ỨNG DỤNG LỐP XE PHẾ THẢI SỬ DỤNG VÀO MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA_S. Nguyễn Mạnh Tuấn, Ks. Nguyễn Đức Hoài

ỨNG DỤNG LỐP XE PHẾ THẢI SỬ DỤNG VÀO MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA
APPLICATION OF WASTE TIRE RUBBER INTO ASPHALT PAVEMENT
TS. Nguyễn Mạnh Tuấn, Ks. Nguyễn Đức Hoài
TÓM TẮT
Việc ứng dụng sản phẩm cao su phế liệu từ lốp xe ô tô vào
bê tông nhựa đã được nghiên cứu và sử dụng nhiều nơi trên thế
giới, mang lại những hiệu quả tích cực. Nhờ khả năng tương
thích phù hợp giữa các hạt cao su và nhựa đường, dẫn đến cải
tiến tính chất của hỗn hợp nhựa đường. Tuy nhiên, việc ứng
dụng này chưa được phổ biến nhiều nơi do thiếu nguồn tài liệu,
kinh nghiệm sử dụng... Nội dung bài báo đưa ra cái nhìn tổng
quan về việc tìm hiểu hướng xử lý lốp xe đã qua sử dụng vào
mặt đường bê tông nhựa trên thế giới và Việt Nam hiện nay.
Bài báo còn đưa ra hiệu quả ban đầu khi đưa hạt cao su mịn
vào trong bê tông nhựa.
ABSTRACT
Application of waste tire rubber into asphalt pavement has
been studied and used around the world with positive results.
Through appropriate compatibility between rubber and asphalt
particles, properties performance of the asphalt mixture are
improved. However, this application has not used popular due
to lack of resources, experiences... This paper shows an
overview on understanding the instruction processing of used
tires on concrete pavement asphalt in the world and Vietnam
today. The paper also presents some initial result of using fine
rubber particles in asphalt concrete.
TS. Nguyễn Mạnh Tuấn
Giảng viên, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng , Trường Đại Học Bách
Khoa – Đại Học Quốc Gia Tp.HCM
Email:
Điện thoại: 093.348.1368

Ks. Nguyễn Đức Hoài
Học viên cao học , Khoa kỹ thuật Xây dựng , Trường Đại Học
Bách Khoa – Đại Học Quốc Gia Tp.HCM
Email:
Điện thoại: 0126.577.1939

tuổi thọ công trình; Tăng cường khả năng chống nứt; Tăng
cường khả năng chống lún; Làm quá trình lão hóa mặt đường
chậm hơn; Tăng cường khả năng chống trượt; Sử dụng các
trang thiết bị hiện có, vật liệu và quy trình thực hiện theo mọi
tiêu chuẩn hiện hành; Đồng thời tận dụng được lượng cao su
phế thải trong nước, thân thiện môi trường và phù hợp bài toán
kinh tế; Không làm biến động lớn đến chi phí đầu chi phí đầu
tư xây dựng công trình...
Với nhiều ưu điểm của bột cao su nêu trên, bài báo tập
trung giới thiệu quy trình xử lý lốp xe thành bột cao su và các
ứng dụng bột cao su phế thải trên thế giới cũng như ở cty Công
ty cổ phần công nghiệp cao su miền Nam. Bài báo còn đưa ra
một số kết quả thực nghiệm ban đầu khi đưa bột cao su phế
thải vào bê tông nhựa.
2. Từ lốp xe đến cao su hạt mịn
2.1 Cấu tạo cơ bản lốp xe:
Lốp xe được phát minh từ nhiều thế kỉ trước và là một
sản phẩm an toàn, phức tạp, đòi hỏi công nghệ cao; đại diện
cho sự phát triển phương tiện giao thông của các quốc gia.
Với quan điểm vật liệu [1]: lốp xe được chia thành 3
phần chính: hỗn hợp cao su, sợi vải và thép. Trong đó, sợi vải
và thép giữ vai trò bộ khung của lốp; hỗn hợp cao su giữ vai trò
đảm bảo sự thực hiện, độ bền và an toàn của lốp. Tuy nhiên,
theo quan điểm cấu trúc, các thành phần chính của một lốp xe

là gai lốp (tread), khung (body), thành lốp (sidewall) và tanh
lốp (bead) (Hình 1). Gai lốp làm tăng tiếp xúc với mặt đường.
Khung hỗ trợ các gai lốp và cung cấp cho các lốp xe hình dạng
cụ thể của nó. Tanh lốp là bó dây kim loại được bao phủ bới
cao su, nó giữ cho lốp làm việc trên bánh xe. Các đặc tính vốn
có của lốp xe là như nhau trên toàn thế giới. Chúng bao gồm:
khả năng chống nấm mốc, nhiệt và độ ẩm, chậm phát triển của
vi khuẩn, chống ánh sáng mặt trời, tia cực tím, một số loại dầu,
nhiều loại dung môi, axit và các hóa chất.

1. Giới thiệu
Cùng với sự phát triển của quá trình công nghiệp hóa, lốp
xe được sử dụng tại hầu hết các quốc gia trên thế giới nhằm
phục vụ cho việc đi lại con người, vận chuyển hàng hóa... Ở
châu Âu, mỗi năm có khoảng 355 triệu lốp xe được sản xuất tại
90 nhà máy, chiếm khoảng 24 % sản lượng của thế giới; Ở Mỹ,
báo cáo năm 2007, có 290 triệu lốp xe được đưa đến các bãi
chứa phế thải [1]. Bên cạnh đó, việc dân số thế giới tăng, kéo
theo nhu cầu đi lại, làm tăng số lượng sản xuất lốp xe hàng
năm. Lốp xe từ lâu đã được xem nguồn chất thải lớn nhất và
khó xử lý do độ bền của chúng. Nó là hiểm họa tiềm tàng đối
với sức khỏe của con người (nguy cơ gây cháy, nơi trú ẩn của
động vật gặm nhấm, sâu bệnh...). Đã có nhiều chương trình
nghiên cứu, giải pháp được đưa ra để tái sử dụng lốp xe. Ngày
nay, việc tái chế lốp xe được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực
như: trong việc chế tạo các lốp xe mới; nhiên liệu có nguồn gốc
từ lốp; trong các ứng dụng của ngành xây dựng, nông nghiệp,
thể thao... và trong ứng dụng của giao thông.
Với mục đích nhằm cải tiến chất lượng nhựa đường, từ thập
kỷ 60, nhựa đường với phụ gia cao su từ lốp xe đã được sử

dụng ở nhiều nơi trên thế giới [1]. Đây được xem là một trong
những giải pháp hiệu quả với nhiều ưu điểm như: [1][2] Tăng

Hình 1 Cấu tạo lốp xe. [1]
2.2 Một số quy trình xử lý nghiền lốp xe
Lốp xe phế thải được xử lý bằng các thiết bị đập dập,
cắt lốp xe thành những miếng nhỏ với kích thước khác nhau.
Kích thước của từng mảnh cao su có thể dao động từ 25mm
đến 460mm, với hầu hết các mảnh trong phạm vi 100 mm đến
200mm, trong khi cách bào lốp nằm trong khoảng từ 76mm
xuống khoảng 13mm. Để giảm kích thước của mảnh cao su,
lốp xe sẽ được nghiền trong các quá trình cụ thể để tạo ra vật
Trang 1


liệu dưới dạng cao su hạt mịn. Trong quá trình này, dây thép
được loại bỏ bằng cách sử dụng nam châm và sợi vải được loại
bỏ bằng phương pháp hút. Kết quả các hạt cao su là có kích
thước phù hợp và không lẫn tạp chất.

Ngoài ra, còn một số quy trình khác cũng được sử dụng để
xử lý nghiền lốp xe nhưng không phổ biến, ít được sử dụng
như: Giảm kích thước bằng áp lực nước (Hydro jet size
reduction), nghiền ướt (Wet-grinding)...

Quy trình nghiền trong môi trường không khí (Ambient
grinding): Đây là phương pháp xử lý lốp xe dưới dạng cơ học,
được thực hiện bằng lưỡi dao và dao quay, trong đó bước quan
trọng là sự tách biệt của các loại sợi, bao gồm sợi thép. Sau khi
tách ra từ các loại sợi, quy trình sẽ sản xuất mảnh vụn cao su

với kích thước hạt khác nhau, từ 5÷0,5 mm. Nghiền trong môi
trường không khí là phương pháp thông dụng nhất và chi phí
phụ thuộc nhiều vào kích hạt.

3. Ứng dụng trong thực tế

Hình 2 Quy trình nghiền trong môi trường không khí. [1]
Quy trình nghiền đông lạnh (Cryogenic grinding): Quá
trình này sử dụng nitơ lỏng để đông lốp xe (thường là giữa -87
đến -198o C) cho đến khi cao su trở nên giòn, và sau đó sử
dụng máy nghiền búa để phá vỡ cao su đông lạnh thành các hạt
mịn với diện tích bề mặt tương đối thấp hơn so với những
người thu được bởi nghiền trong môi trường không khí. Quy
trình này cho thấy một số đặc điểm: xác định tính chất đàn hồi
của cao su nghiền và cho sự pha trộn: tăng sự sụt giảm của
trọng lượng riêng và kích thước hạt, và tăng độ xốp bề mặt cao
hơn của các hạt. Trong thực tế, quá trình đông lạnh cho hạt cao
su với một bề mặt nhẵn, cho thấy giảm tương tác giữa hạt cao
su với bitum và đặc biệt làm giảm tính chất đàn hồi của hỗn
hợp, nếu so sánh kết quả với quy trình nghiền khác, ta thấy hạt
xốp, bề mặt lớn hơn và trọng lượng ít hơn. Điều này dẫn đến
việc sử dụng cao su hạt mịn từ quá trình đông lạnh trong hỗn
hợp bitum không được khuyến khích.

3.1 Trên thế giới:
Lốp xe là vật liệu rất khó phân hủy trong điều kiện tự
nhiên. Nhằm giảm thiểu tác hại đến môi trường và chi phí xử lý
lốp xe phế liệu được sử dụng. Tại các nước phát triển, hạt cao
su mịn được tận dụng như là nguồn nguyên liệu cho các ngành
như năng lượng, xây dựng, giao thông... Ví dụ: Tại Mỹ, hàng

năm có khoảng 300 triệu tấn lốp thải ra, trong đó có 40% được
sử dụng như là nhiên liệu cho ngành năng lượng, 26% tạo
thành cao su hạt mịn, 13% được chôn lấp, 5,5% sử dụng trong
các ứng dụng của ngành xây dựng [1]. Trong lĩnh vực giao
thông, hạt cao su mịn đã được sử dụng trong: láng nhựa (Chip
seal, Underseal), trộn nóng (Hot Mix), and BTN hở tạo nhám
(Porous Friction Course) [3].
Bằng nhiều nghiên cứu khác nhau, nhựa đường cao su
cho thấy những đặc tính kỹ thuật cao tốt hơn so với nhựa
đường thông thường [1]: tăng tính đàn hồi, cải thiện tính kháng
lún, chống nứt mỏi, giảm sự lão hóa của mặt đường, phù hợp
với nhiều kiểu khí hậu khác nhau. Bên cạnh đó, nhựa đường
cao su còn có thêm một ưu điểm khác như: làm giảm thời gian
thi công (bề dày lớp áo đường mỏng hơn), giảm chi phí duy tu
bảo dưỡng mặt đường do mặt đường độ bền tốt hơn; tiếng ồn
giao thông giảm. Tiết kiệm năng lượng và tài nguyên sẵn có
bằng cách sử dụng chất thải phế liệu.

Hình 4 So sánh giữa các loại mặt đường. [2]
Tại Mỹ một số bang như: Arizona, California, Texas, và
Florida, Nam Carolina, Nevada và New Mexico đã sử dụng hạt
cao su mịn trong công nghệ trộn ướt (wet-process) [1]. Các kết
quả đánh giá cho thấy công nghệ này không chỉ giải quyết vấn
đề môi trường mà còn tăng các lợi ích khác như tăng sức kháng
trượt, cải thiện tính linh hoạt và khả năng chống nứt, và giảm
tiếng ồn giao thông.
Tại Nam Phi [1], cả hai quá trình trộn ướt và khô sử
dụng cao su mịn được thông báo sử dụng thành công. Hai bang
tại Úc (New South Wales và Victoria) đã thông qua các quá
trình trộn ướt trong giới hạn ứng dụng của nhựa đường cao su,

chủ yếu là chống nứt các lớp, nhưng chủ yếu cho ứng dụng
láng nhựa (Sprayed seal).

Hình 3 Quy trình nghiền đông lạnh. [1]

Tại châu Âu, bê tông nhựa cao su theo công nghệ trộn
ướt đã được sử dụng thành công trong mặt đường áp dụng tại
Bỉ, cũng như tại Pháp, Áo, Hà Lan, Ba Lan, Đức, Bồ Đào Nha,
Tây Ban Nha, Italy, Cộng hòa Séc, Thụy Điển và gần đây là
Hy Lạp và Vương quốc Anh. [1]
Tại châu Á: Theo báo cáo của Widyatmoko và Elliot
[1], Đài Loan báo cáo là đã thông qua bê tông nhựa cao su cho
Trang 2


cấp phối gián đoạn (gap-graded) Arizona DOT và cấp phối hở
(open-graded) phù hợp với áo đường mềm; Thêm vào đó, bê
tông nhựa cao su đã được thử nghiệm ở Bắc Kinh và sử dụng
trong làm đường mới và duy tu như là một phần của việc chuẩn
bị cho Thế vận hội 2008 tại Trung Quốc và nó cũng đã được sử
dụng trong dự án Ecopark tại Hồng Kông.
3.2 Tại Việt Nam:
Ý thức được tác hại của lốp xe đã qua sử dụng và trách
nhiệm với cộng đồng xã hội, Công ty cổ phần công nghiệp cao
su miền Nam (Caosumina) với sản phẩm chính là săm, lốp xe
các loại đã thực hiện đầu tư phân xưởng tái chế cao su hạt mịn
từ các sản phẩm săm lốp phế liệu kể từ năm 2010. Sản phẩm
cao su hạt mịn từ công ty có kích thước hạt từ 0,075mm đến
0,3mm. Với chi phí đầu tư khoảng 200 triệu đồng được thiết kế
theo công nghệ của Casumina, dây chuyền hiện hoạt động ổn

định phát huy hết công suất. Công suất tái chế: 480 tấn/ năm.
Quy trình sản xuất được thể hiện trong Hình 5 dưới đây.

Hình 7 Sản phẩm lốp đặc sử dụng bột cao su tái chế [4]
4. Một số kết quả thực nghiệm:
Trong bài báo này, nhóm nghiên cứu thực hiện thí nghiệm
đúc mẫu bê tông nhựa cao su tương ứng với hàm lượng cao su
15% so sánh với bê tông nhựa không có hàm lượng cao su, dựa
theo phương pháp Marshall hay TCVN 8820-2011 [5].

Hình 5 Quy trình sản xuất. [4]

Đối với vật liệu đầu vào: Cốt liệu (đá dăm) được nhóm
nghiên cứu chọn từ trạm trộn bê tông nhựa nóng của Công ty
TNHH MTV Công Trình Giao Thông Sài Gòn, nguồn gốc đá
từ mỏ đá 3/2- tỉnh Bình Dương; với kích cỡ lọt sàng lớn nhất
19mm. Cấp phối đá dăm với các hàm lượng được chọn phù
hợp theo tiêu chuẩn TCVN 8819-2011 [6]. Cấp phối bê tông
nhựa chặt 12.5mm (BTNC 12.5) được sử dụng trong nghiên
cứu này khi thêm bột cao su vào (Hình 8).

Hiện nay, sản phẩm cao su hạt mịn của công ty
Caosumina đã áp dụng trong việc chế tạo lốp đặc dành cho các
loại xe sử dụng trong các nhà xưởng, kho bãi (nhằm giảm chi
phí sản xuất) hay áp dụng cho việc thi công mặt sân tennis.
Mỗi tháng công ty sản xuất khoảng 40 tấn sản phẩm đúng quy
cách cho các lốp công nghiệp xuất khẩu. Với việc sử dụng cao
su hạt mịn, công ty đã tiết kiệm được hơn 450 tấn/năm cao su
nguyên liệu, hóa chất, phụ gia, chất độn... tương đương khoảng
13,5 tỷ đồng/năm. Hình 6 và Hình 7 là bán thành phẩm và sản

phẩm lốp đặc từ bột cao su tái chế.

Hình 8 Biểu đồ đường cong cấp phối BTNC 12.5.
Đối với nhựa đường: Nhựa đường AC 60/70 được cung cấp
bởi công ty cung ứng nhựa đường ADCo; Đây là loại nhựa
đường sử dụng phổ biến tại các công trình tại Việt Nam. Một
vài chỉ tiêu chính của nhựa đường được trình bày trong Bảng 1.
Bảng 1 Tiêu chuẩn kỹ thuật của nhựa đường đặc 60/70
Chỉ tiêu
Kết quả thí nghiệm
Độ kim lún (0.1mm)
Nhiệt độ hóa mềm ( C)
Độ kéo dài (mm) ở
25oC
o

Hình 6 Bán thành phẩm thành hình chờ lưu hóa. [5]

Nhiệt độ bắt lửa (oC)

63
48,8
155
> 300 (ngừng thí nghiệm ở
300oC)
Trang 3


Đối với hạt cao su: Cao su hạt mịn (trong Hình 9) được
cung cấp từ Công ty cổ phần công nghiệp cao su miền Nam với

kích cỡ các hạt lot sàng 0,63mm. Quá trình trộn cao su và nhựa
đường được trộn trong thời gian 30 phút ở nhiệt độ 170oC bởi
máy trộn Hobart, với tốc độ cao để tạo ra nhựa đường cao su.

5. Kết luận
Từ việc nghiền cao su từ lốp xe đã làm tiền đề giúp cho
nhiều lĩnh vực khác phát triển: Công nghệ lốp mới, mặt đường
bê tông nhựa cao su, làm các lớp chống ồn... Việc sử dụng phụ
gia là cao su bột mịn nghiền từ lốp xe ô tô cũ nhằm mục đích
nâng cao chất lượng sản phẩm hiện có, đồng thời thân thiện
môi trường, giúp tiêu thụ một lượng lớn rác thải đẩy ra ngoài
môi trường. Đây là một bài toán mang lại hiệu quả kinh tế và
tính khả thi cao.
Bê tông nhựa cao su được nhóm nghiên cứu thực hiện bằng
cách trộn giữa chất kết dính nhựa đường và hạt cao su mịn từ
công ty Caosumina. Một số kết quả bước đầu của bê tông nhựa
cao su cho thấy kết quả tốt hơn so với hỗn hợp ban đầu. Các thí
nghiệm khác như: thí nghiệm mô đun đàn hồi vật liệu, thí
nghiệm ép chẻ và thí nghiệm xác định độ mài mòn Cantabro...
sẽ được kiểm tra them để kiểm chứng sự hiệu quả của bột cao
su trong bê tông nhựa.

Hình 9 Cao su hạt mịn từ công ty Caosumina.
Hình 10 là biểu đồ mối quan hệ các hàm lượng nhựa cùng
độ ổn định Marshall của bê tông nhựa có cao su 15% và bê
tông nhựa thông thường. Thí nghiệm độ ổn định và độ dẻo
Marshall được thí nghiệm dựa trên tiêu chuẩn TCVN
8820:2011. Trước khi thí nghiệm mẫu được ngâm trong tủ
ngâm ở nhiệt độ 60oC±1oC trong thời gian 40±5 phút. Sau đó,
mẫu được lấy ra, lau sạch mặt trong, nhanh chóng đưa vào vị

trí thử nghiệm trên máy nén, gá đồng hồ đo độ dẻo vào. Bắt
đầu gia tải với tốc độ 50,8mm/phút. Biểu đồ của bê tong nhựa
thường được lấy từ nghiên cứu của Nguyễn Viết Huy và
Nguyễn Mạnh Tuấn [7]. Qua biểu đồ ta thấy, độ ổn định
Marshall của hỗn hợp bê tông nhựa cao su đa số cao hơn so với
bê tông nhựa thông thường.

Hình 10 Biểu đồ mối quan hệ hàm lượng nhựa- Độ ổn định
Marshall.

Tài liệu tham khảo

1.

Presti, D.L. (2013), Recycled Tyre Rubber Modified
Bitumens for road asphalt mixtures: A literature review,
Journal of Construction and Building Materials, 49, 863–
881.

2.

Vajra technologies Truy
cập 6/2015.

3.

Shu X., and Huang B. (2013), Recycling of waste tire
rubber in asphalt and portland cement concrete: An
overview. Journal of Construction and Building
Materials, 67, 217–224.

4.

Nguyen Dinh Dong (2014), Waste rubber process from
The Southern Rubber Industry Joint Stock Company, tài
liệu nội bộ.

5.

TCVN 8820:2011 (2011), Hỗn hợp bê tông nhựa nóngThiết kế theo phương pháp Marshall, Viện Khoa học và
Công nghệ Giao thông Vận tải.

6.

TCVN 8819: 2011 (2011), Mặt đường bê tông nhựa
nóng-Yêu cầu thi công và nghiệm thu, Viện Khoa học và
Công nghệ Giao thông Vận tải.

7.

Nguyễn Viết Huy (2014), Nghiên cứu ứng dụng chai
nhựa phế thải vào bê tông nhựa trong điều kiện TP.
HCM, Luận văn thạc sỹ, trường Đại học Bách Khoa TP
HCM.

Trang 4