Nghiên cứu hỗn hợp hạt mịn để xây dựng lớp trên của mặt đường bê tông nhựa làm việc trong điều kiện vật liệu và khí hậu ở khu vực phía nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VŨ BÁ TỨ ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HỖN HP HẠT MỊN ĐỂ XÂY DỰNG LỚP TRÊN CỦA MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA LÀM VIỆC TRONG ĐIỀU KIỆN VẬT LIỆU VÀ KHÍ HẬU Ở KHU VỰC PHÍA NAM Chuyên ngành: Cầu, tuynen công trình xây dựng khác đường ôtô đường sắt Mã số ngành: 2.15.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 7-2007 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN XUÂN VINH Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc só bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, Ngày……… tháng……… năm 2007 Luận văn tốt nghiệp Thạc só HTHV: Vũ Bá Tứ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập -Tự Do - Hạnh Phúc oOo - NHIEÄM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌ TÊN HV NGÀY SINH CH NGÀNH MÃ SỐ KHÓA I/ : VŨ BÁ TỨ - PHAÙI : NAM : 28 – 10 - 1978 - NƠI SINH : HẢI DƯƠNG : CẦU, TUYNEN VÀ CÁC CÔNG TRÌNH KHÁC TRÊN ĐƯỜNG Ô TÔ & ĐƯỜNG SẮT : CA.14.004 : K14 TÊN ĐỀ TÀI Nghiên cứu hỗn hợp hạt mịn để xây dựng lớp mặt đường bê tông nhựa làm việc điều kiện vật liệu khí hậu khu vực phía Nam II/ NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG NHIỆM VỤ: Nghiên cứu hỗn hợp bê tông nhựa hạt mịn dùng làm lớp mặt đường cấp cao chủ yếu làm việc điều kiện khí hậu bất lợi khu vực phía Nam dựa vào thí nghiệm độ ổn định theo phương pháp Marsall NỘI DUNG: Chương mở đầu Chương 1: Khái quát điều kiện tự nhiên vật liệu khu vực phía Nam Chương 2: Tổng quan hỗn hợp bê tông nhựa dùng làm mặt đường mềm cấp cao chủ yếu Chương 3: Những kết thí nghiệm phòng tính toán xử lý số liệu thí nghiệm Chương 4: Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Tóm tắt lý luận khoa học Phần phụ lục III/ NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV/ NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V/ HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS NGUYỄN XUÂN VINH VI/ HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1: VII/ HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ PHẢN BIỆN 2: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH PGS.TS NGUYỄN XUÂN VINH PGS.TS NGUYỄN VĂN CHÁNH TS LÊ THỊ BÍCH THỦY Nội dung đề cương Luận án cao học Hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày 22 tháng năm 2007 PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Luận văn tốt nghiệp Thạc só HTHV: Vũ Bá Tứ LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập nghiên cứu tập thể thầy, cô môn Cầu – Đường, Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường đại học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh nhiệt tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức cho chuyên môn, giúp nâng cao kiến thức vững vàng công tác nghiên cứu khoa học Tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tất thầy, cô cán giảng dạy quan, trường, viện … Đặc biệt xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Nguyễn Xuân Vinh tận tình bảo hướng dẫn thời gian thực Luận án Xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đình Huân tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất, thiết bị tài liệu liên quan trình làm thí nghiệm Phòng thí nghiệm Đường ôtô thuộc Bộ môn Cầu – Đường Tôi bày tỏ lòng cảm ơn người thân gia đình, bạn đồng nghiệp bạn học cao học Khóa 14 quan tâm, động viên giúp đỡ suốt trình học tập nghiên cứu Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng năm 2007 Vũ Bá Tứ Luận văn tốt nghiệp Thạc só HTHV: Vũ Bá Tứ TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn thạc só thực với tên đề tài: “Nghiên cứu hỗn hợp hạt mịn để xây dựng lớp mặt đường bê tông nhựa làm việc điều kiện vật liệu khí hậu khu vực phía Nam” Luận văn tiến hành sở nghiên cứu thử nghiệm phòng kết hợp với lý thuyết, loại vật liệu dùng để chế tạo mẫu thí nghiệm lấy từ nguồn sử dụng phổ biến cho công trình xây dựng mặt đường TP, Hồ Chí Minh khu vực lân cận Nội dung luận văn nghiên cứu hỗn hợp bê tông nhựa dựa vào đánh giá mặt ổn định theo phương pháp thí nghiệm Marshall Việc nghiên cứu chủ yếu tập trung nghiên cứu chất, vai trò tỷ lệ loại vật liệu dùng để chế tạo hỗn hợp bê tông nhựa hạt mịn bao gồm: đá dăm, cát, bột khoáng nhựa loại 60/70 Kết luận văn tìm tỷ lệ phối hợp hợp lý loại vật liệu khai thác để chế tạo hỗn hợp bê tông nhựa sử dụng làm mặt đường TP, Hồ Chí Minh khu vực lân cận Từ kết nghiên cứu đề nghị biện pháp kiểm tra chất lượng bê tông nhựa sử dụng cho công trình thực tế Luận văn tốt nghiệp Thạc só HTHV: Vũ Bá Tứ SUMMARY OF THE CONTENT MR composition is research with the topic: "Researching on the mixture of fine material to build the top surface of asphalt concrete road working under the weather and material condition of the South of Vietnam" The thesis has been conducting based on the theoretical research and experiments, in which the test-pattern is made of the common materials that is being used at some current construction projects in Ho Chi Minh city and nearby area The content has searched about the mixture of asphalt concrete and evaluated the stability by Marshall's experiment It has concentrated on the character, the role and the proportion of each material like: stone, sand, mineral filler and plastic 60/70 to make the fine mixture of asphalt concrete The result has come out with a rational mixing proportion of each material that being exploited and used in the asphalt concrete on the surface of roads in Ho Chi Minh city and nearby area And based on this result to propose some new test methods for asphalt concrete in order to apply in the reality Luận văn tốt nghiệp Thạc só HTHV: Vũ Bá Tứ MỤC LỤC MỞ ĐẦU I SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 01 II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 03 III NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 03 IV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .03 V BỐ CỤC CỦA LUẬN VAÊN 04 CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ VẬT LIỆU Ở KHU VỰC PHÍA NAM I II ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN [21] [22] 05 I.1 Về khí haäu 05 I.2 Về chế độ lũ lụt 07 I.3 Về chế độ thủy triều 08 MOÄT SỐ MỎ VẬT LIỆU KHU VỰC PHÍA NAM [22] 08 II.1 Các mỏ cát vàng 08 II.2 Các mỏ đá 09 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỖN HP BÊ TÔNG NHỰA DÙNG LÀM MẶT ĐƯỜNG MỀM CẤP CAO CHỦ YẾU I TẦM QUAN TRỌNG CỦA LỚP TRÊN CỦA MẶT ĐƯỜNG .10 II SƠ LƯC VỀ THÀNH PHẦN CẤU TRÚC CỦA HỖN HP HẠT MỊN DÙNG LÀM LỚP TRÊN CỦA MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA 10 II.1 Cấu trúc nguyên lý làm việc bê tông nhựa [3] 10 II.2 Phân loại bê tông nhựa [3] [4] .13 II.3 Vật liệu chế tạo hỗn hợp hạt mịn yêu cầu chúng [4] [16] 14 III MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ HỖN HP BÊ TÔNG NHỰA 17 III.1 Nghiên cứu hỗn hợp bê tông nhựa [9] 17 III.2 Nghiên cứu thành phần cấp phối bê tông nhựa [8] 19 Luận văn tốt nghiệp Thạc só HTHV: Vũ Bá Tứ IV ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA HỖN HP BÊ TÔNG NHỰA THEO PHƯƠNG PHÁP MARSHALL [4] [6] .20 V ĐẶC ĐIỂM LÀM VIỆC CỦA MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA Ở ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ AÅM CAO 22 VI LÝ THUYẾT VỀ CƯỜNG ĐỘ VÀ ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA [3] [6] 24 VII CƯỜNG ĐỘ YÊU CẦU VÀ ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG XE TRONG CÁC ĐIỀU KIỆN THỜI TIẾT KHÁC NHAU 28 VII.1 Cường độ yêu cầu độ ổn định chống trượt mặt đường bê tông nhựa nhiệt độ cao [4] [9] 29 VII.2 Cường độ độ ổn định mặt đường bê tông nhựa chịu tác dụng nước [4] [6] 35 VII.3 Khả chịu biến dạng mặt đường nhựa [4] [6] 37 VIII CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA QUÁ TRÌNH TÁC DỤNG TƯƠNG HỖ HÓA LÝ GIỮA NHỰA VÀ HẠT KHOÁNG CHAÁT [4] 39 CHƯƠNG NHỮNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG VÀ TÍNH TOÁN XỬ LÝ SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM I TIẾN HÀNH CHẾ TẠO MẪU THÍ NGHIỆM MARSHALL CÓ HÀM LƯNG ĐÁ DĂM, CÁT, BỘT KHOÁNG VÀ NHỰA (LOẠI 60/70) KHÁC NHAU 45 II NHỮNG NỘI DUNG NGHIÊN CỨU TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM .47 II.1 Thí nghiệm xác định tiêu lý vật liệu 48 II.1.1 Về đá dăm 48 II.1.2 Về cát 54 II.1.3 Về bột khoáng 58 II.1.4 Về nhựa .62 II.2 Thí nghiệm độ ổn định Marshall 66 II.2.1 Dụng cụ thí nghiệm 66 II.2.2 Vật liệu chế tạo mẫu thí nghiệm 66 II.2.3 Chế tạo mẫu 67 II.2.4 Xác định độ ổn định Marshall mẫu thí nghiệm 70 III NHỮNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG PHÒNG 71 III.1 Các công thức theo tiêu chuẩn 22 TCN 249-98 22 TCN 62-84 72 Luận văn tốt nghiệp Thạc só HTHV: Vũ Bá Tứ III.1.1 Xác định khối lượng thể tích bê tông nhựa (γ ) 72 III.1.2 Xác định khối lượng riêng bê tông nhựa (γ RH ) 72 III.1.3 Xác định khối lượng thể tích cốt liệu bê tông nhựa (γ ) 72 III.1.4 Xác định khối lượng riêng trung bình cốt liệu (γ R ) 73 III.1.5 Xác định độ rỗng cốt liệu bê tông nhựa (ν R ) 73 III.1.6 Xác định độ rỗng dư bê tông nhựa (ν R ) .73 III.2 Các công thức theo tiêu chuẩn AASHTO 74 III.2.1 Hàm lượng nhựa (Pnh ) 74 III.2.2 Hàm lượng cốt liệu (Pđá ) 75 III.2.3 Xác định khối lượng riêng thật cốt liệu khoáng vật (γ tđ ) 75 III.2.4 Xác định độ rỗng cốt liệu khoáng vật (ν đá ) .75 ( ) III.2.5 Tỷ lệ lượng nhựa hấp phụ cốt liệu khoáng vật khô Pnhhp 76 ( ) III.2.6 Xác định hàm lượng nhựa hữu hiệu Pnhhh 76 III.2.7 Xác định tỷ lệ phần trăm thể tích lượng nhựa hữu hiệu 77 III.2.8 Xác định độ rỗng dư bê tông nhựa (ν btn ) 77 IV KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM .78 V PHỤ LỤC CÁC SỐ LIEÄU 80 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN 81 II HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI .91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 TÓM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC 95 PHẦN PHỤ LỤC ... pháp Marshall hỗn hợp vật liệu Từ nội dung nêu trên, đề tài ? ?Nghiên cứu hỗn hợp hạt mịn để xây dựng lớp mặt đường bê tông nhựa làm việc điều kiện vật liệu khí hậu khu vực phía Nam? ?? hình thành... VÀ CÁC CÔNG TRÌNH KHÁC TRÊN ĐƯỜNG Ô TÔ & ĐƯỜNG SẮT : CA.14.004 : K14 TÊN ĐỀ TÀI Nghiên cứu hỗn hợp hạt mịn để xây dựng lớp mặt đường bê tông nhựa làm việc điều kiện vật liệu khí hậu khu vực phía. .. để xây dựng lớp mặt đường bê tông nhựa làm việc điều kiện vật liệu khí hậu khu vực phía Nam? ?? Luận văn tiến hành sở nghiên cứu thử nghiệm phòng kết hợp với lý thuyết, loại vật liệu dùng để chế