CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NOVACHIP LÀM LỚP PHỦ MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA 1. Khái niệm về vật liệu Novachip làm lớp phụ mặt đường - Trong những năm gần nay, cùng với việc phát triển nhanh của nền kinh tế thì phương tiện giao thông cũng tăng nhanh, một trong những vấn đề lớn của ngành giao thông rất được quan tâm là an toàn giao thông. Tai nạn giao thông xảy ra ngoài các nguyên nhân, nhưng yếu tố quan trọng góp phần tăng tai nạn giao thông là trơn trượt, đặc biệt khi xe chạy tốc độ cao trên các đường cao tốc, đăc biệt trong điều kiện đường ẩm ướt. - Tạo nhám mặt đường nhằm tăng sức chống trượt của mặt đường là một yếu tố rất quan trọng đảm bảo an toàn xe chạy, đặc biệt khi xe chạy với vận tốc cao, mặt đường bị ẩm ướt.
Để tạo nhám mặt đường có thể sử dụng nhiều phương pháp, hiện nay có một phương pháp tạo nhám mặt đường có nhiều ưu điểm vượt trội đó là thi công lớp phủ siêu mỏng tạo nhám theo công nghệ NovaChip. + Khái niệm về vật liệu NovaChip: - NovaChip là công nghệ rải một lớp bê tông nhựa nóng, cấp phối gián đoạn, có chiều dày mỏng (0.5cm) trên mặt đường khi đã tưới nhũ tương nhựa đường polyme. - Công nghệ NovaChip là công nghệ kết hợp quá trình hàn kín bề mặt với mặt đường trải hỗn hợp nhựa nóng và độ linh hoạt trong bảo dưỡng, kết quả tạo ra một bề mặt lâu bền. - Hỗn hợp bê tông nhựa được gọi là hỗ hợp bê tông nhựa NovaChip, được hình thành từ hỗn hợp gồm nhựa đường Polime, cốt liệu thô, cốt liệu mịn, bột khoáng được trộn theo một tỷ lệ nhất định bằng trạm trộn theo thiết kế hỗn hợp được tính toán từ trước.
- Nhũ tương nhựa đường Polime dùng cho lớp dính bám gọi là vật liệu dính bám Novabond, lớp dính bám gọi là lớp dính bám novabond - Công nghệ NovaChip sử dụng máy rải chuyên dùng (máy rải Novapaver) để tạo nên lớp phủ NovaChip, trong quá trình rải tạo lớp phủ NovaChip vật liệu dính bám 5 Novabond được tưới lên bề mặt đường, sau đó hỗn hợp nhựa NovaChip được rải lên và lu lèn. + Mục tiêu, nhiệm vụ chính của lớp phủ mỏng dùng công nghệ NovaChip: - Dùng làm lớp phủ mỏng tạo nhám và độ bằng phẳng, chịu mài mòn trên mặt đường, thường được sử dụng làm lớp phủ trên mặt đường xe chạy tốc độ cao, lưu lượng xe chạy lớn. - Dùng làm lớp bảo dưỡng phủ trên mặt đường cũ, tạo nên độ bằng phẳng và tạo độ nhám cao - Có thể rải một lớp rất mỏng (0,9-2,5cm) và tốc độ thi công rất nhanh (18- 31m/phút) - Mặt đường thoát nước tốt và rất nhanh, chống văng bụi nước giảm hạn chế tầm nhìn khi trời mưa - Độ bền cao, giảm ồn phát ra dưới bánh xe với mặt đường + Những nhược điểm: - Dùng máy rải chuyên dùng nên không tận dụng được hết công nghệ thi công hiện có. - Giá thành tương đối cao.
+ Phạm vi ứng dụng: - Các đường cấp cao, đường cao tốc xe chạy tốc độ cao, các đường qua khu vực mặt đường thường xuyên bị ẩm ướt. Việt Nam đã thử nghiệm và áp dụng công nghệ tạo nhám NovaChip trên một số tuyến đường cấp cao, đường cao tốc như: Láng – Hòa Lạc, Sài Gòn – Trung Lương, một số cầu vượt trong đô thị và bước đầu thu được hiệu quả nhất định. - NovaChip cũng có thể được sử dụng cải tạo lại các mặt đường cũ. Thực tế từ những nghiên cứu, áp dụng công nghệ NovaChip trên thế giới và bước đầu tại Việt Nam cho thấy đây là giải pháp hữu hiệu tạo nhám tốt cho mặt đường xe chạy tốc độ cao của các đường cấp cao và đường cao tốc.
Cần nghiên cứu, phân tích, đánh giá một cách cẩn thận, khoa học khi áp dụng rộng rãi công nghệ tạo nhám NovaChip vào các đường cấp cao, đường cao tốc đạt hiệu quả kinh tế – kỹ thuật cao. Vật liệu tạo thành lớp phủ Novachip 1. Nhựa đường polime Nhựa đường Polime thỏa mãn các yêu cầu trong “quy định tạm thời về kỹ thuật thi công và nghiệm thu lớp phủ siêu mỏng tại nhám trên đường ô tô”, phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật quy định trong bảng 1-1 Việc kiểm soát chất lượng, thí nghiệm nhựa đường Polime phải tuân thủ tiêu chuẩn 22 TCN 319 : 2004 Bảng 1-1 Tiêu chuẩn quy định đối với nhựa đường Phương pháp Yêu cầu Chỉ tiêu thử nghiệm thí nghiệm PMB-I PMB-II PMB-III Nhiệt độ hóa mềm (PP vòng và min.80 22TCN319:2004 bi) Độ kim lún ở 250C, 22TCN319:2004 50 -70 40 -70 Nhiệt độ bắt lửa 22TCN319:2004 min.230 Lượng tổn thất sau khi đun nóng 22TCN319:2004 max. 0,6 ở 1630C trong 5 giờ Tỷ lệ độ kim lún của nhựa đường sau khi đun nóng ở 1630C trong 5 22TCN319:2004 min.65 giờ với độ kim lún ở 250C Khối lượng riêng ở 250C 22TCN319:2004 min.99 Độ dính baùm vôùi ñaù 22TCN319:2004 min.
caáp 4 Độ đàn hồi ở 250C, mẫu keùo daøi 22TCN319:2004 min.70 10cm Độ ổn định lưu trữ gia nhiệt ở 163oC trong 48h,sai khác nhiệt 22TCN319:2004 max. 3,0 đđộ hóa mềm phần trên và phần dưới của mẫu. Độ nhớt ở 135oC (Con thoi 21, tốc độ cắt 18.6s-1 nhớt kế 22TCN319:2004 max. Nhũ tương nhựa đường Polime Nhũ tương Polime làm lớp dính bám – PMEM (polymer modified emulsion membrane) phải thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật ở bảng 1-2 Bảng 1-2 – Tiêu chuẩn quy định đối với nhũ tương Polime Chỉ tiêu thử nghiệm Phương pháp TN Tiêu chuẩn Thí nghiệm trên mẫu nhũ tương Độ nhớt saybolt Furol ở 500C, s 22 TCN 354 : 2006 20 -125 Độ ổn định lưu trữ, 24h, % 22 TCN 354 : 2006 max.1 Hàm lượng hạt quá cỡ (Thí nghiệm sàng), % 22 TCN 354 : 2006 max.
0,1 Độ khử nhũ ( 35ml, 0.8% dioctyl sodium 22 TCN 354 : 2006 min. 40 sulfosuccinate), % Hàm lượng dầu, % 22 TCN 354 : 2006 min. 63 Thí nghiệm trên mẫu nhựa thu được sau khi chưng cất Độ kim lún, 0.1mm 22 TCN 279 : 2001 60 – 120 Độ đàn hồi ( ở 250C, mẫu kéo dài 20cm), % 22 TCN 319 : 2004 min. 50 Lượng hòa tan trong Tricloroethylene, % 22 TCN 279 : 2001 min.
97,5 Tham khảo tiêu chuẩn của AASHTO Bảng 1-3– Tiêu chuẩn nhũ tương dính bám theo AASHTO Chỉ tiêu thử nghiệm Phương pháp TN Tiêu chuẩn Thí nghiệm trên mẫu nhũ tương Độ kim lún ở 250C, s AASHTO T59 20-100 Độ ổn định lưu trữ, 24h, % AASHTO T59 1 max Thí nghiệm sàng, % AASHTO T59 0.05 max Hàm lượng nhựa thu được sau khi chưng cất, % AASHTO T59 63 min Hàm lượng dầu thu được sau khi chưng cất, % AASHTO T59 2 max Độ nhũ hóa, 35 ml, 0,8% dioctyl sodium AASHTO T59 60 min sulfosuccinate, % Thí nghiệm trên mẫu nhựa thu được sau khi chưng cất Độ kim lún AASHTO T49 60 – 120 Độ đàn hồi, % AASHTO T301 60 min 8 1. Đá dăm Đá dăm được nghiền (xay) từ đá tảng, đá núi; có kích thước lọt sàng lớn nhất 4. Đá dăm lấy từ nơi chọn lọc trước, được nghiền nát sao cho phù hợp với những tiêu chuẩn kỹ thuật quy định trong bảng 1-4. Nếu có nhiều nguồn đá dăm khác nhau được sử dụng thì mỗi loại cốt liệu thô phải đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật theo bảng 1-4 Bảng 1-4 - Đặc tính cốt liệu đá dăm Chỉ tiêu thử nghiệm Tiêu chuẩn PP Thí nghiệm Độ mài mòn Los Angeles (LA), % TCVN 7572-12 : 2006 Hàm lượng hạt bị đập vỡ 1 mặt, % 100 TCVN 7572 - 18 : 2006 2 mặt, % min.
85 Hàm lượng hạt thoi dẹt tỉ lệ hạt 3:1, % max. 15 TCVN 7572 - 13 : 2006 tỉ lệ hạt 5:1, % max. 8 TCVN 7572 - 13 : 2006 Hàm lượng bụi, bùn, sét, % max. 2,0 TCVN 7572 - 8 : 2006 Hàm lượng sét cục, % max.
0,25 TCVN 7572 - 8 : 2006 Hàm lượng hạt mềm yếu, phong hóa, % max. 2 TCVN 7572 - 17 : 2006 Độ dính bám của đá với nhựa đường, cấp min. Cấp 4 TCVN 279 : 2001 Tham khảo tiêu chuẩn AASHTO và ASTM Bảng 1-5 - Đặc tính cốt liệu đá dăm theo AASHTO Chỉ tiêu thử nghiệm Phương pháp TN Tiêu chuẩn Độ mài mòn Los Angeles (LA), % AASHTO T96 25 max Hàm lượng hạt thoi dẹt (hạt có tỉ lệ 3:1) % ASTM D4791 25 max % nghiền, một mặt ASTM D5821 95 min % nghiền, hai mặt ASTM D5821 85 min Độ hao mòn Micro – Deval, % AASHTO T327 18 min Độ mài bóng - PSV AASHTO T279 31 min 9 1. Cát xay Được nghiền (xay) từ đá gốc sản xuất ra, có kích thước lọt sàng 4.
Cát thiên nhiên không được dùng cho NovaChip. Cát xay phải phù hợp với những tiêu chuẩn quy định trong bảng 1-6 Bảng 1-6 - Đặc tính cốt liệu mịn Chỉ tiêu thử nghiệm Tiêu chuẩn PP Thí nghiệm Chỉ số cát tương đương - ES, % min. 50 AASHTO T176 Mo đun độ lớn min. 2 TCVN 7572-2 : 2006 Độ góc cạnh (độ rỗng của cát ở trạng thái min.
45 22 TCN 356 : 2006 không đầm), % Hàm lượng sét cục max. 0,5 TCVN 7572-8 : 2006 Tham khaûo tieâu chuaån AASHTO Bảng 1-7 - Đặc tính cốt liệu mịn theo AASHTO Chỉ tiêu thử nghiệm Phương pháp TN Tiêu chuẩn Chỉ số cát tương đương - ES AASHTO T176 45 min Thử nghiệm với Metylen xanh (vật liệu kích AASHTO TP57 10 max cỡ lọt sàng lớn hơn 75µm Hệ số rỗng cốt liệu mịn ở trạng thái rời AASHTO T304 45 min 1. Bột khoáng Bột khoáng được sử dụng như một chất kết dính để đáp ứng các tiêu chuẩn cấp phối. Bột khoáng sản xuất từ đá cacbonat ( đá vôi can - xít, đô lô mit) sạch được nghiền nát.
Bột khoáng nên tự tan chảy với hàm lượng độ ẩm dưới 1%. Bột khoáng phải đáp ứng các yêu cầu cấp phối trong bảng 1-8 dưới đây: Bảng 1-8 - Tiêu chuẩn cấp phối bột khoáng Kích cỡ lọt sàng, µm Lượng lọt sàng, % 600 100 300 95-100 75 70-100 Chỉ số dẻo (của bột khoáng nghiền từ đá cacbonat): max. Thành phần cấp phối và tính toán thành phần cấp phối 1. Trình tự thiết kế: - Kiểm tra các chỉ tiêu cơ lý của các loại vật liệu ( đá, cát xay, bột khoáng, nhựa) dùng chế tạo phải thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật quy định - Phối hợp các loại cốt liệu để đạt được một đường cong cấp phối hỗn hợp cốt liệu thỏa mãn đường bao cấp phối của NovaChip.