Nghiên cứu góp phần hoàn thiện công tác đảm bảo và kiểm soát chất lượng thì công lớp mặt đường bê tông nhựa chặt ở Việt Nam (Luận án tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TR ỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI

ĐỒNG XN TR ỜNG

NGHIÊN CỨU GĨP PHẦN HỒN THIỆN CƠNG TÁC ĐẢM BẢO
VÀ KIỂM SỐT CHẤT L ỢNG THI CÔNG LỚP MẶT Đ ỜNG
BÊ TÔNG NHỰA CHẶTỞ VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN S KỸ THUẬT

Hà Nội, 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TR ỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI
-------------------------------

ĐỒNG XN TR ỜNG

NGHIÊN CỨU GĨP PHẦN HỒN THIỆN CƠNG TÁC ĐẢM BẢO
VÀ KIỂM SỐT CHẤT L ỢNG THI CÔNG LỚP MẶT Đ ỜNG
BÊ TÔNG NHỰA CHẶTỞ VIỆT NAM

Ngành

: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng

Mã số

: 9.58.02.05

Chuyên ngành

: Xây dựng đ ờng ô tô và đ ờng thành phố

LUẬN ÁN TIẾN S KỸ THUẬT

NG ỜI H ỚNG DẪN KHOA HỌC:
1: PGS.TS Bùi Ngọc Toàn
2: PGS.TS Nguyễn Quang Phúc

Hà Nội, 2018


ii
LỜI CẢM

N

Để hoàn thành luận án, tác giả trân trọng cảm n các c quan đã tạo mọi điều
kiện giúp đỡ: Khoa Cơng trình; phịng Đào tạo Sau đại học; Phịng Khoa học; Bộ
mơn Đ ờng bộ; Bộ mơn Vật liệu xây dựng; Phịng thí nghiệm Đ ờng bộ; Trung
tâm Khoa học công nghệ Tr ờng Đại học Giao thông vận tải; Phịng thí nghiệm
trọng điểm 1, Viện khoa học cơng nghệ GTVT; Các Phịng thí nghiệm cơng trình
thuộc (Cơng ty : ACC, TV kiểm định ALPHA, Minh S n, S n Hải, TV XD Hải
kim, ĐH CN GTVT).
Bằng những tình cảm chân thành nhất, tác giả vơ cùng cảm n PGS.TS. Bùi
Ngọc Toàn, PGS.TS Nguyễn Quang Phúc, những ng ời Thầy đã định h ớng, tận
tình h ớng dẫn, giúp đỡ, động viên cả về chuyên môn và kinh phí trong q trình
thực hiện luận án. Cảm n PGS.TS Trần Thị Kim Đăng đã đọc luận án và cung cấp

thêm nhiều thông tin, tài liệu thiết thực. Cảm n các thầy, cô giáo bộ môn Đ ờng
bộ, các cán bộ, nhân viên phịng thí nghiệm Vật liệu xây dựng, các phịng thí
nghiệm.
Tác giả chân thành cảm n, PGS.TS Lã Văn Chăm, TS. Nguyễn Quang
Tuấn, NCS Trần Danh Hợi và rất nhiều những ng ời bạn thân thiết đã nhận xét, góp
ý, tìm kiếm và cung cấp nhiều tài liệu quý giá từ các tr ờng Đại học châu Âu,
Trung Quốc.
Luận án khơng thể hồn thành nếu thiếu sự giúp đỡ về số liệu, vật liệu và
thiết bị thí nghiệm của: Viện KHCN GTVT, Tr ờng ĐH GTVT phân viện TPHCM,
Cienco1,8; Cienco5, TCT Tr ờng s n, Tổng công ty PT đ ờng cao tốc Việt Nam
(VEC), PMU3, Công ty PETRO Việt Nam…
Cảm n gia đình và bạn bè, những ng ời thân luôn bên tôi.
Hà Nội, 01/2019


i
LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong luận án là trung thực và ch a từng đ ợc ai cơng bố trong bất kỳ
cơng trình nào khác.

Tác giả luận án

NCS. Đồng Xuân Tr ờng


iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................... i
LỜI CẢM

N ........................................................................................................ ii

MỤC LỤC.............................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ............................................... vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................... xi
DANH MỤC HÌNH VẼ ...................................................................................... xiii
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
Ch

ng 1: TỔNG QUAN CÔNG TÁC ĐẢM BẢO VÀ KIỂM SỐT CHẤT

L ỢNG THI CƠNG MẶT Đ ỜNG BÊ TÔNG NHỰA CHẶT ........................ 5
1.1 Những khái niệm chung .................................................................................. 5
1.1.1 Chất l ợng ...................................................................................................... 5
1.1.2 Quản lý chất l ợng ......................................................................................... 5
1.1.3 Đảm bảo chất l ợng ........................................................................................ 6
1.1.4 Kiểm soát chất l ợng ...................................................................................... 7
1.1.5 Mức chấp nhận chất l ợng .............................................................................. 8
1.2 Đảm bảo chất l ợng thi công thông qua các mức - tiêu chuẩn ...................... 9
1.2.1 Các mức quy định tiêu chuẩn đảm bảo chất l ợng thi công mặt đ ờng ........... 9
1.2.2 Một số tiêu chuẩn thi công mặt đ ờng bê tông nhựa chặt trên thế giới .......... 15
1.2.3 Một số tiêu chuẩn thi công mặt đ ờng bê tông nhựa ở Việt Nam .................. 20
1.3 Các loại rủi ro trong thi cơng dự án đ ờng bộ khi thanh tốn.................... 23
1.4. Hệ số thanh tốn PF thi cơng bê tơng nhựa................................................. 25
1.4.1 Áp dụng hệ số thanh toán PF ở Việt Nam trong thời gian gần đây: ............... 25
1.4.2 Áp dụng hệ số thanh toán PF ở Hoa kỳ: ........................................................ 28
1.5. Những nghiên cứu phân tích ảnh h ởng các thơng số kỹ thuật đến chất
l ợng lớp bê tông nhựa và phát triển QRSS ...................................................... 29

iv
1.6 Phân tích cơng tác thi cơng BTN các dự án .................................................. 31
1.7 Những nghiên cứu QC/QA thi công bê tông nhựa trên thế giới .................. 32
1.8 Những nghiên cứu đảm bảo và kiểm sốt chất l ợng thi cơng mặt đ ờng bê
tông nhựa ở Việt Nam ......................................................................................... 35
1.9 Những vấn đề tồn tại luận án cần giải quyết ................................................ 38
1.10 Mục tiêu và nội dung của đề tài nghiên cứu ............................................... 38
1.10.1 Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................... 38
1.10.2 Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 39
1.11 Ph
Ch

ng pháp nghiên cứu............................................................................. 40

ng 2: NGHIÊN CỨU PH

NG PHÁP XÁC SUẤT THỐNG KÊ

TRONG CƠNG TÁC ĐẢM BẢO VÀ KIỂM SỐT CHẤT L ỢNG BTN .... 41
2.1 Quá trình thực hiện theo thời gian ............................................................... 41
2.2 Kiểm sốt q trình bằng biểu đồ kiểm tra .................................................. 44
2.2.1 Các đồ thị kiểm sốt q trình:...................................................................... 44
2.2.2 Các loại kiểm tra dùng trong đồ thị kiểm soát: .............................................. 45
2.2.3 Các biểu đồ kiểm soát áp dụng trong thi công ............................................... 47
2.3 Ph

ng pháp mô phỏng Monte Carlo .......................................................... 51

2.4 Nghiên cứu sử dụng thiết bị không phóng xạ khơng phá hủy-Troxler kiểm

sốt độ chặt đầm nén bê tơng nhựa nóng hiện tr ờng ....................................... 53
2.4.1 Sự cần thiết phải áp dụng ph

ng pháp không phá hủy ................................. 53

2.4.2 Đề xuất trình tự đo độ chặt bằng thiết bị khơng phá hủy, khơng phóng xạ .... 54
2.4.3 Đánh giá, đề xuất độ chặt thi công bê tông nhựa chặt .................................... 56
2.4.4 Thiết bị đo độ chặt Troxler Model 2701-B Plus ............................................ 57
2.4.5 Kiểm soát độ đồng đều thi công bê tông nhựa chặt một số dự án .................. 59
2.4.6 Những nhận xét, kiến nghị khi sử dụng ph

ng pháp thống kê đánh giá độ

chặt bằng thiết bị khơng phóng xạ Troxler ............................................................. 64


v
2.5 Nghiên cứu thí nghiệm liên phịng đề xuất giới hạn độ chụm của độ ổn định
và độ dẻo Marshall ở Việt Nam .......................................................................... 64
2.5.1 C sở lý thuyết độ chụm của kết quả thí nghiệm ........................................... 65
2.5.2 Nghiên cứu thực nghiệm xác định độ chụm .................................................. 70
2.5.3 Những nhận xét, kiến nghị khi sử dụng ph

ng pháp thống kê xác định giới

hạn độ chụm thí nghiệm Marshall .......................................................................... 75
2.6 Nhận xét, kết luận ch
Ch

ng ............................................................................ 76

ng 3: NGHIÊN CỨU ẢNH H ỞNG CỦA ĐẢM BẢO CHẤT L ỢNG

ĐẾN CÁC ĐẶC TR NG KHAI THÁC MẶT Đ ỜNG BÊ TÔNG NHỰA Ở
VIỆT NAM .......................................................................................................... 77
3.1 Nghiên cứu mức độ biến động của các chỉ tiêu c bản khi thi công ............ 77
3.1.1 Độ lệch chuẩn và nghiên cứu độ lệch chuẩn các thông số khi thi công bê tông
nhựa ...................................................................................................................... 77
3.1.2 Ph

ng pháp nghiên cứu và trình tự tính tốn ............................................... 79

3.1.3 Kết quả giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của các thông số BTNC19;
BTNC12.5 ............................................................................................................. 80
3.1.4 So sánh độ lệch chuẩn tính tốn ở Việt Nam với các nghiên cứu ở Mỹ ......... 83
3.1.5 Nhận xét ....................................................................................................... 84
3.2 Sử dụng phần mềm QRSS đánh giá ảnh h ởng của đảm bảo và kiểm soát
chất l ợng đến đặc tr ng khai thác kết cấu mặt đ ờng mềm ........................... 85
3.2.1 Nguyên lý và cấu trúc của phần mềm QRSS ................................................. 85
3.2.2 Thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa ...................................................................... 85
3.2.3 Hệ số thanh tốn thơng qua đặc tr ng khai thác ............................................ 87
3.2.4 Ph

ng trình Witczak xác định E*................................................................ 88

3.2.5 Nhiệt độ có hiệu Teff ..................................................................................... 89
3.2.6 Tính tốn số ESAL tích l y ........................................................................... 91
3.2.7 Tần số tác dụng của tải trọng theo chiều sâu ................................................. 91

vi
3.2.8 Xác định độ lệch chuẩn của các biến số đầu vào ........................................... 93
3.2.9 Tổng hợp các biến số đầu vào và ma trận ảnh h ởng đến đặc tr ng khai thác
kết cấu mặt đ ờng ................................................................................................. 94
3.2.10 Dự báo tuổi thọ phục vụ .............................................................................. 95
3.2.11 Quyết định hệ số thanh tốn PF (pay factor) ............................................... 97
3.3 Phân tích QRSS cho dự án thực tế ................................................................ 99
3.4 Nhận xét, kết luận ch
Ch

ng .......................................................................... 101

ng 4: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT HỆ SỐ THANH TOÁN TỔNG HỢP ĐỂ

KIỂM SOÁT CHẤT L ỢNG THI CÔNG MẶT Đ ỜNG BÊ TÔNG NHỰA
CHẶT Ở VIỆT NAM ........................................................................................ 102
4.1. Các công thức xác định hệ số thanh toán PF (Pay factor) ........................ 102
4.1.1. Thiết lập mức giới hạn trên và giới hạn d ới:............................................. 102
4.1.2 Tính tốn phần trăm giới hạn PWL: ............................................................ 104
4.1.3 Xác định hệ số PF: ...................................................................................... 106
4.2. Xây dựng hệ số thanh toán tổng hợp ở Việt Nam ..................................... 106
4.2.1 Xác định các thơng số cần kiểm sốt và trọng số tính CPF .......................... 106
4.2.2 Mật độ thí nghiệm kiểm sốt ....................................................................... 110
4.2.3 Xác định giới hạn trên (USL), d ới (LSL) và phần trăm giới hạn (PWL) .... 112
4.2.4 Trình tự tính tốn hệ số thanh tốn tổng hợp (CPF)..................................... 113
4.3 Kiểm nghiệm, đánh giá hệ số thanh toán CPF một số dự án thực tế ........ 114
4.3.1 Kiểm nghiệm một số dự án: ........................................................................ 114
4.3.2 Đánh giá hệ số thanh toán tổng hợp (CPF) qua kiểm nghiệm thực tế: ......... 122
4.4 Nhận xét, kết luận ch

ng .......................................................................... 122

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................... 123
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... xv
DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ................................................. xxii
PHỤ LỤC .......................................................................................................... xxiii


vii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
AQL

Mức chấp nhận chất l ợng (Acceptable Quality Level)

AASHTO

Tiêu chuẩn thi công cầu đ ờng bộ của Hiệp hội Quốc gia về đ ờng
bộ và vận tải Hoa kỳ (American Association of State Highway and
Transportation Officials)

ASTM

Hệ thống tiêu chuẩn của Hiệp hội vật liệu và thử nghiệm Hoa Kỳ
(American Society for Testing and Materials)

BGTVT

Bộ giao thông vận tải

BTN

Bê tông nhựa

BTNC

Bê tông nhựa chặt

CL

Đ ờng trung tâm (Center Line)

CPF

Hệ số thanh toán tổng hợp (combined pay factor)

CTGT

Cơng trình giao thơng

ESAL

Số trục xe tích l y

ESALo

Số trục xe thông qua một ngày đêm ở năm đầu

FAA

Cục Hàng không Liên bang Mỹ (Federal Aviation Administration)

FHWA

Cục đ ờng bộ liên bang Hoa kỳ (Federal Highway Administration)

Gmb

Tỷ trọng khối của hỗn hợp BTN đã đầm

Gmm

Tỷ trọng lớn nhất của hỗn hợp BTN

GTVT

Giao thông vận tải

HMA

Ph ng pháp thiết kế thành phần bê tơng nhựa trộn nóng theo thể tích
bằng ph ng pháp SuperPave

IRI

Hệ số độ bằng phẳng

ISO

Hệ thống quản lý chất l ợng (Quality Mannagement System)

viii
JMF

Công thức thiết kế hỗn hợp (Job Mix Formula)

JICA

C quan Hợp tác Quốc tế Nhật Bản (The Japan International
Cooperation Agency)

JTG

Quy phạm kỹ thuật thi công mặt đ ờng Trung Quốc

K

Hệ số lu lèn hay hệ số đầm nén

KHCN

Khoa học công nghệ

LCC

Chi phí vịng đời mong muốn

LCCA

Chi phí vịng đời

LCL

Đ ờng bên d ới (Lower Control Limit)

LSL

Giới hạn d ới cho phép (Lower Specification Limits)

LWL

Giới hạn cảnh báo d ới (Lower Warning Limit)

MAAT

Nhiệt độ khơng khí trung bình hàng năm

MEPDG

Ph

ng pháp c học thực nghiệm

MS

Ph

ng pháp tiêu chuẩn kỹ thuật (Method Specifications)

MSCR

Ph

ng pháp từ biến lặp đàn hồi

NCHRP

Ch ng trình hợp tác nghiên cứu đ ờng bộ quốc gia Hoa kỳ
(National Cooperative Highway Research Program)

ERS

Tiêu chuẩn kết quả cuối cùng (End-Result Specifications)

OC

Đ ờng cong đặc tính hoạt động (operating characteristic curve)

PBS

Tiêu chuẩn kỹ thuật nền tảng của chất l ợng khai thác (PerformanceBased Specifications)

PBS

Yêu cầu kỹ thuật làm nền tảng cho chất l ợng khai thác
(Performance-Based Specifications)

PLD

Chênh lệch tuổi thọ (Predicted Life Defference)

ix
PF

Hệ số thanh toán (Pay Factor)

PFD

Hệ số thanh toán độ chặt đầm nén

PFVa

Hệ số thanh toán độ rỗng d

PFPb

Hệ số thanh toán hàm l ợng nhựa

PFP200

Hê số thanh toán l ợng lọt qua sang 0.075mm

PFP8

Hệ số thanh toán l ợng lọt qua sang 2.36mm

PG

Mác nhựa đ ờng (Performance Grade)

PGAB

Đặc tính khai thác (Performance Grade Asphalt Binder)

PLD

Chênh lệch tuổi thọ (Predicted Life Defference)

PL

Tuổi thọ dự báo (Predicted Life)

Pb

Hàm l ợng nhựa

PRS

Tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan đến chất l ợng khai thác
(Performance-Related Specifications)

PWL

Phần trăm giới hạn (Percent Within Limits)

PWLU

Phần trăm giới hạn trên

PWLL

Phần trăm giới hạn d ới

QA

Đảm bảo chất l ợng (Quality Assurance)

QAS

Tiêu chuẩn kỹ thuật đảm bảo chất l ợng (Quality Assurance
Specifications)

QC

Kiểm soát chất l ợng (Quanlity control)

QĐ

Quyết định

QLDA

Quản lý dự án

QRSS

Phần mềm phân tích ảnh h ởng các thông số kỹ thuật đến chất l ợng

x
lớp bê tông nhựa (Performance-Related Specification)
Q

U

Chỉ số chất l ợng trên (Upper quality index)

QL

Chỉ số chất l ợng d ới (Lower quality index)

RQL

Mức chất l ợng loại bỏ (rejectable qaulity level)

SAC

Phân loại cốt liệu

SBS

Chất phụ gia (Styrene-Butadiene-Styrene)

SCB

Thí nghiệm uốn mỏi mẫu bán nguyệt

Sr

Độ lệch chuẩn

SPSS

Phần mềm xử lý số liệu thực nghiệm

SHRP

Ch ng trình Nghiên cứu chiến l ợc đ ờng bộ (The Strategic
Highway Research Program)

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TL

Tuổi thọ kỳ vọng (Target Life)

TVGS

T vấn giám sát

TGC

Đầm xoay Texas (Texas Gyratory Compactor)

UCL

Giới hạn kiểm soát bên trên (Upper Control Limit)

USL

Giới hạn trên (Upper Specification Limits)

Va

Độ rỗng d

VFA

Độ rỗng lấp đầy nhựa

VMA

Độ rỗng cốt liệu

WPE

Ph

ng trình Witczak-WPE


xi
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Dung sai cho phép ................................................................................. 17
Bảng 1.2: Hệ số thanh toán (Pay Factor) theo độ rỗng d (Va) .............................. 17
Bảng 1.3: Hệ số thanh toán (Pay factor) các đặc tính của nhựa [37] ...................... 19
Bảng 1.4: Dung sai cho phép so với công thức chế tạo hỗn hợp bê tông nhựa........ 21

Bảng 1.5 Các hệ số thanh toán c bản của mỗi hạng mục [15] ............................... 26
Bảng 1.6: Dung sai một số hạng mục [15] ............................................................. 27
Bảng 1.7 Công tác đo đạc [15]............................................................................... 27
Bảng 1.8: Hệ số PF theo độ chặt đầm nén .............................................................. 29
Bảng 1.9:Ví dụ phân tích sai khác giữa QA và QC bang California [22]................ 34
Bảng 1.10: Sử dụng PWL trong QC& QA ở các bang n ớc Mỹ [47] ..................... 35
Bảng 2.1: Các hệ số để tính giới hạn d ới và giới hạn trên .................................... 49
Bảng 2.2: Chuẩn đánh giá độ chụm theo ASTM D6297 [68], AASHTO T245 [69]67
Bảng 2.3: Chuẩn đánh giá độ chụm theo EN 12697-34 [70] .................................. 67
Bảng 2.4: Các chỉ tiêu thiết kế chủ yếu của 2 loại BTN nghiên cứu ....................... 71
Bảng 2.5: Kết quả tính độ chụm ............................................................................ 73
Bảng 2.6: Độ chụm Marshall ở Việt Nam .............................................................. 74
Bảng 2.7: Trình tự đánh giá độ chụm của kết quả thí nghiệm Marshall .................. 75
Bảng 3.1: Xác định cỡ mẫu tối thiểu để xác định độ lệch chuẩn các thông số ........ 80
Bảng 3.2: Kết quả TT giá trị trung bình và độ lệch chuẩn các thông số .................. 81
Bảng 3.3: Độ lệch chuẩn ở Mỹ và so sánh với độ lệch chuẩn trung bình VN ......... 84
Bảng 3.4 Đặc tr ng các vùng khí hậu [29] ............................................................. 90
Bảng 3.5 Thông số đầu vào QRSS [16] ................................................................. 94
Bảng 3.6: Kết quả phân tích thiết kế hỗn hợp BTN .............................................. 100
Bảng 4.1: Giá trị chỉ số chất l ợng Q theo PWL và số mẫu n (trích) .................... 105
Bảng 4.2:Hệ số thanh toán PF tổng hợp ............................................................... 107


xii
Bảng 4.3: Các thơng số cần kiểm sốt của các bang n ớc Mỹ [47] ...................... 108
Bảng 4.4: Mật độ thí nghiệm đánh giá hệ số thanh tốn PF [47] .......................... 111
Bảng 4.5:Tần suất và các chỉ tiêu xác định PWL [47] .......................................... 112
Bảng 4.6: Kiến nghị mức giới hạn USL và LSL .................................................. 113
Bảng 4.7: Kết quả tính tốn hệ số điều chỉnh ....................................................... 115
Bảng 4.8: Kết quả tính toán hệ số điều chỉnh ....................................................... 117

Bảng 4.9: Kết quả tính tốn hệ số điều chỉnh ....................................................... 119
Bảng 4.10: Kết quả tính tốn hệ số điều chỉnh ..................................................... 121


Luận án đầy đủ ở file: Luận án Full