Bê Tông Nhựa Nóng

BÀN VỀ NGUYÊN NHÂN GÂY HƯ HỎNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA

Những hư hỏng nhanh mặt đường bê tông nhựa trong thời gian qua ở nước ta chủ yếu có mấy hiện tượng sau: Xô dồn lớp mặt bê tông nhựa, lún vệt xe, nứt rạn bong bật, lún nứt cao su khi ô tô đi qua có nước đục phụt lên.

1.    Về hiện tượng xô dồn lớp mặt bê tông nhựa

Kết cấu lớp mặt bê tông nhựa của ta hiện nay chủ yếu được cấu tạo như sau, chỉ khác nhau về chiều dầy các lớp mà thôi :
1.1. Lớp mặt bê tông nhựa đặt trực tiếp trên lớp móng đá dăm cấp phối (ĐDCP) cơ sở (thường goi theo tiếng Anh là lớp base), dưới lớp móng base là lớp móng dưới (sub-base) cũng bằng ĐDCP có chỉ tiêu chất lượng thấp hơn lớp base; giữa lớp mặt bê tông nhựa và lớp móng ĐDCP base được liên kết với nhau bởi một lớp nhựa thấm bám bằng nhựa nhũ tương a-xít hoặc bằng nhựa lỏng với tiêu chuẩn 0,5 – 1,3 l/m2 ( Theo TCVN 8819:2011).

1.2. Lớp mặt bê tông nhựa là loại bê tông nhựachặt (có bột khoáng) đặt trên lớp bê tông nhựa cơ sở là loại bê tông nhựa rỗng (không có bột đá); giữa chúng cũng được liên kết với nhau bởi lớp dính bám bằng nhựa nhũ tương hoặc nhựa lỏng với tiêu chuẩn  0,3-0,6l/m2 ( TCVN 8819:2011).

Về nguyên tắc các lớp kết cấu áo đường phải là một hệ thống các lớp được gắn kết chặt với nhau tạo thành một kết cấu liên tục để cùng nhau chịu lực do tải trọng xe chuyền xuống . Nhưng vì một lý do nào đó chúng không liên kết tốt với nhau thì lớp mặt trên cùng sẽ nhanh chóng bị xô dồn do không chịu được lực trượt dọc dưới tác dụng của lực bánh xe, lực trượt này sẽ cực đại khi phanh xe.

Có nhiều lý do làm lớp mặt bê tông nhựa không liên kết tốt với lớp dưới, theo chúng tôi cho lý do chính là từ nhựa tưới dính bám:

•    Nếu dùng nhựa nhũ tương:

Hai  đặc trưng thông số của nhũ tương axít có liên quan đến khả năng dính bám là tốc độ phân tách (thuật từ tiếng Anh là cuting) và hàm lượng nước trong nhũ tương (khoảng 40-45% nước so với khối lượng nhựa bitum trong nhũ tương). Khi sử dụng tưới dính bám ở hiện trường người thi công phải thực hiện thông số phân tách này bằng kinh nghiệm chứ không bằng thí nghiệm kiểm tra cụ thể được:

Thông số tốc độ phân tách phụ thuộc vào nhiệt độ không khí lúc thi công, phụ thuộc vào tính chất bề mặt vật liệu lớp cơ sở bên dưới. Ví dụ có bụi nhiều hay ít; nếu lớp móng là ĐDCP thì còn phụ thuộc vào tính hấp thụ hoá – lý giữa bề mặt đá với nhũ tương, đá có tính axít khác với đá có tính kiềm. Do đó đòi hỏi người thi công phải có nhiều kinh nghiệm mới bảo đảm được yêu cầu sao cho nhũ tương phân tách trọn vẹn  mới thi công lớp bê tông nhựa bên trên. Nếu chưa phân tách trọn vẹn thì hàm lượng nước có trong nhũ tương chưa bay hơi hết, sẽ còn lại một lượng nước nhất định trong lớp dính bám và đó chính là nguồn gốc gây dính bám kém.

Trong trường hợp vừa  thi công vừa  bảo đảm giao thông thì việc bảo đảm những yêu cầu này còn gặp nhiều khó khăn hơn, ví dụ trong thực tế cho thấy nhiều trường hợp xe đi lên làn đường mới tưới xong dính bám chưa đủ thời gian phân  tách, do đó còn kéo theo mất ít nhiều lượng nhựa tiêu chuẩn .Mặt khác về tâm lý, do chưa nhận thức đầy đủ về tầm quan trọng của lớp dính bám, xem như lớp phụ, do đó sinh coi thường, làm ẩu mà tư vấn giám sát cũng như chủ đầu tư không thể kiểm tra định lượng được. Trong quy trình thi công bê tông nhựa cũng chỉ quy định kiểm tra bằng mắt sự dính bám giữa 2 lớp trên mẫu khoan.

•    Nếu dùng nhựa lỏng:

Nhựa lỏng được lấy tách từ dây chuyền chưng cất ở nhà máy lọc dầu thô, hoặc được pha chế làm lỏng nhựa từ nhựa đặc bằng dung môi hoà tan – (Theo  TCVN 8818-1:2011).
Cách nào thì nhựa lỏng cũng có một hàm lượng dầu không có tác dụng dính bám.  Khi sử dụng  làm lớp dính bám thì cũng phải chờ thời gian bốc hơi ( từ chuyên môn theo tiếng Anh là thời gian curing) trọn vẹn của lượng dầu có trong đó. Thời gian này cũng phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm không khí ở hiện trường.

Do đó, cũng như nhựa nhũ tương nếu nhựa lỏng chưa bốc hơi trọn vẹn sẽ còn tồn lại một lượng dầu không có tác dụng dính bám này trong lớp nhựa dính bám, thì đó cũng là nguồn gốc gây dính bám kém, làm xô dồn lớp BTN bên trên dưới tác dụng lực bánh xe, nhất là khi phanh xe hoặc xe tải nặng chạy.

Giải pháp chung cho vấn đề này tốt nhất vẫn là tuyển chọn nhà thầu có kinh nghiệm

2.    Về hiện tượng lún vệt xe

Đối với vật liệu bê tông nhựa,  biến dạng lún vệt xe là không thể tránh khỏi, nhiều nghiên cứu về vấn đề cải tiến độ bền bê tông nhựa cho thấy kết quả chỉ đem lại là: “Dưới cùng một lưu lượng xe, bê tông nhựa có độ bền cao thì chiều sâu lún nhỏ hơn và tốc độ gây lún vệt xe kéo dài hơn , chứ không thể triệt tiêu được lún vệt xe”.

Như vậy, cũng đem lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật yêu cầu , tuổi thọ mặt đường cao hơn, bién dạng lún vệt xe nhỏ hơn, tăng an toàn giao thông hơn.

Giải pháp chung cho vấn đề này như nhiều nước đã áp dụng là cải tiến nâng cao chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa theo hướng sử dụng nhựa bi tum cải tiến; đưa thêm cốt sợi vào bê tông nhựa; đồng thời sử dụng cốt liệu đá có cường độ cao; cấo phối cốt liệu đá, cát gần sát với đường cong cấp phối ưu việt, như không nằm sát với đường cong cấp phối hạt giới hạn trên hay giới hạn dưới, đường cong cấp phối hạt thiết kế phải đều đặn trong khoảng giữa hai miền giới hạn, không gẫy khúc quá đáng và nhất là không chạy từ giới hạn trên xuống giới hạn  dưới cho bất cứ một cấp hạt nào và người ta đặc biệt lưu ý cải tiến thành phần hạt nhỏ (filler) để ổn định nhiệt cho bê tông nhựa.

Để có những điều đó, đòi hỏi đổi mới một bước lớn về thiết kế, về công nghệ chế tạo bê tông nhựa và thi công bê tông nhựa.

Đương nhiên giá thành bê tông nhựa nói riêng và giá thành xây dựng mặt đường bê tông nhựa nói chung sẽ cao hơn, nhưng tổng kinh phí sửa chữa, bảo trì  trong quá trình khai thác cũng như giá thành vận tải và tuổi thọ mặt đường được kéo dài sẽ đem lại hiệu quả cao hơn nhiều so với phương án cũ  khi chưa cải tiến công nghệ.

3.    Về hiện tượng nứt rạn bong bật

Nứt rạn mai rùa rồi bong bật. Qua tài liệu nước ngoài cho thấy hiện tượng biến dạng này cũng thường xảy ra và ở mép mặt đường với diện tích từ vài chục mét vuông đến vài trăm mét vuông. Về nguyên nhân thì có nhiều, nhưng tổng hợp lại người ta chốt thành một số nguyên nhân chính sau:

•    Mặt đường bê tông nhựa bị nứt rạn mai rùa cục bộ nhỏ vài chục mét vuông đến vài trăm
mét vuông thì có thể là do khi chế tạo bê tông nhựa tại trạm trộn có  sự cố về nhiệt độ, về chất lượng vật liệu đầu vào mà chưa phát hiện ra để xử lý, làm bê tông nhựa có chất lượng kém cục bộ.

•    Do khi thi công gặp sự cố về nhiệt độ, về khí hậu mưa nắng bất chợt, thi công
không kịp trở tay và không tuân thủ yêu cầu phải đào bỏ lớp bê tông nhựa kém chất lượng do gặp các sự cố này gây ra.

•    Do thi công  để chiều dầy cục lớp bê tông nhựa không bảo đảm do trục trặc nào đó của
máy rải mà không phát hiện kịp thời,  hoặc do lu lèn không thực hiện đúng sơ đồ lu, làm độ chặt mép đường không bảo đảm yêu cầu.

•    Do bảo trì không thoát nước tốt, để tình trạng nước đọng mép đường.

•    Tuy nhiên nếu biến dạng nứt rạn bong bật kéo dài, không có ý nghĩa cục bộ nữa thì
vấn đề lại khác, có thể mô đuyn đàn hồi chung ( Ec) của tổng thể nền mặt đường đoạn đường đó không phu hợp với mô đuyn đàn hồi yêu cầu nữa ( Eyc), do đoạn đường bị ảnh hưởng của thoát nước không tốt (nước mặt hay nước ngầm), làm đất nền yếu đi.trong quá trình bảo trì khai thác. Cần thiết có một khảo sát thăm dò chất lượng của nền đường và mặt đường. để có nhận định nguyên nhân đúng.

•    Ngoài ra, hiện tượng nứt rạn bong bật không có tính chất cục bộ còn do nguyên nhân
lưu lượng và xe nặng tăng vượt quá mức dự báo của thiết kế.

Những vị trí nứt rạn này nếu không vá chữa kịp thời sẽ phát sinh ổ gà và nhanh chóng trở thành ổ trâu, ổ voi.

Từ những nguyên nhân trên cho thấy giải pháp cơ bản cho vấn đề này là nâng cao năng lực của toàn hệ thống từ thiết kế đến thi công, bảo trì; đặc biệt là nhà thầu thi công phải có kinh nghiệm, nhậy bén với sự cố bất thường về chất lượng bê tông nhựa xảy ra và có giải pháp xử lý kịp thời ngay.

4.    Mặt đường BTN bị lún nứt cao su

Mặt đường bị lún cục bộ bao giờ cũng kèm theo nứt , mặt đường bị lún thường có liên quan từ kết cấu nền đến kết cấu mặt đường. Các nước phát triển, trên đường cao tốc và đường ô-tô cấp cao rất hiếm gặp biến dạng này, có thể xảy ra lún nứt nhưng không lớn, dẫn đến mức độ lún nứt kèm theo hiện tượng cao su thì hình như không có, chỉ xảy ra ít nhiều ở đường cấp thấp hơn.

Khi có biến dạng cao su là do nguyên nhân đất nền bị ngậm nước đạt đến mức hạn độ dẻo ( Lp  hoặc Wp) mà không có lối thoát ra ngang (tạo thành như một túi chứa nước). Khi có tải trọng ô tô tác dụng thì nước này chỉ còn cách phụt theo khe nứt lên mặt đường.
Do đó, cho thấy nguyên nhân chính là thoát nước mặt đường không tốt, nước mặt có điều kiện theo kẽ nứt thâm nhập vào đất nền lâu ngày mà hình thành cao su. Kỹ thuật xử lý cao su sẽ tốn kém hơn xử lý nứt.

Giải pháp chính là cần xử lý vết nứt ngay bằng biện pháp tình huống để ngăn chặn không cho nước có thời gian thấm sâu vào nền đường trước khi có giải pháp khắc phục cơ bản. Biện pháp xử lý tình huống có thể kể đến như phun nhựa lỏng vào kẽ nứt, nếu độ mở rộng kẽ nứt lớn hơn 3mm thì có thể trét thủ công kẽ nứt bằng hỗn hợp “nhựa – cát mịn”.

Đối với đường cao tốc và đường ôtô cấp cao, giải pháp cơ bản vẫn là chế tạo bê tông nhựa có độ bền cao, ổn định nhiệt chống nứt; đồng thời thực hiện công nghệ thi công tiên tiến và sử dụng nhà thầu nhiều kinh nghiệm và có năng lực cao.

Bài viết này, trình bày ý kiến mà chúng tôi cho là nguyên nhân của mọi nguyên nhân, nguồn gốc của mọi nguồn gốc làm hư hỏng nhanh mặt đường.

Đó là phải thực hiện các mối  quan hệ minh bạch trong hệ thống:

– Quan hệ minh bạch của nhà thầu  thi công với tư vấn giám sát.
– Quan hệ  nhà thầu thi công với  tổ chức thí nghiệm kiểm tra chất lượng.
– Quan hệ minh bạch của nhà thầu thi công với người quản lý dự án.

Nếu các quan hệ này không được minh bạch thì mọi giải pháp KHKT, cải tiến nâng cao chất lượng bê tông nhựa và cải tiến công nghệ thi công hoặc bất cứ giải pháp gì đi nữa cũng sẽ không có tác dụng nâng cao chất lượng công trình.