T nh toán xác định và lựa chn các thông số cơ ản của máy rung
3.1.2.Đúc mẫu trên các máy rung một và hai phƣơng
Trên hiện trƣờng của Nhà máy b tông Vĩnh Tuy, tác giả và cộng sự đã dùng máy rung 2 phƣơng với các chế độ mô men tĩnh khác nhau : mor = 0,029
(kg.m), mor = 0,036 (kg.m) và mor = 0,046 (kg.m) để đúc các mẫu bê tông hạt
mịn bằng các khuôn bê tông tiêu chuẩn 10x10 cm, cấp phối gồm cát vàng của nhà máy b tông Vĩnh Tuy, xi măng Hoàng Thạch và nƣớc sạch đảm bảo tiêu
kg; Nƣớc : 467 lít ƣợng nƣớc thay đổi tùy thuộc độ cứng h n hợp). Thời gian rung trên máy rung thay đổi từ 13 s đến 90 s.
Tại phòng thí nghiệm Vật liệu xây dựng, trƣờng Đại học Thủy lợi, đã đúc các tổ mẫu cùng loại vật liệu và cấp phối trên bằng máy rung 1 phƣơng của phòng. Toàn bộ mẫu đƣợc bảo dƣỡng 28 ngày theo tiêu chuẩn. Sau đó các mẫu đã đƣợc thử cƣờng độ nén trên máy chuyên dùng trong phòng thí nghiệm vật liệu xây dựng của trƣờng Đại học Thủy lợi.(hình 3.37)
Các thí nghiệm đo áp ực thấm cũng đƣợc tiến hành tƣơng tự tr n máy đo thấm của phòng thí nghiệm nhƣ đã mi u tả trên.
Hình 3.33 Máy rung bêtông 1 phƣơng
(phòng thí nghiệm VLXD ĐH Thủy lợi)
1 - Mặt máy rung; 2 - Động cơ k ch rung; 3 - Sƣờn gia cƣờng; 4 - Viền mép bàn; 5 - Khung đỡ máy rung; 6 - Lò xo; 7 - Đế đỡ lò xo;
8 - Đế máy; 9 - Bu lông liên kết; 10 - Móng máy
Các kết quả đo thể hiện trong bảng 3.10; 3.11.
3.3. Kết quả nén các mẫu ê t ng và đo độ thấm
Bảng 3.10 Các kết quả nén mẫu bê tông
Thời gian rung t s 13 20 25 30 45 60 90 Cƣờng độ
bêtông Rn
(MPa)
Máy rung vô hƣớng 24,48 24,6 24,8 25,1 25,3 24,5 23,7 Máy Rung 2 phƣơng mor (kg.cm) 2,9 25,2 26,1 26,4 27,1 26,2 25,7 24,4 3,6 28,5 29,6 30,4 29,4 28,4 4,6 29,4 31,5 30,7 30,2 29 7 9 1 2 3 4 5 6 8
Hình 3.34 Quan hệ giữa cƣờng độ và thời gian rung Rn – t
a) Nhận xét về cƣờng độ chịu nén:
Với các lực kích rung của động cơ, máy rung 2 phƣơng đều cho kết quả cƣờng độ chịu nén lớn hơn so với bàn rung 1 phƣơng hình 3.34 , đƣờng đồ thị của máy rung 2 phƣơng đều nằm trên, về ph a có cƣờng độ chịu nén tăng.
- So sánh quan hệ lực k ch rung và cƣờng độ chịu nén của h n hợp bê tông hạt
mịn đúc bằng máy rung 2 phƣơng so với máy rung 1 phƣơng : Máy rung 1 phƣơng cho cƣờng độ bê tông chịu nén 25,3 Mpa tại mẫu có thời gian rung 45 s, trong khi máy 2 phƣơng cho mẫu uôn đạtcƣờng độ chịu nén lớn hơn nhƣng thời gian rung lại ngắn hơn xem bảng 3.10 và đồ thị trên hình 3.34).
Hình 3.35 Quan hệ giữa cƣờng độ nén - thời gian - mômen tĩnh
13; 25.2 20; 26.1 25; 26.4 30; 27.1 45; 26.2 60; 25.7 90; 24.4 13; 24.48 20; 24.6 25; 24.8 30; 25.1 45; 25.3 60; 24.5 90; 23.7 13; 28.5 20; 29.6 25; 30.4 30; 29.4 45; 28.4 13; 29.4 20; 31.5 25; 30.7 30; 30.2 45; 29 22 24 26 28 30 32 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Rn (MPa) t (s) 3 : mor = 2,9 (kg.cm) 2 : mor = 3,6 (kg.cm)
1 : mBàn rung 2 phương or = 4,6 (kg.cm) Bàn rung 1 phương 4 : Bàn rung 1 phương 1 2 4 3 24 26 28 30 32 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 4.6 4.8 5 Rn (MPa) mor (kg.cm) 3 4 5 2 1 : t = 45 s 1 2 : t = 13 s 3 : t = 30 s 4 : t = 25 s 5 : t = 20 s
Đồ thị hình 3.35 thể hiện cƣờng độ nén của mẫu khi máy rung 2 phƣơng thay đổi các giá trị mô men tĩnh g y rung, cho thấy miền hiệu quả trong phạm vi
mor = 0,036 (kg.m) và 0,046 (kg.m) thì có cƣờng độ chịu n n cao hơn.
Nếu tính giá trị trung bình về cƣờng độ với mọi thời gian rung để so sánh có
thể thấy tỷ số :
( 29,4+30,3+31,5+30,2)/(24,4+25,1+25,3+24,5) = 1,22
Cƣờng độ nén của b tông tăng 1,22 ần. (Với trƣờng hợp mô men tĩnh g y rung mor = 0,046 kg.m). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Cƣờng độ chịu nén b tông tăng dẫn đến mô đun đàn hồi E của vật liệu XMLT tăng n (với cùng hàm ƣợng ƣới thép trong vật liệu), XMLT là vật liệu rắn, đàn hồi và tu n theo định luật Hook: ζ = E.ε trong đó ζ à ứng suất (cƣờng độ) vật liệu XMLT, ε à biến dạng [39, 43].
Bảng 3.11 Kết quả đo áp ực thấm
Thời gian rung t s 13 20 25 30 45 60 90 Áp
ực Pth
(at)
Máy rung 1 phƣơng 5 6 6 6 5 Máy Rung 2 phƣơng mor (kg.cm) 2,9 6 7 7 6 6 3,6 7 8 8 8 8 4,6 8 9 9 9 8
Hình 3.36 Quan hệ giữa áp lực thấm - thời gian rung - mômen tĩnh
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 tông tại phòng 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 tông 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 tông cũng nhƣ thời gian đúc, ta thấy hoàn toàn có thể dùng máy rung 2 phƣơng
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 mô hình và máy thực, kiểm định tính thực tiễn của máy dạng mô hình. Tr n cơ sở đó thiết kế chế tạo máy mô hình, thực hiện đo đạc kiểm chứng máy mô hình, dùng máy mô hình đƣợc chế tạo để đúc các mẫu bê tông và mô 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 mô 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 mô 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 bêtông nói chung cho chất ƣợng tốt hơn máy rung 1 phƣơng
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
CÁC KẾT LUẬN CHÍNH CỦA LUẬN ÁN
1. Đã hệ thống hóa ứng dụng cầu máng XMLT trong cấp nƣớc cho nông
nghiệp, ti u thoát 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 toán xác định cƣờng độ vật liệu có thể tính trực tiếp thông qua mô đun đàn hồi E b tông xác định qua thực nghiệm, và xác định độ chống thấm ch thông 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 toán theo kiểu dầm và phân tích theo hệ không gian để tính toán kết cấu XMLT vỏ mỏng, áp dụng phƣơng pháp phần tử hữu hạn ứng dụng phần mềm SAP để tính toán 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 tông 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 mô hình của dao động theo 1 phƣơng chế tạo cầu máng
XMLT thấy đƣợc nhƣợc điểm của mô hình rung ch theo 1 phƣơng này. Tác giả luận án đã ch ra và đề xuất một mô 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 tông trong mô 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 mô hình rung 2 phƣơng hoàn toàn 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 phòng thí nghiệm công 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 còn 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 toán tối ƣu do thời gian nghiên cứu và kiểm nghiệm còn 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) Thông 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 toán 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 mô hình nguyên 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 tông 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 CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
1. Trƣơng Quốc Bình, Trần Văn Tuấn,“Nghi n cứu xác định các thông số cơ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
bản của máy rung theo 2 phƣơng trong công nghệ chế tạo kết cấu vỏ mỏng xi măng ƣới th p”- Tuyển tập công 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 Quôc 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 công trình khoa h c hội nghị ơ h c toàn