Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế trạm trộn bê tông nhựa

Với tác dụng lấp đầy vào các lỗ rỗng của khung cốt liệu, tạo một sự liên kết, chèn móc tốt giữa các cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ cát xay và cát sông thường được sử dụng trong chế tạo hỗn h

TÓM TẮT

Tên đề tài: Thiết kế trạm trộn Bê tông nhựa, công suất 120 tấn/giờ theo công nghệ rải nóng Thực nghiệm kiểm tra ảnh hưởng của thành phần cấp phối hạt đến khả năng chịu lưc của Bê tông nhựa

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Văn Duy MSSV: 109130013 Lớp: 13VLXD

1, Phần lý thuyết: Từ các số liệu được giao, tiến hành các công việc như sau:

+ Tìm hiểu các lý thuyết về Bê tông nhựa (BTN) và các công nghệ sản xuất BTN + Lựa chọn địa điểm xây dựng

+ Thiết kế dây chuyền công nghệ theo công suất đã cho

+ Tính cân bằng vật chất

+ Lựa chọn các thiết bị máy móc

+ Thiết kế bản vẽ chi tiết

+ Tính hạch toán kinh tế cho dự án

Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Duy Số thẻ sinh viên: 109130013

Lớp:13 VLXD Khoa:.Xây dựng Cầu đường Ngành: Công nghệ kỹ thuật VLXD

2 Đề tài thuộc diện: ☒ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

- Bài toán thiết kế cấp phối: BTNC Ddđ =12,5 và 9,5

- Địa điểm xây dựng: thành phố Đà nẵng

- Sản phẩm: BTNC Ddđ =12,5 và 9,5

- Đặc điểm công nghệ: Thiết kế trạm có cố định

Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Phần I

1 - Giới thiệu chung về bêtông nhựa

2 - Vật liệu sản xuất

3 - Lựa chọn địa điểm trạm trộn

4 - Lựa chọn công nghệ sản xuất, tính cấp phối

5 - Tính cân bằng vật chất

6 - Tính và lựa chọn thiết bị sản xuất

7 - Tính cân bằng nhiệt tang sấy

8- Tính toán kinh tế

Phần II

Thực nghiệm kiểm tra ảnh hưởng của của thành phần cấp phối hạt cốt liệu đến khả

4 Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung:

5 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 25./02./2019

6 Ngày hoàn thành đồ án: 10./06./2019

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 02 năm 2019

Trưởng Bộ môn……… Người hướng dẫn

-

LỜI NÓI ĐẦU

Trong xu thế phát triển xây dựng cơ bản hiện nay Nhà nước ta đã có sự định hướng với vật liệu và cấu kiện xây dựng cả trong sản xuất lẫn trong lưu thông phân phối theo

cơ chế thị trường có sự quản lý của Nhà nước Nhận thức rõ được tầm quan trọng của việc phát triển cơ sở hạ tầng, đặc biệt là mạng lưới giao thông, Đảng và Nhà nước ta luôn quan tâm đầu tư cho cơ sở hạ tầng giao thông nhằm thúc đẩy sự giao lưu kinh tế của đất nước nói riêng, hòa nhập nhanh chóng và sâu rộng với nền kinh tế của các nước khác trong khu vực và trên thế giới nói chung Trong những năm qua, với tốc độ phát triển kinh tế cao, Đà Nẵng đã và đang phấn đấu thành một đầu tàu kinh tế của cả miền Trung và Tây Nguyên Việc xây dựng các tuyến giao thông luôn được đặt lên hàng đầu, các tuyến đường mới mở, đang thi công hoặc nâng cấp, các dự án giao thông lớn như đường cao tốc Đà Nẵng - Quảng Ngãi, đường băng sân bay quốc tế Đà Nẵng, Quốc lộ 1A

Với tốc độ như thế, đòi hỏi phải có một nguồn cung cấp nguyên liệu ổn định và chất lượng Bê tông nhựa là một phần không thể thiếu của quá trình thi công đường Để có một nguồn cung cấp bê tông nhựa phục vụ cho quá trình xây dựng, chúng ta cần nhanh chóng xây dựng các trạm trộn có đủ công suất, công nghệ tiên tiến và cấp phối bê tông nhựa hợp lý để có thể cung cấp, phục vụ cho quá trình thi công các công trình đó

Bê tông nhựa là hỗn hợp cấp phối được hình thành từ sự phối hợp của nhiều thành phần cốt liệu khác nhau Với tác dụng lấp đầy vào các lỗ rỗng của khung cốt liệu, tạo một

sự liên kết, chèn móc tốt giữa các cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ (cát xay và cát sông) thường được sử dụng trong chế tạo hỗn hợp bê tông nhựa Thực tế cho thấy, do có sự chênh lệch

về giá thành giữa cát sông và cát xay nên quá trình chế tạo và thi công nhiều đơn vị thi công đã sử dụng một tỷ lệ cát sông tương đối lớn, điều này làm cho chất lượng bê tông nhựa bị giảm đáng kể do ảnh hưởng của hình dạng và trạng thái bề mặt của cốt liệu Nhằm mục đích đi sát với thực tế, nhận thấy được các nhu cầu cần thiết hiện nay và đề xuất một

tỷ lệ lựa chọn tối ưu cho cốt liệu nhỏ trong thiết kế và thi công hỗn hợp bê tông nhựa rải

nóng, nhóm chúng em thực hiện đề tài tốt nghiệp: “ Thiết kế trạm trộn sản xuất bê tông nhựa công suất 120 tấn/giờ theo công nghệ rải nóng Nghiên cứu ảnh hưởng thành phần cấp phối hạt cốt liệu đến khả năng chịu lực của bê tông nhựa”

Đồ án tốt nghiệp là học phần cuối cùng trong chương trình đào tạo của trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng, đây là đồ án thể hiện kiến thức tổng hợp và sự ứng dụng vào thực tế, đòi hỏi sinh viên phải có sự am hiểu rộng, biết cách tổ chức, thiết kế, tính toán khoa học và khả năng phân tích thị trường Qua nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp, em đã thể

của trạm trộn Đây là tiền đề giúp cho em có khả năng làm việc sau khi tốt nghiệp ra trường

Em chân thành kính cảm ơn sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của cô giáo Th.S Nguyễn Thị Tuyết An, cùng các thầy, cô giáo trong Bộ môn Vật liệu xây dựng, khoa Xây dựng Cầu đường, trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng và các bạn đã góp ý, bổ sung giúp em hoàn thành tốt đồ án này Em ghi nhận sâu sắc công lao to lớn của quý thầy cô, người

đã thắp lên ngọn lửa tri thức và nhân cách của chúng em Em kính chúc quý thầy cô sức khỏe dồi dào, tràn ngập hạnh phúc và tiếp tục giảng dạy lớp lớp thế hệ học trò để xã hội

có đội ngũ tri thức hùng mạnh và ngày càng phát triển

Bản thân em đã cố gắng nỗ lực, tìm tòi, học hỏi, cố gắng vận dụng các kiến thức đã

có, bám sát các tiêu chuẩn thiết kế và thi công hiện hành Nhưng do kiến thức còn non yếu, kinh nghiệm chưa nhiều và thời gian hạn hẹp, chắc rằng đồ án này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Kính mong các thầy cô, các bạn đóng góp ý kiến để bản thân em chỉnh sửa và hoàn thiện hơn

Đà Nẵng, tháng 06 năm 2019 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Duy

CAM ĐOAN

Trong suốt quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp, em xin cam đoan thực hiện tuyệt đối nghiêm túc đạo đức, liêm chính trong học tập và các hoạt động học thuật em sử dụng các số liệu lý thuyết, thực tế đều đúng với sự thật, không bịa đặt và không gian lận

Đà Nẵng, tháng 06 năm 2019 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Duy

MỤC LỤC

Phần I: 1

THIẾT KẾ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG NHỰA CÔNG SUẤT 40 TẤN/GIỜ 1

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÊ TÔNG NHỰA 1

1.1 Giới thiệu chung về bê tông nhựa (Bê tông asphalt) 1

1.1.1 Khái niệm 1

1.1.2 Phân loại về bê tông nhựa 2

1.1.3 Cấu trúc bê tông nhựa 5

1.1.4 Các yêu cầu chung đối với bê tông nhựa 7

1.1.5 Kết cấu mặt đường bê tông nhựa 7

Chương 2: VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG NHỰA 9

2.1 Cốt liệu 9

2.1.1.Đá dăm 9

2.1.1.1 Vai trò 9

2.1.1.2 Yêu cầu kỹ thuật 9

2.1.2 Cát 11

2.1.2.1 Vai trò 11

2.1.2.1.Yêu cầu kỹ thuật 11

2.1.3 Nhựa đường (bitum) 12

2.1.3.1 Vai trò 12

2.1.3.2 Yêu cầu kỹ thuật 12

2.1.4 Bột khoáng 13

2.1.4.1 Vai trò 13

2.1.4.2 Yêu cầu kỹ thuật 14

2.1.5 Phụ gia (Nếu cần): 14

Chương 3: LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM TRẠM TRỘN 15

3.1 Yêu cầu về địa điểm xây dựng 15

3.2 Các phương án chọn địa điểm 15

3.2.1 Sơ lược về thành phố Đà Nẵng và nhu cầu về BTN ở thành phố Đà Nẵng 16

3.3 Chọn địa điểm xây dựng nhà máy 17

Chương 4: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BÊ TÔNG NHỰA 21

4.1 Khái quát về công nghệ sản xuất 21

4.2 Phân loại trạm trộn và các phương pháp sản xuất bê tông nhựa 21

4.2.1.Phân loại trạm trộn: 21

4.2.2.Các phương pháp sản xuất bê tông nhựa 22

4.2.2.2 Phương pháp trộn theo chu kỳ cấp nhiệt trực 23

4.2.2.3 Phương pháp trộn liên tục cấp nhiệt trực 23

4.3 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 25

4.3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ và thuyết minh quá trình công nghệ 25

4.4 Các thiết bị chủ yếu của trạm 30

4.4.1 Kho cốt liệu 30

4.4.2 Bunke chứa và định lượng cốt liệu nguội 31

4.4.3 Bunke chứa và định lượng cốt liệu nóng 31

4.4.4 Băng tải cao su nằm ngang 31

4.4.5 Sàng thô 31

4.4.6 Băng tải cao su nghiêng 31

4.4.7 Tang sấy vật liệu 31

4.4.8 Gầu nâng 32

4.4.9 Sàng phân loại 32

4.4.10 Hệ thống lọc bụi 32

4.4.11 Hệ thống cấp nhiên liệu đốt 32

4.4.12 Hệ thống nấu nhựa và bơm nhựa 32

Chương 5: BÀI TOÁN CẤP PHỐI 33

5.1 Lý thuyết chung tính toán cấp phối bê tông nhựa 33

5.1.1 Khái niệm 33

5.1.2 Nguyên tắc thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa theo phương pháp Marshall 33

5.1.3 Các giai đoạn và nội dung thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa 34

5.1.4 Trình tự thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa 35

Chương 6: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 45

6.2 Khối lượng sản phẩm 45

6.3 Tính toán cho dây chuyền công nghệ 46

6.3.1 Định mức hao hụt trên từng công đoạn 46

6.3.2 Tính cân bằng vật chất 49

a, Đối với BTNC 19 49

b, Đối với BTNC 12.5 68

Chương 7: TÍNH VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ SẢN XUẤT 87

7.1 Tuyến cốt liệu 87

7.2 Tuyến bột khoáng 103

7.3.Tuyến nhựa 105

7.4.Các thiết bị phụ trợ khác 106

Chương 8: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT TANG SẤY 108

8.1 Nhiên liệu sử dụng 108

8.1.1 Khái niệm 108

8.1.2 Phân loại 108

8.1.3 Chỉ tiêu chất lượng 109

8.1.4 Công dụng 109

8.1.5 Bảo quản 110

8.1.6 Thành phần chất cháy của nguyên liệu dần FO 110

8.2 Tính cháy nhiên liệu 110

8.3 Tính cân bằng nhiệt tang sấy 112

8.3.1 Tính toán cho BTNC19 112

8.3.1.1 Phần nhiệt cung cấp 12

8.3.1.2 Phần nhiệt tiêu tốn 113

8.3.1.3 Phương trình cân bằng nhiệt cho tang sấy 115

Chương 9: TỔNG VỐN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG NHÀ MÁY 116

9.1 Kiến trúc trạm trộn 116

9.2 Điện nước 117

9.3 Hạch toán kinh tế 118

9.3.1 Mục đích, nội dung hạch toán kinh tế 118

9.3.2 Xác định chỉ tiêu sản xuất vốn đầu tư xây dựng cơ bản 118

9.3.2.1 Vốn đầu tư trang thiết bị máy móc 118

9.3.2.2 Vốn đầu tư xây lắp 120

9.3.2.3 Tổng vốn đầu tư xây dựng cơ bản 121

9.3.3 Hoạch toán giá thành sản phẩm 121

9.3.4 Xác định thời hạn thu hồi vốn 126

Phần II: THỰC NGHIỆM KIỂM TRA ẢNH HƯỞNG CỦA THÀNH PHẦN CẤP PHỐI HẠT CỐT LIỆU ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA BÊ TÔNG NHỰA 128

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 128

1.1 Đặt vấn đề 128

1.2 Mục tiêu đề tài 128

1.3 Tài liệu tham khảo 128

Chương 2: THÍ NGHIỆM KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG BÊ TÔNG NHỰA 128

2.1 Nguồn gốc vật liệu 128

2.1.1 Đá 128

2.1.2 Cát 128

2.1.3 Bột khoáng 128

2.1.4 Nhựa đường 128

2.2 Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu 128

2.2.1 Cát sông 128

2.2.1.1 Khối lượng riêng, khối lượng thể tích, độ hút nước 128

2.2.2 Cát xay 129

2.2.2.1 Khối lượng riêng 129

2.2.3 Đá 130

2.2.3.1 Khối lượng riêng, khối lượng thể tích, độ hút nước 131

2.2.3.2 Độ nén dập đá dăm 131

2.2.3.3 Độ hao mòn LA của đá dăm 133

2.2.4.1 Thành phần hạt 133

2.2.4.2 Độ ẩm 134

2.2.4.3 Chỉ số dẻo 134

2.2.5 Bitum 134

2.2.5.1 Độ kim lún 134

2.2.5.3 Nhiệt độ hóa mềm 136

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CỐT LIỆU LỚN ĐẾN CÁC KHẢ NĂNG CHỐNG MÀI MÒN BỀ MẶT CỦA BÊ TÔNG NHỰA 139

3.1 Đối tượng thiết kế 139

3.2 Thiết kế cấp phối 139

3.2.1 Định hướng thiết kế 139

3.2.2 Thiết kế cấp phối 139

3.3 Xác định hàm lượng nhựa tối ưu 141

3.3.1 Dự đoán hàm lượng nhựa tối ưu 141

3.3.2 Chế tạo mẫu uốn, nén 40x40x160 mm 143

3.3.3 Thí nghiệm và tính toán các chỉ tiêu đặc tính thể tích của hỗn hợp BTN 143

3.3.3.1 Kích thước các tổ mẫu 143

3.3.3.2 Thí nghiệm xác định cường độ nén và uốn 144

Thí nghiệm với cát sông 146

Thí nghiệm với cát xay 147

3.4 Kết luận 149

TÀI LIỆU THAM KHẢO 150

PHẦN I: THIẾT KẾ TRẠM TRỘNBÊ TÔNG NHỰA NÓNG CÔNG SUẤT 120 TẤN/H

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÊ TÔNG NHỰA

1.1 Giới thiệu chung về bê tông nhựa nóng (Bê tông asphalt)

1.1.1 Khái niệm

1.1.1.1 Khái niệm về hỗn hợp bê tông nhựa nóng

Hỗn hợp bê tông nhựa là hỗn hợp gồm: cốt liệu lớn (đá dăm các cỡ), cốt liệu nhỏ (cát sông, cát xay, bột khoáng) và chất kết dính hữu cơ (bitum) được phối hợp theo tỷ lệ hợp lý,nhào trộn đồng đều ở điều kiện thích hợp thành một hỗn hợp đồng nhất

1.1.1.2 Khái niệm bê tông nhựa

Bê tông nhựa (bê tông asphalt hay asphalt bê tông) là vật liệu đá nhân tạo, thành phần cấu trúc gồm: cốt liệu lớn (đá dăm các cỡ), cốt liệu nhỏ (cát sông, cát xay) và đá chất kết dính asphalt bột khoáng (chất kết dính hữu cơ kết hợp bột khoáng) ở trạng thái rắn được làm đặc và rắn chắc từ hỗn hợp bê tông nhựa Bê tông nhựa là vật liệu chủ yếu dùng trong xây dựng mặt đường

Bê tông nhựa nóng (Hot mix asphalt, HMA) được sản xuất bằng cách đốt nóng nhựa đường để tăng cường độ nhớt và rang khô vật liệu để loại hết hơi ẩm trước khi trộn Việc trộn được thực hiện thông thường với cốt liệu trên 1500C kết hợp với nhựa thường 40/50 hoặc 60/70 và trên 1660C khi dùng nhựa polime Việc thảm và lu lèn phải được thực hiện khi bê tông nhựa còn nóng (t0 ≥ 1200C)

Ưu điểm của bê tông nhựa:

- Sử dụng vật liệu đá thiên nhiên (chiếm 95% khối lượng hỗn hợp BTN)

- Sử dụng chất kết dính hữu cơ: có khả năng liên kết ở dạng màng mỏng, có tính bền với nước, bền với axit vô cơ

- Có khả năng chịu lực tốt, có tính đàn hồi

- Công nghệ chế tạo tương đối đơn giản

Tuy nhiên, BTN kém bền trong môi trường có các dung môi hữu cơ, nhanh già hóa

và nhạy cảm với nhiệt độ nên dễ mất tính ổn định

1.1.1.3 Vai trò của bê tông nhựa trong xây dựng công trình giao thông

Cùng với sự phát triển ngày một nhanh chóng của các công trình giao thông (quốc

lộ, đường đô thị…),BTN cũng được sử dụng ngày một rộng rãi và trở nên phổ biến Bê tông nhựa phù hợp với mọi cấp đường, có thể được dùng làm lớp móng, lớp liên kết hay lớp mặt, được dùng phổ biến trong thi công đường bộ, sân bay, bến bãi Chất lượng khai thác cũng như tuổi thọ của các công trình đường giao thông phụ thuộc rất lớn vào

1.1.2 Phân loại bê tông nhựa

Bê tông nhựa là vật liệu khoáng - bitum có chất lượng cao Ngoài ra, còn có các loại hỗn hợp khác như: vật liệu đá nhựa macadam, đá nhựa cấp phối đặc, đá nhựa cường độ cao, đá nhựa hạt mịn (vữa asphalt), hỗn hợp tạo nhám, đá nhựa thấm nước.Sự khác nhau

cơ bản giữa hỗn hợp asphalt và đá nhựa là cấp phối của hỗn hợp Cấp phối cốt liệu trong asphalt thường bao gồm cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ và bột khoáng Trong các hỗn hợp đá nhựa thường ít sử dụng bột khoáng Các hỗn hợp tạo nhám và đá nhựa thấm nước thường

sử dụng các cấp phối gián đoạn

Bê tông nhựa còn có thể được chế tạo từ các loại bitum polyme hoặc các loại nhũ tương bitum Cường độ của BTN thay đổi từ(1÷15) Mpa và phụ thuộc vào nhiệt độ.Theo tiêu chuẩn TCVN 8819 - 2011 của Bộ Giao Thông Vận Tải,bê tông nhựa có thể được phân loại như sau:

1.1.2.1.Theo độ rỗng dư

Theo độ rỗng dư, bê tông nhựa được phân ra 2 loại:

- Bê tông nhựa chặt (viết tắt là BTNC): có độ rỗng dư từ (3÷6)%, dùng làm lớp mặt trên và lớp mặt dưới Trong thành phần hỗn hợp bắt buộc phải có bột khoáng

- Bê tông nhựa rỗng (viết tắt là BTNR): có độ rỗng dư từ (7÷12)% và chỉ dùng làm lớp móng

1.1.2.2 Theo đặc tính của cấp phối hỗn hợp vật liệu

Theo đặc tính của cấp phối cốt liệu, bê tông nhựa được phân thành các loại:

- Bê tông nhựa có cấp phối chặt (dense graded mix)

- Bê tông nhựa có cấp phối gián đoạn (gap graded mix)

- Bê tông nhựa có cấp phối hở (open graded mix)

1.1.2.3 Theo vị trí và công năng trong kết cấu mặt đường

Theo vị trí và công năng trong kết cấu mặt đường, BTN thường được phân thành các

loại:

Bê tông nhựa có độ nhám cao, tăng khả năng kháng trượt: sử dụng cho đường ô tô cấp cao, đường cao tốc, các đoạn đường nguy hiểm Lớp bê tông nhựa này được phủ trên mặt bê tông nhựa, ngay sau khi thi công các lớp bê tông nhựa phía dưới hoặc được

phủ sau này, khi nâng cấp mặt đường

- Bê tông nhựa dùng làm lớp mặt (surface course mixture) thường sử dụng bê tông

nhựa chặt, bao gồm:

+Bê tông nhựa dùng làm lớp mặt trên (wearing course mixture)

+ Bê tông nhựa dùng làm lớp mặt dưới (binder course mixture)

- Bê tông nhựa dùng làm lớp móng (base course mixture): loại BTNC và BTNR đều

có thể sử dụng làm lớp móng BTNR có giá thành thấp hơn do không cần sử dụng bột khoáng và hàm lượng nhựa thấp hơn so với BTNC

- Bê tông nhựa cát (sand-asphalt mixture): sử dụng làm lớp mặt tại khu vực có tải trọng xe không lớn, vỉa hè, làn dành cho xe đạp, xe thô sơ Có thể sử dụng để làm một lớp bù vênh mỏng trước khi rải lớp bê tông nhựa lên trên Cốt liệu sử dụng cho bê tông nhựa cát là cát nghiền, cát tự nhiên hoặc hỗn hợp của hai loại cát này

1.1.2.4 Theo kích cỡ hạt lớn nhất danh định

a/ Bê tông nhựa chặt

Theo kích cỡ hạt lớn nhất danh định của bê tông nhựa chặt, được phân ra 4 loại:

- Bê tông nhựa chặt có cỡ hạt lớn nhất danh định là 9.5 (mm) (và cỡ hạt lớn nhất là

Giới hạn về thành phần cấp phối hỗn hợp cốt liệu (thí nghiệm theo TCVN 7572 -

2 : 2006) và phạm vi áp dụng của các loại BTNC quy định tại Bảng 1.1

Bảng 1.1.Cấp phối hỗn hợp cốt liệu BTNC theoTCVN 8819-2011

3.Hàm lượng nhựa đường

tham khảo, % khối lượng

HHBTN

5.2÷6.2 5.0÷6.0 4.8÷5.8 6.0÷7.5

b/ Bê tông nhựa rỗng

Theo kích cỡ hạt lớn nhất danh định của bê tông nhựa rỗng, được phân ra 3 loại:

- Bê tông nhựa rỗng có cỡ hạt lớn nhất danh định là 19 (mm) (và cỡ hạt lớn nhất là

Giới hạn về thành phần cấp phối hỗn hợp cốt liệu (thí nghiệm theo TCVN 7572 - 2 :

2006) và phạm vi áp dụng của các loại BTNR quy định tại Bảng 1.2

Bảng 1.2.Cấp phối hỗn hợp cốt liệu BTNR theo TCVN 8819-2011

3.Hàm lượng nhựa đường tham

khảo, % khối lượng hỗn hợp bê tông

nhựa

4.0÷5.0 3.5÷4.5 3.0÷4.0

1.1.3 Cấu trúc bê tông nhựa

Bê tông nhựa là một loại vật liệu xây dựng có cấu trúc thuộc loại cuội kết nhân tạo, trong đó cốt liệu khoáng vật được kết dính lại với nhau nhờ chất liên kết asphalt Đây là một hệ phân tán không đồng nhất, có mặt phân tán giữa pha phân tán (cốt liệu) và môi trường phân tán (nhựa)

Tùy theo đặc tính liên kết giữa các hạt tiếp xúc nhau và các yếu tố bên ngoài (nhiệt độ) mà cấu trúc bê tông nhựa có dạng đông tụ hay ngưng tụ:

- Khi nhiệt độ tăng : Cấu trúc đông tụ chuyển thành cấu trúc ngưng tụ

- Khi nhiệt độ giảm: Cấu trúc ngưng tụ chuyển thành cấu trúc đông tụ

*Cấu trúc của bitum và vật liệu khoáng được hình thành do :

- Liên kết vật lý: do bề mặt vật liệu khoáng hấp phụ bitum lỏng và quá trình bitum khuếch tán có chọn lọc vào bề mặt vật liệu khoáng tạo ra 3 vùng bitum trên bề mặt hạt cốt liệu:

+ Vùng bitum hấp phụ giàu asphalt

+ Vùng bitum được cấu trúc hóa định hướng các nhóm nhựa phân cực

+ Vùng bitum tự do

- Liên kết hóa học: do thành phần axit asphalt trong bitum lien kết với các ion dương trong vật liệu khoáng dạng bazơ Liên kết này bền hơn rất nhiều lần so với liên kết vật

lý

Có thể phân loại cấu trúc bê tông nhựa theo các cách sau :

* Theo mô hình 2 pha :

- Pha rắn: Cốt liệu lớn,cốt liệu nhỏ, bột khoáng

-Pha dẻo: Bitum

* Theo mô hình đơn giản :

-Khung sườn: cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ

- Chất kết dính: bitum và bột khoáng

* Theo mô hình 3 cấu tử:

-Cấu trúc vi mô: bitum và bột khoáng tạo thành chất kết dính asphalt

-Cấu trúc trung gian: cát và chất kết dính asphalt tạo thành vữa asphalt

- Cấu trúc vĩ mô: đá dăm và vữa asphalt tạo thành bê tông asphalt

* Theo tỷ lệ giữa các thành phần vật liệu, cấu trúc BTN được chia làm 2 loại : -Cấu trúc có khung: hệ số lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt của bộ khung và đá dăm bằng chất liên kết asphalt là nhỏ hơn 1 Chất liên kết asphalt không dễ dàng chuyển động, những hạt đá dăm và cát tiếp xúc với nhau trực tiếp qua lớp cứng bitum tạo cấu trúc Đá dăm không chuyển động cùng với vữa asphalt (bột khoáng từ 4 ÷ 14 %; bitum từ 5÷7 %)

Sự có mặt của khung cứng làm tăng độ ổng định động của lớp phủ mặt đường

-Cấu trúc không có khung: hệ số lấp đầy lỗ rỗng của bộ khung cát và đá dăm là lớn hơn 1.Đá dăm và cát chuyển động do lượng thừa của chất kết dính asphalt Cường độ

và độ dính kết của cấu trúc này giảm khi chịu nhiệt, làm cho lớp phủ mặt đường bị biến dạng dẻo

Cấu trúc tối ưu của bê tông nhựa phụ thuộc vào: thành phần chất lượng vật liệu, công nghệ sản xuất và việc lựa chọn thành phần hỗn hợp bê tông nhựa

1.1.4.Các yêu cầu chung đối với bê tông nhựa

Bê tông nhựa là một loại vật liệu đặc biệt với các tính chất thay đổi nhiều theo nhiệt

độ của môi trường và theo mùa Vào mùa hè nhiệt độ bê tông trong lớp phủ mặt đường

có thể đạt (50÷60)0C, cường độ chỉ còn (1÷1.5)MPa, bê tông nhựa trở nên dẻo và có thể

bị chảy Về mùa đông, cường độ đạt từ (10÷15)MPa, bê tông nhựa trở nên đàn hồi thậm chí có thể dòn

Trong cả năm, mức độ tải trọng chuyển động trên mặt đường là thay đổi Như vậy, việc thiết kế thành phần bê tông, thiết kế kết cấu mặt đường, thiết kế công nghệ thi công

là một bài toán rất là phức tạp để đảm bảo yêu cầu thay đổi trạng thái ứng suất biến dạng trong các điều kiện thay đổi về tải trọng trong nhiệt độ khác nhau Bài toán đó được giải quyết bằng cách lựa chọn dạng, kiểu, vật liệu, kết cấu mặt đường hợp lý có xét đến sự phù hợp giữa điều kiện vận tải và khí hậu Bê tông nhựa cần đảm bảo các yêu cầu về cường độ, độ ổn định, biến dạng ở nhiệt độ cao và chống lại sự phá hoại do nứt ở nhiệt

độ thấp Khi đảm bảo được các yếu tố trên bê tông nhựa có thể đạt tuổi thọ từ 15 đến 20 năm

1.1.5 Kết cấu mặt đường bê tông nhựa

Kết cấu mặt đường ô tô chủ yếu gồm một số lớp: lớp mặt, móng và lớp nền móng Kết cấu mặt đường có khả năng phân bố hiệu quả tải trọng xe,đảm bảo khả năng chịu tải, tuổi thọ chi phí đầu tư xây dựng và bảo dưỡng hợp lý Kết cấu mặt đường được thiết

kế để đảm bảo dưới tác dụng của tải trọng xe ứng suất trên mặt đường và nền đường không vượt quá các giới hạn cho phép

Ngày nay, tải trọng trục xe thiết kế thường từ (10÷13) tấn, trong tương lai có thể lên đến 15 tấn Tải trọng của máy bay có thể phát triển trên 25 tấn Các tác động của môi trường như độ ẩm,lượng mưa, mực nước ngầm, các điều kiện khí hậu cũng ảnh hưởng lớn đến chất lượng mặt đường

Lớp mặt đường thường cấu tạo từ (2÷3) lớp có chiều dày từng lớp tùy theo tải trọng thiết kế: lớp trên thường được gọi là lớp áo (lớpmặt) Lớp này thường sử dụng bê tông nhựa chặc hạt nhỏ Lớp dưới thường sử dụng bê tông nhựa chặt hạt trung hoặc lớn hoặc

bê tong nhựa rỗng hạt trung hoặc hạt lớn Trường hợp đường giao thông nội bộ, bề rộng mặt đường ≤ 5 (m) có thể thiết kế một lớp BTNC hạt trung Lớp trên của mặt đường phải đảm bảo khả năng chống lại biến dạng dưới tác dụng của tải trọng xe, không thấm nước để bảo vệ lớp dưới của mặt đường Trong những con đường đặc biệt có thể sử dụng các lớp đá bitum rỗng thấm nước hoặc các lớp mattít nhựa cứng

Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo kết cấu nền áo đường

Mặt đường bê tông nhựa là loại mặt đường chính trong giao thông đô thị, ngoài đô thị, đường cao tốc và đường nhiều xe chạy

Lớp móng là bộ phận kết cấu chính trong kết cấu mặt đường để phân bố tải trọng đảm bảo các lớp dưới không bị quá tải Đây là lớp chịu lực chính, có khả năng chống lại biến dạng dư và sự nứt gãy do mỏi và ứng suất phát sinh do chênh lệch nhiệt độ Lớp móng có thể chia ra làm 2 lớp: lớp móng trên và lớp móng dưới (lớp cấp phối đá dăm tiêu chuẩn) Lớp móng trên thường sử dụng các vật liệu dính kết, lớp móng dưới sử dụng vật liệu có gia cường Các vật liệu dính kết bao gồm bê tông nhựa có độ rỗng cao, vật liệu khoáng–bitum, các vật liệu đá hoặc nền móng được gia cường bằng chất dính kết

vô cơ Lớp gia cường gồm đá dăm, cát, vật liệu khoáng từ các đồi hoặc các sản phẩm chất thải công nghiệp Tầng móng cũng có thể sử dụng các loại bê tông nghèo

Lớp nền móng của kết cấu mặt đường cơ bản gồm 2 lớp: lớp nền trên thường bằng vật liệu hạt có chất lượng tốt, lớp nền dưới là đất tự nhiên hoặc đất đã được gia cố nhằm tạo lập lớp mặt tốt của nền đường Đôi khi cũng bổ sung một số lớp: lớp phủ nền có thể bằng đất tự nhiên hoặc cốt liệu hạt thô được gia cố vôi và xi măng Lớp thoát nước tự

do để tạo thành một lớp thoát nước ra khỏi mặt đường bằng độ dốc ngang lớp này có thể dùng cát với tiêu chuẩn kỹ thuật đảm bảo

*Chú ý: Không phải khi nào kết cấu áo đường cũng có đủ tất cả các lớp như sơ đồ cấu

tạo trên mà tùy thuộc vào yêu cầu xe chạy, loại áo đường, cấp đường, điều kiện cụ thể

ở khu vực xây dựng mà cấu tạo hợp lý

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG NHỰA

2.1 Cốt liệu

Cốt liệu đóng vai trò rất quan trọng trong hỗn hợp bê tông nhựa Nó chiếm khoảng (92÷96) % tổng khối lượng vật liệu trong bê tông nhựa và chiếm khoảng trên 30% giá thành của kết cấu mặt đường Vì vậy, nó ảnh hưởng khá nhiều tới giá thành xây dựng Cốt liệu dùng cho BTN bao gồm các thành phần chủ yếu sau:

- Cốt liệu lớn (đá dăm): bao gồm các cỡ đá dăm phù hợp với yêu cầu của cấp phối thiết kế, được khai thác từ các mỏ đá

- Cốt liệu nhỏ (cát): cát dùng cho bê tông nhựa gồm 2 loại là cát sông và cát xay + Cát sông: được khai thác ở các con sông có trữ lượng lớn

+ Cát xay: được mua từ các trạm nghiền sàng đá

2.1.1.2 Yêu cầu kỹ thuật

Các chỉ tiêu chất lượng của đá dăm hay sỏi để chế tạo bê tông asphalt cũng được xác định như khi chế tạo bê tông xi măng nặng Đá dăm dùng để chế tạo bê tông asphalt

có thể là đá dăm sản xuất từ đá thiên nhiên, đá dăm chế tạo từ cuội, cũng như đá dăm chế tạo từ xỉ lò cao, nhưng phải phù hợp với các yêu cầu của quy phạm Không cho phép dung đá dăm chế tạo từ đá vôi sét, sa thạch sét và phiến thạch sét Thành phần hạt của

đá dăm hay sỏi được phân ra ba nhóm (20÷40) mm; (10÷20) mm và (5÷10) mm

Đá dăm cần phải liên kết tốt với bitum Về mặt này thì các loại đá vôi,đôlômit, điaba tốt hơn các loại đá axit Nếu dùng loại đá liên kết kém vớibitum phải gia công đá bằng chất phụ gia hoạt tính như vôi, xi măng hoặc cho thêm chất phụ gia hoạt động bề mặt vào bitum Đá cần phải sạch, lượng ngậm chất bẩn không được lớn hơn 1% theo khối lượng

Đá dăm được nghiền từ đá tảng, đá núi Không được dùng đá xay từ đá mác nơ, sa thạch, diệp thạch sét

Riêng với BTNR được dùng cuội sỏi nghiền vỡ, nhưng không được quá 20% khối

Các chỉ tiêu cơ lý của đá dăn dùng làm cho bê tông nhựa phải thỏa mãn các yêu cầu quy định tại Bảng 2.1

Bảng 2.1 Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho đá dăm

Các chỉ tiêu

Quy định

Phương pháp thử

Lớp mặt trên

2 Độ hao mòn khi va đập trong

(**): Trường hợp nguồn đá dăm sử dụng để chế tạo bê tông nhựa có độ dính bám với nhựa đường nhỏ hơn cấp 3, cần thiết phải xem xét các giải pháp, hoặc sử dụng chất phụ gia tăng khả năng dính bám (xi măng, vôi, phụ gia hóa học) hoặc sử dụng đá dăm từ nguồn khác đảm bảo độ dính bám

2.1.2 Cát

2.1.2.1.Vai trò

Cát có vai trò lấp các lổ rỗng giữa các hạt của sườn đá dăm, làm tăng độ ổn định của sườn và cùng với đá dăm tạo thành cốt liệu khoáng vật của bê tông nhựa Ngoài ra, cát

trong bê tông nhựa còn có tác dụng làm giảm bớt lượng nhựa và bột khoáng cần thiết để lấp đầy các lổ rỗng, nhờ đó làm giảm giá thành nguyên vật liệu sử dụng (vì nhựa và bột khoáng đều là những nguyên vật liệu đắt tiền)

2.1.2.2 Yêu cầu kỹ thuật

Cát dùng để chế tạo bê tông nhựa là cát thiên nhiên, cát xay hoặc hỗn hợp cát thiên nhiên và cát xay

Cát thiên nhiên không được lẫn tạp chất hữu cơ (gỗ, than ).Đối với cát thiên nhiên chỉ dùng cát lớn và cát vừa Nếu không có cát lớn có thể dùng cát hạt nhỏ theo nguyên tắc cấp phối không liên tục Cát cần sạch, hàm lượng bụi, sét không được lớn hơn 3% Cát xay phải được nghiền từ đá có cường độ nén không nhỏ hơn cường độ nén của

đá dùng để sản xuất ra đá dăm

Cát sử dụng cho bê tông nhưa cát (BTNC 4.75) phải có hàm lượng nằm giữa hai cỡ sàng 4.75 mm – 1.18 mm không dưới 18%

Các chỉ tiêu cơ lý của cát phải thỏa mãn yêu cầu quy định tại TCVN7570-2006

Bảng 2.2 Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho cát

Chỉ tiêu Quy định Phương pháp thử

2.1.3.2 Yêu cầu kỹ thuật

Nhựa đường thường dùng để chế tạo bê tông nhựa là loại nhựa đường đặc, gốc dầu

mỏ thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật quy định tại TCVN 7493-2005

Nhựa đường 60/70 rất thích hợp để chế tạo các loại BTNC và BTNR Nhựa đường 85/100 rất thích hợp chế tạo BTNC 4.75

Bảng 2.3 Các chỉ tiêu chất lượng của bitum

Tên chỉ tiêu

Mác theo độ kim lún

Phương pháp thử

40 – 50 60 – 70 85 - 100 Min Max Min Max Min Max

Độ kim lún ở 250C, 0,1

TCVN 7495:2005

Độ kéo dài ở 250C, 5

Điểm hóa mềm (dụng cụ

vòng và bi), 0C 49  46  43  7497:2005 TCVN Điểm chớp cháy (cốc mở

7498:2005 Tổn thất khối lượng sau

gia nhiệt 5 giờ, 1630C, %  0,5  0,5  0,8 TCVN

7499:2005

Tỷ lệ độ kim lún sau gia

nhiệt 5 giờ, 1630C so với

Ngoài ra, còn có các loại nhựa khác cũng được sử dụng để chế tạo bê tông nhựa như: nhựa đường polyme, nhựa đường nhũ tương, nhựa đường MC Chúng là các chế

phẩm của nhựa đường ở dạng lỏng, chứa trong các thùng phuy hay vận chuyển bằng các

bê tông nhựa cũng tăng lên

Bột khoáng có tỷ diện tích bề mặt rất lớn, vào khoảng (250÷300) m2/kg, nó có ái lực mạnh với nhựa, biến nhựa từ trạng thái khối, giọt thành trạng thái màng mỏng, bao bọc các hạt khoáng vật Nó có tác dụng như một chất phụ gia làm cho nhựa tăng thêm

độ nhớt, tăng khả năng dính kết và tăng tính ổn định nhiệt

Khi trộn với bitum trong hỗn hợp bê tông nhựa, bột khoáng cần tạo nên một lớp hoạt tính,ổn định nước Mối quan hệ vật lý, hóa học giữa bề mặt hạt bột khoáng và bitum làm tăng cường độ của bê tông nhựa, nhưng cũng làm tăng tính giòn của nó Vì vậy, lượng bột khoáng trong bê tông nhựa chỉ được dùng trong một giới hạn nhất định để tránh làm tăng tốc độ hóa già của bitum trong bê tông nhựa

2.1.4.2.Yêu cầu kỹ thuật

Bột khoáng là sản phẩm được nghiền từ đá các-bô-nát (đá vôi canxit, đolomit ) có cường độ nén của đá gốc lớn hơn 20 (Mpa), từ xỉ bazo của lò luyện kim hoặc xi măng

Đá các-bô-nát dùng sản xuất bột khoáng phải sạch, không được lẫn tạp chất hữu cơ, hàm lượng chung bụi bùn sét không quá 5% Bột khoáng cần phải khô, xốp khi trộn với bitum không được vón cục, có khả năng hút bitum tốt và phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

độ rỗng khi lèn chặt dưới tải trọng 400(daN/cm2) đối với tro, bụi xi măng, xỉ không lớn hơn 45%, còn đối với loại bột đá đặc chắc không lớn hơn 40%

Các chỉ tiêu của bột khoáng phải thỏa mãn các yêu cầu quy định tại Bảng 2.4

Bảng 2.4 Các yêu cầu đối với bột khoáng

Chỉ tiêu Quy định Phương pháp thử

TCVN 7572-2: 2006

2.1.5 Phụ gia: ( Nếu cần)

Phụ gia nhằm giúp cải thiện các tính chất của vật liệu và nâng cao chất lượng của bê tông nhựa như:

+ Nâng cao tính dính bám nhựa – đá

+ Nâng cao chất lượng của bê tông nhựa: tăng tính ổn định nhiệt, ẩm

+ Giúp nhựa bọc đều các viên đá, tạo thuận lợi trong quá trình thi công (dễ vận chuyển,rãi và lu lèn…)

+ Làm cho mặt đường nhanh hình thành cường độ,giảm tính hóa già

Ngoài ra, phụ gia có thể là các chất phụ gia kích động bề mặt (như vôi,xi măng ): gia công trước bề mặt của vật liệu khoáng loại axit, hoặc để cải thiện quá trình công nghệ chế tạo hỗn hợp nhựa khi vật liệu còn ẩm

Chương 3:

LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM TRẠM TRỘN

3.1 Yêu cầu về địa điểm xây dựng

- Phải gần nguồn cung cấp nguyên liệu để thuận lợi và chủ động cho quá trình cung cấp vật liệu nhằm giảm chi phí sản xuất, hạ giá thành sản phẩm

- Địa hình phải bằng phẳng thuận lợi cho việc thi công trạm, vận chuyển nguyên liệu đến trạm trộn và vận chuyển sản phẩm đến nơi thi công được dễ dàng

- Khu vực đặt trạm trộn phải xa khu dân cư để hạn chế vấn đề ô nhiễm do trạm trộn gây ra

- Trạm trộn phải gần các tuyến giao thông đặc biệt là các tuyến đường chính để thuận lợi cho quá trình vận chuyển

3.2 Các phương án chọn địa điểm

3.2.1 Sơ lược về thành phố Đà Nẵng và nhu cầu về BTN ở thành phố Đà Nẵng

Đà Nẵng là một thành phố thuộc vùng Nam Trung Bộ, Việt Nam Đây là trung tâm kinh tế, văn hóa, giáo dục và công nghệ lớn của khu vực miền Trung – Tây Nguyên Đà Nẵng hiện là một trong 13 đô thị loại 1 và đồng thời là một trong 5 thành phố trực thuộc Trung ương ở Việt Nam

Thành phố Đà Nẵng nằm ở vị trí trung độ của Việt Nam, có vị trí trọng yếu cả về kinh tế - xã hội và quốc phòng, an ninh, là đầu mối giao thông quan trọng về đường bộ, đường sắt, đường biển và đường hàng không Ngoài ra, Đà Nẵng còn nằm trên trục giao thông Bắc - Nam về đường bộ, đường sắt, đường biển và đường hàng không, là một trong những cửa ngõ quan trọng ra biển của Tây Nguyên và các nước Lào, đông bắc Campuchia, Thái Lan và Myanma

Hệ thống giao thông đường bộ của thành phố Đà Nẵng tương đối phát triển Từ năm

1996, với 97 đường phố có tổng chiều dài 299 973 km thì đến cuối năm 2010 thành phố

Đà Nẵng có 1002 đường phố với tổng chiều dài 848 473km, đa số là đường bê tông nhựa, chất lượng mặt đường tương đối tốt Trung bình mỗi năm hoàn thành xây dựng đưa vào khai thác, sử dụng 39.2 km/năm Mật độ đường đạt 4.72 km/km2

Theo định hướng phát triển kết cấu hạ tầng giao thông thành phố đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 thúc đẩy triển khai các dự án trên hoặc đi qua địa bàn như đường cao tốc Đà Nẵng - Quảng Ngãi, đường Hồ Chí Minh đoạn La Sơn – Túy Loan Trong những năm đến dự kiến sẽ hoàn thành nâng cấp, cải tạo các đường: Bà Huyện Thanh

hành xây dựng mới một số đường trục của thành phố như trục ngang số 5 (đoạn từ QL1A qua đường cao tốc đến QL14B), trục dọc D1 (từ đường Nguyễn Phan Vinh đến sân bay nước mặn), tuyến số 11, tuyến số 9 (thuộc quận Liên Chiểu), tuyến số 20 (từ cầu Hòa Xuân đến làng Đại học), tuyến vành đai phía Nam thành phố để hoàn thành hệ thống đường vành đai của thành phố… Xây dựng giao cắt khác mức tại một số nút giao thông

Nâng cấp các tuyến đường tỉnh ĐT601, ĐT604, xây dựng đường và cầu trên tuyến Cầu

Đỏ - Cẩm Chánh – biển, phát triển giao thông nông thôn huyện Hoà Vang đạt tiêu chuẩn nông thôn mới nhằm từng bước đảm bảo giao thông thông suốt quanh năm, đặc biệt là trong mùa mưa, bão Do đó, có thể khẳng định rằng nhu cầu bê tông nhựa ngày càng lớn ở thành phố Đà Nẵng, nhiệm vụ đặt ra cần phải xây dựng những trạm trộn có dây chuyền công nghệ hiện đại, công suất lớn để thực hiện tốt những định hướng đã đề ra

3.2.2 Các địa điểm lựa chọn

Địa điểm 1: Khu công nghiệp Hòa Khánh-Đà Nẵng

 Ưu điểm:

- Chưa có trạm trộn bê tông nhựa nóng được xây dựng gần khu vực dự án

- Đây là khu vực đã được thành phố quy hoạch cho sản xuất công nghiệp nên có trữ lượng đất dự trữ cho xây dựng lớn,không cần phải qua công tác giải phóng mặt bằng, đền bù giải tỏa

- Cơ sở hạ tầng hoàn thiện nên rất thuận lợi cho sản xuất, vận chuyển

 Nhược điểm:

- Xa nguồn nguyên liệu

- Gần với khu vực dân cư

Địa điểm 2:Phường Hòa Quý - Quận Ngũ Hành Sơn - Đà Nẵng

 Ưu điểm:

- Chưa có trạm trộn nào được xây dựng gần khu vực dự án

- Địa hình bằng phẳng, cơ sở hạ tầng hoàn chỉnh

-Có các tuyến đường giao thông nội thành và liên tỉnh nên thuận lợi cho quá trình cung ứng vật liệu và cung cấp sản phẩm

 Nhược điểm:

- Gần các khu vực dân cư

-Không thuộc vùng quy hoạch đất phục vụ cho sản xuất vật liệu xây dựng của thành phố Do đó quỹ đất sẽ hạn chế, có thể phải qua quá trình giải phóng mặt bằng

- Xa các nguồn nguyên liệu

Địa điểm 3: thôn Đại La, xã Hòa Nhơn, huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng

 Ưu điểm :

- Là khu vực được thành phố quy hoạch cho sản xuất vật liệu xây dựng

- Rất gần nguồn cung cấp nguyên vật liệu:

+ Đá: mỏ đá Phước Tường, Hòa Nhơn có trữ lượng và chất lượng rất tốt

+ Cát: cát sông Túy Loan,Đại Lộc

+ Nhựa: các kho phân phối nằm trong trung tâm thành phố Đà Nẵng

+ Bột khoáng: sản phẩm xay từ đá tại các mỏ đá, nhà máy xi măng Hải Vân,nhà máy xi măng quân khu 5

- Gần các tuyến đường giao thông chính: có tuyến đường tránh Nam hầm Hải Vân

đi qua, cách quốc lộ 14B 2km và quốc lộ 1A 15 km, cách trung tâm thành phố 20km về hướng Đông Nam nên rất thuận lợi cho quá trình cung ứng nguyên vật liệu cũng như vận chuyển sản phẩm cung ứng cho các công trình tại địa bàn Đà Nẵng và Quảng Nam

- Xa khu dân cư,mật độ giao thông thấp

 Nhược điểm :

- Địa hình đồi núi nên khó khăn trong quá trình xây dựng

3.3 Chọn địa điểm xây dựng nhà máy

Với các phân tích về ưu điểm, nhược điểm khi lựa chọn từng địa điểm ở trên.Trên nguyên tắc địa điểm xây dựng trạm phải đáp ứng nhu cầu hoạt động của trạm (cung cấp chủ động nguyên vật liệu cho trạm trộn)

Mặt khác, việc đặt trạm trộn phải đảm bảo vấn đề môi trường, mang tính phát triển bền vững, cũng như cần xem xét để đảm bảo việc lưu thông, nghiên cứu yếu tố kỹ thuật

để đảm bảo vệ sinh môi trường, không gây ô nhiễm

Căn cứ vào các yêu cầu trên,thống nhất cùng chủ trương địa điểm xây dựng phải nằm trong địa bàn thành phố Đà Nẵng,đưa ra các phương án so sánh nhận thấy: Địa điểm 3: thôn Đại La, xã Hòa Nhơn, huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng với các ưu điểm: quỹ đất đáp ứng được khả năng xây dựng trạm,gần nguồn nguyên liệu,giao thông thuận lợi xa khu dân cư (cách khu dân cư khoảng 1.5 km), không phải giải phóng mặt bằng, thuận lợi trong công tác đổ thải là vị trí đặt trạm đạt hiệu quả tối ưu nhất so với các phương án đã nêu

 Mô tả vị trí thực hiện dự án xây dựng trạm trộn:

- Hiện trạng khu đất:

Khu đất triển khai dự án là một khu đất trống bằng phẳng, xung quanh là các đồi núi đang được khai thác để lấy vật liệu san lấp cho các công trình dự án của thành phố và

việc khai thác đất đồi lấy vật liệu san lấp cho nên địa tầng trong khu vực này rất chắc vì nằm trên lớp đá granit Ngoài ra, khu đất thực hiện dự án nằm trên địa hình cao nên hướng thoát nước cho dự án theo hướng độ cao giảm dần của địa hình

Hình 3.1.Vị trí dự định xây dựng trạm trộn

- Mối tương quan với các đối tượng:

+ Đường giao thông: dự án được triển khai xây dựng gần với trục đường tránh Nam Hải Vân, khoảng cách từ vị trí dự án đến tuyến đường là 20 m Đường tránh Nam Hải Vân

là tuyến đường rộng, chất lượng công trình giao thông tốt và được kết nối với nhiều tuyến đường lớn như quốc lộ 14B, quốc lộ 1A và nhiều tuyến đường nội thành khác nên việc thông thương của dự án với bên ngoài rất dễ dàng Ngoài ra, con đường này ít có dân cư qua lại nên khi dự án đi vào hoạt động không gây ùn tắc giao thông tại khu vực + Khu dân cư: khoảng cách gần nhất từ vị trí triển khai dự án đến khu dân cư là khoảng 1,5 km đi ngược về hướng Túy Loan Các hộ dân ở đây sống rải rác bên tuyến đường tránh Nam Hải Vân và nghề nghiệp chủ yếu là nghề nông, buôn bán nhỏ, công nhân cho các công ty trong vùng…

+ Sông : cách khu vực dự án về phía tây 5km có sông Túy Loan

+ Đồi núi: xung quanh khu vực triển khai dự án là đồi núi có trồng các cây công nghiệp như keo lá tràm, bạc hà… nên khi dự án đi vào hoạt động thì lượng cây xanh này

sẽ hấp thụ những chất thải độc hại do dự án phát thải ra

+ Khí hậu: khí hậu thành phố Đà Nẵng thuộc khí hậu nhiệt đới gió mùa với lượng bức

xạ dồi dào, nắng nhiều, nên nhiệt độ cao và lượng mưa dồi dào Số liệu quan trắc liên tục trên 50 năm được tổng hợp như sau:

 Đặc điểm bức xạ

Hàng năm lượng bức xạ tổng cộng thực tế ở thành phố Đà Nẵng hơn 150 (kcal/cm2năm), lượng bức xạ tổng cộng phân bố không đều trong các mùa, mùa khô chiếm 75%, mùa mưa chỉ chiếm 25%

 Gió - bão

Hướng gió tại Đà Nẵng tương đối phân tán, hầu như 8 hướng đều có gió Bão ở

Đà Nẵng thường xuất hiện vào các tháng 9, 10, 12 và thường có bão cấp 9, cấp 10, kéo theo mưa to và dài ngày gây lũ lụt trên diện rộng

- Việc đảm bảo cung ứng nguồn nguyên vật liệu:

+Đá dăm: nguồn cung cấp là mỏ đá Hòa Nhơn, Phước Tường Đá sau khi được khai thác, chế biến đạt các kích thước yêu cầu được vận chuyển về trạm trộn bằng xe tải tải trọng lớn với khoảng cách vận chuyển 5km

+ Cát: nguồn khai thác là cát sông Túy Loan, cát Đại Lộc Cát sau khi được khai thác được tập kết tại bãi sau đó được các xe tải vận chuyển về trạm trộn với khoảng cách 5km

Đá và cát sau khi đưa về tới trạm trộn được đổ trong bãi chứa cốt liệu nhằm dự trữ

và tận dụng ánh sáng mặt trời,gió để làm giảm độ ẩm trong cốt liệu xuống mức thấp nhất Sau đó được đưa vào kho chứa nhằm tiếp tục làm giảm độ ẩm,và khống chế độ ẩm

cốt liệu xuống ≤ 4% Việc khống chế hàm lượng nước có tính quyết định đến sản lượng trạm và chi phí nhiên liệu

+ Bột khoáng: bột khoáng là sản phẩm nghiền mịn của đá tại các trạm chế biến của

mỏ đá Hòa Nhơn, hoặc tại nhà máy xi măng quân khu 5 được chứa trong các bao tải và được vận chuyển về trạm trộn bằng xe tải Tại trạm bột khoáng được chứa trong các nhà kho

+ Nhựa: nguồn nhựa đường được cung cấp từ Công ty TNHH Nhựa đường Petrolimex có kho phân phối tại Đà Nẵng Tại trạm trộn nhựa cũng được dự trữ trong các bồn chứa trong một khoảng thời gian nhất định

- Địa bàn tiêu thụ:

Do đặc thù của sản phẩm: nếu nhiệt độ của sản phẩm sau khi tới công trình  1200C thì không còn tác dụng sử dụng (không đảm bảo nhiệt độ thi công) nên chỉ giới hạn phạm vi tiêu thụ trong địa bàn Đà Nẵng,Quảng Nam và Huế với thời gian vận chuyển ≤ 1.5 giờ

Chương4:

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BÊ TÔNG NHỰA 4.1 Khái quát về công nghệ sản xuất

Công nghệ chế tạo bê tông nhựa chia ra làm 3 giai đoạn, tổng quát như sau:

 Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu và nhiên liệu: nguyên liệu và nhiên liệu được mua

và vận chuyển về trạm trộn và được chứa trong các bãi, kho chứa phù hợp

Yêu cầu: các loại cốt liệu phải đảm bảo chất lượng đầu vào (cỡ hạt, cường độ…) theo đúng như bài toán thiết kế; nhựa đường và bột khoáng phải đảm báo các chỉ tiêu

kỹ thuật

 Giai đoạn sấy nóng nguyên liệu, trộn khô, gia công nhiệt bitum: các loại cốt liệu được rang sấy đến nhiệt độ thích hợp Nhựa cũng được gia công nhiệt để chảy lỏng, đảm bảo độ nhớt cần thiết cho quá trình trộn ướt

Yêu cầu: các loại cốt liệu và nhựa đường cần phải đạt đến nhiệt độ quy định (theo TCVN) nhằm đảm bảo được chất lượng của hỗn hợp bê tông nhựa nóng cũng như thuận lợi cho quá trình thi công

 Giai đoạn trộn hỗn hợp: hỗn hợp cốt liệu và bột khoáng, nhựa đường lỏng được trộn lẫn vào với nhau trong máy trộn với khoảng thời gian trộn phù hợp

Yêu cầu: hỗn hợp bê tông nhựa nóng phải đảm bảo được nhiệt độ quy định cũng như tính đồng đều, nhựa đường phải dính bám tốt trên bề mặt các hạt cốt liệu

4.2 Phân loại trạm trộn và các phương pháp sản xuất bê tông nhựa

4.2.1.Phân loại trạm trộn:

Theo tính năng sản xuất có thể có 3 dạng trạm trộn:

- Trạm trộn theo chu kì (theo từng mẻ) sấy nóng gián tiếp

- Trạm trộn chu kì sấy nóng trực tiếp

- Trạm trộn liên tục sấy nóng trực tiếp

Các loại trạm này có thể được lắp đặt cố định hoặc lắp đặt di động trên công trường Loại cố định thường là các trạm lớn.Theo năng suất trộn thì có các loại trạm:

- Loại công suấtrất lớn 200-400 (T/giờ)

- Loại lớn 80-150 (T/giờ)

- Loại trung bình 40-60 (T/giờ)

- Loại nhỏ dưới 30 (T/giờ)

4.2.2 Các phương pháp sản xuất bê tông nhựa

4.2.2.1 Phương pháp trộn theo chu kỳ sấy nóng gián tiếp (trạm trộn theo chu kỳ sấy nóng gián tiếp)

Cốt liệu và bitum đã được chuẩn bị trộn thành từng mẻ từ (300÷5000)kg, thời gian trộn từ (50÷80) giây Quá trình hoạt động của loại trạm này như sau:

Vận chuyển cốt liệu bằng xe tải hoặc băng truyền đến bộ phận rang sấy là một thùng quay lớn bằng kim loại được đặt nghiêng từ (2÷10)0 theo trục của thùng Đầu đốt bằng nhiên liệu gas hoặc dầu ở phần thấp nhất của thùng tạo ra luồng hơi nóng đi qua thùng

và thoát ra ở đầu cao cuối thùng Cốt liệu nguội đi qua thùng quay từ cửa trên được chuyển dần qua luồng khí nóng và bị nung nóng ở khoảng giữa và ra phần cuối của thùng trên các gầu nâng Nhiệt độ của cốt liệu thường là 1600C Vật liệu được vận chuyển thẳng đứng đến bộ sàng của tháp, ở đó cốt liệu được phân chia thành nhóm theo

cỡ hạt xác định và được lưu trữ ở trong các thùng giữ nhiệt Vật liệu được lấy ra ở mỗi thùng được định lượng và nạp vào phễu theo trình tự từ cỡ hạt lớn nhất đến cỡ hạt nhỏ nhất Mỗi loại cốt liệu được phân riêng theo yêu cầu cho từng mẻ trộn theo công thức thiết kế

Bitum sau khi đã được gia nhiệt được lưu giữ trong bồn chứa và được dẫn vào máy trộn thông qua một van định lượng

Cốt liệu sau khi định lượng xong được đổ vào máy trộn Máy trộn thường là một loại bán cầu có hai trục quay có lắp cánh trộn xiên góc với trục

Bitum sẽ được cho vào trong quá trình trộn hỗn hợp Thời gian trộn thường từ (30÷60) giây, thời gian này đủ đảm bảo được các hạt cốt liệu bọc đều bitum và các cỡ Hạt cốt liệu được phân bố đều trong hỗn hợp Hỗn hợp trộn xong được xả trực tiếp vào ôtô chuyên dụng vận chuyển ra công trường

Trạm trộn hoạt động theo chu kỳ (từng mẻ) do cốt liệu được gia nhiệt trước khi trộn (cấp nhiệt gián tiếp) nên dễ dùng và điều chỉnh được chất lượng của hỗn hợp Loại trạm trộn này phù hợp với việc thi công đường và sân bay Nó được đặt cố định và công suất từ(100÷400) T/giờ

4.2.2.2 Phương pháp trộn theo chu kỳ cấp nhiệt trực tiếp (Trạm trộn chu kỳ cấp nhiệt trực tiếp)

Loại trạm trộn này, cấp phối cốt liệu nguội được định lượng theo từng mẻ từ bộ phận cấp liệu nguội và được đổ vào thùng sấy để rang khô và sấy nóng rồi được xả vào máy trộn để trộn với bitum Ở bộ phận cấp liệu nguội, cấp phối cốt liệu nguội theo tỷ lệ định sẵn được đổ vào phễu để kiểm tra trọng lượng trước khi rang sấy Tỷ lệ cốt liệu không được thay đổi trong suốt quá trình và do vậy việc điều khiển cấp liệu nguội phải rất chính xác Từ phễu định lượng các cốt liệu được cho vào thùng sấy từng mẻ một Thực

tế thời gian nung sấy một mẻ khá ngắn Sau đó, cốt liệu được cho vào máy trộn thông thường để trộn với bitum

Loại trạm trộn này là trạm trộn chu kỳ cấp nhiệt trực tiếp vì hỗn hợp cốt liệu nguội được xác định thành phần trước khi gia nhiệt Chúng cho phép thay đổi nhanh chóng các chỉ tiêu kỹ thuật hỗn hợp và không bị hạn chế bởi dung lượng thùng chứa cốt liệu nóng Công suất của trạm có thể đạt từ (50÷200)T/giờ Tuy nhiên kho cốt liệu có độẩm lớn hơn 2% thì dùng trạm trộn này sẽ không kinh tế (với yêu cầu sấy khô vật liệu)

Do vậy, loại trạm trộn này thích hợp với các loại vật liệu yêu cầu nhiệt độ vừa và thấp như đá dăm trộn bitum hơn là những hỗn hợp có hàm lượng cát cao như bê tông nhựa

4.2.2.3 Phương pháp trộn liên tục cấp nhiệt trực tiếp (Trạm trộn liên tục cấp nhiệt trực tiếp)

Các trạm trộn này cung cấp các hỗn hợp vật liệu khoáng – bitum mà không dung hệ thống các thùng chứa cốt liệu nóng, phễu định lượng và thùng trộn Về nguyên tắc, hệ thống cấp cốt liệu nguội giống như mô tả ở trên Tuy nhiên, ở trạm trộn thùng quay –trạm trộn liên tục cấp nhiệt trực tiếp thì cốt liệu được cấp liên tục từ các thùng cấp cốt liệu nguội Thành phần cấp phối cốt liệu phải chính xác bởi bất kì một sai sót nào về tỷ

lệ cấp liệu chỉ được phát hiện khi các mẫu của hỗn hợp vật liệu trộn xong được phân tích ở phòng thí nghiệm Các thùng cấp liệu nguội đổ cốt liệu vào các băng tải Việc

giảm độ ẩm cốt liệu) và do vậy cho phép tính toán được lượng cốt liệu mịn và bitum cần thêm vào

Thùng quay ở đây được dung khác với thùng quay ở các trạm trộn chu kì cấp nhiệt gián tiếp ở 2 điểm cơ bản là:

- Đầu đốt đặt ở cuối của thùng quay và do vậy cốt liệu chảy vào theo ngọn lửa

- Hình dạng của các buồng bên trong thùng quay phức tạp hơn

Bên trong thùng quay có hai khu vực Khu vực thứ nhất để rang,sấy và cấp phối cốt liệu Khu vực thứ hai để trộn cốt liệu nóng với bitum Khu vực trộn được bảo vệ bằng màng chắn ngọn lửa hoặc thiết bị làm tăng mật độ của màng cốt liệu để bảo vệ cốt liệu đã được bọc nhựa (đã trộn xong) khỏi bức xạ nhiệt từ lò sấy

Bitum được phun vào thùng quay tại điểm khởi đầu của khu vực hai Tốc độ của dòng bitum tỷ lệ với cốt liệu và được khống chế hoặc bằng các bơm định trước các tốc độ khác nhau hoặc bằng các van có độ mở khác nhau

So với các trạm trộn khác, lượng khói xả của trạm trộn này chỉ bằng 10% so với các loại trước đây Điều này đạt được là do lượng bụi khí sinh ra ở vùng rang sấy được hấp thụ bởi hỗn hợp cấp liệu bitum ở vùng trộn

Các trạm trộn này gọi là trạm trộn liên tục cấp nhiệt trực tiếp vì các cốt liệu được rang sấy liên tục trước khi trộn với bitum Loại trạm này khó sử dụng một cách linh hoạt và đòi hỏi những thay đổi lớn nếu muốn thay đổi dạng hỗn hợp cần nhào trộn Tuy nhiên, việc tự động hóa điều khiển bằng máy tính đã bước đầu khắc phục được những vấn đề

này Loại trạm này tương đối đơn giản và các bộ phận khá nhỏ Vì vậy, nó khá lý tưởng cho những gói thầu nhỏ nơi cần lắp đặt trạm trộn tạm thời,có thể di chuyển được Sự đơn giản của chúng cũng làm giảm chi phí bảo dưỡng và cải tiến độ tin cậy Tuy nhiên,

ưu điểm vượt trội hơn cả trạm trộn thùng quay là công suất của chúng có thể từ (100÷500) T/giờ Chúng là những thiết bị lý tưởng cho những gói thầu xây dựng yêu cầu vật liệu đá nhựa cùng chủng loại với khối lượng lớn và trong một thời gian dài

Kết luận: Sau khi phân tích các ưu điểm,hạn chế về công nghệ của các loại trạm

trộn, dựa trên nhu cầu thực tế và khả năng đầu tư, trong đồ án này ta sẽ chọn loại: Trạm trộn theo chu kì sấy nóng gián tiếp

4.3 Sơ đồ dây chuyền công nghệ

Với yêu cầu của đề tài thiết kế công suất là 120 tấn/h Cụ thể:

- Dây chuyền sản xuất BTNC đảm bảo thành phần cấp phối hạt tối ưu của bê tông nhựa Dây chuyền này được đặt cố định tại trạm trộn và có hệ thống kho chứa, hệ thống cấp liệu, cân đong…tự động nên dây chuyền này có thể tự động hóa hoàn toàn quá trình sản xuất

Do đó, ta có sơ đồ dây chuyền công nghệ cho dây chuyền cụ thể như sau:

4.3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ và thuyết minh quá trình công nghệ

Sơ đồ công nghệ sản xuất thảm nóng của trạm sản xuất bê tông nhựa nóng gồm:

- Quá trình vận chuyển nguyên liệu và nhiên liệu về trạm trộn:

+ Đá dăm: Nguồn cung cấp là mỏ đá Hòa Nhơn, Phước Tường Đá sau khi được khai thác, chế biến đạt các kích thước yêu cầu được vận chuyển về trạm trộn bằng xe tải tải trọng lớn và chứa tạm thời trong các bãi ngoài trời

+ Cát: Nguồn khai thác là cát sông Túy Loan, cát Đại Lộc Cát sau khi được khai thác được tập kết tại bãi sau đó được các xe tải vận chuyển về trạm trộn và cũng được chứa tạm thời ở các bãi ngoài trời

Sau đó, đá và cát được làm sạch bằng nước (có thể rửa trên máy hoặc trên băng chuyền) và vận chuyển đến kho chứa phù hợp

- Quá trình cấp, sấy vật liệu là quá trình liên tục và quá trình cân đong, trộn thảm nóng được thực hiện theo chu kỳ:

Quá trình công nghệ đó được mô tả tóm tắt như sau: cát, đá đều được máy xúc lật cấp từng loại vào từng bunke riêng biệt, dùng ≥ 4 bunke (bunke cát, bunke đá các loại), dưới mỗi bunke là băng tải định lượng điều chỉnh sơ bộ các loại vật liệu Cốt liệu ban đầu gồm đá, cát sông và cát xay được vận chuyển bằng băng tải thông qua trạm tiếp nhận cốt liệu và trạm trung chuyển về chứa trong hệ thống bunke kín có mái che Cốt

xả rồi đến băng tải đặt phía dưới kho mái che rồi đưa vào các bunke chứa Sau đó, được định lượng bằng cân tương đối chính xác nhằm kiểm soát tỷ lệ cát sông/cát xay như đã tính toán trước khi đưa vào tang sấy Sau đó qua hệ thống sàng phân loại và sẽ được cân chính xác lần 2 trước khi đưa vào buồng trộn

Các băng tải định lượng chuyển vật liệu xuống băng tải cao su ngang và đưa tới sàng rung sơ bộ trước khi vào băng tải nghiêng Băng tải nghiêng đưa cát, đá đều đặn và liên tục vào tang sấy Trong tang sấy vật liệu cát và đá được sấy đến nhiệt độ (180÷220)0C nhờ ngọn lửa của đầu đốt thổi trong tang sấy Dòng vật liệu chuyển động ngược hướng với hướng thổi của ngọn lửa

Luồng khí ẩm, bụi và khói đi ra khỏi tang sấy và sàng sẽ được thu về xyclon nhờ sức hút của quạt hút Tại xyclon, những hạt bụi lớn được thu gom và đưa vào băng gầu nóng để tái sử dụng, còn các hạt bụi nhỏ hơn qua quạt hút sang hệ thống lọc ẩm (hoặc lọc khô), tại

hệ thống này bụi khói được lọc lại lần nữa sau đó mới qua ống khói thải ra ngoài

Sau khi vật liệu được sấy đạt nhiệt độ công tác, nhờ gầu nâng vật liệu được đưa vào sàng rung phân loại ra các kích cỡ hạt theo yêu cầu Các loại vật liệu này được chứa vào các ngăn riêng biệt Bột khoáng được cung cấp từ phễu tiếp liệu, qua gầu nâng đưa lên phễu chứa Sau đó được định lượng và cấp trực tiếp từng chu kỳ phù hợp với chu kỳ trộn Phần đá quá cỡ sẽ được loại ra khỏi sàng theo đường riêng để thoát ra ngoài Dưới đáy phễu nóng là các cửa xả để xả thứ tự từng loại vật liệu vào phễu cân để cân đong theo phương pháp cân cộng dồn Sau khi cân đủ tất cả các thành phần cốt liệu (kể

cả cân phụ gia) tiếp tục cân nhựa nóng bằng thùng cân nhựa

+ Quá trình trộn ướt: khoảng (30÷60) giây

+ Quá trình xả: khoảng (10÷15) giây

Tất cả các thao tác trên tiến hành xong, theo chu kỳ lúc đó cửa thùng trộn sẽ mở để

xả thảm nóng của mẻ trộn trước xuống ô tô sau đó đóng thùng trộn lại để thực hiện mẻ trộn mới Tổng thời gian cho một mẻ trộn là (80÷130) giây Trong quá trình trộn của mẻ trước tiếp tục cân của mẻ sau và cứ lặp đi lặp lại chu kỳ như vậy cho đến khi đầy xe ô

tô chở thảm thì cho lệnh để xe ô tô chở ra công trường rồi tiếp tục để xả vào xe khác

Bồn hâm nóng bitum

Băng tải Sàng sơ bộ