BÊ TÔNG NHỰA TÁI CHẾ NÓNG, NGUỘI

Như chúng ta đã biết chất lượng bêtông nhựa có vai trò rất quan trọng trọng đối với chất lượng khai thác cũng như tuổi thọ của kết cấu áo đường mềm. Trong quá trình khai thác do chịu tác dụng của tải trọng trùng phục cũng như chịu ảnh hưởng của các điều kiện môi trường nên không tránh khỏi hư hỏng và đến một thời điểm nào đó cần phải tiến hành nâng cấp, tăng cường.

Theo tình hình thực tế tác giả nhận thấy lượng vật liệu cào bóc của mặt đường cũ hiện nay ở Nước ta hầu như chưa có tái sử dụng lại. Công việc này đối với nhiều nước tiên tiến trên thế giới cũng như trong khu vực Đông Nam Á đã nghiên cứu và triển khai ứng dụng rộng rãi. Sau một thời gian nghiên cứu, công ty BMT thấy hợp lý và triển khai nghiên cứu trình bộ GTVT để áp dụng tại Việt Nam.

QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BÊ TÔNG NHỰA

I. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ TÁI CHẾ MẶT ĐƯỜNG
Tài liệu này giới thiệu một công nghệ thi công mới đã được áp dụng rộng rãi trong các Dự án cải tạo đường trong khu vực Châu Á cũng như trên thế giới. Dựa vào phương pháp thi công, công nghệ tái chế mặt đường được chia ra tái chế nóng và tái chế nguội.

I.1. Công nghệ tái chế nguội: Phương án tái chế nguội cũng được chia thành hai trường hợp khác nhau:
I.1.1 Tái sử dụng trực tiếp vật liệu cắt và nghiền từ mặt đường cũ, không thêm hoạt chất gia cố: Vật liệu tái chế sẽ đóng vai trò như lớp móng của đường (Subbase hay Base).

Công nghệ thi công bao gồm việc đào mở rộng đường đến bề rộng thiết kế theo cách thông thường sau đó dùng một máy phay hiện đại với tốc độ thi công rất nhanh để cắt phần mặt đường BTN cũ cùng với một phần móng cấp phối đến một chiều sâu chỉ định (lớn nhất là 30cm) hoặc chỉ phần mặt đường BTN cũ dày từ 8-15cm. Vật liệu này được nghiền vụn trước khi đưa ra băng chuyền của máy và được vun đống dọc hai bên đường hoặc đổ thẳng lên xe vận chuyển tuỳ theo yêu cầu thi công để sau đó có thể tái sử dụng.

Bề mặt sau khi phay sẽ được lu lèn và tiến hành các thí nghiệm kiểm tra để phát hiện các chỗ yếu cục bộ hoặc sình lún sẽ được xử lý và sửa chữa ngay. Sau khi hoàn tất công tác sửa chữa này, bề mặt khuôn đường sẽ được lu lèn lại đạt độ chặt yêu cầu. Vật liệu tái chế đã được vun luống dọc hai bên đường trước đó sẽ được trộn thêm CPĐD nếu cần thiết, san rải trên toàn bề rộng mặt đường với chiều dày 10-15cm sau khi đầm chặt tạo thành một lớp móng đá – nhựa vững chắc.

Máy cào bóc (phay) Wirtgen W2000

Việc thiết kế kết cấu mặt đường trên lớp móng đá nhựa này sẽ được tiến hành dựa trên kết quả đo độ võng đàn hồi bằng cần Benkenmal và có thể đo thêm cường độ đất nền bằng chuỳ xuyên động (DCP). Tuỳ thuộc độ võng đo được và lưu lượng giao thông của đoạn đường thiết kế sẽ tính được chiều dày cần tăng cường lên trên.

Sơ đồ thi công tái chế nguội không phụ gia

Mặt cắt ngang vệt cào bóc

I.1.2 Tái sử dụng trực tiếp vật liệu cắt và nghiền từ mặt đường cũ, có thêm hoạt chất gia cố: Vật liệu cắt ra từ mặt đường cũ sẽ được nghiền vụn & bổ sung thêm cấp phối đá dăm, nước và các chất kết dính khác như ximăng, vôi bột, nhũ tương ….theo tính toán để cải tạo tăng cường khả năng chịu lực, được trộn đều, rải và đầm nén như hỗn hợp đá trộn nhựa thông thường. Vật liệu tái chế lúc này sẽ đóng vai trò như lớp móng chịu lực của phần mặt đường và trong nhiều trường hợp chỉ cần thảm một lớp BTN trên mặt .

Cào bóc và trộn lại với phụ gia

Phạm vi áp dụng:
Phương pháp này được áp dụng tốt nhất cho các đoạn đường không có vấn đề về xử lý nền móng trước khi thi công mặt đường, cần tăng cường trong các khu vực đô thị để kéo dài thời gian phục vụ của mặt đường nhưng không nâng cao độ mặt đường.

Trình tự các bước thi công:
- Dùng máy xới và nghiền mặt và móng đường cũ đến chiều dày thiết kế. Chiều dày này tuỳ thuộc chiều dày các lớp mặt đường cũ và theo tính toán để có hỗn hợp đá nhựa vừa ý sau khi nghiền và trộn.
- Thêm vào hỗn hợp đã nghiền các chất kết dính như vôi bột hoặc nhũ tương… (bằng thiết bị đi kèm)
- Lu lèn hỗn hợp đạt độ chặt yêu cầu.
- Tiến hành đo độ võng bằng cần Benkenmal để xác định chiều dày BTN cần rải thêm lên trên. Chiều dày BTN lớp mặt tối thiểu 5cm.

Sơ đồ thi công tái chế nguội thêm phụ gia

Bê tông nhựa tái chế nguội sau khi lu chân cừu

Bê tông nhựa tái chế nguội sau khi lu lèn hoàn thiện

Ưu và nhược điểm tái chế nguội:

Ưu điểm:

- Vật liệu mặt đường được tái sử dụng tiết kiệm được một nguồn tài nguyên có giá trị.

- Công nghệ này chiếm ưu thế tuyệt đối khi thi công các đoạn đường qua khu dân cư, khu vực đô thị nơi không thể nâng cấp đường bằng cách tôn cao mặt đường hiện tại.

- Móng đường được bóc lộ ra và có thể xử lý triệt để các chỗ yếu cục bộ. Có thể lợi dụng tác dụng lu lèn của xe cộ tham gia giao thông trên đường để tăng cường độ chặt và cố kết của móng đường trong thời gian rất ngắn.

- Công tác thi công các lớp mặt đường được tiến hành trên một móng đường bền vững đồng nhất với độ tin cậy cao.

- Cắt dọc đường cải tạo được cải thiện đáng kể mà không cần tốn khối lượng bù vênh (BTN hoặc CPĐD). Theo thiết kế cũ thì khối lượng này khá lớn.

- Tổng chi phí để hoàn thành công tác mặt đường sẽ tương tự như phương pháp truyền thống hoặc cao hơn một ít nhưng độ tin cậy trong thiết kế sẽ cao hơn nhiều và có khả năng kéo dài tuổi thọ của đường với chi phí duy tu tối thiểu.

- Tốc độ thi công rất nhanh so với phương pháp truyền thống.

- Giảm thiểu khối lượng máy móc thi công cũng như vật liệu thải, thân thiện với môi trường.

- Vật liệu tái chế cũng như móng đường được đầm lèn chặt nên tính ổn định nước được cải thiện rất nhiều.

Nhược điểm:

- Công nghệ tái chế nguội tại chỗ chỉ có thể dùng vật liệu tái chế làm lớp base hoặc subbase, trên bề mặt phải thảm lại một hoặc 2 lớp BTN mới.

- Cần phải tiến hành các thí nghiệm xác định cấu tạo và thành phần của mặt đường nhựa cũ trước khi thi công để xác định lượng nhũ tương cần thêm vào.

- Khó kiểm soát chất lượng khi tái chế trực tiếp ngoài công trình.

- Hỗn hợp dễ bị phân tầng khi dùng máy san gạt thành lớp.

- Đòi hỏi thiết bị thi công phải đồng bộ (máy xới + xe bồn chứa chất kết dính + lu các loại) và phối hợp liên tục, nhịp nhàng.

- Mặt đường cũ đã có sửa chữa hoặc thảm chồng nhiều lần nên chất lượng rất không đồng đều : có đoạn thì rất tốt nhưng cũng cục bộ có đoạn rất xấu . .Việc kiểm tra sửa chữa chủ yếu dựa vào quan sát cũng như kinh nghiệm cử kỹ sư nên không đảm bảo 100% chỗ yếu của mặt đường cũ hoặc các lớp dưới được phát hiện .Do đó có thể gây hư hỏng mặt đường và nhanh chóng làm giảm tuổi thọ của mặt đường .

- Một quy trình xử lý tinh vi phức tạp so với công nghệ hiện nay, và từ đó rất khó thực hiện

- Không thể kiểm soát thành phần đá và hàm lượng nhựa do phụ thuộc vào lớp BTN cũ

I.2. Công nghệ tái chế nóng: Để khắc phục những nhược điểm của phương pháp tái chế nguội, đáp ứng được các tiêu chí kỹ thuật chất lượng của BTN mới và giảm giá thành sản phẩm.

Qua một thời gian dài nghiên cứu và đầu tư công nghệ, công ty BMT đã đạt được một bước tiến dài về quy trình công nghệ tái chế BTN tại trạm.

Từ thiết kế hỗn hợp BTN tái chế ban đầu khoảng 5% và 10%, hiện tại chúng tôi đã phát triển quy trình công nghệ tái chế nhựa với mức độ cao hơn và được chia theo 3 loại:

Loại 1: 15% RAP theo khối lượng hỗn hợp BTN

Loại 2: 16% – 25% RAP theo khối lượng hỗn hợp BTN

Loại 3: ≥ 25% RAP theo khối lượng hỗn hợp BTN, hiện tại là 50%
I.2.1 Quy trình công nghệ tái chế nóng tại trạm

Sơ đồ tái chế BTN nóng tại trạm

Cào bóc lớp BTN cũ và đưa về trạm tái chế

Vật liệu tái chế được nghiền lại

Phân loại vật liệu tái chế

Bin tái chế AMMANN tại trạm Bến Lức

Qui trình tái chế BTN nóng tại trạm

Sản xuất bê tông nhựa nóng với nguyên liệu tái chế

I.2.2 Lĩnh vực sử dụng công nghệ mới: Dùng làm lớp mặt đường bê tông nhựa cho các dự án, phạm vi ứng dụng cho các công trình đường ôtô.

I.2.3 Mục đích công nghệ mới: Tái chế bê tông nhựa của các mặt đường cũ và hư hỏng, cho vào thành phần cấp phối hỗn hợp bê tông nhựa mới. Tận dụng được nguồn rác thải công nghiệp, giúp cải thiện môi trường và tiết kiệm nguồn nguyên liệu khai thác mà vẫn đảm bảo được chất lượng và thỏa mãn các chỉ tiêu kĩ thuật.

I.2.4 Hiệu quả của công nghệ mới:

- Đảm bảo kỹ thuật: Với công nghệ tái chế bê tông nhựa tại trạm được thực hiện tại trạm trộn hiện đại theo công nghệ Đức (AMMANN), công ty chúng tôi hoàn toàn có thể kiểm soát tốt chất lượng bê tông nhựa như bê trông nhựa thông thường.

- Hiệu quả kinh tế: Với việc sử dụng nguyên liệu tái chế từ mặt đường bê tông nhựa cũ có thể tiết kiệm chi phí sản xuất từ 30 –40%.

- Giảm khai thác tài nguyên: Không lãng phí tài nguyên đá và nhựa đường do đã được thu hồi, tái chế và sử dụng lại.

- Không gây ô nhiễm môi trường: Làm sạch môi trường nhờ tận dụng mặt đường bê tông nhựa cũ vốn là rác thải công nghiệp ảnh hưởng xấu đến môi trường; so với các công nghệ tái chế bê tông nhựa hiện hành, công nghệ tái chế tại trạm không gây ô nhiễm môi trường vì được sản xuất tại trạm với mô hình khép kín.

- Có lợi cho xã hội: Có lợi cho các hộ dân hai bên đường vì không cần phải nâng cao độ mặt đường.

I.2.5 Sự đóng góp của vật liệu mới cho đất nước Viêt Nam:

- Giảm bớt rác thải công nghiệp: với nhịp độ công nghiệp hóa đất nước diễn ra nhanh như hiện nay, giải quyết rác thải công nghiệp và vấn đề gây ô nhiễm môi trường của nó trở nên ngày càng cấp thiết. Công nghệ tái chế bê tông nhựa tại chỗ cho phép thu hồi và sử dụng lại các lớp bê tông nhựa cũ, hư hỏng nhằm giúp giải quyết được các vấn đề cấp thiết của môi trường của Việt Nam.

- Giảm lãng phí tài nguyên: với mức độ khai thác tài nguyên đá phục vụ cho công nghiệp như hiện nay có thể sẽ dẫn đến khan hiếm và cạn kiệt tài nguyên Việt Nam. Nhờ sử dụng lại lượng đá thu hồi từ bê tông nhựa cũ vào sản xuất, công nghệ mới cho phép tiết kiệm tài nguyên đá lên đến 50%.

- Tạo ra công nghệ mới: Công nghệ tái chế bê tông nhựa tại trạm mặc dù đã được ứng dụng phổ biến rộng rãi tại nhiều nơi trên thế giới, nhưng chưa được thực hiện ở Việt Nam. Việc đưa công nghệ mới này vào Việt Nam sẽ đánh dấu một bước tiến trong khoa học, kỹ thuật và công nghệ của đất nước.

- Thúc đẩy nền công nghiệp sản xuất bê tông nhựa trong nước: bước tiến về công nghệ tái chế bê tông nhựa tại trạm sẽ thúc đẩy các nhà sản xuất và đầu tư tập trung hơn về công nghệ, khoa học kĩ thuật nhằm nâng cao chất lượng và giảm giá thành sản phẩm, tạo ra các cạnh tranh có lợi cho nền công nghiệp Việt Nam.

Tài liệu tham khảo:

[1] HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ BTN CHỨA RAP THEO PHƯƠNG PHÁP SUPERPAVE – John R. Bulkowski

[2] BÁO CÁO TÓM TẮT VỀ CÔNG NGHỆ TÁI CHẾ BÊ TÔNG NHỰA TẠI TRẠM – TS. Võ Đại Tú.

[3] GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ TÁI CHẾ MẶT ĐƯỜNG – bachkhoadanang.net

TRẦN MINH ĐÔNG
Phòng Phát triển & QLDA