TÔNG XI MĂNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH ĐỊNH
3.3. Đề xuất giải pháp bảo trì và cải tạo mặt đường bê tông xi măng - áp dụng công trình trên địa bàn tỉnh Bình Định
3.3.1. Lựa chọn giải pháp bảo trì sửa chữa và cải tạo mặt đường bê tông
Bảng 3.1. Các phương pháp bảo dưỡng sửa chữa mặt đường bê tông xi măng tùy thuộc loại hình hư hỏng
Phân loại hoạt động
Loại hình hư hỏng
Phương pháp bảo dưỡng Phương
pháp sửa chữa
Láng, trám bịt khe nối Vá Xử lý bề mặt Xây dựng lạI một phần Phương pháp bơmphun
Phương pháp khác
Phương pháp xẻ khe Xử lý gồ ghề Xử lý axit Chèn gia cường thép Tăng cường Xây dựng lại
Vết nứt không phát triển, không sâu đến đáy tấm
x
Cập kênh x x x x
Gồ ghề (theo
phương dọc) x x x x
Mài mòn
Bong
rã x X x
Mài
nhẵn X X X x x
Bong
tróc x X x
Hư hỏng khe nối
Hỏng vật liệu chèn khe
x Hư
hỏng mép khe
x x
Rỗ bề mặt x
Nứt hết chiều
dày tấm x x X x x x x x
Phân loại hoạt động
Loại hình hư hỏng
Phương pháp bảo dưỡng Phương
pháp sửa chữa
Láng, trám bịt khe nối Vá Xử lý bề mặt Xây dựng lạI một phần Phương pháp bơmphun
Phương pháp khác
Phương pháp xẻ khe Xử lý gồ ghề Xử lý axit Chèn gia cường thép Tăng cường Xây dựng lại
Uốn vỡ
Uốn
vồng x x
Ép
vỡ x x x
Xói móng, nền x
3.3.2. Bảo trì thường xuyên mặt đường bê tông xi măng
Ngoài hoạt động bảo trì thường xuyên thông thường đối với mặt đường: dọn vệ sinh mặt đường, duy trì thoát nước mặt đường thông qua bạt lề, khơi thông cống rãnh, công tác bảo trì thường xuyên mặt đường bê tông xi măng bao gồm các hoạt động như sau:
- Sửa chữa khe nối, trám bịt vết nứt đơn trên mặt đường BTXM.
- Trám vá các vết vỡ mặt đường bê tông xi măng.
- Sửa chữa cập kênh, phụt bùn các tấm bê tông xi măng.
- Gia cường tấm bê tông bị nứt.
- Các nội dung dưới đây liên quan đến trình tự thực hiện các hoạt động bảo trì thường xuyên, sửa chữa các hư hỏng nhỏ được liệt kê ở trên.
Sửa chữa, trám lại khe nối, trám vết nứt đơn mặt đường
Phương pháp trám lại khe nối sử dụng vật liệu láng (thành phần giống như vật liệu chèn khe) để tránh nước thấm qua khe nối hoặc vết nứt trường hợp mất mát, lão hóa, nứt và bong hỗn hợp chèn khe, hay trong trường hợp xuất hiện khe nứt trên bề mặt tấm bê tông xi măng. Nếu phương pháp này được thực hiện định kì sẽ đạt hiệu quả cao trong việc chống nứt vỡ mặt đường bê tông. Các bước thực hiện bao gồm:
(1) Trình tự thực hiện
Trước khi trám bịt khe nối, cần phải làm sạch các vật liệu chèn khe cũ, rác, bùn đất và các dị vật khác. Đối với đường giao thông nông thôn, vật liệu chèn khe cũ có thể được làm sạch bằng thủ công dùng các dụng cụ như đục, cuốc chim, với các đường cấp cao như quốc lộ hay tỉnh lộ chính có điều kiện thiết bị có thể sử dụng máy cắt bê tông. Máy cắt bê tông tạo khe rộng hơn bề rộng của khe nối hiện tại.
Sau khi dọn sạch vật liệu chèn khe cũ, vệ sinh khe nối sạch sẽ bằng thủ công hay dùng máy nén khí, sau đó bơm vật liệu chèn khe mới vào khe nối đã sạch. Trong trường hợp vỡ khuyết mép khe nối với bề rộng nhỏ hơn 30mm và riêng biệt , dọn sạch bê tông vỡ rời, làm sạch khe và phun chất chèn khe vào khe nối.
(2) Các vật liệu chèn khe
Có nhiều loại vât liêu chèn khe được giới thiệu trong hình 3.5 dưới đây.
Để lựa chọn vật liệu chèn khe thích hợp, người ta căn cứ vào loại hình vết nứt: vết nứt phát triển và vết nứt không phát triển.
Vết nứt phát triển là vết nứt đang trong quá trình hình thành và phát triển, chiều sâu vết nứt chưa lan hết chiều dày của tấm bê tông xi măng. Đối với loại hình này, vật liệu có tính linh hoạt sẽ thích hợp để có thể giãn nở khi vết nứt tiếp tục phát triển, do vậy có thể dùng các loại nhựa đường nóng, nhựa đường cao su, nhựa epoxy hoặc nhũ tương. Việc đục vết nứt thành hình chữ U hoặc chữ V (xem Hình 3.6) sẽ thích hợp hơn để hỗ trợ vật liệu dính bám tốt với thành vết nứt và giãn nở đàn hồi khi vết nứt tiếp tục phát triển.
Vết nứt không phát triển là các vết nứt đã lan hết chiều dày của tấm, với chiều rộng của vết nứt đã tương đối ổn định. Các loại vật liệu mang tính ổn định, ít linh hoạt hơn, có độ đàn hồi ở mức độ nhất định như các loại vữa nhựa, hoặc các thanh – dải nhựa chèn sẽ là thích hợp.
Trong điều kiện của địa phương hiện nay có thể áp dụng phương pháp nóng sử dụng nhựa đường đun nóng chảy và phương pháp nguội sử dụng sản phẩm nhũ tương nhựa đường. Tùy thuộc chiều rộng của khe nối sau khi xẻ lại,
vật liệu sử dụng có thể là nhựa đường hoặc matit nhựa đường ở dạng hỗn hợp giữa cát mịn, bột khoáng (bột đá hoặc xi măng) với nhựa đường.
Với nhựa đường nóng, sử dụng nhựa cải thiện có phụ gia đặc biệt là nhựa đường cao su, vật liệu trám khe dính bám tốt hơn với mép khe bằng bê tông xi măng và có tuổi thọ cao hơn.
Các vật liệu chèn khe
Vật liệu trám bịt khe nối
Vật liệu chèn khe làm sẵn
Chèn khe
Phương pháp nóng
Phương pháp nguội
Nhựa đường (hầu hết là loại hỗn hợp của nhựa đường với cao su hay chất dẻo)
Bê tông nhựa
Hắc ín
Nhựa đường
Loại hóa cứng với hai thành phần
Loại hóa cứng với một thành phần
Nhũ tương Ma tít Polysulphide Polyurethane Polybutadiene Silicon rubber Silicon rubber
Loại cao su có lỗ rỗng Dạng dải, dạng chùy
Gỗ
Cao su xốp, nhựa bọt Nhựa đường có sợi Nhựa có phụ gia
Hình 3.5. Các loại vật liệu trám bịt khe nối (3) Bơm vật liệu chèn khe
Trong điều kiện của địa phương hiện hay, phương pháp đổ bằng thủ công hoặc phun bằng thiết bị cầm tay đều có khả năng thực hiện được. Bảng 3.2 sau đây đề nghị về độ nhớt của vật liệu tương ứng với chiều rộng vết nứt thích hợp với các phương pháp đổ (vật liệu tự chảy nhờ trọng lượng), bơm phun bằng tay hay bơm phùn bằng bàn đạp bằng chân. Các thiết bị này chưa có sẵn chuyên dụng, nhưng hoàn toàn có thể chế tạo dễ dàng theo nguyên tắc của thiết bị bơm, phun nước.
Bảng 3.2. Lựa chọn vật liệu và độ nhớt của vật liệu trám theo chiều rộng vết nứt và phương pháp bơm vật liệu.
Chiều rộng vết nứt và độ nhớt của vật liệu (Đơn vị: Centipoise – C.P) Phương pháp
bơm phun Chiều rộng
vết nứt (mm)
Độ nhớt vật liệu (centipoise – C.P) theo phương pháp bơm
Bơm phun bằng máy
Bơm phun bằng tay
Bơm phun bằng bàn đạp
Chảy theo trọng lượng
Dưới 0.25 500 - - -
0.250.60 - 1.0003.000 - -
0.602.00 - 3.0007.000 - 5001.000
2.005.00 - 7.00010.000 7.00010.000 5003.000
Trên 5.00 - - // 1.0005.000
Hình 3.6. Hình dạng khe nối xẻ chữ U và chữ V Vá mặt đường bê tông xi măng
Phương pháp vá được sử dụng trong các trường hợp như sau:
- Vá các vết vỡ mặt đường (vỡ góc hay mép tấm)
- Làm phẳng các vị trí mấp mô, các chỗ gồ ghề theo hướng dọc, chỗ bị tróc mặt, ổ gà, chỗ bị ép dập,...
Nguyên liệu vá gồm 3 loại: xi măng, nhựa đường, loại nhựa keo. Tùy vào chiều dày vá mà có thể sử dụng vữa hoặc hỗn hợp bê tông xi măng. Các loại vật liệu dùng để vá được quyết định dựa trên quy mô hư hỏng, điều kiện giao thông, mức độ khẩn cấp, tính kinh tế. Các vật liệu được khuyến cáo để vá mặt đường bê tông xi măng được thể hiện trong bảng 3.3.
Vật liệu chèn khe Vết nứt
Rãnh hình chữ U
Vật liệu chèn Vết nứt khe
Rãnh hình chữ V
Bảng 3.3. Các vật liệu vá mặt đường bê tông xi măng
Phân loại Các loại vật liệu chính sử dụng để vá mặt đường
Xi măng
Hỗn hợp trộn tại trạm hay trộn trên hiện trường
Xi măng Pooc lăng thông thường
Xi măng Pooc lăng đạt cường độ sớm cao Xi măng Pooc lăng đạt cường độ sớm rất cao Xi măng đông cứng nhanh
Xi măng Alumina
Xi măng đóng bao
Xi măng Pooc lăng thông thường Xi măng đông cứng rất nhanh Xi măng bền Maggie phosphate
Nhựa đường
Hỗn hợp trộn tại trạm
Bê tông nhựa nóng Bê tông nhựa nguội (Nhựa lỏng)
Hỗn hợp đóng bao
Loại hỗn hợp
Hỗn hợp nguội
(Nhựa lỏng, loại thông thrường, loại cường độ cao)
Loại trộn tại hiện trường
Hỗn hợp nguội
(Nhựa lỏng, loại thông thường, loại nhũ tương nhựa đường)
Nhựa keo
Hỗn hợp trộn tại hiện trường
Nhựa Epoxy
Nhựa MMA (methyl methacrylate) Nhựa Polyester
Nhựa Polyurethane Hỗn hợp đóng bao Nhựa Epoxy
Nhựa Acrylic
Trong điều kiện của địa phương hiện hay, tốt nhất trong vá sửa mặt đường bê tông xi măng là hỗn hợp bê tông nhựa nguội, do các lý do cơ bản như sau:
- Sử dụng hỗn hợp bê tông xi măng với xi măng thông thường không mang lại hiệu quả do dễ bị bong bật, trong khi đó việc thi công gặp nhiều khó khăn do thi công bê tông xi măng thông thường đòi hỏi thời gian bảo trì dài.
- Các loại xi măng hình thành cường độ nhanh có tiềm năng sử dụng tốt ở Việt Nam, nhưng hiện nay đang trong quá trình nghiên cứu để sử dụng như là vật liệu bảo trì sửa chữa mặt đường bê tông xi măng. Chưa có các tiêu chuẩn hay hướng dẫn kỹ thuật thực hiện để sử dụng trong thực tế.
- Hỗn hợp nguội CacbonCor đã được nghiên cứu và có hướng dẫn sử dụng cho vá sửa mặt đường mềm, việc mở rộng để sử dụng và đánh giá đối với vá sửa mặt đường bê tông xi măng hoàn toàn có thể thực hiện được.
- Vật liệu vữa nhựa đường, một loại hỗn hợp nguội, đã được nghiên cứu và thử nghiệm cho thấy có khả năng dính bám tốt với bê tông xi măng, hoàn toàn là hỗn hợp có thể sử dụng để vá sửa mặt đường. Tương tự như hỗn hợp bê tông nhựa nguội sử dụng nhũ tương nhựa đường.
- Các loại vật liệu đề xuất trên đây cũng như toàn bộ các vật liệu vá mặt đường bê tông xi măng được khuyến cáo trong bảng 3.3 trên khi sử dụng đều cần lưu ý các điểm sau đây:
1. Cần phải đảm bảo kết dính tốt giữa vật liệu vá và bề mặt bê tông để đảm bảo độ bền vững của phần vá thông qua công tác xử lý ban đầu: làm vệ sinh, loại bỏ hết những phần bị hỏng, đất cát, sau đó làm sạch toàn bộ bề mặt bê tông trước khi thực hiện vá mặt đường.
2. Về tình trạng của bề mặt đường: với trường hợp dùng xi măng để vá, cần tưới nước và để khô bề mặt; trong trường hợp dùng hỗn hợp nhựa đường hay trường hợp sử dụng nhựa dạng keo thì cần phải giữ bề mặt xử lý tuyệt đối khô. Riêng trường hợp sử dụng hỗn hợp CacbonCor cần đảm bảo tưới nước bề mặt bê tông trước khi vá.
Sửa chữa cập kênh, phụt bùn các tấm bê tông xi măng
Tấm bê tông bị cập kênh, phụt bùn hay có các hốc rỗng ở phía dưới có thể được sửa chữa bằng cách bơm nhựa hay bơm vữa nhựa lấp đầy các khoảng rỗng dưới đáy tấm, hoặc nâng cố định các tấm bê tông xi mằng bằng cách chèn đáy tấm bằng nhựa đường hay vữa.
Phương pháp bơm lấp là phương pháp để lấp đầy các khoảng trống trong tấm bê tông mặt đường và nền móng tấm bằng nhựa đường và xi măng.
Phương pháp này có chi phí thi công khá rẻ và có hiệu quả cao để kéo dài tuổi thọ của mặt đường bê tông xi măng. Nhựa đường sử dụng để bơm là loại nhựa cứng, độ kim lún 10/40.
Trình tự bơm nhựa đường như sau:
- Sử dụng máy đục lỗ mở lỗ qua tấm BTXM cho đến mặt đáy của tấm với đường kính khoảng 50mm; mật độ tạo lỗ khoảng 1 lỗ/2 8m2 .Tuy nhiên khi quyết định mật độ lỗ thực tế, cần xem xét các yếu tố như chiều rộng của tấm bê tông, tình trạng lún, tình trạng nứt, công suât máy và đặc điểm của vật liệu nhựa sử dụng.
- Sau khi đục lỗ, làm sạch phần bên trong lỗ bằng máy nén khí đảm bảo sạch sẽ và không có nước bên trong. Tiến hành bơm nhựa đường đã được làm nóng tới nhiệt độ trên 2100C vào dưới tấm bê tông với áp lực 2 4kG/cm2.
- Lượng nhựa đường bơm vào thường là 2 6kg/m2 (trường hợp lượng nhựa đường đổ vào nhiều hơn lượng này thì sẽ có nguy cơ nhựa đường chảy ra ngoài khoảng trống phía dưới tấm bê tông. Ki đó cần dừng bơm nhựa ngay, để sau khi nhựa đường nguội sẽ tiếp tục bơm). Khoảng 30 giây sau khi bơm xong, cắm một cái ống vào lỗ, sau khi kéo ống ra tiến hành bịt lỗ đó bằng cách đóng cọc gỗ hoặc đổ cột vữa xi măng.
- Thông thường khoảng 30 phút đến 1 tiếng sau khi bơm là có thể thông xe. Ngoài ra, trong khi tiến hành bơm nhựa đường, do sử dụng nhựa đường ở nhiệt độ cao nên cần phải chú ý đến an toàn lao động phòng tránh tai nạn do lửa không chỉ đối với những người trực tiếp thực hiện mà với cả môi trường xung quanh.
Đối với phương pháp phun xi măng, vữa xi măng được bơm vào khoảng trống giữa đáy tấm bê tông và mặt móng đường, đẩy tấm bê tông bị lún lên. Phương pháp này thực hiện ở nhiệt độ thông thường.
Khi tiến hành nâng tấm bê tông bị lún lên cần bít kín phạm vi xung quanh của tấm bê tông cần sửa để đảm bảo vữa bơm vào không bị đùn ra các khe này.
Quá trình thực hiện phương pháp bơm vữa xi măng tương đối giống với phương pháp bơm nhựa đường, nhưng máy bơm vữa xi măng cần dùng loại máy có áp lực bơm khoảng 3 5kG/cm2.
Gia cường tấm bê tông bị nứt
Tấm bê tông xi măng mặt đường có các vết nứt đang phát triển có thể được gia cường bằng các thanh cốt thép để hạn chế hoặc dừng quá trình phát triển nứt.
Theo phương pháp này, vết nứt trên các tấm bê tông được gắn lại bằng các thanh cốt thép nhằm gia cường để hạn chế hoặc dừng phat triển. Các rãnh khoan dài khoảng 45cm được thực hiện ngang trên bề mặt tấm, vuông góc với đường nứt, với chiều rộng từ 3040mm, sâu 70mm. Khoảng cách giữa các rãnh khoan 30cm theo suốt chiều dài của vết nứt. Các thanh thép 22 có chiều dài phù hợp được đặt vào trong rãnh khoan, sau đó đổ bịt kín rãnh bằng vữa bê tông. Các thanh thép có tác dụng gia cường, hạn chế phát triển của vết nứt.
3.3.3. Bảo dưỡng định kì, cải tạo sửa chữa mặt đường bê tông xi măng Mặt đường bê tông xi măng trong quá trình sử dụng, bề mặt thường xảy ra các hiện tượng bong tróc, ghồ ghề tạo các hố lõm ổ gà gây mất an toàn giao thông. Các vết nứt chia cắt mặt đường thành nhiều mảnh, vỡ tấm, lún các mảnh vỡ,…. Các hư hỏng dạng này cần phải được xử lý sửa chữa trong đợt bảo dưỡng định kì để cải tạo lại mặt đường. Một số giải pháp có thể áp dụng cho mặt đường BTXM đường giao thông địa phương các cấp cho đường giao thông địa phương nói chung và trên địa bàn tỉnh Bình Định bao gồm:
- Xử lý bề mặt đường bê tông xi măng.
- Thay thế một phần tấm bê tông xi măng.
- Thay thế toàn bộ tấm bê tông xi măng.
- Tăng cường mặt đường bê tông xi măng.
Xử lý bề mặt đường bê tông xi măng
Trong trường hợp phát sinh những vị trí có vết lõm, bị mài bóng, bong tróc, … phương pháp xử lý bề mặt được tiến hành bằng cách tạo một lớp phủ mỏng lên trên tấm bê tông mặt đường để có thể phục hồi được điều kiện chạy xe, khả năng chống trơn trượt, khả năng kín nước của đường. Phương pháp này được tiến hành nhìn chung giống như phương pháp vá mặt đường đề cập ở trên.
Khái niệm “Lớp mặt đường mỏng” được định nghĩa như sau:
“Lớp mặt đường mỏng” là một trong những phương phương pháp xử lý bề mặt đường. Thông thường được thực hiện bằng cách rải lớp bê tông nhựa nóng hay bê tông nhựa nguội dày dưới 2.5 cm để sửa vết nứt và khôi phục khả năng chống trơn trượt. Ngoài ra, phương pháp này còn bao gồm cả việc tạo lớp mỏng bằng vữa nhựa với chiều dày 0.3 đến 0.6 cm,… Phần nội dung sau đây giới thiệu về một giải pháp xử lý bề mặt đường bê tông xi măng sử dụng vữa nhựa nhũ tương.
Vật liệu
Vữa nhũ tương bitum là hỗn hợp bao gồm cát cấp phối tốt, bột khoáng, nhũ tương bitum và nước, dùng để xử lý bề mặt đường cho cả mặt đường mềm và mặt đường bê tông xi măng.
Cốt liệu sử dụng cho vữa nhựa cần sạch, có độ góc cạnh, độ bền và có cấp phối tốt. Các tiêu chuẩn tương ứng đối với cốt liệu cho lớp vữa nhũ tương bitum bao gồm:
- Đương lượng cát ( AASHTO T 176) 45 - Chỉ số LogAngeles (AASHTO T 6) < 35
- Thành phần cấp phối yêu cầu: được thể hiện trong bảng 3.4