Please use this identifier to cite or link to this item:
http://thuvien.utt.edu.vn:8080/jspui/handle/123456789/1766| Title: | Nghiên cứu sử dụng graphen oxit cải thiện tính chất cơ lý bê tông nhựa trong điều kiện Việt Nam |
| Authors: | PGS. TS. NGUYỄN HOÀNG, LONG TS. LÝ HẢI, BẰNG Hoàng Thị Hương, Giang |
| Keywords: | graphen oxit tính chất cơ lý bê tông nhựa Việt Nam Luận án Công trình |
| Issue Date: | 2023 |
| Publisher: | ĐHCNGTVT |
| Abstract: | Luận án được sắp xếp theo bố cục gồm các phần chính sau: Mở đầu: Trình bày tính cấp thiết, lý do chọn đề tài, mục đích, nội dung, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án. Chương 1: Tổng quan về graphen oxit và bê tông nhựa sử dụng graphen oxit. Chương 2: Nghiên cứu một số tính chất cơ lý của chất kết dính nhựa đường sử dụng graphen oxit. Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm xác định các tính chất cơ lý của bê tông nhựa sử dụng graphen oxit. Chương 4: Nghiên cứu dự báo tính chất cơ lý của vật liệu theo học máy và ứng dụng bê tông nhựa sử dụng graphen oxit trong kết cấu mặt đường.4 Kết luận và kiến nghị: Tổng hợp các đóng góp mới của luận án, những hạn chế, đề xuất một số kiến nghị và hướng nghiên cứu tiếp theo đối với luận án. |
| Description: | MỤC LỤC MỤC LỤC ...................................................................................................... i DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................. vii DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU................................................................... viii DANH MỤC HÌNH VẼ................................................................................. x MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ GRAPHEN OXIT VÀ BÊ TÔNG NHỰA SỬ DỤNG GRAPHEN OXIT ....................................................................... 5 1.1. Tổng quan các vật liệu nano cải thiện nhựa đường....................................5 1.2. Tổng quan về graphen oxit ...........................................................................8 1.2.1. Nguồn gốc graphen oxit..........................................................................8 1.2.2. Cấu trúc của graphen oxit ....................................................................10 1.2.3. Một số đặc tính của graphen oxit .........................................................11 1.2.3.1. Tính hút ẩm .....................................................................................11 1.2.3.2. Khả năng phân tán..........................................................................12 1.2.3.3. Cộng hóa trị ....................................................................................12 1.2.3.4. Không cộng hóa trị .........................................................................12 1.2.4. Các phương pháp điều chế graphen oxit .............................................12 1.2.5. Các dạng graphen oxit trên thị trường.................................................13 1.3. Cơ chế tương tác giữa graphen oxit và nhựa đường ................................14 1.3.1. Thành phần của nhựa đường...............................................................14 1.3.2. Cơ chế tương tác giữa graphen oxit và nhựa đường...........................15 1.4. Tổng quan các nghiên cứu về nhựa đường và bê tông nhựa sử dụng graphen oxit trên thế giới và ở Việt Nam..............................................................16 1.4.1. Tình hình nghiên cứu nhựa đường sử dụng graphen oxit trên thế giới ...................................................................................................................................16 1.4.2. Tình hình nghiên cứu bê tông nhựa sử dụng graphen oxit trên thế giới ...................................................................................................................................20 1.4.3. Tình hình nghiên cứu nhựa đường và bê tông nhựa sử dụng GO tại Việt Nam ...................................................................................................................25 1.5. Nghiên cứu sử dụng học máy dự báo các đặc trưng của nhựa đường và bê tông nhựa ............................................................................................................26 1.5.1. Những vấn đề chung về học máy..........................................................26 1.5.1.1. Học có giám sát (Supervised learning)...........................................27 1.5.1.2. Học không giám sát (Unsupervised learning) ................................27ii 1.5.1.3. Học bán giám sát (Semi-supervised learning)................................28 1.5.1.4. Học củng cố (Reinforcement learning)...........................................28 1.5.2. Ứng dụng học máy dự báo chỉ tiêu cơ lý của nhựa đường có phụ gia ...................................................................................................................................28 1.5.3. Ứng dụng học máy xác định một số đặc tính cơ học mặt đường bê tông nhựa ..........................................................................................................................30 1.5.3.1. Thông số Marshall ..........................................................................30 1.5.3.2. Mô đun động ...................................................................................30 1.5.3.3. Khả năng kháng lún vệt bánh xe.....................................................30 1.5.3.4. Tuổi thọ mỏi ....................................................................................31 1.6. Xác định các vấn đề nghiên cứu của luận án ............................................31 1.7. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................32 CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA NHỰA ĐƯỜNG SỬ DỤNG GRAPHEN OXIT ...................................................... 33 2.1. Xác định thành phần và công tác chế tạo nhựa đường sử dụng graphen oxit................. ...........................................................................................................33 2.1.1. Lựa chọn nhựa đường sử dụng trong nghiên cứu..............................33 2.1.2. Lựa chọn loại và hàm lượng graphen oxit...........................................34 2.1.3. Lựa chọn nhiệt độ trộn, thời gian trộn và tốc độ trộn .........................35 2.1.4. Quy trình chế tạo mẫu nhựa đường sử dụng graphen oxit ................36 2.2. Nghiên cứu thực nghiệm hình thái, thành phần hóa học của nhựa đường sử dụng graphen oxit ..............................................................................................37 2.2.1. Các phương pháp phân tích xác định hình thái, cấu trúc hóa học của vật liệu.......................................................................................................................37 2.2.1.1. Phương pháp quang phổ hồng ngoại xác định cấu trúc hóa học..37 2.2.1.2. Phương pháp nghiên cứu hình thái vật chất bằng kính hiển vi điện tử quét............................................................................................................................38 2.2.2. Kế hoạch thí nghiệm .............................................................................39 2.2.3. Kết quả thí nghiệm ................................................................................39 2.2.3.1. Kết quả nghiệm phân tích hình thái SEM của các vật liệu.............39 2.2.3.2. Kết quả thí nghiệm phân tích cấu trúc hóa học của các vật liệu....42 2.3. Nghiên cứu thực nghiệm chỉ tiêu cơ lý của nhựa đường sử dụng graphen oxit...... ......................................................................................................................44 2.3.1. Lựa chọn chỉ tiêu, kế hoạch thí nghiệm và trình tự đánh giá ............44 2.3.1.1. Lựa chọn chỉ tiêu đánh giá .............................................................44 2.3.1.2. Kế hoạch thí nghiệm .......................................................................44 2.3.1.3. Trình tự thí nghiệm và xử lý kết quả ...............................................45iii 2.3.2. Độ kim lún của nhựa đường sử dụng GO ...........................................46 2.3.2.1. Thí nghiệm độ kim lún.....................................................................46 2.3.2.2. Kết quả thí nghiệm độ kim lún ........................................................47 2.3.3. Điểm hóa mềm của nhựa đường sử dụng graphen oxit......................49 2.3.3.1. Thí nghiệm điểm hóa mềm ..............................................................49 2.3.3.2. Kết quả thí nghiệm điểm hóa mềm..................................................50 2.3.4. Độ nhớt của nhựa đường sử dụng graphen oxit .................................51 2.3.4.1. Thí nghiệm độ nhớt .........................................................................51 2.3.4.2. Kết quả thí nghiệm độ nhớt Brookfield...........................................52 2.3.5. Mô đun cắt động và góc trễ pha của nhựa đường sử dụng graphen oxit ...................................................................................................................................55 2.3.5.1. Thí nghiệm cắt động lưu biến trên máy DSR..................................55 2.3.5.2. Kết quả thí nghiệm của các mẫu N_GO chưa hóa già ...................56 2.3.5.3. Kết quả thí nghiệm của nhựa đường sử dụng graphen oxit sau hóa già RTFOT ................................................................................................................57 2.3.6. Kết quả thí nghiệm một số chỉ tiêu khác của nhựa đường sử dụng graphen oxit..............................................................................................................59 2.4. Kết luận chương 2........................................................................................60 CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG NHỰA SỬ DỤNG GRAPHEN OXIT..... 61 3.1. Thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa sử dụng graphen oxit.........61 3.1.1. Lựa chọn phương pháp thiết kế thành phần bê tông nhựa sử dụng graphen oxit..............................................................................................................61 3.1.2. Lựa chọn loại bê tông nhựa sử dụng trong nghiên cứu .....................62 3.1.3. Lựa chọn và yêu cầu kỹ thuật của cốt liệu, bột khoáng ......................62 3.1.4. Lựa chọn chất kết dính sử dụng trong nghiên cứu .............................63 3.1.5. Lựa chọn nhiệt độ trộn và đầm nén hỗn hợp bê tông nhựa................64 3.1.6. Thiết kế thành phần cấp phối bê tông nhựa sử dụng graphen oxit....64 3.1.7. Lựa chọn hàm lượng chất kết dính tối ưu ...........................................65 3.1.7.1. Kế hoạch thí nghiệm .......................................................................66 3.1.7.2. Chế bị mẫu ......................................................................................66 3.1.7.3. Kết quả xác định hàm lượng chất kết dính tối ưu...........................67 3.2. Lựa chọn các chỉ tiêu trong nghiên cứu.....................................................63 3.3. Độ ổn định, độ dẻo Marshall và độ ổn định còn lại ..................................68 3.3.1. Kế hoạch thí nghiệm .............................................................................68 3.3.2. Kết quả nghiên cứu ...............................................................................69 3.3.2.1. Đặc tính thế tích..............................................................................69iv 3.3.2.2. Độ ổn định và độ dẻo Marshall ......................................................70 3.3.2.3. Độ ổn định còn lại...........................................................................71 3.4. Khả năng kháng lún vệt bánh xe................................................................73 3.4.1. Phương pháp và kế hoạch thí nghiệm..................................................73 3.4.2. Kết quả nghiên cứu ...............................................................................74 3.5. Mô đun đàn hồi tĩnh ....................................................................................76 3.5.1. Phương pháp thí nghiệm ......................................................................77 3.5.2. Kế hoạch thí nghiệm .............................................................................78 3.5.3. Kết quả thí nghiệm mô đun đàn hồi tĩnh .............................................78 3.5.4. Mô đun đàn hồi tĩnh đặc trưng.............................................................80 3.6. Cường độ kéo khi ép chẻ .............................................................................81 3.6.1. Thí nghiệm cường độ kéo khi ép chẻ ...................................................81 3.6.2. Kế hoạch thí nghiệm cường độ kéo khi ép chẻ ....................................82 3.6.3. Kết quả thí nghiệm cường độ kéo khi ép chẻ .......................................82 3.6.4. Xác định cường độ kéo uốn đặc trưng .................................................84 3.7. Khả năng kháng nứt....................................................................................84 3.7.1. Các phương pháp thí nghiệm kháng nứt .............................................84 3.7.2. Phương pháp thí nghiệm xác định chỉ số kháng nứt CTIndex..............86 3.7.3. Kế hoạch thí nghiệm .............................................................................87 3.7.4. Kết quả thí nghiệm ................................................................................88 3.8. Mô đun động.................................................................................................89 3.8.1. Phương pháp thí nghiệm ......................................................................89 3.8.2. Kế hoạch thí nghiệm .............................................................................90 3.8.3. Kết quả thí nghiệm ................................................................................90 3.8.4. Xây dựng đường cong chủ mô đun động .............................................92 3.8.5. Mô hình hóa mô đun động....................................................................95 3.8.5.1. Lựa chọn và xây dựng mô hình.......................................................95 3.8.5.2. Đánh giá sự phù hợp của mô hình 2S2P1D với kết quả thí nghiệm ...................................................................................................................................97 3.9. Kết luận chương 3........................................................................................98 CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU DỰ BÁO TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU THEO HỌC MÁY VÀ ỨNG DỤNG BÊ TÔNG NHỰA SỬ DỤNG GRAPHEN OXIT TRONG KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG ........................... 100 4.1. Ứng dụng học máy trong dự báo tính chất cơ lý của vật liệu................100 4.1.1. Một số thuật toán học máy và các kỹ thuật được sử dụng trong nghiên cứu ..........................................................................................................................100v 4.1.1.1. Thuật toán ANN ............................................................................101 4.1.1.2. Thuật toán Gradient Boosting (CGB)...........................................101 4.1.1.3. Kỹ thuật xác thực chéo..................................................................101 4.1.1.4. Các tiêu chí đánh giá năng lực dự báo của mô hình ....................102 4.1.2. Ứng dụng học máy trong dự báo tính chất cơ lý của nhựa đường sử dụng GO..................................................................................................................102 4.1.2.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu .................................................................102 4.1.2.2. Dự báo độ kim lún.........................................................................104 4.1.2.3. Dự báo điểm hóa mềm ..................................................................105 4.1.2.4. Dự báo độ kéo dài.........................................................................106 4.1.2.5. Dự báo độ nhớt .............................................................................106 4.1.2.6. Dự báo G*/sin.............................................................................107 4.1.3. Ứng dụng học máy dự báo tính chất cơ lý của bê tông nhựa sử dụng GO ...........................................................................................................................107 4.1.3.1. Điều chỉnh siêu tham số của mô hình ...........................................109 4.1.3.2. Kết quả dự báo của mô hình CGB tốt nhất...................................110 4.1.3.3. Phân tích độ nhạy .........................................................................111 4.1.4. So sánh kết quả dự báo theo học máy với kết quả thí nghiệm ..........112 4.1.5. Lợi ích của học máy trong dự báo tính chất cơ lý vật liệu ................115 4.2. Ứng dụng bê tông nhựa sử dụng GO làm lớp mặt trong kết cấu áo đường mềm.... ....................................................................................................................116 4.2.1. Kết cấu áo đường mềm điển hình trên các tuyến đường quốc lộ ở Việt Nam.........................................................................................................................116 4.2.1.1. KCAĐ trên các tuyến quốc lộ có Eyc 140-155 MPa ..................116 4.2.1.2. KCAĐ trên các tuyến quốc lộ có Eyc 160 180 MPa [9] .........117 4.2.2. Đề xuất kết cấu áo đường mềm có bê tông nhựa sử dụng GO làm lớp mặt...........................................................................................................................118 4.3. Kiểm toán kết cấu áo đường mềm theo TCCS 38:2022/TCĐBVN .......119 4.4. Phân tích kết cấu áo đường mềm theo phương pháp cơ học thực nghiệm .....................................................................................................................121 4.4.1. Các số liệu về giao thông.....................................................................122 4.4.2. Các số liệu về khí hậu: ........................................................................124 4.4.3. Lựa chọn các kết cấu áo đường..........................................................124 4.4.4. Các thông số của vật liệu ....................................................................124 4.4.5. Kết quả phân tích kết cấu áo đường theo phương pháp cơ học thực nghiệm ....................................................................................................................124vi 4.5. Đề xuất hướng chế tạo bê tông nhựa sử dụng graphen oxit ở ngoài trạm trộn..........................................................................................................................126 4.6. Kết luận chương 4......................................................................................128 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................... 129 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ.................................. 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................... 132 A. TIẾNG VIỆT................................................................................................132 B. TIẾNG ANH .................................................................................................134 C. TIẾNG NGA.................................................................................................137 D. TÀI LIỆU TRÊN INTERNET....................................................................137 |
| URI: | http://thuvien.utt.edu.vn:8080/jspui/handle/123456789/1766 |
| Appears in Collections: | Luận Án Công Trình |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| 01. Toàn văn luận án - Hoàng Thị Hương Giang .pdf Restricted Access | 8.69 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.