Đánh giá chất lượng bê tông nhựa có sử dụng đất sét thay thế một phần bột khoáng

Diễn đàn khoa học 06/05/2021 09:22

Bê tông nhựa hiện nay đang là sự lựa chọn hàng đầu của các kỹ sư khi lựa chọn thiết kế các tuyến đường trong đô thị hay ngoài đô thị hiện nay với nhiều lý do như thời gian thi công nhanh, tuổi thọ cao… Bên cạnh những ưu điểm, khi đưa vào sử dụng, bê tông nhựa không thể tránh khỏi những hư hỏng và để cải thiện, nâng cao chất lượng bê tông nhựa, nhiều nhà nghiên cứu tập trung vào việc cải tiến thành phần hỗn hợp bê tông nhựa. Bài báo đánh giá chất lượng bê tông nhựa chặt có cỡ hạt lớn nhất danh định 12,5 mm bằng cách thay thế bột khoáng bằng đất sét. Các thí nghiệm kiểm tra chất lượng bê tông nhựa được thực hiện gồm thí nghiệm độ ổn định và độ dẻo Marshall, cường độ kéo khi ép chẻ (cường độ kéo gián tiếp), mô-đun đàn hồi, mô-đun đàn hồi phức động. Kết quả thu được cho thấy đất sét với hàm lượng thay thế bột khoáng 3% cải thiện đáng kể chất lượng bê tông nhựa.

Tác giả: PGS. TS. NGUYỄN MẠNH TUẤN
KS. NGUYỄN NGỌC DŨNG
ThS. NCS. VŨ BÁ TỨ
Trường Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh

Đất sét được sử dụng trong nghiên cứu

Mặt đường bê tông nhựa hiện đang được sử dụng nhiều nhưng khi khai thác, có thể do lưu lượng, tải trọng tăng, nhiệt độ không khí tăng và nhiều yếu tố khác nữa đã gây ra nhiều hư hỏng trong mặt đường bê tông nhựa như xô dồn, nứt trượt, hằn lún vệt bánh xe, rạn nứt bong bật, lún nứt cao su, gây hư hỏng nghiêm trọng mặt đường cũng như ATGT [1]. Một trong những cách để hạn chế và làm giảm những hư hỏng mặt đường bê tông nhựa là cải thiện chất lượng bê tông nhựa. Hiện có hai hướng nghiên cứu chính đó là cải tiến nhựa đường hoặc cải tiến thành phần cốt liệu. Cải tiến nhựa đường là thêm vào nhựa đường một chất cải tiến thường là polime với hàm lượng nhỏ để tạo ra một loại nhựa đường mới. Cải tiến về cốt liệu có thể thêm vào hỗn hợp cốt liệu có sẵn một ít vật liệu mới hoặc thay thế một phần cốt liệu bằng vật liệu mới.

Một số nghiên cứu về đất sét có thể kể đến như Mohd Satar và các đồng sự [2] đã có nghiên cứu về việc sử dụng đất sét cao lanh (Kaolin Clay) để cải tiến chất lượng của bê tông nhựa nóng thông qua cải tiến chất lượng nhựa đường. Nhựa đường sau khi được làm nóng, đất sét cao lanh sẽ được thêm vào, trộn đều từ 3 - 5 phút. 4 mức độ thay thế của đất sét cao lanh theo trọng lượng của chất kết dính nhựa đường lần lượt là 2%, 4%, 6% và 8%. Kết quả thử nghiệm cho thấy, đất sét cao lanh có thể được sử dụng một cách thỏa đáng để thay thế chất độn vật liệu để tăng tính chất hỗn hợp bê tông nhựa. Nghiên cứu Erol Iskender [3] trình bày ứng xử của hỗn hợp bê tông nhựa cải tiến nano-clay. Ba loại nano-clay khác nhau đã được chọn và mỗi loại được sử dụng với ba hàm lượng khác nhau (2%, 3,5%, 5%) để thay thế cho bột khoáng. Kết quả cho thấy, vật liệu nano-clay tăng khả năng chống hằn lún của mẫu thí nghiệm.

Trong bài báo này, nhóm tác giả lựa chọn đất sét thay thế một phần bột khoáng của hỗn hợp bê tông nhựa chặt có cỡ hạt lớn nhất danh định 12,5 mm. Đất sét Montmorillonite có thể dễ dàng mua trên thị trường Việt Nam được sử dụng thay thế 3% trong 7% bột khoáng (theo khối lượng cốt liệu của hỗn hợp bê tông nhựa).

Mời độc giả xem nội dung đầy đủ bài khoa học tại đây