Luận văn thạc sĩ: Ảnh hưởng của nhựa PET tới chất lượng bê tông nhựa

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu kỹ thuật xây dựng nghiên cứu ảnh hưởng của nhựa pet tới chất lượng của bê tông nhựa bằng phương, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân,

• Tác giả: Vũ Ngọc Hưởng
• Người hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn Mạnh Tuấn
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Nhựa PET Tới Chất Lượng Của Bê Tông Nhựa Bằng Phương Pháp Trộn Khô Cải Tiến
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Nội dung nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
• 1.6.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.6.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. TỔNG QUAN
• 2.1. Một số loại polyme đã được nghiên cứu và sử dụng
• 2.1.1. Cao su
• 2.1.2. Styrene – butadiene – Styrene (SBS)
• 2.1.3. Styrene – butadiene – rubber (SBR)
• 2.2. Tổng quan về nghiên cứu PET
• 2.2.1. Nghiên cứu ứng dụng PET trên thế giới
• 2.2.2. Nghiên cứu ứng dụng ở Việt Nam
• 2.2.3. Phương pháp trộn PET với hỗn hợp bê tông nhựa
• 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Lựa chọn vật liệu
• 3.2. Phương pháp trộn PET với hỗn hợp bê tông nhựa
• 3.3. Các thí nghiệm đánh giá tính chất của hỗn hợp BTNC 12
• 3.3.1. Thí nghiệm Marshall
• 3.3.2. Thí nghiệm đo mô đun đàn hồi
• 3.3.3. Thí nghiệm cường độ chịu kéo khi ép chẻ
• 3.3.4. Thí nghiệm mô đun phức động
• 4. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
• 4.1. Thí nghiệm Marshall
• 4.2. Thí nghiệm mô đun đàn hồi
• 4.3. Thí nghiệm cường độ chịu kéo khi ép chẻ
• 4.4. Thí nghiệm mô đun phức động
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG
• BẢN CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT

Tóm tắt

I. Giới thiệu chung

Nghiên cứu về ảnh hưởng của nhựa PET đến chất lượng của bê tông nhựa (BTN) ngày càng trở nên cần thiết trong bối cảnh giao thông hiện đại. Với sự gia tăng nhanh chóng về số lượng và tải trọng phương tiện, mặt đường BTN phải đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm nứt, lún, và hư hỏng. Việc cải thiện chất lượng BTN là một trong những giải pháp quan trọng, trong đó việc sử dụng các loại phụ gia như nhựa PET đã được đề xuất. Nhựa PET không chỉ giúp cải thiện chất lượng BTN mà còn có lợi cho môi trường bằng cách giảm thiểu lượng rác thải nhựa. Tính cấp thiết của đề tài này không chỉ nằm ở việc nâng cao chất lượng BTN mà còn ở việc thúc đẩy việc sử dụng vật liệu tái chế trong xây dựng.

II. Tổng quan về nghiên cứu PET

Trong những năm qua, nhựa PET đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Tại Việt Nam, việc nghiên cứu ứng dụng nhựa PET vào BTN còn hạn chế. Các nghiên cứu trước đây cho thấy rằng nhựa PET có thể cải thiện tính chất của BTN, đặc biệt là khả năng kháng lún và độ bền. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng nhựa PET có thể thay thế một phần cốt liệu trong BTN mà không làm giảm chất lượng. Một nghiên cứu của A. Hassan vào năm 2005 cho thấy rằng việc thay thế 20% cốt liệu bằng nhựa PET đã làm giảm trọng lượng đơn vị của hỗn hợp BTN. Tuy nhiên, vẫn cần có nhiều nghiên cứu hơn để xác định hàm lượng tối ưu và các phương pháp trộn hiệu quả.

III. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp trộn khô cải tiến để kết hợp nhựa PET với hỗn hợp BTN. Các thí nghiệm được thực hiện trong phòng thí nghiệm nhằm đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật của hỗn hợp BTN có sử dụng nhựa PET. Các chỉ tiêu như độ ổn định, độ dẻo, và mô đun đàn hồi được đo lường và so sánh với mẫu BTN thông thường. Kết quả từ các thí nghiệm sẽ cung cấp thông tin quan trọng về hiệu quả của nhựa PET trong cải thiện chất lượng BTN. Phương pháp nghiên cứu này không chỉ giúp xác định được hàm lượng nhựa PET tối ưu mà còn mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng vật liệu tái chế trong xây dựng.

IV. Kết quả thí nghiệm

Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng việc bổ sung nhựa PET vào BTN có thể cải thiện đáng kể khả năng làm việc của hỗn hợp ở nhiệt độ cao. Hàm lượng nhựa PET tối ưu được xác định là 0.4% trên tổng khối lượng cốt liệu, giúp hỗn hợp BTN hoạt động hiệu quả hơn dưới tác động của độ ẩm và nhiệt độ. Tuy nhiên, một số chỉ tiêu như khả năng chịu tải động chưa được cải thiện rõ rệt, cho thấy cần có thêm các nghiên cứu để tối ưu hóa công thức phối trộn. Những kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các loại BTN thân thiện với môi trường và tiết kiệm chi phí sản xuất.

V. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu về ảnh hưởng của nhựa PET đến chất lượng BTN không chỉ có giá trị khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn lớn. Việc sử dụng nhựa PET trong BTN không chỉ giúp cải thiện chất lượng mặt đường mà còn góp phần vào việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ rác thải nhựa. Hơn nữa, nghiên cứu này mở ra cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm xây dựng bền vững, tiết kiệm chi phí và nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên. Các kết quả của nghiên cứu sẽ là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về ứng dụng nhựa PET trong lĩnh vực xây dựng, đồng thời khuyến khích việc áp dụng các vật liệu tái chế trong xây dựng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh giao thông ngày càng phát triển với số lượng phương tiện và tải trọng tăng cao, mặt đường bê tông nhựa (BTN) chịu nhiều tác động gây hư hỏng như nứt trượt, hằn lún và rạn nứt. Tại Việt Nam, việc cải thiện chất lượng BTN nhằm nâng cao tuổi thọ và khả năng chịu tải của mặt đường là vấn đề cấp thiết. Theo báo cáo của ngành giao thông, việc sử dụng phụ gia polymer đã được chứng minh giúp tăng cường tính năng của BTN, tuy nhiên chi phí cao là rào cản lớn. Nhựa tái chế PET (Polyethylene Terephthalate) được xem là giải pháp thay thế tiềm năng với chi phí thấp hơn và khả năng cải thiện đặc tính nhựa đường.

Nghiên cứu này tập trung đánh giá ảnh hưởng của nhựa PET đến chất lượng BTN bằng phương pháp trộn khô cải tiến (PPTK cải tiến) với các hàm lượng PET khác nhau (0%, 0.1%, 0.2%, 0.4%, 0.6%, 0.8%) trên tổng khối lượng cốt liệu. Thí nghiệm được thực hiện tại TP. Hồ Chí Minh trong năm 2022, sử dụng cấp phối BTNC 12.5 và nhựa đường mác 60/70. Mục tiêu chính là xác định hàm lượng PET tối ưu nhằm nâng cao độ ổn định, độ dẻo, khả năng chịu tải và độ bền của BTN, đồng thời góp phần thúc đẩy sử dụng nhựa tái chế, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển vật liệu xây dựng bền vững, giảm chi phí bảo trì mặt đường và hỗ trợ chính sách bảo vệ môi trường thông qua tái chế nhựa PET.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết vật liệu composite: BTN được xem là vật liệu composite gồm cốt liệu, nhựa đường và phụ gia PET, trong đó sự tương tác giữa các thành phần ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của hỗn hợp.
• Mô hình ảnh hưởng của phụ gia polymer đến BTN: Phụ gia polymer như SBS, SBR đã được chứng minh cải thiện độ bền, độ dẻo và khả năng chống lún của BTN. PET được xem là polymer tái chế có tiềm năng tương tự nhưng với chi phí thấp hơn.
• Khái niệm mô đun đàn hồi (MĐĐH) và mô đun phức động (MĐPĐ): MĐĐH phản ánh khả năng đàn hồi của BTN dưới tải trọng tĩnh, còn MĐPĐ thể hiện ứng xử của BTN dưới tải trọng động và nhiệt độ thay đổi.
• Khái niệm cường độ chịu kéo khi ép chẻ (CĐCK): Đánh giá khả năng chống nứt của BTN ở nhiệt độ thấp, quan trọng trong điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Sử dụng cốt liệu BTNC 12.5 lấy từ trạm trộn BTN nóng Hồng An, TP. Hồ Chí Minh; nhựa đường mác 60/70; nhựa PET công nghiệp mua từ công ty Vân Gia Phát.

• Phương pháp trộn: Áp dụng phương pháp trộn khô cải tiến (PPTK cải tiến) với quy trình sấy cốt liệu ở 170°C trong 4 giờ, nhựa đường sấy ở 150-160°C trong 2 giờ, trộn nhựa đường với cốt liệu trong 2 phút, sau đó thêm PET và trộn tiếp 3 phút để đảm bảo nhựa đường bao phủ PET và cốt liệu.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Tổng cộng 15 mẫu được chế tạo với 5 hàm lượng PET khác nhau, mỗi hàm lượng có 3 mẫu cho các thí nghiệm Marshall, mô đun đàn hồi, cường độ chịu kéo và mô đun phức động.

• Phương pháp phân tích: Thí nghiệm Marshall theo TCVN 8860-1:2011 để đo độ ổn định và độ dẻo; thí nghiệm mô đun đàn hồi theo TCN 211-06 tại 15°C, 30°C và 60°C; thí nghiệm cường độ chịu kéo khi ép chẻ theo TCVN 8862:2011 ở 25°C; thí nghiệm mô đun phức động theo EN 12697-26C tại các nhiệt độ từ -10°C đến 54°C và tần số từ 0.5 Hz đến 25 Hz. Dữ liệu được phân tích bằng phần mềm TestLab và xây dựng đường cong Master Curve để đánh giá ảnh hưởng của PET.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu bắt đầu từ tháng 2/2022, hoàn thành thí nghiệm và phân tích dữ liệu đến tháng 6/2022.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của PET đến độ ổn định và độ dẻo Marshall:

   • Độ ổn định Marshall đạt giá trị cao nhất 8.73 kN tại hàm lượng PET 0.1%, tăng khoảng 15% so với mẫu không sử dụng PET.
   • Độ dẻo Marshall tăng lên 4.12 mm tại hàm lượng PET 0.4%, cao hơn 20% so với mẫu chuẩn.
   • Khi hàm lượng PET vượt quá 0.4%, độ ổn định và độ dẻo giảm mạnh, mẫu 0.8% PET có độ ổn định thấp nhất 7.81 kN, giảm 7.2% so với mẫu 0%.

2. Ảnh hưởng đến mô đun đàn hồi (MĐĐH):

   • MĐĐH giảm khi tăng hàm lượng PET, với giá trị thấp nhất 316.2 MPa tại 0.8% PET, giảm khoảng 35-43% so với mẫu không có PET ở các nhiệt độ 15°C, 30°C và 60°C.
   • Điều này cho thấy PET không cải thiện khả năng đàn hồi của BTN dưới tải trọng tĩnh.

3. Ảnh hưởng đến cường độ chịu kéo khi ép chẻ (CĐCK):

   • CĐCK giảm khi tăng hàm lượng PET, mẫu không sử dụng PET có giá trị 1.18 MPa, cao hơn các mẫu có PET.
   • Mẫu 0.8% PET có cường độ thấp nhất, cho thấy PET không cải thiện khả năng chống nứt ở nhiệt độ thấp.

4. Ảnh hưởng đến mô đun phức động (MĐPĐ):

   • Ở nhiệt độ cao (54°C), đường cong Master Curve của mẫu 0.4% PET nằm dưới mẫu không có PET, cho thấy PET không tăng cường độ chịu TTĐ ở nhiệt độ cao.
   • Ở nhiệt độ thấp (-10°C và 4°C), mẫu 0.4% PET có đường cong Master Curve chuyển dịch rõ rệt, thể hiện khả năng làm việc tốt hơn so với mẫu chuẩn.
   • PET cải thiện khả năng làm việc của BTN ở nhiệt độ thấp dưới tác động của tải trọng động.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc phối trộn PET bằng phương pháp trộn khô cải tiến giúp tăng độ ổn định và độ dẻo Marshall, nâng cao khả năng làm việc của BTN ở nhiệt độ cao dưới tác động của độ ẩm. Tuy nhiên, PET không cải thiện mô đun đàn hồi và cường độ chịu kéo khi ép chẻ, đồng nghĩa với việc khả năng chống biến dạng tĩnh và chống nứt của BTN không được nâng cao. Điều này có thể do sự liên kết chưa tốt giữa PET và nhựa đường, bởi PET có nhiệt độ nóng chảy cao (khoảng 260°C) nên khó đồng nhất trong hỗn hợp.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, PET thường cải thiện khả năng kháng lún và độ bền ở nhiệt độ thấp nhưng không tăng cường độ chịu tải tĩnh. Việc sử dụng PET dạng hạt mịn và điều chỉnh nhiệt độ, thời gian trộn có thể cải thiện tính đồng nhất và hiệu quả của phụ gia này. Các biểu đồ Master Curve và số liệu mô đun phức động minh họa rõ sự khác biệt về tính chất cơ lý của BTN có và không có PET, đặc biệt ở các điều kiện nhiệt độ và tần số tải khác nhau.

Nghiên cứu góp phần làm rõ vai trò của PET trong cải thiện chất lượng BTN, đồng thời chỉ ra hạn chế cần khắc phục trong phương pháp trộn và lựa chọn vật liệu để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng PET.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Cải tiến phương pháp trộn PET với BTN:

   • Tăng nhiệt độ trộn và kéo dài thời gian trộn để PET có thể phân tán đồng đều và liên kết tốt hơn với nhựa đường.
   • Thử nghiệm các dạng PET khác nhau (hạt mịn, sợi) để đánh giá hiệu quả phối trộn.
   • Thời gian thực hiện: 6-12 tháng, chủ thể: các viện nghiên cứu và doanh nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng.

2. Xác định hàm lượng PET tối ưu cho từng loại BTN:

   • Dựa trên kết quả hiện tại, hàm lượng PET khoảng 0.4% là tối ưu, cần khảo sát thêm với các cấp phối và nhựa đường khác nhau.
   • Thời gian: 3-6 tháng, chủ thể: các trường đại học và trung tâm nghiên cứu.

3. Mở rộng thí nghiệm đánh giá tính chất BTN có PET:

   • Thực hiện thêm các thí nghiệm về độ mỏi, độ nhám bề mặt, vệt hằn bánh xe để đánh giá toàn diện hiệu quả của PET.
   • Thời gian: 6 tháng, chủ thể: phòng thí nghiệm chuyên ngành giao thông.

4. Khuyến khích sử dụng PET tái chế trong công nghiệp xây dựng:

   • Tăng cường tuyên truyền, hỗ trợ kỹ thuật cho các nhà thầu và doanh nghiệp sử dụng PET nhằm giảm chi phí và bảo vệ môi trường.
   • Thời gian: liên tục, chủ thể: Bộ Giao thông Vận tải, các sở ngành liên quan.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng giao thông:

   • Nắm bắt kiến thức về ứng dụng nhựa tái chế PET trong BTN, phương pháp thí nghiệm và phân tích dữ liệu.
   • Áp dụng làm cơ sở cho các đề tài nghiên cứu tiếp theo.

2. Doanh nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng và nhà thầu thi công đường bộ:

   • Tham khảo để lựa chọn phụ gia PET phù hợp, tối ưu chi phí và nâng cao chất lượng mặt đường.
   • Áp dụng trong thiết kế và thi công các dự án giao thông.

3. Cơ quan quản lý nhà nước về giao thông và môi trường:

   • Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách khuyến khích tái chế nhựa PET trong xây dựng hạ tầng giao thông.
   • Đánh giá tác động môi trường và hiệu quả kinh tế.

4. Các tổ chức bảo vệ môi trường và cộng đồng:

   • Hiểu rõ lợi ích của việc sử dụng nhựa tái chế PET trong giảm thiểu rác thải nhựa và ô nhiễm môi trường.
   • Hỗ trợ vận động và tuyên truyền nâng cao nhận thức xã hội.

Câu hỏi thường gặp

1. PET có thể thay thế hoàn toàn nhựa đường trong BTN không?
   PET không thể thay thế hoàn toàn nhựa đường do tính chất vật lý và hóa học khác biệt. PET được sử dụng như phụ gia để cải thiện một số tính chất của BTN, đặc biệt là khả năng chịu nhiệt và độ bền cơ học ở nhiệt độ thấp.

2. Hàm lượng PET tối ưu trong BTN là bao nhiêu?
   Nghiên cứu cho thấy hàm lượng PET khoảng 0.4% trên tổng khối lượng cốt liệu mang lại hiệu quả tốt nhất về độ ổn định và độ dẻo Marshall, đồng thời cải thiện khả năng làm việc ở nhiệt độ thấp.

3. Phương pháp trộn khô cải tiến có ưu điểm gì so với phương pháp trộn ướt?
   Phương pháp trộn khô cải tiến giúp giữ nguyên hình dạng và đặc tính của PET, tránh hiện tượng chảy dẻo và giảm khả năng liên kết kém giữa PET và nhựa đường, từ đó nâng cao hiệu quả phối trộn.

4. PET ảnh hưởng như thế nào đến khả năng chịu tải động của BTN?
   PET không cải thiện khả năng chịu tải trọng động (TTĐ) ở nhiệt độ cao nhưng giúp tăng khả năng làm việc của BTN ở nhiệt độ thấp, giảm nguy cơ nứt và hư hỏng do tải trọng động.

5. Việc sử dụng PET trong BTN có tác động môi trường như thế nào?
   Sử dụng PET tái chế trong BTN góp phần giảm lượng nhựa thải ra môi trường, giảm ô nhiễm và thúc đẩy phát triển vật liệu xây dựng bền vững, đồng thời giảm chi phí sản xuất vật liệu.

Kết luận

• Việc phối trộn PET với BTN bằng phương pháp trộn khô cải tiến đã cải thiện độ ổn định và độ dẻo Marshall, nâng cao khả năng làm việc của BTN ở nhiệt độ cao dưới tác động của độ ẩm.
• Hàm lượng PET 0.4% được xác định là mức tối ưu cho hiệu quả phối trộn tốt nhất.
• PET không cải thiện mô đun đàn hồi và cường độ chịu kéo khi ép chẻ, đồng nghĩa với hạn chế trong khả năng chống biến dạng tĩnh và chống nứt.
• PET giúp cải thiện khả năng làm việc của BTN ở nhiệt độ thấp dưới tác động của tải trọng động, góp phần tăng tuổi thọ mặt đường.
• Cần tiếp tục nghiên cứu cải tiến phương pháp trộn, lựa chọn loại PET và mở rộng thí nghiệm để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng PET trong BTN.

Hành động tiếp theo: Khuyến nghị các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp tiếp tục thử nghiệm các phương pháp trộn mới, đa dạng hóa nguồn PET và đánh giá toàn diện tính chất vật liệu để ứng dụng rộng rãi trong xây dựng giao thông.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -------------------- VŨ NGỌC HƯỞNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHỰA PET TỚI CHẤT LƯỢNG CỦA BÊ TÔNG NHỰA BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRỘN KHÔ CẢI TIẾN Chuyên ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG Mã số: 8580205 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2022 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI: TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS Nguyễn Mạnh Tuấn Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Lê Văn Phúc Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Đỗ Thành Chung Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.

HCM ngày 20 tháng 08 năm 2022. Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: TS. Lê Bá Khánh – Chủ tịch PGS.TS Lê Anh Thắng – Thư kí TS Lê Văn Phúc – Phản biện 1 TS Đỗ Thành Chung – Phản biện 2 PGS. TS Nguyễn Mạnh Tuấn – Uỷ viên Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG TS. Lê Bá Khánh PGS.TS Lê Anh Tuấn i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: VŨ NGỌC HƯỞNG MSHV: 2070194 Ngày, tháng, năm sinh: 06/02/1996 Nơi sinh: An Giang Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Giao Thông Mã số: 8580205 I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHỰA PET TỚI CHẤT LƯỢNG CỦA BÊ TÔNG NHỰA BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRỘN KHÔ CẢI TIẾN RESEARCH ON THE EFFECT CONTENT OF PET PARTICLE IN THE PERFORMANCE OF ASPHALT CONCRETE BY USING DRIED METHOD II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Luận văn có các nhiệm vụ nội dung sau: o Thực hiện các thí nghiệm khác để có thêm những đánh giá ảnh hưởng của PET đến bê tông nhựa.

Số liệu thu thập được phân tích và so sánh nhằm chứng minh hiệu quả của phương pháp trộn mới. o Đề xuất hàm lượng PET tối ưu để cho hiệu quả phối trộn tốt nhất. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 14/02/2022 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06/06/2022 V.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 02 năm 2022 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS.TS Lê Anh Tuấn ii LỜI CẢM ƠN Hai năm học qua, tôi đã được các thầy cô của Trường, của khoa Xây Dựng và bộ môn Cầu Đường truyền đạt nhiều kiến thức quý giá. Tôi xin biết ơn các thầy cô đã giảng dạy. Hơn cả, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy PSG.TS Nguyễn Mạnh Tuấn, người luôn động viên và giúp đỡ tôi từ lúc làm đề cương đến khi hoàn thành luận văn. Thầy đã dạy tôi những kiên thức quý giá, chia sẻ những kinh nghiệm để giúp tôi hiểu thêm về thực hành thí nghiệm và hoàn thành tốt luận văn của mình.

Những kiến thức này cũng là hành trang quý báo cho tôi sau này Tôi xin cảm ơn thầy Lê Anh Thắng (Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM), thầy Hoàng Ngọc Trâm và thầy Trần Minh Thế (Trường Cao đẳng Giao thông Vận tải TP.HCM) đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi thực hiện thí nghiệm tại trường. Trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu cũng không thể quên sự chia sẽ và giúp của người thân và các bạn học viên đối với tôi, tôi xin cảm ơn họ. Xin kính chúc toàn thể Quý Thầy Cô và bạn bè thật nhiều sức khỏe. Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 06 năm 2022 Học viên Vũ Ngọc Hưởng iii TÓM TẮT Theo thời gian, đã có nhiều nghiên cứu ứng dụng nhựa đường Polyme nhằm tăng khả năng làm việc và giảm hư hỏng của BTN.

Ở Việt Nam, nhựa đường mới này cũng được nghiên cứu ứng dụng để cải thiện mặt đường do phương tiện giao thông ngày càng nhiều và tải trọng nặng, cùng với nhiệt độ cao. Tuy hiệu quả cao nhưng chi phí cao đã làm cho loại nhựa mới nàyd ít được sử dụng. Vì thế, nhựa tái chế PET là giải pháp được nghiên cứu ứng dụng, PET có giá tốt hơn nhưng vẫn cải thiện được đặc tính nhựa đường. Mặt khác, sử dụng PET vào BTN giúp thúc đẩy sản xuất, tiêu thụ lượng nhựa phế thải ở ngoài đời môi trường Tại Việt Nam, việc ứng dụng PET vào trong hỗn hợp BTN chưa được nghiên cứu nhiều.Do đó, nghiên cứu này như là tài liêu tham khảo cho các nghiên cứu về PET tiếp theo.

Nghiên cứu tiến hành trộn PET hạt với hỗn hợp BTN thông thường theo các tỷ lệ 0%, 0.8% trên tổng khối lượng cốt liệu. và thực hiện các thí nghiệm trong phòng để đánh giá các tính chất của hỗn hợp BTNC 12. Nghiên cứu đã cho thấy, phối trộn PET vào BTN bằng PPTK cải tiến giúp hỗn hợp BTN làm việc nhiệt độ cao dưới tác động của độ ẩm tốt hơn. Hàm lượng PET thích hợp nhất là 0.4%( trên tổng khối lượng cốt liệu) sẽ cho hiểu quả tốt nhất trên.Tuy nhiên MĐĐH, CĐCK chưa được cải thiện.

PET chưa cải thiện được khả năng chịu TTĐ của mẫu BTN ở nhiệt độ cao, nhưng khi ở nhiệt độ thấp thì mẫu có khả năng làm việc tốt hơn. iv ABSTRACT For a long time, in the world, there have been many researches and applications of polymer resins in order to increase the machinability and reduce the deterioration of concrete. In Vietnam, asphalt roads are also studied and applied to improve traffic space, which is increasing rapidly in volume and load, combined with high temperature. However, high efficiency coupled with high cost is a major obstacle that makes polymer bitumen rarely used.

Therefore, hill restoration must find a new polymer that has a lower cost but still achieves the desired effect. Among them, recycled PET has been shown by some studies to improve the good quality of bitumen and asphalt mxtures. Currently, the quantitative recycling of plastic in the environment is increasing, the use of PET in plastic is a good solution that is both technically effective and contributes to environmental protection. In Vietnam, the application of PET in the asphalt mixture has not been studied much.

Therefore, this study serves as a reference for further PET studies. More complete and research tools are needed to move towards mass adoption. The study is database for reference and evaluation of subsequent synthetic PET studies in Vietnam. The study used PET granules mixed with asphalt mixture at the rates of 0%, 0.8% of the total weight of aggregate.

The properties of hot mix asphalt which nominal maximum aggregate size is 12.5) are evaluated through laboratory tests Research has shown that, combining asphalt mixture with PET by modified dry process, efficiency of asphalt mixture at high temperature and humidity is improved. The proportion of from 0.4% PET is recommended for the best effectiveness. Howeve, the resistance against permanent deformation, the cracking resistance is not improved. PET is not improved the dynamic load capacity of BTN samples at high temperature, but at low temperature PET improves the workability of samples.

Further studies are needed to improve the mixing method and mixing temperature. v LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ này là do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn bởi thầy PGS. Nguyễn Mạnh Tuấn. Các số liệu thu được là trung thực, khách quan.

Các tài liệu tôi tham khảo đều được trích dẫn đầy đủ. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về số liệu và kết quả nghiên cứu của mình. Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 06 năm 2022 Vũ Ngọc Hưởng vi MỤC LỤC GIỚI THIỆU CHUNG .1 Tính cấp thiết của đề tài .2 Mục tiêu nghiên cứu.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .1 Đối tượng nghiên cứu .2 Phạm vi nghiên cứu .4 Nội dung nghiên cứu .5 Phương pháp nghiên cứu.6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài.1 Ý nghĩa khoa học .2 Ý nghĩa thực tiễn .1 Một số loại polyme đã được nghiên cứu và sử dụng .2 Styrene – butadiene – Styrene (SBS) .3 Styrene – butadiene – rubber (SBR) .2 Tổng quan về nghiên cứu PET.1 Nghiên cứu ứng dụng PET trên thế giới .2 Nghiên cứu ứng dụng ở Việt Nam .3 Phương pháp trộn PET với hỗn hợp bê tông nhựa.10 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .1 Lựa chọn vật liệu .2 Phương pháp trộn PET với hỗn hợp bê tông nhựa .3 Các thí nghiệm đánh giá tính chất của hỗn hợp BTNC 12.1 Thí nghiệm Marshall .2 Thí nghiệm đo mô đun đàn hồi .3 Thí nghiệm cường độ chịu kéo khi ép chẻ .4 Thí nghiệm mô đun phức động .21 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM .1 Thí nghiệm Marshall.2 Thí nghiệm mô đun đàn hồi .3 Thí nghiệm cường độ chịu kéo khi ép chẻ .4 Thí nghiệm mô đun phức động .29 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.37 DANH MỤC TAI LIỆU THAM KHẢO. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

viii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Ký hiệu bên và cấu trúc phân tử của PET.2 Hạt nhựa PET [25] .3 Hạt nhựa PET tăng cứng [26] .1: Các bước thực hiện trong nghiên cứu.2: Đường cong cấp phối BTNC 12.3: PET của công ty Vân Gia Phát .4: Các mẫu chế bị cho thí nghiệm Marshall.5:Thiết bị đo thí nghiệm Marshall.6: Thiết bị thí nghiệm đo mô đun đàn hồi.7: Mẫu được ngâm bảo dưỡng .8: Mẫu dược đặt lên bàn nén.9: Dạng của xung lực thể hiện qua thời gian tăng tải và tải trọng lớn nhất .10: Bố trí thí nghiệm mô đun phức động.11: Hệ số dịch chuyển a(T) trong nghiên cứu.12: Dạng đồ thị Master curve theo hàm sigmoidal.1: Biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng PET với độ ổn định và độ dẻo Marshall.2: Biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng PET và mô đun đàn hồi.3: Biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng PET với cường độ chịu kéo .4: Biểu đồ quan hệ tần số và mô đun phức động của mẫu PET 0.5: Biểu đồ quan hệ tần số và mô đun phức động của mẫu PET 0.6: Biểu đồ quan hệ tần số và mô đun phức động của mẫu PET 0.7: Biểu đồ quan hệ tần số và mô đun phức động của mẫu PET 0.8: Biểu đồ quan hệ tần số và mô đun phức động của mẫu PET 0.9: Đường cong Master Curve của mẫu thông thường.10: Đường cong Master Curve của mẫu sử dụng 0.11: Đường cong Master Curve của mẫu sử dụng 0.12: Đường cong Master Curve của mẫu sử dụng 0.13: Đường cong Master Curve của mẫu sử dụng 0.14: Tương quan về mô đun đàn hồi giữa các mẫu BTNC 12.36 ix DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Một số tính chất vật lý của PET [10] .2: Các tổ hợp hàm lượng PET và hàm lượng nhựa tối ưu tương ứng .1: Kết quả thí nghiệm Marshall .2: Kết quả thí nghiệm mô đun đàn hồi .3: Kết quả thí nghiệm cường độ chịu kéo khi ép chẻ ở 25 oC .