Nghiên cứu hàm lượng TPS tối ưu trong bê tông nhựa rỗng cho mặt đường thoát nước tại Việt Nam

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT LUẬN VĂN

ABSTRACT

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

1.3. Phương pháp nghiên cứu

1.4. Ý nghĩa của đề tài

1.5. Nội dung nghiên cứu

2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

2.1. Giới thiệu chung về BTNR

2.1.1. Khái quát

2.1.2. Yêu cầu vật liệu

2.1.3. Chất liên kết

2.1.4. Ưu khuyết điểm của BTNR

2.2. Tổng quan về BTNR và TPS

2.2.1. Tình hình sử dụng và nghiên cứu BTNR trên thế giới

2.2.2. Tổng quan về TPS

2.2.3. Tình hình nghiên cứu về TPS sử dụng trong nhựa đường trên thế giới

2.2.4. Tình hình nghiên cứu về TPS sử dụng trong nhựa đường ở Việt Nam

3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG NHỰA RỖNG

3.1. Đường cong cấp phối thiết kế

3.2. Lựa chọn vật liệu cho thiết kế hỗn hợp

3.3. Thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa rỗng theo phương pháp Marshall

3.3.1. Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu và nhựa đường

3.3.2. Phối trộn cốt liệu

3.3.3. Chuẩn bị mẫu hỗn hợp cốt liệu để đúc mẫu Marshall

3.3.4. Trộn cốt liệu với nhựa đường, đầm mẫu Marshall

3.3.5. Dự đoán hàm lượng nhựa tối ưu

3.3.6. Thí nghiệm và tính toán các chỉ tiêu đặc tính thể tích của hỗn hợp

4. CHƯƠNG 4: SO SÁNH ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CÁC LOẠI CẤP PHỐI BÊ TÔNG NHỰA RỖNG

4.1. Thí nghiệm mô đun đàn hồi

4.2. Thí nghiệm cường độ chịu kéo gián tiếp (ép chẻ)

4.3. Thí nghiệm ổn định Marshall

4.4. Thí nghiệm xác định hệ số thấm

4.5. Thí nghiệm xác định độ mài mòn Cantabro

4.6. Thí nghiệm xác định độ nhám bằng con lắc Anh

4.7. Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của cấp phối đề xuất nghiên cứu và hai cấp phối đối chứng

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

PHỤ LỤC

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về bê tông nhựa rỗng

Bê tông nhựa rỗng (BTNR) là vật liệu được sử dụng rộng rãi trong xây dựng mặt đường thoát nước. BTNR có cấu trúc khung dạng vĩ mô, với độ rỗng dư cao, giúp thoát nước hiệu quả. Vật liệu này bao gồm cốt liệu hạt thô, cốt liệu mịn, chất liên kết và bột khoáng. BTNR khác biệt với bê tông nhựa chặt (BTNC) ở hàm lượng cốt liệu mịn thấp hơn, tạo ra độ rỗng lớn hơn. Điều này giúp BTNR đáp ứng yêu cầu thoát nước và giảm trơn trượt trên mặt đường.

1.1. Khái quát về BTNR

Bê tông nhựa rỗng (BTNR) được biết đến với nhiều tên gọi khác nhau như Porous Asphalt, Open Graded Asphalt Concrete. Vật liệu này sử dụng cấp phối cốt liệu có lượng hạt mịn chiếm tỷ lệ nhỏ, tạo ra độ rỗng dư lớn. BTNR thường được ứng dụng trong các lớp mặt đường thoát nước, giúp giảm tai nạn giao thông khi trời mưa.

1.2. Yêu cầu vật liệu

BTNR yêu cầu cốt liệu hạt thô đồng dạng, ít hoặc không có hạt mịn. Chất liên kết thường sử dụng là bitum cải tiến, giúp cải thiện đặc tính biến dạng và độ bền của vật liệu. BTNR đáp ứng yêu cầu thoát nước và độ nhám cao, phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới như Việt Nam.

II. Tổng quan về TPS trong bê tông nhựa

Tafpack Super (TPS) là phụ gia polyme được sử dụng để cải thiện tính chất của nhựa đường trong BTNR. TPS giúp tăng độ bền, khả năng chịu lực và độ đàn hồi của vật liệu. Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định hàm lượng TPS tối ưu trong BTNR để đạt hiệu quả thoát nước và độ bền cao nhất.

2.1. Giới thiệu về TPS

TPS là phụ gia polyme được sử dụng rộng rãi trong nhựa đường cải tiến. TPS giúp cải thiện độ bền và khả năng chịu lực của BTNR, đặc biệt trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá ảnh hưởng của TPS đến các chỉ tiêu cơ lý của BTNR.

2.2. Tình hình nghiên cứu TPS

TPS đã được nghiên cứu và ứng dụng tại nhiều quốc gia châu Á, cho thấy hiệu quả cao trong việc cải thiện chất lượng BTNR. Tại Việt Nam, nghiên cứu này mở rộng phạm vi thử nghiệm hàm lượng TPS từ 8% đến 20%, nhằm đánh giá toàn diện ảnh hưởng của TPS đến hiệu quả thoát nước và độ bền của BTNR.

III. Thiết kế cấp phối BTNR với TPS

Nghiên cứu thiết kế cấp phối BTNR với các hàm lượng TPS 8%, 12%, 16% và 20%. Quá trình thiết kế bao gồm việc xác định hàm lượng nhựa tối ưu bằng phương pháp Marshall, sau đó đánh giá các chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp BTNR thông qua các thí nghiệm như độ ổn định Marshall, mô đun đàn hồi, cường độ ép chẻ, hệ số thấm, độ mài mòn Cantabro và độ nhám.

3.1. Phương pháp thiết kế

Nghiên cứu sử dụng phương pháp Marshall để xác định hàm lượng nhựa tối ưu trong BTNR. Các hàm lượng nhựa được thử nghiệm từ 4% đến 6%, sau đó lựa chọn hàm lượng tối ưu dựa trên các chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp.

3.2. Thí nghiệm đánh giá

Các thí nghiệm được thực hiện bao gồm độ ổn định Marshall, mô đun đàn hồi, cường độ ép chẻ, hệ số thấm, độ mài mòn Cantabro và độ nhám. Kết quả thí nghiệm giúp đánh giá toàn diện chất lượng của BTNR với các hàm lượng TPS khác nhau.

IV. Đánh giá chất lượng BTNR TPS

Nghiên cứu đánh giá chất lượng của BTNR với các hàm lượng TPS 8%, 12%, 16% và 20% thông qua các thí nghiệm cơ lý. Kết quả cho thấy BTNR với hàm lượng TPS 12% và 16% đạt hiệu quả thoát nước và độ bền cao nhất. Nghiên cứu cũng so sánh chất lượng của BTNR TPS với các loại BTNR khác được sử dụng trong các dự án tại Việt Nam.

4.1. Kết quả thí nghiệm

Kết quả thí nghiệm cho thấy BTNR với hàm lượng TPS 12% và 16% đạt độ ổn định Marshall, mô đun đàn hồi và cường độ ép chẻ cao nhất. Hệ số thấm và độ nhám của BTNR TPS cũng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cho mặt đường thoát nước.

4.2. So sánh với các loại BTNR khác

Nghiên cứu so sánh chất lượng của BTNR TPS với BTNR theo nghiên cứu của Nguyễn Tân Bá và BTNR sử dụng trong dự án cao tốc Hồ Chí Minh - Long Thành - Dầu Giây. Kết quả cho thấy BTNR TPS có ưu điểm vượt trội về hiệu quả thoát nước và độ bền.

V. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu xác định hàm lượng TPS tối ưu trong BTNR là 12% và 16%, đáp ứng yêu cầu thoát nước và độ bền cao. BTNR TPS có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong xây dựng mặt đường thoát nước tại Việt Nam. Nghiên cứu đề xuất tiếp tục mở rộng phạm vi thử nghiệm và ứng dụng BTNR TPS trong các dự án giao thông lớn.

5.1. Kết luận

Nghiên cứu đã xác định hàm lượng TPS tối ưu trong BTNR là 12% và 16%, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và hiệu quả thoát nước. BTNR TPS có ưu điểm vượt trội so với các loại BTNR khác, phù hợp với điều kiện khí hậu và giao thông tại Việt Nam.

5.2. Kiến nghị

Nghiên cứu đề xuất tiếp tục mở rộng phạm vi thử nghiệm BTNR TPS trong các dự án giao thông lớn. Đồng thời, cần nghiên cứu thêm về ảnh hưởng của TPS đến tuổi thọ và độ bền lâu dài của BTNR trong điều kiện thực tế.

Luận văn thạc sĩ về hàm lượng TPS tối ưu trong bê tông nhựa rỗng cho mặt đường thoát nước ở Việt Nam