Hoàn thiện công nghệ chế tạo, thi công và sửa chữa các khớp nối bằng chất dẻo PVC trong các công trình xây dựng - giao thông - thuỷ lợi

Lap dat va stra chữa Những định hướng trong nghiên cứu Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ chế tạo.. LOI MO DAU Trên cơ sở thành công của đề tài nghiên cứu cấp Bộ chế tạo thành công vật chắ

2000 _

BO THUY Lợi VIỆN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ KINH TẾ THỦY LỢI

BÁO CÁO KHOA HỌC KỸ THUẬT

TỔNG KẾT DỰ ÁN SAN XUẤT THỬ-THỬ NGHIỆM:

" H0ÀN THIỆN CÔNG NGHỆ CHE TAO, THI CONG VA SUA CHUA CAC KHOP NOI BANG CHAT DEO PVC TRONG GAC CONG TRINH XAY DUNG-GIAO THONG-THUY LOI"

(Theo biéu 06 - KHCN)

_ BO MON.CONG-NGHE KET-CAU.CONG TRINH

Chủ nhiệm bộ môn kiêm chủ nhiệm du án

PGS.PTS Nguyén Van Huan

Sey bn 4£ Những người thực hiện: PTS.Lê Đình Tháng

Lap dat va stra chữa

Những định hướng trong nghiên cứu

Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ chế tạo

Yêu cầu chung

Sơ đồ công nghệ chế tạo

Bộ phân cấp liệu

Công nghệ đùn

Công nghệ cán

Bộ phận làm lạnh

Nghiên cứu thí nghiệm

Nghiên cứu ồn định trong môi trường chua phèn

Nghiên cứu ổn định trong môi trường mặn Kiểm tra khả năng mối ăn

Nghiên cứu về tuổi thọ

Kết quả thí nghiệm thấm

Bộ phận làm lạnh

Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ lắp đặt và sửa chữa

Công nghệ lap dat

Công nghệ sửa chữa - cà mỉ Ứng dung thử nghiệm vào các công trình

Định mức vật liệu và nhân công khớp nối KN 92

So sánh giá thành các loại khớp nối bằng các loại vật

11

- AS

LOI MO DAU

Trên cơ sở thành công của đề tài nghiên cứu cấp Bộ chế tạo thành công

vật chắn nước (VCN) bàng PVC cho khớp nối công trình Thủy lợi Bộ Thủy lợi

đã có công văn số 2171 KHKT ngày 18-11-1992 đề nghị Bộ Khoa học Công

nghệ & MT hỗ trợ đầu tư dự án " Hoàn thiện công nghệ chế tạo, thi công và

sửa chữa các khớp nối bằng chất dẻo PVC trong các công trình xây dựng - giao

thông - Thuy loi" Căn cứ đề nghị trên và kết quả xét duyệt của Hội đồng xét

duyệt dự án SXT - TN ngày 26-10-1993, Bộ KHCN & MT đã nhất trí quyết

định hỗ trợ viện thực hiện dự án trên

Trong baó cáo này tập trung nêu rõ những nội dung khoa học công nghệ

thực hiện hợp đồng " nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ - dự án SXT

-TN " số 18-93 / HĐ ký giữa Bộ KHCN & MT và Viện NCKH & KT Thuy lợi

1 MUC TIEU NGHIEN CUU

Nghiên cứu hoàn thiện công nghé ché tao va lap dat VCN bang PVC la hoàn toàn phù hợp với xu thế chung cua thế giới đồng thời cũng phù hợp với chủ trương và định hướng của Nhà nước ta là:

- Thay thế vật liệu quý hiếm bằng vật liệu mới

- Giảm chỉ phí vật liệu cho một đơn vị công suất

- Phát triển công nghệ trong nước, giảm đần nhập khẩn

Trong khuôn khổ đề tài cấp Bộ do hạn chế về thời gian và kinh phí cùng

với sự phức tạp của đề tài nên công nghệ chế tạo chưa ổn định việc lắp đặt và

thay thế chưa hoàn thiện Vì vậy trong dự án tập trang nghiên cứu hoàn thiện những mục tiêu sau đây:

1-1 Cong nghé ché tao:

Hoàn thiện công nghệ chế tạo sản phẩm với số lượng tương đối lớn dat được các chỉ tiêu kỹ thuật đề ra Nội dung hoàn thiện công nghệ bao gồm máy

.móc thiết bị và quy trình sản xuất (sẽ được trình bày kỹ ở phần sau)

1-2 COng nghé lap dat va thay thé: _ _ ¬

- Dé dàng lap dat va thay thé dam bao chất lượng

- Có được hướng dẫn lắp đặt và thay thế

- Hoàn thiện công nghệ nối VCN

- Đưa vào sản xuất áp dụng thử nghiệm thành công mức độ rộng

2 NHỮNG ĐINH HƯỚNG TRONG NGHIÊN CỨU:

Sản phẩm VCN PVC có đặc thù riêng là có kết cấu dài vì vậy việc đảm

bảo công nghệ ổn định là yếu tố hàng đầu quyết định sự tồn tại của dây

chuyền công nghệ Nhằm đạt được các mục tiêu trên trong mục 1, dự án tập trung nghiên cứu các vấn đề sau:

- Nghiên cứu các khâu liên quan đến quá trình chế tạo:

+ Vật liệu đưa vào

+ Các tác động ảnh hưởng đến sản phẩm: nhiệt, điện, cơ v.v

+ Các tác động khác

-4-

- Các quá trình kiểm tra sản phẩm

- Nhập kho bảo quản, vận chuyển

- Nghiên cứu thực nghiệm một số vấn đề cần thiết

- Nghiên cứu thiết kế và hoàn thiện các sơ đồ quy trình lắp đặt

- Áp dụng thử nghiệm mở rộng

- Tổng kết đánh giá

3 NGHIÊN CỨU HOÀN THIÊN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO

SEN CU HOÀN THIÊN CỘNG NGHỀ CHẾ TẠO

3-1 Yêu cầu chung:

Vật liệu đưa vào chế tạo cần phải đảm bảo yêu cầu chế tạo sản phẩm có

độ bền cao: bền về nhiệt độ (có phụ gia ổn định nhiệt heat stabilizer), bền

chống bức xạ mặt trời có tia cuc tim (UV light stabilizer), bén tron g môi trường chua, mặn, chịu được cột nước áp lực cao, cho phép độ lún đạt yêu cầu

Ngoài yêu cầu chung về độ bền công nghệ cần đảm bảo ồn định chế tạo sản phẩm dùng cho công trình như:

- Chế tạo được sản phẩm có độ dài lớn (sản phẩm có thể sản xuất thành

các cuộn đài sau đó cắt ra cho nhiều khớp nối tùy theo yêu cầu xây dựng của

từng công trình

- Công suất dây chuyền phải đảm bảo chế tạo được ít nhất hai loại sản

"phẩm: lộai có bề rộng nhỏ ( b = 15 cm )dùng cho cột nước thấp và loại có bề — - rộng lớn hơn dùng cho cột nước cao hơn

Các yêu cầu cụ thể về chỉ tiêu chất lượng cần đạt được thể hiện trong

bảng sau:

Bảng yêu cầu chỉ tiêu chất lượng cần đạt (bảng 3 hợp đồng)

-5- 3-2 So dé cong nghé ché tao:

a Sơ đồ nguyên lý chung:

3-3 BO phan cap liéu

- Yêu cầu chung: Vật liệu vào phải có phụ gia đảm bảo tỉ le đã được tính toán, nguyên liệu vào phải khô và tốc độ cấp đảm bảo đều và đủ cho máy đùn

- Công nghệ cũ:

+ Nhựa cấp không đều

+ Nhựa không được sấy trước, sản phẩm bị bọt khí

- Công nghệ mới: Bộ phận cấp liệu mới đã được cải tiến, nhựa được sấy trước và cấp đều hơn

3- 4 Công nghề đòn:

a, Yêu cầu chung

Phải đảm bảo dùn đủ công xuất, liên tục phân bố đều, nhưa không sống, không cháy, công suất đùn phải phù hợp với công suất cán nhựa

Để khống chế được điểm làm việc tối ưu cần phải khống chế các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc và công suất đùn:

_ Hạt nhựa vào: áp lực, kích thước hạt, độ ẩm ˆ wen

- Anh hưởng nguồn điện

- Động cơ

- Bộ phận truyền động - trục vít dẫn nhựa

- Bộ phận gia nhiệt

b, Công nghệ cũ

- Bộ phận xi lanh và lõi xoắn: đường kính nhỏ D = 60 mm, lõi xoán

được thiết kế theo kiểu cũ không phù hợp để chế tạo sản phẩm có bề rộng lớn

(hiển nhiên các bộ phận khác cũn 8 vậy), chỉ làm được loại b = 15cm

- Điều tốc: Điều tốc bằng hộp số và dây cua roa Điều tốc kiểu này không ổn định, không điều chỉnh được do hệ số trượt của cua roa và truyền động cứng của hộp số

- Gia nhiệt: có nhiều đầu đo nhiệt và bộ phận điều khiến đặt sẵn nhiệt

độ của nước ngoài cho phép cố định được nhiệt độ chọn trước Số vòng nhiệt nhiều hơn cho phép chọn được nhiều điểm khống chế Do đặc điểm của nhựa PVC là khoảng cách giữa điểm nóng chảy và cháy nhựa rất nhỏ nên dễ sinh ra

hoặc là nhựa sống, hoặc nhựa cháy, do vậy việc 6n định nhiệt trong công nghệ vật liệu PVC là cực kỳ quan trọng Nhiệt độ cầW khống chệtại mỗi điểm của xi

lanh bộ phận đùn nhựa khác nhau, đảm bảo cho nhựa hạt nóng dần đến chảy

ổn định ở đầu ra máy cán ở đầu này cần khống ché t < 180°C

3-5 Công nghê cán:

a Yêu cầu chung:

- Điều khiển được vận tốc cán

- Cố định được vận tốc cán

- Chọn được vận tốc cán phù hợp với máy đùn

- Cán đều, không bị rỗ, không bị khuyết, sản phẩm thừa (ba via ) ít

b Công nghệ cũ:

- Thích hợp với chế tạo VCN có bề rộng nhỏ b = 15cm

- Điều tốc không ổn định, hay bị trục trặc

- Đường kính quả lô nhỏ nên sản phẩm không đều giữa phân giữa và

phần biên của VCN

-R-

c Nhimg cai tién, hoan thién

- Quả lô to hơn, nhựa cán đều hơn, ba via ít hơn

- Điều tốc: Dùng bộ điều tốc biến tần CD của hãng Control Technich

của Anh điều khiển và cố định được vận tốc cán Thiết bị này cho phép ta chọn được vận tốc cán phù hợp cán cụ thể và cố định được vận tốc cán để sản phẩm

én định theo thời gian vì đặc trưng của sản phẩm này là có chiều dài lớn

- Chế tạo được sản phẩm có bề rộng 18 cm và lớn hơn

- Công nghệ mới có bộ phận làm lạnh ở hai đầu

4 NGHIÊN CỨU THƯC NGHIÊM:

Nghiên cứu thực nghiệm bao gồm các nội dung nhằm chọn được công nghệ hợp lý ( từ khâu vật liệu trở đi ) nhằm có được sản phẩm đảm bảo chất lượng Trong báo cáo này xin chỉ trình -bày-các nghiên cứu thực nghiệm xác

định các chỉ tiêu của sản phẩm đã được chế tạo

Quy trình thí nghiệm được tham khảo các tiêu chuẩn quốc tế, tiêu

chuẩn, quy trình của Liên Xô cũ và tiêu chuẩn Việt Nam

4-1 Xác định ổn định các sản phẩm trong môi trường chua phèn

a Phương pháp thí nghiệm: Ngâm mẫu trong nước chua phèn và sau đó

- Nồng độ chua: Nước chua phèn hoạt tính đặc trưng cho vùng Thái

bình

- Thời gian ngâm mẫu: 3 tháng

- Số lượng mẫu : 3 nhóm x 3 mẫu = 9 mẫu ngâm và 9 mẫu không ngâm

để đối chứng

- Phương pháp lấy mẫu: lấy đại diện cho 3 thời kỳ

- Kích thước mẫu: Chiều dài

b Kết quả thí nghiệm:

-9-

I= 100 mm Chiều rộng b = 10 mm Chiều dày t= 4.5 mm

Nhóm mẫu | Trong điều kiên bình thường Đã ngâm nước chua phèn

— Œ khi đứt Độ giãn dài Gv khiđứt | Độ giãn dài

thí nghiệm (KG/cm` khi đứt (%) (KG/cm*) khi đứt (%)

Ngâm mẫu trong nước muối có nồng độ 4% (nồng độ phổ biến ở một số

vùng ven biển Việt Nam) sau đó thí nghiệm kéo đứt

- Thời gian ngâm mẫu: 14 ngày đến 3 tháng

- Phương pháp lấy máu: lấy đại diện cho 3 thời kỳ

- Kích thước máu: Chiều dài 1= 100 mm

Chiều rộng b = 10 mm

Chiêu dày t= 4,5 mm

- Số lượng mau: 3 nhém mau x 3 mau = 9 mau

- Phuong pháp lấy mẫu: lấy đại diện cho 3 thời kỳ sản xuất và có 9 mẫu đối chứng

Nhóm mẫu | Trong điều kiên bình thường Đã ngâm nước muối

thí nghiệm |_ (KG/ecm) khi đứt(%) (KG/cm`) khi đứt(%)

-10- 4.3 Xác đỉnh khả năng bi mối ăn

Sản phẩm đã được trung tâm nghiên cứu phòng trừ mối của viên NCKH

& KT Thủy lợi thí nghiệm trong nhiều tháng khong bị mối ăn đồng thời không

bị ảnh hưởng do mối tiết dịch có chứa axít

4-.4 Xác đính tuổi tho của sản phẩm

` Đa số các VCN được dùng trong môi trường mà trong đó các tác nhân

chủ yếu là nhiệt độ và ứng suất Quan hệ tuổi thọ với nhiệt độ và ứng suất có

dạng hàm mũ đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu Trong nghiên cứu thí

nghiệm của chúng tôi chỉ nhằm xác định các hệ số thực nghiệm trên cơ sở thừa

nhận dạng hàm tuổi thọ Phương trình tuổi thọ VƠN( do Viện chúng tôi chế

tạo) được tìm ra có dạng như sau:

quả thí nghiệm cụ thể cho thấy (đối với 3 nhóm mảu):

- Đối với loại Ï: Cột nước chống thấm đạt 10 m

- Đối với loại II: : Cot nude chống thấm đạt < 10m

-l]-

4-6 Kết luận về độ bền của vật chắn nước

* Trong moi trường axit, mudi, VCN bằng PVC có khả náng bền vững

khá lớn, có ưu thế hơn hẳn các VCN làm bằng kim loại

* Trong điều kiện tác động của côn 8 trình, VCN PVC có tuổi thọ tương đối lớn, do đó có thể thay thế được các VCN theo dạng cổ điển đã dùng

* Căn cứ theo kết quả thí nghiệm có thể dự báo được tuổi thọ theo điều

kiện cụ thể của từng công trình trên cơ sở phân tích tính toán ứng suất do

chuyển vị và nhiệt độ môi trường sử dụng

* Theo yêu cầu của hợp đồng-dự án đã đạt được mục đích đề ra Độ bền

của sản phẩm đạt yêu cầu chỉ tiêu chất lượng ghi trong bảng 3 hợp đồng (đã

được nẻu trong mục 3-l của báo cáo này)

5 NGHIÊN CÚU HOÀN THIEN CONG NGHE LẮP ĐẮT VÀ SỬA CHỮA

5-1 Công nghê lắp dăt

Đối với công trình thủy lợi khớp nối là một bộ phận nhỏ nhưng rất quan trọng, chúng phải đảm bảo được 2 chức năn ø chủ yếu

- Mềm mại ,nghĩa là khớp nối công trình có thể chuyển vị biến dạng dễ

Trong quá trình đưa vật chắn nước bang chất dẻo PVC vào ứng dụng

thực tế đã thu được kết quả tốt, công nghệ lap đặt cũng từ đó đã hoàn thiện dần

dần nhằm phục vu tốt cho sản xuất

A- Thiết kế đặt KN92 vào làm khớp nối trong công trình Thuỷ lơi

Tùy theo tầm quan trọng và cột nứơc công trình chịu mà ta có thể thiết

® KN92 @® Vita xi mang mac cao

@ Bao tải tầm nhựa đường @ Dây thừng ÿ 1,5 + 2 cm

Hình: Có để một vị trí khi khớp nối hỏng, dễ đục ra để sửa chữa

b Thiết kế hai lớp Trong trường hợp AH ~ 10m ta ding hai lớp khớp nốt

PVC tổng hợp của hai cách đặt ở hình 1 và hình 2 đặt trên một bộ phận công ` trình

Chú ý: Khi thiết kế đối với khớp nối ngang cống hộp hoặc cống tròn cầu

máng có mặt cắt hình tròn hoặc chữ U thì tấm KN92 để nguyên giữa khớp nối đứng và khớp nối ngang và mối nối ở góc trèn Tuyệt đối không cất rời khớp nối đứng và khớp nối ngang vì tính chất của tấm KN92 có thể làm việc theo

hai phương có độ dãn tương đương xem hình 4, hình 5

7 14-

* Phải tạo được hộp rỗng xung quanh phần dự trữ lún của KN92 để khi

khớp nối làm việc KN92 không bị thủng hoặc xé rách

* Những phần khe của khớp nối được nhét bao tải tẩm nhựa đường hoặc

giấy xi măng xuống đề phòng dãn nở do nhiệt độ gây ứng suất nén làm nứt

gdy công trình chứ không có tác dụng chống thấm hỗ trợ (Kết quả lắp đặt

xong xem hình l)

- Đổ lớp vữa mác cao dày 2-3 cm

- Dat KN92 vào và lắp cốp pha bao vệ đoạn ” ô mê ga” chừng 2 - 3 cm

- Đổ hoặc trát vữa mác cao phủ lên KN92, trát bằng mặt của cấu kiện

(Kết quả đặt xong xem hình 2)

Chú ý: - Khi đồ bê tông dạng hình 2 chú ý sự liên kết giữa vữa và KN92

để tránh thấm vòng quanh KN92

- Tạo rãnh để 2 khối bê tông khi khớp nối làm việc sẽ nứt đúng vị trí đó không gây xé chỗ khác (Xem hình 8 )

Dag thunag 215-2 VOV-RNI?

5-2 Công nghệ sửa chữa:

Hiện nay theo số liệu điều tra cơ bản cho thấy các công trình trên kênh, cống lấy nước, cầu máng bị hư hỏng khớp nối làm giảm hiệu suất của công trình

Việc thay thế KN92 vào khớp nối bị hư hỏng của các công trình ta tiến

hành như sau:

a Đối với công trình có khớp nối không tạo thành vòng kín (kênh dẫn, cầu

máng, tràn ) như hình 5

Với loại này ta chỉ cần đục bê tông ra một vùng có kích thước như hình

2 Trình tự lắp đặt KN92 vào thay thế giống như phân (B-b)

b Đối với công trình có khớp nối tạo thành vòng kín (như cống ngầm, xi phông, cống có áp .) Hình 4

Việc thay thế khớp nối dang này phần bên và đáy thi công bình thường

như mục a