13; 6 30; 7 45; 7 60; 6 90; 6 13; 5 30; 6 45; 6 60; 6 90; 5 13; 7 20; 8 25; 8 30; 8 45; 8 13; 8 20; 9 25; 9 30; 9 45; 8 4 5 6 7 8 9 10 0 20 40 60 80 100 Pth (at) t (s) mor = 2,9 (kg.cm) mor = 3,6 (kg.cm) mor = 4,6 (kg.cm) mor = 2,9 (kg.cm) mor = 3,6 (kg.cm) mor = 4,6 (kg.cm)
a) Nhận xét về độ chống thấm
Các kết quả đo khả năng chống thấm của các mẫu đúc bằng bàn rung 2 phƣơng đều cho kết quả tốt hơn so với máy rung 1 phƣơng cụ thể với mor = 0,029 (kg.m) cho áp lực thấm cao hơn khoảng 9 %; mor = 0,036 (kg.m) cho áp lực thấm cao hơn 20,45 %; mor = 0,046 (kg.m) áp lực thấm cao hơn 38,64 % so với bàn rung 1 phƣơng, khi so sánh với Tiêu chuẩn chống thấm của Bê tông thủy công 14 TCN 63-2002 [31] đều đạt yêu cầu. Mẫu tr n máy rung 1 phƣơng đạt cƣờng độ chịu nén 25 MPa, mác chống thấm đạt B6 (không nhỏ hơn 6 at) nhƣng mẫu đó tr n máy rung 2 phƣơng cƣờng độ chịu nén của mẫu đạt đến 30- 31 MPa, mác chống thấm đạt đến B8, B9 (không nhỏ hơn 8~9 at . Độ chống thấm đƣợc đánh giá trung bình tăng 30% so với máy rung 1 phƣơng.
Hình 3.37 Nén mẫu bê tơng tại phịng thí nghiệm
Hình 3.38 K nh máng đúc bằng máy rung mới chế tạo
c) Thời gian rung
- Với cấp phối nhất định, có thời gian rung thích hợp để b tơng có cƣờng độ lớn nhất, là t = 45s, thời gian này khá phù hợp với đánh giá của tác giả của [34] là thời gian rung của bê tông hạt mịn t = (8-10 ĐC 9 x 5s = 45s. độ cứng
h n hợp b tông ĐC= 4~5s .
Nhận xét chung : Với kết quả đo cƣờng độ chịu n n và đo thấm của mẫu bê
trong sản xuất chế tạo cấu kiện vỏ mỏng nói chung và cầu máng nói ri ng đáp ứng các yêu cầu thực tế trong xây dựng, thủy lợi, giao thông.vv..
- Về mặt năng ƣợng : khi đúc cấu kiện bê tông bằng máy rung, thì máy rung đứng truyền xung cho các hạt cốt liệu theo phƣơng pháp tuyến tốt hơn máy rung ngang truyền xung theo phƣơng tiếp tuyến.
Công suất cho máy rung 2 phƣơng – 2 bậc tự do nhờ biểu thức (3.17), ta có:
2 2
max(2P) max(x) max(y) a a
tb tb tb 2 2 2 2 ox lv oy lv F ω F ω N = N N 4M ω - ω 4M ω -ω lv lv
So sánh giữa 2 máy rung một và hai phƣơng, ta thấy:
Công suất động cơ g y rung cho các máy rung có cùng sức nâng thì máy rung hai phƣơng chắc chắn lớn hơn máy rung một phƣơng, nhƣng thời gian rung đúc cho một mẫu tr n máy rung hai phƣơng lại nhỏ hơn, cho n n có thể coi gần đúng à chi ph năng ƣợng nhƣ nhau; thời gian rung đúc cho một mẫu trên máy rung 2 phƣơng t hơn n n tiết kiệm năng ƣợng, năng suất cao hơn, tuy nhi n máy 2 phƣơng có cấu tạo phức tạp hơn. Ta có thể kết luận máy rung 2 phƣơng đạt chất ƣợng sản phẩm cao hơn và giảm chi ph năng ƣợng hơn so với máy rung 1 phƣơng do ợi dụng đƣợc hiệu ứng tuyến tính hóa ma sát.
Kết luận chƣơng 3
Chƣơng 3 trình bày cơ sở lý luận về đồng dạng tƣơng tự của mơ hình và máy thực, kiểm định tính thực tiễn của máy dạng mơ hình. Tr n cơ sở đó thiết kế chế tạo máy mơ hình, thực hiện đo đạc kiểm chứng máy mơ hình, dùng máy mơ hình đƣợc chế tạo để đúc các mẫu bê tơng và mơ hình kênh máng thu nhỏ, kiểm tra các kết quả về nén và chống thấm trên các mẫu đúc theo các tiêu chuẩn hiện hành cho thấy về độ bền nén của mẫu tăng 22% , độ chống thấm của mẫu tăng từ 10% đến hơn 30% tùy theo giá trị của mơ men kích rung của máy rung 2 phƣơng so với máy rung 1 phƣơng thông thƣờng. Các kết quả đã chứng minh đƣợc tính khoa học, t nh đúng đắn xác thực và tiết kiệm năng ƣợng của máy mơ hình, qua đó khẳng định máy rung 2 phƣơng à một kết quả khách quan của nghiên cứu phát hiện và chứng minh quan điểm : Máy rung 2 phƣơng đúc b tông hạt mịn và bêtơng nói chung cho chất ƣợng tốt hơn máy rung 1 phƣơng truyền thống qua những ƣu điểm nhƣ đã đƣợc phân tích ở trên.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
CÁC KẾT LUẬN CHÍNH CỦA LUẬN ÁN
1. Đã hệ thống hóa ứng dụng cầu máng XMLT trong cấp nƣớc cho nơng
nghiệp, ti u thốt nƣớc thải vệ sinh môi trƣờng. Phân loại các dạng mặt cắt và hình dạng kích thƣớc kết cấu của cầu máng XMLT chế tạo bằng phƣơng pháp rung. Làm rõ 2 yêu cầu về chất ƣợng của cầu máng XMLT à cƣờng độ độ bền và độ chống thấm là các ch tiêu quan trọng nhất đối với kết cấu vỏ mỏng XMLT nói chung và cầu máng XMLT nói ri ng. Trong đó t nh tốn xác định cƣờng độ vật liệu có thể tính trực tiếp thơng qua mô đun đàn hồi E b tông xác định qua thực nghiệm, và xác định độ chống thấm ch thơng qua thực nghiệm
2. Phân tích nội lực của cầu máng theo phƣơng pháp ph n t ch thành hệ phẳng
dùng phƣơng pháp tính tốn theo kiểu dầm và phân tích theo hệ khơng gian để tính tốn kết cấu XMLT vỏ mỏng, áp dụng phƣơng pháp phần tử hữu hạn ứng dụng phần mềm SAP để tính tốn ứng suất và biến dạng của kết cấu với một thông số đầu vào quan trọng à mô đun đàn hồi E bêtông đƣợc cải thiện do thay đổi do các thông số máy rung.
3. Ph n t ch các phƣơng pháp rung để chế tạo kết cấu bêtông và XMLT, làm
rõ các tính chất cơ bản về ƣu biến của h n hợp bê tơng ảnh hƣởng đến tính chất rung đầm chặt, phân tích các nguyên nhân và biện pháp tăng cƣờng độ đầm lèn chặt để ảnh hƣởng có lợi đến độ bền và tính chống thấm của bê tông và cầu máng XMLT.
4. Nghiên cứu từ mơ hình của dao động theo 1 phƣơng chế tạo cầu máng
XMLT thấy đƣợc nhƣợc điểm của mơ hình rung ch theo 1 phƣơng này. Tác giả luận án đã ch ra và đề xuất một mơ hình máy rung hoàn toàn mới: rung theo 2 phƣơng và tạo cộng hƣởng theo 1 phƣơng, ợi dụng tuyến tính hóa ma sát của chuyển động của vữa bê tơng trong mơ hình mới, àm tăng hiệu quả đầm chặt bê tông, làm giảm thời gian rung đầm chặt tăng năng suất và hiệu quả máy rung.
5. Thiết kế và chế tạo máy rung theo mơ hình rung 2 phƣơng hồn tồn mới so với máy rung truyền thống. Phân tích, kiểm định thực nghiệm máy rung mới, xác định sự phù hợp các thông số máy và điều ch nh để đạt đƣợc kết quả rung đầm chặt tốt hơn.
6. Dùng máy rung theo 2 phƣơng mới chế tạo để rung đầm chặt các mẫu bê
tông theo tiêu chuẩn hiện hành, ép thử cƣờng độ và thử độ chống thấm theo các tiêu chuẩn máy và thiết bị thí nghiệm tại phịng thí nghiệm cơng trình của Đại học Xây dựng, Đại học Thủy lợi, và thu đƣợc các kết quả nhƣ đã đƣợc dự báo từ trƣớc là các kết quả đo cƣờng độ tăng 22% của mẫu bê tông và đo độ chống thấm tăng khoảng 30% đều tốt hơn so với máy rung 1 phƣơng truyền thống.
7. Rung đầm chặt bê tông bằng máy rung theo 2 phƣơng đã àm tăng mô đun
đàn hồi chịu nén của vật liệu XMLT và dẫn đến kết quả à àm cho độ bền của vật liệu XMLT tăng n.
KIẾN NGHỊ
Các vấn đề cịn có thể tiếp tục đƣợc nghiên cứu
1. Máy rung 2 phƣơng có độ cứng ò xo phƣơng ngang ớn hơn phƣơng
đứng nhiều (khoảng 70 - 80 lần) nên có thể nghiên cứu thay lò xo ngang bằng cao su để đơn giản thi công và bảo dƣỡng.
2. Chế độ làm việc của máy rung 2 phƣơng chƣa đƣợc tính tốn tối ƣu do thời gian nghiên cứu và kiểm nghiệm cịn hạn chế. Khi tìm đƣợc chế độ vận hành tối ƣu, các kết quả sẽ tốt hơn nữa.
Sản xuất thử nghiệm và sản xuất công nghiệp cầu máng XMLT bằng máy rung hai phƣơng
ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
1) Thơng qua phân tích tổng quan về vật liệu XMLT và sử dụng làm cầu máng,
các tác giả đã n u đƣợc các nhân tố quan trọng nhất ảnh hƣởng đến chất ƣợng của cầu máng XMLT à cƣờng độ và độ chống thấm của kết cấu, tính thấm của vật liệu cầu máng XMLT chƣa từng đƣợc nghiên cứu và tính tốn xác định rõ ràng ở các tài liệu đã xuất hiện.
2) Đối với kênh,cầu máng XMLT sản xuất bằng phƣơng pháp rung, uận án đã
xác định đƣợc các thông số của máy rung ảnh hƣởng quyết định đến độ bền, độ thấm của kết cấu XMLT, đó à bi n độ, tần số rung, vận tốc chuyển động và thời gian rung thông qua các đồ thị khảo sát chi tiết cho k ch thƣớc cụ thể của kết cấu cầu máng XMLT.
3) Các tác giả đã đề xuất một mơ hình ngun lý rung mới : rung theo 2 phƣơng khác với rung một phƣơng truyền thống, lợi dụng đƣợc sự giảm ma sát của h n hợp bê tông khi rung đầm chặt.
4) Chế tạo đƣợc máy rung bê tông theo nguyên lý mới và thí nghiệm các mẫu
bê tơng bằng máy rung 2 phƣơng mới, đã chứng minh đƣợc máy rung 2 phƣơng chế tạo ra sản phẩm tốt hơn máy rung theo 1 phƣơng truyền thống về mặt cƣờng độ và độ chống thấm.
DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
1. Trƣơng Quốc Bình, Trần Văn Tuấn,“Nghi n cứu xác định các thông số cơ
bản của máy rung theo 2 phƣơng trong công nghệ chế tạo kết cấu vỏ mỏng xi măng ƣới th p”- Tuyển tập cơng trình khoa học hội nghị Cơ học toàn quốc 8-9/12/2012, NXB Bách khoa Hà nội 2013., Tập 4 - Cơ học máy.
2. Trƣơng Qc Bình, Trần Văn Tuấn,“ Nghiên cứu thiết kế bàn rung 2
phƣơng cộng hƣởng để chế tạo k nh máng xi măng ƣới th p”, đã gửi đăng và có giấy xác nhận đăng bài của Tạp chí Khoa học và công nghệ - Viện Hàn Lâm KH&CN Việt Nam số 4/ 2014.
3. Trƣơng Quốc Bình,Trần Văn Tuấn, “Kết quả thực nghiệm nghiên cứu ảnh
hƣởng của bàn rung cộng hƣởng 2 phƣơng khi đúc h n hợp bê tông cốt liệu nhỏ”, Tạp ch Cơ kh Việt Nam số 9-2013
4. Trƣơng Quốc Bình, “ Nghi n cứu ảnh hƣởng của các thông số dao động
đến cƣờng độ và độ thấm của kết cấu xi măng ƣới th p”,Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật Thủy lợi - Môi trƣờng số 7 - 11 - 2004.
5. Truong Quoc Binh,“Applying of ferrocement structures to construct of
water system in tranditiona industry vi age”, symposium proceedings of Saitama University of Japan. 2009.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1- Trƣơng Quốc Bình (6/2011), “Nghiên cứu chế tạo kết cấu vỏ mỏng bằng
vữa đầm chặt có cốt ƣới, sợi th p để sử dụng làm hệ thống máng dẫn các chất phế thải, bể chứa chất thải, bế chứa biogas xử lý ô nhiễm môi trƣờng”, Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp cơ sở, Báo cáo tổng hợp, Trƣờng Đại học Thủy lợi.
2- Trƣơng Quốc Bình,Trần Văn Tuấn, (2013), Nghiên cứu xác định các
thông số cơ bản của máy rung theo 2 phƣơng trong công nghệ chế tạo kết cấu vỏ mỏng xi măng ƣới thép,Tuyển tập cơng trình khoa h c hội nghị ơ h c toàn
quốc lần thứ 9, Hà Nội.
3- Trƣơng Quốc Bình (2004), “Nghiên cứu ảnh hƣởng của các thông số dao
động đến cƣờng độ và độ thấm của kết cấu xi măng ƣới thép”, Tạp chí Khoa
h c kỹ thuật Thủy lợi & ôi trường, (7).
4- Trƣơng Quốc Bình, Đ Văn Hứa, Vũ Thành Hải, Trần Mạnh Tuân (6-
2005 , “Hƣớng dẫn tính tốn thiết kế thi cơng kết cấu cầu máng vỏ mỏng Xi măng ƣới th p”, Đề tài NCKH cấp Bộ, Bộ NN &PTNT.
5- Trƣơng Quốc Bình (1995), Luận văn thạc sĩ hoa h c kỹ thuật, Trƣờng
Đại học Xây dựng.
6- Babakov I.M. (1977), Lý thuyết ao động, NXB Đại Học và Trung Học
Chuyên Nghiệp, Hà Nội, Phạm Huyễn dịch.
7- Phan Nguyên Di, Nguyễn Văn Khang, Đ Sanh (1990), Ổn định chuyển
động trong kỹ thuật, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
8- Phan Nguyên Di, Nguyễn Văn Khang 1991 , T nh toán ao động máy,
NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà nội.
9- Nguyễn Văn Đạo, Nguyễn Văn Khang, Nguyễn Cao Mệnh, Trần Doãn
Tiến (1988), ao động cơ h c trong ứng d ng kỹ thuật, Hội cơ học Việt Nam,
Hà Nội.
11- Nguyễn Văn Đạo (1971), Những phương pháp cơ ản của lý thuyết dao động phi tuyến, Nhà xuất bản Đại học và trung học chuyên nghiệp, Hà Nội.
12- P.C Muller và W.O. Schiehlen do Nguyễn Đông Anh dịch (1996),Dao
động tuyến tính, Hà Nội.
13- Vũ Li m Ch nh, Phạm Quang Dũng, Trƣơng Quốc Thành (2002), ơ s
thiết kế máy xây dựng, Hà Nội.
14- Trần Văn Tuấn (2005), ơ s kỹ thuật rung trong xây dựng và sản xuất
vật liệu xây dựng, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội.
15- Trần Văn Tuấn (2004), “Nghiên cứu mơ hình tƣơng tác giữa máy và bê
tơng trong q trình đúc cấu kiện trên bàn rung”, Tạp chí khoa h c công nghệ,
tập 42 (6).
16- Trần Văn Tuấn (2002), “Khảo sát động học đầm nền xung kích tự di
chuyển”, Tạp chí Cầu đường, (4).
17- Trần Văn Tuấn (2002), “Nghiên cứu quy trình thiết kế máy rung ngang
cộng hƣởng hai bậc tự do đúc các cấu kiện bê tông”, Tạp chí Giao thơng vận tải, (8).
18- Trần Văn Tuấn (2004), “Nghiên cứu thiết kế bàn rung cộng hƣởng dao
động tuyến t nh theo hai phƣơng”,Tạp chí khoa h c cơng nghệ các trường đại
h c kỹ thuật, (48+49).
19- Nguyễn Đình Triều, Nguyễn Trọng, Nguyễn Anh Tuấn (2004), ơ s lý
thuyết kỹ thuật rung trong xây dựng, NXB Khoa học và kỹ thuật.
20- Franz Holzweißig, Hans Dresig. Lehrbuch der Maschinendynamik, do
ngƣời dịch : PGS.TS Vũ Li m Ch nh; PGS.TS Phan Nguy n Di, ngƣời hiệu đ nh : GS. TSKH Nguyễn Văn Khang 2002 , iáo trình động lực h c máy, Hà Nội.
21- Nguyễn Văn Khang 2001 , Dao động kỹ thuật, Hà Nội.
22- Đoàn Tài Ngọ, Nguyễn Thiệu Xuân, Trần Văn Tuấn, Nguyễn Thị Mai,
Nguyễn Kiếm Anh (2000), Máy sản xuất vật liệu và cấu kiện xây dựng, Hà Nội.
23- Timôsencô X.P(1963), Những vấn đề ao động trong kỹ thuật, Hà Nội.
25- Vũ Thành Hải (1999), huyên đề lý thuyết vỏ, Tài liệu tham khảo cho lớp sau đại học ngành cơng trình, Bộ mơn Kết cấu cơng trình-Đại học Thủy lợi.
26- Vũ Thành Hải, Trƣơng Quốc Bình, Vũ Hồng Hƣng 2006 , Kết cấu
thép, NXB Xây dựng, Hà Nội.
27- Hoàng Quang, Nguyễn Văn Khánh, Trần Nhật Thành ( 1984), Tính tốn
kết cấu thép, Tài liệu dịch từ tiếng Nga của I.A.Likhtapnhicôp, V.M.C ƣcôp,
Đ.V. Lađƣgienxki, NXB X y dựng, Hà Nội.
28- Nguyễn Xuân Bảo và các tác giả khác (1978), Phương pháp phần tử hữu
hạn và ứng d ng tính tốn cơng trình.
29- GS.TS Phạm Ngọc Khánh và các dịch giả (1997), Lập chương trình t nh
tốn cơng trình xây dựng bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Bản dịch từ tiếng
Anh của I.M.Smith & D.V.Griffiths, University of Manchester, UK.
30- TCVN 6394 - Vật liệu và cấu kiện xây dựng (1999), Cấu kiện bê tông vỏ
mỏng c lư i thép, NXB Xây dựng.
31- 14TCN 63-2002 Tiêu chuẩn ngành (2002), Bê tông thủy công và vật liệu
dùng cho bê tông thủy công - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử, Bộ Nông
nghiệp & PTNT.
32- Bộ môn sức bền vật liệu - Đại học Bách khoa Hà nội (1999), Phương
pháp thực nghiệm trong cơ h c.
33- ThS. Nguyễn Ngọc Ba 2004 , “Phƣơng pháp xác định quan hệ ứng suất -
biến dạng của bê tơng chịu nén từ thí nghiệm uốn và nén uốn mẫu có mặt cắt