Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu xác định thành phần vật liệu hợp lý lớp bê tông nhựa tạo nhám mặt đường cấp cao ở Việt Nam

-1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI<br /> <br /> NCS.NGUYỄN PHƯỚC MINH<br /> <br /> NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN VẬT LIỆU HỢP LÝ<br /> LỚP BÊ TÔNG NHỰA TẠO NHÁM MẶT ĐƯỜNG CẤP CAO<br /> Ở VIỆT NAM<br /> <br /> Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô và đường thành phố<br /> Mã số:<br /> <br /> 62.58.30.01<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT<br /> <br /> TPHCM, 12/2013<br /> <br /> -2MỞ ĐẦU<br /> 1. Đặt vấn đề<br /> Để tạo tiền đề để phát triển kinh tế xã hội và công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất<br /> nước; Việt nam đang đầu tư xây dựng, phát triển hệ thống đường ô tô cấp cao và<br /> cao tốc.<br /> Theo qui hoạch, đến năm 2020 hệ thống đường cao tốc của Việt Nam sẽ phủ khắp<br /> cả nước với chiều dài xấp xỉ 6000km. Hiện tại một số tuyến cao tốc huyết mạch<br /> như: Hà nội-Ninh Bình, Hà Nội-Lào Cai, Hà Nội-Hải Phòng, Sài Gòn-Trung<br /> Lương, Thành phố HCM-Long Thành-Dầu Dây đã và đang được triển khai xây<br /> dựng, khai thác.<br /> Đường cao tốc cho phép xe chạy với tốc độ trên 80km/h; với tốc độ như vậy, để<br /> đảm bảo an toàn xe chạy, mặt đường yêu cầu phải đạt được chất lượng khai thác<br /> cao như: độ nhám cao; độ bằng phẳng, độ ráo nước; trong đó độ nhám mặt đường<br /> là một yếu tố đặc biệt quan trọng.<br /> Tại các nước phát triển, người ta xây dựng lớp phủ mặt đường cao tốc bằng bê<br /> tông nhựa rỗng có độ nhám cao, lớp vật liệu này yêu cầu phải được thiết kế, chế<br /> tạo, thi công bằng công nghệ đặc biệt, đắt tiền.<br /> Ở Việt Nam, lớp phủ bê tông nhựa tạo nhám đã được áp dụng trên một số đường<br /> cao tốc, tuy nhiên mới ở mức độ thử nghiệm, chi phí cao và bị lệ thuộc vào công<br /> nghệ ngoại nhập.<br /> Trong tương lai với yêu cầu phát triển hệ thống đường cao tốc, đường cấp cao tới<br /> hàng vạn kilomet thì một yêu cầu bức thiết đặt ra là làm sao để có thể làm chủ<br /> công nghệ sản xuất lớp phủ mặt đường bằng vật liệu bê tông nhựa nhám ? Đây<br /> thực sự là một yêu cầu hết sức cấp thiết, một đòi hỏi, một thách thức gay gắt đối<br /> với những người làm đường Việt Nam.<br /> Muốn làm chủ công nghệ sản xuất vật liệu bê tông nhựa tạo nhám, trước hết phải<br /> nghiên cứu xác định được thành phần vật liệu hợp lý của lớp bê tông nhựa tạo<br /> nhám để vừa đạt được độ rỗng cần thiết, độ bền, độ nhám yêu cầu, phù hợp với<br /> điều kiện cụ thể của Việt Nam. Đề tài luận án “Nghiên cứu xác định thành phần<br /> vật liệu hợp lý lớp bê tông nhựa tạo nhám mặt đườngcấp cao ở Việt Nam ” chính<br /> là nhằm giải quyết vấn đề khoa học và thực tiễn đặc biệt cấp thiết đó.<br /> 2. Mục đích nghiên cứu: Mục tiêu nghiên cứu của luận án đó là xác định được<br /> thành phần vật liệu hợp lý lớp bê tông nhựa tạo nhám mặt đường cấp cao ở Việt<br /> Nam; với thành phần cấp phối cốt liệu dạng cấp phối hở (Open Graded), độ rỗng<br /> <br /> -3dư thiết kế từ 16%÷18%; đồng thời đưa ra các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu của vật<br /> liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám; từ đó có thể làm chủ công nghệ thiết kế; sản xuất;<br /> thi công và đề xuất các giải pháp nâng cao chất lượng khai thác vật liệu bê tông<br /> lớp tạo nhám mặt đường ô tô tại Việt Nam.<br /> 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu<br />  Đối tượng nghiên cứu: nghiên cứu vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám có độ<br /> rỗng cao với thành phần cốt liệu dạng cấp phối hở.<br />  Phạm vi nghiên cứu:<br /> + Nghiên cứu vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám đó là kết hợp lý thuyết xây<br /> dựng đường ô tô, kinh nghiệm sử dụng vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám<br /> ở các nước trên thế giới và tại Việt Nam; điều tra phân tích, đánh giá hiện<br /> trạng mặt đường ô tô, vật liệu địa phương, điều kiện địa lý tự nhiên và khí<br /> hậu khu vực phía Nam;<br /> + Nghiên cứu thực nghiệm trong phòng và hiện trường từ đó đề xuất thành<br /> phần hợp lý của bê tông nhựa lớp tạo nhám và các vấn đề liên quan để nâng<br /> cao chất lượng khai thác vật liệu lớp BTN tạo nhám;<br /> 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu<br /> Luận án nghiên cứu đã đưa ra được các vấn đề với các nội dung có ý nghĩa bao<br /> gồm:<br />  Ý nghĩa khoa học<br /> 4.1 Xác lập các thành phần hỗn hợp với yêu cầu kỹ thuật đặc trưng vật liệu hỗn<br /> hợp và qui định kỹ thuật cho vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám;<br /> 4.2 Lựa chọn thành phần vật liệu hợp lý hỗn hợp cho bê tông nhựa lớp tạo nhám<br /> mặt đường ô tô; trên cơ sở nghiên cứu thực nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý<br /> của các hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám;<br /> 4.3 Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng khai thác lớp vật liệu bê tông nhựa<br /> tạo nhám mặt đường ô tô với các nội dung sau:<br />  Nghiên cứu xác định mối quan hệ giữa độ rỗng dư và độ nhám vĩ mô của lớp<br /> phủ bê tông nhựa lớp tạo nhám;<br />  Nghiên cứu xác định mối quan hệ giữa độ nhám vĩ mô của lớp phủ bê tông<br /> nhựa tạo nhám và độ hút nước;<br />  Nghiên cứu ảnh hưởng hiệu ứng màng nước đến điều kiện chạy xe;<br />  Nghiên cứu xác định sự thay đổi độ nhám vĩ mô theo thời gian của mặt<br /> đường nhám một số tuyến cao tốc ở phía Nam;<br /> <br /> -4 Nghiên cứu xác định hiệu quả tăng nhám vĩ mô và độ hút nước của mặt<br /> đường bê tông nhựa tạo nhám bằng công nghệ phun rửa cao áp;<br />  Nghiên cứu thiết lập và đề xuất chế độ kiểm tra bảo dưỡng định kỳ mặt<br /> đường tạo nhám của mặt đường cấp cao;<br />  Nghiên cứu đề xuất các giải pháp nâng cao chất lượng khai thác vật liệu bê<br /> tông nhựa tạo nhám trên tất cả các khâu: sản xuất; thi công; kiểm tra giám<br /> sát; nghiệm thu chất lượng; duy tu-bão dưỡng vật liệu bê tông nhựa tạo<br /> nhám.<br />  Ý nghĩa thực tiễn<br />  Luận án nghiên cứu đã tổng quan xem xét vật liệu bê tông nhựa lớp tạo<br /> nhám trên các tuyến cao tốc của các nước và tại Việt nam đã sử dụng;<br />  Xây dựng được trình tự các bước thiết kế, phương pháp xác định thành phần<br /> hợp lý bê tông nhựa lớp tạo nhám mặt đường ô tô phù hợp với điều kiện khai<br /> thác tại Việt Nam.<br />  Xây dựng các phương pháp thực nghiệm đánh giá chỉ tiêu cơ lý vật liệu bê<br /> tông nhựa lớp tạo nhám; yêu cầu kỹ thuật giới hạn của vật liệu phục vụ cho<br /> việc thiết kế thành phần vật liệu bê tông nhựa nhám;<br />  Đưa ra các giải pháp nâng cao chất lượng khai thác vật liệu lớp phủ bê tông<br /> nhựa tạo nhám cho các tuyến đường cấp cao khu vực Phía nam.<br /> 5. Cấu trúc luận án<br /> Cấu trúc luận án bao gồm các chương sau:<br /> + Chương I: Tổng quan bê tông nhựa lớp tạo nhám.<br /> + Chương II: Xác lập thành phần các hỗn hợp bê tông nhựa lớp tạo nhám phục vụ<br /> nghiên cứu thực nghiệm<br /> + Chương III: Nghiên cứu thực nghiệm xác định chỉ tiêu cơ lý của các hỗn hợp bê<br /> tông nhựa tạo nhám và lựa chọn thành phần vật liệu hợp lý của hỗn hợp.<br /> + Chương IV: Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng khai thác lớp vật liệu bê<br /> tông nhựa tạo nhám mặt đường ô tô.<br /> *********<br /> Chương 1: TỔNG QUAN BÊ TÔNG NHỰA LỚP TẠO NHÁM<br /> Nghiên cứu tổng quan bê tông nhựa lớp tạo nhám mặt đường ô tô cấp cao hay<br /> đường cao tốc bao gồm các nội dung chính sau:<br /> <br /> -51.1 Cấu trúc và thành phần hỗn hợp của bê tông nhựa thông thường<br /> a-Cấu trúc bê tông nhựa<br /> ● Cấu trúc vi mô: gồm nhựa và bột khoáng tạo thành chất liên kết asphalt.<br /> ● Cấu trúc trung gian: gồm cát và chất liên kết asphalt tạo thành vữa asphalt.<br /> ● Cấu trúc vĩ mô: gồm đá dăm và vữa asphalt tạo thành hỗn hợp bê tông nhựa.<br /> b-Thành phần hỗn hợp bê tông nhựa [4],[7],[11]<br /> + Cốt liệu, kích thước hạt lớn nhất.<br /> + Chất liên kết [2],[4],[6],[43],[57]<br /> 1.2. Thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở<br /> 1.2.1 Cốt liệu<br /> Bê tông nhựa tạo nhám cấp phối hở-OGFCA (Open Graded Friction Courses<br /> Asphalt) là loại cấu trúc khung dạng vĩ mô (hình 1.3), hỗn hợp bao gồm cốt liệu<br /> lớn, có ít hoặc không có cốt liệu nhỏ và bột khoáng; hỗn hợp vật liệu được thiết<br /> kế sao cho vật liệu đầm nén đạt được độ rỗng dư từ 18%÷25% [37],[40].<br /> <br /> Hình 1.1: Cấu trúc hỗn hợp OGFCA và hình ảnh bề mặt BTN truyền thống và<br /> BTN OGFCA.<br /> 1.2.2 Chất liên kết: thông thường sử dụng là bitum cải tiến.<br /> 1.3 Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám mặt đường<br /> 1.3.1 Khái niệm<br /> + Độ nhám vi mô (micro-texture): Độ nhám vi mô là độ xù xì bề mặt của hạt cốt<br /> liệu thường khó nhìn thấy, có tác dụng làm triệt tiêu hiệu ứng màng nước.<br /> + Độ nhám vĩ mô (macro-texture): Độ nhám vĩ mô tạo ra các kênh thoát nước.<br /> 1.3.2 Ảnh hưởng của cốt liệu đến độ nhám mặt đường<br />  Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám vi mô.<br />  Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám vĩ mô.<br /> 1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng khác đến độ nhám mặt đường<br /> Thiết kế thành phần; quá trình thi công; đặc trưng khai thác.<br /> <br />