PHẦN MỞ ĐẦU + Sự cần thiết của đề tài Trong những năm qua việc xây dựng cơ sở hạ tầng, đặc biệt là giao thông đƣờng bộ là mục tiêu quan trọng nhằm phát triển kinh tế xã hội, nâng cao đời sống dân cƣ, củng cố an ninh quốc phòng, phục vụ sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nƣớc. Nhu cầu phát triển của ngành giao thông ngày càng cao đòi hỏi chúng ta không ngừng học hỏi nâng cao trình độ, tiếp thu các công nghệ hiện đại của các nƣớc tiên tiến trên thế giới. Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật ngành cũng không ngừng điều chỉnh, cập nhật để hoàn thiện phù hợp với tình hình thực tế trong nƣớc. Trong công trình đƣờng bộ, mặt đƣờng là bộ phận của đƣờng chịu trực tiếp tác dụng của tải trọng.
Để chịu đƣợc các tác dụng đó, tầng mặt đòi hỏi phải làm bằng vật liệu có cƣờng độ và sức liên kết tốt. Hiện nay trên thế giới việc xây dựng mặt đƣờng bê tông xi măng (BTXM) vẫn không ngừng phát triển và diện tích mặt đƣờng BTXM chiếm tỉ lệ ngày càng lớn trong hệ thống mạng lƣới đƣờng ở các nƣớc phát triển. Ở Việt Nam mặt đƣờng BTXM cũng ngày càng trở nên phổ biến nhất là mạng lƣới giao thông nông thôn và đƣờng nội thị. Nó đƣợc xây dựng thử nghiệm tại một số tuyến đƣờng cao tốc và đƣợc xây dựng mới tại hầu hết các sân bay lớn trên cả nƣớc.
Trên địa bàn tỉnh Đồng Nai mặt đƣờng BTXM cũng đƣợc dùng rất nhiều trong các công trình đƣờng giao thông: đầu tƣ xây dựng mới, nâng cấp mở rộng, sửa chữa. Kết cấu này thƣờng đƣợc áp dụng tại những đoạn đƣờng thƣờng xuyên bị ngập nƣớc (do mƣa, lũ, hoặc hệ thống thoát nƣớc mặt đƣờng không có), lên xuống đèo, dốc mà nền đƣờng bên dƣới thƣờng ẩm, chế độ thủy nhiệt của nền bất lợi. Ngoài ra, chất lƣợng thi công mặt đƣờng BTXM phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ nguồn vật liệu, thiết bị thi công, phƣơng pháp 2 thi công, năng lực thi công của nhà thầu. Vì vậy bên cạnh những thành tựu đạt đƣợc vẫn có nhƣng vấn đề cần giải quyết nhƣ: nâng cao khả năng chịu lực, hạn chế vết nứt, độ chống mài mòn, bám phẳng và êm thuận khi khai thác.
Một số mặt đƣờng BTXM nông thôn các địa bàn nhƣ thành phố Biên Hòa, huyện Long Thành, Nhơn Trạch.tỉnh Đồng Nai xuống cấp hƣ hỏng. Các vết nứt 1-2cm trên các tấm bê tông chủ yếu ở các góc của tấm, mặt tấm bị trơ đá mất lớp tạo nhám gây mất an toàn giao thông. Để giải quyết các vấn đề này thì một trong các bài toán cấp thiết là nâng cao chất lƣợng mặt đƣờng BTXM theo hƣớng hoàn thiện công tác quản lý trong quá trình thi công. Chính vì vậy đề tài: “Nghiên cứu, đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng mặt đường bê tông xi măng trong thi công trên địa bàn tỉnh Đồng Nai” đƣợc hình thành nhằm nâng cao một bƣớc chất lƣợng công trình, đạt hiệu quả trong quá trình khai thác, sử dụng.
+ Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu lựa chọn đề ra những giải pháp quản lý nhằm nâng cao chất lƣợng thi công mặt đƣờng BTXM. Căn cứ vào điều kiện thực tế thi công để đề ra các biện pháp quản lý nhằm nâng cao hơn nữa khả năng chịu lực, hạn chế vết nứt, độ chống mài mòn, bám phẳng và êm thuận khi khai thác. + Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu lựa chọn đề ra những giải pháp quản lý nhằm nâng cao chất lƣợng thi công mặt đƣờng BTXM, các dự án thuộc địa bàn tỉnh Đồng Nai. Nghiên cứu xu hƣớng phát triển mặt đƣờng BTXM trên thế giới và xu hƣớng phát triển tại Việt Nam.
Nghiên cứu những giải pháp quản lý nhằm nâng cao chất lƣợng thi công mặt đƣờng BTXM trong điều kiện Việt Nam nói chung và trên địa bàn tỉnh Đồng Nai nói riêng. 3 + Phương pháp nghiên cứu của đề tài Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp việc thu thập số liệu thực tế tại các công trình hiện hữu đang sử dụng mặt đƣờng BTXM. 4 CHƢƠNG 1: CÔNG NGHỆ VÀ THỰC TRẠNG THI CÔNG MẶT ĐƢỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG 1.1 Tổng quan về công nghệ xây dựng mặt đƣờng bê tông xi măng 1.1 Sự phát triển mặt đƣờng bê tông xi măng trên thế giới Mặt đƣờng cứng và mặt đƣờng mềm là hai loại mặt đƣờng đƣợc sử dụng cho giao thông đƣờng bộ và sân bay, đóng vai trò quan trọng trong mạng lƣới giao thông của mỗi Quốc gia, khu vực. Mặt đƣờng cứng, về mặt kết cấu khác với mặt đƣờng mềm ở chỗ, lớp áo đƣờng đƣợc làm bằng BTXM có cƣờng độ chịu nén và chịu uốn rất cao và ổn định.
Mặt đƣờng BTXM thƣờng gồm các tấm BTXM mác bê tông từ 250 – 350. Do bê tông xi măng là vật liệu cứng nhƣng giòn, với độ lún tƣơng đối của bê tông vào khoảng 0,0001 - 0,0003 (tức là 0,01% - 0,03%) cho nên bê tông phải đƣợc đặt trên lớp móng gia cố XM/vôi hoặc móng đá dăm, sỏi cuội có độ chặt và bền vững. Hầu hết các nƣớc trên thế giới hiện nay, trong xây dựng mặt đƣờng ôtô, ngƣời ta sử dụng chủ yếu 2 loại kết cấu mặt đƣờng chính, đó là mặt đƣờng bê tông nhựa và mặt đƣờng BTXM. Đối với những đƣờng cao tốc, đƣờng có lƣu lƣợng giao thông lớn và tải trọng nặng, đặc biệt là các đƣờng cất hạ cánh (CHC) của các sân bay Quốc tế có máy bay hạng nặng và siêu nặng lên xuống, nói chung ngƣời ta thƣờng sử dụng kết cấu mặt đƣờng là BTXM (loại có bố trí cốt thép hoặc không bố trí cốt thép).
Tại nƣớc Anh, ngay từ những năm 1872, ngƣời ta đã làm những đoạn đƣờng BTXM đầu tiên ở 3 đƣờng phố của TP Êdinbua (Scotland). Cho đến nay, loại mặt đƣờng này đã đƣợc xây dựng theo một số chủng loại theo các phƣơng pháp thiết kế khác nhau ở Anh. Ví dụ nhƣ loại mặt đƣờng BTCT hoặc bê tông thƣờng, không cốt thép. Còn nếu có bố trí cốt thép thì lại có thể bố trí theo các dải cốt thép đặt ở thớ chịu lực kéo hoặc bố trí theo kiểu lƣới thép tăng cƣờng bề mặt.
Các tấm BTXM lại có thể đƣợc xây dựng theo kiểu có mối nối hay không có mối nối (dạng BTXM liên tục). 5 Trong công nghệ xây dựng, nƣớc Anh cũng đã trải qua và thay đổi nhiều thế hệ thiết bị thi công, từ thiết bị rải bê tông dài nhƣ một đoàn tàu kéo theo nhiều thiết bị con, rồi đến một vài dạng thiết bị rải theo công nghệ cốt pha trƣợt có kích thƣớc cồng kềnh cho đến những thiết bị nhỏ gọn nhƣng vẫn có hiệu quả. Những yêu cầu kỹ thuật cho mặt đƣờng BTXM dùng trong xây đƣờng bộ tại Vƣơng quốc Anh đã đƣợc Cục đƣờng bộ Vƣơng Quốc Anh soạn thảo nằm trong Tiêu chuẩn phân loại các công trình cầu đƣờng. Loại xi măng đƣợc sử dụng làm mặt đƣờng BTXM phải là loại xi măng nguyên gốc Portland hoặc xi măng Portland nghiền từ xỉ lò cao.
Riêng loại xi măng đông cứng nhanh bị loại trừ để ngăn ngừa việc sử dụng chúng để nhanh chóng đạt tới cƣờng độ yêu cầu 28 ngày với một lƣợng xi măng tối thiểu. Trong mọi trƣờng hợp, lƣợng xi măng tối thiểu cần phải đạt là 280 kg cho 1 m3 bêtông. Cỡ đá dăm làm cốt liệu bê tông có kích cỡ lớn nhất phải là đá có nguồn gốc thiên nhiên thoả mãn tiêu chuẩn BS 882 hoặc xỉ lò cao đƣợc nghiền có dung trọng không nhỏ hơn 1100kg/m3 và thoả mãn tiêu chuẩn ĐS 1047. Độ hạt dẹt tính theo chỉ số Flakiness Index của cốt liệu thô không đƣợc vƣợt quá 35.
Tại nƣớc Mỹ, lần đầu tiên mặt đƣờng BTXM đƣợc xây dựng vào năm 1892, con đƣờng bê tông đầu tiên đƣợc xây dựng dài 24 dặm (38,6 km), rộng 2.7m, dày 12,7cm vào năm 1913. Nhƣng cho đến những năm 1925 - 1930 mới phát triển phổ biến (vào thời điểm đó ở Mỹ đã có tới 360 triệu m2 mặt đƣờng BTXM. Vào năm 1946, sau đại chiến thế giới lần thứ 2, nƣớc Mỹ đã bƣớc vào một kỷ nguyên mới về xây dựng đƣờng bộ. Sau 10 năm, họ đã xây dựng 80000 km, đến năm 1956, Tổng thống Mỹ Eisenhower đã ký một quyết định lịch sử, cho phép xây dựng 66000 km đƣờng BTXM phục vụ hệ thống phòng thủ nƣớc Mỹ.
Năm 1959, Ủy ban đƣờng bộ của Bang Arkansas (Mỹ) đã công bố tiêu chuẩn kỹ thuật dùng trong xây dựng đƣờng bộ (Standard Specifications for Highway Construction), Arkansas State Highway commission, 1959). Ở Mỹ và một số nƣớc châu Mỹ, loại mặt đƣờng bê tông xi măng chiếm khoảng 85 - 90% các đƣờng cao tốc. 6 Tại nƣớc Nga, ngƣời ta đã làm mặt đƣờng BTXM đầu tiên vào năm 1913. Đặc biệt là ở Gruzia, có đƣờng phố Kirop còn giữ đƣợc một đoạn mặt đƣờng BTXM 2 lớp đƣợc xây dựng từ năm đó, cho đến nay vẫn giữ đƣợc trạng thái khai thác tốt sau hơn 80 năm.
Vào những năm 50 của thế kỉ 20, Liên Xô (cũ) cũng đã phát triển rộng rãi việc làm mặt đƣờng ôtô và sân bay bằng BTXM với việc sử dụng các thiết bị rải BTXM liên hợp khá tiện lợi. Tại Trung Quốc, từ những năm 1950, việc sử dụng mặt đƣờng ôtô và sân bay bằng BTXM mới đƣợc bắt đầu nghiên cứu và xây dựng thí điểm và cho đến những năm 70 của thế kỉ 20 đến nay, việc sử dụng mặt đƣờng BTXM mới trở nên phổ biến. Trải qua nhiều năm của thế kỉ 20 cho đến nay, các địa phƣơng khắp Trung Quốc đã phát triển rộng rãi công nghệ làm mặt đƣờng bằng BTXM sử dụng các công nghệ từ đơn giản (các đƣờng huyện) đến hiện đại với nhiều loại máy móc tự chế. Trung Quốc trung bình mỗi năm tăng khoảng 2.000 km và đến năm 2005 mặt đƣờng BTXM chiếm 60%.
Tại nƣớc Đức, hàng năm có khoảng 17 triệu m2 mặt đƣờng BTXM đƣợc xây dựng, trong đó mặt đƣờng BTXM không cốt thép, phân tấm chiếm khoảng 25% mạng lƣới đƣờng cao tốc với lƣu lƣợng giao thông cao. Tại nƣớc Pháp và các nƣớc Tây Âu, tỷ lệ mặt đƣờng này là khoảng 65 - 85%. Tại nƣớc Áo đƣờng cao tốc chiếm khoảng 25% mạng lƣới đƣờng bộ quốc gia, riêng mặt đƣờng BTXM chiếm 2/3 khối lƣợng đƣờng cao tốc. Tại nƣớc Bỉ mặt đƣờng BTXM chiếm 40% của những đƣờng cao tốc và 60% đƣờng nông thôn.
Tổng cộng đƣờng BTXM chiếm khoảng 17%. Tại Hà Lan mạng lƣới đƣờng ô tô có khoảng 113.000 km, trong đó đƣờng BTXM chiếm 10%. Tại Thái Lan, Malaixia 65% các đƣờng cao tốc bằng bê tông xi măng. Tại Nhật Bản 100% các loại mặt đƣờng nông thôn, đƣờng phố chính bằng mặt đƣờng BTXM.