tiểu luận cơ khí máy trộn vữa bê tông

Các công trình xây dựng đã thoả mãn yêu cầu ngày càng cao về chất lượng với việc sử dụng hàng trăm chủng loại vật liệu khác nhau, từ thông dụng đến cao cấp, từ vật liệu silicát đến vật l

MÁY TRỘN VỮA BÊ TÔNG

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Hoàng Nghị

Nước ta đang trong thời kỳ đổi mới, với ý chí quyết tâm thực hiện Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất nước, chủ trương xây dựng một nền Công nghiệp vững mạnh Để đạt được việc đó, chúng ta phải tiến hành việc hiện đại hoá cơ giới hoá và tự động hoá sản xuất trong các xí nghiệp Trong công cuộc đổi mới, mở cửa, ngành công nghiệp Xây dựng đã trở thành trụ cột của nền kinh tế quốc dân, ngành đã trưởng thành về số lượng

và chất lượng Nhiều công nghệ tiên tiến đã được áp dụng vào Việt Nam Hoạt động xây dựng đã và đang chuyển biến theo xu thế Công nghiệp hoá

- Hiện đại hoá Các công trình xây dựng đã thoả mãn yêu cầu ngày càng cao về chất lượng với việc sử dụng hàng trăm chủng loại vật liệu khác nhau, từ thông dụng đến cao cấp, từ vật liệu silicát đến vật liệu vô cơ, vật liệu hữu cơ đến vật liệu tổng hợp, tổ hợp Tuy nhiên vật liệu bê tông cốt thép trong thời gian vừa qua và trong tương lai vẫn còn giữ vai trò chủ đạo trong ngành xây dựng nước ta bởi tính năng ưu việt của nó

Bê tông đã được sử dụng trong hầu hết các công trình xây dựng đòi hỏi chất lượng cao như: công trình thuỷ điện, cầu cảng, sân bay, công trình thuỷ lợi, nhà cao tầng… Điều đó chứng tỏ ưu thế về chất lượng của sản phẩm bê tông Để đạt được được chất lượng như vậy thì phải trộn bằng máy Máy trộn bê tông đã có mặt ở Việt Nam từ rất lâu, nó được phát triển và được sử dụng rộng rãi Đã có nhiều loại máy trộn được chúng ta nghiên cứu và sản xuất thành công, góp phần nâng cao năng suất, giảm giá thành sản phẩm Hiện nay, yêu cầu về chất lượng bê tông ngày càng cao, nhiều loại máy trong nước không đáp ứng được yêu cầu cần thiết về chất lượng bê tông cũng như chất lượng của máy trộn, do vậy nhiều nhà máy bê tông đã mạnh dạn đổi mới thiết bị và công nghệ sản xuất của mình bằng cách nhập các máy trộn của nước ngoài Đặc điểm các máy trộn của nước ngoài là gọn nhẹ, độ chính xác cao, hiệu quả công việc lớn khai thác triệt để công suất của động cơ Nhưng chúng có nhược điểm là giá thành đắt, thời gian đưa vào sử dụng dài, đôi khi một số thiết

bị làm việc không hiệu quả trong điều kiện cơ sở hạ tầng, khí hậu tại Việt Nam

Xuất phát từ những vấn đề trên, bài Tiểu Luận của chúng em tập trung vào nghiên cứu “ Máy trộn vữa bê tông “ Được sự giúp đỡ, hướng

dẫn của Th.S Nguyễn Hoàng Nghị và thầy Hoàng Tiến Đạt cùng với sự

cố gắng của nhóm chúng em, bài Tiểu Luận đã hoàn thành đúng kế hoạch

Do thời gian và tài liệu còn hạn chế nên bài Tiểu Luận này không tránh khỏi những sai xót, chúng em rất mong được sự góp ý của các thầy cô để bài của chúng em được hoàn thiện hơn Chúng em xin chân thành cám ơn

PHẦN I GIỚI THIỆU 5

1.1 Giới thiệu về lĩnh vực nghiên cứu 5

1.1.1 Khái quát về bê tông 5

1.1.2 Máy trộn bê tông 5

1.2 Một số loại máy trộn điển hình 7

1.3 Vấn đề nghiên cứu và mục đích nghiên cứu 8

1.3.1 Vấn đề nghiên cứu 8

1.3.2 Mục đích nghiên cứu 8

PHẦN II TỔNG QUAN 9

1.4 Các nghiên cứu trước đây 9

1.5 Giới thiệu một số kiểu máy trộn điển hình 10

1.5.1 Máy trộn nghiêng đổ 10

1.5.2 Máy trộn cưỡng bức làm viêc theo chu kì 11

1.5.3 Máy trộn cưỡng bức hoạt động liên tục 12

1.6 TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG 14

1.6.1 Khái niệm và chức năng của trạm trộn bê tông 14

1.6.2 Cấu tạo chung của trạm trộn .14

1.6.3 Quy trình công nghệ các loại trạm trộn bê tông 15

1.6.4 Trạm trộn bê tông cưỡng bức dạng tháp 15

1.6.5 Trạm trộn bê tông cưỡng bức dạng nằm ngang 16

1.6.6 Trạm trộn bê tông liên tục 17

1.7 THIẾT KẾ MÁY TRỘN BÊTÔNG HÌNH NÓN CỤT 18

1.7.1 Máy trộn bê tông hình nón cụt 18

Thiết kế tổng thể 19

PHẦN III ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU 22

1.8 Mục tiêu nghiên cứu 22

1.9 Phương pháp nghiên cứu và các dụng cụ cần cho nghiên cứu 22

1.10 Hướng nghiên cứu 22

1.11 Dự kiến kết quả đạt được 23

1.13 Các tồn tại của các nghiên cứu trước 24 1.14 Các hướng cần tập trung cho các nghiên cứu mới, dự kiến kết quả đạt được và các giải pháp cho vấn đề nghiên cứu 24

PHẦN V TÀI LIỆU THAM KHẢO 25

PHẦN I GIỚI THIỆU

1.1 Giới thiệu về lĩnh vực nghiên cứu

1.1.1 Khái quát về bê tông

Bê tông là một hỗn hợp được tạo thành từ cát, đá, xi măng, nước Trong

đó cát, đá chiếm 80%÷85%, xi măng chiếm 8%÷15%, còn lại là khối lượng nước Ngoài ra còn có thêm phụ gia vào để thoả mãn yêu cầu đặt ra Hỗn hợp vật liệu mới nhào trộn xong gọi là hỗn hợp bê tông, hỗn hợp bê tông phải có độ dẻo nhất định, tạo hình và đầm chặt được dễ dàng Cốt liệu có vai trò là bộ khung chịu lực, vữa xi măng và nước bao bọc xung quanh đóng vai trò là chất kết dính, đồng thời lấp đầy khoảng trống của cốt liệu Khi rắn chắc, hồ xi măng kết dính các cốt liệu thành một khối đá và được gọi là bê tông Bê tông có cốt thép gọi là bê tông cốt thép

Bê tông là một loại vật liệu được sử dụng rộng rãi trong các ngành: Xâydựng dân dụng, giao thông, thuỷ lợi, vì bêtông có các ưu điểm sau:

Cường độ chịu nén tương đối cao

Vật liệu sản xuất dễ khai thác và sử dụng ngay tại địa phương

Khả năng linh hoạt cao có thể atọ thành các dạng khác nhau và tính chất khác nhau

Bêtông kết hợp với cốt thép tạo ra vật liệu có khả năng chịu lực rất cao.Các nhược điểm của bêtông: Khối lượng riêng, cách âm cách nhiệt kém, khả năng chống ăn mòn yếu

Bê tông có nhiều loại, có thể phân loại như sau:

Theo cường độ ta có:

Bê tông thường có cường độ từ 150 ÷ 400 daN/cm2

Bê tông chất lượng cao có cường độ từ 500 ÷ 1400 daN/ cm2

Theo loại kết dính:

Bê tông xi măng, bê tông silicát, bê tông thạch cao, bê tông polime, bê tông đặc biệt

Theo loại cốt liệu:

Bê tông cốt liệu đặc, bê tông cốt liệu rỗng, bê tông cốt liệu đặc biệt, bê tông cốt kim loại

Theo phạm vi sử dụng:

Bê tông thường được dùng trong kết cấu bê tông cốt thép (móng, cột, dầm, sàn) Bê tông thuỷ công dùng để xây đập Bê tông đặc biệt, bê tông chịu nhiệt, bê tông chống phóng xạ [1]

1.1.2 Máy trộn bê tông

Máy trộn bê tông (còn được gọi là máy trộn xi măng) là một thiết bị phối liệu hỗn hợp xi măng , cốt liệu như cát hoặc sỏi, và nước để tạo thành bê tông Máy trộn bêtông điển hình sử dụng một cái trống quay để pha trộn các thành phần, thay thế cho việc trộn các thành phần đó bằng tay Máy trộn bê tông đã

được phát minh bởi Columbus Gebhardt Jaeger [2]

Hình 1 Máy trộn vữa bê tông

Công dụng máy trộn bê tông: Máy trộn bê tông dùng để trộn đều các phối liệu hỗn hợp bê tông và vữa như: cát, đá, ximăng, nước và các phụ gia khác theo một cấp phối xác định, đảm bảo mật độ của các chất này được đồng đều cho năng suất, chất lượng cao và tiết kiệm ximăng hơn trộn thủ công [3]

Phương pháp trộn: trộn tự do và trộn cưỡng bách

Phân loại máy trộn bê tông :

Theo phương pháp trộn có máy trộn tự do và máy trộn cưỡng bức.Theo chế độ làm việc có máy trộn theo chu kỳ và máy trộn liên tục.Theo tính di động của thùng trộn có máy trộn tại chỗ và máy trộn di động linh hoạt

Máy trộn tự do có 3 loại là cố định, lật đổ và nghiêng đổ

Máy trộn cưỡng bức có 2 loại là cánh trộn quay đứng và cánh trộn quay ngang (cánh vít).

Máy trộn cưỡng bức làm viêc theo chu kì (máy trộn cưỡng bức có trục quay trộn đứng)

Máy trộn cưỡng bức hoạt động liên tục ( máy trộn cưỡng bức bằng vít trộn quay ngang)

Máy trộn cưõng bức kiểu trục đứng: Máy trộn kiểu này phục phụ vụ các xưởng bê tông đúc sẵn,bê tông thương phẩm với chất lượng cao và khối lượng lớn [4]

1.2 Một số loại máy trộn điển hình

Thùng trộn bê tông JDY là loại máy trộn sử dụng trục đơn nằm có hệ thống điện khí và thủy lực trục Hệ thống trộn do trục bánh răng thủy lực Gầu cấp liệu sử dụng mô tơ nâng, an toàn,ổn định Cơ cấu xả liệu sử dụng cơ cấu mở đỉnh van dầu thủy lực và xoay thùng trộn, giúp liệu ra nhanh và sạch Hệ thống thủy lực có bộ điều khiển van thay hướng, thao tác đơn giản Loại máy trộn này

có thể trộn kết hợp với các loại như cát, đá vôi, bê tông, sử dụng cho các công trình xây dựng vừa và nhỏ Đây là thiết bị lý tưởng để trộn bê tông ngoài việc sử dụng đơn ra còn có thể kết hợp với máy phối liệu để tạo thành trạm trộn bê tông đơn giản [5]

Thùng trộn bê tông JS 500 sử dụng máy trộn hai trục nằm, máy có các đặc tính nổi bật như làm việc độc lập hoặc có thể phối hợp với các máy phối lệu PL

để tạo rahệ thống trạm trộn bê tông đơn giản, máy này còn coi là máy chính của trạm trộn, thích hợp với các công trình xây dựng cầu đường Có thể trộn được các loại bê tông cứng, dẻo và có lưu động Đây là loại thiết bị có hiệu quả cao, được sử dụng rất phổ biến Máy có kết cấu chặt chẽ, bố cục mới, sử dụng và tu sửa thuận tiện Độ cao của các bộ phận chân chống là: JS 500 là 1500 mm, JS

750 là 1600 mm, JS 1000 và JS 1500 là 4600 mm Trong đó JS 1500 và JS 2000,JS 3000 sử dụng công nghệ kỹ thuật của Italia Khách hàng có thể tự phối hợp với các thiết bị khác để sử dụng như xe xúc, xe ben, xe chở bê tông tươi, đồng thời theo yêu cầu đặc biệt của khách hàng có thể cải tiến sản phẩm để thỏa mãn nhu cầu của khách hàng [5]

Máy trộn bê tông JZC, JZM là loại máy trộn xuất liệu tự rơi bằng hai búa quay ngược, thùng trộn do bánh răng truyền động, khi làm việc chuyển động chính là trộn, chuyển động ngược là sả liệu, có thể trộn được các loại bê tông dẻo và cứng khô, phù hợp cho các nhà máy kết cấu bê tông và các công trình xây dựng cầu đường [6]

Máy trộn hỗn hợp bê tông WBJ180 có các đặc điểm nổi bật như: Bố cục hợp lý, kết cấu chặt chẽ, vận hành tốt, di chuyển thuận tiện, phối liệu chính xác, trộn đều, có sàng lọc đáy Máy dung phổ biến trong các công trình xây dựng Đây là sản phẩm tiên tiến của công ty chúng tôi, máy có độ dài 6.8m, thích hợp cho các công trình vừa và nhỏ [6].

1.3 Vấn đề nghiên cứu và mục đích nghiên cứu

đó, chúng ta cần tìm hiểu và nghiên cứu về các loại máy này để có sự lựa chọn máy cho phù hợp với điều kiện kinh tế, môi trường làm việc

PHẦN II TỔNG QUAN 1.4 Các nghiên cứu trước đây

Năm 2001, Chiara F Ferraris đã nghiên cứu về “Các phương pháp trộn và

các máy trộn bê tông: hiện đại nhất, tiên tiến nhất” (Concrete Mixing Methods

and Concrete Mixers: State of the Art) Đối với tất cả các vật liệu, hiệu suất

của bê tông được xác định bởi cấu trúc vi mô của nó Vi cấu trúc được xác định bởi thành phầnpha trộn, điều kiện bảo dưỡng, máy dùng để pha trộn, phương pháp pha trộn, điều kiện sản xuất của máy trộn được sử dụng để chế tạo tạo bê tông Thủ tục trộn bao gồm các loại máy trộn, trình tự thêm các vật liệu vào máy trộn, và năng lượng pha trộn (thời gian và năng lượng) Để kiểm soát khả năng làm việc hoặc lưu biến của bê tông tươi, ví dụ quan trọng làm thế nào để bê tông được xử lý đều trong suốt quá trình sản xuất bê tông Trong tổng quan này, các máy trộn thương mại khác nhau sẽ được trình bày cùng với một đánh giá về phương pháp pha trộn Hơn nữa, ưu điểm và nhược điểm của các máy trộn khác nhau, phương pháp trộn, ứng dụng của chúng sẽ được kiểm tra Đánh giá các phương pháp pha trộn liên quan đến chất lượng bê tông thành phẩm và một số thủ tục được sử dụng để xác định hiệu quả của phương pháp pha trộn, loại máy trộn sử dụng cũng sẽ được đưa ra Để xác định phương pháp pha trộn, loại máy trộn tốt nhất phù hợp cho một ứng dụng cụ thể, các yếu

tố để được xem xét bao gồm địa điểm xây dựng ( khoảng cách từ nhà máy trộn

bê tông), lượng bê tông cần thiết, tiến độ xây dựng (khối lượng bê tông trên giờ), và chi phí sản xuất bê tông, chi phí vận chuyển Tuy nhiên, yếu tố xem xét chính là chất lượng của bê tông thành phẩm Chất lượng này được xác định bởi đặc tính của bê tông thành phẩm, sự đồng nhất của vật liệu sau khi trộn và đổ bê tông Có rất nhiều phương pháp dùng để xác định chất lượng của bê tông thành phẩm, nhưng chỉ có một vài phương pháp tiêu chuẩn hóa được tìm thấy trong tài liệu Các phương pháp xác định chất lượng bê tông trộn thường được gọi là phép

đo hiệu suất của của máy trộn Các thông số hiệu suất của máy trộn ảnh hưởng bởi thứ tự các thành phần khác nhau của bê tông được đưa vào máy trộn, các loại máy trộn, năng lượng pha trộn (công suất và thời gian) được sử dụng[ 7]

Năm 2007, Gasperini và M.C Valigi nghiên cứu về “ máy trộn bê tông hành tinh thẳng đứng: Mô phỏng và dự đoán tuổi thọ trong trạng thái ổn định và trong điều kiện bị nhiễu loạn ” Môi trường mô phỏng cho động lực của máy trộn bê tông hành tinh đã được phát triển, nó là một phương pháp dựa trên mô hình bằng cách sử dụng các thông số phân tích gộp và tích hợp các lý thuyết của

cơ học cổ điển và phân tích tuổi thọ Mục đích của công việc này là để nhanh

chóng và dễ dàng sử dụng công cụ có khả năng dự đoán độ bền và tuổi thọ sử dụng của máy trộn bê tông hành tinh thông qua các thông số hình học và vật

lý Mô phỏng được thực hiện ở cả trạng thái ổn định và trong điều kiện bị nhiễu loạn Các bộ phận giảm tốc của máy trộn là ảnh hưởng nhiều nhất Kết quả của nghiên cứu được so sánh với các dữ liệu thu được từ các khách hàng trên các trang web xây dựng Từ đó, ta có kết luận chính xác hơn về khả năng sử dụng của máy trộn bê tông hành tinh thẳng đứng và về các loại máy trộn bê tông khác[8]

Năm 2008, Bogdan Cazacliu nghiên cứu về “ các phép đo trong máy trộn để mô

tả sự phát triển hỗn hợp trong quá trình trộn bê tông ” [ 9] Quá trình thí nghiệm trộn đã được thực hiện tại một nhà máy trộn công nghiệp trong một ngày sản xuất điển hình Có 34 lô đã được thử nghiệm, bao gồm cả một số tỷ

lệ khối lượng nước, vật liệu và có sẵn tỷ lệ trộn Ba “ máy trộn ” đo lường năng suất thông tin quan trọng về thành phần hỗn hợp: công suất pha trộn , quỹ đạo - lò vi sóng cảm biến xoay, và Viscoprobe ™ - đây là một phương pháp đo lường dựa trên một quả cầu thăm dò di chuyển quanh hỗn hợp bê tông Mô hình của quá trình phát triển trạng thái vi cấu trúc trong các thành phần cụ thể, so với thời gian trộn đề xuất ở đây Các trạng thái hỗn hợp không ổn định có liên quan với mức độ tiêu hao năng lượng khác nhau (ma sát, dính kết hoặc nhớt) và tỷ trọng mật độ rõ ràng Nó sẽ được hiển thị trên ba bộ cảm biến cũng có thể chỉ ra sự phát triển của quá trình trộn hỗn hợp, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho sự hiểu biết của các biến thể tín hiệu cảm biến trong chu

kỳ trộn Ngoài ra, còn một phương pháp được đưa ra để cải thiện cảm biến đo lường giữa tỷ lệ nước và vật liệu lên đến ba lần Cụ thể hơn, chính xác tỷ lệ khối lượng đo là 0,0035; 0,0042 và 0,0051 sử dụng Viscoprobe ™, Orbiter, trộn kỹ thuật điện; tương ứng khối lượng nước và vật liệu, điển hình tỷ lệ giá trị cho các phạm vi cụ thể giữa 0,4 và 0,6 [ 9]

1.5 Giới thiệu một số kiểu máy trộn điển hình

1.5.1 Máy trộn nghiêng đổ

a Cấu tạo

Hình 2 Sơ đồ cấu tạo máy trộn bê tông kiểu nghiêng đổ [10].

8- Con lăn đở thùng 9- Bánh răng quay thùng

Thùng trộn có dung tích từ 2 đến 5 m3 có thể đặt trên giá đỡ cố định hoặc trên ôtô di động Trong thùng có gắn cánh trộn Vì thể tích thùng lớn, chứa nặng bêtông, nên mổi cơ cấu như quay thùng, nghiêng thùng, tiếp liệu đều do một động cơ và bộ truyền động riêng đảm nhận [10]

b Nguyên lý hoạt độngKhi trộn bê tông, ta để thùng ở vị trí sao cho miệng thùng hơi chếch lên ( trục quay thùng nghiêng 50 đến 100 so với phương ngang ) cho thùng quay rồi đổ phối liệu vào thùng Sau 4 đến 5 phút dùng xi lanh thuỷ lực 4 đẩy giá lật, nghiêng thùng sao cho trục quay của thùng nghiêng một góc 4500 với phương ngang về phía dưới Khi đổ hết lại kéo thùng lên để bắt đầu chu kì sau [10]

c Ưu điểmKhả năng chứa phối liệu lớn, trộn đều, chất lượng bê tông tốt, đổ sạch nên

hệ số xuất liệu và năng suất cao phục vụ có hiệu quả ở những xí nghiệp chuyên chế tạo bê tông khối hay bê tông cốt thép đúc sẵn, ở các công trường đòi hỏi lượng bê tông lớn [11]

d Nhược điểmThiết bị cồng kềnh, nặng nề về kết cấu, phức tạp ở các khâu điều kiển và tiêu tốn nhiều năng lượng, không kinh tế khi sử dụng cho công trình cần lượng

bê tông nhỏ và rời rạc [11]

Hình 3 Sơ đồ cấu tạo máy trộn cưỡng bức làm việc theo chu kì [10].

Việc chất tải vào thùng thùng trộn chỉ thực hiện khi rôto đang quay Cốt liệu và ximăng được đưa vào thùng trộn cùng với nước có thành phần và liều lượng xác định

Hỗn hợp được nhào trộn đồng nhất và hiệu quả rồi xả ra ngoài khi cửa đáy mở Hiện nay các loại máy trộn cưỡng bức hai trục làm viêc theo chu kỳ xả vật liệu từ đáy được dùng rất phổt biến trên các trạm trộn bê tông [10]

c Phạm vi sữ dụngLoại máy này thường được lắp đặt tại các xưởng bê tông đúc sẵn,các trạm trộn bê tông thương phẩm.Dung tích bê tông đã trộn xong của các loại máy trộn cưỡng bức làm việc theo chu kì của các máy tiêu chuẩn là 65, 165, 330, 500,