Nghiên cứu thiết kế máy đúc lề đường bê tông cốt pha trượt

Thay vì áp dụng các phương pháp thi công thủ công bằng tay trong việc định hình bê tông thì các máy tạo hình bê tông tại chỗ đã được áp dụng rất hiệu quả trong quá trình thi công các côn

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

ĐỖ DUY TUẤN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY ĐÚC LỀ ĐƯỜNG

BÊ TÔNG CỐT PHA TRƯỢT

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị xây dựng,

nâng chuyển

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2011

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học:

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ Trường Đại Học Bách Khoa, Ngày…….tháng… năm 2011 Thành phần Hồi đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1

2

3

4

5

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Bộ môn quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TP HCM, ngày….tháng….năm 2011

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: ĐỖ DUY TUẤN Phái: Nam MSHV: 03008278 Ngày, tháng, năm sinh: 17/11/1984 Nơi sinh: THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị xây dựng nâng chuyển

I – TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY ĐÚC LỀ ĐƯỜNG BÊ TÔNG CỐT PHA TRƯỢT

II – NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

1 Nghiên cứu tổng quan về máy tạo hình bê tông tại chỗ

2 Nghiên cứu tìm hiểu các nguyên lý và các phương pháp tạo hình bê tông cốt pha trượt

3 Nghiên cứu các cơ sở lý thuyết cho việc tạo hình bê tông

4.Nghiên cứu xây dựng mô hình tạo hình bê tông cốt pha trượt theo nguyên tắc tay quay con trượt

5 Thiết kế chế tạo và thử nghiệm trên máy mô hình

6.Kiểm chứng các thông số lý thuyết và thí nghiệm

III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ

CN BỘ MÔN

QL CHUYÊN NGÀNH

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ được Hội đồng chuyên ngành thông qua

TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến các Thầy Cô Trường ĐẠI HỌC BÁCH KHOA nói chung, các Thầy Cô thuộc Khoa cơ khí, đặc biệt là các Thầy Cô thuộc bộ môn Cơ giới hóa Xí nghiệp và Xây dựng đã luôn nhiệt huyết để truyền đạt cho em những kiến thức rất hữu ích

Đặc biệt, em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.T.S Nguyễn Hồng Ngân Người Cô đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp này

Kế đến, em xin cảm ơn Bố Mẹ, gia đình, là những người đã luôn ủng hộ em về cả tinh thần và vật chất

Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến các bạn bè đã nhiệt tình đóng góp ý kiến xây dựng, động viên và luôn tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt bao năm học tập

Em luôn cố gắng nỗ lực hết mình để hoàn thành tốt luận văn này, vì thời gian và kiến thức có hạn nên trong quá trình thực hiện cũng không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong được sự chỉ dẫn thêm của các Thầy Cô và các bạn, để em có thêm kiến thức và kinh nghiệm cho quá trình làm việc và học tập sau này

Em xin chân thành cám ơn

TP HỒ CHÍ MINH Ngày 01/07/2011

Đỗ Duy Tuấn

MỤC ĐÍCH LUẬN VĂN

Hiện nay việc thi công bê tông tại các công trình hạ tầng và dân dụng tại các nước phát triển đã được áp dụng các công nghệ tiên tiến Việc áp dụng các công nghệ tiên tiến trong việc tạo hình bê tông tại chỗ đã giải quyết vấn đề về mặt thời gian và nhân công Thay vì áp dụng các phương pháp thi công thủ công bằng tay trong việc định hình bê tông thì các máy tạo hình bê tông tại chỗ đã được áp dụng rất hiệu quả trong quá trình thi công các công trình hạ tầng như đường xá và vỉa hè…v…v

Việt Nam đang trong giai đoạn phát triển khá nhanh về cơ sở hạ tầng và thượng tầng

Có rất nhiều công trình thi công hạ tầng đang được triển khai, tuy nhiên việc áp dụng công nghệ tạo hình bê tông tại chỗ lại rất khiêm tốn, tất cả đều được thi công bằng phương pháp thủ công rất tốn nhân lực thi công và thời gian thi công

Mục đích của luận văn là đi sâu nghiên cứu và thiết kế chế tạo máy đúc lề đường bê tông cốt pha trượt, áp dụng thi công bó vỉa hè trong các công trình hạ tầng và dân dụng Việc thiết kế dựa trên quá trình lấy thông số chất lượng của bê tông trong các lần thực nghiệm trên máy thí nghiệm để từ đó rút ra các thông số chuẩn để có thể phát triển và áp dụng sản phẩm được thiết kế trong thực tế hiện nay

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta đang trong giai đoạn phát triển vì thế các công trình xây dựng cơ sở hạ tầng và dân dụng ngày càng nhiều Việc áp dụng các công nghệ và phương pháp tạo hình bê tông tại chỗ là điều cần thiết trong giai đoạn phát triển hiện náy Các phương tạo hình bê tông thủ công tốn nhiều thời gian và nhân công sẽ dần được thay thế bằng các phương pháp tạo hình

bê tông tiên tiến và hiệu quả

Trước nhu cầu thực tế đó, được sự hướng dẫn của Cô Nguyễn Hồng Ngân, tôi đã chọn

để tài “Nghiên cứu thiết kế máy đúc lề đường bê tông cốt pha trượt” Tôi đã làm việc hết sức mình cùng với sự hướng dẫn tận tình của quý thầy cô thuộc bộ môn Cơ giới hóa Xí nghiệp và Xây dựng đặc biệt là cô Nguyễn Hồng Ngân Nhưng luận văn này cũng không thể tránh khỏi những thiếu xót và nó sẽ được hoàn thành ở những nghiên cứu tiếp theo Rất mong được sự góp ý tận tình của quý thầy cô cũng như các đọc giả

MỤC LỤC

Trang

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 3

1 Mục đích và nhu cầu của việc tạo hình bê tông cốt pha trượt: 4

1.1 Tổng quan về máy tạo hình bê tông cốt pha trượt 4

1.2 Tình hình thi công bằng máy tạo hình bê tông tại nước ngoài 6

1.3 Tình hình thi công bằng máy tạo hình bê tông tại nước ta 10

2 Phân tích hướng lựa chọn phương pháp tạo hình và dự báo tính

công nghệ của đề tài 13

3 Nhu cầu và tính cấp thiết của đề tài 14

4 Mục tiêu của luận văn 16

CHƯƠNG II : CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÁC MÁY TẠO HÌNH BÊ TÔNG CỐT PHA TRƯỢT 17

3.1 Máy 1 : Tạo hình bê tông trên phương pháp ép đùn 18

3.1.1 Tạo hình bằng cơ cấu tay quay con trượt 18

3.1.2 Tạo hình bằng cơ cấu trục vít 22

3.2 Máy 2 : Tạo hình bê tông kết hợp rung động 24

CHƯƠNG III : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 27

1 Vật liệu và sản phẩm bê tông cho việc tạo hình cốt pha trượt: 28

1.1 Vật liệu tạo hình 28

1.2 Sản phẩm tạo hình cốt pha trượt 53

2 Công nghệ và thiết bị tạo hình bê tông cốt pha trượt: 56

2.1 Tạo hình bê tông bằng phương pháp rung động 56

2.2 Tạo hình bê tông bằng phương pháp ép đùn 66

2.2.1 Bằng tay quay con trươt 73

2.2.2 Bằng trục vít 77

CHƯƠNG IV : MÁY TẠO HÌNH BÊ TÔNG CỐT PHA TRƯỢT

THEO NGUYÊN TẮC TAY QUAY CON TRƯỢT 81

1 Kết cấu máy tạo hình bê tông cốt pha trượt 82

2 Động học cơ cấu tay quay con trượt 83

3 Động lực học quá trình đùn của máy 96

4 Phân tích ứng suất trên chi tiết của máy (áp dụng phần mềm Asys) 117

CHƯƠNG V : CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY ĐÚC LỀ ĐƯỜNG BÊ TÔNG CỐT PHA TRƯỢT 132

1 Mô hình máy thí nghiệm 133

2 Quá trình thử nghiệm máy 137

3 Sản phẩm tạo thành của máy thí nghiệm 143

CHƯƠNG VI : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 146

Các tài liệu tham khảo Phụ lục

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN

1 Mục đích và nhu cầu của việc tạo hình bê tông cốt pha trượt

1.1 Tổng quan về máy tạo hình bê tông cốt pha trượt

1.2 Tình hình thi công bằng máy tạo hình bê tông cốt pha trượt trên thế giới

1.3 Tình hình thi công bằng máy tạo hình bê tông cốt pha trượt tại nước

ta

2 Phân tích hướng lựa chọn phương pháp tạo hình và dự báo tính công nghệ của đề tài

3 Nhu cầu và tính cấp thiết của đề tài

4 Mục tiêu của luận văn

1 Mục đích và nhu cầu của việc tạo hình bê tông cốt pha trượt

Với sự phát triển không ngừng trong xây dựng cơ sở hạ tầng và dân dụng, việc tạo hình bê tông cũng không kém phần quan trọng Sự tiến bộ của công nghệ ngày này, một phần nào

đó cũng đã giúp ích cho sự phát triền của ngàng xây dựng nói chung và tạo hình bê tông nói riêng Áp dụng các công nghệ tiên tiến trong vấn đề tạo hình bê tông đã và đang tiếp tục không ngừng cải tiến để đưa ra các sản phẩm tạo hình bê tông ngày càng chất lượng hơn và

ít tốn kém thời gian cũng như nhân lực hơn

1.1 Tổng về máy tạo hình bê tông cốt pha trượt

Máy đúc lề đường bê tông cốt pha trượt là loại máy đang được áp dụng rất rộng rãi và phổ thông tại các nước phát triển đặc biệt là các nước đi đầu trong ngành máy xây dựng (Mỹ, Nhật, Pháp, Nga….)

Hình 1.1 Máy tạo hình bê tông cốt pha trượt trong việc làm đường bê tông

Máy đúc lề đường bê tông cốt pha trượt được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực xây dựng như cơ sở hạ tầng và dân dụng, chính vì thế có nhiều loại máy và cơ chế hoạt động cũng như kích cỡ khác nhau tuỳ thuộc vào chức năng của chúng Máy chủ yếu hoạt động theo cơ chế đùn ép, rung và tạo hình theo khuôn mẫu tạo sẵn

Máy đúc lề đường bê tông cốt pha trượt có lợi thế hơn hẳn việc tạo hình bê tông bằng các phương pháp thủ công Máy có thể tăng hệ số năng suất tạo hình về mặt thời gian lẫn nhân công Bề mặt tạo hình và hình dáng luôn luôn được chủ động vì đã có những khuôn định hình chế tạo sẵn

Hình 1.2 Tạo hình Ba Re bê tông

Hình 1.3 Máy tạo hình gạch lát đường 1.2 Tình hình thi công bằng máy tạo hình bê tông cốt pha trượt trên thế giới

Hiện nay việc thi công bê tông tại các công trình hạ tầng và dân dụng tại các nước phát triển đã được áp dụng các công nghệ tiên tiến Việc áp dụng các công nghệ tiên tiến trong việc tạo hình bê tông tại chỗ đã giải quyết vấn đề về mặt thời gian và nhân công Thay vì áp dụng các phương pháp thi công thủ công bằng tay trong việc định hình bê tông thì các máy tạo hình bê tông tại chỗ đã được áp dụng rất hiệu quả trong quá trình thi công các công trình hạ tầng như đường xá và vỉa hè…v…v

Sau đây là hình ảnh áp dụng các máy tạo hình bê tông tại chỗ trong việc thi công các công trình hạ tầng và dân dụng

Hình 1.4 Máy tạo hình bê tông tại chỗ trong việc thi công đường

Hình1.5 Máy tạo hình bê tông tạo ba rê đường

Hình 1.6 Áp dụng máy tạo hình bê tông tại chỗ trong việc làm ba rê lề đường

Hình 1.7 Máy tạo hình bê tông tạo giải phân cách đường

Hình 1.8 Máy tạo hình bê tông tạo ứng dụng trong xây dựng dân dụng

Hình 1.9 Tạo hình trong trang trí sân vườn

Việc ứng dụng các loại máy đúc lề đường bê tông cốt pha trượt đã được ứng dụng rất phổ biến và rộng rãi trong các công trình hạ tầng và dân dụng trên thế giới nói chung và các nước phát triển nó riêng

1.3 Tình hình thi công bằng máy tạo hình bê tông cốt pha trượt tại nước ta

Công nghệ tạo hình bê tông tại chỗ trong nước ta hiện nay vẫn còn rất mới mẻ Việc áp dụng các máy tạo hình bê tông tại chỗ cho các công trình thi công hạ tầng còn rất hạn chế Việc thi công bê tông vẫn áp dụng các phương pháp thủ công truyền thống như : ghép cốt pha, đổ bê tông sau đó tiến hành lu hoặc đầm, lắp ghép các mảng bê tông đã được định hình sẵn,…

Sau đây là một số hình ảnh thi công bê tông bằng phương pháp thủ công:

Hình 1.10 Phương pháp tạo hình bê tông thủ công bằmg cách ghép cốt pha

Hình 1.11 Phương pháp tạo hình bê tông thủ công bằmg cách ghép cốt pha

Hình 1.12 Hình ảnh thi công tạo vỉa hè tại các con đường trên các thành phố, đa số việc thi công đều được tiến hành thi công bằng phương pháp thủ công

Hình 1.13 Làm vỉa hè bằng phương pháp lát đá thủ công

Công nghệ tạo hình bê tông tại chỗ nói chung và ứng dụng Máy đúc lề đường bê tông cốt pha trượt tại nước ta chưa được phổ biến và còn hạn chế Rõ ràng ta có thể thấy việc thi công thủ công này bất lợi về mặt nhân công và về thời gian thi công

2 Phân tích hướng lựa chọn phương pháp tạo hình và dự báo tính công nghệ của đề tài

Máy tạo hình bê tông cốt pha trượt rất đa dạng về mẫu mã và chức năng Việc áp dụng dường như đã phổ biến tại các nước phát triển Tuy nhiên đối với Việt Nam, công nghệ này dường như còn rất mới mẻ và có phần hạn chế Việc áp dụng tạo hình bê tông cốt pha trượt tại nước ta không thể như các nước khác Chính vì thế việc chọn lựa hướng phát triển phương pháp tạo hình bê tông cần phải được tiến hành hợp lý Đề tài sẽ chủ yếu đi sâu và nghiên cứu công nghệ máy tạo lề đường bê tông cốt pha trượt Vì đây là dòng sản phẩm khá thông dụng và công nghệ của chúng

ta có thể phù hợp cho việc phát triển dòng sản phẩm này

Tính công nghệ của đề tài sẽ mở ra một hướng phát triển mới trong ngành chế tạo máy phục vụ trong xây dưng hạ tầng dân dụng nói chung và công nghệ tạo hình bê tông cốt pha trượt nói riêng

3 Nhu cầu và tính cấp thiết của đề tài

Công nghệ tạo hình bê tông cốt pha trượt đã được áp dụng khá lâu và khá phổ biến tại các nước phát triển Rõ ràng tính hiệu quả trong thi công khi sử dụng các máy tạo hình bê tông cốt pha trượt là rất cao, nâng cao chất lượng tạo hình sản phẩm từ bê tông, giảm nhân công

và giảm thời gian thi công, năng suất đạt hiệu quả Chỉ cần một công nhân điều khiển máy

ta có thể thay thế một lực lượng nhân công khá đông trong quá trình thi công

Việt Nam đang trong giai đoạn phát triển khá nhanh về cơ sở hạ tầng và thượng tầng Có rất nhiều công trình thi công hạ tầng đang được triển khai, tuy nhiên việc áp dụng công nghệ tạo hình bê tông cốt pha trượt lại rất khiêm tốn, tất cả đều được thi công bằng phương pháp thủ công rất tốn nhân lực thi công và thời gian thi công

Để nâng cao hiệu quả trong thi công giảm chi phí nhân lực, giảm thời gian thì công việc

áp dụng các loại máy tạo hình bê tông là rất cần thiết trong thời điểm này tại nước ta Nó sẽ

mở ra một hướng đi mới trong việc thi công đường bằng xi măng, một trong những hướng

đi trong tương lai sẽ được thực hiện khi giá thành dầu hỏa ngày càng cao trong khi lượng xi măng sản xuất trong nước lại rất tiềm năng và dồi dào đủ khả năng cho việc thực hiện thi công đường bê tông thay cho đường bằng nhựa đường Trong tương lai một số tuyến đường cao tốc sẽ được làm bằng bê tông xi măng Ví dụ như :Dự án xây dựng đường cao tốc Bắc Nam đoạn Ninh Bình - Thanh Hoá (Nghi Sơn) có chiều dài khoảng 121km (trong đó có 3 cầu lớn và 2 hầm đường cao tốc) với tiêu chuẩn đường cao tốc loại A tốc độ thiết kế 120 km/h, các đoạn địa hình khó khăn thiết kế 80 - 100 km/h

Hình 1.14 Đường dân dụng được làm bằng bê tông

Hình 1.15 Đường cao tốc được thi công bằng bê tông Đây là những nhu cầu rất hiện thực để việc áp dụng công nghệ tạo hình bê tông vào các công trình ở nước ta hiện nay

4 Mục tiêu của luận văn

Mục tiêu của luận văn là đi sâu nghiên cứu và thiết kế chế tạo máy đúc lề đường bê tông cốt pha trượt, áp dụng thi công bó vỉa hè trong các công trình hạ tầng và dân dụng

Hình 1.16 Máy đúc lề đường bê tông Việc thiết kế dựa trên quá trình lấy thông số chất lượng của bê tông trong các lần thực nghiệm trên máy thí nghiệm để từ đó rút ra các thông số chuẩn để có thể phát triển và áp dụng sản phẩm được thiết kế trong thực tế hiện nay

Hình 1.17 Các hình dạng tạo hình bê tông

CHƯƠNG II

CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÁC MÁY TẠO LỀ ĐƯỜNG BÊ TÔNG CỐT PHA TRƯỢT

3.1 Máy 1 : Tạo hình bê tông trên phương pháp ép đùn

3.1.1 Tạo hình bằng cơ cấu tay quay con trượt

3.1.2 Tạo hình bằng cơ cấu trục vít

3.2 Máy 2 : Tạo hình bê tông kết hợp rung động

3.1 Máy 1 : Tạo hình bê tông bằng phương pháp ép đùn

3.1.1 Tạo hình bằng cơ cấu tay quay con trượt (Curb forming apparatus and method)

a Phương pháp thủ công :

Hình 2.1 Máy tạo hình bê tông thủ công

Cấu tạo :

C : Bê tông 10 : Khuôn tạo hình

13, 14, 15 : Phễu chứa bê tông 22 : Đầu đẩy bê tông

17, 19, 21 : Khớp quay 18 : Thanh công tác

Nguyên lý làm việc : Bê tông sẽ được đổ vào phễu chứa 13, 14, 15 Qua cơ cấu cánh tay đòn

18, các thanh công tác truyền lực đẩy sang đầu đẩy 22 Đầu đẩy sẽ ép bê tông trong phễu, bê

tông sẽ định hình trong long khuôn 10 và đi ra ngoài khi lực ép lớn hơn lực ma sát thành

khuôn Bê tông thoát ra ngoài có hình dáng như khuôn tạo hình 10

b Phương pháp bán tự động :

Hình 2.2 Máy tạo lề vỉa hè dạng đùn

Hình 2.3 Hình chiếu tổng thể của máy

Cấu tạo:

27 ống dẫn dây cáp 46 thanh gá khuôn lên máy

Nguyên lý làm việc của máy:

Máy gồm có phễu chứa vật liệu, thông qua cơ cấu đẩy sẽ chuyển chúng đi vào trong khuôn hình thành nên hình dáng lề vỉa hè Phần thân máy được gắn với cụm điều khiển, có khả năng điều chỉnh độ cao của xe khi gặp địa hình không bằng phẳng, giúp máy di chuyển theo những cung cong

có bán kính khác nhau

Hình 2.4 Cấu tạo khuôn

Hình 2.5 Cụm điều chỉnh độ cao

3.1.2 Tạo hình bằng cơ cấu trục vít (Curb forming and extruding apparatus)

Hình 2.6 Máy tạo hình bằng cơ cấu trục vít

Cấu tạo:

11 khung máy 20 cụm nén vật liệu

14a thanh chống 22 khoang chứa có độ dốc

14b tay cầm điều khiển 28 hộp chứa cặp bánh răng

15 núm xoay điều khiển trục vít 30 Động cơ

18 phễu

Nguyên lý làm việc

Máy được vận hành và điều khiển bằng tay để tạo ra lề vỉa hè, thanh chắn, tường từ bê tông,

xi măng hoặc một số vật liệu xây dựng khác Máy đùn trục vít có phễu rung để nhận và cho bêtông đi vào trong khoang chứa trục vít, tại đây bêtông sẽ được trục vít vận chuyển vào khuôn có hình dạng mong muốn để tạo thành lề vỉa hè

3.2 Máy 2 : Tạo hình bê tông kết hợp rung động

Hình 2.7 Máy tạo hình bê tông bằng phương pháp rung động

Hình 2.8 Cơ cấu rung động

Cấu tạo

12 phễu 38 động cơ

14, 16, 18 các thành bên của máy 39 thùng xăng

17 tấm trượt 40 máy phát

28, 29 đường ray dẫn hướng 42a, 42b thanh truyền rung

30, 31 bản lề 43a, 43b đầu rung

34 dây cáp

Nguyên lý làm việc

Khi đưa máy vào vận hành cần xác định đường bao của lề vỉa hè để từ đó thiết lập đường ray

và tời kéo máy thích hợp Các bộ phận chính gồm có: phễu chứa bêtông cấp vào cần phải có độ dốc tạo điều kiện cho bêtông rơi xuống khoang chứa ở đáy của máy để khi máy được kéo bằng tời sẽ có

đủ lượng vật liệu để tạo ra hình dáng của lề vỉa hè, thiết bị tạo rung được gắn ở phiễu nhằm giúp bêtông được khuấy đảo và di chuyển trong phễu dễ dàng hơn, một máy phát điện được gắn chặt ở tấm trượt và tạo ra nguồn điện cung cấp cho hoạt động của thiết bị tạo rung và tời kéo máy

*** Kết luận : Như chúng ta đã thấy, có rất nhiều nguyên lý và phương pháp được ứng dụng để chế tạo máy tạo hình bê tông cốt pha trượt (đùn ép theo nguyên lý tay quay con trượt, theo nguyên lý trục vít, đùn rung,…) Tùy thuộc vào từng đặc thù riêng của từng công trình mà ta sử dụng các phương pháp tạo hình bê tông cốt pha trượt sao cho thích hợp để đạt hiệu quả và năng suất cao nhất

Đề tài của luận văn chỉ tập trung nghiên cứu, tính toán và thiết kế máy tạo hình bê tông cốt pha

trượt theo nguyên tắc ép đùn sử dụng cơ cấu tay quay con trượt Đây là loại máy sử dụng nguyên lý

cơ khí khá cơ bản và dễ chế tạo, đồng thời tính ứng dụng cũng khá cao trong thực tiễn hiện nay tại các công trình xây dựng cũng như dân dụng

CHƯƠNG III

Cơ Sở Lý Thuyết

1 Vật liệu và sản phẩm cho việc tạo hình bê tông cốt pha trượt 1.1 Vật liệu tạo hình

1.2 Sản phẩm tạo hình cốt pha trượt

2 Công nghệ và thiết biết tạo hình bê tông cốt pha trượt

2.1 Tạo hình bê tông bằng phương pháp rung động

2.2 Tạo hình bê tông bằng phương pháp ép đùn

2.2.1 Bằng tay quay con trượt

2.2.2 Bằng trục vít

1 Vật liệu và sản phẩm cho việc tạo hình bê tông cốt pha trượt

1.1 Vật liệu tạo hình

Trong việc tạo hình cốt pha trượt thì vật liệu Bê tông là vật liệu cốt yếu của quá trình tạo hình Ngoài bê tông còn có các vật liệu tạo hình khác như đất sét, cát, thạch cao…v…v, tuy nhiên các vật liệu này không phổ biến bằng bê tông trong công nghệ tạo hình cốt pha trượt đươc áp dụng trong ngành xây dựng Đề tài nghiên cứu về phương pháp tạo hình bê tông cốt pha trượt, vì thế Bê tông là vật liệu tạo hình được đưa ra và nghiên cứu trong đề tài lần này

1.1.1 Định nghĩa Bê tông

Bê tông (gốc từ be1ton trong tiếng pháp) là một loại đá nhân tạo, được hình thành bởi việc nhào trộn các thành phần : Cốt liệu thô, cốt liệu mịn, chất kết dính theo một tỉ lệ nhất định tạo nên một hỗn hợp keo Hỗn hợp keo này biến đổi qua một quá trình lý hóa khá phức tạp và đông kết tạo thành đá xi măng Toàn bộ quá trình này diễn ra trong vòng 28 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn sẽ đạt cường độ tiêu chuẩn được qui ước tính toán và thiết kế công trình Bê tông là vật liệu dòn, tính đồng nhất kém và dị hướng

• Cốt liệu: là những hạt cát có hình dạng, kích thước, đặc trưng bề mặt, cường

độ rất khác nhau

• Đá xi măng: được tạo thành từ xi măng tương tác với nước và để một thời gian cho rắn chắc lại

• Hệ thống mao quản, lỗ rỗng : có thể chứa nước, không khí và hơi nước

Trong bê tông, chất kết dính (xi măng + nước, nhựa đường,…) làm vai trò liên kết các cốt liệu thô (đá, đá mạt hay đá xay…) và khi đóng rắn, làm cho tất cả thành một khối cứng như đá Ba đặc tính quan trọng của Bê tông là : tính lưu động, độ bền thích hợp và chi phí tối thiểu Điều chỉnh nó bằng việc thay đổi tỉ lệ Xi măng/nước, tỷ lệ xy măng cốt liệu, cỡ cốt liệu, tỷ lệ cốt liệu mịn/cốt liệu thô, loại xi măng

1.1.2 Đặc tính bêtông

Bê tông là loại vật liệu rất quan trong được sử đụng trong xây dựng cơ bản phục vụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân như trong xây dựng dân dụng, công nghiệp ,thủy lợi ,cầu đường,…vì các ưu điểm sau:

Có cường độ nén biến đổi trong phạm vi rộng và có thể đạt giá trị từ 100; 200 đến 900;

1000 daN/cm2

Tính chịu lửa tốt

Có thể tạo mọi hình dáng công trình khác nhau

Giá thành tương đối hạ vì sử dụng rộng rãi nguồn nguyên liệu địa phương

1.1.3 Phân loại bêtông

a Phân loại theo khối lượng thể tích (dung trọng):

Đây là cách phân loại thường dùng nhất vì khối lượng riêng của các thành phần tạo nên

bê tông gần như nhau (đều là các khoáng chất vô cơ) nên khối lượng thể tích của bê tông phản ánh độ đặc chắc của nó Theo phân loại này có thể chia bê tông làm thành 4 loại:

Đặc biệt nặng: mv >2500 kg/m3, chế tạo bằng các cốt liệu đặc chắc và từ các loại đá chứa quặng Bê tông này ngăn được các tia X, tia γ

Bê tông nặng: ( còn gọi là bê tông thường ) mv =1800-2500 kg/m3 chế tạo từ các loại

đá đặc chắc và các loại đá chứa quặng Loại bê tông này được sử dụng phổ biến trong xây dựng cơ bản và dùng sản xuất các cấu kiện chịu lực

Bê tông nhẹ: mv =500-1800 kg/m3, gồm bê tông chế tạo từ cốt liệu rỗng tự nhiên, nhân tạo và bê tông tổ ong không cốt liệu, chứa một lượng lớn lỗ rổng kín giống dạng tổ ong

Bê tông đặc biệt nhẹ: bêtông cách nhiệt có mv <500 kg/m3 có cấu tạo giống tổ ong với mức độ rỗng lớn, hoặc chế tạo từ cốt liệu rỗng nhẹ có độ rỗng lớn ( không có cát)

b Phân loại theo chất kết dính dùng trong bê tông

Bê tông xi măng: chất kết dính là xi măng và chủ yêu là xi măng pooclăng và các dạng khác của nó

Bê tông silicat: chế tạo từ nguyên liệu vôi và cát silic nghiền, qua xử lý chưng hấp ở nhiệt độ và áp suất cao

Bê tông thạch cao: chất kết dính là thạch cao hoặc xi măng thạch cao

Bê tông xỉ: chất kết dính là các loại xỉ lò cao trong công nghiệp luyện thép hoặc xỉ nhiệt điện có thể không dùng clanhke xi măng, phải qua xử lý nhiệt ẩm ở áp suất thường hay áp suất cao

Bê tông polime: chất kết dính là chất dẻo hóa học và phụ gia vô cơ

Bê tông chịu lửa: chịu được tác dụng lâu dài của nhiệt độ cao trong quá trình sử dụng

Bê tông trang trí : dùng trang trí bề mặt công trình, có màu sắc yêu cầu và chịu được tác dụng thường xuyên của thời tiết

Bê tông nặng chịu bức xạ: dùng ở các công trình đặc biệt, hút được bức xạ của tia γ hay bức xạ nơtron

1.1.4 Vật liệu chế tạo bêtông

a Xi măng:

Xi măng là thành phần chất kết dính để liên kết các hạt cốt liệu với nhau tạo ra cường

độ cho bê tông Chất lượng và hàm lượng xi măng là yếu tố quan trọng quyết định cường độ chịu lực của bêtông

Để chế tạo bê tông ta có thể dùng xi măng pooclăng, xi măng pooclăng bền sunfat, xi măng poolang xỉ hạt lò cao, xi măng pooclăng hỗn hợp, xi măng ít tỏa nhiệt và các loại xi

Khi sử dụng xi măng để chế tạo bê tông, việc lựa chọn mác xi măng là đặc biệt quan trọng vì nó vừa phải đảm bảo cho bê tông đạt mác thiết kế, vừa phải đảm bảo yêu cầu kinh

tế

Nếu dùng xi măng mác thấp để chế tạo bê tông mác cao thì lượng xi măng sử dụng cho 1m3 bê tông sẽ nhiều nên không đảm bảo kinh tế

Nếu dùng xi măng mác cao để chế tạo bê tông mác thấp thì lượng xi măng tính toán ra

để sử dụng để sử dụng cho 1 m3 bê tông sẽ rất ít không đủ để liên kết toàn bộ các hạt cốt liệu với nhau, mặt khác hiện tượng phân tầng của hỗn hợp bê tông dễ xảy ra, gây nhiều tác hại xấu cho bêtông

Vì vậy cần phải tránh dùng xi măng mác cao để chế tạo bêtông mác thấp và ngược lại Theo kinh nghiệm nên chọn mác xi măng theo mác bê tông như sau là thích hợp

Nước để chế tạo bê tông phải bảo đảm chất lượng tốt, không gây ảnh hưởng xấu đến thời gian đông kết và rắn chắc của xi măng và không gây ăn mòn cho cốt thép

Nước dùng được là loại nước dùng cho sinh hoạt như nước máy, nước giếng

Các loại nước không được dùng là nước đầm, ao hồ, nước cống rãnh, chứa dầu mỡ,

nước có độ pH<4, nước có chứa sunfat lớn hơn 0,27% (tính theo hàm lượng ion SO42- ), lượng hợp chất hữu cơ vượt quá 15mg/l, độ pH nhỏ hơn 4 và lớn hơn 12,5

Tùy theo mục đích sử dụng hàm lượng các tạp chất phải thỏa mãn TCVN 4506:1987 Nước biển có thể dùng để chế tạo bê tông cho những kết cấu làm việc trong nước biển, nếu tổng các loại nước không vượt quá 35g trong 1 lít nước biển

Tùy theo mục đích sử dụng hàm lượng các tạp chất khác phải thỏa mãn TCVN

Chất lượng của cát để chế tạo bêtông nặng phụ thuộc chủ yếu vào thành phần hạt, độ lớn và hàm lượng tạp chất, đó cũng là những yêu cầu kỹ thuật đối với cát

Thành phần hạt: cát có thành phần hạt hợp lý thì độ rỗng của nó nhỏ, lượng xi măng sẽ

ít, cường độ bê tông sẽ cao

Thành phần hạt của cát được xác định bằng cách lấy 1000 g cát (đã sấy khô) lọt dưới sàng có kích thước mắt sàng 5mm để sàng qua bộ lưới sàng có kích thước mắt sàng lần lượt

i

mam

=

Tính lượng sót tích lũy: ai (%) trên mỗi sàng, là tổng lượng sót riêng biệt kể từ sàng lớn nhất a2,5 đến sàng cần xác định ai

Bảng 3.2 Thành phần cát theo tiêu chuẩn TCVN 1770 - 1986

Từ yêu cầu về thành phần hạt theo TCVN 1770-1986 người ta xây dựng biểu đồ chuẩn Sau khi sàng phân tích và tính kết quả lượng sót tích lũy ta vẽ biểu đồ đường biểu diễn cấp phối hạt Nếu đường biểu diễn cấp phối hạt nằm trong phạm vi cho phép thì loại cát đó

2,5 1,25 (%)

A =a +a + +a

Ngoài đá dăm và sỏi khi chế tạo còn có thể dùng sỏi dăm (dăm dập từ sỏi)

Chất lượng hay yêu cầu kỹ thuật của cốt liệu lớn được đặc trưng bởi các chi tiêu cường

Mác của sỏi và sỏi dăm theo độ nén đập trong xi lanh dùng cho bê tông mác khác nhau cần phù hợp TCVN 1771-1987

Mác của đá dăm Độ nén đập ở trạng thái bão hòa nước

Đá trầm tích Đá mác ma xâm

nhập và đá biến chất

Đến 12 Lớn hơn 12 đến 16 Lớn hơn 16 đến 20 Lớn hơn 20 đến 25 Lớn hơn 25 đến 34

-

-

-

Đến 9 Lớn hơn 09 đến

11 Lớn hơn 11 đến

13 Lớn hơn 13 đến

15 Lớn hơn 15 đến

20

-

-

-