Công nghệ bảo dưỡng và tái sinh nguội mặt đường Bê tông nhựa TL-2000 - Giải pháp mới trong duy tu, bảo dưỡng và sửa chữa đường ô tô

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Bắc Ninh là tỉnh có điều kiện thuận lợi để phát triển giao thông vận tải. Mạng lưới giao thông bao gồm đường sắt, đường bộ, đường thuỷ đã được hình thành từ lâu. Hơn nữa, đây là cửa ngõ của thủ đô Hà Nội, trong khu vực tam giác kinh tế trọng điểm Hà Nôi - Hải Phòng - Quảng Ninh nên được Chính phủ quan tâm đầu tư cho phát triển các tuyến đường huyết mạch.

Trong những năm qua, việc xây dựng cơ sở hạ tầng, đặc biệt là giao thông đường bộ tại tỉnh Bắc Ninh là một mục tiêu quan trọng nhằm nâng cao đời sống nhân dân và khai thác tiềm năng kinh tế của địa phương. Sau thời gian dài đưa vào khai thác dưới tác dụng của các yếu tố thời tiết, tải trọng giao thông trên đường chất lượng các công trình đã và đang dần xuống cấp, hư hỏng. Trong điều kiện kinh tế hiện nay việc xây dựng các công trình mới hết sức khó khăn về cả vốn và thời gian, việc nâng cao chất lượng hệ thống hạ tầng cơ sở về giao thông phục vụ nhu cầu đi lại và thuận tiện giao thông là hết sức cần thiết. Việc nâng cao tuổi thọ của công trình và tái sử dụng vật liệu hiện có là yêu cầu cấp thiết do nguồn tài nguyên thiên nhiên có hạn. Các công nghệ mới trong bảo dưỡng, sửa chữa mặt đường thay thế các công nghệ, vật liệu truyền thống đang được nghiên cứu và ứng dụng.

Trên thế giới, TL-2000 đã được cấp bằng sáng chế tại Mỹ (Số 5,284,887 ngày 08-02-1994 và Số 7,041,717 ngày 09-05-2006), Nhật Bản, Châu Âu, Nam Mỹ, Hà Lan, Mexico, Nam Phi và Liên Bang Nga. Các nước đã tiến hành thí nghiệm kiểm tra TL-2000 trong Viện nghiên cứu tại các quốc gia như: Thuỵ Sỹ, Đức, Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, Australia, New Zealand, Vương quốc Anh, Thổ nhĩ kỳ, Nhật Bản, Philippines, Canada và Hoa Kỳ …. TL-2000 sau khi được phun lên bề mặt đường bê tông nhựa sẽ tạo ra một lớp rất mỏng để tái sinh mặt đường bê tông nhựa cũ. Lớp màng mỏng này có tác dụng chống thấm nước, chống lại sự tác động của tia cực tím, các yếu tố thời tiết khác. Vì thế, công nghệ bảo dưỡng và tái sinh nguội mặt đường bê tông nhựa TL-2000 là một giải pháp cần được nghiên cứu và đưa vào thử nghiệm.

2. VẬT LIỆU BÊ TÔNG NHỰA SIÊU MỊN TL-2000

2.1. Quá trình đưa vật liệu TL-2000 vào Việt Nam

- Công nghệ bảo dưỡng và tái sinh nguội mặt đường bê tông nhựa siêu mịn TL-2000 do Công ty TNHH Halik - Israel phát minh, sáng chế và chuyển giao cho Công ty cổ phần JIVC Việt Nam.

- Ngày 26/12/2014 Bộ KH&CN ban hành tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 10545:2014) về Công nghệ vật liệu bê tông nhựa siêu mịn TL-2000.

2.2. Giới thiệu về vật liệu TL-2000

2.2.1. Khái niệm vật liệu TL-2000

TL-2000 là một hợp chất gồm các nhựa đường siêu nhỏ ở dạng chất lỏng màu đen, đơn phân, đồng nhất và đã được cấp bằng sáng chế của Mỹ. Chất này được đổ tràn hoặc được phun lên bề mặt bê tông nhựa cũ tại nhiệt độ thường tạo ra một lớp rất mỏng để tái sinh mặt đường bê tông nhựa cũ mà không ảnh hưởng đến cao độ của đường, khô cứng lại trong 10 -15 phút và có thể thông xe ngay sau 1 giờ thi công. Lớp màng mỏng này có tác dụng chống thấm nước, chống lại sự tác động của tia cực tím, các yếu tố thời tiết khác.

Sơ đồ lớp màng bảo vệ Bê tông nhựa sau khi thi công TL-2000

Lớp màng này giống như là một tấm áo phủ kín bề mặt cho các phản ứng hoá học diễn ra, tạo ra một số chất khí với các tác nhân tái sinh sẽ bắt đầu thấm nhập vào và tái sinh lớp bê tông nhựa cũ tới chiều sâu 6cm so với bề mặt. Toàn bộ hoạt động tái sinh này sẽ diễn ra trong vòng 4 tháng và chiều dày lớp bê tông nhựa được tái sinh hiệu quả là từ 4-6cm.

Sơ đồ chiều sâu tái sinh Bê tông nhựa sau khi thi công TL-2000

2.2.2. Chỉ tiêu kỹ thuật:

Vật liệu bê tông nhựa siêu mịn TL-2000 phải đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật theo Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 10545:2014) về sửa chữa mặt đường bằng vật liệu bê tông nhựa siêu mịn - thi công và nghiệm thu như sau:

2.2.3. Các trường hợp áp dụng TL-2000

* Trường hợp 1: Phun sương TL-2000 (Láng một màng mỏng TL-2000).

Giải pháp này sử dụng TL-2000 để phun lên mặt đường hiện tại tạo ra một lớp màng rất mỏng trên bề mặt giúp kéo dài tuổi thọ của kết cấu áo đường lên 8-10 năm bằng việc thẩm thấu vào bên trong kết cấu áo đường để tái sinh nhựa đường cũ, đồng thời trám kín các vết nứt rộng tới 3mm và chống nước thấm xuống mặt đường.

Láng vật liệu TL-2000 bằng máy và bằng thủ công

* Trường hợp 2: Trám vá ổ gà hay các vị trí bóc BTN cũ.

Trộn hỗn hợp BTN cũ đã được nghiền nhỏ (yêu cầu khô và sạch) với 1,5 - 2,0% vật liệu TL-2000 về khối lượng so với khối lượng của BTN cũ tuỳ thuộc vào thành phần và kích thước hạt của vật liệu BTN cũ, bổ sung thêm 2% bột vôi thủy (CaO - Bột vôi tôi) trong quá trình trộn. Có thể trộn thủ công hoặc bằng máy trộn. Tiến hành đầm nén đảm bảo đạt độ chặt yêu cầu (K=90÷95%). Sau thời gian 1÷2 ngày cho lớp thảm bê tông nhựa nguội khô thì tiến hành láng một lớp TL-2000 lên trên bề mặt để đảm bảo khả năng chống thấm nước cho kết cấu và đảm bảo độ đồng nhất cho bề mặt đường.

Trám vá ổ gà hay các vị trí bóc BTN cũ

2.3. Công trình thử nghiệm áp dụng TL-2000 tại Bắc Ninh

2.3.1. Thi công thử nghiệm vật liệu TL-2000 trên phạm vi cả nước.

Tại Việt Nam, công nghệ này đã được áp dụng tại một số dự án như: Dự án Đường 2/9 - Đà Nẵng (2010), dự án lớp phủ cầu Bộ hành - TP Hà Nội (2010-2012), dự án đường Huỳnh Văn Cù - Bình Dương (2011), dự án thuộc Sở GTVT Bà Rịa - Vũng Tàu (2011), dự án thí điểm tại Quốc lộ 20 - Lâm Đồng (2011), dự án thí điểm tại TP Hồ Chí Minh (2011-2012), dự án thí điểm tại Quốc lộ 1A - Bắc Giang (2015), dự án tại đường Trần Đăng Ninh, Lạng Sơn (2014)….

2.3.2. Thi công thử nghiệm công nghệ bảo dưỡng và tái sinh nguội mặt đường bê tông nhựa TL-2000 tại tỉnh Bắc Ninh

* Địa điểm thi công thử nghiệm: Đường Lý Thái Tổ, tp. Bắc Ninh, tỉnh Bắc Ninh (Đoạn từ ngã 6 vòng xuyến đến cột đồng hồ bên phải tuyến dài 1Km với diện tích khoảng 7.500 m2).

* Hiện trạng công trình: mặt đường đưa vào khai thác và sử dụng từ năm 2002 đến nay sau hơn 10 năm khai thác dưới tác dụng của tải trọng trên đường, các yếu tố thời tiết và các yếu tố khác mặt đường xuất hiện các dạng hư hỏng chính như sau:

- Mặt đường bị nứt nhỏ, bạc màu.

- Mặt đường nứt lưới, các vết đã liên kết với nhau.

- Mặt đường bong bật ổ gà, nứt mai rùa.

* Giải pháp áp dụng vật liệu TL-2000

- Mặt đường bị nứt nhỏ, bạc màu: Láng nhựa TL-2000 lên trên toàn bộ bề mặt đường để trám kín các vết nứt nhỏ, bảo dưỡng và khôi phục đặc tính đàn hồi của nhựa đường giúp kéo dài tuổi thọ của lớp bê tông nhựa.

- Mặt đường nứt lưới, các vết đã liên kết với nhau: giải pháp láng nhựa 2 lớp TL-2000 tiêu chuẩn nhựa 2.7Kg/m2 kết hợp với vải địa kỹ thuật gia cường.

- Mặt đường bị bong bật ổ gà, nứt mai rùa: Tiến hành cào bóc đến hết chiều dày lớp bê tông nhựa hư hỏng. Sử dụng hỗn hợp bê tông nhựa nguội tái sinh TL-2000 trám vá vào vị trí hư hỏng.

Hình ảnh trước khi thi công                                               Cào bóc vị trí ổ gà

Hình ảnh vị trí ổ gà sau khi hoàn thiện                   Máy phun TL-2000 trên bề mặt đường

Hình ảnh công trình sau khi hoàn thành                        Hình ảnh cập nhật sau 1 tháng

3. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM VẬT LIỆU TL-2000

Sau thời gian 06 tháng và 1 năm thi công thì nhóm thực hiện đã tiến hành đánh giá mặt đường sau khi sử dụng vật liệu TL-2000 theo Tiêu chuẩn 10545:2014 của Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành.

Nội dung kiểm tra: Kiểm tra độ nhám, tình trạng mặt đường và khoan lấy mẫu thí nghiệm xác định độ bão hòa nước, xác định độ ổn định, độ dẻo Marshall tại các vị trí láng nhựa TL-2000.

* Kết quả kiểm tra hiện trường:

* Kết quả thí nghiệm trong phòng:

- Độ nhám mặt đường tại các vị trí áp dụng láng mặt TL-2000 sau thời gian 6 tháng thi công và các vị trí mặt đường cũ là tương đương và nằm trong phạm vi độ nhám thiết kế của cấp đường theo Tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành.

- Thí nghiệm xác định độ bão hòa nước sau 6 tháng: Hệ số hiệu quả Kef = 1,23 chứng tỏ khả năng chống thấm nước của mặt đường sau khi áp dụng TL-2000 là khả quan. Các mẫu bê tông nhựa tại các vị trí láng phủ vật liệu TL-2000 có hệ số bão hòa nước nhỏ hơn so với mẫu không láng TL-2000.

à Kết quả thí nghiệm đáp ứng theo TCVN 10545:2014

- Thí nghiệm xác định độ ổn định và độ dẻo Marshall: Độ ổn định và độ dẻo Marshall tại vị trí áp dụng TL-2000 sau 6 tháng và vị trí không áp dụng TL-2000 là tương đương.

àKết quả thí nghiệm đáp ứng theo TCVN 10545:2014

4. NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ VỀ CÔNG NGHỆ BẢO DƯỠNG VÀ TÁI SINH NGUỘI MẶT ĐƯỜNG BÊTÔNG NHỰA TL-2000

* Về công nghệ thi công:

- Công nghệ thi công đơn giản.

- Khả năng thi công cơ động, có thể thi công rải rác toàn đoạn tuyến.

- Không cần lớp dính bám khi dăm vá các vị trí bị bong, bật.

* Về mức độ tác động môi trường: Thân thiện với môi trường, không sử dụng nhiệt trong quá trình thi công.

* Về kỹ thuật:

- Bề mặt đường ổn định, độ nhám tương đối đồng đều, không có hiện tượng bong bật vật liệu. Dính bám giữa lớp vật liệu với mặt đường cũ tốt.

- Các chỉ tiêu về độ nhám, độ bão hòa nước, độ ổn định, độ dẻo Marshall sau khi sử dụng công nghệ bảo dưỡng và tái sinh nguội mặt đường bê tông nhựa TL-2000 đáp ứng theo TCVN 10545:2014 của Bộ Khoa học và Công nghệ.

5. SO SÁNH GIẢI PHÁP TL-2000 VỚI MỘT SỐ GIẢI PHÁP KHÁC

6. KẾT LUẬN

Công nghệ bảo dưỡng và tái sinh nguội mặt đường bê tông nhựa TL-2000 là công nghệ mới được ứng dụng và thử nghiệm tại Bắc Ninh, nó khắc phục được nhược điểm của các biện pháp truyền thống. Đặc biệt vật liệu TL-2000 sử dụng vật liệu không khói, không nhiệt, thân thiện với môi trường hiệu quả kinh tế cao cho công tác duy tu, sửa chữa. Công nghệ này cần được thi công thử nghiệm nhiều hơn và cần có thời gian để theo dõi đánh giá về hiệu quả kinh tế đưa ra được nhiều hơn nữa các thông số kỹ thuật của vật liệu TL-2000.