[Khoa Học Vật Liệu] Bê Tông Asphalt Phần 8

Chia sẻ: Danh Ngoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

155
lượt xem 52
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhựa đường có thể được tách ra từ các thành phần khác của dầu thô (chẳng hạn naphtha, xăng và dầu điêzen) bằng quy trình chưng cất phân đoạn, thông thường dưới các điều kiện chân không.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: [Khoa Học Vật Liệu] Bê Tông Asphalt Phần 8

Chương 9 CH T O H N H P BÊ TÔNG ASPHALT 9.1. KHÁI QUÁT V CÔNG NGH CH T O BÊ TÔNG ASPHALT M c ñích c a vi c ch t o là t o ra m t h n h p bê tông asphalt ñ ng nh t trong ñó các h t c t li u l n ñư c phân tán ñ u và trên b m t c a các h t ñư c b c l p bitum. Ch t lư ng c a vi c ch t o nh hư ng ñ n cư ng ñ , ñ n ñ nh nư c c a bê tông asphalt. Ch t lư ng c a l p bitum trên b m t c a h t khoáng có th làm tăng ho c gi m các tính ch t k thu t c a bê tông asphalt. N u vi c tr n có ch t lư ng th p thì cư ng ñ có th gi m ñ n 2%. Nhi t ñ khi tr n bê tông asphalt thư ng t 120 – 1600C tuỳ theo lư ng và lo i bitum ñư c s d ng. Trong h n h p bê tông asphalt thư ng ñư c chia ra làm 3 pha: c ng – ñá dăm; l ng – bitum; khí – không khí. L c dính bám t t nh t c a bitum trên b m t ñá xu t hi n trong ñi u ki n sau: σk > σb + σbk σk – s c căng b m t c a ñá trong ñó: σb – s c căng b m t c a bitum σbk – s c căng b m t c a ñá v i bitum (25 – 40 epg/cm2) Th i gian nhào tr n cũng nh hư ng ñ n ch t lư ng c a h n h p bê tông asphalt. Công ngh ch t o bê tông asphalt chia ra các giai ño n sau: Chu n b ; S y nóng nguyên li u, tr n khô, gia công bitum; Tr n h n h p. Công ngh ch t o bê tông asphalt hoàn toàn phù h p v i các nguyên t c c a công ngh lý thuy t ñ c k t v t li u nhân t o. Tuy nhiên công ngh này có m t s ñi m khác nhau khi ch t o các d ng bê tông asphalt khác nhau. 9.2. CHU N B Chu n b ñá và cát: ñá và cát ñư c làm s ch b ng nư c (có th r a trong máy ho c r a trên băng truy n) và v n chuy n ñ n kho ch a. Cát và ñá ñư c gia nhi t ñ n nhi t ñ t 140 – 1600C ñ i v i h n h p bê tông asphalt nóng và 100 – 1200C ñ i v i h n h p bê tông m. Có 3 d ng ñ s y nóng c t li u, g m: lo i các thùng s y ng n cho t ng m ; thùng s y hình tr quay; và tháp s y. Sàng phân lo i c t li u thành 4 lo i theo ñư ng kính h t ñư c ch a các thùng ch a riêng. Chu n b b t ñá: b t ñá sau khi nghi n nh ñư c ki m tra ch t lư ng và sau ñó ñư c ch a xilô riêng, không c n gia nhi t.
Chu n b bitum: bitum ñư c gia nhi t trong thi t b ñ c bi t. ð i v i bitum quánh nhi t ñ t 140 – 1600C, còn ñ i v i bitum l ng t 90 – 1000C. Quá trình gia nhi t bitum ñ m b o ñ t t i ñ nh t ñ có th nhào tr n và dính bám t t v i v t li u khoáng. 9.3. TR N BÊ TÔNG ASPHALT 9.3.1. PHÂN LO I TR M TR N Theo tính năng s n xu t có th có 3 d ng tr m tr n: Tr m tr n chu kỳ (theo t ng m ) s y nóng gián ti p; Tr m tr n chu kỳ s y nóng tr c ti p; Tr m tr n liên t c s y nóng tr c ti p. Các lo i tr m này có th ñư c l p ñ t c ñ nh ho c l p ñ t di ñ ng trên công trư ng. Lo i c ñ nh thư ng là các tr m tr n l n. Theo năng su t tr n thì có các lo i tr m tr n: r t l n công su t 200 – 400T/gi ; lo i l n 80 – 150T/gi ; lo i trung bình 40 – 60T/gi ; lo i nh dư i 30T/gi . 9.3.2. TR M TR N CHU KỲ S Y NÓNG GIÁN TI P V i các tr m tr n chu kỳ s y nóng gián ti p, c t li u và bitum ñã ñư c chu n b tr n thành t ng m t 300 – 5000kg, th i gian tr n t 50 – 80 giây. Quá trình ho t ñ ng c a lo i tr m tr n này như sau: Hình 9.1. Tr m tr n chu kỳ s y nóng gián ti p V n chuy n c t li u b ng xe ho c băng truy n ñ n b ph n rang s y là m t thùng quay l n b ng kim lo i ñư c ñ t nghiêng t 2 – 100 theo tr c c a thùng. ð u ñ t b ng
nhiên li u gas ho c d u ph n th p nh t c a thùng t o ra lu ng hơn nóng ñi qua thùng và thoát ra ñ u cao cu i thùng. C t li u ngu i ñi qua thùng quay t c a trên ñư c chuy n d n qua lu ng khí nóng và b nung nóng kho ng gi a và ra ph n cu i c a thùng trên các g u nâng. Nhi t ñ c a c t li u thư ng là 1600C. V t li u ñư c v n chuy n th ng ñ ng ñ n b sàng c a tháp, ñó c t li u ñư c phân chia thành nhóm theo c h t xác ñ nh và ñư c lưu tr trong các thùng gi nhi t. V t li u ñư c l y ra t m i thùng ñư c ñ nh lư ng và n p vào ph u theo trình t t c h t l n nh t ñ n c h t nh nh t. M i lo i c t li u ñư c phân riêng theo yêu c u cho t ng m tr n theo công th c thi t k . Bitum sau khi ñã ñư c gia nhi t ñư c lưu gi trong b n ch a và ñư c d n vào máy tr n thông qua m t van ñ nh lư ng. C t li u sau khi ñ nh lư ng xong ñư c ñ vào máy tr n. Máy tr n thư ng là m t lo i bán c u có hai tr c quay có l p cánh tr n xiên góc v i tr c. Bitum s ñư c cho vào trong quá trình tr n h n h p. Th i gian tr n thư ng t 30 – 60 giây, th i gian này ñ ñ m b o ñư c các h t c t li u b c ñ u bitum và các c h t c t li u ñư c phân b ñ u trong h n h p. H n h p tr n xong ñư c x tr c ti p vào ôtô chuyên d ng v n chuy n ra công trư ng. Tr m tr n ho t ñ ng theo chu kỳ (t ng m ) do c t li u ñư c gia nhi t trư c khi tr n (c p nhi t gián ti p) nên d dùng và ñi u ch nh ñư c ch t lư ng c a h n h p. Lo i tr m tr n này phù h p v i vi c thi công ñư ng và sân bay. Nó ñư c ñ t c ñ nh và có công su t t 100 – 400T/gi Hình 9.2. Sơ ñ c u t o tr m tr n chu kỳ s y nóng gián ti p 1 . C t li u ngu i; 2. ð nh lư ng c t li u ngu i; 3 . Băng truy n; 4 . Nung c t li u; 5 . Hút b i c t li u; 6 . ng khói; 7 . Băng truy n; 8. Sàng; 9 . thùng ch a; 10 . Cân; 11 . Thùng tr n;
12 . Thùng ch a b t khoáng t nhiên; 13 . Thùng ch a bitum nóng; 14 . ð nh lư ng bitum Hình 9.3. Tr m tr n ñu c l p ñ t ñ ph c v xây d ng sân bay 9.3.3. TR M TR N CHU KỲ C P NHI T TR C TI P Lo i tr m tr n này, c p ph i c t li u ngu i ñư c ñ nh lư ng theo t ng m t b ph n c p li u ngu i và ñư c ñ vào thùng s y ñ rang khô và s y nóng r i ñư c x vào máy tr n ñ tr n v i bitum. b ph n c p li u ngu i, c p ph i c t li u ngu i theo t l ñ nh s n ñư c ñ vào ph u ñ ki m tra tr ng lư ng trư c khi rang s y. T l c t li u không ñư c thay ñ i trong su t quá trình và do v y vi c ñi u khi n c p li u ngu i ph i r t chính xác. T ph u ñ nh lư ng các c t li u ñư c cho vào thùng s y t ng m m t. Th c t th i gian nung s y m t m khá ng n. Sau ñó c t li u ñư c cho vào máy tr n thông thư ng ñ tr n v i bitum. Lo i tr m tr n này là tr m tr n chu kỳ c p nhi t tr c ti p vì h n h p c t li u ngu i ñư c xác ñ nh thành ph n trư c khi gia nhi t. Chúng cho phép thay ñ i nhanh chóng các ch tiêu k thu t h n h p và không b h n ch b i dung lư ng thùng ch a c t li u nóng. Công su t c a tr m có th ñ t t 50 – 200T/gi . Tuy nhiên kho c t li u có ñ m l n hơn 2% thì dùng tr m tr n này s không kinh t (v i yêu c u s y khô v t li u). Do v y lo i tr m tr n này thích h p v i các lo i v t li u yêu c u nhi t ñ v a và th p như ñá dăm tr n bitum hơn là nh ng h n h p có hàm lư ng cát cao như bê tông nh a. 9.3.4. TR M TR N LIÊN T C C P NHI T TR C TI P Các tr m tr n này cung c p các h n h p v t li u khoáng – bitum mà không dùng h th ng các thùng ch a c t li u nóng, ph u ñ nh lư ng và thùng tr n. V nguyên t c h th ng c p c t li u ngu i gi ng như mô t trên. Tuy nhiên tr m tr n thùng quay – tr m tr n liên t c c p nhi t tr c ti p thì c t li u ñư c c p liên t c t các thùng c p c t li u ngu i. Thành ph n c p ph i c t li u ph i chính xác b i b t kỳ m t sai sót nào v t
l c p li u s ch ñư c phát hi n khi các m u c a h n h p v t li u tr n xong ñư c phân tích phòng thí nghi m. Các thùng c p li u ngu i ñ c t li u vào các băng t i, các băng t i này l n lư t ñ các c t li u vào băng truy n t i. Vi c ph i c p li u ñư c th c hi n m i c u cân cho phép bi u th t c ñ c a dòng c t li u (làm gi m ñ m c t li u) và do v y cho phép tính toán ñư c lư ng c t li u m n và bitum c n thêm vào. Thùng quay ñây ñư c dùng khác v i thùng quay các tr m tr n chu kỳ c p nhi t gián ti p 2 ñi m cơ b n là: 1) ñ u ñ t ñ t ñ u cu i c a thùng quay và do v y c t li u ch y vào theo ng n l a; và 2) hình d ng c a các bu ng bên trong thùng quay ph c t p hơn. Hình 9.4. M t tr m tr n thùng quay Hình 9.5. Sơ ñ tr m tr n liên t c theo công ngh Turbin 1. Thùng ch a c t li u ngu i; 2. Băng truy n; 3 . Thùng ch a b t ñá; 4. b ph n c p bitum; 5. Vòi phun; 6. ng khói; 7. Silô ch a h n h p ñã tr n; A. Nung nóng c t li u; B. Tr n.
Bên trong thùng quay có hai khu v c. Khu v c th nh t ñ rang s y và c p ph i c t li u. Khu v c th hai ñ tr n c t li u nóng v i bitum. Khu v c tr n ñư c b o v b ng màn ch n ng n l a ho c thi t b làm tăng m t ñ c a màn c t li u ñ b o v c t li u ñã ñư c b c nh a (ñã tr n xong) kh i b c x nhi t t lò s y. Bitum ñư c phun vào thùng quay t i ñi m kh i ñ u c a khu v c hai. T c ñ c a dòng bitum t l v i dòng c t li u và ñư c kh ng ch ho c b ng các bơm ñ nh trư c các t c ñ khác nhau ho c b ng các van có ñ m khác nhau. So v i các tr m tr n khác lư ng khói x c a tr m tr n lo i này ch b ng 10% lư ng b i th i ra c a các lo i trư c ñây. ði u này ñ t ñư c là do lư ng b i khí sinh ra vùng rang s y ñư c h p th b i h n h p c p li u bitum vùng tr n. Các tr m tr n này g i là tr m tr n liên t c c p nhi t tr c ti p vì các c t li u ñư c rang s y liên t c trư c khi tr n v i bitum. Lo i tr m tr n này khó s d ng m t cách linh ho t và ñòi h i nh ng thay ñ i l n n u mu n thay ñ i d ng h n h p c n nhào tr n. Tuy nhiên vi c t ñ ng hoá ñi u khi n b ng máy tính ñã bư c ñ u kh c ph c ñư c nh ng v n ñ này. Lo i tr m tr n này tương ñ i ñơn gi n và các b ph n khá nh . Vì v y nó khá lý tư ng cho nh ng gói th u nh nơi c n l p ñ t tr m tr n t m th i, có th di chuy n ñư c. S ñơn gi n c a chúng cũng làm gi m chi phí b o dư ng và c i ti n ñ tin c y. Tuy nhiên ưu ñi m vư t tr i hơn c tr m tr n thùng quay là công su t c a chúng. Công su t c a các tr m này có th t 100 – 500T/gi . Chúng là thi t b lý tư ng cho nh ng gói th u xây d ng yêu c u v t li u ñá nh a cùng ch ng lo i v i kh i lư ng l n và trong m t th i gian dài. 9.4. KI M TRA K THU T C n xây d ng các phòng thí nghi m t i các tr m tr n ñ ki m tra ch t lư ng c a bê tông asphalt sau khi s n xu t nh m ñ m b o tính phù h p c a s n ph m so v i tiêu chu n. Hai ch tiêu k thu t ch y u là c p ph i và hàm lư ng nh a ñư c xác ñ nh trên các m u ñ i di n ñư c l y theo tiêu chu n quy ñ nh. Có th s d ng tiêu chu n Vi t Nam, tiêu chu n BS 598, hay tiêu chu n ASTM D4125. Ph i l y m t s m u th v t li u m t s v trí khác nhau: sau máy tr n, trên phuơng ti n v n t i, t i máy r i, t i m t ñư ng trư c và sau khi ñ m nén. Th nghi m các m u th này ñã ñư c trình bày t i Chương 6 c a cu n sách này. Căn c vào các k t qu th nghi m ñ ñánh giá và ñi u ch nh quá trình s n xu t. 9.5. TÁI CH BÊ TÔNG ASPHALT Tái ch bê tông asphalt cũ là c n thi t nh m t n d ng l i các v t li u. Vi c tái ch bê tông asphalt cũ có th chia ra làm 2 nhóm: tái ch t i hi n trư ng và tái ch trong nhà máy. 9.5.1. TÁI CH T I HI N TRƯ NG Có 3 hình th c ñ tái ch m t ñư ng bê tông asphalt cũ t i hi n trư ng, g m: r i l i; tr n l i; và x lý l i. Phương pháp r i l i: Nung nóng và cào x i m t ñư ng cũ v i chi u sâu kho ng 20mm sau ñó bê tông nh a nóng ñư c r i lên trên và lu lèn. Quá trình này ñư c hoàn
thành theo t ng v t di chuy n theo t ng t h p máy làm l i m t ñư ng ñ m b o ñ ch t và g n t t gi a v t li u m i và v t li u cũ. Phương pháp tr n l i: M t ñư ng ñư c nung nóng và cào x i sau ñó ñư c tr n v i bê tông asphalt m i trong m t máy tr n. H n h p ñư c tr n xong, r i và ñ m ch t ngay trên b m t ñư ng cũ. Phương pháp x lý ngu i: Cào x i m t ñư ng cũ v i chi u sâu ñ n 75mm. Nghi n v v t li u ñã x i lên ñ n kích c yêu c u. Tư i 2 ñ n 3 l n nhũ tương bitum, phay ñ u h n h p và lu b ng lu t 8 – 10T. Cu i cùng r i m t l p láng m t. Phương pháp này thư ng ñư c áp d ng cho m t ñư ng không nhi u xe ch y. Hình 9.6. Quá trình r i l i m t ñư ng 9.5.2. TÁI CH TRONG NHÀ MÁY (TR M TR N) Theo công ngh này v t li u ñư c bóc ra kh i m t ñư ng sau ñó ñư c v n chuy n ñ n tr m tr n. tr m tr n chúng ñư c nghi n nh , rang s y và tr n v i m t ph n các c t li u m i. Phương pháp này ñ m b o trong quá trình s n xu t không t o khí th i, khói và có ch t lư ng gi ng như bê tông asphalt s d ng các v t li u không tái ch . Vi c tái ch trong tr m tr n chu kỳ ñư c th c hi n nhi t ñ cao. V t li u tái ch và c t li u m i ñư c tr n ngay trong máy tr n nên s trao ñ i nhi t gi a v t li u m i và cũ ñư c th c hi n trong su t chu kỳ tr n. Ngư c l i, vi c tái ch b ng tr m tr n liên t c g n li n v i công ngh x lý v t li u ngay chính trong thùng quay. Phương pháp này không s ch nên ít ñư c dùng. Vi c nghiên c u v t li u tái ch c n ñư c ti p t c.
Phương pháp tái ch bê tông asphalt cũ trong nhà máy theo công ngh Nga: Vi c tái s d ng bê tông asphalt cũ, nh ng lo i ñã ñư c khai thác m t s năm sau khi có nh ng phá ho i do bi n d ng l n, có th ti n hành theo các hư ng sau: Phá ho i l p ph cũ v n chuy n ñ n máy chuyên d ng ABZ ñ gia công l i. L p ph cũ ñư c bóc ñi 40 – 50mm sau ñó r i lên l p m i. Nung s y bê tông asphalt cũ sau ñó tr n v i các ch t d o r i r i và ñ m ch t. Nung s y bê tông asphalt cũ, s d ng làm ph gia cho bê tông asphalt m i r i r i và ñ m ch c. Nung s y bê tông asphalt cũ, làm tơi, r i l p bê tông asphalt m i và ñ m ch t. Thông thư ng l p m t ñư ng bê tông asphalt có tu i th t 15 – 20 năm. Tuy nhiên, do nhi u tác ñ ng như ánh sáng m t tr i, ô xy hoá, t i tr ng giao thông v.v. làm gi m kh năng ch u l c, phá ho i l p ph . Trong quá trình s d ng thông thư ng lư ng bitum chi m kho ng 5 – 8% b già ñi và vì v y c n tách lư ng bitum ra kh i h n h p ñ gia công l i ho c gia công ngay trong h n h p cũ. Có th s d ng các ph gia, ho c cho thêm lư ng bitum m i. Tái ch bê tông asphalt trong nhà máy có th theo công ngh trên máy DC154 như ñư c mô t hình 9.7. Khi b t ñ u gia công, nhi t ñ trong lò g n ñ n 6000C, nhi t ñ cu i c a lò kho ng 160 – 1800C, trong công ngh này c n ph i ñưa vào các ch t ph gia v i hàm lư ng h p lý. Sơ ñ c a lò gia công xem hình 9.8.
Hình 9.7. Sơ ñ công ngh tr m tr n DC154 tái ch bê tông asphalt cũ 1. N p li u; 2. Máy nghi n; 3. Thi t b r a; 4. Cabin ñi u khi n; 5. Silô ch a b t khoáng; 6. ðá dăm, cát; 7. Thùng ch a bê tông asphalt cũ; 8. Lò nung; 9. ðư ng cp bitum; 10. Thùng chøa bª t«ng asphalt míi.
Hình 9.8. Lò nung h n h p bê tông asphalt s d ng ph gia là bê tông asphalt cũ a. Sơ ñ gia công h n h p v i ph gia là 30 – 50% bê tông asphalt cũ; b. Sơ ñ gia nhi t cho h n h p bê tông cũ v i h n h p bê tông m i; c. Sơ ñ gia nhi t trong công ngh thùng quay. CÂU H I ÔN T P 1. Trình bày khái quát v công ngh ch t o bê tông asphalt. 2. Các lo i tr m tr n và công ngh tr n h n h p bê tông asphalt. 3. Tái ch m t ñư ng bê tông asphalt cũ và các công ngh tái ch . Chương 10 V N CHUY N, R I VÀ ð M H N H P BÊ TÔNG ASPHALT 10.1. V N CHUY N Bê tông asphalt ñư c v n chuy n ñ n công trư ng trong ñi u ki n ñư c che ch n t t, các xe t i có b t che ñ phòng s gi m nhi t ñ quá m c ho c s t o l p v c ng trên m t trong th i gian tr n, x vào ph u c a máy r i. Các xe thư ng ñư c ph b t hai l p trong th i ti t l nh. ð d v t li u nóng ñư c d dàng ngư i ta r i m t ít cát ho c b i ñáy thùng xe trư c khi ch t t i. Tuy t ñ i không ñư c dùng d u diezel cho m c ñích này vì d u có xu hư ng ñ ng l i m t sàn xe và b h n h p nóng h p th . D u này s làm m m bitum và nó không ñư c phân tán ñ u khi r i do v y làm cho v t li u r i b nh ng ch m m c c b . ði u ñó ñ c bi t có h i n u v t li u ñư c dùng làm l p m t. 10.2. R I H N H P BÊ TÔNG ASPHALT
Hình 10.1 cho th y sơ ñ c u t o c a m t máy r i ki u bàn g t n i. Máy r i bao g m hai b ph n: ñ u kéo và b san g t. ð u kéo có 3 ch c năng: Cung c p năng lư ng cơ h c, ñi n và th y l c; Ti p nh n v t li u t xe t i, chuy n và phân ph i v t li u t i m t bàn san; Kéo b ph n san g t. B san g t cũng có 3 ch c năng: R i l p v t li u m t cách chính xác theo hình d ng và cao ñ quy ñ nh; ð m sơ b l p r i; T o l p th m bê tông asphalt có b m t m n ph ng. V t li u t xe t i ñư c cho vào ph u c a b ph n kéo. Hai h th ng c p li u ñ c l p chuy n v t li u qua cơ c u băng chuy n xích. Dòng v t li u t ph u ñư c kh ng ch b i t c ñ c a băng t i ho c ñi u ch nh b i c a ra v t li u phía sau ph u. Khi v t li u ñư c tháo ra t phía sau c a b ph n kéo, nó ñư c phân ph i theo phương ngang v i t c ñ c a băng t i trái và ph i. Có m t s b san g t khác nhau, ñ t o kh năng có th san r i cho các ñư ng có b r ng khác nhau, các bàn san cũng ñư c n i r ng. ði u này có th ñ t ñư c b ng tr c bulông liên k t thanh tăng cư ng v i bàn g t c ng ho c cơ c u th y l c. Bàn g t c ng có th ñư c ch t o v i b r ng ñ n 12,5m. Tuy nhiên các bàn g t th y l c có ưu ñi m là chúng cho phép thay ñ i b r ng v t r i b ng công t c ñi u khi n ngay trong lúc máy r i ñang di chuy n. Chi u r ng v t r i các máy ki u Anh thư ng thay ñ i t 2,5m ñ n 4,75m và b ph n n i r ng b ng tr c bulông có th cho phép r i v i b r ng lên t i 6,5m. Các máy r i ki u Nga có chi u r ng v t r i 3 – 3.5m, v i các máy r i liên h p có th r i m t v t t i 7.5m (DC110). Hi n nay Anh và Nga thư ng s d ng các máy r i và san t ñ ng có th kh ng ch chính xác chi u dày c a l p bê tông asphalt (hình 10.1). Công su t c a máy r i có th t 25 – 35T/gi . Chi u dài c a v t r i ph thu c vào nhi t ñ không khí. Nhi t ñ không khí t 10 – 150C thì chi u dài v t r i t 60 – 100m, nhi t ñ không khí t 15 – 250C thì chi u dài v t r i t 100 – 150m. Nhi t ñ c a h n h p khi r i ph thu c vào d ng h n h p và mác c a bitum, v i bê tông nóng nhi t ñ r i t i thi u là 1200C, ñ i v i bê tông m là 700C, ñ i v i bê tông ngu i không nh hơn 500C. Chi u dày l p r i l n hơn chi u dày thi t k t 20 – 30%.
Hình 10.1. Máy r i bê tông asphalt 10.3. ð M NÉN H N H P BÊ TÔNG ASPHALT 10.3.1. T ng quát ð m ch t là quá trình nén h n h p bê tông asphalt ñ n th tích nh nh t có th , ñi u ch nh ph i h p c a các h t ñ làm gi m ñ r ng kh i. ð m nén là giai ño n quy t ñ nh nh t trong vi c thi công b t kỳ l p v t li u nào c a k t c u m t ñư ng. S ñ m nén làm cho các h t c u trúc c a v t li u ti p xúc ch t ch v i nhau và gi m thi u l r ng dư. S ñ m nén có nh hư ng quy t ñ nh ñ n ch t lư ng l p ph m t ñư ng và tu i th c a nó. Nh ng l p ph có ñ ñ m nén kém thư ng gi m kh năng n ñ nh nư c và gi m th i gian khai thác ñ n 2 l n. Khi tăng các l c ñ m nén c u trúc c a bê tông asphalt ñư c thay ñ i, các tính ch t v t lý và cơ h c cũng thay ñ i (xem b ng 10.1). B ng 10.1. Quan h gi a các tính ch t v t lý và cơ h c c a bê tông asphalt v i t i tr ng ñ m nén T i tr ng ñ m ch c Tính ch t v t lý và cơ h c 10MPa 30MPa 50MPa
Kh i lư ng riêng, g/cm3 2.31 2.36 2.39 ð r ng c a v t li u khoáng, % 17.4 15.4 14.5 ð r ng dư, % 6.4 4.2 2.9 ð hút nư c theo th tích, % 5 3.24 2.27 Th tích không khí, % 0.91 0.26 0.21 Cư ng ñ ch u nén, MPa 200C 4.67 6.04 7.3 H s bão hoà nư c, 0.92 0.98 0.98 Vi c ñ m sơ b v t li u r i ñư c th c hi n b ng thi t b ñ m, thi t b ch n ñ ng ho c c hai. Thi t b ñ m ñư c n i v i cơ c u truy n ñ ng th y l c liên k t v i tr c l ch tâm trên khung c a bàn san. Khung ñ m ñư c g n ch t v i tr c truy n. Nh ng tr c l ch tâm này chuy n ñ i chuy n ñ ng quay c a tr c truy n thành chuy n ñ ng th ng ñ ng khung ñ m ñ ñ m sơ b v t li u. M t bàn rung cũng liên k t v i b ph n truy n ñ ng th y l c ñ t trên khung bàn san. Tuy nhiên bàn rung tr c l ch tâm ñư c thay b ng m t giá trong g n l ch tâm vào tr c truy n do v y khi tr c truy n quay thì bàn san rung ñ ng. Bàn san ch n ñ ng làm cho v t li u ñư c r i r t nhanh, trong khi t m ñ m t o nên m t b m t t t hơn và nói chung hi u qu ñ m sơ b cao hơn, nhưng vi c ñ m lèn sơ b cũng làm cho t c ñ r i ch m. Vi c k t h p bàn ñ m và rung khi san r i nói chung cho kh năng ñ m nén t t hơn nhưng làm ch m t c ñ r i. Vi c ñ m nén bê tông asphalt ñư c xác ñ nh b i các y u t sau: Chi u dày l p r i; Nhi t ñ t i thi u c a v t li u ra kh i thùng tr n; Nhi t ñ lu lèn t i thi u; Lo i lu và tr ng lư ng lu. Vi c lu lèn b t ñ u ti n hành càng nhanh càng t t (ngay sau khi r i) mà không làm v t li u b d n ñ y nhi u quá (v t li u càng nóng thì càng m m) và ti p t c cho ñ n lúc không còn v t dư i s di chuy n c a bánh lu. M c ñích ñ m nén là ñ t ñư c cao ñ yêu c u và các ch tiêu k thu t m t ñư ng theo quy ñ nh. T c ñ chuy n ñ ng c a các máy lu nh không vư c quá 0.5km/gi , còn các máy lu n ng không vư t quá 1.5 – 2.5km/gi . S l a ch n công su t ñ m nén thích h p có th kéo dài tu i th m t ñư ng t i 30%. Các thí nghi m v nhi t ñ lu, s l n lu cho các lo i c t li u khác nhau cũng thu ñư c k t qu tương t . S tăng ñ c ng ñ ng h c cũng làm gi m ng su t kéo phát sinh do t i tr ng ñáy l p móng ñư ng, k t qu là làm tăng ñáng k kh năng ch u m i c a v t li u. S bi n d ng c a các l p bê tông asphalt trong k t c u m t ñư ng góp ph n ñáng k kh năng ch u m i c a v t li u. S bi n d ng c a các l p bê tông asphalt trong k t c u m t ñư ng góp ph n ñáng k vào s bi n d ng chung (c a k t c u n n – m t ñư ng) ño ñư c trên m t ñư ng (dư i t i tr ng xe ch y). ð xác ñ nh kh năng ch ng bi n d ng c a l p móng ñá bitum, TRRL ñã ti n hành các thí nghi m mô ph ng v t bánh xe trên v t li u nhi t ñ 30oC v i l p xe ñư c ñ t t i 20kN, cho th y bi n
d ng ño ñư c sau 1000 chu kỳ t i tr ng ñã gi m ñi nhanh chóng nh c i thi n công tác ñ m nén, gi m 3% ñ r ng trong c t li u khoáng và k t qu là gi m bi n d ng t i 50%. C i thi n ch t lư ng ñ m nén làm c i thi n ñáng k kh năng phân b t i tr ng, kh năng ch ng l i n i bi n d ng c a bê tông asphalt và rõ ràng làm tăng tu i th c a m t ñư ng. 10.3.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ð M NÉN Công tác ñ m nén có th ñư c c i thi n b ng cách: Tăng chi u dày l p r i; Tăng công ñ m nén. 10.3.2.1. Tăng chi u dày l p v t li u L p v t li u dày hơn s gi nhi t lâu hơn và do v y cho phép tăng th i gian ñ m nén có hi u qu sau khi r i. Th i gian ngu i d n c a l p bê tông asphalt t khi b t ñ u r i ñ n nhi t ñ cu i cùng (có th ñ m nén hi u qu ) là m t hàm s c a chi u dày l p: t=kìd (10.1) trong ñó: t – th i gian ngu i d n c a h n h p t th i ñi m b t ñ u r i ñ n k t thúc lu; d – chi u dày l p r i; k – là m t h ng s , có ñ l n tùy thu c vào ñi u ki n môi trư ng, nhi t ñ lúc b t ñ u r i và khi k t thúc lu lèn. Như v y khi tăng chi u dày l p r i lên 25% có th kéo dài th i gian ngu i (th i gian ñ m) 50%. B ng 10.2. cho th y ý nghĩa tương ñ i c a chi u dày l p r i v i m t s y u t kh ng ch ñư c và không kh ng ch ñư c. Trong các y u t ñã nêu thì t c ñ gió nh hư ng l n hơn biên ñ nhi t không khí nhưng hi u ng c a c 2 y u t khách quan này nh hơn các y u t kh ng ch ñư c là chi u dày l p r i và nhi t ñ h n h p lúc b t ñ u r i. B ng 10.2. Quan h gi a các y u t khác nhau và th i gian ñ m nén S thay ñ i th i Các y u t Kho ng bi n thiên gian ñ m nén, (%) T c ñ gió 0 ñ n 20km/h – 26 o Nhi t ñ không khí 0 ñ n 20 C +19 + 10oC B c x nhi t ñ c a m t tr i +15 Chi u dày l p r i 35mm ñ n 45mm +57 o o Nhi t ñ v t li u khi b t ñ u r i 140 C ñ n 160 C +40 100o ñ n 90oC Nhi t ñ t i thi u cho phép ñ m nén +30 ñư c Lưu ý: Giá tr +10oC do b c x nhi t c a m t tr i là giá tr chênh l ch nhi t ñ gi a b m t ñư ng v i nhi t ñ không khí;
S thay ñ i th i gian ñ m nén b i s tăng nhi t ñ khi b t ñ u lu lèn ñư c tính toán trên cơ s nhi t ñ k t thúc ñ m nén là 100oC; S thay ñ i th i gian ñ m nén b i s gi m nhi t ñ ñ m t i thi u cho phép tính toán trên cơ s l y nhi t ñ b t ñ u ñ m nén là 150oC. Tuy v y tăng chi u dày l p r i không ph i là gi i pháp v n năng cho công vi c ñ m nén. V i l p v t li u dày r i nóng do tác d ng c a th i ti t, m t l p v b m t tương ñ i l nh t o nên l p v t li u c ng trên m t kh i v t li u m m có th t o nên s r n n t l p v c ng b m t dày l p v t li u ñư c r i, ngư i ta th y r ng khi l p r i có chi u dày quá 200 mm thì các ch tiêu ch t lư ng b m t không còn ñ t yêu c u qui ñ nh. 10.3.2.2. Công tác ñ m nén Yêu c u chính c a m t máy lu là b o ñ m ñ m l p v t li u r i m t cách có hi u qu và ñ m b o m t b m t b ng ph ng ñ ng ñ u. Trư c ñây yêu c u này v n ñư c ñáp ng b ng lu bánh c ng 3 bánh tr ng lư ng tĩnh 8 – 10 t n. Tuy nhiên, t cu i nh ng năm 70 vi c s d ng lu ch n ñ ng ñã tr nên ph bi n. Các lu tĩnh như lo i 2 bánh, 3 bánh (Hình 10.2) có tr ng lư ng t 5 – 12 t n. Ngoài kh i lư ng c ñ nh c a lu, tr ng lư ng tĩnh c a lu ñư c ñi u ch nh b ng cách thêm vào ho c b t ñi các kh i gia tr ng trên lu. L c ñ m nén ñư c ñánh giá qua ñ i lư ng “áp su t tĩnh”, t c là tr s c a t i tr ng tĩnh chia cho di n tích ti p xúc c a bánh lu v i b m t v t li u. V i các máy lu có tr ng lư ng tĩnh cho trư c, chúng c n có di n tích v t ti p xúc nh nh t và v t li u s ñư c ti p xúc v i áp su t l n nh t, do v y s cho hi u qu ñ m nén cao. ð i v i h n h p h t nh thì b t ñ u s d ng lu nh lu 5 – 6 l n sau ñó lu t 6 – 8 l n b ng các lu bánh hơi, cu i cùng lu t 6 – 8 l n b ng các lu n ng. ð i v i lu ñ u tiên s gi m chi u dày là Z1, l n th hai gi m Z2, còn l n th ba thì gi m ñi Z3.
Hình 10.2. Lu bánh thép tĩnh Như v y chi u dày m t ñư ng sau lu h = H – Z1 – Z2 – Z3. N u ñư ng kính c a bánh lu là 104cm thì áp l c b ng 1.2 áp l c bánh lu có ñư ng kính 175cm. Các máy lu bánh l p c a Nga có ký hi u DI55 n ng 20T, lu rung có ký hi u DI47B. Các máy lu liên h p có ký hi u DI55 có kh i lư ng t 9 – 12T. Các lo i lu có th xem các Hình t 10.2 ñ n 10.4. Hình 10.3. Lu ch n ñ ng DV 90 TV tr ng lư ng 8885 kg Hình 10.4. Lu bánh l p GRW18 (14680kg)
Các lu 2 bánh và 3 bánh ñư c coi là tương ñương nhau v hi u qu lu lèn m c dù lu 2 bánh có chi u r ng bánh san, ñư ng kính bánh san nh hơn v i lu 3 bánh nhưng áp l c trên m t ñơn v b r ng v t lu c a 2 lo i là như nhau. Lu 3 bánh ñư c ưu chu ng hơn do c u t o 3 bánh nên có ñ n d nh hơn, ñ c bi t khi lu các v t sát mép n n ñư ng ho c ñ nh mui luy n nơi mà lu 2 bánh thư ng b ñung ñưa và làm cho b m t kém ñ u ñ n. Lu 3 bánh cũng ñư c coi là hi u qu hơn cho nh ng l n lu cu i cùng ñ hoàn thi n m t ñư ng. Nhi u th nghi m ñánh giá hi u qu c a lu ch n ñ ng (lu rung) ñã ñư c ti n hành trên th gi i trong vòng 17 năm g n ñây. K t lu n chính t nh ng th nghi m này là v i các ñ c trưng ch n ñ ng và tr ng lư ng tĩnh thích h p lu rung có th : ð t ñư c hi u qu ñ m nén như lu tĩnh v i s l n lu ít hơn; ð t ñư c ñ ch t ch l n hơn lu tĩnh; ð t ñư c bi n d ng b m t như lu tĩnh; Các lu ch n ñ ng h u h t là lo i 2 bánh (Hình 10.3.) Thêm vào hi u qu ñ m nén do tr ng lư ng tĩnh c a máy lu, có m t gia l c ñư c s n sinh do cơ c u rung ñ ng, v i biên ñ và t n s rung ñ ng có th ñư c ñi u ch nh cho phù h p v i yêu c u ñ m nén các v t li u khác nhau. B gây ch n ñ ng thư ng ñư c ñ nh v trong tang lu, l ra kh i khung chính c a b ph n treo m m ñ gi m thi u các ch n ñ ng truy n ñ n thân má, mà ch ñ truy n t i bánh lu. Thông thư ng b ph n gây rung là m t kh i quay l ch tâm, nó xác ñ nh t n s rung ñ ng. Biên ñ rung ñ ng ñư c kh ng ch b i tr ng lư ng c a kh i l ch tâm và kho ng cách t nó t i tâm quay. Hi u qu c a các máy ñ m rung dùng l c ñ m nén ñ ng h c tùy thu c vào m i quan h tương h ph c t p c a máy và v t li u ñư c rung ñ ng. Y u t quan tr ng nh t nh hư ng t i s làm vi c c a máy là kh i lư ng c a b ph n ch n ñ ng, t n s , biên ñ rung và t c ñ lu. B ng 10.3 so sánh k t qu các th nghi m ñ m nén c a 8 lo i ñ m rung khi s d ng các biên ñ , t n s khác nhau v i ñ ch t ñ t ñư c khi dùng lu tĩnh 8 t n cho cùng m t lo i v t li u. K t qu th nghi m cho th y ñ ch t ñ t ñư c b ng lu rung cao hơn t i 4% so v i dùng lu tĩnh. Công trình này ñã ñư c kh ng ñ nh ti m năng c a các lu ch n ñ ng nhưng các k t qu không cho th y b t kỳ m i quan h tương h p nào gi a các ñ c trưng ch n ñ ng, t i tr ng tĩnh và kích thư c ñ m v i ñ ch t ñ t ñư c v t li u ñá nh a ñã ñ m lèn xong. Do v y ñ ñ m b o r ng riêng lu ch n ñ ng có kh năng ñ t ñư c hi u qu ñ m nén yêu c u c n ph i ti n hành các th nghi m thích ng. B ng 10.3. M i quan h gi a ñ ñ m nén ñ t ñư c v i các lu rung khác nhau ð ch t ñ t ñư c b ng lu rung ðm Kh i Kh i lư ng trung ð ch t ñ t ñư c b ng lu tĩnh 8 t n ch n lư ng bình trên 1 ñơn v ñ ng (t n) chi u r ng (t n/m) Biên ñ cao, Biên ñ th p, t n s th p t n s cao. A 8.9 3.23 1.03 1.02
B 9.5 2.81 1.01 1.02 C 8.9 2.71 1.01 1.01 D 7.0 2.52 1.04 1.02 E 6.8 2.45 1.00 1.01 F 6.8 2.44 1.00 1.03 G 6.6 2.37 1.03 1.03 H 7.0 2.33 1.01 1.00 Lu tĩnh 8.0 3.35 1.00 1.00 10.3.3. PHƯƠNG HƯ NG C I TI N K THU T ð M NÉN Nhi t ñ c a v t li u bi tum và s l n lu lèn là các tham s quan tr ng nh hư ng ñ n ñ ch t ñ m nén. G n c nh v t bánh xe ñ r ng có th cao hơn 5% so v i v t li u trung tâm v t r i. TRRL ñã xem xét các y u t nh hư ng ñ n m c ñ ñ m nén ñ t ñư c và ñã ñ xu t m t quy trình công ngh m i ñư c thi t k ñ tăng s l n ñ m nén v t bánh xe, Phương pháp này cho phép tăng ñ ch t th c t v trí gi i h n này lên 1 – 2% 10.4. CÁC CH TIÊU K THU T KI M TRA ð M NÉN BÊ TÔNG ASPHALT Có hai v n ñ ñ i v i ch tiêu ñ m nén: Cách th c ñ m nén (quy trình công ngh ñ m nén); H s ñ m ch t. Quan ñi m chung trong lĩnh v c công nghi p ch t o v t li u có s d ng bitum và xem xét các khía c nh khác nhau ñ xác ñ nh các ch tiêu yêu c u ñánh giá k t qu ñ m nén ñ t ñư c hi u qu lu lèn cao. Hi n th i còn t n t i 3 ch tiêu ñánh giá k t qu ñ m ch t khác nhau: T l Marshall: so sánh ñ ch t ñ t ñư c hi n trư ng v i k t qu ñ m ch t tiêu chu n trong phòng thí nghi m, phương pháp này ñư c áp d ng r ng rãi M và r t nhi u nư c Châu Âu và trong công ngh thi công sân bay Vương qu c Anh; ð r ng: so sánh cùng dung tr ng v t li u sau ñ m ch t t i hi n trư ng v i dung tr ng v t li u theo lý thuy t; H s ñ m ch t (PRD): so sánh ñ ch t v t li u sau ñ m ch t t i hi n trư ng v i ñ ch t c a v t li u ñ m ch t trong phòng thí nghi m. 10.4.1. CH TIÊU ð R NG Trong nhi u năm nay các nhà qu n lý ñư ng ñã ñưa ra ch tiêu ñ r ng t i thi u v i t i ña vào các quy trình c a h như m t phương th c qu n lý ch t lư ng lu lèn, ñ c bi t ñ i v i l p m t ñư ng b ng asphalt r i nóng. Tuy nhiên cũng nên th a nh n r ng vi c s d ng ñ r ng như m t ñ i lư ng ño ñ ch t có m t s h n ch : Vi c tính toán ñ r ng ñòi h i ph i xác ñ nh chính xác c v thành ph n c a các m u và kh i lư ng riêng t t c các thành ph n c a h n h p. Kh i lư ng riêng c a c t li u thư ng r t sai khác so v i kh i lư ng riêng c a c t li u có kích c tiêu chu n, do