NGUỘI
III.1. Tổng quan
Công nghệ xây dựng mặt đường mới và tái chế mặt đường bằng phương pháp trộn nguội được phát triển mạnh trong những năm gần đây. Hiện nay ở các nước tiên tiến Tây Âu và Mỹ, một tỷ lệ không nhỏ mạng lưới đường quốc gia có lớp móng và thậm chí lá lớp mặt được xây dựng bằng công nghệ đá nhựa đường trộ nguội.
Hỗn hợp nhựa đường rải nguội có thể sử dụng cho lớp mặt, lớp mỏng, lớp đáy áo đường nếu kết cấu áo đường được thiết kế một cách hợp lý. Lớp mặt đường rải nguội thích hợp với lưu lượng xe nhỏ và trung bình. Khi được sử dụng trong lớp móng và lớp đáy áo đường thì chúng hoàn toàn thích hợp cho tất cả các loại lưu lượng giao thông. Mặt đường rải nguội tỏ ra thuận lợi đặc biệt ở những vùng xa trung tâm, nơi mà những vấn đề kinh tế vẫn tồn tại trong nhu cầu cải thiện giá cước vận chuyển. Hỗn hợp mặt đường rải nguội làm giảm giá thành xây dựng.
Công nghệ xây dựng mặt đường bằng hỗn hợp đá – nhựa đường trộn nguội kể từ khau thiết ké hỗn hợp, trộn, lu, lèn, kiểm tra…nhìn chung không phức tạp như công nghệ trộn nóng. Cốt liệu: tương đối đa dạng, có thể là đá dăm có cấp phối hoặc ngay cả sỏi đồi với hàm lượng là sét tương đối cao. Cốt liệu tại thời điểm trộn có thể ở trạng thái hoặc để ẩm, hoặc được đong khô hoặc được sấy khô nhân tạo.
Tái chế hỗn hợp trộn nguội là quá trình trong đó vật liệu mặt đường tái chế RAP, cốt liệu tái chế RAM hoặc cả 2 trộn với chất kết dính ngay tại hiện trường hoặc trong 1 thiết bị trộn trung tâm nhằm sản xuất ra hỗn hợp hỗn hợp đá-nhựa trộn nguội.
Chất kết dính sử dụng cho hỗn hợp mặt đường nhựa rải nguội thường là nhũ tương hoặc nhựa lỏng. Nhũ tương nhựa đường có thể là những loại anionic hoặc Cationic MS và SS. Nhựa lỏng có thể là loại MC hoặc SC.
Phương pháp trộn hỗn hợp có thể được tiến hành ngay trên lòng đường, dọc 2 bên đường hoặc trong 1 thiết bị trạm trộn. Những hỗn hợp thành phẩm thường được rải và đầm nén ở nhiệt độ không khí.
Tuy nhiên có những ngoại lệ, 1 vài hỗn hợp đá-nhựa đường sử dụng nhựa lỏng MC-3000 hoặc SC-3000 thì quá trình trộn và rải ở nhiệt độ 930C. Hoặc 1 vài hỗn hợp sử dụng nhũ tương có thể được sản xuất ở dạng ấm hoặc nóng.
III.2. Nguyên tắc thiết kế hỗn hợp bêtông nhựa nguội tái chế
Với hỗn hợp nhựa tái chế, mặc dù không có lý thuyế chung về thiết kế được chấp nhận cho hỗn hợp tái sinh mặt đường nhưnh nhìn chung, dựa trên cơ sở thí nghiệm trong phòng, các công thức kinh nghiệm và thực tế đã làm với những công trìng tương tự để thiết kế các tỷ lệ các thành phần cốt liệu và lượng chất kết dính. Sau đó trên cơ sở thực tế qua thực nghiệm ở hiện trường để điều chỉnh các thành phần cho hợp lý.
Nguyên tắc thiết kế hỗn hợp bêtông nhựa nguội tái chê được tiến hành theo các bước sau:
PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HẠT VÀ HÀM LƯỢNG NHỰA TRONG HỖN HỢP BTN CŨ
THIẾT KẾ HỖN HỢP BTN NGUỘI TÁI CHẾ
(1) TÍNH TOÁN HỖN HỢP CỐT LIỆU TRONG HỖN HỢP TÁI CHẾ VÀ THÊM CỐT LIỆU MỚI NẾU YÊU CẦU
(2) LỰA CHỌN LOẠI CHẤT KẾT DÍNH
(3) XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHẤTKẾT DÍNH YÊU CẦU
III.3. Các loại cấp phối sử dụng cho hỗn hợp bêtông nhựa nguội tái chế
III.3.1. Hỗn hợp cấp phối hở
Được sử dụng tương đối rộng rãi. Thành phần cấp phối có thể được tham khảo trong Bảng 3.5
Bảng 3.5: Chuẩn cấp phối hở dùng cho bêtông nhựa nguội
Lớp nền Lớp mặt Cỡ sàng (mm) Thô Trung bình Mịn 38.1 100 25.0 95 – 100 100 19.0 90 – 100 12.5 25 – 60 100 9.5 20 – 55 85 – 100 4.75 0 – 10 0 – 10 2.36 0 – 5 0 – 5 1.18 0 – 5 0.075 0 – 2 0 – 2 0 – 2
Độ mài mòn Los Angeles 40 max 40 max 40 max
Phần trăm bề mặt được nghiền 65 min 65 min 65 min Loại nhũ tương: MS-2; MS-2h; HFMS-2; HFMS-2s; CMS-2 hoặc CMS-2h
III.3.2.Hỗn hợp cấp phối chặt
Cấp phối chặt tiêu chuẩn sử dụng cho bêtông nhựa nguội tái chế được tham khảo ở Bảng 3.6
Bảng 3.6: Chuẩn cấp phối chặt dùng cho bêtông nhựa nguội
Cỡ sàng (mm) Lượng lọt qua sàng (%)
50 - 100 - - - -
37.5 100 90– 00 100 - - -
25.0 80–100 - 90–100 100 - - (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
(4) ƯỚC LƯỢNG CHẤT KẾT DÍNH MỚI YÊU CẦU TRONG HỖN HỢP
(5) ĐIỀU CHỈNH THÀNH PHẦN CHẤT KẾT DÍNH SAU KHI THỬ NGHIỆM Ở HIỆN TRƯỜNG
19.0 - 60–80 - 90–100 100 - 12.5 - - 60–80 - 90–100 100 9.5 - - - 60 – 80 - 90–100 4.75 25–85 20–55 25–60 35–65 45–70 60-80 2.36 - 10–40 15–45 20–50 25–55 35-65 1.18 - - - - - - 0.6 - - - - - - 0.3 - 2 – 16 3 – 18 3 – 20 5 – 20 6–25 0.15 - - - - - - 0.075 3–15 0–5 1–7 2– 8 2–9 2-10 Chỉ số đương lượng
cát SE 30 min 35 min 35 min 35 min 35 min 35 min Độ mài mòn Los
Angeles - 40 max 40 max 40 max 40 max 40 max
Phần trăm bề mặt
được nghiền - 65 min 65 min 65 min 65 min 65 min Loại nhũ tương Theo chỉ dẫn của ASTM D997, D2397 hoặc AASHTO
M140, M208
Có thể sử dụng công thức thực nghiệm sau để ước lượng hàm nhũ tương nhựa đường trong trường hợp hỗn hợp cấp phối chặt:
0.7(0.05A+0.1B+0.5C)
P (2)
Trong đó:
P: Phầm trăm của khối lượng nhũ tương nhựa đường so với cốt liệu khô A : Phần trăm cốt liệu giữ trên sàng 2.36mm
B : Phần trăm cốt liệu lọt qua sàng 2.36mm và bị giữ lại trên sàng 75µm C : Phần trăm cốt liệu lọt qua sàng 75µm
III.4. Công nghệ xây dựng
Công nghệ xây dựng móng mặt đường sử dụng hỗn hợp tái chế nguội được tiến hành theo các bước sau:
III.4.1. Chuẩn bị lòng đường
Lòng đường nơi mà nguyên liệu hỗn hợp được rải phải được tạo khuôn và đầm nén. Mặt lòng đường phải được quét sạch bằng chổi máy. Việc tưới dính bám được thực hiện bằng nhựa lỏng MC-30 hoặc MC-70.
III.4.2. Rải luống vật liệu
Trong một vài kiểu xây dựng hỗn hợp trộn tại đường, cốt liệu cần được rải thành các luống.
Thể tích cốt liệu trong luống được xác định bằng công thức sau: ( ). 2 A B C V (3) Trong đó:
V: Khối lượng của luống, m3/m A, B, C: Các cạnh của luống, m
Khối lượng cốt liệu trong luống được xác định bằng công thức sau: 1
W
f
W V (4)
Trong đó:
W : là khối lượng cốt liệu kg/m dài của luống. W1 : là trọng lượng xốp của vật liệu khô, kg/m.
III.4.3. Tưới chất kết dính
Chất kết dính (nhũ tương, nhựa lỏng) được tưới bằng máy. Khối lượng chất kết dính cho chiều dài luống được xác định theo công thức: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
f
W .P 100.G
V (5)
Trong đó:
A : Giá trị áp dụng cho nhựa đường , lit/m dài Wf: Khối lượng cốt liệu, kg/m dài
P : Hàm lượng nhựa, phầm trăm theo khối lượng cốt liệu khô G : Khối lượng riêng của chất kết dính, kg/lit
III.4.4. Trộn hỗn hợp
Công nghệ trộn hỗn hợp dùng cho mặt đường rải nguội được chia thành các loại sau: 1. Trộn bằng máy san. 2. Trộn bằng máy trộn xoay 3. Trộn bằng máy trộn di động 4. Trộn bằng thiết bị trạm trộn 1. Trộn bằng máy san.
Là phương pháp được thực hiện bằng việc sử dụng những chiếc máy san tự hành hoặc 1 vài kiểu máy cào san đa năng.
Trước khi trộn với chất kết dính, cần phơi cốt liẹu bằng cách dùng lưỡi san đều vật liệu toàn bộ lòng đường. Sau khi độ ẩm cốt liệu được giảm xuống còn 3% hoặc ít hơn,luống hỗn hợp được san mỏng hoặc rải phẳng ra 1 cách đều đặn đến quả nửa lòng đường.
Sau đó, sử dụng máy để phun đều chất kết dính. Ngay lập tức sau khi tưới, tiến hành trộn từng phần nhằm giảm càng ít càng tốt lượng chất dính tự do trên bề mặt và ngăn chặn việc tạo thành những vũng.
Vật liệu đã trộn được gom lại tạo thành luống, sau đó lại được san đi san lại trên suốt bề ngang lòng đường bằng lưỡi san cho đến khi cốt liệu được bọc chất kết dính hoàn toàn và đều đặn.
2. Trộn bằng máy trộn xoay
Một thiết bị trộn kiểu xoay tròn thường bao gồm 1 thùng trộn di động được đặt trên 1 chiếc máy tự xoay. Thùng trộn thì được mở ở phía đáy và có bề rộng thay đổi từ 1.8m đến 3m. Bên trong thùng có thể có 1 hoặc nhiều thùng quay ngang có gắn những chiếc răng cắt cacbua ở bên trong.
Phía trước máy trộn có những chiếc răng cắt hoặc lưỡi san đáp ứng 2 mục đích, cắt nguyên liệu tại chỗ tới độ sâu định trước và trộn với nhựa đường. Cùng với quá trình chuyển động về phía trước của máy, những chiếc răng này cắt nguyên liệu 1 cách dễ dàng tới 1 độ sâu nhất định. Khi máy di chuyển về phía trước, vật liệu cào bóc được kéo vào trong thùng trộn.
Một thiết bị phân phối chất kết dính được bơm vào thùng trộn cốt liệu ở phía trước của thiết bị trộn di động.
3. Trộn bằng máy trộn di động
Những thiết bị di động là những thiết bị trộn tự hành mà ở đó hỗn hợp cốt liệu với chất kết dính được trộn đều trong quá trình thiết bị di chuyển dọc theo đường. Thiết bị trộn di động bao gồm các bộ phận kèm theo như: một cái phễu tiếp nhận cốt liệu, một thùng chứa chất kết dính, thiết bị trộn xoay tròn và một thanh san dạng phao đo. Hỗn hợp cốt liệu tái chế,cốt liệu cũ, cốt liệu mới được đưa vào thùng trộn qua hệ thống băng tải hoặc đổ từ xe ô tô có thiết bị nâng và được trộn với chất kết dính. Hỗn hợp thành phẩm được rải ở cửa sau của thiết bị với bề dày được điều chỉnh.
4. Trộn bằng thiết bị trạm trộn
Việc trộn ở trạm trộn thường tạo ra những hỗn hợp tái chế có chất lượng hơn hẳn những phương pháp trộn lại đường. Ngoài ra, chất lượng hỗn hợp không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết. Cốt liệu có thể được nung nóng và sấy khô ngay trước khi trộn. Quá trình trộn được thự hiện trong vài phút thay cho việc yêu cầu hàng giờ để san, trộn luống.
Trộn bằng thiết bị trạm trộn tạo điều kiện tạo nên 1 hỗn hợp tốt hơn cả về mặt đồng đều và thời gian trộn. Do cốt liệu đã được nung nóng trước khi cho vào trộn, cho phép sử dụng những loại chất kết dính có độ nhớt cao hơn.
III.4.5. Rải hỗn hợp
Những hỗn hợp đánh thành luống bằng thiết bị di động hoặc bằng máy san sẽ được rải ra và tạo thành hình mặt cắt ngang mong muốn bằng việc dùng máy san tự hành san lần lượt mặt đường. Những hỗn hợp được trộn bằng máy trộn
kiểu xoay mặc dù được rải tại chỗ trên lòng đường nhưng chúng vẫn yêu cầu sử dụng máy san tự hành phụ thêm để tạo thành hình mặt cắt ngang.
Kinh nghiệm chỉ ra rằng dưới những điều kiện tốt nhất, những hỗn hợp cấp phối chặt có thể được rải với chiều dày đã được đầm nén không lớn hơn 75mm. Hỗn hợp cấp phối hở có thể được rải với chiều dày lớp tối đa tới 150 mm. Khi yêu cầu nhiều lớp, thời gian rải lớp sau phụ thuộc vào thời gian để chất kết dính trong lớp trước đủ phân tách, bay hơi nước hoặc đủ đông cứng. Nhìn chung, lớp thứ 2 có thể rải 1 cách bình thường sau thời gian thi công lớp trước từ 2 tới 5 ngày trong điều kiện thời tiết thuận lợi.
III.4.6. Đầm nén
Việc chọn thời gian lu là điều quan trọng. Trong thời gian thích hợp cho lu đầu tiên là cần thiết, với là với những hỗn hợp cấp phối chặt. Những vệt lu mặt đường sẽ làm giảm đi lỗ rỗng trong hỗn hợp. Nếu lu quá sớm thì nó sẽ làm chậm lại quá trình bay hơi nước trong hỗn hợp và thực hiện làm tăng thời gian yêu cầu để hỗn hợp đạt tới độ chặt yêu cầu. Ngoài ra, cũng cần thiết, có thời gian để hỗn hợp đủ độ cố kết để quá trình lu lèn có hiệu quả.
Tuy nhiên nếu thời gian chờ đợi quá lâu thì việc lu lèn sẽ khó khăn. Trong một số trường hợp, kết cấu cốt liệu – nhựa đường đang phát triển sẽ bị rạn gãy.
Nếu mặt đường xuất hiện những vệt bánh xe lún sâu hoặc vệt chèn ép quá mức trong quá trình lu lèn cần phải dừng lại cho đến khi hàm lượng hơi nước trong hỗn hợp giảm đi một cách tự nhiên hoặc bằng cách thông khí cơ học.
Sau khi đầm nén và dưỡng hộ một cách kỹ lưỡng lớp dưới thì mới được rải lớp khác lên trên. Máy san thịnh hành cần được sử dụng để cắt gọt và san phẳng khi xe lu hoàn thành quá trình lu lèn lớp mặt. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sauk hi lớp mặt đã đạt được thành hình mắt cắt ngang cuối cùng, sử dụng lu bánh thép để loại trừ vết lu.