Luận án Thạc sỹ KHKT Nghiên cứu sử dụng cát xay khai thác tại tỉnh Đồng Nai
phục vụ sản xuất bê tông nhựa làm mặt đường ô tô.
Bằng Luận án Thạc Sỹ KHKT này, tác giả xin trân trọng cám ơn sự
giúp đỡ tận tình của Trường ĐH GTVT, Phòng đào tạo đại học và sau đại
học, Khoa công trình, Bộ môn đường bộ, các Nhà giáo: PGS.TS Bùi Xuân
Cậy; TS.Nguyễn Văn Hùng; TS. Nguyễn Mạnh Hùng; TS. Lê Văn Bách.
Tác giả cũng trân trọng cám ơn Phòng thí nghiệm Công ty Cổ phần
Xây dựng Công trình Giao thông 610 (thuộc Tổng Công ty CTGT 6) nay là
Công ty CP Đầu tư xây dựng Nam Phương, Công ty CP đá núi nhỏ,Phân
viện KHCN GTVT phía Nam và các đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn
thành luận án này.
HV: Lª Thµnh Trung Trang 1
Luận án Thạc sỹ KHKT Nghiên cứu sử dụng cát xay khai thác tại tỉnh Đồng Nai
phục vụ sản xuất bê tông nhựa làm mặt đường ô tô.
HV: Lª Thµnh Trung Trang 2
Luận án Thạc sỹ KHKT Nghiên cứu sử dụng cát xay khai thác tại tỉnh Đồng Nai
phục vụ sản xuất bê tông nhựa làm mặt đường ô tô.
HV: Lª Thµnh Trung Trang 3
Luận án Thạc sỹ KHKT Nghiên cứu sử dụng cát xay khai thác tại tỉnh Đồng Nai
phục vụ sản xuất bê tông nhựa làm mặt đường ô tô.
PHẦN MỞ ĐẦU
I. SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Vùng kinh tế trọng điểm phía Nam là một trong những vùng kinh tế phát triển năng
động nhất cả nước, tốc độ tăng trưởng tăng trưởng bình quân hàng năm chiếm 13 - 14%,
đóng gớp ngân sách cả nước chiếm gần 40%. Hiện nay, nhu cầu xây dựng hệ thống hạ
tầng giao thông rất lớn, đòi hỏi khối lượng rất lớn nguồn cát xây dựng các công trình:
cầu, đường, san lắp mặt bằng bến, bãi, … Trong khi đó trong nhiều năm qua việc khai cát
trên các sông thuộc khu vực phía Nam không tuân thủ yêu cầu về môi trường, dẫn đến
nguồn tài nguyên bị kiệt quệ, hai bờ sông bị xói lở nghiêm trọng. Chính vì vậy, một số
sông lớn đã bị cấm khai thác cát, trong đó có sông Đồng Nai. Do đó, một số công trình đã
phải nhập nguồn cát từ Campuchia, nhưng lượng cát này cũng có hạn, giá thành cao từ
- Nghiên cứu cát xay do Công ty CP Đá Núi Nhỏ sản xuất từ cát mỏ đá trên để sản
xuất bê tông nhựa.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp lý thuyết: nghiên cứu lý thuyết cấp phối chế tạo hỗn hợp bê tông nhựa.
- Phương pháp thực nghiệm: chế tạo các mẫu thử tại phòng thí nghiệm.
- Trên cơ sở thống kê các số liệu từ thực nghiệm và các kết quả thu thập được; các kết
quả nghiên cứu lý thuyết, đánh giá khả năng sử dụng cát xay để chế tạo BTN và hiệu quả
kinh tế-kỹ thuật của giải pháp đề xuất.
II. KẾT CẤU ĐỀ TÀI:
Nội dung luận văn được trình bày trong 5 chương bao gồm :
Chương mở đầu.
Chương I: Tổng quan tình hình sử dụng cát để sản xuất BTN làm mặt đường ô tô.
Chương II: Công nghệ sản xuất cát xay.
Chương III: Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết về bê tông nhựa.
Chương VI: Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của cát xay, cát tự nhiên.
Chương V: Phân tích đánh giá theo cát chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế của bê tông nhựa
cát xay, cát tự nhiên.
Chương V: Kết luận & Kiến nghị.
HV: Lª Thµnh Trung Trang 5
Luận án Thạc sỹ KHKT Nghiên cứu sử dụng cát xay khai thác tại tỉnh Đồng Nai
phục vụ sản xuất bê tông nhựa làm mặt đường ô tô.
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SỬ DỤNG CÁT ĐỂ SẢN XUẤT
BÊ TÔNG NHỰA LÀM MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ
I. KHẢO SÁT NGUỒN VẬT LIỆU CÁT TỰ NHIÊN CUNG CẤP CHO SẢN
XUẤT BÊ TÔNG NHỰA.
1. Nguồn cung cấp cát sản xuất bê tông nhựa khu vự kinh tế phía Nam:
Các mỏ cát trên sông Đông Nai là nguồn cung cấp cát chủ yếu cho vùng kinh tế trọng
điểm phía Nam. Sông Đồng Nai đi qua địa phận của hai tỉnh Bình Dương và Đồng Nai.
Cát sông Đồng Nai là trầm tích lòng hiện đại đã tích tụ từ trước khi có đập thủy điện
Trị An. Các tài liệu lịch sử (ảnh hàng không, bản đồ) cho thấy, ở chế độ tự nhiên, sông
chuẩn sản xuất bê tông và xây dựng các công trình cao cấp. Tuy vậy, môi trường địa chất
mỏ rất nhạy cảm với hoạt động khai thác.
HV: Lª Thµnh Trung Trang 6
Luận án Thạc sỹ KHKT Nghiên cứu sử dụng cát xay khai thác tại tỉnh Đồng Nai
phục vụ sản xuất bê tông nhựa làm mặt đường ô tô.
Tuy nhiên, mỏ cát Bắc cầu Đồng Nai, nơi có các đặc điểm môi trường tự nhiên nhạy
cảm với hoạt động khai thác cát lòng sông.
Mỏ cát Bắc cầu Đồng Nai có nguồn gốc trầm tích sông được hình thành từ trước khi
có đập thủy điện Trị An. Cho đến khi ngưng khai thác (năm 2004), mỗi năm mỏ cát này
đã cung cấp hàng triệu m3 cát vàng chất lượng tốt để sản xuất bê tông và xây dựng các
công trình cao cấp trong khu vực.
Từ năm 1995 đến 2004, các doanh nghiệp khai thác mỏ này đã lấy vượt trữ lượng
được phép, khai thác gần 3.000.000 m3. Khai thác không tuân thủ các quy định về độ sâu
khai thác, khoảng cách xa bờ là nguyên nhân trực tiếp gây ra tai biến xói lở bờ sông. Việc
quản lý hoạt động khai thác chưa hiệu quả là nguyên nhân gián tiếp gây tác động xấu tới
môi trường khu vực.
Đến năm 2004, việc khai thác mỏ cát sông Đồng Nai đã chấm dứt do khai thác quá trữ
lượng cho phép, hơn nữa hoạt động khai thác gây sạt lở nhiều đoạn vách bờ sông [1, 3]
Hình 1. Sơ đồ phân bố bãi cát mỏ Bắc cầu Đồng Nai
3. Trử lượng khoáng sản
Năm 1995, khi triển khai công trình “Thăm dò trữ lượng cát lòng sông Đồng Nai” [4]
các tác giả đã áp dụng một số kỹ thuật mới như: đo địa hình lòng sông bằng thiết bị đo
sâu hồi âm (Echosounder), định vị các điểm đo bằng hệ định vị toàn cầu (GPS), sử dụng
máy khoan Air-lift để xác định bề dày lớp cát, ứng dụng kỹ thuật hệ thông tin địa lý
(GIS) để tính toán khối lượng cát và xử lý các loại bản đồ. Trong các đợt khảo sát năm
1999 và 2004, các kỹ thuật này tiếp tục được hoàn thiện và nâng cao [1]. Các dữ liệu của
ba lần khảo sát (1995, 1999, 2004) được xử lý trong môi trường GIS là cơ sở để đánh giá
hoạt động khai thác tại mỏ cát Bắc cầu Đồng Nai trong thời gian qua.
HV: Lª Thµnh Trung Trang 7
Luận án Thạc sỹ KHKT Nghiên cứu sử dụng cát xay khai thác tại tỉnh Đồng Nai
Trên cơ sở trữ lượng phê chuẩn, Bộ Công nghiệp đã cấp phép khai thác cho các doanh
nghiệp thuộc tỉnh Đồng Nai và Sông Bé với sản lượng 1.200.000 m
3
/năm (mỗi tỉnh được
khai thác 600.000 m
3
/năm.)
3.3. Khối lượng khai thác thực tế
Trong thực tế, hoạt động khai thác diễn ra không chỉ ở các bãi đã khoanh định. Các
xáng cạp cát thường xuyên di chuyển và khai thác trên khắp đoạn sông. Việc đánh giá
khối lượng khai thác thực tế là việc làm không đơn giản bởi có nhiều doanh nghiệp cùng
khai thác trên một đoạn sông, tài nguyên lấy khỏi lòng sông đôi khi được chuyển sang
ngay cho các cơ sở kinh doanh trung gian. Ngay trong một công ty, việc quản lý sản
lượng khai thác của từng xáng cạp cũng là vấn đề…
Nhằm xác định khối lượng đã khai thác, trong phần tính toán này chúng tôi dựa vào bề
mặt địa hình lòng sông xây dựng cho từng khu vực ứng với ba thời điểm: tháng 7/1995,
tháng 8/1999, tháng 5/2004. Sử dụng kỹ thuật GIS để tính toán khối lượng: lấy bề mặt địa
hình của thời điểm sau (bề mặt UPPER) trừ đi bề mặt địa hình thời điểm trước (bề mặt
LOWER) sẽ xác định được khối lượng cát đã khai thác theo các giai đoạn (Bảng 3).
Bảng 3. Khối lượng khai thác trong giai đoạn 1995-1999, 1999-2004 (m
3
)
HV: Lª Thµnh Trung Trang 8
Luận án Thạc sỹ KHKT Nghiên cứu sử dụng cát xay khai thác tại tỉnh Đồng Nai
phục vụ sản xuất bê tông nhựa làm mặt đường ô tô.
Khu vực 1995- 1999 1999-2004 Tổng
Tân Uyên 1.121.796 1.121.796
Cù lao Bình Chánh 2.808.744 637.781 3.446.525
Cù lao Rùa 828.162 1.158.809 1.986.971
Hóa An 250.498 1.698.392 1.948.890
trường trong hoạt động khai thác mỏ.
Thực tế hoạt động khai thác diễn ra rất phức tạp, các xáng cạp có thể khai thác ở mọi
vị trí, miễn là tại đó có cát. Việc kiểm tra khai thác cát dưới lòng sông không đơn giản do
các moong khai thác nằm dưới lớp nước dày. Các cơ quan chức năng chỉ có thể xác định
vị trí xáng cạp cách xa bờ, nhưng rất khó xác định độ sâu khai thác, muốn biết phải tiến
hành đo đạc. Ở những nơi cát có chất lượng tốt, các xáng cạp có thể móc rất sâu, lợi dụng
ban đêm các xáng cạp có thể khai thác cát sát chân vách bờ
Hình 2. Mặt cắt MC. 03, ở Tân Uyên
HV: Lª Thµnh Trung Trang 9
Luận án Thạc sỹ KHKT Nghiên cứu sử dụng cát xay khai thác tại tỉnh Đồng Nai
phục vụ sản xuất bê tông nhựa làm mặt đường ô tô.
Hình 3. Mặt cắt MC. 45, cù lao Bình Chánh
Hình 4. Mặt cắt MC. 93, cù lao Rùa
Hình 5. Mặt cắt MC.127, ở Hóa An
Ghi chú: Các mặt cắt ngang có hướng từ bờ phải sang bờ trái
So sánh tài liệu đo đạc địa hình các năm 1995, 1999 và 2004, có thể nhận thấy lòng
sông bị biến động mạnh, có rất nhiều hố sâu bất thường xuất hiện. Có thể lấy một số ví
dụ như sau:
- Ở Tân Uyên, tại mặt cắt MC.03 (Hình 2), đáy sông năm 1995 sâu 4 m, năm 1999 sâu
9 m, năm 2004 lạch sâu tới 17 m áp sát bờ trái. Sự hình thành lạch sâu là nguyên nhân
gây sạt lở mạnh mẽ bờ trái ở đoạn sông này.
- Ở cù lao Bình Chánh tại mặt cắt MC.45 (Hình 3) đáy sông biến động phức tạp. Bề
mặt bãi cát tự nhiên năm 1995 sâu 3 m, năm 1999 khai thác tới độ sâu 14 m.
- Ở cù lao Rùa, tại mặt cắt MC.93 (Hình 4) đáy sông liên tục hạ sâu. Năm 1995 đáy
sông sâu 7-8 m, năm 1999 lạch sâu 10 m lệch về phía bờ trái, năm 2004 sâu 11 m.
- Ở Hóa An, nơi phân bố bãi cát III.1, theo giấy phép chỉ được khai thác tới độ sâu 8
m. Mặt cắt MC.127 (Hình 5) cho thấy đáy sông biến động phức tạp. Năm 1995, lạch sâu
HV: Lª Thµnh Trung Trang 10
Luận án Thạc sỹ KHKT Nghiên cứu sử dụng cát xay khai thác tại tỉnh Đồng Nai
phục vụ sản xuất bê tông nhựa làm mặt đường ô tô.
hoạt động khai thác là bờ trái vùng Tân Uyên, bờ trái vùng cù lao Bình Chánh, bờ phải và
bờ trái vùng cù lao Rùa.
5. Giá thành của cát xây dựng phục vụ sản xuất bê tông nhựa.
Như ta trình bày ở trên, lượng cát đạt chất lượng sản xuất bê tông nhựa phân bố chủ
yếu ở mỏ Bắc cầu Đông Nai. Kể từ khi tờ trình số 3914A/TTr-UBND ngày 14 tháng 7
năm 2009 có hiệu lực thì khu vực trên sông Đồng Nai (từ điểm cách cầu Hóa An 1km về
phía thượng nguồn đến điểm cách cầu Đồng Nai 01km về phí hạ nguồn) và 01 khu vực
xã Xuân Hưng, huyện Xuân Lộc có diện tích 773 ha với tài nguyên dự báo lên đến 19
triệu m3 bị cấm khai thác hoàn toàn. Chính điều này đã đẩy giá cát xây dựng tăng đột
biến từ 100 000 VNĐ đến 120 000 đồng/m3 nhưng vẫn không đủ số lượng cung cấp cho
thị trường. Hơn nữa, chất lượng cát thật sự không đạt chất lượng theo tiêu chuẩn.
II/ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG CÁT SẢN XUẤT BÊ TÔNG NHỰA
1. Tình hình sử dụng cát để sản xuất bê tông nhựa trên thế giới.
Nghiền đá thành cát nhân tạo thay thế cho việc sử dụng cát tự nhiên là giải pháp của
các nước công nghiệp trên thế giới làm gần 20 năm nay. Giải pháp này nhằm hạn chế tối
đa việc khai thác cát tự nhiên gây sạt lở bờ sông, thay đổi dòng chảy ảnh hưởng đến môi
trường.
Một vấn đề kỹ thuật khác khi xay cát ra thi những hạt cát đồng đều hơn, đều này gớp
phần tạo thành khối bê tông chịu lực lớn hơn theo nguyên lý Volt
HV: Lª Thµnh Trung Trang 11
Luận án Thạc sỹ KHKT Nghiên cứu sử dụng cát xay khai thác tại tỉnh Đồng Nai
phục vụ sản xuất bê tông nhựa làm mặt đường ô tô.
Cát nhân tạo là loại cát sạch không lẩn cát tạp chất: bụi, hạt sét. Điều này tạo nên sự
dính kết làm tăng cường độ của bê tông.
Các số liệu cho thấy tình hình sử dụng cát nhân tạo trên thế giơi bước đầu cho kết
quả : Cát nhân tạo sử dụng trong bê tông aphalt có thể tiết kiệm 14 – 15% khối lượng so
với cát việc dùng cát tự nhiên nhưng độ liên kết giữa nhựa đường với đá dăm và cát tăng
lên rỏ rệt giúp cho độ bền của bề mặt bê tông aphalt tăng lên 10%.
Viện asphalt (Mỹ), đã ban hành xong tiêu chuất hai qui trình thi công bê tông nhựa các
xay chất lượng cao, gọi tắt là Superpave cấp 1.
cập đến các mỏ đá tại tỉnh Đồng Nai) với trử lượng dòi dào và chất lượng để sản xuất cát
xay theo qui trình qui định cụ thể như sau:
Cát xay phải được cần phải chế tạo từ đá gốc có cường độ không nhỏ hơn cường độ
của đá dùng làm đá dăm (600 – 1000daN/cm2).
HV: Lª Thµnh Trung Trang 12
Luận án Thạc sỹ KHKT Nghiên cứu sử dụng cát xay khai thác tại tỉnh Đồng Nai
phục vụ sản xuất bê tông nhựa làm mặt đường ô tô.
Cát nghiền từ đá mácma có mác không nhỏ hơn 1000 daN/cm2. Hàm luợng các hạt
nhỏ hơn 0,071mm ở trong cát nghiền không được lớn hơn 14% theo khối luợng, trong ñó
luợng hạt sét không ñuợc lớn hon 0,5%, luợng hạt nhỏ hon 0,14mm không lớn hon 20%
Giải pháp sử dụng cát xay sản xuất bê tông nhựa làm đường ô tô đã đưa vào thực tiển
sản xuất, bước đầu đã đảm bảo được dây chuyền sản xuất bê tông như không bị gián
đoạn và đáp ứng được số lượng lớn nhu cầu sản xuất bê tông nhựa, gớp phần rất lớn vào
công cuộc phát triển kinh tế đất nước, đặc biệt là vùng kinh tế trọng điểm phía Nam
III. Kết luận:
Mặc dù, công nghệ sử dụng cát xay để sản xuất bê tông nhựa đang được áp dụng rộng
rải trong thực tiển sản xuất, tuy nhiên vẫn chưa có được sự nghiên cứu cụ thể nào để phân
tích, cũng như đánh gia việc sử dụng cát xay sản xuất bê tông nhựa hiệu quả như thế nào
về mặt kinh tế kỹ thuật so với cát tự nhiên để tiến đến sản xuất đại trà trên nhiều địa bàn
trong cả nước. Cũng như việc Bô Xây Dựng, Bộ Giao thông vận tải ban hành những tiêu
chuẩn, qui trình để giám sát, kiểm soát chất lượng vật liệu bê tông nhựa và các chỉ dẫn kỹ
thuật thi công. Đây cũng chính là lý do quan trọng để hình thành đề tài: “ Nguyên cứu –
sử dụng cát xay tại các mỏ đá tỉnh Đồng Nai sản xuất bê tông nhựa làm mặt đường ô tô”
Công ty Cp Xây dựng CTGT 610, địa chỉ 968, QL 1A, Linh Trung, Thủ Đức, TpHCM
là đơn vị sản xuất bê tông nhựa, đi đầu về công nghệ sử dụng cát xay sản xuất bê tông
nhựa cung cấp hàng chục công trình lớn nhỏ đạt chất lượng tốt của Khu vực kinh tế trọng
điểm phía Nam.
Trạm trộn BTN của Công ty CP Xây dựng CTGT 610
CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁT NHÂN TẠO
I.Khảo sát nguồn vật liệu đá đạt chất lượng sản xuất cát xay chế tạo bê tông
2
.
-Hàm lượng SO
3
, trung bình khối tính trữ lượng < 1%
Đá loại 2: Gồm các loại đá phun trào anđesit porphyrit và tuf của chúng, với loại
đá này các chỉ tiêu cụ thể như sau:
-Cường độ kháng nén bảo hòa > 400 kG/cm
2
.
-Hàm lượng SO
3
đối với mẫu đơn < 3%.
-Hàm lượng SO
3
, trung bình khối tính trữ lượng < 1%
Sự phân loại trên căn cứ theo TCVN 1771 : 1987, đá loại 1 là đá chủ yếu dùng làm cốt
liệu chính cho công trình xây dựng và sản xuất bê tông nhựa.
II. Công nghệ sản xuất cát nhân tạo.
1.Thiết bị nghiền .
Hiên nay, người ta dùng phổ biến nhất là máy nghiền gối đệm không khí Titan D do
Liên Bang Nga sản xuất. Bởi lẻ, nó đem lại hiệu quả kinh tế và chất lượng cao hơn các
loại máy phát triển trong lịch sử.
Kết cấu máy nghiền Titan như sau:
HV: Lª Thµnh Trung Trang 14
Luận án Thạc sỹ KHKT Nghiên cứu sử dụng cát xay khai thác tại tỉnh Đồng Nai
phục vụ sản xuất bê tông nhựa làm mặt đường ô tô.
Máy nghiền Titan có tiền thân là máy nghiền mịn KID do hãng OAO DROBMASH
liên kết với viện nghiên cứu công nghệ mới tại Len – ingrad (nay là Sant – Petersburg)
với đường kính đĩa quay 600mm và 1200m. Sau nhiều năm thử nghiệm và máy cũng
quay tự do, có tâm quay là tâm của chỏm cầu và có 3 cấp chuyển động tự do.
Chính nhờ có kết cấu
đặc biệt như vậy, ta
HV: Lª Thµnh Trung Trang 16
Luận án Thạc sỹ KHKT Nghiên cứu sử dụng cát xay khai thác tại tỉnh Đồng Nai
phục vụ sản xuất bê tông nhựa làm mặt đường ô tô.
dễ dàng thay đổi được vận tốc va đập nhờ thay đổi đường kính đĩa gia tốc và vận tốc
quay của nó. Do vậy, chỉ có kết cấu gối đệm không khí mới cho phép tăng đường kính
đỉa gia tốc đến trên 2m trong khi sử dụng gối đở vòng bi thì tối đa không quá 1.1m.
Ngoài ra, tăng vận tốc quay của đỉa gia tốc tùy thích mà không hạn chế so với gối đở ổ bi
bởi sức chịu đựng của vòng bi là có hạn, không thể tăng mãi được. Công nghệ gối đệm
không khí cho phép làm ra được máy nghiền với công suất tới 650T/h, điều mà Barmac
không bao giờ có thể làm được. Việc thay đổi tốc độ va đập vô cùng quan trọng, cho
phép chúng ta điều chỉnh tỷ lệ thành phần theo yêu cầu của công việc. Dể thấy, với máy
Titan, có thể vận hành với tốc độ va đập từ 35m/s đến 120m/s, trong đó: - Với vận tốc va
đập 35 – 45m/s thì chưa xảy ra quá trình nghiền mà chủ yếu đóng vai trò chuốt lại sản
phẩm (làm tròn sản phẩm mà không nghiền).
- Với vận tốc va đập 45 – 65m/s thì lúc này mới xảy ra quá trình nghiền va đập và tỷ lệ
hạt nhỏ (0-5mm) thường chưa cao.
- Với vận tốc 65 – 120m/s thì thật sự là quá trình nghiền mịn, sản phẩm điều chỉnh được
theo ý muốn.
Tỷ lệ thành phần phụ thuộc vào vận tốc va đập. Ví dụ sau thực hiện trên máy Titan D –
160, đá đầu vào 20 – 40mm.
Vận tốc va đập 56m/s Vận tốc va đập 64m/s
Kích thước sản phẩm Kích thước sản phẩm
0 – 5mm 5 – 10mm 10 – 16mm 0 – 5mm 5 – 10mm 10 – 16mm
33.1% 20.2% 46.7% 36.1% 20.7% 43.2%
Đá nguyên liệu đầu vào là đá Granit, độ cứng 1270kg.F/cm2 với vận tốc 56m/s
dùng đĩa gia tốc 1.1m và với vận tốc 64m/s dùng đĩa 1.25m
3.Thông số kỹ thuật của máy Titan D.
Thông số kỹ thuật so sánh Máy nghiền côn đường
kính 1200mm KSD –
1200 GR
Máy nghiền Titan D –
160 -1
1 Công suất bình quân các sản
phẩm
100T/h
2 Các loại sản phẩm cần lấy với
lưới sàn 5, 10, 22
0 – 5; 5 – 10; 10 –
22mm
3 Công suất trong 1h sản xuất 0 – 5(30 tấn); 5 – 10
( 24 tấn); 10 – 22mm
(46 tấn)
0 – 5(37 tấn); 5 – 10
( 22 tấn); 10 – 22mm
(41 tấn)
4 Chi phí điện năng trong 1h SX 63 000 210 000
5 Chi phí hao mòn vật liệu của
máy/tấn sản phẩm
1 bộ nén côn giá 42
triệu đồng nghiền được
40 000 tấn sẽ hỏng
trung bình tốn 10
000đ/ tấn
0.16 USA/tấn = 2
560đ/tấn
6 Giá bán (0 – 5): 38 000đ/tấn;
(5 – 10) : 45 000đ/tấn;
Không sử dụng vòng bi và cũng không
cần dầu mở bôi trơn vòng bi.
2 Chỉ xử lý đá đầu vào tối đa 50mm và
rất kén đá; chỉ làm việc tốt với đá
đầu vào <30mm
Hiệu suất thấp.
Xử lý đầu vào tới 70mm hoặc có thể
đến 110mm khi có túi phụ.
Hiệu suất nghiền cao hơn với đường
kính đĩa gia tốc đến 2.5m
3 Chỉ làm được máy nghiền với đường
kính đĩa gia tốc phổ biến đến 0.8m
Có khả năng đạt tới 120m/s.
4 Chỉ đạt được vận tốc va đập trung
bình 54m/s
Khả năng tối đa sản xuất cát nhân tạo
(0 – 5) đến 78%.
5 Khả năng tối đa khi sản xuất cát nhân
tạo (0 – 5) không quá 30%
Khả năng cho phép mất khả năng cân
bằng động đĩa gia tốc : 2500gr.
6 Khả năng cho phép mất cân bằng
động đĩa gia tốc 50gr.
Công suất thiết kế có thể đến 650 T/h
7 Công suất thiết kế bị hạn chế Hoàn toàn chống bụi một cách hiệu
quả và rẻ tiền.
8 Rất bụi khi vận hành. Độ an toàn và tuổi thọ cao, vật tư thay
thế giá rẻ và nhà sản xuất chuyển giao
công nghệ để khách hàng tự làm lấy.
Chi phí sản xuất rẻ gần 10 lần trong
bay đáp ứng được các yêu cầu về chịu lực thẳng đứngvà lực ngang cũng như các yêu cầu
về sử dụng khác như độ bằng phẳng, độ nhám,….
Nguyên lý làm mặt đường theo kiểu cấp phối: cốt liệu gồm nhiều kiểu hạt to nhỏ liên
tục khác nhau phối hợp theo tỷ lệ nhất định, sau khi lu lèn sẽ đạt được độ chặt cần thiết
và tạo nên lớp mặt đường đáp ứng cường độ yêu cầu. Khi dùng nhựa làm chất liên kết để
tạo nên hỗn hợp bê tông nhựa thì cường độ được tăng lên rất nhiều.
HV: Lª Thµnh Trung Trang 21
Luận án Thạc sỹ KHKT Nghiên cứu sử dụng cát xay khai thác tại tỉnh Đồng Nai
phục vụ sản xuất bê tông nhựa làm mặt đường ô tô.
Ưu điểm của mặt đường bê tông nhựa: Ít bụi; ít phát sinh tiếng ồn khi xe chạy; ít bị bào
mòn; dễ bảo dưỡng, sửa chữa.
Nhược điểm: Dễ bị trơn trượt khi bị ẩm ướt; dễ bị trượt, bị biến dạng, kém ổn định về
nhiệt.
2.Lý thuyết về cường độ và ổn định về biến dạng của hỗn hợp bê tông nhựa:
2.1 Cường độ hỗn hợp bê tông nhựa:
Tính chất của hỗn hợp bê tông nhựa phụ thuộc vào cấu trúc của nó, cấu trúc này phụ
thuộc vào tính chất và hàm lượng của các thành phần cấu thành cấu thành, vào sự phân
bố đều đặn các cỡ hạt và nhựa, vào chất lượng kỹ thuật trong quá trình chế tạo hỗn hợp,
đặc biệt là chế độ nhiệt và độ chặt hỗn hợp.
Theo giáo sư N.N.Ivanop [2], cường độ hỗn hợp bê tông nhựa phụ thuộc chủ yếu vào 2
yếu tố: Lực ma sát do cốt liệu khoáng vật, lực dính do sự có mặt bột khoáng và các hạt
keo trong cốt liệu khoáng vật, do các tính chất của nhựa và do sự móc vướng giữa các hạt
to với nhau.
- Lực ma sát của hỗn hợp bê tông nhựa: chủ yếu do độ lớn, độ đồng đều và độ sắc cạnh
của cốt liệu khoáng vật quyết định. Lực ma sát ít thay đổi theo nhiệt độ và thời gian tác
dụng của tải trọng, nhưng thay đổi nhiều theo hàm lượng nhựa.
- Lực dính của hỗn hợp bê tông nhựa: Lực này đóng vai trò quan trọng trong hỗn hợp
bê tông nhựa. Lực dính gồm 2 thành phần: Lực dính do sự móc vướng giữa các hạt; Lực
dính do tác dụng dính bám tương hỗ giữa nhựa và đá và do lực dính kết bên trong bản
thân nhựa.
=
=
mm
T
T
v
v
C
C
1
2
2
1
2
2
2
2
1
2
1
2
1
δ
δ
mưa, nước tác dụng lâu dài có thể thấm xuống các kẽ nứt làm giảm lực dính giữa đá với
nhựa, làm giảm cường độ và có khi làm phá vỡ tính toàn khối của bê tông nhựa. Trong
thiết kế mặt đường bê tông nhựa, cần thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp bê tông
nhựa trong điều kiện tác dụng lâu dài, đồng thời của nhiệt độ cao và nước.
3.1 Cường độ yêu cầu và độ ổn định chống trượt của mặt đường ở nhiệt độ cao:
3.1.1 Cường độ yêu cầu của mặt đường nhựa ở nhiệt độ cao:
Ngoài tác dụng của tải trọng thẳng đứng còn có tác dụng của tải trọng ngang phát
sinh khi hãm xe, khi tăng và giảm tốc, khi khởi động.
Dười tác dụng của lực thẳng đứng và lực nằm ngang, trong lớp mặt đường sẽ phát
sinh ra các ứng suất thẳng đứng và ngang làm cho mặt đường có thể phát sinh ra các biến
dạng trượt, làn sóng, nhất là trong mùa nóng nhiệt độ của mặt đường lên cao. Nếu lực
dính giữa lớp mặt và lớp móng quá nhỏ thì các biến dạng trượt, làn sóng sinh ra chủ yếu
là do lớp mặt trượt lên lớp móng. Nếu lực dính giữa lớp mặt và lớp móng đủ thì các biến
dạng trượt và làn sóng phát sinh chủ yếu là do hiện tượng trượt của bản thân khối vật
liệu trong lớp mặt đường (Hình 2 – 1).
Q
D
w
a)
b) c)
Hình II-1. Sơ đồ tác dụng của các lực bánh xe ô tô trên mặt đường.
a. Lực thẳng đứng Q và lực nằm ngang W.
b. Lớp mặt trượt lên lớp móng.
c. Hiện tượng trượt của bản thân khối vật liệu trong lơp mặt đường.
Theo giáo sư N.N.Ivanop [2], để đơn giản hóa trạng thái ứng suất phức tạp trong lớp
mặt đường, thay lực thẳng đứng và lực nằm ngang dưới tác dụng đồng thời bằng một lực
thẳng đứng tương đương (lực thẳng đứng nhân với hệ số k
1
); đưa vào hệ số k
2
+
2
45
ϕ
o
Điều kiện để mặt đường nhựa không phát sinh làn sóng, trượt:
q
≥
p.k
1
.k
2
.k
3
Theo Morh, cường độ nén của mẫu hình trụ trong phòng thí nghiệm:
R=2.Ctg
+
2
45
ϕ
o
Từ (2-3) và (2-5), rút ra:
q =
h
+
2
45.
.k.kp.h.k
32
1
ϕ
o
tgD
Với hỗn hợp bê tông nhựa, nếu lấy tg
+
2
45
ϕ
o
≈
2 và
k = k
1.
k
2.
k
3
= 3 – 6, trên đường trường; k = 12 – 18, nơi đỗ xe hay trên đoạn dốc.
Lấy trị số k nhỏ khi mật độ xe trung bình, lấy trị số k lơn khi mật độ xe lớn
C – Lực dính của hỗn hợp.
ϕ – Hệ số ma sát của hỗn hợp.
3.1.2. Độ ổn định chống trượt của mặt đường nhựa ở nhiệt độ cao:
Trong mùa nóng, dưới tác dụng của bức xạ mặt trời, nhiệt độ của mặt đường nhựa
tăng cao hơn rất nhiều so với nhiệt độ không khí, mặt đường bị nung nóng liên tục trong
5 – 6 giời mỗi ngày, trùng vào lúc mật độ giao thông khá cao. Lực nằm ngang đạt trị số
lớn nhất khi hãm xe. Trong trường hợp này, mặt đường nhựa chủ yếu là chịu trượt và
HV: Lª Thµnh Trung Trang 25
Copyright: Tài liệu đại học ©