Luận án – Nghiên cứu ảnh hưởng của cốt liệu thô tạo khung đến sự phát triển biến dạng không hồi phục của bê tông nhựa nóng trong điều kiện Việt Nam

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CỐT LIỆU THÔ TẠO KHUNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN BIẾN DẠNG KHÔNG HỒI PHỤC CỦA BÊ TÔNG NHỰA NÓNG TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM

Ngành:

Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Chuyên ngành: Xây dựng đường ôtô và đường thành phố

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của cốt liệu thô tạo khung đến sự phát triển biến dạng không hồi phục của bê tông nhựa nóng trong điều kiện Việt Nam. Bê tông nhựa, một vật liệu phổ biến cho mặt đường ô tô, thường gặp vấn đề lún vệt bánh xe do nhiệt độ cao và tải trọng xe tăng. Mục đích nghiên cứu là đề xuất phương pháp thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa chặt có xét đến khung cốt liệu thô, khảo sát ảnh hưởng của cấp phối và hàm lượng cốt liệu thô tạo khung đến khả năng chống biến dạng không hồi phục, đồng thời xác định các thông số cấu trúc liên quan bằng phương pháp phân tích ảnh để làm rõ vai trò của khung cốt liệu thô.

Nội dung nghiên cứu bao gồm tổng quan về ảnh hưởng của cốt liệu, đề xuất phương pháp thiết kế cấp phối có xét đến khung cốt liệu thô, đánh giá thực nghiệm ảnh hưởng của cốt liệu và khung cốt liệu thô đến biến dạng không hồi phục, và nghiên cứu mối liên hệ giữa cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa với khả năng chống biến dạng không hồi phục.

Kết quả nghiên cứu đã đưa ra khái niệm "hàm lượng cốt liệu thô tạo khung" và chứng minh mối liên hệ của nó với đặc tính biến dạng không hồi phục. Luận án đã ứng dụng thành công phương pháp Bailey trong thiết kế cấp phối và phần mềm IPAS-2 để phân tích cấu trúc mẫu bê tông nhựa, xác định các chỉ tiêu như chỉ số cấu trúc ISI, số tiếp xúc, và chiều dài tiếp xúc. Các thí nghiệm hằn lún vệt bánh xe và từ biến trên 10 hỗn hợp BTN 12,5mm chỉ ra rằng hàm lượng cốt liệu thô tạo khung có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng chống biến dạng không hồi phục. Hỗn hợp được thiết kế theo phương pháp Bailey cho thấy hiệu quả tối ưu về chiều sâu lún vệt bánh xe, độ cứng từ biến, và biến dạng không hồi phục. Các tương quan thực nghiệm bậc hai đã được thiết lập, xác định khoảng hàm lượng cốt liệu thô tạo khung tối ưu (d≥2.36mm) cho BTNC 12,5mm là 65% ± 5% (60% đến 70%) nhằm đạt khả năng kháng biến dạng không hồi phục tốt nhất. Ngoài ra, các chỉ số cấu trúc cốt liệu (ISI, số tiếp xúc, chiều dài tiếp xúc) tăng lên cũng liên quan đến việc giảm chiều sâu lún và biến dạng không hồi phục, đồng thời tăng độ cứng từ biến.

Mục lục chi tiết:

• ĐẶT VẤN ĐỀ

  • I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
  • II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
  • III. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
  • IV. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA CẤP PHỐI CỐT LIỆU VÀ KHUNG CỐT LIỆU THÔ ĐẾN BIẾN DẠNG KHÔNG HỒI PHỤC CỦA BÊ TÔNG NHỰA

  • 1.1. Thành phần vật liệu và cấu trúc của bê tông nhựa
    • 1.1.1. Thành phần vật liệu của bê tông nhựa
    • 1.1.2. Cấu trúc của hỗn hợp bê tông nhựa
  • 1.2. Biến dạng không hồi phục và các hư hỏng có liên quan đến biến dạng không hồi phục của mặt đường bê tông nhựa
    • 1.2.1. Lún vệt bánh xe do BTN mất ổn định (Instability Rutting)
    • 1.2.2. Lún vệt bánh xe do kết cấu (Strutural Rutting)
    • 1.2.3. Lún vệt bánh xe do bong bật bề mặt (Surface/Wear Rutting)
  • 1.3. Các phương pháp đánh giá đặc tính biến dạng không hồi phục của hỗn hợp bê tông nhựa
    • 1.3.1. Thí nghiệm từ biến
    • 1.3.2. Thí nghiệm biến dạng không hồi phục tải trọng lặp tải trọng lặp
    • 1.3.3. Các thí nghiệm mô phỏng
  • 1.4. Các nghiên cứu về ảnh hưởng của cấp phối cốt liệu và khung cốt liệu thô đến khả năng chống biến dạng không hồi phục của hỗn hợp BTN
    • 1.4.1. Các nghiên cứu trên thế giới
    • 1.4.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam
  • 1.5. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về phương pháp phân tích ảnh xác định cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa
  • 1.6. Xác định vấn đề nghiên cứu của luận án
  • 1.7. Phương pháp nghiên cứu

• CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CẤP PHỐI CỐT LIỆU HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA CÓ XÉT ĐẾN HÌNH THÀNH KHUNG CỐT LIỆU THÔ

  • 2.1. Nguyên lý hình thành cường độ của hỗn hợp bê tông nhựa và vai trò của khung cốt liệu thô trong việc hình thành cường độ của hỗn hợp bê tông nhựa
    • 2.1.1. Nguyên lý hình thành cường độ của hỗn hợp bê tông nhựa
    • 2.1.2. Vai trò của cốt liệu thô và khung cốt liệu thô trong việc hình thành cường độ và chống biến dạng không hồi phục của hỗn hợp BTN
  • 2.2. Lý thuyết về cấp phối cốt liệu và các phương pháp thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa
    • 2.2.3. Các phương pháp thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa
  • 2.3. Hướng dẫn lựa chọn cấp phối thô theo các quy trình
  • 2.4. Cơ sở thiết kế cấp phối cốt liệu hỗn hợp bê tông nhựa chặt có xét đến việc tạo khung cốt liệu thô
  • 2.5. Phương pháp thiết kế cấp phối cốt liệu hỗn hợp BTN có xét đến việc hình thành khung cốt liệu thô - Phương pháp Bailey
    • 2.5.1. Cỡ sàng phân định cốt liệu thô và cốt liệu mịn
    • 2.5.2. Phối hợp cốt liệu theo thể tích
    • 2.5.3. Các tỉ số đánh giá cấp phối cốt liệu
  • 2.5.4. Trình tự thiết kế cấp phối cốt liệu hỗn hợp BTN có xét đến việc hình thành khung cốt liệu thô – phương pháp Bailey
  • 2.6. Kết quả thiết kế cấp phối cốt liệu hỗn hợp BTN có xét đến hình thành khung cốt liệu thô - phương pháp Bailey
  • 2.7. Kết luận chương 2

• CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CẤP PHỐI CỐT LIỆU VÀ KHUNG CỐT LIỆU THÔ ĐẾN BIẾN DẠNG KHÔNG HỒI PHỤC CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA

  • 3.1. Kế hoạch thực nghiệm
    • 3.1.1. Vật liệu thí nghiệm
    • 3.1.2. Lựa chọn hỗn hợp BTN có đặc điểm khung cốt liệu thô điển hình
  • 3.1.3. Thí nghiệm đánh giá đặc tính biến dạng không hồi phục của hỗn hợp bê tông nhựa
  • 3.2. Thiết kế thành phần và chế tạo mẫu thí nghiệm
    • 3.2.1. Thí nghiệm đánh giá vật liệu thành phần
    • 3.2.2. Thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa
    • 3.2.3. Đúc mẫu thí nghiệm làm thí nghiệm hằn lún vệt bánh xe và thí nghiệm từ biến
  • 3.3. Kết quả thí nghiệm – phân tích và đánh giá kết quả thí nghiệm
    • 3.3.1. Kết quả và phân tích kết quả thí nghiệm hằn lún vệt bánh xe
    • 3.3.2. Kết quả và phân tích kết quả thí nghiệm từ biến
      • 3.3.2.2. Phân tích đánh giá kết quả thí nghiệm từ biến
        • a. Chỉ tiêu độ cứng từ biến
        • b. Chỉ tiêu biến dạng tổng
        • c. Chỉ tiêu biến dạng không hồi phục
        • d. Chỉ tiêu độ dốc từ biến
  • 3.4. Kết luận Chương 3

• CHƯƠNG 4. CẤU TRÚC CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG BIẾN DẠNG KHÔNG HỒI PHỤC

  • 4.1 Phương pháp phân tích ảnh xác định cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa
    • 4.1.1. Các chỉ số đặc trưng cho cấu trúc của hỗn hợp bê tông nhựa
  • 4.2. Phần mềm IPAS-2 – phần mềm phân tích ảnh xác định cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa
    • 4.2.1. Giới thiệu về phần mềm IPAS-2
    • 4.2.2. Nguyên lý phương pháp phân tích cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa của phần mềm IPAS-2
    • 4.2.3. Phân tích cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa bằng phần mềm IPAS-2
    • 4.2.4. Các thông số cấu trúc cốt liệu trong bê tông nhựa xác định bởi phần mềm IPAS-2
  • 4.3. Áp dụng phần mềm IPAS-2 phân tích cấu trúc của hỗn hợp bê tông nhựa
    • 4.3.1. Chế bị mẫu phục vụ phân tích cấu trúc BTN bằng phần mềm IPAS-2
    • 4.3.2. Kết quả xác định cấu trúc hỗn hợp BTN sử dụng phần mềm IPAS-2
  • 4.4. Phân tích đánh giá kết quả cấu trúc của hỗn hợp BTN xác định bằng phần mềm IPAS-2
    • 4.4.1. Chỉ tiêu chỉ số cấu trúc ISI
    • 4.4.2. Chỉ tiêu số tiếp xúc
    • 4.4.3. Chỉ tiêu chiều dài tiếp xúc
  • 4.5. Quan hệ giữa các chỉ tiêu cấu trúc với các thông số đặc trưng cho khả năng chống biến dạng không hồi phục của hỗn hợp BTN
    • 4.5.1. Quan hệ giữa thông số cấu trúc với chiều sâu lún vệt bánh xe
    • 4.5.2. Quan hệ giữa chỉ số cấu trúc cốt liệu với đặc tính từ biến của hỗn hợp bê tông nhựa ở 60 °C
  • 4.6. Kết luận Chương 4

• KẾT LUẬN CỦA LUẬN ÁN

  • 1. Kết luận
    • Các đóng góp về mặt khoa học
    • Các đóng góp về mặt thực tiễn
  • 2. Kiến nghị và hướng nghiên cứu tiếp tục