Nghiên cứu thành phần và tính chất cơ học của bitum epoxy trong hỗn hợp asphalt tại Việt Nam

• Tác giả: Trần Thị Cẩm Hà
• Người hướng dẫn: TS Trần Thị Kim Đăng
• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
• Đề tài: Nghiên Cứu Tính Chất Cơ Học Của Bitum Epoxy Làm Chất Kết Dính Cho Asphalt Tại Việt Nam
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỤC LỤC
• 1. TỔNG QUAN VỀ BITUM-EPOXY VÀ BÊ TÔNG NHỰA EPOXY TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ
• 1.1. Bitum Epoxy và bê tông nhựa Epoxy
• 1.2. Tổng quan về phụ gia cải thiện tính năng của bitum
• 1.3. Phụ gia Epoxy
• 1.4. Các nghiên cứu về bitum-epoxy và BTN sử dụng BE làm chất kết dính trên thế giới
• 1.5. Dự án thử nghiệm BE sử dụng vật liệu địa phƣơng ở 7 quốc gia khác nhau
• 1.6. Nghiên cứu hỗn hợp BTNE sử dụng nguồn vật liệu địa phƣơng ở Trung Quốc
• 1.7. Nghiên cứu sử dụng BE và BTNE ở Nhật Bản
• 1.8. Các ứng dụng của BTNE trên thế giới
• 1.9. Lớp phủ mặt cầu trên cầu thép bản trực hƣớng
• 1.10. Làm mặt đƣờng băng sân bay và mặt đƣờng khu vực cảng
• 1.11. Lớp phủ mặt cầu
• 1.12. Lớp láng nhựa BE và BTNE trên bản trực hƣớng cầu thép
• 1.13. BTNE cấp phối hở làm lớp tạo nhám trên mặt đƣờng ô tô
• 1.14. BTNE làm mặt đƣờng ô tô
• 1.15. Các nghiên cứu và ứng dụng BTNE tại Việt Nam
• 1.16. Xác định vấn đề nghiên cứu của luận án
• 1.17. Phƣơng pháp nghiên cứu
• 2. NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN VÀ MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA BITUM-EPOXY
• 2.1. Xác định thành phần và cách chế tạo BE
• 2.2. Lựa chọn vật liệu epoxy trong nghiên cứu
• 2.3. Lựa chọn bitum sử dụng trong nghiên cứu
• 2.4. Thiết kế phối trộn hỗn hợp Bitum-Epoxy
• 2.5. Lựa chọn thời gian và nhiệt độ bảo dƣỡng mẫu Bitum-Epoxy trƣớc khi thí nghiệm
• 2.6. Lựa chọn chỉ tiêu và phƣơng pháp thí nghiệm đánh giá BE
• 2.7. Lựa chọn chỉ tiêu, kế hoạch thí nghiệm và phân tích đánh giá kết quả
• 2.8. Phƣơng pháp thí nghiệm
• 2.9. Độ kim lún của BE với các tỉ lệ thành phần đƣợc nghiên cứu
• 2.10. Kết quả thí nghiệm độ kim lún
• 2.11. Phân tích kết quả thí nghiệm độ kim lún
• 2.12. Chỉ tiêu nhiệt độ hóa mềm
• 2.13. Kết quả thí nghiệm xác định nhiệt độ hóa mềm
• 2.14. Phân tích kết quả thí nghiệm nhiệt độ hóa mềm
• 2.15. Luận chứng lựa chọn tỷ lệ thành phần trong bitum - epoxy
• 2.16. Thực nghiệm các chỉ tiêu cơ bản của BE với tỉ lệ thành phần đƣợc lựa chọn
• 2.17. Mô đun cắt động của BE với tỉ lệ thành phần đƣợc lựa chọn
• 2.18. Kế hoạch thực nghiệm nghiên cứu Mô đun cắt động của BE
• 2.19. Kết quả thử nghiệm DSR theo chuẩn PG
• 2.20. Kết luận chƣơng 2
• 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG NHỰA SỬ DỤNG CHẤT KẾT DÍNH BITUM-EPOXY
• 3.1. Thiết kế thành phần hỗn hợp BTNE và BTN đối chứng
• 3.2. Luận chứng lựa chọn loại BE cho BTNE và chất kết dính cho BTN đối chứng trong nghiên cứu
• 3.3. Lựa chọn cốt liệu và bột khoáng sử dụng trong nghiên cứu
• 3.4. Xác định hàm lƣợng chất kết dính tối ƣu cho hỗn hợp BTNE và BTNP bằng phƣơng pháp Marshall
• 3.5. Lựa chọn chỉ tiêu trong nghiên cứu và công tác chế tạo mẫu
• 3.6. Lựa chọn chỉ tiêu cơ học của BTN trong nghiên cứu thực nghiệm
• 3.7. Chế tạo mẫu thí nghiệm
• 3.8. Độ ổn định, độ dẻo Marshall và độ ổn định còn lại của BTN
• 3.9. Kế hoạch thí nghiệm Marshall
• 3.10. Kết quả thí nghiệm Marshall và phân tích
• 3.11. Mô đun đàn hồi tĩnh của BTNE
• 3.12. Phƣơng pháp thí nghiệm mô đun đàn hồi tĩnh
• 3.13. Kế hoạch thí nghiệm mô đun đàn hồi tĩnh
• 3.14. Kết quả mô đun đàn hồi tĩnh của BTN và phân tích
• 3.15. Xác định mô đun đàn hồi tĩnh đặc trƣng của BTN
• 3.16. Cƣờng độ kéo uốn của BTNE
• 3.17. Kế hoạch thí nghiệm cƣờng độ kéo uốn
• 3.18. Phƣơng pháp thí nghiệm cƣờng độ kéo uốn
• 3.19. Kết quả thí nghiệm cƣờng độ kéo uốn và phân tích
• 3.20. Cƣờng độ kéo uốn đặc trƣng của BTN
• 3.21. Khả năng kháng lún của BTNE
• 3.22. Độ bền mỏi của BTNE
• 3.23. Mô hình và thông số thí nghiệm
• 3.24. Kết quả thí nghiệm xác định độ bền mỏi và phân tích
• 3.25. Xây dựng phƣơng trình đặc trƣng độ bền mỏi
• 3.26. Mô đun động của BTNE
• 3.27. Lý thuyết cơ bản về mô đun động của BTN
• 3.28. Kế hoạch và trình tự thí nghiệm mô đun động của BTNE
• 3.29. Kết quả thí nghiệm mô đun động ( |E *|) và nhận xét
• 3.30. Xây dựng đƣờng cong chủ mô đun động của BTNE và vật liệu đối chứng BTNP
• 3.31. Mô hình hóa đƣờng cong chủ mô đun động của BTNE và BTNP
• 3.32. Kết luận chƣơng
• 4. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BÊ TÔNG NHỰA EPOXY LÀM LỚP MẶT ĐƢỜNG CẤP CAO VÀ LỚP PHỦ MẶT CẦU
• 4.1. Quy mô giao thông và kết cấu áo đƣờng điển hình của các đƣờng cấp cao ở Việt Nam
• 4.2. Quy mô giao thông trên các tuyến đƣờng cấp cao hiện nay ở Việt Nam
• 4.3. Kết cấu áo đƣờng điển hình trên các tuyến đƣờng cấp cao ở Việt Nam
• 4.4. Phân tích ứng dụng BTNE làm lớp mặt có tính năng cao trong kết cấu áo đƣờng ô tô ở Việt Nam
• 4.5. Đánh giá ứng dụng BTNE làm lớp mặt trong kết cấu áo đƣờng khi thiết kế theo tiêu chuẩn 22 TCN 211-06
• 4.6. Phân tích kết cấu áo đƣờng sử dụng BTNE bằng phƣơng pháp cơ học – thực nghiệm
• 4.7. Phân tích sơ bộ chi phí xây dựng KCAĐ khi sử dụng BTNE đối chứng với BTNP
• 4.8. Đề xuất cấu tạo KCAĐ mềm áp dụng cho đƣờng ô tô có quy mô giao thông lớn ở Việt Nam
• 4.9. Nghiên cứu ứng dụng BTNE làm lớp phủ mặt cầu thép bản trực hƣớng
• 4.10. Lớp phủ mặt cầu trên cầu thép bản trực hƣớng
• 4.11. Sơ đồ nghiên cứu ứng suất biến dạng của mặt cầu thép bản trực hƣớng
• 4.12. Kết quả tính toán trạng thái ứng suất biến dạng của hệ dầm thép và lớp phủ mặt cầu trong cầu thép bản trực hƣớng
• 4.13. Đề xuất các kết cấu sử dụng BTNE trên mặt cầu thép bản trực hƣớng
• 4.14. Kết luận chƣơng 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Tóm tắt

I. Tổng quan về bitum epoxy và bê tông nhựa epoxy

Bitum epoxy là một loại vật liệu kết dính mới, được phát triển nhằm cải thiện tính chất cơ học của bê tông nhựa. Tính chất cơ học của bitum epoxy được nghiên cứu kỹ lưỡng, cho thấy khả năng chịu tải tốt hơn so với bitum truyền thống. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng bitum epoxy làm chất kết dính cho asphalt có thể giảm thiểu các vấn đề như nứt, lún và bong tróc. Các nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra rằng bitum epoxy có thể cải thiện đáng kể độ bền và tuổi thọ của mặt đường. Đặc biệt, trong điều kiện khí hậu Việt Nam, việc áp dụng bitum epoxy có thể giúp tăng cường khả năng chống chịu với nhiệt độ cao và tải trọng lớn.

1.1. Thành phần và cách chế tạo bitum epoxy

Thành phần chính của bitum epoxy bao gồm các hợp chất epoxy và bitum truyền thống. Quá trình chế tạo bitum epoxy yêu cầu sự kết hợp chính xác giữa các thành phần để đảm bảo tính năng tối ưu. Việc lựa chọn loại bitum và tỷ lệ pha trộn giữa bitum và epoxy là rất quan trọng. Nghiên cứu cho thấy rằng tỷ lệ pha trộn từ 35% đến 50% epoxy trong bitum epoxy mang lại hiệu quả tốt nhất về mặt cơ học. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng bitum epoxy có độ kim lún và nhiệt độ hóa mềm cao hơn, cho thấy khả năng chịu nhiệt tốt hơn so với bitum thông thường.

II. Nghiên cứu thực nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa sử dụng chất kết dính bitum epoxy

Nghiên cứu thực nghiệm đã được thực hiện để xác định các chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa sử dụng bitum epoxy. Các chỉ tiêu như độ ổn định, độ dẻo Marshall và mô đun đàn hồi tĩnh đã được đánh giá. Kết quả cho thấy bê tông nhựa sử dụng bitum epoxy có độ ổn định cao hơn so với bê tông nhựa sử dụng bitum truyền thống. Điều này chứng tỏ rằng bitum epoxy có khả năng cải thiện đáng kể tính năng của bê tông nhựa, giúp tăng cường độ bền và khả năng chống lún. Các thí nghiệm cũng cho thấy rằng bitum epoxy có khả năng kháng nứt tốt hơn, điều này rất quan trọng trong điều kiện giao thông nặng nề tại Việt Nam.

2.1. Kế hoạch thí nghiệm và phân tích kết quả

Kế hoạch thí nghiệm được thiết kế để đánh giá các chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa sử dụng bitum epoxy. Các mẫu thử nghiệm được chế tạo theo tỷ lệ thành phần đã được xác định trước đó. Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng bê tông nhựa sử dụng bitum epoxy có độ dẻo và độ ổn định cao hơn, cho phép chịu tải tốt hơn trong điều kiện giao thông thực tế. Phân tích kết quả cho thấy rằng việc sử dụng bitum epoxy không chỉ cải thiện tính chất cơ học mà còn kéo dài tuổi thọ của mặt đường, giảm thiểu chi phí bảo trì trong tương lai.

III. Ứng dụng của bê tông nhựa epoxy trong xây dựng đường ô tô

Bê tông nhựa epoxy đã được áp dụng trong nhiều dự án xây dựng đường ô tô tại Việt Nam. Việc sử dụng bitum epoxy làm chất kết dính cho bê tông nhựa không chỉ giúp cải thiện chất lượng mặt đường mà còn tăng cường khả năng chịu tải và độ bền. Các nghiên cứu cho thấy rằng bê tông nhựa epoxy có thể được sử dụng cho các tuyến đường có lưu lượng giao thông lớn, nơi mà yêu cầu về độ bền và khả năng chống lún là rất cao. Việc áp dụng bitum epoxy trong xây dựng đường ô tô có thể giúp giảm thiểu các sự cố hư hỏng sớm, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế cho các dự án giao thông.

3.1. Phân tích chi phí và lợi ích

Phân tích chi phí cho thấy rằng mặc dù chi phí ban đầu cho việc sử dụng bitum epoxy có thể cao hơn so với bitum truyền thống, nhưng lợi ích lâu dài từ việc giảm thiểu chi phí bảo trì và nâng cao tuổi thọ mặt đường là rất đáng kể. Các dự án sử dụng bê tông nhựa epoxy đã cho thấy sự giảm thiểu đáng kể trong các sự cố hư hỏng, từ đó tiết kiệm chi phí cho các cơ quan quản lý giao thông. Việc áp dụng bitum epoxy không chỉ mang lại lợi ích về mặt kinh tế mà còn góp phần nâng cao chất lượng hạ tầng giao thông tại Việt Nam.