Luận văn thạc sĩ về thiết bị đầm sâu tự hành trong thi công đường bê tông xi măng

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hệ thống thiết bị đầm sâu tự hành trong thi công đường bê tông xi măng, ứng dụng và hiệu quả trong xây dựng.

• Tác giả: Nguyễn Đình Quốc Bảo
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hồng Ngân
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị xây dựng, nâng chuyển
• Đề tài: Nghiên cứu hệ thống thiết bị đầm sâu tự hành trong thi công đường bê tông xi măng
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu về thiết bị đầm sâu tự hành

Thiết bị đầm sâu tự hành là một trong những công nghệ tiên tiến trong thi công đường bê tông. Thiết bị đầm sâu giúp tăng cường hiệu quả thi công, đảm bảo chất lượng bê tông trong quá trình thi công. Việc áp dụng đầm sâu tự hành không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu chi phí nhân công. Theo nghiên cứu, thiết bị này có khả năng tự động hóa cao, giúp giảm thiểu sự can thiệp của con người trong quá trình thi công. Điều này không chỉ nâng cao năng suất lao động mà còn đảm bảo an toàn cho công nhân. Hệ thống này được thiết kế để hoạt động hiệu quả trong các điều kiện thi công khác nhau, từ đường giao thông nông thôn đến các tuyến đường cao tốc. Việc nghiên cứu và phát triển công nghệ thi công này là cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về chất lượng và hiệu quả trong xây dựng.

II. Cơ sở lý thuyết của việc đầm chặt bê tông

Cơ sở lý thuyết của việc đầm chặt bê tông là rất quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng công trình. Đầm sâu giúp tăng cường độ chặt của hỗn hợp bê tông, từ đó nâng cao cường độ chịu lực của mặt đường. Theo nghiên cứu, việc sử dụng thiết bị đầm sâu có thể cải thiện đáng kể tính biến lưu của hỗn hợp bê tông xi măng. Các thông số dao động trong quá trình đầm lèn cũng cần được tính toán chính xác để đạt được hiệu quả tối ưu. Hệ số tắt dần dao động của hỗn hợp bê tông xi măng là một yếu tố quan trọng, ảnh hưởng đến chất lượng bê tông sau khi thi công. Việc áp dụng các phương pháp hiện đại trong công nghệ thi công sẽ giúp nâng cao hiệu suất và chất lượng công trình.

III. Phân tích tính toán hệ thống thiết bị đầm sâu

Phân tích và tính toán hệ thống thiết bị đầm sâu là bước quan trọng trong quá trình thiết kế và chế tạo. Các thông số cơ bản của thiết bị cần được xác định rõ ràng để đảm bảo hiệu quả thi công. Việc lựa chọn kết cấu chi tiết máy và thiết bị rung cũng cần được thực hiện một cách cẩn thận. Các kết quả thực nghiệm cho thấy rằng việc tối ưu hóa thiết kế thiết bị có thể giúp giảm thiểu chi phí và nâng cao hiệu suất làm việc. Hệ thống đầm sâu tự hành cần được thiết kế để phù hợp với các điều kiện thi công cụ thể, từ đó đảm bảo chất lượng bê tông trong quá trình thi công. Nghiên cứu này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong ngành xây dựng.

IV. Thiết kế hệ thống thiết bị đầm sâu tự hành

Thiết kế hệ thống thiết bị đầm sâu tự hành là một trong những nội dung quan trọng của nghiên cứu. Hệ thống này cần được tính toán kỹ lưỡng về cơ cấu di chuyển, cơ cấu nâng hạ và kết cấu thép dầm chính. Việc tính toán các thông số kỹ thuật là cần thiết để đảm bảo thiết bị hoạt động hiệu quả trong thực tế. Các yêu cầu kỹ thuật cũng cần được xác định rõ ràng để đảm bảo rằng thiết bị có thể hoạt động trong các điều kiện thi công khác nhau. Nghiên cứu này không chỉ giúp nâng cao chất lượng thi công mà còn góp phần vào việc cải tiến công nghệ trong ngành xây dựng. Việc áp dụng các công nghệ mới trong thiết kế sẽ giúp tăng cường hiệu quả và giảm thiểu chi phí sản xuất.

V. Chế tạo hệ thống thiết bị đầm sâu tự hành

Chế tạo hệ thống thiết bị đầm sâu tự hành là bước cuối cùng trong quá trình nghiên cứu. Các yêu cầu kỹ thuật cần được thực hiện nghiêm ngặt để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Trình tự các nguyên công gia công dầm chính cũng cần được thực hiện một cách chính xác. Việc kiểm tra và đánh giá chất lượng sau khi chế tạo là rất quan trọng để đảm bảo rằng thiết bị đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật đã đề ra. Nghiên cứu này không chỉ có giá trị trong việc phát triển công nghệ mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong thi công đường bê tông. Việc chế tạo thành công thiết bị sẽ góp phần nâng cao năng suất lao động và chất lượng công trình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG. Các loại mặt đường bộ cơ bản:
Mặt đường bê tông xi măng.
Mặt đường bê tông nhựa nóng.
Mặt đường tái sinh.

Mặt đường thô sơ.
Mặt đường bê tông nhựa nguội.Tổng quan về đường BTXM. Đường bê tông xi măng là loại đường sử dụng chất liệu chình là hỗn hợp bê tông xi măng, lớp bê tông xi măng này sẽ được định hình trên nền đường đã làm sẳn bằng các lớp cốp pha. Ngoài ra đường bê tông xi măng còn sử dụng lưới thép để tăng độ bền.

Mặt đường BTXM có mặt trên tất cả các cấp đường giao thông đường bộ, từ địa phương, hệ thống tỉnh lộ, quốc lộ, từ đường có lưu lượng xe thấp đến đường phố, đường trục chính, đường cao tốc. Mặt đường BTXM cũng được sử dụng ở hầu hết các sân bay, bến cảng, các đường chuyên dụng và các bãi đỗ xe. Chú thích: 2 GVHD:PGS.TS NGUYỄN HỒNG NGÂN HVTH:NGUYỄN ĐÌNH QUỐC BẢO Nghiên cứu hệ thống thiết bị đầm sâu tự hành trong thi công đường bê tông xi măng. Tấm bê tông xi măng là bộ phận chủ yếu của kết cấu mặt đường cứng có thể bằng BTXM thường, bê tông cốt thép, bê tông cốt thép dự ứng lực, bê tông cốt thép liên tục với chiều dày xác định theo tính toán.

Dưới tấm bê tông là lớp làm bằng mặt (dày 2 ÷ 3cm) bằng cát trộn nhựa, để tấm bê tông có thể di chuyển theo lớp móng khi nhiệt độ thay đổi. Lớp móng thường bằng đất gia cố, cát gia cố xi măng, bê tông nghèo hoặc đá dăm. Lớp móng phụ thường làm bằng vật liệu dễ thoát nước .Nền đất Ưu điểm:
Cường độ cao, thích hợp với tất cả các loại phương tiện vận tải, kể cả xe bánh xích, bánh sắt.
Cường độ mặt đường BTXM không thay đổi theo nhiệt độ.

Rất ổn định với tác dụng phá hoại của nước. Do vậy thường hay được sử dụng trong những đoạn đường hay ngập nước, chế độ thuỷ nhiệt của nền đường không tốt.
Hao mòn ít, độ hao mòn thường không quá 0. Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường cao và không thay đổi khi mặt đường bị ẩm ướt.

Tuổi thọ lớn ( 20-40 năm).
Tận dụng vật liệu địa phương. Có thể cơ giới hoá hoàn toàn trong công tác thi công, do đó đẩy được tốc độ thi công, tăng năng suất lao động, hạ giá thành.
Công tác duy tu, bảo dưỡng ít và đơn giản.

Do vậy mặt đường BTXM rất thích hợp làm ở những khu vực ít có điều kiện duy tu, bảo dưỡng thường xuyên.TS NGUYỄN HỒNG NGÂN HVTH:NGUYỄN ĐÌNH QUỐC BẢO Nghiên cứu hệ thống thiết bị đầm sâu tự hành trong thi công đường bê tông xi măng.
Với các đường giao thông nông thôn, có thể thi công mặt đường BTXM bằng các công cụ đơn giản, phương tiện không đòi hỏi quá phức tạp, kỹ thuật thi công bê tông xi măng tương đối phổ cập. Mặt khác, xi măng, đá, sỏi, cát đều có thể là vật liệu địa phương. Do vậy mặt đường BTXM rất thích hợp với đường giao thông nông thôn.

Nhược điểm:
Không thông xe được ngay sau khi xây dựng mà phải mất một thời gian bảo dưỡng.
Do phải xây dựng các khe co dãn nên độ bằng phẳng của mặt đường bị giảm mạnh: xe chạy bị xóc mạnh mỗi khi qua các khe nối nên chất lượng chạy xe, tốc độ chạy xe giảm đi rất nhiều. Khe nối là vấn đề yếu nhất của mặt đường BTXM, cần tập trung chú ý để khắc phục nhược điểm này. Muốn vậy cần phải chú ý đến vấn đề vật liệu, kỹ thuật xử lý các khe nối này sao cho đạt hiệu quả cao nhất.

Đầu tư ban đầu rất cao ( đắt gấp 2÷2,5 lần mặt đường bê tông nhựa).
Tiếng ồn khi khai thác lớn.Phân loại mặt đường BTXM. Mặt đường BTXM được phân ra một số loại như sau: - Mặt đường BTXM không cốt thép, phân tấm, đổ tại chỗ. - Mặt đường BTXM cốt thép.

- Mặt đường BTXM lưới thép. - Mặt đường BTXM cốt thép liên tục. - Mặt đường BTXM cốt phân tán. - Mặt đường BTXM lu lèn.

- Mặt đường BTXM ứng suất trước. - Mặt đường BTXM lắp ghép.TS NGUYỄN HỒNG NGÂN HVTH:NGUYỄN ĐÌNH QUỐC BẢO Nghiên cứu hệ thống thiết bị đầm sâu tự hành trong thi công đường bê tông xi măng. Đường bê tông xi măng 1. Công nghệ thi công đường bê tông xi măng: Các bước cơ bản cần phải có trong công nghệ thi công mặt đường BTXM: 1.

Hoàn thiện lớp móng: - Mặt móng phải có mui luyện đúng thiết kế. - Mặt móng không hút nước của hỗn hợp bê tông ( nếu cần phải tưới nước mặt móng trước khi rải bê tông tươi). - Không được gây nhiễm bẩn bê tông. - Nếu có lớp cách ly hoặc lớp tạo phẳng thì phải thực hiện như thiết kế.

Hoàn thiện lớp móng 5 GVHD:PGS.TS NGUYỄN HỒNG NGÂN HVTH:NGUYỄN ĐÌNH QUỐC BẢO Nghiên cứu hệ thống thiết bị đầm sâu tự hành trong thi công đường bê tông xi măng. Thi công cốp pha và lắp đặt cốt thép: - Có thể dùng ván khuôn thép hoặc ván khuôn gỗ. - Định vị ván khuôn bằng cách dùng máy kinh vĩ để đóng các cọc cách nhau khoảng 50m và các chỗ thay đổi địa hình sau đó căng dây để đặt ván khuôn. - Kiểm tra cao độ đỉnh ván khuôn bằng máy thuỷ bình.

- Khe hở giữa đáy ván khuôn với mặt móng phải được nhét chặt bằng vữa xi măng để không cho lọt nước và hạt mịn ra ngoài khi đổ bê tông. - Cốt thép được lắp đặt dưới dạng thanh hoặc dạng khung lưới, liên kết giữa các thanh có thể dùng phương pháp buộc hoặc hàn. Lưới cốt thép được kê cố định trên giá đỡ bằng thép chế tạo sẵn. Lắp đặt cốp pha và lưới thép 1.

Trộn và phân phối hỗn hợp BTXM: - Hỗn hợp bê tông xi măng có thể trộn theo hai phương pháp : + Trộn trong xí nghiệp, dùng xe ô tô chuyên dụng chở ra mặt đường để rải. + Trộn trong các trạm trộn di động ngay tại mặt đường, sử dụng các máy trộn tự do hay cưỡng bức.TS NGUYỄN HỒNG NGÂN HVTH:NGUYỄN ĐÌNH QUỐC BẢO Nghiên cứu hệ thống thiết bị đầm sâu tự hành trong thi công đường bê tông xi măng. - Thời gian trộn tối thiểu với máy trộn rơi tự do là 90s, máy trộn cưỡng bức là 60s. Thời gian trộn không được vượt quá thời gian quy định 3 lần, vì trộn quá lâu sẽ làm nát vỡ cốt liệu.

Trộn và rải hỗn hợp bê tông xi măng. Xan rải và đầm lèn hỗn hợp BTXM: - Có thể thực hiện thủ công nhưng tốt nhất là rải bằng máy rải chuyên dùng (vừa tiến hành rải, vừa tiến hành đầm lèn hoàn thiện lớp bê tông). - Chiều dày rải của lớp bê tông xi măng: h1 = K.3,Hệ số độ sụt K phụ thuộc vào từng loại bê tông xi măng. h1 là chiều dày lớp bê tông xi măng cần đổ.

h là chiều dày lớp bê tông xi măng theo yêu cầu. Xan rải hỗn hợp bê tông xi măng.TS NGUYỄN HỒNG NGÂN HVTH:NGUYỄN ĐÌNH QUỐC BẢO Nghiên cứu hệ thống thiết bị đầm sâu tự hành trong thi công đường bê tông xi măng. -Sau khi san phẳng hỗn hợp bê tông xi măng sẽ tiến hành đầm sơ bộ hỗn hợp bê tông xi măng, tùy theo chiều dày của lớp bê tông xi măng để lựa chọn phương pháp đầm trong hoặc đầm ngoài. + Đối với đầm sâu: ở một vị trí đầm 45s, sau đó di chuyển đến vị trí mới.

+ Đối với đầm bàn: một vị trí đầm 40 – 60 s, đầm chồng lên nhau 10 cm. Đầm hỗn hợp bê tông xi măng bằng phương pháp đầm sâu. Hoàn thiện bề mặt, tạo nhám: - Mục đích là làm cho mặt đường bằng phẳng, đủ độ nhám. - Dùng bàn trang và ống lăn hoặc tấm là lắp sau máy rải để làm phẳng bề mặt.

- Tạo nhám bằng cách dùng bàn chải chất dẻo, bàn chải sắt quét ngang mặt đường tạo thành cách rảnh nhỏ ngang. Tạo nhám bề mặt 8 GVHD:PGS.TS NGUYỄN HỒNG NGÂN HVTH:NGUYỄN ĐÌNH QUỐC BẢO Nghiên cứu hệ thống thiết bị đầm sâu tự hành trong thi công đường bê tông xi măng. Thi công khe nối: -Khi có sự thay đổi nhiệt độ, trong tấm bê tông sẽ xuất hiện ứng suất nhiệt do tấm bê tông co, giãn. Để giảm bớt ứng suất này, không cho bê tông xuất hiện các đường nứt, cần phải chia tấm bê tông thành từng tấm riêng rẽ bằng các khe nối dọc và ngang.

-Các khe nối này có mục đích cụ thể như sau : +Bảo đảm khả năng biến dạng bình thường của tấm bê tông ( co , dãn, uốn vồng ) do sự thay đổi nhiệt độ, độ ẩm. + Giảm bớt các vết nứt xuất hiện trong tấm bê tông do sự bất lợi về chế độ thuỷ nhiệt của nền đường gây ra. - Có 3 loại khe nối trong mặt đường bê tông xi măng : khe co ,khe dãn và khe nối dọc. - Để tạo khe co dãn có thể thực hiện theo phương pháp cưa khe : Cưa khe phải được thực hiện ở thời gian thích hợp, thường là sau khi rải, đầm nén và chỉnh sửa bề mặt BTXM xong từ 8 – 18 giờ tuỳ theo điều kiện thời tiết hậu, và lúc cường độ bê tông xi măng đạt được 25-30% cường độ 28 ngày hoặc cường độ chịu nén đạt khoảng 6 -12 Mpa.

Nếu cưa sớm quá thì cường độ bê tông chưa đủ, mép khe dễ bị vỡ, tróc lở; nếu cưa muộn quá thì tấm BTXM có thể bị nứt ở các vị trí khác không đúng vị trí khe (do ứng suất nhiệt hoặc do co ngót).TS NGUYỄN HỒNG NGÂN HVTH:NGUYỄN ĐÌNH QUỐC BẢO Nghiên cứu hệ thống thiết bị đầm sâu tự hành trong thi công đường bê tông xi măng. Tạo khe co dãn bằng phương pháp cưa 1. Các phương pháp thi công đường bê tông xi măng. Phương pháp thi công mặt đường bê tông xi măng dùng cốp pha cố định.

-Trong phương pháp này thì cốp pha được lắp trước và lắp cố định trong một đoạn đường cần thi công. Hỗn hợp bê tông xi măng sẽ được rãi vào bên trong lớp cốp pha đó và được máy thi công chuyên dùng san phẳng trước khi đầm lèn -Đối với phương pháp này là thiết bị dầm lèn thường nằm độc lập với máy, thiết bị sẽ di chuyển phía sau máy rải. Thi công mặt đường bê tông xi măng dùng cốp pha cố định.TS NGUYỄN HỒNG NGÂN HVTH:NGUYỄN ĐÌNH QUỐC BẢO Nghiên cứu hệ thống thiết bị đầm sâu tự hành trong thi công đường bê tông xi măng. Thi công mặt đường bê tông xi măng bằng cốp pha trượt.