Bài viết thể hiện kết quả nghiên cứu đánh giá chọn cốt liệu trong bê tông nhựa nguội cấp phối chặt, liên tục; So sánh lựa chọn hàm lượng nước, hàm lượng nhựa gốc thích hợp; Quy hoạch thực nghiệm về mối tương quan giữa hàm lượng nhựa gốc trong nhũ tương, hàm lượng nước.
Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ XVI-2019, Khoa XD Cầu đường - Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CẤP PHỐI HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA NGUỘI CHẶT SỬ DỤNG NHŨ TƯƠNG PHÂN TÍCH CHẬM DÙNG TRONG CƠNG TÁC XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ RESEARCH ON MANUFACTURING COLD MIXED ASPHALT USING SLOW SETTING EMULSIFIED ASPHAT IN THE CONTRUCTION NEW ROADS SVTH: Nguyễn Thành Trung(1), Nguyễn Thanh Tùng(2) (1)Lớp 14X3A,Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng; Email: ntrung14bkdn@gmail.com (2) Lớp 14X3B,Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng; Email: thanhtungbk0991996@gmail.com GVHD: Th.S Nguyễn Biên Cương(3), Th.S Trần Thị Thu Thảo(4) (3)Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng; Email: nbcvna@gmail.com (4) Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng; Email: tranthaoxdcd@gmail.co Tóm tắt – Hiện nay, vấn đề môi trường giới quan tâm, tất lĩnh vực- có ngành xây dựng đường Việc xây dựng mặt đường hỗn hợp bê tơng nhựa nóng có nhiều ưu điểm, nhiên lại ảnh hưởng đến mơi trường Vì vậy, cần có hỗn hợp bê tơng nhựa nguội sử dụng nhũ tương phân tích chậm cơng tác xây dựng mặt đường đảm bảo vấn đề bảo vệ mơi trường thi cơng, bên cạnh đảm bảo chất lượng giá hợp lý Bài viết thể kết nghiên cứu đánh giá chọn cốt liệu bê tông nhựa nguội cấp phối chặt,liên tục; so sánh lựa chọn hàm lượng nước, hàm lượng nhựa gốc thích hợp; quy hoạch thực nghiệm mối tương quan hàm lượng nhựa gốc nhũ tương, hàm lượng nước Đề xuất tỷ lệ tối ưu nhựa hàm lượng nước để tìm hàm lượng tối ưu cho bê tông nhựa nguội Nhằm mục đích thiết lập cơng thức chế tạo cơng nghệ sản xuất bê tông nhựa nguội sử dụng nhũ tương phân tích chậm cơng tác xây dựng mặt đường tơ theo TCCS 08:2014/TCĐBVN Từ khóa: - Bê tông nhựa nguội; nhũ tương; hàm lượng nhựa; “hàm lượng nước; mặt đường mới; môi trường Abstract- Currently, environmental issues are being taken care of by the world, in all areas - including road construction The construction of a road surface with a hot asphalt concrete mixture has many advantages, but it affects the environment Therefore, it is necessary to have cold mixed asphalt using slow setting emulsified asphalt in the contruction new road to ensure environmental protection when construction, besides ensuring quality and reasonable price The article presents some research results of research and evaluation of the comparison and the selection of materials used in cold mixed asphalt ;the selection of water content, proper plastic content;It planed experimentally the correlation between the original plastic content in emulsions, water content Propose the optimal rate of plastic and water content to find the optimal content for cold mixed asphalt The aim to establish the formula for manufacturing and technology of cold mixed asphalt production using emulsion analysis slowly in the construction of new road according to TCCS 08: 2014 / TCĐBVN Keywords: - Cold mixed asphalt; emulsion; plastic content; water content; new road; environment Đặt vấn đề Hiện Việt Nam đa số mặt đường thi công hỗn hợp bê tơng nhựa nóng Việc lựa chọn loại hỗn hợp có nhiều ưu điểm, nhiên nhiều nhược điểm chưa khắc phục Như là: - Q trình thi cơng sản sinh lượng nhiệt lớn gây ô nhiễm môi trường - Việc thi công phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ thời tiết - Dễ phát sinh biến dạng tác dụng nhiệt độ cao - Khống chế chiều dài quãng đường từ trạm trộn đến nơi thi công - Ảnh hưởng đến sức khỏe nhân công lao động Từ nhược điểm nêu hỗn hợp bê tông nhựa nóng, u cầu cần thiết cần có loại hỗn hợp khắc phục nhược điểm Qua tìm hiểu nhóm đưa giải pháp, sử dụng nhũ tương nhựa đường gốc axit để thay cho nhựa đặc trộn hỗn hợp bê tơng nhựa Vì nhũ tương nhựa đường gốc axit có ưu điểm là: • Về mặt kỹ thuật: + Sản phẩm nhũ tương nhựa đường sử dụng để thi công điều kiện nhiệt độ thấp, vật liệu đá ẩm, khu vực nhiều sương mù tỷ lệ bột đá cao + Nhũ tương bảo quản, vận chuyển dễ dàng thuận tiện sử dụng • Về mơi trường: + Hạn chế đáng kể mức nhiễm mơi trường khí thải khói so với thi cơng đốt nhựa đường đặc nóng chảy • Vấn đề xã hội: + Việc dùng nhũ tương nhựa đường xây dựng đường giúp thi công nhanh gọn chủ động 19 Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ XVI-2019, Khoa XD Cầu đường - Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN 8.5%-9.5% thỏa mãn tiêu bê tông nhựa nguội sử dụng nhũ tương TCCS 08:2014/TCĐBVN, cụ thể độ rỗng cốt liệu không nhỏ 14% Kết thí nghiệm độ rỗng cốt liệu VMA có tương quan tốt với tiêu hỗn hợp bê tông nhựa nguôi Qua biểu đồ đường cong cấp phối thấy đường cấp phối cốt liệu dịch chuyển xa độ rỗng cốt liệu lớn ngược lại Từ kết thí nghệm với tiêu kỹ thuật TCCS 08:2014/TCĐBVN ta thấy hàm lượng nhũ tương nhựa đường tối ưu 8% - 8.5% Sự phân tích dựa hỗn hợp bê tơng nhựa nguội tình trạng bất lợi bị nước tác dụng lâu dài Vì tiêu quan trọng để chọn hàm lượng nhựa tối ưu độ ổn định Marshall mẫu bão hòa nước, tương ứng với hàm lượng nhựa 8.5% Hiện nước ta, công tác xây dựng nơng thơn trọng Trong giao thơng nơng thơn đóng vai trị chủ lực- xương sống để phát triển nèn kinh tế nông nghiệp Vì vậy, việc đầu tư vào sở hạ tầng giao thông nông thôn Nhà nước đặc biệt tâm Từ trước giờ, mặt đường nông thôn chủ yếu mặt đường cấp phối đá dăm, cấp phối thiên nhiên,láng nhựa hay bê tông xi măng Các mặt đường làm cho phương tiên lưu thơng khơng êm thuận Và chi phí để xây dựng mặt đường BTXM q đắt Vì cần có loại vật liệu có ưu để thay mặt đường cũ Vì lý mà nhóm đề xuất vật liệu bê tơng nhựa nguội sử dụng nhũ tương phân tích chậm để đưa vào xây dựng đường nơng thơn chất lượng hỗn hợp đảm bảo giá thành lại không cao Mặt khác phương tiên lưu thông nông thơn thấp, khơng u cầu cường độ BTN nguội q cao; q trình thi cơng đơn giản, dễ thực hiện, sử dụng nhân cơng lao động địa phương để thi công Các quan chức cần xem xét, đánh giá sớm có định đưa BTN nguội sử dụng nhũ tương phân tích chậm vào thi cơng đại trà Bởi loại BTN có giá thành hợp lý đảm bảo chất lượng không ảnh hưởng xấu đến môi trường Kết luận 5.1 Tổng hợp kết quả: Tất giá trị mẫu so sánh 0% cao su hàm lượng cao su tối ưu điều thỏa mãn tiêu BTN thông thường Stt Chỉ tiêu kỹ thuật BTN12,5 0%CS Độ ổn đinh 11,57 Độ dẻo BTNCS12,5 1,04%CS Yêu cầu [1], [4],[5] 9,31 >8kN 3,15 3,92 1,5-4 (mm) Độ rỗng dư 5,01 4,00 3-6% Độ rỗng cốt liệu 14,48 14,37 >13% Độ Rỗng lấp đầy nhựa 66,34 72,16 65-75% Hằn lún vệt bánh xe 1493 2692 >1000 (lần/m m) Kéo uốn 5,90 7,50 >2,8 -Thiết lập công thức chế tạo công nghệ sản xuất bê tông nhựa nguội sử dụng nhũ tương phân tích chậm cơng tác làm đường ô tô ta chọn đường cong cấp phối nằm cận cận để thiết kế mẫu vớihàm lượng nước lúc đầm nén g= 4.933%, hàm lượng nước i= 6.635 % hàm lượng nhũ tương nhựa đường axit CSS-1 8.5% Thỏa mãn tiêu kĩ thuật TCCS 08:2014/TCĐBVN, thể biểu đồ mối tương quan hàm lượng nhũ tương nhựa đường với độ ổn định, độ ổn định lại, khối lượng thể tích khơ, hàm lượng nước hấp thụ, độ rỗng tổng cộng, độ rỗng dư độ rỗng cốt liệu hỗn hợp bê tông nhựa nguội Như mặt đường có địa hình hiểm trở, lưu lượng xe ít, tải trọng thấp nên dùng hỗn hợp bê tông nguội sử dụng nhũ tương phân tích chậm để tiết kiệm đươc chi phí giảm ô nhiễm môi trường, đạt yêu cầu chất lượng 5.2 Hướng nghiên cứu tiếp theo: Cần Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng thành phần phụ gia tăng dính bám xi măng đến hỗn hợp bê tông nhựa nguội sử dụng nhũ tương phân tích chậm cơng tác xây dựng mặt đường làm mới.Nghiên cứu chế tạo cấp phối hỗn hợp bê tông nhựa nguội Dmax12.5 chặt, liên tục sửa dụng nhũ tương phân tích chậm cơng tác xây đường ô tô Tài liệu tham khảo Bảng 5: Bảng so sánh kết BTNCS BTN [1] 25 TCCS 08:2014/TCĐBVN Hỗn hợp bê tông nhựa nguội – Yêu cầu thi công nghiệm thu [2] TCVN 8817:2011 Nhũ tương nhựa đường axit [3] TCVN 7572:2006 Cốt liệu cho bê tông vữa – Phương pháp thử [4] TCVN 8860:2011 Bê tông nhựa – Phương pháp thử [5] TCVN 7504:2005 Bitum – Phương pháp xác định độ bám dính với đá [6] Production and durability of cold mix asphalt - Roger Lundberg, Torbjưrn Jacobson, Per Redelius, Jenny-Ann Ưstlund [7] Shell bitumen handbook 5th Edition, Read, J., Whiteoak, D., Thomas Telford Publishing, 2003 Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ XVI-2019, Khoa XD Cầu đường - Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY PHÂN TÍCH TUỔI THỌ CỦA KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG THIẾT KẾ THEO PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC THỰC NGHIỆM MEPDG APPLICATION OF RELIABILITY THEORY TO ANALYSIS THE LIFE-SERVICE OF FLEXIBLE PAVEMENT BASED ON MECHANISTIC EMPIRICAL PAVEMENT DESIGN GUIDE METHOD SVTH: Võ Văn Anh Tuấn(1), Nguyễn Đăng Huy(2) (1) Lớp 14X3A, Khoa Xây Dựng Cầu Đường, Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng;Email:anhtuanltt96@gmail.com, (2) Lớp 14X3A, Khoa Xây Dựng Cầu Đường, Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng; Email:danghuybkdn96@gmail.com GVHD: TS Trần Trung Việt(3) (3) Khoa Xây Dựng Cầu Đường, Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng; Email: trung-viet.tran@hotmail.com Tóm tắt: - Nghiên cứu tập trung phân tích yếu tố ảnh hưởng điều kiện khai thác; hằn lún vệt bánh xe (RD); Nứt (C); số độ ghồ ghề mặt đường (IRI) đến tuổi thọ kết cấu áo đường (KCAĐ) thiết kế theo phương pháp học thực nghiệm (MEPDG) Lý thuyết độ tin cậy sử dụng để dự báo tuổi thọ KCAĐ thay đổi ngẫu nhiên yếu tố: tính chất lý vật liệu, điều kiện khai thác (nhiệt độ T, độ ẩm W) yếu tố địa lý phương pháp MEPDG Tuổi thọ KCAĐ thông qua số khả phục vụ (PSI) đồng thời khả khán hằn lún vệt bánh xe (HLVBX) số độ gồ ghề IRI Kết phân tích ảnh hưởng nhiệt độ (T) điều kiện khai thác đến tuổi thọ kết cấu: giảm từ 15 năm xuống năm tăng T =15°C lên 55°C Trong khi xét ảnh hưởng yếu tố ngẫu nhiên, tuổi thọ KCAD giảm 30-50% CoV tăng từ 0.05-0.2 Từ khóa: Tuổi thọ kết cấu áo đường; Chỉ số phục vụ kết cấu áo đường (PSI); Phương pháp học thực nghiệm (MEPDG); Hằn lún vệt bánh xe (RD); Chỉ số độ ghồ ghề mặt đường (IRI) Abstract: This study focused on analyzing the impact of factors following the executive conditions: rutting depth (RD); cracking (C); international roughness index (IRI) to pavement structure based on the Mechanistic empirical pavement design guide method (MEPDG) The reliability theory is used to evaluate a life-service of flexible pavement considerated the variability of materials properties, of executive conditions (temperature T, humidity W) and geographic in MEPDG method The life-service of flexible pavement evaluate based on present serviceability index (PSI), rutting depth (RD) and International roughness index (IRI) Result of this study show that impact of temperature (T) and executive conditions on life-service of flexible pavement are very important: T increase from 15°C to 55°C, this life-service decrease from 15 to years Moreover, this life-service decreases 30-50% within CoV variable from 0.05 to 0.2 in the case of incertain consideration Key words: Life of pavement structures; Present serviceability index (PSI); Mechanistic empirical pavement design guide (MEPDG); Rutting Depth (RD); International roughness index (IRI ) triển kéo theo nhu cầu lại người dân ngày cao Do đó, việc thiết kế, đánh giá tuổi thọ KCAĐ ngày cấp thiết, đảm bảo lưu thơng hàng hóa, giao thông lại cách tốt cho người dân Phần lớn cơng trình nghiên cứu trước không hợp với xu như: sử dụng phương pháp đơn lẻ,thủ công, thiết bị đơn giản, khơng qn, độ xác khơng cao…vv Để đánh giá trạng thái mặt đường, dự đoán tuổi thọ kết cấu áo đường, nghiên cứu Thế Giới sử dụng số dựa giá trị gây hư hỏng mặt đường: độ ghồ ghề, hằn lún vệt bánh xe, nứt, ổ gà Đó số phục vụ mặt đường PSI Đề tài nghiên cứu đưa phương pháp đánh giá hoàn toàn mới, phù hơp với điều kiện Việt Nam phương pháp ứng dụng mơ hình xác suất phân tích độ tin cậy dự báo tuổi thọ KCAĐ phương pháp học thực nghiệm MEPDG Đặt vấn đề: Hình 1: Hư hỏng KCAĐ Việt Nam Khảo sát đánh giá tuổi thọ kết cấu áo đường (KCAĐ) nhiệm vụ quan trọng để đưa lịch trình giải pháp bảo trì, vận hành để giữ cho KCAĐ hoạt động điều kiện tốt Ở Việt Nam với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật, đời sống mức sống nhân dân ngày phát Trong nước, việc nghiên cứu thực 27 SVTH: Võ Văn Anh Tuấn, Nguyễn Đăng Huy; GVHD: Trần Trung Việt tuổi thọ KCAD lũy) ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ cơng trình Ngồi xét hệ số thực nghiệm lớp vật liệu lớn, xác suất hư hỏng mặt đường hằn lún vệt bánh xe có khả xảy lớn Dựa biểu đồ, ta thấy tổ hợp nhiệt độ cao, mô đun vật liệu thấp, tải trọng trục tích lũy lớn hệ số thực nghiệm lớp vật liệu lớn ảnh hưởng lớn đến số phục vụ PSI kết cấu áo đường, dễ gây hư hỏng mặt đường trước tuổi thọ thiết kế dự đốn, tính tốn Từ cần có biện pháp xử lý, cải thiện thích hợp để hạn chế vấn đề Xây dựng mơ hình xác suất kết hợp mơ hình thí nghiệm xác định thơng số đầu vào, hệ số thực nghiệm theo phương pháp học thực nghiệm (MEPDG) áp dụng cho điều kiện Việt Nam để dự báo xác tuổi thọ KCAĐ việc làm cần thiết có tính ứng dụng cao thực tiễn Bởi thực tế có nhiều tuyến đường đưa vào khai thác thời gian không lâu xảy tượng hư hỏng nhiều nguyên nhân khác gây lãng phí, thất kinh tế Hình 10: Ảnh hưởng yếu tố ngẫu nhiên đến tuổi thọ KCAD ( CoV=0.2) 0.25 CoV=0.05 CoV=0.1 0.2 Cuối cùng, nghiên cứu hoàn thiện ứng dụng rộng rãi, cần có nhiều số liệu so sánh kết mơ hình quan trắc thực tế cơng trình khác CoV=0.15 0.15 PSI_pf CoV=0.2 Tài Liệu tham khảo 0.1 [1] Nguyen Hoang Long, “Application of Hawkeye in surveying, quality assessment of highway pavement in Vietnam” Transport Journal, 2016 0.05 [2] Al-Omari, B and M.I Darter, 1994, Relationship between International Roughness Index and Present Serviceability Rating [3] W D PATERSON, International Roughness Index: Relationship to Other Measures of Roughness and Riding Quality, Transportation Research Record 1084 0 500000 1000000 Trục xe tích lũy (trục xe/làn.ng.đ) 1500000 Hình 11: Ảnh hưởng CoV tính chất vật liệu đến tuoir thọ KCAD Hình 12 cho ta thấy số trục xe tích lũy tăng lên tuổi thọ KCAD giảm đi: N0=110 T=12 năm N0=180 T=9 năm [4] Hall, K.T., C.E.C Munoz, 1999, Estimation of Present Serviceability Index From International Roughness Index, Transportation Research Record 1655, Transportation research Board [5] Christopher R Bennett, Alondra Chamorro, Chen Chen, Hernan de Solminihac, Gerardo W Flintsch, (2007) “Data Collection Technologies for Road Management” [6] AASHTO 08 Mechanistic Empirical Pavement Design Guide [7] Guide for M-E Design of New and Rehabilitated Pavement Structures, NCHRP, 2004 [8] Estimation of Present Serviceability Index from International Roughness Index KATHLEEN T.HALL AND CARLOS E.CORREA MUNOZ [9] Calibration of MEPDG performance models for flexible pavement distresses to local conditions of ontario 2016 Hình 12: Ảnh hưởng lưu lượng xe N đến tuổi thọ KCAD (CoV=0.2) Kết luận [10] Modulus Values for Bituminous Materials by flexible pavement design Từ kết phân tích mơ hình xác suất, nghiên cứu vai trò quan trọng yếu tố điều kiện khí hậu (nhiệt độ), điều kiện vật liệu (modun đàn hồi lớp), điều kiện khai thác (tải trọng trục tích [11] Permanent deformation prediction modeling of asphalt concrete layers based on Accelerated Pavement Testing 32 ... tác xây dựng mặt đường làm mới .Nghiên cứu chế tạo cấp phối hỗn hợp bê tông nhựa nguội Dmax12.5 chặt, liên tục sửa dụng nhũ tương phân tích chậm cơng tác xây đường ô tô Tài liệu tham khảo Bảng 5:... Hướng nghiên cứu tiếp theo: Cần Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng thành phần phụ gia tăng dính bám xi măng đến hỗn hợp bê tông nhựa nguội sử dụng nhũ tương phân tích chậm cơng tác xây dựng mặt đường. .. 08:2014/TCĐBVN Hỗn hợp bê tông nhựa nguội – Yêu cầu thi công nghiệm thu [2] TCVN 8817:2011 Nhũ tương nhựa đường axit [3] TCVN 7572:2006 Cốt liệu cho bê tông vữa – Phương pháp thử [4] TCVN 8860:2011 Bê tông