Nghiên cứu bê tông nhựa nhám cao có cỡ hạt lớn nhất danh định 19MM cho đường cao tốc trong điều kiện phía nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÂM THÀNH QUÝ NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG NHỰA NHÁM CAO CÓ CỠ HẠT LỚN NHẤT DANH ĐỊNH 19MM CHO ĐƢỜNG CAO TỐC TRONG ĐIỀU KIỆN PHÍA NAM Chun ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Mã số ngành: 60580205 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, năm 2018 Cơng trình đƣợc hồn thành tại: Trƣờng Đại học Bách Khoa-ĐHQG-HCM Cán hƣớng dẫn khoa học: TS Nguyễn Mạnh Tuấn Cán chấm nhận xét 1: TS Lê Anh Tuấn Cán chấm nhận xét 2: TS Lê Văn Phúc Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 03 tháng năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Chủ tịch: TS Lê Bá Khánh Thƣ ký: TS Huỳnh Ngọc Thi Phản biện 1: TS Lê Văn Phúc Phản biện 2: TS Lê Anh Tuấn Uỷ viên: PGS TS Nguyễn Văn Chánh Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Trƣởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn đƣợc sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TS Lê Bá Khánh TRUỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG TS Lê Anh Tuấn ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Lâm Thành Quý MSHV: 13011267 Ngày, tháng, năm sinh: 14/08/1989 Nơi sinh: Tp.HCM Chun ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Giao Thông Mã số: 60580205 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU BÊ TƠNG NHỰA NHÁM CAO CĨ CỠ HẠT LỚN NHẤT DANH ĐỊNH 19MM CHO ĐƢỜNG CAO TỐC TRONG ĐIỀU KIỆN PHÍA NAM II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tổng quan bê tông nhựa nhám cao giới Việt Nam Thiết kế cấp phối bê tông nhựa nhám cao có cỡ hạt lớn danh định 19mm So sánh, đánh giá chất lƣợng bê tơng nhựa nhám cao có cỡ hạt lớn danh định thay đổi 19mm, 12.5mm 9.5mm thông qua thí nghiệm độ ổn định Marshall, thí nghiệm Cantabro, thí nghiệm xác định cƣờng độ chịu kéo gián tiếp, thí nghiệm mơ đun đàn hồi, thí nghiệm độ nhám lắc Anh rót cát, thí nghiệm hệ số thấm III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/07/2017 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/12/2017 V CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS Nguyễn Mạnh Tuấn Tp HCM, ngày 03 tháng 12 năm 2017 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TS Nguyễn Mạnh Tuấn TS Lê Bá Khánh TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG TS Lê Anh Tuấn i LỜI CẢM ƠN Lời xin chân thành cảm ơn thầy TS NGUYỄN MẠNH TUẤN hƣớng dẫn em hồn thành luận văn Thầy tận tình hƣớng dẫn, hỗ trợ nhiều tài liệu, hƣớng dẫn thí nghiệm cho em trình học tập nghiên cứu Xin cảm ơn gia đình ln ủng hộ, khuyến khích tạo động lực cho để hồn thành luận văn nói riêng sống nói chung Em xin gửi lời cám ơn đến quý Thầy, Cô Bộ Môn Cầu đƣờng – Khoa Kỹ thuật xây dựng, trƣờng Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh giành thời gian quý báu dẫn dắt, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý giá nhƣ tạo điều kiện tốt thời gian học nhƣ hoàn thành luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè trình học trƣờng Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh hỗ trợ, giúp đỡ cho tơi tồn q trình làm luận văn Tuy vậy, với hạn chế thời gian thực nhƣ lực có hạn thân, chắn luận văn không tránh khỏi thiếu sót Rất mong đƣợc 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, ngày 03 tháng 12 năm 2017 Tác giả luận văn Lâm Thành Quý ii TÓM TẮT LUẬN VĂN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU BÊ TƠNG NHỰA NHÁM CAO CĨ CỠ HẠT LỚN NHẤT DANH ĐỊNH 19MM CHO ĐƢỜNG CAO TỐC TRONG ĐIỀU KIỆN PHÍA NAM Nghiên cứu đánh giá khả làm việc bê tơng nhựa nhám cao có cỡ hạt lớn danh định 19mm Mục tiêu đề tài hƣớng đến việc thiết kế cấp phối bê tơng nhựa có độ nhám cao, độ rỗng dƣ lớn chịu lực tốt Trong nghiên cứu mẫu bê tông nhựa đƣợc chế bị theo phƣơng pháp Marshall đƣợc đánh giá tiêu lý tuân theo 22 TCN 345-06 Các mẫu thí nghiệm đƣợc chế tạo hàm lƣợng nhựa tối ƣu xác định để thực thí nghiệm so sánh, đánh giá chất lƣợng bê tơng nhựa nhám cao có cỡ hạt lớn danh định thay đổi 19mm, 12.5mm 9.5mm thơng qua thí nghiệm độ ổn định Marshall, thí nghiệm Cantabro, thí nghiệm xác định cƣờng độ chịu kéo gián tiếp, thí nghiệm mơ đun đàn hồi, thí nghiệm độ nhám lắc Anh rót cát, thí nghiệm hệ số thấm… Cấp phối 19mm có ƣu điểm vƣợt trội cấp phối lại nhƣ độ ổn định Marshall, cƣờng độ chịu nén gián tiếp Tuy nhiên, độ nhám mặt đƣờng cấp phối 12.5mm tốt so với cấp phối 19mm 9.5mm iii ABSTRACT THESIS TITLE: RESEARCH ON FRICTION COURSES ASPHALTIC CONCRETE HAVE DMAX = 19MM FOR HIGHTWAY IN THE SOUTH OF VIET NAM The research focus on evaluating the performance of the open – graded friction course whose the maximum sieve size is 19mm The objective of this study is creating an asphalt concrete which has high friction on surface, high air void contents and high strength In this study, asphalt concrete was prepared by Marshall method and evaluated for mechanical properties according to 22 TCN 345-06 The samples were prepared at the optimum asphalt content determined for comparative experiments, evaluating the quality of the open – graded friction course having the nominal maximum aggregate size (NMAS) of 19mm, 12.5mm and 9.5mm by using Marshall stability tests, Cantabro abrasion tests, indirect tensile strength tests, resilient modulus, British pendulum tester, sand path test and permeability coefficient test The 19mm NMAS grade has advantages over the other based on Marshall stability, the indirect strength However, the surface friction of the NMAS 12.5mm is best in comparing to the NMAS 19mm and 9.5 mm iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ kỹ thuật “NGHIÊN CỨU BÊ TƠNG NHỰA NHÁM CAO CĨ CỠ HẠT LỚN NHẤT DANH ĐỊNH 19MM CHO ĐƢỜNG CAO TỐC TRONG ĐIỀU KIỆN PHÍA NAM” cơng trình nghiên cứu cá nhân với hƣớng dẫn, dẫn dắt thầy TS Nguyễn Mạnh Tuấn Các số liệu nghiên cứu trung thực Việc tham khảo tài liệu (nếu có) đƣợc trích dẫn theo quy định Tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nội dung luận văn TP.HCM, ngày 03 tháng 12 năm 2017 LÂM THÀNH QUÝ Chuyên ngành : Kỹ Thuật Xây Dựng Công Giao Thông Trƣờng Đại Học Bách Khoa TP HCM v MỤC LỤC CHƢƠNG - MỞ ĐẦU - - 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI - - 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - - 1.3 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - - 1.4 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI - - 1.5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - - CHƢƠNG - NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN - - 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÊ TÔNG NHỰA TẠO NHÁM - - 2.1.1 Khái quát - - 2.1.2 Yêu cầu vật liệu - - 2.1.3 Ƣu điểm vật liệu bê tông nhựa tạo nhám - - 2.2 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG NHỰA TẠO NHÁM - - 2.2.1 Trên giới - - 2.2.2 Việt Nam - 14 - CHƢƠNG - 19 THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG NHỰA NHÁM CAO - 19 - 3.1 ĐƢỜNG CONG CẤP PHỐI THIẾT KẾ - 19 - 3.2 LỰA CHỌN VẬT LIỆU CHO THIẾT KẾ HỖN HỢP - 20 - 3.3 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA NHÁM CAO THEO PHƢƠNG PHÁP MARSHALL - 26 - 3.3.1 Trang thiết bị thí nghiệm - 26 - 3.3.2 Trình tự thiết kế hỗn hợp theo phƣơng pháp Marshall - 27 - 3.3.3 Chuẩn bị mẫu hỗn hợp cốt liệu để đúc mẫu Marshall - 28 - 3.3.4 Trộn cốt liệu với nhựa đƣờng, đầm mẫu Marshall - 29 - 3.3.5 Thí nghiệm tính tốn tiêu đặc tính thể tích hỗn hợp BTN - 30 - 3.3.6 Thí nghiệm xác định độ ổn định, độ dẻo mẫu Marshall - 31 - vi 3.3.7 Lựa chọn hàm lƣợng nhựa tối ƣu - 31 - CHƢƠNG - 34 SO SÁNH ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG CÁC LOẠI CẤP PHỐI BÊ TÔNG NHỰA NHÁM CAO - 34 - 4.1 THÍ NGHIỆM MÔ ĐUN ĐÀN HỒI VẬT LIỆU - 36 - 4.2 THÍ NGHIỆM CƢỜNG ĐỘ CHỊU KÉO GIÁN TIẾP (ÉP CHẺ) - 39 - 4.3 THÍ NGHIỆM ỔN ĐỊNH MARSHALL - 42 - 4.4 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HỆ SỐ THẤM - 47 - 4.5 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ MÀI MỊN CANTABRO - 49 - 4.6 THÍ NGHIỆM ĐỘ NHÁM MẶT ĐƢỜNG BẰNG CON LẮC ANH - 51 - 4.7 THÍ NGHIỆM ĐỘ NHÁM BẰNG PHƢƠNG PHÁP RẮC CÁT - 60 - 4.8 TỔNG HỢP CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA CẤP PHỐI ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU VÀ HAI CẤP PHỐI ĐỐI CHỨNG: - 68 - CHƢƠNG - 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - 69 - 5.1 KẾT LUẬN: - 69 - 5.2 KIẾN NGHỊ: - 70 - TÀI LIỆU THAM KHẢO - 71 - vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Tổng hợp thành phần đƣờng cấp phối bê tông nhựa nhám cao Mỹ [14] - 10 Bảng 2: Tổng hợp thành phần đƣờng cấp phối bê tông nhựa nhám cao nƣớc [16] - 12 Bảng 3: Thành phần cấp phối hỗn hợp BTNRTN [17],[21] - 14 Bảng 4: Thành phần cấp phối cốt liệu BTNNC theo 22TCN 345-06 [4] - 15 Bảng 5: Thành phần cấp phối cốt liệu BTN Novachip [18] - 16 Bảng 6: Thành phần cấp phối cốt liệu BTNNC theo luận án Tiến sĩ Nguyễn Phƣớc Minh [12] - 17 Bảng 7: Thành phần cấp phối cốt liệu BTNNC theo luận văn Thạc sĩ Nguyễn Tấn Bá [19] - 17 Bảng 1: Bảng tổng hợp thành phần cấp phối nghiên cứu - 19 Bảng 2: Các tiêu lý quy định cho đá dăm [4] - 21 Bảng 3: Các tiêu lý quy định cho cốt liệu mịn [4] - 21 Bảng 4: Các tiêu nhựa đƣờng sử dụng nghiên cứu - 23 Bảng 5: Thành phần hạt quy định bột khoáng [4] - 24 Bảng 6: Bảng tổng hợp kết khối lƣợng riêng hỗn hợp cốt liệu - 26 Bảng 7: Kết lựa chọn hàm lƣợng nhựa tối ƣu hỗn hợp - 33 Bảng 1: Cấp phối đề xuất so sánh - 35 Bảng 2: Thành phần cốt liệu cấp phối nghiên cứu đối chứng - 35 Bảng 3: Bảng hiệu chỉnh lại kết đo theo nhiệt độ mặt mẫu thí nghiệm - 57 Bảng 4: Kết đo độ nhám thiết bị lắc xách tay (SRT) BTNNC19 - 57 Bảng 5: Kết đo độ nhám thiết bị lắc xách tay (SRT) BTNNC12.5 - 58 Bảng 6: Kết đo độ nhám thiết bị lắc xách tay (SRT) BTNNC9.5 - 59 Bảng 7: Tiêu chí đánh giá độ nhám (chiều sâu cấu trúc vĩ mô trung bình) mặt đƣờng phƣơng pháp rắc cát [30] - 66 Bảng 8: Bảng số liệu kết thí nghiệm rắc cát - 67 Bảng 9: Bảng tổng hợp so sánh tiêu lý cấp phối - 68 - - 59 - 65 64 65 65 65 61 61 60 77 75 75 75 68 67 71 70 68 74 66 74 10 70 70 71 70 11 70 70 70 71 12 70 70 65 65 13 63 63 62 65 14 65 67 63 65 15 70 67 65 69 16 66 60 59 57 17 65 70 70 70 18 68 64 64 63 Giá trị độ nhám trung bình (SRT) Mức hiệu chỉnh số Mức hiệu chỉnh nhiệt độ tiêu chuẩn 200C Độ lệch bình phƣơng trung bình δ Giá trị cận Giá trị cận dƣới Hệ số đảm bảo K, ứng với độ tin cậy 95% Giá trị độ nhám trung bình (SRT) sau hiệu chỉnh sai số Giá trị độ nhám trung bình (SRT) 65 60 76 70 67 75 70 65 67 64 70 58 65 64 64.8 61.4 75.6 69.2 69.8 71.2 70.2 67 64 64.8 68.2 60 68 64.6 66.20 0.00 2.03 4.22 77.07 55.33 1.64 59.28 68.23 Bảng 6: Kết đo độ nhám thiết bị lắc xách tay (SRT) BTNNC9.5 Tên cấp phối BTNNC9,5 Điểm đo 10 11 12 60 58 70 77 83 72 62 62 65 65 70 56 55 55 67 77 83 75 60 61 61 64 65 58 54 56 61 70 82 78 59 63 63 75 72 57 59 58 68 75 80 78 60 64 60 80 73 56 65 55 64 80 80 80 61 64 60 78 78 56 Trung bình 58.6 56.4 66 75.8 81.6 76.6 60.4 62.8 61.8 72.4 71.6 56.6 - 60 - 13 64 70 71 78 14 59 58 61 70 15 61 60 65 62 16 64 59 63 65 17 71 61 63 60 18 60 55 55 60 Giá trị độ nhám trung bình (SRT) Mức hiệu chỉnh số Mức hiệu chỉnh nhiệt độ tiêu chuẩn 200C Độ lệch bình phƣơng trung bình δ Giá trị cận Giá trị cận dƣới Hệ số đảm bảo K, ứng với độ tin cậy 95% Giá trị độ nhám trung bình (SRT) sau hiệu chỉnh sai số Giá trị độ nhám trung bình (SRT) Độ nhám mặt đƣờng (SRT) 70,0 68,23 67,80 BTNNC12.5 BTNNC9.5 80 62 66 74 60 64 72.6 62 62.8 65 63 58.8 65.82 0.00 1.98 7.47 85.08 46.56 1.64 53.56 67.80 62,08 60,0 50,0 40,0 30,0 BTNNC19 Hình 25: Kết thí nghiệm độ nhám (SRT) cấp phối Trên sở kết thí nghiệm, cấp phối có độ nhám cao BTNNC12.5 với SRT=68.23, BTNNC9.5 với kết SRT=67.80, thấp SRT=62.08 cấp phối BTNNC19 Cả cấp phối cho độ nhám tốt, lớn SRT=55 theo tiêu chuẩn 22 TCN 345-06 [4] quy định 4.7 Thí nghiệm độ nhám phƣơng pháp rắc cát Thí nghiệm đƣợc thực theo tiêu chuẩn TCVN 8866 – 2011 [30] - 61 - Nguyên lý thực hiện: Đong lƣợng cát tiêu chuẩn ống đong tích xác định, đổ thể tích cát từ ống đong lên mặt đƣờng đƣợc làm che chắn gió Dùng bàn xoa bịt cao su có kích thƣớc quy định để xoa cát thành mảng cát tròn liên tục lấp đầy lỗ hỗng mặt đƣờng cho ngang với đỉnh hạt cốt liệu Xác định đƣờng kính trung bình mảng cát, từ tính tốn chiều sâu cấu trúc vĩ mơ trung bình mặt đƣờng làm sở đánh giá độ nhám, Thiết bị, dụng cụ: Vật liệu cát tiêu chuẩn: cát khơ, sạch, trịn cạnh có đƣờng kính cỡ hạt nằm hai cỡ sàng 0,15 mm 0,30 mm đƣợc đựng hộp kín Ống đong cát tích bên 25cm3, đầu ống đƣợc bịt kín Bàn xoa: dụng cụ đáy hình trịn, gỗ, có đƣờng kính – 7,5 cm, dày từ 6,0 – 10 mm Mặt đáy bàn xoa đƣợc gắn lớp cao su mỏng dày khoảng 2mm, mặt có núm để cầm 21 mm cao su 15m m mm 65 mm mm Hình 26: Bàn xoa cát [30] Một bàn chải sắt cứng bàn chải lông mềm để quét mặt đƣờng trƣớc rải cát Một thƣớc dài 500 mm khắc vạch đến mm để đo đƣờng kính mảng cát Các chắn gió thích hợp đặt mặt đƣờng để che cho cát thí nghiệm khơng bị gió thổi luồng khơng khí xốy phƣơng tiện giao thông chạy đƣờng gây - 62 - Một cân thí nghiệm có độ xác 0,1 g để kiểm tra thêm, đảm bảo lƣợng cát dùng cho lần thí nghiệm khơng thay đổi khối lƣợng Hình 27: Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm rắc cát Cách tiến hành: Tại vị trí đo, mặt đƣờng phải khô, bề mặt đồng đều, đặc điểm cá biệt nhƣ vết nứt, mối nối Quét mặt đƣờng bàn chải sắt cứng, dùng bàn chải lông mềm dọn mảnh vụn, hạt cốt liệu dính kết rời rạc khỏi mặt đƣờng Nếu trời có gió, phải đặt chắn gió xung quanh diện tích thử nghiệm để cát khỏi bay Không đƣợc thử nghiệm mặt đƣờng ẩm ƣớt Đong cát, đổ đầy cát vào ống đong, gõ nhẹ đáy ống đong nhiều lần mặt cứng Cho thêm cát vào ống đong cho đầy tới miệng dùng thƣớc gạt phẳng miệng ống đong Đổ ống đong chứa cát lên vị trí mặt đƣờng làm Dùng bàn xoa có bịt cao su, san cát từ ngồi theo hình xoắn ốc để tạo thành mảng cát tròn liên tục, lấp đầy lỗ ng mặt đƣờng cho ngang với đỉnh hạt cốt liệu Tiến hành xoa mảng cát khơng cịn lan Cần ý để mảng cát xoa có dạng hình trịn - 63 - Hình 28: Thực xoa cát từ theo hình xoắn ốc Đo đƣờng kính đại diện mảng cát xoa, gồm có đƣờng kính lớn nhất, nhỏ trung gian Tính đƣờng kính trung bình mảng cát thí nghiệm, lấy trịn đến mm để làm trị số tính tốn Độ nhám mặt đƣờng vị trí thử nghiệm (hi), tính milimét, xác tới chữ số thập phân, theo cơng thức sau: (4.8) Trong đó: + Hi độ nhám mặt đƣờng (chiều sâu cấu trúc vĩ mơ) vị trí thử nghiệm thứ i, mm; V thể tích cát đựng ống đong, 25000 mm3 + D đƣờng kính trung bình mảng cát thí nghiệm đo đƣợc, mm Độ nhám đoạn mặt đƣờng đƣợc xem đồng nhất, đƣợc tính theo cơng thức sau (4.9) + Htb độ nhám (chiều sâu cấu trúc vĩ mơ trung bình) đoạn đƣờng, mm; + Hi độ nhám (chiều sâu cấu trúc vĩ mơ) mặt đƣờng vị trí thử nghiệm thứ i, mm; N số điểm thử nghiệm đoạn mặt đƣờng đồng Trƣờng hợp phép thử mắc lỗi thao tác sai mảng cát đo có - 64 - dạng hình elip q dẹt (giá trị hai trục nhỏ lớn hình elíp chênh q 1,2 lần) nên loại bỏ kết đo điểm Loại bỏ kết đo có trị số hi khác biệt với trị số Htb 0,13 mm Để thuận tiện cho việc xoa cát tạo nên mảng hình trịn, vẽ đƣờng trịn đồng tâm có bán kính lệch từ 2,0 cm đến 5,0 cm, sau đổ cát vào tâm đƣờng tròn dùng bàn xoa san cát theo đƣờng tròn vạch sẵn Quy định xử lý số liệu: Độ lệch bình phƣơng trung bình trị số độ nhám thu đƣợc điểm đo đoạn mặt đƣờng đƣợc xem đồng không nên vƣợt 27% giá trị độ nhám trung bình (Htb) đoạn chia Trƣờng hợp độ lệch bình phƣơng trung bình cao hơn, phải xem xét lại giá trị sai số thơ mắc phải, tăng thêm số lần đo, phân chia lại đoạn đƣợc xem đồng cho phù hợp Tiêu chí đánh giá độ nhám Tiêu chuẩn kiểm tra nghiệm thu độ nhám mặt đƣờng làm Đối với mặt đƣờng bê tông xi măng làm, kiểm tra trình thực dự án, độ nhám Htb phải lớn 0,50 mm Khi nghiệm thu bàn giao phải bảo đảm 95% tổng số điểm đo nhám có chiều sâu cấu trúc vĩ mô 0,50 mm với điều kiện đo nhám đƣợc thực vòng năm từ làm xong mặt đƣờng Đối với mặt đƣờng bê tông nhựa, kiểm tra trình thực dự án, chiều sâu cấu trúc vĩ mơ trung bình Htb phải lớn 0,45 mm Khi nghiệm thu bàn giao phải bảo đảm 95% tổng số điểm thử nghiệm có độ nhám lớn giá trị quy định với điều kiện đo nhám đƣợc thực vòng năm từ làm xong mặt đƣờng Đối với mặt đƣờng bê tơng nhựa có tính đặc biệt (bê tông nhựa mỏng tạo nhám, ….), giá trị chiều sâu cấu trúc vĩ mơ trung bình Htb phải thoả mãn quy định tiêu chuẩn thi công tƣơng ứng Tiêu chuẩn đánh giá độ nhám mặt đƣờng khai thác Đối chiếu giá trị đo nhám (chiều sâu cấu trúc vĩ mơ trung bình) mặt đƣờng với giá trị Bảng để đánh giá độ nhám đoạn đƣờng có, đề - 65 - đƣợc biện pháp khắc phục nhƣ: cải thiện độ nhám, tăng cƣờng lớp tạo nhám, hạn chế tốc độ xe chạy trƣờng hợp không thỏa mãn quy định Bảng 4.7 - 66 - Bảng 7: Tiêu chí đánh giá độ nhám (chiều sâu cấu trúc vĩ mơ trung bình) mặt đƣờng phƣơng pháp rắc cát [30] Độ nhám (chiều sâu cấu trúc Đặc trƣng độ nhám vĩ mơ trung bình) Htb, mm bề mặt Htb < 0,20 Rất nhẵn Không nên dùng 0,20 < Htb < 0,45 Nhẵn V < 80 Km/giờ 0,45 < Htb < 0,80 Trung bình 80 < V < 120 Km/giờ 0,80 < Htb < 1,20 Nhám V > 120 Km/giờ Htb > 1,20 Rất nhám Phạm vi áp dụng Đƣờng qua nơi địa hình lại khó khăn, nguy hiểm CHÚ THÍCH: V tốc độ chạy xe thực tế cho phép đƣờng; V tốc độ thiết kế Cấp phối (BTNNC19) Cấp phối (BTNNC12.5) Cấp phối (BTNNC9.5) Hình 29: Mẫu thí nghiệm trƣớc sau thực rắc cát - 67 - Bảng 8: Bảng số liệu kết thí nghiệm rắc cát STT Điểm đo Mẫu BTNNC19 BTNNC12,5 BTNNC9,5 5 Đƣờng kính mảng cát điểm đo (mm) d1 d2 d3 d4 140 140 128 130 125 120 123 130 123 123 130 130 130 135 130 130 110 130 115 120 130 130 130 130 130 125 122 122 126 120 135 115 125 132 135 132 130 125 115 120 hi Htb δ (mm) (mm) (mm) 1.78 1.92 1.94 1.87 0.07 1.83 1.88 1.98 2.17 1.98 2.11 0.12 2.22 2.18 122 129 130 130 125 130 125 135 125 135 135 132 130 135 130 125 2.02 1.82 1.88 1.87 2,5 1.90 0.09 δ/ Htb (%) 3.74% 5.70% 4.74% 2,11 1,90 1,87 Độ nhám mặt đƣờng (mm) Kết điểm đo 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 BTNNC19 BTNNC12.5 BTNNC9.5 Hình 30: Biểu đồ kết thí nghiệm rắc cát Trên sở kết thí nghiệm, cấp phối có độ nhám cao BTNNC12.5 với 2.11mm, BTNNC9.5 với kết 1.90mm, thấp 1.87mm cấp phối BTNNC19 Xét theo tiêu chuẩn TCVN 8866 – 2011 [30], giá trị độ nhám lớn 1.2mm đƣợc đánh giá mặt đƣờng nhám - 68 - 4.8 Tổng hợp tiêu lý cấp phối đề xuất nghiên cứu hai cấp phối đối chứng: Bảng 9: Bảng tổng hợp so sánh tiêu lý cấp phối BTNNC BTNNC BTNNC Yêu 19 12.5 9.5 cầu Số chày đầm/mặt 50 50 50 Loại nhựa PMBI PMBI PMBI 3,8 4,8 STT Tên tiêu Hàm lƣợng nhựa (%) theo khối lƣợng hỗn hợp Độ ổn định (kN) 7.53 6.05 6.46 >6 Độ dẻo (mm) 3.33 3.94 3.43 2-4 Độ rỗng dƣ Va(%) 17.26 20.79 16.25 14-16 Môđun đàn hồi (Mpa) 30oC 287.93 481.70 347.31 Cƣờng độ chịu kéo gián tiếp (Mpa) 0.865 0.559 0.533 22TCN 345-06 [4] [26] 0.239 > 0.01 10 Độ mào mòn Cantabro (%) 7.93 9.69 3.21 55 1.87 2.11 1.90 >1 Độ nhám (mm) - PP rắc cát 345-06 [4] 8862-2011 0.279 12 22TCN TCVN 0.241 lắc Anh 345-06 [4] 211-06 [25] Hệ số thấm (cm/sec) Độ nhám (SRT) - PP 22TCN 22TCN 11 Ghi 431/QĐBGTVT [17] 431/QĐBGTVT [17] 22TCN 345-06 [4] 22TCN 345-06 [4] - 69 - CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận: Nghiên cứu hƣớng đến cấp phối bê tơng nhựa nhám cao với đƣờng kính cỡ hạt danh định lớn 19mm Bê tông nhựa nhám cao theo quy trình 22 TCN 345-06 đƣợc áp dụng với cỡ hạt lớn danh định 12.5 9.5, lớp phủ tạo nhám mặt đƣờng, không tham gia vào kết cấu chịu lực Để đánh giá kết nghiên cứu, tác giả lựa chọn cấp phối bê tơng nhựa nhám so sánh có cỡ hạt danh định thoả điều kiện theo quy trình 22 TCN 345-06 Nghiên cứu thực đánh giá tiêu lý cấp phối thiết kế thí nghiệm nhƣ thí nghiệm mơ đun đàn hồi, thí nghiệm độ ổn định Marshall, thí nghiệm cƣờng độ ép chẻ, thí độ mài mịn Cantabro, thí nghiệm hệ số thấm, thí nghiệm độ nhám phƣơng pháp đo lắc Anh rót cát Qua nghiên cứu tổng quan bê tông nhựa nhám cao sở kết thí nghiệm, nghiên cứu xin rút số kết luận nhƣ sau:  Cấp phối bê tơng nhựa nhám cao có cỡ hạt lớn danh định 19mm (BTNNC19) cấp phối có độ ổn định marshall cao cấp phối khác Với hàm lƣợng nhựa tối ƣu 4%, độ ổn định 7.53 kN, độ rỗng dƣ 17.26% Cƣờng độ chịu kéo gián tiếp cao cấp phối so sánh Tuy nhiên, giá trị mô đun đàn hồi vật liệu cấp phối BTNNC12.5 cao BTNNC9.5 BTNNC19 Độ mài mòn cấp phối BTNNC12.5 cao BTNNC19, thấp BTNNC12.5 Các cấp phối nghiên cứu so sánh nên đƣợc ứng dụng vào cơng trình thi cơng thực tế để có kết đánh giá tối ƣu  Cấp phối BTNNC19 có độ rỗng dƣ lớn BTNNC9.5 bé BTNNC12.5 Khả thoát nƣớc phụ thuộc vào độ rỗng dƣ Với cỡ hạt lớn danh định 19mm, chiều dày thi công lớp phủ đƣợc khuyến cáo 50mm (2in) Với chiều dày này, khả nƣớc thực tế thi cơng cấp phối tốt so với thi công lớp mỏng BTNNC12.5 BTNNC9.5, nhiên chi phí phải cao - 70 -  Độ nhám mặt đƣờng tiêu chí quan trọng để khai thác đƣờng đảm bảo an toàn xe chạy, với tốc độ cao Cấp phối nghiên cứu có độ nhám đảm bảo yêu cầu xe chạy tốc độ cao Tuy nhiên, độ nhám cấp phối 19mm cấp phối 12.5mm 9.5mm, nguyên nhân mà cấp phối 12.5mm 9.5mm đƣợc sử dụng rộng rãi giới Cấp phối nghiên cứu BTNNC19 cấp phối đáp ứng đƣợc yêu cầu kỹ thuật theo 22 TCN 345 -06 Bên cạnh đó, cấp phối cho ta thêm ƣu tiên chọn lựa thiết kế áo đƣờng vừa có độ nhám cao, vừa tham gia chịu lực Đặc biệt khả thoát nƣớc, tạo an tồn xe chạy mƣa 5.2 Kiến nghị: Thơng qua nghiên cứu, tác giả có số kiến nghị cho nghiên cứu tiếp theo:  Thử nghiệm nghiên cứu theo cấp phối đề xuất nhƣng thêm phụ gia tăng cƣờng cƣờng độ chịu lực cấp phối nhƣ sợi thuỷ tinh, sợi cacbon, xỉ thép…Từ đó, đánh giá so sánh yếu tố ảnh hƣởng đến khả thoát nƣớc  Thử nghiệm nghiên cứu cấp phối đề xuất với nhựa epoxy, nhựa có phụ gia TPS…từ đánh giá khả chịu lực, độ rỗng nhám cấp phối  Thử nghiệm điều chỉnh hàm lƣợng hạt mịn có cỡ hạt thấp 2.36mm Thay đổi hàm lƣợng hạt mịn, đảm bảo tuân thủ theo đƣờng cong cấp phối thiết kế để cải thiện độ rỗng dƣ nƣớc Từ xét yếu tố ảnh hƣởng hàm lƣợng hạt mịn đến độ rỗng dƣ cƣờng độ cấp phối thiết kế - 71 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Thủ tƣớng phủ, Quyết định 326/QĐ-TTg: Về việc phê duyệt quy hoạch phát triển mạng đường cao tốc Việt Nam đến năm 2020 định hướng đến năm 2030, Hà Nội, 2016 [2] Đ Thuỵ, “Đến năm 2030, Việt Nam có 6.411km đƣờng cao tốc”, báo Sài gịn giải phóng, Internet: http://www.sggp.org.vn/den-nam-2030-viet-nam-co-6411kmduong-cao-toc-164701.html, ngày truy cập 20/05/2017 [3] Tiến Thành – Đoàn Loan, “Những tuyến đƣờng cao tốc xây dựng Việt Nam”, báo Vnexpress, Internet:https://vnexpress.net/infographics/giao- thong/nhung-tuyen-cao-toc-sap-xay-dung-tai-viet-nam-3590516.html, ngày truy cập 10/10/2017 [4] 22TCN 345-06: Tiêu chuẩn ngành - Quy trình cơng nghệ thi công nghiệm thu lớp phủ mỏng bê tông nhựa có độ nhám cao, Bộ Giao thơng vận tải, 2006 [5] Allex E Alvarez, Amy Epps Martin, Cindy K Estakhri, Joe W Button, Charles J Glover, and Sung Hoon Jung, “Synthesis of Current Practice on Design, Construction and Maintenance of Porous Friction Courses”, Optimizing the Design of Permeable Friction Courses (PFC), report 05262-1, Texas Transportation Institute, 2006 [6] Lily D Poulikakos, Michel Pittet, Laurent Arnaud, Alejandro Junod, Remy Gubler, Mechanical Properties of Porous Asphalt, Recommendations for Standardization, Swiss Federal Laboratory for Materials Testing and Resarch, 2006 [7] Kandhal, Design, Construction, and Maintenance of Open -Graded Asphalt Friction Courses, National Asphalt Pavement Association, 2002 [8] Rajib B Mallick, Prithvi S Kandhal, L Allen Cooley, Jr., Donald E Watson, Design, Construction, and Performance of New Generation Open-Graded Friction Courses, Association of Asphalt Paving Technologists, 2000 [9] Huber, G, Performance Survey on Open-Graded Friction Course Mixes, Transportation Research Board, National Research Council, Washington, D.C, 2000 [10] Nichols Consulting Engineers, Quieter Pavements Survey, Washington State - 72 - Transportation Commission, 2008 [12] Nguyễn Phƣớc Minh, Nghiên cứu xác định thành phần vật liệu hợp lý lớp bê tông nhựa tạo nhám mặt đường cấp cao Việt Nam, Luận án Tiến Sĩ, 2013 [13] Bradley J Putman, Ph.D, Report No FHWA-SC-12-04, Evaluation of opengraded friction courses: construction, maintenance, and performance, Technical Report for Federal Highway Administration, 2012 [14] Cooley, Construction and Maintenance Practices for Permeable Friction Courses, 2009 [15] Contactor’s final report for NCHRP project 01-43, Guide for Pavement Friction, 2009 [16] Volume III of Contactor’s final report for NCHRP project 09-41, Annotated Literature Review for NCHRP Report 640, 2009 [17] Quyết định 431/QĐ-BGTVT: Ban hành dẫn tạm thời thiết kế, thi công nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa rỗng nước có sử dụng phụ gia Tafpack Super, Bộ Giao thông vận tải, 2016 [18] 3287/QĐ-BGTVT: Quy định tạm thời kỹ thuật thi công nghiệm thu lớp phủ siêu mỏng tạo nhám đường ô tô, Bộ giao thông vận tải, 2008 [19] Nguyễn Tấn Bá, Nghiên cứu cấp phối cho lớp phủ mỏng bê tông nhựa phù hợp điều kiện phía Nam, Luận văn thạc sĩ, 2015 [20] Nguyễn Phƣớc Minh, “Bê tông nhựa nhám cao làm lớp mặt cho tuyến cao tốc mặt đƣờng ơtơ cấp cao VN”, Tạp chí giao thơng vận tải, 2015 [21] Hiromitsu Nakanishi, Công nghệ mặt áo đường tiên tiến môi trường Nhật Bản (bài giảng), Đại học Bách Khoa Tp.HCM, 2013 [22] Hiromitsu Nakanishi, “Công nghệ mặt áo đƣờng tiên tiến môi trƣờng Nhật Bản”, Taiyu Kensetsu, 2013 [23] Hiromitsu Nakanishi, Mix Design of Porous Asphalt Mixture for Cau Gie – Ninh Binh Expressway in Vietnam, Taiyu Kensetsu, 2013 [24] TCVN 8820-2011: Hỗn hợp bê tơng nhựa nóng, thiết kế theo phương pháp Marshall, Viện Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải, 2011 - 73 - [25] 22TCN 211-06: Quy trình thiết kế áo đường mềm, Bộ Giao thơng Vận tải, 2006 [26] TCVN 8862-2011: Quy trình thí nghiệm xác định cường độ kéo ép chẻ vật liệu hạt liên kết chất kết dính, Viện Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải, 2011 [27] TCVN 8860-1:2011: Bê tông nhựa – Phương pháp thử - Phần 1: Xác định độ ổn định, độ dẻo Marshall, Bộ Giao thông vận tải, 2011 [28] EN NLT-352-00, Characterization procedure of asphalt binders with the Cantabro test UCL method, 2000 [29] ASTM E303-93-Standard Test Method for Measuring Frictional properties Using the British Pendulum Tester, 2003 [30] TCVN 8866: 2011: Mặt đường ô tô – Xác định độ nhám mặt đường phương pháp rắc cát – thử nghiệm, Bộ Giao thông vận tải, 2011 ... TÀI: NGHIÊN CỨU BÊ TƠNG NHỰA NHÁM CAO CĨ CỠ HẠT LỚN NHẤT DANH ĐỊNH 19MM CHO ĐƢỜNG CAO TỐC TRONG ĐIỀU KIỆN PHÍA NAM Nghiên cứu đánh giá khả làm việc bê tơng nhựa nhám cao có cỡ hạt lớn danh định 19mm. .. sau: Nghiên cứu bê tông nhựa nhám cao có cỡ hạt lớn danh định 19mm cho đƣờng cao tốc điều kiện phía Nam NHIỆM VỤ 1: Tổng quan bê tông nhựa nhám cao NHIỆM VỤ 2: Thiết kế cấp phối bê tông nhựa nhám. .. ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG NHỰA NHÁM CAO CÓ CỠ HẠT LỚN NHẤT DANH ĐỊNH 19MM CHO ĐƢỜNG CAO TỐC TRONG ĐIỀU KIỆN PHÍA NAM II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tổng quan bê tông nhựa nhám cao giới Việt Nam Thiết