NGHIÊN CỨU TÁI SỬ DỤNG BÊTÔNG ASPHALT PHẾ LIỆU ĐỂ LÀM ĐƯỜNG BÊTÔNG ASPHALT

Như chúng ta đã biết chất lượng bêtông nhựa có vai trò rất quan trọng trọng đối với chất lượng khai thác cũng như tuổi thọ của kết cấu áo đường mềm.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Văn Chánh

(Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký)

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

Tp HCM, ngày 25 tháng 01 năm 2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Nguyễn Hữu Duy Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 19 – 06 – 1984 Nơi sinh: Tiền GiangChuyên ngành: Xây dựng đường ô tô và đường thành phố MSHV:00108525

I- TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU TÁI SỬ DỤNG BÊTÔNG ASPHALT PHẾ LIỆU ĐỂ LÀM

ĐƯỜNG BÊTÔNG ASPHALT II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Thực hiện các nội dung đã đưa ra trong báo cáo đề cương luận văn như sau:

1 Thí nghiệm đánh giá các chỉ tiêu cơ lý của bêtông asphalt phế liệu

2 Nghiên cứu thiết kế hỗn hợp bêtông asphalt mới tận dụng lại lượngbêtông asphalt phế liệu

3 Thiết kế ứng dụng bêtông asphalt tái chế trong xây dựng đường ô tô

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực hiện LV ghi trong Quyết định giao đề tài): 25 – 01 - 2010

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02 – 7 - 2010

V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): PGS TS Nguyễn Văn Chánh

-o0o -Sau hai năm theo học chương trình đào tạo sau đại học tại Trường Đại họcBách khoa Thành phố Hồ Chí Minh, em đã đúc kết được những kiến thức bổ íchcho chuyên môn của mình Với đề tài nghiên cứu dưới hình thức luận văn thạc

sĩ, em đã vận dụng những kiến thức mà mình được trang bị để tiến hành giảiquyết một bài toán thực tiễn Vì đề tài nghiên cứu về vấn đề còn khá mới mẻ ởViệt Nam nên lúc đầu tiếp cận còn gặp nhiều khó khăn và bỡ ngỡ Với sự tận

tình chỉ dẫn của Thầy hướng dẫn PGS TS Nguyễn Văn Chánh, cùng với sự hỗ

trợ từ phía gia đình, bạn bè, cho đến nay luận văn đã hoàn thành và đạt được kếtquả như ban đầu đưa ra

Ngoài ra, em cũng gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến:

 Ban giám hiệu Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh

 Phòng Đào tạo sau đại học và các phòng khoa trong Trường Đại

học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh

 Gia đình, bạn bè và các Anh, Chị tron lớp cao học Xây dựng đường

ô tô và đường thành phố, khóa 2008 – 2010

 Trung tâm Đào tạo thực hành và Chuyển giao công nghệ Trường

Đại học Giao thông Vận tải – cơ sở II đã tạo điều kiện cho tôi tiếnhành các thí nghiệm trong luận văn này

Một lần nữa xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, sự hỗ trợ, sự động viên củatất cả mọi người Xin trân trọng cảm ơn./

Tp HCM, tháng 6 năm 2010 Học viên thực hiện luận văn

Nguyễn Hữu Duy

-o0o -Như chúng ta đã biết chất lượng bêtông nhựa có vai trò rất quan trọng trọngđối với chất lượng khai thác cũng như tuổi thọ của kết cấu áo đường mềm.Trong quá trình khai thác do chịu tác dụng của tải trọng trùng phục cũng nhưchịu ảnh hưởng của các điều kiện môi trường nên không tránh khỏi hư hỏng vàđến một thời điểm nào đó cần phải tiến hành nâng cấp, tăng cường Giải pháp xử

lý của Nước ta hiện nay là cào bỏ lớp bêtông nhựa cũ và thay thế bằng lớpbêtông nhựa mới hoặc phủ chồng thêm một lớp bêtông nhựa mới lên lớp mặtđường cũ

Theo tình hình thực tế tác giả nhận thấy lượng vật liệu cào bóc của mặtđường cũ hiện nay ở Nước ta hầu như chưa có tái sử dụng lại Công việc này đốivới nhiều nước tiên tiến trên thế giới cũng như trong khu vực Đông Nam Á đã

nghiên cứu và triển khai ứng dụng Do vậy tác giả chọn đề tài “NGHIÊN CỨU TÁI SỬ DỤNG BÊTÔNG ASPHALT PHẾ LIỆU ĐỂ LÀM ĐƯỜNG BÊTÔNG ASPHALT”

Nội dung của đề tài nghiên cứu lần lượt các vấn đề sau đây:

1 Tìm hiểu về tình hình mạng lưới đường bộ, những hư hỏng lớn cần sửachữa đại tu ở Nước ta hiện nay

2 Tìm hiểu về công nghệ cào bóc mặt đường bêtông nhựa cũ trên thếgiới và công nghệ cào bóc mặt đường cũ đang được áp dụng ở Nướcta

3 Nghiên cứu lý thuyết tái chế bêtông nhựa

4 Nghiên cứu thực nghiệm tái chế bêtông nhựa được cào bóc trên quốc

lộ 1A đoạn từ Km1986 – Km1998

5 Nghiên cứu sử dụng bêtông nhựa tái chế trong xây dựng mặt đường ô

tô ở Việt Nam

Phần chính trong nội dung của đề tài này là tiến hành thí nghiệm đánh giálại chất lượng của bêtông nhựa cũ và tiến hành cung cấp thêm cốt liệu mới vàtác nhân tái chế nhằm cải thiện tính chất bêtông nhựa cũ, trên cơ sở thí nghiệmđánh giá các chỉ tiêu cơ lý của bêtông nhựa tái chế đối chiếu với bêtông nhựa cũ,bêtông nhựa mới đối chứng đưa ra phạm vi áp dụng cho bêtông nhựa tái chế

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 8

I Ý NGHĨA VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC CÀO BÓC VÀ SỬ DỤNG LẠI BÊTÔNG NHỰA CŨ 8

II TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 9

II.1 Trên thế giới 9

II.1.1 Về qui mô sử dụng 9

II.1.2 Về mặt công nghệ tái chế 11

II.1.2.1 Công nghệ tái chế mặt đườngBTN tại chỗ 11

II.1.2.2 Công nghệ tái chế mặt đường BTN tại trạm trộn 11

II.1.3 Về nghiên cứu đặc tính lão hóa của nhựa cũ 12

II.1.4 Về mặt lý thuyết tính toán thiết kế hỗn hợp bêtông nhựa tái chế 13

II.2 Ở Việt Nam 13

III MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 15

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 16

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ CÀO BÓC VÀ TÁI CHẾ MẶT ĐƯỜNG BÊTÔNG NHỰA CŨ 17

I CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ CÀO BÓC MẶT ĐƯỜNG BÊTÔNG ASPHALT THEO PHƯƠNG PHÁP ĐỐT NÓNG HIR (HOT IN-PLACE RECYCLING) 17

II CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ CÀO BÓC MẶT ĐƯỜNG BÊTÔNG ASPAHLT THEO PHƯƠNG PHÁP NGUỘI CIR (COLD IN-PLACE RECYCLING) 21

II.1 Tái tạo nguội tại trạm trộn 21

II.2 Tái tạo nguội ngay tại mặt đường 24

III TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ CÀO BÓC VÀ TÁI TẠO MẶT ĐƯỜNG Ở VIỆT NAM HIỆN NAY 26

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRONG VIỆC TÁI CHẾ BÊTÔNG NHỰA 27

I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TÁI CHẾ BÊTÔNG ASPHALT 27

II CÔNG NGHỆ TÁI CHẾ BÊTÔNG NHỰA THEO KIỂU HỖN HỢP BÊTÔNG NHỰA TRỘN NÓNG 28

II.1 Công nghệ tái chế bêtông nhựa theo kiểu trộn nóng 28

II.2 Cơ sở lý thuyết thiết kế thành phần hỗn hợp bêtông nhựa tái chế theo kiểu trộn nóng 29

II.3 Công nghệ xây dựng 42

II.3.1 Trộn hỗn hợp 42

II.3.2 Rải và đầm nén: 44

III CÔNG NGHỆ TÁI CHẾ BÊTÔNG NHỰA THEO PHƯƠNG PHÁP TRỘN NGUỘI 44

III.1 Tổng quan 44

III.4.6 Đầm nén 50

IV KẾT LUẬN 50

CHƯƠNG 4: NGHÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ TÁI CHẾ BÊTÔNG NHỰA THEO PHƯƠNG PHÁP NÓNG 51

I ĐẶT VẤN ĐỀ 51

II TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH 51

II.1 Nguyên tắc thực hiện 51

II.2 Thiết kế hỗn hợp bêtông nhựa tái chế 52

III NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN 61

III.1 Về hiệu quả kỹ thuật 61

III.2 Về hiệu quả kinh tế 62

III.3 Ý nghĩa về mặt môi trường 62

III.4 Kết luận 62

CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÊTÔNG NHỰA TÁI CHẾ TRONG THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNG ÔTÔ 63

I SỐ LIỆU BAN ĐẦU 63

II TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 63

II.1 Tính số trục tính toán 63

II.2 Tính số trục xe tính toán tiêu chuẩn trên 1 làn xe 63

II.3 Tính trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn 15 năm 64

II.4 Dự kiến cấu tạo kết cấu áo đường 64

II.4.1 Sử dụng lại BTN cũ chưa cải tạo tính chất 64

II.4.2 Sử dụng lại BTN cũ đã được tái chế cải tạo tính chất 64

II.4.3 Sử dụng lại BTN cũ tái chế cải tạo tính chất làm lớp mặt dưới 65

III KẾT LUẬN 65

CHƯƠNG 6: NHẬN XÉT KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU 66

I NHẬN XÉT KẾT LUẬN 66

II ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

LÝ LỊCH KHOA HỌC 69

PHỤ LỤC

PHỤ LỤC I: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA BTN CŨ, BTN TÁI

CHẾ VÀ BTN MỚI ĐỐI CHỨNG

PHỤ LỤC II: KẾT QUẢ KIỂM TOÁN CÁC MẪU KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM

PHỤ LỤC III: MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM

Các nước trên thế giới đang phải đối mặt với việc duy tu bảo dưỡng đườngtrong điều kiện lưu lượng giao thông ngày càng tăng với cường độ tải trọng cao.Trong số những lựa chọn để duy tu hoặc nâng cấp đường, quy trình tái sử dụnglại vật liệu làm đường sẵn có đang trở nên ngày càng phổ biến trên thế giới Cácquy trình này cho phép mặt đường được sửa chữa và gia cố bằng vật liệu mặtđường cũ, do đó giảm chi phí cung cấp vật liệu mới Giảm chi phí và thời gian

so với phương pháp thông thường Tác động tốt một cách đáng kể đến môitrường

Giải pháp hiện tại đang được sử dụng phổ biến ở Việt Nam là phủ một lớpbêtông asphalt mới lên mặt đường cũ nhiều khi tỏ ra không thích hợp nhất là đốivới đường trong đô thị và mặt cầu do các nguyên nhân sau:

 Phá vỡ quy hoạch chung của thành phố (hệ thống thoát nước, vỉa hè,nhà ở, các công trình xây dựng liên quan) do cao độ mặt đường liêntục bị tăng lên do phủ thêm một lớp bêtông asphalt mới lên mặtđường cũ;

 Trường hợp mặt đường cũ đã bị hư hỏng nặng, việc phủ thêm một lợpbêtông nhựa mới đôi khi không hợp lý do những vết nứt ở lớp mặtđường cũ lan truyền lên lớp mới (vết nứt phản xạ) làm cho lớp phủmới mau hỏng;

 Làm tăng tĩnh tải khi phủ thêm một lớp bêtông asphalt mới lên mặtcầu

Do vậy, giải pháp cào bỏ mặt đường cũ bị hư hỏng và thay thế bằng một

 Tận dụng được cốt liệu cũ nhằm bảo vệ nguồn tài nguyên cốt liệu có

xu hướng cạn kiệt;

 Bảo vệ môi trường khi mà ô nhiễm môi trường hiện nay đang là vấn

đề nóng bỏng không riêng ở Việt Nam mà trên toàn thế giới;

Hiện tại ở nước ta hiện nay tài liệu hướng dẫn thiết kế thành phần bêtôngasphalt mới tận dụng lại nguồn bêtông asphalt phế liệu hầu như không nhiều;

Do vậy việc nghiên cứu tái sử dụng bêtông asphalt phế liệu sau khi cào bócđang là một vấn đề không kém phần quan trọng và có ý nghĩa thiết thực

II TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

II.1 Trên thế giới

II.1.1 Về qui mô sử dụng

Việc cào bóc mặt đường cũ và tái sử dụng bêtông asphalt phế liệu đã đượcnghiên cứu và áp dụng rộng rãi từ rất lâu ở nhiều nước có nền công nghiệp pháttriển như Mỹ, Anh, Pháp, Thụy Sỹ, Canada, Đức

Theo thống kê, ở Pháp, diện tích bêtông asphalt được tái chế năm 1976 là200.000 m2, đến năm 1979 là 1.500.000 m2, năm 1980 đã đến 2.000.000 m2.Riêng năm 1984 đã dùng 75.000 tấn bêtông asphalt tái chế Giá thành xây dựngbằng bêtông asphalt tái chế so với bêtông nhựa mới giảm được đến 45%

Ở Mỹ, từ năm 1915 đã tiến hành áp dụng công nghệ tái chế bêtông asphalt

cũ Đến năm 1980, Mỹ đã sử dụng bêtông asphalt tái chế khoảng 15% tổng khốilượng bêtông asphalt trộn nóng, rải nóng Năm 1992, đã có 17 bang ở Mỹ sửdụng rộng rãi bêtông asphalt tái chế chiếm khoảng 33% tổng số bêtông asphalttrộn nóng rải nóng Kết quả theo dõi sau 17 năm sử dụng (từ năm 1976 đến năm1992) đã chỉ ra rằng khối lượng bêtông asphalt tái chế đã tương đương vớibêtông asphalt mới Và hiện tại theo ước tính hàng năm tại Mỹ lượng bêtôngasphalt tái chế được sử dụng khoảng 45 triệu tấn

Ở Italia, bêtông asphalt tái chế sử dụng từ năm 1979 đến năm 1983 đã làmgiảm giá thành xây dựng đến 40%

Ở Thụy Sỹ, bêtông asphalt chế được sử dụng giảm được 30% giá thành xâydựng

Ở Anh, trong nhiều năm qua người ta đã sử dụng lại một số lượng đáng kểvật liệu lớp phủ bêtông asphalt cũ Cụ thể lớp vật liệu bêtông asphalt cũ sau khiđược cào bóc được thu gom lại và sử dụng cho lớp bù vênh hoặc làm lớp mặtcho những mặt đường chịu lưu lượng giao thông nhỏ hoặc trung bình Một dạngcủa tái chế mặt đường bêtông asphalt tại chỗ bao gồm sự cào xới mặt đườnghiện có, trộn lại vật liệu này với nhũ tương hoặc nhựa lỏng, tiếp theo là làmphẳng và lu chặt đã được thực hiện ở Anh từ năm 1937

Hình 1.1: Mặt đưhờng bêtông asphalt vừa được tái tạo lại

Hình 1.2: Mặt đường bêtông asphalt tái chế đang được khai thác

II.1.2 Về mặt công nghệ tái chế

Hiện tại đã xuất hiện những dây chuyền công nghệ hiện đại, bao gồm một

tổ hợp thiết bị thi công với máy cào bóc, máy trộn, máy rải, máy lu để hoànthiện ngay lớp mặt đường bêtông asphalt tái chế tại hiện trường

Hỗn hợp bêtông asphalt cũ sau khi được tái chế có thể được sử dụng vàochính mặt đường bêtông nhựa cũ đã cào bóc hoặc được sử dụng ở vị trí mới Nóichung, công nghệ tái chế bêtông asphalt cũ được phân thành 2 dạng như sau:

1 Công nghệ tái chế mặt đường tại chỗ;

2 Công nghệ tái chế bêtông asphalt tại trạm trộn;

II.1.2.1 Công nghệ tái chế mặt đườngBTN tại chỗ

Có thể chia nhỏ hơn nữa bao gồm 3 công nghệ như sau:

 Rải tại mặt đường – Repaving

 Trộn lại – Remixing

 Xử lý tại mặt đường – Retreat

Repaving và Remixing là công nghệ tái chế mặt đường nhựa tại chỗ bằng

dễ đảm bảo trong quá trình lu lèn

Remixing:

Lớp mặt BTN cũ được sấy nóng và xào xới, sau đó được trộn với vật liệumới (cốt liệu và nhựa mới) trong máy trộn Hỗn hợp đá nhựa sau khi trộn đượcrãi lại lên mặt đường và đầm nén

Retreat:

Là công nghệ tái chế mặt đường nhựa tại chỗ bằng phương pháp trộnnguội Công nghệ này bao gồm việc xào xới mặt đường hiện có đến chiều sâuxấp xỉ 78mm, làm nhỏ vật liệu được cào bóc đến kích cỡ yêu cầu, sửa lại mặt cắtngang Sau đó tiến hành phun chất kết dính nhũ tương bitum hoặc nhựa lỏng từ

2 đến 3 lần, sau mỗi lần phun, vật liậu cào boc được trộn đều chất kết dính bằngmáy bừa Khi bừa xong thì vật liệu được đầm chặt bằng lu bánh nhẵn có tảitrọng tĩnh 8-10 tấn Cuối cùng bề mặt được phủ một lớp láng nhựa Công nghệnày đã được thực hiện thành công ở những đường phụ, đường địa phương.v.v trong nhiều năm Hiện nay hàng năm ở Anh có xấp xỉ 1 triệu m2 mặt đường loạinày được tái chế theo công nghệ Retreat

II.1.2.2 Công nghệ tái chế mặt đường BTN tại trạm trộn

Vật liệu bêtông nhựa cũ sau khi cào bóc được vận chuyển đến một trạmbêtông nhựa nóng, tại đó vật liệu này có thể được dự trữ để sử dụng sau nàyhoặc được xử lý ngay.

Để sản xuất ra hỗn hợp bêtông nhựa tái chế có hiệu quả kinh tế – kĩ thuật,

cả trạm trộn chu kỳ và trộn liên tục đều được cải phương pháp sấy nóng nhằmtạo ra một hỗn hợp bêtông nhựa tái chế có chất lượng và không ô nhiễm môitrường (không làm cháy vật liệu bêtông nhựa cũ và phát ra khói xanh)

Tái chế bêtông nhựa ở trạm trộn chu kỳ được thực hiện bằng cách đốt quánóng cốt liệu mới, sau đó vật liệu bêtông nhựa cũ vào, trộn đều nhằm mục đíchtruyền nhiệt từ vật liệu mới vào vật bêtông nhựa cũ Mặc dù phương pháp nàythành công trong việc vượt qua vấn đề khói xanh, nó đòi hỏi phải giữ cốt liệutrong trống đốt nóng lâu hơn và kết quả là sản lượng tối đa bị giảm Vì khôngđạt được truyền nhiệt đầy đủ với phầm trăm cao của vật liệu tái sử dụng nênngười ta chấp nhận rộng rãi rằng tối đa của vật liệu tái chế có thể thêm vào là25% - 40% Những bất lợi của tram trộn chu kỳ trong việc tái chế lá chi phí đốtnóng cao, làm tăng hư hỏng do sử dụng quá thường xuyên trống quay và bộ thubụi do nhiệt độ sản xuất cao

Tái chế bêtông nhựa ở tram trộn liên tục được thực hiện bằng cách đưa vậtliệu tái sử dụng vào nửa dưới của trống, tầng trong của trống sấy được sửa đổi

dể sản xuất ra hỗn hợp đồng nhất giữa vật liệu ban đầu và vật liệu tái chế trướckhi thêm vào bitum và bột khoáng

Nhiều máy trộn liên tục sửa đổi đã được thiết kế và có thể đạt được 60%vật liệu tái sử dụng mà vẫn đảm bảo dạt được tiêu chuẩn cho phép về ô nhiễmmôi trường

II.1.3 Về nghiên cứu đặc tính lão hóa của nhựa cũ

Các tác giả đã tiến hành nghiên cứu thực hiện qua các mẫu nhựa được tách

từ BTN cũ để đánh giá tốc độ hóa già của nhựa cũ qua các năm khai thác thôngqua các chỉ tiêu cơ lý hóa của nhựa

Các chỉ tiêu cơ lý của nhựa được thí nghiệm là: độ kim lún, độ kéo dài vànhiệt độ hóa mềm

Các chỉ tiêu hóa của nhựa được thí nghiệm là: thành phần nhóm dầu, nhómnhựa và nhóm asphalt trong nhựa

II.1.4 Về mặt lý thuyết tính toán thiết kế hỗn hợp bêtông nhựa tái chế

Đã có những nghiên cứu nhằm đưa ra một lý thuyết lựa chọn tỷ lệ cácthành phần cốt liệu và nhựa một cách hợp lý có cơ sở khoa học Điển hình có thể

kể đến phương pháp thiết kế hỗn hợp BTN tái chế của Asphalt Institute (Mỹ).Nguyên lý của phương pháp này là: lựa chọn loại nhựa và hàm lượng nhựa mới,lựa chọn hàm lượng cốt liệu mới để pha chế vào hỗn hợp bêtông nhựa cũ saocho hợp lý, đảm bảo cấp phối chuân và có các thỏa mãn các yêu cầu theophương pháp thiết kế hỗn hợp bêtông nhựa của Marshall

II.2 Ở Việt Nam

Theo số liệu thống kê năm 1998, tổng chiều dài đường bộ của nước ta lênđến 210.006 km, trong đó đường quốc lộ đến 14.935 km và chiều dài các conđường sử dụng lớp mặt bêtông asphalt khoảng 5.624km Hầu hết toàn bộ cácđường cấp I, II, III đã sử dụng phổ biến các loại mặt đường bêtông asphalt, khánhiều các loại mặt đường bêtông asphalt đã có niên hạn sử dụng trên 10 năm.Theo quy hoạch mạng đường bộ cao tốc Việt Nam đang được Bộ GTVTtrình Chính phủ, nước ta sẽ có hơn 6200km và theo lộ trình thực hiện mỗi nãmnước ta xây dựng hàng trăm km đường cao tốc

Theo số liệu thống kê mới nhất của cục đường bộ Việt Nam mạng lướiđường bộ nước ta lên đến 223.059 km tăng 3871 km so với cuối năm 1999 Hiệntại có khoảng 7600 km mặt đường đã suốt cấp trầm trọng và cần được sửa chữa

Hình 1.4: Hư hỏng thường gặp trên các mặt đường ở nước ta hiện nay

Về mặt giao thông đô thị, tổng chiều dài mạng lưới đường bêtông asphaltcủa các đô thị lớn như Tp Hồ Chí Minh, Hà Nội, Đà Nẵng, Cần Thơ… cũngđến hàng nghìn km.

Tính đến thời điểm hiện tại các công trình cầu lớn ở nứớc ta hiện nay khánhiều với tổng chiều dài cầu lên đến hàng trăm km và lớp phủ trên mặt cầu đaphần là sử dụng bêtông asphalt Sau thời gian khai thác nhiều mặt cầu đã hưhỏng và cần được tiến hành sửa chữa

Hình 1.5: Hư hỏng lớp phủ trên mặt cầu Thăng Long

Việc sửa chữa nâng cấp mặt đường ở nước ta hiện nay chủ yếu là phủ thêmmột lớp bêtông asphalt mới hay cào bỏ lớp bêtông asphalt cũ và thay thế bằnglớp bêtông asphalt mới;

Ở nước ta thời điểm hiện tại công nghệ cào bóc tái thiết lại mặt đường cũthường làm sử dụng máy móc không hiện đại năng suất thấp Tuy vậy cũng đã

có một vài cơ quan đầu tư thiết bị cào bóc mặt đường cũ tương đối hiện đại vàcũng đã tiến hành cào bỏ lớp bêtông asphalt cũ cho nhiều tuyến đường và cầu;

Năm 1998, Công ty Quản lý và sửa chữa đường bộ 234 thuộc khu quản lýđường bộ 2 đã mạnh dạn đầu tư thiết bị cào bóc Wirtgen C1000 của Đức Máycào C1000 được dùng để cào lớp mặt bêtông nhựa, chiều sâu cào bốc từ 20mmđến 100mm, chiều rộng cào bóc thay đổi cơ động từ 250 – 1000 mm.

Năm 1999, với sự phối hợp giữa các cơ quan Cục Đường bộ, Viện Khoahọc Công Nghệ GTVT,Công Ty Quản lý và sửa chữa đường bộ 234 đã sử dụngthiết bị cào bóc Wirtgen C 1000 cào bóc lớp mặt bêtông nhựa trên bề mặt cầuThăng Long với chiều sâu trung bình 3 cm, sau đó tiến hành rải lớp thảm BTNmới thay thế Kết quả cào bóc đã khẳng định được tính ưu việt của công nghệcào bóc này, nhất là trên các công trình đặc biệt đòi hỏi khống chế chính xác cao

độ cào bóc, đảm bảo dốc ngang

Nhưng nhìn chung cho đến nay việc sử dụng lại bêtông nhựa cũ hầu nhưchưa thấy áp dụng, việc ứng dụng công nghệ hiện đại chỉ mới thử nghiệm thíđiểm Mới đây nhất Tổng công ty xây dựng công trình giao thông 1 hợp tác liêndoanh với công ty Hall Brother trong việc ứng dụng công nghệ tái tạo mặtđường hư hỏng

Hình 1.8: Dự án thí điểm tái chế mặt đường tại Hà Nam

III MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Tiến hành thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của bêtông asphalt phế liệu Thôngqua kết quả thí nghiệm đó, tiến hành đánh giá và xem xét phạm vi tái sử dụng nótrong xây dựng mặt đường bêtông asphalt

Trường hợp phần bêtông asphalt phế liệu không còn thỏa mãn được cácyêu cầu quy định cho bêtông asphalt thông thường , nghiên cứu thiết kế hỗn hợpbêtông asphalt mới tận dụng lại lượng bêtông asphalt phế liệu không đạt chuẩn ởtrên nhằm tận dụng lại lượng cốt liệu và giảm được hàm lượng nhựa

Thiết kế ứng dụng bêtông asphalt phế liệu trong xây dựng mặt đường Ôtô.

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI

Kết hợp cả lý thuyết và thực nghiệm để tiến hành đánh giá lại chất lượngcủa hỗn hợp bêtông asphalt phế liệu cũng như hỗn hợp bêtông asphalt tái chế.Việc đặt vấn đề tái sử dụng bêtông asphalt phế liệu trong xây dựng mặtđường ôtô đối với nước ta đối với nước ta còn khá mới mẻ nhưng với thế giớithì không có gì là mới Việc áp dụng vào các công trình cụ thể trên thế giới đã

có rất nhiều công trình Cho nên trong phạm vi luận văn chỉ đề cập đến các kếtquả mà các tác giả nghiên cứu trên thế giới đạt được, đó là cơ sở để phát triểnnghiên cứu tiếp tục cho phù hợp với điều kiện tại Việt Nam

Nội dung của đề tài được thực hiện với các chương như sau:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Tìm hiểu công nghệ cào bóc mặt đường bêtông nhựa cũ

Chương 3: Cơ sở lý thuyết trong việc tái chế bêtông nhựa

Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm tái chế BTN theo phương pháp nóngChương 5: Thiết kế kết cấu mặt đường BTN sử dụng BTN tái chế

Chương 6: Kết luận, Kiến nghị

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ CÀO BÓC VÀ TÁI CHẾ MẶT ĐƯỜNG BÊTÔNG NHỰA CŨ

Tùy theo cách bóc mặt đường bêtông nhựa cũ,có thể phân ra hai loại côngnghệ chủ yếu sau:

1 Công nghệ sửa chữa mặt đường bêtông theo phương pháp đốt nóng

2 Công nghệ sửa chữa mặt đường bêtông theo phương pháp bóc nguộiTuỳ theo công nghệ sửa chữa mặt đường là phương pháp đốt nóng hay bócnguội mà các thiết bị sừ dụng trong dây truyền công nghệ đó có tính năng vànguyên lý làm việc khác nhau

I CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ CÀO BÓC MẶT ĐƯỜNG BÊTÔNG ASPHALT THEO PHƯƠNG PHÁP ĐỐT NÓNG HIR (HOT IN-PLACE RECYCLING)

Theo công nghệ này, lớp bêtông nhựa cần được sửa chữa sẽ được sấy nóngtrước khi cào bóc nhằm thay đổi tính chất cơ lý của bêtông, tạo thuận lợi choviệc bóc lớp bêtông nhựa cũ được dễ dàng

Lớp bêtông nhựa cũ trước khi cào bóc được đốt nóng tới nhiệt độ 1200

C-1400C, ở nhiệt độ này các thành phần tông nhựa mất liên kết trở nên rời rạc, rấtthuận lợi cho việc cào xới Sau khi cào bóc, xào xới, hỗn hơp bêtông nhựa cũhoặc sẽ được xào xới và rải ngay tại mặt đường cũ (Repaving) hoặc sẽ đượcchuyển đến bộ phận kế tiếp để nấu trộn lại và bổ sung nhựa, phụ gia (Remixing)

Hình 2.1: Công nghệ tái chế mặt đường BTN theo phương pháp nóng



Đầu tiên mặt đường tại khu vực cần tái chế được đốt nóng lên đến nhiệt độcần thiết, tiếp đến mặt đường được cào xới lên và tiếp tục được trộn sơ bộ và thugôm lại vào tiếp một thiết bị chứa, ở đây vật liệu đã cào xới sẽ được bổ sungthêm vật liệu mới cũng như tác nhân tái chế (với thành phần như đã tính toán).Sau đó hỗn hợp vật liệu này tiếp tục được trộn kỹ lại lần nữa và được ban phẳng

và cuối cùng là lu lèn hoàn thiện bề mặt

Hình 2.2: Đốt nóng mặt đường cũ

Hình 2.3 Cào xới mặt đường sau khi được đốt nóng

Hình 2.4: Thu gom cốt liệu vào máy trộn

Hình 2.5: Rãi lại hỗn hợp bêtông sau khi được tái chế

Hình 2.6: Lu lèn

Tốc độ làm việc của dây chuyền là 3m/phút Công suất 1 ca máy 4000 –

6000 m2 Khả năng tái tạo độ sâu nhỏ nhất là 3cm và lớn nhất là 6cm

Do sử dụng nhiệt để cào bóc lớp bêtông asphalt nên công nghệ này có ưuđiểm là:

 Tận dụng được nhiệt trong quá trình bóc để phục vụ cho việc tái chếbêtông asphalt;

 Không gây ảnh hưởng đến nền đường cũng như những công trìnhngầm tại nơi cào bóc;

Tuy nhiên công nghệ này cũng có nhược điểm là:

 Thiết bị phức tạp, cồng kềnh đòi hỏi có nhiều thiết bị phụ trợ đi kèm;

 Tổn thất nhiệt lớn trong quá trình đốt nóng lớp bêtông asphalt;

 Khi đốt nóng gây ô nhiễm và ảnh hưởng đến môi trường xung quanh;

 Công nghệ tái chế bêtông nhựa theo phương pháp đốt nóng được tiếnhành với nhiều công đoạn đòi hỏi dây chuyền thi công phải đồng bộ

và chặt chẽ;

Điều kiện áp dụng:

 Thích hợp nhất khi phần đường hỏng tập trung ở lớp asphalt

 Không có tác dụng lâu dài nếu phần đường bị hỏng do lớp nền yếuTheo tính toán của các dự án (dùng các máy tái tạo của hãng Wirtgen) khi:

 Tái tạo mặt đường với chiều sâu 4cm có bổ sung bitumen tiết kiệm57% giá thành

 Tái tạo mặt đường với chiều sâu 4cm có bổ sung bitumen và trộnthêm 25% bêtông asphalt tiết kiệm được 40% giá thành

 Tái tạo mặt đường với chiều sâu 4cm có bổ sung thêm 2cm lớp mặttiết kiệm được 23% giá thành

Một số thiết bị cào bóc bêtông asphalt cũ sử dụng phương pháp đốt nóng vàtính năng kỹ thuật chủ yếu được giới thiệu trong bảng sau:

Tính n ng k thu t c a m t s thi t b cào bóc nóng ăng kỹ thuật của một số thiết bị cào bóc nóng ỹ thuật của một số thiết bị cào bóc nóng ật của một số thiết bị cào bóc nóng ủa một số thiết bị cào bóc nóng ột số thiết bị cào bóc nóng ố thiết bị cào bóc nóng ết bị cào bóc nóng ị cào bóc nóng

Chiều sâu cào bóc (m)

Công suất (KW)

Năng suất (m 2 /ca)

II.1 Tái tạo nguội tại trạm trộn

Theo công nghệ này, lớp bêtông nhựa cần sửa chữa sẽ được cào bóc dướitác dụng cơ học của các lưỡi phay cắt ở ngay nhiệt độ môi trường

Hỗn hợp bêtông nhựa đã cắt nhỏ được đổ lên xe vận chuyển chở tới trạmtrôn bêtông nhựa tái sinh Tại đây, vật liệu cũ sẽ được nấu trộn lại và được bổsung thêm các thành phần đảm bảo chất lượng của bêtông nhựa Sau khi đượcnấu trộn lại, hỗn hợp bêtông nhựa tái sinh sẽ được chở tại nơi sửa chữa Việc rải

và lu lèn được tiến hành theo trình tự như với bêtông nhựa làm mới

Hình 2.7: Cào bóc mặt đường cũ

Hình 2.8: Cấu tạo thiết bị cào bóc

Hình 2.9: Cấu tạo răng cào bóc

Hình 2.10: Hỗn hợp bêtông asphalt phế liệu được tập kết ở trạm trộn

Hình 2.11: Hỗn hợp bêtông asphalt phế liệu được xử lý trong trạm trộn

II.2 Tái tạo nguội ngay tại mặt đường

Trong công nghệ này, vật liệu sau khi được thiết bị cào bóc nghiền nhỏ và

đổ thành luống trên đường Lượng vật liệu này sau đó được đưa vào một thiết bịtái chế, ở đây ta bổ sung thêm vật liệu mới và tác nhân tái chế và sau khỉ xử lýxong thì vật liệu hỗn hợp được rãi lại ngay trên mặt đường và cuối cùng là lu lènhoàn thiện mặt đường

Hình 2.13: Thi công tái chế nguội được thực hiện ngay tại mặt đường

Hình 2.14: Cấu tạo thiết bị tái chế nguội được thực hiện ngay tại mặt đường

Do sử dụng cơ học để phá vỡ liên kết bêtông nhựa nên công nghệ này có

ưu điểm nổi bật như sau:

 Đơn giản không tốn nhiều năng lượng cho việc phá bóc mặt đường cũ

 Gây tiếng ồn;

 Gây ảnh hưởng đến nền đường cũng như những công trình ngầm tại

vị trí sửa chữa;

 Chi phí cho việc thay thế các lưỡi cắt là lớn;

Một số thiết bị cào bóc bêtông asphalt cũ sử dụng phương pháp nguội vàtính năng kỹ thuật chủ yếu được giới thiệu trong bảng sau:

Dung tích xilanhLàm mát động cơ

Chỉ tiêu nhiên liệu

66128Không khí

30 lít/giờ

66128Không khí33,2 lít/giờ

65900Nước28,1 lít/giờ

Vận tốc khi di chuyển

Truyền độngKích thước bánh xe

0-13 m/ph0-7 m/giờ

4 bánh lốp250-660(trước)203-660 (sau)

0-40 m/ph0-6 m/giờ

4 bánh lốp260-560

0-15 m/ph0-6 m/giờ

4 bánh lốp550-175(trước)450-175 (sau)

Số răng trên tangVận tốc cắtGóc cắt nghiêng max

1000 mm1-100 mm

504 mm804,8 m/s

10 độ

1000 mm1-250 mm

760 mm804,8 m/s

10 độ

1000 mm1-100 mm

600 mm604,8 m/s

80 m3/giờ2,8 m/s Không trang bị

III TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ CÀO BÓC VÀ TÁI TẠO MẶT ĐƯỜNG Ở VIỆT NAM HIỆN NAY

Nhìn chung ở Việt Nam hiện nay mới chỉ sử dụng thiết bị cào bóc mặtđường, việc tái sử dụng lại vật liệu BTN cũ hầu như chưa thấy áp dụng rộng rãi,công nghệ tái tạo mặt đường tại chỗ chưa có Có thể coi lần đầu tiên Việt Nam

sử dụng thiết bị cào bóc mặt đường trên diện rộng là ở mặt cầu Thăng Long làvào cuối năm 1998 Thiết bị cào bóc được sử dụng là Wirtgen CBA.1000 (Đức)

do công ty Quản lý và sửa chữa đường bộ 234 nhập về Ngoài ra nhiều tuyếnđường chính cũng được sử dụng thiết bị cào bóc để cào bóc phần mặt đường cũnhư: Xa lộ Hà Nội, QL 1A, v.v

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRONG VIỆC TÁI

CHẾ BÊTÔNG NHỰA

I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TÁI CHẾ BÊTÔNG ASPHALT

Tái chế bêtông asphalt (sau đây gọi tắt là bêtông nhựa) là một công nghệnhằm mục đích sử dụng lại vật liệu bêtông nhựa cũ một cách có hiệu quả

Để tái chế đường bêtông nhựa cũ hỗn hợp vật liệu sau khi cào bóc được giacông lại trên cơ sở bổ sung những vật liệu mới nhằm tạo ra một hỗn hợp bêtôngnhựa có chất lượng phù hợp với tất cả các yêu cầu quy định cho bêtông nhựathông thường

Hỗn hợp bêtông nhựa cũ sau khi tái chế có thể được sử dụng vào vị trí mặtđường bêtông nhựa cũ đã cào bóc hoặc sử dụng ở vị trí mới

Công nghệ tái chế bêtông nhựa cũ mặt đường đã sử dụng rộng rãi trongmột số năm gần đây và trở thành một sự lựa chọn chính trong quá trình sản xuấthỗn hợp bêtông nhựa do một số nguyên nhân sau:

 Có tính kinh tế

 Bảo vệ các nguồn tài nguyên cốt liệu có xu hướng cạn kiệt

 Bảo vệ môi trường

Công nghệ tái chế bêtông nhựa được chia lam 2 loại chính sau:

1 Công nghệ tái chế theo kiểu hỗn hợp bêtông nhựa trộn nóng

2 Công nghệ tái chế theo kiểu hỗn hợp bêtông nhựa nguội

Các định nghĩa:

Để phục vụ cho việc thiết kế hỗn hợp bêtông nhựa tái chế cần thiết phảiđưa ra các định nghĩa sau:

1 Rap (Reclaimed Asphalt Pavement- Hỗn hợp BTN cũ được tái chế ):

Những loại vật liệu mặt đường nhựa cũ đã được cào bóc bao gồm các thànhphần là nhựa đường (vẫn còn khả năng sử dụng lại được) và cốt liệu

2 RAM (Reclaimed Aggregate – Cốt liệu cũ được tái chế):

Những loại vật liệu mặt đường cũ đã được cào bóc đi bao gồm thành phầnchủ yếu là cốt liệu có chứa kết dính (nhựa đường) không có khả năng sử dụng

khi phối hợp với tác nhân tái chế Những yêu cầu về các tác nhân tái chế được

đề cập tới trong ASTM D 4552

II CÔNG NGHỆ TÁI CHẾ BÊTÔNG NHỰA THEO KIỂU HỖN HỢP BÊTÔNG NHỰA TRỘN NÓNG

II.1 Công nghệ tái chế bêtông nhựa theo kiểu trộn nóng

Là một quá trình trong đó hỗn hợp vật liệu (bao gồm hoặc vật liệu mặtđường nhựa tái chế – RAP, hoặc cốt liệu tái chế – RAM hoặc cả 2 được phốihợp với nhựa đường mới, có thể thêm cốt liệu mới và những tác nhân tái chế nếucần thiết) được trộn trong một thiết bị trộn trung tâm để sản xuất ra hỗn hợpbêtông nhựa rải đường kiểu trộn nóng Sản phẩm hỗn hợp bêtông nhựa sau khitái chế phải phù hợp với tất cả các yêu cầu của tiêu chuẩn về vật liệu, về chấtlượng xây dựng như đối với hỗn hợp bêtông nhựa mới

Nhựa mới được đưa thêm vào trong hỗn hợp (bao gồm RAP, RAM nếu có

và cốt liệu mới) nhằm đạt được 2 mục đích sau:

 Tăng tổng hàm lượng nhựa đường để đạt những yêu cầu cần thiết vềhàm lượng nhựa của hỗn hợp khi thiết kế Dưới tác dụng của môitrường nhựa đường theo thời gian bị hoá già đi, hay nói cách kháchàm lượng nhựa có hiệu trong tổng hỗn hợp bị giảm đi Hơn nữa doquá trình ảnh hưởng của quá trình cào bóc, thành phần cốt liệu cũ bịthay đổi, nhỏ đi, cần phải thêm cốt liệu mới Chính vì vậy thườngphải thêm nhựa mới cho đủ hàm lượng nhựa yêu cầu

 Pha trộn với nhựa đường bị lão hoá trong phần tái chế của hỗn hợpnhằm tạo ra một loại nhựa đường phù hợp với những yêu cầu thiếtkế.Do tác dụng lão hoá, nhựa cũ trở nên đặc hơn (hay cứng hơn) sovới nhựa nguyên thuỷ hay nói cách độ nhớt của nó tăng lên Việcthêm nhựa mới ngoài mục đích để dủ nhựa như nói trên còn phải chú

ý đến tính tăng cứng của nhựa cũ Chính vì vậy loại đường nhựa mớithêm vào phải có tính chất lỏng hơn (hay mềm hơn) hay nói cáchkhác phải có độ nhớt nhỏ hơn để sau khi pha trộn với nhau tạo thành

1 loại nhựa có độ nhớt vừa đủ theo thiết kế Nhìn chung, những loạinhựa đường AC-10, AC-5 hay AC-2.5 (AR-4000, AR-2000 hay AR-1000; hoặc nhựa có độ kim lún tương ứng 85 – 100, 120 – 150 hay

200 – 300) đều được sử dụng cho mục đích pha trộn này Những loạinhựa đường này phù hợp với những yêu cầu trong tiêu chuẩn ASTM

D 3381 hay D 946 (AASHTO M 226 hay M 20)

Quy trình thiết kế tối ưu hàm lượng nhựa trong hỗn hợp bêtông nhựa tái

chế thường sử dụng phương pháp Marshall

Phạm vi áp dụng: phương pháp tái chế hỗn hợp trộn nóng thường sử dụng

từ 10 đến 60% RAP, trong đó:

 Với thiết bị trộn dạng chu kỳ (Batch plant) có thể sử dụng đến40%RAP (thông thường từ 10 đến 50 % RAP)

 Với thiết bị trộn dạng trống quay (Drum- mix plant) có thể được sửdụng tới 60% RAP ( thông thường từ 10 đến 50 % RAP ).

Nếu tỷ lệ RAP trong hỗn hợp nhỏ hơn 10% thì thủ tục thiết kế hỗn hợpbêtông nhựa tái chế tiến hành như với thiết kế bêtông nhựa thông thường

Trình tự tiến hành thiết kế hỗn hợp tái chế theo kiểu bêtông nhựa trộn

nóng được thực hiện theo các bước sau:

1 Thiết kế hỗn hợp bêtông nhựa tái chế

2 Công nghệ thi công: trộn, lu, lèn, rải

II.2 Cơ sở lý thuyết thiết kế thành phần hỗn hợp bêtông nhựa tái chế

theo kiểu trộn nóng

Việc thiết kế hỗn hợp bêtông nhựa tái chế trộn nóng bao gồm 6 bước sau:

 Bước 1: Đánh giá chất lượng vật liệu RAP

 Bước 2: Thiết kế cấp phối cốt liệu

 Bước 3: Tính toán gần đúng tổng lượng nhựa yêu cầu

 Bước 4: Ước tính lượng nhựa mới cho thêm vào hỗn hợp

 Bước 5: Lựa chọn loại nhựa đường mới

 Bước 6: Thiết kế tối ưu hàm lượng nhựa cho hỗn hợp bêtông nhựa.Trình tự các bước được chi tiết dưới đây:

Bước 1: Đánh giá chất lượng vật liệu RAP:

Được tiến hành với các nội dung sau:

1 Xác định hàm lượng nhựa đường cũ trong RAP:

Sử dụng phương pháp ASTM D 2172 (AASHTO T 164) để tách nhựa rakhỏi RAP Hàm lượng nhựa được xác định bằng tỷ số giữa khối lượng nhựa hiện

có tổng hỗn hợp hoặc tổng cốt liệu

2 Xác định độ nhớt của nhựa đường ở 600C:

Sử dụng phương pháp ASTM D 1856 (AASHTO T 170) để thu hồi nhựa từdung dịch có chứa nhựa và dung môi Xác định độ nhớt ở 60 0C (140 0C) củanhựa sau khi thu hồi bằng phương pháp ASTM D 2117 (AASHTO T 202)

Bước 2: Thiết kế cấp phối cốt liệu:

Trên cơ sở số liệu phân tích thành phần hạt của RAP (và của RAM nếucó), trên cơ sở đường bao cấp phối chuẩn yêu cầu trong thiết kế, tiến hành bổsung cốt liệu mới, tính toán tỷ lệ phối hợp giữa RAP và RAM (nếu có) và cốtliệu mới để tạo nên một cấp phối cần thiết phù hợp với cấp phối tiêu chuẩn đãquy định

Sau khi xác định được tỷ lệ cấp phối cốt liệu phù hợp, tính toán tỷ lệ cốt

liệu mới (và RAM nếu có) trong tổng cốt liệu hỗn hợp, được kí hiệu là r (% ).

Để làm rõ thêm vấn đề này ta xét Ví dụ 1 sau đây:

Giả sử sau khi phân tích thành phần hạt của RAP, RAM và thành phần hạt

của cốt liệu mới ta có kết quả Bảng 3.1

Bảng 3.1: Phân tích thành phần hạt của RAP, RAM và cốt liệu mới

Kích cỡ

sàng

(mm)

Lượng lọt qua sàng (%) Cốt liệu RAP Cốt liệu RAM Cốt liệu mới

cốt liệu thõa mãn chuẩn Chi tiết được thể hiện ở Bảng 3.2

Bảng 3.2: Kết quả thiết kế cấp phối

20% Cốt liệu mới

Kết quả phối hợp

Cấp phối chuẩn AASHTO 25.0 100x3 = 30 100x0.5 = 50 100x0.2 = 20 100 100 19.0 98x0.3 =29.4 92x0.5 = 46 100x0.2 = 20 95.4 90 - 100 9.5 85x0.3 =25.5 45x0.5 = 22.5 100x0.2 = 20 68 56 - 80

4.75 65x0.3 =19.5 19x0.5 = 9.5 94x0.2 = 18.8 47.8 35 - 65 2.36 52x0.3 =15.6 5x0.5 = 2.5 85x0.2 = 17.0 35.1 23 - 49 0.3 22x0.3 = 6.6 1x0.5 = 0.5 26x0.2 = 5.2 12.3 5 - 19 0.074 8x0.3 = 2.4 0x0.5 = 0 6x0.2 = 1.2 3.6 2 - 8 Giá trị r được tính là: r = 50 + 20 = 70

Bước 3: Tính toán gần đúng tổng lượng nhựa theo yêu cầu

Tổng lượng nhựa yêu cầu trong hỗn hợp cốt liệu có thể được xác định theocông thức thực nghiệm sau:

F c K b a

P b  0 , 035  0 , 045   (1)

Pb: Tổng gần đúng lượng nhựa yêu cầu của hỗn hợp tái chế, tính bằng phầntrăm trọng lượng hỗn hợp

a: Phần trăm cốt liệu nằm lại trên sàng 2.36mm

b: Phần trăm cốt liệu lọt qua sàng 2.36mm và bị giữ lại trên sàng 0.075mmc: Phần trăm cốt liệu lọt qua sàng 0.075mm

K: Hệ số phụ thuộc vào hàm lượng cốt liệu lọt qua sàng 0.075mm, cụ thể

K = 0.15 với 11-15% lọt qua sàng 0.075mm = 0.18 với 6-10% lọt qua sàng 0.075mm = 0.2 khi ≤ 5% lọt qua sàng 0.075mmF: 0-2% phụ thuộc vào mức độ hấp thụ nhựa của cốt liệu

Ví dụ 2: Với kết quả phân tích ở Ví dụ 1 trên Bảng 3.2, ta có thể tính được

tổng lượng nhựa yêu cầu trong hỗn hợp bêtông nhựa tái chế như sau:

Pb: Tổng gần đúng lượng nhựa yêu cầu của hỗn hợp tái chế (%), tính theo

công thức ở Bước 3.

Psb: Phần trăm hàm lượng nhựa trong hỗn hợp bêtông asphalt cũ

Ví dụ 3: Gỉa sử hàm lượng nhựa đường Psb của RAP (được phân tích ở

Bước 1) là Psb = 4.7%, giá trị r được tính ở Ví dụ 1 là r = 70% Lượng nhựa

đường mới (Pnb) (%) cho thêm vào hỗn hợp với tổng hàm lượng nhựa đường yêucầu (Pb) đã biết được tính như sau:

Lượng nhựa đường mới được thêm: với giá trị tổng hàm lượng nhựa yêu

cầu xác định theo công thức (1) đã tính trên cơ sở Ví dụ 1 và 2 là Pb =5.41%, cụthể là:

Bước 5: Lựa chọn loại nhựa đường mới

1 Lựa chọn loại nhựa đường mới:

Hình 3.1: Toán đồ xác định loại nhựa mới trong hỗn hợp BTN tái chế

Trình tự theo các bước được tiến hành sau:

1 Lựa chọn loại nhựa có độ nhớt thiết kế (độ nhớt mong muốn của hỗnhợp nhựa mới và nhựa cũ để thiết kế hỗn hợp bêtông nhựa) Loại nhựa được lựachọn để thiết kế thông thường là loại AC – 20 (phân theo độ nhớt) hoặc loạinhựa 60 – 70 (phân theo độ kim lún) Độ nhớt thiết kế tương ứng của nó đượcxác định thông qua thí nghiệm hoặc lấy giá trị trong phạm vi trong trung giantương ứng với cấp độ nhớt Ví dụ như đối với nhựa AC - 20 hoặc nhựa 60 - 70

P



3 Xác định độ nhớt của nhựa cũ trong RAP: đã xác định bằng thí nghiệm ở

Bước1

4 Xác định độ nhớt của nhựa mới để pha trộn vào nhựa cũ nhằm mục đích

tạo nên một loại nhựa có độ nhớt đạt được theo thiết kế theo toán đồ ở Hình 3.1.

Cụ thể được tiến hành như sau:

 Chấm một điểm trên trục tung với giá trị tương ứng độ nhớt thiết kế,chấm một điểm trên trục hoành tương ứng với giá trị R Giao của 2

đường song song với các trục sẽ cắt nhau tại điểm B.

 Chấm điểm A trên trục tung với giá trị tương ứng độ nhớt của nhựa

cũ

 Kẻ đường thẳng AB kéo dài, cắt trục tung bên tay phải ở C Giá trị trên trục tung bên trái tương ứng với C cho ta giá trị độ nhớt của nhựa

mới cần chọn

Ví dụ 4: Sẽ minh hoạ cụ thể hơn Giả sử yêu cầu lựa chọn loại nhựa đường

mới (độ nhớt) trên cơ sở các thông số đã được thí nghiệm như sau:

 Độ nhớt của nhựa đường thiết kế yêu cầu: 2000 poise (AC – 20)

 Độ nhớt của nhựa đường cũ sau khi thí nghiệm: 46000 poise

 Phần trăm nhựa đường mới so với tổng hàm lượng nhựa R: 69

Việc chọn loại nhựa đường được tiến hành như sau:

Trên toán đồ Hình 3.1:

 Điểm A là độ nhớt của nhựa đường cũ với giá trị 46000 poise (4.6

×104)

 Điểm B là giao điểm của 2 đường thẳng song song với 2 trục, trong

đó giá trị ở trục tung là độ nhớt thiết kế mong muốn 2000 poise (2 ×

103) và giá trị ở trục hoành là R = 69