BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI BÙI NGỌC HƯNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN BIẾN DẠNG LÚN VỆT BÁNH XE CÓ XÉT ĐẾN ĐẶC TÍNH MỎI CỦA BÊ TÔNG NHỰA CHẶT LÀM LỚP MẶT ĐƯỜNG VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, 2016 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI Bùi Ngọc Hưng NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN BIẾN DẠNG LÚN VỆT BÁNH XE CÓ XÉT ĐẾN ĐẶC TÍNH MỎI CỦA BÊ TÔNG NHỰA CHẶT LÀM LỚP MẶT ĐƯỜNG VIỆT NAM Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông Mã số : 62.58.02.05 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Vũ Đức Chính GS TS Dương Học Hải Hà Nội, 2016 iii LỜI CẢM ƠN Được hướng dẫn nhiệt tình thầy hướng dẫn, ủng hộ Viện Khoa học Công nghệ GTVT, giúp đỡ thầy cô, đồng nghiệp, bạn bè, người thân, với sự nỗ lực của bản thân, luận án “Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng lún vệt bánh xe có xét đến đặc tính mỏi bê tông nhựa chặt làm lớp mặt đường Việt Nam” – Nghiên cứu sinh Bùi Ngọc Hưng hoàn thành Để hoàn thành luận án, tác giả trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Viện Khoa học Công nghệ GTVT, các đơn vi ̣ trực thuộc Viện Khoa học Công nghệ GTVT: Phòng thí nghiệm Trọng điểm Đường I, Viện chuyên ngành Đường Sân bay, Phòng Tổ chức – Hành chính, Phòng Khoa học Công nghệ, Tiêu chuẩn Hợp tác quốc tế tạo điều kiện giúp đỡ Bằng tình cảm chân thành nhất, tác giả vô cảm ơn, GS.TS Dương Học Hải, PGS.TS Vũ Đức Chính, hai người Thầy định hướng, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên trình thực luận án Cảm ơn TS Trần Ngọc Huy, TS Nguyễn Quang Phúc cung cấp thêm nhiều thông tin, tài liệu thiết thực cung cấ p cho nhiều kiến thức chuyên môn liên quan Chân thành cảm ơn thầy, cô đồng nghiệp Bộ môn Đường bộ, Bộ môn Vật liệu Xây dựng - Trường Đại học Giao thông Vận tải giúp đỡ, bảo cho kiến thức chuyên môn, góp phần không nhỏ để hoàn thành luận án Cảm ơn gia đình bạn bè, người thân bên tôi, ủng hộ khích lệ hoàn thành luận án tiến sỹ Trân trọng Nghiên cứu sinh Bùi Ngọc Hưng iv MỤC LỤC MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT xii DANH MỤC BẢNG BIỂU xiv DANH MỤC HÌNH ẢNH xvi MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Tính cầ n thiế t của luâ ̣n án Đố i tươ ̣ng và pha ̣m vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Nô ̣i dung nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài nghiên cứu Cấu trúc luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LÚN VỆT BÁNH XE VÀ MỎI CỦA BÊ TÔNG NHỰA CHẶT 1.1 Sự cầ n thiế t nghiên cứu lún vêṭ bánh xe và nứt mỏi của bê tông nhựa 1.2 Lún vêṭ bánh xe 1.2.1 Khái niê ̣m về lún vệt bánh xe 1.2.2 Các da ̣ng lún vệt bánh xe 1.2.2.1 Lún vệt bánh xe BTN bi ̣chảy dẻo - Instability Rutting (Plastic Flow) 1.2.2.2 Lún vệt bánh xe kết cấu - Structural Rutting 1.2.2.3 Lún vệt bánh xe lớp mặt BTN- Surface/Wear Rutting 1.2.3 Các phương pháp thí nghiệm lún vệt bánh xe 1.2.3.1 Các phương pháp thí nghiê ̣m theo Nhóm 1.2.3.2 Các phương pháp thí nghiê ̣m theo Nhóm 12 1.2.4 Các phương pháp dự báo lún vệt bánh xe 14 1.2.4.1 Phương pháp đánh giá tuổi thọ kết cấu mặt đường thông qua tiêu chuẩn LVBX 14 1.2.4.2 Phương pháp thiế t kế học - thực nghiệm 15 1.2.4.3 Phương pháp chương trình nghiên cứu chiến lược đường ô tô SHRP 16 1.2.4.4 Phương pháp Shell sử dụng tiện ích SPDM 16 v 1.2.5 Các phương pháp xác định lún vệt hằn bánh xe trường 17 1.2.5.1 Phương pháp đo đạc mặt cắt ngang mặt đường (Transverse Surface Profile) 17 1.2.5.2 Phương pháp sử dụng thước đo theo ASTM E1703/E1703M 17 1.2.5.3 Phương pháp sử dụng thiết bị laser để đo lún vệt hằn bánh xe 17 1.3 Nứt mỏi 17 1.3.1 Khái niê ̣m 17 1.3.2 Phương pháp thí nghiê ̣m mỏi BTN theo mô hin ̀ h uố n dầ m điể m 18 1.3.2.1 Bản chấ t của phương pháp thí nghiê ̣m mỏi uố n dầ m điể m 19 1.3.2.2 Nhiê ̣t đô ̣ thí nghiê ̣m mỏi 20 1.3.2.3 Tầ n số tải thí nghiê ̣m mỏi 21 1.3.2.4 Chế độ thí nghiệm mỏi 22 1.3.3 Phương pháp dự báo tuổ i tho ̣ mỏi của bê tông nhựa 22 1.4 Các yế u tố ảnh hưởng đế n lún vệt bánh xe và nứt mỏi của bê tông nhựa 23 1.4.1 Ảnh hưởng của các yế u tố liên quan đế n BTN 23 1.4.1.1 Ảnh hưởng của nhựa đường 23 1.4.1.2 Ảnh hưởng của cố t liê ̣u 25 1.4.1.3 Ảnh hưởng của hỗn hơ ̣p BTN 27 1.4.2 Ảnh hưởng của lưu lươ ̣ng xe, tải tro ̣ng xe, tố c đô ̣ dòng xe, nhiê ̣t đô ̣ môi trường 30 1.4.2.1 Ảnh hưởng của lưu lươ ̣ng xe 30 1.4.2.2 Ảnh hưởng của tải tro ̣ng tru ̣c xe 30 1.4.2.3 Ảnh hưởng của áp suấ t bánh xe 31 1.4.2.4 Ảnh hưởng của tố c đô ̣ dòng xe 32 1.4.2.5 Ảnh hưởng của nhiê ̣t đô ̣ 32 1.4.3 Ảnh hưởng của yếu tố khác 33 1.4.3.1 Kế t cấ u áo đường 33 1.4.3.2 Chất lượng vật liệu, thiết kế hỗn hợp thi công bê tông nhựa 33 1.5 Các kết nghiên cứu liên quan đế n lún vệt bánh xe nứt mỏi của bê tông nhựa 34 1.5.1 Trên thế giới 34 1.5.2 Tại Việt Nam 35 vi 1.5.2.1 Tiêu chuẩn kỹ thuâ ̣t, văn bản pháp quy 35 1.5.2.2 Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ 36 1.5.2.3 Luâ ̣n án tiế n sỹ 37 1.6 Những vấn đề tồn cần giải luận án 38 1.6.1 Về ảnh hưởng của mức đô ̣ thô của “cấ p phố i thô” đế n lún vệt bánh xe 38 1.6.1.1 Phân tích 38 1.6.1.2 Lựa cho ̣n 39 1.6.2 Về nguyên nhân gây lún vệt bánh xe của mă ̣t đường bê tông nhựa xảy những năm gầ n 39 1.6.2.1 Phân tích 39 1.6.2.2 Lựa cho ̣n 39 1.6.3 Về ảnh hưởng liên quan đến đồng thời lún vệt bánh xe độ bền mỏi của bê tông nhựa 39 CHƯƠNG PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN HƯ HỎNG LÚN VỆT BÁNH XE QUA KẾT QUẢ KHẢO SÁT HIỆN TRƯỜNG 41 2.1 Mục đích nội dung khảo sát trường 41 2.1.1 Mu ̣c đić h 41 2.1.2 Nội dung khảo sát trường 41 2.2 Kết khảo sát trường lún vệt bánh xe số dự án 43 2.3 Tổng hợp kết khảo sát, thí nghiệm, kiểm định dự án có hư hỏng lún vệt bánh xe 45 2.3.1 Nội dung khảo sát phạm vi hư hỏng lún vệt bánh xe kết cấu mặt đường 45 2.3.2 Nhận xét, đánh giá kết khảo sát, thu thập số liệu lưu lượng, tải trọng, tính toán kết cấu mặt đường nhiệt độ số dự án 46 2.3.2.1 Dự án xây dựng Quốc lộ 1A, đoạn số 01 46 2.3.2.2 Dự án xây dựng Quốc lộ 1A, đoạn số 02 47 2.3.2.3 Dự án xây dựng Quốc lộ 1A, đoạn số 03 48 2.3.2.4 Dự án xây dựng Quốc lộ cũ, đoạn số 04 49 2.3.3 Nhận xét, đánh giá kết kiểm định lớp kết cấu mặt đường nhiều dự án 50 2.3.3.1 Các mẫu bê tông nhựa không đạt yêu cầu chiều dày dính bám 50 2.3.3.2 Các mẫu bê tông nhựa không đạt yêu cầu tiêu lý mẫu chế bị 50 vii 2.3.3.3 Các mẫu bê tông nhựa không đạt yêu cầu tiêu lý mẫu khoan 53 2.3.3.4 Các mẫu bê tông nhựa không đạt yêu cầu thành phần hạt hàm lượng nhựa 54 2.3.3.5 Các mẫu cấp phối đá dăm móng móng không đạt yêu cầu chiều dầy, thành phần hạt độ chặt đầm nén 55 2.4 Phân tích, đánh giá nguyên nhân hư hỏng lún vệt bánh xe số dự án điển hình 56 2.4.1 Phạm vi hư hỏng lún vệt bánh xe kết cấu mặt đường mềm 56 2.4.2 Thiếu chiều dầy lớp kết cấu áo đường dính bám 56 2.4.3 Chất lượng thi công lớp kết cấu áo đường vị trí kiểm tra không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật 56 2.4.4 Lưu lượng tải trọng trục xe 56 2.4.4.1 Lưu lượng xe 56 2.4.4.2 Tải trọng trục xe 57 2.4.4.3 Lựa chọn mô đun đàn hồi yêu cầu (Eyc) 57 2.4.5 Nhiệt độ không khí nhiệt độ mặt đường khu vực khảo sát 57 2.5 Kết luận chương 57 2.5.1 Qua kế t quả khảo sát 57 2.5.2 Đánh giá, đề xuất hướng nghiên cứu thực nghiệm phòng 58 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ LÚN VỆT BÁNH XE VÀ MỎI CỦA BÊ TÔNG NHỰA CHẶT ĐIỂN HÌNH 59 3.1 Mục đích nội dung nghiên cứu thực nghiệm phòng 59 3.1.1 Mục đích 59 3.1.2 Các nội dung nghiên cứu thực nghiệm 59 3.1.3 Phân tích lựa chọn thông số đầu vào 60 3.1.3.1 Lựa cho ̣n cấ p phố i theo mức đô ̣”thô” và thiế t kế cấ p phố i theo đường cong chữ S 60 3.1.3.2 Lựa cho ̣n vâ ̣t liê ̣u 60 3.1.3.3 Lựa chọn độ rỗng dư bê tông nhựa để thí nghiệm lún vệt bánh xe độ bền mỏi 61 3.1.3.4 Phân tích, đánh giá tương quan tiêu lún vệt bánh xe độ bền mỏi bê tông nhựa 62 3.2 Lựa chọn thiết bị thông số thí nghiệm 62 viii 3.2.1 Thí nghiệm lún vệt bánh xe 62 3.2.1.1 Thiết bị sử dụng 62 3.2.1.2 Thông số thí nghiệm 63 3.2.2 Thí nghiệm độ bền mỏi 63 3.2.2.1 Thiết bị sử dụng 63 3.2.2.2 Luận chứng lựa chọn thông số thí nghiệm 63 3.3 Thiết kế thực nghiệm 66 3.3.1 Hàm mục tiêu 66 3.3.2 Biến phụ thuộc 66 3.3.3 Biến độc lập 66 3.3.4 Số lượng mẫu thí nghiệm độ bền mỏi kiểm chứng 67 3.4 Thí nghiệm tiêu lý vật liệu phục vụ công tác thiết kế bê tông nhựa 68 3.4.1 Cốt liệu (đá) 68 3.4.2 Cát nghiền (cốt liệu mịn) 68 3.4.3 Bột khoáng 69 3.4.4 Nhựa đường 69 3.5 Thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa 69 3.5.1 Hỗn hợp cố t liê ̣u cho bê tông nhựa BTNC 12,5 69 3.5.2 Hỗn hợp bê tông nhựa BTNC 19 73 3.6 Thí nghiệm lún vệt bánh xe 78 3.6.1 Đúc mẫu thí nghiệm 78 3.6.2 Thí nghiệm lún vệt bánh xe 79 3.7 Thí nghiệm độ bền mỏi 79 3.7.1 Chế bị mẫu thí nghiệm 79 3.7.2 Thí nghiệm độ bền mỏi 80 3.8 Tổng hợp kết thí nghiệm lún vệt bánh xe độ bền mỏi 81 3.8.1 Kết thí nghiệm lún vệt bánh xe 81 3.8.1.1 Bê tông nhựa BTNC 12,5 81 3.8.1.2 Bê tông nhựa BTNC 19 82 3.8.2 Kết thí nghiệm độ bền mỏi 84 3.8.2.1 Bê tông nhựa BTNC 12,5 84 ix 3.8.2.2 Bê tông nhựa BTNC 19 85 3.9 Kiểm chứng giả thuyết tương quan biến độc lập biến phụ thuộc thông qua phân tích phương sai (ANOVA) theo mô hình tuyến tính tổng quát (GLM) 86 3.9.1 Cơ sở lý thuyết 86 3.9.2 Tổng hợp số liệu thí nghiệm 87 3.9.3 Kết phân tích thông kê 88 3.9.3.1 Lún vệt bánh xe 15000 lượt tác dụng tải 89 3.9.3.2 Lún vệt bánh xe 20000 lượt tác dụng tải 91 3.9.3.3 Lún vệt bánh xe 40000 lượt tác dụng tải 93 3.10 Phân tích, đánh giá kết thí nghiệm 95 3.10.1 Ảnh hưởng của nguồn gốc đá dăm đến khả kháng lún vệt bánh xe độ bền mỏi bê tông nhựa 95 3.10.1.1 Khả kháng lún vệt bánh xe 95 3.10.1.2 Độ bền mỏi 97 3.10.2 Ảnh hưởng của mức độ thô cấ p phố i cố t liê ̣u đến khả kháng lún vệt bánh xe độ bền mỏi của bê tông nhựa 99 3.10.2.1 Khả kháng lún vệt bánh xe 99 3.10.2.2 Độ bền mỏi 100 3.10.3 Ảnh hưởng của loa ̣i nhựa đường đến khả kháng lún vệt bánh xe độ bền mỏi của bê tông nhựa 101 3.10.3.1 Khả kháng lún vệt bánh xe 101 3.10.3.2 Độ bền mỏi 101 3.10.4 Mối tương quan tiêu lún vệt bánh xe độ bền mỏi bê tông nhựa sử dụng nhựa đường 60/70 102 3.10.4.1 Bê tông nhựa BTNC 12,5 102 3.10.4.2 Bê tông nhựa BTNC 19 103 3.11 Kết luận chương 103 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NHẰM GIẢM THIỂU LÚN VỆT BÁNH XE VÀ TĂNG ĐỘ BỀN MỎI CỦA BÊ TÔNG NHỰA CHẶT 106 4.1 Đề xuất giải pháp thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa nhằm giảm thiểu lún vệt bánh xe tăng độ bền mỏi 106 4.1.1 Cấp phối cốt liệu 106 4.1.2 Kết cấu mặt đường 107 x 4.1.3 Nhựa đường (bitum) 107 4.1.4 Chỉ tiêu độ bền mỏi 107 4.1.5 Tương quan lún vệt bánh xe độ bền mỏi 108 4.1.6 Hoàn thiện bổ sung số tiêu thí nghiệm thiết kế bê tông nhựa 108 4.2 Đề xuất điều chỉnh tiêu qui định thí nghiệm phòng độ sâu lún vệt bánh xe bê tông nhựa 109 4.3 Đề xuất tuổi thọ mỏi thực tế từ kết thí nghiệm phòng 113 4.3.1 Lựa chọn phương pháp dự báo tuổi thọ mỏi thực tế 113 4.3.2 Đánh giá tuổi thọ mỏi thực tế qua kết thí nghiệm mỏi phòng 115 4.3.3 Đề xuất lựa chọn độ bền mỏi phòng BTNC 12,5 sử dụng nhựa đường 60/70 118 4.4 Kết luận chương 119 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 121 A Kết luận, đóng góp luận án 121 B Những tồn tại, hạn chế 122 C Kiến nghị dự kiến hướng nghiên cứu 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO a DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ f Bài báo khoa học f Đề tài nghiên cứu khoa học f 114 t t t t v t Hình 4-4: Mô hình tính toán lớp kết cấu mặt đường mềm [55] - Mô đun đàn hồi MR BTN thường xác định theo thí nghiệm uốn dầm điểm ASTM D7460 – 10 [41] phụ thuộc vào loại nhựa đường (bitum), nhiệt độ thiết kế phụ thuộc vào loại cấp phối cốt liệu Theo kế t quả nghiên cứu của Ấn Đô ̣ [55] , [56] giá trị mô đun đàn hồi MR tương ứng với loại nhựa đường nhiệt độ thiết kế kết cấu mặt đường mềm đươ ̣c đưa ta ̣i Bảng 4-3 Bảng 4-3: Mô đun đàn hồi hỗn hợp bê tông nhựa, MPa [55] , [56] Loại hỗn hợp Nhiệt độ, 0C 20 25 30 35 40 BTN đá dăm trộn nhựa chặt sử dụng nhựa đường VG 10 (tương đương nhựa 80/100) 2300 2000 1450 1000 800 BTN đá dăm trộn nhựa chặt sử dụng nhựa đường VG 30 (tương đương nhựa 50/70) 3500 3000 2500 1700 1250 BTN đá dăm trộn nhựa chặt sử dụng nhựa đường VG 40 (tương đương nhựa 40/60) 6000 5000 4000 3000 2000 BTN đá dăm trộn nhựa chặt sử dụng nhựa cải thiện 5700 3800 2400 1650 1300 Đá dăm trộn nhựa chặt sử dụng nhựa VG 10 500 MPa 35 0C Đá dăm trộn nhựa chặt sử dụng nhựa VG 30 700 MPa 35 0C - Độ rỗng dư Va thể tích nhựa Vb: Theo kết nghiên cứu bang California (Mỹ) [43] độ rỗng dư, hàm lượng nhựa mô đun đàn hồi có ảnh hưởng nhiều tới tuồi thọ mỏi 115 BTN Với hỗn hợp BTN, tăng độ rỗng dư lên 1%, tuổi thọ mỏi BTN giảm xuống 30% Biến dạng kéo lớp BTN Trong hướng dẫn thiết kế mặt đường mềm Ấn Độ [55] ảnh hưởng đáng kể độ rỗng dư, hàm lượng nhựa mô đun đàn hồi với tuổi thọ mỏi BTN Với BTN có mô đun đàn hồi MR = 3000 MPa, giảm Va từ 5% xuống 3%, tăng Vb từ 10% đến 13%, tuổi thọ mỏi biến dạng kéo t = 200 x 10-4 tăng từ x 107 đến x 107 (Hình 4-5) Tuổi thọ mỏi Hình 4-5: Ảnh hưởng độ rỗng dư thể tích nhựa tới tuổi thọ mỏi BTN [55] Qua phân tích nêu theo hướng dẫn thiết kế mặt đường mềm Ấn Độ [55] tuổi thọ mỏi BTN phụ thuộc nhiều vào mô đun đàn hồi, thiết kế kết cấu mặt đường với loại BTN mềm (mô đun đàn hồi thấp hơn) có xu hướng chịu mỏi cao Tuy nhiên thiết kế kết cấu mặt đường, cần phải thiết kế lớp BTN có mô đun đàn hồi thấp dày so với BTN có mô đun đàn hồi lớn Để xác định yếu tố phù hợp với điều kiện cụ thể, cần thiết phải thực đồng thời thiết kế hỗn hợp BTN với thiết kế kết cấu mặt đường Kế t quả thí nghiệm mỏi theo phương pháp uốn dầm điểm (ASTM D7460 – 10) đươ ̣c sử du ̣ng để đánh giá chất lượng vật liệu BTN khả chịu mỏi Qua phân tích nêu lựa chọn phương pháp dự báo tuổi thọ mỏi thực tế theo hướng dẫn thiết kế mặt đường mềm Ấn Độ [55] để tính toán đánh giá 4.3.2 Đánh giá tuổi thọ mỏi thực tế qua kết thí nghiệm mỏi phòng Để đánh giá tuổi thọ mỏi thực tế BTN, sử du ̣ng kết thí nghiệm mỏi phòng, kế t hơ ̣p với tính toán tuổi thọ mỏi để xác định giá trị giới hạn độ bền mỏi cho phù hợp với điều kiện thực tế 116 Trên sở công thức (4.1) tính toán thuổi thọ mỏi thực tế Nf mặt đường BTN cho loại BTNC 12,5 (dùng cho lớp trên) với nhựa đường 60/70 40/50 (Bảng 4-4) độ rỗng dư thiết kế giá trị MR xác định thí nghiệm độ bền mỏi Bảng 4-4: Tính toán tuổi thọ mỏi thực tế Nf BTNC 12,5 Loại BTNC 12,5 C M Va (%) Vb (%) t (10-6 mm) MR (MPa) Nf (số lần trục xe tiêu chuẩn 80 kN) Đá bazan, nhựa 60/70 Ít thô 2,04539 0.31078 0.0405 0.12427 0.0004 2800 1984371 Thô vừa 1,82453 0.26115 0.0411 0.11942 0.0004 3100 1622737 Rất thô 1,61467 0.20808 0.0415 0.11393 0.0004 3350 1344056 Đá bazan, nhựa 40/50 Ít thô 2,04420 0,31052 0,041 0,12577 0,0004 4700 1274304 Thô vừa 1,96010 0,29228 0,0415 0,12476 0,0004 5050 1149182 Rất thô 1,90158 0,27911 0,041 0,12148 0,0004 5350 1061258 Đá vôi, nhựa 60/70 Ít thô 1,87462 0,27291 0,039 0,11478 0,0004 2600 1937519 Thô vừa 1,67647 0,22440 0,0402 0,11228 0,0004 2900 1578445 Rất thô 1,41371 0,15036 0,0407 0,10521 0,0004 3215 1218845 Đá vôi, nhựa 40/50 Ít thô 1,83893 0,26457 0,0399 0,11636 0,0004 4500 1189714 Thô vừa 1,70640 0,23208 0,0406 0,11433 0,0004 4930 1021200 Rất thô 1,44039 0,15848 0,0413 0,10766 0,0004 5170 827710 Trên sở kết thí nghiệm độ bền mỏi phòng Bảng 3-13, Bảng 3-14 tuổi thọ mỏi thực tế Bảng 4-4, lập tương quan Hình 4-6, Hình 4-7 117 Quan hệ độ bền mỏi phòng tuổi thọ mỏi thực tế BTNC 12,5 đá Bazan Tuổi thọ mỏi thực tế Nf (trục xe 80kN) 2500000 y = 25.742x + 707005 R² = 0.962 2000000 y = 12.784x + 937712 R² = 0.9527 1500000 Linear (Nhựa 60/70) Linear (Nhựa 40/50) 1000000 500000 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 Độ bền mỏi phòng (chu kỳ) Hình 4-6: Quan hệ độ bền mỏi phòng tuổi thọ mỏi thực tế BTNC 12,5đá bazan Quan hệ độ bền mỏi phòng tuổi thọ mỏi thực tế BTNC 12,5 đá Vôi Tuổi thọ mỏi thực tế Nf (trục xe 80kN) 2500000 y = 52.455x + 929843 R² = 0.9451 2000000 1500000 Linear (Nhựa 60/70) Linear (Nhựa 40/50) 1000000 y = 42.063x + 795113 R² = 0.7657 500000 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 Độ bền mỏi phòng (chu kỳ) Hình 4-7: Quan hệ độ bền mỏi phòng tuổi thọ mỏi thực tế BTNC 12,5đá vôi Nhận xét: - Có thể dự báo tuổi thọ mỏi thực tế Nf BTNC12,5 (tại độ rỗng dư thiết kế, mức biến dạng 400 ) từ độ bền mỏi phòng Nl qua công thức sau: (1) Với đá bazan: + Nhựa đường 60/70: Nf = 25,742* Nl + 707005 (R2 = 0,962) (4.3) + Nhựa đường 40/50: Nf = 12,784* Nl + 937712 (R2 = 0,9527) (4.4) Nf = 52,455* Nl + 929843 (R2 = 0,9451) (4.5) (2) Đá vôi: + Nhựa đường 60/70: 118 + Nhựa đường 40/50: Nf = 42,063* Nl + 795113 (R2 = 0,7657) (4.6) Trong đó: Nf tuổi thọ mỏi mặt đường BTN ứng với số lần tác dụng tải trọng trùng phục tiêu chuẩn 80 kN (8,2 tấn); Nl độ bền mỏi phòng BTN (chu kỳ) - Theo tiêu chuẩn 22 TCN 211-06 [3] tính toán số trục xe tiêu chuẩn tích lũy (10 t) thời hạn thiết kế Ne theo công thức sau: [(1  q) t  1] Ne  365.N t q(1  q) t 1 (4.7) Trong đó: Nt số trục dự báo năm cuối thời hạn thiết kế Nt (trục xe/ngày đêm); q tỷ lệ tăng trưởng lượng giao thông trung bình năm (%); t thời hạn thiết kế (năm) Tính toán với dự án Quốc lộ điển hình (đường cấp III đồng bằng) với thông số sau: + Mô đun đàn hồi yêu cầu Eyc = 165 MPa, tra Bảng 3.4 [3] xác định Nt = 284 (trục xe/ngày đêm/làn); + q = 8%; + t = năm Thay giá trị vào công thức (4.7), xác định Ne = 582.868 (trục xe 10 tấn) Qui đổi trục xe 8,2 tấn, xác định Ne = 1.395.690 (trục xe 8,2 tấn) - Từ công thức (4.3), (4.5) gán giá trị Nf giá trị Ne để xác định giá độ bền mỏi phòng BTNC 12,5 (Nl) sử dụng nhựa đường 60/70 (xem xét với loại nhựa sử dụng phổ biến Việt Nam) tối thiểu phải đạt sau: (1) Đá bazan: Nl ≥ 26.753 (chu kỳ), làm tròn Nl ≥ 26.760 (chu kỳ); (2) Đá vôi: Nl ≥ 8881 (chu kỳ), làm tròn Nl ≥ 8890 (chu kỳ); 4.3.3 Đề xuất lựa chọn độ bền mỏi phòng BTNC 12,5 sử dụng nhựa đường 60/70 (1) Từ phân tích, đánh giá nêu trên, đề xuất giá trị độ bền mỏi phòng (Nl) BTNC 12,5 sử dụng nhựa đường 60/70 thí nghiệm theo thông số nêu tham khảo yêu cầu sau: - Đá bazan: Nl ≥ 26.760 (chu kỳ); - Đá vôi: Nl ≥ 8890 (chu kỳ); (2) Độ bền mỏi BTN phụ thuộc nhiều vào độ rỗng dư, hàm lượng nhựa, loại nhựa đường mô đun đàn hồi hỗn hợp Vì thiết kế hỗn hợp BTN cần xem xét tới yếu tố để điều chỉnh lựa chọn BTN cho phù hợp: 119 - Giảm độ rỗng dư làm tăng khả chịu mỏi; - Tăng hàm lượng nhựa (thể tích nhựa) làm tăng khả chịu mỏi; - Khi sử dụng loại nhựa đường cứng hơn, cần xem xét điều chỉnh cấp phối thô hơn, tăng hàm lượng nhựa, giảm độ rỗng dư 4.4 Kết luận chương (1) Tương quan tiêu LVBX độ bền mỏi: Đối với BTNC thô, thiết kế hỗn hợp BTN, cần thiết phải lựa chọn cấp phối, loại nhựa cho phù hợp để đảm bảo đồng thời thỏa mãn điều kiện giới hạn độ sâu LVBX độ bền mỏi Có thể tham khảo tương quan tiêu LVBX độ bền mỏi BTN sử dụng nhựa đường 60/70 theo công thức (3.5), (3.6), (3.7) (3.8) để lựa chọn BTNC 12,5 BTNC 19 cho phù hợp (2) Về nhựa đường 40/50: Nhựa đường 40/50 thić h hơ ̣p làm BTNC tuyến đường có qui mô giao thông lớn với mục đích giảm thiểu LVBX, nhiên cần cân nhắc lựa chọn “cấp phối thô” thiết kế đảm bảo đồng thời điều kiện giới hạn độ sâu LVBX độ bền mỏi Trong trường hợp cụ thể, lựa chọn cấp phối phù hợp điều chỉnh hàm lượng nhựa, độ rỗng dư nhằm đảm bảo khả kháng mỏi hỗn hợp BTN (3) Về lựa cho ̣n cấ p phố i cho BTN: BTNC làm mă ̣t đường phải thiế t kế và xây dựng cho thỏa mañ đồ ng thời cả chức năng: tăng khả kháng LVBX, tăng khả kháng mỏi Cầ n thiế t kế cấ p phố i hỗn hơ ̣p cố t liê ̣u cho BTN cho thỏa mañ cả chức này Căn cứ vào nguồ n cố t liê ̣u áp du ̣ng cho từng Dự án, cầ n thiế t kế với loa ̣i cấ p phố i (ít thô, thô vừa, thô) để lựa cho ̣n cấ p phố i thiế t kế phù hơ ̣p nhấ t thỏa mañ chức nêu (4) Để kết cấu mặt đường đảm bảo đồng thời khả kháng LVBX kháng mỏi, đề xuất xem xét bổ sung vào tiêu chuẩn thiết kế mặt đường mềm Việt Nam qui định thiết kế kết cấu mặt đường mềm đồng thời phải thiết kế hỗn hợp BTN nhằm lựa chọn thông số cho phù hợp với điều kiện tải trọng, nhiệt độ khu vực dự án (5) Xem xét bổ sung tiêu chuẩn thiết kế BTN theo Marshall tuyến đường có qui mô giao thông lớn Việt Nam sau: - Hoàn thiện phương pháp thí nghiệm tiêu qui định LVBX thiết kế BTN theo QĐ 1617/QĐ-BGTVT phù hợp với loại BTN, loại nhựa đường qui mô dự án Trong bổ sung thí nghiệm LVBX cần phải thực giai đoạn thiết kế sơ giai đoạn thi công đại trà trường (trong QĐ 1617/QĐ-BGTVT qui định thí nghiệm LVBX giai đoạn thiết kế hoàn thiện) - Thí nghiệm độ bền mỏi theo phương pháp uốn dầm điểm (ASTM D7460 – 10 [41] ) Trong xem xét đánh giá tuổi thọ mỏi thực tế BTN (có thể tham khảo công thức (4.1) kết hợp với kết thí nghiệm độ bền mỏi phòng để xác định giá trị giới hạn độ bền mỏi phòng cho phù hợp với điều kiện thực tế - Hoàn thiện phương pháp thí nghiệm tiêu qui định độ bền mỏi phù hợp theo vùng khí hậu qui mô dự án: 120 (6) Đề xuất điều chỉnh qui định chiều sâu LVBX BTNC 12, BTNC 19 thiết kế theo hướng dẫn QĐ 858/QĐ-BGTVT phương pháp A QĐ 1617/QĐBGTVT (trong môi trường ngâm nước 50 0C) mục 4.2 (7) Đề xuất tiêu độ bền mỏi phòng (Nl) BTNC 12,5 sử dụng nhựa đường 60/70 thí nghiệm theo thông số nêu mục 4.1.4 : - Đá bazan: Nl ≥ 26.760 (chu kỳ); - Đá vôi: Nl ≥ 8890 (chu kỳ); 121 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A Kết luận, đóng góp luận án Trên sở kết nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm, luận án đưa đóng góp khoa học tính sau: Tổ ng kế t các nguyên nhân gây hư hỏng LVBX, yế u tố ảnh hưởng đế n LVBX, nứt mỏi của BTN giải pháp thiết kế hỗn hợp BTN, thi công khai thác nhằm giảm thiểu LVBX, nứt mỏi Hư hỏng LVBX Việt Nam gần BTN bị chảy dẻo, không đủ cường độ kháng cắt để chố ng la ̣i ứng suấ t cắ t tải tro ̣ng bánh xe gây lớp BTN Có nguyên nhân gây LVBX chất lượng thi công BTN; lưu lượng giao thông lớn, tải trọng trục xe vượt tải lớn nhiệt độ mặt đường cao vào mùa hè Đưa quan hệ LVBX, độ bền mỏi mẫu BTNC 12,5, mẫu BTNC 19 với biến số đầu vào loại đá dăm (gốc bazan gốc đá vôi), loại nhựa đường (40/50; 60/70; PMB III), mức độ thô cấp phối (thô ít, thô vừa, thô): - Mẫu BTNC 12,5; BTNC 19,5 với loại đá dăm, loại nhựa đường, mức độ thô cấp phối khác thỏa mãn tiêu LVBX - Theo mức đô ̣ thô của cấ p phố i cố t liê ̣u (thô ít, thô vừa, thô), khả kháng LVBX mẫu BTNC 12,5; BTNC 19 tăng lên, độ bền mỏi lại giảm xuống - Khả kháng LVBX BTNC 12,5 sử dụng đá dăm gốc bazan gốc đá vôi - Khả kháng LVBX BTNC 19 sử dụng đá dăm gốc đá vôi so với đá gốc bazan (kém từ 15%-50%) - Khả kháng LVBX của BTNC 12,5, BTN 19 sử du ̣ng nhựa đường 40/50 cao từ 1,5 lần đến lần so với BTNC 12,5, BTN 19 sử du ̣ng nhựa đường 60/70 - Độ bền mỏi BTNC (BTNC 12,5 BTNC 19) sử dụng đá dăm gốc bazan cao so với sử dụng đá vôi từ 30% đến 50% - Độ bền mỏi BTNC sử du ̣ng nhựa đường 60/70 cao so với sử du ̣ng nhựa đường 40/50; độ bền mỏi BTNC sử dụng nhựa PMBIII cao Xác lập tương quan thực nghiệm tiêu LVBX độ bền mỏi BTNC 12,5 BTNC 19 sử dụng nhựa đường 60/70 theo công thức (3.5), (3.6), (3.7) (3.8) Đề xuất tiêu độ bền mỏi thí nghiệm mẫu phòng (Nl) BTNC 12,5 sử dụng nhựa đường 60/70: - Đá bazan: Nl ≥ 26.760 (chu kỳ); - Đá vôi: Nl ≥ 8890 (chu kỳ); 122 Đề xuất điều chỉnh (giảm chiều sâu LVBX từ 12,5 mm xuống 10 mm) với BTNC 12, BTNC 19 sử dụng nhựa đường 60/70 để nâng cao chất lượng BTN, giảm thiểu LVBX Đề xuấ t lựa cho ̣n mức đô ̣ “thô” của “cấ p phố i thô” tương ứng với loa ̣i BTNC 12,5; BTNC19 sử dụng nhựa đường (40/50; 60/70 và PMB III) thiết kế hỗn hợp BTN B Những tồn tại, hạn chế Kết nghiên cứu luận án số hạn chế sau: - Chưa thử nghiệm BTN sử dụng loại đá gốc Granite, loại đá phân bố nhiều khu vực miền Trung, Tây Nguyên miền Nam Việt Nam - Chưa thử nghiệm với loại BTNC 25 loại BTN chưa áp dụng phổ biến Việt nam - Chưa thử nghiệm độ bền mỏi với thông số thí nghiệm mỏi khác, thông số thí nghiệm điển hình nhiệt độ 20 0C, tần số tải 10 Hz mức biến dạng 400 µ; C Kiến nghị dự kiến hướng nghiên cứu Để giảm thiểu LVBX tuyến đường lưu lượng xe lớn, kiến nghị cần nghiên cứu tiếp nội dung sau: - Nghiên cứu đánh giá tiêu LVBX độ bền mỏi với nhiều loại đá dăm nguồn gốc khác nhau, đại diện cho nhiều vùng Việt Nam - Nghiên cứu bổ sung đánh giá LVBX mặt đường BTN quá trin ̀ h thi công - Nghiên cứu sử dụng loại nhựa đường (nhựa đường thường, nhựa đường polime) phù hợp với cấp lưu lượng xe, tốc độ dòng xe lưu thông (đoạn xe lưu thông bình thường, đoạn xe lưu thông chậm, đoạn dừng xe) a TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Bộ GTVT (2014), Hướng dẫn áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật hành nhằm tăng cường quản lý chất lượng thiết kế thi công mặt đường bê tông nhựa nóng tuyến đường ô tô có quy mô giao thông lớn, ban hành Quyết định số 858/QĐBGTVT, ngày 26/3/2014 [2] GS.TS Dương Học Hải, TS Nguyễn Quang Phúc (2015), Về phương pháp thiết kế kết cấu áo đường mềm ảnh hưởng thiết việc thời gian gần nước ta mặt đường bê tông nhựa bị hư hỏng sớm lún vệt bánh xe, Tuyển tập báo cáo khoa học “Một số vấn đề ứng dụng công nghệ vật liệu xây dựng kết cấu áo đường mềm Việt Nam”, Hội KHKT Cầu đường Việt Nam tổ chức 10/2015 [3] Bộ GTVT (2006), 22 TCN 211-06 (2006), Áo đường mềm - Các yêu cầu dẫn thiết kế Tiêu chuẩn ngành Bộ GTVT 2006 [4] Bộ GTVT (2014), Quy định kỹ thuật phương pháp thử độ sâu lún vệt bánh xe bê tông nhựa xác định thiết bị Wheel tracking, banh hành Quyết định số 1617/QĐBGTVT, ngày 29/4/2014 [5] Bùi Ngọc Hưng (2000), Đánh giá chất lượng bê tông nhựa theo phương pháp Superpave chương trình nghiên cứu chiến lược đường ôtô SHRP Mỹ, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật – Trường Đại học Xây dựng [6] Bùi Ngọc Hưng, Viện KH&CN GTVT (2011), Nghiên cứu biến dạng kéo dài mặt đường BTN đề xuất phương pháp xử lý, Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu cấp Bộ GTVT 2009 [7] Trần Thiện Lưu (2015), Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi bê tông asphalt làm lớp mặt đường Việt Nam, Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Trường Đại học GTVT, 2015 [8] TCVN 8819:2011 (2011), Mặt đường bê tông nhựa nóng - Yêu cầu thi công nghiệm thu [9] Bộ GTVT (1998), 22TCN 249 1998, Quy trình công nghệ thi công nghiệm thu mặt đường bêtông nhựa, Tiêu chuẩn ngành Bộ GTVT 1998 [10] Bộ GTVT (2004), 22 TCN 319-04, Tiêu chuẩn vật liệu nhựa đường polime (yêu cầu kỹ thuật phương pháp thí nghiệm) Tiêu chuẩn ngành Bộ GTVT 2004 [11] Bộ GTVT (2014), Thông tư số 27/2014/TT-BGTVT “Quy định quản lý chất lượng vật liệu nhựa đường sử dụng xây dựng công trình giao thông”, 28/07/2014 [12] Bộ KHCN (2005), TCVN 7493:2005, Bitum - Yêu cầu kỹ thuật b [13] Vũ Phương Thảo (2015), Nghiên cứu ảnh hưởng cốt sợi thủy tinh phân tán đến khả chống mỏi chống lún vệt bánh xe bê tông asphalt điều kiện Việt Nam, Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Trường Đại học GTVT, 2015 [14] Nguyễn Quang Phúc (2014), Biến dạng không hồi phục kết cấu mặt đường bê tông nhựa tác dụng tải trọng nặng nhiệt độ cao, Hội thảo khoa học "Nguyên nhân giải pháp khắc phục Lún vệt bánh xe mặt đường bê tông nhựa", Trường Đại học Giao thông vận tải, 2014 [15] Hội Cầu đường Việt Nam (2014), Phân tích đánh giá thực trạng, nguyên nhân tượng VHBX đưa giải pháp, 6/2014 [16] Bùi Ngọc Hưng (2013), Thực trạng lún vệt bánh xe mặt đường bê tông nhựa giải pháp khắc phụ, Tạp chí Cầu đường số 9/2013 [17] Trường Đại học GTVT Tổng công ty xây dựng số (2014), Nguyên nhân giải pháp khắc phục lún vệt bánh xe mặt đường BTN, Tuyển tập báo cáo hội thảo KHCN Tp Hồ Chí Minh, 6/2014 [18] Bùi Ngọc Hưng, Vũ Đức Chính, Trần Ngọc Huy, Nguyễn Như Hạnh (2014), Một số giải pháp cải thiện khả kháng hằn lún mặt đường bê tông nhựa qua kết nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm Viện KH&CN GTVT năm gần đây, Tuyển tập báo cáo hội nghị KHCN thường niên Viện KH&CN GTVT, 10/2014 [19] Bộ GTVT (2013), Báo cáo kết kiểm tra chất lượng công trình Dự án nâng cấp mở rộng QL1 đoạn Hà Nam, Thanh Hóa, văn số 917/CQLXD-11/2003 [20] Viện KH&CN GTVT (2013), Báo cáo kết kiểm định xác định nguyên nhân hư hỏng mặt đường dự án nâng cấp cải tạo Quốc lộ đoạn qua địa phận tỉnh Hà Nam, Ninh Bình, Thanh Hóa, tuyến tránh Vinh (cầu Bến Thủy II), Quốc lộ 18, Quốc lộ 5, Quốc lộ cũ, Quốc lộ [21] Bộ GTVT (2010), Thông tư 07/2010/TT-BGTVT: Quy định tải trọng khổ giới hạn đường công bố quy định giới hạn xếp hàng hóa [22] Bộ GTVT (2011), Thông tư 03/2011/TT-BGTVT: Sửa đổi, bổ sung Thông tư số 07/2010/TT-BGTVT ngày 11/02/2010 Bộ GTVT “Quy định tải trọng, khổ giới hạn đường bộ; lưu hành xe tải trọng, xe khổ giới hạn, xe bánh xích đường bộ; vận chuyển hàng siêu trường, siêu trọng; giới hạn xếp hàng hóa phương tiện giao thông đường tham gia giao thông đường bộ” [23] PGS.TS Vũ Đức Chính, GS.TS Dương Học Hải người khác (2014), Nghiên cứu lựa chọn kế t cấ u và vật liê ̣u cho kế t cấ u áo đường mề m các tuyế n đường có xe tải trọng nặng phù hợp với điề u kiê ̣n nhiê ̣t ẩm, Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu cấp Bộ GTVT năm 2014 c [24] Lương Đức Hạnh, Viện KH&CN GTVT (2010), Nghiên cứu công nghệ gia công đá thích hợp để tạo sản phẩm đá tiêu chuẩn làm lớp tạo nhám cho mặt đường nhựa cao cấp, Báo cáo kết đề tài cấp Bộ GTVT, 2010 [25] TCVN 8820:2011 (2011), Hỗn hợp bê tông nhựa nóng - Thiêt kế theo phương pháp Marshall TIẾNG ANH [26] Asphalt Research Program, Institute of Transportation Studies, University of California (1994), Permanent Deformation Response of Asphalt Aggregate Mixes, The Strategic Highway Research Program, SHRP-A-415 [27] Carlos Solis, Imad Abdallah, Soheil Nazarian (2009), Strategies to Improve and Preserve Flexible Pavement at Intersections, Texas Department of Transportation [28] U.S Department of Transportation, Superpave Fundementals - Reference Manual, Federal Highway Administration NHI Course #131053 [29] https://sites.google.com/site/afd40web/apt-facilities-outside-the-usa/europe [30] AASHTO T 324-04, Standard Method of Test for Hamburg Wheel-Track Testing of Compacted Hot-Mix Asphalt (HMA) [31] NCHRP, Report 673 (2011), A Manual for Design of Hot Mix Asphalt with Commentary Transportation Research Board Washington, DC [32] EN 13108-4, Bituminous mixtures - Material specifications - Part 4: Hot Rolled Asphalt [33] Colorado Department of Transportation (1992), Comparison of Results Obtained From the Friench Rutting Tester with Pavement of Known Field Performance, Report No CDOTDTD-R-92-11 [34] NF EN 13108-1:2010 (2010), Bituminous mixtures Material specifications Asphalt Concrete [35] AASHTO T 340-10 (2015), Standard Method of Test for Determining the Rutting Susceptibility of Hot Mix Asphalt (APA) Using the Asphalt Pavement Analyzer (APA) [36] Yang H Huang (2004), Pavement Analysis and Design, ISBN 0-13-142473-4, Second Edition, Pearson Prentice Hall, United States of America [37] NCHRP – Final report (2004), Guide for mechanistic – Empirical design of new and reahabilitated pavement structures, part 3-Design analysis, Chap 3, March 2004 [38] William O Hadley, Hadley and Associates (1994), SHRP - LTPP Data Analysis Studies: Five - Years Report, The Strategic Highway Research Program, SHRP-P-688 d [39] NCHRP report 468 (2002), National Cooperative Highway Research Program, Contributions of Pavement Structural Layers to Rutting of Hot Mix Asphalt Pavements [40] ASTM E1703/E1703M-95(2005), Standard Test Method for Measuring Rut-Depth of Pavement Surfaces Using a Straightedge [41] ASTM D7460 – 10, Standard Test Method for Determining Fatigue Failure of Compacted Asphalt Concrete Subjected to Repeated Flexural Bending [42] http://www.pavementinteractive.org/article/flexural-fatigue/ [43] California Department of Transportation (1995), Fatigue Performance of Asphalt Concrete Mixes and Its Relationship to Asphalt Concrete Pavement Performance in California, RTA-65W485-2, 1995 [44] AASHTO M 320-10 (2015), Standard Specification for Performance-Graded Asphalt Binder [45] Jorge B Sousa, Joseph Craus, Carl L Monismith (1991), Summary Report on Permanent Deformation in Asphalt Concrete, SHRP-A/IR-91-104 [46] Said & Hakim (2011), Influence of traffic variables on Rut Formation in Asphalt Concrete Layers Swedish Road and Transport Research Institute [47] State of California - Business, Transportation and Housing Agency (2004), Determination of Dust Proportion [48] Asphalt Institute Manual, Series No (MS2) (2012), Marshall Method of Mix Design for Asphalt Concrete and Other Hot Mix Types [49] AASHTO M323-13, Standard Specification for Superpave Volumetric Mix Design [50] BSI (2004), BS EN 12697-22:2003, Bituminous mixtures Test Methods for Hot Mix Asphalt Wheel Tracking [51] http://cooper.co.uk/product-category/asphalt-testing/wheel-tracking/ [52] http://cooper.co.uk/shop/asphalt-testing/stand-alone-four-point-bending-beam- machine/ [53] BSI (2007), BS EN 12697-24 (2007), Bituminous mixtures Test Methods for Hot Mix Asphalt Resistance to Fatigue [54] AASHTO T 326-05 (2009), Standard Method of Test for Uncompacted Void Content of Coarse Aggregate (As Influenced by Particle Shape, Surface Texture, and Grading) [55] Indian Roads Congress (2012), Tentavive Guidelines for the Design of Flexible Pavements; IRC: 37-2012 e [56] Indian Roads Congress (2009), Specifications For Dense Grade Bituminous Mixes; IRC: 111-2009 [57] Yetkin Yildirim, Priyantha W Jayawickrama, M Shabbir Hossain, Abdulrahman Alhabshi, Cenk Yildirim, Andre de Fortier Smit, and Dallas Little, 2007, Hamburg WheelTracking Data Base Analysis, FHWA/TX-05/0-1707-7 TIẾNG NGA [58] Kорпорация “Tрансстрой” (1998), Cтандарт предприятия метод испытания асфальтобетона на устойчивость к колееобразованию, СТП 007-97 Москва 1998 [59] ГОСТ 12801-84, государственный стандарт союза CCP, Смеси асфальтобетонные дорожные и аэродромные, дегтебетонные дорожные, асфальтобетон и дегтебетон Методы испытаний f DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ Bài báo khoa học (1) Bùi Ngọc Hưng (2013), Thực trạng hằn lún vệt bánh xe mặt đường bê tông nhựa giải pháp khắc phục, Tạp chí Cầu đường số 9/2013 (2) Bùi Ngọc Hưng, Vũ Đức Chính, Trần Ngọc Huy (2015), Nghiên cứu ảnh hưởng nguồn gốc đá, cấp phối cốt liệu loại nhựa đến khả kháng hằn lún vệt bánh xe bê tông nhựa, Tạp chí Khoa học Công nghệ Việt Nam, Tập – Số 11 – Tháng 11 năm 2015 (3) Bùi Ngọc Hưng, Vũ Đức Chính, Trần Ngọc Huy (2015), Ảnh hưởng mức độ thô cấp phối cốt liệu loại nhựa đường đến khả kháng hằn lún vệt bánh xe bê tông nhựa Việt Nam, Tuyển tập báo cáo Hội nghị KHCN năm 2015 Viện Khoa học Công nghệ GTVT (ISBN: 978-604-76-0706-8 Nhà xuất Giao thông vận tải) (4) Bùi Ngọc Hưng (2013), Hằn lún vệt bánh xe – Những vấn đề đối mặt, Tạp chí Giao thông vận tải số 10/2013 (5) Bùi Ngọc Hưng, Vũ Đức Chính, Trần Ngọc Huy, Nguyễn Như Hạnh (2014), Một số giải pháp cải thiện khả kháng hằn lún mặt đường bê tông nhựa qua kết nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm Viện Khoa học Công nghệ GTVGT năm gần đây, Tuyển tập báo cáo Hội nghị KHCN năm 2014 Viện Khoa học Công nghệ GTVT Đề tài nghiên cứu khoa học (1) PGS.TS Vũ Đức Chính, GS.TS Dương Học Hải, ThS Bùi Ngọc Hưng và những thành viên khác (2014), Nghiên cứu lựa chọn kế t cấ u và vật liê ̣u cho kế t cấ u áo đường mề m các tuyế n đường có xe tải trọng nặng phù hợp với điề u kiê ̣n nhiê ̣t ẩm, (ThS Bùi Ngọc Hưng chủ trì nội dung nghiên cứu chương của đề tài) [...]... lượng xây dựng mặt đường BTNC nhằm giảm thiểu LVBX và nứt mỏi 7 Cấu trúc của luận án Ngoài phần mở đầu và phần kết luận, luận án bao gồm các chương sau: - Chương 1: Tổng quan về lún vệt bánh xe và mỏi của bê tông nhựa chặt - Chương 2: Phân tích nguyên nhân hư hỏng lún vệt bánh xe qua kết quả khảo sát hiện trường - Chương 3 Nghiên cứu thưc nghiệm về lún vệt bánh xe và mỏi của bê tông nhựa chặt điển hình... Độ sâu lún vệt bánh xe  Biến dạng tương đối (µ/m), biến dạng tương đối gọi tắt là biến dạng m/m ~ microstrain, viết tắt là µ µ xiii DS Dynamic Stability (Độ ổn định động)  Cường độ kháng cắt của bê tông nhựa C Là lực dính của bê tông nhựa  Ứng suất pháp tuyến trong bê tông nhựa  Góc nội ma sát trong bê tông nhựa Teff (FC) Nhiệt độ sử dụng cho thí nghiệm độ bền mỏi MAPT Nhiệt độ mặt đường trung... pháp nhằm giảm thiểu lún vệt bánh xe và tăng độ bền mỏi của bê tông nhựa chặt 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LÚN VỆT BÁNH XE VÀ MỎI CỦA BÊ TÔNG NHỰA CHẶT 1.1 Sư ̣ cầ n thiế t nghiên cứu lún vêṭ bánh xe và nứt mỏi của bê tông như ̣a Mă ̣t đường bê tông nhựa đươ ̣c áp du ̣ng rô ̣ng raĩ trên thế giới cũng như ở Viê ̣t Nam Để chiụ đươ ̣c tác đô ̣ng của tải tro ̣ng xe và các yế u tố... thác, trên những đoa ̣n đường xe lưu thông theo đúng làn đường quy đinh ̣ Mặt cắt ngang ban đầu Nén chặt bê tông nhựa trong phạm vi vệt bánh xe Nền đường hoặc các lớp phía dưới Đầm nén chưa đủ độ chặt Hình 1-5: Lún vệt bánh xe lớp mặt bê tông nhựa [27] 1.2.3 Các phương pháp thí nghiệm lún vệt bánh xe Có nhiề u phương pháp thí nghiê ̣m LVBX cho BTN đươ ̣c nghiên cứu áp du ̣ng trên thế giới... bên vệt bánh xe Điể n hin ̀ h của LVBX do chảy dẻo BTN đươ ̣c thể hiê ̣n ta ̣i Hình 1-2 Mặt cắt ngang ban đầu Lớp bê tông nhựa yếu Nền đường hoặc các lớp phía dưới Phần mặt bị cắt trượt Hình 1-2: Lún vệt bánh xe chảy dẻo lớp bê tông nhựa [27] Nguyên nhân gây ra LVBX là do BTN bi ̣chảy dẻo, do BTN “yế u”, không đủ cường độ kháng cắt để chố ng la ̣i ứng suấ t cắ t do tải tro ̣ng bánh xe. .. đun đàn hồi của hỗn hợp bê tông nhựa, MPa [55] , [56] 114 Bảng 4-4: Tính toán tuổi thọ mỏi thực tế Nf của BTNC 12,5 116 xvi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1: Hư hỏng LVBX điển hình trên mă ̣t đường BTN tại dự án Đại lộ Đông Tây 4 Hình 1-2: Lún vệt bánh xe chảy dẻo lớp bê tông nhựa [27] 5 Hình 1-3: Cơ chế hiǹ h thành LVBX trong lớp BTN [28] 6 Hình 1-4: Lún vệt bánh xe kết cấu [27]... LVBX với các biến số độc lập là chiều dày lớp mặt đường (TS), vùng nhiệt độ (C), điều kiện độ ẩm (M), và mô đun mặt đường (E S) Phân loại các dạng LVBX để theo dõi phát triển hư hỏng mặt đường [38] 1.2.4.4 Phương pháp của Shell sử dụng tiện ích SPDM Chương trình SPDM là chương trình độc lập dùng để tính toán LVBX xảy ra trong lớp BTN Vệt lún sâu bao gồm cả lún lớp móng và nền đường sẽ không tính toán... cấ u (Hình 1-4) 1.2.5 Các phương pháp xác định lún vệt hằn bánh xe ngoài hiện trường 1.2.5.1 Phương pháp đo đạc mặt cắt ngang mặt đường (Transverse Surface Profile) Trong chương trình nghiên cứu NCHRP số 468 [39] đã đưa ra phương pháp xác định chiều sâu vệt hằn bánh xe và dự báo mức độ hư hỏng mặt đường thông qua các số liệu đo đạc mặt cắt ngang mặt đường (Transverse Surface Profile) và sử dụng phần... cấu có đă ̣c thù sau: biế n da ̣ng (lún) xuấ t hiê ̣n ta ̣i vê ̣t bánh xe trên phạm vi rộng và không hình thành các mô dồn (trồ i) BTN do ̣c theo vê ̣t bánh xe Điể n hin ̀ h của LVBX do kế t cấ u đươ ̣c thể hiê ̣n ta ̣i Hình 1-4 Mặt cắt ngang ban đầu Lớp bê tông nhựa Nền đường hoặc các lớp phía dưới Biến dạng của nền đường Hình 1-4: Lún vệt bánh xe kết cấu [27] Nguyên nhân gây ra LVBX... nứt mỏi của mă ̣t đường bê tông nhựa Viê ̣t Nam là cầ n thiế t và mang tin ́ h thời sự 2 Tính cầ n thiế t của luâ ̣n án Để đưa ra đươ ̣c các giải pháp khắ c phu ̣c LVBX có xem xét đến giảm thiểu nứt do mỏi trên các tuyế n đường bô ̣ Viê ̣t Nam, việc nghiên cứu đă ̣c tiń h LVBX có xem xét đến đặc tính mỏi trên cơ sở kết quả nghiên cứu trên thế giới, từ đó đánh giá đươ ̣c