Nghiên cứu sử dụng hạt cao su nghiền từ lốp xe phế thải cải thiện khả năng chống biến dạng của bê tông nhựa sử dụng vật liệu tại tp đà nẵng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ LÊ ĐỨC CHÂU NGHIÊN CỨU Ử DỤNG HẠT CAO SU NGHIỀN TỪ LỐP XE PHẾ THẢI CẢI THIỆN KHẢ NĂNG CHỐNG BIẾN DẠNG CỦA BÊ TÔNG NHỰA SỬ DỤNG VẬT LIỆU TẠI TP ĐÀ NẴNG Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 60 58 02 05 LUẬN VĂN THẠC Ĩ KỸ THUẬT Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Đà Nẵng - Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ LÊ ĐỨC CHÂU NGHIÊN CỨU Ử DỤNG HẠT CAO SU NGHIỀN TỪ LỐP XE PHẾ THẢI CẢI THIỆN KHẢ NĂNG CHỐNG BIẾN DẠNG CỦA BÊ TÔNG NHỰA SỬ DỤNG VẬT LIỆU TẠI TP ĐÀ NẴNG Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 60 58 02 05 LUẬN VĂN THẠC Ĩ KỸ THUẬT Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN HỒNG HẢI Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Lê Đức Châu DANH ÁCH CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT BTN BTNC19 BTNC12,5 BTNCS LVBX CS S F Bê tông nhựa Bê tông nhựa chặt cỡ hạt lớn danh định 19mm Bê tông nhựa chặt cỡ hạt lớn danh định 12,5mm Bê tông nhựa chặt sử dụng cốt liêu hạt cao su nghiền Lún vệt bánh xe Cốt liệu cao su Gmb Gmm Va Tỷ trọng khối Tỷ trọng khối trạng thái rời Độ rỗng dư VMA Độ rỗng khung cốt liệu DS Rku Độ ổn định động Cường độ chịu kéo uốn HLN Hàm lượng nhựa HLCS Htb K BTN12,5 x%CS BTN19 x%CS A B C Hàm lượng cao su Chiều cao trung bình mẫu Hệ số hiệu chỉnh chiều cao mẫu thí nghiệm Bê tơng nhựa cao su với x% cao su Bê tông nhựa cao su với x% cao su Khối lượng mẫu khơ hồn tồn Khối lượng mẫu khơ bề mặt Khối lượng mẫu cân nước T PP Nhiệt độ nước thí nghiệm Phương pháp thí nghiệm Độ ổn định Marshall Độ dẻo 2.2.3 Bột khoáng 20 2.2.4 Nhựa đƣờng 21 2.2.5 Hạt cao su nghiền 22 2.3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU 23 2.3.1 Bột khoáng Hà Nam 23 2.3.2 Cát xay 23 2.3.3 Đá dăm 24 2.3.4 Nhựa đƣờng 24 2.4 TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM VÀ QUY HOẠCH SỐ LƢỢNG MẪU 25 2.4.1 Trình tự thí nghiệm .25 2.4.2 Quy hoạch số lƣợng mẫu thí nghiệm 27 2.5 ĐỀ XUẤT ĐƢỜNG CONG THÀNH PHẦN HẠT .29 2.5.1 Cơ sở đề xuất 29 2.5.2 Đƣờng cong thành phần hạt 30 2.5.3 Tính tốn khối lƣợng hạt cao su nghiền hỗn hợp cốt liệu mịn thí nghiệm độ góc cạnh hỗn hợp cốt liệu mịn .31 2.6 KẾT LUẬN CHƢƠNG 33 CHƢƠNG 34 TÍNH CHẤT CƠ LÝ VÀ ĐẶC TRƢNG CƢỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG NHỰA SỬ DỤNG HẠT CAO SU NGHIỀN 34 3.1 THÍ NGHIỆM MARSHALL VÀ CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA BTN 34 3.1.1 Chế bị mẫu thí nghiệm 34 3.1.2 Kết thí nghiệm tiêu lý BTNCS .35 3.1.3 Thí nghiệm độ ổn định Marshall 44 3.1.4 Đề xuất hàm lƣợng nhựa tối ƣu 48 3.2 ẢNH HƢỞNG CỦA HÀM LƢỢNG HẠT CAO SU NGHIỀN ĐẾN CƢỜNG ĐỘ KHÁNG LÚN VỆT BÁNH XE VÀ CƢỜNG ĐỘ KÉO UỐN CỦA BÊ TÔNG NHỰA 48 3.2.1 Thí nghiệm lún vệt bánh xe 48 3.2.2 Thí nghiệm cƣờng độ kéo uốn (Rku) 54 3.3 ẢNH HƢỞNG CỦA HÀM LƢỢNG HẠT CAO SU NGHIỀN ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ VÀ ĐỘ ỔN ĐỊNH MARSHALL 57 3.3.1 Ảnh hƣởng hàm lƣợng cao su đến tiêu lý BTN 57 3.3.2 Ảnh hƣởng hàm lƣợng cao su đến độ ổn định Marshall 59 3.4 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ 60 3.5 KẾT LUẬN .62 KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ .63 KẾT LUẬN .63 KIẾN NGHỊ VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 64 2.1 Kiến nghị 64 2.2 Hƣớng nghiên cứu 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO .65 NGHIÊN CỨU Ử DỤNG HẠT CAO U NGHIỀN TỪ LỐP XE PHẾ THẢI CẢI THIỆN KHẢ NĂNG CHỐNG BIẾN DẠNG CỦA BÊ TÔNG NHỰA Ử DỤNG VẬT LIỆU TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Học viên: LÊ ĐỨC CHÂU Chun ngành: Kỹ thuật XD Cơng trình Giao thơng Mã số: 8580205 Khóa: K33 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Bê tơng nhựa (BTN) sử dụng phế thải cao su (gọi tắt BTNCS) giải pháp tái sử dụng phế thải cao su từ lốp xe cũ nhằm mục đích cải thiện cường độ BTN, đồng thời góp phần giải vấn đề nhiễm môi trường Luận văn nghiên cứu sử dụng hạt cao su kích thước hạt từ 0,06mm đến 2,36mm, nghiền từ lốp xe phế thải thơn Hồ Bình, huyện Tư Nghĩa, tỉnh Quảng Ngãi cải thiện khả chịu biến dạng hai loại BTNC 12,5 BTNC 19 Mẫu thí nghiệm thực theo phương pháp khơ, hạt cao su nghiền trộn trực tiếp với hỗn hợp cấp phối nhiệt độ 160oC ÷ 175oC trước trộn với nhựa đường Hạt cao su thay phần cốt liệu mịn (cát nghiền) với tỷ lệ thay đổi từ 0% (mẫu đối chứng) đến 2,5% Kết cho thấy, hàm lượng nhựa hàm lượng hạt cao su có ảnh hưởng đến tiêu lý cường độ BTN Hàm lượng nhựa tối ưu có giá trị 4,5% 5% tương ứng cho hai loại BTNC 19 BTNC 12,5, không chịu ảnh hưởng thay đổi tỷ lệ hạt cao su nghiền Độ ổn định Marshall giảm tăng hàm lượng hạt cao su nghiền Tuy nhiên hàm lượng nhựa tối ưu, độ ổn định động cường độ chịu kéo uốn BTN khơng có quan hệ tuyến tính với hàm lượng hạt cao su nghiền có trị số lớn hàm lượng hạt cao su 1,0% BTNC 12,5 1,5% cho BTNC 19 A STUDY ON APPLYING RUBBER AGGREGATES GRINDING FROM USED TYRES TO IMPROVE RUTTING RESISTANCE OF HOT MIXED ASPHALT USING MATERIALS IN DANANG CITY Abstract – Hot Mixed Asphalt (HMA) using crumb-rubber modifier (CRM) is a method to apply end-of-life rubber tyres in HMA in order to improve its strengths and to solve environmental pollution due to tyres wastes In this study, rubber aggregates (RA) with sizes ranging from 0.06 mm to 2.36 mm obtained from grinding used rubber tyres were incorporated into HMA to improve rutting resistance of two types of HMA such as 12.5 and 19 The dry process was used to add RA into HMA, in which RA were mixed directly with aggregate mixture being at 160 oC ÷ 175 oC before bitumen addition RA were incorporated as a partial replacement of fine aggregates (sand), by mass, at different contents from 0% to 2.5% Results showed that asphalt and RA contents had a significant effect on engineering properties and strengths of HMA The optimal asphalt contents of HMAs 19 and 12.5, independent of RA proportion, were 4.5% and 5%, respectively Marshall stability values decreased as RA contents increased However, with optimal asphalt content, dynamic stability and flexural strength of HMAs were not in linear relationship with RA contents and reached to the maximum values when the replacement proportion of RA were 1% and 1.5% for HMAs 12.5 and 19, respectively Key words - Asphalt concrete; rubber tyres; rubber aggregates; fine aggregates; rutting; dry process MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Đối tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu: Mục tiêu nghiên cứu Dự kiến nội dung luận văn .3 CHƢƠNG .5 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG NHỰA SỬ DỤNG HẠT CAO SU NGHIỀN .5 1.1 THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA 1.2 CẤU TRÚC BÊ TÔNG NHỰA 1.3 LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ CƢỜNG ĐỘ VÀ ĐỘ ỔN ĐỊNH CƢỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG NHỰA [10] 1.4 BIẾN DẠNG KHÔNG PHỤC HỒI VÀ HIỆN TƢỢNG LÚN VỆT BÁNH XE TRONG MẶT ĐƢỜNG BÊ TÔNG NHỰA 1.4.1 Biến dạng mặt đƣờng BTN 1.4.2 Các giải pháp cải thiện cƣờng độ tính chất lý BTN 1.5 BÊ TƠNG NHỰA SỬ DỤNG NHỰA ĐƢỜNG CAO SU HỐ 10 1.5.1 Giới thiệu .10 1.5.2 Yêu cầu kỹ thuật BTN nhựa cao su hoá [8] 10 1.5.3 Quá trình cơng nghệ chế tạo 12 1.5.3 Tình hình nghiên cứu, sử dụng BTN cao su hoá xây dựng đƣờng .14 1.6 Kết luận chƣơng 17 CHƢƠNG 18 THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU VÀ QUY HOẠCH MẪU THÍ NGHIỆM 18 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ, ĐỀ XUẤT VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 18 2.2 YÊU CẦU VỀ VẬT LIỆU CHO HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN .18 2.2.1 Đá dăm 18 2.2.2 Cốt liệu mịn 19 2.2.3 Bột khoáng 20 2.2.4 Nhựa đƣờng 21 2.2.5 Hạt cao su nghiền 22 2.3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU 23 2.3.1 Bột khoáng Hà Nam 23 2.3.2 Cát xay 23 2.3.3 Đá dăm 24 2.3.4 Nhựa đƣờng 24 2.4 TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM VÀ QUY HOẠCH SỐ LƢỢNG MẪU 25 2.4.1 Trình tự thí nghiệm .25 2.4.2 Quy hoạch số lƣợng mẫu thí nghiệm 27 2.5 ĐỀ XUẤT ĐƢỜNG CONG THÀNH PHẦN HẠT .29 2.5.1 Cơ sở đề xuất 29 2.5.2 Đƣờng cong thành phần hạt 30 2.5.3 Tính toán khối lƣợng hạt cao su nghiền hỗn hợp cốt liệu mịn thí nghiệm độ góc cạnh hỗn hợp cốt liệu mịn .31 2.6 KẾT LUẬN CHƢƠNG 33 CHƢƠNG 34 TÍNH CHẤT CƠ LÝ VÀ ĐẶC TRƢNG CƢỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG NHỰA SỬ DỤNG HẠT CAO SU NGHIỀN 34 3.1 THÍ NGHIỆM MARSHALL VÀ CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA BTN 34 3.1.1 Chế bị mẫu thí nghiệm 34 3.1.2 Kết thí nghiệm tiêu lý BTNCS .35 3.1.3 Thí nghiệm độ ổn định Marshall 44 3.1.4 Đề xuất hàm lƣợng nhựa tối ƣu 48 3.2 ẢNH HƢỞNG CỦA HÀM LƢỢNG HẠT CAO SU NGHIỀN ĐẾN CƢỜNG ĐỘ KHÁNG LÚN VỆT BÁNH XE VÀ CƢỜNG ĐỘ KÉO UỐN CỦA BÊ TÔNG NHỰA 48 3.2.1 Thí nghiệm lún vệt bánh xe 48 3.2.2 Thí nghiệm cƣờng độ kéo uốn (Rku) 54 3.3 ẢNH HƢỞNG CỦA HÀM LƢỢNG HẠT CAO SU NGHIỀN ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ VÀ ĐỘ ỔN ĐỊNH MARSHALL 57 3.3.1 Ảnh hƣởng hàm lƣợng cao su đến tiêu lý BTN 57 3.3.2 Ảnh hƣởng hàm lƣợng cao su đến độ ổn định Marshall 59 3.4 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ 60 3.5 KẾT LUẬN .62 KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ .63 KẾT LUẬN .63 KIẾN NGHỊ VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 64 2.1 Kiến nghị 64 2.2 Hƣớng nghiên cứu 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO .65 ... HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ LÊ ĐỨC CHÂU NGHIÊN CỨU Ử DỤNG HẠT CAO SU NGHIỀN TỪ LỐP XE PHẾ THẢI CẢI THIỆN KHẢ NĂNG CHỐNG BIẾN DẠNG CỦA BÊ TÔNG NHỰA SỬ DỤNG VẬT LIỆU TẠI... S F Bê tông nhựa Bê tông nhựa chặt cỡ hạt lớn danh định 19mm Bê tông nhựa chặt cỡ hạt lớn danh định 12,5mm Bê tông nhựa chặt sử dụng cốt liêu hạt cao su nghiền Lún vệt bánh xe Cốt liệu cao su. .. chịu biến dạng (lún vệt bánh xe) BTNC 19 BTNC 12,5 sử dụng hạt cao su nghiền từ lốp xe phế thải b Mục tiêu cụ thể - Nghiên cứu lý thuyết cƣờng độ công nghệ chế tạo bê tông nhựa sử dụng hạt cao su