Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bê tông asphalt tái chế ấm và ứng dụng trong xây dựng đường ô tô
Vật liệu bê tông asphalt nóng truyền thống (HMA) có lịch sử hơn 130 năm, HMA yêu cầu nhiệt độ chế tạo và thi công cao để đảm bảo tính công tác trong suốt quá trình thi công. Tuy nhiên, quá trình chế tạo hỗn hợp bê tông HMA tiêu tốn nhiều năng lượng để làm nóng cốt liệu và chất kết dính bitum đồng thời phát tán nhiều loại khí thải ra môi trường. Do vậy, từ những năm 90 công nghệ bê tông asphalt ấm (Warm Mix Asphalt - WMA) đã được nghiên cứu và ứng dụng ở châu Âu với nhiệt độ chế tạo từ 100-140oC, trong khi đó với hỗn hợp HMA nhiệt độ chế tạo thông thường từ 165-185oC, tùy thuộc vào loại chất kết dính bitum. Bên cạnh việc phát triển các công nghệ để giảm nhiệt độ chế tạo hỗn hợp bê tông asphalt xuống, giải pháp kết hợp với vật liệu cào bóc mặt đường bê tông asphalt cũ (Reclaimed Asphalt Pavement - RAP) cũng đã được nghiên cứu ứng dụng, giải pháp sử dụng công nghệ WMA kết hợp với hàm lượng RAP từ 20-50 % có thể được xem như giải pháp phát triển bền vững, mang lại nhiều lợi ích về kinh tế, xã hội và môi trường, công nghệ này có thể được gọi là Bê tông asphalt tái chế ấm (BTATCA). Công nghệ bê tông BTATCA đã được nghiên cứu và sử dụng phổ biến ở các nước phát triển hiện nay như ở Mỹ, Đức, Na Uy, Hàn Quốc…
Ở Việt Nam, công nghệ cào bóc tái chế nguội đã ứng dụng với hàm lượng vật liệu mặt đường tái chế (RAP) bằng 100% và công nghệ tái chế nóng tại trạm với hàm lượng RAP không quá 25%. Mỗi công nghệ hiện tại đều tồn tại những ưu, nhược điểm nhất định. Công nghệ tái chế nguội thường cho chất lượng bê tông asphalt tái chế không cao nên thường chỉ ứng dụng làm các lớp dưới của kết cấu mặt đường hoặc lớp trên của mặt đường cấp thấp. Công nghệ tái chế nóng tại trạm trộn thường vẫn cần tiêu tốn lượng lớn năng lượng như công nghệ bê tông asphalt nóng truyền thống, đồng thời giới hạn hàm lượng RAP không quá 25%. Với những ưu điểm có được của công nghệ BTATCA như: giảm được lượng khí phát thải; điều kiện làm việc tốt hơn vì giảm được các khí độc hại; tiêu thụ năng lượng thấp hơn trong quá trình chế tạo; tận dụng được vật liệu cào bóc mặt đường với hàm lượng cao hơn, tính dễ thi công và vận chuyển được quãng đường xa hơn so với công nghệ HMA, cho nên công nghệ BTATCA hiện đang được sử dụng phổ biến ở Mỹ và châu Âu, tuy nhiên công nghệ này vẫn chưa được nghiên cứu ứng dụng ở Việt Nam.
Do vậy, nhằm lựa chọn được công nghệ BTATCA phù hợp nhất với điều kiện thực tế sản xuất và thi công hỗn hợp bê tông asphalt trong xây dựng đường ô tô ở Việt Nam hiện nay; thiết kế, chế tạo được hỗn hợp BTATCA với các tỷ lệ RAP khác nhau từ 20% đến 50%; đánh giá được hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và môi trường đạt được của công nghệ BTATCA; xây dựng được quy trình chỉ dẫn kỹ thuật thiết kế thành phần, sản xuất, thi công và nghiệm thu BTATCA trong điều kiện Việt Nam, PGS.TS. Đào Văn Đông cùng các cộng sự tại Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải - Bộ Giao thông Vận tải đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bê tông asphalt tái chế ấm và ứng dụng trong xây dựng đường ô tô”.
Với những mục tiêu và phạm vi nghiên cứu đặt ra của đề tài, trên cơ sở kết quả nghiên cứu của các nội dung, đề tài rút ra được một số kết luận sau:
- Đề tài đã lựa chọn được hai công nghệ bê tông asphalt tái chế ấm sử dụng phụ gia Sasobit và Zycotherm phù hợp với điều kiện thực tế sản xuất và thi công hỗn hợp trong xây dựng đường ô tô ở Việt Nam hiện nay;
- Đã thiết kế được hỗn hợp BTATCA có các tỷ lệ RAP tương ứng bằng 20%, 30%, 40%, và 50% sử dụng hai nguồn cốt liệu mỏ đá Suway và Tân Cang đều đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật;
- Các tính năng thể hiện độ cứng của hỗn hợp BTATCA đều cao hơn so với các hỗn hợp bê tông asphalt nóng truyền thống không có RAP, do vậy sức kháng hằn lún vệt bánh xe của hỗn hợp cao hơn, xu hướng này cũng thể hiện rất rõ khi tăng tỷ lệ RAP sử dụng trong hỗn hợp;
- Xu hướng cũng giống như hỗn hợp HMA sử dụng RAP, chỉ số kháng nứt của hỗn hợp BTATCA đều giảm xuống khi tăng tỷ lệ RAP sử dụng trong hỗn hợp. So sánh hai công nghệ ấm, hỗn hợp sử dụng phụ gia Zycotherm có sức kháng nứt cao hơn so với hỗn hợp sử dụng phụ gia Sasobit;
- Sử dụng phương pháp cân bằng tính năng kháng nứt và kháng hằn lún vệt bánh xe, tỷ lệ RAP trong hỗn hợp không nên quá 30% với hỗn hợp sử dụng phụ gia Sasobit và không nên quá 40% với hỗn hợp sử dụng phụ gia Zycotherm;
- Các kết quả dự báo tính năng khai thác của kết cấu mặt đường sử dụng BTATCA bước đầu đều tương quan với sô liệu đo đạc thực tế hiện trường;
- Kết quả tính toán lượng khí thải của công nghệ BTATCA đều thấp hơn so với công nghệ HMA truyền thống;
- Công nghệ sản xuất hỗn hợp BTATCA sử dụng phụ gia Sasobit và Zycotherm đều cơ bản giống như công nghệ bê tông asphalt nóng truyền thống.
Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần nâng cao chất lượng xây dựng và khai thác hệ thống đường bộ ở Việt Nam.
Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 19537/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.
https://vista.gov.vn/
