Dự án đầu tư xây dựng Trạm trộn Bê tông tươi công suất 60 m3 giờ và trạm trộn Asphalt công suất 240 tấn giờ

Bêtông Asphalt dùng trong xây dựng đường gồm có các thành phần là đá dăm, cát,bột khoáng, bitum và một lượng nhỏ chất phụ gia khi cần thiết được lựa chọn thành phầnhợp lý, nhào trộn gia

Trang 1

BÁO CÁO THUYẾT MINH KINH TẾ - KỸ THUẬT

DỰ ÁN

XÂY DỰNG TRẠM TRỘN BÊ TÔNG TƯƠI CÔNG SUẤT 60M3/GIỜ VÀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG ASPHALT CÔNG

SUẤT 240 TẤN/GIỜ

Trang 2

I MỞ ĐẦU: 1

1 CƠ SỞ PHÁP LÝ THỰC HIỆN ĐẦU TƯ DỰ ÁN: 1

2 GIỚI THIỆU VỀ CHỦ ĐẦU TƯ: 2

3 GIỚI THIỆU VỀ DỰ ÁN 2

II : SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ 3

CHƯƠNG II: TRẠM TRỘN BÊTÔNG ASPHALT 4

I TỔNG QUAN VỀ BÊTÔNG ASPHALT 4

1 Khái niệm 4

2 Phân loại 5

3 Cấu trúc của bêtông Asphalt 5

4 Những đại lượng đặc trưng cho tính chất của bêtông Asphalt 6

5 Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu về vật liệu chế tạo bêtông Asphalt 13

II Các loại trạm trộn bêtông Asphalt 14

1 Sơ lược về các loại trạm trộn bêtông Asphalt 14

2 Giới thiệu về mặt bằng trạm trộn 20

III YÊU CẦU VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊTÔNG ASPHALT 20

1 Đá dăm hay sỏi 20

2 Cát: 22

3 Bột khoáng 22

4 Bitum 24

IV THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG ASPHALT 27

1 Tính toán thành phần: 27

2 Tối ưu hoá tỷ lệ bi tum 29

3 Kiểm tra trên các mẫu thí nghiệm bằng phương pháp Marshall 34

4 Thiết kế cấp phối: 36

V TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY MÓC, THIẾT BỊ 45

1 Chọn máy: 45

2 Tính toán chọn hệ thống nhà kho – Bãi nguyên liệu: 52

VI GIÁM SÁT, KIỂM TRA VÀ NGHIỆM THU 54

1 Kiểm tra giám sát việc chế tạo hỗn hợp bêtông Asphalt ở trạm trộn 54

2 Các thí nghiệm cần tiến hành để xác định các chỉ tiêu cơ lý của bê tông Asphalt 56

VIII AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 57

CHƯƠNG III: TRẠM TRỘN BÊTÔNG TƯƠI 58

I Thuyết minh các bước trong sản xuất bê tông: 58

i

Trang 3

3 Trộn: 58

4 Chuyên chở: 58

5 Đổ bê tông: 58

6 Đầm chặt: 58

7 Bảo dưỡng: 58

8 Kiểm tra chất lượng: 58

II Lựa chọn về công nghệ: 58

CHƯƠNG IV: PHÂN TÍCH TÀI CHÍNH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ĐẦU TƯ 63

I Nguồn vốn đầu tư: 63

II Tổng mức đầu tư: 63

III Phương án hoàn trả vốn đầu tư: 63

IV Hiệu quả đầu tư 72

1 Các chỉ tiêu tài chánh 72

2 Hiệu quả kinh tế- xã hội 72

CHƯƠNG V: TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN DỰ ÁN 72

CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73

I Nhận xét và kết luận: 73

II Kiến nghị: 73

ii

Trang 4

Bảng 1 Yêu cầu kỹ thuật Bê tông Asphalt 12

Bảng 2: Yêu cầu các chỉ tiêu kỹ thuật của Bê tông Asphalt (22-TCN GTVT 63-84) 13

Bảng 3: Các loại mác đá dăm 21

Bảng 4: Các chỉ tiêu cơ lý của đá 21

Bảng 5: Các chỉ tiêu kỹ thuật của bột khoáng nghiền từ đá Cacbonat 23

Bảng 6: Các chỉ tiêu kỹ thuật của bột khoáng từ đá không phải loại Cacbonat 24

Bảng 7: Tiêu chí của asphalt 27

Bảng 8: Thành phần cấp phối các cỡ hạt 27

Bảng 9: Thành phần hạt 36

Bảng 10: Lượng vật liệu khoáng 37

Bảng 11: Cân bằng vật chất 44

Bảng 12: Dung sai cho phép so với cấp phối hạt và lượng bitum đã thiết kế cho hỗn hợp bêtông Asphalt 55

Bảng 13: Sai số cho phép đối với các đặc trưng của mặt lớp móng 55

Bảng 14: các thí nghiệm để xác định các chỉ tiêu cơ lý của bê tông Asphalt 56

Bảng 15: so sánh chi phí của các thiết bị chính 59

Bảng 16: Phân tích nhu cầu sử dụng nguyên vật liệu trong 1 năm 61

Bảng 17: Nguồn vốn đầu tư như sau 63

Bảng 18: Tổng mức đầu tư 65

Bảng 19: Chi phí hoạt động 65

Bảng 20: Cân đối trả nợ 66

Bảng 21: Kế hoạch trả lãi 67

Bảng 22: Doanh thu của trạm 67

Bảng 23: Khấu hao tài sản cố định 68

Bảng 24: Hiệu quả sản xuất kinh doanh 68

Bảng 25: Thời gian hoàn vốn đầu tư 70

Bảng 26: Chi tiêu tài chính 70

DANH MỤC HÌNH Hình 1: Dây truyền trạm trộn gián đoạn 16

Hình 2: Dây truyền trạm trộn song song cùng chiều 17

Hình 3: Dây truyền trạm trộn chảy ngược chiều 18

Hình 4: Tỷ lệ phần trăm các thành phần nguyên liệu trong bê tông tươi 61

iii

Trang 5

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU

I MỞ ĐẦU:

1 CƠ SỞ PHÁP LÝ THỰC HIỆN ĐẦU TƯ DỰ ÁN:

- Luật xây dựng số 16/2003/QH11, ngày 26/3/2003 của Quốc Hội khóa 11

- Luật đầu tư số 59/2005/QH11, ngày 29/11/2005 của Quốc Hội Khoá 11

- Luật đấu thầu số 61/2005/QH11, ngày 29/11/2005 của Quốc Hội Khoá 11

- Nghị định số 85/2009/NĐ – CP, ngày 15/10/2009 của Chính phủ hướng dẫn thi hànhLuật Đấu thầu số 61/2005/QH11 ngày 29 tháng 11 năm 2005 của Quốc hội

- Nghị định số 209/2004/NĐ-CP ngày 16/12/2004 của Chính phủ về việc quản lý chấtlượng công trình xây dựng; Nghị định 49/2004/NĐ-CP ngày 18/4/2008 của Chính phủsửa đổi bổ sung một số điều của Nghị định số 209/2004/NĐ-CP ngày 16/12/2004 củaChính phủ về quản lý chất lượng công trình xây dựng;

- Nghị định số 112/2009/NĐ-CP ngày 14/12/2009 của Chính phủ về quản lý chi phí đầu

tư xây dựng công trình

- Thông tư 02/2007/TT-BXD ngày 14/02/2007 của Bộ Xây Dựng hướng dẫn một số nộidung: lập, thẩm định, phê duyệt dự án đầu tư xây dựng công trình, giấy phép xây dựng

và tổ chức quản lý dự án đầu tư xây dựng công trình quy định tại Nghị Định số12/2009/NĐ-CP ngày 10/02/2009 của Chính Phủ về Quản lý dự án đầu tư xây dựngcông trình;

- Nghị Định số 12/2009/NĐ-CP ngày 10/02/2009 của Chính Phủ về Quản lý dự án đầu

tư xây dựng công trình;

- Nghị định số 83/2009/NĐ-CP ngày 15/10/2009 về sửa đổi, bổ sung một số điều Nghị

định số 12/2009/NĐ-CP ngày 12 tháng 02 năm 2009 của chính phủ về quản lý dự ánđầu tư xây dựng công trình

- Công văn số 1600/BXD-VP ngày 25/07/2007 của Bộ Xây Dựng về việc công bố suấtvốn đầu tư xây dựng công trình (năm 2007+ giá thị trường thực tế thời điểm ký hợpđồng);

- Quyết định số 957/QĐ-BXD ngày 29/09/2009 về việc công bố định mức chi phí quản

lý dự án và tư vấn đầu xây dựng công trình

- Quy chuẩn xây dựng Việt Nam tập I, II, III/BXD – 1996;

- Tuyển tập tiêu chuẩn xây dựng của Việt Nam từ tập 1 - tập 11 – Nhà XBXD – 1997

- Hợp đồng xây lắp EX-8, EX-9 giữa Tổng công ty phát triển Hạ tầng và đầu tư tàichính Việt Nam (VIDIFI.,JSC) và Công ty TNHH tập đoàn cầu đường Sơn Đông

1

Trang 6

2 GIỚI THIỆU VỀ CHỦ ĐẦU TƯ:

CÔNG TY TNHH TẬP ĐOÀN CẦU ĐƯỜNG SƠN ĐÔNG

- Địa chỉ: Tổ dân phố 8 – phường Hòa Nghĩa – quận Dương Kinh – thành phố HảiPhòng;

- Điện thoại: 031.36332289;

- Người đại diện: Wang Yuchi;

- Chức vụ: Giám đốc dự án xây dựng đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng gói Công ty TNHH Tập đoàn cầu đường Sơn Đông

- Vị trí địa lý của dự án cụ thể như sau:

- Phía Đông, phí Tây và phía Bắc: Giáp với đất nông nghiệp của xã Đại Đồng

- Phía Nam: Giáp với đường đất

3.2 Quy mô, diện tích:

- Tổng diện tích thực hiện dự án là hơn 40.000m2

3.3 Hình thức đầu tư:

- Đầu tư đồng bộ hạ tầng kỹ thuật, công trình kinh doanh; nhà quản lý; cấp nước, thoátnước; cấp điện; PCCC,…

3.4 Nguồn vốn đầu tư: Vốn tự có của Chủ đầu tư.

3.5 Cơ chế quản lý: Chủ đầu tư trực tiếp quản lý.

3.6 Tổng mức đầu tư:

2

Trang 7

II : SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ

1 Sự cần thiết phải đầu tư:

Ngày 29 tháng 11 năm 2007 Thủ tướng chính phủ đã ra Quyết định số 1621/QĐ-Ttg

về việc đầu tư thí điểm tuyến đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng Đây là một trong những công trình giao thông trọng điểm quốc gia, nó không chỉ có ý nghĩa thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội, phát triển các khu công nghiệp, kết nối các khu đô thị mà còn có ý nghĩa quan trọng về quốc phòng, an ninh và hoàn thiện hệ thống giao thông đường bộ trong khu vực

Đường cao tốc ô tô Hà Nội – Hải Phòng là tuyến đường cao tốc rộng nhất của Việt Nam, có tổng chiều dài khoảng 105km và đây cũng là tuyến đường cao tốc đầu tiên ở Việt Nam được xây dựng theo tiêu chuẩn quốc tế Ðiểm đầu của tuyến đường nằm trên đường vành đai 3 của Hà Nội, cách mố bắc cầu Thanh Trì 1.025 m, điểm cuối là đập Ðình Vũ, quậnHải An (Hải Phòng) Phần qua Hà Nội dài 6 km, phần qua Hưng Yên dài 26 km, phần qua Hải Dương dài 40 km, phần qua Hải Phòng dài 33 km

Dự án được chia thành 10 gói thầu, trong đó gói thầu xây lắp EX8 đoạn từ Km

81+300 đến Km 91+300 và EX-9 đoạn từ km 91+300 đến km 96 + 300 thuộc địa phận Thành phố Hải Phòng), thuộc huyện Kiến Thụy, thành phố Hải Phòng Đơn vị thi công chính cho gói thầu xây lắp EX-8, EX-9 là Công ty TNHH Tập đoàn cầu đường Sơn Đông, Trung Quốc

Để phục vụ cho thi công 2 gói thầu này, đơn vị thi công đã xin xây dựng trạm trộn bê tông tươi công suất 60m3/h và trạm trộn bê tông asphalt công suất 240t/h

2 Mục tiêu đầu tư:

Cung cấp Bêtông thương phẩm, Bêtông nhựa nóng Asphalt và các cấu kiện Bêtông,kịp thời đảm bảo tiến độ và chất lượng cao cho Dự án đường cao tốc Hà Nội – Hải Phòng

3

Trang 8

CHƯƠNG II: TRẠM TRỘN BÊTÔNG ASPHALT

I TỔNG QUAN VỀ BÊTÔNG ASPHALT

1 Khái niệm

Bêtông Asphalt là loại đá nhân tạo được sản xuất từ một thành phần hợp lý gồm: cốtliệu (đá, cát, bột đá) và chất kết dính hữu cơ Trên cơ sở chất kết dính hữu cơ(bitum,gurdong, nhũ tương) trong xây dựng đường thường dùng các vật liệu hỗn hợp khoáng

và chất kết dính hữu cơ Phổ biến nhất và có chất lượng cao nhất từ vật liệu khoáng - bitum

là bêtông Asphalt Bêtông Asphalt là sản phẩm nhận được khi làm đặc và rắn chắc hỗn hợp

Bêtông Asphalt dùng trong xây dựng đường gồm có các thành phần là đá dăm, cát,bột khoáng, bitum và một lượng nhỏ chất phụ gia khi cần thiết được lựa chọn thành phầnhợp lý, nhào trộn gia công thành một hỗn hợp thống nhất Bêtông Asphalt được phân thànhnhiều loại khác nhau tùy theo phương pháp thi công, nhiệt độ lúc rải, kích cỡ đá lớn nhất,thành phần cấp phối và hàm lượng đá dăm, độ rỗng còn dư, theo loại và chất lượng vật liệu

sử dụng

Trong các vật liệu thành phần của bêtông Asphalt, đá dăm chủ yếu làm khung chịulực và ảnh hưởng lớn đến độ ổn định (độ bền) của bêtông Asphalt Cát có vai trò lấp đầy lỗrỗng giữa các cốt liệu làm tăng độ đặc của hỗn hợp Bột khoáng là một thành phần quantrọng trong bêtông Asphalt Nó không những làm tăng độ đặc của hỗn hợp mà còn làm tăngdiện tích tiếp xúc, làm cho màng bitum trên mặt hạt khoáng càng mỏng và như vậy lựctương tác giữa chúng tăng lên, cường độ của bêtông Asphalt tăng lên Bitum có tác dụng liênkết các hạt cốt liệu với nhau, lấp đầy chỗ trống đồng thời liên kết với bột khoáng tạo thànhlớp mỏng bao bọc các hạt cốt liệu làm cho bêtông Asphalt có tính đàn hồi dẻo, tăng khảnăng chịu kéo cho bêtông Asphalt đồng thời có khả năng chống thấm

Bêtông Asphalt được sử dụng trong xây dựng cầu đường thực tế chiếm tới 80% vềkhối lượng so với bêtông thường do bêtông Asphalt có nhiều ưu điểm hơn, thể hiện:

 Thi công nhanh

Trang 9

2 Phân loại

Theo 22TCN – 22 – 90, bêtông Asphalt được phân loại như sau:

a Theo phương pháp thi công:

 Bêtông Asphalt không cần lu lèn (bêtông Asphalt đúc)

 Bêtông Asphalt cần lu lèn

b Theo nhiệt độ lúc rải:

 Bêtông rải nóng – chế tạo ở nhiệt độ 140 0 – 1700C rải ở t0 > 1000C

 Bêtông rải ấm – chế tạo ở nhiệt độ 1400 – 1700C rải ở t0 > 600C

 Bêtông rải nguội – chế tạo ở nhiệt độ 1100 – 1200C rải ở t0 không khí

c Theo độ rỗng còn dư:

 Bêtông Asphalt chặt: độ rỗng dư từ 3 – 6%

 Bêtông Asphalt rỗng: độ rỗng còn dư 6 – 10%

d Theo kích thước của hạt lớn nhất:

 Bêtông hạt lớn: dmax = 40mm

 Bêtông Asphalt hạt trung: dmax = 25mm

 Bêtông Asphalt hạt nhỏ: dmax = 15mm

 Bêtông Asphalt cát: dmax = 5mm

e Theo hàm lượng đá dăm (cỡ hạt từ 5mm trở lên):

 Bêtông Asphalt nhiều đá dăm (A): đá dăm chiếm 50 – 65%

 Bêtông Asphalt vừa đá dăm (B): đá dăm chiếm 35 – 50%

 Bêtông Asphalt ít đá dăm (C): đá dăm chiếm 20 – 35%

 Bêtông Asphalt cát xay (D): cỡ hạt 1,25mm – 5mm  33%

 Bêtông Asphalt cát thiên nhiên (E): cỡ hạt 1,25mm – 5mm  14%

f Theo chất lượng:

Theo cách này bêtông Asphalt rải nóng được chia ra bêtông Asphalt loại I, loại II,loại III và loại IV Việc phân loại này dựa trên các tính chất: độ rỗng của cốt liệu khoáng, độrỗng còn dư, độ ngậm nước, độ nở thể tích, cường độ chịu nén (ở nhiệt độ 00C, 200C, 500C),

hệ số ổn định nước, độ dính bám của bitum với vật liệu khoáng, độ ổn định và độ bền vữngMarshall [9]

3 Cấu trúc của bêtông Asphalt

Tính chất vật lý, cơ học của bêtông Asphalt phụ thuộc vào chất lượng tỷ lệ thànhphần các vật liệu chế tạo và cấu trúc của bêtông Cấu trúc phụ thuộc vào tỷ lệ của vật liệu và

độ đặc của hỗn hợp

Cấu trúc của bêtông Asphalt có 2 loại: có khung và không có khung

Cấu trúc khung là cấu trúc trong đó hệ số lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt của bộ khung

đá dăm bằng chất liên kết Asphalt  1 Như vậy, các chất Asphalt không dễ chuyển động,những hạt đá dăm và cát tiếp xúc với nhau một cách trực tiếp hoặc thông qua một lớp cứng

5

Trang 10

bitum tạo cấu trúc Bộ khung chỉ có thể là đá dăm Trong trường hợp này, đá dăm khôngđược cùng chuyển động với hỗn hợp vữa (hỗn hợp gồm cát, bột khoáng và bitum) Sự cómặt các khung cứng không gian làm tăng sự ổn định động của lớp phủ mặt đường Cấu trúckhung quen thuộc thường chứa lượng bột khoáng từ 4 – 14% và lượng bitum từ 5 – 7%.

Trong bêtông Asphalt không khung, hạt đá dăm bị dịch chuyển do lượng thừa củachất kết dính Asphalt (hệ số lấp đầy lỗ rỗng > 1), cường độ và độ kết dính của cấu trúc nàygiảm khi chịu nhiệt làm cho lớp phủ mặt đường bị biến dạng dẻo

Sự tạo nên cấu trúc tối ưu của bêtông Asphalt phụ thuộc vào các thành phần, chấtlượng vật liệu, công nghệ sản xuất và việc lựa chọn tối ưu thành phần hỗn hợp bêtôngAsphalt

4 Những đại lượng đặc trưng cho tính chất của bêtông Asphalt

Các tính chất của bêtông Asphalt thay đổi đáng kể theo nhiệt độ Ở nhiệt độ bìnhthường chúng có tính chất đàn hồi – dẻo, khi nhiệt độ tăng – chảy dẻo, khi nhiệt độ giảm,bêtông Asphalt trở nên giòn

Để đặc trưng cho các tính chất của bêtông Asphalt, người ta dùng các đại lượng như:

Một trong những đặc trưng quan trọng nhất cho tính chất cơ học của bêtông Asphalt

là cường độ chịu nén Nó biểu thị khả năng chịu lực của bêtông Asphalt ở các điều kiệnnhiệt độ khác nhau Cường độ chịu nén của bêtông Asphalt được xác định tại nhiệt độ 500C,

200C, 00C Cường độ ở 500C biểu thị tính ổn định động của vật liệu làm bêtông, còn ở 00Cbiểu thị tính chống nứt của bêtông Asphalt

Cường độ chịu nén là cường độ giới hạn khi nén mẫu chuẩn trong điều kiện nhiệt độ

và đặt tải theo quy định Kích thước mẫu chuần có đường kính bằng chiều cao và có các cỡnhư sau: d = 101,6mm; 71,4mm; 50,5mm và đem nén ở nhiệt độ nhất định 500C và 200C

Cường độ chịu kéo của bêtông Asphalt cũng là một đặc tính quan trọng Cường độchịu kéo cao cho phép bêtông Asphalt có độ chống nứt cao khi khai thác

Cường độ của bêtông Asphalt được xác định trên thiết bị Marshall Cường độ chịunén được xác định bằng cách nén nghiêng các mẫu nén Giới hạn cường độ chịu kéo Rk đượcxác định theo công thức:

6

Trang 11

h d

Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bêtông Asphalt:

 Ảnh hưởng của bitum

Cường độ của bêtông Asphalt phụ thuộc vào tỷ lệ, tính chất và thành phần bitum.Cường độ chịu nén của bêtông Asphalt đạt cực trị ở trong trạng thái khô hoặc trạng thái bãohòa nước, chỉ khi lượng bitum trong hỗn hợp thích hợp nhất

Khi lượng bitum nhỏ hay lớn hơn lượng bitum hợp lý ứng với chế độ lèn chặt nhấtđịnh, cường độ bêtông Asphalt đều giảm xuống

Nếu lượng bitum nhỏ hơn lượng bitum thích hợp thì hỗn hợp không đủ độ dẻo cầnthiết, để lèn chặt được tốt, đưa đến hỗn hợp khô đặt được độ đặc lớn Mặt khác, khi lượngbitum quá ít sẽ không đủ bao bọc bề mặt hạt vật liệu khoáng làm cho khả năng liên kết của

nó giảm xuống, do đó cường độ bêtông Asphalt giảm xuống

Trong trường hợp ngược lại, nếu lượng bitum lớn hơn lượng bitum thích hợp thìlượng bitum hấp phụ bị thừa ra, nghĩa là tạo ra trong hỗn hợp một lượng bitum tự do, làmcho các hạt vật liệu khoáng khó dịch lại gần nhau, nội ma sát của hỗn hợp giảm xuống, đồngthời lực liên kết giữa các hạt cũng giảm xuống Hai yếu tố đó làm cho cường độ của bêtôngAsphalt giảm xuống rất nhiều

Khi lượng bitum không thay đổi, cường độ của bêtông Asphalt sẽ giảm xuống nếunhư tính quánh của bitum giảm xuống Tính quánh của bitum giảm xuống là do bitum chứanhóm chất rắn là các axit Asphalt ít làm cho sự liên kết Asphalt giảm xuống Bitum chứanhiều chất hoạt tính bề mặt thì khả năng liên kết của bitum với vật liệu khoáng tăng lên

 Ảnh hưởng của vật liệu khoáng

Cường độ của bêtông Asphalt phụ thuộc vào độ lớn, cường độ, thành phần hạt, thànhphần khoáng, đặc trưng bề mặt của đá, tính chất bề mặt của bột khoáng và tỷ lệ của bitum/bột khoáng

Khi tỷ diện của hạt cốt liệu tăng lên, cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo củabêtông Asphalt đều tăng lên Như vậy có nghĩa là khi độ lớn của hạt cốt liệu giảm xuống và

hệ số chạy Kc (hệ số chạy Kc là hệ số tỷ lệ khối lượng của các cỡ hạt tính ra phần trăm) sẽđưa đến cường độ chịu nén, chịu kéo của hỗn hợp bêtông Asphalt tăng lên

Cường độ của cốt liệu lớn hay nhỏ có ảnh hưởng lớn đến cường độ của bêtôngAsphalt Ngoài ra, cường độ của cốt liệu cũng là nguyên nhân về độ ổn định co uốn mặtđường trong quá trình sử dụng khi bitum tác dụng với đá vôi tốt hơn loại đá silic Sở dĩ nhưvậy vì khi bitum tương tác với bề mặt của đá vôi thì bitum sẽ bị hấp phụ lớn nhất Khi đó cácphân tử của chất hoạt tính bề mặt của bitum sẽ định hướng cực tính và tương tác hóa học với

7

Trang 12

các phân tử của đá vôi ở bề mặt của nó tạo thành muối canxi R-COOCa, chất này không hòatan trong nước.

Khi bitum tương tác với đá silic thì sự dính bám của bitum với đá xảy ra dưới tácdụng của lực hút phân tử Lực liên kết này nhỏ hơn rất nhiều so với lực liên kết hóa học, do

đó khả năng liên kết của nó dần đến bề mặt này thì các loại đá bazơ sẽ liên kết với bitum tốthơn loại đấ axit

Hình dạng và đặc trừng bề mặt của vật liệu hạt, vật liệu khoáng cũng có ảnh hưởngđến cường độ của bêtông Asphalt Những hạt tròn cạnh bề mặt phẳng sẽ có tỷ diện nhỏ hơncác hạt có cùng kích cỡ nhưng có dạng hình khối hay tứ diện về bề mặt gồ ghề Như vậy loạivật liệu sau có khả năng hấp phụ bitum tốt hơn Do đó khi thành phần như nhau thì lực liênkết và cường độ của hỗn hợp bêtông dùng cốt liệu loại sau sẽ cao hơn Đối với bột khoángthì thành phần khoáng vật, tỷ lệ của nó trong hỗn hợp có ảnh hưởng rất lớn đến cường độcủa bêtông Asphalt Vì tỷ diện của bột khoáng lớn hơn rất nhiều so với tỷ diện của cát, đátrong hỗn hợp bêtông Asphalt còn lại Ví dụ trong 1 kg vật liệu khoáng: đá dăm, cát, bộtkhoáng trong thành phần của bêtông Asphalt thì tỷ diện của nó vào khoảng 100 – 200 m2.Trong đó tỷ diện của đá xấp xỉ 1%, cát từ 2 – 20%, còn bột khoáng 70 – 95% Vì vậy phầnbột khoáng sẽ hấp phụ phần lớn lượng bitum khi đó hạt càng nhỏ thì màng bitum được tạothành càng mỏng, sự liên kết giữa các hạt càng tốt, đưa đến cường độ bêtông Asphalt tănglên

Tỷ lệ bột khoáng trong bêtông Asphalt nhiều hay ít phụ thuộc vào tỷ lệ bitum tronghỗn hợp đó Qua nhiều nghiên cứu người ta xác định rằng trong những điều kiện nhất định(khi cùng một loại vật liệu, phương pháp chế tạo và lèn chặt) cường độ của bêtông Asphaltđạt được cao nhất khi tỷ lệ giữa bitum và bột khoáng là thích hợp

 Ảnh hưởng của độ đặc của hỗn hợp bêtông Asphalt

Cường độ của bêtông Asphalt không những phụ thuộc vào các yếu tố vật liệu như đãnêu ở trên mà còn phụ thuộc vào độ đặc của hỗn hợp nghĩa là phụ thuộc vào khung của vậtliệu khoáng và mức độ lèn chặt

Độ đặc của khung vật liệu khoáng là do thành phần hạt quyết định Khi lựa chọnthành phần hạt tốt, hỗn hợp sẽ có độ đặc cao Ngoài ra độ đặc của khung vật liệu khoáng cònphụ thuộc vào độ đặc của thành phần bột khoáng Nếu như hỗn lợp lèn ép chặt, cường độcủa nó càng tăng Nhưng mức độ lèn chặt lại phụ thuộc không những vào trị số tải trọng haycông dùng để nén (số lến lèn) mà còn phụ thuộc vào lượng bitum trong hỗn hợp Nếu tănglượng bitum trước khi đạt đến giá trị thích hợp, mức độ lèn chặt được tăng lên (khối lượngthể tích tăng) đưa đến cường độ của bêtông Asphalt tăng lên

Còn khi lượng bitum lớn hơn lượng bitum hợp lý thì do lượng bitum thừa ra làm ngăncản các hạt vật liệu khoáng dịch lại gần với nhau làm cho khung của vật liệu khoáng giảmxuống đưa đến cường độ cảu bêtông Asphalt cũng giảm xuống Nếu tiếp tục tăng lên sự lènchặt thì mức độ chặt của khung vật liệu khoáng cũng tăng lên nhưng chỉ trong trường hợp

8

Trang 13

nếu lượng bitum thừa bị chảy ra ngoài Và dưới tác dụng như vậy của ô tô sẽ gây hiện tượngdồn đống bitum trên mặt đường.

4.2 Độ biến dạng

Bêtông Asphalt cần phải có độ đàn hồi dẻo nhất định để đảm bảo cho mặt đường khỏisinh nứt nẻ khi gặp nhiệt độ thấp Khi nhiệt độ hạ thấp, tính dẻo của mặt đường làm bằngbêtông Asphalt hầu như mất hoàn toàn và trở nên giòn Lúc đó, dưới tác dụng của ứng suấtnhiệt hay ngoại lực sẽ làm mặt đường bị nứt nẻ Chỉ tiêu độ dẻo có thể đánh giá bằng độ dãndài tương đối khi chịu kéo hay có thể đặc trưng bằng tốc độ biến dạng dẻo khi chịu tác dụngcủa lực kéo khi nhiệt độ không đổi Tốc độ biến dạng càng lớn, bêtông Asphalt càng dẻo

Độ dẻo là một yêu cầu cần thiết không thể thiếu được của bêtông Asphalt làm mặtđường Song độ dẻo mà quá lớn cũng không có lợi vì ở nhiệt độ cao mặt đường sẽ bị dồnđống, lượn sóng, hằn vết xe chạy, gây khó khăn cho xe cộ đi lại Vì vậy độ dẻo của hỗn hợpbêtông Asphalt cần nằm trong một khoảng nhất định Theo đề nghị của giáo sư N N.Ivanop, mức độ dẻo của hỗn hợp bêtông Asphalt có thể đặc trưng bằng hệ số dẻo và xácđịnh theo công thức sau:

2 2

1 2

R

hay

2 1 2 1

lg

V V R

R

K 

Trong đó: R1, R2 là cường độ chịu nén giới hạn của bêtông Asphalt khi tốc độ biếndạng là V1 và V2 (kg/cm2)

V1, V2 là tốc độ biến dạng, là tốc độ máy nâng ép (mm/ph) Thông thường đối với V1

thì lấy theo tốc độ nâng của pittong, nghĩa là bằng 3 mm/ph, còn V2 lấy khoảng 0,05 – 0,06mm/ph

Độ dẻo của bêtông Asphalt phụ thuộc chủ yếu vào tính chất và số lượng bitum Độquánh của bitum càng cao, độ dẻo của hỗn hợp bêtông Asphalt càng giảm khi lượng bitumtrong hỗn hợp bêtông Asphalt không đầy đủ, độ dẻo của nó giảm xuống rất nhiều Ngược lại,

tỷ lệ bitum tăng lên thì độ dẻo của hỗn hợp cũng tăng lên

Mức độ thích hợp của tính dễ tạo hình được xác định bằng thực nghiệm hay bằngkinh nghiệm đối với hỗn hợp bêtông Asphalt khác nhau trong điều kiện khi rải và phươngpháp lèn chặt

9

Trang 14

Tính dễ tạo hình của hỗn hợp bêtông Asphalt được đặc trưng bởi tính dẻo hay cứngcủa nó, hỗn hợp càng dẻo càng dễ tạo hình Nhưng khi độ dẻo lớn hơn độ dẻo yêu cầu sẽ đưađến hạ thấp các tính chất cơ học của bêtông Asphalt Mặt đường dễ bị biến dạng và khi vậnchuyển hỗn hợp dễ bị phân tầng Còn khi độ dẻo nhỏ hơn độ dẻo yêu cầu thì gây khó khăncho thi công và trong nhiều trường hợp làm hạ thấp chất lượng của mặt đường.

Tính dễ tạo hình của bêtông Asphalt cao hay thấp là do lực liên kết và ma sát giữa cáchạt vật liệu khoáng quyết định Lực liên kết của hỗn hợp lại phụ thuộc vào tính chất và sốlượng bitum hay tỷ lệ giữa bitum và bột khoáng

Độ dẻo cần thiết của hỗn hợp bêtông Asphalt dùng bitum loại quánh chỉ đạt được trên

cơ sở đun nóng nó lên Độ dẻo của hỗn hợp còn phụ thuộc vào hệ số nhét đầy lỗ rỗng giữacác hạt vật liệu khoáng bằng bitum Khi hệ số này giảm xuống, hỗn hợp trở nên cứng và khólèn chặt

Những hỗn hợp có tỷ lệ vật liệu khoáng cao hơn so với hỗn hợp khác có cùng cường

độ sẽ có độ cứng hơn Hỗn hợp dùng vật liệu khoáng ở dạng nghiền vỡ sẽ có độ dẻo nhỏ hơn

so với hỗn hợp dùng cuội, sỏi, cát thiên nhiên

Căn cứ vào mức độ dẻo người ta chia hỗn hợp bêtông Asphalt làm hai loại: dẻo và dễchảy Để đánh giá mức độ dễ tạo hình của hỗn hợp bêtông Asphalt người ta đưa ra nhiềuphương pháp Các phương pháp này dựa trên cơ sở dạng hỗn hợp, phương pháp chế tạo vàlèn chặt hỗn hợp

Mức độ dễ tạo hình của hỗn hợp bêtông Asphalt dẻo, rải nóng có thể được đánh giátheo phương pháp I A Rưbiep, phương pháp này dựa trên cơ sở xác định thời gian hay lựcdùng để thắng lực liên kết và ma sát của hỗn hợp khi kéo hình nón bằng kim loại ra khỏi hỗnhợp

4.4 Tính bền với môi trường (Tính ổn định nước, tính ổn định nhiệt độ)

* Tính ổn định nhiệt:

Thiếu sót cơ bản của bêtông Asphalt khi dùng làm mặt đường là các tính chất của nó phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ Khi nhiệt độ tăng cao, độ quánh của bitum ở trong bêtông Asphalt giảm xuống, lực liên kết giữa các phần tử yếu đi, đưa đến cường độ của hỗn hợp giảm xuống Ngược lại, khi nhiệt độ hạ thấp, tính quánh của bitum tăng lên đưa đến cường

độ của bêtông Asphalt cũng tăng lên

Sự thay đổi cường độ khi nhiệt độ thay đổi như vậy rõ ràng làm cho điều kiện làmviệc của mặt đường bêtông Asphalt xấu đi Để đánh giá độ ổn định nhiệt độ của bêtôngAsphalt, người ta dùng hệ số Kt (gọi là hệ số ổn định nhiệt độ)

Trang 15

Tính ổn định của bêtông Asphalt phụ thuộc vào yếu tố tính chất, tỷ lệ bitum, loại vậtliệu khoáng Loại bitum có nhiệt độ hóa mềm càng cao thì tính ổn định nhiệt của bêtôngAsphalt càng lớn Ngoài ra, độ hoạt tính của bitum cũng có ảnh hưởng lớn đến sự ổn địnhnhiệt độ của bêtông Asphalt.

Các tính chất của vật liệu khoáng, đặc biệt là bột khoáng có ảnh hưởng lớn đến sự ổnđịnh nhiệt độ của bêtông Asphalt Sự tương tác của bitum với vật liệu khoáng là quá trình lýhóa phức tạp, trong nhiều trường hợp làm thay đổi dạng cấu trúc của bitum Nếu dùng vậtliệu khoáng ở dạng đá vôi sẽ nâng cao tính ổn định nhiệt của bêtông Asphalt Nếu dùng cácloại đá có tính axít sẽ có hiệu quả ngược lại

Khi tỷ lệ của bitum và vật liệu khoáng ở trong hỗn hợp bêtông Asphalt thích hợp sẽnâng cao sự ổn định nhiệt độ của hỗn hợp, lượng bitum trong hỗn hợp thừa ra sẽ hình thànhmột lượng bitum khá lớn ở dạng tự do làm hạ thấp tính ổn định nhiệt của bêtông Asphalt

* Tính ổn định nước

Nếu như hỗn hợp kém ổn định nước thì khi gặp bão hòa nước, cường độ chịu nén của

nó bị giảm xuống Khi nước thâm nhập vào, nếu gặp khả năng liên kết của bitum với vật liệukhoáng kém, thì nó có thể tách ra một phần hay toàn bộ màng bitum bao bọc trên mặt vật liệu khoáng, làm khả năng chịu lực của hỗn hợp giảm xuống

Để đánh giá chỉ tiêu này người ta dùng hệ số ổn định nước

ở nhiệt độ 200C kg/cm3

Tính ổn định nước của bêtông Asphalt phụ thuộc vào độ đặc của nó và vào sự liên kếtbitum với vật liệu khoáng Ngoài ra, nó còn phụ thuộc vào độ ẩm của vật liệu khoáng tronglúc trộn với bitum Độ rỗng của bêtông Asphalt càng nhỏ càng ổn định nước Độ rỗng củabêtông Asphalt phụ thuộc vào độ đặc của khung vật liệu khoáng và hàm lượng bitum Khikhung vật liệu khoáng không được đặc và lượng bitum không đầy đủ, bêtông Asphalt có độrỗng lớn Ngoài ra độ rỗng của bêtông Asphalt còn phụ thuộc vòa sự lèn ép, nếu như hỗnhợp được lựa chọn tốt mà lèn ép không tốt thì độ rỗng của hỗn hợp vẫn lớn

Trong thực tế, độ đặc của bêtông Asphalt được đặc trưng bằng hai đặc trưng, đó là độbão hòa nước và độ rỗng còn lại

Sự liên kết giữa bitum và vật liệu khoáng càng tốt, màng bitum trên bề mặt vật liệukhoáng càng tốt thì bêtông Asphalt càng ổn định nước Sự liên kết này tốt hay xấu phụ thuộcvào loại vật liệu khoáng và tính chất của bitum

Theo kết quả của các nhà nghiên cứu thì chỉ tiêu cơ học: độ bền và độ ổn địnhMarshall cho ta đánh giá chung nhất về chất lượng của bêtông Asphalt Do đó vì thời gian cóhạn nên trong đề tài này em chỉ đánh giá chất lượng bêtông Asphalt qua hai chỉ tiêu: độ ổn

11

Trang 16

định và độ biến dạng Marshall (chỉ tiêu này cho phép đánh giá về chất lượng bêtông Asphalttổng hợp nhất).

Bảng 1 Yêu cầu kỹ thuật Bê tông Asphalt

Chỉ tiêu theo các phương pháp thiết kế

hỗn hợp bê tông Asphalt

Cường độ xecao Cường độ xe trung bình Cường độ xethấp

A-Marshall

+ Số va đập vào mỗi đầu của mẫu khi

chế tạo mẫu thí nghiệm

333

16

-558

50

5008

333

18

558

35

5008

333

20

558

600005

120025005

20006000

2

-2000-5

0.3-

-35

50-4

0.3-

-30

50-4

0.3-

-Bảng 2: Yêu cầu các chỉ tiêu kỹ thuật của Bê tông Asphalt (22-TCN GTVT 63-84)

Trang 17

Quy trìng thí nghiệm Bê tông Asphalt

7 Hệ số ổn định nước, khi ngậm nước trong 15

8 Độ nở, % thể tích, khi ngậm nước trong 15

b) Thí nghiệm theo phương pháp Marshall(mẫu dầm 75 cú mỗi mặt)

1 Độ ổn định(Stability) ở 60o c, KN không nhỏ

AA T245 hoặcASTM

min 1,8max 5,0

4 Độ ổn định còn lại sau khi ngâm mẫu ở 60o

6 Độ rỗng cốt liệu(Voids in mineral aggregate) 14 - 18 14 - 20

c) Các chỉ tiêu khác

cầu

QT thí nghiệmvật liệu nhựaAsphalt22TCN 63 - 84

5 Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu về vật liệu chế tạo bêtông Asphalt.

5.1 Cốt liệu cát

Trong phần này, các chỉ tiêu kỹ thuật được xác định là: khối lượng riêng, khối lượng thểtích, thành phần hạt, tạp chất sét, bụi, mođun độ lớn

Trang 18

Trong phần này các chỉ tiêu kỹ thuật được xác định là: khối lượng riêng, khốilượng thể tích, thành phần hạt, tạp chất, hàm lượng hạt thoi, dẹt, hạt yếu, cường độ, độ chịumài mòn.

84)

với độ kim lún ở 25oC(22TCN-27-01)

Trang 19

II Các loại trạm trộn bêtông Asphalt

1 Sơ lược về các loại trạm trộn bêtông Asphalt

Theo nguyên lý làm việc của các trạm trộn bêtông Asphalt ta chia ra các loại trạm trộn:

Thứ tự các loại trạm trộn này nhìn chung phản ánh lịch sử phát triển và sử dụng trongcông nghiệp chế tạo bêtông Asphalt

Năm 1996, khoảng 500 triệu tấn bêtông Asphalt được sản xuất bởi khoảng 3600 trạmtrộn Asphalt đang hoạt động ở Mỹ Trong số 3600 trạm trộn này, khoảng 2300 là trạm trộngián đoạn, 1000 là trạm trộn chảy song song và 300 trạm là trạm trộn chảy ngược chiều.Tổng số sản phẩm từ các trạm trộn gián đoạn là khoảng 240 triệu tấn và sản phẩm từ cáctrạm trộn song song, trạm trộn ngược chiều là 240 triệu tấn Khoảng 85% các trạm trộn đangđược sử dụng hiện nay là trạm trộn chảy ngược chiều, trong dó chỉ khoảng 10% là trạm trộngián đoạn và 5% là trạm trộn song song Trạm trộn liên tục chỉ chiếm khoảng một số lượngnhỏ (0.5%) Hầu hết các trạm đều có thể sử dụng nhiên liệu ga (ga tự nhiên) hoặc dầu nhiênliệu Khoảng 70 – 90% trạm trộn sử dụng ga tự nhiên để làm khô và đốt nóng phối liệu Cácloại trạm trộn này được phân biệt nhờ nguyên tắc hoạt động khác nhau của chúng (Bỏ quatrạm trộn liên tục vì nó ít được sử dụng)

* Trạm trộn gián đoạn

Quá trình làm việc bắt đầu khi nguyên liệu (đá và cát) được máy xúc xúc lên đổ vàocác phễu định lượng Vật liệu được định lượng ở đây và đổ lên băng tải, nhờ các băng tảinày nguyên liệu được chở đến thùng sấy Thiết bị sấy thùng quay có mỏ đốt phun trực tiếpgiúp cho quá trình làm khô nguyên liệu

Khi nguyên liệu khô nở ra khỏi thùng quay và sà xuống thiết bị gầu nâng, thiết bị nàylàm nhiệm vụ chở nguyên liệu lên hệ thống sàng rung với nhiều cơ sàng khác nhau Nguyênliệu sau khi sàng được phân loại và chứa vào các thùng khác nhau Trong thời điểm này bột

đá cũng được đưa lên thùng gia nhiệt Để điều khiển các cỡ hạt nguyên liệu trong mẻ trộnnguyên liệu cuối cùng, người điều khiển mở các thùng đựng Các cỡ hạt cốt liệu khác nhaucho tới khi đạt tỷ lệ thành phần như cấp phối thiết kế

Lúc này chất kết dính bitum được bơm từ các tẹc tới thùng đựng Asphalt và tại đóbitum được định lượng theo một tỷ lệ rồi được phun vào thùng trộn

Sau khi trộn xong chỉ hỗn hợp được vận chuyển đến xilô chứa ở đó có ô tô tiếp nhậnchở ra công trình

15

Trang 20

Hình 1: Dây truyền trạm trộn gián đoạn

* Trạm trộn chảy song song

Quá trình này là quá trình trộn liên tục sử dụng tỷ lệ định lượng thành phần các hạt từ các phễu chứa nguyên liệu lúc đầu Sự khác nhau giữa quá trình này và quá trình trộn gián đoạn là thùng sấy không chỉ được sử dụng làm khô nguyên liệu mà còn dùng để trộn cát đá với chất kết dính Asphalt Nguyên liệu đã được định lượng theo tỷ lệ được đưa vào thùng sấy Khi thùng quay, vật liệu khi đó chuyển dộng về đầu dốc của thùng trộn Chất kết dính lỏng bitum được điều khiển bởi bơm tự động tới vùng trộn và vùng này có nhiệt độ thấp hơnnhiệt độ bốc cháy của bitum, ở đây bột đá cũng được định lượng và đổ vào thùng trộn, và lượng bụi được lọc qua thiết bị lọc ở quá trính sấy cũng được hồi lưu ở đây

Hỗn hợp sau khi trộn xong được xả ở cuối thùng quay và được băng tải vận chuyểnlên xilô đựng

Vậy, sự khác nhau giữa quá trình trộn của thiết bị trộn song song so với thiết bị trộngián đoạn là: quá trình này là liên tục, vật liệu sấy đi cùng chiều cùng ngọn lửa sâu, thùngsấy đồng thời là thùng trộn (chỉ khác vùng sấy và vùng trộn có nhiệt độ khác nhau)

Quá trình trộn song song có ưu điểm: việc xả ở cuối thùng quay thu được một lượngbụi lớn, làm giảm bớt sự hoạt động của hệ thống lọc bụi Vì lý do này mà hầu hết các trạmtrộn song song chỉ cần lọc bụi một lần qua thiết bị lọc bụi sơ cấp Mặc dù vậy nó cũng cónhược điểm là các thiết bị như phun dầu và phun bitum làm việc ở điều kiện nhiệt độ caohơn so với quá trình gián đoạn

16

Trang 21

Hình 2: Dây truyền trạm trộn song song cùng chiều

* Trạm trộn chảy ngược chiều:

Đây là loại trạm trộn mà vật liệu chảy trong thùng quay là ngược chiều so với hướng của khí nóng Thêm vào đó là vùng trộn nguyên liệu với chất kết dính bitum được đặt đằng sauvùng đốt để cho vật liệu di chuyển không trực tiếp tiếp xúc với khí nóng

Bitum được điều khiển bằng máy bơm điện bơm vào cốt liệu và bột đá theo tỷ lệ, ở đâylượng bụi đã lọc qua thiết bị sơ cấp và thứa cấp cũng được hồi lưu vào và tiến hành cùng trộn

Bới vì hỗn hợp bitum, cốt liệu, bụi đá được trộn trong thùng không tiếp xúc khí nóng,nên trạm trộn chảy ngược chiều có các thiết bị phun (phun bitum, phun dầu) đặt thấp hơn sovới trạm trộn song song Mặc dù vậy, các dữ liệu đó không đủ để xác định được sự khác nhautrong việc đặt thiết bị phun cho tới kết quả khác nhau của hai quá trình trộn chảy song song vàtrộn chảy ngược chiều

CÔNG TY TNHH TẬP ĐOÀN CẦU ĐƯỜNG SƠN ĐÔNG

Trang 22

Hình 3: Dây truyền trạm trộn chảy ngược chiều

Tùy theo sơ đồ bố trí của bộ máy trộn bêtông Asphalt mà chia ra ba loại:

 Trạm trộn bố trí trên cùng một mặt bằng:

Các thiết bị rang vật liệu, sàng, thiết bị cân đong và thiết bị trộn được bố trí cạnh nhau Các thiết bị này được nối liền với nhau nhờ các bưng nâng chuyển Như vậy trong các loại này phải vận chuyển vật liệu cát, đá lên xuống nhiều lần Tổng số chiều cao nâng chuyển vật liệu lớn hơn trong loại bố trí theo kiểu tháp.

 Trạm trộn trung gian

Trang 23

Bộ phận sàng, các thùng chứa thiết bị cân đong, thiết bị trộn được bố trí cái này dưới cáikia trong cùng một tháp Còn thiết bị rang vật liệu thì đặt trên một móng riêng bên cạnh tháp.

Tùy theo năng suất của bộ máy trộn bêtông Asphalt mà có thể chia ra loại năng suất nhỏdưới 15 tấn/giờ, loại năng suất trung bình 25 – 30 tấn/giờ, loại năng suất lớn 60 – 100 tấn/giờ,loại có năng suất rất lớn 100 – 200 tấn/giờ và nhiều hơn nữa

Trạm trộn bêtông Asphalt còn phân ra loại cố định, loại di động và loại bán cố định.Thông thường thì loại có năng suất nhỏ là loại di động, bộ phận máy trộn của loại này được đặttrên bệ xe có bánh Loại có năng suất trung bình và năng suất lớn thường là bán cố định Trongcác loại này các thiết bị có thể tháo lắp dễ dàng khi cần di động hoặc là từng thiết bị được đặttrên bệ có bánh xe để di chuyển mà không cần phải tháo lắp Còn loại có năng suất rất lớn thìthường là loại cố định và dùng cho các xí nghiệp bêtông Asphalt cố định

Hiện nay, người ta thường dùng những thiết bị điều khiển tự động trong những bộ máytrộn bêtông Asphalt có năng suất từ 25 tấn/giờ trở lên

Bộ máy trộn bêtông Asphalt bao gồm các thiết bị sau:

 Thiết bị cân đong sơ bộ cát và đá dăm

 Thiết bị rang nóng vật liệu cát đá

 Thiết bị sàng vật liệu theo các kích cỡ đã quy định

 Thiết bị cân đong (trọng lượng hoặc thể tích) cho từng loại vật liệu khoáng chất vànhựa

 Thiết bị trộn các loại khoáng chất với nhựa

 Thiết bị thu bụi

Ưu điểm của các loại trạm trộn chảy song song và trạm trộn chảy ngược chiều là có năng suất cao và tốn ít năng lượng hơn trạm trộn theo chu kỳ Nhưng trạm trộn chu kỳ lại có

ưu điểm là trộn kỹ và đều ,chất lượng của mẻ trộn cao và khi cần thay đổi các thành phần của hỗn hợp thì tiến hành nhanh và dễ dàng

Trên cơ sở các loại trạm trộn đã nêu, phân tích các ưu nhược điểm của từng loại và đặc biệt là ứng dụng vào điều kiện sản xuất trực tiếp ở Việt Nam, điều kiện khí hậu và tiêu thụ nguyên liệu, chúng tôi lựa chọn dây chuyền sản xuất gián đoạn với sơ đồ bố trí kiểu trung gian

và có công suất 240 tấn/giờ

Những ưu nhược điểm của trạm

- Chất lượng đạt tiêu chuẩn xuất khẩu

- Tháo lắp dễ dàng nhanh chóng

- Vận chuyển thuận tiện

- Hệ thống cân điện tử hiện số chính xác, đầu đốt giảm ồn, tiết kiệm nhiên liệu

- hệ thống móng thép Tháo lắp nhanh chóng

Trang 24

2 Giới thiệu về mặt bằng trạm trộn

Trạm trộn được xây dựng tại thôn Đức Phong, xã Đại Đồng, huyện Kiến Thụy, tỉnh HảiPhòng Đây là vị trí thuận lợi cho việc cung cấp nguyên nhiên liệu bằng đường bộ từ các tỉnh lân cận như Hòa Bình, Vĩnh Phúc Đồng thời trạm không nằm trong phạm vi trung tâm thành phố nên việc sản xuất, vận chuyển ít ảnh hưởng đến vệ sinh môi trường, giao thông đi lại của dân cư

Các nguồn cung cấp nguyên vật liệu cho trạm:

bằng ô tô

chuyên dụng

ty VinaConex

dụng từ công ty Caltex Hải Phòng

nguồn nước sạch trong vùng

chạy dầu Diezen công suất 350 kVA

III YÊU CẦU VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊTÔNG ASPHALT

Hỗn hợp bêtông Asphalt được chế tạo bằng cách trộn vật liệu đá dăm (sỏi cuội), cát, bột

khoáng, bitum với thành phần hợp lý

Chất lượng của bêtông Asphalt phụ thuộc vào chất lượng của vật liệu thành phần chế tạo, do đó mỗi vật liệu chế tạo phải đạt được các yêu cầu quy định

1 Đá dăm hay sỏi

Chất lượng của đá dăm hay sỏi về cường độ, tính đồng nhất, hình dạng, trạng thái bề mặt, thành phần khoáng vật có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của bêtông Asphalt [5, 7, 8, 9]

Các chỉ tiêu chất lượng của đá dăm hay sỏi chế tạo từ bêtông Asphalt cũng được xác định như khi chế tạo bêtông ximăng nặng

Đá dăm dùng để chế tạo bêtông Asphalt có thể là đá dăm sản xuất từ đá thiên nhiên, đá dăm chế tạo từ cuội, cũng như đá dăm chế tạo từ xỉ lò cao nhưng phải phù hợp với các yêu cầu quy phạm Không cho phép dùng đá dăm chế tạo từ đá vôi sét, sa thạch sét và phiến sét để chế tạo bêtông Asphalt

Thành phần hạt của đá dăm hay sỏi được phân ra các nhóm 40 – 20, 20 – 10, 25 – 5, 15 – 5, 10 – 5 và sàng qua bộ sàng: 40, 25, 20, 5 mm

Trang 25

Đá dăm để chế tạo bêtông Asphalt phải đồng nhất về loái đá và cường độ Trong bêtôngAsphalt, nếu dùng đá dăm thuộc nhiều loại đá khác nhau có cường độ khác nhau sẽ sinh ra ứngsuất nhiệt làm mặt đường kém ổn định.

Tùy theo cường độ chịu nén của đá gốc mà đá dăm dùng để tạo bêtông Asphalt có các loại mác khác nhau như ghi trong bảng sau

Bảng 3: Các loại mác đá dăm

Loại đá dăm

dùng cho lớp móng

Lượng bụi, bùn, sét xác định bằng phương pháp rửa không được quá 20% đối với đá dăm xay từ đá trầm tích Cacbonat và không quá 1% đối với đá dăm xay từ các loại đá khác

Đá dăm ở trong hỗn hợp bêtông Asphalt dùng làm lớp móng không được chứa các hạt

đá yếu và phong hóa lớn hơn 15% theo khối lượng

Đá dăm cần phải liên kết tốt với bitum Về mặt này, các loại đá vôi, đôlômit, diaba tốt hơn các loại đá axít Nếu dùng loại đá liên kết kém với bitum phải gia công đá bằng chất phụ gia hoạt tính như vôi, ximăng hoặc cho thêm chất phụ gia hoạt tính bề mặt vào bitum

Đá cần phải sạch, lượng ngậm chất bẩn không được vượt quá 1% theo khối lượng.Các chỉ tiêu cơ lý của đá dùng để chế tạo hỗn hợp bêtông Asphalt phải phù hợp với quy định ghi trong bảng sau

Bảng 4: Các chỉ tiêu cơ lý của đá

Các chỉ tiêu

Mác của đá dăm lớp trên

Hỗn hợp dùng cho lớp móng

Trang 26

c Đối với các loại đá

Số lượng hạt được

nghiền vỡ ở trong đá

dăm từ cuội không nhỏ

hơn (% theo khối lượng)

2 Cát:

Vai trò của cát trong hỗn hợp bêtông Asphalt là chèn kẽ hở giữa các hạt cốt liệu lớn, làm tăng độ đặc chắc của hỗn hợp Có thể dùng cát thiên nhiên hay nhận tạo, có các tiêu chuẩn

kỹ thuật phù hợp với quy phạm như dùng với bêtông nặng [5, 7, 8, 9]

Cát thiên nhiên để chế tạo bêtông Asphalt dùng cát hạt lớn (k  2,5) và cát hạt vừa (k

= 2 - 2,5) Trường hợp dùng cát hạt nhỏ (k < 2) chỉ cho phép khi trộn thêm cát thiên nhiên hạtlớn hay cát nhân tạo (cát nghiền) Khi không có cát hạt lớn thì thành phần hỗn hợp của bêtôngAsphalt loại A và B sẽ lựa chọn dùng cát hạt nhỏ theo nguyên tắc thành phần hạt không liêntục Cát thiên nhiên cần phải chế tạo từ đá có cường độ không nhỏ hơn cường độ của đá dùnglàm đá dăm (600 – 1000 kg/cm3)

Cát thiên nhiên cần phải chế tạo từ đá có cường độ không được lớn hơn cường độ của

đá dùng làm đá dăm

Đối với hỗn hợp vữa Asphalt cát nhân tạo sẽ dùng cát nghiền Đá này thường đượcnghiền từ đá măcma có mác không nhỏ hơn 1000 Hàm lượng các hạt nhỏ hơn 0,071 mm ởtrong cát nghiền không được lớn hơn 5% theo khối lượng, trong đó lượng sét không được lớnhơn 0,5%

Thành phần hạt của cát được xác định qua bộ sàng có kích thước lỗ sàng: 5; 3; 0,63;0,315; 0,14; 0,071; < 0,071 mm

3 Bột khoáng

Bột khoáng là một thành phần quan trọng trong hỗn hợp bêtông Asphalt Nó không những nhét đầy lỗ rỗng giữa cá loại cốt liệu lớn hơn (cát, đá dăm hay sỏi) làm tăng độ đặc của hỗn hợp mà còn làm tăng diện tích tiếp xúc, làm cho màng bitum trên mặt hạt khoáng càng mỏng và như vậy lực tương tác giữa chúng tăng lên

Người ta có thể dùng các loại bột khoáng sau: bột đá vôi, đôlômit, bột than đá, bột xỉ lòcao dạng bazơ, ximăng, vôi Trong đó bột đá vôi, đôlômit được dùng nhiều nhất

Chất lượng của bột khoáng dùng trong bêtông Asphalt được đặc trưng bằng thành phầnkhoáng vật, độ nhỏ, độ rỗng và hệ số ưa nước Loại đá để nghiền làm bột khoáng chủ yếu là đávôi, đôlômit Cường độ nén của các loại đá này không được nhỏ hơn 200 kg/cm3

Khi trộn với bitum trong hỗn hợp bêtông Asphalt, bột khoáng cần tạo nên một lớp hoạttính, ổn định nước Mối quan hệ vật lý, hóa học giữa bề mặt bột khoáng và bitum làm tăngcường độ của bêtông Asphalt, nhưng cũng làm tăng tính giòn của nó Vì vậy lượng dùng bột

Trang 27

đá trong bêtông chỉ trong một giới hạn nhất định để tránh làm tăng tốc độ hóa già của bitumtrong bêtông Các loại vật liệu chế tạo bột khoáng cần sạch, không chứa các chất bẩn và sétquá 5% theo khối lượng.

Trong hỗn hợp bêtông Asphalt loại II và hỗn hợp làm móng thì có thể dùng bột khoángcủa thải phần công nghiệp ở dạng bụi như tro than, bụi ximăng và các mảng vỏ sò, vỏ hếnnghiền nhỏ, khi phù hợp với các yêu cầu về bột khoáng

Bột khoáng cần phải khô, xốp, khi trộn với bitum không chịu được vón cục và phải thỏamãn các yêu cầu sau:

Độ nhỏ, khi sàng lượng lọt qua sàng có kích thước lỗ sàng:

Trong đó: V1: Thể tích lắng trong nước của 5g bột khoáng

V2: Thể tích lắng trong dầu (môi trường không phân cực) của 5g bộtkhoáng

Đối với những hạt < 1,25 mm quy định Ku không lớn hơn 1

Nếu Ku >1 là vật liệu ưa nước và ngược lại Ku < 1 là vật liệu ghét nước Vật liệu ưanước và ghét nước có ảnh hưởng rất lớn đến các tính chất của hỗn hợp Vì ta biết rằng bề mặtcủa các phân tử bột khoáng trong một đơn vị thể tích lớn hơn rất nhiều so với cát, đá dăm haysỏi cộng lại Những tính chất của bêtông Asphalt trước hết phụ thuộc vào tính chất bề mặt củabột khoáng Vì vậy những vật liệu ưa nước sẽ tích lũy một lượng nước lớn hơn nhiều so vớivật liệu ghét nước và như vậy sự thấm ướt bằng bitum sẽ hơn, đưa đến lực liên kết của bộtkhoáng với vật liệu ưa nước có thể kém, và khi bão hòa nước cường độ của hỗn hợp sẽ bị giảmxuống Bột khoáng kỵ nước liên kết tốt với bitum làm tăng cường độ bêtông Asphalt

Khi lựa chọn bột khoáng cần chú ý, nếu như bột khoáng không đạt yêu cầu kỹ thuật thì

có thể cho thêm vào một loại hỗn hợp chất hoạt tính gồn bitum và chất hoạt tính bề mặt dạnganion theo tỷ lệ 1:1 đến 1:1,1 Tỷ lệ chất hoạt tính chiếm 1,5 – 2% theo khối lượng bột đá

Các chỉ tiêu kỹ thuật của bột khoáng nghiền từ đá Cacbonat phải thỏa mãn các quy địnhtrong bảng 5

Các chỉ tiêu kỹ thuật của bột khoáng từ đá không phải loại Cacbonat, từ xỉ và các phếliệu công nghiệp dạng bụi phải thỏa mãn các quy định trong bảng 6

Bảng 5: Các chỉ tiêu kỹ thuật của bột khoáng nghiền từ đá Cacbonat

1 Thành phần hạt, % khối lượng

Trang 28

6 Hàm lượng các hợpchất hòa tan trong

nước, % khối lượng

8

Hàm lượng của các

oxít kim loại kiềm

(Na2O + K2O), % khối

Trang 29

Theo phương pháp rải, tính chất xe chạy, điều kiện khí hậu mà chọn mác bitum cho hợp

lý ở những đường xe nặng chạy nhiều thuộc vùng khí hậu nóng ẩm thì dùng loại bitum máccao Để tăng tính ổn định nhiệt có thể dùng hỗn hợp bitum với cao su, polime

4.1.Vai trò

Bitum có tác dụng liên kết các hạt cốt liệu với nhau, lấp đầy chỗ trống, đồng thời liên kết với hạt khoáng tạo thành lớp mỏng bao bọc các hạt cốt liệu làm cho bêtông Asphalt có tính đàn hồi dẻo, tăng khả năng chịu kéo cho bêtông Asphalt, đồng thời có khả năng chống thấm, ở Việt Nam cũng như các nước khác trên Thế Giới, bitum dùng trong xây dựng đường chủ yếu làbitum chưng cất từ dầu mỏ

Khác với chất kết dính vô cơ khác, bitum là chất kết dính hữu cơ thành phần chủ yếu làHydrocacbua cao phân tử và một số phi kim loại khác tạo thành hệ thống keo phức tạp Nó cóthể ở dạng rắn, quánh hay lỏng và có các tính chất xây dựng chủ yếu như: [1, 10]

- Khi đun nóng (đối với loại rắn và quánh) nó trở thành chất lỏng có khả năng trộn lẫnvới vật liệu đá tạo thành một hỗn hợp đồng nhất Qua một thời gian nhất định, nó sẽdính chặt vào bề mặt của các vật liệu này tạo nên một loại vật liệu đá nhân tạo, cócường độ và độ bền vững trong môi trường nhiệt và nước

- Tương đối ổn định với không khí

- Hòa tan trong nước và trong axít vô cơ không đáng kể, mà chỉ hòa tan nhiều trong cácdung môi hữu cơ

Thành phần các nguyên tố hóa học của bitum chưng cất từ dầu mỏ thường dao động trong khoảng như sau:

C = 83 – 88%; S = 0,5 – 3,5%; N< 1%; O = 0,5 – 1,5%; H = 9 – 12%

Dựa trên cơ sở lý thuyết về tính chất hóa học và tính chất vật lý, người ta chia bitumdầu mỏ thành 5 nhóm chính:

Nhóm chất dầu: là những hợp chất thấp phân tử nhất, khối lượng phân tử vào khoảng

300 – 500, không màu, khối lượng riêng nhỏ hơn 1

Nhóm chất nhựa: là những hợp chất cao phân tử, khối lượng phân tử vào khoảng 600 –

800, khối lượng riêng xấp xỉ bằng 1, có màu sẫm

Nhóm Asphalt: là những phần tử rắn, giòn, cao phân tử, khối lượng phân tử từ 1000 –

6000 và cao hơn, khối lượng riêng lớn hơn 1, có màu sẫm hoặc đen.

Nhóm Cacben và Cacboit: là những hợp chất cao phân tử có màu đen sẫm, khối lượngriêng lớn hơn 1 Khác với nhóm Asphalt là không hòa tan trong benzen-CCl3 nhưng hòa tanđược trong Disunfua cacbon Cacboit là một chất rắn dạng muội, không hòa tan trong bất cứdung môi hữu cơ nào

Nhóm axít Asphalt và các Anhydrit của chúng: là những chất nhựa hóa (nhựa axít), làthành phần mang cực tính (gồm những phân tử có chứa gốc cacboxyn – COOH), khối lượngriêng nhỏ hơn 1, có màu nâu sẫm

Trang 30

Chất Parafin: là những chất hydro metan ở dạng rắn Thành phần hóa học của bitumthay đổi theo thời gian sử dụng kết cấu mặt đường do đó chất lượng bị suy giảm hay giòn hóa.

4.2.Tính chất của bitum quánh dùng trong xây dựng đường ảnh hưởng đến chất lượng

bêtông Asphalt.

Tính quánh: đặc trưng cho khả năng chống lại sự dịch chuyển của các hạt bitum dưới

tác dụng của ngoại lực, là lực nội ma sát sinh ra khi các tầng bitum di động Tính quánh của bitum thay đổi trong phạm vi rộng ảnh hưởng đến tính chất cơ học của hỗn hợp vật liệu

khoáng với chất kết dính, đồng thời quyết định công nghệ chế tạo và thi công loại vật liệu có dùng bitum

Đây là chỉ tiêu quan trọng, thông thường căn cứ vào tính quánh để xác định mác củabitum

Tính quánh xác định bằng cách đo độ căn sâu kin (khối lượng 100g, đường kính 1mmtrong 5 giây ở nhiệt độ 250C, tốc độ kéo dài 50 mm/phút)

Tính dẻo: đặc trưng cho khả năng biến dạng của bitum dưới tác dụng của ngoại lực.

Tính dẻo cũng như tính quánh phụ thuộc vào nhiệt độ, khi nhiệt độ thay đổi thì tính dẻotăng, khi nhiệt đội giảm thì tính dẻo cũng giảm, do đó bitum trở nên giòn, gây nứt rạn đường

Tính dẻo của bitum được đánh giá bằng độ kéo dài của mẫu tiêu chuẩn trong điều kiệnthí nghiệm 250C, tốc độ kéo dài 50 mm/phút

Độ kéo dài càng lớn thì tính dẻo càng cao

Tính ổn định nhiệt: Khi nhiệt độ thay đổi thì tính dẻo và tính quánh thay đổi, sự thay

đổi càng nhỏ thì tính ổn định nhiệt càng cao do đó mặt đường ít bị biến động khi thay đổi nhiệtđộ

Để đánh giá độ ổn định nhiệt của bitum, người ta hay dùng hai đại lượng là nhiệt độ hóamềm và nhiệt độ hóa cứng Trong đó, nhiệt độ hóa mềm của bitum xác định bằng dụng cụvòng và bi tiêu chuẩn, còn nhiệt độ hóa cứng của bitum có thể xác định bằng dụng cụ đo kimlún Nhiệt độ hóa cứng là nhiệt độ ứng với độ kim lún bằng 1 độ

Tính ổn định nhiệt khi đun: Trong công nghệ chế tạo bêtông Asphalt nóng, người ta

thường phải đun bitum đến nhiệt độ 1600C trong thời gian khá dài, do đó các thành phần dầunhẹ có thể bị bốc hơi làm thay đổi tính chất của bitum

Yêu cầu:

 Sau khi đun khối lượng hao hụt không lớn hơn 1%

 Độ kéo dài và độ kim lún không đượclớn hơn 40% so với trị số ban đầu

Nhiệt độ bắt lửa và nhiệt độ bốc cháy bitum: Khi đun bitum đến một nhiệt độ nhất

định nào đó thì các loại dầu nhẹ trong bitum bốc hơi hòa lẫn vào trong môi trường xung quanhtạo nên một hỗn hợp dễ cháy Nếu tiếp tục đun, nồng độ của hỗn hợp đó tăng lên, gặp lửa dễbốc cháy Đây là chỉ tiêu quan trọng về an toàn khi gia công nhiệt của bitum

Tính dính bám của bitum với bề mặt vật liệu khoáng:

Trang 31

Sự liên kết này đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nên cường độ và tính ổn định vớinước, với nhiệt độ của hỗn hợp bitum và vật liệu khoáng.

Khi nhòa trộn bitum với vật liệu khoáng, các hạt khoáng được thấm ướt bằng bitum vàtạo thành một lớp hấp thụ Khi đó các phần tử bitum ở trong nước hấp phụ sẽ tương tác với lớpvật liệu bề mặt khoáng, tương tác đó có thể là tương tác lý học, hóa học (liên kết hóa học nhiềuhơn rất nhiều so với liên kết lý học)

Liên kết bitum với vật liệu khoáng phụ thuộc vào tính chất bitum và vật liệu khoáng

Để tìm ra hàm lượng bitum tối ưu là bài toán mang tính kinh tế kỹ thuật thông thường 5– 7% khối lượng cốt liệu

Dựa vào những đặc tính của từng loại bitum, có thể chọn cho phù hợp với yêu cầu củatừng loại mặt đường Nhìn chung trong điều kiện Việt Nam, bitum dùng chế tạo bêtôngAsphalt theo phương pháp rải nóng có chỉ tiêu như: độ kim lún, độ dãn dài độ nhớt Saybolt.Tiêu chuẩn của các giá trị này được cho trong bảng sau

Bảng 7: Tiêu chí của asphalt

IV THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG ASPHALT

Thiết kế thành phần bê tông Asphalt là việc chọn thành phần hợp lý nhất của các vậtliệu: đá dăm, cát, bột khoáng và các chất kết dính hữu cơ

Phương pháp chung là phương pháp tính toán kết hợp thực hiện

Trang 32

lt t tính

theoHạt

Ax: lượng rót tích luỹ tại cỡ hạt x của hỗn hợp hợp lý theo quy phạm

Ad: lượng rót tích luỹ tại cỡ hạt x của đá dăm

- Xác định lượng bột khoáng: Tỷ lệ phần trăm của bột khoáng được xác định theo côngthức sau:

B =

071 , 0

B

Y

.100%

Trong đó: Y0.071: là lượng hạt nhỏ hơn 0.071 của hỗn hợp hợp lý

B0.071: là lượng hạt nhỏ hơn 0.071 của bột khoáng

x

C

.C + 100

Trang 33

Trong đó: Lx _ lượng lọt qua sàng tại sàng X của hỗn hơp Dx, Cx, Bx : lượng lọt quasang của da, cat D, C, B : là tỉ lệ % của đá, cát bột trong hỗn hợp.

- Sau hs ; tinh được lợi ích ta so sánh với gián hạn của bảng trên.Nếu tại tất cả các hãt

mà Lx đều nằm trong khoảng cho phépthì cấp phối đã đạt

Nếu tại bất kỳ hạt x nào mà Lx nằm ra ngoài khoảng cho phép thì ta phải hiệuchỉnh thành phần phần trăm của từng loại cốt liệu đến khi Lx thuộc vào các khoảng cho phép

- Xác định lượng bi tum tối ưu

Lượng bi tum tối ưu được xác định theo công thức sau :

B =

k

b k

k V V

Vok : độ rỗng vật liệu khoáng của mẫu thí nghiệm %

Fk : khối lượng riêng của vật liệu khoáng g/cm3

Vk : trị số độ rỗng của bê tông Asphalt theo quy phạm ở 200c

Fb : khối lượng riêng của bi tum ở 200c (g/cm3)

2 Tối ưu hoá tỷ lệ bi tum

Sau tính toán lý thuyết như trên ta phải tiến hành thực nghiệm tìm lượng bi tum tối ưu

Tỷ lệ bi tum tối ưu cho bê tông Asphalt là hàm lượng bi tum (% theo khối lượng bêtông Asphalt) làm cho bê tông Asphalt đạt được độ đặc và độ bền cao nhất

Việc quyết định tăng hay giảm thậm chí với lượng bi tum nhỏ trong một mẻ trộn cũng

sẽ rất đáng kể khi xây dựng hàng trăm km mặt đường bằng bê tông Asphalt

Về mặt kỹ thuật thì việc tối ưu hoá tỷ lệ bi tum gắn chặt với chất lượng sử dụng mặtđường bê tông Asphalt

Trong kỹ thuật mặt đường bê tông Asphalt trên thế giới có nhiều phương pháp tối ưuhoá hàm lượng bi tum Về cơ bản có thể xếp chúng thành 4 nhóm

+ Phương pháp kinh nghiệm:

Hàm lượng bi tum tối ưu hoá được ấn định cùng với cấp phối cốt liệu theo những quytrình kỹ thuật đã được chính xác hoá Hàm lượng bi tum được xác định dựa theo kinh nghiệmnên không yêu cầu phải làm các thí nghiệm về độ bền cơ học

Quá trình tối ưu hoá tỷ lệ bi tum gồm có 5 bước thực hiện như sau:

- Bước thứ nhất: chọn loại bi tum thích hợp

Bi tum có độ kim lún 40/60: cho điều kiện thông thường

Bi tum có độ kim lún 60/80: cho vùng khí hậu ẩm và lạnh hơn

Bi tum có độ kim lún 30/40: cho bến xe buýt và những đường chịu tải trọng nặng

- Bước thứ hai: xác định cỡ hạt cốt liệu đá lớn nhất

Tuỳ theo chiều dày lớp dải tỷ lệ D/h thường là (1/2.5)/(1/2) < D là đường kính cỡ hạtlớn nhất, h là chiều dày lớp dải>

- Bước thứ ba: Xác định hàm lượng hạt thô ( trên 2.4mm) tuỳ theo yêu cầu về độ nhámcủa mặt đường, chiều dày lớp rải và loại cốt liệu đá

Trang 34

Hàm lượng hạt thô khi dùng cốt liệu đá nghiền có thể chọn từ 0 55% và khi dùng cuộisỏi hay xỉ nghiền quy định khoảng 15 45%.

- Bước thứ tư: Xác định loại bê tông Asphalt

- Bước thứ năm: Xác định các trị số tương ứng của tỷ lệ thành phần cốt liệu đá và tỷ lệbitum cần dùng

+ Phương pháp kinh nghiệm kết hợp tính toán

Dựa theo quy trình kỹ thuật hoặc theo kinh nghịêm người ta chọn cấp phối cốt liệu vàdùng cách tính toán để xác định tỷ lệ bi tum tối ưu Khi đó cũng không cần tiến hành các thínghịêm độ bền cơ học của vật liệu bê tông Asphalt Chỉ hoàn toàn tính theo công thức, bảnghoặc biểu đồ có sẵn, dựa nhiều vào chỉ tiêu cấp phối cốt liệu

+ Tối ưu hoá tỷ lệ bi tum bằng cách tính toán:

Cơ sở của phương pháp này dựa vào các lý thuyết

- Lý thuyết tối ưu hoá tỷ lệ bi tum theo độ rỗng cốt liệu

- Lý thuyết tối ưu hoá tỷ lệ bi tum theo bề dày tối ưu của lớp bi tum bọc hạt cốt liệu

- Lý thuyết của Duriez:

B = K.5 F

Trong đó:

F: Diện tích bề mặt của tất cả các cốt liệu đá (m2/kg)K: Hệ số điều chỉnh, áp dụng cho bê tông Asphalt mặt đường

Hệ số K phụ thuộc vào loại mặt đường bê tông Asphalt và tải trọng xe chạy: bê tôngAsphalt hạt rất mịn K=4.25, vữa bi tum K=4.75 Khi dùng bê tông Asphalt hạt to làm lớpmóng chọn K=3.5 Cũng có thể dùng công thức Duriez cho trường hợp mặt đường thảm bi tum

đá nhỏ

Để tính diện tích F, Duriez nêu ra nhiều công thức, tuỳ thuộc vào mức độ chính xác của

tỷ lệ bi tum Duriez đề ra công thức tính như sau:

100F=0.17G + 0.33g + 2.35 + 12s + 135fTrong đó:

G: Tỷ lệ đá có d > 10mm có trong cấp phối (% khối lượng)

g: Tỷ lệ đá cỡ 5/10mm

S: Tỷ lệ cát cỡ 0.315/5mm

s : Tỷ lệ cát cỡ 0.08/0.315mm

f : Tỷ lệ bột đá cỡ hạt dưới 0.08mm có trong cốt liệu, % khối lượng

Duriez cũng nêu công thức đơn giản hoá xác định diện tích bề mặt cốt liệu đá:

Đối với bê tông Asphalt: F = 2.5 + 104fĐối với vữa bi tum: F = 5 + 1.4f

Trong đó f là hàm lượng bột đá của bê tông Asphalt, % khối lượng

Trang 35

Hiện nay, theo những tài liệu mới công thức Duriez đã được cải tiến Công thức códạng:

B = K.5 F 

Trong đó  là hệ số hiệu chỉnh, khi khối lượng riêng của vật liệu khoáng khác giá trị2.65g/cm2,  = 2.65/a

+ Phương pháp kinh nghiệm kết hợp với thực nghiệm

Phần đầu tính cấp phối sơ bộ tương tự phương pháp trên:

Cấp phối cốt liệu được chọn theo quy định của các quy trình kỹ thuật tương ứng Riênghàm lượng bi tum tối ưu dùng cho một hỗn hợp cốt liệu đá này được xác định bằng kết quả củathí nghiệm độ bền cơ học Từ cốt liệu đá có cấp phối đã chọn, người ta sản xuất các hỗn hợp bêtông Asphalt với ba, bốn hoặc năm tỷ lệ bi tum khác nhau Dùng các hỗn hợp bê tông Asphalt

đó đúc các mẫu thí nghiệm, thử các mẫu này và dựa vào kết quả thí nghiệm, xác định được tỷ

lệ bi tum tối ưu Ngày nay phương pháp này được sử dụng rộng rãi nhất

Ngày nay thí nghiệm độ bền cơ học phục vụ cho khâu thiết kế cấu tạo và tuyển chọn vậtliệu cũng như cho khâu kiểm tra nghiệm thu chất lượng công trình đóng một vai trò quan trọngtrong kỹ thuật mặt đường bê tông Asphalt, hầu như tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượngcủa hỗn hợp vật liệu đều được phản ánh trong thí nghiệm này

Sau đây là một vài phương pháp kiểm tra

Thí nghiệm nén mẫu lập phươngThí nghiệm ép chẻ

Phương pháp thí nghiệm theo HveemPhương pháp thí nghiệm Hubbard - FieldPhương pháp nén mẫu hình trụ

(Tài liệu thí nghiệm VLXD, Chủ biên : Nguyễn Thúc Tuyên)

Trang 36

Ta kiểm tra 4 tính chất của bê tông Asphalt đổ nóng: khối lượng thể tích, độ bão hoànước, xác định giới hạn bền khi nén và kéo của bê tông Asphalt, độ nở thể tích của bê tôngAsphalt.

Với 4 tính chất trên ta chế tạo 4 tổ mẫu, mỗi tổ 3 mẫu

1 Xác định khối lượng thể tích của bê tông Asphalt

Khối lượng đơn vị của mẫu:

2 1

0 0

q q





 n Khối lượng riêng của nước(1g/cm3)

Thử ba mẫu, lấy kết quả trung bình sai số của 3 lần không được vượt quá 0.02g/cm2.2.2 Xác định độ bão hoà nước của bê tông Asphalt

Để xác định độ bão hoà nước của bê tông Asphalt Ta sử dụng các mẫu bê tông Asphalt

đã dùng để xác định khối lượng thể tích Sau khi đã xác định khối lượng thể tích, ngâm cácmẫu đó vào bình nước có nhiệt độ 20 20C

Mức nước ngập trên mẫu không được thấp hơn 3cm so với mặt mẫu Đưa cả bình cómẫu và nước vào trong vùng chụp thuỷ tinh có khí cụ chân không Rút không khí ra khỏi bìnhđến khi áp lực nước còn 10-15mm của thuỷ ngân.Giữ mẫu ở trạng thái trên trong 1.5 giờ, sau

đó cho áp lực đạt đến bình thường và giữ mẫu ở giai đoạn này 1h (nhiệt độ của nước vẫn là 20

- 20C.)Lờy mẫu ra, lau khô bằng vải sạch, cân với độ chính xác là 0.01g trong không khí vànước

*Tính toán kết quả:

Độ bão hoà nước của bê tông Asphalt kí hiệu W

W =

2 1

0 3

q q



.100

Trang 37

Trong đó: q0 - khối lượng khô của mẫu trong không khí

q1 - khối lượng mẫu sau khi đã ngâm 30 phút trong nước và cântrong không khí

Q2 - khối lượng của mẫu cân trong nước

Q3 - khối lượng mẫu bão hoà nước, cân trong không khí

2.3 Xác định giới hạn bền khi nén và kéo của bê tông Asphalt

Giới hạn bền khi kéo và khi nén là hai chỉ tiêu quan trọng nhất bảo đảm cho bê tôngAsphalt làm việc tốt khi chịu tải và chịu các ứng lực khác do tác dụng của nhiệt độ và thời tiết

Giới hạn bền khí nén và kéo thường phụ thuộc vào nhiệt độ của bê tông Asphalt Khixác định chúng, phải xác định ở ba nhiệt độ tiêu chuẩn: 00C, 200C và 500C

* Dụng cụ và thiết bị thử:

- Máy nén có sức nén tối thiểu là 5 tấn

- Nhiệt kế thuỷ tinh thuỷ ngân có vạch chia độ 10C

- Bình giữ nhiệt có dung tích 3- 5 và 7 - 8 lít

Nén các mẫu bằng máy nén với tốc độ biến dạng 3.5 0.5mm/phút

Độ chính xác của máy phải đạt là 0.5kg/cm2 với những mẫu có giới hạn bền khi nénnhỏ hơn 15kg/cm2, còn với những mẫu có giới hạn bền khi nén lớn hơn 15kg/cm2

Giới hạn bền khi nén của mẫu được tính theo công thức sau:

Rn= F PP: tải trọng phá hoại mẫuF: diện tích chịu nén của mẫu

Sau khi nén các mẫu ta có R0, R20, R50 và RB Trong đó độ bền nén của mẫu bê tôngAsphalt ở t0 00C, 200C, 500C và ở trạng thái bão hoà nước

b Thử giới hạn bền khi kéo

Để thử độ bền khi kéo ta dùng các mẫu thử được chế tạo hoàn toàn giống các mẫu thửgiới hạn bền khi nén Khi thử, ta không ép thẳng các mẫu như khi thử độ bền khi nén, mà đặtnằm các mẫu trên máy nén

Giới hạn bền khi kéo được xác định theo công thức sau:

Trang 38

Rk =  d p.h

Trong đó: -Hê số điều chỉnh tuỳ theo loại bêtông Asphalt

p- Tải trọng phá hoại (kg)

d, h- Đường kính và chiều cao của mẫu

c Độ ổn định với nước của bê tông Asphalt được xác định thông qua kết quả ở trên

Hệ số ổn định với nước của bê tông Asphalt ký hiệu KB và tính như sau

KB=

20

R

Trong đó: RB - giới hạn bền khi nén của mẫu bão hoà nước ở t0= 200C