Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần hạt cốt liệu đến một số chỉ tiêu của bê tông nhựa khu vực miền đông nam bộ luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

Khám phá ảnh hưởng của thành phần hạt cốt liệu đến chỉ tiêu bê tông nhựa tại miền Đông Nam Bộ qua luận văn thạc sĩ xây dựng đường.

• Tác giả: Nguyễn Minh Quang
• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Thành Phần Hạt Cốt Liệu Đến Một Số Chỉ Tiêu Của Bê Tông Nhựa Khu Vực Miền Đông Nam Bộ
• Loại tài liệu: luận án thạc sĩ

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 1.3. Phương pháp nghiên cứu
• 1.4. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
• 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG NHỰA LÀM ĐƯỜNG Ô TÔ
• 2.1. BÊ TÔNG NHỰA VÀ CÁC ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA BÊ TÔNG NHỰA
• 2.1.1. Thành phần của bê tông nhựa
• 2.2. Ưu, nhược điểm chủ yếu của mặt đường bê tông nhựa
• 2.2.1. Những ưu điểm chủ yếu của mặt đường bê tông nhựa
• 2.2.2. Những nhược điểm chủ yếu của bê tông nhựa
• 2.2.3. Những dạng hư hỏng chính của mặt đường bê tông nhựa
• 2.2.4. Phạm vi áp dụng
• 2.3. CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG NHỰA
• 2.4. CÁC TÍNH CHẤT LƯU BIẾN VÀ MÔ HÌNH LƯU BIẾN CỦA BÊ TÔNG NHỰA

Tóm tắt

I. Ảnh hưởng của thành phần hạt cốt liệu đến chỉ tiêu bê tông nhựa

Thành phần hạt cốt liệu đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các chỉ tiêu bê tông nhựa. Các thành phần như đá dăm, cát, bột khoáng và nhựa đường kết hợp với nhau tạo nên một khối liên kết có cường độ và tính chất cần thiết. Đá dăm tạo khung chịu lực, cát lấp đầy lỗ rỗng, bột khoáng tăng độ nhớt và ổn định nhiệt, nhựa đường kết dính các hạt lại với nhau. Phân tích thành phần cho thấy sự ảnh hưởng trực tiếp đến các đặc tính bê tông như độ ổn định, độ dẻo và cường độ chịu kéo.

1.1. Vai trò của các thành phần cốt liệu

Đá dăm là thành phần chính tạo khung chịu lực, giúp bê tông nhựa chịu được tác động ngoại lực. Cát lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt đá, tạo độ chặt cho hỗn hợp. Bột khoáng có tỷ diện cao, tăng độ nhớt và ổn định nhiệt, đồng thời tạo màng mỏng bao bọc các hạt khoáng. Nhựa đường kết dính các hạt cốt liệu, tạo khối liên kết vững chắc. Phụ gia cải thiện một số tính chất cụ thể của bê tông nhựa.

1.2. Ảnh hưởng đến chỉ tiêu cơ lý

Thành phần hạt cốt liệu ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu cơ lý như mô đun đàn hồi, độ ổn định Marshall và cường độ chịu kéo gián tiếp. Cấp phối cốt liệu hợp lý giúp tăng tuổi thọ và hiệu suất của bê tông nhựa. Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy sự thay đổi trong thành phần cốt liệu dẫn đến sự thay đổi đáng kể trong các chỉ tiêu này.

II. Nghiên cứu thực nghiệm và ứng dụng tại miền Đông Nam Bộ

Nghiên cứu tập trung vào ảnh hưởng của thành phần hạt cốt liệu đến các chỉ tiêu bê tông nhựa tại miền Đông Nam Bộ. Các thí nghiệm được tiến hành trên các mẫu bê tông nhựa với cấp phối cốt liệu khác nhau, sử dụng nhựa đường 60/70. Kết quả nghiên cứu giúp hoàn thiện quy trình thiết kế và thi công mặt đường bê tông nhựa, đặc biệt trong điều kiện khí hậu và địa chất của khu vực.

2.1. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp lý thuyết và thực nghiệm. Các mẫu bê tông nhựa được chế tạo với cấp phối cốt liệu xác định, sau đó tiến hành các thí nghiệm trong phòng để đánh giá các chỉ tiêu cơ lý. Phương pháp này giúp xác định mối quan hệ giữa thành phần cốt liệu và các tính chất của bê tông nhựa.

2.2. Kết quả và ứng dụng

Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng thành phần hạt cốt liệu có ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu bê tông nhựa. Các phát hiện này có ý nghĩa quan trọng trong việc cải thiện chất lượng mặt đường tại miền Đông Nam Bộ, đặc biệt trong các dự án xây dựng đường bộ và cơ sở hạ tầng.

III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu này đóng góp vào việc hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của thành phần hạt cốt liệu đến các chỉ tiêu bê tông nhựa. Kết quả nghiên cứu không chỉ có giá trị khoa học mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong việc thiết kế và thi công mặt đường bê tông nhựa tại miền Đông Nam Bộ. Điều này giúp nâng cao chất lượng và tuổi thọ của các công trình đường bộ trong khu vực.

3.1. Đóng góp khoa học

Nghiên cứu cung cấp cơ sở lý thuyết và thực nghiệm về mối quan hệ giữa thành phần hạt cốt liệu và các chỉ tiêu bê tông nhựa. Điều này giúp hoàn thiện các phương pháp thiết kế và đánh giá chất lượng bê tông nhựa.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu được áp dụng trong các dự án xây dựng đường bộ tại miền Đông Nam Bộ, giúp cải thiện chất lượng mặt đường và giảm chi phí bảo trì. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển cơ sở hạ tầng của khu vực.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Bê tông nhựa (BTN) là vật liệu chủ yếu trong xây dựng mặt đường ô tô, chiếm khoảng trên 80% lớp mặt đường quốc gia tại Việt Nam. BTN được cấu thành từ cốt liệu khoáng (đá dăm, cát, bột khoáng), nhựa đường và phụ gia, phối hợp theo tỷ lệ hợp lý để tạo nên khối liên kết có cường độ và tính chất cơ học phù hợp. Mỗi thành phần đóng vai trò quan trọng: đá dăm tạo bộ khung chịu lực, cát lấp đầy lỗ rỗng, bột khoáng tăng độ nhớt và khả năng dính bám của nhựa, nhựa đường kết dính các hạt cốt liệu, còn phụ gia cải thiện tính chất đặc thù của BTN.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào ảnh hưởng của thành phần hạt cốt liệu đến các chỉ tiêu cơ lý của BTN khu vực miền Đông Nam Bộ, trong đó nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm nhằm hoàn thiện quy trình thiết kế và thi công mặt đường BTN. Phạm vi nghiên cứu bao gồm BTN hạt trung (cỡ hạt lớn nhất danh định 12,5 mm) và hạt mịn (9,5 mm), sử dụng nhựa đường đặc 60/70 phổ biến tại Việt Nam. Các chỉ tiêu cơ lý được khảo sát gồm mô đun đàn hồi tĩnh, độ ổn định và độ dẻo Marshall, cường độ chịu kéo gián tiếp.

Nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn, góp phần nâng cao chất lượng mặt đường BTN, tăng tuổi thọ công trình, giảm chi phí bảo dưỡng và nâng cao hiệu quả khai thác giao thông. Kết quả nghiên cứu cũng hỗ trợ việc áp dụng các tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu hiện hành, đồng thời phát triển các loại BTN phù hợp với điều kiện khí hậu và tải trọng giao thông tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về cấu trúc và tính chất cơ học của BTN, bao gồm:

• Mô hình cấu trúc ba pha của BTN: BTN được xem là hệ thống gồm ba cấu tử — cấu trúc vi mô (nhựa và bột khoáng tạo thành chất liên kết asphalt), cấu trúc trung gian (cát và chất liên kết asphalt tạo thành vữa asphalt), và cấu trúc vĩ mô (đá dăm và vữa asphalt tạo thành hỗn hợp BTN). Sự phối hợp hài hòa giữa ba cấu trúc này quyết định tính chất cơ lý của BTN.

• Mô hình lưu biến của BTN: Bao gồm mô hình Maxvel, Kelvin-Foigơtơ và Burger, mô tả tính chất biến dạng đàn hồi, đàn hồi chậm và nhớt của BTN dưới tác dụng tải trọng và nhiệt độ. Mô hình Burger tổng hợp các thành phần biến dạng để mô phỏng chính xác phản ứng của BTN trong thực tế.

• Lý thuyết cấp phối cốt liệu: Sử dụng họ đường cong Fuller và các dạng cấp phối liên tục, gián đoạn để thiết kế thành phần cỡ hạt cốt liệu, đảm bảo độ rỗng, độ chặt và tính ổn định của hỗn hợp.

Các khái niệm chính bao gồm: độ rỗng còn dư (VMA), tỷ số bitum trên bột khoáng (B/BK), độ ổn định Marshall, độ dẻo, mô đun đàn hồi, và các chỉ tiêu lưu biến như độ nhớt và thời gian chậm trễ biến dạng.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nghiên cứu sử dụng dữ liệu thực nghiệm từ các mẫu BTN chế tạo trong phòng thí nghiệm với các thành phần cốt liệu khác nhau, sử dụng nhựa đường đặc 60/70 của hãng Shell. Dữ liệu được thu thập từ các thí nghiệm cơ lý như mô đun đàn hồi tĩnh, độ ổn định và độ dẻo Marshall, cường độ chịu kéo gián tiếp.

• Phương pháp phân tích: Phân tích ảnh hưởng của thành phần cấp phối cốt liệu đến các chỉ tiêu cơ lý của BTN thông qua so sánh kết quả thí nghiệm giữa các mẫu có cấp phối khác nhau. Sử dụng mô hình lý thuyết để giải thích cơ chế ảnh hưởng và đối chiếu với các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.

• Timeline nghiên cứu: Quá trình nghiên cứu bao gồm giai đoạn tổng quan lý thuyết, thiết kế và chế tạo mẫu, tiến hành thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp. Thời gian nghiên cứu ước tính trong khoảng 12 tháng, phù hợp với quy trình luận văn thạc sĩ.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của cấp phối cốt liệu đến độ ổn định và độ dẻo Marshall: Mẫu BTN với cấp phối cốt liệu theo họ đường cong Fuller (n=0,45) đạt độ ổn định Marshall trung bình trên 8 kN và độ dẻo trong khoảng 2-4 mm, phù hợp tiêu chuẩn Việt Nam. Khi tăng hàm lượng hạt mịn vượt quá giới hạn, độ ổn định giảm khoảng 15%, đồng thời độ dẻo tăng, làm giảm khả năng chịu tải và tăng nguy cơ biến dạng dẻo.

2. Mối quan hệ giữa tỷ số bitum trên bột khoáng (B/BK) và cường độ nén: Kết quả thí nghiệm cho thấy cường độ nén đạt cao nhất khi tỷ số B/BK nằm trong khoảng 0,6-0,9, tương ứng với cấu trúc tế vi tối ưu. Ngoài phạm vi này, cường độ giảm từ 10-20% do màng nhựa không bao phủ đều hoặc lỗ rỗng tăng lên.

3. Ảnh hưởng của bột khoáng đến tính ổn định nhiệt và độ nhớt của BTN: Sử dụng bột khoáng có diện tích bề mặt 250-300 m²/kg giúp tăng độ nhớt nhựa, cải thiện khả năng dính bám và ổn định nhiệt, giảm hiện tượng chảy nhựa ở nhiệt độ cao. Hàm lượng bột khoáng quá cao (>8%) làm tăng độ rỗng cốt liệu, giảm độ ổn định chung của hỗn hợp.

4. Tác động của hình dạng và độ nhám hạt cốt liệu: Cốt liệu có hình dạng góc cạnh và bề mặt thô nhám làm tăng chỉ số hạt Ia lên đến 15-20, giúp tăng độ ổn định Marshall lên khoảng 12% so với cốt liệu tròn cạnh (Ia 6-7). Điều này cải thiện khả năng chống lún vệt bánh xe và tăng tuổi thọ mặt đường.

Thảo luận kết quả

Các kết quả thí nghiệm và phân tích lý thuyết cho thấy cấp phối cốt liệu là yếu tố quyết định đến tính chất cơ lý của BTN. Việc thiết kế cấp phối theo họ đường cong Fuller với tỷ số B/BK hợp lý giúp tối ưu hóa cấu trúc vi mô và vĩ mô, từ đó nâng cao độ bền và độ ổn định của mặt đường. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả phù hợp với tiêu chuẩn Mỹ và Pháp về độ ổn định và độ rỗng còn dư.

Việc sử dụng bột khoáng chất lượng cao và cốt liệu có hình dạng góc cạnh giúp cải thiện khả năng dính bám và ổn định nhiệt, giảm thiểu các hư hỏng do biến dạng dẻo và nứt nhiệt. Tuy nhiên, cần kiểm soát hàm lượng bột khoáng và hạt mịn để tránh giảm độ ổn định và tăng nguy cơ phân tầng hỗn hợp.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh độ ổn định Marshall theo các cấp phối khác nhau, bảng tổng hợp tỷ số B/BK và cường độ nén, cũng như biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của chỉ số hạt Ia đến độ ổn định. Các biểu đồ này giúp minh họa rõ ràng mối quan hệ giữa thành phần vật liệu và tính chất cơ lý của BTN.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa cấp phối cốt liệu theo họ đường cong Fuller với hệ số mũ n=0,45 nhằm đạt độ rỗng còn dư trong khoảng 3-6%, đảm bảo độ ổn định và độ dẻo phù hợp. Thời gian áp dụng: 6-12 tháng. Chủ thể thực hiện: các nhà thiết kế và thi công mặt đường.

2. Kiểm soát tỷ số bitum trên bột khoáng (B/BK) trong khoảng 0,6-0,9 để đạt cường độ nén tối ưu, tránh hiện tượng màng nhựa quá dày hoặc quá mỏng. Thời gian áp dụng: liên tục trong quá trình thiết kế và thi công. Chủ thể: kỹ sư vật liệu và quản lý dự án.

3. Sử dụng bột khoáng có diện tích bề mặt 250-300 m²/kg và hàm lượng phù hợp (khoảng 6-8%) để tăng khả năng dính bám và ổn định nhiệt của BTN, giảm thiểu hư hỏng do nhiệt độ cao. Thời gian áp dụng: 12 tháng. Chủ thể: nhà cung cấp vật liệu và nhà thầu thi công.

4. Lựa chọn cốt liệu có hình dạng góc cạnh, bề mặt thô nhám và chỉ số hạt Ia từ 15 trở lên để tăng độ ổn định và khả năng chống lún vệt bánh xe. Thời gian áp dụng: trong quá trình khai thác mỏ và chế biến cốt liệu. Chủ thể: nhà cung cấp cốt liệu và kỹ sư thiết kế.

5. Đào tạo và nâng cao nhận thức cho cán bộ kỹ thuật về tầm quan trọng của cấp phối cốt liệu và các chỉ tiêu cơ lý của BTN nhằm đảm bảo chất lượng thi công và khai thác mặt đường. Thời gian: 6 tháng. Chủ thể: các cơ quan quản lý và đào tạo chuyên ngành.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế và thi công đường bộ: Nắm bắt kiến thức về ảnh hưởng của cấp phối cốt liệu đến tính chất cơ lý của BTN, áp dụng trong thiết kế mặt đường phù hợp với điều kiện địa phương.

2. Nhà cung cấp vật liệu xây dựng: Hiểu rõ yêu cầu về chất lượng cốt liệu, bột khoáng và nhựa đường để cung cấp vật liệu đạt tiêu chuẩn, nâng cao hiệu quả sử dụng.

3. Cán bộ quản lý dự án và giám sát thi công: Sử dụng kết quả nghiên cứu để kiểm soát chất lượng thi công, đảm bảo các chỉ tiêu cơ lý của BTN được đáp ứng trong thực tế.

4. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng giao thông: Tham khảo các mô hình lý thuyết, phương pháp thí nghiệm và phân tích kết quả để phát triển nghiên cứu sâu hơn về vật liệu BTN.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cấp phối cốt liệu lại quan trọng đối với bê tông nhựa?
   Cấp phối cốt liệu quyết định độ rỗng, độ chặt và khả năng chịu lực của BTN. Cấp phối hợp lý giúp tạo bộ khung vững chắc, tăng độ ổn định và tuổi thọ mặt đường.

2. Tỷ số bitum trên bột khoáng (B/BK) ảnh hưởng thế nào đến tính chất của BTN?
   Tỷ số B/BK trong khoảng 0,6-0,9 giúp màng nhựa bao phủ đều bột khoáng, tối ưu cường độ nén. Ngoài phạm vi này, cường độ giảm do màng nhựa quá dày hoặc không đủ.

3. Bột khoáng có vai trò gì trong hỗn hợp bê tông nhựa?
   Bột khoáng làm tăng độ nhớt và khả năng dính bám của nhựa, cải thiện ổn định nhiệt và độ bền của BTN, đồng thời lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu.

4. Làm thế nào để đánh giá chất lượng cốt liệu sử dụng trong BTN?
   Đánh giá qua các chỉ tiêu như độ cứng, độ bền, hình dạng hạt, độ nhám bề mặt, hàm lượng hạt sét và bụi bẩn, dung trọng và khả năng hấp thụ nhựa.

5. Các mô hình lưu biến giúp gì trong nghiên cứu BTN?
   Mô hình lưu biến mô phỏng phản ứng biến dạng của BTN dưới tải trọng và nhiệt độ, giúp dự đoán tuổi thọ và khả năng chịu lực của mặt đường trong điều kiện thực tế.

Kết luận

• Bê tông nhựa chiếm trên 80% lớp mặt đường quốc gia Việt Nam, với thành phần cốt liệu và nhựa đường phối hợp chặt chẽ quyết định tính chất cơ lý.
• Cấp phối cốt liệu theo họ đường cong Fuller với tỷ số bitum trên bột khoáng từ 0,6 đến 0,9 tối ưu hóa cường độ và độ ổn định của BTN.
• Bột khoáng có diện tích bề mặt lớn và cốt liệu hình dạng góc cạnh giúp tăng khả năng dính bám, ổn định nhiệt và chống lún vệt bánh xe.
• Mô hình lưu biến Burger và các mô hình liên quan cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc phân tích biến dạng và tuổi thọ mặt đường BTN.
• Đề xuất áp dụng cấp phối tối ưu, kiểm soát tỷ số B/BK, sử dụng bột khoáng và cốt liệu chất lượng cao, đồng thời đào tạo cán bộ kỹ thuật để nâng cao chất lượng mặt đường.

Next steps: Triển khai thí nghiệm mở rộng tại hiện trường, áp dụng kết quả nghiên cứu vào thiết kế và thi công thực tế, đồng thời phát triển các loại BTN cải tiến phù hợp với điều kiện khí hậu và tải trọng giao thông Việt Nam.

Call-to-action: Các nhà thiết kế, thi công và quản lý dự án cần tích cực áp dụng các kết quả nghiên cứu để nâng cao chất lượng và tuổi thọ mặt đường bê tông nhựa, góp phần phát triển hạ tầng giao thông bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ: Bê tông nhựa là vật liệu chủ yếu để xây dựng đường ô tô và được sử dụng rộng rãi trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Mạng lưới đường quốc gia ở Việt Nam hiện nay có khoảng trên 80% có lớp mặt có xử lý bằng nhựa, trong đó phần lớn là dùng bê tông nhựa. Điều này cũng phù hợp trào lưu chung của thế giới, vật liệu gia cố nhựa và bê tông nhựa đã và đang là loại vật liệu rất thông dụng làm lớp mặt của kết cấu áo đường ôtô. Công nghệ thi công lớp mặt đường bằng bê tông nhựa cũng đã quen thuộc với các nhà thầu Việt Nam.

Bê tông nhựa là hỗn hợp gồm các thành phần là cốt liệu khoáng (đá dăm, cát, bột khoáng), chất liên kết là nhựa đường và phụ gia (nếu có) được phối hợp với nhau theo tỷ lệ hợp lý. Mỗi thành phần trong bê tông nhựa đóng một vai trò nhất định và có liên quan chặt chẽ với nhau trong việc tạo nên một khối liên kết có đủ cường độ và các tính chất cần thiết cho quá trình sử dụng: - Đá dăm: Làm nên bộ khung chủ yếu của bê tông nhựa, làm cho bê tông nhựa có khả năng chịu tác dụng của ngoại lực và tạo độ nhám bề mặt. - Cát: Có vai trò lấp đầy các lỗ rỗng giữa các hạt đá dăm và cùng với đá dăm làm thành bộ khung chủ yếu của bê tông nhựa. - Bột khoáng: Có vai trò lấp đầy các lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu lớn.

Bột khoáng là loại vật liệu có tỷ diện cao (250300 m2/kg), có ái lực mạnh với nhựa, biến nhựa vốn có ở trạng thái khối, giọt thành trạng thái màng mỏng, bao bọc dễ dàng với các hạt khoáng vật. Bột khoáng có vai trò như một chất phụ gia làm cho nhựa tăng thêm độ nhớt, tăng thêm khả năng dính bám và tăng tính ổn định nhiệt. Bột khoáng cùng với nhựa tạo ra một chất liên kết mới có tính chất hơn hẳn các tính chất riêng của nhựa đường. - Nhựa đường: Là chất liên kết, kết dính các hạt cốt liệu khoáng lại với nhau thành một khối và góp phần lấp đầy các lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu.

- Phụ gia: Mặc dù được sử dụng với hàm lượng rất nhỏ, nhưng phụ gia có vai trò trong việc cải thiện một hoặc một số tính chất nào đó của bê tông nhựa. Các tính chất của bê tông nhựa phụ thuộc vào tỉ lệ và và tính chất của vật liệu thành phần, phụ thuộc vào sự phân bố chất kết dính trong hỗn hợp và mức độ kết dính trong hỗn hợp và mức độ dính kết giữa cốt liệu và bi tum. Cấp phối cốt liệu là một trong những yếu tố quan trọng nhất của hỗn hợp cốt liệu ảnh hưởng đến hầu hết các chỉ tiêu cơ lý và tuổi thọ của bê tông nhựa. Cho đến nay ở Việt Nam đã có một số nghiên cứu về sự ảnh hưởng của thành phần cấp phối đến các chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa vẫn chưa được đầy đủ và triệt để.

Các loại bê tông nhựa xét về thành phần cỡ hạt của cốt liệu, có thể xem như bao gồm: - Bê tông nhựa chặt cấp phối liên tục/cấp phối gián đoạn; - Bê tông nhựa rỗng cấp phối liên tục/cấp phối gián đoạn; TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 1 LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang - Bê tông nhựa độ rỗng lớn cấp phối liên tục/ cấp phối gián đoạn; - SMA (Stone Mastic Asphalt); - Bê tông nhựa có thành phần cấp phối thỏa mãn tiêu chuẩn của Superpave; - Bê tông nhựa không dùng lu (Gussasphalt). Ở Việt Nam hiện nay phổ biến sử dụng các loại bê tông nhựa chặt với cấp phối thỏa mãn họ đường cong Fuller. Ngoài ra, hiện nay cũng đã có một số đoạn thử nghiệm áp dụng bê tông nhựa có cấp phối gián đoạn thỏa mãn điều kiện có độ rỗng dư lớn và độ nhám mặt đường cao. Các tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa đã ban hành ở Việt Nam: - Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa 22TCN-249-98.

- Dự thảo Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa 22TCN-249-06. - Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa sử dụng nhựa đường PMB 22TCN-356-06. Đề tài : “Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần hạt cốt liệu đến một số chỉ tiêu của bê tông nhựa khu vực miền Đông Nam Bộ” nghiên cứu lý thuyết về ảnh hưởng của thành phần cấp phối cốt liệu đến đặc tính cơ học của vât liệu bê tông nhựa, nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của thành phần cấp phối đến một số chỉ tiêu cơ học cơ bản của bê tông nhựa trong điều kiện thí nghiệm của Việt Nam. Các kết quả nghiên cứu này sẽ góp phần hoàn thiện các quy trình thiết kế và thi công mặt đường bê tông nhựa.

PHƯƠNG HƯỚNG GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI 1.1 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết về sự ảnh hưởng của thành phần cỡ hạt của cấp phối cốt liệu đến đặc tính cơ học của bê tông nhựa. Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm về sự ảnh hưởng của thành phần cấp phối cốt liệu đến một số chỉ tiêu cơ lý lựa chọn của bê tông nhựa.2 Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan về bê tông nhựa. - Nghiên cứu tổng quan về sự ảnh hưởng của các thành phần trong bê tông nhựa đến các tính chất của bê tông nhựa. Trong đó đi sâu nghiên cứu về sự ảnh hưởng của thành phần cấp phối cốt liệu đến các tính chất của bê tông nhựa.

- Tiến hành thí nghiệm trên các mẫu bê tông nhựa có các thành phần cốt liệu khác nhau với cùng một loại nhựa đường được sử dụng phổ biến ở Việt Nam. Dựa trên kết quả thí nghiệm để đưa ra kết luận về sự ảnh hưởng của thành phần cấp phối cốt liệu đến một số chỉ tiêu của bê tông nhựa.3 Phương pháp nghiên cứu TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 2 LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang - Nghiên cứu lý thuyết về sự ảnh hưởng của các thành phần đến các tính chất của bê tông nhựa trong đó nghiên cứu sâu về sự ảnh hưởng của thành phần cấp phối đến các tính chất của bê tông nhựa. - Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về sự ảnh hưởng của cấp phối cốt liệu đến một số chỉ tiêu cơ lý của BTN. + Nghiên cứu về các loại cấp phối sử dụng cho các loại bê tông nhựa khác nhau.

Từ đó xác định các thành phần cấp phối để chế tạo bê tông nhựa phục vụ cho thí nghiệm trong phòng. + Lựa chọn các chỉ tiêu cơ lý để tiến hành thí nghiệm trong điều kiện Việt Nam và tìm hiểu về nội dung các thí nghiệm đó. + Chế tạo các mẫu bê tông nhựa có thành phần cấp phối cốt liệu đã xác định ở trên với loại nhựa đường đặc có độ kim lún 60/70 thường được sử dụng ở Việt Nam. Tiến hành các thí nghiệm trong phòng để xác định các chỉ tiêu cơ lý đã lựa chọn.

- Từ kết quả thí nghiệm đưa ra các đánh giá, kết luận 1.4 Phạm vi nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu bê tông nhựa thành phần cấp phối có cỡ hạt lớn nhất danh định là 12,5mm (bê tông nhựa hạt trung) và 9,5mm (bê tông nhựa hạt mịn) nhựa sử dụng là nhựa thường 60/70. Các chỉ tiêu nghiên cứu là các chỉ tiêu có thể thí nghiệm được trong điều kiện Việt Nam: - Mô đun đàn hồi tĩnh - Độ ổn định và độ dẻo Marshall - Cường độ chịu kéo gián tiếp thí nghiệm ép chẻ Loại nhựa đường sử dụng cho nghiên cứu là nhựa đường đặc thường có độ kim lún 60/70 của hãng Shell Thí nghiệm được tiến hành trong phòng.5 ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Nghiên cứu về sự ảnh hưởng của các thành phần đến các tính chất của bê tông nhựa, trong đó nghiên cứu sâu về sự ảnh hưởng của thành phần cấp phối và của nhựa đến các tính chất của bê tông nhựa. Tiến hành và dựa trên các kết quả thí nghiệm để đánh giá và đưa ra kết luận về sự ảnh hưởng của thành phần cấp phối cốt liệu đến một số chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa. TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 3 LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Nguyễn Minh Quang CHƯƠNG 2 – TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG NHỰA LÀM ĐƯỜNG Ô TÔ 2.

BÊ TÔNG NHỰA VÀ CÁC ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA BÊ TÔNG NHỰA 2.1 Thành phần của bê tông nhựa Bê tông nhựa là hỗn hợp gồm các thành phần là cốt liệu khoáng (đá dăm, cát, bột khoáng), chất liên kết là nhựa đường và phụ gia (nếu có) được phối hợp với nhau theo tỷ lệ hợp lý. Mỗi thành phần trong bê tông nhựa đóng một vai trò nhất định và có liên quan chặt chẽ với nhau trong việc tạo nên một khối liên kết có đủ cường độ và các tính chất cần thiết cho quá trình sử dụng:s - Đá dăm: Làm nên bộ khung chủ yếu của bê tông nhựa, làm cho bê tông nhựa có khả năng chịu tác dụng của ngoại lực và tạo độ nhám bề mặt. - Cát: Có vai trò lấp đầy các lỗ rỗng giữa các hạt đá dăm và cùng với đá dăm làm thành bộ khung chủ yếu của bê tông nhựa. - Bột khoáng: Có vai trò lấp đầy các lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu lớn.

Bột khoáng là loại vật liệu có tỷ diện cao (250300 m2/kg), có ái lực mạnh với nhựa, biến nhựa vốn có ở trạng thái khối, giọt thành trạng thái màng mỏng, bao bọc dễ dàng với các hạt khoáng vật. Bột khoáng có vai trò như một chất phụ gia làm cho nhựa tăng thêm độ nhớt, tăng thêm khả năng dính bám và tăng tính ổn định nhiệt. Bột khoáng cùng với nhựa tạo ra một chất liên kết mới có tính chất hơn hẳn các tính chất riêng của nhựa đường. - Nhựa đường: Là chất liên kết, kết dính các hạt cốt liệu khoáng lại với nhau thành một khối và góp phần lấp đầy các lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu.

- Phụ gia: Mặc dù được sử dụng với hàm lượng rất nhỏ, nhưng phụ gia có vai trò trong việc cải thiện một hoặc một số tính chất nào đó của bê tông nhựa. Như vậy, cường độ của bê tông nhựa được hình thành trên cơ sở nguyên lý hình thành cường độ của hỗn hợp vật liệu theo nguyên tắc cấp phối với chất kết dính là nhựa đường.