Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe co giãn đường bê tông xi măng từ phế thải bitum cốc hóa và phế thải lưu huỳnh

Tại hội nghi, ThS. Thái Duy Đức chủ nhiệm đề tài đã trình bày khái quát báo cáo tổng hợp kết quả nghiên cứu thực hiện đề tài. Báo cáo cho biết, mặt đường bê tông xi măng (BTXM) là 1 trong 2 loại mặt đường chính được áp dụng nhiều trong xây dựng các tuyến đường bộ ở trên thế giới cũng như Việt Nam. Ngoài các mặt đường BTXM đặc biệt không sử dụng các hệ thống khe (khe co và khe giãn) thì khe của mặt đường BTXM phân tấm là một trong những bộ phận tồn tại nhiều vấn đề cũng như nhược điểm của loại mặt đường này. Việc thi công không tốt vị trí khe có thể ảnh hưởng đến chất lượng khai thác cũng như những phá hoại, hư hỏng mặt đường BTXM phân tấm, Một trong những nguyên nhân dẫn đến những hư hỏng sớm (trước tuổi thọ) của mặt đường BTXM ở Việt Nam chính là chất lượng xử lý khe giữa các tấm BTXM, trong đó có nguyên nhân là chất lượng thi công cũng như chất lượng của vật liệu chèn các khe còn chưa tốt. Các vật liệu sử dụng tự chế tạo trong nước thường có chất lượng không đảm bảo, nếu sử dụng các loại vật liệu nhập ngoại tốt thì đắt tiền khó có thể áp dụng đối với các tuyến đường kéo dài (đội vốn lớn).
Trong thi công mặt đường BTXM thì hạng mục thiết kế các khe co giãn là một phần không thể thiếu. Một số loại vật liệu chèn khe co giãn đường BTXM thường được sử dụng như: vật liệu gốc silicon, popyurethan, polysunfit và vật liệu gốc bitum biến tính. Trong số các loại vật liệu chèn khe nói trên thì vật liệu chèn khe gốc bitum biến tính được sử dụng phổ biến nhất vì có nhiều ưu điểm như dễ thi công, bền thời tiết, độ bám dính với bê tông rất tốt và giá thành rẻ hơn so với các loại vật liệu chèn khe khác. Sản phẩm vật liệu chèn khe gốc bitum đang được cung cấp trên thị trường nước ta hiện nay chủ yếu là sản phẩm ngoại nhập của một số hãng như: crackmaster 1190, carafco và một số sản phẩm từ Trung Quốc,…còn các sản phẩm được sản xuất trong nước vẫn chưa đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu về chất lượng đối với loại vật liệu này.
Theo nhóm nghiên cứu, hiện tại, vật liệu chèn khe gốc bitum đang sử dụng nguồn nguyên liệu bitum từ dầu mỏ, trong khi đó nguồn bitum cốc hóa được tạo ra trong quá trình luyện than cốc mỗi năm là hàng nghìn tấn và lượng tiêu thụ nguồn nguyên liệu này vẫn đang là vẫn đề nan giải cho các nhà máy cốc hóa. Để giảm chi phí giá thành sản xuất vật liệu chèn khe gốc bitum thì việc sử dụng nguồn bitum cốc hóa và lưu huỳnh thu hồi từ nhà máy lọc hóa dầu là một hướng nghiên cứu mới trong việc sử dụng nguồn nguyên liệu phế thải làm vật liệu xây dựng.
Nghiên cứu sử dụng nguồn bitum cốc hóa từ nhà máy luyện cốc và nguồn lưu huỳnh thu hồi từ nhà máy lọc hóa dầu để chế tạo vật liệu chèn khe co giãn đường bê tông xi măng đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và thay thế sản phẩm ngoại nhập và đồng thời giải quyết vấn đề môi trường, đề tài đưa ra quy trình công nghệ chế tạo vật liệu chèn khe co giãn đường BTXM từ phế thải bitum cốc hóa và phế thải lưu huỳnh thu hồi đáp ứng được các chỉ tiêu chất lượng trong TCVN 9973: 2013. Trên cơ sở đó, nhóm tác giả đã tiến hành nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế tạo vật liệu từ nguyên liệu đến các quá trình biến tính và hàm lượng phụ gia, như ảnh hưởng của loại và hàm lượng polymer nhiệt dẻo, ảnh hưởng của hàm lượng lưu huỳnh đến tính chất của hỗn hợp nhiệt dẻo, ảnh hưởng của phụ gia hóa dẻo và bột độn CaCO3. Nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện công nghệ trong quá trình chế tạo như: thời gian phối trộn, tốc độ khuấy, nhiệt độ. Các mẫu nghiên cứu đều được đánh giá bằng các phương pháp phân tích hiện đại theo TCVN 9973:2013 và được công nhận tại các phòng thí nghiệm VILAS. Các kết quả nhận được của đề tài bao gồm: Đã nghiên cứu thành công cấp phối chế tạo vật liệu chèn khe từ bitum cốc hóa và các điều kiện công nghệ trong quá trình cấp phối. Xây dựng được quy trình công nghệ và sản xuất thử nghiệm 5 tấn vật liệu sử dụng cho dự án đường bê tông Gia Lai – Phú Yên.