CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VỮA NHỰA KIỂU MICRO SURFACING TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ VỮA NHỰA KIỂU MICRO SURFACING TRÊN THẾ GIỚI 1.1 Khái niệm vữa nhựa kiểu Micro Surfacing Vữa nhựa kiểu Micro Surfacing (sau goi vữa nhựa Micro Surfacing Micro Surfacing) hỗn hợp trộn nguội gồm cốt liệu cấp phối chặt, bột khoáng nhũ tương nhựa đường polime với tỷ lệ thích hợp rải mặt đường máy chuyên dụng với chiều dầy quy định Sự khác vữa nhựa Micro Surfacing vữa nhựa Slurry Seal điểm sau: - Vữa nhựa Micro Surfacing bắt buộc phải có nhũ tương nhựa đường polime phân tách sớm (CQS-1hP), trình phân tách hỗn hợp vữa chủ yếu phản hứng hóa học chủ yếu nước bay vữa nhựa đường thơng thường, q trình phân tách nhũ tương nhanh (dưới 30 phút) q trình đơng rắn rât nhanh để thơng xe (dưới sau rải), mà trình phân tách hỗn hợp phụ thuộc vào điều kiện thời tiết - Vữa nhựa Micro Surfacing rải nhiều lớp chồng lên nhau; với vữa nhựa thơng thường rải lớp, chiều dày kích cỡ lớn nhỏ hạt cốt liệu 1.2 Tình hình nghiên cứu áp dụng vữa nhựa Micro Surfacing giới Việc xử lý bề mặt áo đường cơng tác bảo trì đường ơtơ đường thị vữa nhựa (Slurry Seal) áp dụng đấu tiên từ năm 30 kỷ trước Đức, gọi bê tông nhựa hạt siêu mịn thành phần gồm có cốt liệu hạt nhỏ, nhũ tương nhựa đường nước Vào cuối năm 50 xuất Anh Trong năm 60 kỷ 20 việc sản xuất chế tạo nhũ tương nhựa đường 190 cải tiến, thiết bị máy móc chun dùng việc thủ cơng chế tạo hàng loạt, loại phụ gia cải thiện tính chất chất lượng hỗn hợp vữa nhựa xuất nhiều thị trường làm cho công nghệ xử lý mặt đường vữa nhựa phát triển Đến năm 70 kỷ 20, công nghệ xuất Pháp, Nga đầu năm 80 áp dụng Mỹ Hỗn hợp vữa nhựa Slurry Seal sau cải thiện thành hỗn hợp vữa nhựa Micro Surfacing Hiện nhiều nước giới áp dụng công nghệ xử lý bề mặt áo đường ôtô, đường thành phố, đường sân bay, bến bãi đỗ xe… vữa nhựa Micro Surfacing cơng tác bảo trì, sửa chữa nâng cao chất lượng khai thác (đo độ phẳng, độ ma sát, chống nước thấm…) nhiều lợi ích cơng nghệ đem lại kinh tế, rút ngắn thời gian thi công thời gian cấm xe, giảm tiêu hao lượng, giảm khí thải, tiết kiệm vật liệu (xem Hình 6.1 6.2) Tiêu hao lượng Vật liệu thô Phát thải Vữa nhựa polyme Ảnh hưởng đến sức khỏe Rủi ro tiềm ẩn Lớp phủ mỏng bê tơng asphalt rải nóng Lớp phủ mỏng bê tơng asphalt polyme rải nóng Hình 6.1- So sánh tiêu “hiệu sinh thái” ba loại vật liệu dùng xử lý bề mặt áo đường (Takamura) Trên quy mô toàn giới, hiệp hội quốc tế vữa nhựa xử lý mặt đường (ISSA) thành lập, từ năm 1977 năm lại tổ chức hội nghị quốc tế để trao đổi kinh nghiệm, đẩy mạnh việc áp dụng vữa nhựa việc xử lý bề mặt áo đường Riêng năm 2000, nước châu Phi, Trung Đơng, Châu Âu, ven Thái Bình Dương, Mỹ Latinh, Bắc Mỹ sử dụng 1.964.556 vữa nhựa 2.073.231 vữa nhựa Micro Surfacing để xử lý mặt đường công việc bảo trị Gần 191 thêm số nước khu vực Đơng Nam Á, sử dụng khối lượng vữa nhựa tăng lên nhiều lần Nhiều cơng trình nghiên cứu lĩnh vực tiến hành nhiều nước Mỹ, Pháp, Đức, Anh, Úc… gần năm 2010, NCHRP có báo cáo tổng hợp 411 kết nghiên cứu kinh nghiệm thi công 50 bang Mỹ, 13 thành phố Canada số viện nghiên cứu khác, đề hướng nên nghiên cứu Vật liệu thô Tiêu hao lượng Vữa nhựa polyme Lớp phủ mỏng bê tơng asphalt rải nóng Lớp phủ mỏng bê tơng asphalt polyme rải nóng Hình 6.2- So sánh mức độ ảnh hưởng xấu đến môi trường ba loại vật liệu dùng xử lý bề mặt áo đường (Takamura) Trong số tài liệu hướng dẫn thiết kế, thi công lớp vữa nhựa Micro Surfacing, ngồi thơng báo kỹ thuật thức (T.B) ISSA, có nhiều dẫn kỹ thuật ban hành, tiêu chuẩn kỹ thuật ASTM, D6372-99a, D3910-98) TTI, châu Âu (EN12274-1 đến 12274-8), Anh (BSEN 12273), Úc (AusRoads AGPT04K/09)… Trong dẫn kỹ thuật này, nguyên tắc chủ yếu mục đích sử dụng, phạm vi áp dụng, yêu cầu vật liệu thành phần, phương pháp thiết kế hỗn hợp vữa nhựa Micro Surfacing, công nghệ thi công, kiểm tra đánh giá chất lượng tương tự Riêng thiết bị thí nghiệm nước có khác có cải tiến, nhiên tiêu kỹ thuật chủ yếu yêu cầu cho vữa nhựa Micro Surfacing gần tương tự PHẠM VI ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ VỮA NHỰA MICRO SURFACING 192 Qua kinh nhiệm xử lý bề mặt áo đường cũ vữa nhựa Micro Surfacing nhiều nước, rút kết luận chủ yếu là: - Vữa nhựa Micro Surfacing sử dụng rộng rãi nước cơng tác bảo trì hệ thống mặt đường sửa chữa vị trí bị bong tróc, gợn sóng, chảy nhựa, bù phụ vết bánh xe, bù vênh… khôi phục nâng cao độ phẳng, độ ma sát, ngăn nước thấm… để cải thiện chất lượng khai thác kéo dài tuổi thọ áo đường Trung bình lớp vữa nhựa Micro Surfacing sử dụng đến năm - Vữa nhựa Micro Surfacing sử dụng áo đường có đủ cường độ mặt kết cấu tương ứng với lưu lượng xe, tải trọng trục xe thiết kế - Vữa nhựa Micro Surfacing dùng cho mặt đường bê tơng nhựa mà dùng để rải mặt đường bê tông xi măng để cải thiện độ ma sát, nâng cao êm thuận xe chạy qua khe nối Tuy nhiên, tùy mức độ hư hỏng loại hư hỏng loại mặt đường biện pháp sửa chữa loại cấp phối cốt liệu sử dụng có khác Ngồi số loại hư hỏng, không nên dùng vữa nhựa Micro Surfacing để sửa chữa, mà phải dùng biện pháp loại vật liệu khác để xử lý Ví dụ, mặt đường bê tơng nhựa, mặt đường bị bong tróc ít, tình trạng nứt khơng nghiêm trọng dùng vữa nhựa Micro Surfacing để xử lý, tình trạng nứt nghiêm trọng dùng biện pháp sửa chữa khác Khi vệt hằn bánh xe phát sinh xe chạy lâu ngày, bánh xe đầm nén lớp bê tông nhựa, Sự làm hao mòn dùng vữa nhựa Micro Surfacing để hư hỏng bề mặt bù phụ; độ sâu vết bánhasphalt xe không lớn 12,5 mm dùng cấp phơi cốt liệu loại II rải lượt; độ sâu lớn 12,5mm dùng cấp phối cốt liệu loại III Giảm độ ma sát Oxy hóa Vệt hằn bánh xe Độ gồ ghề ≥ Chảy nhựa rải lượt, lượt sâumứchơn độ vừaNgược lại vết bánh xe phát sinh (nguyên nhân) phải kết cấu đủ cường độ lớp bê trông nhựa bị biến dạng cắt trượt Sử lýáo đường khôngĐúng Không thông thường dùng biện pháp xử lý vữa nhựa Micro Surfacing trừ cần sửa khơng Nứt bề mặt ≥ mức nghiêm trọng Do độ chặt bánh xe Nứt bề mặt ≥ mức nghiêm trọng Do độ ổn định hỗn hợp không đủ cường độ chữa tạm thời Tình trạng mặt đường cũ, điều kiện để rải lớp vữa nhựa Micro Surfacing toàn rộngđúngđể khôi phục, độđúngbằng phẳng, độ nhám, Đúngnâng cao Không Đúng chiềuKhơng gồ ghềHình ≥ mức 6.3, Khơng u cầu tương tựdụng Độ (xem 6.4).áp dụng Không áp nghiêm trọng biện pháp bảo trì Đúng Lựa chọn biện pháp bảo trì phù hợp Khơng áp dụng biện pháp bảo trì biện pháp bảo trì Khơng Vữa nhựa Polime Khơng áp dụng biện pháp bảo trì Vữa nhựa Polime Vệt hằn ≤1/2" Vệt hằn >1/2" Vữa nhựa Polime loại II Vữa nhựa Polime loại III 193 Hình 6.3-Các trường hợp không nên dùng vữa nhựa Micro Surfacing để xử lý hư hỏng mặt đường bê tông nhựa (Helali, 1996; Hicks, 2000; Caltrans 2009) Sự hư hỏng bề mặt bê tơng Lợi ích chung Nứt Bong bật Giảm ma sát Vệt hằn bánh xe (nguyên nhân) Sử lý thông thường Phạm vi khu vực giảm ma sát Cục Lựa chọn biện pháp bảo trì phù hợp Bảo trì thiết bị máy móc Do bánh xe Do không đủ cường độ Diện rộng Vữa nhựa Polime Vệt hằn ≤1/2" Vệt hằn >1/2" Vữa nhựa Polime loại II Vữa nhựa Polime loại III Không áp dụng biện pháp bảo trì Hình 6.4-Các trường hợp nên hay khơng nên dùng vữa nhựa Micro Surfacing để xử lý hư hỏng mặt đường bê tông xi măng (Berg, 2009; Anderson, 2007; Bennett, 2007) 194 Vì trước áp dụng biện pháp xử lý bề mặt áo đường cũ vữa nhựa Micro Surfacing phải khảo sát tình trạng áo đường cũ, điều tra lưu lượng xe tương lại, điều kiện khí hậu thời tiết khu vực thời gian thi cơng Việc khảo sát tình trạng áo đường cũ phải chu tất cho đoạn đường có tình trạng khác Quan trọng cường độ áo đường tại, thời gian khai thác lại áo đường đại tu xây dựng lại đường; tình trạng hư hỏng cụ thể mặt đường đoạn YÊU CẦU VỀ CỐT LIỆU, CHẤT KẾT DÍNH, PHỤ GIA 3.1 Yêu cầu thành phần cốt liệu Vữa nhựa Micro Surfacing hỗn hợp cốt liệu đá cỡ nhỏ, khoáng, chất phụ gia (nếu cần), nước nhũ tương nhựa đường polime trộn kỹ thiết bị chuyên dùng, rải thành lớp mỏng (12,7mm) mặt đường Sau thông xe Yêu cầu chất lượng tiêu kỹ thuật cac vật liệu thành phần nói chặt chẽ, cốt liệu đá chất kết dính (nhũ tương nhựa polime): - Về cốt liệu đá: hầu hết dẫn kỹ thuật (CDKT) yêu cầu phải dùng đá có chất lượng tốt, viên đá phải xay nghiền 100% Ban đầu số nước yêu cầu phải dùng đá granit, không dùng đá vôi Những dẫn kỹ thuật năm gần (2005-2010) cho phép dùng đá vơi, hệ số hao mòn L.A phải 30%, độ bền (tác dụng Natri Sunfat phải 15%, Magiesium Sunfat phải 25%) Cốt liệu phải sạch, không quy định tiêu chuẩn lượng bụi sét, yêu cầu hệ số tương đương cát phải lớn 65 Ngồi khuyến nghị nên dùng hạt đá xay nghiền có mặt vỡ tươi mới, nhám tốt - Về cấp phôi cốt liệu: hầu hết dẫn kỹ thuât đề nghị dùng cấp phối cốt liệu loại II loại III cho vữa nhựa Micro Surfacing (xem Bảng 6.1) Cấp phối loại II III có cỡ hạt lớn 9,5mm; loại II có thành phần hạt từ 4,75mm đến 9,5mm hơn, nhiều 10%; loại III có thành phần hạt từ 4,75mm đến 9,5mm nhiều hơn, đến 30% Thành phần hạt 195 mịn lọt qua sàng No.200 (0,075mm) thống dẫn kỹ thuật từ 5% đến 15%, khuyến nghị nên chọn trị số (10%) thành phần quan trọng ảnh hưởng lớn đến kết dính vữa nhựa Micro Surfacing ảnh hưởng lớn đến chất lượng Bảng 6.1- Cấp phối cốt liệu hạt dùng cho vữa nhựa Micro Surfacing sử dụng rộng rãi (ISSA 2010b) Lượng lọt sàng, % Kích cỡ sàng vng (mm) Loại II Loại III 9,5 4,75 2,36 1,18 0,600 0,300 0,150 0,075 100 90 - 100 65 - 90 45 - 70 30 - 50 18 - 30 10 - 21 - 15 100 70 - 90 45 - 70 28 - 50 19 - 34 12 - 25 - 18 - 15 Dung sai (%) ±5 ±5 ±5 ±5 ±4 ±3 ±2 Cấp phối cốt liệu hạt Anh (RSTA-UK) (xem Bảng 6.2), có loại giống hệt Bảng 6.1 loại dùng cho vữa nhựa Micro Surfacing vữa nhựa thông thường Bảng 6.2- Cấp phối cốt liệu hạt dùng cho vữa nhựa Micro Surfacing Anh (RSTA-UK) Kích cỡ mắt sàng vng, mm Lượng lọt sàng % Loại dùng cho vữa nhựa Micro Surfacing vữa nhựa thông thường Loại dùng cho vữa nhựa Micro Surfacing 100 70-90 2,36 75-100 45-70 1,18 55-90 28-50 0,600 35-70 19-34 0,300 20-45 12-25 0,075 5-15 5-15 196 Trong số dẫn kỹ thuật nước, thành phần cỡ hạt lọt qua sàng 330mm 150mmm có khác ít, không đáng kể Theo dẫn kỹ thuật Ontario - Canada 2008, loại II loại III đề nghị nên có thêm cấp phối loại III cải thiện, giảm bớt thành phần hạt lớn cách đưa thêm cỡ sàng 6,7mm vào nữa, lượng nằm sàng 6,7 mm nhiều 5%, lượng nằm sàng 4,75mm nhiều 20% (Bảng 6.3) Bảng 6.3- Cấp phối cốt liệu hạt dùng cho vữa nhựa Micro Surfacing (Ontarrio-Canada-2008) Kích cỡ mắt Lượng lọt sàng % sàng vng, Cấp phối loại II Cấp phối loại III cải thiện Cấp phối loại III mm 9,5 6,7 4,75 2,36 1,18 0,600 0,300 0,150 0,075 100 90-100 65-90 45-70 30-50 18-30 10-21 5-15 100 95-100 80-95 50-75 33-55 25-40 15-30 7-20 5-15 100 70-90 45-70 28-50 19-34 12-25 7-18 5-15 Trong Bảng 6.3, cấp phối cốt liệu loại II dùng để sửa chữa vị trí bong bật, bù phụ vị trí hư hỏng khơng sâu, làm lớp nâng cao độ phẳng, độ nhám mặt đường có lưu lượng giao thông vừa phải, đường thành phố, đường khu dân cư, bãi đỗ xe Chiều dày lớp vữa nhựa Micro Surfacing cấp phối loại II khơng q 12,7mm, rải chiều dày 6mm đến 7mm (rải lượt hay nhiều lượt liền tùy độ sâu vết hằn từ 8,5mm đến 38mm) Cấp phối cốt liệu loại III dùng để bù phụ vết hằn bánh xe, làm lớp bù vênh làm lớp có độ nhám cao chống trơn trượt mặt đường có lưu lượng xe lớn, nhiều xe nặng, nâng cao độ phẳng 3.2 Yêu cầu chất kết dính Ở tất dẫn kỹ thuật nước dùng nhũ tương nhựa polime gốc axít Trong hàm lượng polime đặc tối thiểu 3% khối lượng nhựa đường Một 197 số dẫn kỹ thuật cho phép 2,5% (Caltrans) Loại polime thường dùng loại nhựa cao su thiên nhiên (natural latex), loại styrene butadiene styrene latex Trong Chỉ dẫn kỹ thuật số nước, số Bang, dùng loại CSS-1hP, CQS.1P, đa số dẫn kỹ thuật khuyến nghị dùng CQS-1hP (còn viết tắt khác: PMCQS-1h; LMCQS-1h): - CSS-1hP - nhũ tương nhựa đường polime gốc axít phân tách chậm, độ quánh thấp, nhựa đặc gốc có độ kìm lún nhỏ - CPS-1hP - nhũ tương nhựa đường polime gốc axít phân tách nhanh, độ qnh thấp, nhựa đặc gốc có độ kìm lún nhỏ - CQS-1hP - nhũ tương nhựa đường polime gốc axít phân tách sớm, độ quánh thấp, nhựa đặc gốc có độ kim lún nhỏ (40-90) Các dẫn kỹ thuật nhũ tương nhựa đường polime gốc axít phải đạt yêu cầu quy định Bảng 6.4 Bảng 6.4-Các tiêu kỹ thuật quy định cho nhũ tương nhựa đường polime phân tách sớm gốc axít (CQS-1hP) Các tiêu Mức quy định Độ nhớt Saybolt Furol 25o C 20 đến 90 Điện tích dương Thử nghiệm sàng, %, không lớn 0,1 Thử nghiệm sau chưng cất: - Hàm lượng dầu, theo thể tích, %, khơng lớn 0,5 - Hàm lượng nhựa đường gốc, %, không nhỏ 62 - Độ kìm lún (25oC, 100g, 5s), 0,1mm 40 đến 90 - Điểm hóa mềm, oC, khơng nhỏ 57 - Độ đàn hồi,%, không nhỏ 50 - Hàm lượng polime, %, khơng nhỏ Có số dẫn kỹ thuật yêu cầu hàm lượng nhựa đường gốc tối thiểu 65%, độ đàn hồi 60% Đối với nhũ tương CQS.1hP, số tiêu kỹ thuật yêu cầu cho loại nhũ tương polime khác giảm (như yêu cầu thử nghiệm xi măng…) Với loại nhũ tương nhựa đường polime gốc axít đạt yêu cầu kỹ 198 thuật Bảng 6.4 đảm bảo hỗn hợp vữa nhựa Micro Surfacing phân tách nhanh (nhỏ 30 phút) đông rắn nhanh đề thông xe (sau khỉ rải nhiều giờ); hỗn hợp chịu nhiệt độ cao nhiệt độ thấp; đảm bảo dính báo cốt liệu nhựa, kết dính thành phần hỗn hợp lâu bền tác dụng tải trọng xe thời tiết 3.3 Yêu cầu bột khống Bột khống ngồi vai trò phần thành phần hạt mịn cấp phối cốt liệu, đóng vai trò quan trọng việc cải thiện tính dễ thi cơng lúc trộn hỗn hợp, kéo dài thời gian trộn, rải hỗn hợp dễ dàng Phản ứng hóa học ion hydroxyl khống với ion chất nhũ hóa làm đẩy nhanh trình phân tách nhũ tương q trình đơng rắn hỗn hợp vữa nhựa Ngồi bột khống loại hạt mịn, có khả hấp thụ nhanh nước nhũ tương nhựa đường, góp phần đẩy nhanh q trình phân tách Ở dẫn kỹ thuật nước thông nên dùng loại bột khống có hoạt tính hóa học xi măng, bột vơi thủy, dùng loại khơng có hoạt tính hoa học bột đá vơi, tro bay… Lượng bột khống thường dùng từ 0,5% đến 3% khối lượng cốt liệu khô Các tiêu kỹ thuật yêu cầu bột khoáng quy định TCVN bê tơng nhựa nóng 3.4 u cầu chất phụ gia Khi cần thiết phải điều chỉnh thời gian trộn, thời gian phân tách đơng rắn (vì thời tiết thay đổi đột ngột ngày, ngày thi cơng) để tăng độ dính bám nhựa đường với cốt liệu, tăng dính bám lớp vữa nhựa với bề mặt áo đường, dùng chất phụ gia thích hợp để xử lý Phụ gia thường dùng nước, để làm chậm thời gian phân tách, aluminium sunfat, aluminium chloride, borax Để đẩy nhanh q trình phân tách đơng rắn thường dùng xi măng Các amine, phụ gia chống bong tróc dùng để tăng độ dính bám nhựa với hạt cốt liệu Lượng phụ gia sử dụng từ vài phần nghìn đến vài phần trăm khối lượng cốt liệu khô, đem lại hiệu lớn cho mục đích nói 199 Khi thi công đoạn ngắn, diện tích mặt khơng cho phép dùng loại máy trộn rải hỗn hợp đặt xe tải (xem Hình 6.19) Dùng loại máy phát sinh nhiều mối nối ngang loại máy tự hành Hình 6.19-Máy trộn rải vữa nhựa Micro Surfacing đặt xe ô tô Để rải bù phụ vết hằn bánh xe có chiều sâu 12,5mm đến 38mm dùng thiết bị có chiều rộng rải từ 1,52 m đến 1,81m, vừa với chiều rộng mặt vết hằn bánh xe thường gặp đường khai thác (Hình 6.20, 6.21) Hình 6.20-Thiết bị rải Micro Surfacing bù vệt hằn bánh xe 215 Hình 6.21-Rải vữa nhựa Micro Surfacing bù vênh (RSTA-UK) Kèm theo thiết bị chủ yếu trộn rải, cần có thiết bị quét, lu bánh (đến 10 tấn) Một điều quan trọng phải tiêu định, hiệu chỉnh máy trộn rải vữa nhựa Micro Surfacing trước thi công, để phận máy cung cấp xác số lượng thành phần vật liệu tham gia hỗn hợp vữa nhựa Micro Surfacing theo công thức thiết kế Sở dĩ phải tiến hành công việc tiêu định, hiệu chỉnh lý sau: - Theo cấu tạo loại máy số lượng thành phần vật liệu đưa vào máy trộn theo thể tích, cơng thức thiết kế lại theo khối lượng - Khối lượng thành phần hỗn hợp tính trạng thái khơ, vật liệu thực tế đưa vào máy trộn lại có độ ẩm thời điểm thi công - Ở máy trộn, phận cung cấp thành phần vật liệu cốt liệu khoáng, bột khoáng, nhũ tương nhựa đường vào thùng trộn theo chế khác (cơ, thủy lực…); nhũ tương nhựa lại có nhiều loại 216 Các điều chỉnh, hiệu chỉnh xem ISA.2010a NCHRO synthesis 411 Chapter - 2010, hồ sơ kèm theo máy trộn rải vữa nhựa Micro Surfacing 5.2 Thi công lớp vữa nhựa Micro Surfacing Ở tất dẫn kỹ thuật thống phải thi công thử nghiệm đoạn đường (từ 100m đến 300m tùy dẫn kỹ thuật khác nhau), điều kiện đường tương tự điều kiện thời tiết (độ ẩm, nhiệt độ) không thay đổi nhiều trước thi công đại trà Sau ngày kể từ lúc rải cần đánh giá chất lượng đoạn rải thử có kết luận công nghệ thi công Trong ngày phải có xe chạy bình thường đoạn rải thử Ở tất dẫn kỹ thuật nêu chi tiết nội dung kết luận công nghệ thi công đoạn rải thử giống nhau; chủ yếu phải bao gồm điều sau: − Việc chuẩn bị bề mặt áo đường trước rải − Lượng nước lượng nhũ tương tưới dính bám (nếu cần), chiều dày rải, vận tốc di chuyển tương ứng máy rải − Sự phù hợp việc tiên định, hiệu chỉnh máy trộn so với công thức thiết kế hỗn hợp − Thời gian vữa nhựa Micro Surfacing bắt đầu phân tách, thời gian bắt đầu đông rắn, thời gian băt đầu cho thông xe − Chất lượng lớp vữa nhựa Micro Surfacing: độ đồng đều, độ phẳng, độ ma sát, chất lượng mối nối dọc, mối nối ngang (nếu có), diện tích bị bong tróc, bị chảy nhựa… − Sự phối hợp khâu cung cấp vật liệu trộn, rải, lu (nếu cần), qt viên đá rời Trình tự thi cơng dẫn kỹ thuật khác giống bổ sung cho (sau phân tích chọn lọc đưa điểm chủ yếu vào Dự thảo Tiêu chuẩn “Vữa nhựa Micro Surfacing-Thiết kế hỗn hợp, thi công nghiệm thu” Công đoạn chuẩn bị bề mặt áo đường cũ quan trọng để bảo đảm dính bám lớp vữa nhựa Micro Surfacing mỏng lên mặt đường, không bị hỏng 217 trước thời hạn (7-8 năm) không xử lý cẩn thận quy cách hư hỏng mặt đường cũ (ổ gà, vết hằn, gợn sóng…) trước rải vữa nhựa Micro Surfacing Một đặc điểm việc chuẩn bị bề mặt áo đường cũ nói chung khơng cần tưới nhựa thấm bám dính bám mà cần phun sương nước bề mặt Tuy nhiên mặt đường bê tông xi măng mặt đường bê tơng nhựa cũ có khu vực rộng bị bong tróc, cần tưới dính bám nhũ tương nhựa CSS (0,2l/m đến 0,4l/m2), pha lượng nhũ tương với nước, tỉ lệ 1:3 khuấy Đợi nhũ tương phân tách xong rải lớp vữa nhựa Micro Surfacing Trong công đoạn rải lớp vữa nhựa Micro Surfacing phân biệt trường hợp: - Rải toàn chiều rộng xe mặt đường; - Rải bù phụ dải dài vết hằn bánh xe; - Rải thi cơng vị trí máy khơng vào hoạt động Trong tất dẫn kỹ thuật nước, thống yêu cầu chủ yếu rải để bảo đảm chất lượng là: liên tục, nhanh, đều, mối nối Từ đưa yêu cầu kỹ thuật rải Các máy trộn rải tự hành có nước rải vệt cho xe, vệt cho xe để giảm mối nối dọc Để bảo đảm liên tục rải, lượng vữa nhựa Micro Surfacing thiết bị trộn phải đủ để cung cấp cho thiết bị rải hoạt động liên tục đều, nhiên không để thùng chứa vữa nhựa Micro Surfacing thiết bị rải tải Tốc độ di chuyển máy trộn rải phải giữ để chiều dày lớp vữa nhựa Micro Surfacing không thay đổi; máy phải hoạt đông di chuyển nhẹ nhàng không tạo chấn động mạnh làm lớp vữa nhựa tính liên tục khơng phẳng Các mối nói dọc lớp nối kiểu đối đầu; lớp chồng lên không 75mm Các mối nối ngang theo kiểu đối đầu thẳng góc với tim xe Chất lượng mối nối (ngay ngắn, không rõ, không gồ ghề…) điều kiện để thể phẳng lớp vữa nhựa Micro Surfacing 218 Để cho bề mặt lớp vữa nhựa Micro Surfacing không xuất vết xước, khơng gồ ghề, gợn sóng, phải loại bỏ triệt để hạt có kích cớ vượt giới hạn kích cỡ tối đa cấp phối, khơng để độ quánh hỗn hợp cao, thời gian trộn rải không kéo dài, không dùng hỗn hợp vữa nhựa Micro Surfacing bị vón hòn, phân tầng, trộn không kỹ giữ sạch, cạo bỏ vật liệu vữa nhựa bám lại thiết bị rải bàn san gạt sau lần hoạt động máy Để tránh bị bong tróc sớm cần ý việc điều chỉnh lượng xi măng chất phụ gia để làm cho hỗn hợp phân tách đông rắn nhanh hơn, kiểm tra lại cốt liệu có khơng (còn chứa nhiều bụi, bùn sét không); kiểm tra lại việc cho thông xe có sớm q khơng, tốc độ xe có q 40km/h ngày đầu khơng Nhìn chung, dẫn kỹ thuật thống nhất, rải xong không cần lu lèn, cần đợi để hỗn hợp vữa nhựa Micro Surfacing đạt độ đơng rắn cần thiết cho thơng xe (tốc độ 40km/h ngày đầu) Ngoại trừ trường hợp rải vữa nhựa Micro Surfacing bãi đỗ xe, đường sân bay, đường xe chạy nên dùng lu bánh 10 (nếu dùng lu bánh thép dùng loại tấn) lu hai lượt qua điểm hỗn hợp vừa bắt đầu đông rắn, vận tốc lu không 5-7 km/h Cần lưu ý, trước thông xe, trước lu lèn (nếu có) phải quét hạt cốt liệu bong rời mặt lớp vữa nhựa Micro Surfacing để tránh vỡ vụn làm gồ ghề bề mặt Sau ngày thông xe kẻ sơn dấu hiệu mặt lớp vữa nhựa Micro Surfacing Các điều nêu Mục 6.5.2 dẫn kỹ thuật lưu ý để thể cá điều khoản yêu cầu phần công nghệ thi công 5.3 Thi công bù phụ vết hằn bánh xe Hỗn hợp vữa nhựa Micro Surfacing sử dụng rộng rãi có hiệu cao để bù phụ vết hằn bánh xe (do lâu ngày bị bào mòn bị nén chặt) mà cường độ kết cấu áo đường không đủ lớp bê tông nhựa bị trượt dẻo chất lượng xấu 219 Các dẫn kỹ thuật dùng phần đáng kể để đề cập đến yêu cầu kỹ thuật thi cơng bù phụ, nhìn chung thống điểm sau: - Đối với vết hằn bánh xe sâu 13mm, dùng thiết bị chuyên dùng để rải bù (xem Hình 6.20, 6.21) - Trước rải, cần làm quét nước đọng vết hằn Nếu vết hằn sâu từ 13mm đến 25mm cần rải lượt cấp phối cốt liệu hạt loại III Nếu sâu 25mm đến 38mm cần rải lượt hỗn hợp vữa nhựa Micro Surfacing cấp phối loại III Rải lượt thứ hai lượt đầu mà khơng cần chờ đợi (vì phân tách loại nhũ tương polime chủ yếu phân loại hóa học xảy hỗn hợp vữa nhựa chủ yếu bay nước) Rải dày chiều sâu vết hằn 20% để xe chạy đầm nén tiếp Rải xong, quét hạt rơi vãi, lu lèn lu bánh 10 tấn, lu đến lượt qua điểm Sau kể từ rải cho thông xe, cần cần làm lớp vữa nhựa Micro Surfacing toàn chiều rộng mặt đường cũ sau bù vết hằn bánh xe cần cho xe chạy ngày để đầm nén thêm tiến hành - Lượng vật liệu cần thiết để rải bù vết hằn bánh xe tùy vào độ sâu vết hằn lún (Hình 6.22) tham khảo Bảng 6.7 Vữa nhựa Polime Mặt đường cũ Lún vệt bánh xe Hình 6.22- Rải bù vữa nhựa Micro Surfacing lên vết hằn bánh xe 220 Bảng 6.7- Lượng vữa nhựa Micro Surfacing cần thiết để rải bù vết hằn bánh xe Độ sâu vết hằn lún bánh xe, mm Lượng vữa nhựa Micro Surfacing cần thiết, kg/m2 8,5 đến 12 9,0 đến 13,5 13 đến 25,5 11,5 đến 16 25,5 đến 31,5 13 đến 17,5 31,5 đến 38 14,5 đến 18,5 5.4 Về công tác giám sát kiểm tra thi công lớp vữa nhựa Micro Surfacing, nghiệm thu Đối với nước ta, công nghệ thi công lớp vữa nhựa Micro Surfacing đến chưa áp dụng Công việc giám sát kiểm tra chất lượng thi công nước, đưa vào dẫn kỹ thuật khác kinh nghiệm quý báu ta bắt đầu áp dụng công nghệ Qua dẫn kỹ thuật tài liệu, thông báo khoa học lĩnh vực (ISSA, NCHRP, Caltrans ) câu hỏi cần đặt cho cán kỹ thuật đạo thi công, tư vấn giám sát giám sát, kiểm tra nhằm bảo đảm chất lượng lớp vữa nhựa Micro Surfacing, chủ yếu sau: 1) Về vật liệu thành phần chất lượng hỗn hợp vữa nhựa Micro Surfacing: − Cốt liệu khống có đạt u cầu quy định chất lượng, kích cỡ, độ sạch, thành phần cấp phối hạt, độ ẩm − Nhũ tương nhựa polime có phù hợp với loại CQS.1hP có thử nghiệm kiểm tra trước dùng không − Các thành phần tham gia hỗn hợp có phù hợp với cơng thức thiết kế, tiêu kỹ thuật qua thí nghiệm có đạt u cầu khơng − Đã có điều chỉnh thích hợp thời tiết thay đổi nhiều, dùng vật liệu không 221 2) Về máy trộn, rải máy, thiết bị khác − Đã kiểm tra hoạt động bình thường máy chưa − Việc tiên định điểu chỉnh máy trộn, rải vữa nhựa Micro Surfacing tiến hành quy cách chưa trước hoạt động − Dàn máy có bảo đảm đồng dây chuyền thi công để đảm bảo liên tục không 3) Về cơng đoạn chuẩn bị mặt − Mặt có khơng, có nước đọng khơng − Các hư hỏng (ổ gà, nứt…) sửa chữa chưa − Việc phun sương nước làm ẩm mặt đường cũ trước rải có khắp có để lại nước đọng khơng − Nếu có tưới nhựa dính bám, lương loại nhũ tương nhựa có thích hợp khơng, tưới có khắp mặt đường cũ khơng, có đợi nhũ tương nhựa phân tách xong rải vữa nhựa Micro Surfacing quy định không 4) Về yêu cầu thi công − Sự hoạt động máy trộn, thiết bị rải, xe vận chuyển vật liệu có đồng liên tục không − Tốc độ di chuyển máy trộn, máy rải có phù hợp với lượng vữa nhựa chiều dày lớp vữa nhựa Micro Surfacing không − Bàn gạt cao su (hoặc kim lại) gắn sau máy rải có thường xuyên cào bỏ hạt vật liệu dính bám vào khơng − Có phát kịp thời phân tầng, vón hòn, trộn khơng m trộn khơng kỹ hỗn hợp (nếu có xảy ra) kịp thời dừng máy lại để điều chỉnh không − Trước lu lèn có quét hạt vật liệu bong tróc, rơi vãi mặt lớp vữa nhựa Micro Surfacing không − Tải trọng lu, số lượt lu, tốc độ lu có quy định không, 222 − Độ phẳng đo thước 3m mặt mối nối dọc, ngang có vượt quy định khơng − Thời điểm cho thơng xe có sớm q quy định (ít sau rải) không, tốc độ xe ngày đầu có vượt q 40 km/h khơng − Ở nút giao nhau, nhiều xe quay đầu rẽ, có rải lớp cát mỏng lên lớp vữa nhựa Micro Surfacing không − Những thiết bị, dụng cụ, biển báo để bảo đảm an toàn lao động, an tồn giao thơng có đầy đủ kiểm tra thường xuyên không Tất câu hỏi chủ yếu thể thành điều cụ thể dẫn kỹ thuật nước, sở để đưa vào Dự thảo Tiêu chuẩn “Vữa nhựa Micro Surfacing-Thiết kế, thi công nghiệm thu” kèm theo Báo cáo 5) Công tác nghiệm thu lớp vữa nhựa Micro Surfacing: Được tiến hành sau thi cơng cho xe chạy bình thường ngày nhiều tháng (có Chỉ dẫn kỹ thuật quy định ngày) Các Chỉ dẫn kỹ thuật nước thống nghiệm thu phải đánh giá chất lượng ngắn hạn chất lượng dài hạn lớp vữa nhựa Micro Surfacing Các hạng mục, tiêu cần kiểm tra nghiệm thu chủ yếu là: − Kích thước hình học − Độ phẳng − Độ nhám − Tình trạng chung bề mặt lớp vữa nhựa Micro Surfacing Một số dẫn kỹ thuật, tiêu chuẩn đo độ nhám đánh giá độ nhám vĩ mô (rải cát) độ nhám vi mô qua thí nghiệm lắc Anh (BPN) Về tình hình chung bề mặt lớp vữa nhựa Micro Surfacing, tập trung chủ yếu vào điểm sau: 223 − Các viên cốt liệu đá bọc nhựa đều, phủ kín mặt đường (khơng 99% diện tích) − Sau ngày thông xe, xe chạy với tốc độ thiết kế (cho cấp đường tương ứng) viên đá không bị bong bật − Các viên đá nhỏ không bị vỡ vụn − Lớp vữa nhựa Micro Surfacing khơng bi bóc mảng nhỏ khỏi mặt đường cũ − Mặt lớp vữa nhựa khơng bị lượn sóng, khơng có vết xước dọc rộng 10mm dài 100mm − Không bị chảy nhựa − Không bị lồi lõm cục thừa hay thiếu đá nhựa − Các mối nói dọc, ngang phải thẳng, khơng có khe hở, không rỗ mặt Mối nối dọc phải song song với tim đường, mối nối ngang phải thẳng góc với tim xe Đặt thước 3m mối nối thẳng góc với mối nối, khe hở khơng lớn 6mm Một số dẫn kỹ thuật quy định đặt thước dài 1,2m thẳng góc với mối nối, khe hở phải nhỏ 6mm mối nối ngang, phải nhỏ 13mm với mối nối dọc − Chiều dày lớp vữa nhựa Micro Surfacing phải khắp chiều dài đoạn thi công, sai số cho phép ±10% chiều dày thiết kế (với lớp vữa nhựa Micro Surfacing diện tích 10 cm x 10 cm đo chiều dày) − Sự dính bám lớp vữa nhựa Micro Surfacing mặt đường cũ phải tốt (quan sát mắt vị trí bọc lớp để đo chiều dày, quan sát diện tích bị bóc mảng nhỏ) Trong số dẫn kỹ thuật có đưa bảng đánh giá, ngưỡng cho phép hư hỏng lớp vữa nhựa Micro Surfacing nghiệm thu Chỉ dẫn kỹ thuật OHIODOT kiến nghị ngưỡng cho phép hư hỏng sau thi công xong lớp vữa nhựa Micro Surfacing (xem Bảng 6.8) 224 Bảng 6.8-Mức ngưỡng cho phép hư hỏng lớp vữa nhựa Micro Surfacing Loại hư hỏng Diện tích bị chảy nhựa, trơi nhựa Ngưỡng cho phép 5% diện tích rải Diện tích bị bong tróc mảng 2% diện tích rải Diện tích có cốt liệu đá bong tróc 5% diện tích rải Lún dọc theo vệt bánh xe (đo thước dài 1,2m, đặt thẳng góc với vệt lún, đo sau bảo hành 120 ngày) mm Chỉ dẫn kỹ thuật Anh (RSTA-UK) kiến nghị đánh giá chất lượng lớp vữa nhựa Micro Surfacing sau thi công theo Bảng 6.9 Bảng 6.9- Đánh giá chất lượng lớp vữa nhựa polime sau thi công xong Cấp hạng Hạng mục Đơn vị (Rất xấu) (Xấu) (Trung bình) (Tốt) Diện tích chảy nhựa, trơi nhựa % NPD ≤8 ≤2 ≤0,5 Diện tính bong tróc mảng hạt cốt liệu bong % NPD ≤8 ≤2 ≤0,5 Độ nhám vĩ mô (rắc cát) mm NPD ≥0,2 ≥0,4 ≥0,6 Tiếng ồn kích thước cỡ hạt lớn (*) dBa Báo cáo cỡ hạt lớn hỗn hợp Độ kết dính nhựa (nhựa gốc nhũ tương) J/cm2 Báo cáo loại, cấp nhũ tương nhựa Độ bào mòn cốt liệu đá thiết bị Micro-Devan AAV Độ mài nhẵn cốt liệu đá PSV Loại hỗn hợp vữa nhựa Micro Surfacing _ Báo cáo loại, cấp cốt liệu đá Xác định theo kích cỡ lớn cốt liệu loại nhũ tương nhựa đường CHÚ THÍCH: (*) Kích cỡ hạt lớn lớn tiếng ồn lớp vữa nhựa lớn, trị số dBA cao Các chuyên gia lĩnh vực thiết kế thi công lớp vữa nhựa Micro Surfacing thống với việc đánh giá chất lượng lâu dài lớp theo tiêu chí chủ yếu sau: 225 - Bảo đảm thời gian phục vụ lớp vữa nhựa Micro Surfacing không năm - Thiết kế hỗn hợp vữa nhựa Micro Surfacing việc thi công bảo đảm theo dẫn kỹ thuật - Các giá trị đo kiểm tra, nghiệm thu đáp ứng với quy định kỹ thuật - Không xuất sớm hư hỏng - Độ ma sát tăng lên rõ ràng (≥0,6mm) không giảm nhiều suốt thời gian khai thác - Ít tốn phí cơng tác tu, bảo trì, sửa chữa lớp vữa nhựa Micro Surfacing thời kỳ phục vụ 5.5 Xây dựng Dự thảo Tiêu chuẩn Vữa nhựa Micro Surfacing-Thiết kế hỗn hợp, thi cơng nghiệm thu Trên sở phân tích nêu mục 1, 2, 3, 5, biên soạn Dự thảo Tiêu chuẩn “Lớp phủ vữa nhựa kiểu Micro Surfacing-Thiết kế hỗn hợp, thi công nghiệm thu” (là sản phẩm Đề tài, kèm theo báo cáo Bố cục Dự thảo gồm nội dung sau: Các yêu cầu vật liệu Thiết kế hỗn hợp vữa nhựa Micro Surfacing phương pháp thử nghiệm Thi công lớp vữa nhựa Micro Surfacing Công tác giám sát, kiểm tra nghiệm thu An toàn lao động bảo vệ môi trường Phụ lục A, B, C, D, E ĐỊNH HƯỚNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ VỮA NHỰA MICRO SURFACING, KIẾN NGHỊ 6.1 Định hướng áp dụng công nghệ vữa nhựa Micro Surfacing Trên sở kết nghiên cứu, Dự thảo Tiêu chuẩn “Lớp phủ vữa nhựa kiểu Micro Surfacing-Thiết kế hỗn hợp, thi công nghiệm thu” biên soạn, định hướng áp dụng công nghệ vữa nhựa Micro Surfacing sau: 226 6.1.1 Phạm vi áp dụng − Áp dụng cho việc làm mới, bảo trì mặt đường tơ, đường cao tốc, đường phố, bến bãi, quảng trường, đường sân bay; sửa chữa hư hỏng bề mặt áo đường trám vị trí bong bật, bù vênh, bù phụ vết hằn bánh xe, làm lớp mỏng nhằm phục hồi nâng cao độ phẳng, độ ma sát với bánh xe, tăng khả chống nước thấm xuống lớp − Có thể rải lớp vữa nhựa Micro Surfacing mặt đường bê tông xi măng, mặt cầu bê tông xi măng (để cải thiện độ nhám giảm tiếng ồn) − Áp dụng cần thông xe sớm, thông thường cần sau rải cho xe chạy (với tốc độ hạn chế 40 km/h ngày đầu) 6.1.2 Yêu cầu vật liệu, chất kết dính 1) Đá dăm: Cấp phối đá dăm làm vữa nhựa Micro Surfacing phải thỏa mãn đường bao cấp phối theo quy định sau (Bảng 6.10) Bảng 6.10 - Quy định đường bao cấp phối đá dăm cho vữa nhựa Micro Surfacing Lượng lọt sàng, % Sai số cho phép thành phần cỡ hạt, (%) Kích cỡ sàng mắt vng, mm Loại II Loại III 9,5 100 100 4,75 90 - 100 70 - 90 ±5 2,36 65 - 90 45 - 70 ±5 1,18 45 - 70 28 - 50 ±5 0,600 30 - 50 19 - 34 ±5 0,300 18 - 30 12 - 25 ±4 0,150 10 - 21 - 18 ±3 0,075 - 15 - 15 ±2 Trong đó: 227 - Cấp phối loại II thường dùng làm lớp phủ phục hồi độ phẳng, độ ma sát mặt đường; trám vị trí bong bật, hư hỏng có chiều sâu < 10mm, - Cấp phối loại III thường dùng làm lớp phủ phục hồi độ phẳng, tăng cao đội ma sát chống trơn trượt mặt đường có lưu lượng giao thông lớn; để bù phụ vết hằn bánh xe, làm lớp bù vênh 2) Chất kết dính: - Nhũ tương nhựa đường polime phân tách sớm gốc axít (CQS-1hP - cationic quick setting polymer modified asphalt emulsion) 3) Phụ gia: - Xi măng, vơi thủy hóa, tro bay sử dụng làm phụ gia cải thiện để tăng độ đặc, điều chỉnh tốc độ phân tách đông cứng vữa nhựa Micro Surfacing 6.1.3 Giải pháp thi công − Sử dụng hệ thống thiết bị đồng bộ: máy vệ sinh mặt đường, máy trộn rải vữa nhựa Micro Surfacing tự hành có phận kiểm sốt tỷ lệ vật liệu tốc độ rải 6.1.4 Thiết kế, thi công vữa nhựa Micro Surfacing − Thiết kế vật liệu vữa nhựa Micro Surfacing ( nhằm xác định tiêu kỹ thuật đá dăm, nhũ tương plome, chất phụ gia; xác định tỷ lệ đá dăm, tỷ lệ nhũ tương polime, tỷ lệ phụ gia); Thi công mặt đường vữa nhựa Micro Surfacing theo hướng dẫn Dự thảo Tiêu chuẩn “Lớp phủ vữa nhựa kiểu Micro Surfacing-Thiết kế hỗn hợp, thi công nghiệm thu” 6.2 Kiến nghị − Cần đầu tư kinh phí nhập thiết bị (hoặc nghiên cứu chế tạo nước): + Thiết bị trộn, rải vữa nhựa Micro Surfacing tự hành có phận kiểm sốt tỷ lệ vật liệu tốc độ rải (Tương tự Thiết bị trộn, rải vữa nhựa đề xuất) + Thiết bị vệ sinh mặt đường (tương tự thiết bị sử dụng cho công nghệ phun nhũ tương Fog Seal-đã đề xuất Phần nghiên cứu công nghệ phun nhũ tương Fog Seal) 228 − Cần nghiên cứu xây dựng TCVN Tiêu chuẩn nhũ tương nhựa đường polime phân tách sớm (Quick Setting) − Cần có chế khuyến khích sở sản xuất nước sớm sản xuất Nhũ tương polime gốc a xít phân tách sớm 229 ... 9,5 6, 7 4,75 2, 36 1,18 0 ,60 0 0,300 0,150 0,075 100 9 0-1 00 6 5-9 0 4 5-7 0 3 0-5 0 1 8-3 0 1 0-2 1 5-1 5 100 9 5-1 00 8 0-9 5 5 0-7 5 3 3-5 5 2 5-4 0 1 5-3 0 7-2 0 5-1 5 100 7 0-9 0 4 5-7 0 2 8-5 0 1 9-3 4 1 2-2 5 7-1 8 5-1 5 Trong. .. Loại II Loại III 9,5 4,75 2, 36 1,18 0 ,60 0 0,300 0,150 0,075 100 90 - 100 65 - 90 45 - 70 30 - 50 18 - 30 10 - 21 - 15 100 70 - 90 45 - 70 28 - 50 19 - 34 12 - 25 - 18 - 15 Dung sai (%) ±5 ±5 ±5... thường Loại dùng cho vữa nhựa Micro Surfacing 100 7 0-9 0 2, 36 7 5-1 00 4 5-7 0 1,18 5 5-9 0 2 8-5 0 0 ,60 0 3 5-7 0 1 9-3 4 0,300 2 0-4 5 1 2-2 5 0,075 5-1 5 5-1 5 1 96 Trong số dẫn kỹ thuật nước, thành phần cỡ hạt lọt