Xem mẫu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
--------------------------
NCS. Nguyễn Phước Minh
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN VẬT LIỆU HỢP LÝ
LỚP BÊ TÔNG NHỰA TẠO NHÁM MẶT ĐƯỜNG CẤP CAO
Ở VIỆT NAM
Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô và đường thành phố
Mã số:
62.58.30.01
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1- PGS.TS.NGUT Trần Tuấn Hiệp
2- PGS.TS Vũ Đức Chính
TPHCM, 12/2013
-I-
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
------------------------
TpHCM, ngày
tháng 12 năm 2013
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được tác giả nào công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận án
NCS. Nguyễn Phước Minh
-II-
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận án, tác giả trân trọng cảm ơn các cơ quan đã tạo mọi
điều kiện giúp đỡ: Khoa Công trình; phòng Đào tạo Sau Đại học; bộ môn Đường
bộ; bộ môn Vật liệu xây dựng; Phòng thí nghiệm trọng điểm I; Phòng thí nghiệm
Trọng điểm Đường bộ III-Phía Nam-Viện khoa học công nghệ GTVT; Công ty
TNHH xây dựng và đầu tư BMT Bến Lức-Long An, Dĩ An-Bình Dương.
Nghiên cứu sinh trân trọng cảm PGS.TS.NGƯT Trần Tuấn Hiệp, PGS.TS.Vũ
Đức Chính, PGS.TS Bùi Xuân Cậy, GS.TS Phạm Duy Hữu, PGS.TS Trần Thị
Kim Đăng những người Thầy đã định hướng, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động
viên về chuyên môn và tinh thần trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện luận
án, NCS cảm ơn TS. Nguyễn Quang Phúc giáo viên cùng bộ môn đã cung cấp
các thông tin, phần mềm mô phỏng.
Cảm ơn các thí nghiệm viên kinh nghiệm tại các phòng thí nghiệm Trọng
điểm I và III-Viện KHCN GTVT, nhân viên Công ty TNHH xây dựng và đầu tư
BMT, mỏ đá Phước Tân-Biên Hòa-Đồng Nai thuộc Công ty TNHH Hùng Vương
đã nhiệt tình cùng tôi tham gia và thực hiện các thí nghiệm trong phòng và hiện
trường vật liệu nghiên cứu.
Cảm ơn gia đình và các bạn bè đồng nghiệp, những người thân luôn ở bên
tôi để hỗ trợ.
TPHCM, 12/2013
-III-
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.......................................................................................................... I
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. II
MỤC LỤC ..................................................................................................................III
KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT........................................................................................ VI
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................ VII
DANH MỤC CÁC BẢNG.................................................................................................................. X
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................1
1. Đặt vấn đề .................................................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu .................................................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..............................................................................2
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu..................................................2
5. Cấu trúc luận án.........................................................................................................4
Chương 1: TỔNG QUAN BÊ TÔNG NHỰA LỚP TẠO NHÁM ............................5
1.1 Cấu trúc và thành phần hỗn hợp của bê tông nhựa thông thường .............................5
1.2. Thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám OGFCA.............................................8
1.2.1 Cốt liệu.............................................................................................................8
1.2.2 Chất liên kết ...................................................................................................10
1.3 Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám mặt đường............................................................10
1.3.1 Khái niệm .......................................................................................................10
1.3.2 Ảnh hưởng của cốt liệu đến độ nhám mặt đường ............................................12
1.3.2.1 Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám vi mô...................................................12
1.3.2.2 Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám vĩ mô...................................................13
1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng khác đến độ nhám mặt đường ......................................13
1.4 Tổng quan vật liệu bê tông nhựa tạo nhám OGFCA...............................................16
1.4.1 Khái niệm về bê tông nhựa tạo nhám OGFCA ................................................16
1.4.2 Đặc điểm vật liệu bê tông nhựa tạo nhám OGFCA .........................................16
1.4.3 Phân tích và đánh giá tình hình sử dụng vật liệu OGFCA ở nước ngoài ..........18
1.4.3.1 Mỹ .........................................................................................................18
1.4.3.2 Châu Âu.................................................................................................23
1.4.3.3 Nam Phi .................................................................................................29
1.4.3.4 Úc ..........................................................................................................30
1.4.3.5 Châu Á...................................................................................................31
1.4.3.6 Tình hình sử dụng vật liệu BTN tạo nhám ở Việt Nam...........................34
1.5 Kết luận chương 1 .................................................................................................42
-IV-
Chương II: XÁC LẬP THÀNH PHẦN CÁC HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA LỚP
TẠO NHÁM PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM....................................44
2.1 Yêu cầu cơ bản đối với vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám ...................................44
2.2 Lựa chọn thành phần cốt liệu .................................................................................45
2.2.1 Đặc trưng kỹ thuật yêu cầu cho cốt liệu ..........................................................45
2.2.2 Yêu cầu cốt liệu cho hỗn hợp OGFCA............................................................47
2.2.2.1 Kích cỡ hạt lớn nhất và loại hỗn hợp OGFCA........................................47
2.2.2.2 Thành phần vật liệu hỗn hợp ..................................................................47
2.2.2.3 Đặc điểm cấp phối cốt liệu .....................................................................48
2.2.2.4 Đề xuất các loại hỗn hợp cốt liệu cho OGFCA tại Việt Nam..................52
2.2.2.5 Lựa chọn cốt liệu cho thiết kế hỗn hợp...................................................54
2.3 Chất liên kết ..........................................................................................................55
2.4 Bột khoáng ............................................................................................................56
2.5 Thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám .............................................57
2.5.1 Thiết kế thành phần hỗn hợp theo phương pháp Marshall ...............................57
2.5.1.1 Quy trình đúc mẫu hỗn hợp trong phòng thí nghiệm ..............................57
2.5.1.2 Máy móc và dụng cụ thí nghiệm ............................................................57
2.5.1.3 Trình tự đúc mẫu....................................................................................57
2.5.2 Thí nghiệm thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám .................................58
2.5.2.1 Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu và nhựa đường .......58
2.5.2.2 Tính tỷ lệ phối trộn các cốt liệu..............................................................58
2.5.2.3 Chuẩn bị mẫu hỗn hợp cốt liệu để đúc mẫu Marshall .............................59
2.5.2.4 Trộn cốt liệu với nhựa đường và đầm mẫu Marshall ..............................59
2.5.2.5 Thí nghiệm xác định các đặc trưng cơ lý mẫu thí nghiệm.......................62
2.5.2.6 Xác định hàm lượng nhựa tối ưu ...........................................................66
2.5.3 Xác lập thành phần các hỗn hợp và đề xuất các chỉ tiêu kỹ thuật....................71
2.6 Kết luận chương 2 .................................................................................................73
Chương III: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ
CÁC HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA TẠO NHÁM VÀ LỰA CHỌN THÀNH
PHẦN VẬT LIỆU HỢP LÝ CỦA HỖN HỢP .........................................................75
3.1 Các loại hỗn hợp cấp phối đề xuất thí nghiệm........................................................75
3.2 Chuẩn bị vật liệu....................................................................................................77
3.3 Chế bị mẫu ............................................................................................................78
3.4 Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá các chỉ tiêu cơ lý các mẫu thử ..........................78
3.4.1 Thực nghiệm xác định modul đàn hồi vật liệu.................................................78
3.4.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo gián tiếp ...........................................80
nguon tai.lieu . vn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
--------------------------
NCS. Nguyễn Phước Minh
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN VẬT LIỆU HỢP LÝ
LỚP BÊ TÔNG NHỰA TẠO NHÁM MẶT ĐƯỜNG CẤP CAO
Ở VIỆT NAM
Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô và đường thành phố
Mã số:
62.58.30.01
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1- PGS.TS.NGUT Trần Tuấn Hiệp
2- PGS.TS Vũ Đức Chính
TPHCM, 12/2013
-I-
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
------------------------
TpHCM, ngày
tháng 12 năm 2013
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được tác giả nào công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận án
NCS. Nguyễn Phước Minh
-II-
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận án, tác giả trân trọng cảm ơn các cơ quan đã tạo mọi
điều kiện giúp đỡ: Khoa Công trình; phòng Đào tạo Sau Đại học; bộ môn Đường
bộ; bộ môn Vật liệu xây dựng; Phòng thí nghiệm trọng điểm I; Phòng thí nghiệm
Trọng điểm Đường bộ III-Phía Nam-Viện khoa học công nghệ GTVT; Công ty
TNHH xây dựng và đầu tư BMT Bến Lức-Long An, Dĩ An-Bình Dương.
Nghiên cứu sinh trân trọng cảm PGS.TS.NGƯT Trần Tuấn Hiệp, PGS.TS.Vũ
Đức Chính, PGS.TS Bùi Xuân Cậy, GS.TS Phạm Duy Hữu, PGS.TS Trần Thị
Kim Đăng những người Thầy đã định hướng, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động
viên về chuyên môn và tinh thần trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện luận
án, NCS cảm ơn TS. Nguyễn Quang Phúc giáo viên cùng bộ môn đã cung cấp
các thông tin, phần mềm mô phỏng.
Cảm ơn các thí nghiệm viên kinh nghiệm tại các phòng thí nghiệm Trọng
điểm I và III-Viện KHCN GTVT, nhân viên Công ty TNHH xây dựng và đầu tư
BMT, mỏ đá Phước Tân-Biên Hòa-Đồng Nai thuộc Công ty TNHH Hùng Vương
đã nhiệt tình cùng tôi tham gia và thực hiện các thí nghiệm trong phòng và hiện
trường vật liệu nghiên cứu.
Cảm ơn gia đình và các bạn bè đồng nghiệp, những người thân luôn ở bên
tôi để hỗ trợ.
TPHCM, 12/2013
-III-
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.......................................................................................................... I
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. II
MỤC LỤC ..................................................................................................................III
KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT........................................................................................ VI
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................ VII
DANH MỤC CÁC BẢNG.................................................................................................................. X
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................1
1. Đặt vấn đề .................................................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu .................................................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..............................................................................2
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu..................................................2
5. Cấu trúc luận án.........................................................................................................4
Chương 1: TỔNG QUAN BÊ TÔNG NHỰA LỚP TẠO NHÁM ............................5
1.1 Cấu trúc và thành phần hỗn hợp của bê tông nhựa thông thường .............................5
1.2. Thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám OGFCA.............................................8
1.2.1 Cốt liệu.............................................................................................................8
1.2.2 Chất liên kết ...................................................................................................10
1.3 Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám mặt đường............................................................10
1.3.1 Khái niệm .......................................................................................................10
1.3.2 Ảnh hưởng của cốt liệu đến độ nhám mặt đường ............................................12
1.3.2.1 Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám vi mô...................................................12
1.3.2.2 Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám vĩ mô...................................................13
1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng khác đến độ nhám mặt đường ......................................13
1.4 Tổng quan vật liệu bê tông nhựa tạo nhám OGFCA...............................................16
1.4.1 Khái niệm về bê tông nhựa tạo nhám OGFCA ................................................16
1.4.2 Đặc điểm vật liệu bê tông nhựa tạo nhám OGFCA .........................................16
1.4.3 Phân tích và đánh giá tình hình sử dụng vật liệu OGFCA ở nước ngoài ..........18
1.4.3.1 Mỹ .........................................................................................................18
1.4.3.2 Châu Âu.................................................................................................23
1.4.3.3 Nam Phi .................................................................................................29
1.4.3.4 Úc ..........................................................................................................30
1.4.3.5 Châu Á...................................................................................................31
1.4.3.6 Tình hình sử dụng vật liệu BTN tạo nhám ở Việt Nam...........................34
1.5 Kết luận chương 1 .................................................................................................42
-IV-
Chương II: XÁC LẬP THÀNH PHẦN CÁC HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA LỚP
TẠO NHÁM PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM....................................44
2.1 Yêu cầu cơ bản đối với vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám ...................................44
2.2 Lựa chọn thành phần cốt liệu .................................................................................45
2.2.1 Đặc trưng kỹ thuật yêu cầu cho cốt liệu ..........................................................45
2.2.2 Yêu cầu cốt liệu cho hỗn hợp OGFCA............................................................47
2.2.2.1 Kích cỡ hạt lớn nhất và loại hỗn hợp OGFCA........................................47
2.2.2.2 Thành phần vật liệu hỗn hợp ..................................................................47
2.2.2.3 Đặc điểm cấp phối cốt liệu .....................................................................48
2.2.2.4 Đề xuất các loại hỗn hợp cốt liệu cho OGFCA tại Việt Nam..................52
2.2.2.5 Lựa chọn cốt liệu cho thiết kế hỗn hợp...................................................54
2.3 Chất liên kết ..........................................................................................................55
2.4 Bột khoáng ............................................................................................................56
2.5 Thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám .............................................57
2.5.1 Thiết kế thành phần hỗn hợp theo phương pháp Marshall ...............................57
2.5.1.1 Quy trình đúc mẫu hỗn hợp trong phòng thí nghiệm ..............................57
2.5.1.2 Máy móc và dụng cụ thí nghiệm ............................................................57
2.5.1.3 Trình tự đúc mẫu....................................................................................57
2.5.2 Thí nghiệm thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám .................................58
2.5.2.1 Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu và nhựa đường .......58
2.5.2.2 Tính tỷ lệ phối trộn các cốt liệu..............................................................58
2.5.2.3 Chuẩn bị mẫu hỗn hợp cốt liệu để đúc mẫu Marshall .............................59
2.5.2.4 Trộn cốt liệu với nhựa đường và đầm mẫu Marshall ..............................59
2.5.2.5 Thí nghiệm xác định các đặc trưng cơ lý mẫu thí nghiệm.......................62
2.5.2.6 Xác định hàm lượng nhựa tối ưu ...........................................................66
2.5.3 Xác lập thành phần các hỗn hợp và đề xuất các chỉ tiêu kỹ thuật....................71
2.6 Kết luận chương 2 .................................................................................................73
Chương III: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ
CÁC HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA TẠO NHÁM VÀ LỰA CHỌN THÀNH
PHẦN VẬT LIỆU HỢP LÝ CỦA HỖN HỢP .........................................................75
3.1 Các loại hỗn hợp cấp phối đề xuất thí nghiệm........................................................75
3.2 Chuẩn bị vật liệu....................................................................................................77
3.3 Chế bị mẫu ............................................................................................................78
3.4 Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá các chỉ tiêu cơ lý các mẫu thử ..........................78
3.4.1 Thực nghiệm xác định modul đàn hồi vật liệu.................................................78
3.4.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo gián tiếp ...........................................80