Bài tập lớn trạm trộn bê tông xi măng hệ thống cấp cốt liệu ( phương pháp vận chuyển)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

BÀI TẬP LỚN

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG

Hệ thống cấp cốt liệu ( Phương pháp vận chuyển)

Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Văn NghĩaSinh viên thực hiện : Nguyễn Ngọc Tiến

I Trạm trộn bê tông xi măng

1.1 Giới thiệu chungTrong lĩnh vực xây dựng, bê tông là một vật liệu vô cùng

quan trọng, chất lượng của bê tông có thể đánh giá được chất lượng của toàn bộ sản phẩm cũng như chất lượng trong các công trình xây dựng Do đó, việc xác định chính xác khối lượng từng nguyên liệu có trong thành phần bê tông cũng chính là việc xác định chất lượng của sản phẩm Nhiệm vụ chính trong trạm trộn đề ra là cân trộn cát, đá, nước, xi măng để đạt độ chính xác cao trong quá trình sản xuất hiện nay để giải quyết vấn đề đó cần phải áp dụng phương pháp điều khiển tự động đề ra Khối lượng nguyên liệu cần phải chính xác với khối lượng đặt ban đầu trong một mẻ trộn, để xác định khối lượng ta sử dụng cảm biến trọng lượng là loadcell

 Khái niệm chung về bê tông

Các thành phần cấu tạo bê tông

+ Loại phụ gia hoạt động bề mặt + Loại phụ gia rắn nhanh

1.2Cấu tạo của trạm trộn bê tông xi măng

 Bộ phận cung cấp vật liệu.

Đây là nơi chứa các vật liệu thô: đá, cát, sỏi, xi măng, phụ gia khác được tập kết bên ngoài trước khi đem vào cối trộn Các vật liệu được chứa riêng trong các phễu cấp liệu, khi tiến hành chạy máy móc sẽ tính toán lượng vật liệu vừa đủ theo lệnh từ trạm điều khiển trung tâm Sau khi cân các vật liệu xong, sẽ được chuyển đến cối trộn bằng băng tải hoặc tời kéo.

 Hệ thống định lượng.

Dùng để cân đo các khối lượng vật liệu theo thể tích cối trộn hoặc theo một tỷ lệ chuẩn để đưa ra những mẻ bê tông chất lượng, đúng tiêu chuẩn.

 Máy trộn bê tông.

Được ví như “trái tim” của hệ thống trạm trộn, máy trộn bê tông hay cối trộn

sẽ làm nhiệm vụ chính là trộn các loại nguyên vật liệu với nhau theo công thức đã được chỉ định sẵn, để cho ra các mẻ bê tông thương phẩm đạt chất lượng như yêu cầu.

Với mỗi cấp độ công suất của trạm trộn mà người ta sử dụng các loại máy trộn bê tông khác nhau.

 Hệ thống điều khiển.

Hệ thống điều khiển được phân làm ba loại chính: điều khiển truyền động điện, điều khiển truyền động khí nén và điều khiển truyền động thủy lực Hệ thống điều khiển này sẽ giúp trạm trộn đóng mở các cửa phối xả như mong muốn.

 Hệ thống kết cấu thép

Là hệ thống kết cấu chịu lực giúp nâng đỡ toàn bộ hệ thống của trạm trộn gồm hành lang giao thông, máy trộn, phếu cấp liệu, silo xi măng…

II Các phương pháp vận chuyển cấp liệu của hệ thống cấp liệu2.1 Cấp cát đá lên thùng trộn bê tông :

- Việc cấp cát, đá cho trạm trộn có nhiều phương án khác nhau song tham khảo thực tế có hai phương án sau :

a Cấp liệu kiểu gầu cáo – skip

- Nguyên lý : vật liệu đá, cát được tập kết ở ngoài bãi ở các ngăn riêng biệt, sau đó được gầu cào đổ vào thiết bị định lượng, sau khi định lượng vật liệu được xả vào skip, từ skip vật liệu đổ vào thùng trộn

- Nhược điểm :

 Vật liệu ở bãi chứa phải được vun cao cho đủ lượng dự trữ  Việc cấp liệu cho máy trộn không liên tục

 Bãi chứa phải có vách ngăn phân chia vật liệu.

- Với phương án này chỉ áp dụng cho trạm trộn có năng suất thấp.b Cấp liệu kiểu boongke – băng tải.

- Nguyên lý : vật liệu đá, cát được tập kết ở ngoài bãi sau đó được máy xúc gầu lật đổ vào boongke, thiết bị định lượng Sau khi được định lượng đúng yêu cầu thì băng tỉa vận chuyển đổ vào thùng trộn.

- Ưu điểm :

 Cấp liệu trực tiếp cho máy trộn được liên tục.

 Vật liệu ở bãi chứa không cần phải vun cao và không cần phải có tấm phân cách vật liệu.

- Nhược điểm :

 Việc cấp liệu cho boongke phải có thiết bị chuyên dùng

 Khoảng cách giữa boongke và thùng trộn tương đối lớn dẫn đến khả năng tiếp xúc của vật liệu với môi trường nhiều, sẽ gây ô nhiễm môi trường nếu không được che chắn kỹ

- Với phương án này chỉ áp dụng cho trạm trộn có năng suất lớn.2.2 Cấp xi măng:

a Dùng băng gầu tải:

- Nguyên lý :xi măng từ bao bì nhỏ đổ vào phễu được băng gầu vận chuyển đổ vào xiclo vào thiết bị định lượng, sau đó được xả vào thùng trộn.

- Ưu điểm :

 Có thể cấp xi măng cho trạm với khối lượng nhỏ  Kết cấu đơn giản , giá thành hạ

- Nhược điểm :

 Do cấp xi măng từ bao bì nên gây ô nhiễm.

 Năng suất vận chuyển thấp không thích hợp với trạm trộn có năng suất cao

- Với phương án này chỉ áp dụng cho trạm trộn có năng suất lớn.b.Dùng xiclo:

- Nguyên lý :xi măng rời từ xi téc được vận chuyển bằng khí nén vào xiclo sau đó được vít tải vận chuyển đổ vào thiết bị định lượng trước khi vào thùng trộn.

- Ưu điểm :

 Khụng gõy ụ nhiễm mụi trường

 Tiết kiệm được chi phớ vận chuyển do nạp xi măng với khối lượng lớn

- Việc cấp nước và phụ gia hầu như đều dựa trờn phương phỏp cấp nước từ

bồn chứa : nước từ bồn chứa theo đường ống dẫn xả xuống thiết bị định lượng và vào buồng trộn.

III Mụ hỡnh sử dụng cỏc phương phỏp cấp liệu… Phương phỏp I : cấp liệu bằng máy bốc xúc

Mô hình trạm trộn sử dụng máy bốc xúc để cấp liệu đợc thể hiện trên hình 2.1 và hình 2.2.

- Nguyên lý làm việc:

Máy bốc xúc sẽ xúc vật liệu (đá, cát…) đi lên đờng dốc (1) và đổ vào phễu chứa cốt liệu (2) Phễu chứa (2) gồm có ba ngăn chứa đá lớn, đá nhỏ và cát Phần d-ới của phễu chứa (2) có bộ phận cân định lợng cốt liệu Cốt liệu sau khi đã đợc cân định lợng chính xác theo yêu cầu của mác bê tông sẽ đợc xả vào xe skip (3) Sau đó xe skip (3) sẽ đợc kéo lên cao bằng cáp theo đờng chạy số (4) nhờ hệ thống động cơ điện (10) dẫn động hộp giảm tốc, tang tời quấn cáp Khi lên đến vị trí cửa nạp cốt liệu của buồng trộn (7), xe skip (3) sẽ đợc lật nghiêng và cửa xe skip ở phía đáy xe sẽ tự mở ra, nhờ trọng lợng bản thân mà cốt liệu sẽ rơi vào buồng trộn (7) Sau khi đã đổ cốt liệu vào buồng trộn, xe skip lại đợc hạ xuống mặt đất và tiếp tục chu kì cấp liệu mới Lợng cốt liệu trong một lần vận chuyển của xe skip sẽ phục vụ cho một mẻ trộn của buồng trộn.

Hình 2.1: Trạm trộn BTXM sử dụng máy bốc xúc để cấp liệu - Chú thích:

1- Đờng lên của máy bốc xúc, 2- Phễu chứa vật liệu, 3- xe skip, 4- Đờng chạy của xe skip, 5- Cabin điều khiển, 6- Xe vận chuyển bê tông, 7- Buồng trộn, 8-Bộ phận cân nớc, 9- Động cơ điện dẫn động trục trộn, 10- Động cơ điện dẫn động xe skip, 11- Bộ phận cân xi măng, 12- Bộ phận thông khí của xyclo, 13- Xyclo chứa xi măng, 14- Vít tải cấp xi măng, 15- ống bơm xi măng vào xyclo, 16- Hộp giảm tốc, 17- Động cơ điện dẫn động vít tải.

Bộ phận cân nớc (7) sẽ cân đúng lợng nớc theo yêu cầu rồi xả vào buồng trộn Nớc đợc máy bơm nớc bơm lên từ bể nớc đặt ở dới.

Xi măng đợc chứa trong xyclo (13) Khi trạm hoạt động, vít tải (14) sẽ vận chuyển xi măng từ xyclo chứa (13) lên thùng cân xi măng (11) Tại đây xi măng sẽ đợc cân định lợng chính xác theo yêu cầu của mác bê tông rồi sau đó đợc đổ vào buồng trộn Vít tải (14) đợc dẫn động nhờ động cơ điện (16), hộp giảm tốc (17) Để đa xi măng vào xyclo chứa, ngời ta sẽ bơm xi măng vào xyclo thông qua đờng ống

số (15) bằng luồng khí nén áp lực cao Đờng ống (15) đợc thông từ dới lên đến đỉnh của xyclo Phía trên xyclo có lắp bộ phận thông khí (12), gồm có các màng vải lọc chỉ cho phép không khí đi qua và ngăn nớc cũng nh hơi ẩm để tránh làm hỏng xi măng.

Buồng trộn (7) có dạng hình trụ tròn, có một trục trộn đợc bố trí đặt thẳng đứng và dẫn động nhờ động cơ điện (9), hộp giảm tốc Quá trình trộn gồm có hai giai đoạn: giai đoạn trộn khô (khi cha có nớc) và giai đoạn trộn ớt (sau khi đã bơm nớc) Sau khi đã trộn xong, bê tông sẽ đợc xả xuống xe vận chuyển (6) qua cửa xả ở dới thùng trộn (7)

Các cửa xả ở các bộ phận của trạm trộn nh: cửa xả cốt liệu từ phễu chứa (2) vào xe skip (3), cửa xả bê tông sau khi trộn từ buồng trộn (7) xuống xe vận chuyển (6) đều đợc đóng mở bằng các xy lanh khí nén Do vậy ở trạm trộn còn đợc trang bị thêm máy nén khí.

Toàn bộ việc cân định lợng nớc, xi măng, cốt liệu, đặt chế độ trộn, thời gian trộn…đều đợc điều khiển một cách tự động nhờ máy tính điện tử ở cabin (5) Do vậy việc vận hành trạm trộn đơn giản và chỉ cần một ngời ngồi điều khiển trên cabin.

- Phơng án cấp liệu bằng máy bốc xúc này có những u nhợc điểm sau: + Ưu điểm:

Việc cấp liệu đợc thực hiện bằng máy bốc xúc trực tiếp đến phễu chứa cốt liệu mà không cần có các thiết bị khác nh băng tải, băng gầu… nên kết cấu của trạm đơn giản, thuận tiện cho việc lắp đặt, tháo dỡ di chuyển trạm.

Kết cấu của trạm gồm ít các bộ phận nên mặt bằng trạm nhỏ gọn và thờng đợc lắp dựng trên diện tích hình vuông.

Ngoài việc cấp liệu, có thể sử dụng máy bốc xúc vào các công việc khác của trạm nh vận chuyển, thu dọn mặt bằng…mà không cần điều máy từ nơi khác đến.

+ Nhợc điểm:

Trong quá trình vận hành trạm, phải luôn có máy bốc xúc và ngời điều khiển thờng trực làm việc, do vậy sẽ tốn thêm chi phí Nếu không có máy bốc xúc làm việc liên tục ở trạm thì dung tích phễu chứa cốt liệu phải lớn, tuy nhiên lúc đó kích thớc phễu sẽ lớn, kồng kềnh Hiện nay ở các trạm trộn cấp liệu theo cách này

thờng dùng phễu chứa cốt liệu gồm ba ngăn, mỗi ngăn có dung tích không quá 10 m3.

Máy bốc xúc chạy bằng dầu diezel có giá thành đắt hơn nếu nh so sánh với các phơng án cấp liệu chạy bằng điện nh dùng băng tải, gầu cào…

Hình 2.2: Trạm trộn BTXM năng suất 45 m3/h do Việt Nam chế tạo, sử dụng máy bốc xúc để cấp liệu

Phơng pháp II: Cấp liệu bằng băng tải cao su

Mô hình trạm trộn sử dụng băng tải cao su để cấp liệu đợc thể hiện trên hình 2.3 và hình 2.4.

Hình 2.3: Trạm trộn BTXM sử dụng băng tải cao su để cấp liệu - Chú thích:

1- Động cơ điện dẫn động vít tải, 2- Hộp giảm tốc, 3- ống bơm xi măng vào xyclo, 4- Xe vận chuyển bê tông, 5- Vít tải cấp xi măng, 6- Xyclo chứa xi măng, 7-Bộ phận thông khí của xyclo, 8- 7-Bộ phận cân xi măng, 9- Động cơ điện dẫn động trục trộn, 10- Động cơ điện dẫn động xe skip, 11- Bộ phận cân nuớc, 12- Buồng trộn, 13- Cabin điều khiển, 14- Đờng chạy của xe skip, 15- Phễu chứa cốt liệu, 16-Xe skip, 17- Băng tải cao su, 18- Phễu chứa cốt liệu.

- Nguyên lý làm việc:

Cốt liệu ban đầu đợc chứa riêng ở các phễu chứa (18) (gồm có hai hoặc ba phễu (18) chứa từng loại đá lớn, đá nhỏ và cát) Phía dới các phễu chứa (18) có đặt bộ phận cân định lợng, cốt liệu sau khi đợc cân định lợng xong sẽ đợc băng tải cao su (17) vận chuyển đến phễu chứa (15) rồi xả xuống xe skip (16) Xe skip (16) sẽ

vận chuyển cốt liệu theo đờng chạy số (14) lên buồng trộn (12) Xe skip đợc kéo bằng cáp và dẫn động nhờ động cơ điện (10).

Nguyên lý hoạt động của các bộ phận khác nh xyclo (6), vít tải (5), buồng trộn (12)…tơng tự nh trạm trộn dùng máy bốc xúc để cấp liệu đã trình bày ở trên

- Phơng án cấp liệu bằng băng tải cao su này có những u nhợc điểm sau: + Ưu điểm:

Băng tải cao su là loại thiết bị vận chuyển vật liệu liên tục nên khi sử dụng băng tải, năng suất cấp liệu sẽ cao Phơng pháp cấp liệu này có thể phù hợp với các trạm có năng suất cao.

Trong quá trình vận hành, băng tải làm việc tự động, do đó không cần có ngời trực tiếp để điều khiển băng tải nh là dùng máy bốc xúc hay dùng gầu cào để cấp liệu

Băng tải chạy bằng năng lợng điện có giá thành rẻ, dễ kiếm, đồng thời cùng loại năng lợng đợc sử dụng của cả trạm nên việc cung cấp năng lợng đơn giản hơn.

+ Nhợc điểm:

Kết cấu của trạm phức tạp, phải dùng hai hoặc ba băng tải cao su để vận chuyển các loại cốt liệu khác nhau (đá lớn, đá nhỏ, cát), do vậy việc lắp đặt tháo dỡ trạm khó khăn Giá thành của trạm trộn cũng đắt hơn do phải trang bị nhiều bộ phận.

Việc bố trí các băng tải tốn diện tích nên kích thớc mặt bằng của trạm trộn lớn, không phù hợp để lắp đặt ở những nơi chật hẹp.

Mặc dù dùng băng tải để cấp liệu nhng trên thực tế vẫn phải dùng thêm máy bốc xúc trong công đoạn đa vật liệu vào các phễu chứa cốt liệu ban đầu Có thể khắc phục bằng cách đào hố và đặt phễu chứa cốt liệu ban đầu ở dới, sau đó dùng ô tô trực tiếp đổ vào phễu Tuy nhiên lúc đó kết cấu của trạm rất phức tạp, gây khó khăn cho việc lắp dựng.

Hình 2.4: Trạm trộn BTXM năng suất 45 m3/h do Việt Nam chế tạo, sử dụng băng tải cao su để cấp liệu

Phơng pháp III: Cấp liệu bằng băng gạt

Mô hình trạm trộn sử dụng băng gạt để cấp liệu đợc thể hiện nh hình 2.5 và hình 2.6.

- Nguyên lý làm việc:

Cốt liệu gồm đá lớn, đá nhỏ, cát đợc chứa riêng biệt và lần lợt trong ba ngăn phễu chứa số (14) Phía dới mỗi phễu chứa (14) đều có bộ phận cân định lợng cốt liệu Đá, cát sau khi đợc cân định lợng chính xác theo yêu cầu của từng mác bê tông sẽ đợc xả xuống băng tải cao su (15) Cửa xả cốt liệu của các phễu chứa đợc đóng mở bằng các xy lanh khí nén Băng tải cao su (15) sau khi nhận cốt liệu từ phễu chứa sẽ vận chuyển chúng và đổ vào đầu phía dới của băng gạt (13) Cốt liệu tiếp tục đợc vận chuyển theo băng gạt lên trên và cung cấp cho buồng trộn (10)

Hình 2.5: Trạm trộn BTXM sử dụng băng gạt để cấp liệu

- Chú thích:

1- Động cơ điện dẫn động vít tải, 2- Hộp giảm tốc, 3- ống bơm xi măng vào xyclo, 4- Xe vận chuyển bê tông, 5- Vít tải cấp xi măng, 6- Bộ phận cân xi măng, 7- Xyclo chứa xi măng, 8- Bộ phận thông khí của xyclo, 9- Bộ phận cân nuớc, 10-Buồng trộn, 11- Động cơ điện dẫn động trục trộn, 12- Cầu thang, 13- Băng gạt, 14-Phễu chứa cốt liệu, 15- Băng tải cao su.

Buồng trộn của trạm này là loại buồng trộn cỡng bức hai trục đặt nằm ngang, hai trục trộn đợc dẫn động riêng biệt nhờ hai động cơ điện số (11) đặt ở hai bên.

Cabin của trạm trộn loại này đợc đặt ở dới mặt đất, do vậy khi lắp dựng cần phải có thêm phần móng nền cho cabin.

Hình 2.6: Trạm trộn BTXM năng suất 60 m3/h do Hàn Quốc và Trung Quốc chế tạo, sử dụng băng gạt để cấp liệu

- Phơng án cấp liệu bằng băng gạt này có những u nhợc điểm sau: + Ưu điểm:

Khác với các phơng án cấp liệu khác có dùng xe skip cấp liệu mang tính chu kì, ở phơng án này việc cấp liệu diễn ra hoàn toàn liên tục từ băng tải cao su đến băng gạt Do vậy năng suất cấp liệu của phơng án này cao hơn hẳn so với các phơng án khác Phơng án này áp dụng thích hợp cho các trạm trộn lớn có năng suất cao.

Các bộ phận tham gia vận chuyển cốt liệu gồm băng tải cao su, băng gạt đều sử dụng nguồn năng lợng điện giá thành rẻ, dễ kiếm và cùng loại năng lợng đ-ợc sử dụng của cả trạm trộn.

+ Nhợc điểm:

Kết cấu của trạm khá phức tạp, gồm nhiều hệ thống nh băng tải, băng gạt Do đó việc lắp đặt, tháo dỡ trạm khó khăn hơn so với các loại khác Đồng thời giá thành của trạm cũng đắt hơn do phải trang bị nhiều bộ phận.

Hệ thống băng tải cao su, băng gạt phải đợc bố trí thẳng hàng với nhau, không thể bố trí vuông góc do vậy mặt bằng trạm lớn, tốn diện tích và trải dài theo một hớng.

Việc cấp liệu ở phơng án này vẫn phải dùng máy bốc xúc để đổ vật liệu vào các phễu chứa.

Phơng pháp IV: Cấp liệu bằng gầu cào

Mô hình trạm trộn sử dụng gầu cào để cấp liệu đợc thể hiện nh hình 2.7 và hình 2.8.

- Nguyên lý làm việc:

Cốt liệu gồm đá lớn, đá nhỏ và cát đợc đổ thành từng đống ở dới nền đất, các đống đợc ngăn cách bởi các vách ngăn Việc cấp liệu đợc thực hiện bằng cách dùng gầu cào (15) để đa vật liệu từ phía xa đến gần, từ thấp lên cao và tạo thành từng đống Nhờ vậy mà vật liệu sẽ đợc vun và rơi vào thùng cân cốt liệu Các thành phần cốt liệu sau khi cân định lợng xong sẽ đợc đổ vào xe skip và đi lên trên cung cấp cho buồng trộn (7) Đờng lên của xe skip ở trạm trộn này đợc đặt thẳng đứng Trạm trộn này sử dụng loại buồng trộn cỡng bức hai trục đặt nằm ngang, dẫn động bằng một động cơ điện (6).

Trạm trộn gồm có hai cabin điều khiển: cabin số (8) để điều khiển việc vận hành trạm, còn cabin số (13) để điều khiển gầu cào.

Các bộ phận khác nh xyclo chứa xi măng (10), vít tải (15)…có cấu tạo và nguyên lý hoạt động tơng tự với các trạm khác đã trình bày ở trên.