PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Tình hình lún trồi mặt đường bê tông nhựa ở Việt Nam Mạng lưới giao thông của Việt Nam hiện nay đã được cải thiện đáng kể, với việc áp dụng những tiến bộ về khoa học kỹ thuật thì trình độ xây dựng của Việt Nam đã ngang tầm với các nước tiên tiến trong khu vực. Tuy nhiên hiện tượng nhức nhối đang được cả xã hội quan tâm đó là hiện tượng lún hằn vệt bánh xe (lún trồi) trên mặt đường bê tông nhựa (BTN). Theo báo cáo dựa vào khảo sát thực tế của Tổng Cục Đường bộ thì hiện tượng hằn lún chủ yếu tập trung trên các tuyến quốc lộ có lưu lượng xe và tải trọng xe lớn (quốc lộ 1,3,5…); các vùng có thời tiết nắng nóng (khu vực miền Trung) và các vị trí đặc biệt (gần trạm thu phí, đèo dốc, đường cong, ngã tư có đèn tín hiệu, trạm kiểm tra cảnh sát giao thông…). Tình hình lún trồi mặt đường tại Việt Nam Hình - 2.
Mặt cắt ngang hư hỏng lún trồi bê tông nhựa Tình hình lún trồi mặt đường BTN trên thế giới: Lún trồi là một hiện tượng phổ biến trên thế giới trong những năm gần đây, hiện tượng này được mô tả như là một sự dịch chuyển các vật liệu làm mặt đường tạo ra các vệt lún hằn sâu theo hướng tác dụng của bánh xe. Các loại xe khi tham -2- gia vào đoạn đường có lún trồi rất nguy hiểm, đặc biệt nghiêm trọng hơn khi có nước đọng tại các vệt hằn lún. Lún trồi là kết quả của việc tích lũy biến dạng của một vài lớp trong kết cấu áo đường hoặc toàn bộ kết cấu và được xem như một sự cố chính trong kết cấu áo đường mềm. Sự tích lũy biến dạng trong phần mặt của kết cấu được xem là nguyên nhân chính gây ra lún cho toàn bộ kết cấu áo đường.
Hiện tượng lún trồi cũng được ghi nhận ở cả các quốc gia có nền khoa học kỹ thuật phát triển.Hiện tượng lún trồi ở một đoạn Hình - 4.Hiện tượng lún trồi ở tuyến tuyến thuộc bang Michigan (Mỹ) đường Overdale (Canada) Hình - 5. Lún trồi ở Thái Lan Hình - 6. Lún trồi ở Ba Lan Một số biện pháp đề xuất khắc phục hiện tượng lún trồi Để đánh giá các nguyên nhân chính và tìm ra giải pháp khắc phục hiện tượng lún trồi tại Việt Nam thì đã có rất nhiều cuộc hội thảo được tổ chức, các nhà khoa học đều đã đưa ra một số tác nhân chính và cách khắc phục như sau: Về công tác khảo sát thiết kế: Đối với các tuyến đường ô tô cấp cao có nhiều xe tải trọng nặng lưu thông, nếu chỉ tính theo các chỉ tiêu về cường độ như hiện nay là chưa hợp lý. Cần lưu ý khi thiết kế kết cấu áo đường tại các nút giao nhau và tại đoạn đường ra vào nút.
Đối với tuyến đường có lưu lượng xe -3- và tải trọng lớn, cần phải khảo sát chi tiết dòng xe. Đối với các tuyến đường có nhiều tải nặng lưu thông ở khu vực phía Nam trong điều kiện nhiệt độ của lớp BTN có thể lên tới 70o÷72oC nên sử dụng nhựa đường có tính ổn định cao, phải kiểm tra khả năng chịu vệt hằn bánh xe. Đối với đơn vị thi công: Tuân thủ các bước trong thiết kế hỗn hợp BTN (tham khảo QĐ 858-Bộ GTVT và TCVN 8819:2011); chất lượng của cốt liệu (đá dăm, cát) và bột khoáng ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng mặt đường BTN; việc thay thế cát tự nhiên bằng cát xay trong hỗn hợp BTN làm cho khả năng kháng vệt hằn lún bánh xe được cải thiện từ 10 - 15%. Trong quá trình thi công mặt đường BTN phải có quy trình quản lý chất lượng để đảm bảo vật liệu đưa ra ngoài hiện trường có chất lượng như vật liệu đã thiết kế tại trạm trộn (tham khảo TCVN 8819:2011).
Để hạn chế vệt hằn lún bánh xe, cần đặc biệt lưu ý đảm bảo chất lượng nền đường, móng đường và kết cấu lớp BTN phù hợp với thiết kế được duyệt. Đối với các đơn vị quản lý và khai thác: Lựa chọn các đơn vị tư vấn nói chung, tư vấn giám sát (TVGS) nói riêng có đủ năng lực, uy tín để nâng cao chất lượng công tác TVGS. TVGS phải nâng cao trách nhiệm trong công tác kiểm tra giám sát chặt chẽ về vật liệu, về hỗn hợp BTN, về các công đoạn thi công lớp BTN tại hiện trường. Khi có hiện tượng trồi nhựa, vệt hằn lún bánh xe cần chủ động khẩn trương xử lý ngay không để kéo dài, vì thời gian xử lý kéo dài sẽ làm ảnh hưởng đến chất lượng công trình.
Tăng cường kiểm tra chất lượng nhựa đường ngay từ khâu nhập khẩu nhựa đường bao gồm cả xuất xứ nhựa (nguồn gốc của sản phẩm), bởi chất lượng nhựa đường quyết định rất lớn đến chất lượng BTN. Từ các báo cáo và khuyến nghị ở trên đã nêu ở trên. Ta nhận thấy rằng giải pháp khắc phục hiện tượng lún hằn vệt bánh xe được chia thành các nhóm sau: 1. Quản lý tải trọng xe; 2.
Kiểm soát chặt chẽ nguyên liệu đầu vào gồm nhựa và cốt liệu; 3. Kiểm soát quá trình thiết kế sơ bộ, quá trình sản xuất BTN, kiểm tra kỹ lớp móng dưới trước khi thi công lớp mặt BTN; 4. Sử dụng nhựa có phụ gia polime tăng khả năng đàn hồi và sự ổn định nhiệt của mặt đường BTN; 5. Thay đổi phương pháp thiết kế hỗn hợp BTN phù hợp với điều kiện khai thác giao thông hiện nay.
Một trong những biện pháp được quan tâm là quản lý trọng tải xe Lựa chọn giải pháp phù hợp với điều kiện Việt Nam Như đã nêu ở mục trên thì các giải pháp làm hạn chế hiện tượng lún trồi được chia thành 05 nhóm. Tuy nhiên, nhóm giải pháp 1 khó thực hiện với nguyên nhân là Việt Nam có đặc thù chi phí vận tải cao, nhà vận chuyển cần tăng tải trọng cho mỗi chuyến xe trong nỗ lực hạ giá thành vận chuyển. Lốp xe phải chịu được áp suất cao hỗ trợ việc nâng tải trọng hàng hóa so với thiết kế, chính nguyên nhân này dẫn tới tải trọng trên mỗi trục xe tác dụng xuống mặt đường tăng lên một cách đáng kể. Ngoài ra, Việt Nam đang trong giai đoạn phát triển kinh tế, nhu cầu thông thương giữa các vùng miền, các đặc khu kinh tế đang là nguyên nhân phát sinh của tải trọng giao thông cả về lưu lượng lẫn tải trọng.
Vì vậy giải pháp hạn chế tải trọng và lưu lượng xe sẽ làm ảnh hưởng không nhỏ tới sự phát triển chung của nền kinh tế. Nhóm giải pháp 2 và 3 là nhóm giải pháp tương đối hợp lý. Hai nhóm giải pháp này nhằm kiểm soát nguyên vật liệu đầu vào cũng như đảm bảo quá trình thi công đúng kỹ thuật. Mặc dù đã áp dụng tốt nhóm giải pháp trên nhưng những công trình tuy mới đưa vào khai thác như quốc lộ 5, quốc lộ 3, đại lộ Đông - Tây đều đã xảy ra hiện tình trạng lún vệt bánh xe.
Hiện tượng lún trồi còn xuất hiện ở ngay cả các công trình có vốn đầu tư nước ngoài, được nhà thầu giám sát và kiểm tra gắt gao nguyên vật liệu đầu vào cũng như quá trình thi công như quốc lộ 1A thuộc Dự án WB, ADB. Nhóm giải pháp 4 với việc sử dụng phụ gia polime để làm tăng hiệu quả về mặt nâng cao các chỉ tiêu cơ lý của nhựa đường, cũng như các đặc tính kỹ thuật của hỗn hợp BTN là một biện pháp đã được triển khai tại Việt Nam. Tuy nhiên, giá thành của loại vật liệu này khá cao, đồng thời quá trình thi công cũng đòi hỏi những yêu cầu khắt khe về phương tiện cũng như kỹ thuật thi công. -5- Vậy nhóm giải pháp 5 với ưu điểm sử dụng nguồn nguyên liệu có sẵn tại Việt Nam, đã được chứng minh là cải thiện đáng kể khả năng kháng hằn lún vệt bánh xe trên thế giới được xem như một giải pháp hiệu quả tại thời điểm hiện tại.
Đồng thời giá cả không quá cao so với hỗn hợp BTN thông thường, cùng với kỹ thuật thi công phù hợp với điều kiện sẵn có tại Việt Nam nên nhóm giải pháp này đang được xem là nhóm giải pháp tối ưu. Nhiều kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc sử dụng cấp phối đá dăm nhựa (SMA) có nhiều ưu điểm như sau: Có cấu trúc bền vững hơn bê tông asphalt thông thường; Độ bền bề mặt, độ đàn hồi cao; Khả năng chóng mỏi cũng như khả năng chống lão hóa tốt; Sức kháng trượt cao; Hạn chế được vết nứt bề mặt; Độ ồn do chạy xe gây ra thấp; Công nghệ chế tạo, thi công và vận chuyển tương tự như BTN thông thường do đó có thể tận dụng được các thiết bị thi công hiện có tại Việt Nam… Do vậy, SMA được sử dụng có hiệu quả cao để làm lớp phủ của kết cấu áo đường vừa đóng vai trò lớp chịu lực trực tiếp, có vai trò chống lại hiện tượng hằn lún vệt bánh xe… Mặt dù đây là loại vật liệu có nhiều ưu điểm nổi trội hơn so với bê tông asphalt truyền thống nhưng vẫn là một loại vật liệu khá mới mẻ ở Việt Nam. Một số công trình cầu đã bước đầu ứng dụng SMA cho lớp phủ mặt cầu nhưng việc ứng dụng vẫn chưa được thành công như mong muốn. Điều này đòi hỏi chúng ta phải có những nghiên cứu mang tính đầy đủ và hệ thống về loại vật liệu mới này.
Do vậy, đề tài “Nghiên cứu đánh giá công nghệ sử dụng SMA làm lớp mặt trên kết cấu áo đường ở Việt Nam” có ý nghĩa thiết thực và mang tính thời sự. Mục tiêu của đề tài Kế thừa các kết quả nghiên cứu trước đây ở Việt Nam về SMA, đề tài tiếp tục nghiên cứu về khả năng chống hằn lún vệt bánh xe, tính kháng mỏi của cấp phối SMA, đồng thời phân tích về công nghệ sản xuất, thi công SMA để có cơ sở phân tích, đánh giá, đề xuất phạm vi ứng dụng công nghệ SMA cho kết cấu mặt đường ô tô tại Việt Nam nhằm sớm khắc phục hiện tượng vệt hằn bánh xe. -6- Đề xuất được cấp phối điển hình SMA trên cơ sở sử dụng cốt liệu tại Tp. HCM và nhựa đường cải tiến Polime (PMBIII) có khả năng hạn chế tốt vệt hằn bánh xe và tính kháng mỏi cao để kết hợp thi công thực nghiệm tại một công trình tại Tp.HCM bằng máy móc, công nghệ thi công hiện có tại Việt Nam.