Đề xuất sử dụng tà vẹt composite thay thế cho tà vẹt gỗ

Sản phẩm của công nghệ mới, vật liệu mới

Trong thời quan qua, Viện Khoa học và Công nghệ GTVT được Bộ GTVT, Bộ Khoa học và Công nghệ giao thực hiện nhiều đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ và cấp Nhà nước.

Việc ứng dụng các vật liệu mới, công nghệ mới trong xây dựng các công trình GTVT như đường bộ, đường sắt, hầm... cũng như công tác quản lý, bảo trì khai thác các công trình giao thông là rất thiết thực, nhằm góp phần nâng cao hiệu quả đầu tư, tiết kiệm chi phí xây dựng, tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng công trình. Vì vậy, việc đánh giá chính xác hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của các công nghệ mới, vật liệu mới giúp đề xuất phạm vi ứng dụng hiệu quả cần phải thực hiện để tham mưu cho Bộ GTVT ban hành các quy trình, quy phạm, tiêu chuẩn và chỉ dẫn kỹ thuật làm cơ sở áp dụng đại trà công nghệ cho tương lai.

Thông qua thực tiễn triển khai ứng dụng dịch vụ khoa học công nghệ, bám sát Chiến lược phát triển khoa học và công nghệ giai đoạn 2016 - 2020 và định hướng đến năm 2030, Viện Khoa học và Công nghệ GTVT đã đề xuất và được Bộ GTVT giao cho thực hiện các nhiệm vụ theo chức năng, trong đó có nhiệm vụ số 04: "Đánh giá và đề xuất ứng dụng các giải pháp công nghệ mới, vật liệu mới trong ngành GTVT năm 2022" với 3 công nghệ mới, trong đó có Báo cáo "Đánh giá và đề xuất công nghệ tà vẹt composite cho đường sắt quốc gia".

Đánh giá ứng dụng

Hiện nay, thị trường toàn cầu về vật liệu tổng hợp (composite) đang gia tăng nhanh chóng do có nhiều ưu điểm, bao gồm tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao, khả năng chống ăn mòn, độ ẩm và côn trùng rất tốt, đồng thời có tính không dẫn nhiệt và điện. Vật liệu này có thể được chế tạo theo yêu cầu cụ thể của tà vẹt đường sắt. Từ đó, tà vẹt sợi tổng hợp có thể là một sự thay thế phù hợp cho bê tông, thép và đặc biệt là gỗ hiện có trong cả mạng lưới đường sắt.

Tại Việt Nam, tà vẹt sợi tổng hợp mới chỉ áp dụng thí điểm tại đường sắt đô thị dự án Metro Bến Thành - Suối Tiên và cho tình trạng hoạt động tốt. Trước tình trạng khan hiếm nguồn cung sản phẩm tà vẹt gỗ đúng chất lượng để sử dụng thay thế, lắp đặt mới, việc áp dụng tà vẹt sợi tổng hợp cho hệ thống đường sắt Việt Nam là giải pháp được tính đến cho tương lai.

Hiện tại, trên thế giới có hai tiêu chuẩn kỹ thuật quy định cho tà vẹt sợi tổng hợp là Tiêu chuẩn JIS E1203-2007 của Nhật Bản và Tiêu chuẩn CJ/T399-2012 "tà vẹt sợi tổng hợp - chế tạo từ bọt polyurethane cốt sợi gia cường" của Trung Quốc. Trong đánh giá này, sản phẩm tà vẹt được sản xuất tại Trung Quốc, do đó tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng cho đánh giá chất lượng sản phẩm được tuân theo quy định trong Tiêu chuẩn CJ/T399-2012.

Về tuổi thọ, trên thế giới, tà vẹt sợi tổng hợp đã được sử dụng trên hệ thống đường sắt tại nhiều quốc gia như Nhật Bản, Trung Quốc, Đài Loan, Mỹ và châu Âu. Việc sử dụng tà vẹt sợi tổng hợp đều được đánh giá mang lại hiệu quả tích cực, được nhận định có tuổi thọ sử dụng lên đến 40 - 50 năm. Giá thành của sản phẩm tà vẹt sợi tổng hợp cao gấp khoảng 4 lần giá thành của tà vẹt gỗ.

Về môi trường, việc sử dụng tà vẹt sợi tổng hợp thay thế tà vẹt gỗ là giải pháp kỹ thuật mang lại nhiều lợi ích về môi trường. Việc khai thác gỗ quý phục vụ nhu cầu của con người trong đó có sử dụng làm tà vẹt gỗ… khiến diện tích rừng tự nhiên suy giảm, làm cho nguồn tài nguyên rừng, gỗ ngày càng cạn kiệt… Từ đó, môi trường sống của nhân loại bị đe dọa, thiên tai (lũ lụt, hạn hán, cháy rừng…) và thời tiết khí hậu khắc nghiệt ngày càng xuất hiện nhiều, không ít động vật, thực vật bị đe dọa, có nguy cơ tuyệt chủng. Do đó, việc sử dụng tà vẹt sợi tổng hợp thay thế tà vẹt gỗ là một giải pháp tốt để bảo vệ môi trường, tài nguyên rừng, phục vụ phát triển bền vững.

Tính ưu việt của tà vẹt composite

Qua quá trình kiểm tra, đánh giá thử nghiệm trong phòng và thử nghiệm hiện trường tà vẹt sợi tổng hợp cho thấy, các kết quả thử nghiệm trong phòng về các chỉ tiêu kỹ thuật của tà vẹt sợi tổng hợp đều đạt yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm quy định trong Tiêu chuẩn CJ/T399-2012. Kết quả theo dõi hoạt động của tà vẹt tại hiện trường như sau:

- Tình trạng và các thông số kỹ thuật của tà vẹt sợi tổng hợp cũng như hệ thống đường trên cầu tại vị trí lắp đặt tà vẹt ngoài hiện trường vẫn duy trì trạng thái tốt, không có sự thay đổi so với thời điểm ban đầu lắp đặt.

- Tà vẹt sợi tổng hợp được gia cường bởi sợi thủy tinh liên tục có những đặc tính giống như gỗ tự nhiên như trọng lượng nhẹ, công tác gia công lắp đặt dễ dàng và tương tự tà vẹt gỗ. Bên cạnh đó, tà vẹt sợi tổng hợp có độ bền và các đặc tính kỹ thuật tốt hơn tà vẹt gỗ lắp đặt cùng thời điểm.

Giá thành của sản phẩm tà vẹt sợi tổng hợp trung bình gấp 4 lần giá của tà vẹt gỗ, tuy nhiên tuổi thọ khai thác sử dụng của tà vẹt sợi tổng hợp có thể lên đến 50 năm, trong khi đối với tà vẹt gỗ chỉ khoảng 2 - 3 năm đã bị hư hỏng và phải thay thế. Vì vậy, xét về quá trình khai thác sử dụng lâu dài thì tà vẹt sợi tổng hợp sẽ cho hiệu quả kinh tế và xã hội cao hơn tà vẹt gỗ trong bối cảnh nguyên liệu gỗ ngày càng khan hiếm và vấn đề bảo vệ môi trường.

Do đó, Viện Khoa học và Công nghệ GTVT đề xuất sử dụng tà vẹt sợi tổng hợp là một phương án phù hợp có thể sử dụng để thay thế cho tà vẹt gỗ, tà vẹt bê tông, tà vẹt thép trong các công trình đường sắt quốc gia, đặc biệt là thay thế tà vẹt gỗ trên đường, cầu đường sắt và ghi hiện đang có tình trạng hư hỏng, xuống cấp nhanh, có thể lắp đặt mới hoàn toàn hoặc sử dụng thay thế một phần các tà vẹt gỗ; có thể đặt trực tiếp tà vẹt trên dầm thép, đặt trên cầu có máng đá ballast, đồng thời chỉ sử dụng tà vẹt sợi tổng hợp nguyên khối theo kích thước quy định, không sử dụng tà vẹt sợi tổng hợp có mối nối bằng keo.

Viện Khoa học và Công nghệ GTVT cũng đề nghị Bộ GTVT tiếp tục triển khai nghiên cứu thử nghiệm tà vẹt sợi tổng hợp trong ghi tại hiện trường, tà vẹt sợi tổng hợp có mối nối bằng keo hoặc tà vẹt nguyên khối để khẳng định tính hiệu quả và mở rộng phạm vi áp dụng tà vẹt sợi tổng hợp trên hệ thống đường sắt quốc gia Việt Nam (theo Đề cương thử nghiệm tà vẹt sợi tổng hợp đã được Bộ GTVT phê duyệt tại Văn bản số 567/BGTVT-KHCN ngày 20/01/2021).

Ngoài ra, Viện cũng đưa ra đề xuất Bộ GTVT tiếp tục nghiên cứu, thử nghiệm và hoàn thiện nội dung liên quan đến tà vẹt sợi tổng hợp và ban hành TCVN: Tà vẹt sợi tổng hợp - Yêu cầu kỹ thuật, phương pháp thử, thi công và nghiệm thu, hài hòa với tiêu chuẩn quốc tế.