Nghiên cứu ảnh hưởng của cốt liệu thô tạo khung đến sự phát triển biến dạng không hồi phục của bê tông nhựa nóng trong điều kiện việt nam TT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐỖ VƯƠNG VINH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CỐT LIỆU THÔ TẠO KHUNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN BIẾN DẠNG KHƠNG HỒI PHỤC CỦA BÊ TƠNG NHỰA NĨNG TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM Ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số : 9580205 Chun ngành : Xây dựng đường ôtô đường thành phố TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2021 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Giao thông vận tải Người hường dẫn khoa học: PGS.TS Trần Thị Kim Đăng Trường Đại học Giao thơng vận tải PGS.TS Nguyễn Hữu Trí Viện Khoa học Công nghệ GTVT Phản biện 1: …………………………… Phản biện 2: …………………………… Phản biện 3: …………………………… Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp Trường Đại học Giao thông Vận tải vào hồi ……… ……….ngày…… tháng…….năm……… Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Quốc Gia Việt Nam - Thư viện Trường Đại học Giao thông Vận tải CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ Đỗ Vương Vinh, Trần Thị Kim Đăng (2016), “Ảnh hưởng cốt liệu mịn bột khoáng đến cường độ kéo uốn thành phần vữa nhựa hỗn hợp bê tơng nhựa nóng”, Tạp chí Giao thơng vận tải, số Tháng 11/2016 Vuong Vinh DO, Thi Kim Dang TRAN (2017) “Effects of fillers and fine aggregates on the shear strength of fine aggregate matrix in hot mix asphalt”, Proceedings of the Eastern Asia Society for Transportation Studies, Vol.11, 2017 Đỗ Vương Vinh (2019), “Nghiên cứu phương pháp thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa chặt có xét đến việc hình thành khung chịu lực từ cốt liệu thơ", Tạp chí Giao thơng vận tải, số Tháng 03/2019 Đỗ Vương Vinh, Trần Thị Kim Đăng (2020), "Khả chống biến dạng không hồi phục hỗn hợp bê tơng nhựa chặt có cấp phối cốt liệu thiết kế theo phương pháp Bailey", Tạp chí Giao thông vận tải, số Tháng 6/2020 Đỗ Vương Vinh, Trần Thị Kim Đăng (2021), “Hàm lượng cốt liệu thơ tạo khung chịu lực ảnh hưởng đến khả chống biến dạng không hồi phục hỗn hợp bê tơng nhựa chặt”, Tạp chí Giao thơng vận tải, số Tháng 01+02/2021 Đỗ Vương Vinh, Nguyễn Hữu Trí (2021), “Cấu trúc hỗn hợp bê tơng nhựa khả chống biến dạng không hồi phục”, Tạp chí Giao thơng vận tải, số tháng 03/2021 ĐẶT VẤN ĐỀ I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Bê tông nhựa loại vật liệu sử dụng phổ biến để làm mặt đường ô tô cấp cao, đường đô thị đường cao tốc Việt Nam giới có nhiều ưu điểm Tuy nhiên loại mặt đường có nhược điểm nhạy cảm với nhiệt độ, nhiệt độ cao cường độ giảm dễ bị biến dạng khơng hồi phục Thời gian gần Việt Nam, gia tăng lưu lượng tải trọng xe với nhiệt độ cao vào mùa hè hư hỏng dang lún vệt bánh xe mặt đường bê tông nhựa trở thành hư hỏng phổ biến Bên cạnh yếu tố chất lượng vật liệu cấp phối cốt liệu hay tỉ lệ phối trộn nhóm cỡ hạt cốt liệu yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hầu hết tính chất quan trọng hỗn hợp bê tơng nhựa có khả chống biến dạng không hồi phục cường độ chống cắt Một hỗn hợp BTN có tỉ lệ phối trộn cốt liệu hợp lý cho phép hạt cốt liệu thô tiếp xúc với hạt cốt liệu mịn nêm chèn vừa đủ mà không đẩy hạt cốt liệu thơ xa Hỗn hợp có khung cốt liệu thơ chịu lực tốt từ tăng cường độ kháng cắt tăng khả chống biến dạng không hồi phục hỗn hợp tăng ma sát hạt cốt liệu Vai trò khung cốt liệu thơ việc hình thành khả kháng lún cho hỗn hợp bê tông nhựa nhiều nhà khoa học nghiên cứu Nổi bật số nghiên cứu phát triển phương pháp thiết kế cấp phối cốt liệu Bailey nghiên cứu xây dựng cơng cụ phân tích ảnh để xác định cấu trúc khung cốt liệu hỗn hợp bê tông nhựa Ở Việt Nam gần có số tác giả nghiên cứu ảnh hưởng mức độ thô cấp phối cốt liệu đến khả kháng lún mỏi hỗn hợp bê tông nhựa Tuy nhiên nghiên cứu dừng lại việc đánh giá trực tiếp ảnh hưởng hàm lượng cốt liệu thô đến chiều sâu lún vệt bánh mà chưa xem xét đến việc tạo khung cốt liệu thô vai trị khung cốt liệu thơ khả kháng lún hỗn hợp bê tông nhựa Đề tài luận án “Nghiên cứu ảnh hưởng cốt liệu thô tạo khung đến phát triển biến dạng không hồi phục bê tơng nhựa nóng điều kiện Việt Nam” lựa chọn bối cảnh nghiên cứu cần thiết có ý nghĩa khoa học II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nghiên cứu đề xuất phương pháp thiết kế hỗn hợp bê tơng nhựa chặt có xét đến việc hình thành khung cốt liệu thơ, khảo sát ảnh hưởng cấp phối cốt liệu hàm lượng cốt liêu thô tạo khung đến khả chống biến dạng khơng hồi phục bê tơng nhựa nóng Nghiên cứu đề xuất xác định thông số cấu trúc hỗn hợp bê tơng nhựa có liên quan đến khả chống biến dạng không hồi phục phương pháp phân tích ảnh Từ làm rõ vai trị khung cốt liệu thơ việc hình thành khả chống biến dạng khơng hồi phục hỗn hợp bê tông nhựa đề xuất khoảng hàm lượng cốt liệu thô tạo khung hỗn hợp bê tông nhựa chặt III NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Đề tài luận án tập trung vào nội dung sau: Tổng quan ảnh hưởng cấp phối cốt liệu khung cốt liệu thô đến biến dạng không hồi phục bê tông nhựa; Nghiên cứu đề xuất phương pháp thiết kế cấp phối cốt liệu cho hỗn hợp BTN có xét đến hình thành khung cốt liệu thô; Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng cấp phối cốt liệu khung cốt liệu thô đến khả chốngbiến dạng không hồi phục bê tông nhựa; Nghiên cứu mối liên hệ cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa khả chống biến dạng không hồi phục, từ đề xuất khoảng hàm lượng cốt liệu thơ tạo khung cho hỗn hợp bê tông nhựa chặt IV Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU  Nghiên cứu đề xuất phương pháp thiết kế hỗn hợp bê tơng nhựa có xét đến khung cốt liệu thô nhằm xác định cấp phối cốt liệu hàm lượng cốt liệu thô hợp lý cho hỗn hợp bê tông nhựa cho khả chống biến dạng không hồi phục tốt  Thông qua khảo sát ảnh hưởng hàm lượng cốt liệu thô đến khả chống biến dạng không hồi phục hỗn hợp bê tông nhựa với hai nguồn cốt liệu khác từ xác định khoảng hàm lượng cốt liệu thô hợp lý cho khả chống biến dạng không hồi phục cao  Nghiên cứu xác định cấu trúc hỗn hợp BTN sử dụng phương pháp phân tích ảnh, thiết lập tương quan số với thông số học thể khả kháng chống biến dạng không hồi phục hỗn hợp BTN Từ tiêu cấu trúc xác định phương pháp phân tích ảnh dự báo khả chống biến dạng không hồi phục, giúp đánh giá, sàng lọc sơ hỗn hợp bê tông nhựa theo khả chống biến dạng không hồi phục TỔNG QUAN VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA CẤP PHỐI CỐT LIỆU VÀ KHUNG CỐT LIỆU THÔ ĐẾN BIẾN DẠNG KHÔNG HỒI PHỤC CỦA BÊ TƠNG NHỰA Chương phân tích tổng quan ảnh hưởng cấp phối cốt liệu khung cốt liệu thô đến biến dạng không hồi phục bê tông nhựa làm sở nghiên cứu thực nghiệm chương 1.1 Thành phần vật liệu cấu trúc bê tông nhựa 1.1.1 Thành phần vật liệu bê tông nhựa Bê tông nhựa hỗn hợp gồm thành phần cốt liệu khoáng (đá dăm, cát, bột khoáng), chất liên kết nhựa đường phụ gia (nếu có) phối hợp với theo tỷ lệ hợp lý Mỗi thành phần bê tơng nhựa đóng vai trị định có liên quan chặt chẽ với việc tạo nên khối liên kết có đủ cường độ tính chất cần thiết cho trình sử dụng 1.1.2 Cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa Về mặt cấu trúc, bê tông nhựa vật liệu xây dựng có cấu trúc thuộc dạng bê tơng nhân tạo, cốt liệu khống vật dính kết với nhờ chất liên kết asphalt Theo cấp độ nghiên cứu, bê tông nhựa xem hệ thống ba cấu tử [6] (Hình 1.1) - Cấu trúc vi mơ (tế vi) gồm nhựa bột khoáng tạo thành chất liên kết asphalt (mastic asphalt) - Cấu trúc trung gian gồm cát chất liên kết asphalt tạo thành vữa asphalt - Cấu trúc vĩ mô gồm đá dăm vữa asphalt tạo thành hỗn hợp bê tơng nhựa Hình 1.1 Mơ hình cấu trúc bê tơng nhựa cấp độ nghiên cứu Hình 1.6 Ảnh hưởng hàm lượng đá dăm đến cường độ nén BTN 1.2 Biến dạng khơng hồi phục hư hỏng có liên quan đến biến dạng không hồi phục mặt đường bê tông nhựa 1.2.1 Lún vệt bánh xe BTN ổn định (Instability Rutting) Biến dạng (lún) xuất vệt bánh xe phạm vi hẹp, hình thành mô dồn (trồi) dọc bên vệt bánh xe (Hình 1.7) Nguyên nhân gây LVBX BTN “không ổn định”, không đủ cường độ kháng cắt để chống lại ứng suất cắt tải trọng bánh xe gây lớp BTN Đây hình thức LVBX phổ biến chủ yếu xảy lớp BTN với chiều sâu khoảng 10cm tính từ bề mt ng Mô dồn Mô dồn Cắt Cắt Mặt đờng ban đầu Cắt Các lớp mặt BTN Các lớp móng NỊn ®−êng Hình 1.7 Lún vệt bánh xe bê tông nhựa bị chảy dẻo [25] 1.2.2 Lún vệt bánh xe kết cấu (Strutural Rutting) Biến dạng (lún) xuất vệt bánh xe phạm vi rộng khơng hình thành mơ dồn (trồi) dọc theo vệt bánh xe Nguyên nhân LVBX kết cấu tích lũy biến dạng tải trọng lặp gây đường (hoặc lớp móng dưới, móng trên) trình khai thác 1.2.3 Lún vệt bánh xe bong bật bề mặt (Surface/Wear Rutting) Biến dạng (lún) xuất vệt bánh xe phạm vi hẹp, khơng hình thành mơ dồn (trồi) BTN dọc theo vệt bánh xe Nguyên nhân gây LVBX khiếm khuyết thi công, lớp BTN không đủ độ chặt (độ rỗng BTN lớn) dể dàng bị bong tạo vết khuyết vệt bánh xe 1.3 Các phương pháp đánh giá đặc tính biến dạng khơng hồi phục hỗn hợp bê tơng nhựa 1.3.1 Thí nghiệm từ biến Thí nghiệm thực cách tác dụng tĩnh tải lên mẫu bê tông nhựa đo biến dạng khơng hồi phục dỡ tải Thí nghiệm thực điều kiện khơng hạn chế nở hơng có hạn chế nở hơng Hình 1.12 Mối quan hệ biến dạng ứng suất thí nghiệm từ biến 1.3.2 Thí nghiệm biến dạng không hồi phục tải trọng lặp tải trọng lặp Thí nghiệm thực cách tác dụng tải trọng động lên mẫu với số chu kỳ gia tải khoảng vài nghìn lần Trong q trình thí nghiệm, biến dạng khơng hồi phục tích lũy số chu kỳ gia tải ghi lại Thí nghiệm thực điều kiện không hạn chế nở hông có hạn chế nở hơng 1.3.3 Các thí nghiệm mơ Một số phương pháp thí nghiệm mơ sử dụng để đánh giá khả kháng lún BTN gồm: thiết bị Hamburg Wheel-Tracking, thiết bị phân tích mặt đường asphalt (Asphalt Pavement Analyzer - APA), thiết bị French Rutting Tester (LCPC Wheel tracker), Thiết bị thí nghiệm hằn lún vệt bánh xe Đại học Purdue (Purdue University Laboratory Wheel Tracking) 1.4 Các nghiên cứu ảnh hưởng cấp phối cốt liệu khung cốt liệu thô đến khả chống biến dạng không hồi phục hỗn hợp BTN 1.4.1 Các nghiên cứu giới Báo cáo [31] cho từ nhiều nghiên cứu trước đó, thấy “bằng chứng rõ ràng thành phần cấp phối bê tông nhựa chặt có ảnh hưởng định đến tượng lún vệt bánh xe” Trong [21] Carpenter Enockson (1987) báo cáo nghiên cứu 32 dự án rải lớp phủ tăng cường tuyến quốc lộ bang Illinois (Hoa Kỳ) kết luận sau: phần lớn vấn đề vệt hằn bánh xe qui thành phần hạt cốt liệu hỗn hợp tạo nên Nghiên cứu tác giả Stakston, A.D., and Bahia, H (2003) [48] khả kháng lún vệt bánh phụ thuộc nhiều vào cấp phối cốt liệu, hỗn hợp dù sử dụng loại vật liệu tốt với cấp phối không hợp lý bị lún vệt bánh Trong số nghiên cứu khác Chen, J.S., Liao, M.S (2002) [22]; Krutz, N C., Sebaaly, P E (1993) [34]; Elliot, R.P., Ford, M.C., Ghanim, M., Tu, Y.F (1991) [25]; Button, J.W., Perdomo, D., Lytton, R.L (1990) [20] cường độ hỗn hợp bê tông nhựa, tác giả kết luận ảnh hưởng tính chất vật liệu thành phần Đối với cốt liệu, người ta thấy có ngưỡng giá trị cường độ xác định theo kích cỡ hạt cốt liệu lớn danh định, cường độ hỗn hợp tăng có tiếp xúc chèn móc cốt liệu đá dăm, tiếp xúc chèn móc cốt liệu thô xem yếu tố tạo cường độ hỗn hợp, hỗn hợp cần thiết kế với khung cốt liệu thô chịu lực vững 1.4.2 Các nghiên cứu Việt Nam Các nghiên cứu Việt Nam phần nhiều tập trung vào việc cải thiện đặc tính kháng lún BTN cách sử dụng vật liệu cải thiện Vũ Phương Thảo (2015) [12] nghiên cứu mức độ cải thiện khả chống mỏi chống lún vệt bánh xe BTN sử dụng cốt sợi thủy phân tán Trần Thị Cẩm Hà năm 2019 [8] đánh mức độ cải thiện khả kháng lún vệt bánh BTN sử dụng bitum Epoxy Có 02 nghiên cứu nước tập trung nhiều vào cấp phối cốt liệu BTN Bùi Ngọc Hưng (2016) [10] nghiên cứu ảnh hưởng ảnh hưởng cấp phối cốt liệu, nguồn gốc đá dăm loại nhựa đến chiều sâu LVBX độ bền mỏi hỗn hợp BTNC 12,5 BTNC 19 Nghiên cứu thực với loại cấp phối cốt liệu miền cấp phối thô theo Quyết định 858/QĐ-BGTVT, sở đưa khái niệm hỗn hợp cốt liệu thô, thô vừa thơ Kết nghiên cứu cho thấy, khả kháng LVBX mẫu BTN cấp phối thơ thấp nhất, tăng dần với cấp phối thô vừa cao cấp phối thô cho hai loại BTNC 12,5 BTNC 19 Trần Danh Hợi (2018) [9], nghiên cứu hỗn hợp đá – nhựa nóng cường độ cao dùng kết cấu mặt đường ô tô cấp cao Việt Nam Trong nghiên cứu tác giả đề xuất sử dụng phương pháp Bailey để thiết kế phối trộn cốt liệu cho hỗn hợp đá – nhựa nóng cường độ cao 25 mm 31,5 mm 1.5 Các nghiên cứu ngồi nước phương pháp phân tích ảnh xác định cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa Kỹ thuật xử lý phân tích hình ảnh kỹ thuật số công cụ hiệu để đánh giá cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa Các kỹ thuật số nhà khoa học nghiên cứu phát triển năm gần [39], [43], [58] Các thông số cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa quan tâm nghiên cứu gồm lỗ rỗng, phân bố lỗ rỗng, hình dạng hạt, hướng, phân bố hạt cốt liệu thuộc tính tiếp xúc hạt cốt liệu Coenen cộng (2012) [24] phát triển phần mềm xử lý phân tích hình ảnh nhằm xác định cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa - phần mềm IPAS Sau đó, Sefidmazgi cộng [45] cải tiến phần mềm IPAS thành IPAS-2 nhằm xác định thêm thông số chiều dài đường tiếp xúc, hướng tiếp xúc viên cốt liệu – thông số cấu trúc cho có liên quan đến khả kháng lún bê tông nhựa Kết nghiên cứu cho thấy có mối quan hệ tốt số lượng tiếp xúc, chiều dài tiếp xúc số cấu trúc ISI với khả kháng lún hỗn hợp bê tông nhựa thể thông qua số FN – Flow Number Trong nghiên cứu khác vào năm 2013 Shaheen cộng [46] sử dụng phần mềm IPAS-2 để xác định cấu trúc hỗn hợp bê nhựa Kết nghiên cứu cho thấy số lượng tiếp xúc chiều dài tiếp xúc có mối tương quan tốt với chiều sâu hằn lún xác định thiết bị Hamburg Wheel Rut Tester Cho đến Việt Nam chưa có nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích ảnh để xác định thông số cấu trúc cốt liệu bê tông nhựa khảo sát mối quan hệ thông số cấu trúc với thông số học thể khả kháng lún bê tông nhựa 1.6 Xác định vấn đề nghiên cứu luận án Luận án nghiên cứu tập trung vào vấn đề chủ yếu sau đây:  Nghiên cứu đề xuất phương pháp thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa có xét đến việc hình thành khung cốt liệu thô  Khảo sát ảnh hưởng cấp phối cốt liệu hàm lượng cốt liệu thô tạo khung đến khả chống biến dạng không hồi phục bê tơng nhựa thơng qua thí nghiệm hằn lún vệt bánh xe thí nghiệm từ biến  Xác định thông số cấu trúc bê tông nhựa cho có quan hệ với khả chống biến dạng không hồi phục sử dụng phương pháp xử lý phân tích ảnh mối quan hệ thơng số cấu trúc với thông số học thể khả chống biến dạng không hồi phục bê tông nhựa 1.7 Phương pháp nghiên cứu Luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CẤP PHỐI CỐT LIỆU HỖN HỢP BÊ TƠNG NHỰA CĨ XÉT ĐẾN HÌNH THÀNH KHUNG CỐT LIỆU THÔ Chương tiến hành nghiên cứu làm rõ vai trị khung cốt liệu thơ việc hình thành khả chống biến dạng không hồi phục BTN, đồng thời nghiên cứu đề xuất phương pháp thiết kế cấp phối cốt liệu hỗn hợp BTN có xét đến hình thành khung cốt liệu thơ – phương pháp Bailey 2.1 Nguyên lý hình thành cường độ hỗn hợp bê tơng nhựa vai trị khung cốt liệu thơ việc hình thành cường độ hỗn hợp bê tơng nhựa 2.1.1 Ngun lý hình thành cường độ hỗn hợp bê tông nhựa Theo giáo sư N.N Ivanop [5], cường độ kháng cắt hỗn hợp đá trộn nhựa nói chung BTN nói riêng phụ thuộc vào yếu tố gồm lực ma sát cốt liệu khống lực dính nhựa cốt liệu khống, lực dính bên nhựa móc vướng hạt to với Theo tài liệu [54], cường độ kháng cắt BTN đóng góp cốt liệu khống nhựa đường Có thể sử dụng phương trình Mohr - Coulomb để thể cách hai vật liệu đóng góp vào khả kháng cắt BTN Cường độ chống cắt hỗn hợp BTN cải thiện cách phối hợp hỗn hợp cốt liệu cho để hình thành tiếp xúc hạt cốt liệu với 2.1.2 Vai trị cốt liệu thơ khung cốt liệu thơ việc hình thành cường độ chống biến dạng không hồi phục hỗn hợp BTN Khung cốt liệu có vai trị quan trọng việc hình thành cường độ tạo ổn định hỗn hợp bê tông nhựa đặc biệt nhiệt độ cao Hỗn hợp có khung cốt liệu tốt đảm bảo khả chống hằn lún, giảm biến dạng từ tăng tuổi thọ cải thiện chất lượng khai thác Để đảm bảo có chèn móc tạo khung cốt liệu thơ Hình 2.2 Sự truyền ứng suất khung cốt liệu để chống lại biến dạng khơng hồi phục cần phải thiết kế hỗn hợp có khung cốt liệu thơ 2.2 Lý thuyết cấp phối cốt liệu phương pháp thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa 2.2.3 Các phương pháp thiết kễ hỗn hợp bê tông nhựa Thiết kế hỗn hợp BTN q trình thí nghiệm để lựa chọn cấp phối cốt liệu hợp lý tìm hàm lượng nhựa tối ưu nhằm thoả mãn yếu tố gồm tính chất liên quan đến đặc tính thể tích tính chất học theo quy định phương pháp thiết kế Các phương pháp thiết kế BTN sử dụng phổ biến giới phương pháp Marshall, Superpave tuân thủ nguyên tắc 2.3 Hướng dẫn lựa chọn cấp phối thơ theo quy trình Các tiêu chuẩn thiết kế, thi công nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa Việt Nam giai đoạn khác đề cập đến vấn đề “cốt liệu thô” nhiều cách Quyết định 858/QĐ-BGTVT đưa vào khái niệm gọi bê tông nhựa chặt 10 2.7 Kết luận chương - Trên sở phân tích hình học phẳng cấu trúc hỗn hợp cốt liệu theo quan điểm hỉnh thành khung cốt liệu thơ có tiếp xúc chèn móc với nhau, đề xuất cỡ sàng phân định cốt liệu thô cốt liệu mịn 2,36mm với hỗn hợp BTN cỡ hạt danh định lớn 12,5 mm - Phương pháp Bailey phương pháp thiết kế cấp phối cốt liệu đề cập trực tiếp theo nguyên tắc đảm bảo hình thành khung cốt liệu thô - Từ nguồn cốt liệu hai mỏ đá điển hình miền Bắc, mỏ đá Thống Nhất – Hải Dương mỏ đá Sunway – Hà Nội, thiết kế phối trộn thành công cốt liệu cho hỗn hợp BTNC 12,5 theo phương pháp Bailey, thỏa mãn hoàn toàn cấp phối tiêu chuẩn theo TCVN 8819: 2011 thỏa mãn cấp phối tiêu chuẩn theo định số 858/QĐ-BGTVT NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CẤP PHỐI CỐT LIỆU VÀ KHUNG CỐT LIỆU THÔ ĐẾN BIẾN DẠNG KHÔNG HỒI PHỤC CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA Chương thực khảo sát ảnh hưởng cấp phối cốt liệu hàm lượng cốt liệu thô tạo khung đến khả kháng biến dạng không phục hồi hỗn hợp BTN 12,5 sử dụng thí nghiệm hằn lún vệt bánh xe thí nghiệm từ biến Các hỗn hợp BTN 12,5 chế tạo từ nguồn cốt liệu đề cập 3.1 Kế hoạch thực nghiệm 3.1.1 Vật liệu thí nghiệm Các vật liệu để chế tạo BTN nghiên cứu gồm: - Cốt liệu thơ cốt liệu mịn thí nghiệm với nguồn khác gồm: nguồn – đá vôi mỏ đá Thống Nhất, huyện Kinh Môn, tỉnh Hải Dương; nguồn – đá bazan mỏ đá Sunway, huyện Quốc Oai, TP Hà Nội; - Bột khoáng: bột khoáng nghiền từ đá vôi doanh nghiệp vận tải Hồng Lạc, Hải Dương; - Nhựa đường: nhựa đường đặc 60/70 – Shell Singapore nhập Petrolimex; Cốt liệu thô, cốt liệu mịn, sàng thành cỡ sàng riêng biệt theo sàng tiêu chuẩn 3.1.2 Lựa chọn hỗn hợp BTN có đặc điểm khung cốt liệu thơ điển hình Với nguồn cốt liệu, hỗn hợp BTN 12.5 có thành phần cấp phối cốt liệu hàm lượng cốt liệu thô tạo khung (d≥2,36mm) khác lựa chọn nghiên cứu Trong đó, hỗn hợp CP4 có thành phần cấp phối cốt liệu thiết kế theo phương pháp Bailey Thành phần cấp phối hỗn hợp BTN 12,5 thể Bảng 3.1 Hình 3.1 11 Hình 3.1 Đường cong cấp phối BTN12,5 hỗn hợp nghiên cứu 3.1.3 Thí nghiệm đánh giá đặc tính biến dạng khơng hồi phục hỗn hợp bê tơng nhựa Thí nghiệm vệt hằn bánh xe thiết bị Wheel Tracking thí nghiệm từ biến lựa chọn để đánh giá đặc tính biến dạng khơng hồi phục hỗn hợp bê tơng nhựa Thí nghiệm hằn lún vệt bánh xe thực môi trường nước nhiệt độ 50 o C với 20.000 lượt gia tải Mẫu thí nghiệm dạng hình chữ nhật đúc đầm lăn có kích thước 320x260x50mm với độ rỗng dư phù hợp với tiêu chuẩn Cơng tác đúc mẫu thí nghiệm hằn lún vệt bánh xe thực phịng thí nghiệm LAS-XD 1256 - Trường Đại học Giao thơng vận tải Thí nghiệm từ biến thực với áp lực 200 kPa nhiệt độ 30 o C 60 o C (3600 giây), sau dỡ tải tiếp tục theo dõi biến dạng vịng 15 phút (900 giây) Mẫu để thí nghiệm từ biến mẫu Marshall kích thước 101 mm, chiều cao khoảng 63,5 mm Thí nghiệm thực thiết bị hãng Cooper phịng thí nghiệm Bộ môn Vật liệu xây dựng – Trường Đại học Giao thơng vận tải Hình 3.2 Hình ảnh thí nghiệm hằn lún vệt bánh xe Hình 3.3 Thí nghiệm từ biến 12 3.2 Thiết kế thành phần chế tạo mẫu thí nghiệm 3.2.1 Thí nghiệm đánh giá vật liệu thành phần Đá dăm, cát, bột khoáng nhựa đường tiến hành thí nghiệm đánh giá theo tiêu chuẩn hành Việt Nam phịng thí nghiệm LAS-XD 1256 Trường Đại học Giao thông vận tải Các vật liệu đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật vật liệu làm BTN theo tiêu chuẩn hành Việt Nam 3.2.2 Thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa Các hỗn hợp BTN 12,5 thiết kế thành phần theo phương pháp Marshall phù hợp tiêu chuẩn Việt Nam TCVN8820:2011 [2], TCVN 8819:2011 [1] Quyết định 858/QĐ-BGTVT [3] Hàm lượng nhựa tối ưu lựa chọn để hỗn hợp có độ rỗng dư khoảng 4,0 %, tiêu khác phù hợp với tiêu chuẩn 3.2.3 Đúc mẫu thí nghiệm làm thí nghiệm hằn lún vệt bánh xe thí nghiệm từ biến Hình 3.4 Hình ảnh cơng tác chế tạo mẫu thí nghiệm hằn lún vệt bánh xe Hình 3.5 Hình ảnh mẫu thí nghiệm từ biến 3.3 Kết thí nghiệm – phân tích đánh giá kết thí nghiệm 3.3.1 Kết phân tích kết thí nghiệm hằn lún vệt bánh xe Kết hằn lún vệt bánh xe sau 20.000 lượt gia tải hỗn hợp đạt yêu cầu độ chụm đánh giá theo ASTM C670-2015 Chiều sâu LVBX sau 20.000 lượt gia tải hỗn hợp nhỏ giá trị giới hạn 12,5 mm quy định Quyết định 1617/QĐ-BGTVT Các hỗn hợp chế tạo từ cốt liệu mỏ đá Sunway có chiều sâu LVBX sau 20.000 lượt gia tải nhỏ đáng kể so với hỗn hợp chế tạo từ cốt liệu mỏ Hình 3.8 Biểu đồ tổng hợp chiều sâu LVBX 20.000 lượt gia tải 13 đá Thống Nhất Hỗn hợp CP4 (cấp phối thiết kế theo phương pháp Bailey) có chiều sâu vệt lún sau 20.000 lượt gia tải nhỏ nguồn cốt liệu Có thể xem ưu điểm phương pháp Bailey để lựa chọn hàm lượng cốt liệu thô tạo khung hợp lý Chiều sâu LVBX 20.000 lượt gia tải hàm lượng cốt liệu thô tạo khung ≥2.36mm có mối quan hệ bậc chặt chẽ (Công thức (3.1) Công thức (3.2)), hàm lượng cốt liệu thô tạo khung d2.36 = 64,46% cho chiều sâu lún vệt bánh xe nhỏ 3.3.2 Kết phân tích kết thí nghiệm từ biến 3.3.2.2 Phân tích đánh giá kết thí nghiệm từ biến a Chỉ tiêu độ cứng từ biến Kết độ cứng từ biến hỗn hợp BTN đạt yêu cầu độ chụm đánh giá theo ASTM C6702015 Phân tích yếu tố Nhiệt độ Hàm lượng cốt liệu thơ d2.36 có ảnh hưởng đến độ cứng từ biến, yếu tố Loại đá không ảnh Hình 3.17 Biểu đồ tổng hợp độ cứng từ biến hưởng đến yếu tố của hỗn hợp BTN hỗn hợp Khi nhiệt độ tăng độ cứng từ biến hỗn hợp giảm Với hỗn hợp sử dụng cốt liệu mỏ Thống Nhất hỗn hợp CP4 có độ cứng từ biến lớn hai nhiệt độ thí nghiệm Với hỗn sử dụng cốt liệu mỏ Sunway hỗn hợp CP1 cho độ cứng từ biến lớn nhiệt độ thí nghiệm, hỗn hợp CP4 có độ cứng nhỏ so với hỗn hợp CP1 mức độ chênh lệch nhỏ Giữa độ cứng từ biến hàm lượng cốt liệu tạo khung d2.36 có mối quan hệ bậc chặt chẽ Công thức (3.3), hàm lượng cốt liệu thô tạo khung d2.36 = 66,08% cho độ cứng từ biến lớn b Chỉ tiêu biến dạng tổng 14 Kết biến dạng tổng hỗn hợp BTN đạt yêu cầu độ chụm đánh giá theo ASTM C6702015 Phân tích yếu Hình 3.19 Biểu đồ tổng hợp biến dạng tổng tố Nhiệt độ Hàm lượng hỗn hợp BTN cốt liệu thơ d2.36 có ảnh hưởng đến biến dạng tổng, yếu tố Loại đá khơng ảnh hưởng đến biến Hình 3.19 Biểu đồ tổng hợp biến dạng tổng dạng tổng hỗn hợp hỗn hợp BTN Khi nhiệt độ tăng biến dạng tổng hỗn hợp tăng Với hỗn hợp sử dụng cốt liệu mỏ Thống Nhất hỗn hợp CP4 có biến dạng tổng lớn hai nhiệt độ thí nghiệm Với hỗn sử dụng cốt liệu mỏ Sunway hỗn hợp CP1 có biến dạng tổng nhỏ nhiệt độ thí nghiệm, hỗn hợp CP4 có biến dạng tổng lớn so với hỗn hợp CP1 mức độ chênh lệch nhỏ Giữa biến dạng tổng hàm lượng cốt liệu tạo khung d2.36 có mối quan hệ bậc chặt chẽ Công thức (3.4), hàm lượng cốt liệu thô tạo khung d2.36 = 66,24% cho biến dạng tổng nhỏ c Chỉ tiêu biến dạng không hồi phục Kết biến dạng không hồi phục hỗn hợp BTN đạt yêu cầu độ chụm đánh giá theo ASTM C670-2015 Phân tích yếu tố Loại đá, Nhiệt độ Hàm lượng cốt liêu thơ d2.36 có ảnh hưởng đến biến dạng không hồi phục hỗn hợp Các hỗn hợp sử dụng cốt liệu mỏ Sunway có biến dạng khơng hồi phục nhỏ so với hỗn hợp sử dụng cốt liệu mỏ Thống Nhất Khi nhiệt độ tăng biến dạng Hình 3.21 Biểu đồ tổng hợp biến dạng không không hồi hỗn hợp hồi phục hỗn hợp BTN tăng Với hỗn hợp sử dụng cốt liệu mỏ Thống Nhất hỗn hợp CP4 có biến dạng khơng hồi phục nhỏ hai nhiệt độ thí nghiệm Với hỗn sử dụng cốt liệu mỏ Sunway hỗn 15 hợp CP1 có biến dạng khơng hồi phục nhỏ nhiệt độ thí nghiệm, hỗn hợp CP4 có biến dạng tổng lớn so với hỗn hợp CP1 mức độ chênh lệch nhỏ không đáng kể Giữa biến dạng không hồi phục hàm lượng cốt liệu tạo khung d2.36 có mối quan hệ bậc chặt chẽ Công thức (3.5) (3.6), hàm lượng cốt liệu thô tạo khung d2.36 = 64,23% cho biến dạng không hồi phục nhỏ d Chỉ tiêu độ dốc từ biến Kết độ dốc từ biến hỗn hợp BTN đạt yêu cầu độ chụm đánh giá theo ASTM C6702015 Phân tích yếu tố Loại đá, Nhiệt độ Hàm lượng cốt liêu thơ d2.36 có ảnh hưởng đến độ dốc từ biến hỗn hợp Các hỗn hợp sử Hình 3.23 Biểu đồ tổng hợp độ dốc từ biến dụng cốt liệu mỏ Sunway có hỗn hợp BTN độ dốc từ biến nhỏ so với hỗn hợp sử dụng cốt liệu mỏ Thống Nhất Khi nhiệt độ tăng độ dốc từ biến hỗn hợp giảm Với hỗn hợp sử dụng cốt liệu mỏ Thống Nhất hỗn hợp CP4 có độ dốc từ biến nhỏ hai nhiệt độ thí nghiệm Với hỗn sử dụng cốt liệu mỏ Sunway hỗn hợp CP1 có độ dốc từ biến nhỏ nhiệt độ thí nghiệm, hỗn hợp CP4 có độ dốc từ biến nhỏ so với hỗn hợp CP1 mức độ chênh lệch nhỏ không đáng kể Giữa độ dốc từ biến hàm lượng cốt liệu tạo khung d2.36 có quan hệ bậc chặt chẽ Công thức (3.7) (3.8), hàm lượng cốt liệu thô tạo khung d2.36 = 71,14% cho độ độ dốc từ biến nhỏ 16 3.4 Kết luận Chương - Nguồn cốt liệu có ảnh hưởng đáng kể đến chiều sâu vệt lún khả kháng lún vệt bánh xe Hỗn hợp sử dụng cốt liệu từ mỏ đá Sunway có khả kháng lún vệt bánh xe tốt so với hỗn hợp sử dụng cốt liệu mỏ đá Thống Nhất Với nguồn cốt liệu, hỗn hợp có thành phần cốt liệu thiết kế theo phương pháp Bailey cho khả kháng lún vệt bánh xe tốt Chiều sâu vệt lún hàm lượng cốt liệu thơ tạo khung có mối liên hệ chặt chẽ với thể qua phương trình hồi qui thực nghiệm (3.1) (3.2) với hệ số R đc = 94,61% Giữa chiều sâu vệt lún hàm lượng cốt liệu thơ tạo khung có mối quan hệ bậc 2, rõ ràng tồn hàm lượng cốt liệu thô tạo khung cho chiều sâu vệt lún tối thiểu, cực tiểu hàm quan hệ Hàm lượng cốt liệu thô tạo khung (d≥2.36mm) cho chiều sâu vệt lún bánh xe nhỏ 64,46% - Ngoài chiều sâu vệt lún, hàm lượng cốt liệu thơ tạo khung cịn có ảnh hưởng đến phát triển lún qua đường cong vệt lún theo số lần tác dụng tải trọng Hỗn hợp có hàm lượng cốt liệu thơ tạo khung cao nhanh đạt đến trạng thái ổn định, trạng thái mà tốc độ lún nhỏ, xem điểm bắt đầu xu ngang đường cong - Từ kết khảo sát sử dụng thí nghiệm từ biến, đặc trưng đường cong từ biến bao gồm: biến dạng tổng cộng (%), biến dạng không hồi phục (%), độ dốc từ biến (%/s) độ cứng từ biến (MPa) tổng hợp để phân tích đánh giá yếu tố ảnh hưởng Kết phân tích cho thấy nguồn gốc cốt liệu đá khơng có ảnh hưởng rõ ràng đến tiêu độ cứng từ biến biến dạng tổng, có ảnh hưởng đến biến dạng không hồi phục độ dốc từ biến Trong đó, nhiệt độ hàm lượng cốt liệu thơ tạo khung có ảnh hưởng đến tất đặc trưng đường cong từ biến Các thông số thí nghiệm từ biến có mối quan hệ chặt chẽ với hàm lượng cốt liệu thô tạo khung nhiệt độ, thể thơng quan phương trình hồi quy thực nghiệm từ (3.3) đến (3.8) với R đc > 69% Các phương trình hồi quy thực nghiệm cho thấy mối liên hệ tiêu đặc trưng từ biến với hàm lượng cốt liệu thô tạo khung theo hàm bậc Có thể thấy rõ ràng tồn trị số hàm lượng cốt liệu tạo khung cho tiêu từ biến đạt cực trị: độ cứng từ biến tối đa; biến dạng tổng biến dạng không hồi phục tối thiểu; tốc độ từ biến tối thiểu Hàm lượng cốt liệu thô tạo khung (d≥2.36mm) cho độ cứng từ biến lớn nhất, biến dạng tổng biến dạng không hồi phục nhỏ nằm khoảng từ 64,24% đến 71,14%, trung bình 66,92% CẤU TRÚC CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG BIẾN DẠNG KHÔNG HỒI PHỤC Chương tiến hành xác định số cấu trúc cốt liệu hỗn hợp BTN phần mềm IPAS-2 – phần mềm xử lý phân tích ảnh BTN chuyên 17 dụng Từ kết thí nghiệm kết phân tích ảnh mong muốn tìm mối quan hệ số cấu trúc cốt liệu với hàm lượng cốt liệu thô tạo khung tương quan số cấu trúc cốt liệu với thông số học thể khả kháng biến dạng không hồi phục BTN 4.1 Phương pháp phân tích ảnh xác định cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa 4.1.1 Các số đặc trưng cho cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa Các thông số cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa quan tâm nghiên cứu gồm độ rỗng, phân bố lỗ rỗng, hình dạng hạt, hướng, phân bố hạt cốt liệu thuộc tính tiếp xúc hạt cốt liệu Trong đó, số cấu trúc cho thể khả chống biến dạng không phục hồi hỗn hợp bê tông nhựa gồm số lượng tiếp xúc, chiều dài tiếp xúc, hướng tiếp xúc viên cốt liệu 4.2 Phần mềm IPAS-2 – phần mềm phân tích ảnh xác định cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa 4.2.1 Giới thiệu phần mềm IPAS-2 Phần mềm IPAS-2 (Image Processing and Analysis System) phát triển Trường Đại học Wisconsin – Madison Trường Đại học bang Michigan để xử lý phân tích hình ảnh nhằm xác định cấu trúc hỗn hợp bê tơng nhựa Hình ảnh mặt cắt bê tơng nhựa sử dụng cho q trình phân tích ảnh kỹ thuật số thu máy ảnh Hình 4.2 Giao diện phần mềm IPAS-2 kỹ thuật số máy quét – thiết bị phổ biến Phần mềm xác định số thuộc tính cấu trúc BTN hướng viên cốt liệu, phân tầng cốt liệu tiêu cấu trúc đánh giá tiếp xúc viên cốt liệu số lượng tiếp, chiều dài tiếp xúc, hướng tiếp xúc Giao diện phần mềm IPAS-2 thể Hình 4.2 4.2.2 Nguyên lý phương pháp phân tích cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa phần mềm IPAS-2 Ảnh màu RGB chuyển sang ảnh xám (gray scale image), có khác đáng kể cường độ màu hạt cốt liệu với cường độ màu mastic lỗ rỗng ảnh xám Sau thuật tốn lọc ngưỡng (threshold filtering) sử dụng để phân tách hạt cốt liệu với thành phần mastic lỗ rỗng Hình ảnh sau phân tách sử dụng để xác định cấu trúc hỗn hợp BTN Để tăng chất lượng ảnh cho việc phân tách pha, kỹ thuật lọc sử dụng phần mềm IPAS-2 18 4.2.3 Phân tích cấu trúc hỗn hợp bê tơng nhựa phần mềm IPAS-2 Q trình phân tích ảnh xác định cấu trúc bê tơng nhựa phần mềm IPAS-2 thể Hình 4.5 Hình 4.5 Các bước phân tích cấu trúc bê tơng nhựa phần mềm IPAS-2 Quá trình xử lý ảnh kỹ thuật số phần mềm IPAS-2 thể Hình 4.6 4.2.4 Các thơng số cấu trúc cốt liệu bê tông nhựa xác định phần mềm IPAS-2 - Tiếp xúc xác định đường tiếp xúc: hai viên cốt liệu coi tiếp xúc khoảng cách điểm ảnh bao chúng nhỏ giá trị định trước Khoảng cách chọn mức cho không ảnh hưởng đáng kể đến tổng số lượng Hình 4.6 Sơ đồ mơ tả q trình xử lý ảnh tiếp xúc ảnh (trong nghiên phần mềm IPAS-2 cứu 0,2 mm) Đường tiếp xúc hạt cốt liệu tạo thành từ điểm ảnh nằm cặp điểm ảnh bao hai viên cốt liệu Số tiếp xúc xác định viên cốt liệu tồn tiếp xúc viên cốt liệu liền kề tồn tiếp xúc - Hướng tiếp xúc viên cốt liệu: đặc trưng góc pháp tuyến đường tiếp xúc so với trục nằm ngang (trục vuông góc với phương tác dụng lực) Sự chèn móc hạt cốt liệu xác định xác số cấu trúc (ISI - Internal Structure Index) – Hình 4.14 thơng số xáctiếp định từvà chiều dài Đường xúc hướng tiếp xúc tiếp xúc hướng tiếp xúc theo Công thứctrong (4.1):một hỗn hợp thực 19 Trong N số tiếp xúc khung cốt liệu, Contact length i AA Ci tương ứng chiều dài góc tiếp xúc tiếp xúc thứ i 4.3 Áp dụng phần mềm IPAS-2 phân tích cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa 4.3.1 Chế bị mẫu phục vụ phân tích cấu trúc BTN phần mềm IPAS-2 Các mẫu BTN chế bị với thành phần thiết kế đầm Marshall Mẫu chế tạo có kích thước mẫu Marshall thơng thường đường kính 101,6mm, chiều cao 63,5mm Mẫu cắt theo phương thẳng đứng máy cắt đá chuyên dụng Mỗi mẫu cắt vị trí chia mẫu thành mảnh với mặt cắt Hình 4.15 Sau hình ảnh kỹ thuật số của các mặt cắt mẫu bê tông nhựa ghi lại máy quét 4.3.2 Kết xác định cấu trúc hỗn hợp BTN sử dụng phần mềm IPAS-2 Các số cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa xác định gồm số tiếp xúc, chiều dài tiếp xúc, số cấu trúc ISI Do kích thước mặt cắt khác nên giá trị mẫu trung bình gia quyền theo diện tích mặt cắt Các số cấu trúc hỗn hợp giá trị trung bình mẫu Các kết thí nghiệm đơn lẻ số tiếp xúc, chiều dài tiếp xúc, số cấu trúc ISI hỗn hợp BTN đạt yêu cầu độ chụm đánh giá theo ASTM C670-2015 4.4 Phân tích đánh giá kết cấu trúc hỗn hợp BTN xác định phần mềm IPAS-2 4.4.1 Chỉ tiêu số cấu trúc ISI Phân tích yếu tố Hàm lượng cốt liệu thơ d2.36 có ảnh hưởng đến số cấu trúc ISI, yếu tố Loại đá không ảnh hưởng đến số ISI hỗn hợp Hỗn hợp CP4 có số cấu trúc ISI lớn với hai nguồn cốt liệu Giữa số cấu trúc ISI hàm Hình 4.16 Biểu đồ tổng hợp số cấu trúc ISI hỗn hợp BTN 20 lượng cốt liệu tạo khung d2.36 có quan hệ bậc chặt chẽ Công thức (4.2, hàm lượng cốt liệu thô tạo khung d2.36 = 66,93% cho số cấu trúc ISI lớn 4.4.2 Chỉ tiêu số tiếp xúc Phân tích yếu tố Loại đá Hàm lượng cốt liêu thơ d2.36 có ảnh hưởng đến tiêu số tiếp xúc Các hỗn hợp BTN sử dụng cốt liệu mỏ Sunway có tiêu số tiếp xúc lớn so với hỗn hợp sử dụng cốt liệu mỏ Thống Nhất Hỗn hợp CP4 có tiêu số tiếp xúc lớn với hai nguồn cốt liệu Hình 4.19 Biểu đồ tổng hợp tiêu số tiếp xúc hỗn hợp BTN Giữa tiêu số tiếp xúc hàm lượng cốt liệu tạo khung d2.36 có quan hệ bậc chặt chẽ Công thức (4.3) (4.4), hàm lượng cốt liệu thô tạo khung d2.36 = 64,84% cho tiêu số tiếp xúc lớn 4.4.3 Chỉ tiêu chiều dài tiếp xúc Phân tích yếu tố Hàm lượng cốt liêu thô d2.36 có ảnh hưởng đến tiêu chiều dài tiếp xúc, yếu tố Loại đá không ảnh hưởng đến tiêu chiều dài tiếp xúc Hỗn hợp CP4 có tiêu chiều dài tiếp xúc lớn với hai nguồn cốt liệu Giữa tiêu chiều dài tiếp xúc hàm lượng cốt liệu tạo Công thức (4.5), 62,50% cho tiêu chiều dài Hình 4.21 Biểu đồ tổng hợp dàichẽ khung d2.36 có quan hệtiêu bậcchiều chặt tiếp xúc hỗn hợp BTN hàm lượng cốt liệu thô tạo khung d2.36 = tiếp xúc lớn 21 Nhận xét: - Kết cho thấy hỗn hợp BTN CP4 có cấp phối thiết kế theo phương pháp Bailey cho số cấu trúc số tiếp xúc, chiều dài tiếp xúc số ISI lớn với hai nguồn cốt liệu - Các số cấu trúc khung cốt liệu thơ xác định phương pháp phân tích ảnh hàm lượng cốt liệu thô tạo khung ≥2.36mm có mối quan hệ bậc chặt chẽ (được thể từ Công thức (4.2) đến Công thức (4.5)) Tồn hàm lượng cốt liệu thô tạo khung cho số cấu trúc lớn 4.5 Quan hệ tiêu cấu trúc với thông số đặc trưng cho khả chống biến dạng không hồi phục hỗn hợp BTN 4.5.1 Quan hệ thông số cấu trúc với chiều sâu lún vệt bánh xe Quan hệ chiều sâu vệt lún sau 20.000 lượt gia tải với số cấu trúc hỗn hợp bê tơng nhựa thể Hình 4.23 Kết cho thấy chiều sâu lún vệt bánh xe có mối quan hệ chặt với số cấu trúc cốt liệu bê tông nhựa hai nguồn cốt liệu Chiều sâu lún vệt bánh xe có xu hướng giảm số lượng tiếp xúc, chiều dài tiếp xúc số cấu trúc ISI tăng 4.5.2 Quan hệ số cấu trúc cốt liệu với đặc tính từ biến hỗn hợp bê tơng nhựa 60 o C Cường độ nhựa đường giảm nhiệt độ tăng nên vai trò cốt liệu khung cốt liệu khả chống biến dạng thể rõ nhiệt độ cao Do đặc tính từ biến hỗn hợp bê tông nhựa 60 o C gồm biến dạng tổng, biến dạng không hồi phục độ cứng từ biến lựa chọn để thiết lập tương quan với tiêu cấu trúc cốt liệu Tương quan tiêu cấu trúc cốt liệu độ cứng từ biến, biến dạng tổng, biến dạng không hồi phục 60 o C hỗn hợp thể Hình 4.24 đến Hình 2.26 Kết cho thấy, tiêu cấu trúc có mối quan hệ 22 tốt với thông số từ biến Khi số tiếp xúc, chiều dài tiếp xúc số cấu trúc ISI tăng độ cứng từ biến có xu hướng tăng, biến dạng tổng biến dạng khơng hồi phục có xu hướng giảm 4.6 Kết luận Chương - Các tiêu cấu trúc hỗn hợp bê tơng nhựa có mối quan hệ chặt chẽ với hàm lượng cốt liệu thô thể thông qua phương trình hồi quy thực nghiệm từ (4.2) đến (4.5) với R đc > 74% Với mối quan hệ hồi qui thực nghiệm tiêu cấu trúc hàm lượng cốt liệu thô tạo khung có có dạng hàm bậc 2, rõ ràng thấy tồn hàm lượng cốt liệu thô tạo khung cho tiêu cấu trúc cốt liệu cao Hàm lượng cốt liệu thô tạo khung (d≥2.36mm) cho tiêu cấu trúc lớn nằm khoảng từ 62,50% đến 66,93%, trung bình 64,76% Hỗn hợp có thành phần cốt liệu thiết kế theo phương pháp Bailey có tiêu cấu trúc cốt liệu cao Kết khẳng định ưu điểm phương pháp việc thiết kế hỗn hợp có khung cốt liệu chịu lực tốt - Các tiêu cấu trúc khung cốt liệu chịu lực xác định phân tích ảnh có mối liên hệ chặt chẽ với chiều sâu vệt lún bánh xe với tiêu đặc trưng từ biến Khi tiêu cấu trúc cốt liệu xác định phương 23 pháp phân tích ảnh tăng chiều sâu lún vệt bánh xe có xu hướng giảm, độ cứng từ biến có xu hướng tăng, biến dạng tổng biến dạng không hồi phục có xu hướng giảm KẾT LUẬN CỦA LUẬN ÁN Kết luận Luận án có số đóng góp mang tính mặt khoa học thực tiễn Các đóng góp mặt khoa học Đã đưa khái niệm “hàm lượng cốt liệu thô tạo khung” vào nghiên cứu để tìm hiểu khẳng định mối liên hệ tiêu hỗn hợp cốt liệu với đặc tính biến dạng khơng hồi phục hỗn hợp bê tông nhựa Đã nghiên cứu ứng dụng phương pháp Bailey thiết kế cấp phối cốt liệu bê tông nhựa Đã nghiên cứu áp dụng phương pháp phân tích ảnh sử dụng phần mềm IPAS-2 để phân tích mặt cắt mẫu bê tơng nhựa, xác định tiêu: số cấu trúc ISI, số tiếp xúc, chiều dài tiếp xúc Đã nghiên cứu để chứng minh mối liên hệ tiêu cấu trúc cốt liệu có từ phân tích ảnh với hàm lượng cốt liệu thô tạo khung mối liên hệ chúng với đặc tính biến dạng khơng hồi phục bê tơng nhựa Các đóng góp mặt thực tiễn Đã thực chương trình nghiên cứu thực nghiệm với thí nghiệm hằn lún vệt bánh xe thí nghiệm từ biến 10 hỗn hợp BTN 12,5mm có hàm lượng cốt liệu thơ tạo khung (d≥2.36mm) khác nhau, chứng minh hàm lượng cốt liệu thơ tạo khung có ảnh hưởng đến khả chống biến dạng không hồi phục bê tông nhựa Đã nghiên cứu thực nghiệm chứng minh hỗn hợp có thành phần cốt liệu phối trộn theo phương pháp Bailey cho chiều sâu lún vệt bánh xe 20.000 lượt nhỏ nhất, độ cứng từ biến lớn nhất, biến dạng tổng, biến dạng không hồi phục độ dốc từ biến nhỏ Đã thiết lập tương quan thực nghiệm tiêu: chiều sâu lún vệt bánh xe, độ cứng từ biến, biến dạng tổng, biến dạng không phục hồi, độ dốc từ biến hỗn hợp BTN 12,5 với hàm lượng cốt liệu tạo khung (các công thức từ (3.1) đến (3.8)) Các tương quan có dạng hàm số bậc hai với hệ số xác định cao thể tương quan chặt chẽ, cho thấy tồn khoảng hàm lượng cốt liệu thô tạo khung cho khả kháng biến dạng không hồi phục tốt Với kết nghiên cứu bước đầu này, thấy hàm lượng cốt liệu tạo khung (d≥2.36mm) hỗn hợp BTNC 12,5mm cho khả kháng biến dạng không hồi phục tốt nằm khoảng 65%  5% (tức từ 60% đến 70%) Đã sử dụng phần mềm IPAS-2 phân tích ảnh mặt cắt hỗn hợp bê tông nhựa, xác định tiêu cấu trúc cốt liệu: số cấu trúc ISI, số tiếp xúc, 24 chiều dài tiếp xúc loại hỗn hợp BTN 12,5 Đã nghiên cứu thiết lập tương quan tiêu cấu trúc cốt liệu với tiêu học thể khả chống biến dạng không hồi phục hỗn hợp BTN Kết cho thấy mối quan hệ tuyến tính chặt chẽ chúng Khi số cấu trúc ISI, số tiếp xúc, chiều dài tiếp xúc tăng chiều sâu lún vệt bánh xe có xu hướng giảm, độ cứng từ biến có xu hướng tăng, biến dạng tổng biến dạng khơng hồi phục có xu hướng giảm Đã xây dựng mối quan hệ thực nghiệm tiêu cấu trúc cốt liệu có từ phân tích ảnh với hàm lượng cốt liệu thơ tạo khung (các công thức từ (4.2) đến (4.5)) Các tương quan có dạng hàm bậc với hệ số xác định cao thể tương quan chặt chẽ, cho thấy tồn khoảng hàm lượng cốt liệu thô tạo khung cho tiêu cấu trúc cốt liệu cao Với kết nghiên cứu bước đầu này, thấy hàm lượng cốt liệu tạo khung (d≥2.36mm) hỗn hợp BTNC 12,5mm cho tiêu cấu trúc cốt liệu tốt nằm khoảng 65%  % (tức từ 60% đến 70%) Các kết từ nghiên cứu phân tích ảnh mặt cắt mẫu BTN sử dụng phần mềm IPAS-2 cịn cho khả sử dụng phương pháp tiêu cấu trúc việc đánh giá chất lượng hỗn hợp BTN Các kết nghiên cứu phân tích ảnh cho thấy hỗn hợp có thành phần cốt liệu thiết kế theo phương pháp Bailey có tiêu cấu trúc cốt liệu cao Kết khẳng định ưu điểm phương pháp việc thiết kế hỗn hợp có khung cốt liệu chịu lực tốt Kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp tục - Mở rộng phạm vi nghiên cứu với cốt liệu số mỏ đá điển hình khác hỗn hợp BTNC 19 – loại bê tông nhựa thường sử dụng để làm lớp mặt mặt đường bê tông nhựa Việt Nam - Thực thí nghiệm đánh giá khả biến dạng không hồi phục hỗn hợp bê tông nhựa sử dụng thiết bị từ biến tải trọng lặp có hạn chế nở hơng – thí nghiệm mô tốt điều kiện chịu lực thực tế BTN mặt đường - Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng cốt liệu thô tạo khung d≥2.36mm đến khả chịu mỏi hỗn hợp bê tông nhựa nhằm tìm khoảng hàm lượng cốt liệu thơ cho hỗn hợp bê tông nhựa tốt khả chống biến dạng không hồi phục khả chịu mỏi - Nghiên cứu mối quan hệ tiêu cấu trúc cấu trúc cốt liệu với khả chống biến dạng khơng hồi phục tính chất học khác loại hỗn hợp bê tông nhựa với cỡ hạt lớn danh định nguồn cốt liệu khác - Nghiên cứu phát triển phần mềm xử lý phân tích hình ảnh để xác định đặc tính thể tích cấu trúc cốt liệu hỗn hợp bê tông nhựa, ứng dụng phương pháp phân tích ảnh mặt cắt mẫu khoan từ mặt đường để đánh giá chất lượng hỗn hợp ... hỗn hợp bê tông nhựa Đề tài luận án ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng cốt liệu thô tạo khung đến phát triển biến dạng không hồi phục bê tơng nhựa nóng điều kiện Việt Nam? ?? lựa chọn bối cảnh nghiên cứu cần... ẢNH HƯỞNG CỦA CẤP PHỐI CỐT LIỆU VÀ KHUNG CỐT LIỆU THÔ ĐẾN BIẾN DẠNG KHÔNG HỒI PHỤC CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA Chương thực khảo sát ảnh hưởng cấp phối cốt liệu hàm lượng cốt liệu thô tạo khung đến. .. chống biến dạng không hồi phục TỔNG QUAN VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA CẤP PHỐI CỐT LIỆU VÀ KHUNG CỐT LIỆU THÔ ĐẾN BIẾN DẠNG KHÔNG HỒI PHỤC CỦA BÊ TƠNG NHỰA Chương phân tích tổng quan ảnh hưởng cấp phối cốt liệu