Giới thiệu về công nghệ tái chế mặt đường nhựa
Những nghiên cứu về các vấn đề kinh tế và môi trường đã thúc đẩy nền công nghiệp tái chế thép, nhôm, chất dẻo, … và các loại vật liệu khác. Trong số đó, mặt đường nhựa là một trong những loại vật liệu có thể tái chế đã được các nhà nghiên cứu và đầu tư trên thế giới đưa vào ứng dụng rộng rãi. Theo nhà nghiên cứu Taylor , mặt đường nhựa tái chế (RAP – Reclaimed Asphalt Pavement) đã được đề cập đến từ năm 1915 nhưng nó không được phổ biến rộng rãi. Đến năm 1970, nhu cầu sử dụng RAP trở nên thiết thực do sự gia tăng giá thành của nhựa đường và sự khan hiếm của vật liệu đá. Những vấn đề liên quan đến kinh tế và môi trường này đã thúc đẩy phát triển công nghệ sản xuất bê tông nhựa (BTN) có pha chế RAP [1].
Theo thống kê của nhà nghiên cứu John Sullivan, vào những năm 70 của thế kỉ 20 đã có khoảng 10 triệu tấn RAP (tương ứng 33%) được sử dụng, cho phép giảm đáng kể giá thành của BTN mà vẫn thỏa mãn các đặc tính và chỉ tiêu kĩ thuật [2].
Nhà nghiên cứu Decker liệt kê 5 phương pháp sử dụng RAP: tái chế nguội tại trạm, tái chế nóng tại trạm, tái chế nguội tại chỗ, tái chế nóng tại chỗ, khôi phục RAP [3]. Theo báo cáo của Cục giao thông Minnesota (Minnesota Department of Transportaion), công nghệ tái chế nóng BTN là phương pháp được dùng phổ biến và mang lại hiệu quả cao nhất nhờ những ưu điểm sau [4]:
1) Kiểm soát tốt chất lượng BTN như sản xuất BTN nhựa thông thường;
2) Tiết kiệm chi phí từ 20 – 30%;
3) Không lãng phí tài nguyên đá và nhựa;
4) Không gây ô nhiễm môi trường.
Hình 1 – Biểu tượng xanh khẳng định chất lượng bê tông nhựa tái chế của Hiệp hội nhựa đường Virginia (Virginia Asphalt Association)
Theo thống kê của Tập đoàn Shell hiện nay có 80 – 90% mặt đường BTN được đưa vào tái chế tại các nước Đức, Mỹ, Bỉ, Hà Lan, Luxembourg; 50 – 60% tại Trung Quốc, Slovenia, Thụy Điển, Thụy Sỹ và Đan Mạch. Trong quá trình tái chế khoảng từ 20 – 35% RAP được đưa vào trộn với hỗn hợp BTN mới. Hiện nay đã có nhiều công nghệ trạm trộn tại châu Âu, Nhật Bản… cho phép tái chế với hàm lượng RAP lên đến 100%. Công nghệ tái chế nóng BTN trên thế giới đã bước vào giai đoạn thương mại từ những thập niên cuối của thế kỉ XX. Năm 2006, tại Đức, Luxembourg, Hà Lan lượng BTN có chứa RAP được sản xuất ra chiếm đến 90% tổng lượng BTN toàn quốc.
Hình 2 – Sản lượng BTN tái chế tại một vài quốc gia trên thế giới
Công nghệ tái chế nóng BTN cũng như phương pháp thiết kế hỗn hợp BTN có chứa RAP hiện nay đã không còn là bí mật thuộc bất kì cơ quan, quốc gia nào. Tại Châu Âu, trên 95% các trạm sản xuất BTN được thiết kế để có thể sử dụng RAP theo công nghệ tái chế nóng. Phương pháp thiết kế RAP có thể được tìm thấy dễ dàng trong nhiều tài liệu mở trên Internet. Phổ biến nhất là phương pháp thiết kế Superpave theo John Bukowski. Năm 2001, dựa theo phương pháp của Bukowski, Viện Nghiên Cứu Giao thông Quốc Gia Mỹ (Transportation research board – Nation Research Council) đã đưa ra tiêu chuẩn về thiết kế BTN có chứa RAP. Năm 2002, Cục giao thông Minnesota ban hành tiêu chuẩn thiết kế RAP theo cả phương pháp Superpave và Marshall/Hveem [4]. Châu Âu ban hành tiêu chuẩn kĩ thuật EN 13108-8 dành cho BTN chứa RAP năm 2005. Tiểu chuẩn ngành sản xuất BTN của New Zealand TNZ M/10: 2005 cũng có đưa ra yêu cầu và chỉ tiêu kĩ thuật cho RAP. Ngoài ra qua quá trình nghiên cứu và thử nghiệm một vài con đường ở tiểu bang Florida, nhóm các nhà nghiên cứu Sungho Kim, Thomas Byron, Gregory A. Sholar, Jaeseoung Kim thuộc Sở Giao thông Florida cũng công bố tiêu chuẩn thiết kế BTN chứa RAP REV 1-17-2, FA 2-6-12 trong bảng báo cáo năm 2007.
Hình 3 – Tái chế bê tông nhựa tại nhà máy
Mặc dù công nghệ tái chế đã phát triển mạnh mẽ ở các nước trên thế giới, tuy nhiên công nghệ này vẫn còn là điểu mới lạ đối với nước ta. 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. Giải pháp xử lý của Nước ta hiện nay là cào bỏ lớp bêtông nhựa cũ và thay thế bằng lớp bêtông nhựa mới hoặc phủ chồng thêm một lớp bêtông nhựa mới lên lớp mặt đường cũ. Theo tình hình thực tế, lượng vật liệu cào bóc của mặt đường cũ hiện nay ở nước ta hầu như chưa có tái sử dụng lại và trở thành rác thải công nghiệp, tạo gánh nặng cho môi trường. Các giải pháp này đưa đến nhiều bất lợi cho kinh tế và môi trường: lãng phí vật liệu, ô nhiễm môi trường, cạn kiệt tài nguyên đá và nhựa, …
1. Taylor, N. H., “Life Expectancy of Recycled Asphalt Paving,” Recycling of Bituminous Pavements, L.E. Wood, ed., ASTM STP 662, American Society of Testing and Materials, Philadelphia, Pennsylvania, 1978, pp. 3-15.
2. Sullivan, J., “Pavement Recycling Executive Summary and Report,” FHWA-SA-95-060, Federal Highway Administration, Washington, D.C., March 1996.
3. Decker, D. S., “State of the Practice for use of RAP in Hot Mix Asphalt,” Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, Volume 66, 1997, pp. 704.
4. Michael S. Sondag, Bruce A. Chadbourn, Andrew Drescher. Investigation of recycled asphalt pavement (RAP) mixtures. Minnesota Department of Transportation. Final report 2002. 94 p.
TS. Võ Đại Tú