Nghiên cứu xác định chế độ làm việc hợp lý của máy tái sinh mặt đường wirtgen wr2400 trên địa bàn thành phố hồ chí minh,luận văn thạc sĩ kỹ thuật máy xây dựng nâng chuyển

Về lợi ích kinh tế, công nghệ cào bóc, tái chế mặt đường có lợi thế ưu việt hơn hẳn do linh hoạt về kinh tế vì một phần của giai đoạn xây dựng có thể sử dụng như một nền móng cho việc cả

Môc lôc

Ch-¬ng I: Tæng quan vÒ t×nh h×nh khai th¸c m¸y t¸I sinh mÆt

®-êng trªn thÕ giíi vµ viÖt nam

1.2 Tình hình sử dụng máy tái sinh mặt đường trên thế giới 23

1.3 Tình hình sử dụng máy tái sinh tại việt nam 29

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH

2.1 Đặc điểm của mặt đường BTNN tại khu vực thành phố Hồ Chí

Minh

49

2.2 Đặc điểm các yếu tố ngoại cảnh tác dụng lên nền đường 53 2.2.1 Đặc điểm của yếu tố thời tiết tác dụng lên nền đường 53 2.2.2 Đặc điểm của các luồng phương tiên giao thông tác động lên nền

3.1 Xây dựng chương trình tính toán xác định chế độ làm việc hợp lý 71 3.1.1 Mục đính và cơ sở xây dựng chương trình tính toán 71 3.1.2 Tính toán các thông số của máy khi làm việc 71

3.1.4 Thiết lập thuật toán và phần mền tính toán 83

2 Khảo sát lượng nhũ tương được phun vào trong quá trình thi công 91

3 Khảo sát lượng nước được phun vào trong quá trình thi công 93

3.2 Khảo sát lượng tiêu hao nhiên liệu của máy khi làm việc 99

CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC HỢP LÝ VỚI MÁY WR2400 KHI

THI CÔNG TRÊN ĐỊA BÀN TP HỒ CHÍ MINH

4.2 Xác định bộ dữ liệu các thông số của môi trường khai thác 102

4.3 Áp dụng chương trình tính chế độ làm việc cho máy WR 2400 thi

công trên QL1A

LỜI NểI ĐẦU

Cào bóc, tái chế mặt đường hay còn gọi là tái chế nguội áo đường theo toàn chiều sâu là công nghệ tiên tiến bậc nhất hiện nay trên thế giới Theo các chuyên gia, công nghệ này có rất nhiều lợi ích vượt trội so với các công nghệ thông thường, nh- có thể tạo nền đ-ờng ổn định cải thiện chống nứt nhiệt, kháng

ẩm, lớp áo nhựa đường tốt hơn và có tuổi thọ nền đường cao hơn rất nhiều công nghệ thông thường

Về lợi ích kinh tế, công nghệ cào bóc, tái chế mặt đường có lợi thế ưu việt hơn hẳn do linh hoạt về kinh tế vì một phần của giai đoạn xây dựng có thể sử dụng như một nền móng cho việc cải thiện kết cấu trong tương lai và tái tạo vật liệu đất đã hiện có giúp giảm chi phí vật liệu từ 30 – 40 %

Với những tính năng -u việt, công nghệ cào bóc tái chế có thể áp dụng trên diện rộng và đặt biệt rất phù hợp với khí hậu nóng ẩm ở Việt Nam Trong những năm qua, hầu hết các tuyến đường cũ khi xuống cấp chỉ được sửa chữa một cách “vá víu” hoặc áp dụng hình thức duy tu sửa chữa nhỏ theo công nghệ hết sức lạc hậu Đã đến lúc Việt Nam cần phải có một công nghệ mới để dần thay thế công nghệ thủ công và lạc hậu đã sử dụng suốt thời gian vừa qua trong việc duy tu, bảo dưỡng và đại tu mặt đường Vì vậy việc nghiên cứu xác định các chế độ làm việc hợp lý của máy WR 2400 tái sinh mặt đ-ờng theo công nghệ bitumen bọt là hình thức công nghệ tiến mới xuất hiện ở Việt Nam, từ đó nhằm

sử dụng và khai thác máy có hiệu quả là điều rất cấp thiết hiện nay.với lý do đó

em đã chọn đề tài:

” Nghiên cứu xác định chế độ làm việc hợp lý của máy tái sinh mặt đ-ờng Wirtgen WR2400 trên địa bàn TP Hồ Chí Minh “

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy giáo PGS TS Nguyễn Bính

và PGS.TS Thái Hà Phi đã tận tình dạy bảo, định h-ớng và giúp đỡ em rất

nhiều trong quá trình làm luận văn này

Trong quá trình làm luận văn không tránh những thiếu sót,em rất mong nhận đ-ợc ý kiến đóng góp của các thầy cô

TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2011

Tác giả

Nguyễn văn Dũng

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH KHAI THÁC MÁY TÁI SINH MẶT

ĐƯỜNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.1 Tổng quan về công nghệ tái sinh mặt đường

1.1.1 Công nghệ tái sinh nguội:

Một dây chuyền tái sinh đơn giản sử dụng một máy tái sinh bánh lốp như

trong hình 1 Máy tái sinh đẩy xe chứa nước phía trước, có một vòi nước nối

giữa xe và máy Hệ thống phun cho phép thành phần nước của vật liệu tái sinh được điều chỉnh một cách chính xác tối ưu

Hình 1.1: Máy tái sinh nguội có xe bồn chứa

1.Máy cào bóc tái chếWR2500, 2.Xe bồn chở nước

Phía sau máy tái sinh là hệ đầm nén, thông thường là xe lu rung bánh thép loại lớn Lớp vật liệu tái sinh được san phẳng bằng máy san Sau đó tiến hành

đầm nén sau cùng để đảm bảo toàn bộ lớp vật liệu tái sinh đầm nén toàn bộ

Hình 1.2 : Sơ đồ roto phay mặt đường

- Loại máy tái sinh bánh xích được phối hợp với một guồng xoắn trải vật liệu và

hệ thống tải Khi máy tái sinh tiến về phía trước thì guồng xoắn trải vật liệu để

hệ bàn là trải vật liệu tái sinh ra Hệ thống đầm của bàn là đầm nén sơ bộ vật liệu

để đạt độ bằng phẳng yêu cầu Quá trình được mô tả trong hình 3

Hình 1.3 : Máy tái sinh di chuyển bánh xích

1 Máy lu, 2 Máy tái sinh bánh xích, 3 Xe bồn chở nước

1.1.2 Tái sinh nguội bằng xi măng :

Mục đích của việc trộn thêm xi măng, như xi măng Porland hoặc hỗn hợp xi măng/trobay trong quá trình tái sinh là để tăng cường độ vật liệu Trong quá trình này xi măng được trộn đều với vật liệu cũ, đồng thời nước được phun vào

để độ ẩm của vật liệu đạt được tối ưu

Sau khi đầm nén, các hạt vật liệu tái sinh sẽ dính kết với nhau tạo ra một lớp vật liệu đồng nhất Việc này sẽ làm tăng đáng kể sức chịu tải của đường mà không phải tăng thêm cao độ của mặt đường bằng cách trải thêm các lớp vật liệu mới Khi cần thiết có thể bổ sung thêm một ít vật liệu mới, quá trình tái sinh và gia cố đường cũ được thực hiện cùng một lúc

Khi sử dụng công nghệ tái tạo này thì chi phí khai thác mỏ, nghiền sàng, vận chuyển được giảm đáng kể Môi trường cũng có lợi vì không phải khai thác đá nghiền và vận chuyển

Các chất kết dính dạng xi măng được cung cấp trong quá trình tái tạo bằng cách:

+ Dải bột xi măng khô lên mặt đường trước khi máy tái sinh bằng tay hoặc

bằng máy Máy tái sinh sẽ chạy qua lớp xi măng bột và trộn đều với vật liệu cũ trong một quá trình

3

2

1

+ Tạo ra một hỗn hợp nhão nhũ tương xi măng bằng một máy trộn đặc biệt

Trong máy này xi măng và nước được trộn theo một tỷ lệ chính xác, được bơm định lượng bằng vi xử lý Máy trộn được đi trước máy tái sinh, nối với nhau qua

một ống mềm như hình 1.3

Máy trộn đảm bảo tỷ lệ nước/ xi mãng chính xác, và không bị thất thoát xi mãng

do mưa, gió

1.1.3 Trạm tái sinh nguội vật liệu

Theo công nghệ này, lớp bêtông nhựa cần sửa chữa sẽ được cào bóc dưới tác dụng cơ học của các lưỡi phay cắt ở ngay nhiệt độ môi trường

Hỗn hợp bêtông nhựa đã cắt nhỏ được đổ lên xe vận chuyển chở tới trạm trôn bêtông nhựa tái sinh Tại đây, vật liệu cũ sẽ được nấu trộn lại và được bổ sung thêm các thành phần đảm bảo chất lượng của bêtông nhựa Sau khi được nấu trộn lại, hỗn hợp bêtông nhựa tái sinh sẽ được chở tại nơi sửa chữa Việc rải và

lu lèn được tiến hành theo trình tự như với bêtông nhựa làm mới

Hình 1.4: Cào bóc mặt đường cũ

Hình 1.5: Cấu tạo thiết bị cào bóc

Hình 1.6: Cấu tạo răng cào bóc

Hình 1.7: Hỗn hợp bêtông asphalt phế liệu được tập kết ở trạm trộn

Hình 1.8: Hỗn hợp bêtông asphalt phế liệu được xử lý trong trạm trộn

Hình 1.9: Thảm lại hỗn hợp bêtông asphalt đã được tái chế

1.1.4 Tái sinh nóng

Theo công nghệ này, lớp bêtông nhựa cần được sửa chữa sẽ được sấy nóng trước khi cào bóc nhằm thay đổi tính chất cơ lý của bêtông, tạo thuận lợi cho việc bóc lớp bêtông nhựa cũ được dễ dàng

Lớp bêtông nhựa cũ trước khi cào bóc được đốt nóng tới nhiệt độ 1200

C-

1400C, ở nhiệt độ này các thành phần tông nhựa mất liên kết trở nên rời rạc, rất thuận lợi cho việc cào xới Sau khi cào bóc, xào xới, hỗn hơp bêtông nhựa cũ hoặc sẽ được xào xới và rải ngay tại mặt đường cũ (Repaving) hoặc sẽ được chuyển đến bộ phận kế tiếp để nấu trộn lại và bổ sung nhựa, phụ gia (Remixing)

Hình 1.14: Công nghệ tái chế mặt đường BTN theo phương pháp nóng

Hình 1.15 Sơ đồ hệ thống bộ máy làm việc tái sinh nóng

Đầu tiên mặt đường tại khu vực cần tái chế được đốt nóng lên đến nhiệt độ cần thiết, tiếp đến mặt đường được cào xới lên và tiếp tục được trộn sơ bộ và thu gôm lại vào tiếp một thiết bị chứa, ở đây vật liệu đã cào xới sẽ được bổ sung thêm vật liệu mới cũng như tác nhân tái chế (với thành phần như đã tính toán) Sau đó hỗn hợp vật liệu này tiếp tục được trộn kỹ lại lần nữa và được ban phẳng

và cuối cùng là lu lèn hoàn thiện bề mặt

Hình 1.16: Đốt nóng mặt đường cũ Hình 1.17 Cào xới sau khi được đốt nón

Thanh gia nhiệt

Dao cắt

Phay Trộn thô

Hình 1.14: Thu gom cốt liệu vào máy trộn

Hình 1.15: Rãi lại hỗn hợp bêtông sau khi được tái chế

Hình 1.20: Lu lèn

Tốc độ làm việc của dây chuyền là 3m/phút Công suất 1 ca máy 4000 –

6000 m2 Khả năng tái tạo độ sâu nhỏ nhất là 3cm và lớn nhất là 6cm

Do sử dụng nhiệt để cào bóc lớp bêtông asphalt nên công nghệ này có ưu điểm là:

- Tận dụng được nhiệt trong quá trình bóc để phục vụ cho việc tái chế bêtông asphalt;

- Không gây ảnh hưởng đến nền đường cũng như những công trình ngầm tại nơi cào bóc;

Tuy nhiên công nghệ này cũng có nhược điểm là:

- Thiết bị phức tạp, cồng kềnh đòi hỏi có nhiều thiết bị phụ trợ đi kèm;

- Tổn thất nhiệt lớn trong quá trình đốt nóng lớp bêtông asphalt;

- Khi đốt nóng gây ô nhiễm và ảnh hưởng đến môi trường xung

quanh;

- Công nghệ tái chế bêtông nhựa theo phương pháp đốt nóng được tiến hành với nhiều công đoạn đòi hỏi dây chuyền thi công phải đồng bộ

và chặt chẽ; Điều kiện áp dụng:

- Thích hợp nhất khi phần đường hỏng tập trung ở lớp asphalt

- Không có tác dụng lâu dài nếu phần đường bị hỏng do lớp nền yếu Máy tái sinh nóng của hãng Wirtgen Remixer 4500 :

Hình 1 16: Cấu trúc máy tái tạo mặt đường rải nóng RM4500

1 Hệ thống là phẳng nhựa, 2 Cabin, 3 Động cơ, 4 Bính chứa khí đốt, 5 Phễu chứa BT nhựa, 6 Bồn chứa nhiên liệu, 7 Bình chứa Bitum, 8 Thùng chứa hỗn hợp mới, 9 Khối nóng, 10 Lưỡi cắt cào bóc, 11 Bộ máy trộn, 12 Vít

Hình 1.17 Sơ đồ làm việc của máy Remixer 4500

Láng phẳng mặt đường

Mặt đường sau tái sinh nóng

Băng vít dàn đều vật liệu

Máy trộn

Lưỡi phay cắt

ống dẫn bitum

Theo tính toán của các dự án (dùng các máy tái tạo của hãng Wirtgen) khi: Tái tạo mặt đường với chiều sâu 4cm có bổ sung bitumen tiết kiệm 57% giá thành

Tái tạo mặt đường với chiều sâu 4cm có bổ sung bitumen và trộn thêm 25% bêtông asphalt tiết kiệm được 40% giá thành

Tái tạo mặt đường với chiều sâu 4cm có bổ sung thêm 2cm lớp mặt tiết kiệm được 23% giá thành

Một số thiết bị cào bóc bêtông asphalt cũ sử dụng phương pháp đốt nóng và tính năng kỹ thuật chủ yếu được giới thiệu trong bảng sau:

Bảng 1 :Tính năng kỹ thuật của một số thiết bị cào bóc nóng

Chiều sâu cào bóc (m)

Công suất (KW)

Năng suất (m 2 /ca)

Writgen –

Đức

Repaver 0.3 – 0.6 0 – 0.04 167 495 Remixer

Bitum nóng (160 – 180o C) sẽ chuyễn sang dạng bọt khi được trộn với một lượng nhỏ nước nguội phân tử hóa ( khoảng 2% theo trọng lượng) trong buồng giản nở chuyên dùng.Trong trạng thái bọt ( trạng thái bọt với độ nhớt thấp ), bitum có thể được bổ sung và pha trộn với hỗn hợp đá ở các nhiệt đọ môi trường

và hàm lượng ẩm tại chỗ.Quy trình bitum bọt tương tự việc đánh long trắng thành bọt độ nhớt thấp trước khi pha với bột

Quy trình tạo bọt bitum phụ thuộc vào sự thay đổi trạng thái của nước từ lỏng sang hơi, kèm theo sự thay đổi thể tích, tăng khoảng 1500 lần thể tích nước lỏng,

ở áp suất khí quyển bình thường Khi các hạt nước tiếp xúc với bitum nóng nhiệt năng từ bitum truyền sang nước Ngay khi nhiệt độ nước đạt điểm sôi, nước thay đổi trạng thái, quá trình này sẽ tạo thành bọt bitum màng mỏng chứa hơi nuớc bên trong

Bitumen bọt được sử dụng ngày càng rộng rãi trên thế giới như một phương pháp xử lý mặt đường có hiệu quả kinh tế cao Việc sử dụng bitumen bọt cho phép bitumen có độ thẩm thấu trung bình có thể được trộn với vật liệu nguội trực tiếp mà không phải hâm nóng vật liệu lên Việc này sẽ tiết kiệm thời gian và chi phí

Quá trình này bao gồm việc đưa vào một tỷ lệ chính xác nước nguội vào bitumen nóng, tạo ra bọt bitumen làm tăng thể tích bitumen và năng lượng bề mặt, cho phép bitumen trộn đều với vật liệu tái sinh

Quá trình tạo bọt được thực hiện trong một khoang thiết kế đặc biệt Để đảm bảo cho nước được phun sương hoàn toàn, một lượng khí được phun vào, làm tăng

đặc tính của bitumen bọt Quá trình được mô tả ở hình 1.18

Hình 1.18: Mô tả quá trình tạo bitumen bọt

2 Đặc tính của bitum bọt

Bitum bọt được đặc trưng bằng hai tính chất cơ bản:

- Tỷ số giãn nở, là độ đo tính nhớt của bọt và sẽ xác định mức độ phân tán trong thành phần phối trộn, được tính theo tỷ số giữa thể tích bọt cực đại và thể tích ban đầu

- Tuổi thọ, là độ đo tính ổn định của bọt và cung cấp chỉ số về tỷ suất suy giản của bọt được tính theo thời gian ( giây ) bọt suy giảm một nữa thể tích cực đại Các tính chất của bitum bọt được thể hiện trong sơ đồ theo TL [8]:

Hình 1.19 Đặc tính của bitum bọt

Trong sơ đồ

- Giãn nở = 24 lần

- Nữa tuổi bền 13 giây ( 20 -17)

Thể tích ban đầu của

bitum chưa tạo bọt =1

Bitum bọt có thể được dung làm vật liệu gia cố them trong quá trình tái chế đường bê tông nhựa kết hợp với nhiều loại vật liệu cấp phối có độ dẻo đạt chất lượng cao Các ưu điểm chính của sự gia cố ổn định hóa với bitum bọt so với nhũ bitum như sau:

- Giảm chi phí chất liên kết và chi phí chuyên chở do bitum bọt tạo thành bitum xuyên thấu tiêu chuẩn và chỉ cần số phần trăm nước rất nhỏ, khoảng 2% trọng lượng bitum chi phí sản xuất bitum bọt thấp, chủ yếu là vốn đầu tư thiết bị ban đầu

- Vật liệu xử lý bitum bọt có thể được rải, đầm nén, và mở cho lưu thông sau khi xử lý

- Vật liệu xử lý bitum bọt vẫn giữ được tính gia công trong khoảng thời gian nhất định, cho phép bảo quản trong khi thời tiết bất lợi, bitum không bị rửa trôi khỏi bề mặt hỗn hợp

- Quy trình bitum bọt có thể được sử dụng để xử lý vật liệu tại hiện trường với hàm lượng ẩm tương đối cao do chất liên kết này có thể được bổ xung mà không cần thêm nước

3 Quy trình tái sinh nguội tại chỗ dùng bitumen bọt

Nước và bitumen bọt được đưa vào khoang trộn của máy tái sinh qua hệ thống phun và được trộn đều với vật liệu tái sinh

Bitumen bọt được tạo ra trong máy tái sinh bằng một thanh phun thiết kế đặc

biệt Hệ thống tái sinh dùng máy bánh xích được mô tả ở hình 1.20.( TL [9] )

Phun bitumen

Hình 1.20: Mô tả quá trình tái sinh nguội dùng bitumen bọt

Bitumen nóng đi qua ống từ xe bồn chứa đặt trước máy tái sinh Nước để tạo bọt

cũng đặt trong xe chứa phía trước, như trong hình 1.21

Hình 1.21: Dây truyền điển hình dùng công nghệ bitumen bọt

Nếu trong thiết kế có yêu cầu sử dụng thêm bột xi mãng hoặc bột vôi, các bột này có thể dài ngay trên mặt đường trước máy tái sinh Hoặc có thể dùng máy trộn như đã mô tả ở trên

Việc đầm nén sau khi tái sinh: Lớp vật liệu sau khi tái sinh có thể đầm nén đạt

độ chặt tối thiểu 98% theo AASHTO

Bộ điều khiển vi xử lý bơm

nước và tạo bọt bitumen

Phun nén nước vào

Buồng trộn và cào bóc

Hướng thi công

4 Kinh nghiệm trong việc sử dụng bitumen bọt

Việc sử dụng bitumen bọt ngày càng rộng rãi trên thế giới vì các lý do sau: + Bitumen bọt tạo ra lớp dính kết bitumen có chất lượng cao như bê tông

nhựa nóng (trộn bằng trạm trộn)

+ Vật liệu tái sinh bằng bitumen bọt có độ đàn hồi cao, không bị nứt gãy + Sau khi tái sinh và đầm nén, giao thông có thể thiết lập được ngay

Hình 1.22 : So sánh bề dày của lớp rải để đạt được tải trọng cần thiết

Tuy nhiên nguyên nhân chính mà bitumen bọt được sử dụng rộng rãi là tính

hiệu quả kinh tế của nó Bitumen bọt có thể sử dụng bằng bitumen có độ thẩm

thấu thường để trộn với vật liệu nguội, mà không cần phải nung nóng vật liệu hoặc phải sử dụng bitumen đã được nhũ tương hoá

Do có nhiều ưu điểm nổi bật của vật liệu sử dụng bitumen so với xi mãng, ta có thể giảm đáng kể bề dài vật liệu, kể cả móng và mặt đường đường dùng bitumen

có độ đàn hồi cao hơn Xem hình 1.22

Tính năng kỹ thuật cơ bản của một số máy tái chế mặt đường theo công nghệ tái sinh bitum bọt tại chỗ

Chiều sâu Làm việc ( mm )

Trọng lượng ( kg )

Hệ di chuyển

Trong các máy thi công tái sinh mặt đường theo công nghệ bitum bọt , WR2400

có nhiều tính năng ưu việt và được hãng Wirtgen giới thiệu ở việt nam do công

ty VIETSERVE quản lý

Thông số Kiểu máy

1.2 Tình hình sử dụng máy tái sinh mặt đường trên thế giới

Việc cào bóc mặt đường cũ và tái sử dụng bêtông asphalt phế liệu đã được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi từ rất lâu ở nhiều nước có nền công nghiệp phát triển như Mỹ, Anh, Pháp, Thụy Sỹ, Canada, Đức

Theo thống kê, ở Pháp, diện tích bêtông asphalt được tái chế năm 1976 là 200.000 m2, đến năm 1979 là 1.500.000 m2, năm 1980 đã đến 2.000.000 m2

Riêng năm 1984 đã dùng 75.000 tấn bêtông asphalt tái chế Giá thành xây dựng bằng bêtông asphalt tái chế so với bêtông nhựa mới giảm được đến 45%

Ở Mỹ, từ năm 1915 đã tiến hành áp dụng công nghệ tái chế bêtông asphalt cũ Đến năm 1980, Mỹ đã sử dụng bêtông asphalt tái chế khoảng 15% tổng khối lượng bêtông asphalt trộn nóng, rải nóng Năm 1992, đã có 17 bang ở Mỹ sử dụng rộng rãi bêtông asphalt tái chế chiếm khoảng 33% tổng số bêtông asphalt trộn nóng rải nóng Kết quả theo dõi sau 17 năm sử dụng (từ năm 1976 đến năm 1992) đã chỉ ra rằng khối lượng bêtông asphalt tái chế đã tương đương với bêtông asphalt mới Và hiện tại theo ước tính hàng năm tại Mỹ lượng bêtông asphalt tái chế được sử dụng khoảng 45 triệu tấn

Hình 1.23 Tái sinh mặt đường tại Florida 1995 bằng công nghệ tái sinh nóng (nguồn: www.Pavemenvt Recycling.com)

Hình1.24 Tái sinh mặt đường cao tốc Bang Florida

Ở Italia, bêtông asphalt tái chế sử dụng từ năm 1979 đến năm 1983 đã làm giảm giá thành xây dựng đến 40%

Ở Thụy Sỹ, bêtông asphalt chế được sử dụng giảm được 30% giá thành xây dựng

Ở Anh, trong nhiều năm qua người ta đã sử dụng lại một số lượng đáng kể vật liệu lớp phủ bêtông asphalt cũ Cụ thể lớp vật liệu bêtông asphalt cũ sau khi được cào bóc được thu gom lại và sử dụng cho lớp bù vênh hoặc làm lớp mặt cho những mặt đường chịu lưu lượng giao thông nhỏ hoặc trung bình Một dạng của tái chế mặt đường bêtông asphalt tại chỗ bao gồm sự cào xới mặt đường hiện có, trộn lại vật liệu này với nhũ tương hoặc nhựa lỏng, tiếp theo là làm phẳng và lu chặt đã được thực hiện ở Anh từ năm 1937

Tại Nhật bản năm 1980 tập đoàn Komatsu đã cho ra đời máy tái sinh mặt đường GS360 với công suất 265 kW với những ưu điểm của công nghệ tái sinh tại chổ, ở nhật bản quá trình tái sinh mặt đường bằng máy GS360 đã phát triển nhanh chóng tại thời điểm khí đó đã có khoảng 200 máy đã được bán

Số lượng mặt đường ở nhật bản được tái chế tăng lên nhanh chóng

Hình 1.25 Mức độ gia tăng mặt đường tái chế lại tại Nhật Bản

Diện tích mặt đường cần được tái chế lại ngày càng tăng đòi hỏi phải có thiết bị thi công tái sinh mặt đường hiện đại có năng suất cao vì vậy Komatsu đã cho ra đời máy GS500-1 với nhiều tính năng hiện đại

Hình 1.26 Máy tái sinh mặt đường GS500-1

Máy đã tái chế thành công 40.000m2

mặt đường tính đến tháng 5 năm 2003 Được đánh giá cao bởi năng suất làm việc tính linh hoạt và phù hợp với các phương pháp thi công khác nhau

Tái chế Tái chế lại

Hình 1.27 Máy GS500-1 Đang thi công ở Nhật Bản

Tại trung quốc Viện nghiên cứu Hàng Châu, thuộc tỉnh Chiết Giang, đã chứng minh rằng áp dụng công nghệ tái sinh nguội bằng bọt bitumen bằng sử dụng thiết bị máy móc hàng đầu của Đức - Wirtgen China có thể tiết kiệm năng lượng, giảm khí thải carbon, và cung cấp nhiều vật liệu để sử dụng tái sinh Cục Hành Chánh Cao Tốc Hàng Châu áp dụng tái sinh nguội bằng bọt bitumen để gia

cố cho 32 dự án đường quốc gia Thông tin biểu hiện bằng con số từ Cục cho thấy rằng trong 249 km đường thì có 480,000 tấn bitumen bỏ đi có thể dùng để tái sinh svới tỷ lệ 90% So sánh thực tế công nghệ bitumen nóng thì thời gian xây dựng giảm 20%; năng lượng đốt nóng giảm 60%; và khí thải carbon giảm 80%

Hình 1.28 Máy tái sinh mặt đường của Writgen đang thi công tại trung quốc

Một số hình ảnh và công nghệ tái sinh mặt đường của hãng Writgen trên thế giới.

nguồn: www.wirtgen.com )

Hình 1.29 Tái sinh với bọt bitumen tại Đức

Hình 1.30 Cao tốc 20 california đang tái sinh với công nghẹ bitum bọt dùng 2

dây chuyền thi công

Hình 1.31 Cao tốc 20 tái sinh một làn làn còn lại vẫn lưu thông bình thường

Hình 1.32 Máy WR2400 thi công tại Ialya

Hình 1.33 WR2500 đang thi công tại Indonesia

Hình 1.34 Máy WR2400 đang thi công tại Chile

1.3 Tình hình sử dụng máy tái sinh tại việt nam

Theo số liệu thống kê năm 1998, tổng chiều dài đường bộ của nước ta lên đến 210.006 km, trong đó đường quốc lộ đến 14.935 km và chiều dài các con đường

sử dụng lớp mặt bêtông asphalt khoảng 5.624km Hầu hết toàn bộ các đường cấp

I, II, III đã sử dụng phổ biến các loại mặt đường bêtông asphalt, khá nhiều các loại mặt đường bêtông asphalt đã có niên hạn sử dụng trên 10 năm

Theo quy hoạch mạng đường bộ cao tốc Việt Nam đang được Bộ GTVT trình Chính phủ, nước ta sẽ có hơn 6200km và theo lộ trình thực hiện mỗi nãm nước

ta xây dựng hàng trăm km đường cao tốc

Theo số liệu thống kê mới nhất của cục đường bộ Việt Nam mạng lưới đường

bộ nước ta lên đến 223.059 km tăng 3871 km so với cuối năm 1999 Hiện tại có khoảng 7600 km mặt đường đã suốt cấp trầm trọng và cần được sửa chữa

Hình 1.35 Hư hỏng thường gặp trên mặt đường của nước ta hiện nay

Về mặt giao thông đô thị, tổng chiều dài mạng lưới đường bêtông asphalt của các đô thị lớn như Tp Hồ Chí Minh, Hà Nội, Đà Nẵng, Cần Thơ… cũng đến hàng nghìn km

Tính đến thời điểm hiện tại các công trình cầu lớn ở nứớc ta hiện nay khá nhiều với tổng chiều dài cầu lên đến hàng trăm km và lớp phủ trên mặt cầu đa

phần là sử dụng bêtông asphalt Sau thời gian khai thác nhiều mặt cầu đã hư hỏng và cần được tiến hành sửa chữa

Hình 1.36 Hư hỏng lớp phủ trên mặt cầu Thăng Long

Việc sửa chữa nâng cấp mặt đường ở nước ta hiện nay chủ yếu là phủ thêm một lớp bêtông asphalt mới hay cào bỏ lớp bêtông asphalt cũ và thay thế bằng lớp bêtông asphalt mới;

Ở nước ta thời điểm hiện tại công nghệ cào bóc tái thiết lại mặt đường cũ thường làm sử dụng máy móc không hiện đại năng suất thấp Tuy vậy cũng đã

có một vài cơ quan đầu tư thiết bị cào bóc mặt đường cũ tương đối hiện đại và cũng đã tiến hành cào bỏ lớp bêtông asphalt cũ cho nhiều tuyến đường và cầu;

Hình 1.37: Thiết bị cào bóc mặt đường

Năm 1998, Công ty Quản lý và sửa chữa đường bộ 234 thuộc khu quản lý đường bộ 2 đã mạnh dạn đầu tư thiết bị cào bóc Wirtgen C1000 của Đức Máy cào C1000 được dùng để cào lớp mặt bêtông nhựa, chiều sâu cào bốc từ 20mm đến 100mm, chiều rộng cào bóc thay đổi cơ động từ 250 – 1000 mm

Năm 1999, với sự phối hợp giữa các cơ quan Cục Đường bộ, Viện Khoa học Công Nghệ GTVT,Công Ty Quản lý và sửa chữa đường bộ 234 đã sử dụng thiết

bị cào bóc Wirtgen C 1000 cào bóc lớp mặt bêtông nhựa trên bề mặt cầu Thăng Long với chiều sâu trung bình 3 cm, sau đó tiến hành rải lớp thảm BTN mới thay thế Kết quả cào bóc đã khẳng định được tính ưu việt của công nghệ cào bóc này, nhất là trên các công trình đặc biệt đòi hỏi khống chế chính xác cao độ cào bóc, đảm bảo dốc ngang

Năm 2008-2009 ,Hãng SAKAI –Nhật Bản đã tiến hành thử nghiệm trên 2 đoạn đường, sử dụng thiết bị cào bóc của Nhật- Stabilizer Vâtl liệu móng đường sau khi cào bóc được tái chế tại chỗ, sử dụng chất kết dính nhũ tương nhựa đường kết hợp với xi măng Thử nghiệm được tiến hành trên 2 đoạn đường sau:

- Từ Km 20+ 200 đến Km20+700 tỉnh lộ 417 Hà Nội ( chiều dài đoạn thử nghiệm là 500m ) năm 2008

- Từ Km230+300 đến Km230+400 Quốc lộ 1A –Phủ lý – Hà Nam (Chiều dài đoạn thử nghiệm là 100 m ) (năm 2009 )

Nhưng nhìn chung cho đến nay việc sử dụng lại bêtông nhựa cũ hầu như chưa thấy áp dụng, việc ứng dụng công nghệ hiện đại chỉ mới thử nghiệm thí điểm Mới đây nhất Tổng công ty xây dựng công trình giao thông 1 hợp tác liên doanh với công ty Hall Brother trong việc ứng dụng công nghệ tái tạo mặt đường hư hỏng

Hình 1.38: Dự án thí điểm tái chế mặt đường tại Hà Nam

Ngày 9/3 2011, tại Km 1941-1942 Quốc lộ 1A, đoạn qua thành phố Tân

An, tỉnh Long An, Liên doanh Tổng công ty Xây dựng công trình giao thông 1(Cienco 1) và Công ty Hall Brothers International (Mỹ) đã tiến hànhtriển khai thí điểm ứng dụng Công nghệ tái chế nguội áo đường theo toàn chiều sâu sử dụng Nhũ tương cải tiến (EEFDR) trong việc tái tạo mặtđường cũ

Hình 1.39 Công trường thi công tại Quốc lộ 1A Tân An –Long An

Qua thử nghiệm, được đánh giá là khá thành công trong đợt đầu tiên, khoảng 600m mặt đường đã được hoàn thành, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đề ra

Mỗi một phương án thi công trên đòi hỏi các thiết bị thi công đặc chủng tương ứng Hiện nay tại Việt Nam đã có các thiết bị này và công nghệ tái chế mặt đường đã được tiến hành thử nghiệm ở một số Dự án cải tạo quốc lộ 1A:

Dự án ADB1 (Nha Trang –Tp Hồ Chí Minh) :

đoạn thử 2 km ở tỉnh Bình Thuận

Dự án WB2 (Đông Hà – Quảng Ngãi):

+Đoạn Km915-Km916 (Liên Chiểu-Đà Nẵng)

+Đoạn Km1031-Km1032 (Quảng Ngãi)

Dự án ADB3 (Quãng Ngãi –Nha Trang) :

Các thiết bị này thuộc liên doanh công ty WKK (Nhật Bản ) và công ty xây dựng Rạng Đông(Việt Nam) Tổng công ty Xây dựng Công trình Giao thông 5 (Bộ Giao thông Vận tải ) cũng đã mua một máy phay (Milling machine) hiệu Marini (Italia)

1.4.Đặc tính kỹ thuật của máy WR2400

1.4.1 Cấu tạo máy

Hình 1.11 Sơ đồ cấu tạo máy WR 2400

1 Ca bin, 2 Bánh di chuyển trước, 3 Trục lái trước, 4 Khung máy,5 Thanh kéo,

6 Bộ truyền roto phay, 7 Xi lanh nâng hạ roto phay, 8 Roto phay

9 Bánh di chuyển sau, 10 Xi lanh lái, 11 Trục lái sau

3,500 2,700

approx 7,850 approx 9,050

Hình 1.12 Hình ảnh máy WR 2400

Bộ công tác quan trọng nhất của máy WR 2400 là bộ máy phay và phun

trộn bitumen Hình 1.14 Bao gồm trống phay để phay bóc và trộn đều hỗn hợp,

hệ thống phun bitumen hòa trộn với nước và không khí theo một hàm lượng nhất định

1 Thân trống phay; 2 Dao phay; 3 Tấm hất vật liệu; 4 Thân dao; 5 Ụ lắp thân dao;

6 Mặt lắp với bọ truyền của mô tơ thủy lực; 7 Mặt đầu trống phay

Hình 1.16 Trống phay của máy WR 2400

Trống phay được dẫn động bằng mô tơ thủy lực và trên than trống có gắn một số lượng lớn các mũi cắt phá ( dao phay ) được chế tạo từ thép hợp kim đặc biệt Khi máy ở vị trí làm việc trống phay sẽ quay và từ từ hạ xuống độ sâu cần cắt phá

ø 355 mm 14”

Hình 1.17 Ụ lắp lưỡi dao phay

Phần trên của ụ dao Rãnh lắp dao 5mm

chống mài mòn

Phần thân liên kết của ụ dao

Bề mặt tiếp xúc với phần dưới ụ dao

ø 355 mm 14”

126 min-1

ø 315 mm

12 – 3/8”

ø 355 mm 14”

Quá trình phay ở độ sâu nhỏ (kích thước bồng trộn nhỏ)

Hướng thi công

Hướng thi công Quá trình phay ở độ sâu lớn ( Kích thước bồng trộn lớn )

Trống phay có thể quay với 4 cấp tốc đọ khác nhau khi thay đổi vị trí của các bánh đai trên trên bộ truyền đai

Hình 1.20 Các cấp tốc độ của trống phay

Bitumen nóng Đường ống dẫn bitumen

Pulse-kiểm soát làm sạch và đóng cửa của vòi phun

Bitumen bọt Mở rộng vùng phu với vòi phun bọt

Sức căng bề mặt Tính axit, bazo

Nước Bitumen

Phun trộn

5 microns

Bồng hòa trộn tạo bọt bitumen

1.4.2 Quá trình phun bitumen bọt

Bitumen nóng ( 160 -180 oC ) sẽ chuyễn thành bọt khi được trộn với một lượng nhở nước nguội phần tử hóa ( khoảng 2% theo trọng lượng ) trong buồng giãn nở chuyên dùng Trong trạng thái bọt (trạng thái tạm thời với độ nhớt thấp ), bitumen có thể được bổ sung và pha trộn với hỗn hợp đá, phụ gia vói nhiệt độ và

độ ẩm của môi trường tại chỗ

Hình 1.22 Quá trình sản xuất bitumen bọt