Luận án tiến sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu stone mastic asphalt đến khả n

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ LÊ THANH HẢI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU STONE MASTIC ASPHALT ĐẾN KHẢ NĂNG CHỐNG LÚN VỆT BÁNH XE VÀ CHỐNG NỨT MẶT ĐƢỜNG BÊ TÔNG ASPHALT TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - NĂM 2021 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ LÊ THANH HẢI NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA VẬT LIỆU STONE MASTIC ASPHALT ĐẾN KHẢ NĂNG CHỐNG LÚN VỆT BÁNH XE VÀ CHỐNG NỨT MẶT ĐƢỜNG BÊ TÔNG ASPHALT TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao Mã số: thông 9580205 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Phạm Cao Thăng 2. Nguyễn Hoàng Long HÀ NỘI - NĂM 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu do tôi thực hiện. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

TẬP THỂ HƢỚNG DẪN Hà Nội, tháng năm 2021 Ngƣời hƣớng dẫn 1 Ngƣời hƣớng dẫn 2 Nghiên cứu sinh GS. Phạm Cao Thăng PGS. Nguyễn Hoàng Long Lê Thanh Hải ii LỜI CÁM ƠN Trong thời khắc vinh dự và quan trọng với cá nhân, từ đáy lòng mình với tất cả sự chân thành, NCS xin được nói lời tri ân sâu sắc đến GS. Phạm Cao Thăng và PGS.

Nguyễn Hoàng Long - những người Thầy đã tận tình hướng dẫn, định hướng khoa học và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận án. NCS xin gửi lời cảm ơn tới Đảng ủy, Ban giám đốc Học viện Kỹ thuật Quân sự, Phòng Sau đại học, Viện Kỹ thuật Công trình đặc biệt, Bộ môn Cầu đường Sân bay đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho NCS trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận án. NCS xin bày tỏ lòng biết ơn tới Đảng ủy, Ban giám hiệu trường Đại học Công nghệ GTVT, Phòng KHCN&HTQT, Khoa Công trình, Trung tâm thí nghiệm Đường bộ cao tốc, Phòng thí nghiệm LAS-XD72, Phòng thí nghiệm Vật liệu xây dựng - Trường Đại học GTVT, các bạn đồng nghiệp, các TS-NCS nước ngoài, đặc biệt là PGS. Nguyễn Quang Phúc, TS.

Nguyễn Ngọc Lân và ThS. Vũ Thế Thuần đã tận tình giúp đỡ, cung cấp tài liệu, số liệu, vật liệu và tạo điều kiện trong quá trình thí nghiệm, giúp NCS hoàn thành luận án này. NCS xin chân thành cảm ơn thầy chủ tịch, các thầy/cô trong hội đồng chấm luận án, các chuyên gia trong lĩnh vực đường bộ, vật liệu đã cho NCS những đóng góp quý báu trong quá trình thực hiện luận án này. Cho phép NCS chân thành cảm tạ và bày tỏ lòng biết ơn tới bố mẹ hai bên, vợ, con cùng những người thân yêu trong gia đình, anh em, bạn bè, đồng nghiệp đã luôn đồng hành, dành cho tôi rất nhiều sự giúp đỡ, động viên, khích lệ trong quá trình học tập, nghiên cứu.

NCS sẽ luôn khắc ghi trong lòng những tình cảm và công lao ấy. Nghiên cứu sinh Lê Thanh Hải iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.ii MỤC LỤC.iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT. x DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU.xii DANH MỤC HÌNH VẼ. xv MỞ ĐẦU.

TỔNG QUAN VỀ STONE MASTIC ASPHALT, HƢ HỎNG LÚN VỆT BÁNH XE VÀ NỨT LỚP MẶT ĐƢỜNG BÊ TÔNG NHỰA. Tổng quan về Stone Mastic Asphalt. Khái niệm Stone Mastic Asphalt. Ứng dụng SMA trên thế giới.

SMA tại Mỹ. SMA tại châu Âu. SMA tại New Zealand. SMA tại Trung Quốc.

SMA cho mặt đường sân bay. SMA cho mặt cầu. Bảng tổng hợp các yêu cầu kỹ thuật của hỗn hợp SMA sử dụng trên thế giới. Các kết quả nghiên cứu khác về SMA trên thế giới.

Ứng dụng SMA ở Việt Nam. Sử dụng hỗn hợp SMA cho mặt cầu Thăng Long. Sử dụng hỗn hợp SMA cho mặt cầu Thuận Phước. Sử dụng hỗn hợp SMA cho mặt cầu Cần Thơ.

Các kết quả nghiên cứu khác về SMA ở Việt Nam. Các ưu điểm của hỗn hợp SMA. Một số nhận xét về kết quả nghiên cứu tổng quan SMA. Ứng dụng SMA trên thế giới.

Thành phần vật liệu chế tạo. Yêu cầu kỹ thuật. Ứng dụng SMA ở Việt Nam. Thành phần vật liệu chế tạo.

Yêu cầu kỹ thuật. Thực trạng LVBX trên mặt đƣờng BTN ở Việt Nam và trên thế giới. Thực trạng LVBX mặt đường mềm ô tô ở Việt Nam. Thực trạng LVBX mặt đường mềm ô tô trên thế giới.

Các nguyên nhân gây biến dạng xô dồn, lún lớp BTN mặt đƣờng 24 1. Điều kiện nhiệt độ tại Việt Nam. Yếu tố vật liệu, thành phần cấp phối. Điều kiện khai thác.

Các biện pháp hạn chế LVBX trên thế giới và ở Việt Nam. Các biện pháp hạn chế LVBX trên thế giới. Giải pháp về vật liệu. Một số giải pháp sử dụng phụ gia với chất kết dính nhựa đường.

Giải pháp hoàn thiện kết cấu phối hợp sử dụng vật liệu cải thiện. Các biện pháp khắc phục hạn chế LVBX tại Việt Nam. Ban hành các Quyết định liên quan đến kiểm soát LVBX. Kiểm soát tải trọng xe.

Các nghiên cứu khác về giải pháp khắc phục LVBX ở Việt Nam. Các phƣơng pháp dự báo LVBX. Phương pháp của Liên Bang Nga. Phương pháp cơ học thực nghiệm của Mỹ.

Hƣ hỏng nứt trên mặt đƣờng BTN. Thí nghiệm kháng nứt của hỗn hợp BTN trên thế giới. Thí nghiệm kháng nứt của hỗn hợp BTN ở Việt Nam. Nhiệm vụ nghiên cứu của luận án.

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN VẬT LIỆU, PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ HỖN HỢP STONE MASTIC ASPHALT ĐỂ HẠN CHẾ LÚN VỆT BÁNH XE VÀ NỨT MẶT ĐƢỜNG BÊ TÔNG NHỰA. Nghiên cứu thành phần vật liệu của hỗn hợp SMA. Bộ khung cốt liệu của hỗn hợp SMA. Sự hình thành khung cốt liệu thô.

Các tính chất liên quan đến đặc tính thể tích của hỗn hợp SMA. Độ rỗng dư (Va) của hỗn hợp SMA. Độ rỗng hỗn hợp vật liệu khoáng (VMA) của hỗn hợp SMA 48 2. Độ rỗng lấp đầy bitum (VFA) của hỗn hợp SMA.

Độ rỗng cốt liệu thô trong hỗn hợp SMA sau khi đầm. Ảnh hưởng của cốt liệu đến chất lượng hỗn hợp SMA. Thành phần và cấp phối của hỗn hợp SMA. Cốt liệu lớn trong hỗn hợp SMA.

Phƣơng pháp thiết kế hỗn hợp SMA. Trình tự thiết kế hỗn hợp SMA. Khả năng chống nứt của hỗn hợp SMA. Phƣơng pháp thí nghiệm đánh giá khả năng kháng nứt của vật liệu BTN - theo tiêu chuẩn ASTM D8225 - 19 thông qua chỉ số CTIndex.

Mô tả thí nghiệm đánh giá khả năng kháng nứt của vật liệu BTN (IDEAL-CT). Điểm quyết định để tính toán chỉ số CTIndex. Công thức tính CTIndex. Quy trình thí nghiệm.

Phân tích tác động của tải trọng đến biến dạng LVBX lớp BTN mặt đƣờng. Sơ đồ tác dụng của tải trọng. Phân loại biến dạng lún. Cấu trúc và cƣờng độ kháng cắt của hỗn hợp BTN.

Cấu trúc của hỗn hợp BTN. Bộ khung cốt liệu của hỗn hợp BTN. Cường độ kháng cắt của BTN. Thành phần lực nội ma sát.

Thành phần lực dính. Nghiên cứu lựa chọn giải pháp tăng sức kháng cắt cho BTN áp dụng trong điều kiện Việt Nam. Giải pháp tăng hệ số nội ma sát. Giải pháp tăng lực dính.

Lựa chọn phương pháp thí nghiệm xác định cường độ kháng cắt của hỗn hợp BTN. Thí nghiệm cắt động. Thí nghiệm xác định lực dính bằng cắt phẳng Leutner. Phương pháp thí nghiệm xác định góc nội ma sát φ và lực dính đơn vị C theo Tiêu chuẩn Liên Bang Nga.

Kết luận chƣơng 2. NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CỐT LIỆU, CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA HỖN HỢP STONE MASTIC ASPHALT TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM. Lựa chọn thành phần vật liệu và kiểm tra các yêu cầu kỹ thuật. Cốt liệu thô, cốt liệu mịn và bột khoáng.

Chất kết dính. Chất ổn định. Phụ gia sasobit. Thiết kế thành phần cấp phối các loại BTN.

Thiết kế thí nghiệm và trình tự phân tích thống kê xử lý số liệu. Thiết kế thí nghiệm. Loại bỏ số liệu ngoại lai và đánh giá độ chụm. Phân tích kết quả thí nghiệm hàm lƣợng sợi, và hàm lƣợng nhựa sử dụng trong hỗn hợp SMA.

Kết quả phân tích độ rỗng dư. Phân tích độ ổn định Marshall (S). Phân tích độ dẻo Marshall (F). Xác định hàm lƣợng chất kết dính tối ƣu của hỗn hợp SMA với các hàm lƣợng sợi cellulose khác nhau.

Lập kế hoạch thí nghiệm. Thí nghiệm kiểm tra xác định sự liên kết đá chèn đá. Kết quả thí nghiệm xác định hàm lượng nhựa tối ưu. Kiểm tra các yêu cầu kỹ thuật đối với hỗn hợp SMA thiết kế.

Thí nghiệm kiểm tra hệ số cường độ chịu kéo gián tiếp. Tổng hợp các chỉ tiêu kỹ thuật của hỗn hợp SMA12,5 thiết kế với hàm lượng sợi: 0,2%; 0,3% và 0,5%. Lựa chọn chỉ tiêu nghiên cứu thí nghiệm và công tác chế tạo mẫu. Lựa chọn chỉ tiêu cơ học của BTN trong nghiên cứu thí nghiệm 97 3.

Chế tạo mẫu và quy hoạch thí nghiệm. Thí nghiệm xác định hệ số nội ma sát (tgφ) và lực dính đơn vị (C). Kế hoạch thí nghiệm. Trình tự thí nghiệm xác định hệ số nội ma sát và lực dính đơn vị 99 3.

Kết quả thí nghiệm và phân tích. Thí nghiệm xác định hệ số dẻo (m) và năng lƣợng kích hoạt biến dạng nhớt dẻo (U). Kế hoạch thí nghiệm. Trình tự thí nghiệm xác định m và U.

Kết quả thí nghiệm và phân tích. Thí nghiệm đánh giá LVBX. Thí nghiệm cƣờng độ kéo uốn. Phương pháp thí nghiệm cường độ kéo uốn.

Kế hoạch thí nghiệm cường độ kéo uốn. Kết quả thí nghiệm cường độ kéo uốn và phân tích. Thí nghiệm đánh giá khả năng kháng nứt của hỗn hợp BTN. Kế hoạch thí nghiệm.

Kết quả thí nghiệm và bình luận. Thí nghiệm đánh giá sức kháng ẩm. Phương pháp thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm và thảo luận.

Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi tĩnh. Phương pháp thí nghiệm. Kế hoạch thí nghiệm mô đun đàn hồi tĩnh. Kết quả thí nghiệm và phân tích.

Thí nghiệm đánh giá mô đun đàn hồi động. Trình tự thí nghiệm mô đun đàn hồi động. Kết quả thí nghiệm mô đun động. Kết luận chƣơng 3.

ỨNG DỤNG HỖN HỢP STONE MASTIC ASPHALT LÀM MẶT ĐƢỜNG CẤP CAO TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 131 4. Một số lƣu ý về thiết kế, chế tạo hỗn hợp SMA trong điều kiện Việt Nam. Một số lưu ý về các tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng cho hỗn hợp SMA. Một số lưu ý về thiết kế hỗn hợp SMA.

Các giai đoạn thiết kế hỗn hợp SMA. Một số lƣu ý về công nghệ chế tạo và thi công hỗn hợp SMA. Nghiên cứu ứng dụng hỗn hợp SMA trong KCAĐM cấp cao ở Việt Nam. Quy mô giao thông trên các tuyến đường ô tô cấp cao ở Việt Nam 137 4.