Tính nhiệt của đầu đốt thiết bị gia nhiệt hồng ngoại sử dụng trong sửa chữa đường bê tông asphalt

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE 2021 15 (3V): 165–176 TÍNH NHIỆT CỦA ĐẦU ĐỐT THIẾT BỊ GIA NHIỆT HỒNG NGOẠI SỬ DỤNG TRONG SỬA CHỮA ĐƯỜNG BÊ TÔNG ASPHALT Lê Hồng Chươnga,∗, Tống Đức Nănga , Đỗ Văn Nhấta , Ngô Thanh Longa , Nguyễn Quốc Dũnga a Khoa Cơ khí, Trường Đại học Xây dựng, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 27/05/2021, Sửa xong 07/06/2021, Chấp nhận đăng 11/06/2021 Tóm tắt Thiết bị gia nhiệt sửa chữa mặt đường bê tông asphalt theo phương pháp sửa chữa tái chế nóng chỗ (HIR) áp dụng rộng rãi giới có ưu điểm chất lượng miếng vá tốt, thời gian thi công nhanh, tiết kiệm vật liệu bảo vệ môi trường Tuy nhiên, Việt Nam chưa có thiết bị loại để thực phương pháp HIR Bài báo giới thiệu phương pháp tính tốn q trình gia nhiệt hồng ngoại dùng cho thiết bị gia nhiệt mặt đường, làm sở cho thiết kế chế tạo thiết bị Việt Nam Các kết thử nghiệm thực tế thiết bị chế tạo có tương đồng với tính tốn lý thuyết nên kết nghiên cứu đáng tin cậy có tính khả thi cao Từ khố: tái chế nóng chỗ; bê tơng asphalt; nhiệt hồng ngoại; xạ; bước sóng THERMAL CALCULATION OF AN INFRARED HEATER BURNERS USED IN ASPHALT PAVEMENT REPAIR Abstract Infrared Asphalt Heater for repairing asphalt pavements by Hot In-place Recycling (HIR) repair method is being widely applied in the world due to its advantages such as being good patch quality, reducing repair time, saving materials and protecting the environment However, the HIR method using infrared asphalt heater has not been applied in Vietnam yet This paper presents a method to calculate the infrared heating process for an infrared asphalt heater This is a vital factor in designing and manufacturing an infrared asphalt heater in Vietnam for the repair and maintenance of asphalt pavements Research results are reliable due to the agreement between theoretical and experimental calculations Keywords: hot in-place recycling; asphalt pavement; infrared heat; radiation; wavelength https://doi.org/10.31814/stce.nuce2021-15(3V)-14 © 2021 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) Giới thiệu Chi phí vật liệu làm đường ngày tăng nhanh nhận thức tác hại môi trường nâng cao thúc đẩy nhà nghiên cứu đưa công nghệ làm đường thân thiện với môi trường tiết kiệm Một cách tiếp cận áp dụng để giải vấn đề tái chế vật liệu sử dụng thi công sửa chữa đường Tái chế mặt đường làm giảm tiêu thụ vật liệu thơ, giảm chi phí lượng liên quan đến việc thi công mặt đường Hơn nữa, cách tái chế, tiết kiệm khơng gian bãi rác cần thiết để đổ vật liệu phần đường bị phá bỏ ∗ Tác giả đại diện Địa e-mail: chuonglh@nuce.edu.vn (Chương, L H.) 165 Chương, L H., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Kể từ công nghệ tái chế vật liệu sửa chữa đường xuất hiện, ngành công nghiệp khơng ngừng tìm kiếm giải pháp để cải thiện chất lượng hỗn hợp tái chế sử dụng tỷ lệ vật liệu từ bê tông nhựa đường tái sinh (RAP) cao hỗn hợp nhựa đường Hoa Kỳ thu hồi 99% hỗn hợp bê tông nhựa từ mặt đường nhựa cũ cách tái sử dụng vào sửa chữa thi công mặt đường [1] Các nghiên cứu gần xác định việc thay RAP với tỷ lệ 50% khả thi để tạo hỗn hợp bê tông nhựa nóng (HMA) mới, thu kết khả quan tính chất học [2–5] Zaumanis cs [6] tun bố, “Tái chế 100% mang lại tính bền vững thực cách khép kín chu trình vật liệu cho phép sử dụng nhựa đường tái chế thi cơng có chất lượng cao tương tự nhựa đường thông thường” Ở Việt Nam, Quyết định số 1472/QĐ-BGTVT ngày 23/5/2017 [7] quy định phương pháp sửa chữa tái chế nóng trạm trộn tái sinh nguội chỗ Tuy nhiên, công tác tái sinh quy định cho sửa chữa lớn mặt đường bê tơng nhựa mà chưa có quy định tái chế nóng chỗ cho cơng tác sửa chữa nhỏ Trên giới, đa số nước quy định phương pháp tái chế chỗ cụ thể, ví dụ Mỹ theo Hướng dẫn tái chế đường cho quyền tiểu bang địa phương Hoa Kỳ [8] Hiệp hội Tái chế Tái chế Nhựa đường (The Asphalt Recycling and Reclaiming Association – ARRA) xác định bốn loại phương pháp tái chế khác nhau: (1) tái chế nóng; (2) tái chế nóng chỗ; (3) tái chế lạnh chỗ; (4) cải tạo toàn mặt đường Trong đó, tái chế nóng thực trạm trộn, phương pháp (3) (4) tái chế nguội chỗ Trên giới có nhiều phương pháp tái sử dụng vật liệu làm đường có tính bền vững, giảm lượng khí thải carbon, nhiễm tiếng ồn, có khả tái chế, giảm thiểu chi phí, an tồn cho người phương tiện giao thông Phương pháp gia nhiệt hồng ngoại đáp ứng tất vấn đề này, chí cho kết tốt điều kiện thời tiết lạnh [9] nên áp dụng rộng rãi Tuy nhiên, Việt Nam việc sử dụng phương pháp gia nhiệt hồng ngoại sửa chữa tái chế nóng chưa áp dụng Do bê tơng nhựa vật liệu đàn hồi – nhớt – chảy dẻo, nên nhiệt độ thấp, bê tông nhựa làm việc vật thể đàn hồi chủ yếu, làm việc nhiệt độ cao, bê tông nhựa bị biến dạng nhớt chủ yếu, biến dạng đàn hồi khơng đáng kể Điều thích hợp cho việc gia nhiệt hồng ngoại để sửa chữa hư hỏng mặt đường Sử dụng hồng ngoại để sửa chữa mặt đường có bảy ưu điểm bật sau: (1) Yêu cầu thời gian hơn, (2) Chất lượng miếng vá tốt, (3) Cần thiết bị hơn, (4) Cần người hơn, (5) Thân thiện với mơi trường, (6) Tiết kiệm thời gian tiền bạc, (7) Ít bị gián đoạn giao thơng Như thấy sửa chữa đường bê tông asphalt theo phương pháp HIR thiết bị gia nhiệt hồng ngoại cách hơn, tiết kiệm chi phí để hồn thành cơng việc cách nhanh chóng Phương pháp áp dụng rộng rãi nhiều nước giới chưa ứng dụng Việt Nam Bài báo giới thiệu phương pháp tính tốn nhiệt cho thiết bị gia nhiệt – thông số quan trọng để thiết kế, chế tạo thiết bị Việt Nam Tái chế nóng chỗ tổng quan nghiên cứu thiết bị gia nhiệt HIR 2.1 Tái chế nóng chỗ (Hot In-place Recycling – HIR hay HIPR) HIR trình khắc phục cố bề mặt mặt đường nhựa cách làm nóng bề mặt mặt đường khắc phục cố mặt đường nóng Các loại cố xử lý quy trình bao gồm hằn lún, nứt nẻ, nứt nhiệt tuổi tác mặt đường trơn trượt ma sát thấp HIR bắt đầu vào năm 1930 với máy bóc đường [10–12] Hoa Kỳ Các thiết bị sử dụng cho loại tái chế cải tiến với việc bổ sung khả xới 166 Chương, L H., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng đường, trộn bổ sung chất làm bitum hỗn hợp bê tông nhựa Hiện nay, theo tiêu chuẩn [13] HIR mô tả phương pháp chỗ, nhằm cải tạo mặt đường nhựa xuống cấp giảm thiểu việc sử dụng vật liệu (1) Về bản, quy trình bao gồm bốn bước: - Làm mềm mặt đường nhựa nhiệt; - Q trình bóc, xới loại bỏ học vật liệu bề mặt; - Trộn vật liệu với chất tái chế, chất kết dính nhựa đường, hỗn hợp mới; - Rải lát hỗn hợp tái chế bề mặt đường Hiệp hội Tái chế Cải tạo Nhựa đường (ARRA) Hoa Kỳ công nhận ba loại quy trình tái chế nóng chỗ bản: - Tái chế bề mặt (Surface recycling); - Hoàn trả (Repaving); - Phối lại (Remixing) Ưu điểm tái chế nóng chỗ độ cao mặt đường bảo toàn, tương đối kinh tế cần kiểm sốt giao thơng so với kỹ thuật phục hồi khác Quá trình sử dụng để bổ sung lại cốt liệu bị tước khỏi bề mặt đường, tái thiết lập bề mặt đường thoát nước, sửa đổi cấp phối cốt liệu hàm lượng nhựa đường, đồng thời cải thiện khả chống ma sát bề mặt Tái chế nóng chỗ thường thực độ sâu từ 20 mm đến 50 mm (3/4 đến in), với 25 mm (1 in) độ sâu điển hình 2.2 Tổng quan nghiên cứu thiết bị gia nhiệt HIR Mục tiêu việc sửa chữa vĩnh viễn hư hỏng nhỏ mặt đường tạo chất lượng sửa chữa cao (a) tuổi thọ vết vá, (b) chi phí vá thấp, (c) thời gian gián đoạn giao thông, (d) quy trình vá hiệu nhiều điều kiện thời tiết Để đạt mục tiêu này, hệ thống gia nhiệt tia hồng ngoại sử dụng hoạt động làm đường bê tông asphalt từ bốn mươi năm qua Anderson Thomas [14] đề cập nhiệt hồng ngoại xạ thường sử dụng để sửa chữa lớp phủ, làm mịn trộn vết cắt tiện ích san vá cũ Tuy nhiên, họ không khuyến nghị sử dụng nhiệt hồng ngoại để sửa chữa toàn diện Blaha [15] chế tạo máy vá tự động sử dụng công nghệ hồng ngoại để làm nóng nhựa đường đến điểm mềm đảm bảo độ kết dính cao hỗn hợp đắp mặt đường cũ Tuy nhiên, mơ tả tồn diện máy đưa ra, quy trình thí nghiệm nghiên cứu dòng nhiệt để xác định việc sử dụng hiệu hệ thống gia nhiệt sửa chữa nhựa đường không rõ ràng giải thích đại khái Nghiên cứu đến kết luận thời gian gia nhiệt phút điểm làm mềm nhựa đường bề mặt từ 71 ◦ C đến 82 ◦ C với gia nhiệt đặt công suất nhiệt lớn 58 kW Các tác giả khác [16–19] sử dụng nhiệt hồng ngoại vi sóng để làm nhựa đường hỏng làm nóng vật liệu lấp ổ gà Mục đích việc gia nhiệt sơ để đạt độ kết dính cao hỗn hợp nhựa đường đắp thêm mặt đường cũ nguội Trong nghiên cứu này, đo nhiệt độ bề mặt sửa chữa hình thành Các tác giả đề xuất mơ hình gia nhiệt khoảng cách đầu gia nhiệt khu vực bị hỏng để làm mềm nhựa đường Tuy nhiên, tác giả khơng tính đến ảnh hưởng thông số sau sửa chữa bê tông nhựa nóng: điều kiện khí hậu, nhiệt độ mặt đường nhựa đặc tính nhiệt, độ già hóa nhựa đường, hình dạng sửa chữa nhiệt độ đầm trước hỗn hợp đắp Hơn nữa, tương tác hỗn hợp nhựa đường nhiệt hồng ngoại nghiên cứu chủ yếu từ quan sát chỗ điều kiện khí hậu đa dạng, khơng phải từ thử nghiệm có kiểm sốt phịng thí nghiệm 167 Chương, L H., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng 20 - 20 30 -mm có cólàthể hằn nứt từ hoặchoặc 30 (điều mm (điều nàynghĩa có nghĩa cóxử thểlýxử lý lún hằnbề lúnmặt, bề mặt, nứttrên từ xuống xuống Thom [20] đề cập đến việc sử dụng nhiệt hồng ngoại để sửa chữa vết nứt Đối với loại sửa chữa rạn nứt không xử lýxử sâulýhơn) việc gia nhiệt hiệu hiệu chủ vật rạnnhưng nứt không sâu hơn) việc gia nhiệt yếu chủ đạt yếuđược đạt vật này, máy gia nhiệt đặt phía khu vực bị hỏng, sau nhựa đường làm nóng đến điểm liệu nhựa đường có với làcó đờng nhất liệu nhựa đường đồng mềm, xới lên trộn HMA nhất cuối nén chặt Tác giả đề cập đến hạn chế hệ thốngHuang, làm Huang, nóng đường độ 20 -[22] 30 mm (điều nàycứu có nghĩa có xử lýnhiệt hằn lún bề vànhựa c.svà[21] vàở Williams nghiên việc sử dụng nhiệt hồng c.s [21] vàsâu Williams [22] nghiên cứu việc sửthểdụng hồng mặt, nứt từ xuống rạn nứt không xử lý sâu hơn) việc gia nhiệt hiệu chủ yếu ngoạingoại để giảm hư liên kết nhựa.nhựa Sự cốSựnày để giảm cáchỏng hư hỏng liêndọc kết dọc mặt đường mặt đường cớ có nàythể cóxảy thể xảy đạt vật liệu nhựa đường có đồng trongHuang, vịngvịng kể từkể khitừthi công mặt đường Thiết bị giabị nhiệt thể để thiđãcông mặt đường giahồng nhiệt thể cs.năm [21]năm Williams [22] nghiên cứu việc sửThiết dụng nhiệt ngoại giảm cáctrên hư Hình Kết khu vực mới hai đường, làm hỏngHình liên kết dọc cho mặt nhựa cố nới có thểgiữa xảylàn vịng mộtởđường năm kểđược từ thi công 1.quả Kết quảthấy chođường thấy khuSự vực mốigiữa nối haitrong đường, đường làm mặt trước đường Thiết bị giatrống nhiệt trênlàn Hình Kết quảhai chodo thấy khu nối trước có khoảng trớng khơng khíthể cao đường thứ trạng thái vực khơng nén có khoảng khơng khí cao làn1.đường thứ hai dotạitrạng tháimối không nén hai đường, đường làm trước có khoảng trống khơng khí cao đường thứ hai chặt chặt trongtrong trình đầm đầm nén nén Nếu Nếu khơng có kỹcóthuật nới sử dụng khoảng q trình khơng kỹ thuật nới sử dụng khoảng trạng thái khơng nén chặt q trình đầm nén Nếu khơng có kỹ thuật nối sử dụng trớng khơng làlànhất cao Chất kếtdính dính bịt khớp kín khớp khơng giúp làm giảm trớng khơng khí làkhí cao ChấtChất kết kết dính và chất bịt khơng giúplàm làm giảm khoảng trống khơng khí cao nhất chấtchất bịtkín kín khớp khơng giúp giảm khoảng trớng khơng khíkhớp khu vực khớp Tuy nhiên, việc sử dụng nhiệt hờng khoảng trớngkhí khơng khí vực khu vực khớp dọc Tuy nhiên, việc sửngoại dụng nhiệt hồng trốngkhoảng không khu dọc Tuy nhiên, việcdọc sử dụng nhiệt hồng cho mối nối có độ đồng cao hơn, giảm khoảng trống khơng khí nên giảm hệ số thấm dọc theo mối nối cường cho nới mớicó nớiđộcóđờng độ đờng cao hơn, khoảng khơng khí giảm nên giảm hệ ngoạingoại cho mối nhất nhất cao hơn, giảmgiảm khoảng trớngtrớng khơng khí nên hệ độ kéo gián tiếp tăng lên đầm chặt tốt số thấm dọc theo mốivà nốicường cường độ gián kéo gián tiếp lênđầm đầm tốt số thấm dọc theo mối nối độ kéo tiếp tăng tăng lên chặt chặt tốt Gia nhiệt Gia nhiệt trước trước cho cho mép đường mép đường Bộ gia phậnnhiệt gia nhiệt Bộ phận (a) Gia nhiệt cho mối nối (b) Bộ phận gia nhiệt a) nhiệt Gia nhiệt cho nối mối nối a) Gia cho mối Bộ phận gia nhiệt b) Bộb)phận gia nhiệt Hình Máy gia nhiệt mối nối đường nhựa sử dụng xử lý mối nối dọc Máy gia nhiệt mốiđường nới đường sử dụng lý nới mớidọc nới dọc HìnhHình Máy gia nhiệt mối nối nhựanhựa đượcđược sử dụng trongtrong sử lýsử mối (Heat Design Equipment, Inc.) [21, 22] Design Equipment, [21, 22] (Heat(Heat Design Equipment, Inc.)Inc.) [21, 22] Uzarowski, cs [23] nghiên cứu việc sử dụng gia nhiệt tia hồng ngoại sửa chữa Uzarowski, c.s [23] nghiên cứu việc sử dụng gia nhiệt tia hồng Uzarowski, c.svà[23] nghiên cứu việc sử dụng gia nhiệt bằngbằng tia hồng ngoạingoại đường nhựa bị nứt Quá trình gia nhiệt bao gồm gia nhiệt cao thấp cho khu vực bị nứt đến sửa đường nhựa bịáp nứt Quá trình giatácnhiệt bao mạnh gồm gia cao thấp sửa đường nhựa bịđược nứt Q trình giaCác nhiệt bao gờm gia nhiệt caosửa thấp phút mỗichữa lần, chữa với nhiệt độ cao dụng trước giả nhấn khu nhiệt vực chữa ◦ 35đến cho vực khu vực bịtrong nứt 190 5gian phút mỗi lần,được vớilưu nhiệt caothuộc ápđiều dụng trước cho bị nứt đến phút mỗi lần, với nhiệt độýcao áp vào dụng trước Các làmkhu nóng khơng lớn C Thời làm nóng làđộ phụ kiện thời Các tiết, 0 190 loại hỗn hợp bê tông nhựa, khu vực sửa chữa (loại bỏ nước mảnh vụn) nhiệt độ bắt tác giả nhấn mạnh khu vực sửa chữa làm nóng không lớn C Thời gian tác giả nhấn mạnh khu vực sửa chữa làm nóng khơng lớn 190 C Thời gian đầu rải nhựa Kết chothuộc thấy đầm nénkiện hiệu độ hợp vật liệu thíchnhựa, hợp, làm đường nóng ý thuộc phụ vào điều thời tiết,mật loại hỡn hợpđường bê tơng làm nóng đượcđược lưuquả ýlưu làthuphụ vào điều kiện thời tiết,nên loại hỡn bê tơng nhựa, khơng bị suy thối liên kết chặt chẽ đường có vật liệu nhựa đường sửa chữa Nghiên khu sửa vựcrằng sửacông chữa (loại bỏ nước mảnh mảnh vụn) nhiệt độ đầu bắtvàrải đầu rải nhựa khu chữa (loại nước nhiệt độ bắt cứu vực kết luận nghệ sửabỏ chữa bằngvà tiacác hồng ngoạivụn) hiệu quả, tiết kiệm chi phí vếtnhựa nứt đường Kếthoạt quảđộng thu cho13thấy nén hiệu mật nên độ mậtvật độliệu vật đường liệu đường đường Kết thu cho thấy donăm đầm nén nên thíchthích sửa chữa có thể tốt trởđầm lên.hiệu Epps [18]thoái đãliên sửa chữa 83 vết dọcgiữa San Antonio, Texas nhiệtnhựa hồng ngoại hợp, khơng bịthối suy kết liênchặt kết chặt chẽ đường cóvật vàbằng vật nhựa liệu đường hợp,Freeman khơng bịvàsuy chẽnứt đường hiện có liệu đường Hệ thống gia nhiệt áp dụng thiết bị HeatWurx 45 kW, nhiệt độ thời tiết mặt đường lần sửa chữa Nghiên cứu◦ luận kết luận sửa chữa tia hồng sửa chữa Nghiên cứu kết côngcông nghệnghệ sửa chữa bằngbằng tia hồng ngoạingoại hiệu hiệu quả, quả, ◦ ◦ ◦ lượt 15 C - 21 C 19 C - 30 C Hiệu việc sửa chữa so sánh với phần đường tiết kiệm chivà phívết vànứt vếtđược nứt sửa chữa cóhoạt thể hoạt tớt 13 năm trở lên tiết kiệm chi phí sửa chữa độngđộng tốt 13 năm trở lên ban đầu để kiểm tra mật độ lý thuyết lớn tối đa, mô đun đàn hồi thử nghiệm kéo gián tiếp Tất 168 5 Chương, L H., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng vị trí sửa chữa thăm quan sau 12 tháng từ hoàn thành cho thấy đa số miếng vá hoạt động tốt số khác bắt đầu hỏng chủ yếu xô đẩy Tuy nhiên, điều tra cho thấy liên kết sửa chữa tốt cho việc vá điều kiện thời tiết lạnh Nazzal, Kim Abbas [24] đánh giá phương pháp vá ổ gà thời tiết mùa đông, có phương pháp vá tia hồng ngoại Thời lượng vá trung bình 20 phút với đến 10 phút phân bổ để làm nóng sơ Người ta đề nghị, nên gia nhiệt trước mặt đường cũ nhiệt độ đạt từ 135 ◦ C đến 190 ◦ C Hồng ngoại sử dụng để gia nhiệt mẫu thí nghiệm phịng thí nghiệm bê tơng nhựa để thực thí nghiệm [25] Truyền nhiệt hồng ngoại mặt đường bê tơng asphalt Hình mơ tả bước trình sửa chữa HIR sử dụng thiết bị gia nhiệt hồng ngoại [26] Sự truyền xạ điển hình sóng điện từ xác định bước sóng tần số chúng phân loại phổ điện từ Phần hồng ngoại quang phổ từ 0,7 µm (bằng 7e−7 m) đến 103 µm (bằng 1e−3 m) Năng lượng truyền lò sưởi hồng ngoại tỷ lệ với nhiệt độ Nhiệt độ cao, bước sóng ngắn lượng lượng xạ lớn [26] Khi lượng xạ truyền đầu gia nhiệt chạm vào bề mặt nhựa đường, trình truyền nhiệt tia hồng ngoại xảy Một phần xạ bị hấp thụ làm tăng nhiệt độ hỗn hợp nhựa đường cách dẫn nhiệt, phần khác truyền phản xạ trở lại khu vực xung quanh [26] Do đó, mối quan hệ hiệu nhiệt hồng ngoại-lò sưởi-nhựa đường, hiệu việc phát lượng xạ lò sưởi (liên quan đến độ phát xạ lò sưởi (ε)), phần trăm lượng xạ truyền lò sưởi chạm vào nhựa đường (liên quan đến hệ số quan sát (F)) lượng lượng nhựa đường hấp thụ (liên quan đến độ phát xạ nhựa đường (ε)) chiếm ưu Các thông số khác để thêm vào mối quan hệ đặc tính nhiệt lý hỗn hợp bê tơng nhựa Các đặc tính ảnh hưởng đến truyền lưu nhiệt bên mặt đường lượng xạ hấp thụ ứng dụng nhiệt xạ bề mặt mặt đường Có hai loại đặc tính riêng biệt: đặc tính vận chuyển nhiệt động lực học Các đặc tính vận chuyển liên quan đến truyền lượng qua nhựa đường độ hấp thụ (a), độ phát xạ (e) độ dẫn nhiệt (k) Các đặc tính nhiệt động học liên quan đến trạng thái cân hỗn hợp nhựa đường khối lượng riêng (q) nhiệt dung riêng (cP ) [27] Độ dẫn nhiệt nhựa đường bị ảnh hưởng loại hỗn hợp, loại cốt liệu [26], cấp phối cốt liệu [28], mật độ hỗn hợp [29], nhiệt độ hỗn hợp [30] diện độ ẩm hỗn hợp [28, 31] Ví dụ, tác giả [31] phát mật độ tăng độ dẫn nhiệt tăng khoảng trống khơng khí hỗn hợp giảm, ngồi điều kiện độ ẩm đóng băng làm tăng độ dẫn nhiệt nhựa đường công thức (1) [1], đó: c p nhiệt dung riêng, J/(kg.◦ K); ρ khối lượng riêng vật liệu, kg/m3 , V thể tích thành phần (hỗn hợp vật liệu, bitum, độ ẩm, khơng khí), m3 ; Vt tổng thể tích bê tơng nhựa, m3 Trong phương trình này, độ ẩm coi nước lỏng nước đóng băng: cpρ = (c p ρV)aggregate + (c p ρV)bitum + (c p ρV)moisture + (c p ρV)air Vt (1) Tuy nhiên, độ dẫn nhiệt nhựa đường giảm nhiệt độ cao 25 ◦ C theo báo cáo [29] Nhiệt dung riêng độ khuếch tán nhiệt bị ảnh hưởng mức độ dẫn nhiệt Hassn, cs [32] 169 t xạ xạxạ (e)(e) dẫn nhiệt (k) Các đặc tính nhiệt động học liên quan đến trạng thái phát xạ (k) Các đặc tính nhiệt động học quan đến trạng thá xạ (e) độ đặc tính nhiệt động học liên quan đến trạng thát (e) vàvà độđộ nhiệt (k) Các đặc tính nhiệt động học liên quan đến trạng th hát dẫn nhiệt (k) Các đặc tính nhiệt động học liên quan đến trạng hát xạ (e) độ dẫn nhiệt (k) Các đặc tính nhiệt động học liên quan đến trạng (e) và độđộ dẫn nhiệt (k) Các đặc tính nhiệt động học liênquan quan đến trạng thá xạ (e) dẫn nhiệt (k) đặc tính nhiệt động học liên đến trạng thái gt xạ nhựa đường làlàlà khối lượng riêng (q) vàvà nhiệt dung riêng (c(c đường khối lượng riêng (q) dung riêng )[2 ằng hỗn hợp khối lượng riêng (q) nhiệt dung riêng P gphát hỗn hợp đường vàCác khối lượng riêng (q) nhiệt dung riêng (c)P(c )[ ằng hỗn hợp nhựa đường khối lượng riêng (q) nhiệt dung riêng P ằng hỗn hợp nhựa đường khối lượng riêng (q) nhiệt dung riêng (c g hỗn hợp nhựa đường khối lượng riêng (q) nhiệt dung riêng (c ) hỗn hợp nhựa đường khối lượng riêng (q) nhiệt dung riêng (cP) P[2 Chương, L H., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (a) làm phần hư hỏng (b) bật thiết bị gia nhiệt hồng ngoại (a)(a) làm phần hư hỏng (a) làm phần hư hỏng (b) bật thiết bịbị gia nhiệt hồng ngoại (b) bật thiết bị gia nhiệt hồng ngoại (a) làm phần hư hỏng làm phần hư hỏng (b) bật thiết gia nhiệt hồng ngoại (b) bật thiết bị gia nhiệt hồng ngoại (a) làm phần hư hỏng (b) bật thiết bị gia nhiệt hồng ngoại (a) Làm phần hư hỏng (b) Bật thiết bị gia nhiệt hồng ngoại làm phần hỏng (b)(b) (a)(a) làm phần hưhư hỏng thiết nhiệt hồng ngoại bậtbật thiết bị bị giagia nhiệt hồng ngoại (c) gia nhiệt (c)(c) gia nhiệt (c) gia nhiệt gia nhiệt (c) Gia nhiệt nhiệt (c)(c) giagia nhiệt (c)(c) giagia nhiệt nhiệt (d) xới tơi bê tông nhựa (d) xới tơi bê tông nhựa cũcũ (d) xới tơi bê tông nhựa cũ (d) xới tơi bê tông nhựa cũ (d) Xới tơi bê tông nhựa cũ tông nhựa (d)(d) xớixới tơitơi bêbê tông nhựa cũcũ (d)(d) xớixới tơitơi bêbê tông nhựa cũcũ tông nhựa (f)bổ bổ xung HMA (e) tưới chất làmlàmmới nhựa đường (f) xung HMA (e) tưới chất làm nhựa đường (e) Tưới chất nhựa đường (f) Bổ sung HMA mớimới xung HMA bổbổ xung HMA tưới chất làm nhựa đường (f)(f) (e)(e) tưới chất làm nhựa đường bổ xung HMA (f)(f) bổbổ xung HMA tưới chất làm nhựa đường (e) tưới chất làm nhựa đường bổ xung HMA xung HMA (e)(e) tưới chất làm nhựa đường (e) tưới chất làm nhựa đường (f)(f) (h) Lulàm lèn làmphẳng phẳng (h) (h)lulunèn nèn làm phẳng (g) trộn đều hỗn hỗn hợp hợpbê bê (h) lu nèn làm phẳng (h) lu nèn làm phẳng trộn hỗn hợp bê (g)(g) trộn hỗn hợp bê cũ tông nhựa cũ vàbản Hình nhựa Các bước trình sửa chữa HIR sử dụng hồng ngoại [26] tông nhựa cũ tông nhựa cũ lu nèn làm phẳng (h)(h) lu lu nèn làm phẳng (g) trộn hỗn hợp (g) trộn hỗn hợp bêbê (h) lu nèn làm phẳng (h) nèn làm phẳng (g) trộn hỗn hợp bê (g) trộn hỗn hợp bê tông nhựa cũ tông nhựa Hình 2 Các bước cơcũ q trình tơng nhựa cũbản vàvà Hình trìnhsửa sửachữa chữaHIR HIRsửsửdụng dụnghồng hồngngoại ngoại[26] [26] tông nhựa cũ (g) Trộn hỗn hợp bê tông nhựa cũ Hình Các bước q trình chữa HIR dụng hờng ngoại [26] Hình 2 Các bước cơcơ trình sửasửa chữa HIR sửsử dụng hờng ngoại [26] 170 Độ dẫn nhựa đường bị hưởng loại hỗn hợp, loại cốt [2 Độ dẫn nhiệt nhựa đường bịảnh ảnh hưởng loại hỡn hợp, loại cớtliệu liệu Hình Các bước trình sửa chữa HIR sử dụng hờng ngoại [26 Hình Các bước q HIR sử dụng hờng ngoại [26] Hình Các trình sửa chữa HIR sử dụng hờng ngoại [26] Hình Các bước trình sửa chữa HIR sử dụng hồng ngoại [26 Độ dẫn nhiệt nhựa đường bị ảnh hưởng loại hỗn hợp, loại cốt liệu Độ dẫn nhiệt[27], nhựa đường bị ảnh hưởng bởihỗn loại hỗn hợp, loại cốt liệu [ cấp phối phối cốt liệu liệu cấp cốt [27], mật mật độ độ hỗn hỗn hợp hợp[30], [30],nhiệt nhiệtđộ độ hỗnhợp hợp[31] [31]vàvàsựsựhiện hiệndiện diệ ấp phối cốt liệu [27], mật độ hỗn hợp [30], nhiệt hỗn hợp [31] dilită Độ dẫn nhiệt nhựa đường bị ảnh hưởng loại hỗn hợp, loại cốt li phối cốt liệu [27], mật độ hỗn hợp [30], nhiệt độđộ hỗn hợp [31] diện Độ dẫn nhiệt nhựa đường hưởng loại hỗn hợp, loại cốt liệu Độ dẫn nhiệt ảnh hưởng loại hỗn loại cốt liệu Độ dẫn nhiệt nhựa đường bị ảnh hưởng loại hỗn hợp, loại cốt độ ẩm hỗn hợp [27, 28] dụ, tác giả [28] phát mật độ độ ẩm hỗn hợp [27, 28] Ví Ví dụ,bị tác giả [28] phát rahợp, mật độ nhiệt Hassn, c.s [29] nhận thấy khoảng trớng khơng khí tăng lên độ dẫn nhiệt giảm nhiệt dung riêng độ khuếch tán nhiệt cũng giảm theo Điều công thức xác định độ khuếch tán nhiệt ( ): Chương, L H., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng k o , vớikhí k làtăng độ lên dẫnvànhiệt củanhiệt vật giảm liệu, W/m nhận thấy khoảng trống khơng độ dẫn nhiệtKdung riêng và(2) độ c p khuếch tán nhiệt giảm theo Điều công thức xác định độ khuếch tán nhiệt (β): k thiết bị gia nhiệt Mơ hình nghiên cứu β= 4.1 ρc p , với k độ dẫn nhiệt vật liệu, W/m.◦ K (2) Mơ hình lý thuyết Trong nghiên cứubịnày, Mơ hình nghiên cứu thiết gia với nhiệtmục đích nghiên cứu mơ hình thiết bị gia nhiệt cho sửa chữa hư hỏng nhỏ mặt đường bê tơng asphalt (ổ gà, nứt, bong tróc, …) theo phương pháp HIR Việt Nam Một mơ hình thiết bị gia nhiệt thiết lập có sơ đờ Trong nghiên cứu này, với mục đích nghiên cứu mơ hình thiết bị gia nhiệt cho sửa chữa hư Hình Trong sử dụng khí gas đớt cháy để nung nóng gớm ceramic đến nhiệt độ hỏng nhỏ mặt đường bê tơng asphalt (ổ gà, nứt, bong tróc, ) theo phương pháp HIR Việt Nam phátmơtiahình hờng ngoại từ thiết bìnhlập gascó(1) đầuHình phun (7) phun Một thiết bị giaKhí nhiệtgas sơ đến đồ Trong sử dụngvào khí b̀ng gas đốt hịa cháy đểtrộn nung(9) nóng nhiệt độ tia hồng ngoại từ bình đến đầu (7) gốm hịa ceramic trộn vớiđến khơng khíphát lấy từ cửa Khí (8).gas Hỡn hợpgas khí(1)được dẫnphun phun vào buồng hịa trộn (9) hịa trộn với khơng khí lấy từ cửa (8) Hỗn hợp khí b̀ng (9) để vào b̀ng đớt (10), hỡn hợp khí đớt cháy để làm nóng gớm dẫn buồng (9) để vào buồng đốt (10), hỗn hợp khí đốt cháy để làm nóng gốm đến đến nhiệt động phát tia hồng ngoại Tia hồng ngoại từ bề mặt gốm đầu gia nhiệt nhiệt động phát tia hồng ngoại Tia hồng ngoại từ bề mặt gốm đầu gia nhiệt truyền đến bề mặt truyền đến mặtxuyên đườngthấu cầnvào sửasâu chữa, xuyênlớp thấu vào đường sâu bên lớp đến bề mặt đường cần sửabềchữa, bên bề mặt làm nóng nhiệtđường độ hóa lỏng bitum để bềđến mặtnhiệt đườngđộmềm dễ thi công.để bề mặt đường mềm dễ thi cơng làm nóng hóaralỏng bitum 4.1 Mơ hình lý thuyết 1- Bình gas; 2- Van tiết lưu có điều chỉnh; 3- Ống dẫn khí; 4- Đồng hồ đo áp suất khí đầu bình gas; 5- Van điều Bình gas; Van tiết lưu có điều chỉnh; Ống dẫn khí; Đờng hờ đo áp śt khí đầu bình gas, Van điều chỉnh áp suất (van an toàn), Đờng hờ đo áp śt khí gas cấp cho khí; 9- Buồng hịa trộn hỗn hợp khí cháy (gas kết hợp khơng khí bên ngồi mơi trường, điều chỉnh được) dẫn hỗn buồng gia nhiệt; Đầu phun khícháy gas;cho 8.buồng Cửa lấy khơng 9.đốt B̀ng hịa trộn hỡn hợp khí hợp khí gia nhiệt; 10-khí; Buồng chỉnh áp suất (van an toàn); 6- Đồng hồ đo áp suất khí gas cấp cho buồng gia nhiệt; 7- Đầu phun khí gas; 8- Cửa lấy khơng Hình Sơ đồ tổng thể thiết bị gia nhiệt * Các thơng số đầu vào cho việc tính tốn nhiệt: - Nhiệt độ đường ban đầu cuối cùng: theo nghiên cứu khoa học mục 2, dựa vào TCVN 8819-2011 [7], nhiệt độ mặt đường bê tơng asphalt tính tốn lấy nhiệt độ ban đầu 25 ◦ C; nhiệt độ sau gia nhiệt: 165 ◦ C - Thời gian gia nhiệt: từ – 10 phút - Nhiệt dung riêng đường bê tông asphalt: thường lấy 900 J/(kg.K) [33] - Trọng lượng riêng đường bê tông asphalt: 2350 kg/m3 - 2500 kg/m3 - Kích thước vật liệu: kích thước xác định theo mơđun thiết bị 600×600 mm 171 ... hỏng thiết nhiệt hồng ngoại bậtbật thiết bị bị giagia nhiệt hồng ngoại (c) gia nhiệt (c)(c) gia nhiệt (c) gia nhiệt gia nhiệt (c) Gia nhiệt nhiệt (c)(c) giagia nhiệt (c)(c) giagia nhiệt nhiệt... (b) bật thiết gia nhiệt hồng ngoại (b) bật thiết bị gia nhiệt hồng ngoại (a) làm phần hư hỏng (b) bật thiết bị gia nhiệt hồng ngoại (a) Làm phần hư hỏng (b) Bật thiết bị gia nhiệt hồng ngoại. .. nhựa bị nứt Quá trình gia nhiệt bao gồm gia nhiệt cao thấp cho khu vực bị nứt đến sửa đường nhựa bị? ?p nứt Quá trình giatácnhiệt bao mạnh gờm gia cao thấp sửa đường nhựa bị? ?ược nứt Quá trình giaCác