Trang chủ » Tin Tức » Khoa học công nghệ

Khả năng áp dụng lớp phủ mỏng có độ nhám cao cho kết cấu mặt đường mềm trên các đường cấp cao ở Việt Nam.

Thứ năm - 17/05/2012 21:17
Khi xe chạy với tốc độ thiết kế cao 100 - 120 km/h, nhất là trên các đường cao tốc thì lực bám giữa bánh xe với mặt đường là một trong những yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn chạy xe. Độ nhám (sức kháng trượt) của mặt đường không đủ có thể dẫn đến tai nạn giao thông. Nhiều nước đã thống kê số tai nạn do yếu tố này chiếm từ 15% đến 20% tổng số tai nạn trên đường. Ở nước ta trước kia vấn đề này chưa được quan tâm đến.
Nhưng trong những năm gần đây giao thông đường bộ trong nước phát triển mạnh, nhiều đường tốc độ cao, các đường cao tốc có quy mô lớn bắt đầu được xây dựng. Các nhà tư vấn thiết kế, các chủ đầu tư đã đặc biệt chú ý đến vấn đề đảm bảo một mặt đường không những đủ cường độ chịu lực, bằng phẳng mà còn phải có độ nhám cao để đảm bảo xe chạy an toàn trong mọi điều kiện thời tiết.Tại Việt Nam, việc sử dụng loại nhựa đường thông thường đã trở nên khá quen thuộc trong quá trình xây mới, nâng cấp hoặc duy tu bảo dưỡng lớp mặt đường mềm trong những năm vừa qua. Tuy nhiên, đối với mặt đường cao tốc, do những yêu cầu đặc biệt để đảm bảo an toàn khi phương tiện lưu hành với tốc độ cao nên việc sử dụng lớp mặt đường BTN thông thường không thể đảm bảo độ nhám theo yêu cầu về an toàn giao thông. Việc áp dụng hỗn hợp BTN sử dụng các loại vật liệu nhựa đường cải thiện polime phù hợp để sản xuất các loại bê tông nhựa phủ mặt có độ nhám lớn, độ bền cao là hết sức cần thiết.
 
Có nhiều biện pháp để tăng độ nhám, sức kháng trượt của mặt đường bê tông nhựa. Chọn lựa cách nào là tuỳ vào mức độ quan trọng của con đường, điều kiện vật liệu, trình độ công nghệ, thiết bị có sẵn và chi phí xây dựng nó. Giải pháp hữu hiệu nhất để tăng độ nhám cho lớp mặt đường là dùng một lớp phủ tạo nhám mỏng, rất mỏng hoặc cực mỏng (khoảng 1,5cm - 3cm) bằng bê-tông nhựa có hỗn hợp cốt liệu gián đoạn, với độ rỗng khá lớn (12% đến 15%), độ chịu bào mòn cao và dùng chất dính kết là nhựa polime.
Một điều quan trọng cần chú ý là lớp phủ tạo nhám làm bằng hỗn hợp bê tông nhựa có độ rỗng lớn và mỏng nên chịu tác động của nước nhiều hơn các loại bê tông nhựa chặt thông thường. Chỉ có dùng nhựa bitum cải thiện bằng polime (hoặc nhựa cải thiện bằng các hoá chất thích hợp khác) thì mới giữ cho màng nhựa không bong khỏi hạt cốt liệu đá khi bị nước tác dụng. Đặc biệt, nhựa bitum polime chịu được nhiệt độ cao, dù vào mùa hè nhiệt độ mặt đường có lên tới 60 – 65oC cũng không sợ lớp phủ mỏng tạo nhám bị biến dạng, làn sóng, chảy nhựa.
Lớp phủ tạo nhám bằng bê tông nhựa polime cần phải đạt được các yêu cầu sau:
-    Độ chống trơn trượt cao, an toàn cho phương tiện giao thông trên đường.
-    Giảm tiếng ồn, giảm bắn bụi nước từ phương tiện giao thông.
-    Thoát nước rất tốt.
-    Lớp nhũ tương Polyme phải ngăn được nước thấm từ trên xuống.
-    Có tuổi thọ cao hơn BTN thông thường.
-    Chi phí bảo trì, bảo dưỡng thấp.
Lớp phủ tạo nhám bằng bê tông nhựa polime cũng đã được thử nghiệm trên một số tuyến đường có tốc độ xe chạy cao như: Flexxipave của ESSO - Singapo trên đường Bắc Thăng Long - Nội Bài cuối năm 1994, lớp phủ mỏng có độ nhám cao tại quốc lộ 51 năm 1997, đường Pháp Vân - Cầu Giẽ năm 2001, lớp bê tông nhựa tạo nhám công nghệ thuộc loại tiên tiến nhất hiện nay – Novachip của Mỹ trên đường Bắc Thăng Long - Nội Bài năm 2008 và gần đây nhất là lớp bê tông nhựa tạo nhám công nghệ SMA trên cầu Thăng Long năm 2009. Trong các công nghệ trên đây thì công nghệ SMA có vẻ bị lép vế hơn so với các công nghệ khác do sự cố “nứt” trên công trình thử nghiệm và khả năng chống bắn tóe kém hơn. Qua các đoạn rải thử nghiệm trên đây, Bộ GTVT đã có các đánh giá kết quả ban đầu và quyết định lựa chọn công nghệ NovaChip để tạo lớp phủ tạo nhám siêu mỏng cho đường cao tốc đầu tiên ở nước ta – đó là đường cao tốc Thành phố Hồ Chí Minh – Trung Lương.
Công nghệ NovaChip để tạo lớp phủ mỏng cho mặt đường, lần đầu tiên được giới thiệu và áp dụng tại Pháp. Công nghệ này được SCREG Routes STP (Pháp) phát minh đầu tiên vào năm 1986. Novachip ™ là tên thương hiệu được đăng ký của Hiệp hội Đường Quốc gia, là một đơn vị trực thuộc SCREG Routes STP. Công nghệ này đã được phát triển nhằm tăng khả năng chống trượt của mặt đường và nhằm phủ kín các lớp mặt đường cũ và sau đó đã được sử dụng rộng rãi ở Châu Âu. Novachip ™ đã được sử dụng cho các tuyến đường cao tốc, các tuyến đường có lưu lượng xe lớn và các tuyến quốc lộ. Nó cũng được sử dụng thành công trong các khu vực cạnh bó vỉa và cửa thu nước trong khu vực đô thị. Công dụng chính của công nghệ này là dùng để tạo ra lớp phủ mỏng, tạo nhám và độ bằng phẳng mặt đường trên các loại mặt đường cũ. Công nghệ NovaChip thường được sử dụng làm lớp phủ trên mặt đường có xe chạy với tốc độ cao, lưu lượng xe lớn, trên đường cao tốc và các quốc lộ quan trọng.
Công nghệ NovaChip được giới thiệu lần đầu tiên tại Mỹ vào năm 1990. Dự án đầu tiên sử dụng công nghệ NovaChip tại Mỹ được thực hiện vào năm 1992 tại bang Alabama với thiết bị rải được nhập từ Pháp. Trong cùng thời gian đó, nhiều đoạn đường thử nghiệm công nghệ NovaChip cũng được áp dụng ở các bang Mississipi và Texas. Đến nay, đã có 42 bang ở nước Mỹ sử dụng công nghệ NovaChip trong việc tạo lớp phủ mỏng mặt đường với diện tích trên 40 triệu m2 bề mặt các tuyến đường bộ.
Khi so sánh với công nghệ Flexxipave (đã được hãng ESSO - Singapo giới thiệu tại Việt Nam và rải thí điểm 500 m trên đường Thăng Long - Nội Bài vào tháng 9.1994) và SMA trên cầu Thăng Long có thể thấy:
l.  Công nghệ Flexxipave: Lớp phủ mỏng tạo nhám mặt đường có độ dày tối thiểu là 25 mm và bắt buộc phải dùng nhựa Polymer có tính bám dính đặc biệt trộn trực tiếp với cốt liệu đá. Giá thành 1m2 chi phí đầu tư ban đầu của lớp phủ mỏng tạo nhám cao hơn khoảng 2 lần so với lớp phủ mỏng dùng nhựa thông thường. Tuổi thọ của lớp phủ mỏng dày 30 mm dùng nhựa Flexxipave có thể đạt trên 8 - 10 năm. Tốc độ rải thông thường đạt từ 3-5 m/phút. Do hỗn hợp Flexxipave nguội nhanh hơn nhiều so với hỗn hợp bêtông nhựa thông thường, nên hỗn hợp này phải được trộn nóng tại trạm và cự ly vận chuyển để rải không xa quá 20 km, sao cho nhiệt độ lu lèn sau khi rải phải đảm bảo trong khoảng 110-1600 C. Tuy nhiên công nghệ này lại không đòi hỏi thiết bị rải đặc chủng.
2. Công nghệ NovaChip: Lớp phủ mỏng tạo nhám mặt đường có độ dày tối thiểu đạt 1,5cm và chỉ cần dùng nhựa nóng thông thường để trộn với cốt liệu đá mà không cần sử dụng nhựa đặc biệt. Tuy nhiên, lớp lót trên mặt đường cũ lại cần dùng loại nhũ tương có tính bám dính đặc biệt (NovaBond) để tăng cường khả năng dính bám với mặt đường. Giá thành 1m2 lớp phủ mỏng dùng công nghệ NovaChip chỉ cao hơn từ 1,8 – 2 lần dùng nhựa thông thường. Tuổi thọ của lớp phủ mỏng dùng công nghệ NovaChip tương đương như dùng Flexxipave, cự ly vận chuyển không quá xa, sao cho nhiệt độ lu lèn sau khi rải đảm bảo trong khoảng 110-1600 C. Mặc dù có ưu điểm hơn Flexxipave như vậy nhưng công nghệ này lại đòi hỏi thiết bị rải đặc chủng và xe cấp nhũ tương nhựa có tính dính đặc biệt (đây là công nghệ hiện đang được hãng Hall Brother International độc quyền sở hữu và cung cấp). Lớp phủ mỏng dùng công nghệ NovaChip bao gồm 2 phần chính: Phần lớp phủ mỏng dùng bêtông nhựa thông thường với thành phần hạt chọn lọc và phần lớp lót rải trên bề mặt đường cũ (dùng nhũ tương đặc biệt, độc quyền NovaBond).
3. Công nghệ SMA (Stone mastic asphalt use in Europe, split mastic asphalt in Germany and Japan): Là một hổn hợp chắc, bền và chống biến dạng ngang (tạo ra vết lõm ở vệt bánh) nhờ vào liên kết đá với đá nhằm tạo ra cường độ và chất liên kết giữa nhựa đặc và bột khoáng (các hạt nhỏ hơn 0,075mm) với chiều dày tối thiểu có thể rải là 15mm tạo ra độ bền và độ nhám cao. Mặc dù đây là một loại hổn hợp tương đối mới ở Mỹ, đã được áp dụng từ năm 1991 với giá thành ước tính tăng hơn 30% so với rải lớp thông thường nhưng được bù đắp bởi sự tăng lên của tuổi thọ của mặt đường, trước tiên là giảm vết lồi lõm và tăng cường độ bền. SMA được xem như là một cấp phối ưu tiên của các Cơ quan quản lý giao thông và được dùng trong những nơi có mât độ giao thông cao và chi phí bảo dưỡng thường xuyên lớn. Công nghệ này không cần thiết bị rải đặc biệt và tuổi thọ của lớp này có thể đạt 10 năm. Mặc dù nước không thể thấm qua lớp SMA, nhưng kết cấu bề mặt của nó tương tự như kết cấu của lớp ma sát thành phần cỡ hạt mở (Open graded friction course: OGFC). Vì vậy, SMA có độ bền ma sát lớn, yếu tố nhằm nâng cao khả năng giao thông công cộng khi lưu thông trên mặt đường trơn.
So sánh các công nghệ lớp phủ mỏng tạo nhám trên (1 và 2) có thể nhận thấy giá thành của lớp phủ mỏng dùng công nghệ NovaChip thấp hơn so với giá thành lớp phủ mỏng tạo nhám theo công nghệ Flexxipave (Singapore) nhưng lại cao hơn so với công nghệ SMA. Về vật liệu thì công nghệ NovaChip không đòi hỏi nhựa đặc biệt để chế tạo hỗn hợp lớp phủ mỏng, chỉ cần sử dụng lớp lót dùng nhũ tương NovaBond có độ bám dính cao. Công nghệ NovaChip có ưu điểm hơn về mặt kỹ thuật, đồng thời thích hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới (nắng to, mưa nhiều...), công nghệ chế tạo hỗn hợp không đòi hỏi phức tạp nhưng nó lại có một nhược điểm mà rất khó được chấp thuận là “Công nghệ này đòi hỏi thiết bị rải đặc chủng và xe cấp nhũ tương nhựa có tính dính đặc biệt cho loại nhũ tương có tính bám dính đặc biệt và độc quyền (NovaBond) để tăng cường khả năng dính bám với mặt đường”. Nếu xét tổng quan về tất cả các lĩnh vực thì công nghệ lớp phủ mỏng tạo nhám bằng công nghệ SMA nên được nghiên cứu xem xét vì hiệu quả kinh tế - kỹ thuật rõ rệt hơn.
Bộ Giao thông vận tải đã ban hành Quy trình Công nghệ thi công và nghiệm thu lớp phủ mỏng bê tông nhựa có độ nhám cao (22 TCN 345 - 06), Tiêu chuẩn vật liệu nhựa đường polime (22 TCN 319 - 04). Đây là văn bản pháp lý giúp cho các nhà tư vấn thiết kế, các chủ đầu tư, các nhà thầu thi công có thể áp dụng có kết quả lớp phủ tạo nhám trên các quốc lộ quan trọng và đường cao tốc và các nhà máy chế tạo nhựa bitum cải thiện bằng polime cũng đã được xây dựng và sản xuất (ở Cửa lò, Hố Nai, Đồng Nai, Gò Dầu…), có thể đáp ứng nhu cầu sắp tới trong xây dựng đường ở nước ta.
Việc áp dụng thử nghiệm lớp mặt đường có độ nhám cao sử dụng nhựa đường cải thiện bằng polime cũng đã được thực hiện từ những năm 90. Việc áp dụng công nghệ nào cho điều kiện Việt Nam đến nay không còn xa lạ gì về mặt kỹ thuật, tuy nhiên nó còn trở ngại phải được cân nhắc trong vấn đề kinh tế và dây chuyền thiết bị hiện có. Hy vọng rằng trên những quốc lộ quan trọng và mạng lưới đường cao tốc sắp xây dựng sẽ sử dụng rộng rãi và có hiệu quả lớp phủ tạo nhám bằng bê tông nhựa polime để góp phần nâng cao chất lượng của đường và nhất là vấn đề bảo đảm an toàn giao thông .

Tác giả bài viết: Kỹ sư Nguyễn Văn Bích Đơn vị: Công ty CP TVTK Đường Bộ

Tổng số điểm của bài viết là: 0 trong 0 đánh giá
Click để đánh giá bài viết





 

Đăng nhập thành viên

Thống kê truy cập

Đang truy cậpĐang truy cập : 23


Hôm nayHôm nay : 446

Tháng hiện tạiTháng hiện tại : 8535

Tổng lượt truy cậpTổng lượt truy cập : 1440182

Địa điểm công ty


Xem Công ty cổ phần TVTK Đường bộ (HECO) ở bản đồ lớn hơn