Nghiên cứu chế tạo cấp phối hỗn hợp bê tông nhựa nguội chặt sử dụng nhũ tương phân tích chậm dùng trong công tác xây dựng đường ô tô

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

44
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết thể hiện kết quả nghiên cứu đánh giá chọn cốt liệu trong bê tông nhựa nguội cấp phối chặt, liên tục; So sánh lựa chọn hàm lượng nước, hàm lượng nhựa gốc thích hợp; Quy hoạch thực nghiệm về mối tương quan giữa hàm lượng nhựa gốc trong nhũ tương, hàm lượng nước.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu chế tạo cấp phối hỗn hợp bê tông nhựa nguội chặt sử dụng nhũ tương phân tích chậm dùng trong công tác xây dựng đường ô tô

Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ XVI-2019, Khoa XD Cầu đường - Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CẤP PHỐI HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA NGUỘI CHẶT SỬ DỤNG NHŨ TƯƠNG PHÂN TÍCH CHẬM DÙNG TRONG CÔNG TÁC XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ. RESEARCH ON MANUFACTURING COLD MIXED ASPHALT USING SLOW SETTING EMULSIFIED ASPHAT IN THE CONTRUCTION NEW ROADS. SVTH: Nguyễn Thành Trung(1), Nguyễn Thanh Tùng(2) (1)Lớp 14X3A,Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng; Email: ntrung14bkdn@gmail.com (2) Lớp 14X3B,Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng; Email: thanhtungbk0991996@gmail.com GVHD: Th.S Nguyễn Biên Cương(3), Th.S Trần Thị Thu Thảo(4) (3)Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng; Email: nbcvna@gmail.com (4) Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng; Email: tranthaoxdcd@gmail.co Tóm tắt – Hiện nay, vấn đề môi trường đang được cả Abstract- Currently, environmental issues are being thế giới quan tâm, trong tất cả mọi lĩnh vực- trong đó có taken care of by the world, in all areas - including road ngành xây dựng đường. Việc xây dựng mặt đường bằng construction. The construction of a road surface with a hot hỗn hợp bê tông nhựa nóng có rất nhiều ưu điểm, tuy asphalt concrete mixture has many advantages, but it nhiên lại ảnh hưởng đến môi trường. Vì vậy, cần có một affects the environment. Therefore, it is necessary to have hỗn hợp bê tông nhựa nguội sử dụng nhũ tương phân tích cold mixed asphalt using slow setting emulsified asphalt chậm trong công tác xây dựng mặt đường mới đảm bảo in the contruction new road to ensure environmental được vấn đề bảo vệ môi trường khi thi công, bên cạnh đó protection when construction, besides ensuring quality vẫn đảm bảo chất lượng và giá cả hợp lý. and reasonable price. Bài viết thể hiện kết quả nghiên cứu đánh giá chọn The article presents some research results of cốt liệu trong bê tông nhựa nguội cấp phối chặt,liên tục; research and evaluation of the comparison and the so sánh lựa chọn hàm lượng nước, hàm lượng nhựa gốc selection of materials used in cold mixed asphalt ;the thích hợp; quy hoạch thực nghiệm về mối tương quan selection of water content, proper plastic content;It planed giữa hàm lượng nhựa gốc trong nhũ tương, hàm lượng experimentally the correlation between the original plastic nước. Đề xuất được tỷ lệ tối ưu của nhựa và hàm lượng content in emulsions, water content. Propose the optimal nước để tìm ra hàm lượng tối ưu cho bê tông nhựa nguội. rate of plastic and water content to find the optimal Nhằm mục đích thiết lập công thức chế tạo và công nghệ content for cold mixed asphalt. The aim to establish the sản xuất bê tông nhựa nguội sử dụng nhũ tương phân tích formula for manufacturing and technology of cold mixed chậm trong công tác xây dựng mặt đường ô tô theo TCCS asphalt production using emulsion analysis slowly in the 08:2014/TCĐBVN. construction of new road according to TCCS 08: 2014 / Từ khóa: - Bê tông nhựa nguội; nhũ tương; hàm TCĐBVN. lượng nhựa; “hàm lượng nước; mặt đường mới; môi Keywords: - Cold mixed asphalt; emulsion; plastic trường. content; water content; new road; environment. 1. Đặt vấn đề Qua tìm hiểu nhóm đưa ra một giải pháp, đó là sử Hiện nay ở Việt Nam đa số mặt đường được thi công dụng nhũ tương nhựa đường gốc axit để thay thế cho bằng hỗn hợp bê tông nhựa nóng. Việc lựa chọn loại hỗn nhựa đặc khi trộn hỗn hợp bê tông nhựa. Vì nhũ tương hợp này có rất nhiều ưu điểm, tuy nhiên vẫn còn nhiều nhựa đường gốc axit có những ưu điểm như là: nhược điểm chưa được khắc phục. Như là: • Về mặt kỹ thuật: - Quá trình thi công sản sinh ra lượng nhiệt lớn gây + Sản phẩm nhũ tương nhựa đường có thể sử dụng để ô nhiễm môi trường. thi công trong điều kiện nhiệt độ thấp, vật liệu đá ẩm, khu - Việc thi công phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và vực nhiều sương mù hoặc tỷ lệ bột đá cao. thời tiết. + Nhũ tương có thể bảo quản, vận chuyển dễ dàng và - Dễ phát sinh biến dạng dưới tác dụng của nhiệt rất thuận tiện khi sử dụng. độ cao. • Về môi trường: - Khống chế chiều dài quãng đường từ trạm trộn + Hạn chế đáng kể mức ô nhiễm môi trường do khí đến nơi thi công. thải của khói so với thi công bằng đốt nhựa đường đặc - Ảnh hưởng đến sức khỏe của nhân công lao nóng chảy. động. • Vấn đề xã hội: Từ những nhược điểm nêu trên của hỗn hợp bê tông + Việc dùng nhũ tương nhựa đường trong xây dựng nhựa nóng, thì yêu cầu cần thiết là cần có một loại hỗn đường giúp thi công nhanh gọn và chủ động. hợp có thể khắc phục được nhược điểm trên. 19
Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ XVI-2019, Khoa XD Cầu đường - Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN 8.5%-9.5% đều thỏa mãn các chỉ tiêu của bê tông nhựa nguội sử dụng nhũ tương TCCS 08:2014/TCĐBVN, cụ Yêu Chỉ tiêu BTN12,5 BTNCS12,5 thể độ rỗng cốt liệu không nhỏ hơn 14%. Stt kỹ thuật 0%CS cầu [1], 1,04%CS Kết quả thí nghiệm độ rỗng cốt liệu VMA có tương [4],[5] quan tốt với các chỉ tiêu cơ bản của hỗn hợp bê tông nhựa Độ ổn nguôi. Qua biểu đồ đường cong cấp phối có thể thấy được 1 11,57 9,31 >8kN đinh nếu đường cấp phối cốt liệu dịch chuyển ra xa thì độ rỗng cốt liệu càng lớn và ngược lại. 2 Độ dẻo 3,15 3,92 1,5-4 (mm) Từ những kết quả thí nghệm với các chỉ tiêu kỹ thuật trong TCCS 08:2014/TCĐBVN ta thấy được hàm lượng Độ nhũ tương nhựa đường tối ưu 8% - 8.5% .Sự phân tích 3 5,01 4,00 3-6% rỗng dư dựa trên hỗn hợp bê tông nhựa nguội ở trong tình trạng bất lợi nhất khi bị nước tác dụng lâu dài. Vì thế chỉ tiêu Độ quan trọng để chọn hàm lượng nhựa tối ưu là độ ổn định 4 rỗng 14,48 14,37 >13% Marshall của mẫu bão hòa nước, tương ứng với hàm cốt liệu lượng nhựa 8.5% Độ Hiện nay ở nước ta, công tác xây dựng nông thôn mới Rỗng 5 66,34 72,16 65-75% đang được chú trọng. Trong đó giao thông nông thôn lấp đầy đóng vai trò chủ lực- là xương sống để phát triển nèn kinh nhựa tế của nông nghiệp. Vì vậy, việc đầu tư vào cơ sở hạ tầng Hằn >1000 giao thông nông thôn đang được Nhà nước đặc biệt chú 6 lún vệt 1493 2692 (lần/m tâm. bánh xe m) Từ trước giờ, mặt đường nông thôn chủ yếu là mặt đường cấp phối đá dăm, cấp phối thiên nhiên,láng nhựa 7 Kéo 5,90 7,50 >2,8 hay bê tông xi măng. Các mặt đường đó làm cho phương uốn tiên lưu thông không được êm thuận. Và chi phí để xây -Thiết lập công thức chế tạo và công nghệ sản xuất bê dựng mặt đường BTXM là quá đắt. Vì vậy cần có một tông nhựa nguội sử dụng nhũ tương phân tích chậm trong loại vật liệu mới có ưu thế hơn để thay thế những mặt công tác làm mới đường ô tô ta chọn đường cong cấp phối đường cũ. nằm giữa cận trên và cận dưới để thiết kế mẫu vớihàm Vì những lý do đó mà nhóm đề xuất vật liệu bê tông lượng nước tại lúc đầm nén g= 4.933%, hàm lượng nước nhựa nguội sử dụng nhũ tương phân tích chậm để đưa vào i= 6.635 % và hàm lượng nhũ tương nhựa đường axit xây dựng đường mới ở nông thôn vì chất lượng của hỗn CSS-1 8.5%. Thỏa mãn các chỉ tiêu kĩ thuật trong TCCS hợp này đảm bảo và giá thành lại không quá cao. Mặt 08:2014/TCĐBVN, được thể hiện các biểu đồ mối tương khác phương tiên lưu thông ở nông thôn thấp, vì vậy quan giữa hàm lượng nhũ tương nhựa đường với độ ổn không yêu cầu cường độ của BTN nguội quá cao; quá định, độ ổn định còn lại, khối lượng thể tích khô, hàm trình thi công đơn giản, dễ thực hiện, có thể sử dụng nhân lượng nước hấp thụ, độ rỗng tổng cộng, độ rỗng dư và độ công lao động tại địa phương để thi công. rỗng cốt liệu của hỗn hợp bê tông nhựa nguội . Các cơ quan chức năng cần xem xét, đánh giá và sớm Như vậy đối với những mặt đường có địa hình hiểm có quyết định đưa BTN nguội sử dụng nhũ tương phân trở, lưu lượng xe ít, tải trọng thấp nên dùng hỗn hợp bê tích chậm vào thi công đại trà. Bởi vì đây là loại BTN có tông nguội sử dụng nhũ tương phân tích chậm để tiết giá thành hợp lý vẫn đảm bảo chất lượng và không ảnh kiệm đươc chi phí và giảm ô nhiễm môi trường, nhưng hưởng xấu đến môi trường. vẫn đạt được yêu cầu về chất lượng. 5. Kết luận. 5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo: 5.1. Tổng hợp kết quả: Cần đi Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của thành Tất cả các giá trị của mẫu so sánh 0% cao su và ở hàm phần phụ gia tăng dính bám và xi măng đến hỗn hợp bê lượng cao su tối ưu điều thỏa mãn tiêu BTN thông tông nhựa nguội sử dụng nhũ tương phân tích chậm trong thường. công tác xây dựng mặt đường làm mới.Nghiên cứu chế Bảng 5: Bảng so sánh kết quả của BTNCS và BTN . tạo cấp phối hỗn hợp bê tông nhựa nguội Dmax12.5 chặt, liên tục sửa dụng nhũ tương phân tích chậm trong công tác xây đường ô tô. Tài liệu tham khảo [1] TCCS 08:2014/TCĐBVN Hỗn hợp bê tông nhựa nguội – Yêu cầu thi công và nghiệm thu. [2] TCVN 8817:2011 Nhũ tương nhựa đường axit. [3] TCVN 7572:2006 Cốt liệu cho bê tông và vữa – Phương pháp thử. [4] TCVN 8860:2011 Bê tông nhựa – Phương pháp thử. [5] TCVN 7504:2005 Bitum – Phương pháp xác định độ bám dính với đá . [6] Production and durability of cold mix asphalt - Roger Lundberg, Torbjörn Jacobson, Per Redelius, Jenny-Ann Östlund. [7] Shell bitumen handbook 5th Edition, Read, J., Whiteoak, D., Thomas Telford Publishing, 2003. 25
Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ XVI-2019, Khoa XD Cầu đường - Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY PHÂN TÍCH TUỔI THỌ CỦA KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG THIẾT KẾ THEO PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC THỰC NGHIỆM MEPDG APPLICATION OF RELIABILITY THEORY TO ANALYSIS THE LIFE-SERVICE OF FLEXIBLE PAVEMENT BASED ON MECHANISTIC EMPIRICAL PAVEMENT DESIGN GUIDE METHOD. SVTH: Võ Văn Anh Tuấn(1), Nguyễn Đăng Huy(2) (1) Lớp 14X3A, Khoa Xây Dựng Cầu Đường, Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng;Email:anhtuanltt96@gmail.com, (2) Lớp 14X3A, Khoa Xây Dựng Cầu Đường, Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng; Email:danghuybkdn96@gmail.com. GVHD: TS. Trần Trung Việt(3) (3) Khoa Xây Dựng Cầu Đường, Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng; Email: trung-viet.tran@hotmail.com Tóm tắt: - Nghiên cứu tập trung phân tích các yếu Abstract: This study focused on analyzing the tố ảnh hưởng của điều kiện khai thác; hằn lún vệt impact of factors following the executive bánh xe (RD); Nứt (C); chỉ số độ ghồ ghề mặt conditions: rutting depth (RD); cracking (C); đường (IRI) đến tuổi thọ của kết cấu áo đường international roughness index (IRI) to pavement (KCAĐ) thiết kế theo phương pháp cơ học thực structure based on the Mechanistic empirical nghiệm (MEPDG). Lý thuyết độ tin cậy được sử pavement design guide method (MEPDG). The dụng để dự báo tuổi thọ của KCAĐ dưới sự thay reliability theory is used to evaluate a life-service of đổi ngẫu nhiên của các yếu tố: tính chất cơ lý của flexible pavement considerated the variability of vật liệu, điều kiện khai thác (nhiệt độ T, độ ẩm W) materials properties, of executive conditions và yếu tố địa lý trong phương pháp MEPDG. Tuổi (temperature T, humidity W) and geographic in thọ của KCAĐ thông qua chỉ số khả năng phục vụ MEPDG method. The life-service of flexible (PSI) đồng thời khả năng khán hằn lún vệt bánh xe pavement evaluate based on present serviceability (HLVBX) cùng chỉ số độ gồ ghề IRI. Kết quả phân index (PSI), rutting depth (RD) and International tích đã chỉ ra sự ảnh hưởng của nhiệt độ (T) và các roughness index (IRI). Result of this study show điều kiện khai thác đến tuổi thọ của kết cấu: giảm that impact of temperature (T) and executive từ 15 năm xuống 8 năm khi tăng T =15°C lên 55°C. conditions on life-service of flexible pavement are Trong khi đó khi xét ảnh hưởng của các yếu tố ngẫu very important: T increase from 15°C to 55°C, this nhiên, tuổi thọ của KCAD giảm đi 30-50% khi CoV life-service decrease from 15 to 8 years. Moreover, tăng từ 0.05-0.2. this life-service decreases 30-50% within CoV Từ khóa: Tuổi thọ của kết cấu áo đường; Chỉ số variable from 0.05 to 0.2 in the case of incertain phục vụ kết cấu áo đường (PSI); Phương pháp cơ consideration. học thực nghiệm (MEPDG); Hằn lún vệt bánh xe Key words: Life of pavement structures; Present (RD); Chỉ số độ ghồ ghề mặt đường (IRI). serviceability index (PSI); Mechanistic empirical pavement design guide (MEPDG); Rutting Depth (RD); International roughness index (IRI ). 1. Đặt vấn đề: triển kéo theo nhu cầu đi lại của người dân ngày càng cao. Do đó, việc thiết kế, đánh giá đúng tuổi thọ của KCAĐ ngày càng cấp thiết, đảm bảo sự lưu thông hàng hóa, giao thông đi lại một cách tốt nhất cho người dân. Phần lớn các công trình nghiên cứu trước đây đã không hợp với xu thế hiện tại như: sử dụng các phương pháp đơn lẻ,thủ công, thiết bị đơn giản, không nhất quán, độ chính xác không cao…vv... Để đánh giá trạng thái mặt đường, dự đoán tuổi thọ của kết cấu áo đường, các nghiên cứu trên Thế Giới đều sử dụng một chỉ số dựa trên các giá trị gây hư hỏng mặt đường: độ ghồ ghề, hằn lún vệt bánh xe, nứt, ổ gà... Hình 1: Hư hỏng KCAĐ tại Việt Nam. Đó là chỉ số phục vụ mặt đường PSI . Đề tài nghiên cứu Khảo sát và đánh giá tuổi thọ của kết cấu áo đường này đưa ra một phương pháp đánh giá hoàn toàn mới, phù (KCAĐ) là một trong những nhiệm vụ quan trọng để đưa hơp với các điều kiện tại Việt Nam đó là phương pháp ra được lịch trình và giải pháp bảo trì, vận hành để giữ ứng dụng mô hình xác suất phân tích độ tin cậy trong dự cho KCAĐ hoạt động trong điều kiện tốt nhất. Ở Việt báo tuổi thọ KCAĐ trên phương pháp cơ học thực nghiệm Nam với sự phát triển không ngừng của khoa học và kỹ MEPDG. thuật, đời sống và mức sống của nhân dân ngày càng phát Trong nước, việc nghiên cứu này đã từng được thực 27
SVTH: Võ Văn Anh Tuấn, Nguyễn Đăng Huy; GVHD: Trần Trung Việt tuổi thọ của KCAD. lũy) ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của công trình. Ngoài ra khi xét hệ số thực nghiệm  của các lớp vật liệu lớn, xác suất hư hỏng mặt đường do hằn lún vệt bánh xe có khả năng xảy ra lớn hơn. Dựa trên các biểu đồ, ta có thể thấy được tổ hợp nhiệt độ cao, mô đun vật liệu thấp, tải trọng trục tích lũy lớn và hệ số thực nghiệm  của các lớp vật liệu lớn ảnh hưởng lớn đến chỉ số phục vụ PSI của kết cấu áo đường, dễ gây hư hỏng mặt đường trước tuổi thọ thiết kế được dự đoán, tính toán. Từ đó cần có biện pháp xử lý, cải thiện thích hợp để hạn chế vấn đề này. Xây dựng mô hình xác suất kết hợp mô hình thí nghiệm xác định các thông số đầu vào, các hệ số thực nghiệm theo phương pháp cơ học thực nghiệm (MEPDG) áp dụng cho điều kiện Việt Nam để dự báo chính xác tuổi Hình 10: Ảnh hưởng yếu tố ngẫu nhiên đến tuổi thọ thọ KCAĐ là một trong những việc làm cần thiết và có của KCAD ( CoV=0.2). tính ứng dụng cao trong thực tiễn. Bởi thực tế hiện nay có rất nhiều tuyến đường mới chỉ đưa vào khai thác trong 0.25 thời gian không lâu đã xảy ra hiện tượng hư hỏng do nhiều nguyên nhân khác nhau gây lãng phí, thất thoát CoV=0.05 kinh tế. 0.2 CoV=0.1 Cuối cùng, để cho nghiên cứu được hoàn thiện và ứng CoV=0.15 dụng rộng rãi, cần có nhiều số liệu so sánh giữa kết quả 0.15 CoV=0.2 của mô hình và quan trắc thực tế của các công trình khác PSI_pf nhau. 0.1 Tài Liệu tham khảo [1] Nguyen Hoang Long, “Application of Hawkeye in 0.05 surveying, quality assessment of highway pavement in Vietnam”. Transport Journal, 2016 0 [2] Al-Omari, B. and M.I Darter, 1994, Relationship 0 500000 1000000 1500000 between International Roughness Index and Present Trục xe tích lũy (trục xe/làn.ng.đ) Serviceability Rating. Hình 11: Ảnh hưởng CoV các tính chất vật liệu đến [3] W. D. 0. PATERSON, International Roughness tuoir thọ KCAD Index: Relationship to Other Measures of Roughness and Riding Quality, Transportation Research Record 1084. Hình 12 cho ta thấy khi số trục xe tích lũy tăng lên thì tuổi thọ của KCAD cũng giảm đi: khi N0=110 thì T=12 [4] Hall, K.T., C.E.C. Munoz, 1999, Estimation of năm trong khi N0=180 thì T=9 năm. Present Serviceability Index From International Roughness Index, Transportation Research Record 1655, Transportation research Board. [5] Christopher R. Bennett, Alondra Chamorro, Chen Chen, Hernan de Solminihac, Gerardo W. Flintsch, (2007) “Data Collection Technologies for Road Management”. [6] AASHTO 08 Mechanistic Empirical Pavement Design Guide. [7] Guide for M-E Design of New and Rehabilitated Pavement Structures, NCHRP, 2004. [8] Estimation of Present Serviceability Index from International Roughness Index. KATHLEEN T.HALL AND CARLOS E.CORREA MUNOZ. [9] Calibration of MEPDG performance models for Hình 12: Ảnh hưởng lưu lượng xe N đến tuổi thọ flexible pavement distresses to local conditions of ontario KCAD (CoV=0.2). 2016. 5. Kết luận. [10] Modulus Values for Bituminous Materials by flexible pavement design. Từ kết quả phân tích trên mô hình xác suất, nghiên cứu đã chỉ ra vai trò quan trọng của 3 yếu tố chính đó là [11] Permanent deformation prediction modeling of điều kiện khí hậu (nhiệt độ), điều kiện vật liệu (modun asphalt concrete layers based on Accelerated Pavement đàn hồi các lớp), điều kiện khai thác (tải trọng trục tích Testing. 32