NCKH: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ HIỆN ĐẠI TRONG BẢO TRÌ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG BỘ part 4

CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LÁNG NHỰA KIỂU OTTA SEALS TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ LÁNG NHỰA KIỂU OTTA SEALS TRÊN THẾ GIỚI 1.1 Khái niệm láng nhựa kiểu Otta Seal Láng nhựa kiểu Otta Seal (còn gọi láng nhựa Otta Seal Otta Seal) phương pháp láng nhựa sử dụng chất kết dính (thường nhựa đường lỏng, nhựa đường đặc) tưới lên mặt đường, sau rải cấp phối cốt liệu (đá dăm sỏi nghiền) lên lu lu lèn Có thể áp dụng láng nhựa Otta Seal lớp hai lớp tùy thuộc vào tình trạng giao thơng chất lượng mặt đường cũ Có thể rải thêm lớp cát mỏng lên lớp láng nhựa để cải thiện độ rỗng giảm khả chảy nhựa mặt đường 1.2 Tình hình nghiên cứu áp dụng Otta Seal giới Láng nhựa sử dụng cấp phối cốt liệu (Otta Seal) thử nghiệm Na Uy vào năm 1965 Trong vòng 25 năm tiếp theo, loại hình láng nhựa triển khai áp dụng nhiều nước giới, nước Bắc Âu, nước phía Đơng phần phía Nam lục địa Châu Phi, số nước Nam Mỹ, châu Á Tại Na Uy, sau 20 năm kể từ thử nghiệm thành công loại bể mặt Otta Seal vào năm 1965, có 12.000 km mặt đường khơng phủ nhựa sử dụng công nghệ láng nhựa Otta Seal, chiếm khoảng 20% tổng số bề mặt không phủ nhựa mạng lưới đường Na Uy Có 65 km đường có phủ nhựa sử dụng láng nhựa Otta Seal lớp 120 km đường sử dụng láng nhựa Otta Seal lớp qua thời gian khai 20 năm tốt, tiếp tục thỏa mãn yêu cầu sử dụng Tại Thụy Điển, Otta Seal thử nghiệm vào năm 1985 với quy định kỹ thuật với Otta Seal tương tự Na Uy Đến có 4.000 km đường trải 114 nhựa sử dụng Otta Seal Phần lớn đường cấp thấp phía Bắc phía Đơng Thụy Điển, trước mặt đường đá dăm, sau nâng cấp lên thành mặt đường có phủ mặt nhựa đường chuẩn Cơ quan quản lý đường Thụy Điển sử dụng giải pháp láng nhựa Otta Seal lớp biện pháp phòng ngừa bụi mặt đường đá dăm mà không cần phải tăng cường bề mặt, tuổi thọ phục vụ mặt đường láng nhựa từ – năm Tại Ai xơ len, năm 1978, Otta Seal áp dụng phương pháp thay cho loại mặt đường hỗn hợp đá-nhựa đường đường giao thông cấp thấp Láng nhựa Otta Seal chứng tỏ giải pháp hiệu kinh tế-kỹ thuật phù hợp cho đường giao thông cấp thấp đặc biệt vùng sâu vùng xa Cho đến nay, có 2.000 km đường phủ bề mặt Otta Seal hai lớp có hiệu suất phục vụ đánh giá tốt Tại Kenia, năm 1970, phủ Kenya phủ Na uy thơng qua dự án xây dựng 290 km đường đá dăm, cuội sỏi cho Kenya theo tỷ lệ đầu tư 50/50 Dự án có liên quan đến đường Turkana, nằm phần khơ cằn/bán khơ cằn phía Tây Bắc Kenya Sau xây dựng xong tuyến đường gặp phải nhiều vấn đề phát sinh cơng tác bảo trì với điều kiện khí hậu Giải pháp láng nhựa phủ mặt Otta Seal hai lớp đưa lựa chọn để áp dụng giai đoạn từ 1978 – 1984 Một chương trình nghiên cứu đáng giá chất lượng mặt đường Otta Seal tiến hành vào năm 1995 cho thấy hầu hết tuyến đường rải Otta Seal phục vụ tốt, từ vùng có khí hậu khắc nghiệt Turkana, tuyến đường hoàn thành vào năm 1978, phục vụ triệu lượt xe chạy với lượng mưa hàng năm trung bình 1000 mm vùng có điều kiện khí hậu thuận lợi Vịnh Kalokol Fergusons, tuyến đường hoàn thành vào năm 1985, phục vụ 200 000 lượt xe chạy với lượng mưa hàng năm trung bình 170 mm Tổng cộng đến năm 2007 có 500 km đường sử dụng bề mặt láng nhựa Otta Seal Tại Botswana, Kenya, vào năm 1974/75 Chính phủ Botswana bắt đầu chương trình xây dựng đường đá dăm, cuội sỏi vào khu vực nơng thơn Chính Phủ Nauy tài trợ Tuy nhiên, vào năm 1977, việc trì đường đá dăm, cuội sỏi khó 115 khăn khí hậu khơ cằn nóng Botswana Vào năm 1978, 10 km sử dụng láng nhựa Otta Seal lớp hai lớp xây dựng Otta Seal sớm chứng tỏ loại bề mặt kinh tế khả phục vụ tốt có mặt nhiều dự án đường giao thông nông thôn Đến năm 2007, có 2400 km đường sử dụng Otta Seal xây dựng Botswana Tại Zimbabue, từ năm 1990 đến năm 1993, Otta Seal xây dựng thử nghiệm số vùng có lưu lượng giao thơng thay đổi từ khoảng 30 đến gần 300 xe ngày lượng mưa từ 300 đến 1200 mm năm Sau – năm, Otta Seal cho thấy khả phục vụ tốt Tại Nam Phi, Otta Seal thi công thử nghiệm vào tháng năm 1999 tỉnh KwaZulu Natal Trước đây, nhà chức trách quản lý đường tun bố khơng có chủ trương sử dụng bề mặt có phủ nhựa địa bàn tỉnh Tuy nhiên, sau thời gian sử dụng thử nghiệm, Otta Seal cho thấy chất lượng phục vụ tốt kèm theo chi phí tiết kiệm đáng kể việc nâng cấp đường sỏi lên thành đường phủ mặt tiêu chuẩn Các nhà chức trách Đường tỉnh KwaZulu Natal lên kế hoạch tham gia vào dự án có quy mơ nâng cấp khoảng 100 km đường sỏi lên thành đường phủ mặt tiêu chuẩn sử dụng Otta Seal Tại Australia, năm 1999, thử nghiệm nhỏ có sử dụng Otta Seal đơn với chiều dài km xây dựng bang Victoria Lưu lượng xe đường giao thông nông thôn vào khoảng 100 xe/ngày đêm Bang Victoria có kế hoạch xây dựng Otta Seal nhiều tương lai gần Tại Bang South Dakota (Mỹ), áp dụng thử nghiệm Otta Seal vào năm 2008, 2009, với chiều đài đọn thử nghiệm quãng km Năm 2010 dự định tiếp tục thử nghiệm với chiều dài khoảng Km (1,25 mile) Đặc thù thử nghiệm áp dụng chất kết dính nhũ tương phân tách vừa HFM-2S (high float, medium set, soft emulsified binder) Tại Bang Minessota, việc thử nghiệm Otta Seal tiến hành vào năm 2003 2008, với chiều dài đoạn thử nghiệm khoảng km, chất kết dính nhũ tương phân tách vừa HFM-2S (high float, medium set, soft emulsified binder) Lưu lượng xe/ngày đêm áp dụng cao, nhỏ 2000 xe/ngày đêm 116 Thống kê tình hình áp dụng Otta Seal giới tóm tắt Bảng 4.1 Bảng 4.1 Thống kê tình hình áp dụng Otta Seals giới (số liệu năm 2007) TT Quốc gia Chiều dài (km) Na Uy Thụy Điển 12 000 000 Ai-xơ-len 000 Kenya Botswana Zimbabwe Nam Phi Băng la đes 500 400 80 30 20 Tan za nia 100 10 Chi lê 100 11 Ghana 20 12 Australia 2, (thử nghiệm) 13 Na-mi-bia Đang thử nghiệm 14 Nepan Đang thử nghiệm 15 Bang Dakota (Mỹ) 16 Bang Minessota (Mỹ) 1.3 Tình hình nghiên cứu áp dụng Otta Seal Việt Nam Tại Việt Nam chưa áp dụng láng nhựa Otta Seal NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH VỀ PHẠM VI ÁP DỤNG, VẬT LIỆU, CHẤT KẾT DÍNH, THIẾT BỊ CỦA CƠNG NGHỆ LÁNG NHỰA OTTA SEAL 2.1 Phạm vi áp dụng hiệu láng nhựa Otta Seal 2.1.1 Phạm vi áp dụng 117 Láng nhựa Otta Seal áp dụng chủ yếu xây dựng bảo trì với đường khơng phủ mặt (mặt đường đá dăm, cuội sỏi), lưu lượng xe thấp (nhỏ 1000 xe/ ngày đêm), đường giao thông nông thôn Láng nhựa Otta Seal áp dụng với mặt đường có phủ nhựa Láng nhựa Otta Seal có chiều dày sau lu lèn khoảng 16 – 32 mm, cấu thành từ hỗn hợp bao gồm cốt liệu cấp phối ( từ đá dăm, cuội sỏi nghiền, hỗn hợp cuôi sỏi tự nhiên cuội sỏi nghiền) có kích cỡ quy định chất lượng đồng kết hợp với chất kết dính (thường nhựa lỏng nhựa đường có độ nhớt thấp, độ kim lún 150/200) Các hạt cốt liệu cấp phối cài đan xen vào chất kết dính liên kết chặt chẽ để tạo thành cường độ (giống hỗn hợp bê tơng nhựa) Có thể sử dụng cát để rắc lên để khắc phục khả chảy nhựa mặt đường Otta Seal chất kết dính bị dư thừa phùi lên bề mặt q trình lu lèn xe lưu thơng Có dạng láng nhựa Otta Seal lớp hai lớp, khác về: cốt liệu cấp phối, có sử dụng hay khơng sử dụng lớp cát phủ bề mặt Có thể tóm tắt dạng láng nhựa Otta Seal sau: 1) Láng nhựa Otta Seal lớp (Single Otta Seal) Láng nhựa Otta Seal lớp bao gồm việc phun tưới lớp chất kết dính rải lớp cốt liệu cấp phối lên bề mặt đường hữu, lu lèn để kết cấu ổn định, sau tiến hành quét đá thừa (Hình 4.1) Hình 4.1- Láng nhựa Otta Seal lớp (1 – Chất kết dính; – Cốt liệu cấp phối) 118 2) Láng nhựa Otta Seal hai lớp (Double Otta Seal) Láng nhựa Otta Seal hai lớp bao gồm việc phun tưới chất kết dính lần thứ mặt đường cũ; rải lớp cốt liệu cấp phối lần thứ nhất, lu lèn để kết cấu ổn định; phun tưới chất kết dính rải lớp cốt liệu cấp phối lần thứ hai lu lèn để ổn định kết cấu Hình 4.2) Hình 4.2- Láng nhựa Otta Seal hai lớp Đối với hai loại láng nhựa Otta Seal lớp hai lớp, sử dụng loại cốt liệu cấp phối thơ (Coarse), cấp phối trung bình (Medium) cấp phối đặc (Dense) (tham khảo Bảng 4.3) tùy theo điều kiện lưu lượng xe loại chất kết dính áp dụng Khuyến nghị áp dụng Otta Seal lớp hai lớp đưa Bảng 4.2 Bảng 4.2-Khuyến nghị áp dụng Otaa Seal lớp hai lớp Mức lưu lượng loại hình xây dựng Bảo trì (với loại đường có lưu lượng Loại Otta Seal Otta Seal lớp lượng xe bất kỳ, áp dụng giải pháp láng nhựa Chip Seal) Lưu lượng xe nhỏ 500 xe/ngày đêm Otta Seal lớp + Lớp cát phủ Lưu lượng xe nhỏ 500 xe/ngày Otta Seal hai lớp đêm 2.1.2 Hiệu láng nhựa Otta Seal Láng nhựa Otta Seal sử dụng có hiệu cơng tác xây dựng bảo trì mặt đường cấp thấp đường giao thông nông thôn với lý sau:  Có khả sử dụng cốt liệu địa phương (đá dăm cường độ không cao, sỏi…) 119  Giá thành xây dựng không cao  Thi công nơi vùng sâu vùng xa để tận dụng nguồn vật liệu đá, sỏi địa phương  Không cần đến cơng nhân có chất lượng tay nghề cao  Khả bảo trì thấp  Khả chống xạ mặt trời cao 2.2 Cốt liệu sử dụng cho láng nhựa Otta Seal 2.2.1 Thống kê tình hình sử dụng cốt liệu cho láng nhựa Otta Seal 1) Na Uy, Thụy Điển : hỗn hợp sỏi tự nhiên sỏi nghiền Kết tổng kết cho thấy hỗn hợp có tỷ lệ hạt cốt liệu bị nghiền vỡ/khơng vỡ 30/70 có hiệu tốt 2) Ai xơ len: sử dụng tối thiểu 40% sỏi Bazan nghiền vỡ với lưu lương giao thông AADT > 1000 20% với lưu lượng giao thông AADT < 1000 3) Kenia: sử dụng cốt liệu không tốt thạch anh không nghiền, sỏi đá ong, đá san hô nghiền không nghiền Tuy nhiên, mặt đường Otta Seal sử dụng tốt điều kiện khí hậu lưu lượng xe khác 4) Botswana: sử dụng cốt liệu đá granit bị phong hóa, khơng nghiền, sàng để loại bỏ hạt cỡ Sau cốt liệu sử dụng đa dạng sỏi sông, thạch anh, hỗn hợp bao gồm cục đá nhỏ cứng trộn lẫn lượng nhỏ đá vôi 5) Zimbabue: sử dụng đá thạch anh, đá granit nghiền không nghiền 6) Băng la đess: cấp phối sỏi sơng có kích thước 0-16 mm , đá thạch anh đá bazan 7) Nam Phi: Có hai loại cấp hối sử dụng, đá phong hóa granit với cường độ cốt liệu thấp, hai đá thạch anh với cường độ cốt liệu cao với hàm lượng hạt nhỏ cao (lượng lọt sàng 0,075 mm 10%) 8) Australia: Sử dụng cốt liệu nghiền với hàm lượng hạt nhỏ lọt qua sàng 0,075 mm 10% 120 2.2.2 Cốt liệu sử dụng phổ biến cho láng nhựa Otta Seal Nguồn gốc cốt liệu: đá dăm -sản phẩm nghiền từ đá gốc áp dụng cho Otta Seal với đường lưu lượng cao Tuy nhiên, hiệu kinh tế-kỹ thuật, áp dụng với đường lưu lượng thấp, đường giao thông nông thôn, ưu tiên sử dụng vật liệu địa phương nên nhiều nước sử dụng cuội sỏi nghiền, hỗn hợp cuội sỏi nghiền không nghiền, sỏi tự nhiên để làm lớp Otta Seal Cấp phối cốt liệu: Na Uy nước triển khai kỹ thuật láng nhựa Otta Seal, đưa quy định cấp phối cốt liệu (Bảng 4.3) Sau nhiều nước sử dụng cấp phối cốt liệu Bảng 4.3 để đưa vào Chỉ dẫn kỹ thuật cho Otta Seal nước Bảng 4.3- Thành phần cấp phối cốt liệu cho Otta Seal Na Uy Cỡ sàng Cấp phối chặt vuông, mm (Dense grading) Cấp phối trung gian (Medium grading) Cấp phối thô (Coarse grading) Lượng lọt sàng, % 19.0 100 100 100 16.0 93 -100 84 -100 80 -100 13.2 84 -100 68 -94 52 -82 9.5 70 -98 44 -73 36 -58 6.7 54 -80 29 -54 20 -40 4.75 44 -70 19 -42 10 -30 2.00 20 -48 -18 -8 1.180 15 -38 -14 -5 0.425 -25 -6 -2 0.075 -10 -2 -1 Cấp phối thô “Coarse” thường áp dụng cho đường lưu lượng thấp (< 100 xe/ngày đêm) Cấp phối chặt “Dense” thường áp dụng cho đường lưu lượng cao (>200 xe/ngày đêm) Cấp phối trung gian, “Medium” thường áp dụng cho đường lưu lượng xe vừa (100-300 xe/ngày đêm) 121 Yêu cầu kỹ thuật với cốt liệu: Chỉ dẫn kỹ thuật Otta Seal Na Uy nhiều nước khác quy định tiêu lỹ thuật cốt liệu sau:  Chỉ số dẻo: ≤ 10% ; Chỉ số hạt dẹt Flakiness Index-FI: ≤ 30% với đá dăm nghiền; không quy định với sỏi tự nhiên, hỗn hợp sỏi nghiền sỏi tự nhiên  Tỷ lệ rải cốt liệu: quy định Bảng 4.4 phụ thuộc vào loại cốt liệu Bảng 4.4- Tỷ lệ cốt liệu rải cho Otta Seal Tỷ lệ rải cốt liệu, m3/m2 Cấp phối chặt Cấp phối trung Cấp phối thô (Dense grading) gian (Medium (Coarse grading) grading) 0,016 – 0,020 0,013 – 0,016 0,013 – 0,016 2.2.3 Cát phủ Cát phủ bề mặt sau láng nhựa Otta Seal sử dụng nhận thấy có khả phùi nhựa bề mặt Cát phủ thường loại đá mặt sau nghiền, cát sơng sàng lọc, ngồi sử dụng cát mịn khơng có vật liệu tốt Khuyến nghị sử dụng cát lọt qua sàng 6,7 mm Tỷ lệ rải cát vào khoảng 0,010 - 0,012 m3 /m2 2.3 Chất kết dính sử dụng cho láng nhựa Otta Seal 2.3.1 Chất kết dính thơng dụng cho Otta Seal loại chất kết dính sau sử dụng rộng rãi giới để làm lớp láng nhựa Otta Seal : - Nhựa đường lỏng MC 800 (loại lỏng nhất) - Nhựa đường lỏng MC 3000 (loại trung bình) - Nhựa đường đặc độ kim lún 150/200 (loại đặc nhất) Bảng 4.5 khuyến nghị lựa chọn loại chất kết dính, phụ thuộc vào loại cốt liệu lưu lượng xe Bảng 4.5- Lựa chọn chất kết dính phù hợp cho Otta Seal Loại cấp phối 122 Lưu lượng xe trung bình, xe/ngày đêm Lớn 1000 Chặt (Dense) 100 ÷1000 Nhỏ 100 - MC 3000 - MC 800 thi công vào mùa lạnh - MC 3000 - MC 800 thi cơng vào mùa lạnh MC 800 Trung bình-Vừa (Medium) Thơ, rỗng (Coarse) Nhựa đặc có độ kim lún 150/200 Khơng thích hợp áp dụng Nhựa 150/200 Nhựa 150/200 Nhựa 150/200 Nhựa 150/200 Tỷ lệ phun chất kết dính: chọn sở kinh nghiệm-thực nghiệm, phụ thuộc vào loại chất kết dính, lưu lượng xe, loại cấp phối cốt liệu (cấp phối đặc-Dense, vừa-Medium, thô-Coarse) Khuyến nghị tỷ lệ tưới chất kết dính Bảng 4.6 Bảng 4.6-Tỷ lệ tưới chất kết dính cho Otta Seal Mức lưu lượng xe, xe/ngày đêm Tỷ lệ phun chất kết dính, l/m2 < 100 1,8 - 2,2 100 - 500 1,8 - 2,0 > 500 2.3.2 Nhũ tương nhựa đường 1,6-1,8 Nhũ tương thơng thường sử dụng cho Otta Seal, có số nước Bắc Âu áp dụng loại chất kết dính với thành công hạn chế Qua tổng kết cho thấy, nhũ tương thơng thường nói chung khó áp dụng đễ bị chảy nhựa, đoạn đường có độ dốc dọc Nhũ tương phân có số độ cao (High Fload-HF), phân tách vừa HFMS-2S tiến hành thử nghiệm Bang Minnesota, Bang Dakota (Mỹ), tỷ lệ tưới nhũ tương 1,9-2,4 lít/m2 Kết thử nghiệm tốt, mặt đường Otaa Seal chịu lượng giao thông đến 2000 xe/ngày đêm Nhũ tương đặc biệt, nhũ tương cải thiện polime có nhiều ưu điểm, giá thành cao, không hiệu cho áp dụng cho đường lưu lượng thấp, đường giao thông nông thôn Đến nay, việc áp dụng nhũ tương cải thiện cho Otta Seal giai đoạn thử nghiệm 123 Có thể sử dụng xe ben để làm xe rải cốt liệu (áp dụng cho đường lưu lượng nhỏ) Lượng đá rải điều chỉnh thông qua độ mở xả thùng ben (Hình 4.5) Hình 4.5 Xe rải cốt liệu cải tiến từ xe ben 3) Thiết bị lu lèn Với thiết bị lu lèn mặt đường Otta Seal, cần phải có lu bánh lốp có trọng lượng tối thiểu 12 để đảm bảo lu chặt mặt đường, tăng khả liên kết hỗn hợp cốt liệu-chất kết dính (Hình 4.6) Hình 4.6 Lu bánh lốp thi cơng Otta Seal 126 Nhìn chung chủng loại thiết bị, tính kỹ thuật thiết bị để thi công Otta Seal tương tự với thi công lớp láng nhựa Chip Seal 2.4.2 Thi công thủ công Để thi công đường lưu lượng thấp, đường giao thơng nơng thơn, khó khăn hệ thống thiết bị, giá thành thi công máy cao, việc thi cơng thủ cơng khuyến khích áp dụng Các dụng cụ để thi công thủ cơng nhìn chung đơn giản, rẻ tiền như: xe cải tiến để vận chuyển cốt liệu chất kết dính; xẻng để xúc đá; dụng cụ để té đá ; bình hoa sen để tưới chất kết dính…Nhìn chung áp dụng thủ công công đoạn nhiều công đoạn thi công sở khả có địa phương Tuy nhiên, thiết bị bắt buộc phải có lu bánh lốp 12 NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH CƠNG NGHỆ THI CƠNG LỚP LÁNG NHỰA OTTA SEAL Công nghệ thi công lớp láng nhựa Otta Seal nói chung tương tự cơng nghệ thi công lớp láng nhựa Chip Seal thông thường Chất kết dính phun lên bề mặt, rải cốt liệu sau lu lèn Một số nơi có sử dụng lớp thấm bám, nhiên việc sử dụng lớp thấm bám không cần thiết láng nhựa Otta Seal Việc thi công Otta Seal áp dụng theo phương pháp giới thủ công, phải tuân thủ nguyên tắc sau: 3.1 Thi công giới 1).Chuẩn bị mặt đường Do lớp Otta Seal nhìn chung khơng làm tăng cường độ kết cấu, kết cấu mặt đường cũ phải đảm bảo có cường độ phù hợp, chịu tác động lưu lượng xe dự báo tương lai Công tác chuẩn bị mặt đường cũ bao gồm: sang sửa, tạo phẳng mặt đường cũ lu lèn lại 127 Trước thi công Otta Seal cần quét cát, bụi bề mặt, loại bỏ hạt vật liệu rời không liên kết với mặt đường Nhìn chung khơng cần tưới nhựa thấm bám, với mặt đường sử dụng đá dăm nguồn gốc đá vôi, đá vôi dễ thấm nhựa đường sau tưới chất dính kết Trường hợp với mặt đường có khả thấm nhựa mặt đường gia cố xi măng, tưới thấm bám nhựa lỏng MC 30 MC 70 với tỷ lệ 0,8-1,2 l/m Cần kiểm tra thành phần hạt cốt liệu đống đá, sàng loại bỏ lượng hạt cỡ lượng hạt mịn vượt q quy định 2) Trình tự thi cơng bảo dưỡng 1) Diện tích đoạn thi cơng (chiều rộng mặt đường) cần đánh dấu cách căng dây đặt viên đá nhỏ để phân cách tạo điều kiện để việc phun nhựa không vượt giới hạn, tránh phun lên lề cỏ bên đường 2) Phải có cách kiểm sốt, điều chỉnh giao thơng để tránh xe cộ lại đoạn thi công 3) Phải chuẩn bị đủ nhựa phun tưới thiết bị, dụng cụ thích hợp, trì nhiệt độ phun quy định 4) Cần có mỏng (hoặc giấy dầu) đặt đoạn đầu, đoạn cuối thi công để tránh nhựa phun thừa 5) Kiểm soát, hiệu chỉnh tốc độ phun nhựa (khi sử dụng xe phun), tỷ lệ phun nhựa để đạt tỷ lệ phun quy định 6) Kiểm soát, hiệu chỉnh tốc độ, tỷ lệ rải đá để đạt tỷ lệ rải quy định 7) Kiểm tra lu để hoạt động bình thường 8) Việc rải đá tiến hành sau phun nhựa Khuyến nghị phun nhựa 100 m tiến hành rải đá Việc lu lèn bắt đầu sau tưới nhựa 10 phút 9) Cần khắc phục tượng thiếu đá thừa đá cục bộ, sang sửa lại dụng cụ thủ công trước lu lèn 128 10) Lu lèn lu bánh lốp 12 với mật độ lu 15 lần/điểm Nên bố trí lu để đẩy nhanh tiến độ thi công, tạo điều kiện để nhựa sớm liên kết với đá 11) Thông xe hạn chế với tốc độ 30 Km/h kể từ lúc thi công xong tuần sau 12) Trong ngày đầu thơng xe, cốt liệu vệt bánh xe bị văng sang bên cạnh phải vun trả lại để tránh vệt hằn bánh xe Cần thiết lu lèn bổ sung để lèn lại vị trí bù phụ để tăng độ chặt, tạo điều kiện để nhựa lên bề mặt 13) Sau đến tuần tiến hành quét cốt liệu thừa, khơng dính kết với mặt đường đẻ tránh tình trạng văng đá vào xe 14) Nếu rải lớp Otta Seal thứ hai tiến hành sau đến tháng kể từ lớp Otta Seal thứ rải xong Hình 4.7 minh họa đoạn đường láng nhựa Otta Seal thi công giới (xây dựng tai Bang Minessota năm 2007, đường nông thôn Olmsted-CR58) Hình 4.7-Đoạn đường láng nhựa Otta Seal thi cơng giới 3.2 Thi công thủ công Công tác thi công Otta Seal thủ công áp dụng phổ biến, đường giao thông lưu lượng thấp, giao thông nông thôn Với kiểu thi cơng này, có cơng tác lu lèn thực giới Trình tự bước thi cơng bảo dưỡng, tỷ lệ tưới nhựa, tỷ lệ rải đá, loại lu công lu tương tự với quy định thi công 129 giới (Mục 3.1.1) Một số điểm đặc thù thi công thủ công mô tả : 1) Chuẩn bị mặt đường: sử dụng chổi, bàn cào để sang sửa mặt đường Lu lèn lại mặt đường lu bánh lốp 12 để cải thiện độ chặt mặt đường cũ 2) Sàng cốt liệu tạo cấp phối : sử dụng sàng thủ cơng thích hợp, dùng nhân cơng để sàng loại bỏ cốt liệu cỡ cốt liệu mịn (nếu vượt quy định) 3) Vận chuyển cốt liệu đến trường : sử dụng xe thô sơ để vận chuyển đá đến cơng trường Bố trí đống đá dọc theo đoạn đường thi công với khối lượng phù hợp, khoảng cách đống đá thường 10 m, vị vị trí khơng ảnh hưởng đến công tác phun nhựa 4) Phun tưới chất kết dính với tỷ lệ thiết kế, nên sử dụng dụng cụ phun khí để tỷ lệ phun đồng 5) Rải cốt liệu với tỷ lệ thích hợp sau phun chất kết dính dụng cụ thủ công (khay kim loại, chất dẻo, mẹt…) 6) Sang sửa bề mặt đá rải để tạo phẳng dụng cụ thủ cơng thích hợp (bàn trang, cào sắt…) 7) Lu lèn lu bánh lốp 12 Trường hợp khơng thể có lu, sử dụng xe tải nặng để thay lu Xe phải chạy đồng diện tích thi cơng với số lần thích hợp 8) Quét đá văng trở lại mặt đường ngày đầu thông xe thủ công 9) Quét đá thừa sau hai đến ba tuần thông xe thủ cơng Hình 4.8 minh họa đoạn đường láng nhựa Otta Seal thi cơng thủ cơng 130 Hình 4.8-Đoạn đường láng nhựa Otta Seal thi công thủ công NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN TIÊU CHUẨN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ THI CÔNG CHO LÁNG NHỰA OTTA SEAL 4.1 Cốt liệu Kết nghiên cứu cho thấy (Mục 2.2) giới việc sử dụng cốt liệu cho Otta Seal nhìn chung nhiều loại, chủ yếu cốt liệu địa phương, cấp phối nghiền hỗn hợp cấp phối tự nhiên kết hợp với nghiền Về thành phần cấp phối, quy định tiêu kỹ thuật cốt liệu, nước thường sử dụng đường bao cấp phối Na Uy Trên sở đó, lựa chọn Tiêu chuẩn cho cốt liệu sau: 4.1.1 Nguồn gốc cốt liệu Cốt liệu cho Otta Seal bao gồm đá dăm nghiền, hỗn hợp đá dăm-cuội sỏi nghiền, hỗn hợp cuội sỏi thiên nhiên-cuội sỏi nghiền Tỷ lệ nghiền tối thiểu 40% 4.1.2 Cấp phối cốt liệu yêu cầu kỹ thuật 1) Cấp phối cốt liệu dùng cho láng nhựa Otta Seal theo quy định Bảng 4.7 (như Bảng 4.3-Thành phần cấp phối cốt liệu Na Uy) Bảng 4.7- Thành phần cấp phối cốt liệu cho Otta Seal 131 Cỡ sàng Cấp phối chặt vuông, mm (Dense grading) Cấp phối trung gian (Medium grading) Cấp phối thô, rỗng (Coarse grading) Lượng lọt sàng, % 19.0 100 100 100 16.0 93 -100 84 -100 80 -100 13.2 84 -100 68 -94 52 -82 9.5 70 -98 44 -73 36 -58 6.7 54 -80 29 -54 20 -40 4.75 44 -70 19 -42 10 -30 2.00 20 -48 -18 -8 1.180 15 -38 -14 -5 0.425 -25 -6 -2 0.075 -10 -2 -1 Cấp phối thô “Coarse” thường áp dụng cho đường lưu lượng thấp (< 100 xe/ngày đêm) Cấp phối chặt “Dense” thường áp dụng cho đường lưu lượng cao (>200 xe/ngày đêm) Cấp phối trung gian, “Medium” thường áp dụng cho đường lưu lượng xe vừa (100-300 xe/ngày đêm) 2) Yêu cầu kỹ thuật với cốt liệu sau:  Chỉ số dẻo: ≤ 10% ;  Chỉ số hạt dẹt Flakiness Index-FI (hoặc hàm lượng hạt dẹt tỷ lệ 1/3): ≤ 30% với đá dăm nghiền ; không quy định với sỏi tự nhiên, hỗn hợp sỏi nghiền sỏi tự nhiên 3) Tỷ lệ rải cốt liệu: quy định Bảng 4.8 (như Bảng 4.4), phụ thuộc vào loại cốt liệu 132 Bảng 4.8 - Tỷ lệ cốt liệu rải cho Otta Seal Tỷ lệ rải cốt liệu, m3/m2 Cấp phối chặt (Dense grading) Cấp phối trung gian (Medium grading) Cấp phối thô, rỗng (Coarse grading) 0,016 – 0,020 0,013 – 0,016 0,013 – 0,016 4.2 Cát phủ Cát phủ bề mặt sau láng nhựa Otta Seal sử dụng nhận thấy có khả phùi nhựa bề mặt Cát phủ thường loại đá mặt sau nghiền, cát sơng sàng lọc, ngồi sử dụng cát mịn khơng có vật liệu tốt Khuyến nghị sử dụng cát lọt qua sàng 6,7 mm Tỷ lệ rải cát vào khoảng 0,010 - 0,012 m3 /m2 4.3 Chất kết dính 1) Loại chất kết dính : Ba loại chất kết dính sau sử dụng rộng rãi giới để làm lớp láng nhựa Otta Seal : - Nhựa đường lỏng MC 800 (loại lỏng nhất) - Nhựa đường lỏng MC 3000 (loại trung bình) - Nhựa đường đặc độ kim lún 150/200 (loại đặc nhất) Việc lựa chọn loại chất kết dính theo hướng dẫn Bảng 4.9 (như Bảng 4.5), phụ thuộc vào loại cốt liệu lưu lượng xe Bảng 4.9- Lựa chọn chất kết dính phù hợp cho Otta Seal Lưu lượng xe trung bình, xe/ngày đêm Lớn 1000 100 ÷1000 Loại cấp phối Chặt (Dense) Trung bình – Vừa (Medium) Thô, rỗng (Coarse) - MC 3000 - MC 800 thi công vào mùa lạnh Nhựa đặc có độ kim lún 150/200 Khơng thích hợp áp dụng - MC 3000 - MC 800 thi công vào mùa lạnh Nhựa 150/200 Nhựa 150/200 133 Nhỏ 100 MC 800 Nhựa 150/200 Nhựa 150/200 2) Tỷ lệ phun chất kết dính: theo hướng dẫn Bảng 4.10 (như Bảng 4.6), phụ thuộc vào loại chất kết dính, lưu lượng xe, loại cấp phối cốt liệu (cấp phối chặt-Dense, vừa-Medium, thơ-Coarse) Bảng 4.10-Tỷ lệ tưới chất kết dính cho Otta Seal Mức lưu lượng xe, xe/ngày đêm Tỷ lệ phun chất kết dính, l/m2 < 100 1,8 - 2,2 100 - 500 1,8 - 2,0 > 500 1,6-1,8 4.4 Nhựa tưới thấm bám Nếu phải sử dụng nhựa tưới thấm bám (trường hợp với mặt đường có độ hấp phụ nhựa kém, mặt đường đá gia cố xi măng…), sử dụng nhựa đường lỏng MC30 MC70 với tỷ lệ phun 4.5 Thiết bị thi công 4.5.1 Thi công máy Để nâng cao chất lượng tăng xuất thi công láng nhựa Otta Seal, cần thiết có hệ thống thiết bị tương tự thiết bị sử dụng cho láng nhựa Chip Seal, cụ thể thường bao gồm: - Thiết bị phun chất kết dính - Thiết bị rải cốt liệu - Thiết bị lu lèn - Thiết bị, dụng cụ vệ sinh bề mặt, quét đá thừa Chủng loại thiết bị, tính sử dụng mô tả Chương 3-Nghiên cứu ứng dụng công nghệ láng nhựa Chip Seal 134 Với thiết bị lu lèn mặt đường Otta Seal, cần phải có lu bánh lốp có trọng lượng tối thiểu 12 để đảm bảo lu chặt mặt đường, tăng khả liên kết hỗn hợp cốt liệu-chất kết dính 4.5.2 Thi công thủ công Để thi công đường lưu lượng thấp, đường giao thơng nơng thơn, khó khăn hệ thống thiết bị, giá thành thi công máy cao, việc thi công thủ công khuyến khích áp dụng Các dụng cụ để thi cơng thủ cơng nhìn chung đơn giản, rẻ tiền như: xe cải tiến để vận chuyển cốt liệu chất kết dính; xẻng để xúc đá; dụng cụ để té đá ; bình hoa sen để tưới chất kết dính…Nhìn chung áp dụng thủ cơng cơng đoạn nhiều công đoạn thi công sở khả có địa phương Tuy nhiên, thiết bị bắt buộc phải có lu bánh lốp 12 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG DỰ THẢO TIÊU CHUẨN THI CÔNG, NGHIỆM THU LỚP LÁNG NHỰA OTTA SEAL Cơ sở xây dựng Tiêu chuẩn Hiện giới, số tài liệu liên quan đến Otta Seal Chỉ dẫn kỹ thuật thiết kế vật liệu, thi cơng nghiệm thu, tài liệu phân tích cơng nghệ Otta Seal cơng bố, kể đến Chỉ dẫn sau:  A giude to Use Ottaseal Publication No.93 Norwegian Public Road Administration 1999  Botswana Roads Department: Guideline No.1: The Design, Construction and Maintenance of Otta seals 1999  Norwegian Public Roads Administration The Otta Seal Surfacing-An economic and practical alternative to traditional bituminous surface treatments October 2007  Greg Johnson, John Pantelis Otta Seal Surfacing of Aggregate Roads Minessota 2008 135  Greg Johnson Minnesota’s Experience with Thin Bituminous Treatments for Low-Volume Roads Transportation Research Record 1819 Minnesota Department of Transportation 2008 Nhìn chung Chỉ dẫn có nhiều điểm chung về: quy định loại cốt liệu; thành phần cấp phối tiêu kỹ thuật cốt liệu; loại chất kết dính sử dụng để tưới ; trình tự thi công Otta Seal Chi tiết quy định phân tích mục nêu (Mục 3, Mục Mục 4) Những tài liệu liên quan đến công nghệ thi công Otta Seal Na Uy, nước có nhiều kinh nghiệm việc áp dụng Otta Seal, nhìn chung nêu rõ nội dung liên quan đến yêu cầu vật liệu, trình tự thi cơng Otta Seal Dựa tài liệu Na Uy, nhiều nước giới tham khảo để xây dựng Chỉ dẫn kỹ thuật thi cơng Otta Seal cho mước họ Vì định hướng xây dựng Dự thảo tiêu chuẩn thi công nghiệm thu Otta Seal dựa tài liệu công bố Na Uy Nội dung Dự thảo Tiêu chuẩn thi công nghiệm thu lớp láng nhựa Otta Seal Dự thảo biên soạn với nội dung sở tham khảo Chỉ dẫn thiết kế vật liệu, thi công Otta Seal na Uy, có tham khảo số nội dung Chỉ dẫn khác (của Minessota, Dakota, Botswana) Việc lựa chọn loại cốt liệu, chất kết dính dự kiến theo sơ đồ sau (Hình 9) 136 Đường bao cấp phối chung cho cốt liệu Otta Seal (Bảng 4.7) Lựa chọn cấp phối nằm đường bao Không đạt Hiệu chỉnh cấp phối Cấp phối hở Cấp phối vừa Cấp phối chặt Lưu lượng xe < 100 Lưu lượng xe Lưu lượng xe Lựa chọn chất kết dính tỷ lệ phun theo Bảng 4.9 Lựa chọn chất kết dính tỷ lệ phun theo Bảng 4.9 Lựa chọn chất kết dính tỷ lệ phun theo Bảng 4.9 Lưu lượng xe > 1000 Thay đổi cấp phối Hình 4.9- Nguyên tắc lựa chọn loại cốt liệu, chất kết dính Dự thảo biên soạn bao gồm nội dung sau: Phạm vi áp dụng Tài liệu viện dẫn Thuật ngữ, định nghĩa Yêu cầu với cốt liệu Yêu cầu với chất kết dính Yêu cầu với nhựa tưới thấm bám 137 Yêu cầu với cát phủ Yêu cầu thiết bị, dụng cụ thi công Công tác chuẩn bị mặt đường 10 Trình tự thi cơng 11 Cơng tác bảo dưỡng sau thi công 12 Thi công láng nhựa Otta Seal lớp thứ hai 13 Công tác giám sát, kiểm tra chất lượng 14 An toàn lao động bảo vệ môi trường Các nội dung chi tiết trình bày Dự thảo “Mặt đường láng nhựa kiểu Otta Seal-Thi công nghiệm thu” (Sản phẩm đề tài) kèm theo báo cáo ĐỊNH HƯỚNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ LÁNG NHỰA OTTA SEAL, ĐỀ XUẤT 6.1 Định hướng áp dụng công nghệ láng nhựa Otta Seal Trên sở kết nghiên cứu, Dự thảo “Mặt đường láng nhựa kiểu Otta SealThi công nghiệm thu” biên soạn, định hướng áp dụng công nghệ láng nhựa Otta Seal sau: 6.1.1 Phạm vi áp dụng - Áp dụng cho việc làm mới, bảo trì mặt đường ô tô cấp thấp (cấp trở xuống), đường lưu lượng thấp (nhỏ 1000 xe/ ngày đêm), đường giao thông nông thôn - Áp dụng cho loại đường không phủ mặt (mặt đường đá dăm, cuội sỏi) với mặt đường có phủ nhựa 6.1.2 Yêu cầu vật liệu, chất kết dính 1) Cốt liệu: Cốt liệu chế tạo từ đám dăm, cuội sỏi nghiền, có thành phần cấp phối thỏa mãn quy định Bảng 4.12 138 Bảng 4.12- Thành phần cấp phối cốt liệu cho Otta Seal Cỡ sàng vuông, mm Cấp phối chặt (Dense grading) Cấp phối trung gian (Medium grading) Cấp phối thô, rỗng (Coarse grading) Lượng lọt sàng, % 19.0 100 100 100 16.0 93 -100 84 -100 80 -100 13.2 84 -100 68 -94 52 -82 9.5 70 -98 44 -73 36 -58 6.7 54 -80 29 -54 20 -40 4.75 44 -70 19 -42 10 -30 2.00 20 -48 -18 -8 1.180 15 -38 -14 -5 0.425 -25 -6 -2 0.075 -10 -2 -1 CHÚ THÍCH:  Cấp phối thô, rỗng “Coarse” thường áp dụng cho đường lưu lượng xe thấp (< 100 xe/ngày đêm)  Cấp phối chặt “Dense” thường áp dụng cho đường lưu lượng xe cao (>200 xe/ngày đêm)  Cấp phối trung gian, vừa “Medium” thường áp dụng cho đường lưu lượng xe vừa (100-300 xe/ngày đêm) 2) Cát phủ Cát phủ bề mặt sau láng nhựa Otta Seal sử dụng nhận thấy có khả phùi nhựa bề mặt Cát phủ thường loại đá mặt sau nghiền, cát sơng sàng lọc, ngồi sử dụng cát mịn khơng có vật liệu tốt Khuyến nghị sử dụng cát lọt qua sàng 6,7 mm 3) Chất kết dính  Nhựa đường lỏng MC 800 thỏa mãn yêu cầu quy định TCVN 8818-1:2011 thường áp dụng với cấp phối chặt, thi công vào mùa lạnh  Nhựa đường lỏng MC 3000 thỏa mãn yêu cầu quy định TCVN 8818-1:2011, thường áp dụng với cấp phối chặt, thi cơng vào mùa nóng 139  Nhựa đường đặc mác 150/200 thỏa mãn yêu cầu quy định TCVN 7493: 2005, thường áp dụng với cấp phối trung gian, thô rỗng 6.1.3 Giải pháp thi công  Ưu tiên sử dụng hệ thống thiết bị đồng bộ: máy vệ sinh mặt đường, máy phun chất kết dịnh, máy rải cốt liệu, thiết bị lu, áp dụng với quy mô rải lớn  Sử dụng thiết bị kết hợp với thủ công: áp dụng đường ô tô cấp thấp (cấp trở xuống), đường có quy mô sửa chữa không lớn, đường giao thông nông thơn… Việc vệ sinh, rải cốt liệu tiến hành thủ công Việc tưới nhũ tương ưu tiên sử dụng thiết bị phun kiểm soát tỷ lệ tưới, tưới dụng cụ thủ cơng phải kiểm soát chặt chẽ Thiết bị lu bắt buộc phải thiết bị bắt buộc phải có lu bánh lốp 12 6.1.4 Thi công láng nhựa Otta Seal Việc xác định tiêu kỹ thuật cấp phối cốt liệu, chất kết dính; xác định tỷ lệ chất kết dính, thi cơng lớp láng nhựa Otta Seal theo hướng dẫn Dự thảo “Mặt đường láng nhựa kiểu Otta Seal-Thi công nghiệm thu” 6.2 Kiến nghị  Cần đầu tư kinh phí nhập thiết bị (hoặc nghiên cứu chế tạo nước):  Thiết bị vệ sinh mặt đường, quét đá thừa (tương tự thiết bị sử dụng cho công nghệ phun nhũ tương Fog Seal-đã đề xuất Phần nghiên cứu công nghệ phun nhựa Fog Seal)  Thiết bị phun chất kết dính (tương tự thiết bị sử dụng cho công nghệ phun nhũ tương Fog Seal- đề xuất Phần nghiên cứu công nghệ phun nhựa Fog Seal)  Cần sớm có chủ trương, kế hoạch triển khai thi công thử nghiệm Otta Seal trường để đánh giá hiệu lớp láng nhựa Otta Seal  Cần sớm có chế tạo điều kiện để sở sản xuất nước sớm sản xuất nhựa đường lỏng MC 800, MC 3000 sở TCVN 8818:2011 140 ... 93 -1 00 84 -1 00 80 -1 00 13.2 84 -1 00 68 -9 4 52 -8 2 9.5 70 -9 8 44 -7 3 36 -5 8 6.7 54 -8 0 29 -5 4 20 -4 0 4. 75 44 -7 0 19 -4 2 10 -3 0 2.00 20 -4 8 -1 8 -8 1.180 15 -3 8 -1 4 -5 0 .42 5 -2 5 -6 -2 0.075 -1 0 -2 ... 93 -1 00 84 -1 00 80 -1 00 13.2 84 -1 00 68 -9 4 52 -8 2 9.5 70 -9 8 44 -7 3 36 -5 8 6.7 54 -8 0 29 -5 4 20 -4 0 4. 75 44 -7 0 19 -4 2 10 -3 0 2.00 20 -4 8 -1 8 -8 1.180 15 -3 8 -1 4 -5 0 .42 5 -2 5 -6 -2 0.075 -1 0 -2 ... 93 -1 00 84 -1 00 80 -1 00 13.2 84 -1 00 68 -9 4 52 -8 2 9.5 70 -9 8 44 -7 3 36 -5 8 6.7 54 -8 0 29 -5 4 20 -4 0 4. 75 44 -7 0 19 -4 2 10 -3 0 2.00 20 -4 8 -1 8 -8 1.180 15 -3 8 -1 4 -5 0 .42 5 -2 5 -6 -2 0.075 -1 0 -2