MỤC LỤC

MỤC LỤC………………………………………………………….……………………………………………………………………………………...1

LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………………………………………………………………………………..………2

CHƯƠNG 1 : TÌM HIỂU KẾT CẤU, HOẠT DỘNG CỦA THIẾT BỊ……………………………………………………………………………......3

1.1. Ý ngĩa và tầm quan trọng của việc cào bóc và sử dụng lại bên tông nhựa cũ………………………………………………………………3

1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu………………………………………………………………………………….......................……..…4

1.2.1. Trên thế giới……………………………………………………………………...………………………………………...……………………..4

1.2.1.1 Về qui mô sử dụng………………………………………………………………...…..……………………………………...…..……….……4

1.2.1.2. Về mặt công nghệ tái chế……………………………………………………...….………………………………...…..…….………………6

1.2.2. Về nghiên cứu đặc tính lão hóa của nhựa cũ…………….…….…….…………….…….…………….…….…………….….........…….8

1.2.2.1. Về mặt lý thuyết tính toán thiết kế hỗn hợp bêtông nhựa tái chế……………………………………………....................………..……9

1.2.2.2. Ở Việt Nam………………………………………………….…………………………………………….............................…….….………9

1.3. Mục tiêu của đề tài………………………………………………………………………………………………….................................………12

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ CÀO BÓC VÀ TÁI CHẾ MẶT ĐƯỜNG BÊTÔNG NHỰA CŨ…………………………………..……13

2.1. Công nghệ và thiết bị cào bóc mặt đường bê tông asphalt theo phương pháp đốt nóng Hir (Hot in-place recyclin……….…15

2.2. Công nghệ và thiết bị cào bóc mặt đường bê tông asphalt theo phương pháp nguội Cir (Coldin-place recycting) ……………………19

2.2.1. Công tác sửa chữa mặt đường bê tông nhựa (BTN) …………….….........................................................................................…19

2.2.2. Công nghệ thi công bóc nguội……………………………….................................................................................……..........………20

2.2.3. Máy và thiết bị phục vụ công tác sửa chữa mặt đường BTN…….....................................................................................………21

2.2.4. Giới thiệu về máy cào bóc tái sinh nguội tại chỗ WR240….….................................................................................….....……….23

2.5. Kết cấu và hoạt động……………………………………………….…..............................................................................................……25

2.6. Các bộ phận chính……………………………………………….……...............................................................................................……28

CHƯƠNG 3 : TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ THI CÔNG MÁY CÀO BÓC TÁI SINH  NGUỘI TẠI CHỖ………..............................................…30

3.1. Ứng dụng thực tế. ………………………………………………………………….…………………………………….…………….......……30

3.2. Tổ hợp máy thi công. ……………………………………………………………….…………………………………….…………………..…31

2.3. Các bước công nghệ thi công chính của máy…………………………………………………………………………….……….……..…33

KẾT LUẬN……………………………………………………………………………………………………………….…...……………………….…35

TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………….……………………………………………………….…...….………………....…36

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, hầu hết tất cả các nghành kinh tế quốc dân đều sử dụng ngày càng nhiều máy xây dựng, đặc biệt là các nghành giao thông vận tải, xây dựng, thủy lợi. Máy xây dựng hiện có ở nước ta rất đa dạng và nhiều chủng loại, phong phú về mẫu mã của nhiều nước trên thế giới. Trong các loại máy xây dựng hiện nay, máy nâng-vân chuyển chiếm tỷ lệ lớn và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Một trong những yêu cầu cần thiết của sinh viên MXD nói chung và sinh viên nghành cơ giới hóa nói riêng khi ra trường là phải hiểu rõ được nguyên lý, cấu tạo của các thiết bị máy cũng như các chi tiết cấu tạo nên bộ máy đó. Để lắm vững được lý thuyết và thực hành thì người sinh viên phải hoàn thành tốt các bài thiết kế môn học, bài thiết kế môn học máy nâng vận chuyển cũng giúp cho các sinh viên trong nghành MXD hiểu rõ hơn về nguyên tắc hoạt động của các cụm chi tiết cấu tạo lên bộ máy và nguyên lý hoạt động của cụm chi tiết đó.

                                                                                                                                                                Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                                                                                                   Sinh viên thực hiện

                                                                                                                                                                    ………………

CHƯƠNG 1 : TÌM HIỂU KẾT CẤU, HOẠT DỘNG CỦA THIẾT BỊ

1.1. Ý ngĩa và tầm quan trọng của việc cào bóc và sử dụng lại bên tông nhựa cũ

Như chúng ta đã biết bêtông asphalt có nhiều ưu điểm như: ít bụi, tốc độ thi công nhanh, dễ đảm bảo chất lượng, dễ bảo dưỡng sửa chữa… nên đã và đang được sử dụng rộng rải trên thế giới và ở Việt Nam. Trong quá trình khai thác do chịu tác dụng của tải trọng trùng phục cũng như chịu ảnh hưởng của các điều kiện môi trường nên không tránh khỏi hư hỏng và đến một thời điểm nào đó cần phải tiến hành nâng cấp, tăng cường.

Giải pháp hiện tại đang được sử dụng phổ biến ở Việt Nam là phủ một lớp bêtông asphalt mới lên mặt đường cũ nhiều khi tỏ ra không thích hợp nhất là đối với đường trong đô thị và mặt cầu do các nguyên nhân sau:

Phá vỡ quy hoạch chung của thành phố (hệ thống thoát nước, vỉa hè, nhà ở, các công trình xây dựng liên quan) do cao độ mặt đường liên tục bị tăng lên do phủ thêm một lớp bêtông asphalt mới lên mặt đường cũ;

Tuy nhiên một vấn đề đặt ra ở đây là phần mặt đường cũ được cào bỏ được xử lý như thế nào? Hiện nay khối lượng mặt đường cũ được cào bóc khá lớn, tuy nhiên tình hình tái sử dụng lại hầu như rất hạn chế. Nhiều kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc tái sử dụng bêtông asphalt phế liệu có nhiều ưu điểm như sau:

- Có tính kinh tế;

- Tận dụng được cốt liệu cũ nhằm bảo vệ nguồn tài nguyên cốt liệu có xu hướng cạn kiệt

- Bảo vệ môi trường khi mà ô nhiễm môi trường hiện nay đang là vấn đề nóng bỏng không riêng ở Việt Nam mà trên toàn thế giới;

1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu

1.2.1. Trên thế giới

1.2.1.1 Về qui mô sử dụng

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

Theo thống kê, ở Pháp, diện tích bêtông asphalt được tái chế năm 1976 là 200.000 m2, đến năm 1979 là 1.500.000 m2, năm 1980 đã đến 2.000.000 m2. Riêng năm 1984 đã dùng 75.000 tấn bêtông asphalt tái chế. Giá thành xây dựng bằng bêtông asphalt tái chế so với bêtông nhựa mới giảm được đến 45%.

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

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

1.2.1.2. Về mặt công nghệ tái chế

Hiện tại đã xuất hiện những dây chuyền công nghệ hiện đại, bao gồm một tổ hợp thiết bị thi công với máy cào bóc, máy trộn, máy rải, máy lu để hoàn thiện ngay lớp mặt đường bêtông asphalt tái chế tại hiện trường.

Hỗn hợp bêtông asphalt cũ sau khi được tái chế có thể được sử dụng vào chính mặt đường bêtông nhựa cũ đã cào bóc hoặc được sử dụng ở vị trí mới. Nói chung, công nghệ tái chế bêtông asphalt cũ được phân thành 2 dạng như sau:

+ Công nghệ tái chế mặt đường tại chỗ;

+ Công nghệ tái chế bêtông asphalt tại trạm trộn;

a) Công nghệ tái chế mặt đường BTN tại chỗ

Có thể chia nhỏ hơn nữa bao gồm 3 công nghệ như sau:

- Rải tại mặt đường (Repaving)

- Trộn lại (Remixing)

- Xử lý tại mặt đường (Retreat)

b) Công nghệ tái chế mặt đường BTN tại trạm trộn

Vật liệu bêtông nhựa cũ sau khi cào bóc được vận chuyển đến một trạm bêtông nhựa nóng, tại đó vật liệu này có thể được dự trữ để sử dụng sau này hoặc được xử lý ngay.

Để sản xuất ra hỗn hợp bêtông nhựa tái chế có hiệu quả kinh tế – kĩ thuật, cả trạm trộn chu kỳ và trộn liên tục đều được cải phương pháp sấy nóng nhằm tạo ra một hỗn hợp bêtông nhựa tái chế có chất lượng và không ô nhiễm môi trường (không làm cháy vật liệu bêtông nhựa cũ và phát ra khói xanh).

1.2.2. Về nghiên cứu đặc tính lão hóa của nhựa cũ

Các tác giả đã tiến hành nghiên cứu thực hiện qua các mẫu nhựa được tách từ BTN cũ để đánh giá tốc độ hóa già của nhựa cũ qua các năm khai thác thông qua các chỉ tiêu cơ lý hóa của nhựa.

Các chỉ tiêu cơ lý của nhựa được thí nghiệm là: độ kim lún, độ kéo dài và nhiệt độ hóa mềm.

Các chỉ tiêu hóa của nhựa được thí nghiệm là: thành phần nhóm dầu, nhóm nhựa và nhóm asphalt trong nhựa.

1.2.2.1. Về mặt lý thuyết tính toán thiết kế hỗn hợp bêtông nhựa tái chế

Đã có những nghiên cứu nhằm đưa ra một lý thuyết lựa chọn tỷ lệ các thành phần cốt liệu và nhựa một cách hợp lý có cơ sở khoa học. Điển hình có thể kể đến phương pháp thiết kế hỗn hợp BTN tái chế của Asphalt Institute (Mỹ). Nguyên lý của phương pháp này là: lựa chọn loại nhựa và hàm lượng nhựa mới, lựa chọn hàm lượng cốt liệu mới để pha chế vào hỗn hợp bêtông nhựa cũ sao cho hợp lý, đảm bảo cấp phối chuân và có các thỏa mãn các yêu cầu theo phương pháp thiết kế hỗn hợp bêtông nhựa của Marshall.

1.2.2.2. Ở Việt Nam

Theo số liệu thống kê năm 1998, tổng chiều dài đường bộ của nước ta lên đến 210.006 km, trong đó đường quốc lộ đến 14.935 km và chiều dài các con đường sử dụng lớp mặt bêtông asphalt khoảng 5.624km. Hầu hết toàn bộ các đường cấp I, II, III đã sử dụng phổ biến các loại mặt đường bêtông asphalt, khá nhiều các loại mặt đường bêtông asphalt đã có niên hạn sử dụng trên 10 năm.

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

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

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

1.3. Mục tiêu của đề tài

Tiến hành thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của bêtông asphalt phế liệu. Thông qua kết quả thí nghiệm đó, tiến hành đánh giá và xem xét phạm vi tái sử dụng nó trong xây dựng mặt đường bêtông asphalt.

Trường hợp phần bêtông asphalt phế liệu không còn thỏa mãn được các yêu cầu quy định cho bêtông asphalt thông thường , nghiên cứu thiết kế hỗn hợp bêtông asphalt mới tận dụng lại lượng bêtông asphalt phế liệu không đạt chuẩn ở trên nhằm tận dụng lại lượng cốt liệu và giảm được hàm lượng nhựa.

Thiết kế ứng dụng bêtông asphalt phế liệu trong xây dựng mặt đường Ôtô.

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ CÀO BÓC VÀ TÁI CHẾ MẶT ĐƯỜNG BÊTÔNG NHỰA CŨ

Tùy theo cách bóc mặt đường bêtông nhựa cũ,có thể phân ra hai loại công

nghệ chủ yếu sau:

1. Công nghệ sửa chữa mặt đường bêtông theo phương pháp đốt nóng

2. Công nghệ sửa chữa mặt đường bêtông theo phương pháp bóc nguội

Tuỳ theo công nghệ sửa chữa mặt đường là phương pháp đốt nóng hay bóc nguội mà các thiết bị sừ dụng trong dây truyền công nghệ đó có tính năng và nguyên lý làm việc khác nhau.

2.1. Công nghệ và thiết bị cào bóc mặt đường bê tông asphalt theo phương pháp đốt nóng Hir (Hot in-place recycling)

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

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

Tốc độ làm việc của dây chuyền là 3m/phút. Công suất 1 ca máy 4000 - 6000 m2. Khả năng tái tạo độ sâu nhỏ nhất là 3cm và lớn nhất là 6cm.

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

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

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

Tuy nhiên công nghệ này cũng có nhược điểm là:

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

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

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

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

Theo tính toán của các dự án (dùng các máy tái tạo của hãng Wirtgen) khi:

- Tái tạo mặt đường với chiều sâu 4cm có bổ sung bitumen tiết kiệm 57% giá thành

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

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

2.2. Công nghệ và thiết bị cào bóc mặt đường bê tông asphalt theo phương pháp nguội Cir (Coldin-place recycting)

2.2.1. Công tác sửa chữa mặt đường bê tông nhựa (BTN)

Dưới tác động của tải trọng và ảnh hưởng của môi trường, theo thời gian lớp mặt BTN của đườing oto sẽ bị hư hại, cần sửa chữa hoặc làm lớp áo đường mới thay thế cho lớp áo đường cũ.Chiều dày của lớp áo đường này càng mỏng thì chu kì sửa chữa càng ngắn.Chiều dày của lớp áo đường thường từ 5cm-20cm,nhưng ở Việt Nam đa số chiều dáy này chỉ từ 5-7 hoặc 10cm.

2.2.2. Công nghệ thi công bóc nguội

Công nghệ cào bóc tái chế nguội mặt đường thích hợp với chiều sâu kết cấu đường cũ từ 8cm đến hơn 30cm bằng chất kết dính bitum bọt có (hoặc không có) phụ gia xi măng. Ưu điểm là thi công nhanh, chất lượng tốt, dễ kiểm soát chất lượng.

Quy trình thực hiện trong thi công thường là: Tiến hành đồng thời việc cào bóc, phay, trộn, rải lại và lu lèn bằng một tổ hợp xe máy liên hoàn, thi công 1 lần.

Theo trang Worldhighways, tất cả phôi liệu trên mặt đường cũ được cào, bóc trộn với bê tông nghiền nát như một loại sub-base. Kích thước hạt từ 3-8mm, sau đó phun bọt bitum nhũ tương, phụ gia xi măng và tỷ lệ nước hợp lý.

Công nghệ này cho phép giữ nguyên cao độ mặt đường cũ (nếu cần cho phép tôn cao không đáng kể). Công nghệ này ít ảnh hưởng đến môi trường do sử dụng rất ít đá bổ sung.

Ngành Giao thông vận tải Việt Nam mới đây đã thử nghiệm trên Quốc lộ 5 công nghệ tái sinh nguội sử dụng nhũ tương cải tiến của hãng Hall Brothers (Mỹ) áp dụng tại gói thầu số 9 (khoảng 5000m). Sau 6 tháng thi công, về cơ bản mặt đường bê tông nhựa có mô đun đàn hồi lớn hơn thiết kế (> 190MPa), bề mặt tương đối bằng phẳng.

2.2.3. Máy và thiết bị phục vụ công tác sửa chữa mặt đường BTN

Dưới đây chúng ta đề cập đến 4 loại thiết bị chính :

- Máy bóc nguội BTN

- Máy bóc nóng BTN

- Máy tái sinh ngội BTN

- Máy tái sinh nóng BTN

a) Máy bóc nguội bê tông nhựa:

- Công nghệ sửa chữa mặt đường BTN theo phương pháp bóc nguội về nguyên tắc công nghệ này giống nhau về nguyên công “bóc nguội-rải mới-lu lèn” cho mọi trường hợp,chỉ khác nhau ở công đoạn xử lý BTN bóc ra ở mặt đường tùy theo khả năng xử lý(tái chế) của mỗi đơn vị thi công

- Ưu nhược điểm cảu công nghệ sửa chữa mặt đường BTN bằng máy bóc nguội:

+ Không tôn cao mặt đường nên không ảnh hưởng đến cảnh quan đô thị hoặc làm tăng tải tọng mặt cầu có rải BTN

+ Sau khi rải thảm lớp mới thì chất lượng mặt đường tốt như làm mới

+ Tận dụng được vật liệu cũ để tái sinh thành BTNN

- Phân loại máy bóc nguội mặt đường BTN :

+ Theo công suất máy:cỡ nhỏ dưới 100kW ,cỡ vừa từ 104kW đến dưới 300kW, cỡ lớn trên 300kW

+ Theo bộ di chuyển : loại bánh lốp(loại nhỏ và vừa), loại bánh xích(loại lớn)

+ Theo bè rộng vệt phay cắt : loại nhỏ B ≤ 1000mm, loại vừa 1000 ≤ B ≤ 2000mm, loại lớn B > 2000mm

b) Máy tái sinh mặt đường bê tông nhựa

- Máy tái sinh mặt đường BTN là cỗ máy có chức năng tạo ra lớp mặt đường mới

Máy cào bóc tái sinh nguội tại chỗ Writgen WR240 như hình 2.7 dưới.

2.2.4. Giới thiệu về máy cào bóc tái sinh nguội tại chỗ WR240

a) Đặc điểm chính của máy:

WR 240 có bánh lăn đồng thời là thiết bị tái chế nguội và chất ổn định đất, đồng thời là thiết bị toàn diện trong dòng WIRTGEN WR, phục vụ nhiều ứng dụng khác nhau. Với động cơ 6 xi-lanh công suất 619 mã lực cùng công suất xay và trộn mạnh mẽ cũng như phòng trộn có thể thay đổi, máy đạt được kết quả trộn đồng nhất nhất quán trong cả hai lĩnh vực ứng dụng.

Các nhà thầu xây dựng đường và đất muốn phản ứng linh hoạt với các yêu cầu khác nhau trong việc ổn định đất và tái chế nguội. Các ứng dụng điển hình là xây dựng đường dẫn, đường bộ, đường cao tốc, tuyến đường, bãi đậu xe và sân.

Thông số kỹ thuật  máy WR 240 như bảng 2.4.

2.5. Kết cấu và hoạt động

a) Cabin điều khiển:

c) Trống phay:

d)  Hệ thống bình khí nén:

g) Hệ thống điện (ắc quy và hệ thống điện trên cabin):

2.6. Các bộ phận chính

a) Bộ công tác chính :

Trống phay cắt (hay rotor phay) được dẫn động bằng môtơ thủy lực và trên thân trống phay có gắn một số lượng lớn các mũi dao cắt phá (dao phay) được chế tạo từ thép hộp kim đặc biệt. Khi máy ở vị trí làm việc, trống phay sẽ quay và từ từ hạ xuống tới độ sâu cần cắt phá. Các dao phay sẽ bố phá lớp bê tông thành những mảnh,cục bê tông nhỏ.

2. Máy thi công chuyên dùng - PGS.TS Nguyễn Văn Bình

3. Internet.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"