LÀM ĐƯỜNG VÀ SÂN NỀN CÔNG NGHỆ MỚI

Giao thông là vấn đề vô cùng quan trọng của nền kinh tế Việt nam hiện nay. Nếu nước ta có một mạng lưới giao thông rộng lớn, trải rộng khắp từ thành phố đến thôn quê thì đất nước sẽ phát triển nhanh chóng. Tuy vậy làm đường cần rất nhiều vốn.

Để giảm chi phí làm đường, người ta đã tập trung nghiên cứu ứng dụng các công nghệ mới sao cho có thể sử dụng ngay đất đá tại chỗ, hóa cứng chúng thành nền móng đường, rồi trải một lớp áo chống ngấm nước lên bề mặt.

Để có thể tìm kiếm và ứng dụng công nghệ mới trong công tác làm đường chúng ta cần hiểu về cơ chế suy giảm của nền móng. Để làm nền móng cho một con đường người ta phải rải các lớp cơ sở (lớp Base). Lớp cơ sỏ đó thường được làm bằng hỗn hợp cát và đá dăm. Khi đổ lớp base lên bề mặt đường hoặc sân bãi, người ta phải tưới nước, lu nén một khối lượng vật liệu rất lớn và rất dày. Quá trình tưới nước và lu nén chỉ làm một việc là xắp xếp các hạt cát và đã dăm đến độ chặt tối đa, mà không dính kết chúng lại với nhau. Mặc dù được lu nén rất chặt, nền móng đường luôn có các lỗ trống li ti nằm giữa các hạt đất đá siêu nhỏ. Các lỗ trống này sẽ biến đổi theo thời gian, chúng có thể to ra khi bị ngấm nước, hoặc nhiều lỗ trống gần nhau có thể liên thông tạo thành mạch ngầm. Dưới tác dụng của tải trọng xe chạy trên bề mặt, các mạch liên thông đó có thể đứt gãy, biến dạng và dần dần làn yếu nền móng, dẫn đến sự suy giảm của cả con đường. Cơ chế suy giảm này được gọi là cơ chế lỗ trống.

Cơ chế thứ hai làm suy giảm độ bền của nền móng đường là sự phân ly điện hóa của màng nước. Trong nền móng luôn có ẩm, tức là các hạt đất đá bị ngấm nước trên bề mặt hoặc trong kết cấu tạo thành các màng nước rất mỏng bao quanh hạt. Màng nước trong đất bị phân cực và làm cho các hạt đất có điện tích âm. Khi nén lại các điện tích âm sẽ đối kháng nhau và làm cho các hạt đất không thể liên kết chặt với nhau. Những liên kết không chặt đó sẽ biến động theo thời gian, tùy theo lượng nước tăng lên hay giảm xuống, tùy theo lực cơ học tác động khi có xe chạy qua. Khi lượng nước tăng lên thì mối liên kết giữa các hạt đất giảm xuống. Vì vậy hai bên mép đường phải có rạnh thoát nước để tránh cho nước ngầm sâu vào kết cấu nền móng. Cơ chế suy giảm độ bền nền móng thứ hai này gọi là cơ chế phân ly điện hóa của màng nước.

Như vậy cơ chế lỗ trống và cơ chế phân ly điện hóa là hai yếu tố chính làm cho nền móng của một con đường bị suy giảm độ bền.

Để loại bỏ hai có chế này người ta đã nghiên cứu ra một loại dung dịch hóa cứng. Dung dịch này khi được trộn vào đất sẽ giải quyết đồng thời cả hai cơ chế suy giảm trên. Dung dịch ấy được gọi là dịch hóa đá. Đó là một chất lỏng có khả năng trao đổi ion. Một loại nhựa cây có các mạch vòng được gắn các gốc SO₃. Khi chất lỏng này được trộn vào đất các gốc SO₃ này trung hòa các gốc OH- của sự phân ly màng nước trên bề mặt hạt đất, làm cho các hạt đất trở thành trung hòa. Khi đó các ion của các nguyên tố kim loại như Si và Al sẽ được liên kết với nhau trong các mạch vòng polime của nhựa cây thành một chuỗi polime vô cơ. Lúc có lực nén từ xe lu tác động lên các mạch polime vô cơ này sẽ liên kết với nhau và không để lại các lỗ trống nữa. Vậy dung dịch hóa cứng cùng một lúc đã làm được hai chức năng, trung hòa các điện tích phân ly từ màng nước và tạo liên kết mạch dài thay cho liên kết hạt để loại bỏ lỗ trống.

Phương trình hóa học diễn tả cơ chế hóa cứng đất như sau:

Hiện nay trên thị trường có một số dung dịch hóa cứng như phụ gia hóa cứng RRP 232 (của Đức) hoặc Roadpacker (của Mỹ). Tuy vậy, dịch hóa đá của nước ngoài rất đắt. Ví dụ loại RRP 232 của Đức có giá 63USD/lit. Còn loại Roadpacker của Mỹ có giá 95USD/lit. Vì vậy các nhà khoa học ở Viện Hàn lâm KHCN Việt nam đã kết hợp với doanh nghiệp nghiên cứu một loại dịch hóa đá nội địa có nguồn gốc thảo dược mang tên DHD101 có giá chỉ khoảng 42USD/lit, rẻ hơn của ngoại nhiều lần nhưng lại có công dụng tương đương.

Những mẫu thí nghiệm đất hóa đá có thể cho cường độ nén lên đến 40Mpa, độ ngấm bằng 0,02%. Thực tế những mẫu thí nghiệm đã được ngâm nước 12 tháng vẫn còn nguyên kết cấu. Các con đường thí nghiệm làm bằng dịch hóa đá DHD101 đã tuyệt đối vững bền qua nhiều tháng thử nghiệm.

Đến nay chúng tôi đã có thể làm những con đường rẻ hơn 5 lần, thậm chí 10 lần, mà độ bền còn hơn hẳn những con đường hiện nay.

Vấn đề cốt lõi của làm đường là làm một mặt nền ổn định, vững chắc. Theo công nghệ hiện tại cần phải đổ đất đá như những con đê lớn để làm nền đường. Công nghệ mới không làm như vậy. Chỉ cần xới ngay lớp đất hiện tại, tưới vào đó dịch hóa DHD 101, sau đó lu nén chặt là có một mặt nền dày độ khoảng 30cm. Mặt nền này bền vững hơn những con đê dày 4-5m. Sau đó tráng lên bề mặt một lớp bê tông nhựa Asphalt là có một con đường hiện đại. Như vậy chúng ta có hai sự tiết kiệm: tiết kiệm đất đá đổ mặt nền, tiết kiệm thời gian thi công. Hai sự tiết kiệm đó mang lại lợi ích vô cùng to lớn.

Dung dịch hóa đá DHD101 được các nhà khoa hoc tại Viện hàn Lâm Khoa học Việt Nam, do TS. Nguyễn Thế Hùng là trưởng nhóm, đã dày công nghiên cứu. Họ đã làm các đoạn đường nhỏ để thí nghiệm và đã thành công.

Qui trình làm đường nông thôn còn đơn giản hơn và rẻ tiền hơn.

-Cho máy xúc cào mặt đường lên, khoảng độ 20-30 cm

-Đổ dung dịch hóa đá DHD 101,

-Trộn đều dịch với đất,

-Dùng xe lu, cho chạy đi chạy lại hai ba lần để nén cứng

-Rắc một lớp xi mẳng mỏng lên bề mặt,

-Lu thêm lần nữa để tạo lớp chống thấm bề mặt

Trong trường hợp làm đường quốc lộ, đường cao tốc, thì chỉ cần thay lớp xi măng bằng lớp nhựa đường Asphalt là xong.

Clip thi công