Nghiên cứu thành phần vật liệu tối ưu cho lớp bê tông nhựa tạo nhám mặt đường cấp cao tại Việt Nam

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN BÊ TÔNG NHỰA LỚP TẠO NHÁM

1.1. Cấu trúc và thành phần hỗn hợp của bê tông nhựa thông thường

1.2. Thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám OGFCA

1.3. Chất liên kết

1.4. Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám mặt đường

1.4.1. Ảnh hưởng của cốt liệu đến độ nhám mặt đường

1.4.2. Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám vi mô

1.4.3. Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám vĩ mô

1.4.4. Các yếu tố ảnh hưởng khác đến độ nhám mặt đường

1.5. Tổng quan vật liệu bê tông nhựa tạo nhám OGFCA

1.5.1. Khái niệm về bê tông nhựa tạo nhám OGFCA

1.5.2. Đặc điểm vật liệu bê tông nhựa tạo nhám OGFCA

1.5.3. Phân tích và đánh giá tình hình sử dụng vật liệu OGFCA ở nước ngoài

1.6. Tình hình sử dụng vật liệu BTN tạo nhám ở Việt Nam

1.7. Kết luận chương 1

2. CHƯƠNG II: XÁC LẬP THÀNH PHẦN CÁC HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA LỚP TẠO NHÁM PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

2.1. Yêu cầu cơ bản đối với vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám

2.2. Lựa chọn thành phần cốt liệu

2.2.1. Đặc trưng kỹ thuật yêu cầu cho cốt liệu

2.2.2. Yêu cầu cốt liệu cho hỗn hợp OGFCA

2.3. Kích cỡ hạt lớn nhất và loại hỗn hợp OGFCA

2.4. Thành phần vật liệu hỗn hợp

2.5. Đặc điểm cấp phối cốt liệu

2.6. Đề xuất các loại hỗn hợp cốt liệu cho OGFCA tại Việt Nam

2.7. Lựa chọn cốt liệu cho thiết kế hỗn hợp

2.8. Chất liên kết

2.9. Bột khoáng

2.10. Thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám

2.10.1. Thiết kế thành phần hỗn hợp theo phương pháp Marshall

2.10.1.1. Quy trình đúc mẫu hỗn hợp trong phòng thí nghiệm

2.10.1.2. Máy móc và dụng cụ thí nghiệm

2.10.1.3. Trình tự đúc mẫu

2.10.2. Thí nghiệm thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám

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

2.10.2.2. Tính tỷ lệ phối trộn các cốt liệu

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

2.10.2.4. Trộn cốt liệu với nhựa đường và đầm mẫu Marshall

2.10.2.5. Thí nghiệm xác định các đặc trưng cơ lý mẫu thí nghiệm

2.10.2.6. Xác định hàm lượng nhựa tối ưu

2.11. Xác lập thành phần các hỗn hợp và đề xuất các chỉ tiêu kỹ thuật

2.12. Kết luận chương 2

3. CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CÁC HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA TẠO NHÁM VÀ LỰA CHỌN THÀNH PHẦN VẬT LIỆU HỢP LÝ CỦA HỖN HỢP

3.1. Các loại hỗn hợp cấp phối đề xuất thí nghiệm

3.2. Chuẩn bị vật liệu

3.3. Chế bị mẫu

3.4. Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá các chỉ tiêu cơ lý các mẫu thử

3.4.1. Thực nghiệm xác định modul đàn hồi vật liệu

3.4.2. Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo gián tiếp

3.4.3. Thí nghiệm xác định hệ số cường độ chịu kéo gián tiếp

3.4.4. Thí nghiệm xác định hệ số thấm

3.4.5. Thí nghiệm xác định độ mài mòn Cantabro

3.5. Kiểm tra vệt hằn bánh xe vật liệu nghiên cứu

3.5.1. Đặc điểm thử nghiệm vệt hằn bánh xe

3.5.2. Mục đích của thử nghiệm vệt hằn lún bánh xe

3.5.3. Kết quả thử nghiệm

3.6. Lựa chọn thành phần vật liệu hợp lý cho hỗn hợp

3.7. Kết luận chương 3

4. CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG KHAI THÁC LỚP BÊ TÔNG NHỰA TẠO NHÁM MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ

4.1. Nghiên cứu một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng khai thác của lớp BTN tạo nhám

4.1.1. Nghiên cứu mối quan hệ giữa độ rỗng dư và độ nhám vĩ mô

4.1.2. Nghiên cứu mối quan hệ giữa độ rỗng dư và độ hút nước

4.1.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của hiệu ứng màng nước đến điều kiện chạy xe

4.1.4. Nghiên cứu sự thay đổi độ nhám vĩ mô của mặt đường cao tốc theo thời gian

4.1.5. Nghiên cứu hiệu quả tăng nhám bằng công nghệ phun rữa cao áp

4.2. Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng vật liệu bê tông nhựa tạo nhám

4.2.1. Giải pháp kiểm tra sản xuất vật liệu bê tông nhựa tạo nhám tại trạm trộn

4.2.2. Giải pháp thi công lớp vật liệu bê tông nhựa nhám

4.2.3. Giải pháp giám sát, kiểm tra và nghiệm thu vật liệu bê tông nhựa tạo nhám

4.2.4. Giải pháp quản lý khai thác vật liệu bê tông nhựa lớp tạo nhám

4.3. Kết luận chương 4

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

I. Tổng quan về bê tông nhựa tạo nhám

Bê tông nhựa tạo nhám là một loại vật liệu xây dựng đường bộ được sử dụng rộng rãi trong các công trình đường cấp cao. Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định thành phần vật liệu tối ưu cho lớp bê tông nhựa tạo nhám, đặc biệt là trong điều kiện khí hậu và địa lý của Việt Nam. Vật liệu xây dựng này cần đảm bảo độ nhám cao, độ bền và khả năng thoát nước tốt để đáp ứng yêu cầu an toàn giao thông. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám mặt đường bao gồm cốt liệu, chất liên kết và kỹ thuật thi công. Nghiên cứu cũng đề cập đến các tiêu chuẩn mặt đường và ứng dụng của bê tông nhựa tạo nhám trong thực tế.

1.1. Cấu trúc và thành phần hỗn hợp bê tông nhựa

Bê tông nhựa tạo nhám thường có cấu trúc hở, giúp tăng độ nhám và khả năng thoát nước. Thành phần hỗn hợp bao gồm cốt liệu thô, cốt liệu mịn, nhựa đường và bột khoáng. Cốt liệu thô đóng vai trò quan trọng trong việc tạo độ nhám vĩ mô, trong khi nhựa đường và bột khoáng giúp tăng độ bền và khả năng liên kết. Nghiên cứu đã phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám vi mô và vĩ mô, từ đó đề xuất các giải pháp tối ưu hóa vật liệu.

1.2. Ứng dụng bê tông nhựa tạo nhám tại Việt Nam

Tại Việt Nam, bê tông nhựa tạo nhám đã được áp dụng trên một số tuyến đường cao tốc như Hà Nội - Hải Phòng và TP.HCM - Long Thành. Tuy nhiên, việc sử dụng vật liệu này vẫn còn hạn chế do chi phí cao và phụ thuộc vào công nghệ ngoại nhập. Nghiên cứu nhấn mạnh sự cần thiết của việc làm chủ công nghệ sản xuất và thi công để cải thiện chất lượng mặt đường, đặc biệt là trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm.

II. Xác lập thành phần vật liệu tối ưu

Nghiên cứu đã xác lập thành phần vật liệu tối ưu cho bê tông nhựa tạo nhám dựa trên các thí nghiệm trong phòng và hiện trường. Các yêu cầu kỹ thuật đối với cốt liệu, nhựa đường và bột khoáng được phân tích chi tiết. Kết quả cho thấy, hỗn hợp với độ rỗng dư từ 16% đến 18% đáp ứng tốt các yêu cầu về độ nhám và độ bền. Nghiên cứu cũng đề xuất các chỉ tiêu kỹ thuật cho vật liệu, bao gồm độ ổn định Marshall, độ dẻo và độ rỗng cốt liệu.

2.1. Lựa chọn cốt liệu và chất liên kết

Cốt liệu thô được lựa chọn dựa trên kích cỡ hạt và độ bền cơ học. Nhựa đường sử dụng là loại polime có khả năng chịu nhiệt và độ bám dính cao. Bột khoáng được thêm vào để tăng độ chặt và khả năng liên kết của hỗn hợp. Nghiên cứu đã tiến hành các thí nghiệm xác định hàm lượng nhựa tối ưu, đảm bảo hỗn hợp đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu.

2.2. Thiết kế hỗn hợp theo phương pháp Marshall

Phương pháp Marshall được sử dụng để thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám. Các thí nghiệm bao gồm đúc mẫu, xác định độ ổn định, độ dẻo và độ rỗng cốt liệu. Kết quả thí nghiệm cho thấy, hỗn hợp với hàm lượng nhựa tối ưu đạt được độ ổn định cao và đáp ứng các yêu cầu về độ nhám và độ bền. Nghiên cứu cũng đề xuất các giá trị kỹ thuật giới hạn cho hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám.

III. Nghiên cứu thực nghiệm và ứng dụng

Nghiên cứu thực nghiệm đã xác định các đặc trưng cơ lý của bê tông nhựa tạo nhám, bao gồm modul đàn hồi, cường độ chịu kéo gián tiếp và hệ số thấm. Các thí nghiệm được tiến hành trong phòng và hiện trường để đánh giá hiệu quả của vật liệu trong điều kiện thực tế. Kết quả cho thấy, hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám đáp ứng tốt các yêu cầu về độ nhám và độ bền, đặc biệt là trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm.

3.1. Đánh giá độ nhám và độ bền

Các thí nghiệm xác định độ nhám vĩ mô và vi mô được tiến hành trên các mẫu thử. Kết quả cho thấy, độ nhám vĩ mô của mặt đường phụ thuộc vào độ rỗng dư của hỗn hợp. Nghiên cứu cũng đánh giá độ bền của vật liệu thông qua các thí nghiệm mài mòn Cantabro và kiểm tra vệt hằn bánh xe. Kết quả cho thấy, hỗn hợp bê tông nhựa tạo nhám có độ bền cao và khả năng chịu mài mòn tốt.

3.2. Giải pháp nâng cao chất lượng khai thác

Nghiên cứu đề xuất các giải pháp nâng cao chất lượng khai thác bê tông nhựa tạo nhám, bao gồm kiểm tra sản xuất, thi công và giám sát chất lượng vật liệu. Các giải pháp này nhằm đảm bảo độ nhám và độ bền của mặt đường trong quá trình khai thác. Nghiên cứu cũng đề xuất sử dụng công nghệ phun rửa cao áp để duy trì độ nhám của mặt đường theo thời gian.

Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu xác định thành phần vật liệu hợp lý cho lớp bê tông nhựa tạo nhám mặt đường cấp cao ở Việt Nam