DANH MỤC BẢNG 2.2 Ma trận thí nghiệm kế hoạch trung tâm hợp thành 28 với hai yếu tố ảnh hưởng 4.5 Tổng hợp kết quả phân bố thực nghiệm đối với giá 48 trị chi phí năng lượng riêng 4.10 Tổ
2
Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy đầm lèn ở trong nước
Hiện nay, theo số liệu của Tổng cục thống kê, cả nước ta có khoảng37.447 máy thi công và xếp dỡ với tỷ lệ như sau: Máy làm đất chiếm 19,8%,máy nghiền sàng đá chiếm 4,2%; Máy xây dựng nói chung chiếm 23,49%;Máy vận chuyển cao chiếm 5,7%; các loại máy khác chiếm 18%.
Máy xúc là một loại chủ đạo trong công tác làm đất Theo thống kê ở nhiều công trình xây dựng khối lượng đào do máy xúc đảm nhiệm chiếm tới 50% tổng khối lượng đào đắp Máy xúc ở nước ta chủ yếu được nhập từ các nước Nhật Bản với các hãng Komatsu, Kawasaki, Mitsubishi; Hàn Quốc. Đối với các loại máy đầm nén đất, do đặc điểm là vật liệu xây dựng ở từng vùng và qui mô sản xuất ở các công trình khác nhau cho nên có nhiều loại máy đầm khác nhau được sử dụng, nhưng phổ biến là các loại máy đầm rung do tính ưu việt và hiệu quả nổi bật của chúng [8].
Một số loại đầm rung sử dụng rộng rãi được nhập từ Caterpillar, Komatsu (Nhật) Các loại đầm trống chân cừu có các mác máy CS-323C, CS431C, CS-433C, JV06H, JV08H, JV16-1, JV25-3,… Ưu việt của các loại máy này là có tính đa năng vừa có thể thực hiện công việc san lấp, vừa đầm lèn, tốc độ hoạt động cao, có trang bị truyền động biến mô, tất cả các bánh đều là chủ động, khung có khớp quay, khoảng cách tâm bánh trước và bánh sau lớn hơn nên ổn định.
Loại đầm rung trống đơn có mã hiệu CS-323C, CS431C, CS-433C, CS- 573D,… có ưu điểm nổi bật là có van phân chia lưu lượng hoặc hệ thống bơm kép để tạo lực kéo chủ động cho cả trống trước và bánh sau nên có thể làm việc được trong những điều kiện đất nền khác nhau, cơ cấu hành tinh tạo lực kéo bám cao và hạn chế trượt của các bánh sau; Có thanh làm sạch kiểu hàm có thể điều chỉnh được để làm sạch vấu đầm cả khi tiến và lùi.
Loại đầm rung 2 trống có các mác máy JV06H, JV08H, JV16-1, JV25- 3,…Chúng có ưu điểm nổi bật: tự động ngừng rung trước khi dừng máy để có được mặt đầm phẳng; độ hở bên nhỏ cho phép các máy đầm hoạt động sát lề đường, tường đứng và các chướng ngại vật khác, có kết cấu bảo vệ khi bị lật.
- Các bánh đều dao động được nên cho phép các bánh trước và sau nhận được tải trọng đều nhau bất kể độ phẳng của đất nền như thế nao.
- Mô tơ dẫn động và phanh đặt trên khung chính cách xa bùn đất;
- Khoang tải trọng thuận tiện cho việc chất tải và được bố trí đảm bảo tỉ lệ bánh hơi/trọng lượng cân bằng.
- Các thiết bị tuỳ chọn vừa di chuyển vừa bơm;
Hình 1.8 Máy đầm LG300 của hãng Dynapac
- Ở các công trình xây dựng nhỏ, mặt bằng thi công không lớn như công trình xây dựng nhà công nghiệp, nhà dân dụng, đầu cầu, cống… thường sử dụng các loại đầm rung mini như LG160, LG300 của hãng Dynapac (hình 1.8) các loại máy đầm bàn này có kích thước nhỏ, có lượng khí thải và tiếng ồn thấp, có độ rung ở tay cầm nhỏ, đảm bảo cho người điều khiển thoải mái. Máy làm việc thuận tiện ở những nơi mặt bằng chật hẹp với các loại đất nền khác nhau.
Các loại máy đầm cóc, đầm rung của các hãng Sakai, Tacom… (hình1.9, 1.10) được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng nhà dân dụng,
16 nhà công nghiệp và chúng có ưu điểm đơn giản, dễ sử dụng có thể đầm nén các loại đất khác nhau và có tính cơ động cao.
Hình 1.9 Máy đầm của hãng Sakai
Hình 1.10 Máy đầm hãng Tacom
Hiện nay, do chưa được quan tâm đầy đủ cho nên việc nghiên cứu về máy xây dựng và máy đầm nén đất ở nước ta rất ít và chưa có hệ thống Một số công trình nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực rung động vàcơ sở nguyên lý làm việc của các thiết bị đầm rung được công bố như:
Nguyễn Trọng Luân: nghiên cứu ứng dụng rung động để làm chặt đất nền đường năm 1995.
Trần Văn Tuấn: khảo sát động lực học máy đầm xung kích tự di chuyển năm 2002.
17 Đặng Văn Thanh: Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm, độ chặt đến mô đun đàn hồi của đất dùng đắp nền đường lâm nghiệp khu vực Lương Sơn – Hoà Bình năm 2007.
Trong tài liệu vềcơ sở lý thuyết kỹ thuật rung trong xây dựng các tác giả Nguyễn Đình Chiểu, Nguyễn Trọng, Nguyễn Anh Tuấn đã trình bày một số vấn đề cơ bản của lý thuyết dao động cơ học liên quan trực tiếp đến áp dụng kỹ thuật rung nói chung và một vài bài toán cơ bản cũng như các kết quả nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước vào những năm gần đây, trong đó đặc biệt chú ý đến các mô hình bài toán ứng dụng kỹ thuật rung trong xây dựng.
Kết luận: Các loại máy xây dựng nói chung và máy đầm nén đất nói riêng đã được sử dụng rộng rãi ở các nước công nghiệp cũng như ở nước ta. Tuỳ theo điều kiện sử dụng như loại đất, đá qui mô công trình xây dựng mà mỗi nơi có các loại máy đặc thù được chọn để đầm nén nền công trình Ở các nước phát triển các loại máy công suất lớn được sử dụng rộng rãi còn ở nước ta các máy đầm rung và các loại máy mini được chọn và sử dụng rộng rãi.
Nghiên cứu về công nghệ đầm nén và máy đầm được tiến hành bài bản và thành hệ thống ở các nước công nghiệp phát triển, tập trung vào các lĩnh vực chủ yếu sau: hoàn thiện công nghệ, kỹ thuật đầm nén; Cải thiện các thông số kỹ thuật của máy để tăng năng suất hoạt động, tăng chất lượng đầm nén. Ở nước ta, nghiên cứu về công nghệ cũng như máy đầm nén đất còn rất khiêm tốn, vì vậy việc nghiên cứu của đề tài: “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của chiều dày đầm nén và độ ẩm của đất đến năng suất và chi phí năng lượng riêng khi đầm nén đất nền đường ô tô miền núi” là rất cần thiết.
18
Mục tiêu nghiên cứu
Xác định được chiều dày đầm nén và độ ẩm hợp lý của đất để đầm nén bằng đầm cóc đạt hiệu quả cao nhất.
Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là máy đầm loại TV60N của hãng Tacom (Nhật Bản) có khối lượng 69kg, chiều cao nhảy 40-60 mm, độ ẩm đất 550-575 (vòng/phút), công suất cực đại của động cơ 3HP Đây là loại đầm được nhập về trường Cao đẳng Cơ điện xây dựng Tam Điệp – Ninh Bình phục vụ công tác giảng dạy và nghiên cứu.
- Đề tài sử dụng loại đất dùng để đắp nền đường tại khu vực Lương Sơn – Hoà Bình.
- Do hạn chế về qui mô đề tài và thời gian làm luận văn tốt nghiệp, đề tài chỉ tập trung nghiên cứu độ ẩm và chiều dày lớp đất đầm và ảnh hưởng của chúng tới chi phí năng lượng riêng và năng suất của máy đầm trong quá trình đầm nén đất nền đường.
Phương pháp nghiên cứu
- Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, đề tài đã sử dụng một số phương pháp nghiên cứu như sau:
+ Phương pháp thực nghiệm khoa học: phương pháp này được sử dụng trong phân tích mẫu đất thí nghiệm để xác định một số tính chất cơ bản của đất như độ ẩm, thành phần hạt.
+ Phương pháp kế thừa tư liệu: Sử dụng các kết quả nghiên cứu các nghiên cứu trên thế giới và trong nước để có cái nhìn tổng quan về vấn đề nghiên cứu và định hướng cho nghiên cứu cho đề tài ở phần cơ sơ lý luận.
+ Phương pháp nghiên cứu qui hoạch thực nghiệm: đây là phương pháp nghiên cứu mới, trong đó công cụ toán học giữ vai trò tích cực Cơ sở toán học, nền tảng của lý thuyết qui hoạch thực nghiệm là toán học thống kê với hai lĩnh vực quan trọng là phân tích phương sai và phân tích hồi qui.
Theo nghĩa rộng, qui hoạch thực nghiệm là tập hợp các tác động nhằm đưa ra chiến thuật làm thực nghiệm từ giai đoạn đầu đến giai đoạn kết thúc của quá trình nghiên cứu đối tượng (từ nhận thông tin mô phỏng đến việc tạo ra mô hình toán, xác định các điều kiện tối ưu) Trong điều kiện đã hoặc chưa hiểu biết đầy đủ về cơ chế của đối tượng. Ưu điểm của qui hoạch thực nghiệm là:
- Giảm đáng kể số lượng thí nghiệm cần thiết.
- Giảm thời gian tiến hành thí nghiệm và chi phí phương tiện, vật chất.
- Hàm lượng thông tin nhiều hơn, rõ ràng hơn nhờ đánh giá được vai trò của sự tác động qua lại giữa các yếu tố và ảnh hưởng của chúng đến hàm mục tiêu.
- Nhận được mô hình toán học thực nghiệm, đánh giá được sai số thí nghiệm, cho phép ảnh hưởng của các thông số thí nghiệm với mức tin cậy xác định.
- Xác định được điều kiện tối ưu đa yếu tố của quá trình nghiên cứu một cách khá chính xác bằng các hàm toán học, hay cho cách giải gần đúng, tìm tối ưu cục bộ như trong các thực nghiệm thụ động.
Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu liên quan, các công trình nghiên cứu để hoàn thành phần tổng quan của đề tài Xây dựng được hệ
20 thống công thức tính năng suất và chi phí năng lượng khi sử dụng đầm để làm chặt nền công trình làm cơ sở lý luận của đề tài, từ đó xác định các nhân tố ảnh hưởng đến hai chỉ tiêu trên.
- Nghiên cứu thực nghiệm: Trên cơ sở các nhân tố ảnh hưởng đã được xác định ở phần nghiên cứu lý thuyết, tiến hành nghiên cứu thực nghiệm với các bước công việc sau:
Tiến hành thí nghiệm thăm dò để xác định qui luật phân bố của đại lượng cần nghiên cứu Quy luật phân bố của đại lượng nghiên cứu có thể khái quát hoá thành phân bố lý thuyết gọi là phân bố thực nghiệm Xây dựng các phân bố thực nghiệm để khái quát hoá thành các phân bố lý thuyết là một trong những nhiệm vụ quan trọng. Để có thể phát hiện ra qui luật phân bố khách quan trong tổng thể dựa vào những tài liệu thu thập được ở đại lượng nghiên cứu, trước hết ta cần sắp xếp các trị số quan sát được của đại lượng theo một trật tự nhất định, rồi thống kê các phần tử nằm trong những khoảng xác định Để lập được phân bố thực nghiệm phải tiến hành chia tổ ghép nhóm các trị số thu thập được theo công thức kinh nghiệm của Brooks và Carruther [6]: a=5.lgn k= x max x m
Trong đó: a- Số tổ được chia; k- Cự ly tổ; xmax, xmin- trị số thu thập lớn nhất, bé nhất của đại lượng nghiên cứu.
Xác định các đặc trưng của phân bố thực nghiệm:
Sai số trung bình mẫu:
Sai tiêu chuẩn: trường hợp mẫu lớn (n>30):
Phương sai mẫu là bình phương sai tiêu chuẩn: S 2
Phạm vi biến động: R= xmax-xmin
Nếu S k =0, thì phân bố là đối xứng;
S k >0 thì đỉnh đường cong lệch trái so với số trung bình;
S k 0 thì đỉnh đường cong nhọn so với phân bố chuẩn
E x