Giáo trình Vật liệu xây dựng

Giáo trình Vật liệu xây dựng

Phần I: Tổng quan về các loại vật liệu xây dựng trong GTVT

§1 Đá xây dựng

I Giới thiệu

Đá xây dựng là các loại đá viên có kích thước từ 1-500mm Đá xây dựng được khai thác ở các mỏ khai thác đá có kích thước khoảng 500mm, được đưa các công đoạn nghiền để giảm kích thước xuống kích thước yêu cầu, sàng phân loại các cỡ đá khác nhau, và cuối cùng là loại bỏ tạp chất (đất, rác) để cung cấp cho các công trình

Trong GTVT, đá xây dựng được sử dụng rất phổ biến như thành phần chịu lực hoặc cốt liệu trong các loại bê tông

II Tính chất và phân loại:

Đá xây dựng được phân loại theo các tính chất cơ bản sau:

1 Kích thước:

Tùy theo yêu cầu sử dụng, người ta có thể có các kích thước khác nhau:

- Đá hộc: Viên đá có kích thước cỡ khoảng 100-500mm, thường được sử dụng

để xây móng đường, kè, tường, thành chịu lực

- Đá dăm: kích thước từ 5-100mm, được sử dụng để tạo nên thành phần cốt liệu cho các loại bê tông, hoặc đá balát cho công trình đường sắt

- Đá bột: kích thước từ 1-5mm trở xuống, được sử dụng như chất điền đầy trong sản xuất bê tông nhựa, các chất phụ gia, chất độn trong công nghiệp

2 Cường độ chịu lực:

Cường độ chịu lực xác định khả năng chịu lực của vật liệu, đặc trưng bởi giới hạn bền kéo và giới hạn bền nén Cường độ chịu lực được đo bằng cách nén (kéo) mẫu thử có kích thước quy định (Khối lập phương 50mm, được cưa cắt từ khối vật liệu và mài nhẵn các mặt), được gia lực trên các máy nén (hoặc kéo) cho đến khi mẫu thử bị phá hủy

Đối với vật liệu đá tự nhiên, cường độ chịu nén lớn hơn chịu kéo vài lần

Tùy theo cường độ chiụ nén của vật liệu, người ta chia thành các nhóm sau:

- Siêu bền: >= 250MN/m2

- Bền 150-250MN/m2

- Bền trung bình: 80-150MN/m2

- Kém bền: <80MN/m2

- Đá trầm tích: Được tạo thành từ quá trình lắng của các sinh vật lớp vỏ giáp, dưới áp lực cao của đáy biển Có thành phần chủ yếu là CaCO3 Độ cứng vừa phải, bị phân hủy thành CaO và CO2 khi chịu tác động của nhiệt Bị phá hủy trong môi trường có tính a xit

- Đá bazan: Đất núi lửa bị phong hóa lâu ngày Độ cứng thấp, biến đổi nhanh theo điều kiện nhiệt độ, độ ẩm

III Các loại máy sử dụng trong sản xuất đá xây dựng:

- Máy nghiền: Nghiền vỡ các hạt đá có kích thước lớn ra hạt đá có kích thước đạt yêu cầu sử dụng

- Máy sàng: Phân loại đá theo kích thước của hạt đá

- Dây chuyền nghiền sàng liên hợp

- Ngoài ra còn có các loại máy thi công chuyên dùng phụ trợ cho quá trình khai thác đá mà ta không đề cập ở giáo trình này

§2 Bê tông xi măng

I Định nghĩa

Bê tông là vật liệu đá nhân tạo do hỗn hợp của các chất kết dính vô cơ (xi măng, vôi silíc, thạch cao ) nước và các hạt rời rạc của cát, sỏi, đá dăm (được gọi là cốt liệu) nhào trộn theo một tỷ lệ thích hợp rắn chắc lại mà thành Cũng có thể dùng chất kết dính hữu cơ như bitum guđrông chế tạo nên bê tông asphalt, hoặc chất dẻo (pôlime) chế tạo bê tông pôlime

Trong bê tông, ngoài các thành phần cơ bản trên (chất kết dính, nước, cốt liệu) có thể thêm vào những chất phụ gia nhằm cải thiện các tính chất của bê tông như tăng tính lưu động của hỗn hợp bê tông, giảm lượng dùng nước và xi măng, điều chỉnh thời gian ninh kết và rắn chắc, nâng cao tính chống thấm của

bê tông

Bê tông là loại vật liệu rất quan trọng được sử dụng trong xây dựng cơ bản phục vụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân như trong xây dựng dân dụng, công nghiệp, thuỷ lợi, cầu đường vì có các ưu điểm sau:

- Có cường độ nén biến đổi trong phạm vi rộng và có thể đạt giá trị từ 100;

II Phân loại

Có nhiều cách phân loại bê tông, thường theo ba cách:

2.1 Phân loại theo khối lượng thể tích (dung trọng)

Đây là cách phân loại thường được dùng nhất vì khối lượng riêng của các thành phần tạo nên bê tông gần như nhau (đều là các khoáng chất vô cơ) nên khối lượng thể tích của bê tông phản ánh độ đặc chắc của nó Theo cách phân loại này có thể chia bê tông thành 4 loại:

1 Đặc biệt nặng: mv > 2500 kg/m3, chế tạo bằng các cốt liệu đặc chắc và từ các loại đá chứa quặng Bê tông này ngăn được các tia X và tia γ

2 Bê tông nặng: (còn gọi là bê tông thường) mv = 1800 ÷ 2500 kg/m3 chế tạo từ các loại đá đặc chắc và các loại đá chứa quặng Loại bê tông này được sử dụng phổ biến trong xây dựng cơ bản và dùng sản xuất các cấu kiện chịu lực

3 Bê tông nhẹ: mv = 500 ÷ 1800 kg/m3, gồm bê tông chế tạo từ cốt liệu rỗng thiên nhiên, nhân tạo và bê tông tổ ong không cốt liệu, chứa một lượng lớn

lỗ rỗng kín giống dạng tổ ong

4 Bê tông đặc biệt nhẹ: Bê tông cách nhiệt có mv < 500 kg/m3 có cấu tạo tổ ong với mức độ rỗng lớn, hoặc chế tạo từ cốt liệu rỗng nhẹ có độ rỗng lớn (không có cát)

2.2 Phân loại theo chất kết dính dùng trong bê tông

1 Bê tông xi măng: Chất kết dính là xi măng và chủ yếu là xi măng pooclăng và các dạng khác của nó

2 Bê tông silicát: Chế tạo từ nguyên liệu vôi và cát silíc nghiền, qua xử lý chưng hấp ở nhiệt độ và áp suất cao

3 Bê tông thạch cao: Chất kết dính là thạch cao hoặc xi măng thạch cao

4 Bê tông xỉ: Chất kết dính là các loại xỉ lò cao trong công nghiệp luyện thép hoặc xỉ nhiệt điện, có thể không dùng clanhke xi măng, phải qua xử lý nhiệt

ẩm ở áp suất thường hay áp suất cao

5 Bê tông pôlime: Chất kết dính là chất dẻo hoá học và phụ gia vô cơ

2.3 Phân loại theo phạm vi sử dụng

1 Bê tông công trình: Sử dụng ở các kết cấu và công trình chịu lực, yêu cầu có cường độ thích hợp và tính chống biến dạng

2 Bê tông công trình cách nhiệt: Yêu cầu vừa chịu được tải trọng vừa cách nhiệt, dùng cho các kết cấu bao che như tường ngoài, tấm mái

3 Bê tông cách nhiệt: Bảo đảm yêu cầu cách nhiệt của các kết cấu bao che

có độ dày không lớn

4 Bê tông thuỷ công: Ngoài yêu cầu chịu lực và chống biến dạng, cần có

độ đặc chắc cao, tính chống thấm và bền vững dưới tác dụng xâm thực của nước môi trường

5 Bê tông làm đường: Dùng làm tấm lát mặt đường, đường băng sân bay , loại bê tông này cần có cường độ cao, tính chống chịu mòn lớn và chịu được sự biến đổi lớn về nhiệt độ và độ ẩm

6 Bê tông ổn định hoá học: Ngoài yêu cầu thoả mãn các chỉ tiêu kỹ thuật khác, cần chịu được tác dụng xâm thực của các dung dịch muối, axit, kiềm và hơi của các chất này mà không bị phá hoại hay giảm chất lượng sử dụng

7 Bê tông chịu lửa: Chịu được tác dụng lâu dài của nhiệt độ cao trong quá trình sử dụng

8 Bê tông trang trí: Dùng trang trí bề mặt công trình, có màu sắc yêu cầu

và chịu được tác dụng thường xuyên của thời tiết

9 Bê tông nặng chịu bức xạ: Dùng ở các công trình đặc biệt, hút được bức

xạ của tia γ hay bức xạ nơtrôn

III Hỗn hợp bê tông

3.1 Hai yêu cầu cơ bản của hỗn hợp bê tông

Các thành phần tạo nên bê tông (cốt liệu, chất kết dính, nước, các phụ gia) được phối hợp theo một tỷ lệ hợp lý, được nhào trộn đồng đều nhưng chưa bắt đầu quá trình ninh kết và rắn chắc được gọi là hỗn hợp bê tông

Việc xác định tỷ lệ cấp phối và yêu cầu chất lượng của hỗn hợp bê tông không những nhằm bảo đảm các tính năng kỹ thuật của bê tông ở những tuổi nhất định mà còn phải thoả mãn những yêu cầu công nghệ sản xuất, liên quan đến việc lựa chọn thiết bị tạo hình, đổ khuôn, đầm chặt và các chế độ công tác khác

Bất cứ loại hỗn hợp bê tông nào và việc tạo hình sản phẩm theo phương pháp công nghệ nào, hỗn hợp bê tông cũng cần thoả mãn hai yêu cầu cơ bản sau:

1 Tính đồng nhất của hỗn hợp bê tông có được khi nhào trộn phải được duy trì trong quá trình vận chuyển, đổ khuôn và đầm chặt Nó đảm bảo cho hỗn hợp bê tông có sự liên kết nội bộ tốt, không bị phân tầng tách nước

2 Tính công tác tốt (hay tính dễ đổ khuôn) phù hợp với phương pháp và điều kiện thành hình sản phẩm Hỗn hợp bê tông có tính công tác tốt sẽ dễ dàng

và nhanh chóng lấp đầy khuôn, giữ được sự liên kết toàn khối và sự đồng nhất

về mặt cấu tạo của bê tông

Tính công tác của hỗn hợp bê tông thể hiện khả năng lưu động (chảy) và mức độ dẻo của hỗn hợp tức là khả năng chảy lấp đầy khuôn một cách liên tục

và không rạn nứt bề mặt hỗn hợp

3.2 Ảnh hưởng của các chất phụ gia hoạt tính bề mặt

Các chất phụ gia hoạt tính bề mặt thường là những nhóm riêng rẽ của các chất hữu cơ, do có hoạt tính bề mặt cao, được hấp thụ dưới dạng màng mỏng trên bề mặt hạt chất kết dính và các hạt mịn khác gây tác dụng thấm ướt bề mặt

các hạt này Vì vậy khi cho phụ gia hoạt tính bề mặt vào hỗn hợp bê tông và vữa

sẽ cải thiện rõ rệt tính công tác của chúng, cho phép giảm lượng dùng nước nhào trộn, hạ thấp tỷ lệ nước/ximăng nâng cao cường độ bê tông - hoặc có thể giảm lượng dùng xi măng mà không làm giảm cường độ thiết kế của bê tông

Sử dụng phụ gia hoạt tính bề mặt với lượng bé (0,05÷0,2 so với lượng dùng xi măng) cho phép giảm 10÷12% lượng dùng nước, và có thể giảm tương ứng 7÷10% lượng dùng xi măng trong bê tông và vữa

Mặt khác chất phụ gia hoạt tính bề mặt còn có ảnh hưởng tích cực đến sự hình thành cấu trúc đá xi măng và tạo khả năng nâng cao chống thấm, tính bền vững và tính chống xâm thực của bê tông

Theo hiệu quả tác dụng, có thể chia phụ gia hoạt tính bề mặt thành 3 nhóm: Ưa nước, ghét nước và tạo vi bọt

3.3 Mác bê tông về cường độ nén

Mác bê tông về cường độ nén là giới hạn cường độ nén của những mẫu bê tông có hình dạng và kích thước tiêu chuẩn (kích thước này có thể khác nhau với các dạng bê tông khác nhau) đúc từ hỗn hợp bê tông theo cấp phối công tác bằng phương pháp tiêu chuẩn và dưỡng hộ 28 ngày ở môi trường nhiệt độ và độ ẩm tiêu chuẩn (to = 27 ± 2oC và độ ẩm tương đối là 95 ÷ 100% theo TCVN 3105 - 1993)

Theo TCVN 3118 - 1993 mẫu tiêu chẩn để xác định mác chịu nén của bê tông có hình lập phương, kích thước 150×150×150mm, đúc mẫu theo phương pháp quy định ở TCVN 3105 - 1993

IV Bê tông cốt thép

Bê tông là loại vật liệu ròn, cường độ chịu nén lớn, nhưng khả năng chịu kéo thấp, chỉ bằng 1/10 đến 1/15 cường độ chịu nén Nhưng trong rất nhiều công trình, nhiều bộ phận làm việc ở trạng thái chịu kéo, do đó tại phần chịu kéo của các kết cấu làm bằng bê tông sẽ bị nứt rạn, khả năng chịu lực giảm và có thể dẫn đến phá hoại hoàn toàn

Qua rất nhiều nghiên cứu và thực tế và thực tế sử dụng người ta đã phối hợp hai loại vật liệu bê tông và thép tạo nên bê tông cốt thép, có khả năng chịu nén, chịu kéo đều tốt, mở rộng phạm vi sử dụng loại vật liệu này trong mọi lĩnh vực xây dựng cơ bản

Sở dĩ có thể phối hợp được hai loại vật liệu bê tông và cốt thép tạo nên thứ vật liệu ưu việt “bê tông cốt thép” vì ba đặc điểm sau:

Lực bám dính giữa bê tông và cốt thép rất lớn

Nhờ sự bám dính tốt với bê tông, cốt thép không những làm tăng khả năng chịu kéo mà còn làm tăng khả năng chịu nén nữa Do đó trong các bộ phận chủ yếu chịu nén (như cột) người ta vẫn đặt cốt thép và nhờ đó có thể rút nhỏ tiết kiệm và giảm được khối lượng cấu kiện (cứ mỗi cm2 tiết diện cốt thép có thể thay 15cm2 tiết diện bê tông)

Bê tông bảo vệ được thép khỏi rỉ

Sắt thép trong môi trường không khí và nước thường bị rỉ do bị oxy hoá Quá trình oxy hoá này càng mạnh mẽ khi sắt thép tiếp xúc với axít và thường bắt đầu ở nơi có rỉ sẵn Nhưng quá trình này có thể bị hạn chế và giảm chậm lại trong môi trường kiềm Độ kiềm càng mạnh thì tác dụng bảo vệ càng lớn Hỗn hợp bê tông là môi trường kiềm nên bảo vệ được cốt thép không bị rỉ, thậm chí

có khi cốt thép đã bị rỉ nhẹ đặt vào bê tông, rỉ không những không phát triển nữa

mà còn mất đi

Điều cần chú ý là khả năng bảo vệ cốt thép của bê tông chỉ có được khi bê tông bọc quanh cốt thép rất đặc chắc và có chiều dày đủ lớn Nếu lớp bê tông bảo vệ bị rỗ, xốp, có nứt nẻ thì hơi ẩm có thể xâm nhập vào làm rỉ cốt thép, phá hoại lực bám dính giữa nó với bê tông, có thể làm huỷ hoại kết cấu

Độ dãn nở nhiệt của hai loại vật liệu bê tông và cốt thép gần bằng nhau

Đối với phần lớn các loại bê tông khi bị đốt nóng đến 1000C hệ số dãn dài trung bình 10.10-6, của cốt thép là 12.10-6 vì vậy khi bị đốt nóng chúng có độ dãn

nở tương đối đồng đều, bê tông không bị nứt vỡ, bảo đảm sự bám dính tốt

các xi lô chứa xi măng Trạm trộn phải đủ mặt bằng để bố trí các máy móc và thiết bị hoạt động, để các phương tiện vận chuyển vật liệu đi lại thuận tiện đảm bảo sản xuất hỗn hợp bêtông được liên tục theo đúng tiến độ yêu cầu Trong kho chứa vật liệu, chiều cao mỗi lớp vật liệu nhỏ hơn 1m và chỉ sau khi sử dụng hết lớp vật liệu trước rồi mới tiếp nhận các lớp vật liệu tiếp theo để tránh lớp trên đè lên lớp đưới Các kho chứa cốt liệu cần được bố trí riêng rẽ theo nguồn cung cấp

và theo loại cấp phối khác nhau

Loại bỏ các cấp phối bị phân tầng hoặc có lẫn các vật liệu khác không đạt yêu cầu Các cấp phối được sản xuất thủ công như dùng nước để rửa thì phải đưa vào kho dự trữ hoặc bồn chứa ít nhất 12giờ trước khi sử dụng, ngoại trừ khi cốt liệu được vận chuyển bằng các thùng chứa cho phép thoát nước trong quá trình vận chuyển từ nơi sản xuất đến trạm trộn Cốt liệu lưu kho có độ ẩm cao hoặc độ

ẩm không đồng đều cũng phải chờ ít nhất 12giờ mới được đưa vào sử dụng Dùng thiết bị cân đong để cân cốt liệu nhỏ, từng loại cốt liệu thô theo khối lượng của hỗn hợp, còn xi măng, tro bay hoặc các vật liệu khác có trong xi măng ở các thiết bị cân riêng biệt với mục đích bảo đảm chắc chắn rằng các vật liệu đã đưa vào thùng trộn hoặc thùng chứa theo đúng tỉ lệ yêu cầu Trạm trộn ngày nay đều được bố trí tự động với các thiết bị định lượng hỗn hợp để cân các loại cốt liệu

và xi măng rời

Công tác vận chuyển cốt liệu từ trạm trộn đến thiết bị trộn ở hiện trường trong các trống trộn, trong các thùng xe hoặc các côngtơnơ và đảm bảo rằng khối lượng này theo đúng yêu cầu thiết kế Chia các mẻ trộn thành nhiều phần để tránh vữa bêtông bị tràn giữa các khoang trong quá trình vận chuyển và đổ hỗn hợp Bảo đảm chắc chắn khối lượng xi măng rời trong quá trình vận chuyển từ thiết bị cân vào côngtơnơ hoặc trong thùng trộn đều theo đúng yêu cầu thiết kế Chuyên chở xi măng rời đến thiết bị trộn trong các thùng kín Không chấp nhận các mẻ trộn khô (không có nước) giữa xi măng với cốt liệu hạt kéo dài hơn 1,5giờ Khi vận chuyển xi măng đóng bao cho phép đặt bao xi măng nằm trên mặt cốt liệu hạt

Cần khống chế mẻ trộn sao cho khối lượng chênh lệch của xi măng nằm trong phạm vi 1% theo khối lượng thiết kế và các cốt liệu nằm trong 2% Với nước sai

số cho phép 1% (theo khối lượng) Khi dùng các phương pháp hoặc thiết bị để tăng thêm tác nhân tạo khí hoặc các phụ gia khác thì sai số cho phép có thể tới 3% so với hỗn hợp thiết kế

Thiết bị trộn

Khi thiết bị trộn bố trí tại hiện trường thi công thì trên máy phải gắn mác của nhà sản xuất có ghi rõ tổng dung tích của trống, dung tích trộn bêtông và tốc độ trộn thích hợp của trống hoặc của các cánh gắn ở trong trống Giữ thiết bị trộn luôn sạch Khi sử dụng bêtông trộn ở nhà máy trộn cố định thì tại trạm trộn phải

có bản sao về lý lịch của máy do nhà sản xuất cung cấp với đầy đủ các chi tiết theo thiết kế của cánh gắn trong trống, cho thấy được kích thước của chiều cao, chiều sâu và sự bố trí các cánh trộn

Tiến hành thí nghiệm độ đồng đều của máy trộn theo điều 10 của AASHTO

M-157 cho từng loại hỗn hợp ở thời điểm bắt đầu của dự án và thường cứ 30.000m3 hỗn hợp bêtông lại tiến hành thử nghiệm lại nếu sử dụng trạm trộn cố định

a Trạm trộn trung tâm

Thiết bị trộn trung tâm được dùng để cung cấp hỗn hợp bêtông cho phương pháp rải theo kiểu khuôn trượt hoặc khuôn cố định Trạm trộn trung tâm cung cấp các thiết bị trộn tổ hợp, cốt liệu, xi măng, nước và đưa hỗn hợp bêtông ra đều đặn Từng mẻ trộn đảm bảo đúng thời gian trộn quy định và tự động chống rò rỉ trong quá trình trộn và chỉ cho phép trút hỗn hợp bêtông khi thời gian trộn kết thúc Lắp đặt một cái chuông hay một thiết bị tự động phát ra âm thanh khi chốt cửa phễu chứa được mở ra để trút hỗn hợp bêtông xuống xe vận chuyển Thùng trộn gắn một thiết bị đếm tự động để ghi lại số lượng các mẻ đã trộn

Thời gian trộn tính toán là thời gian kể từ khi tất cả các vật liệu của hỗn hợp được đưa vào máy trộn trừ nước Thời gian trộn mỗi mẻ ít nhất 90giây Trộn và trút hỗn hợp bêtông đã được trộn xong theo quy định của AASHTO M-157 Chỉ

rõ con số kiến nghị về sự đánh giá tốc độ trộn trên được ghi tự động nhờ đĩa gắn vào khung trên thùng trộn

Loại bỏ các mẻ trộn có thời gian trộn nhỏ hơn thời gian trộn theo quy định (nhỏ hơn 90 giây) Giới hạn tốc độ của trống trộn và khối lượng của từng mẻ trộn (tính bằng m3) theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất được ghi trên thiết bị trộn

Trước khi đưa xi măng và các cốt liệu vào thiết bị trộn cần bơm nước vào thiết

bị trộn Dòng nước được bơm đều và duy trì toàn bộ nước trong thùng trộn 15 giây đầu tiên của thời gian trộn Giữ cửa vào thùng trộn sạch để bảo đảm các vật liệu vào thùng trộn dễ dàng, liên tục Sau khi cho thêm nước vào hỗn hợp, bêtông sẽ bị lắng đọng trong vòng 45phút nếu nó được vận chuyển trong xe không có thiết bị khuấy hoặc trong vòng 90 phút nếu nó được vận chuyển trong

xe có bố trí thiết bị trộn hoặc trong xe có thiết bị khuấy Ở thời tiết nóng hoặc các điều kiện khác làm cho bêtông sớm hình thành cường độ thì có thể giảm bớt thời gian rải bêtông Tránh thêm nước hoặc các chất phụ gia khác để trộn lại hỗn hợp

b Xe trộn và xe chở có thiết bị khuấy

Xe trộn và xe chở có thiết bị khuấy có thể dùng để trộn và cung cấp hỗn hợp bêtông cho cả 2 phương pháp thi công bằng khuôn trượt và khuôn cố định Cung cấp xe trộn để trộn và rải bêtông, xe trộn để vận chuyển hỗn hợp bêtông của trạm trộn cố định phải tuân theo tiêu chuẩn AASHTO M-157

Nước có thể thêm vào hỗn hợp bêtông chỉ khi bêtông được vận chuyển bằng xe tải quá cảnh nếu nước đưa vào mà tỉ lệ N/X thoả mãn yêu cầu đã định và đảm bảo rải bêtông trong vòng 45 phút kể từ khi thêm nước vào Loại bỏ hỗn hợp bêtông không đảm bảo độ sụt và giới hạn tỉ lệ N/X không theo quy định

c Xe chở hỗn hợp bêtông không có thiết bị khuấy

Xe chở hỗn hợp bêtông không có thiết bị khuấy chỉ được dùng khi bêtông trộn sẵn ở các trạm trộn cố định và cho phương pháp thi công bằng các thiết bị khuôn trượt Dùng các xe không có thiết bị khuấy để vận chuyển hỗn hợp bêtông trong các thùng nhẵn, kín có thể trút hỗn hợp bêtông từ đáy hoặc thành bên của thùng

chứa Thiết bị kiểu này có thể bảo vệ hỗn hợp bêtông ở thời tiết nóng hay trời mưa

§3 Bê tông nhựa nóng

I Khái niệm về bê tông nhựa

Bê tông nhựa nóng gồm có nhựa đường và cốt liệu được trộn nóng trong trạm trộn rồi rải nóng Hỗn hợp bê tông nhựa rải nóng thường được sử dụng để làm mặt đường cao tốc, các quốc lộ, đường thành phố, đường sân bay Tuỳ theo từng loại mặt đường thì cấp phối sử dụng trong vật liệu sẽ thay đổi thành phần tỉ

lệ hạt cho phù hợp Công nghệ sản xuất bê tông nhựa nóng với trung tâm là quá trình trộn nóng vật liệu đã được rang nóng với nhựa nóng cộng với các loại phụ gia cần thiết với tỉ lệ đã được định trước

II Thành phần vật liệu và các tiêu chuẩn kỹ thuật

2.1 Thành phần vật liệu

Bê tông asphalt có thành phần gồm có nhựa đường và cốt liệu (đã được định lượng) được trộn nóng trong trạm trộn rồi rải nóng

2.2 Các yếu tố kỹ thuật

2.2.1 Yêu cầu đối với vật liệu nhựa đường

Nhựa đường là sản phẩm còn lại của quá trình chưng cất dầu thô Nhựa đường là loại vật liệu có tính chất không thấm nước, có độ bám dính cao Nó được coi là chất dính kết, thành phần chính của vật liệu làm bề mặt đường Nhựa đường khi được sấy nóng (gia nhiệt) thì sẽ làm tăng tính linh hoạt của các phân

tử, do đó làm giảm độ nhớt của nhựa đường và chúng có thể trượt tương đối với nhau Do đó, nhựa đường được sử dụng rộng rãi trong công nghệ làm đường Hầu hết các vật liệu đá, cát, nhựa đường sau khi được trộn nóng sẽ trở thành loại vật liệu mà sau khi nguội đến nhiệt độ môi trường thì nó trở nên cứng vững, đủ sức chịu được tải trọng do các loại xe tải nặng tác dụng lên Bê tông nhựa (bê tông asphalt) là vật liệu làm mặt đường chủ yếu hiện nay

Vật liệu nhựa đường dùng làm mặt đường gồm có nhiều loại trong đó các loại nhựa được sử dụng phổ biến là nhựa bitum dầu mỏ, nhựa guđrông than đá, nhựa butum lỏng và nhựa nhũ tương bitum Đối mặt đường nhựa trộn nóng, rải nóng có thể sử dụng loại nhựa đường có độ nhớt tương đối cao Đối mặt đường nhựa trộn nóng, rải nguội có thể sử dụng loại nhựa đường có độ nhớt tương đối thấp

2.2.2 Yêu cầu đối với đá dăm

Đá dăm phải là đá được nghiền từ nham thạch cứng và chắc Đá dăm dùng làm mặt đường nhựa phải có tính năng cường độ và mài mòn đầy đủ, phải căn cứ vào loại mặt đường và điều kiện khai thác để chọn cấp đá

Đá dăm phải đồng nhất, cứng, không phong hoá, hàm lượng sét không quá 2%, độ ẩm nhỏ hơn 8% Đá phải có dạng khối, sắc cạnh, hàm lượng các hạt dải, hạt dẹt phải nhỏ hơn 15%, trị số ép vỡ không lớn hơn 20% - 30%

2.2.3 Yêu cầu đối với cát

Cát thường dùng hỗn hợp nhựa đường có 2 loại: cát thiên nhiên và cát nhân tạo Cát thiên nhiên bao gồm: cát sông, cát núi, cát biển Cỡ hạt lớn nhất thường nhỏ hơn 2mm Cát nhân tạo là cát thu được sau khi qua khâu nghiền sàng đá, cỡ hạt lớn nhất thường nhỏ hơn 5mm

Yêu cầu cát phải cứng, chắc, sạch, không phong hoá, không chứa tạp chất

và có cấp phối đúng yêu cầu

2.2.4 Yêu cầu đối với chất phụ gia

Bột khoáng là loại vật liệu hạt mịn rất phân tán Bột khoáng dùng cho vật liệu hỗn hợp đá trộn nhựa thường là bột đá vôi, bột đá đôlômit, cũng có thể dùng ximăng, tro bay, bột clanhke hoặc các bột khoáng khác Hàm lượng các hạt có kích cỡ nhỏ hơn 0.0074mm trong bột khoáng phải không nhỏ hơn 30% nhưng hàm lượng các hạt quá mịn cũng không nên quá nhiều, nếu không sẽ làm giảm tính dễ thi công và tính ổn định đối với nước Yêu cầu bột khoáng phải tơi, khô (độ ẩm phải nhỏ hơn 1%)

III Phân loại bê tông nhựa nóng

Có 2 cách phân loại bê tông asphalt

* Phân loại bê tông asphalt theo nhiệt độ lúc rải

* Phân loại bê tông asphalt theo kích thước hạt cốt liệu và tỉ lệ thành phần trộn

3.1 Phân loại bê tông nhựa nóng theo nhiệt độ lúc rải

Bảng 2: Phân loại BTNN

Loại BTN Nhiệt độ trong khi trộn Nhiệt độ khi rải

Bê tông nhựa nóng 140oC ÷170o C 80oC ÷ 100o C

Bê tông nhựa ấm 110o C ÷130o C 80oC ÷100oC

Bê tông nhựa nguội 110oC ÷120oC không quá 80oC

3.2- Phân loại bê tông asphalt theo kích thước hạt cốt liệu và tỉ lệ thành phần trộn

Theo cách này, người ta phân ra làm các loại BTN hạn thô và BTN hạt mịn Trong đó, BTN hạt thô có cường độ chịu lựu lớn, khả năng chịu nước kém, thường được sử dụng làm lớp nền, chịu lực BTN hạt mịn có cấu trúc hạt nhỏ hơn, khả năng chịu mài mòn tốt, chịu nước tốt, được sử dụng làm lớp bề mặt của đường

Phần II: Dây chuyền sản xuất đá xây dựng

§I Giới thiệu chung về hệ thống nghiền sàng

I Máy nghiền

Nghiền đá là quá trình phá vỡ đá thành các hạt có cỡ nhỏ hơn

1.1 Các phương pháp nghiền đá:

Hình 1: Các phương pháp nghiền cơ bản

Tùy theo tính chất của vật liệu và cỡ hạt đá người ta có nhiều cách khác nhau:

Ép vỡ: Đá bị vỡ bởi lực ép lớn hơn cường độ chịu lực của vật liệu Lực ép được

đặt trên 2 mặt ép đủ lớn để phá vỡ vật liệu Phương pháp này thường đòi hỏi lực

ép lớn, Vật liệu thường có xu hướng vỡ thành các mảnh dài, sắc cạnh

Cắt vỡ: Đá bị phá vỡ bởi lực cắt, tạo ra giữa điểm tiếp xúc

Uốn vỡ: Viên đá làm việc như một dầm kê trên gối đỡ và bị bẻ gãy bởi lực tập

trung ở giữa

Miết vỡ: Do lực ma sát với 2 mặt phẳng chuyển động ngược chiều, lớp mặt

ngoài bị biến dạng và bị tách ra do ứng suất tiếp vượt quá giới hạn bền Thường được sử dụng với các loại vật liệu mềm

Đập vỡ: Viên đá bị phá vỡ do tác dụng của lực va đập Phương pháp này thường

được sử dụng với các loại vật liệu cứng, giòn

1.2 Các thông số cơ bản của máy nghiền:

- Kích thước hạt đầu vào: Kích thước lớn nhất cho phép đối với cửa nhận đá:

- Tỷ số nghiền= Kích thước trung bình hạt đá vào/ kích thước trung bình hạt đá

ra

Tỷ số nghiền nói lên khả năng nghiền của máy nghiền Tỷ số này phụ thuộc cấu trúc của mỗi loại máy

- Năng suất nghiền: Nói lên năng suất làm việc của máy (m3/giờ)

- Hiệu suất năng lượng: năng lượng cần thiết để sản xuất một đơn vị sản phẩm Hiệu suất năng lượng phụ thuộc nhiều vào cấu trúc máy và loại đá đầu vào Ngoài ra còn các chỉ tiêu bản thân máy như khối lượng máy, kích thước máy

1.3 Phân loại

1.3.1 Máy nghiền má:

Bộ phận làm việc là hai má nghiền; một má cố định và một má di động Hạt vật liệu bị phá vỡ do tác dụng ép, uốn và miết vỡ cục bộ khi hai má nghiền tiến sát vào nhau

Máy nghiền má làm việc có tính chất chu kỳ, được dùng để nghiền hạt thô và hạt trung bình Ưu điểm chính của nó là lực đập, lực ép rất lớn nên có thể pháp vỡ các loại đá cứng và dai; kết cấu của máy đơn giản; chăm sóc bảo dưỡng kỹ thuật

và sử dụng dễ dàng; cửa nạp đá lớn; năng suất tương đối cao

Hai má nghiền tạo thành buồng nghiền có dạng hình nêm, phía trên rộng, phía dưới hẹp dần Đá được nạp vào buồng nghiền từ cửa nạp phía trên Một chu kỳ chuyển động của má di động gồm hai hành trình: Hành trình nghiền và hành trình xả ở hành trình nghiền, má di động tiến sát gần má cố định để nghiền vỡ

đá có trong buồng nghiền, ở hành trình xả, má di động tách xa má cố định để các viên đá được tự do, không bị chèn ép và do trọng lực, đá rơi dần xuống dưới thấp và bị nghiền tiếp ở chu kỳ sau Liên tục như vậy đến khi kích thước viên đá

đủ nhỏ thì rơi ra ngoài qua cửa xả

1.3.2 Máy nghiền nón:

Máy nghiền nón sử dụng mặt nghiền dạng nón Má động đứng yên, má tĩnh quay quanh trục lệch tâm Khoảng cách giữa má động và má tĩnh thay đổi liên tục; vào bất cứ thời điểm nào cũng xảy ra sự tiến sát 2 mặt nón vào nhau tại chỗ nào đó, tại đó vật liệu bị nghiền, còn tại vùng đối xứng qua tâm máy 2 mặt nón cách xa nhau là vùng xả Việc nghiền và xả sản phẩm liên tục được thực hiện, vùng nghiền và vùng xả đối xứng nhau, cùng thay đổi theo chiều quay của mặt nón di động

Ngoài ra, còn có các kết cấu máy nghiền khác với các nguyên tắc nghiền đã nêu

ở trên, được chế tạo cho các mục đích khác nhau

II Máy sàng:

Máy sàng dùng để phân loại vật liệu thành từng nhóm có kích thước trong phạm

vi nhất định và để loại bỏ các cỡ không hợp quy cách Trong quá trình sàng có thể kết hợp với việc phun rửa vật liệu

Bộ phận chủ yếu của máy sàng gồm có mặt sàng và cơ cấu dẫn động Trên các mặt sàng có lỗ để phân biệt loại vật liệu theo độ lớn của hạt Để phân loại, các hạt vật liệu được đưa tới mặt sàng Những hạt có kích thước nhỏ hơn lỗ sàng sẽ lọt qua lỗ sàng Những hạt đó được gọi là hạt dưới sàng và được biểu thị qua dấu(-) Những hạt có kích thước lớn hơn lỗ sàng sẽ nằm trên mặt sàng và được gọi là hạt trên sàng, ký hiệu bằng dấu (+) Ví dụ, nếu lỗ sàng có kích thước 20

mm thì hạt dưới sàng ký hiệu- 20 ; hạt trên sàng là +20

Trong dây chuyền công nghệ sản xuất đá, sàng được bố trí thực hiện các yêu cầu khác nhau có vị trí sau:

- Sàng sơ bộ; Nằm ở vị trí xuất phát của dây truyền, nhằm loại bỏ các hạt to quá khổ, hoặc các hạt nhỏ không cần nghiền nữa;

- Sàng trung gian: Dùng để tách các hạt không cần nghiền nhỏ ở giai đoạn tiếp sau;

- Sàng kiểm tra: Để kiểm tra độ lớn của các hạt thành phẩm và tách phế liệu;

- Sàng kết thúc, hay sàng sản phẩm: Dùng để phân loại thành phẩm theo các cỡ hạt tiêu chuẩn

§2 Máy nghiền má

I Cấu trúc cơ khí

Hình 2: Máy nghiền má

Cấu trúc máy chia làm 3 khối chính: Thân máy, má tĩnh và má động

Thân máy đảm bảo độ cứng vững cho toàn bộ máy, làm điểm tựa và chịu phản lực của đá nghiền

má động được chế tạo bằng thép đúc toàn khối, một đầu được giữ cố định bằng

ổ trượt hoặc ổ quay, một đầu được truyền chuyển động từ các cơ cấu truyền động

Bề mặt của 2 má nghiền được lát bằng các tấm nghiền Tấm nghiền được chế tạo bằng thép man gan có độ cứng và khả năng chống mài mòn cao, tên bề mặt có răng để tạo lực nghiền

Bánh đà được đặt trên trục lệch tâm của máy nghiền má Bánh đà có tác dụng tích trữ và giải phóng năng lượng, san bằng công suất tiêu thụ của tải (má nghiền) giảm công suất đỉnh đặt trên hệ truyền động và động cơ

Để an toàn cho động cơ và giảm xung lực, thông thường máy nghiền má sử dụng truyền động thông qua dây cuaroa Khi quá tải hoặc kẹt má nghiền, dây cuaroa có thể trượt và không truyền xung lực tới động cơ

II Phân loại:

Căn cứ vào quỹ đạo chuyển động của tấm nghiền di động, chia máy nghiền má thành hai loại chính:

- Máy nghiền má có chuyển động lắc đơn giản

- Máy nghiền má có chuyển động lắc phức tạp

Hình 3: Sơ đồ động lực học máy nghiền má

a Máy nghiền má có chuyển động lắc đơn giản

b Máy nghiền má có chuyển động lắc phức tạp

III Thông số kỹ thuật máy nghiền má NHHP – 5x9

- Kích thước cửa ra liệu danh nghĩa, mm 70

- Phạm vi điều chỉnh cửa ra liệu , mm 50 - 100

- Năng suất nghiền, m3/h 35 - 68

- Số vòng quay của trục lệch tâm, v/p 290

- Công suất động cơ điện, Kw 55

IV Đặc điểm hệ thống điện động lực máy nghiền má:

- Tải có chu kỳ: Một chu kỳ làm việc gồm quá trình ép và quá trình xả Trong quá trình xả động cơ làm việc không tải hoặc non tải, quá trình ép, động cơ làm việc đầy tải, thậm chí quá tải Bánh đà có tác dụng san bằng momen: Tích năng lượng trong chu kỳ xả và giải phóng năng lượng trong chu kỳ ép

- Khả năng quá tải cao: Hệ truyền động phải thắng được lực ép vỡ đá Khi lượng

đá quá lớn hoặc đá to, độ cứng cao sẽ tạo ra những xung lực rất lớn, gây quá tải ngắn hạn Thậm chí, nếu lực cản quá lớn, có thể gây kẹt máy; phá hủy hệ cơ khí

và truyền động

Để giảm thiểu nguy cơ quá tải, với hệ cơ khí, người ta sử dụng truyền động qua dây cuaroa Phần điện người ta cần có dự trữ công suất đủ lớn và bảo vệ dòng phải được thiết lập phù hợp với công suất động cơ

(* Sơ đồ điện động lực máy nghiền má)

§3 Máy nghiền nón:

I Cấu trúc cơ khí

Máy nghiền nón hay còn gọi là máy nghiền côn

Máy nghiền côn được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực nghiền đá, quặng, trên các công trường khai thác vật liệu

Về nguyên lý: mặt nghiền của máy là hai mặt côn, trong đó mặt côn động được đặt quay tự do trên trục, trục đó lệch với tâm quay của nó một góc nhỏ Khi trục quay, các đường sinh của mặt nón động cứ lần lượt tiến sát vào nón tĩnh (nghiền) rồi lại xa ra (thải đá đã nghiền, lấy đá mới) và quá trình cứ thế diễn ra liên tục

So với các thiết bị nghiền khác, máy nghiền côn có nhiều ưu điểm: quá trình nghiền, xả liên tục nên năng suất cao,sản phẩm đồng đều về hình dáng và kích thước, hiệu suất cao Tuy nhiên máy nghiền côn có cấu tạo phức tạp, đòi hỏi phải thường xuyên chăm sóc kỹ thuật

Máy nghiền côn có nhiều loại khác nhau, phân biệt dựa trên đường kính cơ sở của nón nghiền động, các cỡ 600, 900, 1200…

Máy nghiền côn có đường kính cơ sở của nón nghiền động là 900mm, được sử dụng rất nhiều trong các mỏ khai thác vật liệu xây dựng, phù hợp với dây chuyền nghiền sàng năng suất 75t/h , trong dây chuyền máy nghiền côn thường được lắp ở vị trí nghiền thứ cấp, phía sau nghiền hàm, có nhiệm vụ nghiền tinh, làm tròn các hạt vật liệu trước khi chuyển đến sàng phân loại sản phẩm

II SƠ ĐỒ ĐỘNG VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

2.1 Sơ đồ động:

Hình 1 – Sơ đồ động của máy nghiền côn

2.2 Nguyên lý làm việc:

Buồng nghiền trong máy nghiền côn được tạo nên bởi 2 mặt nón, trong đó 1 mặt nón cố định và mặt nón kia di động Mặt nón di động (10) gắn cứng với trục côn (14) mà đầu dưới của nó được lồng vào ống lệch tâm (13) sao cho đường tâm của trục côn lệch 1 góc nào đó so với đường tâm của máy nghiền (đường trục của chuyển động quay tròn) Mặt nón di động được đặt trên đế đỡ hình cầu (15) Ống lệch tâm được dẫn động quay tròn nhờ động cơ (1) thông qua cơ cấu dẫn động nên mặt nón di động nhận được chuyển động lắc Tâm lắc O chính là giao điểm của đường tâm trục côn với đường tâm máy nghiền

Khi máy nghiền côn làm việc, đường tâm trục côn di động vạch thành một mặt nón có đỉnh là điểm O, khi đó các đường sinh của mặt nón di động lần lượt tiến sát vào mặt nón cố định (11), rồi sau đó lại tách ra xa, cứ như là mặt nón di động lăn trên mặt nón cố định qua lớp vật liệu trong buồng nghiền

Do vậy việc nghiền và xả sản phẩm liên tục được thực hiện, vùng nghiền và vùng xả đối xứng nhau, cùng thay đổi theo chiều quay của mặt nón di động Chính vì vậy, vào bất cứ thời điểm nào cũng xảy ra sự tiến sát 2 mặt nón vào

nhau tại chỗ nào đó, tại đó vật liệu bị nghiền, còn tại vùng đối xứng qua tâm máy 2 mặt nón cách xa nhau là vùng xả

Chuyển động của nón di động là chuyển động phức tạp Khi không có tải, lực

ma sát giữa trục và bạc ở ống lệch tâm lớn hơn ma sát giữa trục và bệ đỡ hình cầu, do đó nón di động chuyển động quay tròn quanh đường tâm của mình theo chiều quay của ống lệch tâm Số vòng quay của nón di động có thể thay đổi tăng dần đạt tới tốc độ quay của ống lệch tâm Chuyển động quay đó của nón di động

là không có lợi, vì sẽ tạo ra tải trọng động lớn ở thời điểm nạp liệu, thường làm cho các chi tiết máy bị lỏng Vì vậy không nên để nghiền côn chạy không tải quá lâu

Khi có tải, do lực ma sát giữa vật liệu và nón nghiền lớn hơn các lực ma sát khác nên nón di động quay tròn quanh đường tâm của mình theo hướng ngược với chiều quay của ống lệch tâm

III CẤU TẠO CƠ KHÍ CỦA MÁY NGHIỀN NÓN THUẬN

3.1 Hình vẽ tổng thể:

Hình 3 – Tổng thể máy nghiền côn NCHP-900

3.2 Nguyên lý cấu tạo và vận hành máy:

Cụm trục đứng (di động) gồm có trục đứng (72) ép chặt vào nón trục đứng (21) và nón nghiền động (27) bằng thép hợp kim măng-gan Khoảng trống giữa các bề mặt của nón nghiền và nón trục đứng được điền đầy bằng bê tông

xi măng để nón nghiền không bị uốn hoặc biến dạng khi nghiền vật liệu

Nón nghiền động được lắp chặt vào nón trục đứng bằng cơ cấu kẹp đai ốc, phía trên đầu trục lắp cụm đĩa phân phối (63) Cụm trục đứng được đặt trên mặt hình cầu của đế bạc đĩa (18) qua bạc đĩa đồng (84) Đầu dưới của trục đứng đặt vào lỗ lệch tâm của ống lệch tâm (09) làm cho trục nghiêng với thân máy một góc lệch bằng γ = 2° Trong lỗ lệch tâm của ống lệch tâm có lắp bạc đồng côn (10) Cụm ống lệch tâm đặt trên nắp đáy (05) qua các tấm căn và tấm đĩa (02; 03; 122; 124), nắp đáy sẽ tiếp nhận toàn bộ tải trọng thẳng đứng của cụm ống lệch tâm Giữa ống lệch tâm và thân máy có lắp bạc trụ đồng (08), trên ống lệch tâm lắp bánh răng côn bị động (16) ăn khớp với bánh răng côn chủ động (119) lắp trên trục ngang (117)

Trục ngang được dẫn động từ động cơ điện (126) thông qua bộ truyền đai thang (125; 101)

Vành ren cố định (127) lắp ghép với thân máy (11) bằng ma sát tạo ra bởi các

lò xo (91) Các lò xo này được bố trí ở xung quanh thân máy Vành ren cố định (127) lắp ghép với đế hàm tĩnh (78) bằng ren Mặt trong của đế hàm tĩnh lắp nón nghiền tĩnh (128) bằng thép măng-gan Khoảng trống giữa các bề mặt nón nghiền tĩnh và đế hàm tĩnh được điền đầy bằng bê tông xi măng

Khi cần điều chỉnh khe xả chỉ cần điều chỉnh đế hàm tĩnh lên hoặc xuống (tuỳ theo chiều quay) làm thay đổi kích thước cửa xả Để xoay đế hàm tĩnh thường dùng cơ cấu tăng chỉnh cơ khí Sau khi tăng chỉnh Đế hàm tĩnh được khoá bởi Vành đai ốc hãm (79)

Như vậy ở mặt cầu của đế bạc đĩa (18) chịu toàn bộ tải trọng đứng do cụm nón di động truyền vào Phần thân máy lắp bạc trụ đồng (08) chịu phản lực ngang Trị số lực nghiền lớn nhất được xác định bằng tổng lực nén của các lò

xo (91) Các lò xo giữ vai trò của cơ cấu an toàn Nếu có vật không nghiền được nằm trong buồng nghiền, lực ép tăng cao hơn giá trị tính toán thì lò xo bị nén bổ sung, vành ren cố định (127) được nhấc lên để mở rộng cửa xả và vật không nghiền rơi ra khỏi buồng nghiền

Vật liệu nghiền được nạp vào phễu chứa đá, qua đĩa phân phối (63) tới buồng nghiền Đĩa phân phối (63) lắc để phân đều vật liệu cho buồng nghiền

Máy nghiền côn có hệ thống bôi trơn cưỡng bức Dầu bôi trơn được bơm từ thùng chứa dầu vào máy qua ống dầu lên (01), bôi trơn các bạc đồng và các bề mặt làm việc của ống lệch tâm Đồng thời theo lỗ khoan dầu lên bôi trơn ổ đỡ

hình cầu, bạc đĩa đồng rồi chảy xuống bôi trơn cặp bánh răng côn và trở về thùng chứa dầu qua ống dầu hồi (120)

Trước khi vận hành máy nghiền côn phải khởi động cho hệ thống bôi trơn hoạt động trước, chờ khi có dầu hồi về tuần hoàn thì mới cho máy khởi động

Hệ thống bôi trơn có cơ cấu kiểm tra lượng dầu bôi trơn lắp tại đường dầu hồi

về thùng chứa, nếu lượng dầu bơm lên bôi trơn không đủ thì nó sẽ báo tín hiệu

về buồng điều khiển Khi đó cần dừng máy để kiểm tra nguyên nhân

(* Sơ đồ điện động lực máy nghiền côn )

§4 Máy sàng

I Các cấu trúc cơ bản

Hình 4: Các loại máy sàng

a Máy sàng lắc ngang (Sàng treo); b, Máy sàng lắp lệch tâm;

c, Máy sàng rung vô hướng; d, Máy sàng rung có hướng

e, Máy sàng cộng hưởng ; h, Máy sàng ống

1.- Khung sàng; 2 - Cơ cấu tay quay - Thanh truyền ; 3- Các thanh treo sàng;4- Cụm gối đỡ đàn hồi;

5- Động cơ; 6- Bộ phận gây rung động; 7- Cụm lò so; 8- Khung máy;9- Trục lệch tâm;10- Thanh dẫn hướng; 11- Các gối đỡ cao su; 12- Gối cao su dao động; 13- Đệm gối cao su; 14- Các quả đối trọng;

II Phân loại:

Các máy sàng được phân thành các loại sau:

- Theo tính chất chuyển động của mặt sàng, chia ra mặt sàng cố định và chuyển động Đối với máy sàng có mặt sàng cố định, hạt vật liệu chuyển động trên mặt

sàng do trọng lượng hạt và mặt sàng ít dùng và thường chỉ để sàng sơ bộ Đa số các mặt sàng đều chuyển động, nhờ vậy mà hạt vật liệu được trải dàn dều trên mặt sàng và cũng làm cho hạt lọt qua lỗ sàng dễ dàng

- Theo hình dạng mặt sàng cần phân thành máy sàng có mặt sàng phẳng và mặt sàng cong

- Theo đặc tính chuyển động của mặt sàng máy sàng phẳng, phân thành chuyển động rung và chuyển động lắc Trong chuyển động lắc còn phân biệt sàng lắc ngang và lắc lệch tâm trong mặt phẳng đứng Trong chuyển động rung còn phân biệt sàng rung định hướng, sàng rung vô hướng (dao động tròn) và sàng rung cộng hưởng

- Theo bố trí mặt sàng: Máy sàng phẳng phân thành mặt sàng đặt ngang hoặc nghiêng Với mặt sàng ngang, nguồn gây rung phải định hướng

- Máy sàng có mặt sàng cong chủ yếu là máy sàng ống

Trong công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng chủ yếu sử dụng máy sàng phẳng, rung cao tốc hoặc máy sàng rung lệch tâm vì có hiệu quả sàng cao Rất ít dùng máy sàng lắc tốc độ chậm Máy sàng ống thường dùng phân loại sỏi và cát kết hợp với rửa sạch

III Cấu trúc mặt sàng - Hình dạng lỗ sàng - Bố trí mặt sàng:

Mặt sàng là bộ phận công tác của máy sàng Hiệu quả phân loại, năng suất và khả năng hoạt động của máy phụ thuộc vào chất lượng mặt sàng

Mặt sàng phải đạt những yêu cầu sau:

Có tổng diện tích lỗ sàng lớn nhất, bảo tồn được kích thước lỗ không thay đổi, không bị biến dạng khi làm việc, có khả năng chống mòn cao

Trong sản xuất vật liệu xây dựng có các loại mặt sàng sau:

- Mặt bản đột lỗ (mặt sàng tấm): Được gia công bằng cách đột các lỗ cách đều trên bản kim loại chịu lực Sàng đột lỗ có thể gia công thành các hình dạng lỗ bất kỳ Nhược điểm: Diện tích hiệu dụng thấp, độ bền không cao

- Mặt sàng đan hoặc hàn: Các dây thép tròn được đan hoặc thành các lỗ ô vuông Trong sản xuất vật liệu giao thông, sàng đan thường được sử dụng rộng rãi do ưu điểm độ bền, giá thành rẻ, diện tích hiệu dụng lớn

- Mặt sàng dạng thanh: Được tạo thành bởi các thanh kim loại đặt song song, hàn cố định vào các thanh xà đặt vuông góc Lỗ sàng thường có dạng khe, thích hợp cho kích cỡ hạt bé, sàng tách nước

- Mặt sàng cao su

Hình 5: Các hình dạng lỗ sàng

Hình 6: Cấu trúc mặt sàng

Trong quá trình sàng vật liệu luôn chuyển động trên mặt sàng, do vậy sẽ gây ra

sự mài mòn bề mặt sàng Để hạn chế điều này, các bề mặt sàng được chế tạo

bằng vật liệu chịu mòn như thép các bon cao, thép mangan hoặc thép hợp kim

chất lượng cao

Thông thường, bao giờ cũng phải sàng phân loại 3 đến nhiều cỡ hạt khác nhau

Khi đó, người ta bố trí tổ hợp các cỡ mắt sàng Có các cách bố trí mặt sàng sau:

Hình 7: Sơ đồ bố trí mặt sàng

- Sàng nối tiếp - Sàng song song - Sàng hỗn hợp

Bảng 3: Thông số cơ bản một số loại máy sàng do Hòa phát sản xuất

Điện áp (V) 380/660 380/660 380/660 380/660 380/660

IV Trang bị điện trên máy nghiền côn

Máy nghiền má và nghiền nón có sơ đồ điều khiển tương tự nhau, với động cơ chính, động cơ phụ và động cơ bơm dầu bôi trơn

Động cơ bơm dầu bôi trơn được khởi động trước để đảm bảo tính năng bôi trơn thiết bị

Trong hệ thống chỉ sử dụng 1 động cơ, động cơ chính làm việc có đảo chiều: Khi làm việc, động cơ quay theo chiều thuận Khi bị kẹt, công nhân có thể dùng nút điều khiển bằng tay để điều khiển động cơ quay thuận hoặc ngược nhằm gỡ kẹt

Trong hệ thống với động cơ chính và động cơ phụ, Động cơ phụ có thể hỗ trợ cho động cơ chính khi khởi động hoặc tháo đá kẹt

(* Sơ đồ điện động lực máy nghiền côn

§5 Hệ nghiền sàng liên hợp

Hệ thống nghiền sàng liên hợp được sử dụng rộng rãi trong các dây chuyền sản xuất đá xây dựng Chúng thực hiện các công đoạn nối tiếp nhau từ nghiền thô, sàng phân loại, nghiền tinh, sàng sản phẩm và vận chuyển sản phẩm đến bãi chứa Do tính tự động cao, hệ thống nghiền sàng giúp giảm thiểu công lao động trong sản xuất, nâng cao năng suất và giảm nhẹ mức độ nặng nhọc cho công nhân vận hành

Có 2 dạng dây chuyền nghiền sàng thông dụng: hệ thống nghiền sàng cố định và trạm nghiền sàng di động

I Dây chuyền nghiền sàng cố định

Thiết bị tham gia vào dây chuyền bao gồm: Máy nghiền thô, sàng phân loại, máy nghiền tinh, các băng tải vận chuyển đá Số lượng và chủng loại của các loại thiết bị tham gia vào dây chuyền phụ thuộc vào công suất thiết kế của dây chuyền, kích cỡ, loại đá trước và sau gia công

Các máy nghiền má và nghiền nón dùng để nghiền đá có độ bền bất kỳ với tỷ số nghiền i=3÷8 Các máy nghiền búa hoặc nghiền trục dùng cho các loại đá mềm,

tỷ số nghiền có thể lên đến i=50

Do tính chất cố định của hệ thống, các thiết bị được lắp đặt trên móng cố định, làm việc lâu dài tại các mỏ khai thác đá

Sơ đồ công nghệ của một vài hệ thống nghiền sàng điển hình như sau:

Hình 8: Sơ đồ công nghệ dây chuyền nghiền sàng sản xuất đá xây dựng

1 Băng tải đá thô 2.Máy nghiền má 3 Băng tải đá nghiền

4 Sàng phân loại 6 Đá thành phẩm 7 Máy nghiền trụ

8 Máy nghiền côn

Đặc điểm công nghệ: Đối với hệ thống liên hợp, để dòng vật liệu không bị dồn đọng, luôn phải đảm bảo yêu cầu khởi động thiết bị từ cuối dây chuyền và dừng thiết bị từ đầu dây chuyền

Hệ thống an toàn bao gồm các nút dừng khẩn cấp được đặt tại các vị trí quan sát, dọc theo dây chuyền; Khi thấy mất an toàn hoặc sự cố, công nhân vận hành sẽ tác động làm dừng các thiết bị liên quan

II Trạm nghiền sàng đá:

Hình 9: Trạm nghiền sàng liên hợp

Cấu trúc thiết bị đòi hỏi phần điều khiển gọn gàng, dễ can thiệp, sửa chữa

Hình vẽ trên là cấu trúc của trạm nghiền sàng liên hợp: Đá từ ô tô đổ xuống phễu chứa 1 được băng tải xích 2 đưa vào hàm nghiền tĩnh 3 và hàm nghiền động 4 rồi chảy xuống băng tải 5, đưa ra ngoài kết thúc đơn nguyên thứ nhất Phễu chứa 6 của đơn nguyên thứ hai nhận đá từ băng tải 5 cho băng tải 7 chuyển lên sàng 8 Đá qua sàng xuống các cửa ra 9 và 10, phần đá to (không lọt sàng) được đưa vào máy nghiền côn, chảy ra băng tải 11 chuyển ngược lại phễu 6

cùng với đá từ máy nghiền hàm vừa sang lên máy sàng lần nữa Đá từ các cửa ra được các băng tải khác (không vẽ trên hình) chuyển ra xa

III Trang bị điện trên máy nghiền sàng

3.1 Đặc điểm chung:

Hệ thống nghiền sàng có thể được dẫn động bằng điện hoặc cơ Các hệ thống dẫn động điện có các đặc điểm cơ bản sau:

- Điều kiện làm việc khắc nghiệt: Môi trường làm việc của các máy nghiền sàng

ở các mỏ khai thác đá xây dựng Độ rung cao, bụi là những yếu tố ảnh hưởng rất nhiều đến khả năng làm việc của thiết bị, điều kiện vận hành liên tục, bảo dưỡng, sửa chữa duy trì khó khăn

- Chế độ làm việc quá tải: Trong quá trình làm việc, thiết bị thường xuyên phải vượt qua những quá tải ngắn hạn Các kết cấu cơ khí góp phần làm giảm bớt biên độ đỉnh của các quá độ, tuy nhiên không thể loại trừ được chúng

- Tính liên động trong dây chuyền: Các thiết bị trong hệ thống phải được khởi động và dừng theo trình tự xác định nhằm đảm bảo không gây ùn tắc vật liệu, gây quá tải trong quá trình khởi động và làm việc

3.2 Sơ đồ điện điều khiển máy nghiền sàng liên hợp

Phần III: Công nghệ sản xuất bê tông nhựa nóng

§1 Giới thiệu về trạm trộn bê tông nhựa nóng

I Giới thiệu chung:

Trạm trộn asphalt là một tổng thành gồm các cụm thiết bị, mỗi cụm thiết

bị phối hợp nhịp nhàng với nhau để trộn các hạt cốt liệu: đá, cát, phụ gia và nhựa đường ở trạng thái nhiệt độ cao thành thảm theo đúng yêu cầu kĩ thuật Trạm được đặt cố định, sản phẩm được chuyển đến công trình thi công nhờ xe chở thảm

Những thông số chính quyết định chất lượng thảm trộn:

+ Năng suất cao

+ Kết cấu gọn nhe, tổn hao ít nhiên liệu

+ Đảm bảo chống ô nhiễm môi trường, khả năng thu bụi đạt 90% những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 8µm

+ Tính tự động hoá cao: Tự động hóa quá trình định lượng và trộn Hệ thống kiểm soát nhiệt độ tập trung, tự động hóa

II Phân loại trạm trộn:

Có rất nhiều cách phân loại trạm trộn bê tông asphalt, trên thực tế có những cách phân loại thông dụng sau:

2.1 Phân loại theo tính cơ động của trạm

2.1.1 Trạm trộn asphalt cố định

Trạm trộn được đặt tại một mặt bằng cố định, móng kiên cố

Nhược điểm: Do trạm đặt cốt định nên khoảng cách đến công trình lớn, nhiệt độ thảm giảm thấp, chi phí vận chuyển sản phẩm cao Do vậy, trạm trộn asphalt cố định chỉ được dùng trong cung cấp thảm tại những nơi cần khối lượng thảm rất lớn hoặc làm việc lâu dài

2.1.2 Trạm trộn asphalt di động

Trạm trộn asphalt di động là loại trạm trộn có tính cơ động cao Tất cả các thiết bị của trạm thường được đặt trên một hệ thống móng thép hoặc bê tông bệ cao Do vậy, việc di chuyển trạm tới gần công trình thi công là khá dễ dàng, ít tốn kém, thời gian lắp đặt nhanh, thích hợp với mọi địa hình, mọi mặt bằng Sau khi đầm lèn sơ bộ là có thể bắt tay vận hành máy Do trạm ở gần công trình nên chi phí vận chuyển sản phẩm nhỏ, mất mát nhiệt trong quá trình vận chuyển ít, đảm bảo được nhiệt độ khi vận chuyển tới hiện trường, thích hợp với đặc điểm thi công công trình GTVT

2.2 Phân loại theo tính chất trộn

2.2.1 Trạm trộn theo chu kỳ

Là loại trạm trộn mà vật liệu đưa vào buồng trộn và lấy thảm ra khỏi buồng trộn theo từng mẻ Thông thường thùng trộn của các loại trạm này có kết cấu gồm các cánh khuấy lắp trên hai trục trộn quay ngược chiều nhau Vật liệu đưa vào gồm có: Cát, đá mạt, đá nhỏ, đá lớn được rang nóng và phụ gia Sau khi

đã được định lượng chính xác theo yêu cầu của mác thảm, cốt liệu được thả vào thùng trộn để trộn với nhựa đường nóng Nhựa đường nóng được bơm vào thùng trộn nhờ bơm nhựa và các ống phun Nhựa đường được phun dưới dạng phun sương bao bọc lấy các hạt cốt liệu Sau một thời gian hoà trộn đảm bảo chất lượng, thảm được xả xuống một lần qua cửa xả ở dưới đáy thùng trộn đưa vào

xe chở thảm Thông thường, khối lượng một mẻ trộn là từ 600kg-1500kg tuỳ theo công suất từng trạm

* Năng lượng tổn hao lớn

* Năng suất thường không cao

Do trạm trộn theo chu kỳ có ưu điểm khá lớn nổi bật nên hầu hết các công

ty xây dựng công trình giao thông thường dùng loại trạm này Thông thường công xuất của các trạm này đạt từ 30÷150 T/h

Trạm trộn liên tục được chia làm 2 loại dựa theo kiểu trộn:

Loại trộn cưỡng bức: Thùng trộn của loại trạm này có kết cấu gồm các

cánh khuấy lắp trên hai trục trộn quay ngược chiều nhau Nó được thiết kế để vừa khuấy trộn vừa đưa cốt liệu vào và vừa xả sản phẩm ở cửa ra

Ưu điểm của trạm trộn cưỡng bức

* Khả năng khuấy trộn đều

Nhược điểm

* Tốn quá nhiều năng lượng cho quá trình trộn

* Khả năng điều chỉnh thành phần % các loại hạt cốt liệu gặp khó khăn do dòng vật liệu được liên tục cấp vào thùng trộn

* Bộ phận định lượng cốt liệu có kết cấu phức tạp hơn

Loại trộn tự do: Thùng trộn là một tang quay tròn được đặt nghiêng một

góc nhất định, phía trong thùng trộn có các cánh nâng cốt liệu Vật liệu được đưa vào đầu trên tang và cho tang quay Nhờ vậy vật liệu vừa được nâng lên rồi rơi xuống tự do vừa được đi ra ngoài ống phun nhựa được bố trí ở tâm tang quay và phun liên tục

Ưu điểm của trạm trộn tự do:

*Năng suất cao

* Năng lượng chi phí thấp

Nhược điểm

* Chất lượng trộn không được đồng đều

* Khả năng điều chỉnh thành phần % các loại hạt cốt liệu gặp khó khăn do dòng vật liệu được liên tục cấp vào thùng trộn

* Bộ phận định lượng cốt liệu có kết cấu phức tạp hơn

2.3 Phân loại theo cách bố trí cụm máy

2.3.1 Trạm trộn bố trí trên mặt bằng

Loại trạm trộn này bố trí các cụm máy trên một mặt bằng, không có cụm máy nào nằm trên cụm máy nào

* Chiều cao lớn gây khó khăn công việc lắp đặt, sửa chữa bảo dưỡng

III Một số chỉ tiêu về trạm trộn asphalt

Để đánh giá một trạm trộn asphalt ta dựa vào các chỉ tiêu chung sau:

* Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của trạm trộn

* Chất lượng thảm trộn

* Kinh tế chi phí cho một khối thảm

* Chỉ tiêu khác: Kiểu dáng, tiếng ồn, bụi

3.1 Chất lượng thảm trộn

Chất lượng thảm trộn trong một trạm asphalt là một chỉ tiêu quan trọng nhất Việc đánh giá chất lượng thảm trọng trong một trạm asphalt thể hiện qua 3 yếu tố sau:

* Độ chính xác về thành phần các loại hạt cốt liệu trong thảm

* Độ đồng đều và chất lượng thảm trộn

* Nhiệt độ của thảm sau khi ra khỏi buồng trộn

Ba yếu tố này quyết định chất lượng thảm trong trạm trộn asphalt, nó ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng mặt đường nhựa

3.2 Chi phí kinh tế cho một khối thảm

Đây là một chỉ tiêu sự hoạt động có hiệu quả của một trạm trộn asphalt

Yêu cầu đặt ra là chi phí cho một khối thảm trộn là nhỏ

Chi phí cho một khối thảm trộn bao gồm:

* Chi phí về điện năng cho toàn trạm

* Chi phí về nhiên liệu đốt để gia nhiệt độ cốt liệu và gia phụ nhựa

* Chi phí về khấu hao các thiết bị của trạm

* Chi phí về xây dựng mặt bằng trạm trộn

3.3 Các chỉ tiêu khác

Trạm trộn có kiểu dáng công nghiệp đẹp, mang tính kỹ thuật cao

Trạm không gây tiếng ồn, ít bụi

Thao tác vận hành đơn giản, an toàn, bảo dưỡng, sửa chữa tiện lợi

Bảng 4: Các đặc tính kỹ thuật chủ yếu trạm trộn BTNN 45 T/h

1 Loại trạm: Trạm trộn cưỡng bức- chu kỳ

4 Thành phần cốt liệu qua mắt sàng (tiêu chuẩn)

6 Phễu chứa vật liệu nguội Chiếc 4

13 Tiêu hao nhiên liệu (dâu FO) cho một tấn sản

phẩm với đầu đốt ngoại

kg/T 7-8

16 Công suất điện thùng trộn kW 22

17 Thùng trộn kg/mẻ 700

Tự động

20 Định lượng vật liêu, sai số dưới 1%

24 Chế tạo từng khối lắp ráp trực tiếp trên nền đất