Thiết bị gia nhiệt là trái tim của hệ thống thiết bị sửa chữa theo phương pháp sửa chữa nóng tái chế tại chỗ (HIR) để bảo dưỡng - sửa chữa đường bê tông asphalt. Phương pháp sửa chữa nóng tái chế tại chỗ (HIR) đang được áp dụng rộng rãi trên thế giới vì có nhiều ưu điểm về chất lượng, kinh tế và bảo vệ môi trường. Cùng với đó thiết bị gia nhiệt bằng hồng ngoại cũng đã được chứng minh bằng thực nghiệm và thực tế có tính hiệu quả cao trong việc gia nhiệt làm nóng mặt đường vì có thể làm việc trong nhiều điều kiện thời tiết, không làm cháy nhựa đường, thời gian nhanh.

Phương pháp HIR và thiết bị hồng ngoại hoàn toàn phù hợp với điều kiện Việt Nam, tuy nhiên hiện chưa có đơn vị nào áp dụng và cũng chưa có tiêu chuẩn hướng dẫn. Vì vậy, nhằm việc tìm hiểu về HIR và gia nhiệt hồng ngoại để phục vụ thiết kế, chế tạo một thiết bị như vậy dùng trong bảo dưỡng, sửa chữa đường bê tông asphalt ở Việt Nam, nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Xây dựng Hà Nội do TS. Lê Hồng Chương dẫn đầu đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo và thử nghiệm thiết bị sửa chữa đường bê tông asphalt bằng phương pháp gia nhiệt”.

Trong quá trình thực hiện, nhóm đề tài đã thực hiện các công việc chính sau:

- Tổng quan được các phương pháp sửa chữa đường hiện có trên thế giới. Nêu bật được ưu điểm của phương pháp sửa chữa nóng so với sửa chữa nguội. Trong đó, chỉ ra biện pháp sửa chữa nóng tại chỗ bằng hồng ngoại có nhiều ưu điểm nổi bật như: tận dụng được vật liệu đường cũ, hạn chế tối đa chất thải nên bảo vệ môi trường; chất lượng đường tốt hơn, có sự kết nối tốt giữa phần đường cũ và đường sửa mới; chi phí thấp, đòi hỏi ít nhân công...

- Xác định rõ mục tiêu nghiên cứu của đề tài, vai trò cần thiết của nghiên cứu trong công tác sửa chữa đường ở Việt Nam. Cụ thể, nghiên cứu, thiết kế thiết bị sửa chữa nhỏ mặt đường bằng phương pháp gia nhiệt. Thiết bị này phục vụ công tác sửa chữa nhỏ, theo phương pháp sửa chữa nóng tại chỗ (HIR). Việc áp dụng biện pháp này giúp giảm thời gian sửa chữa, chi phí,,.. phù hợp với điều kiện Việt Nam.

- Tổng quan được một số thiết bị sử dụng phương pháp gia nhiệt tại chỗ và ứng dụng của các thiết bị này trên thế giới. Nhóm đề tài nhận thấy, để làm chủ được công nghệ ở Việt Nam thì cần thiết phải có một tính toán, thiết kế cụ thể các thiết bị này. 

- Tính toán thiết kế và chế tạo được một thiết bị gia nhiệt phục vụ công tác sửa chữa hư hỏng nhỏ mặt đường. Thiết bị được thiết kế và chế tạo theo các thông số kỹ thuật tương đương của các thiết bị tương tự trên thế giới đang sử dụng. Các thông số đầu vào của đường được lấy theo các nghiên cứu và các tiêu chuẩn đường của Việt Nam cho nên hoàn toàn phù hợp cho sử dụng trong công tác sửa chữa hư hỏng nhỏ mặt đường ở Việt Nam.

- Thiết bị được thử nghiệm trong các điều kiện có tải, không tải trong phòng thí nghiệm và ngoài thực tế để từ đó hiệu chỉnh các thông số kỹ thuật. Kết quả cho thấy nhiệt độ mặt đường trước và sau khi được sửa chữa hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu về bê tông nhựa nóng cho từng giai đoạn trong TCVN 8819-2011.

- Thiết bị cũng được kiểm định độc lập bởi Phòng thí nghiệm vật tư thiết bị cầu đường Quốc gia - Viện Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải. Vì vậy, đảm bảo an toàn và điều kiện kỹ thuật để áp dụng vào thực tế.

- Thiết bị được chế tạo và lắp ráp hoàn toàn bằng các vật tư, vật liệu ở Việt Nam. Vì vậy hoàn toàn có thể tự sản xuất ở trong nước. Kết cấu thiết bị đơn giản, yêu cầu vật tư, vật liệu phổ thông vì vậy dễ dàng cho thay thế, sửa chữa và đặc biệt là chuyển giao công nghệ đến các đơn vị bảo dưỡng, sửa chữa đường.

- Do thời gian nghiên cứu chỉ 1,5 năm, việc thực hiện đề tài lại diễn ra trong đại dịch Covid nên tuy rằng nhóm đề tài đã cố gắng hết mình nhưng không thể tránh khỏi những hạn chế. Như thực hiện các nghiên cứu chuyên sâu hơn về tác động của thiết bị đến các độ sâu của mặt đường; khả năng làm việc của thiết bị trong những điều kiện thời tiết, vùng miền khác nhau; các nghiên cứu quan hệ giữa điều chỉnh nhiệt độ thiết bị với điều kiện môi trường để công nhân tiện tra cứu thực hiện; tính thẩm mỹ;…

- Thiết bị được đại diện Công ty bảo trì đường bộ Hải Dương, Hạt quản lý đoạn đường thực nghiệm và các công nhân tham gia sửa chữa đánh giá cao về tính ứng dụng thực tiễn

Như vậy, đề tài đã hoàn thành đầy đủ các nội dung đúng theo đăng ký ban đầu. Kết quả nghiên cứu của đề tài hoàn toàn có thể áp dụng để tính toán, sản xuất thiết bị tương tự và ứng dụng trong sửa chữa các hư hỏng nhỏ mặt đường tại Việt Nam bằng phương pháp gia nhiệt tại chỗ. Thiết bị được thiết kế thành hai mô đun làm việc độc lập, có kích thước phù hợp với các dạng hỏng nhỏ mặt đường chủ yếu ở Việt Nam và trọng lượng mỗi mô đun theo khả năng mang vác của 2 người bình thường. Kết quả thực nghiệm hiện trường đáp ứng các yêu cầu về nhiệt độ bê tông nhựa trong các TCVN hiện hành về thi công, sửa chữa và nghiệm thu bê tông nhựa nóng. Thời gian và nhiệt độ của thiết bị tương ứng với các thiết bị tương đương trên thế giới. Thiết bị nhận được đánh giá cao về tính ứng dụng thực tiễn từ các đơn vị trực tiếp làm công tác duy tu bảo dưỡng đường

Nhóm đề tài kiến nghị, cần hoàn thiện thiết bị như khảo sát mức áp suất cấp vào buồng đốt và thời gian nhiệt tương ứng từng điều kiện thời tiết, cấp đường và tự động đóng ngắt thiết bị khi mặt đường đạt đết nhiệt độ cần thiết; thực hiện thiết kế, chế tạo các thiết bị gia nhiệt lớn hơn, ứng dụng trong các bước gia nhiệt trong sửa chữa đường như gia nhiệt làm nóng hỗn hợp bê tông nhựa đường tại chỗ (với khối lượng vừa phải mà các trạm trộn không thực hiện được vì ít); các thiết bị lớn gắn trên xe cơ giới để sửa chữa lớn mặt đường,… Bổ sung quy trình vá sửa mặt đường BTN bằng gia nhiệt (nhiệt độ, thời gian làm nóng mặt đường tùy thuộc vào chiều sâu sửa chữa; cách thức, quy trình bổ sung chất kết dính nhựa đường, cốt liệu hoặc RAP…, tỷ lệ bổ sung, cách thức bổ sung, cách phối trộn, san gạt, lu lèn.., cách bảo dưỡng sau khi vá sửa…) vào các tiêu chuẩn.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 20146/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)