Luận án – Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng chống nứt của bê tông nhựa Superpave thiết kế theo nguyên lý cân bằng trong điều kiện Việt Nam

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN KHẢ NĂNG CHỐNG NỨT CỦA BÊ TÔNG NHỰA SUPERPAVE THIẾT KẾ THEO NGUYÊN LÝ CÂN BẰNG TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM

Ngành:

Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN KHẢ NĂNG CHỐNG NỨT CỦA BÊ TÔNG NHỰA SUPERPAVE THIẾT KẾ THEO NGUYÊN LÝ CÂN BẰNG TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM" tập trung giải quyết vấn đề nứt của mặt đường bê tông nhựa (BTN) mà phương pháp thiết kế Marshall truyền thống chưa xử lý triệt để, đồng thời đề xuất áp dụng phương pháp thiết kế Superpave theo nguyên lý cân bằng phù hợp với điều kiện Việt Nam.

Nghiên cứu đề xuất và đánh giá các phương pháp thí nghiệm để xác định khả năng chống nứt của BTN Superpave, bao gồm thí nghiệm IDEAL CTindex (theo ASTM D8225, ngưỡng CTindex ≥ 70) và thí nghiệm uốn dầm bán nguyệt SCB (theo TCVN 11347:2021, ngưỡng FI ≥ 8.0). Đối với khả năng chống lún vệt bánh xe (LVBX), phương pháp Hamburg Wheel Tracking (Quyết định 1617/QĐ-BGTVT) được đề xuất, và khả năng kháng ẩm được đánh giá bằng thí nghiệm TSR (TCVN 12914:2020, ngưỡng TSR ≥ 80%). Luận án ủng hộ phương pháp thiết kế hỗn hợp BTN Superpave theo nguyên lý cân bằng dạng A (Thiết kế theo thể tích và kiểm tra, xác nhận các đặc tính làm việc) tại Việt Nam.

Nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện trên mẫu BTN12.5 và BTN19 với các yếu tố ảnh hưởng như cỡ hạt, nguồn gốc cốt liệu (đá vôi, đá bazan), loại nhựa đường (PG64-16, PG64-22, PG82-22) và hàm lượng nhựa. Kết quả cho thấy, việc tăng cỡ hạt danh định từ 12.5mm lên 19mm làm giảm khả năng chống nứt nhưng ít ảnh hưởng đến LVBX. Cốt liệu bazan thể hiện khả năng chống nứt mỏi tốt hơn 12-13% và chống LVBX tốt hơn 12% so với cốt liệu đá vôi. Nhựa đường PG82-22 (polime PMB.III) mang lại hiệu quả vượt trội về chống nứt mỏi và LVBX. Tăng hàm lượng nhựa thiết kế giúp tăng khả năng chống nứt mỏi nhưng lại làm giảm khả năng chống LVBX.

Luận án cũng xây dựng 12 phương trình hồi quy mô tả mối quan hệ giữa các chỉ số CTindex, FI, chiều sâu LVBX với các yếu tố đầu vào. Phân tích bằng phương pháp cơ học thực nghiệm (MEPDG) chỉ ra rằng khí hậu (đặc biệt là vùng Nghệ An), loại nhựa, hàm lượng nhựa, loại BTN và loại đá là những yếu tố chính ảnh hưởng đến các trạng thái giới hạn khai thác của mặt đường.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Đặt vấn đề, lí do lựa chọn đề tài
  • 2. Mục đích nghiên cứu
  • 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
  • 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
  • 5. Nội dung nghiên cứu

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG NHỰA SUPERPAVE VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG CHỐNG NỨT CỦA BÊ TÔNG NHỰA SUPERPAVE

  • 1.1. Tổng quan về bê tông nhựa Superpave và phương pháp thiết kế hỗn hợp
  • 1.2. Phân tích thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa Superpave theo nguyên lý cân bằng
  • 1.3. Các dạng hư hỏng chính của mặt đường BTN
  • 1.4. Các dạng nứt mỏi và phương pháp thí nghiệm đánh giá
  • 1.5. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chống nứt của bê tông nhựa Superpave trên thế giới
  • 1.6. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về bê tông nhựa Superpave và phương pháp đánh giá khả năng chống nứt của bê tông nhựa
    • 1.6.1. Các nghiên cứu trên thế giới
    • 1.6.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam
  • 1.7. Xác định vấn đề nghiên cứu của luận án
  • 1.8.3. Phương pháp nghiên cứu

• CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỐNG NỨT CỦA BÊ TÔNG NHỰA SUPERPAVE

  • 2.1. Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa Superpave theo nguyên lý cân bằng BMD ở Việt Nam
  • 2.2. Nghiên cứu lựa chọn các phương pháp thí nghiệm đánh giá khả năng chống nứt của bê tông nhựa Superpave ở Việt Nam
    • 2.2.1. Phương pháp thí nghiệm uốn dầm 4 điểm
    • 2.2.2. Phương pháp thí nghiệm uốn dầm bán nguyệt SCB theo AASHTO
    • 2.2.3. Phương pháp thí nghiệm IDEAL CTindex
    • 2.2.4. Phương pháp thí nghiệm uốn dầm bán nguyệt SCB theo ASTM
    • 2.2.5. Phương pháp thí nghiệm Texas overlay test
    • 2.2.6. Phân tích lựa chọn phương pháp thí nghiệm đánh giá khả năng chống nứt của bê tông nhựa Superpave ở Việt Nam
  • 2.3. Phân tích, lựa chọn phương pháp thí nghiệm đánh giá khả năng chống lún vệt bánh xe phù hợp với điều kiện Việt Nam
  • 2.4. Phân tích, lựa chọn phương pháp thí nghiệm đánh giá khả năng kháng ẩm phù hợp với điều kiện Việt Nam
  • 2.5. Kết luận chương 2

• CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG CHỐNG NỨT CỦA BÊ TÔNG NHỰA SUPERPAVE THEO NGUYÊN LÝ CÂN BẰNG

  • 3.1. Mục tiêu, nội dung nghiên cứu thực nghiệm, thiết kế thí nghiệm và trình tự phân tích thống kê xử lý số liệu
    • 3.1.1. Mục tiêu
    • 3.1.2. Thiết kế thí nghiệm và trình tự phân tích thống kê xử lý số liệu
    • 3.1.3. Lựa chọn vật liệu đầu vào
    • 3.1.4. Thiết kế thực nghiệm xác định số lượng mẫu thí nghiệm
  • 3.2. Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu
  • 3.3. Thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa Superpave theo đặc tính thể tích để lựa chọn cấp phối thô - mịn
  • 3.4. Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng chống nứt mỏi và chống LVBX của bê tông nhựa Superpave
    • 3.4.1. Thí nghiệm HWTT đánh giá khả năng chống lún vệt bánh xe
    • 3.4.2. Thí nghiệm SCB đánh giá khả năng chống nứt
    • 3.4.3. Thí nghiệm IDEAL CTINDEX đánh giá khả năng chống nứt
  • 3.5. Phân tích thống kê, đánh giá KQTN
    • 3.5.1. Phân tích độ chụm của các kết quả thí nghiệm
    • 3.5.2. Phân tích, đánh giá kết quả thí nghiệm chỉ số mềm FI
    • 3.5.3. Phân tích, đánh giá kết quả thí nghiệm chỉ số CTindex
    • 3.5.4. Phân tích, đánh giá kết quả thí nghiệm chiều sâu LVBX
  • 3.6. Mô hình hóa, xây dựng phương trình hồi quy
    • 3.6.1. Kiểm tra phân phối chuẩn của kết quả thí nghiệm
    • 3.6.2. Khảo sát hệ số tương quan Pearson
    • 3.6.3. Phương trình hồi quy giữa chỉ số CTindex và chỉ số mềm FI
  • 3.7. Kết luận chương 3

• CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐẶC TRƯNG KHAI THÁC CỦA KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC THỰC NGHIỆM

  • 4.1. Phân tích phương pháp thiết kế kết cấu mặt đường mềm theo cơ học - thực nghiệm và khả năng áp dụng ở Việt Nam
  • 4.2. Phân tích kết cấu mặt đường bê tông nhựa Superpave bằng phương pháp cơ học thực nghiệm ở các vùng khí hậu Việt Nam
    • 4.2.1. Kết cấu áo đường nghiên cứu
    • 4.2.2. Tính toán kết cấu theo AASHTO-1993, TCCS 37:2022/TCĐBVN
    • 4.2.3. Nghiên cứu xác định các thông số đầu vào
  • 4.3. Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chống nứt của kết cấu mặt đường BTN Superpave
    • 4.3.1. Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố đến nứt mỏi từ dưới lên của BTN
    • 4.3.2. Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố đến nứt mỏi từ trên xuống của BTN
    • 4.3.3. Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố đến tổng chiều sâu LVBX toàn kết cấu và 4.3.4. Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố đến chiều sâu LVBX của BTN
  • 4.4. Kết luận chương 4

• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

  • A. Kết luận, những đóng góp mới của luận án
  • B. Những tồn tại, hạn chế
  • C. Kiến nghị và dự kiến hướng nghiên cứu tiếp theo

• CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ