Eđh tĩnh cao Ngồi ra, hình 3a) cho thấy, phụ gia có ảnh hưởng lớn đến Eđh (thể độ dốc đường thẳng) Khi sử dụng phụ gia nylon có hiệu rõ rệt đến MĐĐH tĩnh BTN Hình 3b) so sánh giá trị Eđh khoảng tin cậy (CI – confident interval) 95% Có thể nhận thấy sử dụng phụ gia làm tăng rõ rệt MĐĐH tĩnh BTN Các kết thí nghiệm đảm bảo độ chụm 979 Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 71, Số (10/2020), 973-983 Biểu đồ E đh 15oC (MPa) 95% CI giá trị trung bình 1000 914.632 đ E h (MPa) 800 787.693 709.037 596.32 600 400 200 Phụ gia Loại BTN KPG CPG BTNC19 a) Biểu đồ ảnh hưởng yếu tố KPG CPG BTNC12.5 b) Biểu đồ tổng hợp Eđh tĩnh Hình Kết so sánh Eđh tĩnh nhiệt độ 15oC 3.2 Mô đun đàn hồi động (Mr) Kết thí nghiệm MĐĐH động Mr thể hình Có thể thấy, BTNC12.5 sử dụng 8% phụ gia có MĐĐH động (Mr = 8207MPa) cao gấp 1.422 lần so với BTN đối chứng (Mr = 5772MPa) Độ phân tán kết thí nghiệm Mr sử dụng phụ gia thấp so với mẫu đối chứng Với kết thí nghiệm Mr, nhóm nghiên cứu kiến nghị hệ số thiết kế theo AASHTO93 ai=0.44 với BTNC12.5 phụ gia ai=0.4 BTN đối chứng Biểu đồ mô đun đàn hồi động Mr 95% CI giá trị trung bình 9000 8207 8000 7000 5772 Mr (MPa) 6000 5000 4000 3000 2000 1000 BTNC12.5 8%PG BTNC12.5 60/70 Hình Kết thí nghiệm Mr BTNC12.5 Biểu đồ: E*-BTNC19 5000 4000 3000 2000 1000 2253.02 2943.49 3256.25 3787.05 3869.38 4171.91 1048.37 1231.73 1498.7 1892.16 2096.76 2781.53 454.757 547.597 598.273 687.903 747.607 961.353 E*-BTNC19 6000 2602.25 3173.24 3450.04 3841.67 4096.81 4257.56 1290.44 1700.23 1896.18 2328.02 2435.97 3092.05 587.08 757.253 839.49 1003.7 1043.21 1379.49 7000 4962.38 5730.88 5957.53 6176.84 6287.93 6491.33 8000 4818.43 5391.41 5559.98 5787.55 6074.61 6474.61 95% CI giá trị trung bình 9000 0.1 0.5 1.0 5.0 10.0 25.0 0.1 0.5 1.0 5.0 10.0 25.0 40 55 KPG 0.1 0.5 1.0 5.0 10.0 25.0 25 0.1 0.5 1.0 10 5.0 10.0 25.0 0.1 0.5 1.0 5.0 10.0 25.0 0.1 0.5 1.0 5.0 10.0 25.0 40 55 0.1 0.5 1.0 5.0 10.0 25.0 25 PG CPG 0.1 0.5 1.0 5.0 10.0 25.0 NĐ 10 TS Hình Kết thí nghiệm |E*| BTNC19 980 Transport and Communications Science Journal, Vol 71, Issue (10/2020), 973-983 Biểu đồ: E*-BTNC12.5 4000 3000 2000 1000 1084.56 1424.22 1611.76 2044.02 2271.76 2979.4 526.937 660.867 733.347 878.243 935.237 1123.19 5000 2577.56 3132.86 3491.89 4006.95 4252.71 4540.68 6000 2716.06 3184.55 3510.62 4026.97 4269.33 4556.67 1590.61 2087.32 2306.2 2765.19 2854.11 3411.96 717.203 921.01 1021.92 1175.05 1209.45 1467.56 E*-BTNC12.5 7000 4786.71 5546.62 5787.78 5958.97 6243.37 6946.65 8000 4642.91 5223.61 5350.81 5460.14 5541.61 5648.81 95% CI giá trị trung bình 9000 0.1 0.5 1.0 5.0 10.0 25.0 55 0.1 0.5 1.0 5.0 10.0 25.0 40 KPG 0.1 0.5 1.0 5.0 10.0 25.0 0.1 0.5 1.0 5.0 10.0 25.0 10 25 0.1 0.5 1.0 5.0 10.0 25.0 55 CPG 0.1 0.5 1.0 5.0 10.0 25.0 0.1 0.5 1.0 5.0 10.0 25.0 25 Phụ gia 40 0.1 0.5 1.0 5.0 10.0 25.0 Nhiệt độ 10 Tần số Hình Kết thí nghiệm |E*| BTNC12.5 3.3 Mơ đun phức BTN Hình tổng hợp |E*| BTNC19 BTNC12.5 tất điều kiện nghiên cứu bảng tập hợp thông số đường cong chủ xác lập Kết phân tích mơ hình ANOVA (sau loại biến khơng có ý nghĩa thống kê) có p-value biến nhỏ 0.05, hệ số Lack-of-Fit > 0.05 có R2đc=95.90% Mơ hình phân tích ANOVA cho thấy loại BTN, phụ gia, nhiệt độ, tần số có ảnh hưởng tới MĐĐH phức BTN Bảng Các thông số đường cong chủ TT Loại BTN δ  β γ a b c BTNC19-KPG 4.526 1.616 1.086 0.362 -3.38E-04 -0.032 9.942 BTNC19-CPG 4.544 1.630 1.082 0.355 -2.35E-04 -0.038 9.943 BTNC12.5-KPG 4.678 1.340 1.266 0.458 -2.32E-04 -0.043 9.876 BTNC12.5-CPG 4.704 1.395 1.244 0.377 -3.15E-04 -0.024 9.854 Hình thể yếu tố ảnh hưởng đến |E*| Phân tích từ hình 7, nhóm nghiên cứu có số kết luận sau (1) Loại BTN: BTNC12.5 có |E*| cao BTNC19, nhiên sai khác không nhiều thể độ dốc đường thẳng (2) Loại phụ gia: BTN sử dụng 8% phụ gia nylon có |E*| cao so với BTN đối chứng khơng phụ gia BTN sử dụng phụ gia có |E*| cao trung bình khoảng 1.2 lần khơng sử dụng phụ gia tất điều kiện nhiệt độ tần số Điều chứng tỏ hiệu phụ gia hỗn hợp BTN (3) Điều kiện nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến |E*|, nhiệt độ tăng lên |E*| giảm nhanh (4) Tần số lớn thời gian tác dụng nhỏ dẫn đến |E*| BTN lớn Trong yếu tố nhiệt độ thí nghiệm có ảnh hưởng lớn đến MĐĐH phức, điều giải thích tính đàn nhớt BTN Ảnh hưởng tương tác yếu tố KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP TỤC Trên sở kết thí nghiệm phân tích thống kê đảm bảo mức độ tin cậy 95%, nhóm đưa kết luận, kiến nghị sau: Kết thí nghiệm MĐĐH tĩnh (Eđh) cho thấy BTNC19 có MĐĐH cao BTNC12.5 Kết hoàn toàn phù hợp với tiêu chuẩn hành 22TCN 211 – 06 (loại 981 Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, Tập 71, Số (10/2020), 973-983 BTN có nhiều đá dăm có MĐĐH tĩnh cao hơn) Hơn nữa, kết thí nghiệm chứng minh việc sử dụng phụ gia nylon làm tăng rõ rệt MĐĐH tĩnh BTN a) Biểu đồ ảnh hưởng yếu tố b) Biểu đồ ảnh hưởng tương tác Hình Phân tích yếu tố ảnh hưởng |E*| Trong báo này, thí nghiệm với MĐĐH động (Mr) thấy BTNC12.5, sử dụng 8% phụ gia, BTN có MĐĐH động cao gấp 1.422 lần so với BTN đối chứng Ngồi ra, với kết thí nghiệm Mr, nhóm nghiên cứu kiến nghị hệ số thiết kế theo AASHTO93 ai=0.44 với BTNC12.5 phụ gia ai=0.4 BTN đối chứng Đối với MĐĐH phức, kết cho thấy BTNC12.5 có |E*| cao BTNC19, nhiên sai khác không nhiều BTN sử dụng 8% phụ gia nylon có |E*| cao so với BTN đối chứng khơng phụ gia (trung bình khoảng 1.2 lần không sử dụng phụ gia tất điều kiện nhiệt độ tần số) Điều chứng tỏ hiệu phụ gia hỗn hợp BTN Cùng với đó, điều kiện nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến |E*| Khi nhiệt độ tăng lên |E*| giảm nhanh Tần số lớn thời gian tác dụng nhỏ dẫn đến |E*| BTN lớn Trong yếu tố nhiệt độ thí nghiệm có ảnh hưởng lớn đến MĐĐH phức, điều giải thích tính đàn nhớt BTN Các kết cho thấy, việc sử dụng phụ gia phế thải nylon cải thiện tiêu lý hỗn hợp BTN, cụ thể loại MĐĐH BTN Tuy nhiên, để áp dụng vào thực tiễn xây dựng mặt đường Việt Nam, tương lai nhóm nghiên cứu tiếp tục tập trung vào số vấn đề sau: (1) Nghiên cứu tác dụng phụ gia phế thải nylon đến khả chống hằn lún vệt bánh xe, chống nứt mỏi BTN; (2) Nghiên cứu nhiều loại/gốc đá khác nhau; (3) Triển khai nghiên cứu thực nghiệm trường 982 Transport and Communications Science Journal, Vol 71, Issue (10/2020), 973-983 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ tài nguyên môi trường, Chung tay hành động chống rác thải nhựa Việt Nam xanh (http://www.monre.gov.vn/ truy cập 07/07/2020) [2] A M Abu Abdo, Utilizing Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) Materials in New Pavements - A Review, International Journal of Thermal & Environmental Engineering, 12 (2016) 61-66 [3] M A J Chavan, Use of Plastic Waste in Flexible Pavements, International Journal of Application or Innovation in Engineering and Management, (2013) 540-552 https://www.ijaiem.org/Volume2Issue4/IJAIEM-2013-04-29-095.pdf [4] A Gawande et al., An Overview on Plastic Waste Utilization in Asphalting of Roads, Journal of Engineering Research and Studies, (2012) 1-5 https://pdfs.semanticscholar.org/c4f6/cff14e558e1bbf0ae2b624c3abc414a0d9b5.pdf [5] Sangita GR and Verinder K, A Novel Approach to Improve Road Quality by Utilizing Plastic Waste in Road Construction, Journal of Environmental Research and Development, (2011) 10361042 http://www.jerad.org/ppapers/dnload.php?vl=5&is=4&st=1036 [6] V Swami et al., Use of Plastic waste in Construction of Bituminous Road, International Journal of Engineering Science and Technology, (2012) 2351-2355 https://idconline.com/technical_references/pdfs/civil_engineering/Use%20of%20waste%20plastic%20in%20con struction%20of.pdf [7] S Hinislioglua, E Agar, Use of Waste High Density Polyethylene as Bitumen Modifier in Asphalt Concrete Mix, Materials Letter, 58 (2004) 267-271 https://doi.org/10.1016/S0167-577X(03)00458-0 [8] B H Al-Humeidawi, Utilization of Plastic waste and Recycle Concrete Aggregate in Production of Hot Mix Asphalt, Al-Qadisiya Journal for Engineering Sciences, (2014) 322-330 https://doi.org/10.30772/qjes.v7i4.365 [9] Nguyễn Quang Phúc, Nguyễn Hồng Quân, Lê Tuấn Anh, Nghiên cứu sử dụng phế thải nhựa làm phụ gia theo phương pháp trộn khô tăng cường độ ổn định Marshall bê tơng asphalt, Tạp chí giao thơng vận tải, số 1+2 (2018) [10] Nguyễn Hồng Quân cộng sự, Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng phụ gia phế thải LDPE đến số tiêu học bê tơng nhựa nóng phịng thí nghiệm, Tạp chí giao thông vận tải, số 12 (2018) [11] Bộ giao thông vận tải, 22TCN 211-06 Áo đường mềm - Các yêu cầu thiết kế, (2006) [12] Bộ giao thông vận tải, 22TCN 274-01 Tiêu chuẩn thiết lế mặt đường mềm, (2006) [13] ASTM D4123, Standard Test Method for Indirect Tension Test for Resilient Modulus of Bituminous Mixtures [14] BS EN 12697-26, Bituminous mixtures Test methods for hot mix asphalt Stiffness, (2004) [15] AASHTO TP 62, Standard Method of Test for Determining Dynamic Modulus of Hot Mix Asphalt (HMA), (2007) 983 ...Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 71, Số (10/2020), 973-983 Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA NYLON PHẾ THẢI ĐẾN MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA BÊ TÔNG NHỰA Nguyễn Hồng... thải làm tăng MĐĐH hỗn hợp BTN Từ khóa: nylon phế thải, bê tông nhựa, mô đun đàn hồi tĩnh, mô đun đàn hồi động, mơ -đun đàn hồi phức © 2020 Trường Đại học Giao thông vận tải ĐẶT VẤN ĐỀ Phát triển... thải BTN, báo đánh giá ảnh hưởng phụ gia nylon đến mô đun đàn hồi (MĐĐH) BTN bao gồm MĐĐH tĩnh (Eđh), MĐĐH động (Mr) MĐĐH phức (|E*|) Kết nghiên cứu cho thấy phụ gia nylon phế thải làm tăng MĐĐH