7 Cấu trúc của luận án
1.6.1 Các nghiên cứu trên thế giới về ảnh hưởng tính chất của bitum đến mô đun động
1.6.1.6 Nghiên cứu về ảnh hưởng của loại bitum tới mô đun độngcủa bê tông nhựa
ở Hàn Quốc
Để nghiên cứu về ảnh hưởng của loại bitum tới giá trị |E*| của BTN ở Hàn Quốc. Một số nghiên cứu đã được thực hiện với 3 cấp phối chặt có cỡ hạt danh định lớn nhất là (Dmax=12.5mm, Dmax=19mm và Dmax=25mm) và một cấp phối SMA 12.5mm. Hai loại bitum được sử dụng trong nghiên cứu là PG58-22 và PG64-22 [84]. Kết quả nghiên cứu xây dựng được phương trình dự báo |E*| là hàm của thành phần hạt của một số cỡ hạt đặc trưng tương tự như phương trình trong mơ hình Witczack, phương trình 1.18
|E*| = f(P200, P4, P3/8 , P3/4 , Va,Vbeff, f, η(loại bitum,nhiệt độ) (1.18)
Ý nghĩa của các ký hiệu trong phương trình 1.17 như nêu phương trình 1.12 ở mục (1.6.1.3).
Nhận xét:
So với mơ các mơ hình dự báo hiện nay của Hoa Kỳ (các mơ hình Witczak, mơ hình Hirsch), thì việc dự báo mô đun động (mô đun độ cứng) của BTN theo phương pháp Shell (mục 1.6.1.1), phương pháp của viện Asphalt Hoa Kỳ (mục 1.6.1.2) và các nghiên cứu của Úc (1.6.1.5) và Hàn Quốc (1.6.1.6) có mơt số ưu điểm và hạn chế sau:
Phương pháp Shell
Phương pháp Shell dự báo mô đun độ cứng của hỗn hợp trên cơ sở thông số đầu vào là (độ cứng của loại bitum sử dụng đã phục hồi, thể tích bitum sử dụng, và thể tích cốt liệu). Phương pháp này ít thơng số đầu vào, đơn giản, dễ áp dụng, tuy nhiên có một số hạn chế sau:
− Do độ cứng của loại bitum sử dụng (phục hồi từ hỗn hợp) được xác định dự theo chỉ số độ kim lún, mà chỉ số độ kim lún được tính tốn theo các công thức kinh nghiệm là hàm của độ kim lún và nhiệt độ của điểm hóa mềm lên độ chính xác kém. Hơn nữa, do sử dụng độ cứng của bitum phục hồi, nên cần phải sử dụng thiết bị để phục hồi lượng bitum trong hỗn hợp, sau đó mới xác định được giá trị độ kim lún, điểm hóa mềm của bitum.
− Việc sử dụng các thơng số thể tích bitum sử dụng, thể tích cốt liệu để dự báo độ cứng của hỗn hợp cũng là một hạn chế do một phần bitum bị cốt liệu hút vào, chỉ có hàm lượng bitum có hiệu mới có ảnh hưởng tới tính đàn nhớt của hỗn hợp. Hỗn hợp BTN sử dụng sự phối hợp của nhiều cỡ hạt cốt liệu khác nhau, tỷ trọng khác nhau lên xác định thể tích cốt liệu sử dụng cũng có sai số nhất định.
− Phương pháp Shell chỉ áp dụng trong trường hợp mô đun độ cứng của bitum lớn hơn 5Mpa (ứng với tốc độ xe chạy thông thường trên đường), trong khi thực tế khai thác, mơ đun độ cứng của bitum có thể nhỏ hơn khi ở nhiệt độ cao, tốc độ xe chạy thấp.
Phương pháp của viện Asphalt Hoa Kỳ
Phương pháp dự báo mơ đun động của Viện Asphalt Hoa Kỳ có một số cải tiến so với phương pháp Shell như không hạn chế giá trị mơ đun độ cứng của bitum trong phương trình dự báo, đưa các thơng số tần số, nhiệt độ, lượng lọt sàng 200 vào phương trình dự báo, dạng mơ hình dự báo đơn giản. Tuy nhiên, với thơng số độ nhớt của bitum chỉ xét ở (77oF), trong khi điều kiện làm việc thực tế, nhiệt độ mặt đường vào mùa hè có thể có nhiệt độ cao hơn 77oF rất nhiều nhưng vấn đề này lại chưa được xét tới.
Việc xác định độ nhớt theo phương trình tương quan thực nghiệm với độ kim lún chắc chắn sẽ cho kết quả dự báo kém chính xác, vì phương pháp độ kim lún là phương pháp kinh nghiệm còn nhiều hạn chế, khơng phản ánh đúng bản chất tính đàn nhớt của bitum. Ngồi ra, việc sử dụng các giá trị thể tích bitum, thể tích cốt liệu trong mơ hình dự báo là các điểm hạn chế của mơ hình này tương tự như đã phân tích trong mơ hình của Shell ở trên.
Các nghiên cứu về mô đun động của BTN ở Úc và Hàn Quốc
Các nghiên cứu về |E*| của Úc (mục 1.6.1.5) và của Hàn Quốc (mục 1.6.1.6), thực chất là các nghiên cứu để kiểm định và hiệu chỉnh lại các mơ hình dự báo |E*| của Hoa Kỳ theo điều kiện vật liệu địa phương của các quốc gia này, nên có ưu điểm tận dụng thành tựu nghiên cứu của Hoa Kỳ, sử dụng các thông số đầu vào chặt chẽ, đặc biệt là loại bitum sử dụng phù hợp với điều kiện khí hậu và địa lý lên có độ tin cậy cao hơn.
Nghiên cứu ở Hàn Quốc đã hiệu chỉnh xong các hệ số trong các mơ hình dự báo |E*| trên cơ sở các nghiên cứu thực nghiệm theo điều kiện vật liệu địa phương, còn các nghiên cứu ở Úc mới chỉ khẳng định rằng, cần có nghiên cứu thêm để hiệu chỉnh lại các mơ hình trong các phương trình dự báo |E*| trước khi áp dụng vào thực tiễn.