Nghiên cứu đánh giá chất lượng cơ bản của bê tông nhựa sử dụng xỉ than trong phòng thí nghiệm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ THỊ THU THỦY NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CƠ BẢN CỦA BÊ TÔNG NHỰA SỬ DỤNG XỈ THAN TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM Chun ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Mã số ngành: 60 58 02 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2020 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa-ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm 20 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: TS Lê Bá Khánh – Chủ tịch PGS.TS Lê Anh Thắng – Phản biện TS Lê Văn Phúc – Phản biện TS Huỳnh Ngọc Thi – Thư ký PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn – Uỷ viên Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TS Lê Bá Khánh TRUỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS.TS Lê Anh Tuấn i 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: LÊ THỊ THU THỦY MSHV: 1670597 Ngày, tháng, năm sinh: 25/12/1977 Nơi sinh: Hà Nội Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Cơng trình giao thơng Mã số : 60580205 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CƠ BẢN CỦA BÊ TÔNG NHỰA SỬ DỤNG XỈ THAN TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu tổng quan bê tông nhựa xỉ than Thiết kế mẫu bê tông nhựa chặt xỉ than Thí nghiệm tiêu đánh giá chất lượng bê tông nhựa chặt xỉ than So sánh kinh tế kỹ thuật bê tông nhựa chặt xỉ than bê tông nhựa chặt thường III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 19/8/2019 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 08/12/2019 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS NGUYỄN MẠNH TUẤN Tp HCM, ngày CÁN BỘ HƯỚNG DẪN tháng năm 20 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS.TS Lê Anh Tuấn ii LỜI CẢM ƠN Em chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn hướng dẫn em hoàn thành luận văn Thầy tận tình hướng dẫn, hỗ trợ nhiều tài liệu, hướng dẫn thí nghiệm cho em thời gian học tập nghiên cứu Em xin gửi lời cám ơn đến quý Thầy, Cô Bộ Môn Kỹ Thuật xây dựng cầu đường – Khoa Kỹ thuật xây dựng, trường ĐH Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh dành thời gian quí báu dẫn dắt, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý tạo điều kiện tốt thời gian học tập trường Xin cảm ơn thầy PGS TS Lê Anh Thắng phịng thí nghiệm cầu đường trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh, phịng thí nghiệm cầu đường trường Cao Đẳng Giao Thông Vận Tải Tp.Hồ Chí Minh giúp đỡ em q trình làm luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè đồng nghiệp trình học trường ĐH Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh hỗ trợ cho tơi tồn q trình làm luận văn Một lần xin gửi đến Quý Thầy, Cơ, gia đình bạn bè lịng biết ơn sâu sắc Với hạn chế thời gian thực lực có hạn thân, chắn luận văn không tránh khỏi thiếu sót Rất mong đóng góp ý kiến từ quý Thầy, Cô, đồng nghiệp bạn bè để luận văn thêm hồn thiện có đóng góp vào thực tiễn Trân trọng cám ơn TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2019 Tác giả luận văn Lê Thị Thu Thủy iii TÓM TẮT LUẬN VĂN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CƠ BẢN CỦA BÊ TÔNG NHỰA SỬ DỤNG XỈ THAN TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM Mục tiêu đề tài đánh giá khả làm việc bê tông nhựa sử dụng xỉ than thay cốt liệu đá dăm thông thường hàm lượng sử dụng xỉ than 5.7% Trong nghiên cứu xỉ than thay phần cốt liệu mịn bê tơng nhựa chặt 12.5mm, cụ thể kích thước cốt liệu mịn từ 0.075mm đến 2.36mm thay xỉ than với hàm lượng 15%, 20%, 25%, 30% (theo khối lượng) Trong nghiên cứu mẫu bê tông nhựa chế bị theo phương pháp Marshall theo hàm lượng nhựa 5.7% để thực thí nghiệm nhằm đánh giá chất lượng bê tông nhựa sử dụng xỉ than thay phần thông qua kết đánh giá độ bền mỏi, hằn lún vệt bánh xe, độ nhám vĩ mô Nghiên cứu so sánh giá thành BTNXT nhằm cung cấp thêm tư liệu để so sánh lợi ích kinh tế BTNXT so với sử dụng BTN thông thường để làm áo đường ABSTRACT The objective of the thesis is to evaluate the working ability of asphalt concrete using coal slag instead of conventional macadam aggregate and the use content of coal slag 5.7% In this study, coal slag is replaced by the fine aggregate of 12.5mm compact asphalt concrete, specifically, the fine aggregate size from 0.075mm to 2.36mm is replaced by coal slag with content of 15%, 20% , 25%, 30% (by volume) In this study, the asphalt concrete samples were prepared according to Marshall method with the resin content of 5.7% to perform experiments to evaluate the quality of asphalt concrete using coal slag instead of the results of evaluation price fatigue strength, rutting wheel rutting, macro roughness The study also compares the cost of asphalt concrete to provide more data to compare the economic benefits of asphalt concrete compared to using conventional asphalt to make road coats iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ kỹ thuật “NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CƠ BẢN CỦA BÊ TÔNG NHỰA SỬ DỤNG XỈ THAN TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM” cơng trình nghiên cứu cá nhân với hướng dẫn dẫn dắt thầy PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn Các số liệu nghiên cứu trung thực Việc tham khảo tài liệu (nếu có) trích dẫn theo quy định Tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nội dung luận văn TP.HCM, ngày tháng 12 năm 2020 LÊ THỊ THU THỦY Học viên cao học khóa 2016 Chuyên ngành : Kỹ Thuật Xây Dựng Công Giao Thông Trường Đại Học Bách Khoa TP HCM v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .ii TÓM TẮT LUẬN VĂN iii LỜI CAM ĐOAN iv DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC VIẾT TẮT xi CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích đề tài 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.5 Nội dung luận văn CHƯƠNG : TỔNG QUAN BÊ TÔNG NHỰA VÀ BÊ TÔNG NHỰA XỈ THAN .5 2.1 Bê tông nhựa 2.1.1 Khái niệm hỗn hợp bê tông nhựa 2.1.2 Phân loại bê tông nhựa 2.1.3 Thành phần hỗn hợp BTNC 2.2 Vật liệu xỉ than bê tông nhựa xỉ than 2.2.1 Khái niệm bê tông nhựa xỉ than 2.2.2 Vật liệu xỉ than 2.3 Các nghiên cứu sử dụng xỉ than lĩnh vực xây dựng 2.3.1 Khái quát tình hình cung ứng sử dụng xỉ than 2.3.2 Tình hình nghiên cứu hỗn hợp BTN xỉ than giới 11 2.4 Kết luận nghiên cứu tro xỉ Việt Nam giới 27 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA XỈ THAN 29 3.1 Lựa chọn vật liệu, cấp phối thiết kế mẫu bê tông nhựa 29 3.1.1 Nhựa đường sử dụng nghiên cứu 29 3.1.2 Cốt liệu đá sử dụng nghiên cứu 31 vi 3.1.3 Bột khoáng 32 3.1.4 Xỉ than 33 3.2 Thiết kế hỗn hợp mẫu bê tông nhựa xỉ than theo phương pháp Marshall 33 CHƯƠNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CƠ BẢN CỦA BÊ TÔNG NHỰA XỈ THAN 42 4.1 Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi vật liệu 42 4.1.1 Chuẩn bị thí nghiệm 42 4.1.2 Trình tự thí nghiệm 42 4.1.3 Kết thí nghiệm 43 4.2 Thí nghiệm độ ổn định Marshall 44 4.2.1 Chuẩn bị thí nghiệm 44 4.2.2 Mơ tả thí nghiệm 44 4.2.3 Kết thí nghiệm 45 4.3 Thí nghiệm xác định độ mài mịn Cantabro 46 4.3.1 Chuẩn bị thí nghiệm 46 4.3.2 Mơ tả thí nghiệm 46 4.3.3 Kết thí nghiệm 46 4.4 Thí nghiệm cường độ chịu kéo gián tiếp (ép chẻ) (ITS) 47 4.4.1 Chuẩn bị thí nghiệm 47 4.4.2 Mô tả thí nghiệm 48 4.4.3 Kết thí nghiệm 48 4.5 Thí nghiệm xác định độ nhám 49 4.5.1 Chuẩn bị thí nghiệm 49 4.5.2 Mô tả thí nghiệm 49 4.5.3 Kết thí nghiệm 50 4.6 Thí nghiệm vệt hằn bánh xe 50 4.6.1 Chuẩn bị thí nghiệm 50 4.6.2 Mơ tả thí nghiệm: theo phương pháp A 51 4.6.3 Kết thí nghiệm 52 vii 4.7 Thí nghiệm xác định độ bền mỏi hỗn hợp bê tông nhựa chặt xỉ than 55 4.7.1 Chuẩn bị thí nghiệm 55 4.7.2 Mơ tả thí nghiệm 56 4.7.3 Kết thí nghiệm 57 4.8 Đánh giá tiêu lý bê tông nhựa xỉ than 62 4.8.1 Về mô đun đàn hồi vật liệu BTNXT 62 4.8.2 Về độ ổn định độ dẻo Marshall 62 4.8.3 Về khả chịu hao mịn theo thí nghiệm Cantabro 62 4.8.4 Về cường độ chịu kéo gián tiếp 62 4.8.5 Về độ nhám theo thí nghiệm phương pháp rắc cát 62 4.8.6 Về khả kháng lún theo thí nghiệm vệt hằn bánh xe 62 4.8.7 Về khả bền mỏi bê tông nhựa xỉ than 63 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ - KỸ THUẬT BÊ TÔNG NHỰA XỈ THAN 64 5.1 Khối lượng vật liệu: 64 5.2 Đơn giá vật liệu: 64 5.3 Phân tích tích hiệu kinh tế BTNXT 65 5.4 Kết luận 66 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 6.1 Kết luận 68 6.2 Các đề xuất 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Lượng tro bay tiêu thụ giai đoạn từ 2005 đến 2020 [3] Bảng 2.1 Thành phần hóa học số loại tro xỉ Việt Nam [8] Bảng 2.2 Đặc tính học xỉ đáy lò Việt Nam [7] Bảng 2.3 Phân loại mẫu cấp phối sử dụng thiết kế hỗn hợp [18] 13 Bảng 2.4 Kết thí nghiệm GLWT [18] 13 Bảng 2.5 Cấp phối đá vôi với 15% tro đáy [19] 14 Bảng 2.6 Cấp phối đá granit với 15% tro đáy [19] 15 Bảng 2.7 Bảng thiết kế hỗn hợp [19] 15 Bảng 2.8 Kết thí nghiệm GLWT [19] 16 Bảng 2.10 Độ mài mòn Los Angeles coefficient (LA %) [22] 19 Bảng 2.11 Số liệu thí nghiệm tổng hợp [22] 19 Bảng 2.12 Thí nghiệm Marshall hàm lượng nhựa tối ưu [24] 21 Bảng 3.1 Kết thí nghiệm tiêu kỹ thuật nhựa đường 60/70 30 Bảng 3.2 Kết thí nghiệm tiêu lý cốt liệu thô (đá dăm) 32 Bảng 3.3 Kết thí nghiệm tiêu lý cốt liệu mịn ( đá xay) 32 Bảng 3.4 Kết thí nghiệm tiêu lý Vincem Hà Tiên PCB 40 32 Bảng 3.5 Phần trăm thay cốt liệu mịn BTNXT 34 Bảng 3.6: Bảng tổng hợp kết lựa chọn hàm lượng nhựa tối ưu thông biểu đồ quan hệ thu từ thí nghiệm cấp phối xỉ than 40 Bảng 4.1 Kết thí nghiệm E đàn hồi hỗn hợp BTNXT 43 Bảng 4.2 Kết thí nghiệm độ ổn định Marshall số dẻo BTNXT với hàm lượng nhựa 5.25% 45 Bảng 4.4 Kết thí nghiệm xác định độ mài mịn Cantabro BTNXT 47 Bảng 4.3 Kết thí nghiệm cường độ chịu kéo gián tiếp BTNXT BTNC thường có hàm lượng nhựa 5.25% 48 Bảng 4.4 Kết thí nghiệm đo độ nhám mặt đường phương pháp rắc cát 50 Bảng 4.5 Tổng hợp hằn lún vệt bánh xe 52 Bảng 4.6 Biến dạng số vòng lặp thí nghiệm mỏi BTNXT 57 Bảng 5.1 : Tổng hợp so sánh hiệu kinh tế BTNXT BTN thông thường 65 61 không đổi từ 150 kPa đến 250 kPa BTNXT giảm lớn (từ 127000 53000 vòng) 50% , mẫu BTNXT khác giảm sâu hơn, cụ thể BTNXT 20% giảm khoảng 60%, BTNXT 25% giảm 65%, BTNXT 30% giảm gần 70% số vịng lặp ➢ Thơng qua số vịng lặp với điều kiện khống chế ứng suất, mẫu BTNXT, BTNXT 15% có độ bền mỏi tốt nhất, độ bền mỏi BTNXT 30% thấp Tại ứng suất 250kPa, mẫu BTNXT 30% chịu 24689 vòng bị phá hoại mỏi ➢ Biểu đồ cho thấy BTNXT 20% BTNXT 25% khơng có kết khác biệt độ bền mỏi Ở cấp tải trọng, độ bền mỏi loại BTNXT gần tương đương Như thay đổi xỉ than BTNXT từ 20% lên 25% không làm ảnh hưởng nhiều đến độ bền mỏi hỗn hợp BTN Kết luận Kết thí nghiệm mỏi BTNC 12,5 mức biến dạng có độ lệch chuẩn số chu kỳ phá hoại nhỏ 0,787 (trị số tối đa quy định); trị số trung bình độ lệch chuẩn log số chu kỳ phá hoại cho tất mẫu thí nghiệm BTNXT 12,5 0,056 < 0,787 Do kết thí nghiệm mỏi BTNXT 12,5 thực đảm bảo độ tin cậy Kết thí nghiệm mỏi có giá trị tương tự với kết nghiên cứu giới công bố, bước đầu xây dựng liệu độ bền mỏi cho vật liệu bê tông nhựa xỉ than 12,5mm để tiến hành áp dụng thiết kế yêu cầu Độ bền mỏi BTNXT 15% tốt mẫu thí nghiệm thơng qua số vịng lặp biểu đồ hình 4.17 Độ bền mỏi BTNXT 20% 25% gần có giá trị tương đương Độ bền mỏi BTNXT 30% tỏ Như nói, độ bền mỏi BTNXT giảm theo lượng xỉ than tăng hỗn hợp BTNXT tăng lượng xỉ than từ 15% lên 20%, từ 25% lên 30% Riêng việc tăng lượng xỉ than từ 20% lên 25% độ bền mỏi hỗn hợp BTNXT khơng thay đổi nhiều Độ bền mỏi bê tông nhựa xỉ than tỷ lệ nghịch với biến dạng.Dưới tác dụng tải trọng lặp, mô đun độ cứng hỗn hợp bê tông nhựa xỉ than giảm nhanh giai đoạn đầu sau chậm dần 62 Các mức biến dạng thí nghiệm mỏi với BTNXT 15%, 20%, 25%, 30% tăng dần tăng tải trọng Như yếu tố tải trọng (thông qua biến dạng) tỷ lệ nghịch với độ bền mỏi có ảnh hưởng lớn đến độ bền mỏi vật liệu bê tơng nhựa xỉ than Cần có thí nghiệm tiếp tục để nghiên cứu thêm độ bền mỏi nhiệt độ khác nhằm so sánh mối tương quan phát triển mỏi BTNXT mức nhiệt độ khác phù hợp với tình hình thực tế địa phương 4.8 Đánh giá tiêu lý BTN xỉ than 4.8.1 Về mô đun đàn hồi vật liệu BTNXT ➢ Trị số mô đun đàn hồi BTNXT 15% không khác biệt nhiều so với BTNC thông thường ➢ Khi tăng lượng xỉ than từ 15% đến 30% mơ đun đàn hồi tỉ lệ nghịch với lượng xỉ than bổ sung vào BTNC ➢ Cần thận trọng sử dụng 30% lượng xỉ than thay phần hạt mịn 4.75 mm xét đến E đàn hồi 4.8.2 Về độ ổn định độ dẻo Marshall ➢ Độ ổn định số dẻo mẫu thí nghiệm tốt, BTNXT thỏa mãn yêu cầu theo tiêu chuẩn hành độ ổn định độ dẻo 4.8.3 Về khả chịu hao mịn theo thí nghiệm Cantabro ➢ Hàm lượng xỉ than lớn hỗn hợp BTNXT chịu hao mịn ➢ Hàm lượng xỉ than thay tới 30% khối lượng phần cốt liệu mịn thỏa mãn theo tiêu chuẩn EN 13108-7 ➢ Tuy nhiên, cần cân nhắc đưa vào sử dụng BTNXT lớp mặt dễ chịu tác động mài mòn, phá hủy 4.8.4 Về cường độ chịu kéo gián tiếp Cường độ chịu kéo gián tiếp BTNXT BTN thông thường tương đương Các trị số không sai biệt nhiều sau thử nghiệm 4.8.5 Về độ nhám theo thí nghiệm phương pháp rắc cát Hỗn hợp BTNXT thỏa mãn tốt điều kiện độ nhám với vận tốc thực xe chạy nhỏ 80km/h theo tiêu chuẩn TCVN8866:2011 4.8.6 Về khả kháng lún ➢ BTNXT có khả chịu kháng lún tương đối yếu điều kiện ẩm ướt, không phù hợp với loại mặt đường cấp cao 63 ➢ Cần có nhiều nghiên cứu để xác định kháng lún nhiệt độ khác cho nhiều nguồn xỉ than để xác định mức độ kháng lún mặt BTN điều kiện thiết kế cụ thể 4.8.7 Về khả bền mỏi bê tông nhựa xỉ than ➢ Lượng xỉ than tăng hỗn hợp bê tông nhựa khiến độ bền mỏi hỗn hợp giảm ➢ Cần có thí nghiệm tiếp tục để nghiên cứu thêm độ bền mỏi nhiệt độ khác nhằm so sánh mối tương quan phát triển mỏi BTNXT mức nhiệt độ khác phù hợp với tình hình thực tế địa phương 64 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA BÊ TÔNG NHỰA XỈ THAN Tận dụng xỉ than từ nhà máy làm giảm thải mơi trường chất thải rắn, cịn làm giảm việc khai thác cát, đá gây tác động lớn đến hệ sinh thái tài ngun, mơi trường Ngồi việc tận dụng xỉ than để thay cấp phối đá hỗn hợp bê tơng nhựa cịn mang lại hiệu kinh tế, giảm giá thành sản phẩm Hiệu kinh tế việc thay phân tích dựa sau: 5.1.Khối lượng vật liệu: - Cấp phối đá BTN nóng theo theo tiêu chuẩn; - Cấp phối BTNXT theo yêu cầu Chương 3, Chương 4; - Khối lượng nhựa tăng thêm thay vật liệu xỉ than; - Khối lượng xỉ than thay tính tốn với mức : 30%, 25%, 20%, 15%; - Định mức dự toán sản xuất cấp phối BTN theo QĐ 1776/BXD-VP; 5.2.Đơn giá vật liệu: - Xỉ than tính theo nguồn từ Tây Ninh giá vật liệu 0đ, chi phí vận chuyển tương đương với vận chuyển đá nên tính tương đương với đá cấu thành giá Ngồi khu vực phía Nam có số khu vực có nguồn xỉ than tương đối lớn Nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân tỉnh Ninh Thuận, nhà máy nhiệt điện Trà Vinh số nhà máy khác chuẩn bị đưa vào khai thác sử dụng cung cấp nguồn xỉ lớn - Cốt liệu tạo cấp phối đá theo thông báo giá quý II năm 2019 số 8880/TB-SXDVLXD ngày 19/7/2019 thông báo giá quý III năm 2019 số 12605/TB-SXDVLXD ngày 04/10/2019 Sở Xây dựng TPHCM Giá trung bình thời điểm tính tốn trạm trộn BTNN khu vực quận khoảng 300.000đ/m3 - Giá nhựa đường Petrolimex trung bình: 17.400.000 đồng/tấn 65 5.3 Phân tích tích hiệu kinh tế BTNXT Bảng 5.1 : Tổng hợp so sánh hiệu kinh tế BTNXT BTN thông thường TT Đơn giá cốt Xỉ liệu (1m3) Giá TB Giá nhựa Giá Hiệu Hiệu than tăng chênh ca với năm với quy thay thêm lệch quy mô mô trạm trạm trộn 180tấn/h (%) trộn 180tấn/h BTNN 300,000 - - BTNXT 30% 30% 268,020 21,000 10,980 7,905,600 2,846,016,000 BTNXT 25% 25% 273,360 21,000 5,640 4,060,800 1,461,888,000 BTNXT 20% 20% 278,670 21,000 330 237,600 85,536,000 BTNXT 15% 15% 284,010 21,000 -5,010 3,607,200 -1,298,592,000 Hình 5.1 Biểu đồ so sánh giá BTN thông thường BTNXT Biểu đồ so sánh giá BTN thông thường BTNXT 804,000 802,000 800,000 798,000 796,000 794,000 792,000 '30% 25% BTN thông thường 20% 15% BTNXT Nhận xét : Từ biểu đồ số liệu bảng cho thấy ➢ Nếu thay hàm lượng xỉ than cốt liệu 30% tiết kiệm 31.980 đồng/1m3 (tiết kiệm 10% giá cốt liệu), lượng nhựa phải tăng thêm khoảng 0,9% (tương đương khoảng 21.000 đồng) nên thay hàm 66 lượng xỉ than cốt liệu 30% tiết kiệm 10.980 đồng/1m3 (tiết kiệm khoảng 3,6% giá thành) ➢ Nếu thay hàm lượng xỉ than cốt liệu 25% tiết kiệm 26.640 đồng/1m3 (tiết kiệm gần 9% giá cốt liệu), lượng nhựa phải tăng thêm khoảng 0,9% (tương đương khoảng 21.000 đồng) nên thay hàm lượng xỉ than cốt liệu 25% tiết kiệm 5.640 đồng/1m3 (tiết kiệm khoảng 1,8% giá thành) ➢ Nếu thay hàm lượng xỉ than cốt liệu 20% tiết kiệm 21.330 đồng/1m3 (tiết kiệm khoảng 7% giá cốt liệu), lượng nhựa phải tăng thêm khoảng 0,9% (tương đương khoảng 21.000 đồng) nên thay hàm lượng xỉ than cốt liệu 20% tiết kiệm 330 đồng/1m3 (tiết kiệm khoảng 0,1% giá thành) ➢ Nếu thay hàm lượng xỉ than cốt liệu 15% tiết kiệm 15.990 đồng/1m3 (tiết kiệm 5% giá cốt liệu), lượng nhựa phải tăng thêm khoảng 0,9% (tương đương khoảng 21.000 đồng) nên thay hàm lượng xỉ than cốt liệu 15% giá thành lại tăng thêm 5.010 đồng/m3 Vì khơng có hiệu kinh tế với phương án thay 15% cốt liệu xỉ than 5.4 Kết luận Về mặt kinh tế Từ thực tế BTNN sử dụng đến 50% thi công đường bộ, từ quy mô đầu tư xây dựng công trình giao thơng năm gần Việt Nam, từ số lượng dồ phân bố trạm trộn BTNN Việt Nam thấy nhu cầu BTNN Việt Nam lớn Đồng nghĩa với điều lượng cốt liệu đá cần thiết sản xuất BTNN lớn, mỏ đá ngày cạn kiện, nhà máy nhiệt điện hoàn thành vào khai thác sử dụng nhiều dẫn đến lượng xỉ than tạo nhiều Đồng thời với hiệu kinh tế từ việc thay cốt liệu xỉ than phân tích mục 5.3, thấy áp dụng thay xỉ than cốt liệu BTNC tiết kiệm hàng trăm tỷ đồng năm với hàm lượng thay từ 20% đến 30% (nếu thay hàm lượng 15% phải bù thêm tiền-khơng hiệu quả) 67 Về mặt kỹ thuật, BTNXT thỏa mãn tiêu chí bản, khơng có thay đổi đặc biệt q trình thi cơng Vì vậy, kiến nghị cần có nhiều nghiên cứu BTNXT để sớm có tiêu chuẩn, quy chuẩn áp dụng sớm áp dụng BTNXT phạm vi rộng xây dựng cơng trình giao thơng Việt Nam 68 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Nghiên cứu luận văn bước đầu tập trung cung cấp số liệu mỏi, hằn lún vệt bánh xe nhám làm sở liệu cho thiết kế bê tông nhựa 12.5 mm sử dụng cốt liệu xỉ than 15%, 20%, 25%, 30% thay thành phần hạt mịn (kích thước < 4.75mm) với hàm lượng nhựa 5.7% Các số liệu cho thấy: BTNXT 15% có độ bền mỏi, kháng lún vệt bánh xe tốt mẫu BTNXT BTNXT 30% có độ bền mỏi, kháng lún vệt bánh xe thấp mẫu BTNXT 20% BTNXT 25% có độ bền mỏi tương đương, nhiên kết thí nghiệm vệt hằn bánh xe, BTNXT 20% có thời gian nứt vỡ sớm so với BTNXT 25% Các mẫu BTNXT cho kết tương tự thí nghiệm rắc cát Các kết chứng tỏ độ nhám vĩ mô mẫu BTNXT đạt yêu cầu theo TCVN hành Độ ổn định Marshall, số dẻo BTNXT tốt BTNC thường Mơ đun đàn hồi độ mài mịn Cantabro yếu so với BTNC thường, giới hạn chấp nhận theo TCVN Riêng mô đun đàn hồi BTNXT 30% 600C yếu BTNC thường nhiều, cần ý sử dụng loại BTNXT Phân tích giá thành sản phẩm BTNXT so với BTN thông thường trạm trộn cho thấy sử dụng xỉ than không tận dụng tro xỉ nguồn nguyên liệu thứ cấp giúp giảm ô nhiễm mơi trường mà cịn tiết kiệm nguồn ngun liệu đá tự nhiên, giảm giá thành sản phẩm (10.000đ/m3) Với mong muốn lựa chọn giải pháp kinh tế - kỹ thuật tốt để áp dụng BTNXT vào thực tế, ta thấy BTNXT 15% cho kết tốt kỹ thuật khơng có lợi mặt kinh tế BTNXT 30% có lợi mặt mơi trường kinh tế đặc tính chống lún chịu mỏi , thời gian làm việc không dài nên cần thận trọng định sử dụng BTNXT 20% BTNXT 25% có điều kiện tương đương chống lún mỏi Xét tổng hợp mặt kinh tế - kỹ thuật, BTNXT 25% tỏ có ưu việc lựa chọn để xây dựng làm mặt đường cấp thấp làm lớp cho mặt đường BTN cấp cao 69 6.2 Các đề xuất Các số liệu luận văn bước đầu nghiên cứu BTNXT nguồn vật liệu địa phương (đá Đồng Nai, xỉ than lò Tây Ninh) Để áp dụng BTNXT vào thực tế cần nhiều nghiên cứu nhằm hoàn thiện bổ sung liệu BTNXT với nguồn xỉ than khác Độ bền mỏi xét nhiệt độ 20oC, hằn lún xét 50oC Trong thực tế với tình hình biến đổi khí hậu nay, nhiều vùng phía Bắc nhiệt độ trung bình theo mùa xuống thấp nhiều, có nơi 0oC Vì nên có liệu thêm độ bền mỏi hằn lún nhiệt độ khác phù hợp với điều kiện áp dụng BTNXT vào thực tế BTNXT nhìn chung chịu hằn vệt bánh xe yếu, không phù hợp với loại mặt đường cấp cao Tuy nhiên mặt đường cấp 2,3 Việt Nam lại chiếm tỉ trọng lớn Ứng dụng BTNXT tỏ phù hợp với loại mặt đường Cần có thêm nghiên cứu vệt hằn bánh xe BTNXT với cấp tải trọng khác để đánh giá đầy đủ khả sử dụng BTNXT với loại cấp đường Việc ứng dụng BTNXT thành giúp giải vấn đề xã hội – môi trường liên quan đến tro xỉ Nếu có điều kiện, nên có thử nghiệm bê tơng nhựa xỉ than 25% vào cơng trình thực tế điều kiện khí hậu nhiệt độ khác giúp cho việc quan sát đánh giá khả làm việc xỉ than làm cốt liệu thay bê tông nhựa rõ ràng 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] QĐ 318/QĐ-TTg:2014: Phê duyệt chiến lược giao thông vận tải đến năm 2020 định hướng đến năm 2030 [2] Kiều Cao Thăng, Nguyễn Đức Quý, " Tình hình phương hướng tái chế, sử dụng tro xỉ nhà máy nhiệt điện Việt Nam", Hội thảo tận thu thạch cao- Hội Xây dựng Việt Nam, 10/2011 [3] Quế Hà, “Mối lo từ hàng triệu tro xỉ than,” Thanh Niên online, 10/2018 (Truy cập tháng 11/2019: https://thanhnien.vn/thoi-su/moilo-tu-hang-trieu-tan-tro-xi-than-1011105.html) [4] TCVN 8819:2011: Mặt đường bê tơng nhựa nóng-u cầu thi cơng nghiệm thu, Bộ Khoa học công nghệ, 2011 [5] Jyoti Ranjan Rout "Study of the settling characteristics of fly ashwater slurry and designing of a settling pon " National Institute of Technology rourkela, Orissa-769008, page 17.2011 [6] TCVN 10302:2014: Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tơng, vữa xây xi măng, Bộ Khoa học Công nghệ, 2014 [7] Benson Craig H and Bradshaw.Sabrina “User Guideline for Coal Bottom Ash and Boiler Slag in Green Infrastructure Construction” in University of Winsconsin-Madison, 2011 [8] Lương Như Hải "Nghiên cứu ứng dụng tro bay làm chất độn gia cường cho vật liệu cao su cao su blend" Luận án tiến sĩ hóa học Viện Hàn lâm KHVN,2015 [9] Thanh Hà, “Giải toán tro xỉ nhà máy nhiệt điện than” Tạp chí Mơi trường, 12/2018.(Truy cập tháng 11/2019: http://tapchimoitruong.vn/Giải toán tro xỉ nhà máy nhiệt điện than-49635.html) [10] Hans Joachim Feuerborn "Coal combustion products in European update on production and utilisation, standardisation and relulation " 71 World of Coal ash (WOCA) conference, May 9-12, 2011, in Denver, CO, USA.(Truy cập tháng 10/2019) http://www.flyash.info/2011/007-feuerborn-2011.pdf) [11] Kiều Cao Thăng, Nguyễn Đức Quý, " Tình hình phương hướng tái chế, sử dụng tro xỉ nhà máy nhiệt điện Việt Nam", Hội thảo tận thu thạch cao- Hội Xây dựng Việt Nam, 10/2011 [12] Cty CP LEC Group "Các loại lị cơng nghiệp phổ biến Việt Nam nay" (Truy cập tháng 9/2019: https://lecvietnam.com/hoatdong/tin-tuc/cac-loai-lo-hoi-cong-nghiep-pho-bien-o-viet-nam-hiennay-59.html) [13] Shuler, T S.; “The effects of bottom ash upon bituminous sand mixtures”.1976 [14] Long,R.E,&Floyd,R.W.“Field Evaluation of Bottom Ash in Hot Mix Asphaltic Concrete” (1982) [15] Hunsucker,D.Q.“Designand Performance of a Bituminous Surface Mixture Containing Bottom Ash Aggregate.”.1992 [16] Musselman et al “The New Hampshire Bottom Ash Paving Demonstration US Route 3, Laconia, New Hampshire” 1994 [17] Donald Saylak et al "Evaluation of the use of coal combustion byproducts in highway and airfield pavement construction".Texas Transportation Institute [18] Khaled Ksaibati and Jason Stephen “Utilization Of Bottom Ash In Asphalt Mixes ”.University of Wyoming, USA.1999 [19] Ksaibati, K et al "Utilization of Wyoming bottom ash in asphalt mixes”; No MPC Report No 06-179 Mountain Plains Consortium 2006 [20] Zeng, M., &Ksaibati, K “Evaluation of moisture susceptibility of asphalt mixtures containing bottom ash.” Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board 1832.1 p25-33 2003: 72 [21] Gunalaan Vasudevan “Performance On Coal Bottom Ash In Hot Mix Asphalt” International Journal of Research in Engineering and Technology p24-33 2013 [22] D'Andrea “Application of Bottom Ash for Pavement Binder Course" SIIV-5th International Congress - Sustainability of Road Infrastructures 2012, 29-31 October 2012, Rome, Italy [23] P Colonna et al “Application of Bottom Ash for Pavement Binder Course’’.5th International Congress Sustainability of Road Infrastructures in Rome.2012 [24] Byung-Soo Yoo, Dae-Wook Park, and Hai Viet Vo, “Evaluation of asphalt mixture containing coal ash,” Transportation Research Procedia 14, pp.797 – 803, 2016 [25] Hình ảnh tham khảo (Truy cập 15/10/2019) http://www.ecoba.org/ecobaccpexs.html) [26] Hình ảnh tham khảo (Truy cập 15/10/2019: https://dongtrieu.quangninh.gov.vn/pinchitiet.aspx?nid=7803 ) [27] Hình ảnh tham khảo.(Truy cập 15/10/2019: https://infonet.vn/hatinh-nghin-tan-tro-xi-o-nhiet-dien-vung-ang-duoc-su-dung-lamduong-post271830.info) [28] Hình ảnh tham khảo ( Truy cập 15/10/2019: http://www.vncold.vn/Web/Content.aspx?distid=839 ) [29] Hình ảnh tham khảo.(Truy cập 15/10/2019: https://trobayvietnam.com/tin-tuc/thuy-dien-lai-chau-vuot-tien-donhieu-hang-muc-dn59.html) [30] TCVN 7495:2005(ASTM D5-97).Bitum-Phương pháp xác định độ kim lún, Bộ Khoa học Công nghệ,2005 [31] TCVN 7493:2005 Tiêu chuẩn quốc gia Bitum – Yêu cầu kỹ thuật, Bộ Khoa học Công nghệ,2005 [32] TCVN 6260:2009 Tiêu chuẩn quốc gia Xi măng Pooc lăng hỗn hợp- Yêu cầu kỹ thuật, Bộ Khoa học Công nghệ,2009 73 [33] TCVN 8820:2011 “Hỗn Hợp Bê Tơng Nhựa Nóng Thiết Kế Theo Phương Pháp Marshall”, Bộ Khoa học Công nghệ, 2011 [34] 22 TCN 211-06 Áo đường mềm- Các yêu cầu dẫn thiết kế BGTVT ban hành ngày 28/12/2006 [35] TCVN 8860-1:2011 Phương pháp xác định độ ổn định, độ dẻo Marshall, Bộ Khoa học Công nghệ, 2011 [36] QĐ1617/QĐ-BGTVT: Quy định kỹ thuật phương pháp thử độ sâu vệt hằn bánh xe BTN xác định thiết bị Wheel tracking 2014 [37] AASHTO T234-04 Thí nghiệm bê tơng nhựa máy thí nghiệm vệt hằn bánh xe Hamburg) [38] EN12679-22: Hỗn hợp bitum – Phương pháp thí nghiệm cho hỗn hợp bê tơng nhựa nóng – phần 22: Vệt hằn bánh xe [39] TCVN 8862:2011 Quy trình thí nghiệm xác định cường độ kéo ép chẻ vật liệu hạt liên kết chất kết dính Bộ Khoa học Công nghệ, 2011 [40] En 13108 – Bituminous mixtures - Material specifications - Part 4: Hot Rolled Asphalt [41] TCVN 8866:2011 Mặt dường Ơ tơ.Xác định độ nhám mặt đường phương pháp rắc cát.Thử nghiệm Bộ Khoa học Công nghệ, 2011 [42] En 13108–7:2016 Hỗn hợp bi tum,Vật liệu đặc trưng, phần 7: Porous Asphalt [43] Nguyễn Huỳnh Tấn Tài "Ứng dụng kết thí nghiệm Hamburg wheel tracking vào dự tính độ sâu vệt hằn kết cấu áo đường mềm" Khoa Xây dựng, Trường Đại học Thủ Dầu Một, Tỉnh Bình Dương, Việt Nam [44] En 12697-24:2012 Hỗn hợp bi tum-Phương pháp thử hỗn hợp bê tơng nhựa nóng, phần 24: thí nghiệm mỏi [45] TCVN 11415 – 2016 : Phương pháp xác định độ hao mòn Cantabro , Bộ Khoa học Công nghệ, 2016 74 [46] Võ Đức Đại; Nghiên Cứu Ứng Dụng Xỉ Than Vào Cấp Phối Bê Tơng Nhựa Chặt, 2017 75 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: LÊ THỊ THU THỦY Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 25/12/1977 Nơi sinh: Hà Nội Địa liên lạc: 31/5a đường 160 Tăng Nhơn Phú A Quận Điện thoại: 0908223345 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO (Bắt đầu từ đại học đến nay) Từ năm 1995 đến năm 2000: Sinh viên đại học ngành Xây Dựng Cầu Đường, Bộ Mơn Cầu Đường, Khoa Cơng Trình, Trường Đại học Giao Thông Vận Tải Từ năm 2016 đến năm 2020: Học viên cao học ngành Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Giao Thơng, Bộ Mơn Cầu Đường, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh Q TRÌNH CÔNG TÁC (Bắt đầu từ làm đến nay) Từ tháng năm 2001 đến tháng 12 năm 2003: Kỹ sư, Phân viện KHCN GTVT phía nam, 84 Nguyễn Thị Minh Khai Q3 Từ tháng 12 năm 2003đến nay, công tác trường Đại Học Giao Thông Vận Tải phân hiệu Tp Hồ Chí Minh MỘT SỐ HOẠT ĐỘNG TÁC GIẢ THAM GIA ... TÀI: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CƠ BẢN CỦA BÊ TƠNG NHỰA SỬ DỤNG XỈ THAN TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu tổng quan bê tông nhựa xỉ than Thiết kế mẫu bê tơng nhựa. .. LUẬN VĂN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CƠ BẢN CỦA BÊ TƠNG NHỰA SỬ DỤNG XỈ THAN TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM Mục tiêu đề tài đánh giá khả làm việc bê tông nhựa sử dụng xỉ than thay cốt liệu... bê tông nhựa bê tông nhựa xỉ than Chương 3: Thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa xỉ than Chương 4: Kết thí nghiệm tiêu lý bê tông nhựa xỉ than Chương 5: Đánh giá kinh tế - kỹ thuật bê tông nhựa xỉ than