Bài giảng Máy xây dựng: Chương 4 - Nguyễn Hữu Chí

Bài giảng Máy xây dựng: Chương 4 Máy sản xuất vật liệu xây dựng cung cấp cho người học những kiến thức như: Công dụng, phân loại máy trộn hỗn hợp bê tông xi măng; Máy bơm bê tông kiểu tay quay thanh truyền; Bơm piston dẫn động bằng piston thủy lực; Máy đầm bê tông xi măng;...Mời các bạn cùng tham khảo!

CHƯƠNG 4 - MÁY SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNGMÁY TRỘN, MÁY VẬN CHUYỂN HỖN HỢP BÊ TÔNG XI MĂNG

BÀI 1 MÁY TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG2.1 - Công dụng, phân loại máy trộn hỗn hợp BTXM

1 Công dụng:

Máy trộn dùng để sản xuất ra hỗn hợp bê tông xi măng từ các thànhphần cốt liệu (Cát, đá, xi măng) và nước được định lượng theo hàm lượng cấpphối xác định

Tác dụng của việc trộn bê tông được coi là hiệu quả nếu các cốt liệu được trộn đều và hàm lượng không khí trong hỗn hợp chiếm tỷ trọng nhỏ.

2 Phân loại

- Theo chế độ làm việc, máy trộn được chia thành 2 loại:

+ Máy trộn làm việc theo chu kỳ + Máy trộn làm việc liên tục

- Căn cứ theo phương pháp trộn: được phân thành hai nhóm là nhóm máy trộn tự do và nhóm máy trộn cưỡng bức

+ Nhóm máy trộn tự do: Các cánh trộn được gắn trực tiếp vào thùng trộn, khi thùng trộn quay các cánh trộn sẽ quay theo và nâng một phần các cốt liệu lên cao, sau đó để chúng rơi tự do xuống phía dưới thùng trộn đều với

+ Nhóm máy trộn cưỡng bức: Là loại máy có thùng trộn cố định còn trục trộn trên có gắn các cánh trộn, khi trục quay các cánh trộn khuấy đều hỗn hợp bê tông.

Loại máy này cho phép trộn nhanh, chất lượng đồng đều và tốt hơn máy trộn tự do Nhược điểm của nó là kết cấu phức tạp hơn, năng lượng điện tiêu hao lớn hơn Thường dùng các loại máy này để trộn các hỗn hợp bê tông khô, mác cao hoặc các sản phẩm yêu cầu chất lượng cao.

Ha- Máy trộn bê tông tự do Hb- Máy trộn bê tông cưỡng bức trục nằm ngang Hc- Máy trộn bê tông cưỡng bức trục thẳng đứng Hd- Máy trộn bê tông cưỡng bức 2 trục nằm ngang 2

- Căn cứ vào phương phỏp đổ bờ tụng xi măng ra khỏi thựng, chia thành:

+ Loại đổ bờ tụng bằng cỏch lật nghiờng thựng (Ha; Hc)+ Loại đổ bờ tụng bằng mỏng dỡ liệu (Hb)

+ Loại đổ bờ tụng qua đỏy thựng

trộn

đổ

3

- Phõn loại theo hỡnh dạng thựng trộn, chia thành:

+ Mỏy trộn bờ tụng hỡnh nún cụt.

+ Mỏy trộn bờ tụng hỡnh trụ.

+ Mỏy trộn bờ tụng hỡnh quả trỏm

- Phõn loại theo dung tớch thựng trộn, chia thành:

+ Mỏy trộn bờ tụng dung tớch thựng nhỏ 50 – 250 lớt + Mỏy trộn bờ tụng dung tớch thựng vừa khoảng 500 - 1000 lớt + Mỏy trộn bờ tụng dung tớch lớn >1000 lớt

- Dựa vào khả năng di chuyển của mỏy chia thành:

+ Loại cố định (như trạm trộn lớn ở nhà mỏy) + Loại di động (mỏy trộn độc lập)

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Các máy trộn bê tông có nhiều loại và có tính năng khác nhau nhưng cấutạo chung của chúng đều có 4 bộ phận sau:

- Bộ cấp liệu: bao gồm máng cấp liệu và các thiết bị định lượng thành phầncốt liệu khô như đá, cát sỏi, xi măng v.v

tự do xuống phía dưới thùng hòa trộn với nhau Việc hòa trộn hỗn hợp vật liệu

có thể thực hiện được với sự lựa chọn hợp lý góc nghiêng của cánh trộn và trụcthùng trộn Việc dỡ vật liệu thực hiện bằng cách nghiêng thùng, dùng mánghoặc thay đổi chiều quay của thùng

Đối với máy trộn bê tông tự do, số vòng quay của thùng trộn cần lựa chọn saocho, khi quay dưới tác dụng của lực quán tính ly tâm, hỗn hợp không bị văng lêndính vào thành trong của thùng trộn Trong thực tế, gia tốc ly tâm cho phép (gầnđúng) bằng 1/5 gia tốc trọng trường và do đó số vòng quay của thùng trộn có trị

số tương đối nhỏ (phụ thuộc vào đường kính thùng trộn, từ 15…40 vòng/phút) Vìvậy, để đảm bảo số vòng quay của thùng trộn, sau động cơ cần có hộp giảm tốc

Hình 5.2.Sơ đồ cấu tạo và dẫn động thùng trộn máy trộn hình nón cụt

a) Sơ đồ động; b) Vị trí thùng khi cấp liệu;

c) Vị trí thùng khi trộn; d) Vị trí thùng khi dỡ sản phẩm

1-Thùng trộn; 2-Cánh trộn; 3-Bánh răng hình côn và vành răng; 4-Bộ truyền động đai hình thang; 5-Động cơ; 6-Trục và ổ trục quay thùng; 7-Khung cong; 8-Khung máy; 9-Cặp bánh răng quay thùng (ăn khớp trong); 10-Vô lăng quay lật

thùng trộn

Máy trộn bê tông cưỡng bức

Các máy trộn bê tông cưỡng bức thường hoạt động có tính chất chu kỳ và dỡsản phẩm qua đáy thùng trộn Máy trộn được sử dụng để trộn bê tông khô trongcác xưởng bê tông đúc sẵn hoặc bê tông ướt có yêu cầu chất lượng cao vì quátrình trộn rất nhanh, trộn đều, đồng thời tiết kiệm được từ 2030% xi măng

Hiện nay người ta chế tạo ra hai loại chính là: máy trộn cưỡng bức kiểu rôto

và máy trộn cưỡng bức kiểu hành tinh

- Loại máy trộn cưỡng bức kiểu rôto: cánh trộn được bố trí trên trục rôto(cánh trộn quay tròn) và thùng trộn đứng yên

- Loại máy trộn cưỡng bức kiểu hành tinh: cánh trộn quay kiểu hành tinhcùng chiều hoặc ngược chiều nhau hoặc có các trộn phụ quay kích hoạt Thùngtrộn đứng yên hoặc có loại thùng cũng quay theo

Theo phương pháp bố trí trục trộn, máy trộn cưỡng bức có hai loại:

- Loại máy trộn trục thẳng đứng (các máy trộn dạng rôto và máy trộn có cánhtrộn quay kiểu hành tinh)

- Loại máy trộn trục nằm ngang

Theo số lượng trục trộn: có loại có một trục trộn và hai hoặc nhiều trục trộn.Cánh trộn có cấu tạo thẳng hoặc cong

Máy trộn trục đứng

Đối với các máy trục trộn trục đứng - như tên gọi - cánh trộn quay xungquanh các trục đứng hoặc một trục thẳng đứng trong khoang trộn hình trụtròn hoặc hình vành khăn Người ta gọi các máy trộn này theo hình dáng củathùng trộn và các "máy trộn hình đĩa"

1 Máy trộn cưỡng bức kiểu rôto

a -Sơ đồ cấu tạo của máy trộn kiểu rôto được mô tả trên hình 5.8 thường

có các thùng trộn hình vành khăn và cánh trộn được bố trí ở các vị trí có bánkính khác nhau, sao cho sau một vòng quay, chúng ít nhất có một lần quéttoàn bộ khoang trộn (hình 5.8c) Để đảm bảo sự liên tục của hỗn hợp theophương hướng kính, góc nghiêng của các cánh trộn được lựa chọn sao chomột số cánh trộn hướng vật liệu quay ra ngoài, còn các cánh còn lại hướngvật liệu vào trong Cơ cấu treo các cánh trộn thường dùng kiểu đàn hồi (hình5.8d), mục đích để cho các hạt vật liệu không bị kẹt vào khe hở giữa cánhtrộn và đáy thùng trộn

Thùng trộn của các máy trộn kiểu rôto thường có dạng hình vành khăn và

bộ truyền động trong nhiều trường hợp - để tiết kiệm không gian - thườngđược bố trí vào không gian phía dưới đáy, bên trong thùng

Hình 5-8 Máy trộn bê tông kiểu rôto

1-Thùng trộn;2-Trục trộn; 3-Truyền động bánh răng; 4-Bộ truyền đai;

5-Động cơ; 6-Cánh trộn; 7-Cánh làm sạch thành thùng trộn;

8-Ống dẫn nước; 9-Cửa cấp liệu; 10-Xi lanh mở cửa dỡ liệu;

11-Cửa dỡ vật liệu;

Sơ đồ cấu tạo máy trộn bê tông kiểu roto

Máy trộn bê tông cưỡng bức trục đứng

- Nguồn động lực từ động cơ (6) thông qua hộp giảm tốc (6) và bộ truyền đai (8), bộ truyền bánh răng (9) làm quay trục trộn (10) các cánh trộn được quay trong thùng,

để hỗn hợp được trộn đều người ta bố trí cánh trộn nghiêng 1 góc, sao cho 1 số cánh trộn đẩy vật liệu ra ngoài và các cánh trộn còn lại đẩy vật liệu vào trong, tại các cánh trộn có cơ cấu trống kẹt vật liệu.

Sau khi vật liệu đã được trộn đều, hỗn hợp được đưa ra ngoài qua cửa xả (11) hình quạt, đóng mở cửa xả được thực hiện bằng xi lanh khí nén.

12Máy trộn có cánh trộn quay kiểu hành tinh

10-Hộp giảm tốc; 11-Bộ truyền trục vít – bánh vít.

14Máy trộn bê tông trục đứng kiểu rôto

15Máy trộn bê tông trục đứng kiểu rôto

Máy trộn trục nằm ngang

Máy trộn bê tông có trục nằm ngang – giống như hình dáng của nó – còn đượcđặt tên là “máy trộn hình con rùa” Trong các loại máy này, cánh trộn chuyển độngtheo phương vuông góc với trục với cùng bán kính, vì vậy sự hình thành dònghỗn hợp di chuyển theo phương trục trộn là do các cánh trộn đặt nghiêng thựchiện (góc nghiêng của các cánh đó với phương hướng kính thường có giá trị)

Trên hình 5-11a và 5-11b có thể thấy sơ đồ cấu tạo của máy trộn bê tông hai trục.Trên trục trộn có gắn các cánh trộn đặt nghiêng với các góc nghiêng khác nhau,các trục quay ngược chiều tạo cho dòng vật liệu trong máy trộn có chiều dichuyển theo chiều các mũi tên như hình vẽ Đối với máy trộn hai trục, khoảnggiữa của thùng trộn thuộc về vùng ảnh hưởng của cả hai trục trộn, vì vậy (đểtránh va đập của chúng) ta sử dụng cách phân bố cánh trộn trên trục theo khoảngchia khác nhau

17

Sơ đồ máy trộn 2 trục ngang

1-Bộ tuyền bánh rang

2- Hộp giảm tốc

3- Động cơ điện dẫn động 4- Bộ tuyền đai

Hình 5-11 Máy trộn hai trục trộn nằm ngang

a,b) Kết cấu cánh trộn;c,d) Sơ đồ động đối với máy trộn có truyền

động bằng hộp giảm tốc hoặc truyền động xích1-Thùng trộn; 2-Trục; 3-Cánh trộn; 4-Cơ cấu dỡ liệu; 5-Động cơ;

6-Truyền động đai; 7-Bộ truyền bánh răng; 8-Cặp bánh răng đồng tốc;

9-Đĩa xích; 10-Xích truyền động

Máy trộn hai trục trộn nằm ngang

Sơ đồ động đối với máy trộn có truyền động bằng hộp giảm tốc

1- Gối đỡ trục ; 2-Trục; 3-Thùng trộn; 4-Bánh răng;

5-Hộp giảm tốc; 6- Động cơ; 7-Bộ truyền bánh răng đồng tốc;

8- Bộ truyền động đai; 9-Bàn tay trộn; 10-cánh tay trộn; 11- cửa xả bê tông

Xác định năng suất của máy trộn chu kỳ

Thông số kỹ thuật đặc trưng nhất của máy trộn bê tông chu kỳ là năngsuất sau một chu kỳ trộn Năng suất này phụ thuộc vào dung tích thùng trộn,thời gian cần thiết thực hiện một chu kỳ công tác

Dung tích của máy trộn bê tông đối với các máy trộn được chế tạo ở cáchãng khác nhau được hiểu theo hai cách sau đây: hoặc là dung tích của hỗnhợp vật liệu khi bắt đầu cho vào thùng trộn hoặc dung tích của hỗn hợp bêtông sau khi đã trộn xong được đưa ra khỏi thùng trộn

Giữa hai loại dung tích này có mối quan hệ thông qua “hệ số đông đặc” hay còn gọi là “Hệ số xuất liệu” ký hiệu là Kt: t

t

1

V K

V1dung tích của hỗn hợp vật liệu cấp vào thùng trộn

Hệ số Kt phụ thuộc vào các loại phối liệu cần trộn và các tính chất cơ lý của chúng:

- Khi trộn vữa: Kt = 0,85÷0,98

- Khi trộn bê tông xi măng: Kt=0,7÷0,98

Khi tính toán thiết kế kích thước hình học (đặc trưng chủ yếu là dung tích hình học

VH) của thùng trộn thì chúng ta quan tâm đến dung tích V1 và thông thường thì:

VH = (2÷2,5)V1

Đối với người khai thác sử dụng máy thì dung tích của bê tông Vt là căn cứ để lựa chọn máy cho sản xuất.

];

h / m [

, T

V 3600

V 1 - dung tích của hỗn hợp vật liệu cấp vào thùng trộn (m3);

TK- Thời gian một chu kỳ trộn, được tính như sau:

TK = tc + t + td, s;

tc- Thời gian đổ vật liệu vào thùng trộn tc = 15 -20 s;

t- Thời gian trộn t = 60 -150 s;

td- Thời gian đổ bê tông ra khỏi thùng td= 10 -20 s.

Thời gian một chu kỳ trộn TK phụ thuộc vào phương pháp trộn và các thông số cơ bản của máy trộn như dung tích hình học của thùng, tốc độ quay trộn, cấu tạo của cánh trộn, sự điền đầy thùng và chất lượng của bê tông… Chính do ảnh hưởng của nhiều yếu tố nên việc viết chính xác dưới dạng công thức toán học để xác định thời gian trộn của máy trộn gặp nhiều khó khăn.

Người ta thường xác định thời gian một chu kỳ TK bằng cách đo đạc thực nghiệm hoặc bằng các số liệu kinh nghiệm.

5.2 TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG

Dựa theo năng suất, người ta chia các nơi sản xuất bê tông thành

3 loại như sau:

- Trạm trộn bê tông xi măng năng suất nhỏ (10 30m3/h);

- Trạm trộn bê tông xi măng năng suất trung bình (30 60m3/h);

- Nhà máy sản xuất bê tông xi măng năng suất lớn (60 120m3h).

Để xây dựng các phân xưởng trộn bê tông, bố trí các thiết bị làm việc liên tục và quyết định mức độ tự động hóa sản xuất bê tông, cần phải xác định chính xác năng suất của trạm Đối với các trạm có năng suất nhỏ và trung bình, người ta chế tạo trạm kiểu cơ động hoặc kiểu

dễ tháo lắp di chuyển từ nơi này đến nơi khác, còn khi cần năng suất lớn người ta xây dựng nhà máy sản xuất bê tông cố định.

Trạm trộn BTXM

Sơ đồ công nghệ Trạm trộn BTXM trộn liên tục

Trạm trộn BTXM trộn chu kỳ

Màn hình điều khiển trạm trộn BTXM trộn chu kỳ

5.3 TRẠM TRỘN BÊ TÔNG NHỰA NÓNG

5.3.1 Công dụng và phân loại

Công dụng:

Trạm trộn bê tông nhựa nóng (BTNN) dùng để sản xuất các hỗn hợp BTNN(còn gọi là thảm) để phục vụ cho việc xây dựng các loại mặt đường bê tông nhựa(còn gọi là đường bê tông atphan)

- Dựa vào nguyên tắc làm việc chia ra: Trộn theo chu kỳ và trộn liên tục

- Dựa theo năng suất thường dùng của trạm trộn, chia làm 3 loại: Loại trạmtrộn năng suất lớn (từ 80-150 tấn/giờ); Loại trạm trộn năng suất vừa (40-60 tấn/

giờ) và loại trạm trộn có năng suất nhỏ (dưới 30 tấn/ giờ) Loại rất lớn từ

200-400 tấn/ giờ ít dùng

- Theo đường di chuyển của luồng vật liệu, chia thành: Trạm trộn nằm ngang,

và trạm bố trí theo kiểu hình tháp

1- Phiễu cấp cát đá; 2- Tang sấy cát đá; Hệ thống lọc bụi; 4- Băng gầu; 5- Hệ thống sàng; Các bin chứa cát đá; 7- Cầu thang; 8- Hệ thống cân;

9-Thùng trộn; 10- Xe vận chuyển; 11 11- xilo chứa bột khoáng;

12- Thùng chứa nhựa và nấu nhựa

29

Trạm trộn BTNN trộn chu kỳ

Trạm trộn BTNN trộn chu kỳ

Trạm trộn BTNN trộn chu kỳ

Hình 5-18 Trạm trộn bê tông nhựa kiểu tháp

1 Phễu chứa và định lượng sơ bộ đá cát; 2 Tang sấy đá cát; 3 Băng gầu;

4 Thiết bị sàng; 5 Lọc và thu bụi; 6 Bồn chứa bột đá; 7 Buồng trộn; 8 Bình

cân nhựa nóng; 9 Thiết bị cân đong cát đá nóng và bột đá

Sơ đồ công nghệ Trạm trộn BTNN

Trạm trộn BTNN trộn chu kỳ

3 CÊu t¹o cña tr¹m BTNN cuìng bøc chu kú.

35

Trạm trộn BTNN trộn chu kỳ

Màn hình điều khiển trạm trộn BTNN trộn chu kỳ

XE Ô TÔ TRỘN VÀ VẬN CHUYỂN BÊ TÔNG XI MĂNG

a Công dụng và phân loại.

1 Công dụng

Ô tô trộn và vận chuyển bê tông xi măng (còn gọi tắt là xe vận chuyển bêtông) dùng để vận chuyển bê tông ở cự ly dài từ vài km đến vài chục km Trongquá trình vận chuyển, thùng chứa bê tông được quay để bảo toàn chất lượng của

bê tông (tránh đông cứng và phân tầng)

Hiện nay, xe vận chuyển bê tông được dùng khá nhiều trong công tác vậnchuyển bê tông phục vụ thi công các công trình xây dựng trong các thành phốhoặc khu dân cư mà ở đó không cho phép đặt các trạm trộn bê tông cố định hoặc

nó được dùng để vận chuyển bê tông từ Nhà máy tới nhiều địa điểm thi công cách

xa nhau nhằm giảm bớt số lượng trạm trộn và đảm bảo vệ sinh môi trường khuvực thi công

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hình dạng tổng thể của ô tô vận chuyển bê tông thể hiện trên hình 5.24a

Ô tô vận chuyển bê tông thực chất là một máy trộn có thùng trộn hình quảtrám với dung tích thùng lớn từ 2…8m3 được đặt trên sát xi của ô tô

Bên trong thùng trộn thường đặt các cánh trộn hình xoắn ốc có hai mối ren(5.24b) Các cánh trộn này có nhiệm vụ trộn đều hỗn hợp bê tông có trongthùng để tránh hiện tượng phân tầng Khi di chuyển, thùng trộn quay trộn bêtông kiểu tự do, nhờ hệ thống truyền động quay thùng và lúc này bê tông có

xu hướng chuyển động về phía đáy thùng

Khi đến nơi thi công cần lấy hỗn hợp bê tông trong thùng ra thì cho thùngquay theo chiều ngược lại, bê tông sẽ được đưa ra khỏi thùng nhờ hệ thốngcánh trộn

Hình 5-24 Cấu tạo tổng thể của xe ô tô vận chuyển bê tông.

a Sơ đồ cấu tạo; b Cấu tạo thùng trộn

1 Ca bin; 2 Thùng trộn; 3.Bộ truyền động quay thùng; 4 Con lăn đỡ thùng; 5 Phễu cấp liệu; 6.Thùng đựng nước; 7.Phễu dỡ liệu; 8.Vành lăn của

thùng trộn; 9.Cánh trộn hình xoắn ốc; 10.Trục thùng trộn.

Kết cấu của thùng chứa của xe vận chuyển BTXM

d Nguyên lý làm việc:

- Ô tô vận chuyển bê tông xi măng thực chất là một máy trộn cóthùng trộn hình quả trám đặt trên khung bệ cuả ô tô Bên trong thùng có đặtcác cánh trộn hình xoắn ốc có hai mối ren Khi di chuyển, thùng trộn quaynhờ động cơ thủy lực được trích công suất từ động cơ của ô tô và bê tông có

xu hướng chuyển động về phía đáy thùng Khi đến nơi thi công cần lấy bêtông ra thì cho thùng quay theo chiều ngược lại bê tông sẽ được đưa ra ngoàiqua hệ thống máng

42

Thông số kỹ thuật của một loại xe vận chuyển BTXM

Máy bơm bê tông và bơm vữa

a Công dụng và phân loại

- Do địa hình chật hẹp, máy bơm có thể đặt xa nơi đang xây dựng, các đường ống vận chuyển có thể đặt tùy ý theo địa hình.

- Vận chuyển bằng đường ống đảm bảo: Phạm vi hoạt động lớn hơn, chiều cao nâng lớn hơn so với khi dùng cần trục với xiclô chứa để vận chuyển vật liệu

Chiều dài vận chuyển bằng bơm có thể đạt tới 1km, độ cao nâng đã đạt tới340m vào năm 1986 – Hiện nay còn cao hơn nhiều (theo chiều cao công trình)