Bước đầu nghiên cứu sử dụng cốt liệu cao su phế thải cho bê tông nhựa

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bê tông nhựa sử dụng phế thải cao su là loại bê tông nhựa mà trong đó, một phần cốt liệu mịn truyền thống được thay thế bằng hạt cao su, với liều lượng tương ứng theo đường cong cấp phối đã lựa chọn. Bài viết Bước đầu nghiên cứu sử dụng cốt liệu cao su phế thải cho bê tông nhựa được thực hiện nhằm đánh giá, so sánh các đặc tính cơ lý giữa bê tông nhựa cao su và bê tông nhựa truyền thống.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bước đầu nghiên cứu sử dụng cốt liệu cao su phế thải cho bê tông nhựa

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(120).2017, QUYỂN 3 1 BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỐT LIỆU CAO SU PHẾ THẢI CHO BÊ TÔNG NHỰA STUDY ON THE USE OF WASTE RUBBER AGGREGATE IN ASPHALT CONCRETE Lê Đức Châu, Nguyễn Thanh Cường, Tống Văn Đồng, Nguyễn Minh Hùng Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng; chauleduc@gmail.com, cuong3dan@gmail.com, tongvandong11x3b@gmail.com, kuhero94@gmail.com Tóm tắt - Bê tông nhựa (BTN) sử dụng phế thải cao su (BTNCS) là Abstract - Asphalt concrete using waste rubber (WRAC) is the loại BTN mà trong đó, một phần cốt liệu mịn truyền thống được thay method of replacing the traditional aggregate by waste rubber thế bằng hạt cao su, với liều lượng tương ứng theo đường cong cấp aggregate corresponding to the grading curve. WRAC is more phối đã lựa chọn. BTNCS là giải pháp tái sử dụng phế thải cao su từ resistant to rutting than conventional AC, which is a measure to lốp xe cũ, giải quyết được vấn đề môi trường do rác thải là lốp xe cũ recycle waste rubber from old tires to reduce environmental impact gây ra. Mặt khác, BTNCS lại là loại vật liệu đàn hồi tốt, có khả năng and noise when vehicles are circulating. This applied research kháng hằn lún tốt hơn BTN thông thường, làm giảm tiếng ồn khi xe project aims to evaluate and compare the mechanical properties lưu thông. Nghiên cứu này được thực hiện nhằm đánh giá, so sánh between WRAC and conventional AC. Analytical evaluations of the các đặc tính cơ lý giữa BTNCS và BTN truyền thống. Các phân tích implementation of the topic combined with the results of research và đánh giá trong quá trình thực hiện nghiên cứu kết hợp với kết quả [11] will give us an overview of the mechanical properties, and nghiên cứu [11] sẽ cho cái nhìn tổng thể về các đặc tính cơ lý của show the potential application of WRAC. In addition, the research BTNCS, và tiềm năng ứng dụng thực tế của BTNCS này. Ngoài ra, results are the foundation for further research on WRAC such as kết quả nghiên cứu là cơ sở để triển khai những nghiên cứu sâu hơn the influence of temperature and mixing time of the WRAC to về BTNCS, nhằm làm rõ hơn những đặc điểm của loại BTN này, accurately assess the practical applicability of WRAC in Vietnam. từng bước triển khai ứng dụng BTNCS vào thực tiễn tại Việt Nam. Từ khóa - bê tông nhựa; phế thải cao su; hằn lún vệt bánh; bê tông Key words - asphalt concrete; waste rubber; rutting; rubber nhựa cao su; cấp phối asphalt concrete; aggregate 1. Đặt vấn đề bãi chôn lấp hạn chế chưa đáp ứng được số lượng nhu cầu Sự tăng lên về số lượng phương tiện giao thông trên chôn lấp sẽ gây ra các rủi ro về môi trường, tác động xấu đường bởi công nghiệp hóa và phát triển kinh tế hằng năm tới sức khỏe của cư dân khu vực lân cận. đã thải ra môi trường hàng triệu lốp xe [12]. Theo thống Trước thực trạng đó, việc tái sử dụng lốp xe phế thải là kê của châu Âu, khoảng 1,4 tỷ lốp ô tô được bán ra trên cần thiết và đã được nhiều nước trên thế giới nghiên cứu toàn thế giới mỗi năm và cuối cùng thải ra môi trường ở giải quyết bằng nhiều giải pháp. BTNCS chính là một trong cuối vòng đời của chúng. Ngoài ra, số liệu thống kê ở số những giải pháp đó. BTNCS không chỉ giải quyết vấn châu Âu, Mỹ, và Nhật Bản cho thấy số lượng lốp xe phế đề môi trường mà còn là loại BTN có khả năng kháng hằn thải đang tăng lên vì sự phát triển ngành vận tải trên toàn lún cao, xe chạy ít gây tiếng ồn. Điều này đã được công cầu. Những lốp xe cũ là nguồn rác thải khó xử lý và ảnh nhận, chứng minh bởi các nghiên cứu từ các nước phát triển hưởng lớn đến môi trường do khối lượng sản xuất ngày như Mỹ, hay các nước thuộc châu Âu…Tuy nhiên, mỗi càng tăng và độ bền ngày càng được cải thiện của chúng. nước sẽ có sự khác biệt về đặc điểm khí hậu, chế độ thủy Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (The US nhiệt hoặc các tính chất của vật liệu sử dụng; vì thế, cần có Enviromental Protection Agency) báo cáo rằng: Có những nghiên cứu cụ thể về BTNCS trong điều kiện Việt khoảng 290 triệu chiếc lốp phế liệu đã được sản xuất vào Nam trước khi ứng dụng chúng vào thực tế. năm 2003. Trong đó, 45 triệu trong số phế liệu này đã BTNCS là hỗn hợp bao gồm: đá, cát, bột khoáng, nhựa được sử dụng để làm lốp xe ôtô và xe tải. Hằng năm ở và hạt cao su. Trong đó, cốt liệu hạt cao su được thay thế từ châu Âu, 355 triệu lốp được sản xuất tại 90 nhà máy, đại 1÷ 3% cho cốt liệu có cùng cỡ sàng. Hỗn hợp cốt liệu này diện cho 24% sản lượng thế giới. Ngoài ra, châu Âu có được trộn cùng lúc đến nhiệt độ yêu cầu trước khi trộn nhựa. hàng triệu lốp xe đã qua sử dụng tích trữ và xử lý trái pháp Cốt liệu cao su ngoài chức năng tạo ra bộ khung chịu lực, luật. Việc xử lý không khoa học có thể gây ra một số hệ còn làm tăng tính đàn hồi cho toàn bộ hệ thống. lụy như: tạo ra mối đe dọa tiềm ẩn đối với sức khỏe con Với yêu cầu về cường độ và độ ổn định, nhựa đường người, nguy cơ hỏa hoạn, thiên đường cho các loại gặm đóng vai trò cực kỳ quan trọng, nó tạo ra lực dính tương hỗ nhấm, muỗi hoặc các loại côn trùng gây hại khác, và có giữa cốt liệu với hạt cao su. Do đó, ngoài việc thay đổi hàm thể làm tăng nguy cơ ô nhiễm môi trường. Hầu hết các lượng cao su, thay đổi hàm lượng nhựa đường quyết định quốc gia ở châu Âu và nhiều nước khác trên thế giới đã đến sự thay đổi về cường độ và độ ổn định của BTNCS. Xuất sử dụng giải pháp chôn lấp để vứt bỏ lốp xe đã qua sử phát từ những nhận định trên, kết hợp với điều kiện vật liệu dụng, nhưng không gian hạn chế và tiềm năng tái sử dụng và quy mô của bài báo, qua phân tích đánh giá thực tiễn, đã dẫn đến việc nhiều quốc gia áp đặt lệnh cấm đối với nhóm chọn nghiên cứu ứng dụng BTNCS theo hướng thay hoạt động này. Ước tính hiện tại các kho phế thải trên toàn đổi hàm lượng nhựa đường, hàm lượng cao su, trong khi giữ châu Âu chứa đến 5,5 triệu tấn lốp xe cũ (1,73 lần số nguyên thành phần phần trăm từng cỡ hạt tương ứng trong lượng lốp xe đã sử dụng năm 2009), và chi phí ước tính đường cong cấp phối đối với loại BTNCS Dmax 19, nhằm hàng năm cho việc quản lý lên đến 600 triệu đô-la. Với đánh giá, so sánh tác động của việc thay đổi hàm lượng nhựa,
2 Lê Đức Châu, Nguyễn Thanh Cường, Tống Văn Đồng, Nguyễn Minh Hùng hàm lượng cao su lên các chỉ tiêu cơ lý của BTNCS với BTN Cao su - 1,5% 26 18 16 60 truyền thống (0% CS). Việc thay thế bao nhiêu phần trăm Cao su - 2,5% 44 30 26 100 cốt liệu cao su là hợp lý? Hàm lượng nhựa tối ưu tương ứng Hàm lượng nhựa 3,0% - 5,5% sẽ là bao nhiêu? Sự thay đổi hàm lượng nhựa, hàm lượng cao su sẽ dẫn đến sự thay đổi các tính chất cơ lý của hỗn hợp 110 BTNCS như thế nào? Là những vấn đề cần phải làm sáng tỏ. 100 90 Tương ứng với mỗi sự thay đổi hàm lượng cao su từ 80 Cận trên 0 - 3% với bước thay đổi 0,5%, nhựa đường 60/70 biến thiên 70 Cận dưới trong phạm vi 3 - 5% với bước thay đổi 0,5% giúp xây dựng 60 mối quan hệ tương quan giữa các tính chất cơ lý của BTNCS, Cận trung vị 50 rút ra những nhận xét thông qua các thí nghiệm xác định các 40 thông số cơ bản của BTNCS khi thiết kế hỗn hợp theo 30 phương pháp Marshall như: độ ổn định Marshall (S); độ dẻo 20 (F); tỷ trọng khối (Gmb); tỷ trọng khối rời (Gmm); độ rỗng 10 dư (Va); độ rỗng khung cốt liệu (VMA); độ ổn định động 0 khi tiến hành thí nghiệm HLVBX theo phương pháp C (DS) 0.01 0.1 1 10 100 bằng thiết bị Wheel Tracking, cường độ chịu kéo uốn (Rku). Hình 1. Biểu đồ đường cong cấp phối thiết kế của 2. Công tác chuẩn bị nghiên cứu và khảo sát BTNCS Dmax19 2.1. Lựa chọn vật liệu và thiết kế đường cong cấp phối 2.2. Chế bị mẫu và các tiêu chuẩn nghiên cứu 2.1.1. Lựa chọn vật liệu 2.2.1. Chế bị mẫu theo phương pháp Marshall, HLVBX Bảng 1. Chỉ tiêu cơ lý vật liệu đầu vào a. Các tiêu chuẩn được sử dụng Bột Cát Đá dăm Đá dăm Cao Vật liệu Nhựa [1], [2], [3], [4], [5], [6]. khoáng xay Dmax 9,5 Dmax19 su Tỷ trọng khối b. Các lưu ý khi chế bị mẫu BTNCS 2,682 2,756 2,722 2,72 - 1,15 (g/cm3) Cốt liệu cao su được trộn cùng lúc với cốt liệu thông Mô MK - 2,789 - - - - thường đến nhiệt độ yêu cầu. Độ góc cạnh - 42,36 - - - - Đảm bảo nhiệt độ của hỗn hợp cốt liệu và nhựa đường đều L.A (%) - - 21,8 22,8 - - nằm trong khoảng 160°C -165°C khi đem chúng phối trộn với Thoi dẹt (%) - - 11,6 8,5 - - nhau, quá trình này chỉ nên diễn ra trong vòng 6 phút sau khi Hàm lượng bụi cho nhựa đường vào hỗn hợp để tránh nhựa bị bốc hơi. - 2,01 0,98 0,95 - - bùn sét (%) Độ dính bám - - Cấp 4 Cấp 4 - - 3. Hướng và kết quả của quá trình nghiên cứu Độ kim lún - - - - 63 - Theo những nghiên cứu ứng dụng từ các nước phát Điểm hóa triển, những nghiên cứu từ Wright Asphalt Products Co. tại - - - - 46 - mềm Mỹ và [8], [9], [10], [11], [12] đã chứng minh và công nhận Độ dính bám - - - - Cấp 4 - rằng, việc thay thế cốt liệu cao su phế thải từ 1 - 3% cho Cốt liệu thô được lấy từ trạm trộn của Công ty 532 (mỏ cốt liệu thông thường đã tạo ra BTNCS cải thiện về chất đá Hố Chuồn), bột khoáng Hà Nam với 98% lượng lọt sàng lượng cũng như giải quyết vấn đề môi trường. 0,075 mm; nhựa đường 60/70 của Petrolimex và cốt liệu Do đó, nghiên cứu này sẽ được tiến hành dựa trên sự cao su đường kính từ 0,6 - 4,75 mm lấy tại đại lý cung cấp thay đổi hàm lượng cao su từ 0% - 3% bước thay đổi 0,5% hạt cao su cho sân bóng nhân tạo Ngọc Thạch. Kích cỡ hạt với cùng thành phần cấp phối. Trong đó, mẫu BTN 0% cao cao su là 0,06 – 2,36 mm. su (BTN thường) dùng để so sánh, đánh giá tương quan với 2.1.2. Lựa chọn đường cong cấp phối hạt BTN có sử dụng cốt liệu cao su (BTNCS). Nguyên tắc thiết kế cấp phối cho BTNCS là đảm bảo Tương ứng với mỗi hàm lượng cao su, cần tìm ra hàm sự phối trộn cốt liệu làm sao để tạo được bộ khung cốt liệu lượng nhựa tối ưu (từ 3 - 5%, bước thay đổi 0,5%) theo vững chắc được liên kết bởi vữa asphalt chèn khi trộn nóng. phương pháp Marshall [2]. Tiến hành chế bị, thí nghiệm Với mục tiêu so sánh, đánh giá các chỉ tiêu cơ lý giữa BTN mẫu hằn lún vệt bánh xe với hàm lượng nhựa tối ưu cho thường và BTNCSt đường cong cấp phối được thiết kế thỏa mỗi hàm lượng cao su theo [5]. Đánh giá đưa ra kết luận mãn các yêu cầu [4]. nghiên cứu dựa trên kết quả thí nghiệm. Bảng 2. Bảng thành phần hạt cao su cho 1 mẻ trộn 3.1. Xác định hàm lượng nhựa tối ưu bằng phương pháp Cỡ sàng (mm) 4,75 2,36 1,18 0,6 Tổng Marshall theo [2] Khối lượng cho 4.000 (g) Kết quả: theo biểu đồ Hình 2. Cốt liệu 0%CS 800 440 300 260 4.000 Tương quan: Với hàm lượng nhựa tối ưu được xác định Cao su - 1% 18 12 10 40 theo phương pháp Marshall tương ứng với mỗi hàm lượng Cao su - 2% 35 24 21 80 cao su, ta xây dựng được mối quan hệ giữa hàm lượng cao Cao su - 3% 53 36 31 120 su và các chỉ tiêu cơ lý Marshall tại hàm lượng nhựa tối ưu Cao su - 0,5% 9 6 5 20 theo biểu đồ Hình 2.
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(120).2017, QUYỂN 3 3 Nhận xét: Khi tăng hàm lượng cao su thì hàm lượng 3.2.3. Quan hệ giữa hàm lượng cao su và độ rỗng dư Va nhựa tối ưu tăng. Kết quả: theo biểu đồ Hình 5. ,4.50 6.5 HÀM LƯỢNG NHỰA (%) 4.40 6.0 ,4.40 y = 0,0693x + 4,1875 y = 0,1159x + 4,1185 ĐỘ RỖNG DƯ Va(%) 5.5 R² = 0,9616 ,4.30 4.31 4.34 5.0 4.27 4.32 4.37 4.40 4.47 4.24 4.22 4.23 4.26 4.5 ,4.20 4.0 4.16 4.10 MIN=3 ,4.10 3.5 3.0 ,4.00 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 2.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 HÀM LƯỢNG CAO SU (%) HÀM LƯỢNG CAO SU (%) Hình 2. Biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng cao su và Hình 5. Biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng cao su và hàm lượng nhựa tối ưu của BTNCS 19 độ rỗng dư Va của BTNCS 19 3.2. Quan hệ giữa hàm lượng cao su và các chỉ tiêu cơ lý Tương quan: Độ rỗng dư Va tăng dần theo chiều tăng Marshall của hàm lượng cao su. 3.2.1. Quan hệ giữa hàm lượng cao su và độ ổn định Marshall Nhận xét và phân tích: Vì khối lượng thể tích cốt liệu Kết quả: theo biểu đồ Hình 3. cao su nhỏ hơn nhiều so với cốt liệu hạt mịn nên khi thay thế cùng khối lượng ở các cỡ hạt thì dẫn đến hiện tượng Tương quan: Biểu đồ Hình 3 cho thấy độ ổn định thiếu thể tích hạt mịn và thừa thể tích hạt cao su, và càng Marshall giảm dần khi tăng hàm lượng cao su. tăng hàm lượng cao su thì thể tích lỗ rỗng chứa không khí Nhận xét: Vì cốt liệu cao su là vật liệu đàn hồi, dễ biến càng tăng, tuy nhiên, vẫn thỏa mãn yêu cầu theo [1]. dạng khi ở nhiệt độ cao nên chịu lực nén kém. Khi tăng hàm lượng cao su làm cho BTNCS dễ bị biến dạng tức thời, 3.2.4. Quan hệ giữa hàm lượng cao su và độ rỗng lấp đầy dẫn đến độ ổn định Marshall giảm. Tuy nhiên, hàm lượng nhựa VFA cao su từ 0,5% - 3% đã thỏa mãn yêu cầu về cường độ theo Kết quả: theo biểu đồ Hình 6. [1], và là một trong những chỉ tiêu cơ lý quan trọng quyết 77.5 định chất lượng bê tông nhựa. 75.0 ĐỘ LẤP ĐẦY NHỰA VFA(%) 18 72.65 16.58 71.32 71.39 71.56 71.72 16 14.93 14.71 y = -2,3929x + 16,638 72.5 70.91 ĐỘ ỔN ĐỊNH S (KN) 13.48 R² = 0,9824 14 70.0 y = 0,5254x + 70,693 70.82 11.84 R² = 0,8651 12 10.45 67.5 9.35 10 65.0 MIN=65 8 MIN=8 62.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 6 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 HÀM LƯỢNG CAO SU (%) HÀM LƯỢNG CAO SU (%) Hình 6. Biểu đồ tương quan giữa hàm lượng cao su và độ rỗng lấp đầy nhựa VFA của BTNCS 19 Hình 3. Biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng cao su và độ ổn định Marshall S của BTNCS 19 Tương quan và nhận xét: Độ rỗng lấp đầy nhựa tăng theo chiều tăng của hàm lượng hạt cao su. Vì khi hàm lượng hạt 3.2.2. Quan hệ giữa hàm lượng cao su và độ dẻo F cao su tăng thì độ rỗng cốt liệu sẽ tăng lên, nhựa dễ dàng Kết quả: theo biểu đồ Hình 4. thâm nhập chiếm phần lỗ rỗng. Độ rỗng lấp đầy nhựa VFA 6.0 5,24 5,33 tất cả các hàm lượng cao su đều thỏa mãn yêu cầu theo [4]. 4,89 5,08 5,46 5,66 3.2.5. Quan hệ giữa hàm lượng cao su và khối lượng thể tích Pmb ĐỘ DẺO F(mm) 5.0 Max=4 Kết quả: theo biểu đồ Hình 7. 4.0 3,87 Tương quan và nhận xét: Khối lượng thể tích giảm dần 3.0 theo chiều tăng của hàm lượng cao su.Vì khối lượng thể 2.0 Min=1,5 tích cốt liệu cao su nhỏ hơn cốt liệu hạt mịn cùng cỡ sàng nên hàm lượng cao su thay thế càng lớn thì khối lượng thể 1.0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 tích BTN càng giảm. HÀM LƯỢNG CAO SU (%) Hình 4. Biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng cao su và độ dẻo F của BTNCS 19
4 Lê Đức Châu, Nguyễn Thanh Cường, Tống Văn Đồng, Nguyễn Minh Hùng 2.43 đàn hồi hỗn hợp thấp, khi chịu tải trọng cao thì bộ khung cốt 2.420 2.416 liệu sẽ dường như gánh toàn bộ tải trọng, ứng suất tập trung KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH 2.42 2.410 ở khu vực bánh xe cao, hỗn hợp không đạt độ đàn hồi tốt 2.41 2.406 nhất, làm việc không đều dễ bị lún xuống, do đó DS thấp. 2.403 Pmb(g/cm3) 2.398 Còn khi hàm lượng cao su quá cao, hỗn hợp có độ cứng thấp, 2.40 y = -0,0082x + 2,4193 2.396 dễ biến dạng dưới tác dụng lặp đi lặp lại của bánh xe. 2.39 R² = 0,9881 Khi hàm lượng cao su từ 1,5 - 2%, lượng cao su vừa đủ để đảm bảo độ cứng của bộ khung cốt liệu, đồng thời đủ độ đàn 2.38 hồi, hỗn hợp có sự làm việc đồng đều giữa bộ khung cốt liệu 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 chịu lực, và lượng cao su có độ đàn hồi cao chống lại biến HÀM LƯỢNG CAO SU (%) dạng dư, tải trọng phân bổ đều lên mẫu, hỗn hợp lúc này làm Hình 7. Biểu đồ tương quan giữa hàm lượng cao su và việc tốt nhất, ứng suất phân bố đồng đều nhất, dó đó tính khối lượng thể tích Pmb của BTNCS 19 kháng lún tốt nhất, độ ổn định động do vậy đạt giá trị cao nhất. 3.2.6. Quan hệ giữa hàm lượng cao su và độ rỗng khung 3500 2945 cốt liệu VMA ĐỘ ỔN ĐỊNH DS(lần/mm) 3000 Kết quả: theo biểu đồ Hình 8. 2378 2337 2500 1916 2005 16.0 2000 1616 ĐỘ RỖNG KHUNG CỐT LIỆU(%) 15.5 1326 14.93 1500 14.80 14.81 MIN=1000 15.0 1000 14.52 14.30 500 y = -533.71x2 + 1672.9x + 1299.9 14.5 14.10 y = 0,353x + 13,956 14.0 0 R² = 0,9671 13.93 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 13.5 HÀM LƯỢNG CAO SU (%) MIN=13 13.0 Hình 10. Biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng cao su và độ ổn định động DS của BTNCS 19 12.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3500 0%CS 0,5%CS HÀM LƯỢNG CAO SU (%) 1%CS 1,5%CS 2%CS 2,5%CS 2945 Độ ổn đinh động DS (lần/mm) Hình 8. Biểu đồ tương quan giữa hàm lượng cao su và 3000 3%CS độ rỗng khung cốt liệu VMA của BTNCS 19 Tương quan và nhận xét: Độ rỗng khung cốt liệu càng 2500 2378 2337 tăng khi hàm lượng cao su tăng. 2005 3.3. Khảo sát tương quan độ ổn định động DS và hàm 1916 2000 lượng cao su 1616 Tiến hành chế tạo các mẫu hằn lún với các hàm lượng 1500 1326 cao su khác nhau cho cùng hàm lượng nhựa tối ưu. 1000 500 Hình 11. So sánh độ ổn đinh động DS giữa BTN19-0%CS và BTNCS19-(0,5 - 3%)CS Phân tích, nhận định: Khi hàm lượng cao su tiếp tục tăng lên, lượng cao su chèn vào bộ khung cốt liệu sẽ bắt đầu dư thừa quá nhiều, hỗn hợp có độ cứng thấp, khi gặp môi trường nhiệt độ cao kéo dài kết hợp tải trọng tác dụng liên tục làm cho hỗn hợp bị mềm ra, dó đó sẽ có sự trồi-trượt, xê dịch vị Hình 9. Thí nghiệm xác định độ ổn định động DS ở nhiệt độ trí ban đầu của các hạt cốt liệu, khi hàm lượng cao càng tăng 60°C, tần số 42 lần/phút trong vòng 60 phút nữa thì sự xê dịch càng lớn, làm mẫu mất ổn định. Kết quả: theo biểu đồ Hình 10 và Hình 11. 3.4. Khảo sát tương quan giữa cường độ kéo uốn Rku và Tương quan: Quá trình thí nghiệm cho thấy, khi hàm hàm lượng cao su lượng cao su tăng lên thì độ ổn định động DS cũng tăng Kết quả: thể hiện trên biểu đồ Hình 13. theo nhưng đến giá trị cực đại thì có xu hướng giảm dần, Nhận xét: Khi hàm lượng cao su tăng thì cường độ chịu nhưng vẫn đạt giá trị > 1.000 (lần/mm) trong [5]. kéo uốn tăng đến giá trị cực đại rồi giảm dần. Nhận xét: Vì khi hàm lượng cao su ít dẫn đến khả năng
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(120).2017, QUYỂN 3 5 4. Kết luận 4.1. Một số kết luận - Thông qua các chỉ tiêu cơ lý thí nghiệm, BTNCS đều đạt hầu hết các yêu cầu theo tiêu chuẩn của BTN thông thường. - BTNCS có khả năng kháng hằn lún, cường độ kéo uốn cao hơn BTN thông thường, đây là cơ sở cho những nghiên cứu tiếp theo. -Việc BTNCS đạt yêu cầu và cải thiện một số tính chất của BTN thông thường nên có thể đưa vào sử dụng trong tương lai gần, giúp tiêu thụ một phần lốp cao su phế thải Hình 12. Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo uốn ngày một tăng lên hiện nay, góp phần bảo vệ môi trường. 9.0 ,8.19 Các hướng nghiên cứu tiếp theo cần thực hiện bằng thực nghiệm: CƯỜNG ĐỘ KÉO UỐN Rku(Mpa) 8.0 ,7.35 ,7.28 ,6.73 ,6.66 - Nhiệt độ, thời gian trộn, công đầm nén. 7.0 ,5.82 ,6.09 - Thí nghiệm mỏi. 6.0 - Khả năng chống ồn. 5.0 - Cỡ hạt cốt liệu cao su tối ưu. y = -0,8142x2 + 2,484x + 5,7954 4.0 MIN=2.8 TÀI LIỆU THAM KHẢO 3.0 [1] TCVN 8819-2011, Mặt đường BTN nóng – Yêu cầu thi công và 2.0 nghiệm thu. 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 [2] TCVN 8820-2011, Hỗn hợp BTN nóng – Thiết kế theo phương pháp HÀM LƯỢNG CAO SU (%) Marshall. [3] TCVN 8860-1(12):2011, Bê tông nhựa – Phương pháp thử. Hình 13. Biểu đồ tương quan giữa hàm lượng cao su và cường [4] Quyết định 858/QĐ-BGTVT: Về việc ban hành hướng dẫn áp dụng độ chịu kéo uốn Rku của BTNCS 19 hệ thống các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành nhằm tăng cường quản 3.5. Chọn hàm lượng cao su từ chỉ tiêu hằn lún và kéo uốn lý chất lượng thiết kế và thi công mặt đường bê tông nhựa nóng đối với các tuyến đường ô tô có quy mô giao thông lớn. Lựu chọn hàm lượng cao su tối ưu dựa trên cơ sở của thí [5] Quyết định 1617/QĐ-BGTVT: Ban hành quy định kỹ thuật về nghiệm hằn lún. Đối với BTNCS19, dựa vào biểu đồ quan phương pháp thử độ sâu vệt hằn bánh xe của bê tông nhựa xác định hệ giữa hàm lượng cao su và độ ổn định động DS (Hình 10), bằng thiết bị Wheel Tracking. chọn làm lượng cao su 1,57%. Dựa vào biểu đồ quan hệ giữa [6] 22TCN 211-06, Áo đường mềm - Các yêu cầu và chỉ dẫn thiết kế. hàm lượng cao su và hàm lượng nhựa đưa ra được hàm [7] Phạm Duy Hữu (Chủ biên), Vũ Đức Chinh, Đào Văn Đông, Nguyễn lượng nhựa tối ưu với hàm lượng cao su 1,57% là 4,30%. Thanh Sang, Bê tông Asphalt, Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải, Năm 2008. Bảng 3. So sánh các chỉ tiêu kỹ thuật của BTN19 thường và [8] The Use of Recycled Tire Rubber to Modify Asphalt Binder and BTNCS19 với các TC, QĐ liên quan Mixtures – Federal Highway Administration (FHWA) Chỉ tiêu kỹ BTN19 BTNCS19- Yêu cầu [1], Office of Asset Management, Pavements and Construction. Pulished STT in 2014 on www.fhwa.dot.gov. thuật 0%CS 1,57%CS [4], [5] [9] Erik Updyke, P.E., Senior Civil Engineer, Geotechnical & Materials 1 Độ ổn định 16,58 12,88 > 8 kN ENG. Division Los Angeles County Department of Public Works. 2 Độ dẻo 3,87 5,11 1,5 - 4 (mm) “Tire Rubber Modified Asphalt “- Wright Asphalt Products Co. in 2008 California Pavement Preservation Conference (April 9 & 10) 3 Độ rỗng dư 4,10 4,30 3 - 6% [10] R. Gary Hicks Department of Civil Engineering Oregon State 4 Độ rỗng cốt liệu 13,93 14,51 > 13% University, Jon A. Epps Department of Civil Engineering University of Nevada – Reno, “Quality Control For Asphalt Rubber Binders ĐR lấp đầy And Mixes”, Pulished in 2000 5 70,82 71,52 65 - 75% nhựa [11] Paravita Sri Wulandari, Daniel Tjandra, Petra Christian University, Hằn lún vệt > 1.000 Siwalankerto 121 – 131, Surabaya, Indonesia, “Use of Crumb 6 1326 2611 bánh xe (lần/mm) Rubber as an Additive in Asphalt Concrete Mixture”, Pulished in 2016 7 Kéo uốn 5,82 7,69 > 2,8 [12] Davide Lopreti, Nottingham Transportation Engineering Centre, Dựa vào Bảng 3 có thể thấy BTNCS19 thỏa mãn hầu University of Nottingham, Nottingham, UK, “Recycled Tyre Rubber hết các yêu cầu kỹ thuật, cải thiện rõ rệt khả năng kháng Modified Bitumens For Road Asphalt Mixtures: A Literature Review”, Pulished in 2013. hằn lún vệt bánh xe. (BBT nhận bài: 16/8/2017, hoàn tất thủ tục phản biện: 20/11/2017)