Nghiên cứu đánh giá chất lượng các chỉ tiêu cơ lý chính giữa phòng thí nghiệm và hiện trường của bê tông nhựa tái sinh nguội tại chỗ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN MẠNH CƯỜNG

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CÁC CHỈ TIÊU CƠ
LÝ CHÍNH GIỮA PHÒNG THÍ NGHIỆM VÀ HIỆN TRƯỜNG
CỦA BÊ TÔNG NHỰA TÁI SINH NGUỘI TẠI CHỖ

Chuyên ngành : Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Giao Thông.
Mã số: 60580205

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHỈ MINH, tháng 6 năm 2019


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG - HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. Nguyễn Mạnh Tuấn
Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. Lê Anh Thắng
Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. Lê Văn Phúc
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 24 tháng 8 năm 2019.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. TS. Lê Bá Khánh - Chủ tịch hội đồng
2. TS. Huỳnh Ngọc Thi - Thư ký
3. TS. Lê Anh Thắng - Phản biện 1
4. TS. Lê Văn Phúc - Phản biện 2
5. TS. Nguyễn Mạnh Tuấn - ủy Viên

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận vãn và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận vãn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TS. LÊ BÁ KHÁNH

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

TS. LÊ ANH TUẤN


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: NGUYỄN MẠNH CƯỜNG
MSHV: 1670106
Ngày tháng năm sinh: 25/12/1991
Nơi sinh: Hà Nội
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dụng công trình giao thông Mã số: 60580205
I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CÁC CHỈ TIÊU
CƠ LÝ CHÍNH GIỮA PHÒNG THÍ NGHIỆM VÀ HIỆN TRƯỜNG CỦA BÊ
TÔNG NHỰA TÁI SINH NGUỘI TẠI CHỖ.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
Nội dung thục hiện nhiệm vụ cụ thể của luận văn nhu sau:

1. Tổng quan các nghiên cứu về việc úng dụng công nghệ tái sinh nguội trong ngành
giao thông vận tải.
2. Thiết kế hỗn hợp bê tông nhụa tái sinh nguội sủ dụng bitum bọt và xi măng trong
phòng thí nghiệm.
3. Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp bê tông nhụa tái sinh nguội thi công
ngoài hiện truờng.
4. So sánh và đánh giá các chỉ tiêu cơ lý chính của hỗn hợp bê tông nhụa tái sinh nguội
thục hiện với mẫu thiết kế trong phòng thí nghiệm và mẫu thục tế thi công tại hiện
truờng.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Ngày 20 thảng 8 năm 2018
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày tháng 6 năm 2019
VI. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. NGUYỄN MẠNH TUẤN.
TP. HCM, ngày tháng 8 năm 2019

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TS. NGUYỄN MẠNH TUẤN
TS. NGUYỄN MẠNH TUẤN
TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

TS. LÊ ANH TUẤN


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập, nghiên cứu thục hiện luận văn tốt nghiệp, tôi đã đuợc tập thể
Quý thầy, cô thuộc Bộ môn cầu đuờng, Khoa kỹ thuật xây dụng, phòng đào tạo sau đại học
của truờng Đại học Bách Khoa TP. HCM đã nhiệt tình giảng dạy, huớng dẫn. Tôi xin bày tỏ
lòng biết ơn chân thành của mình đối với Quý thầy, cô. Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn

sâu sắc đến TS. Nguyễn Mạnh Tuấn đã tận tình huớng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian
thục hiện luận văn thạc sĩ.
Tôi xin đuợc cảm ơn gia đình của tôi đã động viên, chia sẻ, hỗ trợ cho tôi trong suốt
thời gian học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh.
Qua việc nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã có thêm nhiều kiến thức bổ ích
trong chuyên môn cũng như phương pháp luận nghiên cứu khoa học. Tuy nhiên do còn nhiều
hạn chế về kiến thức cũng như kinh nghiệm thực hành nên không thể tránh khỏi những thiếu
sót nhất định mà bản thân chưa thấy được. Tôi rất mong nhận được nhiều sự góp ý của quý
thầy cô và các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn chỉnh hơn.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời chúc sức khỏe và hạnh phúc đến Quý thầy cô, gia đình, bạn
bè và đồng nghiệp!
TP. HCM, ngày 15 tháng 6 năm 2019

Nguyễn Mạnh Cường



2
TÓM TẮT
Luận văn trình bày mối tương quan giữa các chỉ tiêu cơ lý chính của hỗn hợp bê
tông nhựa tái sinh nguội thiết kế trong phòng và hỗn hợp thi công ngoài hiện trường tại
hai dự án thuộc tỉnh Ninh Thuận và tỉnh Hà Nam với công nghệ của hãng Wirgent (Đức)
sử dụng phụ gia bitum bọt và xi măng.
Hỗn hợp tái sinh được thiết kế từ mẫu vật liệu áo đường cũ lấy bằng phương
pháp đào hố nguyên dạng tại hiện trường. Hỗn hợp được thiết kế với hàm lượng phụ gia
kết dính tối ưu 1% xi măng và 2,5% bitum bọt. Hỗn hợp được tiến hành thi công thử và
thí nghiệm đặc tính cơ lý tại hiện trường sau đó. Từ các dữ liệu thu thập trong phòng và
hiện trường đã chỉ ra sự khác nhau giữa thành phần cấp phối hỗn hợp tái sinh thiết kế
và hỗn hợp thực tế thi công, dẫn đến sai khác nhiều về khả năng chịu ép chẻ. Đồng thời
các kết quả thí nghiệm còn chỉ ra mô đun đàn hồi chung mặt đường sau khi cào bóc tái

sinh cao hơn khoảng 15% so với lớp móng cấp phối đá dăm trong cùng dự án.
Tóm lại, kết quả của luận văn cho thấy sự khác biệt giữa thiết kế cấp phối trong
phòng thí nghiệm và kết quả thu được từ hiện trường sau khi thi công. Sự khác biệt này
có thể được dùng để nâng cao chất lượng công tác thiết kế và đảm bảo chất lượng thi
công hỗn hợp bê tông nhựa nguội tái sinh tại hiện trường.


3

ABSTRACT
The thesis shows the relationship of the asphalt cold recycling mixture’s main
mechanical properties between the laboratory and field in Ninh Thuan and Ha Nam
Provinces, where the Wirgent (Germany) technology was used; this technology uses
foamed asphalt and cement as stabilizing agents.
The reclaimed pavement material in the field is obtained by full depth excavation
method. The optimal mixture is designed based on laboratory test and 1% of cement
and 2.5% of foamed bitumen are used for stabilizing agents. Then, the design mixture
is constructed and checked properties from the field. The obtained data show that the
different between the mixtures gradation in the field and the laboratory gradation. As a
result, the indirect tensile strength of asphalt recycling mixture in field is also diffent
from the laboratory. Also, the general elasic modulus on surface after construction is
15% higher than the the crush base course that constructed nearby.
As the result, the thesis result shows the diffrences between mixture in the
laboratory and in the field. This difference could be used in guideline or
recommendation for designing mixture process and improving the quality from cold inplace recycling technology in Viet Nam.


4
LỜI CAM ĐOAN
Tôi tên Nguyễn Mạnh Cường, tôi xin xam đoan Luận văn thạc sĩ với đề tài

“NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CHÍNH GIỮA
PHÒNG THÍ NGHIỆM VÀ HIỆN TRƯỜNG CỦA BÊ TÔNG NHỰA TÁI SINH
NGUỘI TẠI CHỖ” là do tôi tự thực hiện, không sao chép của các luận văn đi trước.
Các trích dẫn trong luận văn từ các nguồn tài liệu sách, báo mạng, tiêu chuẩn hiện hành
đều được tôi ghi chi tiết nguồn trích dẫn và tên tác giả.
Nếu có điều gì gian dối, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
TP. Hồ Chi Mình, ngày 15 tháng 6 năm 2019
Tác giả luận văn

Nguyễn Mạnh Cường
Học viên cao học khóa 2016
Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
Trường Đại học Bách Khoa TP. HCM


5

MỤC LỤC
CHƯƠNG1: MỞ ĐẦU ............................................................................................. 12
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ..................................................... 12
1.2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI ................................................................. 13
1.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN cứu ..................................... 13
1.4. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI .................................................................... 13
1.5. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN ......................................................... 14
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN .................................................................................... 16
2.1. BÊ TÔNG NHỰA TÁI SINH - CÁC LOẠI CÔNG NGHỆ ĐÃ
ĐƯỢC ÁP DỤNG ......................................................................................... 16
2.1.1. Các loại công nghệ tái sinh .......................................................... 16
2.1.2. Phạm vi áp dụng công nghệ tái sinh nguội.................................. 27
2.1.3. Công nghệ cào bóc tái sinh nguội đã đuợc áp dụng .................... 28

2.1.4. Tổng quan về các phuơng pháp thiết kế hỗn hợp tái sinh nguội.29
2.2. YÊU CẦU VẬT LỆU BÊ TÔNG NHỰA TÁI SINH NGUỘI ......... 33
2.2.1. Các loại vật liệu, chất kết dính sử dụng trong công nghệ tái sinh
nguội. 33
2.3. các nghiên cứu về bê tông nhụa tái sinh nguội trong và ngoài nuớc 41
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BÊ TÔNG NHỰA TÁI SINH NGUỘI TRONG
PHÒNG, THÍ NGHIỆM TẠI HIỆN TRƯỜNG .................................................... 45
3.1. GIỚI THIỆU THÔNG TIN VỀ DỰ ÁN THỰC HIỆN ...................... 45
3.1.1. Dụ án đầu tu xây dụng công trình mở rộng QL1 đoạn qua tỉnh
Ninh Thuận .............................................................................................. 45
3.1.2. Sửa chữa hư hỏng nền, mặt đuờng Quốc lộ 3 8, tỉnh Hà Nam.... 47
3.2. thiết kế thành phần hỗn hợp tái sinh nguội trong phòng thí nghiệm.49


6
3.2.1. Dự án đầu tư xây dựng công trình mở rộng QL1..........................51
3.2.2. Sửa chữa hư hỏng nền, mặt đường Quốc lộ 38, tỉnh Hà Nam. ...60
3.3.

Thi công thử nghiệm tại hiện trường ................................................ 65

3.3.1. Dự án đầu tư xây dựng công trình mở rộng QL1........................ 65
3.3.2. Sửa chữa hư hỏng nền, mặt đường Quốc lộ 3 8, tỉnh Hà Nam.... 7 8
CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG VÀ KẾT
QUẢ THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG ....................................................................86
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...........................................................95
5.1.

KẾT LUẬN ....................................................................................... 95

5.2. KIẾN NGHỊ ........................................................................................ 95
TÀI LỆU THAM KHẢO ..........................................................................................97


7
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. ưu nhược điểm của các loại chất kết dính cho tái sinh nguội ......... 36
Bảng 2.2. Cấp phối quy định cho tái sinh nguội [8] ........................................ 39
Bảng 2.3. Cấp phối hỗn hợp tái sinh nguội [4]................................................ 39
Bảng 2.4. Các loại cấp phối tái sinh nguội phù hợp [9] .................................. 40
Bảng 3.1. Kết quả khảo sát hiện trạng mặt đường cũ ...................................... 46
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát hiện trạng mặt đường cũ [7] ................................ 48
Bảng 3.3. Các chỉ tiêu yêu cầu đối với hỗn hợp vào bóc tái sinh nguội bằng bitum
bọt và xi măng [8] ............................................................................................ 50
Bảng 3.4. Kết quả thí nghiệm nhựa đường 60/70 Petrolimex ......................... 51
Bảng 3.5. Kết quả thí nghiệm các đặc tính của bitum bọt ............................... 53
Bảng 3.6. Các kết quả thí nghiệm xi măng Kim Đỉnh PCB40 ........................ 54
Bảng 3.7. Kết quả sàng thành phần hạt của lớp BTN hiện trạng ..................... 54
Bảng 3.8. Kết quả sàng thành phần hạt của lớp CPĐD hiện trạng .................. 55
Bảng 3.9. Kết quả sàng thành phần hạt của lớp BTN hiện trạng ..................... 55
Bảng 3.10. Kết quả sàng thành phần hạt của lóp BTN hiện trạng ................... 56
Bảng 3.11. Kết quả sàng thành phần hạt của lóp CPĐD hiện trạng ................ 56
Bảng 3.12. Kết quả tỷ lệ phối trộn vật liệu ...................................................... 57
Bảng 3.13. Thành phần cấp phối yêu cầu của hỗn hợp cào bóc tái sinh nguội
[8] ..................................................................................................................... 58
Bảng 3.14. Kết quả các chỉ tiêu cơ lý thiết kế cấp phối cào bóc tái sinh ......... 60
Bảng 3.15. Kết quả thí nghiệm nhựa đường 60/70 Puma [7] .......................... 61
Bảng 3.16. Kết quả thí nghiệm các đặc tính của bitum bọt [7] ....................... 61
Bảng 3.17. Các kết quả thí nghiệm xi mãng Bút Sơn [7] ................................ 62
Bảng 3.18. Kết quả sàng thành phần hạt của lớp BTN hiện trạng [7] ............. 62

Bảng 3.19. Kết quả sàng thành phần hạt của lớp CPĐD hiện trạng [7] .......... 63
Bảng 3.20. Kết quả tỷ lệ phối trộn vật liệu [7] ................................................ 63
Bảng 3.21. Kết quả các chỉ tiêu cơ lý lớp thiết kế hỗn hợp cào bóc tái sinh [7]
......................................................................................................................... 64
Bảng 3.22. Các loại máy móc thiết bị, vật tư chuẩn bị thi công ...................... 65
Bảng 3.23. Kết quả thí nghiệm mẫu nhụa đuờng đuợc lấy tại hiện trường ...69


8
Bảng 3.24. Kết quả thí nghiệm mẫu mẫu xi măng được lấy tại hiện trường .69
Bảng 3.25. Thành phần cấp phối của vật liệu cào bóc tái sinh tại hiện trường 70
Bảng 3.26. Kết quả khoan mẫu cào bóc tái sinh hiện trường đoạn thi công thử
......................................................................................................................... 70
Bảng 3.27. Kết quả đo Mô đun đàn hồi hiện trường đoạn thi công thử .......... 70
Bảng 3.28. Kết quả thí nghiệm sàng thành phần hạt hỗn hợp cào bóc tái sinh
nguội tại hiện trường các đoạn thi công đại trà.................................................71
Bảng 3.29. Kết quả thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý trong phòng mẫu cào bóc tái sinh
nguội tại hiện trường các đoạn thi công đại trà.................................................73
Bảng 3.30. Kết quả đo Mô đun đàn hồi nền cào bóc tái sinh nguội tại hiện trường
các đoạn thi công đại trà bằng phương pháp Benkelman .................................75
Bảng 3.31. Các loại máy móc thiết bị, vật tư chuẩn bị thi công [7] ................ 78
Bảng 3.32. Kết quả thí nghiệm mẫu nhựa đường được lấy tại hiện trường [7]
........................................................................................................................ 81
Bảng 3.33. Kết quả thí nghiệm mẫu mẫu xi măng được lấy tại hiện trường [7]
........................................................................................................................ 82
Bảng 3.34. Thành phần cấp phối của vật liệu cào bóc tái sinh tại hiện trường
[7] .................................................................................................................... 82
Bảng 3.35. Kết quả thí nghiệm mẫu khoan hiện trường [7] ............................ 83
Bảng 3.36. Kết quả thí nghiệm tỷ số TSR [7].................................................. 83
Bảng 3.37. Tổng hợp kết

quả thí nghiệm sau khi thi công 7 ngày [7]...........83

Bảng 3.38. Tổng hợp kết

quả thí nghiệm sau khi thi công 01 tháng [7] .......84

Bảng 3.39. Tổng hợp kết

quả thí nghiệm sau khi thi công 03 tháng [7] .......84

Bảng 3.40. Tổng hợp kết

quả thí nghiệm sau khi thi công 06 tháng [7] .......84


9

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Sơ đồ nghiên cứu của luận văn ........................................................ 15
Hình 2.1. Cào bóc bỏ đi và thảm lại mặt đường tại Xa Lộ Hà Nội - Quận 2 - TP
Hồ Chí Minh ngày 15/4/2019 ........................................................................... 17
Hình 2.2. Dây truyền công nghệ tái sinh nóng tại hiện trường. [2] .................. 20
Hình 2.3. Thiết bị tái sinh nguội toàn chiều sâu. [3] ........................................ 22
Hình 2.4. Thiết bị tái sinh nguội tại hiện trường. [4]........................................ 25
Hình 2.5. Thiết bị tái sinh nguội tại trạm trộn. [4] ........................................... 25
Hình 2.6. Khuyến nghị áp dụng công nghệ tái sinh áp dụng sửa chữa các loại hư
hỏng mặt đường. [1] ......................................................................................... 26
Hình 2.7. Các loại chất kết dính. [7]................................................................. 33
Hình 2.8. Sơ đồ nguyên lý chế tạo bitum bọt. [4] ............................................ 35

Hình 2.9. Thiết bị tạo bitum bọt trong phòng thí nghiệm. [7] .......................... 35
Hình 2.10. Giới hạn cấp phối phù hợp cho hỗn hợp tái sinh nguội. [4] ........... 40
Hình 3.1. Kết cấu mặt đường phạm vi cào bóc tái sinh [7] .............................. 48
Hình 3.2. Lấy mẫu Bitum tại xà lan chứa nhựa ................................................ 52
Hình 3.3. Thí nghiệm độ dính bám đá nhựa ..................................................... 52
Hình 3.4. Biểu đồ xác định hàm lượng nước tối ưu tạo bitum bọt ................... 53
Hình 3.5. Biểu đồ thành phần hạt thiết kế cấp phối lớp cào bóc tái sinh phân đoạn
1 ........................................................................................................................ 58
Hình 3.6. Biểu đồ thành phần hạt thiết kế cấp phối lớp cào bóc tái sinh phân đoạn
2 ........................................................................................................................ 59
Hình 3.7. Biểu đồ thành phần hạt thiết kế cấp phối lớp cào bóc tái sinh phân đoạn
3 ........................................................................................................................ 59
Hình 3.8. Biểu đồ thành phần hạt thiết kế cấp phối lớp cào bóc tái sinh [7] .64
Hình 3.9. Kiểm tra, bảo dưỡng thiết bị cào bóc ................................................ 68


10
Hình 3.10. Dây chuyền thi công cào bóc tái sinh nguội ................................... 68
Hình 3.11. Lấy mẫu tái sinh nguội tại hiện trường ........................................... 76
Hình 3.12. Đầm nén mẫu tái sinh nguội tại hiện trường................................... 76
Hình 3.13. Thí nghiệm mẫu tái sinh nguội trong phòng thí nghiệm................. 77
Hình 3.14. Thí nghiệm khoan mẫu, đo Mô đun đàn hồi lớp tái sinh nguội tại hiện
trường ................................................................................................................ 77
Hình 3.15. Thi công đoạn thử nghiệm [7] ........................................................ 80
Hình 4.1. Biểu đồ thành phần hạt hỗn hợp bê tông nhựa tái sinh nguội thi công
tại hiện trường từ vị trí số 01 đến vị trí số 05 - Dự án tại tỉnh Ninh thuận ....... 86
Hình 4.2. Biểu đồ thành phần hạt hỗn hợp bê tông nhựa tái sinh nguội thi công
tại hiện trường từ vị trí số 06 đến vị trí số 10 - Dự án tại tỉnh Ninh thuận ....... 87
Hình 4.3. Biểu đồ thành phần hạt hỗn hợp bê tông nhựa tái sinh nguội thi công
tại hiện trường từ vị trí số 11 đến vị trí số 15 - Dự án tại tỉnh Ninh thuận ....... 87

Hình 4.4. Biểu đồ thành phần hạt hỗn hợp bê tông nhựa tái sinh nguội thi công
tại hiện trường từ vị trí số 16 đến vị trí số 20 - Dự án tại tỉnh Ninh thuận ....... 88
Hình 4.5. Biểu đồ thành phần hạt hỗn hợp bê tông nhựa tái sinh nguội thi công
tại hiện trường từ vị trí số 21 đến vị trí số 25 - Dự án tại tỉnh Ninh thuận ....... 88
Hình 4.6. Biểu đồ thành phần hạt hỗn hợp bê tông nhựa tái sinh nguội thi công
tại hiện trường từ vị trí số 26 đến vị trí số 30 - Dự án tại tỉnh Ninh thuận ....... 89
Hình 4.7. Biểu đồ thành phần hạt hỗn hợp bê tông nhựa tái sinh nguội thi công
tại hiện trường từ vị trí số 31 đến vị trí số 35 - Dự án tại tỉnh Ninh thuận ....... 89
Hình 4.8. Biểu đồ thành phần hạt hỗn hợp bê tông nhựa tái sinh nguội thi công
tại hiện trường từ vị trí số 36 đến vị trí số 40 - Dự án tại tỉnh Ninh thuận ....... 90
Hình 4.9. Biểu đồ thành phần hạt hỗn hợp bê tông nhựa tái sinh nguội thi công
tại hiện trường từ vị trí số 41 đến vị trí số 45 - Dự án tại tỉnh Ninh thuận90 Hình
4.10. Biểu đồ mối quan hệ chỉ tiêu nén không hạn chế nở hông (UCS), Ép chẻ
khô (ITS khô) giữa kết quả thiết kế trong phòng và thi công hiện
trường - Dự án tại tỉnh Ninh thuận .................................................................. 91
Hình 4.11. Biểu đồ mối quan hệ giữa khối lượng thể tích khô và chỉ tiêu nén
không hạn chế nở hông (UCS) của mẫu thi công hiện trường - Dự án tại tỉnh Ninh
Thuận ............................................................................................................... 91


11
Hình 4.12. Biểu đồ mối quan hệ giữa khối lượng thể tích khô và chỉ tiêu ép chẻ
khô (ITS khô) của mẫu thi công hiện trường - Dự án tại tỉnh Ninh thuận. .... 92
Hình 4.13. Biểu đồ mô đun đàn hồi chung trên lớp bê tông nhựa tái sinh nguội
tại hiện trường - Dự án tại tỉnh Ninh thuận...................................................... 92
Hình 4.14. Biểu đồ thành phần hạt hỗn hợp bê tông nhựa tái sinh nguội thi công
thử tại hiện trường - Dự án tại tỉnh Hà Nam. [7] ............................................. 93


12

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Rất dễ dàng nhận ra rằng cần phải có một cơ sở hạ tầng tốt tương xứng với mức độ

phát triển của nền kinh tế. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng nếu hạ tầng giao thông đường bộ
được bảo trì ở một chỉ số phục vụ có thể chấp nhận được, nó sẽ làm giảm chi phí cuối cùng
của người sử dụng. Một nghiên cứu của Ngân hàng thế giới chỉ ra rằng với mỗi 1$ chi phí
duy tu trong giai đoạn 40% chất lượng đường giảm đầu tiên sẽ tiết kiệm được 3$ - 4$ so
với chi phí duy tu cần bỏ ra ở giai đoạn chất lượng đường giảm từ 40% đến 80% [1]. Vì
vậy cần có công nghệ duy tu, sửa chữa mặt đường cũ nhanh chóng, tiết kiệm nhằm đảm
bảo duy trì chỉ số phục vụ của hạ tầng giao thông ở mức tốt.
Hiện nay mạng lưới đường bộ Việt Nam có chiều dài khoảng hơn 256.000 km,
trong đó hệ thống đường Quốc lộ dài khoảng 17.385 km, đường Tỉnh lộ dài khoảng 22.783
km, còn lại là hệ thống đường địa phương. Phần lớn hệ thống đường Quốc lộ và Tỉnh lộ
sử dụng lớp mặt bê tông nhựa. Với mặt đường hư hỏng, giải pháp truyền thống là sửa chữa
cục bộ, xây dựng các lớp phủ tăng cường, hoặc chỉ bằng bê tông nhựa chặt, hoặc lớp thấm
nhập nhựa, hoặc có bổ sung thêm lớp móng đá dăm cấp phối, trên phủ nhựa. Các giải pháp
này đều cần bù phụ lượng lớn vật liệu, áp dụng với từng vị trí cục bộ cụ thể, khó áp dụng
trong điều kiện tĩnh không bị hạn chế, không cho phép nâng cao độ mặt đường. Để giải
quyết những nhược điểm trên thì trên thế giới đã áp dụng công nghệ tái sinh mặt đường
bê tông nhựa cũ nhằm tiết kiệm vật liệu, giảm giá thành và có thể áp dụng cho hầu hết các
loại hư hỏng thường gặp của mặt đường bê tông nhựa.
Công nghệ cào bóc tái sinh có thể áp dụng trên diện rộng và đặc biệt thích hợp với
điều kiện nóng ẩm, mưa nhiều của Việt Nam. Hơn nữa, mạng lưới giao thông của Việt
Nam rất không đồng bộ, nhiều tuyến đường đã xuống cấp nghiêm trọng. Rất nhiều tuyến
đường đang cần đầu tư xây dựng mới, tuy nhiên trong lúc nguồn vốn hạn hẹp, việc đầu tư
dàn trải trên nhiều tuyến đường là bài toán hết sức nan giải và khó trở thành hiện thực đối

với Việt Nam hiện nay. Từ năm 2008 đã có một số dự án tại Việt Nam áp dụng công nghệ
cào bóc tái sinh nguội vào thi công thí điểm và đã đạt được những thành công nhất định.
Hiện nay chưa có quy trình thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa tái sinh nguội tại chỗ
được áp dụng chung trên thế giới, mà mỗi quốc gia, tổ chức sẽ sử dụng quy trình thiết kế


13
phù hợp với quốc gia, tổ chức đó [1]. Tại Việt Nam đã có quy định tạm thời về thiết kế,
thi công và nghiệm thu lớp tái sinh nguội bê tông nhựa tại chỗ bằng bitum bọt và xi măng
trong kết cấu áo đường ô tô, tuy nhiên mới áp dụng tại một số dự án như sửa chữa, nâng
cấp tại QL5, QL1, QL14,.... Vì vậy cần thiết phải nghiên cứu mối tương quan giữa các chỉ
tiêu cơ lý chính của vật liệu bê tông nhựa tái sinh nguội giữa phòng thí nghiệm với hiện
trường, qua đó có thể cung cấp thêm dữ liệu để đánh giá được sự phù hợp của quy trình
thiết kế đang được áp dụng tại Việt Nam.
MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

1.2.

Mục đích nghiên cứu của đề tài đó là so sánh, đánh giá mối tương quan giữa các
chỉ tiêu cơ lý chính của vật liệu bê tông nhựa tái sinh nguội giữa phòng thí nghiệm và hiện
trường, qua đó đưa ra các kiến nghị nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả kinh tế của
công nghệ tái sinh nguội tại hiện trường áp dụng trong nước.
ĐỐI TVỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1.3.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài này là nghiên cứu về các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu
bê tông nhựa tái sinh nguội.
Phạm vi nghiên cứu bao gồm:
- Nghiên cứu tổng quan về các công nghệ tái sinh nguội.

- Thiết kế cấp phối bê tông nhựa tái sinh nguội trong phòng thí nghiệm.
- Nghiên cứu thực nghiệm so sánh và đánh giá các chỉ tiêu cơ lý chính của bê tông
nhựa tái sinh nguội trong phòng thí nghiệm và tại hiện trường.
1.4.

Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
Từ các kết quả thí nghiệm đưa ra các kiến nghị nhằm nâng cao chất lượng và hiệu

quả kinh tế của công nghệ tái sinh nguội tại hiện trường tại Việt Nam.
Đưa ra hệ số tương quan thực nghiệm giữa chỉ tiêu cường độ chịu kéo gián tiếp của
hỗn hợp thiết kế trong phòng thí nghiệm và hỗn hợp thi công tại hiện trường.
So sánh tương quan giữa mô đun đàn hồi chung trên bề mặt lớp vật liệu tái sinh và
trên bề mặt lớp cấp phối đá dăm thường sử dụng trong thiết kế kết cấu áo đường tại Việt
Nam.
1.5.

CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN
Cấu trúc của luận văn bao gồm:


14
Chương 1: Giới thiệu về sự cần thiết của nghiên cứu, mục đích và ý nghĩa của đề
tài.
Chương 2: Nghiên cứu tổng quan về các loại công nghệ tái sinh bê tông nhựa trên
thế giới, và các công nghệ đã áp dụng trong nước, phân tích ưu nhược điểm của từng loại
công nghệ. Sau đó đi sâu và công nghệ tái sinh nguội với sự phân tích ưu nhược điểm của
các chất phụ gia, đồng thời giới thiệu các quy trình thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa nguội
trên thế giới. Phương pháp nghiên cứu của chương 2 là phương pháp nghiên cứu lý thuyết
bằng các tài liệu sách, báo và các công trình nghiên cứu trên thế giới cũng như trong nước.
Chương 3: Nội dung chương 3 được thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu lý

thuyết kết hợp với thực nghiệm. Cụ thể tác giả thực hiện thiết kế hỗn hợp tái sinh nguội
trong phòng thí nghiệm và với kết quả thiết kế, tiến hành thi công ngoài hiện trường tại 45
vị trí trên Quốc lộ 1 thuộc tỉnh Ninh Thuận, đồng thời để đánh giá công nghệ với các điều
kiện khí hậu theo vùng miền của Việt Nam, tác giả dẫn chứng kết quả luận vãn của tác giả
Nguyễn Thành Bắc thực hiện nghiên cứu thiết kế hỗn hợp tái sinh nguội tại tỉnh Hà Nam
và thi công thử. Tuy nghiên nhược điểm của luận vãn tham khảo là chỉ có một bộ số liệu
chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp thi công tại hiện trường vì vậy cần thiết thực hiện thêm các bộ
số liệu để có cơ sở so sánh, đánh giá khách quan hơn.
Chương 4: So sánh đánh giá các kết quả thí nghiệm về chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp
tái sinh trong phòng thí nghiệm và hiện trường tại Dự án thuộc tỉnh Ninh Thuận, đồng thời
so sánh với số liệu tại tỉnh Hà Nam đuợc thục hiện trong luận văn của tác giả Nguyễn
Thành Bắc.
Chuơng 5: Đua ra kết luận và kiến nghị từ những kết quả thu đuợc từ chuơng 4.
Kết quả thu đuợc từ luận văn đã chỉ ra rằng cần thiết phải bổ sung quy định lấy mẫu
vật liệu bằng phuơng pháp cào bóc vào quy trình thiết kế hỗn hợp bê tông nhụa tái sinh
nguội tại Việt Nam, từ đó nâng cao chất luợng, hiệu quả của công nghệ đang đuợc áp
dụng rộng rãi trong nuớc.


15

Hình 1.1: Sơ đồ nghiên cứu của luận văn.

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
BÊ TÔNG NHỰA TÁI SINH - CÁC LOẠI CÔNG NGHỆ ĐÃ ĐƯỢC ÁP

2.1.
DỤNG

Hiện nay trên thế giới đã có nhiều loại công nghệ tái sinh bê tông nhựa, tuy nhiên

hiện nay ở Việt Nam đang áp dụng phổ biến công nghệ tái sinh nguội, vậy nên nội dung
đề tài tập trung nghiên cứu công nghệ tái sinh nguội tại hiện truờng.
2.1.1. Các loại công nghệ tái sinh
Trên thế giới hiện nay đã áp dụng các loại công nghệ tái sinh bê tông nhụa sau [1]:


16

-

Cào bóc bỏ đi (Cold Planing - CP)

-

Tái sinh nóng (Hot Recycling)

-

Tái sinh nóng tại hiện truờng (Hot In-Place Recyclling - HIR) có các loại công

nghệ sau:
+ Tái sinh bề mặt (Surface Recycling)
+ Tái sinh phối trộn lại hỗn hợp vật liệu (Remixing)
+ Tái sinh nóng kết hợp thảm lại lớp mặt (Repaving)
-

Tái sinh nguội (Cold Recycling - CR) có các loại công nghệ sau:
+ Tái sinh nguội tại hiện truờng (Cold In-Place Recycling - CIR)
+ Tái sinh nguội tại trạm trộn (Cold Central Plant Recycling - CCP)

-

Tái sinh nguội toàn chiều sâu (Full Depth Reclamation - FDR) có các loại công

nghệ tái sinh sau:
+ Cào bóc và nghiền vật liệu (Pulverization)
+ Tái sinh sử dụng phụ phụ gia ổn định cơ học (Mechanical stabilization)
+ Tái sinh sử dụng phụ gia nhụa đuờng (Bituminous stabilization)
+ Tái sinh sử dụng phụ phụ gia ổn định hóa học (Chemical stabilization)
2.1.1.1. Cào bóc bỏ đi (Cold Planing - CP)
Cào bóc bỏ đi là việc cào bỏ đi lớp áo đuờng cũ tới cao độ, độ dốc dọc và dốc ngang
mong muốn, sử dụng thiết bị cào bóc đuợc thiết kế đặc biệt.


17
Bề mặt kết cấu áo đường sau khi cào bóc có thể lưu thông xe được ngay để đảm
bảo giao thông, và sau đó có thể được thảm phủ lên bằng bê tông nhựa nóng hoặc hỗn hợp
tái sinh. Hơn nữa phương pháp này còn có thể được sử dụng với kết cấu áo đường cứng
hoặc áo đường mềm nhằm làm giảm các vết nứt bề mặt hoặc tạo nhám bề mặt kết cấu.

Hình 2.1. Cào bóc bỏ đỉ và thảm ỉại mặt đường tại Xa Lộ Hà Nội - Quận 2 -TP Hồ
Chi Minh ngày 15/4/2019.
Ưu điểm của công nghệ cào bóc bỏ đi:
- Có thể cào bỏ những vị trí bị vệt hằn bánh xe, bị xô dồn, nứt da cá sấu, và vị trí bê
tông nhựa bị lão hóa;
- Giúp tạo độ dốc dọc, dốc ngang mong muốn;
- Khôi phục chức năng thoát nước của mặt đường;
-

Cào bỏ lớp áo đường mềm để tập kết tái sinh sau hoặc phục vụ Dự án mở rộng mặt

đường;
-

Cào bỏ lớp bê tông nhựa rỗng thoát nước hoặc lớp bê tông nhựa tạo nhám đã hư


18
hỏng để thảm thay thế;
-

Cải thiện số lượng vết nứt mặt đường;

-

Cào bỏ và thảm lại các vị trí tiếp giáp với bo nền hoặc mép bó vỉa;

-

Tạo nhám bề mặt áo đường cũ nhằm tăng độ dính kết với lớp thảm thêm phía trên;

-

Tiết kiệm năng lượng hơn so với các biện pháp cải tạo khác;

-

Tăng tính hiệu quả của Dự án và tận dụng được nguồn vật liệu cũ;

-

Chất lượng công trình tốt hơn và ít ảnh hưởng đến cộng đồng.
Nhược điểm của công nghệ cào bóc bỏ đi:

-

Cần kết hợp với các công nghệ tái sinh bê tông nhựa tại trạm trộn để tái sử dụng

hỗn hợp vật liệu áo đường cũ;
-

Tốn kém chi phí vận chuyển hỗn hợp vật liệu áo đường cào bóc để đem đến địa

điểm tập kết.
2.1.1.2. Tải sinh nóng (Hot Recycling)
Tái sinh nóng là quá trình trộn hỗn hợp vật liệu bê tông nhựa áo đường cũ với hỗn
hợp bê tông nhựa mới sản xuất hoặc trộn với cốt liệu, chất kết dính và có thể có thêm phụ
gia tái sinh bitum nếu cần thiết trong cối trộn bê tông nhựa nóng để tạo ra hỗn hợp tái sinh.
Tái sinh nóng hỗn hợp vật liệu áo đường cũ là phương pháp tái sinh hiện được sử
dụng rộng rãi nhất trên thế giới. Tỷ lệ phối trộn giữa hỗn hợp vật liệu áo đường cũ với cốt
liệu bổ sung có thể lên đến 85 - 90%. Tuy nhiên, thông thường rơi vào khoảng 15% - 25
% đối với cối trộn đứng và 30% - 50% đối với cối trộn kiểu tang trống.
Ưu điểm của công nghệ tái sinh nóng:
-

Bảo vệ môi trường, bảo tồn nguồn tài nguyên không thể tái tạo;

-

Tiết kiệm năng lượng so với các phương pháp cải tạo khác;

-

Xử lý được các vấn đề tồn tại của các phương pháp tái sinh khác;

-

Bổ sung được các cốt liệu, chất kết dính hoặc phụ gia nhằm đảm bảo yêu cầu cấp

phối cho hỗn hợp tái sinh;
-

Tiết kiệm chi phí.
Nhược điểm của công nghệ tái sinh nóng:

-

Cần tạo mặt bằng tập kết vật liệu, xây dựng trạm trộn tại khu vực gần công trường.

-

Tốn thêm chi phí vận chuyển hỗn hợp bê tông nhựa đã tái sinh từ trạm trộn ra đến

công trường.


19
2.1.1.3. Tải sinh nóng tại hiện trường (Hot In-Place Recycling - HIR)
Với công nghệ tái sinh nóng tại hiện trường, 100% công việc tái sinh mặt đường
cũ được thực hiện tại hiện trường. Thường được tái sinh với chiều sâu 20 - 50mm, một số

thiết bị có thể tái sinh với chiều sâu lên đến 75mm. Quá trình tái sinh nóng tại hiện trường
bao gồm đốt nóng và làm mềm áo đường cũ, đến khi có thể xáo xới hoặc cào bóc đến
chiều sâu yêu cầu. Vật liệu áo đường cũ sau khi được xáo xới hoặc cào bóc sẽ được trộn
đều với cốt liệu, hỗn hợp bê tông nhựa nóng, chất kết dính, phụ gia bổ sung và được thảm
lại ngay, sau đó được lu lèn bởi các thiết bị lu lèn bê tông nhựa nóng thông thường.
Việc phân loại các công nghệ tái sinh nóng tại hiện trường dựa trên biện pháp, dây
truyền thi công được sử dụng.
Tái sinh bề mặt là quá trình tái sinh nóng tại hiện trường với việc làm “mềm” áo
đường bằng dây truyền thiết bị đốt nóng. Sau đó áo đường được xáo xới hoặc cào tới độ
sâu thiết kế. Hỗn hợp vật liệu áo đường cũ được trộn đều và được thảm lại tại chỗ. Với
công nghệ này thì cao độ mặt đường sau khi tái sinh sẽ không thay đổi và sẽ phải thảm
thêm một lớp bê tông nhựa nóng phủ lên trên bề mặt lớp tái sinh.
Tái sinh phối trộn lại hỗn hợp vật liệu là công nghệ tái sinh nóng tại hiện trường,
trong đó hỗn hợp vật liệu áo đường cũ được đốt nóng, làm mềm, xáo xới, rồi bổ sung thêm
cốt liệu, chất kết dính, có hoặc không hỗn hợp bê tông nhựa nóng, phụ gia tái sinh bitum.
Sau đó hỗn hợp được trộn đều và thảm tại chỗ.


20
Tái sinh nóng kết hợp thảm lại lớp mặt là công nghệ trong đó có thể sử dụng
công nghệ tái sinh bề mặt hoặc công nghệ tái sinh phối trộn lại hỗn hợp vật liệu, bằng
cách tái sinh nóng tại hiện trường và thảm lại hỗn hợp tái sinh tại chỗ, sau đó thảm thêm
một lớp bê tông nhựa nóng rồi lu lèn 2 lớp này cùng nhau.

Hình 2.2. Dây truyền công nghệ tái sinh nóng tại hiện trường. [2]
Ưu điểm của công nghệ tái sinh nóng tại hiện trường:
-

Tiết kiệm nguồn vật liệu không tái tạo được;

-

Giảm số phương tiện vận chuyển hỗn hợp vật liệu;

- Có thể cải tạo lại toàn bộ mặt đường hay chỉ cải tạo một số làn được chỉ định;
- Cải thiện chất lượng mặt đường;
-

Xử lý được các vết nứt, ổ gà, ...;

-

ít ảnh hưởng đến cộng đồng, thi công nhanh chóng, có thể lưu thông ngay sau

lớp áo đường nguội;
-

Tiết kiệm chi phí.
Nhược điểm của công nghệ tái sinh nóng tại hiện trường:


21

-

Ảnh hưởng môi trường trong quá trình thi công do sử dụng công nhệ gia nhiệt làm

mềm lớp áo đường cũ.
-

Dây truyền công nghệ phức tạp, tốn kém chi phí thiết bị.

2.1.1.4. Tải sinh nguội toàn chiều sâu (Full Depth Reclamation - FDR)
Tái sinh nguội toàn chiều sâu là công nghệ nhằm phục hồi công năng cho toàn bộ
chiều dày lớp áo đường mềm và một phần lớp móng cấp phối đá dăm phía dưới lớp áo
đường bằng cách nghiền và trộn chúng với nhau rồi rải lại làm lớp móng trên, thông thường
công nghệ được áp dụng cải tạo với chiều sâu từ 100 - 300 mm. Vật liệu áo đường và cấp
phối đá dăm được cắt nhỏ và bổ sung thêm vật liệu hoặc “phụ gia ổn định” (nếu cần thiết).
Phụ gia ổn định có thể ở dạng lỏng hoặc dạng khô, các loại phụ gia có thể sử dụng bao
gồm CaCb, MgCh, Vôi, tro bay, bụi Xi măng, Xi măng Portland, nhũ tương, bitum bọt.
Ưu điểm công nghệ tái sinh toàn chiều sâu:
-

Tiết kiệm nguồn vật liệu không thể tái tạo;

-

Tiết kiệm năng lượng;

-

Tăng khả năng chống cắt của lớp móng bằng “phụ gia ổn định”;

-

Có thể bổ sung cốt liệu để tạo ra hỗn hợp có thành phần hạt đạt yêu cầu;

-

Cho phép lựa chọn nhiều kiểu áo đường;

-

Thi công nhanh, trong quá trình thi công vẫn cho phép lưu thông ở các làn đường

còn lại;
-

Tiết kiệm chi phí.
Nhược điểm công nghệ tái sinh toàn chiều sâu:

-

Khó sửa chữa lớp nền hư hỏng cục bộ phía dưới chiều sâu tái sinh do hỗn hợp tái

sinh được rải ngay sau khi cào bóc.
-

Nếu sử dụng phụ gia ổn định dạng khô thì dễ bị gió thổi bay gây bụi khu vực thi

công, do các phụ gia này được rải đầu tiên phía trước thiết bị cào bóc tái sinh.