NCKH: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ HIỆN ĐẠI TRONG BẢO TRÌ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG BỘ part 2

CHƯƠNG 2.
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG
CÔNG NGHỆ PHUN NHŨ TƯƠNG KIỂU FOG SEAL

1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ PHUN NHŨ TƯƠNG
KIỂU FOG SEAL TRÊN THẾ GIỚI
1.1. Khái niệm về phun nhũ tương kiểu Fog Seal
Theo Hiệp hội các nhà sản xuất nhũ tương nhựa đường (AEMA), phun nhũ tương
kiểu Fog Seal (hoặc gọi là phun nhũ tương hoặc Fog Seal) được định nghĩa là “giải
pháp phun nhũ tương nhựa đường pha loãng ở dạng sương mù để phủ lên bề mặt
đường nhựa cũ nhằm giảm sự xáo trộn và cải thiện chất lượng nhựa mặt đường bê tông
nhựa bị khô và hư hỏng (lão hóa) dưới tác động của thời tiết”. Cục quản lý đường bộ
Mỹ (FHWA) định nghĩa “Phun nhũ tương (Fog Feals) là giải pháp phun nhũ tương pha
loãng phân tách chậm ở dạng sương mù mà không có cốt liệu phủ lên”.
Phun nhũ tương (Fog Feals) là giải pháp áp dụng phổ biến trong bảo trì phòng
ngừa mặt đường bê tông nhựa, nhằm cải thiện chất lượng mặt đường bê tông nhựa,
giảm thiểu khả năng lão hóa nhằm kéo dài tuổi thọ của mặt đường. Phun nhũ tương,
hay còn gọi là lớp phủ trực tiếp, cũng rất hữu dụng khi kết hợp với láng nhựa kiểu
Chip Seal nhằm cải thiện khả năng liên kết các hạt cốt liệu với nhau, bít kín các vết
nứt nhỏ. Ưu nhược điểm của giải pháp phun nhũ tương được tóm tắt tại Bảng 2.1.
Bảng 2.1-Ưu và nhược điểm của giải pháp phun nhũ tương (Fog Seal)








Ưu điểm
Giảm sự xâm nhập của nước mặt.

Làm chậm lại quá trình lão hóa.
Làm chậm quá trình xuất hiện hư
hỏng.
Kỹ thuật thi công đơn giản.
Chi phí thấp.
Không làm thay đổi chiều dày của
kết cấu mặt đường.
Cải thiện mỹ quan cho mặt đường.








37

Nhược điểm
Tuổi thọ ngắn (từ 1 đến 2 năm).
Vật liệu phun thường dùng là các
nhũ tương phân tách chậm nên có thể
làm chậm lại việc thông xe.
Quá trình phân tách của nhũ tương
bị ảnh hưởng rất nhiều bởi điều kiện
thời tiết.
Làm giảm ma sát mặt đường sau
khi phun. Chỉ khuyến nghị với đường

có lưu lượng xe chạy thấp.
1.2. Tình hình nghiên cứu, áp dụng giải pháp phun nhũ tương trên thế giới
1.2.1. Tình hình áp dụng giải pháp phun nhũ tương trên thế giới
Công nghệ phun nhũ tương đã được biết đến từ rất lâu tại Mỹ và Châu Âu, với
thử nghiệm đầu tiên được quân đội Mỹ thực hiện trên các mặt đường bê tông nhựa
trong các sân bay quân sự. Tuy nhiên, phải đến thập niên 90 của thế kỷ 20, khi mà khái
niệm bảo trì phòng ngừa xuất hiện và ngày càng được các Cơ quan quản lý đường bộ
quan tâm và lựa chọn thì phun nhũ tương mới được nghiên cứu một cách tổng quan và
đầy đủ.
Với các ưu điểm nổi bật như hiệu quả thấy rõ trong việc khắc phục những hư
hỏng trên mặt đường, kỹ thuật thi công đơn giản trong khi giá thành thấp, phun nhũ
tương là một trong những công nghệ bảo trì phòng ngừa được sử dụng rộng rãi nhất ở
khu vực Bắc Mỹ và Châu Âu.
Riêng đối với Trung Quốc, do mới quan tâm tới bảo trì phòng ngừa nên, phạm vi
áp dụng công nghệ phun nhũ tương vẫn còn hạn chế, chủ yếu nằm trong các dự án thử
nghiệm. Do tốc độ xây dựng đường bộ phát triển nhanh chóng tại Trung Quốc khiến
cho công tác sửa chữa và bảo trì đường bộ ngày một quan trọng hơn. Tính đến nay
Trung Quốc đã có trên 50.000 km đường bộ trong đó 90% được thảm bê tông nhựa.
Với chức năng là một công nghệ bảo trì phòng ngừa, phun nhũ tương được chú ý tại
Trung Quốc khá muộn phải đến năm 2001 mới có các dự án nghiên cứu và đánh giá
hiệu quả áp dụng tại các tỉnh và thành phố lớn, nên phạm vi áp dụng tương đối nhỏ. Từ
năm 2004, thông qua “Diễn đàn sáng tạo công nghệ đường bộ quốc gia”, công nghệ
phun nhũ tương được phổ biến rộng khắp Trung Quốc.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu về công nghệ phun nhũ tương trên thế giới
Với ưu điểm nổi trội là chi phí thấp, kỹ thuật thi công đơn giản, công nghệ phun
nhũ tương vẫn tiếp tục được nghiên cứu và mở rộng phạm vi áp dụng. Trên cơ sở nội
dung và mục đích nghiên cứu, có thể chia các chương trình, dự án và đề tài nghiên cứu
về phun nhũ tương thành các nhóm sau:
1). Nhóm nghiên cứu tổng quan
Nhóm này tập trung nghiêm cứu, so sánh, phân tích và đánh giá các công nghệ

38


trong bảo trì phòng ngừa mặt đường nhựa nhằm đưa ra phạm vi áp dụng, thời điểm áp
dụng, hiệu quả kinh tế - kĩ thuật của mỗi công nghệ trong đó có phun nhũ tương.
Trong phạm vi bảo trì đường bộ, các nhà quản lý đường luôn phải đối mặt với
một vấn đề: hư hỏng thì luôn tăng lên trong khi quỹ dành cho bảo trì cực kỳ hạn hẹp.
Trước tình hình đó, Cục quản lý đường bộ liên bang (FHWA) đã có nỗ lực ban đầu
nhằm khuyến khích các Ban quản lý giao thông bắt đầu hoặc mở rộng nghiên cứu và
ứng dụng các công nghệ bảo trì mặt đường. Nằm trong khuôn khổ quỹ bảo trì đường
bộ, một nghiên cứu tổng quát đã được thực hiện vào năm 2000. Nghiên cứu đã đưa ra
những công nghệ ưu việt trong bảo trì phòng ngừa mặt đường mềm trong đó có phun
nhũ tương, phạm vi áp dụng và những yêu tố cần lưu ý khi lựa chọn công nghệ.
Nghiên cứu đã đưa ra nhưng chỉ dẫn quan trọng để các nhà quản lý có thể xây dựng
được những chiến lược bảo trì hợp lý và hiệu quả.
Trong năm 2005 và 2006, Cục quản lý đường bộ liên bang (FHWA) đã thực
hiện một chương trình nghiên cứu và khảo sát mở rộng trên tất cả 50 Bang nước Mỹ
và 11 tỉnh thành của Canada. Nghiên cứu đã đưa ra những cái nhìn hết sức tổng quan
về việc áp dụng các công nghệ bảo trì mặt đường nhựa trong đó phun nhũ tương là
một trong những công nghệ được sử dụng phổ biến nhất tại khu vực Bắc Mỹ.
Một trong những khía cạnh quan trọng của phương thức bảo trì phòng ngừa mặt
đường chính là khoảng thời gian thích hợp tiến hành bảo trì. Vấn đề mấu chốt là tiến
hành bảo trì khi mặt đường vẫn đang trong tình trạng tương đối tốt không có những hư
hỏng gì liên quan đến kết cấu. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các hoạt động bảo trì
phòng ngừa nếu được thực hiện ở thời điểm thích hợp sẽ trở thành phương thức hiệu
quả nhất về kinh tế. Chính vì vậy, từ năm 2004 đến năm 2008, Ban quản lý giao thông
Minnesota (MnDOT) đã thực hiện dự án nghiên cứu gồm hai giai đoạn nhằm xác định
thời gian áp dụng tối ưu đối với các công nghệ bảo trì mặt đường bê tông nhựa phổ
biến tại Mỹ trong đó có phun nhũ tương. Dự án đã thực hiện các nhiệm vụ sau:

-

Nghiên cứu tổng quan các công nghệ và các chương trình nghiên cứu, dự án
thử nghiệm các công nghệ bảo trì mặt đường nhựa trong đó có phun nhũ tương.

-

Nghiên cứu tổng quan đặc tính làm việc và lưu biến của nhựa đường.

-

Phân tích tổng hợp, thí nghiệm trong phòng và khảo sát tại hiện trường nhằm
đánh giá hiệu quả của các công nghệ.

39


-

Đưa ra các chỉ dẫn để xác định được thời điểm tối ưu áp dụng các công nghệ
bảo trì mặt đường.

Dự án nghiên cứu còn đưa ra được “Sổ tay công nghệ lớp phủ mặt đường”
(Minnesota Seal Coat Handbook 2006), cung cấp cho các kĩ sư tư vấn, giám sát hiện
trường những nền tảng cơ bản về vật liệu dùng trong lớp phủ, thiết kế vật liệu, thiết bị
thi công và kĩ thuật thi công.
Năm 2010, Ban quản lý giao thông Indiana (INDOT) cũng công bố “Chỉ dẫn kĩ
thuật về bảo trì mặt đường” gồm mô tả các công nghệ trong bảo trì mặt đường trong
đó có phun nhũ tương, những lợi ích đem lại, những điều kiện mặt đường có thể áp
dụng, vật liệu và quy trình thi công. Chỉ dẫn này được xây dựng dựa trên các thông tin

dữ liệu thu thập được tiêu chuẩn thiết kế, sổ tay thiết kế và sổ tay thi công của INDOT.
2). Nhóm nghiên cứu đánh giá hiệu quả kĩ thuật và kinh tế của công nghệ phun
nhũ tương
Năm 1990 Ban quản lý giao thông Texas (TXDOT) và Cục quản lý đường bộ
Mỹ (FHWA) đã tiến hành nghiên cứu độc lập về phun nhũ tương với tư cách là một
trong những công nghệ bảo trì phòng ngừa mặt đường nhựa. Nghiên cứu đã xác định
và đánh giá hiệu quả của phun nhũ tương cũng như hợp chất chất tái tạo mặt đường
nhựa xét trên cả phương diện chức năng kĩ thuật và hiệu quả kinh tế.
Từ năm 2004 đến năm 2006 Ban quản lý giao thông Texas (TXDOT) và Cục
quản lý đường bộ Mỹ (FHWA) tiếp tục thực hiện dự án nghiên cứu đánh giá công
nghệ phun nhũ tương trên khía cạnh: (1) khả năng thấm và bít kín mặt đường; (2) khả
năng cải thiện được các đặc tính và mức độ lão hóa của chất kết dính nhựa đường
trong kết cấu mặt đường và (3) ảnh hưởng của khả năng thấm của nhựa phun vào các
lỗ rỗng tới đặc tính và mức độ lão hóa của bê tông nhựa trong kết cấu mặt đường.
Trung Quốc bắt đầu áp dụng một số phương pháp bảo trì phòng ngừa trên một
số tuyến đường riêng lẻ nhưng chưa có hệ thống đánh giá và phân tích hiệu quả áp
dụng. Chính vì vậy, từ năm 2001 đến nay, Trung Quốc đã tiến hành những nghiên cứu
có tính hệ thống về phun nhũ tương, bằng việc tiếp thu một cách toàn diện các nghiên
cứu và ứng dụng trong nước cũng như quốc tế về công nghệ phun nhũ tương trên cơ sở
các kết quả của việc xây dựng thành công các yêu cầu kỹ thuật cho vật liệu dùng trong
công nghệ phun nhũ tương. Các thí nghiệm đánh giá trong phòng, các dự án thử

40


nghiệm được tiến hành hàng loạt ở các khu vực có điều kiện khí hậu khác nhau nhằm
đánh giá hiệu quả thực tế của công nghệ phun nhũ tương trong những điều kiện nhất
định. Đặc biệt, các dự án này còn thử nghiệm trên các loại tuyến đường có lưu lượng
xe khác nhau từ đường khu vực, đường quốc lộ tới đường cao tốc.
3). Nhóm nghiên cứu và thử nghiệm vật liệu phun nhũ tương

Phun nhũ tương được biết đến và sử dụng rộng rãi với vật liệu là nhũ tương pha
loãng từ rất lâu trên thế giới. Đến năm 1960 với sự ra của sản phẩm tái tạo
Reclamite® của hãng Golden Bear Oil đã đánh dấu một bước ngoặt lớn không chỉ
trong phạm vi áp dụng mà còn cả công nghệ vật liệu. Phun nhũ tương không chỉ còn là
công nghệ bao phủ bít kín, chống thấm trên bền mặt và còn là công nghệ xâm nhập và
tái tạo lại lớp màng chất kết dính đã lão hóa. Giờ đây vật liệu dùng trong công nghệ
phun nhũ tương rất phong phu đa dạng bao gồm: nhũ tương nhựa đường, nhũ tương
nhựa cải tiến, các sản phẩm dạng lỏng có nguồn gốc từ nhựa than đá, các dầu hoặc hợp
chất chứa các hoạt chất tái tạo.
Từ năm 2004 đến năm 2005, Ban quản lý giao thông Texas (TXDOT) và Cục
quản lý đường bộ Mỹ (FHWA) đã thực hiện dự án nghiên cứu phân tích các loại nhựa
đường và phụ gia dùng trong công nghệ phun nhũ tương nhằm giúp các nhà quản lý
bảo trì đường bộ đưa ra được những quyết định hợp lý khi lựa chọn công nghệ này. Dự
án đã tiến hành:
-

Đánh giá các đặc tính vật lý và độ bền của các chất dính kết gồm các nhũ
tương MS-2, CSS-1, các sản phẩm có nguồn gốc từ nhựa than đá như: EB44,
PASS và COS-50.

-

Xác định vật liệu phun có thâm nhập được vào mặt đường hay không.

-

Khảo sát hiệu quả của công nghệ phun nhũ tương trong việc tái tạo và làm
chậm lại quá trình lão hóa của nhựa đường trong mặt đường cũ.

-

Xem xét lại các dữ liệu thu thập được để đánh giá hiệu quả chống thấm của
công nghệ phun nhũ tương.

Một trong những kết quả quan trọng của dự án này là “Hướng dẫn sử dụng các vật
liệu dùng trong phun nhũ tương và tái tạo”.
Do bảo trì phòng ngừa mới du nhập vào Trung Quốc, nên hầu hết các vật liệu và
công nghệ bảo trì đều là nhập ngoại. Tuy nhiên, do điều kiện khí hậu, vật liệu, yêu cầu
41


công nghệ và kỹ thuật khác nhau nên Trung Quốc cũng đã tiến hành nghiên cứu và thử
nghiệm nhiều vật liệu trong nước trong đó có cả vật liệu phun nhũ tương silicon
(2009).
4). Nhóm nghiêm cứu đưa ra kĩ thuật thi công và kiểm soát chất lượng phun nhũ
tương
Để hỗ trợ cho các nhà quản lý trong việc đưa ra những quyết định chính xác và
hợp lý về việc áp dụng công nghệ phun nhũ tương và các vật liệu tái tạo, Cơ quan bảo
trì đường bộ Mỹ đã xây dựng một chỉ dẫn kĩ thuật. Chỉ dẫn này được thẩm tra bởi Ban
quản lý giao thông California (Caltrans) năm 2003. Cho đến nay chỉ dẫn này vẫn được
sử dụng rộng rãi ở Mỹ cũng như nhiều nước khác trên thế giới.
Cùng với các chương trình nghiên cứu mang tính hệ thống đánh giá về hiệu quả
của công nghệ phun nhũ tương, Trung Quốc cũng tiến hành nghiên cứu, đánh giá đưa
ra kĩ thuật thi công và kiểm soát chất lượng phù hợp với điều kiện riêng.
Những nghiên cứu và thực tế áp dụng tại nhiều nước đã khẳng định phun nhũ
tương là một công nghệ bảo trì có chi phí thấp, kỹ thuật thi công đơn giản, và có
những hiệu quả nhất định trong bảo trì mặt đường tạm thời. Cùng với việc nhận thức
ngày càng rõ tầm quan trọng của bảo trì phòng ngừa, công nghệ phun nhũ tương sẽ
vẫn được tiếp tục nghiên cứu và mở rộng phạm vi áp dụng.
5). Thời điểm áp dụng tối ưu

Theo thời gian tất cả các loại nhựa đường đều lão hóa, chủ yếu là do quá trình
oxy hóa, sự mất mát của các thành phần dễ bay hơi và các cơ chế lão hóa khác. Tuy
nhiên cho đến nay vẫn chưa có một phương thức đơn giản nào để đánh giá mức độ lão
hóa của mặt đường ngoài đánh giá bằng phương pháp chuyên gia. Các loại nhựa
đường khác nhau có tốc độ lão hóa khác nhau và kinh nghiệm thực tế là cơ sở để xác
định thời gian áp dụng công nghệ bảo trì.
Khảo sát tại Mỹ cho thấy nhiều Nhà thầu đã có chương trình áp dụng phun nhũ
tương như một công nghệ bảo trì cho giai đoạn sử dụng đầu tiên tức là từ 2 đến 10
năm sau khi mặt đường bê tông nhựa được xây dựng, và một số Nhà thầu thường
xuyên phun nhũ tương ngay sau khi thi công lớp Chip Seal.
Cục quản lý đường bộ Mỹ (FHWA) đã khuyến nghị về thời điểm áp dụng công
nghệ phun nhũ tương đảm bảo hiệu quả về kinh tế - kỹ thuật. Theo khuyến nghị đó,

42


với vai trò là một công nghệ bảo trì phòng ngừa, phun nhũ tương tạo lớp bảo vệ nên áp
dụng trên mặt đường sau khi làm mới hoặc duy tu sửa chữa lớn từ 1 đến 2 năm. Còn
công nghệ phun nhũ tương tái tạo có thể thực hiện trên mặt đường có tuổi thọ từ 3 đến
5 năm.
Theo chỉ dẫn kỹ thuật của Cơ quan bảo trì đường bộ Mỹ, phun nhũ tương cũng có
thể dùng làm lớp bảo vệ cho mặt đường nhựa lão hóa một cách nghiêm trọng tức là từ
1 đến 2 năm sau khi sửa chữa lớn hoặc bảo trì. Trừ trường hợp láng nhựa sử dụng cốt
liệu đồng kích cỡ chip seal, có thể phun nhũ tương ngay sau khi thi công lớp chip seal.
Không được phun lên mặt đường nhựa mới xây dựng hoặc cải tạo trong vòng một năm
trừ khi mặt đường đó xuất hiện lồi lõm hoặc những vết rỗ. Cũng không nên dùng cho
mặt đường rải bêtông nhựa tráng cao su (Rubberized Asphalt Concrete - RAC) hoặc
hỗn hợp polyme trừ khi mặt đường đó đã có trên năm năm tuổi thọ vì các chất kết dính
đó có tốc độ lão hóa khác nhau.
1.3. Tình hình nghiên cứu áp dụng giải pháp phun nhũ tương tại Việt Nam

Cho đến nay, hầu như việc áp dụng giải pháp phun nhũ tương tại Việt Nam hầu
như chưa có.
Vào những năm 1975-1980, tại Miền Nam, giải pháp này được áp dụng tại một số
đường trong Thành phố Hồ Chí Minh, mặt đường bê tông nhựa cũ đã bạc đầu được
phun nhũ tương, sau đó rắc cát lên trên để có thể thông xe ngay. Tuy nhiên, việc áp
dụng này chỉ tiến hành 1 đến 2 lần.
Một trong những nguyên nhân chưa áp dụng được giải pháp phun nhũ tương là do
công nghệ nhũ tương của Việt Nam mới được phát triển từ năm 1990 đến nay.
2. NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH PHẠM VI ÁP DỤNG, VẬT LIỆU, CHẤT KẾT
DÍNH, THIẾT BỊ CỦA CÁC CÔNG NGHỆ PHUN NHỰA (FOG SEAL)
2.1. Phạm vi áp dụng
Phun nhũ tương chủ yếu được áp dụng với mục đích:
-

Bít kín hoặc chèn lấp các vết nứt nhỏ không nghiêm trọng do hiện tượng mỏi
của bê tông nhựa theo thời gian;

-

Hạn chế sự gồ ghề của mặt đường; Bao phủ bảo vệ bề mặt đường, ngăn chặn
sự xâm nhập của nước mặt và không khí;

43


-

Tái tạo bề mặt đã lão hóa; Kéo dài thời gian phải áp dụng một biện pháp bảo trì
mặt đường khác (bảo trì tạm thời); Ngăn chặn sự bong bật cốt liệu trên lớp láng
nhựa cốt liệu đồng kích cỡ (chip seal) hoặc các lớp phủ mặt đường khác;

-

Gia cố vai đường, mái ta luy đường.

Hình 2.1 đưa ra tổng kết phạm vi áp dụng của phun nhũ tương dựa trên mục đích
áp dụng do Cục quản lý đường bộ Mỹ (FHWA) đưa ra năm 2006.

Hình 2.1-Phạm vi áp dụng của công nghệ phun nhũ tương theo mục đích
Trong đó:
1. Khắc phục những khiếm khuyết trên mặt đường;
2. Giảm khả năng thấm của nước mặt;
3. Bít kín hoặc chèn lấp các vết nứt;
4. Bù đắp lớp màng chất kết dính đã bị bong tróc hoặc co ngót do lão hóa;
5. Giảm thiểu vết rỗ bề mặt, cải thiện mỹ quan của mặt đường;
6. Giảm quá trình ô xy hóa đối với lớp màng chất kết dính hiện hữu.
Một số số hình ảnh ứng dụng giải pháp phun nhũ tương được minh họa tại Hình
2,2; 2,3; 2.4; 2.5).
Để vật liệu phun có thể xâm nhập vào mặt đường, phun nhũ tương chỉ nên được
áp dụng trên các mặt đường có cấu trúc bề mặt hở. Những mặt đường phù hợp gồm
láng nhựa sử dụng cốt liệu đồng kích cỡ (Chip Seal), mặt đường bê tông nhựa chặt lão
hóa và mặt đường bê tông nhựa cốt liệu hở (OGFC).
Theo kết quả nghiên cứu của Ban quản lý giao thông Texas (TxDOT) và Cục
quản lý đường bộ Mỹ (FHWA), việc phun nhũ tương là không hiệu quả về mặt kinh tế

44


và không được khuyến nghị dùng cho mặt đường bê tông nhựa có độ rỗng lớn hơn 8%.

Hình 2.2-Mặt đường bê tông nhựa cốt liệu hở trước (trái)
và sau khi phun nhũ tương (phải)

Hình 2.3-Mặt đường láng nhựa Chip Sal trước (trái)
và sau khi phun nhũ tương (phải)

45


Hình 2.4-Khắc phục vết nứt dọc trước và sau khi phun nhũ tương

Hình 2.5-Vai đường được phun nhũ tương
Phun nhũ tương là công nghệ bảo trì nhằm cải thiện bề mặt đường và ngăn chặn
sự bong bật của cốt liệu. Vì vậy phun nhũ tương thích hợp nhất để bảo trì phòng ngừa
cho những kết cấu mặt đường vẫn trong tình trạng tốt, nhưng bề mặt đường đã bắt đầu
bị lão hóa. Đó là những mặt đường đảm bảo độ nhám và ma sát mặt, chưa thấy hư
hỏng, đảm bảo tính lưu biến của bê tông nhựa tức là trước khi trở nên quá giòn hoặc
với những mặt đường có mức độ lồi lõm nhẹ hoặc mất hạt mịn trên bề mặt, xuất hiện
các vết nứt nhỏ do mỏi không quá nghiêm trọng.
Phun nhũ tương sẽ không thể xử lý được những hư hỏng nặng có thể thấy được
như bong tróc, nứt vỡ, đẩy trồi, biến dạng vĩnh viễn, thiếu hụt về mặt kết cấu, chỉ số
ma sát mặt thấp hoặc mặt đường thảm bê tông nhựa chặt không thấm.
Tổng hợp phạm vi áp dụng của giải pháp phun nhũ tương được tóm tắt tại Bảng
2.2.
Bảng 2.2-Bảng tổng hợp phạm vi áp dụng của giải pháp phun nhũ tương
TT

Tiêu chí

Phạm vi áp dụng

1

Khu vực áp - Mặt đường xe chạy trên các tuyến quốc lộ và đường cấp cao
dụng
thứ yếu
- Vai đường (phân biệt vai và mặt đường)
- Đường sân bay

2

Mục đích
áp dụng

- Làm lớp phủ bảo vệ mặt đường bê tông nhựa.
- Tái tạo mặt đường nhựa do lão hóa

3

Loại kết

- Mặt đường bê tông nhựa có độ rỗng sau khi thi công 7 – 8%
46


TT

Tiêu chí

Phạm vi áp dụng

cấu mặt

- Mặt đường bê tông nhựa cấp phối hở (OGFC)
- Mặt đường láng nhựa Chip Seal

4

Hiện trạng
mặt đường

 Dùng cho mặt đường vẫn còn ở tình trạng tốt:
Trường hợp tối ưu:
- Cấu trúc bề mặt và ma sát tốt. Đảm bảo độ nhám trước và sau
khi phun. Chỉ số sức kháng trượt bằng phương pháp con lắc
Anh (BPN) tối thiểu khuyến nghị sau khi phun nhũ tương phải
đạt là 20 .
- Chưa xuất hiện hư hỏng mặt đường.
- Mặt đường chưa trở nên quá giòn.
Trường hợp chấp nhận được:
- Gồ ghề vừa phải hoặc mất mát các hạt mịn
- Nứt da cá sấu do mỏi mức độ nhỏ
- Vệt lún bánh xe < 9.5mm
 Không dùng với mặt đường ở tình trạng sau:
- Nhìn thấy bằng trực giác các hư hỏng nghiêm trọng như bong
tróc cốt liệu lớn, vết nứt lớn, vệt lún bánh xe > 9.5mm, lượn
sóng, biến dạng vĩnh cửu, không đảm bảo về kết cấu.
- Mặt đường quá nhẵn, sức kháng trượt thấp.
- Mặt đường quá chặt không thấm.

5

Điều kiện
mặt đường

-

Sạch và khô ráo

6

Thời điểm
áp dụng

-

Phun nhũ tương: khuyến nghị áp dụng trên mặt đường sau khi
làm mới hoặc duy tu sửa chữa lớn từ 1 đến 2 năm.
Phun nhũ tương tái tạo: khuyến nghị áp dụng cho mặt đường
ở năm tuổi thứ 3– 5.
Phun nhũ tương trên lớp Chip Seal: nên áp dụng sau khi thi
công lớp Chip Seal một khoảng thời gian nhất định (trước 1
năm).

-

7

Thời tiết

-

Khô và ấm
Nhiệt độ không khí nên trên 10oC và nhiệt độ mặt đường nên
trên 15oC

8

Khí hậu

-

Phù hợp với mọi loại hình khí hậu

9

Lưu lượng
giao thông

< 5000 xe trung bình ngày đêm

10

Tuổi thọ

-

Từ 1 đến 3 năm
Trên 5 năm khi sử dụng nhũ tương cải thiện bằng cao su, hoặc

47


TT

Tiêu chí

Phạm vi áp dụng
bằng phụ gia polyme.

Nhìn chung, ngay sau khi phun nhũ tương mặt đường sẽ bị giảm chỉ số ma sát
mặt khoảng 35% so với mặt đường trước khi phun và do đó giảm sức kháng trượt. Chỉ
số ma sát đó sẽ tăng lên sau khi vật liệu phun phân tách hòan toàn. Vì vậy, để đảm bảo
an toàn chạy xe, nên phun nhũ tương trên các loại mặt đường có độ nhám lớn để đảm
bảo độ nhám sau khi phun nhũ tương vẫn đáp ứng yêu cầu. Theo chỉ dẫn của bảo trì
mặt đường của Ban quản lý đường bộ Indiana (INDOT), mặt đường sau khi phun nhũ
tương nên có chỉ số ma sát bề mặt xác định bằng phương pháp con lắc Anh (BPN) tối
thiểu là 20.
Một biện pháp hiệu quả để kiểm soát sức kháng trượt của mặt đường khi phun
hợp chất tái tạo: sau khi phun và để cho hợp chất tái tạo này thấm vào mặt đường từ 45
phút đến 1 giờ. Sau đó rải một lớp cát mỏng và lu nhẹ. Sau khoảng 2 giờ quét sạch cát.
Thí nghiệm tại hiện trường cho thấy sau khi áp dụng biện pháp này mặt đường khôi
phục được sức kháng trượt như trước khi phun trong vòng 24 giờ.
2.2. Chất kết dính dùng trong công nghệ phun nhũ tương
2.2.1. Nhũ tương nhựa đường
Để có được chất lượng và hiệu quả như mong muốn, thì việc chọn được loại và
mác nhũ tương là rất quan trọng. Sau đây là một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
chọn lựa loại và mác nhũ tương phù hợp với công nghệ phun nhũ tương.
Theo tiêu chuẩn ASTM D3628 đã khuyến nghị một số loại nhũ tương cơ bản,
thông dụng, dễ sử dụng và giá thành thấp dùng cho công nghệ phun nhũ tương gồm:

-

SS-1 hoặc CSS-1 (pha loãng với nước);

-

SS-1h hoặc CSS-1h (pha loãng với nước);

-

MS-1 hoặc CMS-1 (nhà sản xuất pha loãng với nước);

-

HFMS-1 (nhà sản xuất pha loãng với nước).
Hiện nay, nhiều nước phát triển trên thế giới đã sử dụng nhũ tương cải tiến

polyme để phun nhũ tương, có thể kể đến là:
-

LMCQS-1h: Latex modified cationic quick setting;

-

CMS-1P: Polymer modified cationic medium setting;
48


-

SS-1P: Polymer anionic slow setting;

-

CSS-1P: Polymer cationic slow setting;

-

HFRS-2P (tên thương mại HFE-100S): Polymer modified high float anionic rapid
setting;

-

CRS-2Pd: Cationic rapid setting polymer modified diluted. Nhũ tương được nhà
sản xuất pha loãng với tỉ lệ ba phần nhũ tương một phần nước, với yêu cầu lượng
nhựa còn lại tối thiểu 51%. Nhũ tương này chủ yếu dùng trong công nghệ phun nhũ
tương trên vai đường.

2.2.2. Nhũ tương tái tạo (Rejuvenating emulsions)
Nhũ tương tái tạo là hỗn hợp của nhũ tương nhựa đường và chất tái tạo. Nhũ
tương tái tạo sẽ khôi phục thành phần malten hoặc các thành phần nhẹ dễ bay hơi đã bị
mất mát do quá trình ô xy hóa trong nhựa đường cũ và hóa mềm nhựa đường này, do
đó giảm được độ nhớt và cải thiện tính mềm dẻo. Điều này rất có lợi khi mặt đường có
cấu trúc hở và chất kết dính có trong kết cấu áo đường trở nên giòn do quá trình lão
hóa. Để lớp nhựa phun đạt hiệu quả, thì các nhũ tương tái tạo này phải xâm nhập được
vào mặt đường bê tông nhựa cũ nếu không có thể sẽ tạo nên một lớp mặt trơn trượt sau
khi nhũ tương phân tách. Như vậy, vật liệu tái tạo có các chức năng: (1) làm tăng hiệu
suất xâm nhập của chất kết dính nhựa đường ở đỉnh trên của kết cấu mặt đường do đó
kéo dài được tuổi thọ của mặt đường; (2) bít kín mặt đường chống lại sự xâm nhập của
không khí và nước mặt, do đó làm chậm lại quá trình ô xy hóa, ngăn chặn sự bong bật

và bảo vệ mặt đường theo chiều sâu; và (3) tăng độ bền, độ dẻo, chỉ số dãn dài của
nhựa đường bằng việc cải thiện thành phần hóa học.
Khác với vật liệu dùng phun nhũ tương thông thường chủ yếu là bít kín bề mặt
(Hình 2.6), vật liệu tái tạo dùng để phun có tác dụng thấm nhập vào mặt đường (Hình
2.7), không để lại lớp phủ màu đen trên mặt đường và vẫn có thể nhìn thấy sơn kẻ
đường sau khi phun.

49


Hình 2.6-Sự làm việc của lớp phủ phun nhũ tương – bít kín bề mặt

Hình 2.7-Sự làm viêc của vật liệu tái tạo – xâm nhập vào kết cấu mặt đường
Một số loại nhũ tương tái tạo được áp dụng cho giải pháp phun nhũ tương là:
- ERA (Emulsified Recycling Agent): là các vật liệu kết hợp chất tái tạo và thành
phần nhựa đường trong một nhũ tương.
- Reclamite: là nhũ tương a xít pha dầu napthetic chứa hoạt tính bề mặt để có thể
xâm nhập được vào phần trên của mặt đường bê tông nhựa trong thời gian từ 10 – 20
phút tùy nhiệt độ mặt đường. Thành phần hóa học trong Reclamite sẽ làm cân bằng tỉ
lệ asphaltenes / maltene. Đây là loại nhũ tương tái tạo được dùng khả phổ biến từ hơn
40 năm nay.
- CRF (Emulsified restorative seal): vật liệu kết hợp chất tái tạo và thành phần
nhựa đường nhẹ. Nhũ tương CRF là nhũ tương gốc a xít được phối trộn đặc biệt với
dầu hỏa để tái tạo và bít kín mặt đường nhựa bắt đầu hư hỏng. Thành phần hóa học sẽ
tái tạo lại chất kết dính nhựa đường, khắc phục tình trạng gồ ghề, nứt trên bề mặt.
- Styraflex: hỗn hợp vật liệu gồm chất tái tạo, polyme và nhũ tương nhựa đường.
- Cyclogen: dầu tái tạo pha trộn với nhũ tương gốc a xít. Gồm hai loại L (nhũ
tương có độ nhớt thấp) và M (nhũ tương có độ nhớt cao)
- Một số loại pha trộn giữa nhựa đường và dầu tái tạo khác là ETR-1 (hỗn hợp nhũ
tương a xít phân tách chậm và dầu tái tạo), ARA-1 (hỗn hợp nhũ tương a xít phân tách

chậm và dầu tái tạo, ERA-1, ERA-25, ERA-75.
- PASS (Polymer-modified Asphalt Surface Sealer): Là nhũ tương cationic cải tiến
50


chứa dầu tái tạo, nhựa đường đặc biệt, và các polymer chất lượng cao. Đây là nhũ
tương được pha trộn cẩn thận có tốc độ phân tách nhanh nên thời gian cấm thông xe
hạn chế tối đa. Nhũ tương này có khả năng xâm nhập, bít kín, tái tạo và làm đẹp các
loại mặt đường nhựa và ngăn chặn sự phá hoại thêm nữa của thời tiết đối với bề mặt
đường bằng việc bảo vệ tránh bong bật các cốt liệu liệu mịn trên bề mặt. Được áp dụng
với nhiệt độ ngoài trời từ 10 -50 oC. Thông thường tỷ lệ pha loãng là 1:1 và được áp
dụng với tỉ lệ phun từ 0.08 đến 0.12 gallons/m2 tùy thuộc vào điều kiện bề mặt đường.
- TOPEIN C: Hỗn hợp của dầu nhựa thông, asphaltene và nhũ tương nhựa đường.
- LD-7: nhũ tương gốc kiềm được thiết kế để làm lớp dính bám đông kết nhanh
cũng được dùng trong công nghệ phun nhũ tương với tác dụng năng chặn sự bong bật
của cốt liệu trên mặt đường chip seal.
- Nhũ tương có thành phần nhựa từ hắc ín (Coal tar): là các vật liệu theo chỉ dẫn kĩ
thuật EB 44 của cục quản lý hàng không Mỹ. Vật liệu nhựa đường sẽ bao gồm dầu và
nhựa than đá được chưng cất ở nhiệt độ cao, dầu hắc ín từ than đá phù hợp với các yêu
cầu của ASTM D 490, loại 12. Nhũ tương bít kín hoặc tái tạo từ than đá đã được áp
dụng ở một số mặt đường sân bay cho đến bay giờ và xem ra có thể thỏa mãn được các
yêu cầu đặt ra. Vật liệu được thi công bằng xe phun nhũ tương áp suất ở nhiệt độ từ
15-50oC; tỷ lệ phun thông thường từ 0.05 đến 0.08 gallons/m2, thời gian ninh kết cho
phép trước khi thông xe khoảng 24 giờ. Sau khi phun, nhũ tương trở thành một phần
không thể tách rời của mặt đường nhựa, không chỉ đơn thuần là lớp phủ bề mặt, và các
đặc tính ma sát của mặt đường ít bị ảnh hưởng.
2.2.3. Lựa chọn nhũ tương trong công nghệ phun nhũ tương
Để có được chất lượng và hiệu quả như mong muốn, thì việc chọn được loại và
mác nhũ tương là rất quan trọng. Sau đây là một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
chọn lựa loại và mác nhũ tương phù hợp với công nghệ phun nhũ tương.

(1) Cách thức sử dụng nhũ tương: đây là điều đầu tiên cần chú ý khi lựa chọn nhũ
tương. Trong trường hợp cụ thể này nhũ tương được sử dụng để xử lý bề mặt đường
bằng công nghệ phun nhũ tương. Vì vậy nhũ tương lựa chọn cần đảo bảo các yêu cầu
kỹ thuật tương ứng cho các lớp bề mặt được phủ.
(2) Mục đích sử dụng công nghệ: Như đã đề cập ở trên công nghệ phun nhũ tương
được áp dụng với tư cách là một công nghệ bảo trì phòng ngừa áp dụng trực tiếp trên

51


bề mặt đường với hai mục đích chính là tạo lớp phủ bảo vệ và tái tạo nhựa đường lão
hóa. Vì vậy tùy theo từng mục đích cụ thể sẽ có loại nhũ tương tương ứng.
(3) Điều kiện khí hậu – thời tiết dự kiến trong suốt quá trình thi công: Điều kiện
ngoại cảnh trong đó khí hậu – thời tiết trong suốt quá trình thi công là yếu tố quyết
định tới khả năng, tốc độ phân tách hay đông kết của nhũ tương để thực hiện các chức
năng theo yêu cầu.
Trong phạm vi bảo trì đường bộ, cả nhũ tương nhựa đường gốc a xít và gốc kiềm
đều được sử dụng phổ biến. Nhìn chung, nhũ tương gốc a xít có tốc độ phân tách và
đông kết nhanh hơn nhũ tương gốc kiềm. Ở thời điều kiện thời tiết có độ ẩm cao hoặc
lạnh, nhũ tương gốc a xít có thể phân tách và đông kết nhanh hơn nhũ tương gốc kiềm
vì ngoài sự bay hơi của nước còn có phản ứng điện tích giữa nhựa đường với cốt liệu.
Hiện nay, một số nhũ tương polyme có thể phân tách theo phương thức hóa học do đó
giảm đáng kể sự phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường. Điều đó giúp cho nhũ tương
có thể phân tách được ngay cả ở điều kiện nhiệt độ thấp và như thế có thể kéo dài
khoảng thời gian có thể thi công.
Mặt khác, điều kiện thời tiết khi thi công còn ảnh hưởng việc lựa chọn nhũ tương
theo độ nhớt. Ví dụ, ở những khu vực nhiệt độ mặt đường thấp, thì những nhũ tương
có độ nhớt thấp có khả năng xâm nhập và bao bọc cốt liệu cũng như đảm bảo chất
lượng thi công tốt hơn.
(4) Điều kiện khí hậu khu vực áp dụng công nghệ: nhiệt độ mặt đường ảnh hưởng

rất lớn tới sự làm việc cũng như các đặc tính của thành phần nhựa đường còn lại trong
nhũ tương sau khi phân tách . Ví dụ, nhựa đường mềm (độ kim lún cao) dễ chảy nhựa
khi nhiệt độ mặt đường cao và ngược lại nhựa đường cứng (độ kim lún thấp) dễ giòn
và nứt khi nhiệt độ mặt đường thấp. Tuy nhiên, hiện nay các loại nhũ tương cải tiến đã
khắc phục được những nhược điểm trên của nhựa đường. Ví dụ, nhũ tương HF với cấu
trúc dạng keo đã tạo được một lớp màng chất dính bám dày hơn đồng thời khả năng
giảm hiện tượng chảy nhựa khi nhiệt độ mặt đường cao trong khi không bị ảnh hưởng
nhiều khi nhiệt độ mặt đường ở nhiệt độ thấp. Do đó nhũ tương HF được sử dụng rất
phổ biến tại các khu vực có đới khí hậu khô và nóng trong khi buổi tối lại lạnh (chênh
lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm lớn). Nhũ tương polyme hóa đã cải tiến đáng kể các
đặc tính của nhựa đường tăng khả năng dính bám kể cả trong điều kiện thi công không

52


thuận lợi và tăng độ bền. Nói chung, nhũ tương polyme thích hợp với mọi công nghệ
bảo trì mặt đường. Tuy nhiên, chi phí áp dụng lớn hơn các loại nhũ tương thông
thường. Cần cân nhắc hiệu quả kinh tế - kỹ thuật khi lựa chọn.
(5) Loại kết cấu mặt đường: Mỗi một loại mặt đường có yêu cầu cụ thể và điều
kiện cụ thể (ví dụ độ rỗng, độ nhám…) khi áp dụng công nghệ phun nhũ tương. Thông
kê về các loại nhũ tương áp dụng cho các loại kết cấu mặt đường thử nghiệm trên các
loại mặt đường khác nhau tại Mỹ tại Bảng 2.3.
Bảng 2.3-Nhũ tương phun nhũ tương cho các loại kết cấu mặt đường
Loại kết cấu mặt
đường

Mục tiêu

Loại nhũ tương

- Giảm sự xâm nhập của
nước mặt và không khí
- Tái tạo nhựa đường bị
ôxy hóa
- Giảm sự gồ ghề hoặc
mất mát hạt mịn trên bề
mặt
- Bít kín các vết nứt nhỏ
và lỗ rỗng trên bề mặt
- Không làm mất khả
năng kháng trượt

 Nhũ tương làm lớp phủ
bảo vệ:
- SS/CSS pha loãng
- QS/CQS pha loãng
- Nhũ tương chuyên dụng:
LD-7, GSB
 Nhũ tương tái tạo:
- Dầu tái tạo: Reclamite,
ETR-1, ARA
- Hỗn hợp chất tái tạo và
nhựa đường: Cyclogen, TL
2000, TOPEIN C
- Nhũ tương polyme và
dầu tái tạo: PASS, Styraflex

2. Bê tông nhựa cốt liệu - Tạo lại lớp phủ bao bọc
hở OGFC
cốt liệu hoặc tái tạo nhựa

đường lão hóa
- Duy trì tính thấm là
thuộc tính của loại kết cấu
mặt này

- SS/CSS
- CRS-2P/HFRS-2P
- CQS/ nhũ tương dùng
trong công nghệ
- Nhũ tương polyme và dầu
tái tạo

3. Láng nhựa sử dụng - Giảm bụi
cốt liệu đồng kích cỡ - Giảm bong bật cốt liệu
chip seal

- SS/CSS
- CRS/RS/HFRS
- Nhũ tương polyme

1. Bê tông nhựa chặt

(6) Địa hình khu vực áp dụng: độ dốc dọc, khoảng cách vận chuyển, nguồn nước
v.v…

53


(7) Loại cốt liệu: Trong phạm vi bảo trì đường bộ, cả nhũ tương nhựa đường gốc a
xít và gốc kiềm đều được sử dụng phổ biến. Tuy nhiên, các loại nhũ tương gốc a xít lại

có những ưu thế hơn bởi rõ ràng trong thực tế hầu hết các loại cốt liệu tự nhiên đều là
các loại đá mang điện tích âm trên bề mặt, và có khả năng hút các phân tử chất nhũ
hóa mang điện tích dương. Do đó, ngay ở điều kiện nhiệt độ môi trường, nhũ tương
gốc a xít có thể phân tách và bao bọc cốt liệu mà không cần cốt liệu đó khô hoàn toàn.
(8) Thiết bị áp dụng: thiết bị dùng trong công nghệ phun nhũ tương là các xe chở
nhựa có gắn vòi phun. Độ nhớt của nhũ tương sẽ ảnh hưởng tới sự làm việc thông suốt
và liên tục của các vòi phun.
(9) Những yêu cầu về kiểm soát giao thông:công nghệ phun nhũ tương đòi hỏi thời
gian nhất định cần cấm xe đủ để nhũ tương phân tách, đông kết hoàn toàn đảm bảo
chất lượng phục vụ. Vì vậy, tùy theo yêu cầu giao thông cụ thể để chọn loại nhũ tương
có tốc độ phân tách phù hợp.
Trên đây là những khuyến nghị chung cho việc lựa chọn nhũ tương dùng trong
công nghệ phun nhũ tương. Để lựa chọn được một loại nhũ tương phù hợp dùng cho
một loại mặt đường cụ thể với điều kiện tự nhiên và yêu cầu riêng thì việc thí nghiệm
trong phòng và thử nghiệm tại hiện trường để làm cơ sở đánh giá hiệu quả thực tế là
rất cần thiết. Bởi vì không gì có thể thay thế cho việc đánh giá hiệu quả áp dụng thực
tế của một loại nhũ tương từ kết quả thí nghiệm trong phòng và thử nghiệm tại hiện
trường. Mỗi dòng sản phẩm do nhà sản xuất đưa ra trên thị trường đều có những thông
tin kỹ thuật về sản phẩm và hướng dẫn sử dụng nhưng những thông tin đó chỉ có ý
nghĩa tham khảo chứ không thể thay thế cho chỉ dẫn kĩ thuật của một dự án.
2.3. Thiết bị sử dụng trong thi công phun nhũ tương
Các thiết bị và dụng cụ thi công sử dụng trong thi công phun nhũ tương bao gồm:
2.3.1. Thiết bị, dụng cụ làm sạch mặt đường cũ
Mặt đường cũ được làm sạch bằng các thiết bị quét và hoặc kết hợp với rửa mặt
đường. Phương pháp thổi bụi bẩn bằng hệ thống tạo áp lực gió hiện không được
khuyến nghị áp dụng do gây ô nhiễm không khí.
Hiện nay trên thị trường phổ biến 3 loại thiết bị quét đường gồm: (1) thiết bị quét
cơ, (2) thiết bị quét hỗ trợ hút chân không và (3) thiết bị quét tái tạo không khí.

54

Thiết bị quét đường dạng cơ làm việc trên nguyên lý vận chuyển bụi bẩn từ mặt
đường bằng chổi xoay tròn và dùng hệ thống băng chuyền để chuyển bụi bẩn vào
thùng chứa. Đây là loại thiết bị làm sạch mặt đường được dùng phổ biến nhất, tuy
nhiên thiết bị này chỉ có thể quét được các hạt bụi thô (có đường kính > 400 µm). Ở
điều kiện lý tưởng cụ thể là mùa khô, 30% rác thải thô có thể được thu gom bằng thiết
bị quét dạng cơ này (Hình 2.8).

Hình 2.8. Thiết bị quét dạng cơ
Thiết bị quét hỗ trợ hút chân không là sự kết hợp của thiết bị quét dạng cơ và
máy hút chân không áp lực lớn (Hình 2.9). Một số thiết bị quét hút chân không còn
được trang bị thêm thùng phun nước để giảm bụi còn các thông thường là vận hành
khô với hệ thống lọc liên tục. Các thiết bị quét hút chân không kèm phun nước này có
thể gom được từ 40 đến 82% các hạt bụi có đường kính nhỏ hơn 10µm còn thiết bị
quét hút chân không khô thì gom được tới gần 100 các hạt bụi như thế. Như vậy, thiết
bị quét hút chân không đạt hiệu suất gấp hai lần thiết bị quét dạng cơ.

55


Hình 2.9. Thiết bị quét hỗ trợ hút chân không và (b) quét khô
Thiết bị quét tái tạo không khí sử dụng một máy quét cơ để vận chuyển bụi bẩn
và không khí được lọc sạch các hạt bụi bẩn (Hình 2.10). Bụi bẩn được giữ lại bằng
máy hút chân không áp lực lớn với hệ thống lọc liên tục để làm sạch không khí. Loại
thiết bị này có thể làm sạch 31 % các hạt bụi nhỏ hơn 10 µm.

Hình 2.10. Thiết bị quét tái tạo không khí
Việc lựa chọn loại thiết bị quét đường ngoài việc dựa vào tính năng và hiệu suất,
còn phụ thuộc vào điều kiện thực tế tại hiện trường. Thiết bị quét dạng cơ phù hợp với

việc làm sạch các hạt bụi to và có hiệu quả khi mặt đường ướt nhưng nó cũng có thể
tạo ra một lượng đáng kể bụi trong không khí. Trong khi đó, các thiết bị quét hỗ trợ
hút chân không có thể hút được các hạt bụi nhỏ nhưng kém hiệu quả khi mặt đường
ướt.
2.3.2. Thiết bị phun nhũ tương
Thiết bị phun chất kết dính là loại tự hành, bao gồm các bộ phận chính: bộ phận
chứa chất kết dính, hệ thống phun chất kết dính có thể điều chỉnh cao độ đầu phun và
tốc độ phun (điều chỉnh tỷ lệ chất kết dính) nhằm mục đích phun chất kết dính đồng
đều theo chiều dọc và chiều ngang đường với tỷ lệ chất kết dính đã xác định (Hình
2.11). Thiết bị thường có bộ điều khiển bằng máy tính hoặc bằng phương pháp cơ học
để điều chỉnh, kiểm soát chiều cao phun và tốc độ phun chất kết dính (Hình 2.12).

56


2.3.3. Thiết bị rải cát (nếu cần)
Thiết bị rải cát là xe tự hành chuyên dụng, có khả năng rải cát đồng đều theo cả
hướng ngang và hướng dọc đường theo chiều xe chạy.
Thiết bị rải cát hiện đại được trang bị hệ thống kiểm tra, hiệu chỉnh lượng cát rải
trên mặt đường (Hình 2.13). Có thể sử dụng xe ben để làm xe rải cát (áp dụng cho
đường có lưu lượng xe thấp). Lượng cát rải được điều chỉnh thông qua độ mở của xả
thùng ben (Hình 2.14).

Hình 2.11. Thiết bị phun nhũ tương

Hình 2.12. Bảng điều khiển điện tử
thiết bị phun nhũ tương

Hình 2.14. Xe ben rải cát

Hình 2.13 thiết bị rải cát hiện đại

57


3. NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ THI CÔNG PHUN NHŨ TƯƠNG
(FOG SEAL)
Công nghệ thi công phun nhũ tương tương đối đơn giản. Tuy nhiên, để đảm bảo
sự đồng nhất của lớp nhựa phun cũng như chất lượng của công nghệ phun nhũ tương,
trình tự các bước liên quan đến công nghệ phun nhũ tương sau đây cần được xem xét
và tuân thủ:
3.1. Khảo sát đánh giá tình trạng hư hỏng của mặt đường
Trước khi thi công, mặt đường cần được khảo sát đánh giá chi tiết tình trạng hư
hỏng. Các hư hỏng không được khắc phục có thể làm ảnh hưởng tới chất lượng thi
công của lớp phun nhũ tương. Theo các tài liệu hướng dẫn của Trung Quốc, tùy vào
hiện trạng mặt đường, hệ số ma sát mặt, độ thấm và độ nhám, trung bình 200m có một
điểm thí nghiệm lấy dữ liệu để so sánh đánh giá hiệu quả của việc áp dụng công nghệ
phun nhũ tương.
Ổ gà, các vết nứt có miệng rộng hơn 3mm, các mối nối và các kiếm khuyết khác
trên đường cũ có thể ảnh hưởng đến chất lượng thi công phun nhũ tương đòi hỏi cần
được xử lý theo các yêu cầu chỉ dẫn trong các tiêu chuẩn kỹ thuật bảo trì đường ô tô
hiện hành.
3.2. Làm sạch mặt đường cũ
Việc làm sạch mặt đường cũ là hết sức quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp tới độ
sạch, khả năng dính bám và chống thấm của lớp màng bảo vệ. Rửa đường bằng vòi
phun áp lực cao là một biện pháp hiệu quả để làm sạch đường nhanh chóng, nhưng chỉ
được phun nhũ tương sau khi mặt đường đã khô. Cũng có thể thổi bụi bẩn bằng hệ
thống tạo áp lực gió, tuy nhiên biện pháp này gây ô nhiễm không khí. Nếu áp dụng
phun nước rửa đường thì phải hoàn thành công việc làm sách 24h trước khi phun nhũ
tương để đảm bảo mặt đường đủ khô.

3.3. Kiểm soát sự đồng nhất của nhũ tương phun
Phun nhũ tương là công nghệ bảo trì phòng ngừa bằng việc phun các vật liệu bảo
vệ và cải thiệt chất lượng của mặt đường nhựa vì thế kỹ thuật thi công, thiết bị phun và
chiều dày phun ảnh hưởng rất lớn tới kết quả sử dụng công nghệ. Nếu chiều dày phun
quá mỏng sẽ không đảm bảo bao phủ và chống thấm. Ngược lại nếu lớp phủ quá dày

58


sẽ ảnh hưởng tới chức năng phục vụ của mặt đường. Sự không đồng nhất của lớp phun
nhũ tương thường xuất hiện khi:
- Nhiệt độ của hỗn hợp vật liệu phun quá thấp khiến cho vật liệu bị vón cục;
- Độ nhớt của nhũ tương quá cao;
- Một hoặc nhiều vòi phun bị tắc;
- Kính thước vòi phun quá lớn (Hình 2.15);

Hình 2.15- Kính thước vòi phun ảnh hưởng đến sự đồng nhất của lớp nhựa phun
- Các vòi không ở cùng một góc nghiêng so với thanh ngang (Hình 2.16);

Hình 2.16- Góc nghiêng của các vòi phun ảnh hướng đến
sự đồng nhất của lớp phun nhũ tương
- Khi chiều cao thanh phun nhũ tương quá cao hoặc quá thấp (Hình 2.17);

a) Thanh phun nhũ tương quá cao

59


b) Thành phun nhũ tương quá thấp
Hình 2.17- Chiều cao của thanh phun ảnh hưởng đến

sự đồng nhất của lớp phun nhũ tương
- Áp lực phun quá cao tạo thành những rãnh cắt do đường kính vòi phun quá nhỏ
hoặc áp lực bơm lớn (Hình 2.18);

Hình 2.18- Áp lực phun ảnh hưởng đến sự đồng nhất của lớp phun nhũ tương
- Khi thanh phun thay đổi chiều cao do thiết bị phun nhũ tương chuyển từ trạng
thái đầy sang trạng thái không tải (Hình 2.19).
- Khi thanh phun quá dài trong vòi phun mở quá lớn so với năng lực của máy bơm
khiến cho góc mở của tia phun hẹp và nhựa chảy ra không đều. Sử dụng các vòi phun
đường kính nhỏ và tăng năng lực máy bơm sẽ khắc phục được điều này.
-

Trạng thái không tải

Trạng thái đầy

60


Hình 2.19- Chiều cao thanh phun thay đổi do sự thay đổi áp lực tải trọng đặt
trên thiết bị phun nhũ tương
- Áp lực phun không đủ khiến cho góc mở của tia phun hẹp và nhựa chảy ra không
đều.
- Khi nhũ tương trong thùng chứa gần hết sẽ xuất hiện hiện tượng phun không đều
dọc theo thanh phun. Đối với tình huống này, nên xác định giới hạn đối với lượng vật
liệu còn lại trong thùng chứa, thông thường sau khi phun khoảng 100 gallos tương
đương 378 lít hỗn hợp vật liệu.
3.4. Ước lượng tỷ lệ phun nhũ tương
Tỷ lệ phun điển hình cho nhũ tương đã được pha loãng (1:1) nằm trong khoảng từ
0.15 đến 1.0 l/m2 tùy thuộc vào điều kiện mặt đường. Nhũ tương pha loãng tỷ lệ 1:1 là

nhũ tương nguyên gốc sau đó được pha loãng với lượng nước bằng với lượng nhũ
tương nguyên gốc.
Trên cơ sở số liệu từ bước khảo sát đánh giá tình trạng hư hỏng của mặt đường,
có thể chia tuyến cần bảo trì thành những phân đoạn với những điều kiện mặt đường
khác nhau. Trên mỗi phân đoạn, chọn lấy diện tích mặt từ 1 – 3m2 để tiến hành thí
nghiệm ước lượng tỷ lệ phun. Thí nghiệm được tiến hành như sau: lấy một can nhũ
tương đã pha loãng dung tích 1 lít (tỷ lệ pha loãng thường là 1:1) và tưới đều trên một
m2 diện tích. Tức là tưới nhũ tương pha loãng với tỷ lệ 1l/m2. Nếu nhũ tương không
thấm hết vào mặt đường sau 2 đến 3 phút, giảm tỷ lệ tưới nhũ tương và thực hiện trên
một m2 diện tích mới, công việc này lặp lại cho đến khi tìm ra tỷ lệ phun tưới thích
hợp. AEMA kiến nghị tỷ lệ phun thường áp dụng đối với nhũ tương được pha loãng
với nước với tỷ lệ pha tương ứng phun trên mặt đường kín và mặt đường hở trong
Bảng 2.4.
Bảng 2.4. Tỷ lệ phun kiến nghị của Hiệp hội sản xuất nhũ tương (AEMA)
Tỷ lệ % nhũ
tương gốc

Tỷ lệ pha loãng
với nước

Mặt đường kín
(l/m2)

Mặt đường hở
(l/m2)

100

0

0.45 – 0.14

0.14 – 0.23

50

1:1

0.27 – 0.5

0.4 – 1.0

40

1.5:1

0.18 – 0.54

0.5 – 1.31

25

3:1

0.25 – 0.90

0.81 – 2.0

61