CẨM NANG VỀ CÔNG NGHỆ TÁI CHẾ CỦA WIRTGEN GROUP - PHẦN 1

NỘI DUNG CẨM NANG TÁI CHẾ CỦA WIRTGEN GROUP

Cẩm nang về tái chế của Wirtgen Group được chúng tôi chia thành 6 phần, ứng với 6 vấn đề quan trọng mà các chủ đầu tư và người vận hành thiết bị cần nắm vững trong quy trình tái chế mặt đường. Các bạn có thể click chọn từng phần bên dưới để xem chi tiết hơn.

PHẦN 1	PHẦN 2
PHẦN 3	PHẦN 4
PHẦN 5	PHẦN 6

TÓM TẮT NỘI DUNG

1. TỔNG QUAN VỀ MẶT ĐƯỜNG

Mặt đường là phần duy nhất của con đường là nhìn thấy được. Bề mặt đường này nằm phủ lên trên cấu trúc nền đường được cấu tạo bởi các lớp vật liệu khác nhau, các lớp này thường có tổng chiều dày hơn một mét. Cấu trúc nền đường là một phần của con đường, là phần chính chịu tải trọng.

Tải trọng từ xe tác dụng lên bề mặt đường sẽ truyền qua nền đường tới lớp đất bên dưới, lớp này là lớp đất tự nhiên thường có độ chịu lực yếu. Bằng cách này tải trọng có cường độ cao từ mặt đường được tạo ra từ giao thông trên đường sẽ được phân tán ra một diện tích rộng của lớp dưới cùng.

Hình minh họa truyền qua kết cấu đường

Từng lớp riêng biệt để tạo nên cấu trúc của nền đường thường có thành phần vật liệu khác nhau và độ dày khác nhau từ 125 mm đến 200 mm. Những lớp càng gần mặt đường được cấu tạo bởi các loại vật liệu có độ bền càng cao (ví dụ hỗn hợp asphalt nhựa nóng) nhằm chịu được ứng suất lớn hơn.

Khi tải trọng được phân tán trên một diện tích lớn hơn ở những lớp bên dưới, ứng suất tác dụng sẽ giảm dần và có thể được cấu tạo bởi các vật liệu kém chất lượng hơn (như sỏi). Kết quả là những loại vật liệu ở những lớp dưới cùng của nền đường thường tương đối rẻ tiền hơn so với những lớp bên trên.

Có hai loại nền đường cơ bản:

- Loại nền đường cứng với một lớp bê tông cường lực có độ bền cao phủ lên trên lớp vật liệu ổn định hóa. 

- Loại nền đường mềm dẻo hơn được cấu tạo từ các loại vật liệu tự nhiên với các lớp trên được liên kết, thường có thành phần là nhựa đường và (hoặc) cement, nhằm đạt được các yêu cầu về độ bền cao hơn.

Một cách tổng quát, chỉ có nền đường loại mềm dẻo là có tính kinh tế vì có thể tái sử dụng được. Nền đường cứng, cấu tạo từ bê tông độ bền cao nên thường phải bị phá đi khi hết thời gian sử dụng. Vì vậy hướng dẫn này chỉ đề cập đến loại nền đường được đặc trưng bằng các bề mặt gốc bi tum.

Sau khi được xây dựng, con đường phải chịu các lực phá hủy từ hai nguồn cơ bản, đó là môi trường và lưu thông. Cả hai loại trên đều liên tục làm giảm chất lượng lưu thông và tính toàn vẹn về cấu trúc của con đường một cách liên tục.

Thành phần của nền đường

Như đã giới thiệu ở trên, nền đường có ba thành phần cơ bản. Bề mặt, cấu trúc nền, và lớp dưới cùng. Mỗi lớp đều phục vụ cho một mục đích cụ thể khác nhau và do đó sẽ được trình bày một cách riêng biệt.

a. Bề mặt đường

Mặt đường là giao diện của nền đường với xe cộ và môi trường, có chức năng bảo vệ nền đường phía dưới đối với tác động của môi trường và xe cộ, nên nó phải đủ bền và không thấm nước. Giao thông ảnh hưởng lên bề mặt đường theo hai cách:

- Ứng suất do tải bánh xe tác động lên mặt đường, chủ yếu trong mặt phẳng thẳng đứng (ứng suất pháp), nhưng thành phần nằm ngang của ứng suất sẽ trở nên quan trọng tại các khúc quanh, các dốc và tại khi thắng xe. Các đặc tính về độ bền của vật liệu được dùng trong mặt đường phải chịu được tác động của các loại ứng suất kể trên mà không bị hư hỏng hoặc biến dạng; và

- Sự trượt của lốp xe trên mặt đường, đặc biệt là khi quẹo cua, có xu hướng làm mài mòn bề mặt. Theo thời gian hiệu ứng này sẽ làm giảm độ ma sát của mặt đường (tính chống trượt). Những mặt đường như vậy sẽ trở nên trơn trượt khi ướt và rất nguy hiểm.

Bên cạnh đó, bề mặt đường liên tục chịu ảnh hưởng liên tục của môi trường từ hai nguồn là tác dụng của nhiệt độ và bức xạ cực tím. Vì vậy mặt đường cần phải có những thuộc tính sau:

- Tính dẻo nhằm cho phép sự co dãn lặp đi lặp lại khi nhiệt độ thay đổi.

- Tính bền nhằm hấp thụ bức xạ tử ngoại mà không bị hóa già sớm.

Ngoài khả năng chống trượt, bề mặt có cấu tạo gốc bitum còn cung cấp sự mềm dẻo, bền bỉ và chống thấm nước tuyệt hảo. Hỗn hợp asphalt (với lượng bitum khoảng 5% trọng lượng) thường được sử dụng cho những con đường nhộn nhịp, còn giải pháp làm đường với bề mặt được trải lớp đá dăm rồi sau đó tưới nhựa nóng lên có tính kinh tế hơn được áp dụng với các con đường có mật độ giao thông thấp.

b. Cấu trúc nền đường

Cấu trúc nền đường truyền tải trọng từ mặt đường xuống các lớp bên dưới nền đường. Tải trọng từ bánh xe tác dụng lên mặt đường sẽ giảm một cách hiệu quả trong cấu trúc nền đường bằng cách phân tán qua diện tích rộng theo các lớp bên dưới nền đường. Một cách tổng quát, cấu trúc nền đường bao gồm các lớp vật liệu với độ bền khác nhau, mỗi lớp phục vụ cho mục đích phân phối tải nhận từ lớp ngay phía trên và truyền xuống lớp bên dưới. Các lớp nằm gần mặt đường phải chịu mức độ ứng suất lớn hơn so với các lớp nằm bên dưới và do vậy cần phải được cấu tạo từ các loại vật liệu bền hơn, tốt hơn.

Hình minh họa cho thấy các loại vật liệu phổ biến được dùng để làm các nền đường có tính mềm dẻo.

Đáp ứng của một loại vật liệu khi chịu lực tác dụng phụ thuộc rất lớn vào độ đàn hồi và các đặc điểm của tải (độ lớn, cường độ tải...). Đây là lĩnh vực chuyên môn hóa vượt ra ngoài phạm vi của quy trình tái chế nguội. Tuy nhiên các đặc điểm quan trọng bao gồm:

- Các loại vật liệu dạng hạt, bao gồm đá nghiền và sỏi, truyền tải trọng tác dụng lên từng phần tử, hoặc bộ khung của cấu trúc. Lực ma sát giữa các hạt duy trì sự toàn vẹn của cấu trúc, nhưng dưới tải trọng lặp lại (thường liên hệ với sự tăng độ ẩm), quá trình nén chặt dần dần xảy ra khi các phần tử di chuyển gần lại với nhau. Điều này có thể xảy ra ở bất kỳ lớp của cấu trúc nền đường, cuối cùng là làm biến dạng mặt đường. Sự biến dạng loại này thường xuất hiện dưới dạng các vết lún có bán kính rộng theo vệt bánh xe lăn qua.

- Các loại vật liệu liên kết, bao gồm các loại vật liệu ổn định hóa và asphalt, được coi là kết cấu thống nhất dạng tấm hay phiến. Khi tải trọng tác dụng theo hướng thẳng đứng lên bề mặt của phiến phẳng đó, sẽ tạo ra ứng suất nén có phương ngang ở nửa trên của phiến và ứng suất kéo theo phương ngang ở nửa dưới của phiến, với ứng suất theo phương ngang lớn nhất ở điểm trên cùng và dưới cùng của phiến. Sức căng gây ra bởi các ứng suất này, phổ biến là lực kéo ở điểm dưới cùng, sẽ dẫn đến mỏi, một dạng của phá hỏng sau nhiều chu kỷ chịu tải lặp lại. Các vết nứt phát triển ở phía dưới của lớp và lan ra theo phương thẳng đứng khi tiếp tục chịu tác dụng của tải trọng lặp lại.

Sự biến dạng xảy ra trong vật liệu tự nhiên và các vết nứt do mỏi của vật liệu cứng đều liên quan tới tần số của tải trọng. Điều này cho phép xác định thời gian sử dụng nền đường bằng số lần chịu tải trước khi bị phá hủy.

c. Lớp dưới

Vật liệu tự nhiên nằm bên dưới đỡ lấy cấu trúc nền đường có thể là vật liệu tại chỗ hoặc đem từ nơi khác đến. Các đặc tính độ bền của loại vật liệu này sẽ quyết định loại cấu trúc nền đường cần thiết để phân tán tải trọng bề mặt với cường độ có thể chịu được mà không làm biến dạng mặt đường.

Các phương pháp thiết kế nền đường thường sử dụng độ bền và độ cứng vững của lớp nền làm các thông số đầu vào cơ bản và nhằm mục đích cung cấp cấu trúc đủ bền để bảo vệ lớp đất nền. Cách tiếp cận này được chấp nhận lần đầu tiên vào thập niên 1950 với phương pháp thực nghiệm "thiết kế che phủ“ California Bearing Ratio (CBR) và được tiếp tục áp dụng ở thế kỷ 21. Tổng quan, cấu trúc nền đường dày được yêu cầu nhằm bảo vệ đất nền kém bền và việc làm dày như vậy thường đạt được bằng bổ sung "lớp nền chọn lọc“ hoặc các "lớp lót“. 

2. CÁC YẾU TỐ CƠ BẢN ẢNH HƯỞNG TỚI CẤU TRÚC NỀN ĐƯỜNG

Các con đường được xây dựng trên khắp thế giới trong mọi điều kiện khí hậu, từ sa mạc nóng khô tới các khu vực mưa nhiều và các điều kiện thời tiết băng giá. Cho tới nay, bất kể các điều kiện môi trường, mọi con đường được thiết kế để chịu đựng được tải trọng của giao thông bởi cùng một nguyên lý cơ học cơ bản của sự truyền lực cường độ cao dưới tác dụng của các bánh xe tới các lớp bên dưới mà không làm biến dạng lớp nền. Các điều kiện môi trường đặc trưng và điều kiện tải trọng giao thông được tiên liệu trước là hai nhóm yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến yêu cầu về cấu trúc của mọi nền đường và sẽ được đề cập dưới đây:

1. Các điều kiện môi trường

Các điều kiện môi trường về cơ bản ảnh hưởng đến các con đường theo hai cách:

a. Mặt đường 

Ngoài các tải lưu thông, mặt đường còn bị phơi ra dưới ánh nắng, gió, mưa, tuyết và các yếu tố tự nhiên khác. Điều quan trọng là hậu quả của các yếu tố trên gây ra cho các thuộc tính kỹ thuật của mặt đường bao gồm:

- Các ảnh hưởng do nhiệt độ gây ra sự thay đổi thể tích khi vật liệu co và dãn do nhiệt độ biến thiên. Khoảng nhiệt độ hàng ngày trên bề mặt đường là quan trọng. Trong khu vực sa mạc, khoảng nhiệt độ trên mặt đường có thể chênh lệch tới 50°C giữa buổi sáng và chiều tối trong khi mặt đường ở vùng Bắc Cực suốt mùa đông có thể bị vùi trong tuyết và do đó giữ nguyên tình trạng ở nhiệt độ tương đối không đổi.

- Các ảnh hưởng do mặt đường bị đóng băng được biết đến như hiện tượng sương giá. Chu kỳ đóng băng và tan băng lặp đi lặp lại gây nên sự phá hủy mặt đường.

- Các ảnh hưởng do bức xạ sẽ làm mặt đường như bị "cháy nắng“. Bức xạ tử ngoại tác dụng lên mặt đường khiến cho bitum bị oxi hóa và trở nên giòn. Quá trình này được gọi là hóa già.

b. Cấu trúc nền đường

Nước chính là kẻ thù nguy hiểm nhất của cấu trúc đường. Sự bão hòa nước sẽ làm cho các vật liệu mềm đi và cung cấp sự bôi trơn giữa các hạt khi chịu tải trọng. Khả năng chịu đựng của một loại vật liệu ở trạng thái khô ráo bao giờ cũng tốt hơn ở trạng thái ướt và vật liệu có tính liên kết càng cao thì hút ẩm càng mạnh.

Ngoài ra, khi sương giá xuất hiện, nước hiện diện trong nền đường sẽ giãn nở và gây hư hại lớn cho nền đường. Do đó, điều quan trọng là phải tránh không cho nước xâm nhập vào cấu trúc của nền đường, đặc biệt là không cho thấm vào các lớp vật liệu có chất lượng thấp bên dưới.

2. Tải trọng tác động do giao thông

Các con đường được xây dựng để phục vụ cho giao thông. Mật độ và tính chất của giao thông mà con đường được kỳ vọng sẽ xác định yêu cầu về các thông số hình học và tính chất của nền đường. Các kỹ sư giao thông sẽ làm việc với các thông số về giao thông được ước đoán trước (lượng xe qua lại, loại và kích cỡ xe lưu thông trên đường) nhằm xác định các yêu cầu về mặt hình học (số làn xe, bề rộng mặt đường...).

Các kỹ sư cầu đường cần có các thông số thống kê được tiên liệu (số lượng xe, thành phần các loại xe, và tải trọng) nhằm xác định yêu cầu của cấu trúc nền đường. Những dự đoán chính xác về mật độ giao thông trong tương lai và các loại xe sẽ tham gia lưu thông, do đó sẽ là các thông số quan trọng.

Các đặc tính quan trọng của giao thông theo quan điểm thiết kế nền đường cho phép xác định độ lớn và tần số của tải trọng bề mặt, mặt đường dự kiến phải chịu trong suốt vòng đời của con đường. Tải trọng tác động lên mặt đường thông qua bánh xe được định nghĩa theo ba đại lượng:

- Lực (kN) tác động thông qua bánh xe.

- Áp suất bề mặt (kPa) do vết bánh xe (rãnh bánh xe) tác động lên mặt đường. Vết bánh xe được định nghĩa là phần bề mặt vỏ bánh xe tác động lên mặt đường.

- Tốc độ di chuyển, được định nghĩa là tần số mặt đường lần lượt chịu tải và không chịu tải.

Các xe du lịch thường có áp suất vỏ xe trong khoảng 180 đến 250 kPa và tác động một lực nhỏ hơn 3,5 kN ở mỗi bánh xe, hoặc 7 kN trên cầu xe lên mặt đường. Tải trọng này không đáng kể nếu so với mặt đường bị tác động bởi xe đầu kéo lớn dùng để kéo các trọng tải lớn như container, từ 80 đến 130 kN ở mỗi cầu xe (điều này còn phụ thuộc vào giới hạn tải cho phép) với áp suất của vỏ xe từ 500 đến 900 kPa. Rõ ràng là tải trọng của các xe tải hạng nặng có ảnh hưởng lớn nhất tới yêu cầu về độ bền của nền đường.

3. CÁC YẾU TỐ GÂY HƯ HỎNG NỀN ĐƯỜNG

Nền đường bị xuống cấp bởi vô số nguyên nhân, trong đó hai nguyên nhân quan trọng nhất là ảnh hưởng của môi trường và tải lưu thông. Độ xuống cấp được đo một cách bình thường và gián tiếp bằng cách đánh giá chất lượng lưu thông, nhưng các yếu tố hiển nhiên bằng mắt thường như là độ sâu của vết lún và các vết nứt ở bề mặt cũng rất là quan trọng. Sự xuống cấp này chủ yếu do sự kết hợp của cả hai yếu tố môi trường và tải lưu thông, như được minh họa bên dưới. 

Các tác nhân môi trường

Các tác nhân môi trường chịu trách nhiệm về hầu hết các vết nứt phát sinh trên mặt đường. Nhân tố chính góp phần vào hiện tượng này là bức xạ tử ngoại từ ánh nắng mặt trời, làm cho bitum dần dần cứng hơn. Khi trở nên cứng, bitum bị giảm tính đàn hồi, dẫn tới kết quả là làm xuất hiện các vết nứt khi mặt đường co lại khi trời lạnh. Một khi tính toàn vẹn của mặt đường không còn, vì bị nứt nẻ, nền đường sẽ có xu hướng bị phá hủy theo tốc độ ngày một tăng do bị thấm nước.

Các ảnh hưởng của giao thông

Tải trọng do giao thông chịu trách nhiệm cho sự phát triển của các vết lún và nứt bắt đầu từ bên trong cấu trúc nền đường. Mỗi loại xe lưu thông trên đường sẽ gây ra một biến dạng nhỏ, tạm thời trong cấu trúc nền đường. Sự biến dạng gây ra bởi các xe hạng nhẹ rất nhỏ, không đáng kể trong khi các loại xe hạng nặng gây ra những biến dạng tương đối lớn hơn.

Sự lưu thông của nhiều loại xe cộ gây nên ảnh hưởng tích lũy  sẽ dẫn đến sự biến dạng lâu dài hoặc các vết nứt mỏi một cách nhanh chóng. Sự quá tải là nguyên nhân chính gây ra phá hủy cấu trúc nền đường, tốc độ giao thông cũng gây ra hư hỏng. Sự hư hỏng này chủ yếu do hai cơ chế khác nhau trong cấu trúc nền đường, bao gồm:

- Sự biến dạng do quá trình tăng tải trọng, ở những nơi áp lực của tải trọng được lặp lại  khiến cho các phần tử riêng biệt trong cấu trúc nền di chuyển lại gần nhau hơn, kết quả là làm giảm độ xốp của nền đường. Trong vật liệu dạng hạt, độ xốp giảm sẽ dẫn tới làm tăng độ bền (các vật liệu có mật độ hạt dày hơn thì liên kết tốt hơn), nhưng đối với bitum thì ngược lại. Việc giảm độ xốp trong thành phần của bitum sẽ không chỉ gây lún đường mà còn cho phép nhựa đường bắt đầu tác dụng như chất lỏng, tạo ra môi trường phát sinh áp suất thủy lực từ các bánh xe. Điều này gây ra sự dịch chuyển ngang, không cân đối hoặc mặt đường bị lồi lõm dọc theo biên các vết lún.

- Sự nứt mỏi của vật liệu liên kết. Các vết nứt này xuất hiện ở của lớp có ứng suất kéo gây ra bởi bánh xe là lớn nhất. Những vết nứt này sau đó lan rộng ra trên mặt đường. Biến dạng dẻo của các vật liệu bên dưới làm trầm trọng thêm trong trường hợp này do sự tăng ứng suất kéo gây ra bởi các tải bánh xe.

Hậu quả của các vết nứt

Một khi vết nứt xuyên qua lớp bảo vệ bề mặt, nước có thể thấm vào cấu trúc nền đường bên dưới. Như đã được đề cập ở phần trên, hiệu ứng làm mềm của nước dẫn tới làm giảm độ bền, do đó làm tăng tốc độ xuống cấp của nền đường dưới tải trọng bánh xe lặp đi lặp lại.

Ngoài ra, nước trong vật liệu bão hòa trở thành môi trường phá hủy khi nền đường chịu tải trọng. Tương tự như dòng chảy thủy lực, nước truyền thành phần tải thẳng đứng của bánh xe tạo thành áp suất làm xói mòn cấu trúc của các vật liệu dạng hạt và làm tách rời bitum khỏi đá dăm trong thành phần lớp asphalt. Dưới tác động của các điều kiện này vật liệu nền đường trở nên linh hoạt và bị bật ra khỏi mặt đường thông qua các vết nứt (bị bơm lên) kết quả là dẫn đến nền đường bị rỗng bên dưới. 

Khi nhiệt độ xuống dưới 4°C, nước trong nền đường sẽ giãn ra khi nó đông đặc lại, tạo nên áp lực kể cả khi không có tải trọng của bánh xe. Hiện tượng sương giá gây ra bởi đóng băng và tan chảy lặp đi lặp lại là chuỗi hoạt động tệ nhất, dễ dàng gây ra các vết nứt trên đường, kết quả là đường xuống cấp nhanh chóng.

Trong điều kiện sa mạc khô, các vết nứt trên mặt đường dẫn tới một dạng hư hỏng khác. Vào ban đêm khi nhiệt độ xuống tương đối thấp (thường là dưới 0°C) mặt đường co lại, làm cho các vết nứt rộng ra và trở thành nơi chứa cát. Khi nhiệt độ tăng vào ban ngày, mặt đường bị hạn chế không dãn nở được vì cát mắc kẹt trong các vết nứt, hậu quả là tạo nên một lực ngang lớn, gây nên sự vỡ vụn tại các cạnh của vết nứt. Lực này có thể dẫn đến việc mặt đường bị trồi lên, tách khỏi lớp nền ở tại vùng lân cận các vết nứt, làm cho chất lượng giao thông cực kỳ tồi tệ.

Nguyên nhân kế tiếp của hiện tượng nứt mặt đường, phổ biến ở các bề mặt asphalt mỏng, do là ít giao thông. Sự đầm chặt do lưu thông của xe cộ giữ cho lớp biutm sống. Sự oxi hóa và hóa cứng kế tiếp của bitum liên kết gây ra các vết nứt do nhiệt bắt đầu từ mặt đường. Sự chịu đựng của bitum dưới tác động lặp đi lặp lại của tải trọng do giao thông dẫn đến áp lực gây ra ứng suất đủ để hàn gắn lại các vết nứt ngay khi chúng vừa hình thành, bằng cách này, chúng sẽ rất khó lan rộng ra.

Hình mô tả sự nứt nẻ mặt đường

4. DUY TU VÀ PHỤC HỒI CẤU TRÚC ĐƯỜNG

Các hoạt động duy tu nền đường thông thường là tập trung vào việc không cho nước thấm vào cấu trúc nền đường. Việc này liên hệ với sự duy trì tính không chống thấm cho mặt đường và bảo đảm việc xử lý tiêu thoát nước phải đủ hiệu quả để nước không thể đọng thành vũng dọc theo lề đường.

Thông thường, nước thấm vào cấu trúc nền đường từ phía trên qua các vết nứt trên mặt đường, và nhất là ở những chỗ nước đọng thành vũng trên đường. Vì lẽ đó, các vết nứt nên được trám lại ngay khi vừa xuất hiện và hai bên lề đường phải được dọn sạch sẽ để tạo thuận lợi cho việc tiêu thoát nước.

Nếu được phát hiện sớm, thì sự hóa già bề mặt đường có thể được giải quyết một cách có hiệu quả bằng việc ứng dụng công nghệ phun sương nhũ bitum loãng. Ở các điều kiện nghiêm trọng hơn đòi hỏi phải trải hỗn hợp asphalt với đá dăm ở những con đường có mật độ lưu thông thấp, hoặc trải hỗn hợp asphalt nóng.

Các biện pháp này, nhằm mục đích duy trì độ dẻo và bền vững của mặt đường, nhưng chỉ xử lý được những hư hỏng do môi trường gây ra. Sự biến dạng và các vết nứt mỏi gây ra bởi trọng tải của các loại xe lưu thông trên đường không thể xử lý một cách hiệu quả bằng các hoạt động duy tu trên bề mặt, đòi hỏi áp dụng các biện pháp phục hồi cấu trúc nền đường.

Sự phá hủy nền đường thông thường diễn ra tương đối chậm. Cơ quan quản lý đường bộ thường sử dụng hệ thống cơ sở dữ liệu, được gọi là hệ thống quản lý nền đường (Pavement Management System - PMS), nhằm giám sát chất lượng lưu thông của nền đường trong nội bộ hệ thống, bằng cách đưa ra cảnh báo cho những nền đường cần được chú ý nhất.

Duy tu và hồi phục kết đường bằng cách giám sát chất lượng lưu thông

Điểm nổi bật của Hình này là tầm quan trọng của công tác duy tu đường kịp thời nhằm duy trì chất lượng giao thông tốt nhất có thể. Độ xuống cấp của đường xá được chỉ thị thông qua chất lượng giao thông, chất lượng giao thông càng tệ bao nhiêu thì độ xuống cấp của đường càng nhanh, càng lớn bấy nhiêu. Khi chất lượng giao thông bị giảm đi, thì các biện pháp xử lý nền đường càng trở nên quan trọng, và kinh phí cho các biện pháp đó sẽ tăng rõ rệt.

Quyết định lựa chọn biện pháp xử lý nhằm nâng cao chất lượng nền đường hay chỉ nhằm duy trì chất lượng giao thông như hiện tại đều phụ thuộc vào mức độ của ngân sách. Các biện pháp duy tu ngắn hạn sẽ cực kỳ tốn kém. Sự phục hồi nền đường đôi khi bị trì hoãn cho tới khi được kết hợp với việc nâng cấp, mở rộng đường, thêm làn xe mới.

Mỗi quyết định phục hồi nền đường cần phải được lựa chọn một cách độc lập trong hoàn cảnh của toàn hệ thống đường. Nhưng không làm gì sẽ làm nền đường bị xuống cấp trầm trọng hơn là một quyết định tệ hại nhất bởi vì độ xuống cấp sẽ tăng nhanh theo thời gian.

5. CÁC LỰA CHỌN PHỤC HỒI NỀN ĐƯỜNG

Nói chung có nhiều sự lựa chọn có thể cho việc phục hồi một con đường bị xuống cấp và đôi khi thật khó quyết định biện pháp công nghệ tốt nhất. Tuy nhiên, đáp án cho hai câu hỏi quan trọng được đưa ra ngay khi bắt đầu sẽ giúp cho việc lựa chọn giải pháp thích hợp nhất, giải pháp có hiệu quả kinh tế nhất cho sự phục vụ lâu dài của con đường. Hai câu hỏi quan trọng là:

- Việc gì thật sự xảy ra đối với nền đường hiện hữu? Một cuộc điều tra nhanh bao gồm kiểm tra bằng mắt kết hợp với vài kiểm tra cơ bản (ví dụ, đo độ võng của mặt đường) sẽ đủ để có thể hiểu được cơ chế hư hỏng. Điều quan trọng là xác định liệu sự hư hỏng đó chỉ giới hạn ở các lớp bề mặt hay là vấn đề thuộc về cấu trúc nền đường.

- Thứ hai là cơ quan quản lý đường bộ thật sự muốn điều gì? Mong đợi tuổi thọ của con đường sẽ là 15 năm như thiết kế, hay là với một khoản kinh phí nhỏ hơn được xem xét sẽ dừng được tốc độ xuống cấp hiện tại và kiềm chế nó trong năm năm tới?

Trả lời hai câu hỏi trên sẽ thu hẹp các lựa chọn cho việc phục hồi nhằm chọn ra giải pháp phải chăng phù hợp với bản chất của vấn đề và khung thời gian. Bằng cách chia bản chất của vấn đề thành hai loại (mặt đường và cấu trúc nền) từ khung thời gian (ngắn hạn hoặc dài hạn), việc lựa chọn giải pháp tốt nhất sẽ trở nên đơn giản.

Một điểm quan trọng nữa ảnh hưởng đến quyết định là tính thực tế của các phương pháp phục hồi. Sự điều tiết giao thông, điều kiện thời tiết và tính sẵn sàng để sử dụng của các nguồn lực, tất cả đều có ảnh hưởng quan trọng tới phương pháp thực hiện dự án và có thể loại bỏ hay ngăn cản các lựa chọn tin cậy.

Toàn bộ vận dụng này có một mục đích duy nhất: quyết định giải pháp phải chăng nhất cho vấn đề hiện tại trong mối liên hệ với môi trường của dự án.

Phục hồi mặt đường

Các phương án phục hồi mặt đường chỉ ra các vấn đề bị giới hạn giữa nhựa đường và bề mặt trải đá dăm, thường trong khoảng 50 mm đến 100 mm nền đường tính từ bề mặt. Các vấn đề này thường liên quan tới sự hóa bền/hóa cứng/hóa già của nhũ bitum và các vết nứt bắt đầu từ mặt đường do tác động của nhiệt độ. Các biện pháp thường dùng nhất để giải quyết vấn đề loại này bao gồm:

- Trải đè lên bề mặt đường cũ một lớp mỏng asphalt nóng 40 - 50 mm. Đây là giải pháp đơn giản nhất đối với các hư hỏng bề mặt khi thời gian thi công ngắn và tác động nhỏ nhất đến giao thông. Chất kết dính thường dùng là bitum nhằm tăng hiệu suất, bằng cách đó kéo dài tuổi thọ của lớp phủ. Tuy nhiên, những lớp asphalt trải đè lên nhau sẽ làm nâng cao mặt đường có thể gây ra các vấn đề về thoát nước.

- Cào bóc và thay thế. Phương pháp này lấy đi lớp asphalt trên bề mặt nứt nẻ hư hỏng và thay bằng lớp hỗn hợp mới khác, thường với chất xúc tác kết dính. Quy trình tương đối nhanh vì năng suất làm việc cao của máy cào tách mặt đường hiện đại. Lớp hư hỏng bề mặt được lấy đi và cốt nền được duy trì như cũ.

- Tái chế một lớp vật liệu asphalt tương đối mỏng từ mặt đường hiện hữu (trải thêm một lớp asphalt có bề dày phù hợp). Quá trình tái chế này được thực hiện tại chỗ dưới dạng quy trình asphalt gia nhiệt (phối trộn lại). Ngoài ra, đặc tính của asphalt tái chế có thể được cải thiện bằng cách bổ sung thêm các chất phụ gia.

Phục hồi nền đường

Phục hồi các hư hỏng trong cấu trúc của nền đường thông thường được coi là một giải pháp lâu dài. Khi xác định được hư hỏng trong cấu trúc nền, cần chú ý cấu trúc nền đường đã bị hư hỏng, ít khi là vật liệu trong cấu trúc nền. Ngoài ra, việc nâng cấp nền đường hiện hữu bằng cách tăng bền cho cấu trúc (ví dụ, nâng cấp con đường bằng sỏi hiện hữu lên tiêu chuẩn đường cao hơn) có thể là một dạng của sự phục hồi.

Thực ra, quá trình nén vật liệu dạng hạt là một dạng của sự cải thiện khi độ lèn chặt của các vật liệu tự nhiên càng lớn thì các đặc điểm về độ bền càng tăng. Tuy nhiên, kết quả của sự đầm chặt có thể gây ra hư hỏng cho các lớp bề mặt, đặt biệt là các lớp được cấu tạo từ vật liệu cứng.

Về quy luật, sự phục hồi cấu trúc cần nhằm mục đích tận dụng tối đa lợi điểm của nền đường hiện hữu. Điều này ngụ ý lớp vật liệu đã được nén chặt phải được giữ lại. Hoạt động đầm chặt liên tục của xe cộ phải mất nhiều năm để nền đường đạt đến trạng thái này và ưu điểm của sự nén chặt nên được tận dụng mỗi khi có thể. Nhiều lựa chọn đa dạng về sự phục hồi nền đường, bao gồm:

- Xây dựng lại toàn bộ. Điều này thường là sự lựa chọn được đưa ra khi việc phục hồi được kết hợp với việc nâng cấp nhằm yêu cầu các thay đổi quan trọng trong việc bố trí các làn xe trên đường. Việc xây dựng lại này được hiểu là sự phá bỏ rồi làm lại từ đầu. Ở những nơi mật độ giao thông cao, con đường thường được xây dựng với sự bố trí các làn xe riêng biệt ,bằng cách đó tránh được các vấn đề về cản trở lưu thông.

- Trải thêm các lớp phụ (từ vật liệu hạt và bitum) lên trên bề mặt hiện hữu. Các lớp asphalt dày thường là giải pháp dễ dàng nhất đối với vấn đề về cấu trúc khi mật độ giao thông cao. Tuy nhiên, như đã mô tả ở trên, việc nâng cao mặt đường như vậy sẽ tạo ra hệ thống thoát nước riêng biệt, làm đường nhanh hỏng.

- Tái chế tới chiều sâu hư hỏng, bằng cách đó sẽ tạo ra một lớp dày đồng nhất mới, có thể được gia cố bằng các tác nhân ổn định hóa. Các lớp thêm vào có thể nằm trên cùng của lớp tái chế nền đường được nâng cấp một cách thích hợp. Các tác nhân ổn định hóa thường được thêm vào vật liệu tái chế, đặt biệt là những nơi mà vật liệu trong nền đường hiện hữu nằm ở sát mép và cần phải được gia cố. Mục đích của việc tái chế là tăng tối đa độ che phủ cho nền đường hiện có. Ngoài việc tận dụng vật liệu ở các lớp trên cùng của con đường là cấu trúc của nền đường bên dưới lớp tái chế không bị xáo trộn.

- Kết hợp cả hai phương pháp, thay thế và tái chế. Sự lựa chọn này cho phép xử lý chiều sâu đáng kể của nền đường hiện hữu, yêu cầu một phần của lớp phía trên được di chuyển đi tạm thời và lưu kho. Lớp vật liệu bên dưới sau đó được tái chế, thêm phụ gia vào. Lớp vật liệu được lưu trữ tạm thời sau đó được xử lý để tráng phủ trở lại lên trên lớp vật liệu vừa được tái chế, bằng cách này mặt đường sau khi sửa chữa không cao hơn mặt đường cũ.

Mục đích của việc lựa chọn các phương án phục hồi nền đường khác nhau là nhằm xác định giải pháp kinh tế nhất. Cuốn hướng dẫn này với mục đích cung cấp các thông tin hữu ích kết hợp với sự tiếp cận thiết kế cho phép tái chế nền đường hiện hữu, nhằm cung cấp các lựa chọn thích hợp.

Trong phần 2 của Cẩm nang về Công nghệ tái chế của Wirtgen Group, chúng tôi sẽ chia sẻ tới bạn đọc về ứng dụng cào bóc tái chế nguội. Mời các bạn theo dõi!