Xem mẫu
i
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI
BÙI NGỌC HƯNG
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN
BIẾN DẠNG LÚN VỆT BÁNH XE CÓ XÉT ĐẾN
ĐẶC TÍNH MỎI CỦA BÊ TÔNG NHỰA CHẶT
LÀM LỚP MẶT ĐƯỜNG VIỆT NAM
Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông
Mã số
: 62.58.02.05
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT
Hà Nội, 2016
ii
CÔNG TRÌNH NÀY ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GTVT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS. TS. Vũ Đức Chính
2. GS. TS. Dương Học Hải
Phản biện 1: GS.TS. Vũ Đình Phụng
Phản biện 2: PGS.TS. Đào Văn Đông
Phản biện 3: PGS.TS. Bùi Phú Doanh
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện
họp tại: Viện Khoa học và Công nghệ GTVT
vào hồi …. giờ …. ngày …. tháng …. năm 2016
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
1. Thư viện Quốc gia
2. Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ GTVT
iii
Research on Impact of Essential Factors on Rutting in concern to
Fatigue Properties of Dense-graded Hot Mix Asphalt for Pavement
Construction in Vietnam
Abstract:
In recent years, rut damages have appeared in the pavements of many
national highways under high-volume and heavy traffic activities that has caused
to not only the un-safety to drivers but also the urgency by inhabitants. Multiple
experts from domestic research and development institutes, such as the Institute of
Transport Science and Technology, the University of Transport and
Communication, have made a great effort in research and providing solutions to
mitigate the development of rutting. However, this phenomena has still occurred
even right after the roads were opened for traveling.
Hot mix asphalt concrete pavements need to be designed upon how to
mitigate rut damages and fatigue cracking caused by vehicle loading and air
temperature. If the asphalt concrete mix is designed inclining to improve rutting
resistance, it will intend to increase potential fatigue cracking in the pavement.
Therefore, it is necessary and urgent to explore the substance of rutting and
essential factors impact on it in order to give the solution to diminish the
development of rutting in hot mix asphalt pavements.
The Decision No. 858/QĐ-BGTVT, dated on March 26, 2014 promulgated
by Ministry of Transport for “Guidelines on applying current technical
specifications to enhance the quality management in design and construction of hot
mix asphalt pavements exposed under high-volume and heavy traffic activities”
(hereafter referred as QĐ 858), has been widely used in Vietnam. QĐ 858 provides
the requirements for “coarse aggregate gradation” (high rate of gravel) and “fine
aggregate gradation) (low rate of gravel), how to use “coarse gradation” for hot
mix asphalt (HMA) pavements under high-volume and heavy traffic activities and
how to design the aggregate gradation meets the S curse in order to diminish rutting
damages. Actually, a large number of contractors have abused this decision’s
requirement when using “excessively” coarse gradations for asphalt concrete
mixes. Consequently, there were many pavement sections exposed the nonuniform aggregate distribution and less enough quantity of bituminous cements that
was the causes of potential damages as raveling, permeability and fatigue cracking
resulting in the attenuation of pavement service life. Therefore, it is necessary to
assess the rate of “coarse gradation” for hot mix asphalt concrete by which the
appropriate “coarse gradations” are recommended for each type of aggregates and
bitumen so as, to mitigate rutting and improve fatigue resistance, hence to lengthen
the service life of asphalt pavement. In order to get these appropriate “coarse
gradation”, we need to make rutting and fatigue tests on all set of asphalt concrete
iv
samples based on aggregates with gradations in different coarse rates.
The dense-graded hot mix asphalt concrete is the research objective.We
concentrated and assessed these causes of rutting damages occurred in some
pavement sections. A litureature review was conducted for international and
Vietnamese researches on the performance of rutting and fatigue cracking in
asphalt concrete; testing methods and equiment for empirical study.
These tests was conducted on the sets of asphalt concrete samples inculding
BTNC 12,5and BTNC 19 with different rates of “coarse aggregate gradations”
according to QĐ 858/QĐ-BGTV and types of bitumen cements (40/50, 60/70 and
PMBIII). Based on the resutls of rutting and fatigue tests and design of experiments
(DOE), the appropriate “coarse aggregate gradations” were provided.
The research results are:
- A summarization of recent related researches that can be used as a technical
reference for designers and engineers
- Recommendations based on the empirical study for the rate of “coarse
aggregate gradations” appropriate to design asphalt concrete mixes used different
types of bitumen cements (as 40/50, 60/70 and PMBIII). That is useful experience
for contractors in selecting the suitable gradation for asphalt concrete mixes in order
to simultaneously dinimish rutting damages and fatigue cracking.
- Recommendations on selecting the suitable gradation for asphalt concrete
mixes and the fatigue resistance based laboratorial testing on BTNC 12,5 used
bitumen 60/70; and modifications in the rutting depths to BTNC 12,5 and BTNC
19 designed according to QĐ 858/ QĐ-BGTVT contribute to complete the
engineering foundation for hot mix asphalt design and also to improve the
pavement quality management concerned to mitigate rutting damages and fatigue
cracking.
The dissertation including four main contents without the introduction and
conclusions as following:
- Chapter 1: Literature review on dense-graded asphalt concrete performance
concerned to rutting and fatigue properties.
- Chapter 2: Assessment of rutting causes based on field survey results.
- Chapter 3. Empirical study on typical asphalt concrete samples concernced
to rutting and fatigue properties
- Chapter 4. Solutions to disminish rutting damages and improve the fatigue
resistance for dense-graded hot mix asphalt concrete.
1
MỞ ĐẦU
Các da ̣ng hư hỏng mă ̣t đường bê tông nhựa (BTN) điể n hinh phá t sinh trong
̀
quá trinh khai thá c là m ảnh hưởng đế n công năng của mă ̣t đường đươ ̣c thế giớ i
̀
tổ ng kế t bao gồm: lún vê ̣t bá nh xe (LVBX); nứ t do mỏ i; nứ t do nhiê ̣t. Do điề u kiê ̣n
khí hâ ̣u Viê ̣t Nam, nhiê ̣t đô ̣ không khí không quá thấ p và o mù a la ̣nh nên hư hỏng
đă ̣c thù củ a mă ̣t đường bê tông nhựa Viê ̣t Nam chủ yế u là lú n vê ̣t bá nh xe (LVBX)
và nứt do mỏ i.
LVBX là hiện tượng tích lũy biến dạng không hồi phục của các lớp BTN mặt
đường do ảnh hưởng củ a phương tiê ̣n xe lưu thông và nhiê ̣t đô ̣ môi trường gây ra
trong quá trình khai thá c. LVBX là da ̣ng hư hỏng điể n hình củ a biến dạng vĩnh cửu
(thuật ngữ tiếng Anh go ̣i là Permanent Deformation). Trong nhiề u trường hơ ̣p,
thuâ ̣t ngữ LVBX cũ ng đồ ng nhấ t vớ i thuâ ̣t ngữ biế n da ̣ng vinh cử u.
̃
Nứ t do mỏ i củ a BTN xả y ra là do tá c đô ̣ng củ a củ a tả i tro ̣ng trù ng phu ̣c gây
ra trong quá trinh khai thá c. Khi ứng suất kéo uốn do tải trọng trùng phu ̣c gây ra
̀
trong lớp vật liệu BTN lớn hơn cường đô ̣ kéo uốn của vật liệu BTN, mă ̣t đường
BTN xuấ t hiê ̣n nứ t do mỏ i.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu đánh giá mứ c đô ̣ thô của “cấ p phố i thô” cho BTN, qua đó khuyế n
nghi ̣“cấ p phố i thô” phù hơ ̣p ứng vớ i loa ̣i cố t liê ̣u, loa ̣i nhựa đường nhằ m đảm bả o
lớ p BTN vừ a cả i thiê ̣n LVBX, vừ a cả i thiê ̣n sứ c khá ng mỏ i để ké o dà i tuổ i tho ̣. Kết
quả nghiên cứu sẽ là cơ sở cho việc thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa chặt (BTNC)
nhằm tăng tuổi thọ và khả năng khai thác.
3. Đố i tươ ̣ng và pha ̣m vi nghiên cưu
́
Đố i tươ ̣ng nghiên cứu củ a luâ ̣n án là bê tông nhựa chă ̣t BTNC 12,5, BTNC
19 (qui định theo QĐ 858/QĐ-BGTVT [1]) rả i nó ng; nghiên cứu đánh giá nguyên
nhân gây LVBX củ a BTN trên mô ̣t số tuyế n đường có hư hỏng LVBX; nghiên cứu
đề xuấ t “cấ p phố i thô” phù hơ ̣p cho BTN sử du ̣ng cá c loa ̣i nhựa đường khá c nhau
nhằ m giả m thiể u LVBX và nứt mỏ i mă ̣t đường BTN.
4. Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp giữa phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
Đưa ra kết quả nghiên cứu lý thuyế t về LVBX, nứ t mỏ i củ a BTN; cá c nhân
tố ảnh hưởng đế n LVBX, nứ t mỏ i; cá c giả i phá p giả m thiể u LVBX, nứ t mỏ i trên
cơ sở tổ ng kế t cá c kế t quả nghiên cứu củ a thế giớ i trong nhữ ng năm gầ n đây là tà i
liê ̣u tham khả o cho cá c kỹ sư đường bô ̣, nâng cao kiế n thứ c áp du ̣ng trong thực tiễn
nhằ m giả m thiể u hư hỏng LVBX và nứt mỏi.
Kế t quả nghiên cứu thực nghiê ̣m đưa ra khuyế n nghi ̣về “cấ p phố i thô” phù
nguon tai.lieu . vn
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI
BÙI NGỌC HƯNG
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN
BIẾN DẠNG LÚN VỆT BÁNH XE CÓ XÉT ĐẾN
ĐẶC TÍNH MỎI CỦA BÊ TÔNG NHỰA CHẶT
LÀM LỚP MẶT ĐƯỜNG VIỆT NAM
Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông
Mã số
: 62.58.02.05
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT
Hà Nội, 2016
ii
CÔNG TRÌNH NÀY ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GTVT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS. TS. Vũ Đức Chính
2. GS. TS. Dương Học Hải
Phản biện 1: GS.TS. Vũ Đình Phụng
Phản biện 2: PGS.TS. Đào Văn Đông
Phản biện 3: PGS.TS. Bùi Phú Doanh
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện
họp tại: Viện Khoa học và Công nghệ GTVT
vào hồi …. giờ …. ngày …. tháng …. năm 2016
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
1. Thư viện Quốc gia
2. Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ GTVT
iii
Research on Impact of Essential Factors on Rutting in concern to
Fatigue Properties of Dense-graded Hot Mix Asphalt for Pavement
Construction in Vietnam
Abstract:
In recent years, rut damages have appeared in the pavements of many
national highways under high-volume and heavy traffic activities that has caused
to not only the un-safety to drivers but also the urgency by inhabitants. Multiple
experts from domestic research and development institutes, such as the Institute of
Transport Science and Technology, the University of Transport and
Communication, have made a great effort in research and providing solutions to
mitigate the development of rutting. However, this phenomena has still occurred
even right after the roads were opened for traveling.
Hot mix asphalt concrete pavements need to be designed upon how to
mitigate rut damages and fatigue cracking caused by vehicle loading and air
temperature. If the asphalt concrete mix is designed inclining to improve rutting
resistance, it will intend to increase potential fatigue cracking in the pavement.
Therefore, it is necessary and urgent to explore the substance of rutting and
essential factors impact on it in order to give the solution to diminish the
development of rutting in hot mix asphalt pavements.
The Decision No. 858/QĐ-BGTVT, dated on March 26, 2014 promulgated
by Ministry of Transport for “Guidelines on applying current technical
specifications to enhance the quality management in design and construction of hot
mix asphalt pavements exposed under high-volume and heavy traffic activities”
(hereafter referred as QĐ 858), has been widely used in Vietnam. QĐ 858 provides
the requirements for “coarse aggregate gradation” (high rate of gravel) and “fine
aggregate gradation) (low rate of gravel), how to use “coarse gradation” for hot
mix asphalt (HMA) pavements under high-volume and heavy traffic activities and
how to design the aggregate gradation meets the S curse in order to diminish rutting
damages. Actually, a large number of contractors have abused this decision’s
requirement when using “excessively” coarse gradations for asphalt concrete
mixes. Consequently, there were many pavement sections exposed the nonuniform aggregate distribution and less enough quantity of bituminous cements that
was the causes of potential damages as raveling, permeability and fatigue cracking
resulting in the attenuation of pavement service life. Therefore, it is necessary to
assess the rate of “coarse gradation” for hot mix asphalt concrete by which the
appropriate “coarse gradations” are recommended for each type of aggregates and
bitumen so as, to mitigate rutting and improve fatigue resistance, hence to lengthen
the service life of asphalt pavement. In order to get these appropriate “coarse
gradation”, we need to make rutting and fatigue tests on all set of asphalt concrete
iv
samples based on aggregates with gradations in different coarse rates.
The dense-graded hot mix asphalt concrete is the research objective.We
concentrated and assessed these causes of rutting damages occurred in some
pavement sections. A litureature review was conducted for international and
Vietnamese researches on the performance of rutting and fatigue cracking in
asphalt concrete; testing methods and equiment for empirical study.
These tests was conducted on the sets of asphalt concrete samples inculding
BTNC 12,5and BTNC 19 with different rates of “coarse aggregate gradations”
according to QĐ 858/QĐ-BGTV and types of bitumen cements (40/50, 60/70 and
PMBIII). Based on the resutls of rutting and fatigue tests and design of experiments
(DOE), the appropriate “coarse aggregate gradations” were provided.
The research results are:
- A summarization of recent related researches that can be used as a technical
reference for designers and engineers
- Recommendations based on the empirical study for the rate of “coarse
aggregate gradations” appropriate to design asphalt concrete mixes used different
types of bitumen cements (as 40/50, 60/70 and PMBIII). That is useful experience
for contractors in selecting the suitable gradation for asphalt concrete mixes in order
to simultaneously dinimish rutting damages and fatigue cracking.
- Recommendations on selecting the suitable gradation for asphalt concrete
mixes and the fatigue resistance based laboratorial testing on BTNC 12,5 used
bitumen 60/70; and modifications in the rutting depths to BTNC 12,5 and BTNC
19 designed according to QĐ 858/ QĐ-BGTVT contribute to complete the
engineering foundation for hot mix asphalt design and also to improve the
pavement quality management concerned to mitigate rutting damages and fatigue
cracking.
The dissertation including four main contents without the introduction and
conclusions as following:
- Chapter 1: Literature review on dense-graded asphalt concrete performance
concerned to rutting and fatigue properties.
- Chapter 2: Assessment of rutting causes based on field survey results.
- Chapter 3. Empirical study on typical asphalt concrete samples concernced
to rutting and fatigue properties
- Chapter 4. Solutions to disminish rutting damages and improve the fatigue
resistance for dense-graded hot mix asphalt concrete.
1
MỞ ĐẦU
Các da ̣ng hư hỏng mă ̣t đường bê tông nhựa (BTN) điể n hinh phá t sinh trong
̀
quá trinh khai thá c là m ảnh hưởng đế n công năng của mă ̣t đường đươ ̣c thế giớ i
̀
tổ ng kế t bao gồm: lún vê ̣t bá nh xe (LVBX); nứ t do mỏ i; nứ t do nhiê ̣t. Do điề u kiê ̣n
khí hâ ̣u Viê ̣t Nam, nhiê ̣t đô ̣ không khí không quá thấ p và o mù a la ̣nh nên hư hỏng
đă ̣c thù củ a mă ̣t đường bê tông nhựa Viê ̣t Nam chủ yế u là lú n vê ̣t bá nh xe (LVBX)
và nứt do mỏ i.
LVBX là hiện tượng tích lũy biến dạng không hồi phục của các lớp BTN mặt
đường do ảnh hưởng củ a phương tiê ̣n xe lưu thông và nhiê ̣t đô ̣ môi trường gây ra
trong quá trình khai thá c. LVBX là da ̣ng hư hỏng điể n hình củ a biến dạng vĩnh cửu
(thuật ngữ tiếng Anh go ̣i là Permanent Deformation). Trong nhiề u trường hơ ̣p,
thuâ ̣t ngữ LVBX cũ ng đồ ng nhấ t vớ i thuâ ̣t ngữ biế n da ̣ng vinh cử u.
̃
Nứ t do mỏ i củ a BTN xả y ra là do tá c đô ̣ng củ a củ a tả i tro ̣ng trù ng phu ̣c gây
ra trong quá trinh khai thá c. Khi ứng suất kéo uốn do tải trọng trùng phu ̣c gây ra
̀
trong lớp vật liệu BTN lớn hơn cường đô ̣ kéo uốn của vật liệu BTN, mă ̣t đường
BTN xuấ t hiê ̣n nứ t do mỏ i.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu đánh giá mứ c đô ̣ thô của “cấ p phố i thô” cho BTN, qua đó khuyế n
nghi ̣“cấ p phố i thô” phù hơ ̣p ứng vớ i loa ̣i cố t liê ̣u, loa ̣i nhựa đường nhằ m đảm bả o
lớ p BTN vừ a cả i thiê ̣n LVBX, vừ a cả i thiê ̣n sứ c khá ng mỏ i để ké o dà i tuổ i tho ̣. Kết
quả nghiên cứu sẽ là cơ sở cho việc thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa chặt (BTNC)
nhằm tăng tuổi thọ và khả năng khai thác.
3. Đố i tươ ̣ng và pha ̣m vi nghiên cưu
́
Đố i tươ ̣ng nghiên cứu củ a luâ ̣n án là bê tông nhựa chă ̣t BTNC 12,5, BTNC
19 (qui định theo QĐ 858/QĐ-BGTVT [1]) rả i nó ng; nghiên cứu đánh giá nguyên
nhân gây LVBX củ a BTN trên mô ̣t số tuyế n đường có hư hỏng LVBX; nghiên cứu
đề xuấ t “cấ p phố i thô” phù hơ ̣p cho BTN sử du ̣ng cá c loa ̣i nhựa đường khá c nhau
nhằ m giả m thiể u LVBX và nứt mỏ i mă ̣t đường BTN.
4. Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp giữa phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
Đưa ra kết quả nghiên cứu lý thuyế t về LVBX, nứ t mỏ i củ a BTN; cá c nhân
tố ảnh hưởng đế n LVBX, nứ t mỏ i; cá c giả i phá p giả m thiể u LVBX, nứ t mỏ i trên
cơ sở tổ ng kế t cá c kế t quả nghiên cứu củ a thế giớ i trong nhữ ng năm gầ n đây là tà i
liê ̣u tham khả o cho cá c kỹ sư đường bô ̣, nâng cao kiế n thứ c áp du ̣ng trong thực tiễn
nhằ m giả m thiể u hư hỏng LVBX và nứt mỏi.
Kế t quả nghiên cứu thực nghiê ̣m đưa ra khuyế n nghi ̣về “cấ p phố i thô” phù