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

CHƯƠNG 4.
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG
CÔNG NGHỆ LÁNG NHỰA KIỂU OTTA SEALS

1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ LÁNG NHỰA KIỂU
OTTA SEALS TRÊN THẾ GIỚI
1.1. Khái niệm về láng nhựa kiểu Otta Seal
Láng nhựa kiểu Otta Seal (còn được gọi là láng nhựa Otta Seal hoặc Otta Seal) là
phương pháp láng nhựa sử dụng chất kết dính (thường là nhựa đường lỏng, nhựa
đường đặc) tưới lên mặt đường, sau đó rải cấp phối cốt liệu (đá dăm hoặc sỏi nghiền)
lên trên và lu lu lèn.
Có thể áp dụng láng nhựa Otta Seal một lớp hoặc hai lớp tùy thuộc vào tình trạng
giao thông và chất lượng mặt đường cũ.
Có thể rải thêm một lớp cát mỏng lên trên lớp láng nhựa để cải thiện độ rỗng và
giảm khả năng chảy nhựa mặt đường.
1.2. Tình hình nghiên cứu áp dụng Otta Seal trên thế giới
Láng nhựa sử dụng cấp phối cốt liệu (Otta Seal) đầu tiên được thử nghiệm tại
Na Uy vào năm 1965. Trong vòng 25 năm tiếp theo, loại hình láng nhựa này được
triển khai áp dụng tại nhiều nước trên thế giới, như các nước Bắc Âu, các nước ở phía
Đông và một phần phía Nam của lục địa Châu Phi, một số nước Nam Mỹ, châu Á.
Tại Na Uy, sau 20 năm kể từ khi thử nghiệm thành công loại bể mặt Otta Seal
vào năm 1965, đã có hơn 12.000 km mặt đường không phủ nhựa sử dụng công nghệ
láng nhựa Otta Seal, chiếm khoảng 20% tổng số bề mặt không phủ nhựa trong mạng
lưới đường bộ Na Uy. Có hơn 65 km đường có phủ nhựa sử dụng láng nhựa Otta Seal
1 lớp và hơn 120 km đường sử dụng láng nhựa Otta Seal 2 lớp đã qua thời gian khai
trên 20 năm vẫn còn tốt, tiếp tục thỏa mãn yêu cầu sử dụng.
Tại Thụy Điển, Otta Seal đã được thử nghiệm vào năm 1985 với các quy định kỹ
thuật với Otta Seal tương tự như của Na Uy. Đến nay đã có hơn 4.000 km đường trải
114

nhựa đã sử dụng Otta Seal. Phần lớn đây là đường cấp thấp ở phía Bắc và phía Đông
của Thụy Điển, trước chỉ là mặt đường đá dăm, sau đã nâng cấp lên thành mặt đường
có phủ mặt nhựa đường chuẩn. Cơ quan quản lý đường bộ Thụy Điển đã sử dụng giải
pháp láng nhựa Otta Seal một lớp như là một biện pháp phòng ngừa bụi trên mặt
đường đá dăm mà không cần phải tăng cường bề mặt, và tuổi thọ phục vụ của mặt
đường láng nhựa từ 3 – 5 năm.
Tại Ai xơ len, năm 1978, Otta Seal đã được áp dụng như là một phương pháp thay
thế cho loại mặt đường hỗn hợp đá-nhựa đường trên đường giao thông cấp thấp. Láng
nhựa Otta Seal đã chứng tỏ là một giải pháp hiệu quả kinh tế-kỹ thuật phù hợp cho
đường giao thông cấp thấp và đặc biệt là ở vùng sâu vùng xa. Cho đến nay, đã có hơn
2.000 km đường được phủ bề mặt Otta Seal hai lớp và có hiệu suất phục vụ được đánh
giá là rất tốt.
Tại Kenia, năm 1970, chính phủ Kenya và chính phủ Na uy đã thông qua một dự
án xây dựng 290 km đường đá dăm, cuội sỏi cho Kenya theo tỷ lệ đầu tư là 50/50. Dự
án này có liên quan đến con đường mới Turkana, nó nằm trong phần khô cằn/bán khô
cằn ở phía Tây Bắc của Kenya. Sau khi xây dựng xong tuyến đường tại đây đã gặp
phải rất nhiều vấn đề phát sinh trong công tác bảo trì với điều kiện khí hậu này. Giải
pháp láng nhựa phủ mặt bằng Otta Seal hai lớp đã được đưa lựa chọn để áp dụng trong
giai đoạn từ 1978 – 1984. Một chương trình nghiên cứu đáng giá chất lượng mặt
đường Otta Seal được tiến hành vào năm 1995 cho thấy hầu hết các tuyến đường rải
Otta Seal này đều đã và đang phục vụ rất tốt, từ các vùng có khí hậu khắc nghiệt như
tại Turkana, tuyến đường được hoàn thành vào năm 1978, đã phục vụ hơn 1 triệu lượt
xe chạy với lượng mưa hàng năm trung bình 1000 mm cho đến những vùng có điều
kiện khí hậu thuận lợi hơn như tại Vịnh Kalokol Fergusons, tuyến đường được hoàn
thành vào năm 1985, đã phục vụ hơn 200 000 lượt xe chạy với lượng mưa hàng năm
trung bình 170 mm. Tổng cộng đến năm 2007 đã có hơn 500 km đường đã sử dụng bề
mặt láng nhựa Otta Seal.
Tại Botswana, cũng như tại Kenya, vào năm 1974/75 Chính phủ Botswana bắt đầu
chương trình xây dựng đường đá dăm, cuội sỏi vào khu vực nông thôn do Chính Phủ
Nauy tài trợ. Tuy nhiên, vào năm 1977, việc duy trì đường đá dăm, cuội sỏi là rất khó

115


khăn do khí hậu khô cằn và nóng ở Botswana. Vào năm 1978, 10 km đầu tiên sử dụng
láng nhựa Otta Seal một lớp và hai lớp đã được xây dựng. Otta Seal đã sớm chứng tỏ
được là một loại bề mặt rất kinh tế và khả năng phục vụ rất tốt của mình và đã có mặt
trong rất nhiều dự án đường giao thông nông thôn. Đến năm 2007, đã có 2400 km
đường sử dụng Otta Seal được xây dựng tại Botswana.
Tại Zimbabue, từ năm 1990 đến năm 1993, Otta Seal đã được xây dựng thử
nghiệm tại một số vùng có lưu lượng giao thông thay đổi từ khoảng 30 đến gần 300 xe
mỗi ngày và lượng mưa từ dưới 300 đến hơn 1200 mm mỗi năm. Sau 4 – 6 năm, Otta
Seal đã cho thấy khả năng phục vụ rất tốt.
Tại Nam Phi, Otta Seal đầu tiên được thi công thử nghiệm vào tháng 6 năm 1999
tại tỉnh KwaZulu Natal. Trước đây, các nhà chức trách quản lý đường đã tuyên bố sẽ
không có chủ trương sử dụng bề mặt có phủ nhựa trên địa bàn tỉnh. Tuy nhiên, sau một
thời gian sử dụng thử nghiệm, Otta Seal đã cho thấy chất lượng phục vụ tốt và kèm
theo đó là chi phí được tiết kiệm đáng kể trong việc nâng cấp những con đường sỏi lên
thành con đường phủ mặt tiêu chuẩn. Các nhà chức trách về Đường tại tỉnh KwaZulu
Natal đã lên kế hoạch tham gia vào một dự án có quy mô nâng cấp khoảng 100 km
đường sỏi lên thành đường phủ mặt tiêu chuẩn sử dụng Otta Seal.
Tại Australia, năm 1999, một thử nghiệm nhỏ có sử dụng Otta Seal đơn với chiều
dài 2 km được xây dựng tại bang Victoria. Lưu lượng xe trên đường giao thông nông
thôn này vào khoảng 100 xe/ngày đêm. Bang Victoria đã có kế hoạch xây dựng Otta
Seal nhiều hơn trong tương lai gần.
Tại Bang South Dakota (Mỹ), đã áp dụng thử nghiệm Otta Seal vào năm 2008,
2009, với chiều đài đọn thử nghiệm quãng 2 km. Năm 2010 dự định tiếp tục thử
nghiệm với chiều dài khoảng 2 Km (1,25 mile). Đặc thù của các thử nghiệm này là áp
dụng chất kết dính là nhũ tương phân tách vừa HFM-2S (high float, medium set, soft
emulsified binder).
Tại Bang Minessota, việc thử nghiệm Otta Seal được tiến hành vào năm 2003 và

2008, với chiều dài đoạn thử nghiệm khoảng 4 km, chất kết dính là nhũ tương phân
tách vừa HFM-2S (high float, medium set, soft emulsified binder). Lưu lượng xe/ngày
đêm áp dụng khá cao, nhỏ hơn hoặc bằng 2000 xe/ngày đêm.
116


Thống kê tình hình áp dụng Otta Seal trên thế giới được tóm tắt tại Bảng 4.1.
Bảng 4.1. Thống kê tình hình áp dụng Otta Seals trên thế giới (số liệu năm 2007)
TT

Quốc gia

Chiều dài (km)

1
2

Na Uy
Thụy Điển

12 000
4 000

3

Ai-xơ-len

2 000

4

5
6
7
8

Kenya
Botswana
Zimbabwe
Nam Phi
Băng la đes

500
2 400
80
30
20

9

Tan za nia

100

10

Chi lê

100

11

Ghana

20

12

Australia

2, 2 (thử nghiệm)

13

Na-mi-bia

Đang thử nghiệm

14

Nepan

Đang thử nghiệm

15

Bang Dakota (Mỹ)

2

16

Bang Minessota (Mỹ)

4

1.3. Tình hình nghiên cứu áp dụng Otta Seal tại Việt Nam
Tại Việt Nam cho đến nay hầu như chưa áp dụng láng nhựa Otta Seal.
2. NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH VỀ PHẠM VI ÁP DỤNG, VẬT LIỆU, CHẤT
KẾT DÍNH, THIẾT BỊ CỦA CÔNG NGHỆ LÁNG NHỰA OTTA SEAL
2.1. Phạm vi áp dụng và hiệu quả của láng nhựa Otta Seal
2.1.1. Phạm vi áp dụng

117


Láng nhựa Otta Seal được áp dụng chủ yếu trong xây dựng mới và bảo trì với
đường không phủ mặt (mặt đường đá dăm, cuội sỏi), lưu lượng xe thấp (nhỏ hơn 1000
xe/ ngày đêm), đường giao thông nông thôn. Láng nhựa Otta Seal được áp dụng cả với
mặt đường có phủ nhựa.
Láng nhựa Otta Seal có chiều dày sau khi lu lèn khoảng 16 – 32 mm, được cấu
thành từ một hỗn hợp bao gồm cốt liệu cấp phối ( từ đá dăm, cuội sỏi nghiền, hỗn hợp
cuôi sỏi tự nhiên và cuội sỏi nghiền) có kích cỡ quy định và chất lượng đồng nhất kết
hợp với chất kết dính (thường là nhựa lỏng hoặc nhựa đường có độ nhớt thấp, độ kim
lún 150/200). Các hạt cốt liệu cấp phối sẽ cài đan xen vào nhau và được chất kết dính
liên kết chặt chẽ để tạo thành cường độ (giống như một hỗn hợp bê tông nhựa). Có thể
sử dụng cát để rắc lên trên để khắc phục khả năng chảy nhựa mặt đường Otta Seal nếu
chất kết dính bị dư thừa và phùi lên trên bề mặt trong quá trình lu lèn hoặc xe lưu
thông.
Có 2 dạng láng nhựa Otta Seal một lớp và hai lớp, có thể khác nhau về: cốt liệu
cấp phối, có sử dụng hay không sử dụng một lớp cát phủ trên bề mặt. Có thể tóm tắt

các dạng láng nhựa Otta Seal đó như sau:
1). Láng nhựa Otta Seal một lớp (Single Otta Seal)
Láng nhựa Otta Seal một lớp bao gồm việc phun tưới một lớp chất kết dính và rải
một lớp cốt liệu cấp phối lên trên bề mặt đường hiện hữu, lu lèn để kết cấu ổn định,
sau đó tiến hành quét đá thừa (Hình 4.1).

Hình 4.1- Láng nhựa Otta Seal một lớp
(1 – Chất kết dính; 2 – 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 nhất trên
mặt đường cũ; rải một lớp cốt liệu cấp phối lần thứ nhất, lu lèn để kết cấu ổn định;
phun tưới chất kết dính và rải một lớp cốt liệu cấp phối lần thứ hai và lu lèn để ổn định
kết cấu Hình 4.2).

Hình 4.2- Láng nhựa Otta Seal hai lớp
Đối với cả hai loại láng nhựa Otta Seal một lớp và hai lớp, sử dụng một trong các
loại cốt liệu cấp phối thô (Coarse), cấp phối trung bình (Medium) hoặc cấp phối đặc
(Dense) (tham khảo tại Bảng 4.3) tùy theo điều kiện lưu lượng xe và loại chất kết dính
áp dụng. Khuyến nghị áp dụng Otta Seal một lớp và hai lớp được đưa ra tại Bảng 4.2.
Bảng 4.2-Khuyến nghị áp dụng Otaa Seal một lớp và hai lớp

Mức lưu lượng và loại hình xây dựng
1. Bảo trì (với loại đường có lưu lượng

Loại Otta Seal
Otta Seal một lớp

lượng xe bất kỳ, có thể áp dụng giải pháp
láng nhựa Chip Seal)
2. Lưu lượng xe nhỏ hơn 500 xe/ngày
đêm

Otta Seal một lớp + Lớp
cát phủ

3. Lưu lượng xe nhỏ hơn 500 xe/ngày

Otta Seal hai lớp

đêm
2.1.2. Hiệu quả của láng nhựa Otta Seal
Láng nhựa Otta Seal được sử dụng có hiệu quả trong công tác xây dựng mới và
bảo trì mặt đường cấp thấp và đường giao thông nông thôn với các lý do sau:
 Có khả năng sử dụng cốt liệu địa phương (đá dăm cường độ không cao,
sỏi…).
119


 Giá thành xây dựng không cao.
 Thi công ở những nơi vùng sâu vùng xa để tận dụng nguồn vật liệu như đá,
sỏi của địa phương.
 Không cần đến những công nhân có chất lượng tay nghề cao.
 Khả năng bảo trì thấp.
 Khả năng chống bức 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 và sỏi nghiền. Kết quả tổng kết cho
thấy hỗn hợp có tỷ lệ hạt cốt liệu bị nghiền vỡ/không vỡ là 30/70 có hiệu quả tốt.
2). Ai xơ len: sử dụng tối thiểu 40% sỏi Bazan được nghiền vỡ với lưu lương
giao thông AADT > 1000 và ít nhất 20% với lưu lượng giao thông AADT < 1000.
3). Kenia: sử dụng cốt liệu không được tốt như thạch anh không nghiền, sỏi đá
ong, đá san hô nghiền hoặc không nghiền. Tuy nhiên, mặt đường Otta Seal vẫn sử
dụng rất tốt trong điều kiện khí hậu và lưu lượng xe rất khác nhau.
4). Botswana: đầu tiên sử dụng cốt liệu là đá granit bị phong hóa, không nghiền,
được sàng để loại bỏ các hạt quá cỡ. Sau này cốt liệu được sử dụng đa dạng hơn như
sỏi sông, thạch anh, hỗn hợp bao gồm các cục đá nhỏ cứng trộn lẫn mới một lượng
nhỏ đá vôi.
5). Zimbabue: sử dụng đá thạch anh, đá granit được nghiền hoặc không nghiền.
6). Băng la đess: cấp phối sỏi sông có kích thước 0-16 mm , đá thạch anh và đá
bazan.
7). Nam Phi: Có hai loại cấp hối được sử dụng, một là đá phong hóa granit với
cường độ cốt liệu thấp, hai là đá thạch anh với cường độ cốt liệu cao nhưng với hàm
lượng các hạt nhỏ cao (lượng lọt sàng 0,075 mm hơn 10%).
8). Australia: Sử dụng cốt liệu nghiền với hàm lượng các hạt nhỏ lọt qua sàng
0,075 mm là 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 được áp dụng cho Otta
Seal với đường lưu lượng cao. Tuy nhiên, do hiệu quả kinh tế-kỹ thuật, nhất là 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 cả cuội sỏi nghiền, hỗn hợp cuội sỏi nghiền và không
nghiền, sỏi tự nhiên để làm lớp Otta Seal.
Cấp phối cốt liệu: Na Uy là nước triển khai đầu tiên kỹ thuật láng nhựa Otta Seal,
và đã đưa ra quy định về cấp phối cốt liệu (Bảng 4.3). Sau này nhiều nước đã sử dụng

cấp phối cốt liệu tại Bảng 4.3 để đưa vào Chỉ dẫn kỹ thuật cho Otta Seal tại nước
mình.
Bảng 4.3- Thành phần cấp phối cốt liệu cho Otta Seal của 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

3 -18

0 -8

1.180

15 -38

1 -14

0 -5

0.425

7 -25

0 -6

0 -2

0.075

3 -10

0 -2

0 -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 hơn
(>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 của Na Uy và nhiều
nước khác quy định về các chỉ tiêu lỹ thuật của cốt liệu như sau:
 Chỉ số dẻo: ≤ 10% ; Chỉ số hạt dẹt Flakiness Index-FI: ≤ 30% với đá dăm nghiền;
nhưng không quy định với sỏi tự nhiên, hỗn hợp sỏi nghiền và sỏi tự nhiên.
 Tỷ lệ rải cốt liệu: quy định tại 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 khi láng nhựa Otta Seal được sử dụng nếu nhận thấy có khả
năng phùi nhựa trên bề mặt. Cát phủ thường là loại đá mặt sau khi nghiền, cát sông
sàng lọc, ngoài ra có thể sử dụng cát mịn nếu không có vật liệu tốt hơn. 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 thông dụng cho Otta Seal
3 loại chất kết dính sau được sử dụng rộng rãi trên thế 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 và

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
1. Lớn hơn
1000

Chặt (Dense)

2. 100 ÷1000
3. Nhỏ hơn 100

- MC 3000
- MC 800 khi thi công
vào mùa lạnh
- MC 3000
- MC 800 khi thi công
vào mùa lạnh
MC 800

Trung bình-Vừa
(Medium)

Thô, rỗng
(Coarse)

Nhựa đặc có độ
kim lún 150/200

Không thích

hợp áp dụng

Nhựa 150/200

Nhựa 150/200

Nhựa 150/200

Nhựa 150/200

Tỷ lệ phun chất kết dính: được chọn trên cơ 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 tại 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 thông thường rất ít được sử dụng cho Otta Seal, chỉ có một số nước ở
Bắc Âu đã áp dụng loại chất kết dính này với những thành công rất hạn chế. Qua tổng
kết cho thấy, nhũ tương thông thường nói chung là rất khó áp dụng do đễ bị chảy nhựa,
nhất là tại những đoạn đường có độ dốc dọc.
Nhũ tương phân có chỉ số độ nổi cao (High Fload-HF), phân tách vừa HFMS-2S
đã được tiến hành thử nghiệm tại Bang Minnesota, Bang Dakota (Mỹ), tỷ lệ tưới nhũ
tương 1,9-2,4 lít/m2. Kết quả thử nghiệm rất tốt, mặt đường Otaa Seal chịu được lượng
giao thông đến 2000 xe/ngày đêm.
Nhũ tương đặc biệt, nhũ tương cải thiện polime có nhiều ưu điểm, nhưng giá
thành cao, không hiệu quả cho khi áp dụng cho đường lưu lượng thấp, đường giao
thông nông thôn. Đến nay, việc áp dụng nhũ tương cải thiện cho Otta Seal vẫn chỉ
trong giai đoạn thử nghiệm.
123


2.3.3. Nhựa đường cải thiện
Nhựa đường cải thiện cao su, SBS, SBR, PVA hoặc các chất cải thiện khác chưa
được thử nghiệm trong láng nhựa Otta Seal. Nhìn chung những lạo nhựa đường cải
thiện này có độ nhớt quá cao nên không phù hợp để sử dụng cho láng nhựa Otta Seal.
Và nhìn chung những loại nhựa đường cải thiện này giá thành đắt nên không kinh tế.
Đến nay, việc áp dụng nhựa đường cải thiện cho Otta Seal vẫn chỉ trong giai đoạn thử
nghiệm.
2.4. Thiết bị, dụng cụ thi công láng nhựa Otta Seal
2.4.1. Thi công bằng máy
Để nâng cao chất lượng và tăng năng xuất thi công láng nhựa Otta Seal, cần thiết
có hệ thống thiết bị tương tự như 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.

1). Thiết bị phun chất kết dính
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
4.3).

124


Hình 4.3. Thiết bị phun chất kết dính
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.

2). Thiết bị rải cốt liệu
Là xe tự hành chuyên dụng, có khả năng rải đá đồng đều theo cả hướng ngang và

hướng dọc đường theo chiều xe chạy.
Thiết bị rải đá hiện đại được trang bị hệ thống kiểm tra, hiệu chỉnh lượng đá rải
trên mặt đường (Hình 4.4).

Hình 4.4. Thiết bị rải cốt liệu
125


Có thể sử dụng xe ben để làm xe rải cốt liệu (áp dụng cho đường lưu lượng nhỏ).
Lượng đá rải được điều chỉnh thông qua độ mở của 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 tấn để đảm bảo lu chặt mặt đường, tăng khả năng liên kết của hỗn hợp cốt
liệu-chất kết dính (Hình 4.6).

Hình 4.6. Lu bánh lốp thi công Otta Seal

126


Nhìn chung chủng loại thiết bị, tính năng kỹ thuật các thiết bị để thi công Otta
Seal tương tự như với thi công lớp láng nhựa Chip Seal.
2.4.2. Thi công bằng thủ công
Để thi công đường lưu lượng thấp, đường giao thông nông thôn, khó khăn về hệ
thống thiết bị, hoặc do giá thành thi công bằng máy cao, việc thi công bằng thủ công

được khuyến khích áp dụng.
Các dụng cụ để thi công bằng thủ công nhìn chung đơn giản, rẻ tiền như: xe cải
tiến để vận chuyển cốt liệu và chất kết dính; xẻng để xúc đá; dụng cụ để té đá ; bình
hoa sen để tưới chất kết dính…Nhìn chung có thể áp dụng bằng thủ công từng công
đoạn hoặc nhiều công đoạn thi công trên cơ sở khả năng hiện có của từng địa phương.
Tuy nhiên, thiết bị bắt buộc phải có là lu bánh lốp 12 tấn.

3. NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ THI CÔNG LỚP LÁNG NHỰA
OTTA SEAL
Công nghệ thi công lớp láng nhựa Otta Seal nói chung cũng tương tự như công
nghệ thi công lớp láng nhựa Chip Seal thông thường. Chất kết dính được phun lên trên
bề mặt, tiếp theo là rải cốt liệu và sau đó lu lèn. Một số nơi có sử dụng lớp thấm bám,
tuy nhiên việc sử dụng lớp thấm bám là không cần thiết đối với láng nhựa Otta Seal.
Việc thi công Otta Seal có thể áp dụng theo phương pháp cơ giới hoặc thủ công,
nhưng phải tuân thủ các nguyên tắc như sau:
3.1. Thi công bằng cơ giới
1).Chuẩn bị mặt đường
Do lớp Otta Seal nhìn chung không làm tăng cường độ kết cấu, vì vậy kết cấu
mặt đường cũ phải đảm bảo có cường độ phù hợp, chịu được tác động của lưu lượng
xe dự báo trong tương lai.
Công tác chuẩn bị mặt đường cũ bao gồm: sang sửa, tạo phẳng mặt đường cũ và
lu lèn lại.

127


Trước khi thi công Otta Seal cần quét sạch cát, bụi trên bề mặt, loại bỏ những hạt
vật liệu rời không liên kết với mặt đường.
Nhìn chung không cần tưới nhựa thấm bám, nhất là với mặt đường sử dụng đá
dăm nguồn gốc đá vôi, do đá vôi dễ thấm nhựa đường sau này khi tưới chất dính kết.

Trường hợp với mặt đường ít có khả năng thấm nhựa như mặt đường gia cố xi măng,
thì có thể tưới thấm bám bằng nhựa lỏng MC 30 hoặc MC 70 với tỷ lệ 0,8-1,2 l/m 2.
Cần kiểm tra thành phần hạt của cốt liệu tại các đống đá, sàng loại bỏ lượng hạt
quá cỡ và lượng hạt mịn vượt quá quy định.
2). Trình tự thi công và bảo dưỡng
1). Diện tích đoạn thi công (chiều rộng mặt đường) cần được đánh dấu bằng cách
căng dây hoặc đặt các viên đá nhỏ để phân cách tạo điều kiện để việc phun nhựa
không vượt quá giới hạn, tránh phun lên lề cỏ bên đường.
2). Phải có cách kiểm soát, điều chỉnh giao thông để tránh xe cộ đi lại trên đoạn
thi công.
3). Phải chuẩn bị đủ nhựa phun tưới trên các thiết bị, dụng cụ thích hợp, duy trì
nhiệt độ phun quy định.
4). Cần có các tấm mỏng (hoặc giấy dầu) đặt tại 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 được tỷ lệ phun quy định.
6). Kiểm soát, hiệu chỉnh tốc độ, tỷ lệ rải đá để đạt được tỷ lệ rải quy định.
7). Kiểm tra lu để hoạt động bình thường.
8). Việc rải đá được tiến hành ngay sau khi phun nhựa. Khuyến nghị khi phun
nhựa được 100 m thì tiến hành rải đá ngay. Việc lu lèn bắt đầu ngay sau khi tưới nhựa
được 10 phút.
9). Cần khắc phục ngay hiện tượng thiếu đá hoặc thừa đá cục bộ, sang sửa lại
bằng dụng cụ thủ công trước khi lu lèn.

128


10). Lu lèn bằng lu bánh lốp 12 tấn với mật độ lu 15 lần/điểm. Nên bố trí 2 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 cho đến 2

hoặc 3 tuần sau đó.
12). Trong những ngày đầu thông xe, cốt liệu tại vệt bánh xe bị văng sang bên
cạnh phải được vun trả lại để tránh vệt hằn bánh xe. Cần thiết lu lèn bổ sung để lèn lại
vị trí bù phụ và để tăng độ chặt, tạo điều kiện để nhựa nổi lên bề mặt.
13). Sau 2 đến 3 tuần tiến hành quét cốt liệu thừa, không dính kết với mặt đường
đẻ tránh tình trạng văng đá vào xe.
14). Nếu rải lớp Otta Seal thứ hai thì chỉ được tiến hành sau 2 đến 3 tháng kể từ
khi lớp Otta Seal thứ nhất rải xong.
Hình 4.7 minh họa đoạn đường láng nhựa Otta Seal đang thi công bằng cơ giới
(xây dựng tai Bang Minessota năm 2007, trên đường nông thôn Olmsted-CR58).

Hình 4.7-Đoạn đường láng nhựa Otta Seal thi công bằng cơ giới
3.2. Thi công bằng thủ công
Công tác thi công Otta Seal bằng thủ công được áp dụng khá phổ biến, nhất là
trên đường giao thông lưu lượng thấp, giao thông nông thôn. Với kiểu thi công này, chỉ
có công tác lu lèn là thực hiện bằng cơ giới. Trình tự các bước thi công và bảo dưỡng,
tỷ lệ tưới nhựa, tỷ lệ rải đá, loại lu và công lu tương tự như với quy định thi công bằng
129


cơ giới (Mục 3.1.1). Một số điểm đặc thù khi thi công bằng thủ công được mô tả dưới
đây :
1). Chuẩn bị mặt đường: sử dụng chổi, bàn cào để sang sửa mặt đường. Lu lèn lại
mặt đường bằng lu bánh lốp 12 tấn để cải thiện độ chặt mặt đường cũ.
2). Sàng cốt liệu tạo cấp phối : sử dụng sàng thủ công thích hợp, dùng nhân công
để sàng loại bỏ cốt liệu quá cỡ và cốt liệu mịn (nếu vượt quá quy định).
3). Vận chuyển cốt liệu đến hiện trường : sử dụng xe thô sơ để vận chuyển đá đến
công trường. Bố trí các đống đá dọc theo đoạn đường thi công với khối lượng phù hợp,
khoảng cách các đống đá thường là 10 m, tại những vị vị trí không ảnh hưởng đến
công tác phun nhựa.

4). Phun tưới chất kết dính với tỷ lệ thiết kế, nên sử dụng dụng cụ phun cơ khí để
tỷ lệ phun được đồng đều.
5). Rải cốt liệu với tỷ lệ thích hợp sau khi phun chất kết dính bằng dụng cụ thủ
công (khay bằng kim loại, bằng chất dẻo, mẹt…).
6). Sang sửa bề mặt đá rải để tạo phẳng bằng dụng cụ thủ công thích hợp (bàn
trang, cào sắt…).
7). Lu lèn bằng lu bánh lốp 12 tấn. Trường hợp không thể có lu, có thể sử dụng
xe tải nặng để thay lu. Xe phải chạy đồng đều trên diện tích thi công với số lần thích
hợp.
8). Quét đá văng trở lại mặt đường trong những ngày đầu thông xe bằng thủ
công.
9). Quét đá thừa sau hai đến ba tuần thông xe bằng thủ công.
Hình 4.8 minh họa đoạn đường láng nhựa Otta Seal đang thi công bằng thủ công.

130


Hình 4.8-Đoạn đường láng nhựa Otta Seal thi công bằng thủ công
4. NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN TIÊU CHUẨN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ THI
CÔNG CHO LÁNG NHỰA OTTA SEAL
4.1. Cốt liệu
Kết quả nghiên cứu cho thấy (Mục 2.2) trên thế giới việc sử dụng cốt liệu cho
Otta Seal nhìn chung nhiều loại, chủ yếu là cốt liệu địa phương, là cấp phối nghiền
hoặc hỗn hợp cấp phối tự nhiên kết hợp với nghiền.
Về thành phần cấp phối, và các quy định về chỉ tiêu kỹ thuật của cốt liệu, các
nước thường sử dụng đường bao cấp phối của Na Uy.
Trên cơ sở đó, lựa chọn Tiêu chuẩn cho cốt liệu như 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 và yêu cầu kỹ thuật
1) Cấp phối cốt liệu dùng cho láng nhựa Otta Seal theo quy định tại Bảng 4.7
(như Bảng 4.3-Thành phần cấp phối cốt liệu của 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

3 -18

0 -8

1.180

15 -38

1 -14

0 -5

0.425

7 -25

0 -6

0 -2

0.075

3 -10

0 -2

0 -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 hơn
(>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 như 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 ; nhưng không quy định với sỏi tự nhiên, hỗn hợp sỏi nghiền và
sỏi tự nhiên.
3). Tỷ lệ rải cốt liệu: quy định tại 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 khi láng nhựa Otta Seal được sử dụng nếu nhận thấy có khả
năng phùi nhựa trên bề mặt. Cát phủ thường là loại đá mặt sau khi nghiền, cát sông
sàng lọc, ngoài ra có thể sử dụng cát mịn nếu không có vật liệu tốt hơn. 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 được sử dụng rộng rãi trên thế
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 tại Bảng 4.9 (như Bảng 4.5), phụ

thuộc vào loại cốt liệu và lưu lượng xe.
Bảng 4.9- Lựa chọn chất kết dính phù hợp cho Otta Seal
Lưu lượng xe
trung bình,
xe/ngày đêm
1. Lớn hơn
1000

2. 100 ÷1000

Loại cấp phối
Chặt
(Dense)

Trung bình –
Vừa (Medium)

Thô, rỗng
(Coarse)

- MC 3000
- MC 800 khi thi công
vào mùa lạnh

Nhựa đặc có độ
kim lún 150/200

Không thích
hợp áp dụng

- MC 3000
- MC 800 khi thi công
vào mùa lạnh

Nhựa 150/200

Nhựa 150/200

133


3. Nhỏ hơn 100

MC 800

Nhựa 150/200

Nhựa 150/200

2). Tỷ lệ phun chất kết dính: theo hướng dẫn tại 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, thô-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 hoặc
MC70 với tỷ lệ phun
4.5. Thiết bị thi công
4.5.1. Thi công bằng máy
Để nâng cao chất lượng và tăng năng xuất thi công láng nhựa Otta Seal, cần thiết
có hệ thống thiết bị tương tự như 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 năng sử dụng đã được mô tả tại 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 tấn để đảm bảo lu chặt mặt đường, tăng khả năng liên kết của hỗn hợp cốt
liệu-chất kết dính.
4.5.2. Thi công bằng thủ công
Để thi công đường lưu lượng thấp, đường giao thông nông thôn, khó khăn về hệ
thống thiết bị, hoặc do giá thành thi công bằng máy cao, việc thi công bằng thủ công
được khuyến khích áp dụng.
Các dụng cụ để thi công bằng thủ công nhìn chung đơn giản, rẻ tiền như: xe cải
tiến để vận chuyển cốt liệu và chất kết dính; xẻng để xúc đá; dụng cụ để té đá ; bình
hoa sen để tưới chất kết dính…Nhìn chung có thể áp dụng bằng thủ công từng công

đoạn hoặc nhiều công đoạn thi công trên cơ sở khả năng hiện có của từng địa phương.
Tuy nhiên, thiết bị bắt buộc phải có là lu bánh lốp 12 tấn.
5. NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG DỰ THẢO TIÊU CHUẨN THI CÔNG, NGHIỆM
THU LỚP LÁNG NHỰA OTTA SEAL
5. 1. Cơ sở xây dựng Tiêu chuẩn
Hiện nay trên thế giới, một số tài liệu liên quan đến Otta Seal như Chỉ dẫn kỹ
thuật thiết kế vật liệu, thi công và nghiệm thu, tài liệu phân tích công nghệ Otta Seal
được công bố, trong đó có thể kể đến các 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 các Chỉ dẫn này có nhiều điểm chung về: quy định loại cốt liệu;
thành phần cấp phối và các chỉ tiêu kỹ thuật của cốt liệu; loại chất kết dính sử dụng để
tưới ; trình tự thi công Otta Seal. Chi tiết của các quy định này đã được phân tích tại
các mục nêu trên (Mục 3, Mục 3 và Mục 4).
Những tài liệu liên quan đến công nghệ thi công Otta Seal của Na Uy, nước đầu
tiên và có nhiều kinh nghiệm trong việc áp dụng Otta Seal, nhìn chung đã nêu rõ

những nội dung liên quan đến yêu cầu vật liệu, trình tự thi công Otta Seal. Dựa trên
những tài liệu của Na Uy, nhiều nước trên thế giới đã tham khảo để xây dựng Chỉ dẫn
kỹ thuật thi công Otta Seal cho mước họ. Vì vậy định hướng xây dựng Dự thảo tiêu
chuẩn thi công và nghiệm thu Otta Seal được dựa trên những tài liệu công bố của Na
Uy.
5. 2. Nội dung của Dự thảo Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu lớp láng nhựa Otta
Seal
Dự thảo được biên soạn với các nội dung trên cơ sở tham khảo Chỉ dẫn thiết kế
vật liệu, thi công Otta Seal của na Uy, có tham khảo một số nội dung của các Chỉ dẫn
khác (của Minessota, Dakota, Botswana).
Việc lựa chọn loại cốt liệu, chất kết dính dự kiến theo sơ đồ sau (Hình 4. 9).

136


Đường bao cấp
phối chung cho cốt
liệu của Otta Seal
(Bảng 4.7)

Lựa chọn cấp
phối nằm
trong đường
bao

Không
đạt

Hiệu chỉnh
cấp phối

Cấp
phối
hở

Cấp
phối
vừa

Cấp
phối
chặt

Lưu lượng xe < 100

Lưu lượng xe bất kỳ

Lưu lượng xe bất kỳ

Lựa chọn chất kết
dính và tỷ lệ phun
theo Bảng 4.9

Lựa chọn chất kết
dính và tỷ lệ phun
theo Bảng 4.9

Lựa chọn chất kết
dính và 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 các nội dung sau:
1. Phạm vi áp dụng.
2. Tài liệu viện dẫn.
3. Thuật ngữ, định nghĩa
4. Yêu cầu với cốt liệu.
5. Yêu cầu với chất kết dính.
6. Yêu cầu với nhựa tưới thấm bám
137


7. Yêu cầu với cát phủ
8. Yêu cầu thiết bị, dụng cụ thi công
9. Công tác chuẩn bị mặt đường
10. Trình tự thi công
11. Công 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 và bảo vệ môi trường
Các nội dung chi tiết được trình bày trong Dự thảo “Mặt đường láng nhựa kiểu
Otta Seal-Thi công và nghiệm thu” (Sản phẩm của đề tài) kèm theo báo cáo này.
6. 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 cơ sở kết quả nghiên cứu, Dự thảo “Mặt đường láng nhựa kiểu Otta SealThi công và nghiệm thu” được biên soạn, định hướng áp dụng công nghệ láng nhựa

Otta Seal như sau:
6.1.1. Phạm vi áp dụng
-

Áp dụng cho việc làm mới, bảo trì mặt đường ô tô cấp thấp (cấp 4 trở xuống),
đường lưu lượng thấp (nhỏ hơn 1000 xe/ ngày đêm), đường giao thông nông
thôn.

-

Áp dụng cho loại đường không phủ mặt (mặt đường đá dăm, cuội sỏi) và cả
với mặt đường có phủ nhựa.

6.1.2. Yêu cầu vật liệu, chất kết dính
1) Cốt liệu:

Cốt liệu được chế tạo từ đám dăm, cuội sỏi nghiền, có thành phần cấp phối thỏa
mãn quy định tại Bảng 4.12.

138