“Tấm chắn rác bằng bê tông tính năng cao”- Bệ đỡ của công nhân vệ sinh

(NTD) - Tấm chắn rác (sau đây viết tắt là TCR) là một chi tiết trong cửa thu nước mưa. Cửa thu nước mưa lại là một bộ phận trong hệ thống thoát nước mưa trong đô thị. Nước mưa sau khi rơi xuống vỉa hè, mặt đường sẽ được dẫn đến cửa thu nước, chảy qua chi tiết này để tập trung vào hố thu, rồi theo hệ thống thoát nước dọc để thoát ra các cửa xả. Để rác rưởi trên đường phố không làm tắc cửa thu, hố ga, cũng như hệ thống thoát nước dọc – ngang của đô thị, cửa thu phải bố trí TCR.

Tấm chắn rác: tưởng dễ, hóa khó - tại sao?

TCR có thể bố trí theo các hình thức: thẳng đứng, nằm ngang hoặc nghiêng một góc so với phần xe chạy, tương ứng chúng ta sẽ có các loại: TCR đứng, TCR nằm hoặc TCR nghiêng.

bien cuong

Tác giả Nguyễn Biên Cương đang trình bày Tấm chặn rác (TCR) – đối tượng nghiên cứu của giải pháp kỹ thuật

TCR đứng được bố trí ở cửa thu nước đứng, lúc này TCR sẽ được bố trí nằm lọt trong bó vỉa thẳng đứng, không chịu tác dụng lực trực tiếp của hoạt tải bánh xe. Tương tự như TCR đứng, TCR nghiêng cũng được bố trí nằm lọt trong các loại bó nghiêng, hoạt tải bánh xe có thể tác dụng hạn chế lên tấm, chủ yếu là bánh trước. Khác biệt với hai loại trên, TCR nằm được bố trí ở cửa thu nước nằm. Bánh xe hoạt tải sẽ tác dụng trực tiếp lên TCR.

Theo các chuyên gia về giao thông đô thị, Về mặt chịu lực, TCR là một cấu kiện chịu uốn, khi tải trọng xe cộ đè qua tấm sẽ làm phát sinh trong tấm ứng suất cắt và ứng suất kéo khi uốn. Các giải pháp đã biết thông thường dùng vật liệu thép, gang, bê tông cốt thép hoặc composite để chế tạo các loại TCR

TCR bằng thép thường là các lưới tấm thép đúc hoặc tấm lưới thép mạ kẽm. Loại này có kết cấu thanh mảnh, có diện tích thoát nước hiệu dụng cao nhất. Để tránh thép bị han rỉ, phải dùng các loại thép không rỉ hoặc thép mạ kẽm, nên giá của loại này rất cao.

TCR bằng gang thường là các tấm gang đúc. Loại này có kết cấu nặng nề hơn thép, do gang là loại vật liệu chịu kéo kém hơn thép rất nhiều. Diện tích thoát nước hiệu dụng thuộc loại trung bình. Để tránh bị ăn mòn, han rỉ, TCR bằng gang phải dùng các loại gang trắng, gang cầu, nên giá thành của loại này khá cao, xấp xỉ các loại TCR bằng thép. Đây là loại TCR nặng nhất, do kết cấu khá nặng nề và gang là loại vật liệu có tỷ trọng lớn. Nếu TCR sử dụng gang xám sẽ làm cho giá thành TCR rẻ hơn, nhưng sẽ nhanh bị ăn mòn do chịu tác động của các yếu tố khí quyển, đặc biệt là các tia tử ngoại (còn gọi là tia cực tím, tia UV) và các tác nhân gây ăn mòn khác trong khu vực cửa thu nước, mặt khác độ chịu uốn của gang xám thấp nên không ứng dụng được cho TCR nằm.

Cả 2 loại TCR bằng thép và gang đều dễ bị mất trộm do vật liệu này có khả năng tái chế và có giá trị lớn. Hiện tượng mất trộm các TCR bằng thép, gang xảy ra trên phạm vi toàn cầu, kể các ở các nước phát triển ở Tây Âu, Bắc Mỹ.

TCR bằng composite được chế tạo từ các loại vật liệu tổng hợp, có chất nền là các loại nhựa hữu cơ. Loại này có diện tích thoát nước hiệu dụng thuộc loại trung bình. Kết cấu khá thanh mảnh, nhẹ, do composite có khối lượng riêng thấp. Composite là loại vật liệu không có khả năng tái chế, nên TCR loại này không bị mất trộm. Giá của TCR bằng composite chỉ bằng khoảng 70 ¸ 80% so với TCR bằng thép hoặc gang. Nhược điểm chính của TCR bằng composite là không bền vững khi chịu tác dụng của các yếu tố khí quyển (nước mưa, nước mặt, ánh nắng mặt trời chứa nhiều tia UV). Sau một vài năm sử dụng, TCR bằng composite thường bị bạc màu, dòn, dễ gãy vỡ, hư hỏng khi chịu tác dụng của bánh xe hoạt tải.

TCR bằng bê tông xi măng cốt thép (sau đây viết tắt là BTXMCT) sử dụng vật liệu bê tông và cốt thép  để chế tạo TCR, giá thành của TCR khá hợp lý. Bê tông xi măng (sau đây viết tắt là BTXM) là vật liệu khá rẻ tiền, khá bền vững trong môi trường có các tác nhân gây ăn mòn, không như các loại vật liệu thép, gang. Dưới tác dụng của các yếu tố khí quyển, đặc biệt là tia UV, cường độ của BTXM hầu như không bị suy giảm như vật liệu composite. Cốt thép trong BTXMCT được bố trí để chịu đựng ứng suất kéo khi uốn phát sinh trong tấm.

Tuy nhiên, do BTXMCT vẫn phải sử dụng cốt thép là loại vật liệu đắt tiền và có khả năng tái chế nên TCR bằng BTXMCT vẫn có thể bị đập vỡ, lấy trộm cốt thép . Ngoài ra, bê tông để chế tạo TCR BTXMCT hiện nay có mác không cao, khả năng chống xâm thực thấp, lại được đúc bằng thủ công nên thường có chất lượng thấp. Một nhược điểm cần lưu ý nữa là: cấu kiện TCR bằng BTXMCT có chiều dày nhỏ, đôi khi phải bố trí cốt thép gần trục trung hòa, không phát huy được khả năng chịu kéo tốt của cốt thép. Mặt khác, chiều dày lớp bê tông bảo vệ của cốt thép thường rất nhỏ, dẫn đến việc cốt thép trong BTXMCT nhanh bị ăn mòn, han rỉ. TCR loại này thường có chất lượng giảm nhanh sau một thời gian sử dụng không dài. Để đảm bảo đủ chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép, bắt buộc phải cấu tạo các TCR bằng BTXMCT có kích thước các thanh chắn rác có chiều rộng lớn, làm cho diện tích thoát nước hiệu dụng của TCR bằng BTXMCT rất nhỏ, nhỏ nhất so với TCR chế tạo từ các loại vật liệu khác.

Theo kỹ sư Nguyễn Biên Cương, từ việc thống kê, phân tích ưu nhược điểm của các loại TCR làm bằng các loại vật liệu khác nhau kể trên, có thể thấy giải pháp kỹ thuật mới “phương pháp sản xuất tấm chắn rác bằng bê tông tính năng cao” nếu nghiên cứu thành công sẽ tạo ra được các TCR vừa có mẫu mã đẹp, diện tích thoát nước hiệu dụng cao, vừa không bị mất trộm, không bị ăn mòn hoặc lão hóa do tác động của tia UV cũng như các tác nhân gây ăn mòn khác, vừa dễ chế tạo và có giá thành thấp.

Bệ đỡ của công nhân vệ sinh ra đời.

Để đạt được mục đích này, giải pháp kỹ thuật mới đã sử dụng công nghệ (phương pháp) sản xuất tấm chắn rác từ một loại bê tông đặc biệt, có một số tính năng cao được lựa chọn cho phù hợp với điều kiện làm việc của TCR, đó là bê tông tính năng cao hoặc bê tông hiệu năng cao HPC (High Performance Concrete).

Theo các chuyên gia thẩm định,về mặt kinh tế,TCR-HPC có giá rẻ hơn nhiều so với các TCR bằng gang và composite hoặc BTXM cốt thép. Trong điều kiện có cùng hình dáng cấu tạo về khả năng thoát nước và khả năng chịu lực, TCR-HPC có giá chỉ bằng 40% so với các loại TCR bằng gang hoặc thép, giá bằng 70% các loại TCR bằng composite. Với 1km đường đô thị có từ 40 đến 80 cửa thu nước, sẽ tiết kiệm được từ 50 triệu đến 200 triệu đồng khi sử dụng TCR-HPC. TCR-HPC không bị han gỉ, không bị ăn mòn bởi các tác nhân xâm thực, tiết kiệm được chi phí thay thế từ 100 triệu ¸ 400 triệu/1km đường đô thị trong vòng 10 đến 15 năm khai thác so với các loại TCR bằng gang, thép, composite hoặc BTXMCT. Điều này thể hiện rất rõ nét khi sử dụng TCR-HPC trong các đô thị ven biển, cửa biển như: Hạ Long, Đồ Sơn, Sầm Sơn, Cửa Lò, Đồng Hới, Đà Nẵng, Quy Nhơn, Nha Trang, Vũng Tàu..

Mặt khác, TCR-HPC không có khả năng tái chế, không bị mất trộm như các loại TCR bằng gang thép, tiết kiệm được chi phí thay thế trong quá trình sử dụng khai thác đường đô thị. Lợi thế này tương tự các loại TCR bằng composite. Cửa thu nước có TCR sẽ hạn chế rác rưởi lọt vào hệ thống thu-thoát nước, làm giảm chi phí nạo vét hệ thống hàng năm. Việc không bị mất trộm TCR-HPC làm cho các nhà thầu xây lắp tiết kiệm được chi phí bảo vệ trong khoảng thời gian: sau khi lắp đặt TCR đến trước khi bàn giao đưa công trình vào sử dụng.

Đó là chưa kể, về mặt xã hội, TCR-HPC có khả năng thoát nước cao hơn nhiều so với các loại TCR bằng BTXMCT có cùng kích thước. Điều này sẽ làm tăng khả năng thoát nước của cửa thu, không gây ngập úng đô thị khi trời mưa, không gây ra các xáo trộn giao thông cũng như nhịp sống đô thị về mùa mưa như loại TCR bằng BTXMCT. TCR-HPC không bị mất trộm nên không để lại các hố sâu trên phần xe chạy, hạn chế được các tai nạn đường bộ khi xe cộ sập hố, cải thiện được điều kiện an toàn xe chạy so với các loại TCR sử dụng các giải pháp đã biết khác.

Ngoài ra, TCR-HPC sử dụng cốt liệu là các loại phế thải mỏ đá góp phần cải thiện môi trường ở các mỏ khai thác đá. Việc sử dụng các TCR bằng gang gây ô nhiễm môi trường và tốn rất nhiều năng lượng khi nấu chảy gang để đúc TCR, sử dụng TCR-HPC sẽ giải quyết được vấn đề này cho xã hội. TCR-HPC không giống các loại TCR bằng gang – bị han gỉ, không gây ô nhiễm nguồn nước cho đô thị.

Giải pháp kỹ thuật “Phương pháp sản xuất tấm chắn rác bằng bê tông tính năng cao” đã được cấp Bằng độc quyền sáng chế số 11303 theo Quyết định số 18368/QĐ-SHTT ngày 08/04/2013 của Cục SHTT – Bộ Khoa học và Công nghệ.

Giải pháp kỹ thuật mới đã được chuyển giao công nghệ cho Công ty Cổ phần Granite Việt (GVC) tại Đà Nẵng từ năm 2013. Các loại TCR-HPC đã được Công ty GVC sản xuất đại trà và cung cấp ra thị trường từ năm 2013 thông qua rất nhiều Hợp đồng kinh tế. Số lượng sản phẩm và doanh số được liệt kê ở Phụ lục 1 (Bảng kê chi tiết bán hàng).

Các sản phẩm TCR-HPC của công ty GVC cung cấp đã được các đơn vị quản lý chuyên ngành có văn bản chấp nhận đưa vào sử dụng, thay thế TCR bằng gang hoặc composite như: Khu quản lý đường bộ V (nay là Cục đường bộ 3), Sở GTVT Đà Nẵng, Sở GTVT Quảng Nam, Sở GTVT Bình Định, Sở GTVT Phú Yên, Sở GTVT Kontum…

TCR-HPC sản xuất theo công nghệ của giải pháp kỹ thuật mới đã được Công ty GVC cung cấp cho các đơn vị áp dụng tại: dự án cải tạo mở rộng QL1A đoạn Quảng Nam – Quảng Ngãi – Bình Định, dự án đường và cầu Nguyễn Tri Phương – Đà Nẵng, dự án đường vành đai phía Nam thành phố Đà Nẵng, khu resort Laguna Thừa Thiên Huế,  khu đô thị sinh thái Hòa Xuân – Đà Nẵng, dự án cải tạo nâng cấp đô thị thành phố Đông Hà, dự án khu đô thị phía Nam thành phố Đông Hà, dự án khu đô thị Núi Thành – Quảng Nam, tiểu dự án 2 và 3 đọan Phú Yên – Vũng Rô, dự án cải tạo QL24 đoạn Tân Cảnh – KonTum, dự án nâng cấp mở rộng QL26 đoạn Buôn Ma Thuật…

Hiện rất nhiều chủ đầu tư, nhà đầu tư quan tâm ứng dụng TCR-HPC do các ưu điểm nổi bật của nó là: cường độ cao, giá thành rẻ, không bị mất trộm, không bị xâm thực, han rỉ.

Việt Quang