1.Giới thiệu

Để đảm bảo chất lượng khai thác tốt cho một tuyến đường thì chất lượng mặt đường là yếu tố quan trọng. Hiện nay, loại kết cấu mặt đường được sử dụng khá đa dạng. Từ những loại mặt đường đất tự nhiên cho đến loại mặt đường cấp cao như bê tông xi măng (mặt đường cứng), bê tông asphalt (mặt đường mềm)…

Mặt đường cứng có được ưu điểm nổi bật như khả năng chịu lực cao, tuổi thọ khai thác dài. Mặt đường mềm lại đạt được ưu điểm về tính dễ thi công, độ êm thuận khi khai thác và đặc biệt là giá thành xây dựng cạnh tranh. Vì vậy, hai loại mặt đường này được sử dụng hầu hết ở các dự án đường bộ cấp cao.

Ở Việt Nam, trong quá trình phát triển cơ sở hạ tầng những năm gần đây, hầu hết các tuyến đường giao thông chính đều được xây dựng bằng lớp mặt bêtông asphalt. Sở dĩ như vậy là do trình độ kỹ thuật của các nhà thầu trong nước chủ yếu quen thuộc với công nghệ xây dựng mặt đường này. Vì vậy, lớp mặt bêtông asphalt là lựa chọn số một cho các dự án xây dựng đường mới và cải tạo nâng cấp các tuyến đường bộ ở Việt Nam.

Tuy nhiên, dễ dàng nhận thấy những nhược điểm cơ bản của hai loại mặt đường nêu trên. Thứ nhất, nếu như môđun đàn hồi của mặt đường mềm quá nhỏ dẫn đến khả năng chịu lực thấp thì mặt đường cứng lại có môđun đàn hồi quá cao, gây xóc khi chạy xe và đặc biệt là gây nứt khi khai thác. Thứ hai, mặt đường mềm tuy có tiến độ thi công nhanh so với mặt đường cứng nhưng tuổi thọ khai thác lại ngắn (dưới 15 năm). Thứ ba, cả hai loại mặt đường trên đều là mặt đường liền khối nên rất khó khăn cho công tác duy tu bảo dưỡng cũng như tái sử dụng.

Trong những năm gần đây, loại mặt đường lát đá được nghiên cứu và áp dụng có hiệu quả ở một số nước như Mỹ, Anh, và nhất là ở Hà Lan. Tuy loại mặt đường này có chi phí xây dựng ban đầu chưa cạnh tranh, nhưng so với mặt đường cứng và mặt đường mềm truyền thống , mặt đường lát lại đạt được những ưu điểm nổi bật về khả năng chịu lực, chống nứt, độ nhám và khả năng thoát nước. Đặc biệt, mặt đường lát còn dễ dàng duy tu, bảo dưỡng và tận dụng gần như hoàn toàn khi đại tu. Bên cạnh đó, mặt đường lát còn tạo được mỹ quan cũng như tăng độ an toàn khi chạy xe.

Ở Việt Nam, lớp mặt lát mới chỉ được sử dụng để lát vỉa hè hoặc đường dành cho người đi bộ. Trong khi nhu cầu xây dựng mặt cảng, sân bay, đường đô thị còn khá lớn. Hơn nữa, một số đô thị ven biển từ miền Trung trở vào, nhất là khu vực TP. Hồ Chí Minh, được dự đoán là sẽ phải đối mặt với nguy cơ nước biển dâng cao do hiện tượng ấm lên toàn cầu. Do đó, một loại mặt đường có thể tận dụng triệt để khi cần nâng cao độ theo mực nước biển dâng là nhu cầu có thật trong tương lai không xa [1].
Bài báo trình bày tổng quan về mặt đường lát, những tiêu chuẩn liên quan đến vật liệu và kết cấu áp dụng cho các loại mặt đường cho giao thông đô thị, GTVT đường bộ cao tốc, mặt đường sân bay, mặt cảng và khu công nghiệp. Từ đó đề xuất khả năng áp dụng loại mặt đường này để làm phong phú thêm các lựa chọn cho kết cấu mặt đường ở Việt Nam.

2. Vật liệu và công nghệ sản xuất viên lát.

Viên lát (hay còn gọi là gạch lát) khá đa dạng về chủng loại và phương pháp sản xuất tùy thuộc vào phạm vi áp dụng và yêu cầu chất lượng. Viên lát có thể được chia ra làm 3 nhóm chủ yếu [2], gồm:

Nhóm gạch lát từ đá thiên nhiên: Loại này được gia công chủ yếu bằng thủ công từ đá khối tự nhiên. Các viên đá lát thiên nhiên thường có cường độ rất cao, độ bền tốt. Tuy nhiên, loại viên lát này có kích thước và chất lượng thay đổi trong phạm vi khá rộng.

Nhóm gạch lát từ gạch đất sét nung (vật liệu gốm): Loại vật liệu này có kích thước và chất lượng đồng đều hơn so với viên đá lát. Tuy nhiên, cường độ chịu lực thấp hơn.

Nhóm gạch lát từ gạch BTXM: loại viên lát này thường được đúc sẵn trong nhà máy. Chất lượng và độ chính xác về kích thước của viên lát được kiểm soát chặt trẽ. Hình dạng, màu sắc của viên lát được điều chỉnh theo nhu cầu cấu tạo, sơ đồ làm việc và mỹ quan của công trình nhằm tăng nhanh cường độ ở tuổi sớm. Sau đó, viên lát được chuyển sang các giá xếp để tiếp tục dưỡng hộ và lưu trữ. Nguyên lý này gần tương tự như quá trình sản xuất gạch xây BTXM. Điều này nhằm mục đích tận dụng dây chuyền sản xuất gạch xây để sản xuất gạch lát.

Dây chuyền sản xuất hiện đại bao gồm thiết bị máy sản xuất gạch lát nhiều lớp để sản xuất với công xuất lớn. Tương tự như trên, hỗn hợp BTXM khô được lèn vào khuôn và rung ép với tần số cao. Sau khi một lớp gạch được đúc trên một giá hoàn chỉnh, khuôn được tháo và một lớp cát mỏng được rắc trên bề mặt gạch để chống dính. Sau đó, lờp gạch tiếp theo được đúc trực tiếp trên bề mặt lớp trước đó. Quá trình này được tiến hành cho đến khi 8 đến 10 lớp gạch được đúc trên mỗi giá. Giá chứa sau đó được di chuyển sang dây chuyền dưỡng hộ và lưu trữ. Hoặc máy đúc di chuyển trên ray sang vị trí giá tiếp theo [3].

Yêu cầu kỹ thuật cơ bản của viên lát BTXM được đề cập trong bảng 1.



Bảng 1. Yêu cầu kĩ thuật của gạch lát BTXM [4]

3. Các loại kết cấu mặt đường lát

Do các ưu điểm nổi bật của mặt đường lát như đã nêu ở trên, kết cấu mặt đường lát có thể được áp dụng cho nhiều loại công trình với yêu cầu kĩ thuật và yêu cầu khai thác khác nhau. Nhìn chung, kết cấu mặt đường lát được bố trí như các lớp trong hình 1.



Hình1. Các lớp của kết cấu mặt đường lát điển hình [5]

Bảng 2. Vật liệu và chiều dày các lớp trong kết cấu mặt đường lát [5,6]

Dưới lớp nền gia cố của mặt đường lát là tương tự. Vật liệu và chiều dày của các lớp trong kết cấu mặt đường lát được kiến nghị trong bảng 2.



Các loại mặt đường sau đã được áp dụng phổ biến trên thế giới và cũng có thể áp dụng hiệu quả ở Việt Nam.

3.1. Mặt đường lát cho đường đô thị



Hình 2. Đại lộ Champs Elysee, Paris sử dụng mặt đường lát

Kết cấu mặt đường lát cho đường đô thị được sử dụng khá phổ biến ở thành phố của các nước phát triển (hình 2). Ưu điểm nổi bật của mặt đường lát khi áp dụng cho đường đô thị là tính mỹ quan, khả năng để duy tu bảo dưỡng, khả năng thiết kế thành mặt đường thấm thẳng đứng… Bên cạnh đó, khi áp dụng cho điều kiện Việt Nam loại mặt đường còn có ưu điểm là duy trì được cao độ sau mỗi lần đại tu mặt đường. Ngược lại, trong trường hợp cần nâng cao độ mặt đường thì việc sử dụng mặt đường lát lại có ưu điểm là tận dụng được gần như toàn bộ lớp mặt lát. Điều này rất thích hợp cho những đô thị ven biển như TP. Hồ Chí Minh đang bị đe dọa bởi thủy chiều và mực nước biển dâng (hình 3)



Hình 3. Ngập lụt do thủy triều ở TP. Hồ Chí Minh

3.2. Mặt đường lát cho đường cao tốc

Với khả năng chịu được tải trọng lớn, không bị biến dạng nứt khi chịu tải và chế độ thủy nhiệt thay đổi, độ nhám cao nên mặt đường lát rất thích hợp cho kết cấu mặt đường cao tốc chịu tải trọng nặng (hình 4). Việt Nam chưa làm chủ được công nghệ mặt đường cứng nên trước mắt việc áp dụng mặt đường lát cho các đường cao tốc ở những khu vực chế độ thủy nhiệt, địa chất phức tạp và chịu tải trọng nặng là bước quá độ phù hợp.



Hình 4. Mặt đường lát đường cao tốc.

3.3. Mặt đường lát cho sân bay, bến cảng, khu công nghiệp

Yêu cầu đặc thù của mặt sân bay, mặt cảng và đường khu công nghiệp là vừa chịu tải trọng lớn, đồng thời cũng chịu tải trọng cục bộ rất cao. Khả năng hư hỏng kết cấu mặt dễ phát sinh trong quá trình khai thác. Vì vậy, việc áp dụng kết cấu mặt đường lát được ưu tiên sử dụng (hình 5, 6, 7). Tương tự như mặt đường đô thị, mặt sân bay và bến cảng ở điều kiện Việt Nam nếu được áp dụng mặt đường lát sẽ khắc phục được tình trạng hư hỏng và khó duy tu bảo dưỡng. Đồng thời, các sân bay và bến cảng ở khu vực phía nam có thể nâng dần cao độ lớp mặt theo mực nước biển dâng mà vẫn tận dụng được gần như toàn bộ lớp vật liệu mặt lát.



Hình 5. Mặt sân bay quốc tế Hồng Kông [8]



Hình 7. Đường khu công nghiệp

4. Công nghệ thi công lớp lát

Một trong những khó khăn lớn nhất để phổ biến rộng rãi việc ứng dụng mặt đường lát ở Việt Nam là hệ thống tiêu chuẩn về vật liệu và thiết kế kết cấu chưa được xây dựng, và đặc biệt là quá trình thi công khó cơ giới hóa. Tuy nhiên, thời gian gần đây những thiết bị cơ giới cho phép tốc độ thi công lớp lát có thể so sánh được với tốc độ thi công mặt đường cứng hiện hành được áp dụng [9]. Đây sẽ là tiền đề tốt cho việc thúc đẩy sử dụng mặt đường lát ở Việt Nam.



Hình 8. Thiết bị lát Tiger Stone

5.Đánh giá hiệu quả kinh tế của mặt đường lát

Nếu so sánh một cách tương đối chi phí xây dựng giữa mặt đường lát và mặt đường cứng hiện hành thì giá thành gần như tương đương. Tuy nhiên, việc áp dụng mặt đường lát cho phép công xưởng hóa được việc sản xuất viên lát nên chất lượng được kiểm soát và khá ổn định. Đồng thời chi phí duy tu bảo dưỡng và nhất là chi phí đại tu mặt đường lát rẻ hơn nhiều. Vì vậy, chi phí đầu tư cho cả vòng đời sử dụng của mặt đường lát hoàn toàn cạnh tranh với mặt đường cứng truyền thống.

6. Kết luận, kiến nghị

Từ phân tích trên có thể đưa ra các kết luận và kiến nghị sau cho mặt đường lát khi áp dụng ở Việt Nam

Chịu được tải trọng lớn nên rất thích hợp cho kết cấu mặt đường cao tốc, mặt cảng, mặt đường sân bay, mặt đường khu công nghiệp...

Không bị nứt khi chịu tải trọng và khi chế độ thủy nhiệt thay đổi.

Tuổi thọ cao nên mặc dù chi phí đầu tư xây dựng ban đầu lớn nhưng chi phí khai thác hàng năm và cả vòng đời hoàn toàn cạnh tranh được với mặt đường truyền thống.

Có khả năng thiết kế thành kết cấu mặt đường thấm (thoát nước thẳng đứng).

Dễ dàng duy tu bảo dưỡng, cả bằng biện pháp thủ công lẫn cơ giới.

Tạo được độ nhám phù hợp nên đảm bảo tốt an toàn chạy xe.

Có mỹ quan cao do đó rất thích hợp cho mặt đường nơi đô thị, khu dân cư, nơi công cộng.

Khả năng tận dụng các vật liệu phế thải khi chế tạo một số viên lát nên có tính thân thiện với môi trường cao.

Đặc biệt, loại mặt đường này có thể tái tận dụng triệt để khi nhu cầu thay đổi cao độ mặt đường đặt ra.

Các nghiên cứu đầy đủ và toàn diện để hoàn chỉnh công nghệ sản xuất viên lát, quy trình thiết kế và công nghệ thi công mặt đường lát cần sớm được quan tâm để có thể áp dụng cho các dự án xây dựng đường trong những năm tiếp theo ở Việt Nam.\.

Tài liệu tham khảo

[1] Đào Văn Đông (2009). Vật liệu "xanh" và bền vững - xu hướng phát triển xây dựng. Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng

[2] Phạm Minh Phúc (2010). Nghiên cứu, tính toán kết cấu mặt đường bê tông gạch lát và khả năng ứng dụng cho điều kiện Việt Nam. Luận văn thạc sĩ khoa học kĩ thuật. Trường đại học Giao thông vận tải.

[3] Raymond S. Rollings (1983). Concrete block pavement. Technical report GL - 83 - 3. Geotechnical laboratory. U. S Army Enginneer Waterways Experiment Station.

[4] ASTM C936 (2001). Standard specification for solid concrete interlocking paving units. American society for Testing and Materials.

[5] BS 7533 - 1 (2001). Pavements constructed with clay, natural stone or concrete pavers, Part 1; Guide for the structural design of heavy duty pavements constructed of clay pavers or precast concrete paving blocks. British Standard.

[6] BS 7533 - 3 (2005). Pavements constructed with clay, natural stone or concrete pavers, Part 3; Code of practice for laying precast concrete paving blocks and clay pavers for flexible pavements. British Standard.

[7] Heavy duty pavement - The structural design of heavy duty pavement for ports and other industries.

[8] Case study in engineered interlocking concrete pavement. Hong Kong International Airport.

[9] Paving machine - Tiger stone

Nguồn : http://www.vntec.vn/forum/viewtopic.php?f=13&t=448