Trong những thập kỷ gần đây, trên thế giới và Việt Nam, hầu hết các công trình hạ tầng như sân bay, bến cảng, các công trình giao thông đều sử dụng kết cấu bề mặt là bê tông nhựa (BTN) và bê tông xi măng (BTXM).
BTN được sử dụng chủ yếu cho các công trình không cần chịu tải trọng nặng như đường quốc lộ, đường cao tốc, … Kết cấu bề mặt BTN này có ưu điểm là bằng phẳng, xe chạy êm, chịu trọng tải động tốt, ít bị hao mòn. Tuy nhiên nhược điểm của BTN là độ nhám thấp, cường độ giảm khi có tác động của nước, nhiệt độ, tầm quan sát của các phương tiện vào ban đêm kém. Bề mặt BTN cũng thường bị nứt dọc/ngang, ma sát kém, lún vệt bánh xe, … làm giảm thời gian sử dụng và tốn nhiều thời gian, chi phí để sửa chữa
Với những công trình cần chịu được tải trọng lớn như cảng biển, sân bay, các trục đường xe tải trọng lớn lưu thông nhiều, yêu cầu độ bền lớn, thời gian sử dụng lâu, ít hư hỏng thì BTXM được sử dụng để tạo ra loại kết cấu bề mặt cứng bằng bê tông, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật.
So với bề mặt BTN, bề mặt BTXM có một số ưu điểm như: tuổi thọ cao hơn, chịu tải trọng tốt hơn, không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ; khả năng chống bào mòn tốt, hệ số bám cao, chi phí duy tu bảo dưỡng ít trong khi giá thành xây dựng không cao hơn nhiều so với BTN. Tuy nhiên, bề mặt BTXM có độ êm không bằng BTN và cũng bị nứt sau một thời gian khai thác.
Bên cạnh các ưu điểm, nhược điểm chung của kết cấu BTN và BTXM là đều là kết cấu kín, liền khối làm cho công tác duy tu bảo dưỡng rất khó khăn, tốn nhiều thời gian, đồng thời không tái sử dụng được vật liệu khi cải tạo, nâng cấp, gây lãng phí về khai thác và sửa chữa.
Ngoài ra, kết cấu BTN và BTXM còn cản trở nước thấm qua, gây cạn kiệt nguồn nước ngầm, nóng nực và khó chịu cho dân cư. Về mặt mỹ quan, các bề mặt BTN và BTXM cũng đơn điệu về màu sắc, mẫu mã.
Để khắc phục những yếu điểm của BTN và BTXM, nhiều nước trên thế giới đã áp dụng kết cấu bề mặt bằng gạch bê tông tự chèn (ICB- Interlocking Cement Block).
Kết cấu gạch bê tông tự chèn có chi phí ban đầu hợp lý, đồng thời có những ưu điểm nổi bật so với bề mặt BTXM như khả năng chịu lực, độ nhám, khả năng thoát nước, chống nứt, dễ duy tu bảo dưỡng, tận dụng được vật liệu khi sửa chữa, nâng cấp. Điều này rất có ý nghĩ đối với những địa phương phải đối mặt với tình trạng nước biển dâng cao trong tương lai như thành phố Hồ Chí Minh. Gạch bê tông tự chèn cũng tạo được mỹ quan cho công trình do có thể tạo màu cho bề mặt gạch.
Thực ra, công nghệ lát đường bằng vật liệu tự chèn đã xuất hiện từ thời cổ xưa, nhưng không được áp dụng rộng rãi do những điểm yếu về vật liệu: các tấm lát bằng đá nên chế tác khó khăn, bề mặt và các cạnh không phẳng, cường độ chịu ngang thấp, … Sự ra đời của ngành sản xuất gạch bê tông đã giải quyết được các nhược điểm trên. Với công nghệ này, gạch bê tông có hình dáng, kích thước đều, chuẩn xác,… Vì vậy, gạch bê tông tự chèn được sử dụng ngày càng nhiều trong xây dựng vỉa hè, đường giao thông, các công trình hạ tầng, …
Đối với những công trình phải chịu tải trọng lớn, dễ xảy ra hư hỏng bề mặt trong quá trình khai thác, người ta sử dụng gạch bê tông tự chèn cường độ cao (High Peformance Interlocking Concrete Block – HP ICB). Đây là loại gạch bê tông tự chèn chịu được tải trọng lớn, độ mài mòn thấp, đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật của công trình.
Ở các nước như Mỹ, Anh, Hà Lan, …, gạch bê tông tự chèn cường độ cao đã được sử dụng xây dựng cảng, sân bay từ nhiều năm nay. Sân bay quốc tế Hong Kong là công trình tiêu biểu sử dụng gạch bê tông tự chèn cường độ cao với thiết kế và kỹ thuật thi công hiện đại. Đây là một trong những sân bay có lưu lượng máy bay cao nhất thế giới bao gồm cả máy bay hạng nặng. Sân bay lại xây dựng trên nền đất có độ lún cao. Với yêu cầu bề mặt phải chịu được nhiên liệu, giảm thiểu số lần và diện tích các khu vực phải ngừng hoạt động để sửa chữa khi bề mặt bị gãy do độ lún khác nhau, gạch bê tông tự chèn cường độ cao đã được chọn lựa làm vật liệu lát bề mặt khu vực đậu đỗ máy bay và các khu vực đậu xe.
Sân bay quốc tế Hong Kong sử dụng gạch bê tông tự chèn cường độ cao lát khu vực đậu đỗ máy bay và khu vực đậu xe
Tại Việt Nam, công nghệ lát bề mặt bằng gạch bê tông tự chèn mới chỉ được sử dụng ở những công trình không chịu tải trọng nặng như vỉa hè, đường đi bộ. Các sân bay, cảng biển vẫn dùng BTXM truyền thống.
Một trong những lý do gạch bê tông tự chèn cường độ cao chưa được sử dụng cho các công trình cảng biển, sân bay ở Việt Nam là do chưa có nguồn vật liệu đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe về mặt kỹ thuật. Ngành sản xuất vật liệu này ở nước ta còn gặp khó khăn, có sai số lớn, khả năng kháng mòn thấp, độ hút nước lớn, …
Thời gian gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ sản xuất gạch bê tông, tình hình đã có sự thay đổi. Công nghệ ép rung bán khô thay cho công nghệ đúc truyền thống đã sản xuất được gạch tự chèn cường độ cao, đáp ứng các yêu cầu về chất lượng và kỹ thuật để xây dựng sân bay, cảng biển. Với công nghệ này, hỗn hợp nguyên liệu đầu vào đá mi, cát, xi măng được trộn với nước (ít nước), sau đó đưa vào khuôn máy ép rung để bê tông được lèn chặt theo khuôn định sẵn, tạo hình cho viên gạch. Các khâu chọn nguyên liệu đầu vào, phối liệu, lực rung ép, ... là các yếu tố quan trọng, quyết định cường độ và chất lượng của gạch.
Cảng Cái mép-Gemalink là dự án cảng biển đầu tiên ở Việt Nam thiết kế sử dụng gạch bê tông tự chèn cường độ cao làm vật liệu lát bề mặt công trình. Để đảm bảo chất lượng, chủ đầu tư và tư vấn giám sát - Royal Haskoning DHV Hà Lan, nhà tư vấn kỹ thuật hàng đầu thế giới trong lĩnh vực xây dựng cảng biển, sân bay đã tiến hành tìm kiếm nguồn cung cấp, sản xuất vật liệu phù hợp cho dự án: gạch bê tông tự chèn phải đạt cường độ 600MPa, bề mặt nhám, không bị bong tróc,… Để đạt được các yêu cầu này, chủ đầu tư và tư vấn giám sát đã lựa chọn phương án gạch sản xuất theo công nghệ ép rung nguyên khối, loại bỏ phương án đúc ướt do bề mặt sản phẩm nhẵn, không đảm bảo độ nhám và phương án ép rung bán khô hai lớp do không đảm bảo tiêu chí tránh bong tróc bề mặt trong quá trình sử dụng.
Sau một thời gian dài khảo sát, sản phẩm của Công ty Vật Liệu Xanh Đại Dũng (DDG), KCN Hiệp Phước, Nhà Bè, thành phố Hồ Chí Minh, sản xuất theo công nghệ ép rung bán khô trên dây chuyền thiết bị của Hàn Quốc, tự động hóa hoàn toàn đã được lựa chọn và tháng 5/2020 vừa qua, công tác lát bề mặt cho cảng Cái Mép-Gemalink đã bắt đầu.
Thẩm định gạch bê tông tự chèn cường độ cao cho cảng Cái Mép-Gemalink tại nhà máy DDG
Lát bề mặt cảng Cái Mép-Gemalink bằng gạch tự chèn cường độ cao do DDG sản xuất
Việc được sử dụng lát bề mặt cho một trong những cảng biển hiện đại hàng đầu của Việt Nam, có tầm quan trọng lớn như cảng Cái Mép-Gemalink thể hiện sự ưu việt của gạch tự chèn cường độ cao đối với việc xây dựng các công trình chịu trọng tải lớn trên nền đất yếu. Đây là một giải pháp phù hợp, có nhiều ưu điểm, đáng được xem xét khi xây mới hoặc sửa chữa, nâng cấp các cảng biển, sân bay… có điều kiện địa chất tương tự tại Việt Nam.
Trịnh Nhiên - Giám đốc công ty CP VLX Đại Dũng