Nghiên cứu ứng dụng cao su phế liệu từ lốp xe ô tô vào trong bê tông nhựa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN ĐỨC HOÀI NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CAO SU PHẾ LIỆU TỪ LỐP XE Ô TÔ VÀO TRONG BÊ TÔNG NHỰA Chuyên ngành : KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Mã số ngành : 62 58 02 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2015 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN MẠNH TUẤN (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS TRẦN VĂN MIỀN (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: TS NGUYỄN MẠNH HÙNG (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 12 tháng 09 năm 2015 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) TS LÊ BÁ KHÁNH - Chủ tịch hội đồng PGS.TS TRẦN VĂN MIỀN - Phản biện TS NGUYỄN MẠNH HÙNG – Phản biện TS NGUYỄN DUY CHÍ - Ủy viên TS HỒ THU HIỀN – Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KTXD ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN ĐỨC HOÀI MSHV: 13011259 Ngày, tháng, năm sinh: 12/04/1990 Nơi sinh: Lâm Đồng Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Giao Thơng Mã số: 60580205 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CAO SU PHẾ LIỆU TỪ LỐP XE Ô TÔ VÀO TRONG BÊ TÔNG NHỰA II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Luận văn bao gồm nội dung sau đây: Tổng quan cách xử lý lốp xe phế thải thành bột cao su hạt mịn; Kiểm tra chất lượng nhựa đường 60/70 cốt liệu sử dụng suốt trình nghiên cứu; Đánh giá mức độ ảnh hưởng hàm lượng cao su hạt in tới tiêu lý nhựa đường 60/70; Hàm lượng bột cao su hạt mịn thay đổi từ 0, 5, 10, 15, 20% so với hàm lượng nhựa; Xác định thành phần vật liệu hợp lý lớp bê tông nhựa cao su mặt đường cấp cao Việt Nam: Thiết kế cấp phối BTN với hàm lượng cao su thay đổi 0, 5, 10, 15, 20 % so với hàm lượng nhựa; So sánh tiêu bê tông nhựa cao su với hàm lượng cao su khác nhau, từ đánh giá tính hiệu bê tơng nhựa cao su đưa vào sử dụng thực tế III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 19/01/2015 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 08/06/2015 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN MẠNH TUẤN Tp HCM, ngày 24 tháng 08 năm 2015 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TS NGUYỄN MẠNH TUẤN TS LÊ BÁ KHÁNH TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG TS NGUYỄN MINH TÂM i LỜI CÁM ƠN Trong thời gian học tập trƣờng Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, tơi tiếp thu đƣợc nhiều kiến thức quý giá từ môn học để thực luận văn áp dụng công việc Trƣớc hết, muốn gởi lời cám ơn đến Thầy Cơ Bộ Mơn Cầu Đƣờng tận tình hƣớng dẫn, giảng dạy suốt trình học tập, rèn luyện nghiên cứu trƣờng Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh Xin chân thành cảm ơn giáo viên trực tiếp hƣớng dẫn, TS Nguyễn Mạnh Tuấn, ngƣời tận tình, chu đáo hƣớng dẫn tơi hoàn thành luận văn Xin cảm ơn tới thầy Nguyễn Đình Hn - Trƣởng phịng thí nghiệm kỹ thuật đƣờng (Bộ mơn cầu đƣờng), ơng Nguyễn Đình Đơng - Phó Tổng giám đốc Cơng ty CP cơng nghiệp cao su miền Nam ơng Trần Ngọc Huấn- Phó giám đốc Phịng thí nghiệm trọng điểm đƣờng III hỗ trợ, giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Tôi xin cám ơn đến tập thể Ban lãnh đạo Cơng ty TNHH MTV Cơng trình Giao thơng Sài Gòn đồng nghiệp, nhƣ bạn bè giúp đỡ suốt thời gian học tập nhƣ thực luận văn Cuối cùng, xin đƣợc gởi lời cám ơn đến gia đình Sự động viên, chia sẻ ngƣời niềm động lực lớn lao suốt thời gian học tập nghiên cứu Mặc dù có nhiều cố gắng để thực đề tài cách hoàn chỉnh Song nhiều hạn chế kiến thức nhƣ kinh nghiệm thực hành nên tránh khỏi thiếu sót định mà thân chƣa thấy đƣợc Tơi mong nhận đƣợc nhiều góp ý quý thầy cô bạn đồng nghiệp để luận văn đƣợc hoàn chỉnh Cuối cùng, xin gởi lời chúc tốt đẹp đến với tất ngƣời Trân trọng! Học viên ii Nguyễn Đức Hồi TĨM TẮT Việc ứng dụng sản phẩm cao su phế liệu từ lốp xe ô tô vào bê tông nhựa đƣợc sử dụng nhiều nơi giới, mang lại hiệu tích cực Nó cải thiện đƣợc chất lƣợng nhựa đƣờng, nâng cao khả làm việc bê tông nhựa, giúp hạn chế trồi lún mặt đƣờng Đây đƣợc xem giải pháp khả thi đồng thời giải đƣợc nhiều toán, mang lại hiệu kinh tế cao Tuy nhiên, việc sử dụng cao su vào bê tông nhựa Việt Nam chƣa đƣợc ứng dụng rộng rãi thiếu nguồn tài liệu, nhân lực thi công công nghệ Nghiên cứu sử dụng cao su từ lốp xe phế liệu đƣợc nghiền dƣới dạng hạt mịn Cao su với hàm lƣợng lần lƣợt 5%, 10%, 15% 20% đƣợc trộn với nhựa đƣờng, trƣớc trộn với đá cấp phối để tạo hỗn hợp bêtông nhựa chặt 12.5mm Kết thu đƣợc từ việc thiết kế cấp phối với hàm lƣợng cao su khác cho thấy hỗn hợp bê tông nhựa sử dụng cao su từ lốp xe phế liệu khơng góp phần bảo vệ mơi trƣờng mà cịn làm cải thiện đặc tính học so với hỗn hợp bê tơng nhựa thơng thƣờng Qua q trình thực hiện, luận văn trình bày đánh giá mức độ ảnh hƣởng hàm lƣợng cao su tới chất lƣợng nhựa đƣờng thơng qua thí nghiệm nhƣ: Thí nghiệm đo độ nhớt, thí nghiệm đo độ kim lún, thí nghiệm đo độ hóa mềm, thí nghiệm đo độ kéo dài mẫu nhựa Đồng thời, luận văn đƣa so sánh đánh giá chất lƣợng cấp phối bê tơng nhựa sử dụng cao su thí nghiệm: Thí nghiệm mơ đun đàn hồi vật liệu, thí nghiệm ép chẻ thí nghiệm xác định độ mài mòn Cantabro iii ABSTRACT Applied waste tire rubber in asphalt pavement has been used all over the world, brought positive results It improves the quality of bitum, improves performance of asphalt concrete, and helps limiting the subsidence of the road surfacing This is also a viable solution to simultaneously solve several problems, and gives high economic efficiency However, application of waste tire rubber in asphalt concrete in Vietnam has not been much interest As a result, this study used rubber from tires were crushed as fine particles Rubber with concentrations respectively 5%, 10%, 15% and 20% are mixed with asphalt before mixing with gravel to create dense-graded asphalt concrete with nominal maximum size is 12.5mm Results obtained from the mix design with different concentrations showed rubber asphalt concrete mixtures using rubber from scrap tires not only contribute to environmental protection but also improve mechanical properties mixed school than conventional asphalt concrete Through the process of implementation, presented the thesis assess the impact of rubber content asphalt quality through experiments such as viscosity, penetration, softening point, and ductility test At the same time, the thesis also makes comparisons and assess the quality of concrete mix rubber resin used in the experiments: Resilient modulus, splitting tensile strength, and Cantabro abrasivity testing iv LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Nguyễn Đức Hồi, tơi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu ứng dụng cao su phế liệu từ lốp xe ôtô vào bê tông nhựa” tự tiến hành thực không chép luận văn trƣớc Mọi trích dẫn luận văn (nếu có) từ nguồn tài liệu sách, báo mạng, tiêu chuẩn hành đƣợc tơi ghi chi tiết nguồn trích dẫn tên tác giả Nếu nhà trƣờng phát có điều gian dối, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Học viên Nguyễn Đức Hoài v MỤC LỤC CHƢƠNG MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.1.1 Những hƣ hỏng mặt đƣờng bê tông nhựa 1.1.2 Thực trạng mặt đƣờng bê tông nhựa Việt Nam 1.1.3 Nguyên nhân xuất hằn lún vệt bánh xe 1.1.4 Giải pháp phù hợp với điều kiện Việt Nam 1.2 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI 10 1.3 Ý NGHĨA ĐỀ TÀI 10 1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 11 CHƢƠNG TỔNG QUAN 2.1 12 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 12 2.1.1 Giới thiệu 12 2.1.2 Sơ lƣợc lịch sử phát triển nhựa đƣờng cao su 13 2.2 CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA LỐP XE 14 2.2.1 Cấu tạo lốp xe 15 2.2.2 Nguyên liệu chế tạo lốp xe 16 2.2.2.1 Nguyên liệu tạo hỗn hợp cao su 16 2.2.2.2 Vải bố 21 2.2.2.3 Thép sử dụng lốp xe 22 2.2.3 Một số quy trình xử lý nghiền lốp xe 22 2.2.3.1 Quy trình nghiền mơi trường khơng khí (Ambient grinding) 22 2.2.3.2 Quy trình nghiền đông lạnh (Cryogenic grinding) 23 2.2.4 Tình hình sử dụng vật liệu BTN cao su nƣớc Thế giới 24 2.2.4.1 Tình hình sử dụng BTN cao su Thế giới 24 2.2.4.2 Tình hình sử dụng BTN cao su Việt Nam 26 2.3 CƠ SỞ KHOA HỌC 28 vi CHƢƠNG CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA CỐT LIỆU, NHỰA ĐƢỜNG, CAO SU VÀ NHỰA ĐƢỜNG CAO SU 3.1 31 CỐT LIỆU 31 3.1.1 Đá dăm 31 3.1.2 Cát 32 3.1.3 Bột khoáng 33 3.2 NHỰA ĐƢỜNG 35 3.3 CAO SU 37 3.4 NHỰA ĐƢỜNG CAO SU 38 3.4.1 Quá trình trộn cao su với nhựa đƣờng 38 3.4.2 Thí nghiệm đo độ nhớt 39 3.4.2.1 Thiết bị thí nghiệm 39 3.4.2.2 Trình tự thí nghiệm 40 3.4.2.3 Kết thí nghiệm 41 3.4.3 Thí nghiệm độ kim lún 41 3.4.3.1 Dụng cụ thí nghiệm 41 3.4.3.2 Chuẩn bị mẫu 42 3.4.3.3 Trình tự thí nghiệm 42 3.4.3.4 Kết thí nghiệm 43 3.4.4 Thí nghiệm định nhiệt độ hóa mềm 44 3.4.4.1 Dụng cụ thí nghiệm 44 3.4.4.2 Chuẩn bị mẫu 44 3.4.4.3 Trình tự thí nghiệm 44 3.4.4.4 Kết thí nghiệm 46 3.4.5 Thí nghiệm đo độ kéo dài nhựa 46 3.4.5.1 Dụng cụ thí nghiệm 46 3.4.5.2 Trình tự thí nghiệm 46 3.4.5.3 Kết thí nghiệm 48 3.4.6 Nhận xét 49 vii CHƢƠNG THIẾT KẾ CẤP PHỐI HỖN HỢP BTNC 12.5mm, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA CAO SU TỚI CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ VÀ SO SÁNH CÁC LOẠI BTN SỬ DỤNG CAO SU 4.1 50 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI 50 4.1.1 Phối trộn cốt liệu 50 4.1.2 Thiết kế thành phần hỗn hợp theo phƣơng pháp Marshall 52 4.2 4.2.1 4.3 KIỂM TRA CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA HỖN HỢP BTN 54 Hàm lƣợng nhựa tối ƣu 66 SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC LOẠI BTNC SỬ DỤNG VÀ KHÔNG SỬ DỤNG CAO SU 75 4.3.1 Thí nghiệm mơ đun đàn hồi vật liệu 75 4.3.2 Thí nghiệm cƣờng độ chịu kéo gián tiếp (ép chẻ) 78 4.3.3 Thí nghiệm độ ổn định Marshall 80 4.3.4 Thí nghiệm xác định độ mài mịn Cantabro 81 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 5.1 KẾT LUẬN 84 5.2 KIẾN NGHỊ 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 86 74 Độ dẻo Marshall (mm) 3,70 3,60 3,50 3,40 3,30 y = -0,3851x2 + 4,7106x - 10,772 R² = 0,9782 3,20 3,10 5,00 5,25 5,50 5,75 6,00 Hàm lƣợng nhựa (%) Hình 4.29 Biểu đồ quan hệ Độ dẻo Marshall - Hàm lƣợng nhựa Việc xác định hàm lƣợng nhựa tối ƣu đƣợc thực tƣơng tự nhƣ việc xác định hàm lƣợng tối ƣu trộn 5% cao su Bằng cách vào biểu đồ quan hệ Độ rỗng dƣ - Hàm lƣợng nhựa, xác định hàm lƣơng nhựa tƣơng ứng độ rỗng dƣ 4%: 5,538% Trình bày cụ thể bảng 4.20: Bảng 4.20 Xác định giá trị tiêu lại so sánh với yêu cầu kỹ thuật Chỉ tiêu Độ ổn định Marshall ứng với hàm lƣợng nhựa đƣợc chọn Độ dẻo ứng với hàm lƣợng nhựa đƣợc chọn, % Độ rỗng cốt liệu ứng với hàm lƣợng nhựa đƣợc chọn, % Khối lƣợng thể tích ứng với hàm lƣợng nhựa đƣợc chọn, g/cm3 Giá trị Tiêu chuẩn Đánh giá 13,224KN >8KN Thỏa mãn 3,504 2÷4 Thỏa mãn 17,009 >14 Thỏa mãn 2,421  Hàm lƣợng nhựa tối ƣu hàm lƣợng cao su trộn chiếm 20%: 5,538% Nhận xét Với hàm lƣợng nhựa, tăng hàm lƣợng cao su độ ổn định Marshall tăng nhƣng sau giảm tiếp tục tăng hàm lƣợng cao su 75 Với hàm lƣợng nhựa 5,454%, hàm lƣợng cao su chiếm 10% (nhƣ thể Hình 4.17) cho độ ổn định Marshall cao (đạt 15,495 kN) Bằng cách xác định hàm lƣợng nhựa tối ƣu thông qua cách xác định hàm lƣợng lƣợng nhựa tƣơng ứng với độ rỗng dƣ (4%), ta thấy hàm lƣợng nhựa tối ƣu tăng dần theo hàm lƣợng cao su trộn vào 4.3 SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC LOẠI BTNC SỬ DỤNG VÀ KHÔNG SỬ DỤNG CAO SU Để đánh giả ảnh hƣởng cao su tới tiêu lý hỗn hợp bê tông nhựa, ta vào hàm lƣợng nhựa tối ƣu chọn trên, tiến hành đúc tổ hợp mẫu tƣơng ứng với hàm lƣợng cao su lần lƣợt trộn 5%, 10%, 15%, 20% Mỗi tổ hợp đúc mẫu bê tơng nhựa Lần lƣợt sử dụng mẫu để thí nghiệm ép chẻ, thí nghiệm mơ đun đàn hồi, thí nghiệm Marshall thí nghiệm cantabro Các kết từ thí nghiệm đƣợc dùng để so sánh khả làm việc hỗn hợp BTN thông thƣờng (hàm lƣợng cao su 0%) BTN sử dụng cao su với hàm lƣợng khác Kết thí nghiệm BTN thông thƣờng đƣợc sử dụng từ kết luận văn đề tài ”Nghiên cứu ảnh hưởng vùng giới hạn theo Superpave đến khả làm việc bê tơng nhựa chặt“ kỹ sƣ Nguyễn Hồi Vẹn, trƣờng Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh [28] 4.3.1 Thí nghiệm mơ đun đàn hồi vật liệu Q trình thí nghiệm đƣợc tiến hành dựa theo Tiêu chuẩn 22TCN211-06 [26], mẫu thí nghiệm đƣợc thực cách ép mẫu điều kiện cho nén nở hông tự (nén trục, mẫu không đặt khn, ép đƣờng kính mẫu) Các mẫu đƣợc chế bị với tỷ lệ thành phần, độ chặt, độ ẩm Mẫu BTN đƣợc chế bị cấp áp lực 30MPa trì phút Sau đó, mẫu đƣợc bảo dƣỡng phịng 16 trƣớc thí nghiệm, mẫu đƣợc bảo dƣỡng nhiệt độ 30oC 2,5 76 Đế ép mẫu Đồng hồ đo áp lực Kích thủy lực Hình 4.30 Thiết bị chế bị mẫu mơ đun Hình 4.31 Khuôn đúc mẫu mô đun đàn hồi (chụp 5/2015) (chụp 5/2015) Đồng hồ lực Mẫu Vòng lực Chuyển vị kế Bàn ép Hình 4.32 Thí nghiệm xác định mơ đun Hình 4.33 Mẫu mơ đun đàn hồi thí đàn hồi (Chụp 05/2015) nghiệm (Chụp 05/2015) Trị số modul đàn hồi vật liệu đƣợc tính theo trị số biến dạng đàn hồi L đo đƣợc thí nghiệm ép, tƣơng ứng với tải trọng P(MPa) với công thức sau: E pH L (MPa) (4.1) 77 Trong đó: p 4P  D2 (MPa) (4.2) + D đƣờng kính mẫu (đƣờng kính bàn ép), có kích thƣớc 101,6 mm H chiều cao mẫu + P (kN) lực tác dụng lên bàn ép Khi thí nghiệm thƣờng lấy p = 0,5 MPa (tƣơng đƣơng với áp lực làm việc vật liệu áo đƣờng) Kết thí nghiệm đƣợc thể Bảng 4.21 Hình 4.34 dƣới đây: Bảng 4.21 Kết thí nghiệm mơ đun đàn hồi Hàm lƣợng cao su Mô đun đàn hồi Etb (MPa) 5% 262,552 10% 243,553 15% 234,747 20% 205,291 0% 166,842 300,00 Mô đun đàn hồi (MPa) 262,552 243,553 250,00 234,747 205,291 200,00 166,842 150,00 100,00 50,00 0,00 5% 10% 15% 20% 0% Hàm lƣợng cao su trộn Hình 4.34 Biểu đồ kết thí nghiệm mơ đun đàn hồi 78 Nhận xét: Hỗn hợp BTN sử dụng cao su cho kết mô đun đàn hồi cao so với mẫu không sử dụng cao su Mô đun đàn hồi biến đổi theo chiều hƣớng giảm dần tăng hàm lƣợng cao su Mô đun đàn hồi mẫu sử dụng hàm lƣợng cao su 5% hỗn hợp nhựa 5,393% cho kết modun đàn hồi cao nhất, đạt giá trị 262,552 MPa 4.3.2 Thí nghiệm cƣờng độ chịu kéo gián tiếp (ép chẻ) Thí nghiệm dùng để đánh giá khả chịu kéo mẫu vật liệu có lực nén tác dụng dọc theo đƣờng sinh mẫu thử hình trụ, nằm mặt phẳng thẳng đứng qua đƣờng kính hai đáy mẫu thử Khi lực nén đạt đến trị số tối đa, mẫu thử bị phá hủy theo mặt phẳng thẳng đứng ứng suất kéo phát sinh vƣợt khả chịu kéo vật liệu Q trình thí nghiệm áp dụng theo TCVN 8862:2011 [30] Dụng cụ thí nghiệm bao gồm máy nén có đủ khả tăng tải đến phá hủy mẫu, có đồng hồ đo lực (hoặc vịng đo lực) có hộp số để điều chỉnh tốc độ nén mẫu Tấm đệm dùng cho vật liệu liên kết chất kết dính hữu đƣợc làm thép, mặt có dạng lịng máng, có bán kính đáy mẫu trụ, chiều rộng đệm thép (12.70±0.3) mm, chiều dài đệm truyền tải dài đƣờng sinh mẫu hình trụ khoảng đến mm bên Một đệm đƣợc đặt gá lắp vào bàn nén đệm đƣợc đặt gá lắp vào phận phía máy (Hình 4.35) Kích thƣớc mẫu trình chế tạo mẫu giống nhƣ đúc mẫu Marshall, mẫu đƣợc chế bị xong đƣợc bảo dƣỡng phịng địa hình phẳng để tránh mẫu bị biến dạng Trƣớc đem mẫu thí nghiệm phải bảo dƣỡng mẫu nhiệt độ 250C thời gian 1.5 Cƣờng độ chịu kéo gián tiếp - ITS viên mẫu thử hình trụ đƣợc tính xác đến 0,01MPa theo cơng thức: St  2P (MPa)  HD (4.3) Trong đó: P - tải trọng ép chẻ mẫu bị nứt tách; D - Đƣờng kính (D= 101,6mm), H - chiều cao mẫu; Π = 3,14 79 Hình 4.35 Thí nghiệm ép chẻ (Chụp Hình 4.36 Thí nghiệm ép chẻ (Chụp 5/2015) 5/2015) Kết thí nghiệm ép chẻ đƣợc thể Bảng 4.37 Hình 4.22 dƣới Bảng 4.22 Kết thí nghiệm ép chẻ Hàm lƣợng cao su Cƣờng độ chịu kéo gián tiếp (MPa) 5% 1,532 10% 1,896 15% 1,297 20% 1,209 0% 0,767 Cƣờng độ chịu kéo gián tiếp (MPa) 80 1,896 2,00 1,80 1,532 1,60 1,297 1,40 1,209 1,20 1,00 0,767 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 5% 10% 15% 20% 0% Hàm lƣợng cao su trộn Hình 4.37 Biểu đồ kết thí nghiệm ép chẻ Nhận xét: Hỗn hợp BTN cao su cho kết cƣờng độ ép chẻ cao mẫu không sử dụng cao su So sánh tổ hợp mẫu sử dụng cao su trình thực đề tài cho thấy với hàm lƣợng hỗn hợp nhựa 5,454%, cao su chiếm 10% cho kết cƣờng độ ép chẻ cao mẫu hàm lƣợng hỗn hợp nhựa cao su lại Cƣờng độ ép chẻ biến đổi tăng theo xu hƣớng tăng hàm lƣợng cao su hỗn hợp nhựa nhƣng sau lại giảm dần tăng hàm lƣợng 4.3.3 Thí nghiệm độ ổn định Marshall Các tổ hợp mẫu đƣợc chế bị, bão đƣỡng, thí nghiệm theo phƣơng pháp Marshall với hàm lƣợng nhựa tối ƣu tƣơng ứng với hàm lƣợng cao su trộn vào hỗn hợp Quá trình thực thí nghiệm giống với q trình thiết kế hỗn hợp BTNC 12.5 trình bày Tồn q trình thí nghiệm tiến hành theo TCVN 88201:2011 [26] Kết thí nghiệm độ ổn định Marshall đƣợc thể Bảng 4.23 Hình 4.38 dƣới 81 Bảng 4.23 Kết thí nghiệm ổn định Marshall Hàm lƣợng cao su Độ ổn định Marshall 5% 13,657 10% 16,279 15% 13,931 20% 10,078 0% 10,010 18 16,279 Độ ổn định Marshall ( kN) 16 14 13,931 13,657 12 10,078 10,01 20% 0% 10 5% 10% 15% Hàm lƣợng cao su trộn Hình 4.38 Biểu đồ kết thí nghiệm độ ổn định Marshall 4.3.4 Thí nghiệm xác định độ mài mịn Cantabro Thí nghiệm dùng để đánh giá độ chịu mài mịn mẫu đầm bê tơng nhựa thùng quay Losangeles Khối lƣợng bị mài mịn mẫu đầm giá trị để đánh giá độ bền vật liệu bê tơng nhựa nhám có độ rỗng cao, đồng thời đánh giá mối quan hệ độ mài mòn Cantabro với chất lƣợng, hàm lƣợng nhựa hỗn hợp asphalt nghiên cứu Thiết bị thí nghiệm: Thùng quay Losangeles Trình tự thí nghiệm:  Chuẩn bị mẫu đầm Marshall cho tổ mẫu đƣợc thiết kế ban đầu, 82 để nhiệt độ 250C, cân xác định khối lƣợng ban đầu  Đặt mẫu vào thùng quay Losangeles;  Cho thùng quay tốc độ 30-33 vòng/phút, quay 300 vịng ngừng;  Lấy mẫu kiễm tra độ mài mịn Cantabro;  Tính tốn Cơng thức tính độ mài mịn Cantabro nhƣ sau: CL  A B x100(%) (4.4) A Trong đó:  CL- Độ mài mòn Cantabro Loss (%);  A- Khối lƣợng ban đầu (g);  B- Khối lƣợng sau mẫu (g) Theo tiêu chuẩn EN NTL-352-00 [31], quy định độ mài mòn Cantabro mẫu asphalt nghiên cứu: CL ≤ 20% thí nghiệm mẫu 250C, quay 300 vịng Hình 4.39 Thiết bị dùng để thí nghiệm Hình 4.40 Mẫu trƣớc sau vào Cantabro (Chụp 5/2014) thùng quay (Chụp 5/2015) 83 Kết thí nghiệm đƣợc thể Bảng 4.24 dƣới Bảng 4.24 Kết thí nghiệm độ mài mòn Cantabro Hàm lƣợng cao su Trƣớc quay (g) Sau quay (g) Độ mài mòn (%) 5% 1224,8 1175,9 3,992 10% 1220,7 1169,2 4.219 15% 1169,1 1149,05 2,314 20% 1222,15 1198,45 1,939 0% 4,50 1,256 4,219 3,992 4,00 Độ mài mòn (%) 3,50 3,00 2,314 2,50 1,939 2,00 1,256 1,50 1,00 0,50 0,00 5% 10% 15% 20% 0% Hàm lƣợng cao su trộn Hình 4.41 Biểu đồ kết thí nghiệm xác định độ mài mịn Cantabro Nhận xét Hỗn hợp BTN có sử dụng cao su cho kết độ mài mòn Cantabro cao mẫu khơng sử dụng cao su Độ mài mịn Cantabro mẫu sử dụng cao su biến đổi theo xu hƣớng tăng hàm lƣợng cao su độ mài mịn tăng nhƣng sau lại giảm tăng hàm lƣợng Độ mài mòn nhỏ ứng với hàm lƣợng cao su trộn vào 20% 84 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Trên sở hiệu cao su bê tông nhựa thông qua nghiên cứu giới dƣ thừa lốp xe phế liệu Việt Nam, đề tài sử dụng cao su từ Công ty Cổ phần Cao su miền Nam để thực đánh giá mức độ ảnh hƣởng cao su tới nhựa đƣờng chất lƣợng bê tông nhựa cao su Trong đề tài, hàm lƣợng cao su thay đổi lần lƣợt 5%, 10%, 15%, 20% hỗn hợp bê tông nhựa chặt 12,5mm với cốt liệu từ mỏ đá nhựa đƣờng 60/70 đƣợc dùng đại trà thành phố Hồ Chí Minh Đề tài thực đƣa đƣợc kết luận sau: Cao su làm thay đổi tính chất lý nhựa đƣờng theo chiều hƣớng có lợi: Độ kim lún, nhiệt độ hóa mềm, độ đàn hồi Tuy nhiên trình thí nghiệm, nhựa bị gia nhiệt lâu nên phần dầu gốc bị bay nên dẫn đến ảnh hƣởng đến tiêu lý hỗn hợp nhựa đƣờng cao su Khi tăng hàm lƣợng trộn cao su vào nhựa đƣờng, giá trị hàm lƣợng nhựa tối ƣu hỗn hợp bê tông nhựa chặt 12.5mm sử dụng cao su có chiều hƣớng tăng Thơng qua kết thí nghiệm: Độ ổn định Marshall thí nghiệm ép chẻ ta kết luận hỗn hợp bê tơng nhựa có khả chịu kéo nén tốt so với bê tông nhựa thơng thƣờng Kết từ thí nghiệm độ mài mịn Cantabro cho thấy hỗn hợp bê tơng nhựa chặt 12.5mm sử dụng cao su làm giảm khả chống va đập mẫu BTNC thông thƣờng Ứng với tổ hợp hàm lƣợng nhựa cao su cho thấy hàm lƣợng hỗn hợp nhựa tối ƣu 5.538%, cao su 20% cho kết độ mài mòn cantabro thấp Kết từ thí nghiệm mơ đun đàn hồi cho thấy hỗn hợp bê tông nhựa chặt 12.5mm sử dụng cao su cải thiện mô đun đàn hồi tốt hỗn hợp BTNC thông thƣờng Hàm lƣợng nhựa cao su có xu hƣớng giảm dần độ đàn hồi tăng hàm lƣợng cao su mẫu 85 5.2 KIẾN NGHỊ Sử dụng thêm nguồn vật liệu đá khác để đánh giá mức độ ảnh hƣởng cao su đến tiêu kỹ thuật hỗn hợp bê tông nhựa Sử dụng thêm thí nghiệm khác đánh giá chất lƣợng nhựa đƣờng có cao su nhƣ thí nghiệm hóa già theo thời gian ngắn dài (Thí nghiệm màng mỏng, thí nghiệm PAV – Pressure Aging Vessel), nhƣ đánh giá chất lƣợng hỗn hợp bê tơng nhựa có cao su nhƣ thí nghiệm mỏi, thí nghiệm vệt hằn bánh xe… Quá trình trộn nhựa với cao su nhiệt độ cao thời gian dài làm lƣợng dầu gốc bị hao hụt đáng kể, cần phải bổ sung thêm dầu gốc để cải thiện tiêu lý nhựa BTN 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Nguyễn Thống Nhất, Trần Văn Thiện.“Một số nguyên nhân hƣ hỏng mặt đƣờng bê tông nhựa phổ biến Nam Bộ hƣớng giải quyết”, Tạp chí Giao thơng vận tải, 2014 [2] Lê Anh Thắng Lớp thạc sĩ, Topic: “Flexible Pavement Maintenance & Rehabilitation”, Khoa kỹ thuật Xây dựng, trƣờng Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh, 2014 [3] Nguyễn Văn Thành, Lƣu Ngọc.“Kết cấu mặt đƣờng nửa cứng định hƣớng áp dụng Việt Nam,” Tạp chí Giao Thơng Vận Tải, 09/2013 [4] TCVN 8819:2011 Mặt đƣờng bê tơng nhựa nóng-u cầu thi công nghiệm thu, Viện Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải, 2011 [5] Tuấn Kiệt (6/2015) “Đƣờng 10.000 tỷ lƣợn sóng, ùn tắc giao thơng dài”, http://www.thegioianh.vn/ong-kinh/2149-duong-10-000-ty-luon-song-untac-giao-thong-con-dai.html.[Online] Truy cập tháng 7/2015 [6] Xuân Nguyên (6/2015) “Trao đổi kinh nghiệm xử lý tƣợng hằn lún vệt bánh xe”, http://www.mt.gov.vn/m/tin-tuc/856/37129/trao-doi-kinh-nghiemxu-ly-hien-tuong-han-lun-vet-banh-xe-.aspx.[Online] Truy cập tháng 7/2015 [7] D.L Presti “Recycled Tyre Rubber Modified Bitumens for road asphalt mixtures: A literature review”, Journal of Construction and Building Materials 49, pp 863–881, 2013 [8] X Shu, B Huang “Recycling of waste tire rubber in asphalt and portland cement concrete: An overview”, Journal of Construction and Building Materials 67, pp 217–224, 2013 [8] Heitzman M “Design and construction of asphalt paving materials with Crumb Rubber Modifier”, Transportation Research Record 1339, 1992 87 [9] Epps JA “Uses of recycled rubber tyres in highways”, Washington, DC: Synthesis of Highway Practice No.198, TRB National Research Council NCHRP Report, 1994 [10] Kuennen T “Asphalt rubber makes a quiet comeback”, Better Roads Magazine, May 2004 [11] Vajra technologies.(5/2015) “Nhựa đƣờng cao su hóa”, http://vajra.vn/nhuaduong2.html [Online] Truy cập tháng 7/2015 [12] Nguyen Dinh Dong “Hiểu biết sản xuất lốp xe”, Tài liệu nội 2010 [13] Nguyen Dinh Dong “Waste rubber process from The Southern Rubber Industry joint Stock Company”, Tài liệu nội bộ, 2014 [14] Vo Dai Tu “Bê tông nhựa cải tiến cao su - giải pháp đa năng”, Tạp chí Giao Thơng Vận Tải, 2014 [15] Shell bitumen “Cẩm nang Bitum Shell xây dựng cơng trình giao thơng”, 1991 [16] AASHTO T85: Specific Gravity and Absorption of Coarse Aggregate [17] AASHTO T84: Specific Gravity and Absorption of Fine Aggregate [18] TCVN 4195-2012: Đất xây dựng - Phƣơng pháp xác định khối lƣợng riêng phịng thí nghiệm, Bộ Khoa Học Cơng Nghệ, 2012 [19] TCVN 7493-2005: Bitum- Yêu cầu kỹ thuật, Bộ Khoa Học Công Nghệ, 2005 [20] S.Lui, W.Cao, J Fang, s.Shang “Variance analysis and performance evaluation of different crumb rubber modified (CRM) asphalt”, Construction and Building Materials 23, pp 2701–2708, 2009 [21] K.M Shatanawi, S.Biro, A.Geiger, S.N.Amirkhanian “Effects of furfural activated crumb rubber on the properties of rubberized asphalt”, Construction and Building Materials 28, pp 96–103, 2012 88 [22] 22TCN319-04: Tiêu chuẩn vật liệu nhựa đƣờng Polyme; Bộ Giao Thông Vận Tải, 2005 [23] TCVN 7495-2005: Bitum- Phƣơng pháp xác định độ kim lún, Bộ Khoa Học Công Nghệ, 2005 [24] TCVN 7497-2005: Bitum- Phƣơng pháp xác định điểm hóa mềm, Bộ Khoa Học Cơng Nghệ, 2005 [25] TCVN 7496-2005: Bitum- Phƣơng pháp xác định độ kéo dài, Bộ Khoa Học Công Nghệ, 2005 [26] TCVN 8820:2011 Hỗn hợp bê tơng nhựa nóng-Thiết kế theo phƣơng pháp Marshall, Viện Khoa học Công nghệ Giao Thông Vận Tải, 2011 [27] TCVN 8860-1:2011 Bê tông nhựa – Phƣơng pháp thử - Phần 1: Xác định độ ổn định, độ dẻo Marshall, Viện Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải, 2011 [28] Nguyen Hoai Ven “Nghiên cứu ảnh hƣởng vùng giới hạn theo Superpave đến khả làm việc bê tông nhựa chặt“, Luận văn thạc sĩ, trƣờng đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh, 2015 [29] 22TCN 211- 06 Áo đƣờng mềm - Các yêu cầu dẫn thiết kế, Bộ GTVT, 2006 [30] TCVN 8862:2011 Quy trình thí nghiệm xác định cƣờng độ kéo ép chẻ vật liệu hạt liên kết chất kết dính, Viện Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải, 2011 [31] EN NTL-352-00 Characterization procedure of asphalt binders with the Cantabro test UCL method, 2000 ... ứng dụng sản phẩm cao su phế liệu từ lốp xe ô tô vào bê tông nhựa đƣợc sử dụng nhiều nơi giới, mang lại hiệu tích cực Nó cải thiện đƣợc chất lƣợng nhựa đƣờng, nâng cao khả làm việc bê tông nhựa, ... NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CAO SU PHẾ LIỆU TỪ LỐP XE Ô TÔ VÀO BÊ TÔNG NHỰA NHIỆM VỤ 1: - Tổng quan xử lý lốp xe phế thải thành cao su hạt mịn - Liên hệ tìm nguồn cung ứng bột cao su hạt mịn phù hợp NHIỆM... iv LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Nguyễn Đức Hồi, tơi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ với đề tài ? ?Nghiên cứu ứng dụng cao su phế liệu từ lốp xe ? ?tô vào bê tông nhựa? ?? tự tiến hành thực không chép luận văn