CHƯƠNG XÍ NGHIỆP SẢN XUẤT BÊ TƠNG NHỰA VÀ CÁC HỖN HỢP ĐÁ TRỘN NHỰA 3.1 QÚA TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BÊ TƠNG NHỰA Hỗn hợp bê tơng nhựa chế tạo cách trộn đá, cát, bột khoáng chất nhựa lấy theo tỷ lệ hợp lý Để đảm bảo dính bám nhựa với hạt khoáng chất tăng thêm chất lượng cho bê tơng nhựa, cịn dùng thêm chất phụ gia có hoạt tính bề mặt Hỗn hợp bê tơng nhựa, tùy thuộc vào độ nhớt nhựa sử dụng nhiệt độ lúc rải, mà phân loại rải nóng, dùng nhựa đặc có độ kim lún 90/130, 60/90 40/60; loại rải ấm, dùng nhựa đặc có độ kim lún 200/300, 130/200 hay nhựa lỏng đông đặc vừa; loại rải nguội dùng nhựa lỏng nhũ tương Về mặt sử dụng, hỗn hợp bê tông nhựa chia loại có độ chặt lớn, độ rỗng khoảng 3- 5%, dùng cho lớp loại có độ chặt nhỏ, độ rỗng khoảng - 10%, dùng cho lớp Tùy theo hàm lượng đá dăm, (cỡ hạt lớn 5mm) mà hỗn hợp bê tông nhựa chia loại nhiều đá dăm (50 - 60%); loại vừa đá dăm (35 - 50%); loại đá dăm (20 35%) Tùy theo kích cỡ lớn đá dăm bê tông nhựa phân loại hạt lớn: kích thước hạt lớn 40mm; loại hạt vừa: kích thước hạt lớn 25mm; loại hạt nhỏ: kích thước hạt lớn 15mm; loại hạt cát: kích thước hạt lớn 5mm Tính chất chất lượng hỗn hợp bê tông nhựa phụ thuộc nhiều vào thành phần cấp phối cỡ hạt, cường độ hạt cốt liệu, hàm lượng loại nhựa sử dụng (xem giáo trình xây dựng mặt đường) Chế độ nhiệt, chế độ trộn hỗn hợp bê tông nhựa nhà máy cân lường xác theo sai số cho phép đóng vai trị định để đảm bảo cho bê tơng nhựa có chất lượng tốt Những khâu qúa trình sản xuất bê tơng nhựa gồm có: thu nhận cất giữ loại vật liệu; đun nhựa; vận chuyển vật liệu từ kho bãi đến thiết bị cân đong sơ bộ; làm khô rang vật liệu; sàng vật liệu rang theo kích cỡ quy định; cân đong loại vật liệu theo thành phần thiết kế; vận chuyển cân đong lượng nhựa đun đến nhiệt độ thi công; trộn vật đá, cát, bột đá với nhựa chất phụ gia; đổ hỗn hợp bê tông nhựa trộn kỹ vào thùng chứa đổ vào ô tô tự đổ Qúa trình cơng nghệ sản xuất bê tơng nhựa Hình 3-1 Trạm trộn bê tông cưỡng dạng tháp 1-Phễu chứa định lượng sơ bộ; 2-Tang sấy cát đá; 3-Băng gầu; 4-Thiết bị sàng; 5-Lọc thu bụi; 6-Bồn chứa bột đá; 7-Buồng trộn; 8-Bình cân nhựa nóng ; 9-Thiết bị cân đong cát đá nóngvà bột đá • Nguyên lý hoạt động: vật liệu từ hộp cấp liệu đến tang sấy Sau sấy khô để giảm độ ẩm, loại bỏ tạp chất có tăng nhiệt độ cốt liệu Sau vận chuyển theo phương đứng nhờ băng tải gầu đến thiết bị sàng, để phân loại định lượng trước đưa vào máy trộn với bi tum bột khống Hình 3-2 Trạm trộn bê tơng cưỡng dạng nằm ngang 1-Bồn chứa sản phẩm; 2-Thiết bị cấp bột đá; 3-Thiết bị cân đá nóng; 4-Sàng đá cát; 5-Lọc thu bụi; 6-Phễu chứa định lượng sơ đá cát; 7- Tang sấy đá cát; 8-Thiết bị định lượng nhựa kiểu liên tục; 9- Máy trộn kiểu liên tục • Nguyên lý hoạt động: Ngược lại dạng tháp, dạng nằm ngang - vật liệu sau đưa vào tang sấy vận chuyển lên sàng để phân loại, sau từ mặt đất chúng lại vận chuyển lên máy trộn với bi tum bột đá Hình 3-3 Trạm trộn bê tơng liên tục 1-Phễu chứa vật liệu; 10-Sàng phân loại; 2-Thiết bị cấp liệu định lượng sơ bộ; 11-Băng gầu nóng số 2; 3-Băng gầu nguội; 12-Thiết bị cung cấp nhựa; 4-Tang sấy; 13-Tang trộn; 5-Buồng đốt tang sấy; 14-Cửa xả bê tơng nhựa; 6-Máy dẫn vật liệu nóng vào chân băng gầu nóng; 15-Thiết bị định lượng vật liệu liên tục; 16-Thiết bị dẫn bụi vào chân băng gầu 7-Băng gầu nóng số 1; 8-Thiết bị thu bụi; nóng 9-Phễu chứa vật liệu nóng; • Ngun lý hoạt động: Vật liệu cát, đá dăm cỡ đưa vào phễu để xuống thiết bị cấp liệu định lượng sơ 2, chuyển liên tục vào băng gầu để đưa vật liệu vào tang sấy 4, vật liệu rang sấy nhờ buồng đốt sau đạt nhiệt độ quy định máng dẫn băng tải gầu nóng vận chuyển đến sàng phân loại 10 sàng phân cỡ hạt Mỗi ngăn phễu chứa cỡ hạt ngăn thứ chứa bột đá Từ ngăn phễu chứa vật liệu đổ vào thiết bị định lượng liên tục 13 nhờ băng gầu nóng 11 Nhựa bơm liên tục vào tang trộn 13 nhờ thiết bị cấp nhựa 12 Sau trộn đạt yêu cầu đổ cửa xả 14 dùng thiết bị thu bụi để lắng bụi lại ,bụi lắng đọng tháo vào thiết bị 16 để đổ vào băng gầu đưa lên sàng 10 sau theo cỡ hạt mà để vào ngăn phễu Phần khói bụi nhỏ theo quạt hút ống khói thải ngồi trời Hình 3-4 Trạm trộn bê tông chu kỳ 10-Kho chứa phụ gia; 1-Phễu cấp liệu nguội; 11-băng gầu phụ gia; 2-Thiết bị định lượng sơ bộ; 12-Phễu cân; 3-băng vận chuyển; 13-Thùng trộn; 4-Tang sấy; 14-Thiết bị định lượng nhựa; 5-Buồng đốt; 15-Thiết bị chuyển bê tông nhựa; 6-Các xy lô; 16-Xe vận chuyển; 7- Thiết bị thu bụi; 17-Thiết bị cấp nhựa 8-Băng gầu nóng; 9- Sàng phân loại; • Nguyên lý hoạt động: Cát đá từ kho bãi máy bốc xúc đưa vào ngăn phễu cấp liệu 1, ngăn chứa loại vật liệu riêng biệt Phía phễu có gắn thiết bị định lượng sơ vật liệu, vật liệu rơi xuống máng cấp liệu trước đưa vào băng chuyền đưa lên thùng sấy vật liệu Ở vật liệu cát đá, đá dăm rang sấy đến nhiệt độ 200- 220C nhờ lửa buồng đốt Hơi nóng sau từ đầu sang đầu thùng sấy vào thiết bị thu bụi xi lô trước thải ngồi khơng khí Bụi thu lại thiết bị khong chứa hạt sét có tính lý thích hợp đưa thùng bột đá để sử dụng lại Vật liệu đá dăm cỡ cát sau rang nóng đến nhiệt độ 200-220C theo gầu nóng đưa vào máy sàng Tại đay, máy sàn phân loại cỡ hạt Mỗi cỡ hạt rơi xuống ngăn tương ứng thùng chứa Bột đá chuyển từ kho chứa phụ gia 10 đến ngăn riêng thùng chứa nhờ băng gầu 11 Dưới ngăn thùng chứa thiết bị cân đong 12 Tại đây, hỗn vật liệu lại cân đong theo tỷ lệ quy định hỗn hợp bê tông nhựa đưa vào thùng trộn 13 Nhựa sau đun nóng đến nhiệt độ 160-165C thiết bị nấu nhựa 17, qua ống dẫn bơm, nhựa bơm định lượng lại thiết bị định lượng 14 bơm vào thùng trộn Hỗn hợp đá, cát, bột đá (hoặc có thêm phụ gia) trộn thùng trộn 13 với thời gian từ 10 – 25 s Sau , nhựa phun vào nhào trộn tiếp từ 10 – 20 s mở cửa xả để đổ sản phẩm vào xe vận chuyển Nhiệt độ hỗn hợp bê tông sau trộn phải đạt từ 150- 160 C (nếu vận chuyển xa nhiệt độ 170C) Bài giảng: TCTC & XNP Hình 3-5 Các mơ hình trạm trộn bê tơng nhựa Bài giảng: TCTC & XNP 3.2 CÁC VẤN ĐỀ CHỦ YẾU TRONG VIỆC THIẾT KẾ XÍ NGHIỆP BÊ TƠNG NHỰA Khi thiết kế tổ chức xí nghiệp bê tông nhựa cần xuất phát từ nhịp độ thời hạn xây dựng mặt đường bê tông nhựa, nguồn vật liệu để sản xuất bê tông nhựa, đặc điểm khí hậu, đất đai khu vực xây dựng, đường vận chuyển, nguồn cung cấp điện nước, nhiên liệu … Trong việc thiết kế xí nghiệp bê tơng nhựa cần giải vấn đề sau: - Chọn vị trí nhà máy, xác định suất yêu cầu nhà máy khối lượng nguyên vật liệu cần thiết, đề sơ đồ qúa trình sản xuất bê tơng nhựa, chọn máy móc thiết bị, thiết kế kho bãi, tính tốn lượng tiêu thụ cần thiết, lập mặt tổng thể xí nghiệp, định máy cán cơng nhân, tính giá thành sản phẩm, đề biện pháp an toàn lao động, phòng chữa cháy, xác định tiêu kinh tế - kỹ thuật nhà máy; - Tính tốn thiết bị cận thiết dựa theo qúa trình cơng nghệ thi cơng suất u cầu xí nghiệp; - Thiết bị xí nghiệp máy trộn; + Năng suất lý thuyết máy trộn bê tông nhựa theo chu kỳ, xác định theo cơng thức sau: P= Q.n (T/h) 1000 Trong đó: Q: Khối lượng mẻ bệ tông nhựa (kg); n: Số chu kỳ tính tốn 1h máy trộn hoạt động n= 3600 t ck Trong đó: tck: Thời gian chu kỳ (s) t ck = t1 + t + t Trong đó: t1: thời gian cần thiết để đổ vật liệu vào thùng máy trộn; t1 = - 10s (khi đổ vật liệu từ thiết bị cân đong vào thùng máy trộn máy bố trí theo kiểu tháp); t1 ≈ 15 - 30s (khi dùng gầu nâng để đổ vật liệu vào thùng máy trộn máy bố trí theo kiểu mặt bằng) t2: Thời gian trộn; t2 ≈ 60 - 180s; t3 : Thời gian tháo hỗn hợp trộn xong; t3 = 10 - 16s Bài giảng: TCTC & XNP + Năng suất khai thác, xác định theo công thức: P= Q.n K t (T/h) 1000 Trong đó: Kt : Hệ số sử dụng thời gian, kt = 0.8 - 0.9 + Năng suất khai thác máy trộn bê tông nhựa liên tục xác định theo công thức sau: P= 0.06.Q K t (T/h) t Trong đó: Q: Khối lượng hỗn hợp thùng trộn (kg); t: Thời gian trộn (s); Kt: Hệ số sử dụng thời gian; kt = 0.8 - 0.9 Thời gian trộn máy trộn liên tục vào khoảng 90 - 100s; trộn hỗn hợp hạt to thời gian trộn bé, trộn hỗn hợp hạt bé thời gian trộn lớn Số lượng máy trộn cần thiết i cho xí nghiệp bê tơng nhựa xác định theo cơng thức sau: i= Qi Q(mt ) Trong đó: Qi: Lượng bê tông nhựa cần thiết cho kế hoạch xây dựng năm (tấn); Q(mt): Năng suất máy trộn năm Q( mt ) = N n.T P.k t (tấn) Trong đó: N: Số ngày làm việc máy trộn năm; n: Số ca làm việc ngày đêm; T: Số làm việc ca; P: Năng suất máy trộn; Kt: Hệ số sử dụng thời gian (0.85 - 0.95) Ngồi cần phải tính tốn thiết bị sau: - Năng suất máy bơm nhựa; - Công suất yêu cầu động điện cho bơm nhựa; - Đường kính ống dẫn nhựa; - Năng suất yêu cầu băng chuyền để chuyển đá, cát Bài giảng: TCTC & XNP 3.3 CÁC ĐẶC ĐIỂM TRONG VIỆC SẢN XUẤT BÊ TÔNG NHỰA NGUỘI, ĐÁ DĂM ĐEN VÀ ĐẤT TRỘN NHỰA Việc sản xuất bê tông nhựa nguội, đá dăm đen, hỗn hợp đá dăm đen đất trộn nhựa có số đặc điểm khác với việc sản xuất bê tơng nhựa nóng; nhiên sơ đồ cơng nghệ chế tạo không khác nhiều Những thiết bị để sản xuất đá dăm đen hỗn hợp đá đen gồm thiết bị sàng, thiết bị cân đong; dùng nhựa đặc cần có thiết bị rang vật liệu, dùng nhũ tương khơng cần Đá dăm đen có kích cỡ hạt 15mm trở xuống hỗn hợp đá dăm đen, cấp phối sỏi sạn đen có chứa 50% hạt lớn 15mm phải trộn máy có cánh trộn Chỉ dùng loại máy trộn tự hỗn hợp có kích cỡ hạt lớn Có thể dùng máy trộn vữa hay máy trộn bê tông xi măng để trộn hỗn hợp đá dăm đen nguội Cân đong vật liệu theo trọng lượng theo thể tích Để bê tơng nhựa nguội, đá dăm hỗn hợp đá dăm đen khơng bị vón cục lại cất giữ sau trộn đá với nhựa xong phải nhiệt độ hỗn hợp đá xuống 30 - 350C đưa vào kho cất giữ Có thể làm nguội hỗn hợp cho luồng khơng khí lạnh ngang qua dùng gầu máy xúc đảo vật liệu nhiều lần Có cịn cho chất phụ gia thích hợp vào đá nhựa trộn xong để tránh vón cục vào cất giữ Đá dăm đen, hỗn hợp đá dăm đen nguội bê tông nhựa nguội cất giữ thành đống không qúa 1.5 - 2m Bãi kho cất giữ phải thoát nước tốt Thời hạn cất giữ tối đa quy định tùy theo loại nhựa dùng Khi dùng nhựa đặc đơng đặc chậm sản phẩm cất giữ - tháng; dùng nhựa lỏng đơng đặc vừa tháng; dùng hắc ín - tháng; dùng nhũ tương đơn - tháng; dùng nhũ tương kép - tháng Khi dùng nhũ tương kép dùng nhũ tương hắc ín nghịch trộn với đá, sau dùng nhũ tương kim lún thuận Để tránh vón cục cất giữ tăng thêm sức dính bám nhũ tương với đá dăm, người ta cho vào khoảng 0.2 - 0.7% vôi (so với trọng lượng hỗn hợp đá) trộn với đá dăm độ 15 - 20s Cần hịa lượng vơi với nước Sau trộn xong cho vào nhũ tương hắc ín nghịch vào máy trộn trộn hỗn hợp khoảng 1- 2phút, sau cho nhũ tương bi tum thuận vào máy trộn không lâu qúa 15 - 30s Khi dùng chất phụ gia có hoạt tính bề mặt cho vào máy trộn trước cho nhựa vào đồng thời với nhựa Nếu cho chất phụ gia trước cho nhựa vào phải trộn đá với chất phụ gia khoảng 20 - 30s cho nhựa vào trộn tiếp Ở Liên Xô có thiết bị đồng chuyên dùng cho việc sản xuất đá dăm đen hỗn hợp đá dăm đen nóng loại máy D - 508 - II có suất 25T/h Bài giảng: TCTC & XDP Loại máy D - 508 - III có suất 25T/h Loại máy D - 508 - IV D - 617 - IV dùng để sản xuất hỗn hợp đá dăm đen nguội, bê tông nhựa nguội Đất trộn với nhựa thường thi công trực tiếp đường, cịn dùng thiết bị máy móc để trộn đất với nhựa xí nghiệp dùng xe chở đến nơi cần rải Thường thiết bị di động máy trộn D - 370 máy D - 709 Máy D - 709 có suất 100T/h Các phận loại máy thường đặt hai rơmoóc dùng xe kéo Các thiết bị chủ yếu máy D - 709 gồm có máy trộn, thiết bị cân đong, thùng chứa nhựa, nước, băng chuyền, thùng chứa hỗn hợp đất trộn nhựa, máy phát điện 200kW, máy nén khí, buồng điều khiển tự động 3.4 KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỦA XÍ NGHIỆP BÊ TƠNG NHỰA Để đảm bảo chất lượng bê tơng nhựa, phịng thí nghiệm cần thường xun kiểm tra vật liệu, quy cách chế tạo sản phẩm Phòng thí nghiệm phải kiểm tra loại vật liệu đá, cát, nhựa chở đến Các tiêu lý quan trọng đá dăm phải xác định cường độ nén, độ bào mòn, lượng sét bụi, thành phần hạt Đối với nhựa cần xác định độ kim lún, độ nhớt, độ kéo dài, nhiệt độ mềm, nhiệt độ bốc cháy … Đối với bột đá phải kiểm tra độ nhỏ, hệ số háo nước, cường độ Các xác định tiêu lý vật liệu nói trình bày giáo trình vật liệu xây dựng Trong qúa trình chế tạo bê tông nhựa cần theo dõi kiểm tra thường xuyên khâu cân lường vật liệu, nhiệt độ thùng rang vật liệu, nhiệt độ hỗn hợp, chế độ trộn, … phần nhiều khâu kiển tra tự động hố máy trộn Độ xác cân lường vật liệu đá, cát, bột đá ±3% theo trọng lượng, nhựa ±1.5% theo trọng lượng Hỗn hợp bê tông nhựa trộn xong phải kiểm tra lại chất lượng Trong ca loại hỗn hợp sản xuất ra, cần lấy hay hai lần để đúc mẫu thí nghiệm xác định tiêu lý chủ yếu dung trọng, độ ngậm nước, độ nở, cường độ chịu nén mẫu khô mẫu ngậm nước 200C, cường độ chịu nén mẩu 500C, thành phần hạt hàm lượng nhựa THE END ... hợp đá dăm đen nóng loại máy D - 508 - II có suất 25T/h Bài giảng: TCTC & XDP Loại máy D - 508 - III có suất 25T/h Loại máy D - 508 - IV D - 617 - IV dùng để sản xuất hỗn hợp đá dăm đen nguội,