Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và tốc độ đô thị hóa nhanh chóng tại Việt Nam thúc đẩy nhu cầu rất lớn về hạ tầng kỹ thuật và công trình xây dựng. Trong ngành công nghiệp vật liệu xây dựng, việc chuyển dịch từ phương thức thi công đổ bê tông toàn khối truyền thống sang sản xuất cấu kiện bê tông đúc sẵn và bê tông ứng lực trước cho phép sử dụng bê tông mác cao, cốt thép cường độ cao, thu nhỏ kích thước cấu kiện, giảm nhẹ trọng lượng, tăng khả năng chịu tải và rút ngắn tiến độ thi công.
Thực tế phát triển đô thị tại các thành phố lớn như Hà Nội và Hải Phòng cho thấy hệ thống thoát nước còn nhiều bất cập, thường xuyên xảy ra tình trạng ngập úng. Các cơ sở sản xuất ống cống thoát nước ở miền Bắc trước đây chủ yếu sử dụng công nghệ rung ép hoặc ly tâm thủ công cũ của Liên Xô, Trung Quốc, bộc lộ các nhược điểm: cường độ chịu tải thấp, mác bê tông trong lòng cống không đồng đều do hạt nhỏ bị dồn vào trong, sai số kích thước lớn làm rò rỉ mối nối, chu kỳ sản xuất kéo dài (khoảng 20 phút/sản phẩm). Việc ứng dụng công nghệ rung lõi trung tâm giúp khắc phục triệt để các tồn tại này với độ chính xác cao và chu kỳ chỉ từ 5 đến 7 phút/sản phẩm.
Bên cạnh đó, trong thi công móng các công trình cao tầng, giải pháp cọc móng ly tâm ứng suất trước đang thay thế hiệu quả cọc khoan nhồi truyền thống nhờ khả năng chịu nén, chịu uốn cao, chống ăn mòn và đẩy nhanh tiến độ. Đồng thời, nhu cầu bê tông thương phẩm phục vụ các hạng mục đổ tại chỗ vẫn chiếm tỷ trọng đáng kể trên thị trường xây dựng.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án bao gồm:
- Thiết kế hoàn chỉnh nhà máy bê tông đúc sẵn và trạm trộn bê tông thương phẩm đạt tổng công suất 85.000 $\text{m}^3$/năm.
- Thiết kế công nghệ sản xuất cống tròn thoát nước bằng phương pháp rung lõi trung tâm đạt công suất 30.000 $\text{m}^3$/năm.
- Thiết kế công nghệ sản xuất cọc móng ly tâm ứng suất trước theo tiêu chuẩn kỹ thuật hiện đại đạt công suất 30.000 $\text{m}^3$/năm.
- Thiết kế trạm trộn sản xuất bê tông thương phẩm đạt công suất 25.000 $\text{m}^3$/năm.
- Tính toán cấp phối bê tông, cân bằng vật chất, lựa chọn thiết bị công nghệ, thiết kế kho bãi, tổng mặt bằng kiến trúc, hạch toán kinh tế và đề xuất giải pháp an toàn lao động.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng: Dây chuyền công nghệ, quy trình sản xuất cấu kiện bê tông đúc sẵn (ống cống rung lõi trung tâm $\varnothing 1000\text{mm}$, $\varnothing 1200\text{mm}$; cọc móng ly tâm $\varnothing 350\text{mm}$, $\varnothing 400\text{mm}$) và bê tông thương phẩm (mác 250, 300, 400).
- Phạm vi không gian: Địa điểm đặt nhà máy tại Cụm công nghiệp Phúc Thành, huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương (vị trí trên trục Quốc lộ 5, cách ga Phú Thái 2km, cảng sông Kinh Thầy 2km, cảng Hải Phòng 30km).
- Phạm vi thời gian và vận hành: Tính toán theo kế hoạch 290 ngày làm việc/năm, 3 ca/ngày, 8 giờ/ca (tổng cộng 6.960 giờ làm việc/năm).
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án xây dựng trên hệ thống các quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng và vật liệu hiện hành của Việt Nam và quốc tế:
- Tiêu chuẩn xi măng: TCVN 6260:2009 áp dụng cho xi măng poóc lăng hỗn hợp PCB30 và PC40 Hoàng Thạch.
- Tiêu chuẩn cốt liệu: TCVN 7570:2006 (yêu cầu kỹ thuật cốt liệu cho bê tông và vữa), TCVN 7572-14:2006 (kiểm tra khả năng phản ứng kiềm - silic của cốt liệu).
- Tiêu chuẩn nước trộn: TCVN 302:2004 (nước trộn bê tông và vữa xây dựng).
- Tiêu chuẩn phụ gia: ASTM C494 loại A và F đối với phụ gia siêu dẻo GLENIUM 138 gốc polycarboxylate ether (PCE).
- Tiêu chuẩn sản phẩm cọc ly tâm: Tiêu chuẩn Nhật Bản JIS A5335-1987 và tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7888:2008.
Phương pháp tính toán và thiết kế công nghệ bao gồm:
- Phương pháp thể tích tuyệt đối theo công thức Bôlômây – Skramtaep: Áp dụng để tính toán thành phần cấp phối bê tông mác 300 cho cống tròn và các mác bê tông thương phẩm (mác 250, 300, 400).
- Phương pháp thiết kế của Viện Bê tông Hoa Kỳ ACI 211: Áp dụng thiết kế cấp phối bê tông mác 600 (cường độ mẫu trụ $15\times 30\text{cm}$ ở 28 ngày đạt 60 MPa, tương đương 50 MPa mẫu lập phương $15\times 15\text{cm}$) cho cọc móng ly tâm ứng suất trước.
- Phương pháp phối hợp cốt liệu theo đường biểu diễn thành phần hạt liên tục: Sử dụng đường phối liệu số 3 với kích thước hạt cát lớn nhất 5mm, đá dăm $D_{\max} = 20\text{mm}$.
- Phương pháp tính toán cân bằng vật chất công nghệ: Tính toán nhu cầu nguyên vật liệu có xét đến hệ số hao hụt vô hình do biến dạng khuôn đúc (5%), hao hụt định lượng sai số thiết bị (xi măng 0,5%, cát 2%, đá 2%) và hao hụt tiếp nhận rơi vãi (xi măng 0,5%, cát 1%, đá 1%).
- Phương pháp thiết kế cơ khí và kho chứa: Tính toán dung tích Silo xi măng, kho bãi cốt liệu hở, năng suất vít tải trục vít xoắn, hệ thống lọc bụi xiclon và trạm cân xe tải.
Nguồn số liệu thực tế được thu thập trực tiếp từ các đơn vị cung ứng vật liệu phụ cận nhà máy: đá dăm mỏ Kinh Môn (Hải Dương), cát vàng sông Lô (vận chuyển đường sông 90km), xi măng Hoàng Thạch (khoảng cách 20km), thép dự ứng lực Malaysia, thép thường Pomihoa Ninh Bình, nước mặt sông Kinh Thầy qua hệ thống lọc.
Thiết kế và triển khai công nghệ
Dây chuyền công nghệ sản xuất cống tròn thoát nước (Rung lõi trung tâm)
Công nghệ sử dụng thiết bị rung lõi kết hợp định hình bằng nén thủy lực. Hỗn hợp bê tông khô mác 300 được cấp vào khuôn thông qua băng tải; hệ thống rung lõi trung tâm hoạt động đồng thời nén chặt vật liệu. Dung sai kích thước sản phẩm đạt mức $\pm 1\text{mm}$. Khuôn ngoài được nhấc lên và hạ lõi ngay sau khi tạo hình, không qua công đoạn hấp dưỡng hộ nhiệt sơ bộ trong khuôn. Đầu nối cống được thiết kế lắp gioăng cao su đàn hồi chống rò rỉ. Thời gian tạo hình một sản phẩm từ 5 đến 7 phút, năng suất dây chuyền đạt từ 1.200 đến 1.500 m/ngày. Quy cách sản phẩm thiết kế gồm hai loại: D1000 ($L = 2.500\text{mm}$, thể tích bê tông $1,1\text{ m}^3/\text{sp}$) và D1200 ($L = 2.500\text{mm}$, thể tích bê tông $1,62\text{ m}^3/\text{sp}$).
Dây chuyền sản xuất cọc móng ly tâm ứng suất trước
Quy trình công nghệ thực hiện theo dây chuyền công nghệ Bỉ:
- Gia công thép: Nắn thẳng, cắt, tán đầu mũ thép sợi cường độ cao, hàn liên kết đoạn gia cường 2 đầu cọc ($1,5 - 2\text{m}$), quấn thép đai xoắn tự động bằng máy chuyên dụng.
- Lắp đặt và rải liệu: Đặt khung thép vào nửa khuôn dưới, rải hỗn hợp bê tông mác 600, đậy nửa khuôn trên và siết bu lông liên kết.
- Căng cốt thép: Sử dụng kích thủy lực căng kéo các thanh cốt thép chủ theo lực căng thiết kế.
- Quay ly tâm: Đưa khuôn lên dàn quay ly tâm nhiều cấp tốc độ trong thời gian 15 phút (với cọc $D < 600\text{mm}$) và 16 - 17 phút (với cọc $D > 600\text{mm}$).
- Dưỡng hộ nhiệt: Hấp nhiệt trong hầm dưỡng hộ nhằm thúc đẩy bê tông đạt cường độ tháo khuôn nhanh.
- Tháo khuôn và hoàn thiện: Cắt bu lông căng kéo, tháo khuôn, kiểm tra khuyết tật ngoại quan, chuyển sản phẩm ra bãi chứa tiếp tục dưỡng hộ tự nhiên.
Quy cách cọc sản xuất gồm: loại đường kính ngoài 350mm (chiều dày thành bê tông 130mm, chiều dài $L = 15\text{m}$, thể tích bê tông $0,873\text{ m}^3/\text{sp}$) và loại đường kính ngoài 400mm (chiều dày thành 160mm, chiều dài $L = 18\text{m}$, thể tích bê tông $1,45\text{ m}^3/\text{sp}$).
| Loại sản phẩm |
Quy cách kích thước |
Mác bê tông |
Thể tích BT/sp ($\text{m}^3$) |
Kế hoạch năm ($\text{m}^3$) |
Sản lượng năm (sp) |
Sản lượng ca (sp) |
| Cống tròn D1000 |
$\varnothing 1000\text{mm}, L=2,5\text{m}$ |
M300 |
1,100 |
15.000 |
13.636,4 |
15,7 |
| Cống tròn D1200 |
$\varnothing 1200\text{mm}, L=2,5\text{m}$ |
M300 |
1,620 |
15.000 |
9.259,3 |
10,7 |
| Cọc ly tâm 350 |
$\varnothing 350\text{mm}, L=15\text{m}$ |
M600 |
0,873 |
15.000 |
17.182,1 |
19,7 |
| Cọc ly tâm 400 |
$\varnothing 400\text{mm}, L=18\text{m}$ |
M600 |
1,450 |
15.000 |
10.344,8 |
11,9 |
| Bê tông thương phẩm |
Độ sụt $12\pm 2\text{cm}$ |
M250 |
1,000 |
10.000 |
10.000,0 |
11,5 |
| Bê tông thương phẩm |
Độ sụt $12\pm 2\text{cm}$ |
M300 |
1,000 |
10.000 |
10.000,0 |
11,5 |
| Bê tông thương phẩm |
Độ sụt $12\pm 2\text{cm}$ |
M400 |
1,000 |
5.000 |
5.000,0 |
5,8 |
Thiết kế hệ thống phụ trợ và kho bãi
- Kho xi măng: Lựa chọn kho Silo thép hình trụ đứng, đường kính $D = 3\text{m}$, chiều cao phần thân trụ $H_1 = 8\text{m}$, phần đáy nón cụt góc xả $60^\circ$ có chiều cao $H_2 = 2,5\text{m}$, đường kính cửa xả $0,5\text{m}$. Thể tích hình học mỗi Silo đạt $V = 64,53\text{ m}^3$. Tổng số Silo được bố trí gồm 7 chiếc: 2 Silo chứa xi măng sản xuất cống tròn, 3 Silo chứa xi măng PC40 sản xuất cọc ly tâm và bê tông thương phẩm, 2 Silo chứa xi măng PCB30 sản xuất bê tông thương phẩm. Hệ thống lọc bụi trang bị Xiclon $D = 500\text{mm}$ cho mỗi Silo. Vận chuyển xi măng từ Silo lên trạm trộn bằng vít tải có năng suất tính toán $5,18\text{ tấn/giờ}$ (đáp ứng công suất yêu cầu $3,71\text{ tấn/giờ}$). Phương tiện vận chuyển nguyên liệu sử dụng xe xi téc S-652 dung tích $21\text{ m}^3$ với tần suất 6 chuyến/ngày và bố trí 1 trạm cân điện tử tải trọng 40 tấn.
- Kho cốt liệu: Thiết kế kho bãi hở chia làm 3 khoang riêng biệt (1 khoang chứa cát, 2 khoang chứa đá dăm). Cốt liệu vận chuyển bằng ô tô tự đổ $17\text{ m}^3$ đổ đống hình nón hai bên, ở giữa chừa lối đi rộng 3m cho máy xúc lật vận hành. Thời gian dự trữ tính toán: cát 5 ngày (thể tích dự trữ $1.211,69\text{ m}^3$, tương đương 72 đống, mỗi bên 36 đống), đá dăm dự trữ 7 ngày.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Mở đầu và giới thiệu chung
Trình bày tổng quan về vai trò của ngành công nghiệp bê tông đúc sẵn, cấu kiện ứng lực trước và sự cần thiết của việc đầu tư nhà máy tại Cụm công nghiệp Phúc Thành, huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương. Phân tích lợi thế kết nối hạ tầng giao thông (đường bộ Quốc lộ 5, đường sắt ga Phú Thái, đường thủy cảng Kinh Thầy và đường biển Hải Phòng). Đánh giá nguồn cấp điện lưới quốc gia 220kV, nguồn nước sông Kinh Thầy và nguồn cung ứng nguyên liệu khoáng trong bán kính từ 20km đến 90km.
Chương 2: Kế hoạch sản xuất
Xác định kế hoạch sản xuất chi tiết cho 3 phân nhóm sản phẩm đạt tổng công suất 85.000 $\text{m}^3$/năm. Thiết lập các yêu cầu kỹ thuật tiêu chuẩn của xi măng (PCB30, PC40 theo TCVN 6260:2009), đá dăm (TCVN 7570:2006, độ nén dập, tỷ lệ hạt thoi dẹt $\le 15%$), cát vàng (mô đun độ lớn từ 2,0 đến 3,3), nước trộn (TCVN 302:2004) và phụ gia GLENIUM 138. Tính toán cấp phối tiêu chuẩn và cấp phối hiện trường cho 5 loại hỗn hợp bê tông. Tính toán bảng cân bằng vật chất tổng thể qua các khâu hao hụt đổ khuôn, định lượng và tiếp nhận.
| Loại bê tông / Sản phẩm |
Cấp phối tiêu chuẩn cho $1\text{ m}^3$ (Xi măng : Cát : Đá : Nước : Phụ gia) |
Tỷ lệ khối lượng tiêu chuẩn (X : C : Đ : N : PG) |
Cấp phối tự nhiên ngoài hiện trường ($W_c=5%, W_đ=1%$) |
| Cống rung lõi (Mác 300) |
$335\text{ kg} : 740\text{ kg} : 1225\text{ kg} : 155\text{ l} : 0$ |
$1 : 2,21 : 3,66 : 0,46 : 0$ |
$335\text{ kg} : 780\text{ kg} : 1235\text{ kg} : 103,65\text{ l}$ |
| Cọc ly tâm UST (Mác 600) |
$490\text{ kg} : 655\text{ kg} : 1165\text{ kg} : 143,2\text{ l} : 4,9\text{ l}$ |
$1 : 1,34 : 2,38 : 0,29 : 0,01$ |
$490\text{ kg} : 690\text{ kg} : 1175\text{ kg} : 96,95\text{ l} : 4,9\text{ l}$ |
| BT thương phẩm Mác 250 |
$350\text{ kg} : 765\text{ kg} : 1050\text{ kg} : 187,7\text{ kg} : 2,8\text{ l}$ |
$1 : 2,20 : 3,00 : 0,53 : 0,008$ |
$350\text{ kg} : 805\text{ kg} : 1060\text{ kg} : 136,8\text{ l} : 2,8\text{ l}$ |
| BT thương phẩm Mác 300 |
$410\text{ kg} : 720\text{ kg} : 1025\text{ kg} : 192,7\text{ kg} : 3,4\text{ l}$ |
$1 : 1,76 : 2,50 : 0,46 : 0,008$ |
$410\text{ kg} : 760\text{ kg} : 1035\text{ kg} : 144,35\text{ l} : 3,4\text{ l}$ |
| BT thương phẩm Mác 400 |
$410\text{ kg} : 735\text{ kg} : 1015\text{ kg} : 192,2\text{ kg} : 3,3\text{ l}$ |
$1 : 1,79 : 2,48 : 0,46 : 0,008$ |
$410\text{ kg} : 770\text{ kg} : 1025\text{ kg} : 143,5\text{ l} : 3,3\text{ l}$ |
Chương 3: Thiết kế công nghệ
Tính toán công nghệ chi tiết cho từng hạng mục công trình: kho chứa xi măng kiểu Silo, kho bãi cốt liệu dạng hở 3 khoang, trạm trộn trung tâm, phân xưởng gia công cốt thép (máy nắn, máy cắt, máy quấn đai, máy hàn điểm, kích căng kéo), phân xưởng tạo hình cống và cọc ly tâm, quy trình dưỡng hộ nhiệt, trạm nén khí, hệ thống cấp thoát nước công nghệ, phòng thí nghiệm kiểm tra chất lượng KCS và bãi bảo quản thành phẩm.
Chương 4: Kiến trúc
Thiết kế quy hoạch tổng mặt bằng nhà máy công nghiệp trên khu đất thuộc Cụm công nghiệp Phúc Thành; phân khu chức năng hợp lý giữa khu hành chính - điều hành, khu sản xuất chính, bãi chứa nguyên liệu, bãi tập kết cấu kiện thành phẩm, mạng lưới giao thông nội bộ và hệ thống cây xanh cách ly.
Chương 5: Hạch toán kinh tế
Xác định tổng mức vốn đầu tư xây dựng nhà máy, chi phí mua sắm dây chuyền máy móc thiết bị, chi phí nguyên nhiên vật liệu, nhân công và chi phí quản lý vận hành. Tính toán giá thành từng đơn vị sản phẩm, doanh thu dự kiến và thời hạn thu hồi vốn đầu tư của dự án.
Chương 6: An toàn và vệ sinh lao động
Đề xuất các quy chuẩn và biện pháp kỹ thuật về an toàn lao động trong vận hành cơ khí, thiết bị áp lực, kích căng kéo ứng suất trước; giải pháp xử lý bụi xi măng bằng hệ thống lọc Xiclon, giảm thiểu tiếng ồn rung động, xử lý nước thải súc rửa bồn trộn và chế độ bảo hộ lao động cho công nhân.
Kết quả và đóng góp
Đồ án đã hoàn thành toàn bộ khối lượng thiết kế kỹ thuật công nghệ cho một nhà máy bê tông đúc sẵn và bê tông thương phẩm hiện đại với các chỉ số kỹ thuật chính:
- Tổng công suất sản xuất: 85.000 $\text{m}^3$/năm, chia thành 3 dây chuyền độc lập: bê tông thương phẩm (25.000 $\text{m}^3$/năm), cọc ly tâm ứng suất trước (30.000 $\text{m}^3$/năm) và ống cống rung lõi trung tâm (30.000 $\text{m}^3$/năm).
- Cân bằng vật chất toàn nhà máy: Tổng khối lượng nguyên vật liệu tiếp nhận thực tế hàng năm (đã tính toàn bộ hệ số hao hụt công nghệ qua các khâu) gồm: $36.580\text{ tấn}$ xi măng, $69.008,5\text{ tấn}$ cát vàng và $106.737\text{ tấn}$ đá dăm.
- Thiết kế hệ thống kho bãi: Xác lập thông số cho 7 Silo xi măng vỏ thép dung tích $64,53\text{ m}^3$/silo kèm hệ thống lọc bụi xiclon $D = 500\text{mm}$, vít tải công suất $5,18\text{ tấn/h}$, kho bãi cát $1.211,69\text{ m}^3$ (72 đống) và kho bãi đá dăm dự trữ 7 ngày.
| Khâu công nghệ |
Tỷ lệ hao hụt Xi măng |
Tỷ lệ hao hụt Cát |
Tỷ lệ hao hụt Đá dăm |
Tổng khối lượng tiêu thụ năm |
| Đổ khuôn (cống, cọc) |
$5,0%$ |
$5,0%$ |
$5,0%$ |
Thể tích BT trạm trộn: $31.579\text{ m}^3/\text{loại}$ |
| Định lượng thiết bị |
$0,5%$ |
$2,0%$ |
$2,0%$ |
Xi măng: $36.396\text{ tấn}$; Cát: $68.316,5\text{ tấn}$; Đá: $105.669\text{ tấn}$ |
| Tiếp nhận rơi vãi |
$0,5%$ |
$1,0%$ |
$1,0%$ |
Xi măng: $36.580\text{ tấn}$; Cát: $69.008,5\text{ tấn}$; Đá: $106.737\text{ tấn}$ |
Đóng góp kỹ thuật của đồ án:
- Áp dụng thành công công nghệ rung lõi trung tâm kết hợp phụ gia siêu dẻo GLENIUM 138 (PCE) giúp đúc ống cống chất lượng cao bằng bê tông khô, tháo dỡ khuôn tự động ngay sau khi tạo hình mà không cần chờ dưỡng hộ nhiệt trong khuôn, rút ngắn chu kỳ tạo hình xuống 5 - 7 phút/sản phẩm so với 20 phút của công nghệ cũ.
- Thiết kế hoàn chỉnh cấp phối bê tông mác cao 60 MPa (mác 600) cho cọc ly tâm ứng suất trước theo tiêu chuẩn ACI 211 kết hợp công nghệ quay ly tâm và phụ gia giảm 20% lượng nước nhào trộn, đảm bảo khả năng chịu lực và chống ăn mòn.
- Tối ưu hóa dây chuyền logistics nội bộ và kho chứa Silo cơ giới hóa cao, giảm thiểu chi phí đóng bao và rơi vãi nguyên vật liệu.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế:
- Các thông số tính toán cấp phối và cân bằng vật chất được xác lập dựa trên điều kiện tiêu chuẩn và nguồn vật liệu đặc thù của khu vực phụ cận tỉnh Hải Dương (đá Kinh Môn, cát sông Lô, xi măng Hoàng Thạch); khi áp dụng cho địa bàn khác cần thí nghiệm hiệu chỉnh lại tính chất cơ lý của cốt liệu.
- Đồ án tập trung thiết kế hai dải kích thước cống tròn phổ biến ($\varnothing 1000\text{mm}$ và $\varnothing 1200\text{mm}$) và hai quy cách cọc ($\varnothing 350\text{mm}$ và $\varnothing 400\text{mm}$), chưa mở rộng chi tiết tính toán cho các cấu kiện đúc sẵn khác như cống hộp, dầm sàn hay tấm vỏ mỏng.
Hướng mở rộng:
- Nghiên cứu tối ưu hóa chế độ dưỡng hộ nhiệt (nhiệt độ, thời gian đẳng nhiệt) cho cọc ly tâm nhằm tiết kiệm năng lượng tiêu thụ tại nồi hơi.
- Thiết kế bổ sung các khuôn đúc cống khẩu độ lớn hơn hoặc hệ thống khuôn linh hoạt chế tạo cống hộp bê tông đúc sẵn trên cùng mặt bằng nhà máy.
Giá trị tham khảo
Tài liệu này là nguồn tham khảo hữu ích cho:
- Sinh viên, học viên chuyên ngành Kỹ thuật Vật liệu Xây dựng, Công nghệ Sản xuất Vật liệu Xây dựng và Xây dựng Dân dụng - Công nghiệp khi thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc đồ án môn học thiết kế nhà máy.
- Kỹ sư công nghệ, cán bộ kỹ thuật tại các nhà máy bê tông đúc sẵn, trạm trộn bê tông thương phẩm trong việc tham khảo phương pháp tính cấp phối bê tông (Bolomey - Skramtaev và ACI 211), phương pháp tính dung tích Silo xi măng, kho bãi cốt liệu và cân bằng vật chất sản xuất.
- Phần đáng tham khảo nhất là quy trình tính toán cấp phối bê tông mác cao 60 MPa có sử dụng phụ gia siêu dẻo polycarboxylate ether và các bảng tính toán hao hụt nguyên vật liệu qua từng công đoạn công nghệ.
Câu hỏi thường gặp
1. Tổng công suất thiết kế của nhà máy là bao nhiêu và được phân bổ cho những sản phẩm nào?
Nhà máy được thiết kế với tổng công suất 85.000 $\text{m}^3$/năm, chia thành 3 nhóm sản phẩm chính:
- Bê tông thương phẩm (mác 250, 300, 400): 25.000 $\text{m}^3$/năm.
- Cọc móng ly tâm ứng suất trước ($\varnothing 350\text{mm}$, $\varnothing 400\text{mm}$): 30.000 $\text{m}^3$/năm.
- Cống tròn thoát nước theo công nghệ rung lõi trung tâm ($\varnothing 1000\text{mm}$, $\varnothing 1200\text{mm}$): 30.000 $\text{m}^3$/năm.
2. Công nghệ rung lõi trung tâm trong sản xuất cống tròn có ưu điểm gì vượt trội so với công nghệ ly tâm hoặc rung ép thủ công cũ?
Công nghệ rung lõi trung tâm sử dụng hỗn hợp bê tông khô, định hình bằng nén thủy lực với độ chính xác kích thước cao ($\pm 1\text{mm}$), tháo khuôn tự động ngay sau khi tạo hình mà không cần dưỡng hộ nhiệt trước khi dỡ khuôn. Chu kỳ sản xuất rút ngắn xuống chỉ còn 5 đến 7 phút/sản phẩm (so với khoảng 20 phút của công nghệ cũ), năng suất đạt 1.200 - 1.500 m/ngày. Mối nối ống cống sử dụng gioăng cao su đàn hồi chống rò rỉ nước thải.
3. Cấp phối bê tông mác 600 dùng cho cọc ly tâm ứng suất trước được tính toán theo phương pháp nào và tỷ lệ vật liệu tiêu chuẩn là bao nhiêu?
Cấp phối bê tông cọc móng mác 600 (cường độ 60 MPa) được thiết kế theo phương pháp của Viện Bê tông Hoa Kỳ ACI 211. Thành phần cấp phối tiêu chuẩn cho $1\text{ m}^3$ bê tông gồm: $490\text{ kg}$ xi măng PC40, $655\text{ kg}$ cát, $1.165\text{ kg}$ đá dăm ($D_{\max}=20\text{mm}$), $143,2\text{ lít}$ nước và $4,9\text{ lít}$ phụ gia siêu dẻo GLENIUM 138 (tỷ lệ phối trộn: $1 : 1,34 : 2,38 : 0,29 : 0,01$).
4. Hệ thống kho Silo xi măng của nhà máy được thiết kế với kích thước và số lượng như thế nào?
Kho xi măng sử dụng các Silo thép hình trụ đường kính $D = 3\text{m}$, chiều cao thân trụ $H_1 = 8\text{m}$, đáy nón cụt $H_2 = 2,5\text{m}$ (góc nghiêng xả $60^\circ$, cửa xả $0,5\text{m}$), dung tích mỗi Silo là $64,53\text{ m}^3$. Tổng số lượng gồm 7 Silo: 2 Silo chứa xi măng sản xuất cống tròn, 3 Silo chứa xi măng PC40 sản xuất cọc móng và bê tông thương phẩm, 2 Silo chứa xi măng PCB30 sản xuất bê tông thương phẩm.
5. Kế hoạch thời gian làm việc của nhà máy được bố trí ra sao để đảm bảo công suất thiết kế?
Nhà máy làm việc 290 ngày trong năm (sau khi trừ 52 ngày Chủ nhật, 9 ngày lễ tết và 14 ngày bảo dưỡng sửa chữa định kỳ). Chế độ làm việc gồm 3 ca/ngày, mỗi ca 8 giờ, tương ứng tổng quỹ thời gian vận hành là 6.960 giờ/năm.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế kỹ thuật công nghệ cho nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng tổng công suất 85.000 $\text{m}^3$/năm tại Cụm công nghiệp Phúc Thành, Hải Dương. Đề tài kết hợp thành công hai công nghệ đúc sẵn tiên tiến là công nghệ rung lõi trung tâm cho cống thoát nước và công nghệ quay ly tâm ứng lực trước cho cọc móng mác cao 60 MPa bên cạnh dây chuyền bê tông thương phẩm. Hệ thống tính toán từ cấp phối vật liệu, cân bằng hao hụt, thiết bị Silo, kho bãi đến tổ chức mặt bằng kiến trúc thể hiện tính đồng bộ, khoa học và khả thi cao trong thực tiễn công nghiệp xây dựng.
