Nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp trộn khô nhựa tái chế pet trong bê tông nhựa tới chất lượng của bê tông nhựa nóng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN ĐĂNG PHÚ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP
TRỘN KHÔ NHỰA TÁI CHẾ PET TRONG BÊ TÔNG NHỰA
TỚI CHẤT LƯỢNG CỦA BÊ TƠNG NHỰA NĨNG

Chun ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG
Mã số ngành: 60 58 02 05

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 10 năm 2020


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG-HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS. NGUYỄN MẠNH TUẤN
Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS. TS. LÊ ANH THẮNG
Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. PHAN TÔ ANH VŨ
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 04 tháng 10 năm 2020
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ bao gồm:
1. TS. LÊ BÁ KHÁNH
2. TS. NGUYỄN XUÂN LONG
3. PGS. TS. LÊ ANH THẮNG
4. TS. PHAN TÔ ANH VŨ
5. PGS. TS. NGUYỄN MẠNH TUẤN
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên

ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

TS. LÊ BÁ KHÁNH

PGS. TS. LÊ ANH TUẤN


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: NGUYỄN ĐĂNG PHÚ

MSHV: 1770095

Ngày, tháng, năm sinh: 04/07/1993

Nơi sinh: Bến Tre

Chun ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Giao Thông

Mã số : 60 58 02 05

I. TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP TRỘN KHÔ NHỰA TÁI CHẾ
(PET) TRONG BÊ TÔNG NHỰA TỚI CHẤT LƯỢNG CỦA BÊ TƠNG NHỰA NĨNG
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Luận văn có các nhiệm vụ nội dung sau :
o Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng nhựa tái chế PET trong việc cải tiến chất lượng
bê tông nhựa trên thế giới và ở Việt Nam.
o Thực hiện các thí nghiệm độ ổn định, độ dẻo Marshall, mô đun đàn hồi, cường độ
chịu kéo khi ép chẻ, mô đun phức động và vệt hằn bánh xe để đánh giá ảnh hưởng
của PET đến chất lượng của bê tông nhựa. Số liệu thu thập được phân tích và so
sánh nhằm chứng minh hiệu quả của phương pháp trộn khô cải tiến.
o Đề xuất hàm lượng PET tối ưu để cho hiệu quả phối trộn tốt nhất.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/02/2019
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/06/2020
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. TS. NGUYỄN MẠNH TUẤN
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 02 năm 2020
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)

PGS.TS. NGUYỄN MẠNH TUẤN

PGS.TS. NGUYỄN MẠNH TUẤN

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS.TS. LÊ ANH TUẤN

-i-

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại Đại học Bách khoa, tôi đã được tập thể
thầy cô của Bộ môn Cầu đường, Khoa Kỹ thuật Xây dựng giảng dạy và hướng dẫn
rất nhiệt tình. Tơi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cơ. Bên cạnh đó,
xin gửi lời cảm ơn đến Phịng Đào tạo Sau đại học đã tạo điều kiện thuận lợi để tơi
có thể hồn thành luận văn và bảo vệ đúng thời hạn.
Đặc biệt, tôi xin cảm ơn đến Thầy Nguyễn Mạnh Tuấn, Chủ nhiệm Bộ môn Cầu
đường. Những kinh nghiệm và kiến thức được chia sẻ từ Thầy trong quá trình hướng
dẫn luận văn sẽ là hành trang quý giá cho tôi trên con đường nghiên cứu sắp tới.
Xin cảm ơn đến người thân trong gia đình. Sự động viên, chia sẻ và giúp đỡ của
mọi người là niềm động lực lớn đối với tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu.
Quá trình làm nghiên cứu, tôi đã hiểu thêm được nhiều kiến thức mới, hữu ích.
Nhưng, tôi nghĩ cũng không thể tránh khỏi những sai sót trong q trình thực hiện đề
tài mà bản thân chưa nhận ra được. Do vậy, những ý kiến đóng góp của Q Thầy
Cơ, đồng nghiệp sẽ giúp cho luận văn của tơi được hồn chỉnh hơn.
Cuối cùng, xin kính chúc tồn thể Q Thầy Cơ, gia đình, bạn bè và đồng nghiệp
thật nhiều sức khỏe.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 06 năm 2020
Học viên

Nguyễn Đăng Phú


-ii-

TÓM TẮT
Trên thế giới, nhựa đường polyme đã được nghiên cứu và sử dụng nhằm giảm hư

hỏng và tăng hiệu quả làm việc của bê tông nhựa. Tuy nhiên giá thành cao là một rào
cản lớn khiến nhựa đường polyme ít được sử dụng. Gần đây, nhiều nghiên cứu tập
trung vào việc sử dụng nguồn polyme tái chế với giá thành rẻ hơn nhưng vẫn đạt được
hiệu quả mong muốn. Trong số đó, nhựa tái chế (PET) được một số nghiên cứu chứng
minh là có thể cải tiến chất lượng của nhựa đường và hỗn hợp bê tông nhựa (BTN).
Trong bối cảnh lượng nhựa tái chế thải ra môi trường ngày càng tăng, việc sử dụng
PET trong bê tông nhựa là một giải pháp tốt, vừa mang lại hiệu quả về mặt kỹ thuật,
vừa góp phần bảo vệ mơi trường.
Tại Việt Nam, các nghiên cứu về việc sử dụng PET làm chất cải tiến chất lượng
bê tơng nhựa cịn rất ít. Để có thể tiến tới áp dụng đại trà, cần có những nghiên cứu
cụ thể và đầy đủ hơn nhằm nâng cao hiệu quả trộn PET với hỗn hợp BTN. Nghiên
cứu này nhằm mục đích đề xuất phương pháp trộn khô cải tiến nhựa tái chế PET trong
bê tông nhựa, sử dụng phương pháp trộn khô cải tiến để tăng hiệu quả phối trộn và
đưa ra hàm lượng PET tối ưu. PET được cắt nhỏ với kích thước 1.5 mm x 1.5 mm từ
chai nhựa và trộn với bê tông nhựa theo các tỷ lệ 0.2%, 0.4%, 0.6% và 0.8% trên khối
lượng cốt liệu. Các tính chất cơ lý của hỗn hợp bê tông nhựa chặt 12.5 (BTNC 12.5)
được đánh giá thơng qua các thí nghiệm trong phịng.
Kết quả bước đầu cho thấy phương pháp trộn khô cải tiến cho hiệu quả cao hơn so
với kết quả đạt được khi sử dụng phương pháp trộn khô truyền thống. Khả năng làm
việc của hỗn hợp BTNC 12.5 trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm cao được cải thiện.
Mô đun đàn hồi của mẫu BTN sử dụng phương pháp trộn khô cải tiến cũng đạt giá
trị cao hơn phương pháp trộn khô truyền thống. Tuy nhiên khả năng chịu kéo khi ép
chẻ ở nhiệt độ thấp và khả năng chống lún trồi dưới tác dụng của tải trọng trùng phục
ở nhiệt độ cao của mẫu bê tông nhựa sử dụng PET không được cải thiện. Ở nhiệt độ
thấp và nhiệt độ cao, PET cải thiện đáng kể khả năng chịu tải trong động của mẫu bê
tông nhựa. Hàm lượng PET kiến nghị để đạt được hiệu quả tốt nhất là khoảng 0.2%
đến 0.4% trên tổng khối lượng cốt liệu.


-iii-

ABSTRACT
Polymer modified asphalts have been studied and applied around the world for a
long time in order to reduce the distress and to increase the performance of asphalt
pavement. However, high cost impacts on the use of polymer modified asphalts.
Recently, many investigations focus on utilization of recycled polymer, which is
cheaper but still bring some effectiveness as expected. It has been studied that waste
PET can improve the engineering properties of bitumen and asphalt mixture. When
the amount of recycled plastic released to the environment has been increasing, using
PET in asphalt mixture is the good solution in terms of technician efficiency and
environmental protection.
In Vietnam, there are less researches on utilization of PET as an additive in asphalt
mixture. In order to be used widely, it is essential to do specific and completed studies
on improving the efficiency of mixing PET and asphalt mixture. The purpose of this
study is to propose the solution of mixing PET and asphalt mixture by using modified
dry process and find out the optimum content of PET. PET is cut into tiny pieces with
size of 1.5mm x 1.5mm, mixed with asphalt mixture in the proportion of 0.2%, 0.4%,
0.6% and 0.8% (by weight of aggregates). The properties of hot mix asphalt are
assessed through laboratory tests.
The initial results show that by modified dry process give higher efficiency than
dry process. Efficiency of asphalt mixture at high temperature and humidity is
improved. The resistance against permanent deformation of modified dry process
give higher result than dry process. However, the cracking resistance at low
temperature and rutting resistance are not improved. At high and low temperature,
PET improved its resistance against dynamic load, dynamic modulus of modified
asphalt mixture increases considerably compared to control mixture. The proportion
of from 0.2% to 0.4% PET is recommended for the best effectiveness.


-iv-

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ kỹ thuật: “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA
PHƯƠNG PHÁP TRỘN KHÔ NHỰA TÁI CHẾ PET TRONG BÊ TÔNG NHỰA
TỚI CHẤT LƯỢNG CỦA BÊ TƠNG NHỰA NĨNG” là kết quả nghiên cứu của cá
nhân tôi và được hướng dẫn bởi thầy PGS. TS. Nguyễn Mạnh Tuấn. Các số liệu thu
được là trung thực, khách quan. Việc tham khảo tài liệu (nếu có) đều được trích dẫn
phù hợp.
Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm về nội dung được thể thiện trong luận văn này.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 06 năm 2020

Nguyễn Đăng Phú


-v-

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG..................................................................1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................... 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu...................................................................................... 2
1.3 Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................... 3
1.4 Phương pháp nghiên cứu.............................................................................. 3
1.5 Ý nghĩa của đề tài .......................................................................................... 3
1.6 Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 4
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN ................................................................................5
2.1 Tổng quan về vật liệu polyme trong bê tông nhựa..................................... 5
2.1.1 Cao su ......................................................................................................5
2.1.2 Styrene - Butadience - Styrene (SBS) .....................................................6
2.1.3 Styrene - Butadiene - Rubber (SBR).......................................................7

2.1.4 Nhựa tái chế (Polyethylene Terephthalate - PET) ..................................7
2.2 Tổng quan về nghiên cứu ứng dụng PET trong bê tông nhựa ................. 9
2.2.1 Nghiên cứu trên thế giới về ứng dụng nhựa tái chế PET ........................9
2.2.2 Nghiên cứu ứng dụng nhựa tái chế PET ở Việt Nam ...........................12
2.2.3 Phương pháp trộn PET với hỗn hợp bê tông nhựa................................14
2.3 Nhận xét từ kết quả nghiên cứu tổng quan .............................................. 18
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..............................................20
3.1 Lựa chọn vật liệu ......................................................................................... 20
3.1.1 Cốt liệu ..................................................................................................20


-vi-

3.1.2 Nhựa đường ...........................................................................................22
3.1.3 Nhựa tái chế (PET)................................................................................22
3.2 Phương pháp trộn PET với hỗn hợp bê tông nhựa ................................. 23
3.3 Các thí nghiệm đánh giá tính chất của hỗn hợp BTNC 12.5 .................. 24
3.3.1 Thí nghiệm đo độ ổn định, độ dẻo Marshall .........................................24
3.3.2 Thí nghiệm đo mơ đun đàn hồi .............................................................26
3.3.3 Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo khi ép chẻ .............................29
3.3.4 Thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi động (mơ đun phức động).........31
3.3.5 Thí nghiệm vệt hằn bánh xe ..................................................................35
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .........................................................42
4.1 Độ ổn định, độ dẻo Marshall ...................................................................... 42
4.2 Mô đun đàn hồi............................................................................................ 45
4.3 Cường độ chịu kéo khi ép chẻ .................................................................... 47
4.4 Mô đun phức động (dynamic modulus) .................................................... 48
4.5 Vệt hằn bánh xe ........................................................................................... 56
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ ..........................................................59
5.1 Kết luận ........................................................................................................ 59

5.2 Kiến nghị ...................................................................................................... 60


-vii-

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Ký hiệu nhựa tái chế và cơng thức phân tử của PET. ................................7
Hình 2.2: Cấu trúc bán tinh thể của PET. ..................................................................9
Hình 3.1: Các bước thực hiện trong nghiên cứu. .....................................................20
Hình 3.2: Đường cong cấp phối BTNC 12.5. ...........................................................21
Hình 3.3: PET được cắt với kích thước 1.5mm x 1.5mm từ chai nước suối. ............22
Hình 3.4: Các tổ hợp mẫu BTNC 12.5 với các hàm lượng PET khác nhau. ............23
Hình 3.5: Tổ hợp mẫu sử dụng cho thí nghiệm đo độ ổn định, độ dẻo Marshall. ....25
Hình 3.6: Thí nghiệm đo độ ổn định và độ dẻo Marshall. ........................................26
Hình 3.7: Chế bị mẫu thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi. ....................................27
Hình 3.8: Thí nghiệm đo mơ đun đàn hồi. ................................................................28
Hình 3.9: Tổ hợp mẫu sử dụng cho thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo khi ép
chẻ. ............................................................................................................................30
Hình 3.10: Bảo dưỡng mẫu và bố trí thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo khi ép
chẻ. ............................................................................................................................31
Hình 3.11: Hệ thống máy thí nghiệm mơ đun phức động. ........................................32
Hình 3.12: Thí nghiệm xác định mơ đun phức động của mẫu bê tơng nhựa. ...........33
Hình 3.13: Hệ số dịch chuyển a(T) trong nghiên cứu. .............................................34
Hình 3.14: Dạng đồ thị Master curve theo hàm sigmoidal. .....................................35
Hình 3.15: Khn chế bị và giá đỡ mẫu thí nghiệm theo phương pháp A. ..............37
Hình 3.16: Chế bị mẫu bằng thiết bị đầm lăn. ..........................................................38
Hình 3.17: Mẫu thí nghiệm được bảo dưỡng ở nhiệt độ phịng. ..............................39
Hình 3.18: Thiết bị thí nghiệm vệt hằn bánh xe. .......................................................39
Hình 3.19: Thí nghiệm xác định vệt hằn bánh xe theo phương pháp A....................40
Hình 4.1: Biểu đồ kết quả thí nghiệm độ ổn định và độ dẻo Marshall. ....................42

Hình 4.2: Biểu đồ ảnh hưởng của hàm lượng PET đến độ ổn định và độ dẻo
Marshall. ...................................................................................................................43
Hình 4.3: Biểu đồ so sánh độ ổn định Marshall của 2 phương pháp trộn. ..............44
Hình 4.4: Biểu đồ kết quả thí nghiệm mô đun đàn hồi. ............................................45


-viii-

Hình 4.5: Biểu đồ so sánh mơ đun đàn hồi của mẫu khi sử dụng 2 phương pháp
trộn. ...........................................................................................................................46
Hình 4.6: Kết quả thí nghiệm cường độ chịu kéo khi ép chẻ. ...................................47
Hình 4.7: Biểu đồ kết quả thí nghiệm mơ đun phức động (E*) tương ứng với các tần
số và nhiệt độ của BTN khơng sử dụng PET. ............................................................50
Hình 4.8: Biểu đồ kết quả thí nghiệm mơ đun phức động (E*) tương ứng với các tần
số và nhiệt độ của BTN có hàm lượng PET 0.2%. ....................................................51
Hình 4.9: Biểu đồ kết quả thí nghiệm mơ đun phức động (E*) tương ứng với các tần
số và nhiệt độ của BTN có hàm lượng PET 0.4%. ....................................................51
Hình 4.10: Biểu đồ kết quả thí nghiệm mơ đun phức động (E*) tương ứng với các
tần số và nhiệt độ của BTN có hàm lượng PET 0.6%...............................................52
Hình 4.11: Biểu đồ kết quả thí nghiệm mơ đun phức động (E*) tương ứng với các
tần số và nhiệt độ của BTN có hàm lượng PET 0.8%...............................................52
Hình 4.12: Đường cong Master Curve của mẫu BTNC 12.5 thông thường. ............53
Hình 4.13: Đường cong Master Curve của mẫu BTNC 12.5 với 0.2 % PET. ..........54
Hình 4.14: Đường cong Master Curve của mẫu BTNC 12.5 với 0.4% PET. ...........54
Hình 4.15: Đường cong Master Curve của mẫu BTNC 12.5 với 0.6% PET. ...........55
Hình 4.16: Đường cong Master Curve của mẫu BTNC 12.5 với 0.8% PET. ...........55
Hình 4.17: Tương quan về mơ đun phức động của các mẫu BTNC 12.5. ................56
Hình 4.18: Biểu đồ chiều sâu vệt hằn bánh xe..........................................................57
Hình 4.19: Chiều sâu vệt bánh xe ở 2000 lượt tác dụng. .........................................58

-ix-

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Thông số vật lý của PET.............................................................................8
Bảng 2.2: Độ nhớt một vài dạng PET .........................................................................9
Bảng 2.3: Các tổ hợp hàm lượng nhựa và PET tối ưu .............................................13
Bảng 3.1: Kết quả thiết kế thành phần cấp phối BTNC 12.5....................................21
Bảng 3.2: Các chỉ tiêu cơ lý của nhựa đường 60/70 ................................................22
Bảng 3.3: Phương pháp thí nghiệm vệt hằn bánh xe ................................................36
Bảng 3.4: Quy định kỹ thuật về độ sâu vệt hằn bánh xe theo phương pháp A .........41
Bảng 4.1: Kết quả đo độ ổn định và độ dẻo Marshall ..............................................42
Bảng 4.2: Tổng hợp kết quả xác định mô đun đàn hồi .............................................45
Bảng 4.3: Kết quả xác định cường độ chịu kéo khi ép chẻ ở 15 oC ..........................47
Bảng 4.4: Giá trị mô đun phức động (E*) của mẫu BTNC 12.5 thông thường, tương
ứng với sáu tần số ở ba nhiệt độ ...............................................................................48
Bảng 4.5: Giá trị mô đun phức động (E*) của mẫu BTNC 12.5 có hàm lượng PET
0.2%, tương ứng với sáu tần số ở ba nhiệt độ ..........................................................48
Bảng 4.6: Giá trị mô đun phức động (E*) của mẫu BTNC 12.5 có hàm lượng PET
0.4%, tương ứng với sáu tần số ở ba nhiệt độ ..........................................................49
Bảng 4.7: Giá trị mơ đun phức động (E*) của mẫu BTNC 12.5 có hàm lượng PET
0.6%, tương ứng với sáu tần số ở hai nhiệt độ .........................................................49
Bảng 4.8: Giá trị mô đun phức động (E*) của mẫu BTNC 12.5 có hàm lượng PET
0.8%, tương ứng với sáu tần số ở ba nhiệt độ ..........................................................50
Bảng 4.9: Kết quả thí nghiệm vệt hằn bánh xe .........................................................57


-1-

CHƯƠNG 1.

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Kết cấu mặt đường bê tông nhựa (BTN) là một trong những lựa chọn hàng đầu khi
thiết kế cơng trình giao thông ở nước ta hiện nay. Tuy nhiên với áp lực tăng nhanh về
tải trọng và lưu lượng xe, rất nhiều tuyến đường bê tông nhựa ở nước ta sau thời gian
ngắn đưa vào sử dụng đã xuất hiện những hư hỏng phổ biến như: nứt, hằn lún vệt
bánh xe, xô dồn, chảy nhựa, bong bật, lún nứt cao su... Một trong những biện pháp
để hạn chế các hư hỏng của mặt đường bê tông nhựa là cải tiến chất lượng nhựa đường
và hỗn hợp bê tông nhựa. Thêm phụ gia polyme đã được chứng minh là có hiệu quả
nhưng vẫn còn vướng nhiều rào cản khi áp dụng vào thực tế vì giá thành vẫn cịn cao.
Giải pháp được nhắc tới là sử dụng nhựa tái chế PET từ nguốn chai nhựa phế thải,
vừa giúp cải tiến chất lượng bê tông nhựa vừa giải quyết vấn đề về môi trường.
Tại Việt Nam hiện nay đã có nghiên cứu sử dụng chai nhựa phế thải vào BTN để
cải thiện tính chất hỗn hợp BTN như nghiên cứu của tác giả Nguyễn Viết Huy với
mục tiêu chọn ra được kích thước PET phù hợp, đánh giá ảnh hưởng của PET tới các
chỉ tiêu cơ lý của nhựa đường 60/70, tìm ra hàm lượng nhựa và PET tối ưu, từ đó xem
xét các ảnh hưởng của PET đến những đặc tính kỹ thuật của hỗn hợp bê tông nhựa
chặt 12.5 (BTNC 12.5) [1]. Nghiên cứu cho thấy PET làm cải thiện tính chất của nhựa
đường (giảm độ kim lún, tăng nhiệt độ hóa mềm), đồng thời làm tăng độ ổn định với
nhiệt độ dưới tác động của nguồn ẩm, cường độ ép chẻ và độ mài mòn Catabro của
mẫu BTNC 12.5. Tuy nhiên PET không cải thiện mô đun đàn hồi của hỗn hợp BTN,
khi hàm lượng PET tăng, mô dun đàn hồi giảm.
Gần đây có nghiên cứu về ảnh hưởng của phương pháp trộn nhựa tái chế bằng bức
xạ vi sóng tới chất lượng bê tơng nhựa nóng của tác giả Nguyễn Quang Du. Nghiên
cứu này sử dụng phương pháp trộn ướt nhựa đường với PET bằng bức xạ vi sóng
nhằm rút ngắn thời gian trộn và cải thiện hiệu quả của việc sử dụng PET [2]. Kết quả
nghiên cứu cho thấy PET làm giảm độ kim lún và tăng nhiệt độ hóa mềm của nhựa

-2-

đường. Đồng thời, mẫu BTNC 12.5 sử dụng PET cũng cho kết quả độ ổn định, độ
dẻo Marshall, cường độ chịu kéo khi ép chẻ, mô đun đàn hồi và khả năng chịu tải
trọng động ở nhiệt độ cao lớn hơn mẫu BTNC 12.5 thông thường.
Các phương pháp trộn khô truyền thống, PET sẽ được trộn với hỗn hợp cốt liệu
trước, sau đó sẽ trộn với nhựa đường. Phương pháp này làm giảm tính dính bám của
nhựa đường và cấp phối. Trong khi đó phương pháp trộn ướt PET sẽ được trộn với
nhựa đường trước khi trộn với hỗn hợp cốt liệu. Phương pháp này có khuyết điểm là
làm thay đổi tính chất của nhựa đường do trộn PET và nhựa đường ở nhiệt độ cao
trong thời gian dài. Trong nghiên cứu này đề xuất phương pháp trộn khô cải tiến, PET
được trộn sau khi cốt liệu và nhựa đường đã được trộn với nhau. Phương pháp này
được cho là khơng làm giảm khả năng dính bám của nhựa đường và cấp phối.
Mục tiêu của nghiên cứu này là nghiên cứu hiệu quả của phương pháp trộn khô cải
tiến đến chất lượng của BTNC 12.5. So sánh hai phương pháp trộn khô cải tiến và
trộn khô truyền thống thông qua các thí nghiệm độ ổn định, độ dẻo Marshall và thí
nghiệm mơ đun đàn hồi. Ngồi ra, nghiên cứu này thực hiện thêm các thí nghiệm để
có thể đánh giá đầy đủ hơn ảnh hưởng của nhựa tái chế PET tới chất lượng của BTN
như: mô đun phức động, vệt hằn bánh xe và thí nghiệm cường độ chịu kéo khi ép chẻ.
Các thí nghiệm này có thể đánh giá được hiệu quả của việc sử dụng PET trong hỗn
hợp BTN trong điều kiện làm việc thực tế khi mặt đường phần lớn chịu tải trọng động,
đánh giá khả năng chống lún trồi dưới tác dụng của tải trọng trùng phục ở nhiệt độ
cao và khả năng kháng nứt ở nhiệt độ thấp.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Thứ nhất là nghiên cứu này nhằm mục đích đánh giá hiệu quả của phương pháp
trộn khô cải tiến nhựa tái chế PET trong hỗn hợp BTN. Kết quả của phương pháp
trộn mới này sẽ được so sánh với phương pháp trộn khô truyền thống để tìm ra phương
pháp trộn hiệu quả hơn.

-3-

Thứ hai là nghiên cứu còn thực hiện thêm các thí nghiệm để đánh giá ảnh hưởng
của PET đến đặc trưng kỹ thuật của BTN. Thông qua việc so sánh kết quả thí nghiệm
giữa các mẫu BTN với hàm lượng PET khác nhau để tìm ra hàm lượng PET tối ưu.
Từ những kết quả nghiên cứu thực nghiệm, khẳng định được tính thực tiễn của đề
tài ở khả năng giảm tác động ô nhiễm môi trường, sự ứng dụng vật liệu phế thải cũng
làm tiết kiệm chi phí xây dựng cơng trình giao thơng.
1.3 Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng PET phối trộn với BTNC 12.5 bằng phương pháp trộn khô
cải tiến. Việc chứng minh hiệu quả của PET khi trộn bằng phương pháp mới này được
thực hiện thông qua các thí nghiệm trong phịng và các phân tích, kết quả được so
sánh với phương pháp trộn khô truyền thống. Tuy nhiên đề tài chưa có sự phân tích
cụ thể về phương diện hóa học của vật liệu PET.
1.4 Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu được sử dụng là phương pháp nghiên cứu tài liệu kết hợp
với thực nghiệm (đánh giá thơng qua các thí nghiệm trong phịng).
Bằng cách tổng hợp kết quả có được từ những nghiên cứu trước đó của việc ứng
dụng PET làm chất cải tiến BTN. Tác giả tiến hành lựa chọn kích thước PET, hàm
lượng PET, hàm lượng nhựa tối ưu và cấp phối BTNC 12.5 thích hợp với điều kiện
nghiên cứu ở Việt Nam.
Tiến hành các thí nghiệm để đánh giá chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp BTN với các hàm
lượng PET khác nhau. Kết quả được tổng hợp, vẽ biểu đồ và nhận xét sự tương quan
giữa các đại lượng để tìm ra phương pháp trộn và hàm lượng PET tối ưu.
1.5 Ý nghĩa của đề tài
Nghiên cứu đề xuất phương pháp trộn khô cải tiến để phối trộn PET với BTN, tạo
ra hỗn hợp có chỉ tiêu kỹ thuật cao hơn so với phương pháp trộn khô truyền thống.
Nghiên cứu thực hiện thêm các đánh giá về ảnh hưởng của PET đối với BTN đồng
thời xây dựng mối quan hệ giữa sự thay đổi hàm lượng PET và các đặc tính, các chỉ

-4-

tiêu cơ lý của hỗn hợp BTN qua đó tìm ra hàm lượng PET tối ưu. Nghiên cứu tạo tiền
đề cho việc phối trộn nhựa tái chế PET vào BTN trong thực tiển, góp phần bảo vệ
mơi trường và sự phát triển bền vững khi mỗi năm, lượng chai nhựa phế thải PET
thải ra môi trường ngày càng nhiều.
1.6 Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu gồm các chương sau:
o Chương 1 giới thiệu về đề tài thực hiện, tính cấp thiết, mục tiêu và ý nghĩa
nghiên cứu. Đồng thời tóm tắt các nội dung thực thiện và phạm vi nghiên
cứu của đề tài.
o Chương 2 trình bày nghiên cứu tổng quan nhằm tạo nên cái nhìn tổng thể
về việc ứng dụng PET trong BTN trên thế giới nói chung và tại Việt Nam
nói riêng. Từ đó tìm ra hướng nghiên cứu cho đề tài.
o Chương 3 nói về phương pháp nghiên cứu: lựa chọn vật liệu, phương pháp
trộn và các thí nghiệm để đánh giá ảnh hưởng của PET đến chất lượng của
BTN.
o Chương 4 trình bày các nhận xét từ kết quả thí nghiệm có được. Từ đó tìm
ra hàm lượng PET tối ưu.
o Chương 5 tóm tắt kết quả nghiên cứu và đưa ra các kiến nghị.


-5-

CHƯƠNG 2.

TỔNG QUAN

2.1 Tổng quan về vật liệu polyme trong bê tông nhựa
Polyme tự nhiên và nhân tạo đã được sử dụng trong nhựa đường từ rất sớm và được
cấp bằng sáng chế vào năm 1843. Ở châu Âu, các dự án thử nghiệm đã bắt đầu từ những
năm 30 của thế kỷ XX. Tại Bắc Mỹ, cao su Latex đã được sử dụng làm chất cải tiến nhựa
đường từ những năm 50 của thế kỷ XX [3].
Vào cuối những năm 70 của thế kỷ XX, việc sử dụng polyme làm chất cải tiến nhựa
đường ở Mỹ lúc bấy giờ vẫn còn hạn chế do giá thành cao. Tuy nhiên từ những năm 80
của thế kỷ XX, nhựa đường phụ gia polyme ở Mỹ bắt đầu phát triển do việc áp dụng
polyme thế hệ mới và các công nghệ của châu Âu. Hiện nay ở Úc, những chỉ dẫn và tiêu
chuẩn về chất kết dính sử dụng phụ gia polyme cũng đã được đưa vào tiêu chuẩn nhựa
đường quốc gia [3].
Ngày nay, các quốc gia như Mỹ, Trung Quốc, Pháp, Ý là những nước dẫn đầu trong
việc nghiên cứu và sử dụng nhựa đường phụ gia polyme [3].
Một số loại polyme được sử dụng trong bê tông nhựa như: cao su, Styrene - Butadience
- Styrene (SBS), Styrene - Butadiene - Rubber (SBR) và Polyethylene Terephthalate
(PET) .
2.1.1 Cao su
Cao su tự nhiên làm tăng khả năng kháng lún, tính đàn hồi và khả năng chịu tải
trọng trùng phục của hỗn hợp BTN. Tuy nhiên, hỗn hợp dạng này dễ bị oxy hóa.
Trong khi đó cao su tái chế từ lốp xe có thể cải thiện sức kháng mỏi, làm tăng độ bền
và làm giảm hiện tượng nứt phản ảnh của hỗn hợp BTN. Tuy nhiên, cao su dạng này
cần nhiệt độ cao trong thời gian dài để hòa tan với nhựa đường. Sử dụng cao su tái
chế làm chất cải tiến nhựa đường vừa giúp giảm lượng chất thải rắn, vừa giúp giảm
chi phí vật liệu [4].


-6-

Từ những năm 1950, đưa cao su thiên nhiên vào nhựa đường là nghiên cứu đã
được bắt đầu tại các viện nghiên cứu cao su ở Malaysia, Ấn Độ và Thái Lan. Tại Việt

Nam, công nghệ nhựa đường cao su hóa bằng cao su tái chế đã được đưa vào áp dụng
cho bản mặt cầu Thanh Trì (Hà Nội) dài 300m vào tháng 4/2015 [5].
2.1.2 Styrene - Butadience - Styrene (SBS)
SBS là một block copolymer gốc dầu mỏ được sử dụng phổ biến trên thế giới.
BTN sử dụng phụ gia SBS đã được áp dụng từ những năm đầu thập niên 90 của thế
kỷ XX. Một số hiệu quả của việc sử dụng SBS trong bê tông nhựa đã được chứng
minh bao gồm: tăng tính dính bám giữa nhựa đường và cốt liệu, tăng khả năng đàn
hồi, tăng khả năng làm việc khi nhiệt độ thay đổi với biên độ lớn, khắc phục hiện
tượng lún trồi của mặt đường BTN [6, 7, 8].
Mặc dù SBS mang lại những hiệu quả tích cực trọng việc cải tiến chất lượng nhựa
đường, việc ứng dụng rộng rãi SBS cịn gặp khó khăn do chi phí cao. Tại Việt Nam,
nhóm tác giả Nguyễn Mạnh Tuấn và các cộng sự cũng đã nghiên cứu sử dụng SBS
cải tiến nhựa đường 60/70 [9]. Bốn hàm lượng SBS từ 2%, 4%, 6% đến 8% được tiến
hành thí nghiệm. Kết quả cho thấy, SBS làm thay đổi các chỉ tiêu kỹ thuật của nhựa
đường theo chiều hướng có lợi. Tuy nhiên quá trình trộn ở nhiệt độ cao trong thời
gian dài khiến dầu gốc bay hơi dẫn đến độ kim lún giảm đáng kể. Do vậy, cần bổ
sung lượng dầu gốc này để phù hợp với tiêu chuẩn 22 TCN 319 - 04. Hàm lượng SBS
ở mức 4% được cho là phù hợp nhất.
Trong một nghiên cứu khác, tác giả Nguyễn Mạnh Tuấn đã đánh giá ảnh hưởng
của SBS đến các chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp BTNC 12.5 [10]. Hàm lượng SBS trong
nghiên cứu thay đổi từ 0%, 2%, 4%, 6% đến 8% so với khối lượng hàm lượng nhựa.
Kết quả cho thấy SBS cải thiện độ ổn định, độ dẻo Marshall, cường độ chịu kéo khi
ép chẻ, độ mài mịn Catabro, mơ đun đàn hồi và khả năng kháng hằn lún vệt bánh xe
của hỗn hợp BTN.


-7-

2.1.3 Styrene - Butadiene - Rubber (SBR)
SBR là một loại phụ gia polyme được sử dụng như là chất cải tiến nhựa đường

dưới dạng hợp chất phân tán trong nước (latex). Ở dạng latex, SBR khi được trộn vào
nhựa đường sẽ nhanh chóng phân tán và liên kết với các phân tử nhựa tạo thành một
kết cấu vững chắc [11].
Từ cuối những năm 70 đến đầu những năm 80 của thế kỷ XX, nhựa đường cải tiến
bằng SBR đã được sản xuất ở Pháp, Tây Đức, Canada, Mỹ, Phần Lan và nhiều quốc
gia khác [12]. Năm 1987, trang web của cục quản lý hàng không liên bang Hoa Kỳ
đã mô tả những lợi ích của SBR trong việc nâng cao chất lượng nhựa đường như:
tăng mô đun đàn hồi, độ nhớt, độ dẻo dai ở nhiệt độ thấp đồng thời tăng độ bám dính
giữa nhựa đường với cốt liệu trong hỗn hợp BTN [11]. Becker Y. và các cộng sự cho
rằng, BTN sử dụng phụ gia polyme SBR có độ dẻo dai cao hơn BTN thông thường
[4].
2.1.4 Nhựa tái chế (Polyethylene Terephthalate - PET)
Polyethylene Terephathalate (PET) là một dạng nhựa nhiệt dẻo, có nhiều ứng dụng
trong đời sống như được dùng để đựng các loại chất lỏng, đồ uống và thức ăn. PET
được tìm ra vào năm 1941 bởi Calico Printer’ Association và chai PET được sản xuất
vào năm 1973 [13]. Ký hiệu loại nhựa PET và cấu trúc phân tử của PET được thể
hiện như Hình 2.1 [14].

Hình 2.1: Ký hiệu nhựa tái chế và công thức phân tử của PET.
PET chiếm khoảng 18% lượng nhựa trên toàn thế giới. Hơn 60% lượng PET trên
thế giới được sử dụng làm sợi tổng hợp. Đối với các sản phẩm chai nhựa, PET chiếm
khoảng 30% [15]. PET có các đặc trưng cơ lý được tổng hợp trong bảng 2.1 [13].


-8-

Bảng 2.1: Thông số vật lý của PET
Công thức phân tử

(C10H8O4)n

Khối lượng riêng (dạng vơ định hình)

1.370 (g/cm3)

Khối lượng riêng (dạng kết tinh)

1.455 (g/cm3)

Cường độ chiệu kéo

55-75 Mpa

Modun đàn hồi (E)

2800 – 3100 Mpa

Giới hạn đàn hồi

50-150 %

Độ dẫn nhiệt

0.24W/(m/K)

Điểm nóng chảy

260 ºC

Phụ thuộc vào q trình sản xuất và nhiệt độ, PET có thể tồn tại ở các dạng: tinh

thể (crystalline), vơ định hình (amorphous) và bán tinh thể (semi-crystalline). Ở dạng
tinh thể, các dãy polyme sắp xếp song song và gần với nhau hơn, PET có màu đục.
Trong khi đó ở dạng vơ định hình, các dãy polyme sắp xếp khơng có trật tự và PET
có màu trong suốt. Phần lớn PET tồn tại ở dạng bán tinh thể, là dạng tồn tại mà ở đó,
các phân tử của PET vừa có dạng vơ định hình, vừa có dạng tinh thể. PET có nhiệt
độ chuyển hóa tinh thể (glass transition temperature - Tg) nằm trong khoảng 67 oC
đến 80 oC, đây là nhiệt độ mà các phân tử dạng vơ định hình bắt đầu chuyển hóa thành
dạng tinh thể. Tỷ lệ chuyển hóa đạt giá trị cao nhất ở 180 oC và khi đến 267 oC PET
bắt đầu bị tan chảy [16].


-9-

Hình 2.2: Cấu trúc bán tinh thể của PET.
Độ nhớt cũng là một đặc tính quan trọng của PET, phụ thuộc vào độ dài mạch
polyme, độ dài mạch polyme càng dài thì độ rắn càng cao nên độ nhớt càng cao. Độ
dài của mạch polyme có thể được điều chỉnh thơng qua q trình polyme hóa [13].
Bảng 2.2: Độ nhớt một vài dạng PET
Độ nhớt (decilit/gram - dl/g)

Dạng

0.6

Sợi

0.65

Màng mỏng

0.76 – 0.84

Chai lọ

0.85

Dây thừng

2.2 Tổng quan về nghiên cứu ứng dụng PET trong bê tông nhựa
2.2.1 Nghiên cứu trên thế giới về ứng dụng nhựa tái chế PET
2.2.1.1 PET dạng hạt/vảy
Vào năm 2005, nhóm tác giả Abolfazl Hassani và các cộng sự đã sử dụng PET
thay thế một phần cốt liệu mịn (kích thước 2.36mm - 4.75mm) với hàm lượng PET
thay đổi từ 0%, 20%, 30%, 40%, 50% đến 60% [17]. Hỗn hợp BTN có thành phần


-10-

cấp phối 12.5 sử dụng nhựa đường 60/70, PET có kích thước 3mm. Kết quả nghiên
cứu cho thấy, trong các mẫu BTN sử dụng PET, mẫu có hàm lượng PET 20% (tương
đương 5% khối lượng hỗn hơp) cho kết quả độ ổn định Marshall lớn nhất và độ dẻo
Marshall nhỏ nhất. Giá trị thương Marshall (cường độ Marshall chia cho độ dẻo
Marshall) của mẫu BTN có 20% PET cũng cao hơn mẫu BTN thơng thường. Từ đó
cho thấy sử dụng PET với một tỷ lệ thích hợp có thể cải thiện chất lượng BTN đồng
thời còn giúp giải quyết vần đề về mơi trường.
Trong một nghiên cứu khác, nhóm tác giả Wan Mohd Nazmi cùng các cộng sự
cũng đã sử dụng PET thay thế một phần cốt liệu mịn [18]. Kích thước hạt PET từ
1.18mm đến 2.36mm và các hàm lượng PET 0%, 5%, 10%, 15%, 20% và 25% (so
với khối lượng hạt mịn) được sử dụng cho nghiên cứu. Các thí nghiệm được thực
hiện bao gồm: thí nghiệm mơ đun độ cứng chịu kéo gián tiếp (ITSM) ở 25 oC và thí

nghiệm chiều sâu vệt hằn bánh xe với tải trọng lặp dọc trục (RLAT) có độ lớn 110kN
với 1800 vòng lặp. Kết quả nghiên cứu cho thấy PET không cải thiện độ cứng cho
hỗn hợp BTN, khi hàm lượng PET tăng mô đun độ cứng chịu kéo gián tiếp của mẫu
BTN giảm. Tuy nhiên khả năng kháng lún trồi của mẫu BTN sử dụng PET được cải
thiện đáng kể so với mẫu BTN thông thường. Khi PET thay thế 20% cốt liệu mịn,
mẫu BTN cho kết quả kháng lún tốt nhất.
Trong một nghiên cứu tương đối đầy đủ của nhóm tác giả Dhirar T. Mohammed
và Zaid H. Hussein về ảnh hưởng của PET đến chất lượng nhựa đường [19]. PET
được cắt thành các mảnh nhỏ và cho vào máy để phân hủy ở nhiệt độ 350 oC trong
vòng 1 giờ, sau đó để nguội và nghiền mịn thành bột. Năm hàm lượng PET sử dụng
trong nghiên cứu là 1%, 2%, 3%, 4% và 5% (so với khối lượng nhựa đường). PET và
nhựa đường được trộn với nhau ở 155 ± 5 oC trong thời gian 40-50 phút với tốc độ
quay 200 vòng/phút. Độ phân tán của PET trong nhựa đường được đánh giá bằng
cách cho hỗn hợp này chảy qua rây sàng No. 100 ở 165 oC. Ngoài ra, tác giả cịn sử
dụng kính hiển vi để quan sát cấu trúc phân tử của hỗn hợp nhựa đường hiệu chỉnh
để đánh giá độ tương thích giữa PET và nhựa đường. Các thí nghiệm được tiến hành
để đánh giá hiệu quả của PET trong nhựa đường như: thí nghiệm xác định độ kim lún,


-11-

thí nghiệm nhiệt độ hóa mềm, thí nghiệm độ giãn dài, thí nghiệm độ già hóa của nhựa
(TFOT) và thí nghiệm độ ổn định lưu trữ. Kết quả thí nghiệm cho thấy khi hàm lượng
PET tăng thì độ kim lún giảm và nhiệt độ hóa mềm tăng. Điều này cho thấy PET cải
thiện chất lượng của nhựa đường khi làm việc ở nhiệt độ cao. Độ giãn dài và độ già
hóa của nhựa đường sử dụng PET thấp hơn nhựa đường thông thường. Tác giả đề
xuất hàm lượng PET 4% để đạt được độ ổn định lưu trữ tốt nhất. Khi được nhiệt phân
và nghiền mịn, PET dưới dạng bột phân tán và tương thích tốt hơn với nhựa đường.
Vào năm 2012, nhóm tác giả Taher Baghaee Moghaddam cùng các cộng sự đã
nghiên cứu ảnh hưởng của việc sử dụng PET đến độ cứng và khả năng kháng mỏi

của bê tông nhựa SMA [20]. PET sử dụng trong nghiên cứu được cắt thành các mảnh
có kích thước nhỏ hơn 2.36mm với các hàm lượng khác nhau 0%, 0.2%, 0.4%, 0.6%
0.8% và 1% (so với khối lượng cốt liệu). Kết quả chỉ ra rằng, độ cứng của hỗn hợp
SMA tăng khi hàm lượng PET là 0.2%. Tuy nhiên nếu tiếp tục tăng thì độ cứng có
xu hướng giảm. Đồng thời, PET cải thiện khả năng kháng mỏi của hỗn hợp SMA.
Trong một nghiên cứu khác của nhóm tác giả, PET làm cải thiện khả năng kháng biến
dạng không hồi phục của mẫu SMA ở các cấp tải và nhiệt độ khác nhau [21].
Vào năm 2013, nhóm tác giả Taher Baghaee Moghaddam và các cộng sự thực hiện
nghiên cứu sử dụng PET trong hỗn hợp bê tông nhựa SMA [22]. PET sau khi cắt nhỏ
thành các hạt có kích thước bé hơn 2.36mm được trộn với hỗn hợp SMA 14 sử dụng
nhựa đường 80-100. Sau các thí nghiệm nhóm tác giả đưa ra kết luận, PET làm cải
thiện độ ổn định, độ dẻo Marshall và khả năng kháng mỏi của mẫu SMA. Khi hàm
lượng PET tăng thì khối lượng riêng và độ cứng của mẫu tăng, tuy nhiên nếu sử dụng
quá nhiều PET thì các giá trị này có xu hướng giảm.
Vào năm 2014, nhóm tác giả Amir Modarres và Hamedireza Hamedi đã đánh giá
ảnh hưởng của PET đến chất lượng BTN và so sánh hiệu quả giữa việc sử dụng PET
và SBS trong BTN [23]. Nhựa đường 60/70 được sử dụng trong nghiên cứu. PET sau
khi được cắt nhỏ thành các hạt có kích thước 0.425-1.18 mm được trộn vào hỗn hợp
BTN với các tỷ lệ 0%, 2%, 4%, 6%, 8% và 10% (so với khối lượng nhựa đường). Kết


-12-

quả đạt được cho thấy, mẫu BTN sử dụng PET với hàm lượng PET 2% cho cường độ
chịu kéo gián tiếp cao nhất. Khi tăng hàm lượng PET, giá trị mơ đun đàn hồi của mẫu
BTN tăng. Sau đó tác giả tiến hành so sánh mô đun đàn hồi giữa mẫu BTN sử dụng
PET và mẫu sử dụng SBS ở 5 oC và 20 oC. Tác giả kết luận hiệu quả mà PET mang
lại tương tự như SBS. Trong khi đó, sử dụng PET có tính kinh tế hơn.
2.2.1.2 PET dạng sợi
Nhóm tác giả Nura Usman sử dụng PET dạng sợi để đánh giá ảnh hưởng của PET

tới độ cứng và khả năng kháng mỏi của hỗn hợp BTN [24]. PET được cắt từ chai
nhựa phế thải thành sợi có kích thước 0.78 mm x 10 mm. Năm hàm lượng PET sử
dụng trong nghiên cứu là 0%, 0.3%, 0.5%, 0.7% và 1% (so với khối lượng cốt liệu).
Cốt liệu được sấy ở nhiệt độ 165 oC trong 2 giờ sau đó được trộn với PET và nhựa
đường. Mẫu BTN sử dụng PET cho kết quả mô đun độ cứng chịu kéo gián tiếp cao
hơn mẫu BTN không sử dụng PET. Khi hàm lượng PET tăng mô đun độ cứng chịu
kéo gián tiếp tăng và đạt giá trị cực đại khi hàm lượng PET là 0.5%. Tuy nhiên nếu
tiếp tục tăng hàm lượng PET mơ đun độ cứng có xu hướng giảm. Ngồi ra PET cịn
cải thiện khả năng kháng mỏi của hỗn hợp BTN. Hàm lượng PET tối ưu theo đề xuất
của tác giả là 0.5% so với khối lượng cốt liệu.
2.2.2 Nghiên cứu ứng dụng nhựa tái chế PET ở Việt Nam
Tại Việt Nam, các nghiên cứu về việc sử dụng nhựa tái chế PET trong BTN cịn
rất ít. Gần đây có nghiên cứu của tác giả Nguyễn Viết Huy về ảnh hưởng của PET
đến chất lượng của hỗn hợp BTNC 12.5 trong điều kiện thành phố Hồ Chí Minh [1].
Trong nghiên cứu, tác giả sử dụng 2 dạng kích thước PET gồm dạng hạt/vảy
(1.5mm x 1.5mm) và dạng sợi (1.5mm x 30mm) để thực hiện mẫu thử và lựa chọn
kích thước PET phù hợp. Phương pháp trộn PET được sử dụng là phương pháp trộn
khô (dry process). Dựa trên kết quả thí nghiệm Marshall, tác giả chọn nhựa PET có
kích thước 1.5mm x 1.5mm để nghiên cứu. Có 4 hàm lượng PET được sử dụng là
0.2%, 0.4%, 0.6%, 0.8% (hàm lượng PET trên tổng khối lượng hỗn hợp cốt liệu).


-13-

Để đánh giá ảnh hưởng của PET đến chất lượng nhựa đường, tác giả sử dụng thí
nghiệm đo độ kim lún và thí nghiệm đo nhiệt độ hóa mềm. Kết quả cho thấy, khi trộn
PET vào nhựa đường 60/70, độ kim lún giảm, nhiệt độ hóa mềm tăng. Về mức độ
tương thích giữa nhựa đường và PET, PET chỉ tan một phần. Điều này có nghĩa, PET
vừa làm thay đổi tính chất cơ lý của nhựa đường, vừa làm việc như một dạng cốt liệu
trong hỗn hợp BTN.

Thông qua các thí nghiệm Marshall, tác giả tìm ra được hàm lượng nhựa và PET
tối ưu thể hiện ở Bảng 2.3.
Bảng 2.3: Các tổ hợp hàm lượng nhựa và PET tối ưu
Hàm lượng PET

Hàm lượng nhựa tối ưu

0%

ưu
5.75%

0.2%

4.47%

0.4%

5.05%

0.6%

5.26%

0.8%

4.48%

Tương ứng với mỗi tổ hợp hàm lượng PET và nhựa đường như trên, tác giả thực
hiện các thí nghiệm cường độ chịu kéo khi ép chẻ, độ mài mịn Cantabro và mơ đun

đàn hồi nhằm đánh giá hiệu quả của PET đến tính chất của hỗn hợp BTNC 12.5. Kết
quả bước đầu tương đối khả quan. PET giúp cải thiện khả năng chịu kéo gián tiếp của
hỗn hợp BTNC 12.5. Các mẫu có hàm lượng PET 0.4% tương ứng với hàm lượng
nhựa đường 5.05% cho cường độ ép chẻ cao nhất (0.92 MPa so với 0.67 MPa của
mẫu khơng có PET). Độ mài mịn Cantabro cao nhất ở mẫu có hàm lượng PET 0.2%
và thấp nhất ở mẫu có hàm lượng PET 0.6%. Đối với thí nghiệm đo mơ đun đàn hồi,