Nghiên cứu các đặc tính chủ yếu của bê tông nhựa rỗng porous asphalt dùng làm lớ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI VIEN KHOA HOC VA CONG NGHE GIAO THONG VAN TAI NGUYEN VAN THANH __ NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TÍNH CHỦ YẾU CUA BE TONG NHUA RONG (POROUS ASPHALT) DUNG LAM LOP MAT CHO ĐƯỜNG Ô TÔ CAP CAO O VIET NAM LUAN AN TIEN SY KY THUAT HA NOI - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI VIEN KHOA HOC VA CONG NGHE GIAO THONG VAN TAI NGUYEN VAN THANH __ NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TÍNH CHỦ YÊU CUA BE TONG NHUA RONG (POROUS ASPHALT) DUNG LAM LOP MAT CHO ĐƯỜNG Ô TÔ CAP CAO O VIET NAM Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông Mã số : 62.05 LUẬN ÁN TIÊN SY KY THUAT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. Vũ Đức Chính PGS. Nguyễn Xuân Khang HA NOI - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào; các thông tin trích dẫn trong luận án đều được chỉ rõ nguôn góc.

Hà Nội, ngày 20 tháng 01 năm 2017 Tác giả luận án Nguyễn Văn Thành 1 LỜI CẢM ƠN Dưới sự hướng dẫn tận tình của các thầy hướng dẫn, sự ủng hộ, tạo điều kiện của Viện Khoa học và Công nghệ GTVT, sự giúp đỡ của thầy cô, đồng nghiệp, bạn bè, người thân, với sự nỗ lực của bản thân, luận án “Nghiên cứu các đặc tính chủ yếu của bê tông nhựa rỗng (Porous Asphalt) dùng làm lớp mặt cho đường ô tô cấp cao ở Việt Nam” của tôi đã hoàn thành. Với sự trân trọng và lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn PGS. Vũ Đức Chính, PGS. Nguyễn Xuân Khang đã tận tình hướng dẫn và định hướng khoa học, tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu đề hoàn thành luận án.

Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện Khoa học và Công nghệ GTVT, các đơn vị trực thuộc Viện Khoa học và Công nghệ GTVT (Phòng Thí nghiệm trọng điểm đường bộ I, Viện Chuyên ngành Đường bộ và sân bay, Phòng Tổ chức - Hành chính) đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình triển khai nghiên cứu, thực hiện luận án này. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô, các chuyên gia của Viện Khoa học và Công nghệ GTVT, Trường Đại học Giao thông vận tải, Trường Đại học Xây dựng đã cung cung cấp tài liệu, đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong quá trình thực hiện luận án này. Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, những người thân đã luôn ở bên tôi, ủng hộ và khích lệ tôi hoàn thành luận án tiến sỹ này. Tác giả luận án iii MUC LUC MUC LUC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮTT .-s«-sssessees x DANH MỤC BẢNG xiii DANH MUC HINH ANH, HINH VE, BIEU DO.ssssssesssssseesssesssesssesseesseees xvi MO DAU 1 CHƯƠNG 1.

NGHIEN CUU TONG QUAN VE BE TONG NHUA RONG. Khái niệm về BTNR 7 1. Tính năng của BTNR 8 1. Cải thiện sức kháng trượt mặt đường.

Giảm thiểu tiéng 6n do xe Chay gay 1a. Giảm thiểu tác động của độ chói của đèn ô tô, bụi nước văng lên khi xe chạy với tôc độ cao, cải thiện tâm nhìn khi trời mưa. Một số hạn chế của BTNR. Lão hóa sớm, bong tách.--- -:- + k1 9121191 91 111 nh nghành kết 10 1.

Suy giảm khả năng thoát TƯỚC .--- --- 1s x9 ng ng net 10 1. Khó khăn trong công tác bảo trì mặt đường khi có băng tuyết. Cơ sở lựa chọn độ rỗng dư và chiều dày hợp lý của BTNR. Thiết kế thành phần hỗn hợp BTNR 12 1.

Nguyên tắc thiết kế thành phần hỗn hợp BTNR. Lima Chon vat H6U. Lựa chọn cấp phối cét Héu pht hop. Lựa chọn hàm lượng nhựa tỐÏ ƯU.

Xác định các chỉ tiêu đặc tính của hỗn hợp BTNR thiết kế. Phương pháp thiết kế thành phần BTNR. Thiết kế kết cấu mặt đường có lớp mặt B'TNR. Nghiên cứu, áp dụng BTNR tại một số nước trên thế giới.

BTNR tại Hoa KKỳ. Lớp ma sát cấp phối hở (OGFC).--2- 2£ ©2S£©2£+22E+2EE2EEC22E22Eczrkrree 16 1. Lớp ma sát thắm murGc (PFC). BTNR tại Châu Âu.

-- - S6 St+SE+ESEEEEEEkEEEEEKEEEEEESEESEEEEEEEEEEEEEEEEEErrrkrrkrry 18 I0 :1))):0. BTNR tại Trung QUỐC. Nhận xét về BTNR trên thế giới.------ 2 ©s£©++22E+2EE2EEt2EECEEkcrrkrrkee 1. Tình hình nghiên cứu, áp dụng BTNR tại Việt Nam 1.

Những nghiên cứu về BTNR có độ rỗng dư nhỏ hơn 18 %. Những nghiên cứu về BTNR có độ rỗng dư lớn hơn 18%. Kết luận, lựa chọn những nội dung cần giải quyết trong luận án. tk SE EEE1211111111171711111111111111111111111 111L cry 27 1.

Những nội dung cần giải quyết trong luận án.----2- 2 5<+csz+cxz+cse2 27 CHƯƠNG 2. NGHIÊN CƯU, PHẦN TÍCH, ĐÁNH GIÁ, LỰA CHỌN PHƯƠNG PHAP THIET KE THANH PHAN HON HOP VA CAC CHI TIEU KY THUAT ĐÔI VỚI VẬT LIỆU VÀ HỒN HỢP BTNR. Nghiên cứu, lựa chọn phương pháp thiết kế thành phần BTNR phù hợp 29 2. So sánh, đánh giá hai phương pháp thiết kế.---2-© 2 2z+2zz+cxz+zxzcrsee 30 2.

Chọn cấp phối cốt liệu tối ưu theo phương pháp Nhật Bản. Chọn cấp phối cốt liệu tối ưu theo ASTM. Phân tích, lựa chọn phương pháp thiết kế phù hợp. Nghiên cứu, lựa cho cấp phối hỗn hợp cốt liệu cho BTNR.

Chọn tiêu chuẩn cấp phối BTNR để nghiên cứu. So sánh ba cấp phối của Nhật Bản, Hoa Kỳ và Trung Quốc. Cấp phối có cỡ hạt danh định lớn nhất là 12,5 mm và tương đương. Cấp phối có cỡ hạt danh định lớn nhất là 19 mm và tương đương.

Lựa chọn các chỉ tiêu kỹ thuật của vật liệu cho BTNR và vật liệu làm lớp dính bám giữa lớp BTNR và lớp dưới 37 2. Chỉ tiêu kỹ thuật cho cốt liệu thô.-2- 2£ ©2S£©2E£2E£+2EE+2EE2EE22Errxrvee 37 2. Chi tidu k¥ thudt cho ct LU MUM. Chỉ tiêu kỹ thuật cho bột khoáng 0.

Chỉ tiêu kỹ thuật cho nhựa đường. Vật liệu dính bám giữa lớp BTNR và lớp dưới. Nghiên cứu một số phương pháp thí nghiệm xác định chỉ tiêu kỹ thuật của BTNR 42 2. Thí nghiệm xác định tốn thất CantabrO.---¿- set SE EEEEEEEkErxsrrrerkrrke 43 “1n HN vn ae.

Tóm tắt thí nghiệm. Lựa chọn tiêu chuẩn đánh giá tốn thất Cantabro. Thí nghiệm xác định độ chảy nhựa. Tóm tắt thí nghiệm.

Thí nghiệm xác định độ rỗng liên thông .---2-2- 5+ 522cs+zx+zxezzeee 44 , ŠnN vn. Tóm tắt thí nghiệm. Lựa chọn tiêu chuẩn đánh giá 2. Thí nghiệm xác định hệ số thấm trong phòng.----2- 2-2 ©z+sz+cse2 45 “X5 nu na.

Tóm tắt thí nghiệm. Lựa chọn tiêu chuân đánh giá.---2-22- 25c ©2E22EC2EE2221221221221212zxeC 46 2. Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo gián tiẾp. Tóm tắt thí nghiệm.

Lựa chọn tiêu chuân đánh giá. Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi bằng thí nghiệm kéo gián tiếp, tải trọng vi 2. Tom tat thi nghiGnn. Lua chon thiét bi thi mghi@m.

Lua chon thong số thí H40 0001. Thí nghiệm xác định độ sâu lún vệt bánh xe.- --- + ++s£+s£+xsx+eesxe 49 P XN 0 (290. Lựa chọn phương pháp thí nghiỆm. Tóm tắt thí nghiệm.

Chọn thiết bị thí nghiệm độ sâu LVBXX. Thí nghiệm xác định hệ số thấm tại hiện trường P5. Tom tat thi nghiGnn. Lựa chọn thiết bị do tham.

Lua chon tiéu chudn danh gid. Kết luận chương 2 52 CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỪU THỰC NGHIỆM TRONG PHÒNG XÁC ĐỊNH MỘT SO CHI TIỂU KỶ THUẬT CHU YEU CUA BTNR. Mục đích, nội dung và trình tự nghiên cứu thực nghiệm trong phòng.

Mục đích, nội dung thực hiỆn. Đánh giá tính phù hợp của tiêu chuẩn thiết kế thành phần hỗn hợp BTNR đề bì "Đo ‹‹44. Xác định giá trị mô đun đàn hồi, hệ số lớp a; của BTNR12,5 phục vụ cho tính toán kêt câu mặt đường mêm theo AASHTO 1993. Danh gia anh hưởng và xác lập tương quan thực nghiệm giữa loại nhựa, độ rong dư với một sô chỉ tiêu kỹ thuật chủ yêu của BTNR.

Trimh tur thure Wi@n. Lựa chọn cấp phối cốt liệu 58 3. Lựa chọn vật liệu 60 3. Cốt liệu thÔ.

Cốt liệu mịm. BOt KhOaNg oo. eeeeeseseeeesesceeseseseecescsceceseseesescseesescseseseseeseaeseeseseseeseaeeeeeaeeeeas 60 ESE hi. Nhura dng PMB.

Thí nghiệm kiểm tra chất lượng các loại vật liệu. Thiết kế thành phần hỗn hợp BTN 61 3. Thiết kế thanh phan hén hop BTNR12,5. TrOn mau hon hp.

Xác định hàm lượng nhựa tỐÏ ƯU. Thiết kế thành phần hỗn hợp BTNC12,5 Ea pua. Thí nghiệm các chỉ tiêu kỹ thuật 68 3. Thiết kế thực nghiệm.

Đối với các hỗn hợp BTINR 12,5. Đối với hỗn hợp BTNC 12.--2- 22 2S 2E 2EE92EE2212221221221221 212 2XeC 70 3. Phân tích lựa chọn số mẫu thí nghiệm cho I tổ mẫu. Tổng hợp số lượng tổ mẫu thí nghiệm.

Chế tạo mẫu phục vụ thí nghiệm các chỉ tiêu kỹ thuật của BTN. Chế tạo mẫu thí nghiệm hình trụ tròn .------2- 2£+++xz+cxz+rsee 71 3. Chế tạo mẫu dạng (ẤN. Thí nghiệm xác định độ rỗng dư (Va) của BTNR12,5.

Thí nghiệm hệ số thấm nước trong phòng của BTNR12,5 (K;). Thí nghiệm sức kháng trượt (CUA)). Thí nghiệm độ ổn định (S), độ déo (F) và độ 6n dinh Marshall con lại (R,). Thí nghiệm cường độ chịu kéo gián tiếp (S, và hệ sé cuong d6 chiu kéo gian 000.

Thí nghiệm mô đun đàn hồi (Ean).-2--2- 5£ 252 ©2££2EE2EEC2EE2EE2zxzzxrxee 80 3. Thí nghiệm độ sâu LVBX. Phân tích, đánh giá kết quả và thiết lập các quan hệ thực nghiệm. Phân tích, đánh giá ảnh hưởng của loại nhựa và cấp phối đến độ rồng dư của 5009051.

Xác định giá trị mô đun đàn hồi, hệ số lớp a; của BTNR12,5 phục vụ cho tính toán kết cấu mặt đường theo AASHTO 1993. Phân tích kết quả thí nghiệm, đánh giá ảnh hưởng và thiết lập tương quan thực nghiệm giữa loại nhựa, độ rong dư, nhiệt độ với một số chỉ tiêu thí nghiệm của 2105014. Hệ số thấm trong phòng ((K,).- 2-2-2 2£ ©2E£2EE£2EEC2EE222E22E221e22ecrxee 92 3. Sức kháng trượt xác định bằng con lắc Anh (CLA).

Độ ổn định Marshall (S), độ ổn định Marshall còn lại (R,) và độ dẻo 0E 1100 )11Ẽ 4. Cường độ chịu kéo gián tiếp (S,) và hệ số cường độ chịu kéo gián tiếp 6 —. Kết quả thí nghiệm độ sâu LVBX. Kết luận chương 3 98 CHƯƠNG 4.

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TẠI HIỆN TRƯỜNG ĐÁNH GIÁ TĨNH NĂNG CÚA MẶT ĐƯỜNG BTNR. Mục đích và nội dung nghiên cứu thực nghiệm tại hiện trường. Xây dựng đoạn mặt đường thực nghiệm tai hiện trường. Hiện trạng mặt đường cũ trước khi thi công lớp BTNRI2,5.

Chiều dày lớp BTNR 12,5. Các loại vật liệu sử dụng để xây dựng đoạn thử nghiệm. Thị công đoạn thử nghiỆm. Nghiên cứu thực nghiệm đánh siá tính năng của lớp mặt đường BTNR12,5 111 4.

Kết qua theo dõi, đánh giá tình trạng mặt đường .