Nhựa đường BMT-ATR – Giải pháp chống rutting hữu hiệu

Trong các nguyên nhân dẫn đến rutting mặt đường thì nhựa đường là yếu tố đầu tiên cần phải được cải thiện, đặc biệt với điều kiện khí hậu nhiệt đới và tải trọng, lưu lượng xe lớn như ở nước ta.

Nhựa đường truyền thống 60/70 có nhiệt độ hóa mềm thấp (nhựa tốt nhất hiện nay ở nước ta cũng chỉ đạt khoảng trên 48^oC) và độ ổn định nhiệt thấp (chỉ số PI âm). Bên cạnh đó các nhựa đường truyền thống gốc dầu mỏ hầu như không có tính đàn hồi do đó dễ dẫn đến các biến dạng không hồi phục dưới tác dụng của tải trọng lớn và độ trùng phục cao.

Một trong những giải pháp được các chuyên gia đưa ra để khắc phục khả năng chịu nhiệt của chất kết dính trong BTNN là dùng nhựa đường có cấp kim lún thấp hơn (điển hình là 40/60). Tuy nhiên cần lưu ý rằng nhựa đường 40/60 là nhựa đường cứng, chỉ giúp chúng ta giải quyết được vấn đề nhiệt độ hóa mềm chất kết dính và độ cứng của BTNN, không phải là giải pháp chống rutting hữu hiệu dưới tác dụng của trọng tải lớn và độ trùng phục cao do nhựa 40/60 không có khả năng đàn hồi. Như vậy, việc thay thế nhựa 60/70 bằng nhựa 40/60 cũng chỉ làm cho BTN cứng hơn, ít bị biến dạng dẻo hơn nhưng khi có yếu tố biến dạng cục bộ nhỏ, biến dạng này sẽ trở thành biến dạng dẻo, không hồi phục. Cùng với điều kiện khai thác theo thời gian, biến dạng này sẽ phát triển và rây ra rutting trên diện rộng. Ngoải ra cần lưu ý rằng  đối với đá, đặc biệt là đá gốc axit, nhựa đường truyền thống gốc dầu mỏ có độ bám dính thấp (loại đá tốt nhất cũng chỉ đạt cấp 3). Các thí nghiệm đo vệt lún bánh xe trong môi trường nước bằng thiết bị HWTD còn cho thấy BTN dùng nhựa đường truyền thống có độ lún rất cao (trên dưới 15 mm) và thậm chí còn rất nhiều mẫu bị phá hoại và bong tróc lớn.

Bằng việc ứng dụng các loại nhựa đường cải tiến chúng ta hoàn toàn có thể tăng cường khả năng chống rutting của BTN. Gần đây ở nước ta đã ứng dụng loại vật liệu mới làm chất kết dính là nhựa đường polime (PMB) – nhựa đường cải tiến bằng phụ gia block copolime SBS. Trải qua quá trình thực hiện các phép thử cũng như thi công, ứng dụng thực tiễn, các chuyên gia BMT đều thừa nhận rằng PMB mang lại hiệu quả kỹ thuật cao nhưng lại không mang đến hiệu quả kinh tế lớn do chi phí lớn trong việc cải tiến nhựa đường. Nhìn trên tổng thể, PMB cũng chưa phải giải pháp thích hợp với nước ta trong điều kiện kinh tế như hiện nay.

Từ những khó khăn trong việc giải quyết bài toán thỏa mãn cả đáp án về kỹ thuật và kinh tế, TS Võ Đại Tú cùng các nhà nghiên cứu BMT đã chế tạo thành công nhựa đường BMT-ATR – một giải pháp hữu hiệu chống rutting với hiệu quả kinh tế cao vượt trội.

Hình 1 – Cấu trúc hóa học của phụ gia chính trong thành phần nhựa đường BMT – ATR

BMT-ATR là loại nhựa đường cải tiến của Công ty cổ phần đầu tư xây dựng BMT, được sử dụng để tăng cường khả năng chịu nhiệt và giảm biến dạng lún – đùn trồi của BTN. Về mặt hóa học, BMT-ATR là loại nhựa đường biến tính bằng copolime dẻo nhiệt đã lưu hóa và các chất phụ gia (không chứa SBS). Các polime liên kết với nhựa đường thông qua các liên kết hóa lý nhờ sự có mặt của các chất phụ gia, tạo nên một hệ keo đồng nhất với những đặc tính vượt trội. BMT-ATR làm tăng khả năng chịu tải trọng và đàn hồi của nhựa đường ở nhiệt độ cao. Ngoài ra BMT-ATR cải thiện đáng kể khả năng chịu biến dạng dẻo không hồi phục, tăng cường khả năng kháng nước và sức kháng trượt của bê tông nhựa. BMT-ATR. BMT-ATR thích hợp sử dụng trong các lĩnh vực xây dựng cầu đường ở các vùng khí hậu nhiệt đới, các đường cấp cao có lưu lượng và tải trọng xe cao, các ứng dụng trong các công trình giao thông khác, đặc biệt là ở những nơi có áp lực cao thường xuyên lên mặt đường và các vùng ngập nước.

Hình 2 – So sánh nhiệt độ hóa mềm tối thiểu của nhựa ATR-1, ATR-2 so với nhựa 60/70 và PMBI

Với điều kiện nước ta hiện nay, BMT đang phát triển 2 mác nhựa BMT-ATR-1 và BMT-ATR-2 tương ứng với từng điều kiện sử dụng và khai thác của mặt đường.

BMT-ATR-1 cải tiến nhựa 60/70, có thể sử dụng cho các ứng dụng sau:

• Bê tông nhựa chặt cường độ cao;
• Đường cấp cao A1, A2; các đường quốc lộ, tỉnh lộ;
• Đường có thiết kế lane đặt biệt chịu tải trọng cao;
• Đường đi ngang qua các khu vực ngập nước, vùng thời tiết nóng

 Hình 3 – So sánh độ lún vệt bánh xe của BTNN ATR-1 và nhựa 60/70 (Cấp phối C10) – thí nghiệm trong môi trường không khí 60^oC

BMT ATR-2  có phạm vi sử dụng rộng rãi hơn, đặc biệt dành cho các khu vực có mức độ chịu tải cao hơn:

• Bê tông nhựa chặt cường độ cao;
• Bê tông nhựa cấp phối gián đoạn, cấp phối rỗng tạo nhám;
• Mặt đường láng nhựa, lớp chống nứt phản ảnh;
• Đường cao tốc, đường xe siêu trường siêu trọng;
• Đường đầu cầu, đường hạ cất cánh sân bay, bến cảng;
• Đường có thiết kế lane đặt biệt chịu tải trọng cao