CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Tình Hình Khí Hậu Việt Nam Việt Nam nằm trong vành đai nội chí tuyến, quanh năm có nhiệt độ cao và độ ẩm lớn. Phía Bắc chịu ảnh hưởng của lục địa Trung Quốc nên ít nhiều mang tính khí hậu lục địa. Biển Đông ảnh hưởng sâu sắc đến tính chất nhiệt đới gió mùa ẩm của đất liền. Khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm không thuần nhất trên toàn lãnh thổ Việt Nam, hình thành nên các miền và vùng khí hậu khác nhau rõ rệt.
Khí hậu Việt Nam thay đổi theo mùa và theo vùng từ thấp lên cao, từ bắc vào nam và từ đông sang tây. Do chịu sự tác động mạnh của gió mùa đông bắc nên nhiệt độ trung bình ở Việt Nam thấp hơn nhiệt độ trung bình nhiều nước khác cùng vĩ độ ở Châu Á. Nhiệt độ trung bình tại Việt Nam dao động từ 21oC đến 27oC và tăng dần từ bắc vào nam. Mùa hè, nhiệt độ trung bình trên cả nước là 25oC (Hà Nội 23oC, Huế 25oC, thành phố Hồ Chí Minh 26oC).
Mùa đông ở miền Bắc, nhiệt độ xuống thấp nhất vào các tháng Mười Hai và tháng Giêng. Ở vùng núi phía Bắc, như Sa Pa, Tam Đảo, Hoàng Liên Sơn, nhiệt độ xuống tới 0oC, có tuyết rơi. Việt Nam có lượng bức xạ mặt trời rất lớn với số giờ nắng từ 1. Lượng mưa trung bình hàng năm từ 1.
Độ ẩm không khí trên dưới 80%. Do ảnh hưởng gió mùa và sự phức tạp về địa hình nên Việt Nam thường gặp bất lợi về thời tiết như bão, lũ lụt, hạn hán (trung bình một năm có 6-10 cơn bão và áp thấp nhiệt đới, lũ lụt, hạn hán đe dọa). Vì vậy lựa chọn vật liệu cho đường giao thông nông thôn có độ bền phù hợp với điều kiện khí hậu ở Việt Nam là vấn đề cấp thiết cần quan tâm và nghiên cứu chuyên sâu.2 Đặc Điểm Về Sự Phát Triển & Xây Dựng Giao Thông Ở Việt Nam Trong những năm cuối của thế kỷ 20 và những năm đầu của thế kỷ 21, đất nước Việt Nam đang chuyển mình đổi mới, mọi mặt của đời sống kinh tế xã hội đều phát triển với tốc độ nhanh. Cùng với sự phát triển của kinh tế, xã hội là sự gia tăng nhanh về số lượng các phương tiện giao thông ở nước ta, cho nên Nhà nước đặc biệt quan tâm và đầu tư với nguồn kinh phí rất lớn để phát triển cơ sở hạ tầng giao thông vận tải, nhất là mạng lưới GTVT đường bộ để đáp ứng nhu cầu vận tải ngày một tăng nhanh.
Nhà nước đã đặc biệt chú trọng xây dựng mới các tuyến đường vành đai để giảm tải lưu lượng xe quá cao trong các đô thị, các tuyến cao tốc nối đô thị với nhau đảo bảo đi lại an toàn nhanh chóng, đảm bảo thuận lợi thông thương giữa các miền. Bên cạnh việc xây dựng các tuyến mới, các trục đường cũ đang được nâng cấp cải tạo để đáp ứng nhu cầu đi lại của người dân thì Nhà nước còn quan tâm phát triển , nâng cấp đường giao thông nông thôn. Đặc điểm đường giao thông nông thôn ở nước ta hiện nay đa phần có cấu tạo mặt đường thường là mặt đường cấp phối sỏi đỏ, cấp phối đá dăm hoặc cao hơn nữa là láng nhựa v.v…Với cấu tạo như thế thì hầu như mặt đường sẽ bị phá hoại, hư hỏng khi gặp thời tiết mưa bão. Vì thế chúng ta cần có một loại vật liệu phù hợp để làm lớp phủ cho mặt đường giao thông nông thôn , tạo điều kiện cho giao thông an toàn, thuận lợi.
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên học viên đã chọn nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu sử dụng vật liệu Carboncor asphalt để xây dựng mặt đường giao thông nông thôn”. Làm đề tài Luận văn Thạc sỹ.3 Giới Thiệu Vật liệu Carboncor Asphalt Carboncor asphalt được phát minh vào năm 2000 bởi tập đoàn Nam Phi. Công nghệ này thích hợp cho các nước có khí hậu nhiệt đới như ở Việt Nam và các nước đang phát triển do tiết kiệm chi phí. Carboncor asphalt là sản phẩm trộn sẵn trong trạm trộn chuyên dụng, bao gồm tro, than rác có carbon (carbonaceaous shale), cốt liệu đá, nhũ tương được -9- trộn với tỷ lệ quy định.
Nhờ sự kết hợp giữa các phần tử carbon đó được hoạt hóa cho phép tạo ra một sự liên kết tốt hơn, gắn kết một cách có hiệu quả các thành phần với nhau. Cường độ của lớp vật liệu Carboncor asphalt sau khi thi công được hình thành và phát triển theo thời gian dưới tác động của liên kết đá-nhựa và quá trình bay hơi.Thành phần cấu tạo Carboncor asphalt Phản ứng hóa học hình thành liên kết và cường độ chịu lực cho thảm Carboncor Hình 1-2.Cơ chế hình thành và liên kết Carboncor asphalt 1.4 Công nghệ sản xuất Carboncor Asphalt Công nghệ sản xuất vật liệu Carboncor asphalt gồm các bước như sau: Thu gom than rác từ mỏ than→Sàn tuyển chọn than rác tại bãi than→Vận chuyển than rác sau khi sàn đến nhà máy sản xuất Carboncor asphalt→Lưu giữ than rác tại nhà máy sản xuất Carboncor asphalt→Chuyển than rác vào phểu - 10 - chứa tại trạm trộn→Trộn thêm đá dăm để đảm bảo đường cong cấp phối và với một loại nhũ tương đặc biệt→Hỗn hợp Carboncor asphalt. Sau khi trộn xong, vật liệu Carboncor asphalt được đựng trong bao kín hoặc được lưu giữ ở dạng rời, sau đó vận chuyển tới công trường thi công.Sơ đồ công nghệ sản xuất vật liệu Carboncor asphalt - 11 - 1.2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu các chỉ tiêu cơ lí của vật liệu Carboncor asphalt , đánh giá chất lượng vật liệu và việc sử dụng vật liệu Carboncor asphalt xây dựng đường giao thông nông thôn tại Việt Nam.3 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Nghiên cứu tổng quan về thực trạng đường giao thông nông thôn ở Việt Nam. Nghiên cứu hỗn hợp bê tông nhựa, yêu cầu vật liệu chế tạo, các phương pháp thiết kế và thí nghiệm các chỉ tiêu của bê tông nhựa theo phương pháp Marshall.
Nghiên cứu thiết kế áo đường cho đường giao thông nông thôn bằng vật liệu Carboncor asphalt theo 22TCVN 211-06 Nghiên cứu thực nghiệm các tính chất của vật liệu Carboncor asphalt.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp nghiên cứu về lý thuyết các tính chất kỹ thuật của vật liệu Carboncor asphalt Phương pháp nghiên cứu về thực nghiệm: thí nghiệm các tính chất của vật liệu Carboncor asphalt. Áp dụng vật liệu Carboncor asphalt để thiết kế xây dựng mặt đường giao thông nông thôn.5 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Về mặt lý thuyết :góp phần vào việc cải thiện và phát triển hệ thống giao thông nông thôn, tạo điều kiện cho lưu thông hàng hóa nhanh chóng, cải thiện cơ cấu sản xuất, thu hút đầu tư, kỹ thuật, công nghệ để phát triển sản xuất, khai thác tốt tiềm năng và nguồn lực địa phương. Về mặt thực nghiệm: bước đầu dựa trên các thí nghiệm đạt được để phân tích ưu nhược điểm của vật liệu Carboncor asphalt, công nghệ sản xuất và định hướng sử dụng vật liệu Carboncor asphalt ở Việt Nam trong tương lai. - 12 - CHƯƠNG II CƠ SỞ KHOA HỌC 2.1 BÊ TÔNG NHỰA -YÊU CẦU VẬT LIỆU CHẾ TẠO 2.1 Giới Thiệu Bê Tông Nhựa Bê tông nhựa hay bê tông asphalt là một hỗn hợp vật liệu bao gồm: đá, cát, bột khoáng và phụ gia ( nếu có ) được phối hợp với nhau theo một tỉ lệ hợp lý để tạo một cấp phối tốt nhất, được trộn nóng hoặc nguội với nhựa theo một chế độ nhất định trong trạm trộn rồi được rải nóng ( đối với bê tông nhựa trộn nóng ) ở nhiệt độ thích hợp và lu lèn.
Trong đó: + Đá dăm và cát là bộ khung chịu lực, tăng tính ổn định của bê tông nhựa. Làm cho bê tông nhựa có khả năng chịu tác dụng của ngọai lực và tạo độ nhám cho bề mặt đường. + Cát : đóng vai trò lấp đầy các lỗ rỗng giữa các hạt đá dăm, nó sẽ cùng với đá dăm làm thành bộ khung chủ yếu của bê tông nhựa + Bột khoáng đóng vai trò là thành phần rất quan trọng trong hỗn hợp bê tông nhựa, nó vai trò lấp đầy lỗ rỗng giữa các cốt liệu lớn ( cát, đá dăm hay sỏi ) không những làm tăng độ đặc của hỗn hợp mà còn làm tăng nhanh tỷ diện bề mặt các cốt liệu , làm cho màng bitum trên mặt hạt khoáng vật càng mỏng và như thế sẽ làm lực tương tác của nó tăng lên, cường độ và độ bền của bê tông nhựa cũng tăng. + Bitum là chất kết dính hữu cơ có khả năng dính kết các vật liệu khoáng vật tạo một hỗn hợp chịu lực mới.
+ Phụ gia: có vai trò trong việc cải thiện một số tính chất nào đó trong bê tông nhựa như làm tăng tính dẻo, tính ổn định với nhiệt v. Thường phụ gia được thêm vào để cải tiến một số tính chất của bitum như : Bitum có pha thêm lưu huỳnh, Bitum có pha thêm cao su, Bitum có pha thêm mangan hữu cơ. - 13 - + Như vậy ta có thể thấy rằng 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.2 Phân Loại Bê Tông Nhựa Bê tông nhựa được phân thành các loại khác nhau, tùy thuộc vào phương pháp thi công, nhiệt độ lúc rãi, kích cỡ đá lớn nhất, thành phần cấp phối và hàm lượng đá dăm, độ rỗng dư, theo loại và chất lượng vật liệu sử dụng.Mỗi nước có sự phân loại của riêng mình tuy rằng sự phân loại đó có khác nhau về hình thức nhưng tựu trung đều giống nhau trong quan điểm đó là cách phối hợp vật liệu , cách chế tạo và thi công thế nào để đáp ứng được các yêu cầu chủ yếu của từng lớp tương ứng với từng vị trí trong kết cấu áo đường. Theo tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa hiện nay ở Việt Nam thì có thể phân ra các loại sau: 2.1 Theo cỡ hạt lớn nhất danh định của cấp phối đá Phân loại theo cỡ hạt lớn nhất danh định của cấp phối đá( tương ứng cỡ sàn tròn tiêu chuẩn mà cỡ sàng nhỏ nhất ngay sát dưới nó có lượng sót tích lũy lớn hơn 5% ), thì bê tông nhựa rãi nóng chia làm bốn loại: + Bê tông nhựa hạt lớn: dmax=40mm + Bê tông nhựa hạt trung: dmax=25mm + Bê tông nhựa hạt nhỏ: dmax=15mm + Bê tông nhựa hạt cát: dmax=5mm 2.2 Theo độ rỗng còn dư : bê tông nhựa được chia làm hai loại + Bê tông nhựa chặt ( BTNC ) có độ rỗng dư từ 3% đến 6% thể tích.
Trong thành phần bắt buộc phải có bột khoáng.
