(Luận án tiến sĩ) Nghiên Cứu Bê Tông Nhựa Mặt Đường Sử Dụng Sợi Bazan Phân Tán Trong Điều Kiện Việt Nam

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.9 MB, 149 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

TR¯èNG Đ¾I HèC CƠNG NGHâ GIAO THÔNG VÂN TÀI

PHÙNG BÁ NHÂN

NGHIÊN CĄU BÊ TễNG NHA MắT ốNG S DNG

NGNH: Kỵ THUT XÂY DĄNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG MÃ Sà: 9580205

NG¯èI H¯æNG DÀN KHOA HèC: 1. TS. LÝ HÀI BỈNG

2. TS. NGUN MINH KHOA

Hà Nåi, 2024

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

LèI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Lý HÁi Bằng và TS. Nguyễn Minh Khoa. Các số liệu, kết quÁ nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Tác giÁ luÃn án

Phùng Bá Nhân

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

LèI CÀM ¡N

Sau q trình học tÁp và nß lực khơng ngừng t¿i Tr°ßng Đ¿i học Cơng nghệ GTVT, với sự hß trÿ nhiệt tình từ các thầy cơ, đồng nghiệp, b¿n bè, gia đình và ng°ßi thân, Nghiên

cāu sinh (NCS) đã hoàn thành luÁn án mang tiêu đề <Nghiên cứu bê tông nhựa mặt

đường sử dụng sợi bazan phân tán trong điều kiện Việt Nam=.

Để hoàn thành luÁn án này, NCS xin bày tỏ lòng biết ¡n sâu sắc đến hai thầy h°ớng d¿n, TS. Lý HÁi Bằng và TS. Nguyễn Minh Khoa, đã tÁn tâm định h°ớng và hß trÿ NCS suốt q trình thực hiện luÁn án.

NCS chân thành cÁm ¡n Tr°ßng Đ¿i học Cơng nghệ GTVT và các đ¡n vị trong tr°ßng nh° Phịng Đào t¿o Sau đ¿i học, Khoa Cơng trình, Bá mơn Đ°ßng bá, Trung tâm Thí nghiệm Đ°ßng bá cao tốc, và Phịng thí nghiệm LAS-XD72 đã hß trÿ về trang thiết bị, nhân lực, cũng nh° quan tâm, đáng viên và t¿o điều kiện thuÁn lÿi để NCS hoàn thành nhiệm vā học tÁp và nghiên cāu.

NCS cũng xin bày tỏ lòng biết ¡n đối với các thầy cơ trong và ngồi tr°ßng Đ¿i học Cơng nghệ GTVT, b¿n bè đồng nghiệp, đã ln nhiệt tình hß trÿ và cung cấp những tài liệu khoa học quý báu để NCS thực hiện đề tài nghiên cāu này.

Ngoài ra, NCS xin bày tỏ lòng biết ¡n đến Phòng thí nghiệm trọng điểm thuác Viện khoa học vÁt liệu thuác Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Phịng thí nghiệm vÁt liệu xây dựng cÿa Bá mơn VÁt liệu xây dựng t¿i Tr°ßng Đ¿i học GTVT, đã hß trÿ NCS trong việc thực hiện các thí nghiệm trong ph¿m vi luÁn án.

Cuối cùng, NCS xin bày tỏ lịng biết ¡n gia đình và ng°ßi thân đã luôn đáng viên, ÿng há và giúp đỡ NCS về cÁ tinh thần l¿n vÁt chất suốt suốt quá trình làm luÁn án.

Trân trọng!

Nghiên cąu sinh

Phùng Bá Nhân

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

1.1. Bê tơng nhąa có phā gia d¿ng sÿi làm lỗp mt ộng ụ tụ ... 4

Tng quan v sử dāng phā gia sÿi cho hßn hÿp bê tơng nhựa ... 4

Hiện tr¿ng sử dāng sÿi cho hßn hÿp bê tông nhựa á Hoa Kỳ và các quốc gia trên thế giới ... 6

Hàm l°ÿng sÿi sử dāng dāng trong hßn hÿp BTN ... 8

1.2. Sÿi bazan dùng cho bê tông nhąa ... 9

Tổng quan về sÿi bazan ... 9

Tính chất cÿa sÿi bazan và các āng dāng ... 10

Các nghiên cāu lựa chọn sÿi bazan và ph°¡ng pháp trán sÿi trong hßn hÿp bê tông nhựa ... 12

1.3. Các nghiên cąu vÅ bê tơng nhąa sā dāng sÿi bazan ... 16

Hình thái và sự phân bố cÿa sÿi bazan trong bê tông nhựa ... 16

Nghiên cāu ph°¡ng pháp Marshall và hàm l°ÿng nhựa đ°ßng tối °u ... 16

Nghiên cāu lún vệt bánh xe và đá ổn định đáng (DS) ... 17

Nghiên cāu khÁ năng kháng ẩm ... 23

Nghiên cāu mô đun đàn hồi ... 25

1.4. Nghiên cąu sā dāng các mơ hình héc máy dą báo tính chÃt căa bê tông nhąa26 Tổng quan về học máy (ML) ... 26

Các mơ hình ML phổ biến và āng dāng dự báo tính chất bê tơng nhựa .... 27

Các nghiên cāu áp dāng ML dự báo tính chất bê tông nhựa sử dāng sÿi bazan ... 29

1.5. Đánh giá các kÃt quÁ nghiên cąu vÅ bê tông nhąa sā dāng sÿi bazan ... 29

Đánh giá các kết quÁ nghiên cāu ngoài n°ớc ... 29

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

Đánh giá các kết quÁ nghiên cāu á Việt Nam ... 29

1.6. Xỏc ỗnh cỏc vn nghiờn cu căa luÃn án ... 30

2.1.1.1. Lựa chọn lo¿i bê tông nhựa sử dụng trong nghiên cứu ... 32

2.1.1.2. Lựa chọn cốt liệu thơ, cốt liệu mịn và bột khống ... 32

2.1.1.3. Lựa chọn chất kết dính ... 33

2.1.1.4. Lựa chọn lo¿i sợi bazan ... 33

Lựa chọn ph°¡ng pháp thiết kế hßn hÿp BTN sử dāng sÿi bazan ... 34

2.1.2.1. Lựa chọn phương pháp thiết kế ... 34

2.1.2.2. Thiết kế thành phần cấp phối các lo¿i BTN sử dụng trong nghiên cứu ... 35

2.1.2.3. Phương pháp thí nghiệm ... 36

2.1.2.4. Lựa chọn phương pháp trộn sợi bazan trong hỗn hợp bê tông nhựa . 37 Công tác chế bị m¿u ... 37

Thiết kế thí nghiệm và trình tự phân tích thống kê xử lý số liệu ... 38

2.2. Phân tích liên kÃt và phân bá sÿi bazan trong hãn hÿp bê tông nhąa ... 39

Ph°¡ng pháp nghiên cāu hình thái vÁt chất bằng kính hiển vi điện tử qt SEM ... 39

Cơng tác chuẩn bị m¿u thí nghiệm SEM ... 40

Kết quÁ thí nghiệm phân tích hình thái SEM ... 40

2.2.3.1. Liên kết và sự phân bố giữa sợi bazan và nhựa đường ... 40

2.2.3.2. Ành hưởng của hàm lượng sợi bazan trong hỗn hợp BTN ... 42

2.3. Ąng dāng héc máy trong hã trÿ thiÃt kÃ thành phÅn bê tông nhąa sā dāng sÿi bazan ... 45

Āng dāng học máy trong dự báo tính chất c¡ lý cÿa vÁt liệu ... 45

Mát số thuÁt toán và các kỹ thuÁt đ°ÿc sử dāng ... 45

2.3.2.1. Mơ hình độ dốc tăng cường cấp cao Extreme Gradient Boosting ... 45

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

2.3.2.2. Thuật toán tối ưu hóa Sailfish Optimizer ... 46

2.3.2.3. Thuật tốn tối ưu hóa Aquila Optimizer ... 46

2.3.2.4. Kỹ thuật xác thực chéo ... 46

2.3.2.5. Các chỉ tiêu đánh giá năng lực dự báo của mơ hình ... 47

Quy trình xây dựng cơng cā hß trÿ thiết kế thành phần bê tông nhựa sử dāng sÿi bazan ... 47

Xây dựng c¡ sá dữ liệu ... 48

Điều chỉnh siêu tham số cÿa mơ hình XGB ... 50

Kết q xây dựng mơ hình dự báo XGB cho MS và MF ... 50

2.3.6.1. Kết quÁ dự đoán MS ... 50

2.3.6.2. Kết q dự đốn MF ... 51

Xây dựng cơng cā hß trÿ thiết kế thành phần bê tơng nhựa ... 51

Đánh giá kết quÁ thiết kế thành phần bê tông nhựa cÿa ph°¡ng pháp ML và định h°ớng nghiên cu thc nghim ... 53

2.4. Xỏc ỗnh hm lng nha tái °u cho hãn hÿp bê tông nhąa sā dāng sÿi bazan 54 Phân tích đá ổn định Marshall (MS)... 54

Phân tích đá dẻo Marshall (MF) ... 56

Xác định hàm l°ÿng chất kết dính tối °u cÿa hßn hÿp BTN với các hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau ... 57

3.1. Ląa chén chå tiêu nghiên cąu và kÃ ho¿ch thí nghiãm ... 62

Lựa chọn chỉ tiêu c¡ học cÿa BTN trong nghiên cāu thí nghiệm ... 62

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

3.3. Thí nghiãm c°éng đå kéo uán ... 66

Ph°¡ng pháp thí nghiệm c°ßng đá kéo uốn ... 66

Kế ho¿ch thí nghiệm c°ßng đá kéo uốn ... 68

Kết q thí nghiệm c°ßng đá kéo uốn ... 68

3.4. Thí nghiãm đánh giá khÁ năng kháng nąt căa hãn hÿp BTN ... 70

Ph°¡ng pháp thí nghiệm đánh giá khÁ năng kháng nāt cÿa hßn hÿp BTN 703.4.1.1. Mơ tÁ thí nghiệm đánh giá khÁ năng kháng nứt của vật liệu BTN (IDEAL-CT) ... 71

3.4.1.2. Cơng thức tính CTIndex ... 73

Kế ho¿ch thí nghiệm đánh giá khÁ năng kháng nāt cÿa hßn hÿp BTN ... 74

Kết quÁ thí nghiệm đánh giá khÁ năng kháng nāt cÿa hßn hÿp BTN ... 74

3.5. Thí nghióm xỏc ỗnh mụ un n hòi tnh ... 80

Ph°¡ng pháp thí nghiệm mơ đun đàn hồi tĩnh... 80

Kế ho¿ch thí nghiệm mơ đun đàn hồi tĩnh ... 81

Kết q thí nghiệm mơ đun đàn hồi tĩnh ... 82

3.6. Thí nghiãm đánh giá mơ đun đàn hßi đång ... 87

Ph°¡ng pháp thí nghiệm mơ đun đàn hồi đáng ... 87

Kế ho¿ch thí nghiệm mơ đun đàn hồi đáng ... 88

Kết q thí nghiệm mơ đun đáng ... 89

Xây dựng đ°ßng cong chÿ mơ đun đáng... 95

Mơ hình hóa mơ đun đáng ... 97

3.6.5.1. Lựa chọn và xây dựng mơ hình ... 97

3.6.5.2. Đánh giá sự phù hợp của mơ hình 2S2P1D với kết quÁ thi nghiệm ... 99

3.7. KÃt luÃn Ch°¢ng 3 ... 100

Ch°¢ng 4. NGHIÊN CĄU DĄ BÁO TÍNH CHÂT C¡ LÝ CĂA VÂT LIâU THEO HèC MÁY VÀ ĄNG DĀNG BÊ TÔNG NHA S DNG SỵI BAZAN TRONG KT CÂU M¾T Đ¯èNG ... 102

4.1. Ąng dāng héc máy trong d bỏo ồ ỏn ỗnh Marshall ... 102

Xõy dng c¡ sá dữ liệu các m¿u thí nghiệm đá ổn định Marshall ... 102

Các công cā ML và mô hình tính tốn đá ổn định Marshall ... 103

Xây dựng mơ hình ML dự báo đá ổn định Marshall cÿa BTN sử dāng sÿi bazan ... 104

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Xây dựng giao diện GUI dự báo MS cÿa BTN sử dāng sÿi bazan ... 106

4.2. Thąc tr¿ng giao thông trên các tuyÃn đ°éng cÃp cao ë Viãt Nam và đÅ xuÃt cÃu t¿o kÃt cÃu áo đ°éng mÅm ... 107

Quy mô giao thông trên các tuyến đ°ßng cấp cao hiện nay á Việt Nam . 107 Mát số kết cấu áo đ°ßng điển hình trên các tuyến đ°ßng QL á Việt Nam ... 108

Đề xuất KCAĐ mềm āng dāng BTN sử dāng sÿi bazan làm lớp mặt trong KCAĐ ô tô á Việt Nam ... 109

4.3. Phân tích kÃt cÃu áo đ°éng mÅm theo tiêu TCCS 38:2022/TCĐBVN ... 110

4.4. Phân tích KCAĐ mÅm sā dāng BTN sÿi bazan theo ph°¢ng pháp c¢ héc thąc nghiãm ... 112

Mát số vấn đề chung về thiết kế áo đ°ßng theo c¡ học thực nghiệm ... 112

Āng dāng ph°¡ng pháp M-E phân tích các KCAĐ ... 114

4.4.2.1. Các số liệu khí hậu ... 115

4.4.2.2. Các số liệu về giao thông ... 115

4.4.2.3. Xác định các thông số của vật liệu trong phân tích M-E ... 117

4.4.2.4. Tiêu chuẩn giới h¿n ... 117

4.4.2.5. Kết quÁ phân tích kt cu mt ng theo M-E ... 117

4.5. Xỏc ỗnh s¢ bå chi phí xây dąng kÃt cÃu áo đ°éng khi sā dāng sÿi bazan119 Các căn cā lÁp chi phí xây dựng kết cấu áo đ°ßng ... 119

Kết quÁ s¡ bá xác định các chi phí xây dựng kt cu ỏo òng... 120

4.6. xut sÂ bồ hỗng chÃ t¿o bê tơng nhąa sā dāng sÿi bazan ngồi tr¿m trån 1214.7. KÃt luÃn ch°¢ng 4 ... 122

KÂT LN VÀ KIÂN NGHỉ ... 119

DANH MĀC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG Bà ... 126

TÀI LIâU THAM KHÀO ... 127

A. TIÂNG VIâT ... 127

B. TIÂNG ANH ... 127

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

DANH MĀC CÁC KÝ HIâU, CHĂ VIÂT TÄT

AC Asphalt Concrete - Mặt đ°ßng bê tơng asphalt

AASHTO American Association of State Highway Transportation Officials Hiệp hái Đ°ßng cao tốc và Giao thơng Hoa Kỳ

ASTM American Society of Testing Materials BTN Bê tông nhựa

BTNC Bê tông nhựa chặt BTNR Bê tơng nhựa rßng

CV Cross Validation - Kỹ thuÁt xác thực chéo DS Dynamic Stability - Đá ổn định đáng

FHWA Federal Highway Administration – Cāc đ°ßng bá Liên bang (Mỹ) KCAĐM Kết cấu áo đ°ßng mềm

LVBX Lún vệt bánh xe

HMA Hot Mix Asphalt - Hßn hÿp Bê tơng nhựa nóng

L.A. Abrasion-LosAngeles Abrasion - Đá hao mòn LosAngeles LATS LuÁn án tiến sĩ

M-E Mechanistic Empirical - C¡ học thực nghiệm ML Machine Learning - Học máy

MS Marshall Stability - Đá ổn định marshall MF Marshall Flow - Đá dẻo marshall

NAPA National Asphalt Pavement Association - Hiệp hái mặt đ°ßng BTN quốc gia - Mỹ

NCAT National Center for Asphalt Technology - Trung tâm công nghệ asphalt quốc gia - Mỹ

NCHRP National Cooperative Highway Research Program - ch°¡ng trình hÿp tác nghiên cāu đ°ßng bá quốc gia - Mỹ

NMAS Nominal Maximum Aggregate Size - Cỡ h¿t lớn nhất danh định cÿa cốt liệu

OAC Optimum Asphalt Content - Hàm l°ÿng bitum tối °u QĐ Quyết định

QĐ 858 Quyết định số 858/QĐ-BGTVT ngày 26/3/2014 cÿa Bá GTVT

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

QĐ 1037 Quyết định số 1037/QĐ-BKHCN ngày 20/6/2022 cÿa Bá KH&CN về việc công bố tiêu chuẩn quốc gia (TCVN 13567-1:2022; TCVN 13567-2:2022 TCVN 13567-3:2022)

QĐ 1617 Quyết định số 1617/QĐ-BGTVT ngày 29/4/2014 cÿa Bá GTVT

SHRP Strategic Highway Research Plan - Ch°¡ng trình nghiên cāu chiến l°ÿc đ°ßng bá - Mỹ

SEM Scanning Electron Microscope - Kính hiển vi điện tử quét Va Air Voids - Đá rßng d°

VFA Voids Filled with Asphalt - Đá rßng lấp đầy nhựa VMA Voids in the Mineral Aggregate - Đá rßng cốt liệu

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

DANH MĀC BÀNG Sà LIâU

BÁng 1.1. Hàm l°ÿng nhựa đ°ßng tối °u từ các nghiên cāu cÿa FHWA [80] ... 9

BÁng 1.2. So sánh tính chất giữa các lo¿i sÿi khác nhau [86] ... 10

BÁng 1.3. Tính chất cÿa các lo¿i sÿi gia c°ßng [44] ... 11

BÁng 1.4. Tổng hÿp các nghiên cāu trên thế giới về tính chất c¡ bÁn cÿa sÿi bazan đ°ÿc dùng trong hßn hÿp BTN ... 4

BÁng 1.5. BÁng tổng hÿp quy trình trán sÿi bazan trong hßn hÿp BTN á mát số nghiên cāu gần đây trên thế giới ... 14

BÁng 1.6. Hàm l°ÿng nhựa đ°ßng tối °u t°¡ng āng với từng hàm l°ÿng sÿi... 17

BÁng 1.7. Tính chất c¡ lý cÿa các lo¿i sÿi [121] ... 18

BÁng 1.8. Tính chất c¡ lý cÿa sÿi bazan có nguồn gốc á Trung Quốc [38] ... 21

BÁng 2.1. Các chỉ tiêu c¡ lý cÿa cốt liệu ... 32

BÁng 2.2. Kết quÁ thử nghiệm các chỉ tiêu c¡ bÁn cÿa nhựa đ°ßng 60/70 ... 33

BÁng 2.3. Mát số tính chất cÿa sÿi bazan đ°ÿc sử dāng trong nghiên cāu ... 34

BÁng 2.4. Thành phần cấp phối lựa chọn để thiết kế hßn hÿp BTN ... 35

BÁng 2.5. Kế ho¿ch thí nghiệm hình thái cÿa sÿi bazan ... 43

BÁng 2.6. Phân tích thống kê các thông số đầu vào và đầu ra cÿa bá dữ liệu MS ... 49

BÁng 2.7. Phân tích thống kê các thông số đầu vào và đầu ra cÿa bá dữ liệu MF ... 49

BÁng 2.8. Số l°ÿng m¿u thí nghiệm xác định hàm l°ÿng nhựa tối °u ... 58

BÁng 2.9. Kết quÁ lựa chọn hàm l°ÿng nhựa thiết kế (0% sÿi bazan) ... 58

BÁng 2.10. Kết quÁ lựa chọn hàm l°ÿng nhựa thiết kế (0,1% sÿi bazan) ... 58

BÁng 2.11. Kết quÁ lựa chọn hàm l°ÿng nhựa thiết kế (0,2% sÿi bazan) ... 59

BÁng 2.12. Kết quÁ lựa chọn hàm l°ÿng nhựa thiết kế (0,3% sÿi bazan) ... 59

BÁng 2.13. Kết quÁ lựa chọn hàm l°ÿng nhựa thiết kế (0,4% sÿi bazan) ... 59

BÁng 2.14. Kết quÁ lựa chọn hàm l°ÿng nhựa thiết kế (0,5% sÿi bazan) ... 59

BÁng 2.15. Hàm l°ÿng nhựa tối °u t°¡ng āng với từng hàm l°ÿng sÿi ... 60

BÁng 3.1. Số l°ÿng thí nghiệm đánh giá tính năng cÿa các lo¿i hßn hÿp ... 62

BÁng 3.2. Số l°ÿng m¿u thí nghiệm LVBX cho các lo¿i BTN ... 64

BÁng 3.3. Kế ho¿ch thí nghiệm c°ßng đá kéo uốn ... 68

BÁng 3.4. Kết q thí nghiệm c°ßng kéo uốn ... 68

BÁng 3.5. BÁy giai đo¿n cÿa đ°ßng cong chuyển vị tÁi trọng ... 72

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

BÁng 3.6. Kế ho¿ch thí nghiệm đánh giá khÁ năng kháng nāt cÿa hßn hÿp BTN - theo

tiêu chuẩn ASTM D8225 ... 74

BÁng 3.7. Giá trị cÿa chỉ số kháng nāt CTIndex ... 76

BÁng 3.8. Giá trị trung bình đặc tr°ng kháng nāt CTIndex ... 77

BÁng 3.9. Giá trị đá dốc |m75| cÿa đ°ßng cong chuyển vị - tÁi trọng ... 77

BÁng 3.10. Giá trị góc dốc cÿa đ°ßng cong chuyển vị - tÁi trọng ... 77

BÁng 3.11. Số l°ÿng thí nghiệm mơ đun đàn hồi tĩnh ... 81

BÁng 3.12. Mô đun đàn hồi tĩnh cÿa các hßn hÿp BTN á 15oC, 30oC và 60oC ... 82

BÁng 3.13. Số l°ÿng thí nghiệm mơ đun đàn hồi đáng ... 88

BÁng 3.14. Kết quÁ xác định các hệ số cÿa quy tắc WLF ... 96

BÁng 3.15. Các thông số cÿa mơ hình 2S2P1D mơ phỏng đ°ßng cong chÿ |E*| ... 98

BÁng 3.16. Đánh giá kết quÁ dự báo |E*| cÿa BTN bằng mơ hình 2S2P1D ... 100

BÁng 4.1. Phân tích thống kê các thơng số cÿa bá dữ liệu MS ... 100

BÁng 4.2. Siêu tham số cÿa mơ hình XGB trong dự báo MS ... 103

BÁng 4.3. Các kết cấu áo đ°ßng sử dāng trong nghiên cāu ... 110

BÁng 4.4. Các thông số đặc tr°ng cÿa vÁt liệu ... 107

BÁng 4.5. Kết quÁ kiểm toán KCAĐ theo TCCS 38:2022 ... 111

BÁng 4.6. L°u l°ÿng xe dự báo năm đầu và hệ số tăng tr°áng xe. ... 116

BÁng 4.7. Số liệu giao thơng tính tốn trong phân tích M-E ... 117

BÁng 4.8. Các tiêu chuẩn giới h¿n thiết kế ... 117

BÁng 4.9. Kết quÁ phân tích kết cấu theo M-E sau 15 năm sử dāng ... 117

BÁng 4.10. Kết quÁ phân tích kết cấu theo M-E sau 16 năm sử dāng ... 118

BÁng 4.11. Tổng hÿp s¡ bá chi phí xây dựng các KCAĐ ... 120

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

DANH MĀC HÌNH VÀ

Hình 1.1. BÁn đồ số l°ÿng các Bang á Mỹ trÁ lßi cho câu hỏi <Tổ chāc cÿa b¿n hiện có

chỉ định hoặc cho phép sử dāng sÿi trong hßn hÿp BTN khơng? [80] ... 7

Hình 1.2. Quy trình sÁn xuất sÿi bazan [62] ... 10

Hình 1.3. Hình Ánh chāp SEM hßn hÿp BTN gia c°ßng sÿi bazan [121] ... 16

Hình 1.4. Hàm l°ÿng nhựa đ°ßng tối °u với hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau ... 18

Hình 1.5. Đá ổn định Marshall cÿa hßn hÿp BTN gia c°ßng các lo¿i sÿi ... 19

Hình 1.6. Ành h°áng cÿa hàm l°ÿng sÿi đến đá ổn định đáng cÿa hßn hÿp BTN... 19

Hình 1.7. Đá ổn định đáng cÿa hßn hÿp BTN với các hàm l°ÿng sÿi bazan [121] ... 20

Hình 1.8. Biến d¿ng uốn tối đa cÿa hßn hÿp BTN với các hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau [121] ... 21

Hình 1.9. Kết q thí nghiệm đá ổn định đáng á nhiệt đá cao với hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau [38] ... 22

Hình 1.10. Đá ổn định đáng cÿa hßn hÿp BTN gia c°ßng các lo¿i sÿi khác nhau ... 22

Hình 1.11. TSR cÿa BTN với hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau [121] ... 24

Hình 1.12. TSR cÿa BTN á nhiệt đá 25°C với hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau ... 24

Hình 1.13. Tính năng cÿa hßn hÿp BTN gia c°ßng các lo¿i sÿi khác nhau... 25

Hình 1.14. Kết q thí nghiệm mơ đun đá cāng kéo gián tiếp á nhiệt đá thấp cÿa hßn hÿp BTN sử dāng các hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau: (a) á 5°C, (b) á 20°C ... 26

Hình 2.1. Sÿi bazan đ°ÿc sử dāng trong nghiên cāu ... 33

Hình 2.2. Đ°ßng cong cấp phối thiết kế hßn hÿp BTN sau khi phối trán ... 35

Hình 2.3. Quá trình đúc m¿u và thí nghiệm Marshall ... 36

Hình 2.4. Thiết bị chāp hiển vi điện tử SEM ... 39

Hình 2.5. Hình Ánh chāp SEM cÿa sÿi bazan đ°ÿc sử dāng trong nghiên cāu ... 40

Hình 2.6. Liên kết giữa sÿi bazan và chất kết dính ... 41

Hình 2.7. Phân bố cÿa sÿi bazan với các hàm l°ÿng khác nhau ... 43

Hình 2.8. Liên kết giữa các sÿi bazan với nhau trong hßn hÿp BTN ... 44

Hình 2.9. S¡ đồ quy trình āng dāng ML dự báo MS cÿa BTN sử dāng sÿi bazan ... 47

Hình 2.10. Phân tích hồi quy trong dự đốn MS dữ liệu đào t¿o và kiểm chāng ... 50

Hình 2.11. Phân tích hồi quy trong dự đốn MF dữ liệu đào t¿o và kiểm chāng ... 51

Hình 2.12. 40 m¿u BTN đ°ÿc đề xuất bái mơ hình XGB_SFO_40 ... 52

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

Hình 2.13. Ành h°áng các yếu tố nhựa đ°ßng, sÿi bazan đến đá ổn định Marshall .... 54

Hình 2.14. Biểu đồ tổng hÿp đá ổn định Marshall (MS) cÿa hßn hÿp BTN ... 55

Hình 2.15. Ành h°áng các yếu tố nhựa, sÿi bazan đến đá dẻo Marshall ... 56

Hình 2.16. Biểu đồ tổng hÿp đá dẻo Marshall cÿa hßn hÿp BTN... 57

Hình 3.1. Chế t¿o m¿u BTN thí nghiệm LVBX ... 64

Hình 3.2. Q trình ch¿y LVBX ... 65

Hình 3.3. M¿u BTN sau quá trình ch¿y LVBX ... 65

Hình 3.4. Biểu đồ chiều sâu LVBX cÿa các lo¿i BTN sử dāng hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau ... 66

Hình 3.5. M¿u sau khi đầm và cắt m¿u ... 67

Hình 3.6. Thí nghiệm kéo uốn m¿u ... 67

Hình 3.7. Kết q thí nghiệm c°ßng đá kéo uốn cÿa các lo¿i BTN với hàm l°ÿng sÿi khác nhau ... 70

Hình 3.8. Thiết bị thí nghiệm và đ°ßng cong chuyển vị - tÁi trọng sau khi nén m¿u bằng ph°¡ng pháp thí nghiệm IDEAL-CT ... 71

Hình 3.9. Minh họa về điểm PPP75 và đá dốc |m75| ... 72

Hình 3.10. M¿u thí nghiệm sau khi đúc bằng máy đầm xoay ... 75

Hình 3.11. M¿u thí nghiệm sau khi phá ho¿i ... 75

Hình 3.12. Q trình thí nghiệm xác định chỉ số kháng nāt CTIndex ... 75

Hình 3.13. Đ°ßng cong lực - chuyển vị cÿa 6 hßn hÿp BTN sử dāng các hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau... 78

Hình 3.14. Kết quÁ thí nghiệm chỉ số kháng nāt CTIndexcÿa các lo¿i bê tông nhựa với hàm l°ÿng sÿi khác nhau ... 79

Hình 3.15. Thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi tĩnh ... 81

Hình 3.16. Thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi tĩnh ... 82

Hình 3.17. Biểu đồ phân tích điều kiện áp dāng ph°¡ng pháp thống kê cho mô đun đàn hồi tĩnh ... 84

Hình 3.18. Ành h°áng các yếu tố nhiệt đá và hàm l°ÿng sÿi bazan đến mơ đun đàn hồi tĩnh ... 84

Hình 3.19. Biểu đồ đ°ßng đồng māc thể hiện Ánh h°áng cÿa hàm l°ÿng sÿi và nhiệt đá đến mô đun đàn hồi tĩnh cÿa BTN ... 85

Hình 3.20. Mơ đun đàn hồi tĩnh cÿa 6 lo¿i BTN ... 86

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

Hình 3.21. Q trình thí nghiệm mơ đun đàn hồi đáng ... 88

Hình 3.22. Biểu đồ phân tích điều kiện áp dāng ph°¡ng pháp thống kê cho mô đun đàn hồi đáng |E*| ... 90

Hình 3.23. Māc đá Ánh h°áng cÿa các yếu tố đến |E*| ... 90

Hình 3.24. Biểu đồ Ánh h°áng giữa các yếu tố đến |E*| ... 91

Hình 3.25. Ành h°áng cÿa tần số đến |E*| cÿa 6 lo¿i BTN ... 92

Hình 3.26. Ành h°áng cÿa nhiệt đá đến |E*| cÿa 6 lo¿i BTN ... 93

Hình 3.27. Mơ đun đàn hồi đáng |E*| cÿa các hßn hÿp BTN āng với 6 tần số và 6 māc nhiệt đá ... 94

Hình 3.28. Đ°ßng cong chÿ |E*| cÿa BTN_Bazan 0.4 á nhiệt đá tham chiếu 30°C .... 95

Hình 3.29. Đ°ßng cong chÿ |E*| cÿa 6 lo¿i BTN á nhiệt đá tham chiếu 30°C... 96

Hình 3.30. Biểu đồ quan hệ giữa aT thực và aT theo quy tắc WLF với nhiệt đá ... 97

Hình 3.31. Biểu đồ quan hệ giữa aT thực và aT theo quy tắc WLF với nhiệt đá ... 98

Hình 3.32. Mơ hình hóa đ°ßng cong chÿ |E*| cÿa BTN theo mơ hình 2S2P1D ... 99

Hình 4.1. So sánh kết quÁ thí nghiệm MS và các giá trị đ°ÿc tính tốn bái mơ hình XGB ... 104

Hình 4.2. Biểu đồ hồi quy so sánh kết quÁ thí nghiệm MS và các giá trị đ°ÿc tính tốn bái mơ hình XGB ... 105

Hình 4.3. Biểu đồ sai số giữa kết quÁ thí nghiệm MS và các giá trị đ°ÿc tính tốn bái mơ hình XGB... 105

Hình 4.4. Giao diện GUI để dự báo MS cÿa bê tông nhựa sử dāng sÿi bazan ... 106

Hình 4.5. Trình tự thiết kế KCAĐ theo ph°¡ng pháp M-E [33] ... 114

Hình 4.6. Đề xuất phân lo¿i xe sử dāng trong ph°¡ng pháp M-E á Việt Nam ... 112

Hình 4.7. Quy trình sÁn xuất BTN_Bazan á tr¿m trán ... 122

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Mê ĐÄU 1. Są cÅn thiÃt căa vÃn đÅ nghiên cąu

Mặt đ°ßng bê tơng nhựa (BTN) là mát lựa chọn phổ biến cho nhiều dự án đ°ßng bá trên tồn thế giới, và Việt Nam không phÁi là ngo¿i lệ. Về c¡ bÁn, BTN sử dāng nhựa đ°ßng thơng th°ßng khơng có phā gia đặc biệt cũng có thể đáp āng tốt các u cầu cÿa cơng trình đ°ßng bá. Tuy nhiên, trong mơi tr°ßng khắc nghiệt cÿa Việt Nam, đặc biệt là trên các tuyến đ°ßng ơ tơ cấp cao có l°u l°ÿng giao thơng lớn, việc sử dāng BTN khơng dùng phā gia có thể gặp phÁi các vấn đề về hiệu suất, tuổi thọ khai thác ch°a đ¿t đ°ÿc nh° thiết kế mong muốn ban đầu. Ngoài ra, trong các điều kiện thßi tiết nhiệt đới, nắng nóng, và m°a nhiều, mặt đ°ßng BTN phÁi đối mặt với những tác đáng cÿa mơi tr°ßng khắc nghiệt. Hệ thống giao thông c¡ sá cần phÁi đáp āng nhiều yêu cầu kỹ thuÁt khắt khe, bao gồm khÁ năng chịu tÁi trọng, đá bám dính và đá bền vững trong điều kiện thßi tiết biến đổi.

Nhằm nâng cao chất l°ÿng mặt đ°ßng BTN, đã có nhiều giÁi pháp đ°ÿc áp dāng cÁ t¿i Việt Nam và trên thế giới. Các biện pháp này đóng vai trị quan trọng trong việc cÁi thiện tính chất và hiệu suất cÿa BTN để đáp āng các yêu cầu kỹ thuÁt và thßi tiết khắc nghiệt. Mát trong những giÁi pháp quan trọng là thay đổi thành phần cấp phối hßn hÿp. Điều này bao gồm việc tối °u hóa tỷ lệ các thành phần cấp phối, nhựa đ°ßng và các phā gia để t¿o ra mát hßn hÿp BTN có đặc tính c¡ lý tốt h¡n. CÁi thiện chất l°ÿng nhựa đ°ßng là mát phần quan trọng khác, vì nhựa đ°ßng đóng vai trị quyết định trong tính năng kết dính và khÁ năng chống nāt cÿa hßn hÿp. Thêm vào đó, sử dāng các phā gia trong sÁn xuất BTN là mát giÁi pháp cÁi thiện đ°ÿc đánh giá cao. Các phā gia nh° sÿi gia c°ßng đã đ°ÿc sử dāng ráng rãi để tăng c°ßng các đặc tính c¡ lý cÿa hßn hÿp BTN. Lo¿i phā gia sÿi có thể đa d¿ng nh° amiăng, carbon, aramid, sÿi cellulose, polyester, polypropylene, sÿi thép, sÿi thÿy tinh, và sÿi bazan. Sử dāng các lo¿i sÿi này có thể giúp tăng đá bền và đàn hồi cÿa BTN, giÁm nguy c¡ nāt và gia tăng tuổi thọ khai thác. Những biện pháp này khơng chỉ đóng góp vào việc nâng cao chất l°ÿng và hiệu suất cÿa BTN, mà cịn đÁm bÁo an tồn và bền vững cÿa h¿ tầng đ°ßng bá. Việc nghiên cāu và áp dāng các giÁi pháp này là mát phần quan trọng trong sự phát triển và cÁi thiện hệ thống giao thông á Việt Nam và trên khắp thế giới.

Sÿi bazan, đ°ÿc xuất phát từ nguồn gốc tự nhiên, là mát vÁt liệu đa d¿ng và đặc biệt. Điểm m¿nh cÿa sÿi bazan so với các lo¿i sÿi khác là tính cāng, khÁ năng chịu kéo

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

v°ÿt trái, và đá bền trong điều kiện khắc nghiệt. Đặc biệt, sÿi bazan có khÁ năng kháng hóa chất, kháng nhiệt, và có Ánh h°áng thấp đối với mơi tr°ßng, điều này làm cho sÿi trá thành mát lựa chọn lý t°áng cho các ngành địi hỏi tính an tồn và đá bền cao. Cā thể, sÿi bazan đã đ°ÿc sử dāng trong ngành hàng không vũ trā và trong sÁn xuất ô tô nh° mát vÁt liệu chống cháy đáng tin cÁy. Ngoài ra, sÿi bazan cũng đ°ÿc sử dāng ráng rãi trong ngành sÁn xuất các sÁn phẩm tổng hÿp khác. Āng dāng đa d¿ng cÿa sÿi bazan còn bao gồm cÁ việc làm vÁt liệu chống cháy, vÁt liệu gia c°ßng, và vÁt liệu c¡ học trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

Trong bối cÁnh Việt Nam, giá thành cÿa sÿi bazan đ°ÿc xem là t°¡ng đối hÿp lý so với các lo¿i sÿi khác đ°ÿc sử dāng phổ biến trên thế giới, nh° sÿi thÿy tinh, sÿi cellulose, hoặc sÿi carbon. Mặc dù sÿi bazan có tính chất v°ÿt trái, nh°ng sự tiềm năng cÿa sÿi trong việc cÁi thiện hßn hÿp BTN á Việt Nam ch°a đ°ÿc nghiên cāu ráng rãi. Trong khi đã có các tác giÁ nghiên cāu sử dāng các lo¿i sÿi khác nh° sÿi thÿy tinh, sÿi Forta FI, và sÿi cellulose cho BTN, việc sử dāng sÿi bazan v¿n ch°a đ°ÿc thực hiện. Điều này má ra c¡ hái mới để nghiên cāu và thử nghiệm sự tiềm năng cÿa sÿi bazan trong cÁi thiện chất l°ÿng và hiệu suất cÿa BTN t¿i Việt Nam. Chính những căn cā trên,

lựa chọn đề tài: <Nghiên cứu bê tông nhựa mặt đường sử dụng sợi bazan phân tán trong

điều kiện Việt Nam=, trong đó tÁp trung nghiên cāu Ánh h°áng cÿa sÿi bazan đến các

tính chất c¡ lý cÿa hßn hÿp BTN là cần thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

3. Đái t°ÿng nghiên cąu

Hßn hÿp bê tơng nhựa với cỡ h¿t lớn nhất danh định 12,5 mm sử dāng sÿi bazan các hàm l°ÿng sÿi khác nhau làm lớp mặt cho KCAĐM.

Ph¿m vi nghiên cāu chỉ dừng á nghiên cāu với: BTN 12,5 mm, nhựa đ°ßng 60/70; sÿi bazan có nguồn gốc tự nhiên cÿa Trung Quc cú òng kớnh 12 àm, chiu di 12mm.

5. Ý nghĩa khoa héc và thąc tián căa luÃn án Ý nghĩa khoa héc:

- Phân tích, làm rõ c¡ sá khoa học việc sử dāng cốt sÿi bazan phân tán trong hßn hÿp BTN, và phân tích đ°ÿc c¡ chế liên kết giữa sÿi bazan và nhựa đ°ßng;

- Phân tích thành phần và cấu trúc cÿa hßn hÿp BTN sử dāng cốt sÿi bazan phân tán, qua đó nêu bÁt đ°ÿc °u nh°ÿc điểm thơng qua các chỉ tiêu c¡ lý và đ°a ra ph¿m vi áp dāng cÿa lo¿i vÁt liệu mới này trong điều kiện Việt Nam;

- Phân tích và đề xuất đ°ÿc KCAĐM cÿa hßn hÿp BTN sử dāng sÿi bazan thỏa mãn tất cÁ các đặc tính khai thác theo tiêu chuẩn hiện hành cÿa Việt Nam.

- Đề xuất mát số kết cấu áo đ°ßng mềm cấp cao cho BTN sử dāng cốt sÿi bazan phân tán trong điều kiện Việt Nam.

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

Ch°¢ng 1.

TàNG QUAN VÄ SỵI GIA CốNG V SỵI BAZAN S DNG CHO HõN HỵP Bấ TễNG NHA

Ph7i gia7i dng7i si7i cho7i bờ7i tơng7i nhựa7i (BTN)7i làm7i áo7i đ°ßng7i mềm7i khơng7i phÁi7i là7i mát7i

khái7i niệm7i mới,7i nó7i đã7i đ°ÿc7i nghiên7i cāu7i từ7i những7i năm7i đầu7i những7i năm7i 1960.7i Việc7i sử7i

dāng7i lo¿i7i sÿi7i nào,7i lÿi7i ích,7i chi7i phí7i và7i hiệu7i suất7i cÿa7i chúng7i tới7i BTN7i là7i chÿ7i đề7i thÁo7i luÁn7i

cÿa7i nhiều7i nghiên7i cāu.7i à7i Việt7i Nam,7i các7i nghiên7i cāu7i này7i mới7i đang7i á7i giai7i đo¿n7i đầu7i

nh°ng7i cũng7i có7i mát7i số7i triển7i vọng7i nhất7i định.7i Tuy7i 7i nhiên,7i 7i những7i 7i nghiên7i 7i cāu7i 7i về7i 7i phā7i 7i

gia7i 7i d¿ng7i 7i sÿi7i 7i sử7i 7i dāng7i 7i trong7i 7i BTN7i á7i Việt7i Nam7i là7i ch°a7i nhiều.7i Vì7i vÁy,7i nái7i dung7i

ch°¡ng7i 17i tÁp7i trung7i phân7i tích7i tổng7i quan7i về7i sÿi7i gia7i c°ßng7i trong7i cÁi7i thiện7i BTN7i trên7i thế7i

giới7i và7i á7i Việt7i Nam,7i từ7i đó7i lựa7i chọn7i lo¿i7i sÿi7i và7i ph°¡ng7i pháp7i nghiên7i cāu7i á7i các7i ch°¡ng7i

tiếp7i theo.

1.1. Bê7i tơng7i nhąa7i có7i phā7i gia7i d¿ng7i sÿi7i làm7i lỗp7i mt7i ộng7i ụ7i tụ Tỏng7i quan7i v7i s7i dng7i phā7i gia7i sÿi7i cho7i hãn7i hÿp7i bê7i tông7i nhąa

Sử7i dāng7i sÿi7i gia7i c°ßng7i là7i mát7i trong7i những7i giÁi7i pháp7i để7i tăng7i c°ßng7i mát7i số7i đặc7i

tính7i c¡7i lý7i cÿa7i hßn7i hÿp7i BTN.7i Các7i lo¿i7i sÿi7i th°ßng7i đ°ÿc7i sử7i dāng7i nh°:7i amiăng,7i carbon,7i

aramid,7i sÿi7i cellulose,7i polyester,7i polypropylene,7i sÿi7i thép,7i sÿi7i thÿy7i tinh&7i Ph°¡ng7i pháp7i

này7i đã7i đ°ÿc7i nghiên7i cāu7i từ7i những7i năm7i 507i cÿa7i thế7i kỷ7i tr°ớc7i và7i đã7i đ°ÿc7i sử7i dāng7i á7i nhiều7i

n°ớc7i nh°7i Hoa7i Kỳ,7i NhÁt7i BÁn,7i Hàn7i Quốc,7i Trung7i Quốc7i &.7i Về7i c¡7i bÁn,7i sÿi7i đ°ÿc7i thêm7i vào7i

hßn7i hÿp7i BTN7i có7i hai7i vai7i trị7i chính:7i (i)7i -7i H¿n7i chế7i khÁ7i năng7i chÁy7i của7i nhựa7i đường7i trong7i hỗn7i hợp7i BTN7i (như7i hỗn7i hợp7i SMA,7i BTN7i cấp7i phối7i hở);7i (ii)7i -7i Tăng7i khÁ7i năng7i chịu7i kéo7i khi7i uốn,7i tăng7i tuổi7i thọ7i mỏi7i dưới7i tác7i dụng7i của7i tÁi7i trọng7i trùng7i phục7i cũng7i như7i cÁi7i thiện7i đặc7i tính7i lún7i vệt7i bánh7i xe7i (LVBX),7i đặc7i biệt7i trong7i điều7i kiện7i nhiệt7i độ7i môi7i trường7i tương7i đối7i cao7i và7i lưu7i lượng7i giao7i thông7i lớn7i [65],7i [80],7i [101].7i

Từ7i những7i năm7i đầu7i cÿa7i thế7i kỷ7i XX,7i đã7i có7i các7i nghiên7i cāu7i về7i việc7i sử7i dāng7i sÿi7i

amiăng7i để7i gia7i c°ßng7i cho7i hßn7i hÿp7i đá7i nhựa7i nguái7i nhằm7i cÁi7i thiện7i hiện7i t°ÿng7i chÁy7i nhựa7i

vào7i mùa7i hè7i cÿa7i Công7i ty7i Warren7i Brothers,7i và7i đã7i đ°ÿc7i cấp7i bằng7i sáng7i chế7i năm7i 19177i và7i

19187i [64].7i Năm7i 1963,7i Zuehlke7i và7i các7i cáng7i sự7i đã7i công7i bố7i nghiên7i cāu7i về7i °u7i điểm7i cÿa7i

BTN7i nóng7i sử7i dāng7i sÿi7i amiăng7i so7i với7i BTN7i đối7i chāng7i không7i sử7i dāng7i cốt7i sÿi7i thể7i hiện7i á7i

đá7i bền7i Marshall7i và7i khÁ7i năng7i chịu7i kéo7i uốn7i cÿa7i BTN.7i Thử7i nghiệm7i c°ßng7i đá7i chịu7i kéo7i

uốn7i t¿i7i 40°F7i và7i 100°F7i đều7i cho7i thấy7i c°ßng7i đá7i kéo7i uốn7i cÿa7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i amiăng7i

cao7i h¡n7i so7i với7i BTN7i thơng7i th°ßng7i [123].

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Nghiên7i cāu7i cÿa7i Speer7i và7i các7i cáng7i sự7i năm7i 19627i cũng7i đã7i cho7i thấy,7i hßn7i hÿp7i BTN7i

nóng7i sử7i dāng7i sÿi7i amiăng7i giúp7i giÁm7i LVBX7i so7i với7i BTN7i th°ßng7i đối7i với7i cÁ7i hai7i lo¿i7i nhựa7i

có7i đá7i kim7i lún7i 857i và7i 607i [94].

Cuối7i những7i năm7i 1960,7i những7i lo7i ng¿i7i về7i sāc7i khỏe7i và7i mơi7i tr°ßng7i do7i sử7i dāng7i sÿi7i

amiăng,7i các7i nhà7i nghiên7i cāu7i BTN7i cốt7i sÿi7i đã7i chuyển7i sang7i việc7i sử7i dāng7i các7i lo¿i7i sÿi7i

khác,7i nh°:7i sÿi7i polyester7i (PE),7i polypropylene7i (PP),7i và7i polyvilyn7i (PV)7i [32].7i Năm7i 1980,7i

kết7i quÁ7i nghiên7i cāu7i cÿa7i Freeman7i và7i các7i cáng7i sự7i đã7i chāng7i minh7i hiệu7i quÁ7i cÿa7i sử7i dāng7i

sÿi7i PE7i c°ßng7i đá7i cao7i có7i hiệu7i q7i gần7i t°¡ng7i đ°¡ng7i so7i với7i sÿi7i amiăng;7i ¯u7i điểm7i cÿa7i sÿi7i

PE7i là7i không7i làm7i tăng7i nhiều7i hàm7i l°ÿng7i nhựa7i trong7i BTN.7i Các7i nghiên7i cāu7i cũng7i chỉ7i ra7i

rằng,7i sử7i dāng7i sÿi7i thép7i cÁi7i thiện7i đ°ÿc7i đáng7i kể7i chất7i l°ÿng7i BTN,7i tuy7i nhiên7i sÿi7i thép7i trong7i

BTN7i nhanh7i bị7i ăn7i mòn7i [51].7i Năm7i 1993,7i Jiang7i và7i các7i cáng7i sự7i đã7i công7i bố7i nghiên7i cāu7i về7i

việc7i sử7i dāng7i sÿi7i PE,7i PP7i cho7i BTN7i có7i khÁ7i năng7i h¿n7i chế7i LVBX7i và7i nāt7i phÁn7i ánh.7i Nh°ÿc7i

điểm7i lớn7i nhất7i cÿa7i các7i lo¿i7i cốt7i sÿi7i gốc7i nhựa7i này7i là7i khÁ7i năng7i chịu7i nhiệt7i kém7i (160°C),7i và7i

bị7i hóa7i già7i theo7i thßi7i gian7i do7i có7i nguồn7i gốc7i là7i nhựa7i hữu7i c¡7i [67].

Gần7i đây,7i cùng7i với7i sự7i xuất7i hiện7i cÿa7i các7i lo¿i7i BTN7i nh°7i BTN7i cấp7i phối7i gián7i đo¿n7i

(SMA),7i BTN7i cấp7i phối7i há,7i đòi7i hỏi7i sử7i dāng7i hàm7i l°ÿng7i nhựa7i dùng7i cao7i h¡n7i so7i với7i các7i

lo¿i7i BTN7i th°ßng.7i Tuy7i nhiên,7i vấn7i đề7i gặp7i phÁi7i sau7i đó7i là7i việc7i chÁy7i nhựa7i khỏi7i cốt7i liệu;7i

với7i hàm7i l°ÿng7i nhựa7i cao7i và7i ít7i cốt7i liệu7i mịn7i (nh°7i hßn7i hÿp7i SMA)7i để7i giữ7i nhựa7i trong7i hßn7i

hÿp,7i nhựa7i có7i xu7i h°ớng7i chÁy7i ra7i khỏi7i cốt7i liệu7i lớn.7i Sau7i nhiều7i các7i thử7i nghiệm,7i sÿi7i amiăng7i

là7i mát7i chất7i āc7i chế7i thoát7i n°ớc7i tốt7i (đ°ÿc7i gọi7i là7i chất7i ổn7i định)7i đã7i đ°ÿc7i thừa7i nhÁn.7i Chất7i ổn7i

định7i dùng7i để7i ngăn7i hiện7i t°ÿng7i chÁy7i nhựa7i có7i thể7i là7i sÿi7i cellulose,7i sÿi7i khoáng7i hoặc7i sÿi7i

tổng7i hÿp.7i Các7i lo¿i7i sÿi7i này7i thơng7i th°ßng7i đ°ÿc7i đ°a7i vào7i hßn7i hÿp7i trong7i q7i trình7i trán7i khơ7i

giúp7i ngăn7i chặn7i hiện7i t°ÿng7i nhựa7i đ°ßng7i bị7i chÁy7i ra7i trong7i quá7i trình7i trán,7i vÁn7i chuyển,7i

đầm7i nén7i và7i khai7i thác7i sau7i này7i [70].

Để7i khắc7i phāc7i nh°ÿc7i điểm7i chịu7i nhiệt7i kém7i cÿa7i các7i lo¿i7i cốt7i sÿi7i PE,7i PP,7i PV,7i vài7i

năm7i gần7i đây,7i các7i lo¿i7i sÿi7i tổng7i hÿp7i (synthetic7i fibers)7i có7i c°ßng7i đá7i chịu7i kéo7i cao7i (6207i

MPa),7i khÁ7i năng7i chịu7i nhiệt7i cao7i (230°C)7i đang7i đ°ÿc7i nghiên7i cāu7i sử7i dāng7i làm7i cốt7i cho7i

BTN7i trong7i t°¡ng7i lai7i gần.

Năm7i 2015,7i Jahromi7i đã7i công7i bố7i nghiên7i cāu7i về7i Ánh7i h°áng7i cÿa7i sÿi7i carbon7i nano7i

đến7i tính7i chất7i cÿa7i hßn7i hÿp7i BTN.7i Nghiên7i cāu7i cho7i thấy7i rằng,7i sÿi7i carbon7i thể7i hiện7i tính7i

nhất7i quán7i trong7i các7i kết7i quÁ7i thử7i nghiệm,7i do7i vÁy7i việc7i sử7i dāng7i sÿi7i sẽ7i Ánh7i h°áng7i đến7i các7i

đặc7i tính7i cÿa7i hßn7i hÿp7i nhựa7i đ°ßng,7i là7i tăng7i đá7i ổn7i định7i và7i giÁm7i đá7i dẻo7i trong7i hßn7i hÿp7i

BTN.7i Kết7i quÁ7i nghiên7i cāu7i cũng7i chỉ7i ra7i rằng7i sÿi7i carbon7i có7i khÁ7i năng7i chống7i l¿i7i biến7i d¿ng7i

kết7i cấu7i cÿa7i mặt7i đ°ßng7i do7i tÁi7i trọng7i giao7i thơng7i ngày7i càng7i tăng7i và7i vì7i vÁy,7i cÁi7i thiện7i tăng7i

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

tuổi7i thọ7i mỏi7i bằng7i cách7i tăng7i sāc7i kháng7i nāt7i hoặc7i tăng7i khÁ7i năng7i kháng7i biến7i d¿ng7i vĩnh7i

cửu7i [66].

Năm7i 2010,7i nghiên7i cāu7i cÿa7i Mahrez7i và7i các7i cáng7i sự7i đã7i chāng7i minh7i khÁ7i năng7i cÁi7i

thiện7i đặc7i tính7i mỏi7i cÿa7i hßn7i hÿp7i Stone7i Mastic7i Asphal7i (SMA)7i gia7i c°ßng7i sÿi7i thÿy7i tinh7i so7i

với7i hßn7i hÿp7i SMA7i khơng7i gia7i c°ßng7i sÿi.7i Sử7i dāng7i sÿi7i gia7i c°ßng7i giúp7i tăng7i khÁ7i năng7i

kháng7i nāt7i và7i biến7i d¿ng7i vĩnh7i cửu7i cÿa7i hßn7i hÿp.7i Nghiên7i cāu7i cũng7i kết7i luÁn7i rằng,7i việc7i sử7i

dāng7i sÿi7i thÿy7i tinh7i cho7i hßn7i hÿp7i BTN7i sẽ7i có7i ý7i nghĩa7i và7i hiệu7i quÁ7i khi7i xét7i đến7i các7i tuyến7i

đ°ßng7i chịu7i tÁi7i trọng7i xe7i nặng7i [79].7i Năm7i 2015,7i LATS7i cÿa7i Vũ7i Ph°¡ng7i ThÁo7i đã7i công7i bố7i

nghiên7i cāu7i về7i cÁi7i thiện7i khÁ7i năng7i LVBX7i cÿa7i BTN7i polime7i gia7i c°ßng7i sÿi7i thÿy7i tinh7i phân7i

tán7i trong7i [14].7i Nghiên7i cāu7i đ°ÿc7i thực7i hiện7i trên7i m¿u7i BTN7i gia7i c°ßng7i sÿi7i thÿy7i tinh7i phân7i

tán7i sử7i dāng7i bitum7i polime7i PMBIII,7i hàm7i l°ÿng7i sÿi7i gia7i c°ßng7i là7i 0%7i (m¿u7i đối7i chāng);7i

0,3%;7i 0,5%.7i Kết7i quÁ7i cho7i thấy7i chiều7i sâu7i vệt7i lún7i giÁm7i khi7i hàm7i l°ÿng7i sÿi7i tăng7i từ7i 0,3%,7i chiều7i sâu7i vệt7i lún7i tăng7i trá7i l¿i7i khi7i hàm7i l°ÿng7i sÿi7i tăng7i từ7i 0,3%-0,5%.7i Māc7i đá7i giÁm7i

0%-chiều7i sâu7i lún7i lớn7i nhất7i so7i với7i m¿u7i đối7i chāng7i là7i 27%7i t°¡ng7i āng7i với7i m¿u7i sử7i dāng7i hàm7i

l°ÿng7i sÿi7i thÿy7i tinh7i là7i 0,3%.

Hiãn7i tr¿ng7i sā7i dāng7i sÿi7i cho7i hãn7i hÿp7i bê7i tông7i nhąa7i ë7i Hoa7i Kỳ7i v7i cỏc7i quỏc7i gia7i trờn7i th7i giỗi

Trờn7i th7i gii,7i việc7i sử7i dāng7i phā7i gia7i sÿi7i để7i gia7i c°ßng7i BTN7i là7i mát7i phần7i quan7i trọng7i

cÿa7i công7i nghệ7i xây7i dựng7i và7i đang7i đ°ÿc7i áp7i dāng7i ráng7i rãi7i á7i nhiều7i quốc7i gia.7i T¿i7i Hoa7i Kỳ,7i

phā7i gia7i sÿi7i đã7i đ°ÿc7i sử7i dāng7i ráng7i rãi7i trong7i việc7i gia7i c°ßng7i BTN,7i đặc7i biệt7i trong7i các7i dự7i án7i

giao7i thơng7i nh°7i đ°ßng7i cao7i tốc7i và7i cầu7i đ°ßng.7i Vào7i những7i năm7i 1990,7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i

bazan7i đã7i đ°ÿc7i xây7i dựng7i với7i chất7i l°ÿng7i mặt7i đ°ßng7i rất7i tốt7i á7i Hoa7i Kỳ.

Cho7i tới7i nay,7i khoÁng7i 287i tiểu7i bang7i báo7i cáo7i sử7i dāng7i sÿi7i cho7i hßn7i hÿp7i BTN.7i Cho7i

đến7i nay,7i phần7i lớn7i sử7i dāng7i sÿi7i cho7i hßn7i hÿp7i SMA7i và7i BTN7i rßng7i (cấp7i phối7i há)7i hoặc7i BTN7i

đá7i nhám7i cao7i để7i kiểm7i soát7i việc7i chÁy7i nhựa.7i Tr°ớc7i đây,7i sÿi7i đ°ÿc7i sử7i dāng7i cho7i hßn7i hÿp7i

BTNC7i á7i mát7i số7i Bang,7i nh°ng7i việc7i sử7i dāng7i đã7i giÁm7i trong7i khoÁng7i 207i năm7i trá7i l¿i7i đây.7i

Việc7i sử7i dāng7i SMA7i và7i BTNR7i cũng7i đang7i giÁm7i á7i mát7i số7i Bang7i do7i chi7i phí7i cao,7i nh°ng7i

tình7i hình7i có7i thể7i thay7i đổi7i trong7i thßi7i gian7i tới,7i do7i tuổi7i thọ7i khai7i thác7i cÿa7i lo¿i7i hßn7i hÿn7i nh°7i

SMA7i th°ßng7i kéo7i dài7i trung7i bình7i tới7i 20-257i năm,7i so7i với7i tuổi7i thọ7i lớp7i BTNC7i thơng7i th°ßng7i

là7i 14-157i năm.

Nhiều7i lo¿i7i sÿi7i đã7i đ°ÿc7i sử7i dāng7i cho7i hßn7i hÿp7i BTN7i á7i Mỹ,7i bao7i gồm7i sÿi7i cellulose,7i

khoáng,7i polyme7i tổng7i hÿp7i và7i sÿi7i thÿy7i tinh,7i cũng7i nh°7i mát7i số7i lo¿i7i sÿi7i ít7i phổ7i biến7i h¡n.7i

Các7i vÁt7i liệu7i sÿi7i tái7i chế,7i nh°7i giấy7i in7i báo,7i sÿi7i thÁm7i và7i sÿi7i lốp7i tái7i chế7i -7i cũng7i đã7i đ°ÿc7i sử7i

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

dāng.7i Các7i lo¿i7i sÿi7i khác7i nhau7i này7i có7i những7i °u7i và7i nh°ÿc7i điểm7i khiến7i chúng7i phù7i hÿp7i

h¡n7i cho7i mát7i số7i āng7i dāng7i so7i với7i những7i lo¿i7i sÿi7i khác.7i Ví7i dā,7i sÿi7i cellulose7i có7i khÁ7i năng7i

chịu7i kéo7i khơng7i cao,7i nh°ng7i có7i tính7i hấp7i thā7i và7i giữ7i nhựa7i đ°ßng,7i do7i đó7i nó7i rất7i thích7i hÿp7i

để7i giÁm7i chÁy7i nhựa7i trong7i các7i hßn7i hÿp7i cấp7i phối7i há7i và7i cấp7i phối7i gián7i đo¿n,7i nh°ng7i không7i

phù7i hÿp7i để7i gia7i c°ßng7i BTNC.7i

Phần7i lớn7i những7i nghiên7i cāu7i về7i việc7i sử7i dāng7i sÿi7i trong7i nhựa7i đ°ßng7i tÁp7i trung7i vào7i

các7i thí7i nghiệm7i trong7i phịng7i và7i thí7i nghiệm7i hiện7i tr°ßng7i cÿa7i chất7i kết7i dính7i và7i hßn7i hÿp7i

nhựa7i đ°ßng7i đã7i đ°ÿc7i cÁi7i biến7i bằng7i việc7i sử7i dāng7i sÿi.7i Các7i kết7i quÁ7i cÿa7i nghiên7i cāu7i đã7i

đ°ÿc7i trán7i xem7i xét,7i phân7i tích,7i đặc7i biệt7i là7i liên7i quan7i đến7i việc7i sử7i dāng7i sÿi7i trong7i hßn7i hÿp7i

BTNC.7i Trong7i mát7i số7i tr°ßng7i hÿp,7i sÿi7i đã7i đ°ÿc7i báo7i cáo7i là7i đã7i cÁi7i thiện7i khÁ7i năng7i kháng7i

lún7i và7i kháng7i nāt7i cÿa7i chất7i kết7i dính7i và7i hßn7i hÿp7i BTNC;7i trong7i các7i tr°ßng7i hÿp7i khác,7i

khơng7i có7i sự7i cÁi7i thiện7i đáng7i kể7i nào.7i Nói7i chung,7i việc7i sử7i dāng7i sÿi7i d°ßng7i nh°7i có7i hiệu7i q7i

h¡n7i trong7i việc7i cÁi7i thiện7i tính7i năng7i cÿa7i hßn7i hÿp7i BTN7i thơng7i th°ßng.7i Sÿi7i hiếm7i khi7i gây7i

bất7i lÿi7i cho7i các7i tính7i năng7i cÿa7i hßn7i hÿp7i BTNC,7i nh°ng7i nếu7i chúng7i khơng7i cÁi7i thiện7i hiệu7i

suất,7i thì7i có7i thể7i khơng7i hiệu7i q7i về7i mặt7i chi7i phí.7i Riêng7i đối7i với7i hßn7i hÿp7i Stone7i Mastic7i

Asphalt7i (SMA)7i và7i hßn7i hÿp7i BTN7i t¿o7i nhám7i cao7i (OGFC),7i tác7i dāng7i cÿa7i sÿi7i chỉ7i đã7i đ°ÿc7i

chāng7i minh7i rõ7i ràng7i là7i có7i tác7i dāng7i giÁm7i chÁy7i nhựa7i và7i đ°ÿc7i sử7i dāng7i phổ7i biến,7i mặc7i dù7i

có7i thể7i sử7i dāng7i các7i vÁt7i liệu7i thay7i thế7i -7i chẳng7i h¿n7i nh°7i chất7i kết7i dính7i cÁi7i tiến7i polyme7i và7i

RAS.

Hình 1.17i liệt7i kê7i các7i tr¿ng7i thái7i đã7i phÁn7i hồi7i và7i tình7i tr¿ng7i sử7i dāng7i sÿi7i á7i tất7i cÁ7i các7i

Bang7i t¿i7i Mỹ.7i 307i Bang7i á7i Mỹ7i đã7i trÁ7i lßi7i là7i có7i sử7i dāng7i sÿi.

Hình7i 1.1.7i BÁn7i đß7i sá7i l°ÿng7i các7i Bang7i ë7i Mÿ7i trÁ7i léi7i cho7i câu7i hßi7i “Tá7i chc7i ca7i bn7i hión7i cú7i chồ7i ỗnh7i hoc7i cho7i phộp7i sā7i dāng7i sÿi7i trong7i hãn7i hÿp7i BTN7i không?7i [80]

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

Việc7i sử7i dāng7i sÿi7i trên7i thế7i giới7i cũng7i t°¡ng7i tự7i nh°7i á7i Mỹ;7i nghĩa7i là,7i việc7i sử7i dāng7i

cellulose7i hoặc7i sÿi7i khống7i trong7i hßn7i hÿp7i cấp7i phối7i gián7i đo¿n7i và7i cấp7i phối7i há7i là7i thông7i lệ7i á7i

nhiều7i quốc7i gia.7i D°ßng7i nh°7i ngày7i càng7i có7i nhiều7i sự7i quan7i tâm7i đến7i các7i khu7i vực7i đang7i phát7i

triển7i trên7i thế7i giới7i trong7i việc7i sử7i dāng7i các7i nguyên7i liệu7i thực7i vÁt7i có7i sẵn7i t¿i7i địa7i ph°¡ng7i -7i chẳng7i

h¿n7i nh°7i dừa,7i đay,7i gai7i dầu,7i &7i làm7i nguồn7i sÿi;7i điều7i này7i cho7i phép7i tÁn7i dāng7i lÿi7i ích7i cÿa7i sÿi7i về7i

mặt7i kinh7i tế7i đồng7i thßi7i t¿o7i ra7i thị7i tr°ßng7i cho7i nguyên7i liệu7i sÁn7i xuất7i trong7i n°ớc7i [80].7i

Hàm7i l°ÿng7i sÿi7i sā7i dāng7i dāng7i trong7i hãn7i hÿp7i BTN

Theo7i thßi7i gian,7i hàm7i l°ÿng7i sÿi7i thích7i hÿp7i để7i sử7i dāng7i trong7i mát7i lo¿i7i hßn7i hÿp7i có7i

thể7i gần7i nh°7i trá7i thành7i tiêu7i chuẩn7i cho7i mát7i số7i lo¿i7i sÿi7i nhất7i định;7i Ví7i dā,7i 0,3%7i và7i 0,4%7i

khối7i l°ÿng7i hßn7i hÿp7i là7i tỷ7i lệ7i sử7i dāng7i phổ7i biến7i đối7i với7i sÿi7i cellulose7i và7i sÿi7i khống7i trong7i

hßn7i hÿp7i SMA,7i đ°ÿc7i khuyến7i cáo7i trong7i tiêu7i chuẩn7i thiết7i kế7i hßn7i hÿp7i SMA7i cÿa7i Mỹ7i

(AASHTO7i M325-08).

Tuy7i nhiên,7i việc7i sử7i dāng7i hàm7i l°ÿng7i sÿi7i quá7i cao7i có7i thể7i làm7i cơng7i tác7i đầm7i nén7i khó7i

khăn7i h¡n,7i điều7i này7i d¿n7i đến7i đá7i rßng7i hßn7i hÿp7i trong7i phịng7i thí7i nghiệm7i hoặc7i t¿i7i hiện7i tr°ßng7i

cao7i h¡n.7i Nghiên7i cāu7i cÿa7i Chowdhury7i và7i các7i cáng7i sự7i năm7i 20057i đã7i phát7i hiện7i ra7i rằng7i việc7i sử7i

dāng7i 1%7i sÿi7i từ7i lốp7i tái7i chế7i dài7i 67i mm7i đã7i làm7i cāng7i SMA7i và7i làm7i cho7i hßn7i hÿp7i dễ7i bị7i nāt7i [80]. Thơng7i th°ßng,7i hàm7i l°ÿng7i chất7i kết7i dính7i trong7i hßn7i hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i sẽ7i cao7i

h¡n,7i đặc7i biệt7i là7i với7i sÿi7i cellulose7i hoặc7i các7i sÿi7i gốc7i thực7i vÁt.7i Hấp7i thā7i là7i mát7i đặc7i tính7i có7i

lÿi7i á7i mát7i māc7i đá7i nào7i đó7i vì7i nó7i cho7i phép7i tăng7i hàm7i l°ÿng7i chất7i kết7i dính7i hoặc7i mastic7i

trong7i hßn7i hÿp7i BTN,7i có7i thể7i làm7i tăng7i đá7i bền,7i đặc7i biệt7i đối7i với7i hßn7i hÿp7i cấp7i phối7i gián7i

đo¿n7i và7i cấp7i phối7i há.7i Tuy7i nhiên,7i hấp7i thā7i quá7i nhiều7i sẽ7i d¿n7i đến7i hàm7i l°ÿng7i nhựa7i tối7i °u7i

sẽ7i tăng7i lên,7i làm7i tăng7i chi7i phí7i xây7i dựng7i cÿa7i cơng7i trình.7i Ngồi7i khÁ7i năng7i hấp7i thā7i cao7i h¡n,7i

sÿi7i có7i thể7i có7i diện7i tích7i bề7i mặt7i cao7i cần7i đ°ÿc7i phÿ7i bằng7i nhựa7i đ°ßng7i [80].

Trong7i báo7i cáo7i cÿa7i FHWA7i năm7i 20127i [80],7i Gibson7i và7i các7i cáng7i sự7i đã7i tóm7i tắt7i kết7i

quÁ7i cÿa7i mát7i nghiên7i cāu7i tr°ớc7i đây,7i so7i sánh7i hßn7i hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i nhựa7i đ°ßng7i cÁi7i tiến7i

và7i hßn7i hÿp7i BTNC7i gia7i c°ßng7i sÿi.7i Hàm7i l°ÿng7i nhựa7i tối7i °u7i cho7i các7i hßn7i hÿp7i khác7i nhau7i

đ°ÿc7i thể7i hiện7i trong7i BÁng 1.1.7i Công7i việc7i do7i FHWA7i tiến7i hành7i theo7i NCHRP7i 90-077i đã7i

chāng7i minh7i sự7i gia7i tăng7i hàm7i l°ÿng7i chất7i kết7i dính7i liên7i quan7i đến7i việc7i sử7i dāng7i sÿi.7i Hàm7i

l°ÿng7i chất7i kết7i dính7i tối7i °u7i đ°ÿc7i xác7i định7i á7i đá7i rßng7i 4%,7i 757i chày7i đầm7i xoay7i Superpave7i

và7i á7i nhiệt7i đá7i đầm7i cố7i định7i là7i 140°C.7i BÁng 1.17i cho7i thấy7i hßn7i hÿp7i sử7i dāng7i sÿi7i có7i hàm7i

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

l°ÿng7i chất7i kết7i dính7i tối7i °u7i cao7i h¡n7i từ7i 0,5%7i đến7i 1,0%7i so7i với7i hßn7i hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i

nhựa7i đ°ßng7i cÁi7i tiến7i và7i cao7i h¡n7i 0,8%7i so7i với7i hßn7i hÿp7i đối7i chāng7i thơng7i th°ßng.

BÁng7i 1.1.7i Hàm7i l°ÿng7i nhąa7i đ°éng7i tái7i °u7i tÿ7i các7i nghiên7i cąu7i căa7i FHWA7i [80]

Hãn7i hÿp7i BTN7i sā7i dāng7i phā7i gia Hàm7i l°ÿng7i nhąa7i tái7i °u7i (%)

Sÿi7i bazan7i là7i vÁt7i liệu7i có7i nguồn7i gốc7i từ7i tự7i nhiên.7i Sÿi7i bazan7i có7i tính7i chất7i v°ÿt7i trái7i

so7i với7i sÿi7i thÿy7i tinh7i về7i đá7i cāng,7i khÁ7i năng7i chịu7i kéo7i rất7i cao,7i bền7i với7i hóa7i chất,7i nhiệt7i đá,7i

thân7i thiện7i với7i mơi7i tr°ßng.7i Sÿi7i bazan7i đ°ÿc7i sử7i dāng7i làm7i vÁt7i liệu7i chống7i cháy7i trong7i

ngành7i hàng7i không7i vũ7i trā,7i ô7i tơ,7i đồng7i thßi,7i cũng7i đ°ÿc7i sử7i dāng7i làm7i vÁt7i liệu7i tổng7i hÿp7i để7i

sÁn7i xuất7i nhiều7i sÁn7i phẩm7i phổ7i biến7i khác.7i Về7i mặt7i giá7i thành,7i sÿi7i bazan7i có7i giá7i t°¡ng7i đối7i

hÿp7i lý7i so7i với7i các7i lo¿i7i sÿi7i khác7i đang7i đ°ÿc7i sử7i dāng7i phổ7i biến7i trên7i thế7i giới7i nh°7i sÿi7i thÿy7i

tinh,7i sÿi7i cellulose,7i sÿi7i carbon&

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

Hình7i 1.2.7i Quy7i trình7i sÁn7i xuÃt7i sÿi7i bazan7i [62]

Đ°ÿc7i hình7i thành7i từ7i đá7i bazan7i núi7i lửa7i do7i đó7i sÿi7i bazan7i có7i nhiều7i đặc7i tính7i có7i lÿi.7i

Bên7i c¿nh7i có7i mô7i đun7i đàn7i hồi7i cao7i và7i chịu7i nhiệt7i đá7i cao,7i sÿi7i bazan7i cịn7i có7i tính7i cách7i âm7i và7i

chống7i rung7i rất7i cao.7i Với7i nhiều7i đặc7i tính7i v°ÿt7i trái7i thì7i việc7i nghiên7i cāu7i về7i āng7i dāng7i sÿi7i

bazan7i đ°ÿc7i phát7i triển7i m¿nh7i mẽ7i và7i là7i h°ớng7i nghiên7i cāu7i đ°ÿc7i nhiều7i nhà7i khoa7i học7i quan7i

tâm7i [34],7i [50],7i [90].7i Quy7i trình7i sÁn7i xuất7i sÿi7i bazan7i đ°ÿc7i thể7i hiện7i á7i Hình7i 1.2.

7i Tính7i chÃt7i căa7i sÿi7i bazan7i và7i các7i ąng7i dāng

Theo7i nghiên7i cāu7i cÿa7i Anne7i Ross7i (2006)7i [90],7i composite7i cốt7i sÿi7i bazan7i cho7i đặc7i

tính7i t°¡ng7i tự7i nh°7i sÿi7i thÿy7i tinh7i hệ7i thống7i silicon7i bằng7i nhơm-magiê7i (S-27i glass)7i và7i cũng7i

có7i māc7i giá7i t°¡ng7i đối7i hÿp7i lý7i nằm7i giữa7i S-27i glass7i và7i sÿi7i thÿy7i tinh7i E7i không7i kiềm7i glass).7i

(E-Nghiên7i cāu7i cÿa7i Richard7i Parnas7i và7i cáng7i sự7i (2007)7i [86]7i cho7i thấy7i khi7i so7i sánh7i tính7i

chất7i cÿa7i các7i sÿi7i th°¡ng7i phẩm7i phổ7i biến,7i thì7i cho7i thấy7i sÿi7i bazan7i có7i tính7i chất7i v°ÿt7i trái7i so7i

với7i sÿi7i thÿy7i tinh7i về7i đá7i cāng,7i khÁ7i năng7i chịu7i kéo7i rất7i cao,7i bền7i với7i hóa7i chất,7i nhiệt7i đá,7i thân7i

thiện7i với7i mơi7i tr°ßng.7i Kết7i q7i chi7i tiết7i thể7i hiện7i trong7i BÁng 1.2.

BÁng7i 1.2.7i So7i sánh7i tính7i chÃt7i giăa7i các7i lo¿i7i sÿi7i khác7i nhau7i [86]

Tính7i cht Ân7i vỗ Bazan E-Glass S-Glass Silica

Khi7i l°ÿng7i riêng g/cm3 2,7 2,57 2,48 2,15

Đá7i dãn7i dài7i t¿i7i điểm7i g¿y % 3,15 4,7 5,6 1,2

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

Tớnh7i cht Ân7i vỗ Bazan E-Glass S-Glass Silica

Nhiệt7i đá7i làm7i việc7i nhỏ7i nhất (°C) -260° -60 -170° Nhiệt7i đá7i nóng7i chÁy (°C) 1450° 1120° 1550°

Hấp7i thā7i ẩm7i (65%RAH) (%) <0,1 <0,1 <0,1

Đá7i ổn7i định7i khi7i kéo7i (207i °C) (%) 100 100 100

Đá7i ổn7i định7i khi7i kéo7i (2007i °C) (%) 95 92 94 Đá7i ổn7i định7i khi7i kéo7i (4007i °C) (%) 82 52 80 %7i Mất7i mát7i khối7i l°ÿng7i sau7i 37i giß7i

đun7i sơi7i trong:

Chikhradze7i và7i cáng7i sự7i (2012)7i [44]7i đã7i so7i sánh7i các7i tính7i chất7i cÿa7i sÿi7i bazan7i và7i các7i

sÿi7i truyền7i thống7i khác,7i nh°7i thÿy7i tinh7i glass,7i sÿi7i carbon7i thì7i sÿi7i bazan7i có7i tính7i chất7i c¡7i học7i

gần7i t°¡ng7i đ°¡ng7i với7i sÿi7i thÿy7i tinh7i lo¿i7i tốt.7i Kết7i quÁ7i thể7i hiện7i trong7i BÁng 1.3.

BÁng7i 1.3.7i Tính7i chÃt7i căa7i các7i lo¿i7i sÿi7i gia7i c°éng7i [44] Lo¿i7i sÿi Khái7i l°ÿng7i

riêng7i (g/cm3) Ąng7i suÃt7i phá7i

hăy,7i GPa Đå7i dãn7i dài7i t¿i7i

đißm7i gÁy,7i % Mơ

7i đun7i đàn7i hßi,7i GPa

Thÿy7i tinh 2,4-2,5 2,8-3,0 4,7-5,6 74-95

Năm7i 2013,7i P.7i Amuthakkannan7i và7i các7i cáng7i sự7i [22]7i đã7i nghiên7i cāu7i về7i Ánh7i h°áng7i

cÿa7i chiều7i dài7i sÿi7i và7i chất7i x¡7i sÿi7i bazan7i trên7i tính7i chất7i c¡7i học7i cÿa7i vÁt7i liệu7i composite7i chế7i

t¿o7i trên7i nền7i nhựa7i polyester,7i kết7i quÁ7i các7i đặc7i tính7i cÿa7i các7i vÁt7i liệu7i tổng7i hÿp7i cho7i thấy7i

chiều7i dài7i sÿi7i là7i có7i Ánh7i h°áng7i đáng7i kể7i trên7i các7i tính7i chất7i c¡7i học7i cÿa7i vÁt7i liệu7i composite7i

và7i cũng7i nh°7i hàm7i l°ÿng7i x¡.7i Tỷ7i lệ7i trọng7i l°ÿng7i chất7i x¡7i tối7i °u7i cÿa7i 68%7i sÿi7i và7i chiều7i dài7i

tối7i °u7i cÿa7i sÿi7i 107i mm7i đã7i đ°ÿc7i khÁo7i sát.7i Đá7i bền7i kéo7i cÿa7i vÁt7i liệu7i composite7i sÿi7i bazan7i

cho7i thấy7i rằng7i với7i 68%7i chất7i x¡7i và7i 107i mm7i chiều7i dài7i cÿa7i sÿi7i có7i đặc7i tính7i tốt7i h¡n7i so7i với7i đá7i

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

dài7i khác7i cÿa7i sÿi.7i Đá7i bền7i uốn7i cÿa7i vÁt7i liệu7i composite7i cũng7i cho7i thấy7i tính7i chất7i tốt7i h¡n7i

trong7i 68%7i chất7i x¡7i và7i 107i mm7i chiều7i dài7i cÿa7i sÿi.

Các7i nghiên7i cąu7i ląa7i chén7i sÿi7i bazan7i và7i ph°¢ng7i pháp7i trån7i sÿi7i trong7i hãn7i hÿp7i bê7i tơng7i nhąa

Các7i đặc7i tính7i vÁt7i lý7i quan7i trọng7i cần7i xem7i xét7i khi7i phân7i tích7i sÿi7i bazan7i là7i chiều7i dài,7i

c°ßng7i đá7i chịu7i kéo,7i mô7i đun7i đàn7i hồi,7i đá7i giãn7i dài7i khi7i đāt7i và7i nhiệt7i đá7i nóng7i chÁy.7i Những7i

đặc7i tính7i này7i có7i tác7i đáng7i trực7i tiếp7i đến7i hiệu7i suất7i chất7i kết7i dính7i và7i hßn7i hÿp7i BTN.7i Các7i đặc7i

tính7i c¡7i bÁn7i cÿa7i sÿi7i bazan7i đ°ÿc7i sử7i dāng7i trong7i hßn7i hÿp7i BTN7i á7i các7i nghiên7i cāu7i trên7i thế7i

giới7i đ°ÿc7i tóm7i tắt7i trong BÁng 1.4.7i Sÿi7i bazan7i có7i khối7i l°ÿng7i riêng7i 2,467i -7i 3,37i g/cm3,7i đá7i

bền7i kéo7i 11007i –7i 48507i MPa,7i mô7i đun7i đàn7i hồi7i 40–1107i Gpa7i và7i đá7i giãn7i dài7i khi7i đāt7i là7i 2,5–3,3%7i (mát7i số7i nghiên7i cāu7i >3,3%).7i Chiều7i dài7i sÿi7i bazan7i đ°ÿc7i nghiên7i cāu7i phổ7i biến7i trong7i

khoÁng7i từ7i 37i mm7i đến7i 247i mm,7i đặc7i biệt7i tÁp7i trung7i á7i các7i lo¿i7i sÿi7i bazan7i có7i kích7i cỡ7i ngắn7i (37i

mm)7i hoặc7i trung7i bình7i (67i mm).7i Sÿi7i bazan7i sá7i hữu7i các7i đặc7i tính7i nh°7i chịu7i nhiệt7i đá7i cao,7i đá7i

bền7i kéo7i cao,7i khÁ7i năng7i chống7i ăn7i mòn7i cao7i và7i bāc7i x¿7i tia7i cực7i tím7i và7i thân7i thiện7i với7i mơi7i

tr°ßng7i [62].

Sự7i phân7i phối7i đồng7i nhất7i cÿa7i sÿi7i giống7i nh°7i mát7i lo¿i7i gia7i c°ßng7i khơng7i định7i h°ớng7i

có7i tác7i đáng7i đáng7i kể7i đến7i khÁ7i năng7i nâng7i cao7i chất7i l°ÿng7i cÿa7i hßn7i hÿp7i BTN.7i Khi7i sử7i dāng7i

sÿi7i trong7i hßn7i hÿp7i BTN,7i cần7i tránh7i việc7i sÿi7i trong7i hßn7i hÿp7i bị7i vón7i thành7i cām7i để7i đÁm7i bÁo7i

tối7i đa7i phân7i bố7i đồng7i đều7i [93].7i

BÁng1.57i liệt7i kê7i các7i quy7i trình7i trán7i hßn7i hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i bazan7i trên7i thế7i giới7i

trong7i thßi7i gian7i gần7i đây.7i Hiện7i nay,7i các7i nhà7i nghiên7i cāu7i trên7i thế7i giới7i đã7i sử7i dāng7i ba7i

ph°¡ng7i pháp7i để7i thêm7i sÿi7i bazan7i vào7i hßn7i hÿp7i BTN,7i đó7i là:7i trán7i °ớt,7i trán7i khô7i và7i kết7i hÿp7i

cÁ7i trán7i °ớt7i và7i trán7i khô7i [87].7i

-7i Ph°¡ng7i pháp7i trán7i °ớt:7i sử7i dāng7i máy7i trán7i cắt7i tốc7i đá7i cao7i và7i sÿi7i đ°ÿc7i trán7i 7i với7i

chất7i kết7i dính7i tr°ớc7i khi7i trán7i với7i cốt7i liệu7i [23],7i [81].7i

-7i Ph°¡ng7i pháp7i trán7i khô:7i sÿi7i đ°ÿc7i trán7i cùng7i cốt7i liệu7i tr°ớc,7i sau7i đó7i trán7i với7i chất7i

kết7i dính.7i Theo7i các7i nghiên7i cāu,7i ph°¡ng7i pháp7i trán7i khô7i °u7i việt7i và7i thông7i dāng7i h¡n7i

ph°¡ng7i pháp7i trán7i °ớt7i vì7i khơng7i u7i cầu7i máy7i trán7i cắt7i tốc7i đá7i cao.7i H¡n7i nữa,7i nh°ÿc7i điểm7i

cÿa7i sự7i kết7i tā7i sÿi7i trong7i ph°¡ng7i pháp7i trán7i khơ7i là7i ít7i h¡n7i so7i với7i ph°¡ng7i pháp7i trán7i °ớt7i

[18],7i [39],7i [48],7i [87].

-7i Ph°¡ng7i pháp7i cuối7i cùng7i là7i sự7i kết7i hÿp7i giữa7i ph°¡ng7i pháp7i trán7i khô7i và7i trán7i °ớt;7i

cốt7i liệu7i và7i chất7i kết7i dính7i đ°ÿc7i trán7i với7i nhau7i tr°ớc,7i sau7i đó7i sÿi7i đ°ÿc7i thêm7i vào.7i

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

BÁng 1.4. Táng hp cỏc nghiờn cu trờn th giỗi v tớnh cht c¢ bÁn căa sÿi bazan đ°ÿc dùng trong hãn hÿp BTN

TT

Chiều dài (mm)

Đường kính (µm)

Khối lượng riêng (g/cm3)

Nhiệt độ nóng

chảy (°C)

Cường độ chịu kéo (MPa)

Mô đun đàn hồi

(GPa)

Độ dãn dài khi

[61]

16 6, 9, 15 17 - 1050 4000-4850 90 >3.2

ASTM D 276-00a, ASTM D 2987-88, ASTM D 5034-95, ASTM D2130-90,

ASTM D204-02

[88]

17 6-12 12-15 - 1450-1500 2800-3800 90-110 3.2 - [73] 18 6-12 12-15 2.56-3.05 - 2800-3800 90-100 3.2 - [110]

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

TT

Chiều dài (mm)

Đường kính (µm)

Khối lượng riêng (g/cm3)

Nhiệt độ nóng

chảy (°C)

Cường độ chịu kéo (MPa)

Mô đun đàn hồi

(GPa)

Độ dãn dài khi

Nhựa đ°ßng sử dāng phā

gia SBS Trán khô

1. Sÿi bazan và bát khoáng đ°ÿc sấy khơ á 120°C. Nhựa đ°ßng đ°ÿc gia nhiệt đến 175°C. 2. Trán sÿi bazan và bát khoáng.

3. Sÿi bazan và bát khoáng đ°ÿc trán vào nhựa đ°ßng thành 3 phần, tốc đá trán 1000 vịng/phút trong 30 phút. Sau đó tốc đá 500 vịng/phút trong 20 phút.

[102]

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

Lo¿i

(BTN 16) gia

c°ßng diatomite

PG 64-22 Trán khơ

1. Nhựa đ°ßng và diatomit đ°ÿc gia nhiệt đến 135°C trong 4 giß, sau đó trán trong 15 phút. 2. Trán sÿi bazan và cốt liệu đã nung nóng. 3. Thêm nhựa đ°ßng vào và trán trong 5-6 phút.

[46]

BTN đá nhám

cao (OGFC-

gia SBS Trán khô

1. Cốt liệu và bát khoáng đ°ÿc gia nhiệt á 180°C trong 2 giß. Nhựa đ°ßng biến tính SBS đ°ÿc gia nhiệt đến 170°C.

2. Cốt liệu và sÿi bazan đ°ÿc trán cùng nhau. 3. Nhựa đ°ßng đ°ÿc trán với cốt liệu và sÿi bazan á 165°C.

4. Bát khoáng đ°ÿc thêm vào và trán á nhiệt đá 165°C.

[98]

BTNC-Nhựa đ°ßng sử dāng phā

gia SBS Trán khô 1. Sÿi bazan đ°ÿc trán với cốt liệu trong 90 giây. 2. Thêm nhựa đ°ßng và bát khống vào và trán

á tốc đá 75 vòng/phút trong 180 giây. [121] BTNC-

Nhựa đ°ßng sử dāng phā

gia SBS Trán khơ 1. Sÿi bazan đ°ÿc trán cùng cốt liệu trong 90 giây.

2. Nhựa đ°ßng đ°ÿc thêm vào và trán. [105] SMA-16

B50/70, Nhựa đ°ßng sử dāng phā

[36]

Kết hÿp trán °ớt và

trán khô

1. Cốt liệu và nhựa đ°ßng đ°ÿc trán á 160°C trong 90 giây.

2. Sÿi bazan đ°ÿc thêm vào và trán trong 90 giây. 3. Chất đán khoáng đã đ°ÿc thêm vào.

[113]

BTNC

12,5 PG 76-22

Kết hÿp trán °ớt và

cao (OGFC-

16)

Nhựa đ°ßng B70 sử dāng nano-silica

Kết hÿp trán °ớt và

trán khô

1. Nano-silica và SBS đ°ÿc trán với tốc đá 1800 vòng/phút á 160°C trong 20 phút.

2. Cốt liệu và bát khoáng đ°ÿc trán với nhựa đ°ßng. Sau đó sÿi đ°ÿc thêm vào.

[96]

Kết hÿp trán °ớt và

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

trán khô

1. Sÿi bazan và bát khống đ°ÿc sấy khơ á 60°C trong 1 giß. Nhựa đ°ßng đ°ÿc gia nhiệt á 160°C. 2. Nhựa đ°ßng và bát khống đ°ÿc trán trong thßi gian 3 phút.

3. Sÿi bazan đ°ÿc thêm vào và trán á tốc đá 2000 vòng/phút trong 5 phút.

[88]

BTNC-13 PG 64-22

Kết hÿp trán °ớt và

[68]

1.3. Các nghiên cąu vÅ bê tơng nhąa sā dāng sÿi bazan

Hình thái và są phân bá căa sÿi bazan trong bê tông nhąa

Zhao7i và7i các7i cáng7i sự7i [121]7i đã7i tiến7i hành7i chāp7i m¿u7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i bazan7i bằng7i

thiết7i bị7i chāp7i hiển7i vi7i điện7i tử7i -7i SEM7i (Hình 1.3),7i nghiên7i cāu7i cho7i thấy7i sÿi7i bazan7i phân7i bố7i

ng¿u7i nhiên7i trong7i khơng7i gian7i ba7i chiều7i cÿa7i hßn7i hÿp7i BTN,7i sÿi7i bazan7i giúp7i phân7i tán7i āng7i

suất7i và7i tránh7i āng7i suất7i quá7i māc.7i Kết7i quÁ7i cho7i thấy7i sÿi7i bazan7i đóng7i mát7i vai7i trò7i "cầu7i nối"7i

giúp7i cÁi7i thiện7i khÁ7i năng7i kháng7i nāt7i cÿa7i hßn7i hÿp7i BTN,7i đồng7i thßi7i làm7i chÁm7i sự7i phát7i triển7i

cÿa7i các7i vết7i nāt.

Hình7i 1.3.7i Hình7i Ánh7i chāp7i SEM7i hãn7i hÿp7i BTN7i gia7i c°éng7i sÿi7i bazan7i [121] Nghiên7i cąu7i ph°¢ng7i pháp7i Marshall7i và7i hàm7i l°ÿng7i nhąa7i đ°éng7i tái7i °u

Hßn7i hÿp7i BTN7i với7i các7i tỷ7i lệ7i sÿi7i bazan7i khác7i nhau7i là7i 0%7i (đối7i chāng),7i 0,2%,7i 0,3%,7i

0,4%7i và7i 0,5%7i khối7i l°ÿng,7i đ°ÿc7i chuẩn7i bị,7i và7i đ°ÿc7i ký7i hiệu7i bằng7i nhóm7i 17i (đối7i chāng),7i 2,7i

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

3,7i 47i và7i 5,7i t°¡ng7i āng.7i Thí7i nghiệm7i sử7i dāng7i ph°¡ng7i pháp7i thiết7i kế7i Marshall7i để7i xác7i định7i

hàm7i l°ÿng7i nhựa7i đ°ßng7i tối7i °u7i t°¡ng7i āng7i với7i từng7i hàm7i l°ÿng7i sÿi7i (xem7i BÁng7i 1.6).7i Từ7i

BÁng7i 1.6,7i có7i thể7i thấy7i rằng7i hàm7i l°ÿng7i nhựa7i đ°ßng7i tối7i °u7i (OAC)7i cÿa7i các7i lo¿i7i BTN7i khác7i

nhau7i hßn7i hÿp7i tăng7i dần7i theo7i hàm7i l°ÿng7i sÿi7i bazan.7i Xu7i h°ớng7i này7i t°¡ng7i đồng7i với7i các7i

kết7i quÁ7i thu7i đ°ÿc7i trong7i nghiên7i cāu7i khác7i nh°7i nghiên7i cāu7i cÿa7i Xiong7i (2015)7i [112],7i Chen7i

(2010)7i [40].7i

BÁng7i 1.6.7i Hm7i lng7i nha7i ộng7i tỏi7i u7i tÂng7i ng7i vỗi7i tÿng7i hàm7i l°ÿng7i sÿi7i

Hàm7i l°ÿng7i sÿi7i bazan 0,0 0,2 0,3 0,4 0,5 Hàm7i l°ÿng7i nhựa7i đ°ßng7i

Nghiên7i cąu7i lún7i vãt7i bánh7i xe7i và7i ồ7i ỏn7i ỗnh7i ồng7i (DS)

Nm7i 2010,7i Fan7i [49]7i ó7i cơng7i bố7i nghiên7i cāu7i so7i sánh7i các7i đặc7i tính7i c¡7i lý7i cÿa7i hßn7i hÿp7i

BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i bazan,7i sÿi7i polyester7i và7i sÿi7i xylogen.7i Hàm7i l°ÿng7i sÿi7i đ°ÿc7i dùng7i trong7i

thử7i nghiệm7i cho7i cÁ7i 37i lo¿i7i sÿi7i là7i 0,15%,7i 0,30%7i và7i 0,45%.7i Các7i kết7i q7i thí7i nghiệm7i cho7i thấy7i

hßn7i hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i bazan7i cho7i giá7i trị7i đá7i ổn7i định7i marshall7i (MS),7i đá7i ổn7i định7i đáng7i

DS,7i khÁ7i năng7i kháng7i ẩm7i tốt7i h¡n7i hai7i lo¿i7i hßn7i hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i polyester7i và7i xylogen. Năm7i 2018,7i Celauro7i và7i Pratico7i [35]7i đã7i đánh7i giá7i hiệu7i quÁ7i cÿa7i sÿi7i bazan7i sử7i dāng7i

trong7i hßn7i hÿp7i BTN7i cho7i lớp7i mặt7i đ°ßng,7i đặc7i biệt7i là7i sử7i dāng7i trong7i các7i khu7i vực7i đô7i thị7i và7i

các7i làn7i đ°ßng7i dành7i riêng7i cho7i xe7i buýt.7i Hßn7i hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i bazan7i với7i hàm7i l°ÿng7i

0,3%7i khối7i l°ÿng7i hßn7i hÿp,7i nhiệt7i đá7i nóng7i chÁy7i 1350°C,7i mơ7i đun7i đàn7i hồi7i 847i GPa.7i Nhựa7i

đ°ßng7i sử7i dāng7i trong7i nghiên7i cāu7i là7i l¿i7i nhựa7i đ°ßng7i 50/70.7i Kết7i quÁ7i thí7i nghiệm7i LVBX7i

theo7i tiêu7i chuẩn7i EN7i 12697-227i (ph°¡ng7i pháp7i B)7i cho7i thấy,7i hßn7i hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i

bazan7i có7i chiều7i sâu7i LVBX7i thấp7i nhất7i so7i với7i 027i m¿u7i đối7i chāng7i không7i sử7i dāng7i sÿi7i bazan. Năm7i 2020,7i Zhao7i và7i các7i cáng7i sự7i [121]7i đã7i nghiên7i cāu7i các7i tính7i năng7i cÿa7i hßn7i hÿp7i

BTN7i sử7i dāng7i hàm7i l°ÿng7i sÿi7i bazan7i khác7i nhau,7i có7i đối7i chāng7i với7i sÿi7i polyester7i và7i sÿi7i

lignin7i (xem7i BÁng 1.7),7i đ°ÿc7i đánh7i giá7i qua7i các7i thí7i nghiệm:7i MS,7i đá7i dẻo7i Marshall7i (MF);7i

LVBX;7i uốn7i dầm7i 37i điểm;7i khÁ7i năng7i kháng7i ẩm.7i Các7i kết7i quÁ7i thí7i nghiệm7i đã7i cho7i thấy,7i hßn7i

hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i bazan7i giúp7i tăng7i c°ßng7i đáng7i kể7i các7i đặc7i tính7i c¡7i học,7i các7i tính7i năng7i

á7i nhiệt7i đá7i thấp,7i nhiệt7i đá7i cao7i và7i đá7i nh¿y7i ẩm.7i Hàm7i l°ÿng7i nhựa7i đ°ßng7i tối7i °u7i (OAC)7i cÿa7i

hßn7i hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i bazan7i với7i tỉ7i lệ7i 0,1%,7i 0,2%,7i 0,3%,7i 0,4%7i và7i 0,5%7i lần7i l°ÿt7i là7i

4,87%,7i 4,98%,7i 5,00%,7i 5,20%7i và7i 5,30%7i (xem7i Hình 1.4).7i Nh°7i vÁy7i có7i thể7i thấy,7i khi7i hàm7i

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

l°ÿng7i sÿi7i bazan7i tăng7i lên,7i giá7i trị7i hàm7i l°ÿng7i nhựa7i đ°ßng7i tối7i °u7i tăng7i lên7i đáng7i kể.7i Sÿi7i

bazan7i có7i diện7i tích7i bề7i mặt7i riêng7i lớn,7i d¿n7i đến7i việc7i hấp7i thā7i nhiều7i nhựa7i h¡n.7i Do7i đó,7i hàm7i

l°ÿng7i nhựa7i đ°ßng7i tối7i °u7i sẽ7i tăng7i lên7i sau7i khi7i thêm7i sÿi7i bazan.7i Kết7i hÿp7i các7i yếu7i tố7i về7i kinh7i

tế7i và7i tính7i năng,7i thì7i hàm7i l°ÿng7i sÿi7i bazan7i phù7i hÿp7i sử7i dāng7i cho7i hßn7i hÿp7i BTN7i là7i 0,3%.

BÁng7i 1.7.7i Tính7i chÃt7i c¢7i lý7i căa7i các7i lo¿i7i sÿi7i [121] Lo¿i7i sÿi Đ°éng7i

kính7i (µm) ChiÅu7i dài7i (mm)

Khái7i l°ÿng7i riêng7i tÂng7i ỏi7i ở7i 257i C

Cộng7i ồ7i chỗu7i kộo7i

(MPa)

Nhiãt7i đå7i nóng7i chÁy7i (°C)

Bazan7i 11-13 1.5 2,416 >2000 1500-1600

Hình7i 1.4.7i Hàm7i l°ÿng7i nha7i ộng7i tỏi7i u7i vỗi7i hm7i lng7i si7i bazan7i khỏc7i nhau

Năm7i 2020,7i Zhao7i và7i các7i cáng7i sự7i [121]7i cũng7i tiến7i hành7i các7i thí7i nghiệm7i so7i sánh7i

tính7i năng7i cÿa7i hßn7i hÿp7i BTN7i sử7i dāng7i sÿi7i bazan,7i sÿi7i polyester7i và7i sÿi7i lignin.7i Hàm7i l°ÿng7i

tối7i °u7i cÿa7i mßi7i lo¿i7i sÿi7i đã7i đ°ÿc7i thêm7i vào7i trong7i hßn7i hÿp7i BTN7i nh°7i sau:7i sÿi7i bazan7i là7i

0,3%,7i sÿi7i polyester7i là7i 0,4%7i và7i sÿi7i lignin7i là7i 0,35%.7i Sau7i khi7i thêm7i sÿi7i bazan,7i sÿi7i

polyester7i và7i sÿi7i lignin,7i MS7i cÿa7i hßn7i hÿp7i BTN7i lần7i l°ÿt7i tăng7i 19,6%,7i 14,5%7i và7i 6,8%7i so7i

với7i m¿u7i đối7i chāng7i (khơng7i sử7i dāng7i sÿi).7i Hình 1.57i cũng7i cho7i thấy7i giá7i trị7i MS7i cÿa7i hßn7i hÿp7i

BTN7i có7i chāa7i sÿi7i bazan7i cao7i h¡n7i các7i lo¿i7i sÿi7i khác.

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

Hỡnh 1.5. ồ ỏn ỗnh Marshall ca hón hp BTN gia c°éng các lo¿i sÿi

Năm 2014, Zheng và các cáng sự [122] đã công bố nghiên cāu hai lo¿i hßn hÿp BTN AC-16I and AC-13I sử dāng sÿi bazan. Kết quÁ cho thấy, hßn hÿp BTN AC-13I sử dāng sÿi bazan có đá ổn định đáng DS lớn gấp từ 1,30 đến 1,41 lần so với hßn hÿp đối chāng. Hßn hÿp BTN AC-16I sử dāng sÿi bazan có đá ổn định đáng DS lớn gấp từ 1,44 đến 1,66 lần so với hßn hÿp đối chāng (xem Hình 1.6).

Hình 1.6. Ành h°ëng căa hàm l°ÿng sÿi đÃn ồ ỏn ỗnh ồng ca hón hp BTN

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

Hỡnh 1.7. ồ ỏn ỗnh ồng ca hón hp BTN vỗi cỏc hm lng si bazan [121]

Hòn hÿp BTN sử dāng sÿi bazan với hàm l°ÿng 0,3% có đá ổn định đáng DS lớn nhất là 5568 l°ÿt/mm, và lớn h¡n 1,25 lần so với hßn hÿp BTN khơng sử dāng sÿi bazan (xem Hình 1.7). Kết quÁ thí nghiệm đã chāng minh rằng, tính năng cÿa hßn hÿp BTN á nhiệt đá cao (60°C) có thể đ°ÿc cÁi thiện đáng kể khi gia c°ßng bằng sÿi bazan. Sÿi bazan làm tăng đá nhớt cÿa vữa nhựa, do đó c°ßng đá liên kết giữa nhựa đ°ßng và cốt liệu đ°ÿc tăng lên. Không những vÁy, đá bền liên kết cũng đ°ÿc tăng lên nhß hiệu āng cầu nối giữa các sÿi [121].

Thí nghiệm uốn á nhiệt đá thấp (-10°C) cũng đ°ÿc Zhao và các cáng sự [121] thực hiện, kết quÁ cho thấy phát triển đặc tính cÿa BTN á nhiệt đá thấp cũng t°¡ng tự nh° đá ổn định đáng (DS) á nhiệt đá cao với sự gia tăng cÿa hàm l°ÿng sÿi bazan. Khi hàm l°ÿng sÿi đ¿t 0,4%, biến d¿ng phá ho¿i đ¿t giá trị lớn nhất. Điều đáng chú ý là biến d¿ng uốn tối đa cÿa hßn hÿp BTN chāa 0,4% sÿi bazan chỉ cao h¡n 2% so với hßn hÿp bê BTN chāa 0,3% sÿi bazan. Biến d¿ng uốn tối đa cÿa hßn hÿp BTN khi sử dāng sÿi bazan với hàm l°ÿng 0,4% tăng lên 24,8% so với hßn hÿp BTN khơng sử dāng sÿi bazan (xem Hình 1.8). Kết quÁ thử nghiệm đã chāng minh rằng, đặc tính c¡ lý cÿa hßn hÿp BTN á nhiệt đá thấp có thể đ°ÿc tăng c°ßng đáng kể bằng cách bổ sung sÿi bazan.

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

Hình 1.8. BiÃn dng uỏn tỏi a ca hón hp BTN vỗi cỏc hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau [121]

Năm 2018, để tăng c°ßng các tính năng cÿa hßn hÿp BTN AC-13, Cheng và các cáng sự (2018) [38] đã sử dāng sÿi bazan với chiều dài sÿi 6mm. Các tính chất c¡ lý cÿa sÿi bazan đã đ°ÿc thử nghiệm (xem BÁng 1.8).

BÁng 1.8. Tính chÃt c¢ lý căa sÿi bazan có ngn gác ë Trung Qc [38] Tính

chÃt Màu sÅc

ChiÅu dài (mm)

Đ°éng kính (µm)

Khái l°ÿng

riờng (g/cm3)

Cộng ồ chỗu

kộo (MPa)

Mụ un n hòi (GPa)

ồ gión di giỗi hn (%)

Giỏ tr vàng Nâu 6 13 2,56 3200 > 40 3,2 Cheng (2018) [38] đã thí nghiệm đánh giá khÁ năng kháng LVBX á nhiệt đá cao (60°C) với 5 nhóm m¿u á các giá trị hàm l°ÿng nhựa đ°ßng tối °u t°¡ng āng. Hình 1.9 thể hiện kết quÁ DS á nhiệt đá cao cÿa 5 nhóm. Kết quÁ cho thấy DS có xu h°ớng tăng khi hàm l°ÿng sÿi bazan tăng dần từ 0% đến 0,4%. Khi hàm l°ÿng sÿi tiếp tāc tăng lên 0,5%, DS giÁm dần. H¡n nữa, DS đ¿t giá trị lớn nhất á hàm l°ÿng sÿi bazan là 0,4%. So với nhóm đối chāng, giá trị DS cÿa các nhóm thử nghiệm đ°ÿc cÁi thiện lần l°ÿt là 25,3%, 48,7%, 82,5% và 62,1%. Giá trị DS lớn h¡n có nghĩa là khÁ năng chống LVBX

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

tốt h¡n. Nh° vÁy, kết quÁ thí nghiệm đã chāng minh khÁ năng kháng LVBX rất tốt cÿa hßn hÿp BTN sử dāng sÿi bazan so với hßn hÿp BTN khơng sử dāng sÿi.

Hình 1.9. KÃt q thí nghióm ồ ỏn ỗnh ồng ở nhiót ồ cao vỗi hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau [38]

Zhao và các cáng sự [121] cho thấy giá trị đá ổn định đáng cÿa hßn hÿp BTN gia c°ßng sÿi bazan và hßn hÿp BTN sử dāng sÿi polyeste cao h¡n hßn hÿp BTN sử dāng sÿi lignin (xem Hình 1.10). Từ BÁng 1.7 có thể thấy sÿi bazan và sÿi polyester có tính chất c¡ học tốt h¡n sÿi lignin, có lÿi cho việc cÁi thiện khÁ năng chống LVBX và khÁ năng cắt cÿa hßn hÿp BTN.

Hình 1.10. ồ ỏn ỗnh ồng ca hón hp BTN gia cộng các lo¿i sÿi khác nhau

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

Nghiên cąu khÁ năng kháng ¿m

Thí nghiệm khÁ năng kháng ẩm cÿa hßn hÿp BTN thể hiện qua hệ số c°ßng đá chịu kéo (TSR) đ°ÿc Zhao và các cáng sự [121] thực hiện đã cho thấy khi hàm l°ÿng sÿi bazan nhỏ h¡n 0,4%, tăng hàm l°ÿng sÿi thì giá trị TSR tăng lên. Khi hàm l°ÿng sÿi bazan là 0,4%, TSR đ¿t giá trị lớn nhất. So với m¿u đối chāng, giá trị TSR cÿa hßn hÿp BTN chāa 0,4% sÿi bazan tăng 8,3%. Nguyên nhân chính cÿa hiện t°ÿng này là do bề mặt cÿa sÿi bazan và nhựa đ°ßng có tính kiềm và axit t°¡ng āng. Ngồi ra, diện tích bề mặt riêng cÿa sÿi bazan là t°¡ng đối lớn. Sÿi bazan hấp thā các thành phần nhẹ trong nhựa đ°ßng, làm tăng đá dày cÿa màng nhựa và cÁi thiện đá bền liên kết giữa nhựa đ°ßng và cốt liệu, điều này giúp ngăn h¡i ẩm xâm nhÁp bề mặt giữa nhựa đ°ßng và cốt liệu [35].

Khi hàm l°ÿng sÿi bazan tăng lên 0,5%, giá trị TSR giÁm đáng kể (thể hiện á đ°ßng dốc đāng trên Hình 1.11). Ngun nhân có thể là do hàm l°ÿng chất x¡ quá nhiều d¿n đến sự phân tán sÿi không đồng đều và đá xốp quá māc cÿa hßn hÿp, làm giÁm đá ổn định n°ớc cÿa hßn hÿp BTN. Nh° vÁy, kết q thí nghiệm đã chỉ ra rằng, hàm l°ÿng tối °u cÿa sÿi bazan với khÁ năng kháng ẩm cÿa hßn hÿp BTN là 0,4%.

Song song với thí nghiệm DS và thí nghiệm kéo gián tiếp á nhiệt đá thấp, Cheng và các cáng sự (2018) [38] cũng tiến hành thí nghiệm xác định khÁ năng kháng ẩm cÿa hßn hÿp BTN á nhiệt đá 25°C sử dāng các lo¿i sÿi bazan khác nhau thông qua TSR. Các giá trị TSR thể hiện xu h°ớng biến thiên gần giống với DS và thí nghiệm kéo gián tiếp á nhiệt đá thấp (xem Hình 1.12). Giá trị TSR cÿa các nhóm thử nghiệm đã đ°ÿc cÁi thiện 3,1%, 10,6%, 13,0% và 10,9%, so với với nhóm đối chāng và nhóm thử nghiệm 4 với hàm l°ÿng sÿi bazan là 0,4% cho giá trị TSR cao nhất. Điều này có thể đ°ÿc lý giÁi là do Ánh h°áng hấp thā giữa nhựa đ°ßng và sÿi bazan, khÁ năng kết dính giữa nhựa đ°ßng và cốt liệu đã đ°ÿc cÁi thiện đáng kể, do đó q trình bong tróc cÿa cốt liệu d°ới tác dāng cÿa n°ớc sẽ đ°ÿc ngăn chặn. Đồng thßi, sÿi bazan với mơđun và c°ßng đá cao đã hình thành cấu trúc m¿ng khơng gian trong hßn hÿp BTN, đóng vai trị gia c°ßng và t¿o đá cāng cho tồn thể cấu trúc.

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

Hình 1.11. TSR ca BTN vỗi hm lng si bazan khỏc nhau [121]

Hỡnh 1.12. TSR ca BTN ở nhiót ồ 25C vỗi hàm l°ÿng sÿi bazan khác nhau

Hình 1.13a thể hiện c°ßng đá uốn tối đa cÿa hßn hÿp BTN chāa các lo¿i sÿi khác nhau. Có thể thấy, c°ßng đá uốn tối đa cÿa hßn hÿp BTN gia c°ßng sÿi bazan cao h¡n so với hßn hÿp BTN gia c°ßng sÿi lignin, sÿi polyester. Sÿi bazan với đá bền kéo cao h¡n sẽ làm chÁm sự hình thành và phát triển vết nāt cÿa hßn hÿp BTN. Đây có thể là lý do t¿i sao hßn hÿp BTN sÿi bazan có đặc tính chống nāt tốt h¡n á nhiệt đá thấp.

Hình 1.13b cho thấy giá trị TSR cÿa hßn hÿp BTN có chāa ba lo¿i sÿi và m¿u đối chāng. Giá trị TSR cÿa hßn hÿp BTN có chāa sÿi bazan thấp h¡n hßn hÿp BTN có chāa sÿi polyester. Tuy nhiên, giá trị này cao h¡n hßn hÿp BTN sử dāng sÿi lignin và m¿u đối chāng (không sử dāng sÿi).

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

(a) Biến d¿ng uốn tối đa (b) KhÁ năng kháng ẩm

Hình 1.13. Tính năng căa hãn hÿp BTN gia c°éng các lo¿i sÿi khác nhau Nghiên cąu mơ đun đàn hßi

Thí nghiệm kéo gián tiếp (IDT) để xác định mô đun đàn hồi và hệ số pốt xơng á nhiệt đá thấp (5°C và 20°C) đ°ÿc Cheng và các cáng sự (2018) [38] thực hiện. Kết quÁ thí nghiệm cho thấy rằng, khi hàm l°ÿng sÿi bazan tăng, các giá trị mô đun đá cāng kéo gián tiếp có xu h°ớng tăng và sau đó giÁm dần. Mô đun đá cāng kéo gián tiếp là mát chỉ số để đánh giá khÁ năng chống nāt á nhiệt đá thấp cÿa hßn hÿp BTN, giá trị mơ đun đá cāng kéo gián tiếp lớn h¡n thì khÁ năng chống nāt hßn hÿp BTN sẽ tốt h¡n. Nh° thể hiện á Hình 1.14, hiệu suất chống nāt á nhiệt đá thấp đã đ°ÿc cÁi thiện khi bổ sung thêm sÿi bazan. Đối với nhóm đối chāng, giá trị mô đun đá cāng kéo gián tiếp tăng 11,2%, 18,1%, 22,5% và 17,8% á 5°C và 15,0%, 26,9%, 38,2% và 30,7% á 20°C, khi thêm sÿi bazan với hàm l°ÿng 0,2%, 0,3%, 0,4% và 0,5%. Khơng những vÁy, có thể thấy giá trị mô đun đá cāng kéo gián tiếp có Ánh h°áng đáng kể nhất khi hàm l°ÿng sÿi bazan là 0,4%. Xu h°ớng biến đổi này có thể là do cấu trúc m¿ng không gian cÿa sÿi bazan trong hßn hÿp nhựa đ°ßng. Sự hấp thā giữa nhựa đ°ßng và sÿi bazan d¿n đến tỷ lệ cao h¡n cấu trúc nhựa đ°ßng, giúp tăng c°ßng đá bền liên kết bề mặt. Đồng thßi, việc bổ sung sÿi bazan cũng có thể ngăn sự má ráng thêm cÿa vết nāt. Trong khi đó, giá trị mơ đun đá cāng kéo gián tiếp giÁm cũng có thể là do sự phân tán không đồng đều cÿa sÿi bazan trong nhựa đ°ßng.

</div>