Khảo sát ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến hiệu quả sản xuất bê tông

Khảo sát ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến hiệu quả sản xuất bê tông.

KHAO SAT ANH HUONG CUA GÁC THÔNG SỐ CONG NGHE DEN HIỆU QUA BúC TÁCH BÊ TÔNG BẰNG TIñ NƯỚC ÁP SUAT CAO THUAN KHIET

m Ths Lê Văn Toản, Viện máu va dung cụ công nghiệp

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Tia nước áp suất cao (TNASC) là công nghệ làm sạch

hiện đại và có lợi đối với môi trường Các ứng dụng của công

nghệ TNASC rất đa dạng; hiện nay, làm sạch là ứng dụng

rong rãi nhất Bằng cách loại trừ việc sử dụng dung môi trong

tẩy hoá hay loại trừ việc sử dụng cát, xi đồng trong phun hạt

rắn, công nghệ này sẽ giảm chí phí làm sạch, giảm ô nhiễm

và giảm đáng kể chất bẩn cần xử lí Làm sạch bằng TNASC

cho phép thời gian phục vụ giữa hai kì làm sạch cao hơn đến

50%

Tuy nhiên, hiện nay chưa có cơ sở dữ liệu hệ thống hoá

mô tả sự bóc tách lớp phủ; các cơ sở kiến thức hiện nay hầu

như chỉ là các trường hợp nghiên cứu đơn lẻ, rời rạc Làm

sạch bằng tia nước hàm chứa một số hiện tượng phức tạp

như dòng chảy rối của tia và số lượng lớn các biến (áp suất

nước, tốc độ dịch chuyển, khoảng cách phun, góc tác động,

kiểu đầu phun, thân đầu phun, các tính chất của lớp phủ và

nền, v.v.) Dẫu có như cầu thực tiễn lớn, người ta vẫn chưa

nắm được cơ sở lí thuyết thấu đáo về công nghệ làm sạch

bằng TNASC

Bài viết này, tác giả để cập đến ảnh hưởng của các thông

số công nghệ đến hiệu quả bóc tách bê tông bằng tia nước

áp suất cao thuần khiết

II PHAN THUC NGHIEM

2.1 Bố trí thí nghiệm

Hình 1 biểu diễn bố trí thí nghiệm Để có thể điều khiển vị

trí theo hai trục X và Y, cũng như dễ thay đổi và khống chế

tốc độ ổn định của đầu làm sạch, sử dụng bàn máy điều

khiển CNC của máy cắt plasma CP-2580 (do IMI thiết kế chế

tạo) cải tiến cho phù hợp với mục đích nghiên cứu Súng

phun được ghá lên máy thông qua ghá xoay trung gian, lắp

lên giá đỡ thay vào vị trí đầu cắt plasma (nguyên thuỷ) để có

địch chuyển toa độ 2-D điều khiển được

Hình 2 Thiết bị RS724D/2500

Thiết bị thí nghiệm bao gồm: Thiết bị tạo TNASC RS724D/2500 điều khiển bằng bộ điều khiển PLC S5 của

hang SIEMENS — CHLB Đức (hình 2), Thùng chứa; Ghá mẫu

(bé tong); Gha sting; Ban may CNC CP-2580 (do Viện IMI

thiết kế); Bẻ nước; Đầu làm sạch

2.2 Chuẩn bị mẫu Mẫu bê tông: Nhóm mẫu thuần; Qưi cách: 150mm x 150mm x 150mm; Tạo mẫu: các khối bê tông hình lập phương (hình 3), đúc trong khuôn kim loại; Chủng loại: mác

đồng đều M300 Tính chất vật liệu: giòn, sức bền nén cao hơn nhiều lần sức bến kéo,

Hình 3 Mẫu bê tông 2.3 Ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến hiệu quả

bóc tách bê tông bằng TNASC

2.3.1 Ảnh hưởng của khoảng cách phun

Khoảng cách phun được hiểu là khoảng cách từ miệng ra của tia nước đến bể mặt tác động ở hình 4, nó được thay đổi lần lượt từ 10 đến 250mm, tương ứng với đầu phun đơn D0.8mm, thời gian phun tại chỗ 10 giây, lần lượt với các mức

áp suất 1250 bar và 1500 bar

Trong cả hai trường hợp, ở cả hai mức áp suất, đồ thị đều

có hình chuông với sự suất hiện giá trị đỉnh cực đại Dễ dàng quan sát thấy rằng, khối lượng bóc tách ban đầu tăng theo

sự tăng của khoảng cách phun, dần đạt cực đại ở H= 100mm

(p,= 1250 bar) va H= 110 mm (P„ = 1500 bar), sau đó lại

giảm dần nếu tiếp tục tăng khoảng cách phun H

Khoảng cách phưn- khối lượng bóc tách

°ø 60 100 180 200 250 300

Khoảng cách súng (man),

+ P=1500 bar, Đầu đơn 6.8mm; Phun tei chd; t=10 s

Hình 4 Quan hệ khoảng cách phun - khối lượng

bóc tách (đầu đơn D0.8mm; phun tại chỗ t= 10 sec,

PF 1250, p= 1500 bar)

Khoảng cách phụn- Chiều sâu, đường kinh và diện tích tiết điện về

hoảng cách phươ H |rara|

Ẩ+3Auvk sDường Makvbegibe — 2 Tiấ ape

Hình 5 ảnh hưởng của khoảng cách phun (đầu quay

RWD 2500/10 tai thời gian phun= 15 giây, p= 1000 bar

2.3.2 Ảnh hưởng của áp suất

Hình 6 cho thấy su hướng tăng khối lượng bóc tách theo

sự tăng áp suất, ở tất cả các khoảng cách thí nghiệm H += 50

mm, H„= 100 mm, H,= 150 mm, H,= 200 mm, H,= 250 mm

và hình 7 cho thấy sự tăng chiều sâu bóc tách cũng như năng

suất bóc tách theo áp suất ở các góc tới khác nhau a= 58°,

= 90°

a= 90"

Ap suất - Chiểu sâu vột

(ở các góc tới khác nhau)

° 2

o

Áp suất [bar]

Hình 6 Ảnh hưởng của áp suất ö các góc tới khác nhau (đâu

RWD2500/10, v = 6m/ph, H= 40mm, a= 58°, a= 90°)

KHOA HOC & CONG NGHE mg

'Vận tốc - khối kượng, năng suất bóc Lách

“

i: “f

ii oi

VY tế đa chan [ma]

ert ena tee ton ent rang eu be en

Hình 7 ảnh hưỗng của vận tốc dịch

chuyển (H= 60 mm; p= 1250bar, đầu quay RWD2500/10)

2.3.3 Ảnh hưởng của tốc độ dịch chuyển Tốc độ dịch chuyển tương đối của súng phun và bề mặt cần làm sạch cũng là một thông số quyết định đến năng suất

và chất lượng làm sạch Hình 6 cho thấy cùng với sự tăng vận

tốc dịch chuyển, năng suất bóc tách tăng Nhưng ta cũng dự

đoán được, việc tăng như vậy không phải là vô cùng 2.3.3 Ảnh hưởng của thời gian tác động

Hình 7 cho thấy thời gian phun càng lâu chiều sâu bóc

tách tăng, chiều rộng bóc tách cũng tăng Và kết quả là thể

tích bóc tách tăng lên

Ảnh hưởng của thời gian tác động

"Thời gian tác động [gAy†

Hình 7 Ảnh hướng của thời gian tác động đầu

RWD2500/10, vét tai ché, H= 100 mm

Ảnh kưởng của số lượt chạy (+15 bạc, góc nghtugx SẼ độ; HeVbeun v=áe/pà)

Š 13

ˆ

i aa

051 _ & Thể tch bóc ch

ont

9 1 2 3 4 3 6 oT

Sẽ lượt chạy qua lại

Hình 8 Ảnh hưởng của số lượt chạy qua lại

2.3.4 Ảnh hưởng của số lượt chạy

Số lượt chạy qua lại càng tăng, cũng tương tự tăng thời

gian tác động ở trường hợp đầu phun đứng tại chỗ, làm chiều

sâu vệt tăng, và tất nhiên tăng khối lượng bóc tách tương ứng

(hình 8)

Tap chí Eữ KHÍ

| KHOA HOC & CONG NGHE

Quá trình này cũng có xu hướng chậm lại do màng nước

và phế thải bóc tách ngăn trở Khi chiều sâu bóc tách tăng,

cũng đồng nghĩa với việc có sự thay đổikhoảng cách phun

Nhưng ảnh hưởng này chỉ trong phạm vị một vài milimet,

được xem là không đáng kể

2.3.6 Ảnh hưởng của góc tới

Góc tới có ảnh hưởng tương đối phức tạp và phụ thuộc

vào vật liệu Hình 9 biểu diễn quan hệ chiều sâu vệt và năng

suất bóc tách theo áp suất ở các góc tới 589 và 900 ở áp suất

1000- 1500 bar, không có sự kiiác nhau đáng kể giữa 2 góc

tới 589 và 900, từ 1500 bar - 2500 bar, xuất hiện sự vượt trội

về chiều sâu vệt, cũng như năng suất bóc táchở góc tới 900

Ảnh hường của góc tới

(ð các áp suất khác nho}

0.07

ữ ° 8

+ Gáo tới $8 do

2 R8

2 a ° ?

° °

Áo quất [ber]}

Hình 9 Ảnh huỗng của góc tới (đầu quay RWD2500/10,

H= 40mm, œ,= 580, œ„= 900)

Áp lực tác động lên bể mặt vật liệu sẽ lớn nhất khi géc tái

= 900 Điều này cũng dễ dàng nhận thấy bằng phân tích lực

tác động ra hai thành phần theo phương vuông góc với bể

mặt và tiếp tuyến với bể mặt áp lực đạt tối đa khí tia vuông

góc với bể mặt, khi đó chỉ có thành phần pháp tuyến uằng

100% áp lực, thành phần tiếp tuyến bị triệt tiêu

III KẾT LUẬN

Làm sạch hiệu quả cao bằng tia nước hoặc bóc lớp phủ,

lớp vật liệu bề mặt mà không tổn hại đến bề mặt nền là hướng

hứa hẹn nhất trong sự phát triển của công nghệ xử lí bề mặi

Các thông số công nghệ được nghiên cứu một cách hệ

thống trong mối tương quan với động học và động lực họccủa

dòng tia, với tính chất vật liệu đã cho thấy cái nhìn tổng quát,

hệ thống hoá về các ảnh hưởng của chúng đến hậu quả của

bóc tách bê tông và có thể khái quát định tính cho vật liệu

khoáng, giòn,

Các kết quả có thể ứng dụng được cho việc bóc tách, phá

vỡ, nâng cấp, cải tạo các công trình xây dựng đân dụng, quân

sự và công nghiệp một cách hiệu quả

Phương pháp nghiên cứu và các luận cứ trong bài viết đã

đóng góp tốt cho các công trình nghiên cứu về làm sạch công

nghiệp của Viện máy và dụng cụ công nghiệp, như làm sạch

các bể mặt thép phủ (lớp phủ giòn - epoxy, lớp phủ dẻo - cao

su, lớp phủ nhớt - bitum), các bề mặt thép gỉ (loại C, loại

D )m

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Trần Anh Quân- Nghiên cứu công nghệ tia nước áp suất cao

trong làm sạch công nghiệp, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật 2003, Viện máy

và dụng cụ công nghiệp, Hà Nội

2 P J Singh, Munoz and W L Chen - Ultra-high pressure water-

jet removal of thermal spray coating, 11th International Conference

on Jet Cutting Technology, 1992

3 J D Watson - Thermal spray removal with ultrahigh-veiocity

waterjets, Proceedings of 7th American Water Jet Conference,

Seattle, Wasington, 1993

eas chí P KHÍ

thực hiện được việc nâng cần với gầu đầy đất từ vị trí đào thấp nhất đến vị trí đổ đất cao nhất, và di chuyển gầu có đất với tầm với lớn nhất có thể Vấn dé cần quan tâm

là tìm các thông số kết cấu sao cho cơ cấu gọn nhẹ trong

khi bảo đảm các điều kiện làm việc tốt nhất Sơ để tính toán các thông số cơ cấu nâng cần máy xúc thủy lực gầu ngược

được biểu diễn ở hình 1

Các số liệu ban đầu để tính toán các thông số cơ cấu nâng cần: độ cao làm việc lớn nhất h, các trọng lượng của

G

C: cấu nâng cần máy xúc thủy lực gầu ngược phải

8, đất trong gầu Gq , các

cần Ốc, tay gầu Gựy sầu

, ŸH ,Ö

thông số kết cấu '›

Hình 1 Sơ đồ tính toán các thông số cơ cấu nâng cần máy

xúc thủy lực gầu ngược

Chiều dài của cần được xác định theo độ cao làm việc

lớn nhất của máy và các thông số kết cấu máy:

h l,=——————————