Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Thiết Kế Thiết Bị Tạo Gạch Không Nung Bằng Phương Pháp Ép Rung

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu thiết kế thiết bị tạo gạch không nung bằng phương pháp ép rung, ứng dụng trong kỹ thuật máy và thiết bị xây dựng nâng chuyền.

• Tác giả: Ngô Minh Tâm
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hồng Ngân
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị xây dựng, nâng chuyển
• Đề tài: Nghiên cứu thiết kế thiết bị tạo gạch không nung bằng phương pháp ép rung
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về thiết bị tạo gạch không nung

Thiết bị tạo gạch không nung là một phần quan trọng trong ngành xây dựng hiện đại. Gạch không nung được sản xuất mà không cần qua quá trình nung, giúp tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Công nghệ sản xuất gạch không nung hiện nay chủ yếu sử dụng phương pháp ép rung để tạo hình gạch. Quá trình này không chỉ giúp tạo ra sản phẩm có chất lượng cao mà còn tối ưu hóa quy trình sản xuất. Theo nghiên cứu, gạch không nung có nhiều ưu điểm như độ bền cao, khả năng cách nhiệt tốt và trọng lượng nhẹ. Việc áp dụng công nghệ này trong xây dựng không chỉ đáp ứng nhu cầu vật liệu mà còn phù hợp với xu hướng bảo vệ môi trường. Đặc biệt, việc sử dụng công nghệ ép rung trong sản xuất gạch không nung đã chứng minh được hiệu quả vượt trội so với các phương pháp truyền thống.

1.1. Các loại gạch không nung

Gạch không nung hiện nay có nhiều loại khác nhau, trong đó phổ biến nhất là gạch xi măng cốt liệu và gạch bê tông khí chưng áp (AAC). Gạch xi măng cốt liệu được sản xuất từ hỗn hợp cát, đá dăm và xi măng, trong khi gạch AAC được sản xuất từ các nguyên liệu như SiO2, CaO, và bột nhôm. Cả hai loại gạch này đều có những ưu điểm riêng, nhưng đều hướng đến việc giảm thiểu tác động đến môi trường và nâng cao hiệu quả sử dụng. Việc nghiên cứu và phát triển các loại gạch không nung này là cần thiết để đáp ứng nhu cầu xây dựng ngày càng cao trong tương lai.

II. Nghiên cứu và tính toán thiết kế máy ép gạch

Việc thiết kế máy ép gạch không nung là một nhiệm vụ quan trọng trong nghiên cứu này. Thiết bị ép rung được lựa chọn dựa trên các tiêu chí như hiệu suất, độ bền và khả năng tương thích với các loại nguyên liệu khác nhau. Mô hình máy ép gạch LS 10-15 của công ty An Huy được chọn làm mẫu để tiến hành tính toán thiết kế. Quy trình làm việc của máy bao gồm các bước như hạ khuôn, cấp liệu, và thực hiện chế độ rung ép. Các thông số kỹ thuật của máy cần được xác định rõ ràng để đảm bảo hiệu quả sản xuất. Việc mô phỏng hệ thống máy và bê tông bằng phần mềm Matlap Simulink cũng được thực hiện để tối ưu hóa quy trình sản xuất.

2.1. Lập sơ đồ nguyên lý và sơ đồ động

Sơ đồ nguyên lý của máy ép gạch không nung được thiết kế để thể hiện rõ các bước trong quy trình sản xuất. Các bộ phận chính của máy bao gồm bộ cấp liệu, bộ rung, và khuôn ép. Mỗi bộ phận đều có vai trò quan trọng trong việc tạo ra sản phẩm đạt tiêu chuẩn. Việc lập sơ đồ động giúp cho việc theo dõi và điều chỉnh quy trình sản xuất trở nên dễ dàng hơn. Các thông số kỹ thuật như áp lực, tần số rung và thời gian ép cũng cần được tính toán chính xác để đảm bảo chất lượng gạch thành phẩm.

III. Tính kinh tế và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu thiết kế thiết bị tạo gạch không nung không chỉ mang lại giá trị khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn lớn. Việc áp dụng công nghệ ép rung trong sản xuất gạch không nung giúp giảm chi phí đầu tư ban đầu và tăng năng suất sản xuất. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh ngành xây dựng đang ngày càng phát triển và cần nhiều vật liệu xây dựng chất lượng cao. Hơn nữa, việc sử dụng gạch không nung còn góp phần bảo vệ môi trường, giảm thiểu ô nhiễm và tiết kiệm tài nguyên. Các nhà máy sản xuất gạch không nung được thiết kế theo nghiên cứu này có thể được triển khai rộng rãi, đáp ứng nhu cầu xây dựng trong nước và quốc tế.

3.1. Ứng dụng trong ngành xây dựng

Gạch không nung được ứng dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng hiện đại. Với những ưu điểm vượt trội như khả năng chịu lực tốt, cách nhiệt và chống ẩm, gạch không nung đang dần thay thế các loại gạch truyền thống. Việc sử dụng gạch không nung không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao chất lượng công trình. Các nhà thầu xây dựng có thể tận dụng công nghệ này để tối ưu hóa quy trình thi công, rút ngắn thời gian và giảm thiểu lãng phí nguyên liệu. Điều này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành xây dựng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề: Xu hướng mới hiện nay trong lĩnh vực xây dựng là ứng dụng vật liệu mới với các tính chất cải tiến hơn thay thế các loại vật liệu cũ ở các công trình xây dựng như nhà ở cao tầng, nhà xưởng, văn phòng …Vật liệu mới này vừa có những tính năng ưu việt như thi công nhanh, chi phí thi công giảm, chi phí nguyên liệu thấp và bảo vệ môi trường. Bên cạnh đó Nhà Nước cũng có chủ trương phát triển ứng dụng của loại vật liệu này vào nhiều lĩnh vực khác nhau, giảm và thay thế hẳn vật liệu cũ với nhiều tính năng hạn chế. Do dó xây dựng những nhà máy sản xuất gạch không nung là điều cần thiết cho việc thỏa mãn nhu cầu về gạch trong tương lai, phù hợp với chủ trương của nước ta trong công tác bảo vệ môi trường, ứng dụng thành tựu khoa học công nghệ vào phục vụ công tác phát triển đất nước. 2) Tính cấp thiết của đề tài: Quá trình sản xuất được tự động hóa và phương pháp tạo hình trong sản xuất gạch không nung là vấn đề đặc biệt được quan tâm và cần thiết trong tình hình sản xuất gạch hiện nay.Công tác thiết kế, cải tiến thiết bị sản xuất là vấn đề cấp thiết hiện nay gắn liền với mục tiêu tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất, nhân công, mặt bằng xưởng.

3) Mục tiêu của luận văn: Nghiên cứu thiết kế máy ép gạch không nung kiểu ép rung. Máy có thể tích hợp với hệ thống cấp liệu, hệ thống băng chuyền. 4) Ý nghĩa khoa học của luận văn: Áp dụng lý thuyết và các phương pháp khoa học kỹ thuật hiện đại vào nghiên cứu chế tạo máy ép gạch theo yêu cầu thực tế. 5) Tính khả thi của luận văn: Máy được thiết kế sẽ đưa vào sản xuất thực tiễn.

6 SVTH: Ngô Minh Tâm Đề tài: Nghiên cứu thiết kế thiết bị chế tạo gạch GVHD: PGS. Nguyễn Hồng Ngân không nung bằng phương pháp ép rung II. TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ TẠO GẠCH KHÔNG NUNG: 1) Tổng quan về gạch không nung: Gạch không nung là loại gạch mà sau nguyên công định hình thì tự đóng rắn đạt các chỉ số về cơ học như cường độ nén, uốn, độ hút nước… mà không cần qua nhiệt độ, không phải sử dụng nhiệt để nung nóng đỏ viên gạch nhằm tăng độ bền của viên gạch. Độ bền của viên gạch nhẹ được gia tăng nhờ lực ép hoặc rung hoặc cả ép lẫn rung lên viên gạch và thành phần kết dính của chúng.

Gạch block bê tông khí chưng áp ( Autoclaved Aerated Concrete - gọi tắt là AAC): là loại gạch được sản xuất theo phương pháp "đồng điệu - tối ưu" các phản ứng hoá học giữa các loại khoáng chất: SiO2 (Cát), CaO (Vôi), Al (Bột nhôm tạo khí H2), H2O (nước phản ứng Hydrate) và chất kết dính (ximăng). Sau quá trình phối trộn, tĩnh dưỡng tạo bọt khí và đông kết, gạch được cắt thành viên và đưa vào lò chưng áp với nhiệt độ và áp suất cao để thúc đẩy các quá trình phản ứng hoá học. Sau 1 ngày gạch ra lò chứa hầu hết các tinh thể Hydrat silica canxi phân bố đều kết cấu gạch làm cho gạch siêu bền và siêu nhẹ.1: Lát cắt gạch nhẹ AAC Gạch block xi măng cốt liệu: Là loại gạch sử dụng các loại cốt liệu đá dăm để phối trộn cùng hỗn hợp bê tông cát, ximăng. Gạch có tỉ trọng nhỏ là do kết cấu hình dáng dạng lỗ của gạch.

Hình ảnh gạch xi măng cốt liệu: 7 SVTH: Ngô Minh Tâm Đề tài: Nghiên cứu thiết kế thiết bị chế tạo gạch GVHD: PGS. Nguyễn Hồng Ngân không nung bằng phương pháp ép rung Hình 2.2: Gạch block 3 lỗ 2) Tổng quan về công nghệ và máy thiết bị tạo hình gạch không nung được sử dụng hiện nay:  Công nghệ sản xuất gạch xi măng cốt liệu ép định hình: a/ Quy trình sản xuất: Nguyên liệu ( cát, mạt đá, xi măng, …) 1 2 3 Định lượng, đưa nguyên liệu đến máy trộn Tưới nước dưỡng hộ 7-10 Hệ thống trộn Trộn đều nguyên ngày liệu Đưa nguyên liệu Bãi Hệ thống cấp liệu Sản phẩm đã trộn lên máy dưỡng gạch block tạo hình gạch hộ hoàn thiện bằng băng tải gạch Máy tạo gạch Rung, ép định định hình hình, ra sản phẩm 8 SVTH: Ngô Minh Tâm Đề tài: Nghiên cứu thiết kế thiết bị chế tạo gạch GVHD: PGS. Nguyễn Hồng Ngân không nung bằng phương pháp ép rung Silo xi măng Gầu tải Phễu cát ( mạt đá ) Vít tải Băng tải Máy ép gạch Máy xếp khay Máy trộn Hình 2.3: Quy trình công nghệ sản xuất gạch bê tông xi măng cốt liệu bằng phương pháp ép định hình b/ Diễn giải sơ đồ mô tả quy trình sản xuất: 1. Cấp nguyên liệu:sử dụng các phễu chứa liệu, bang tải liệu, cân định lượng, bộ phận cài đặt phối liệu.

Sau khi nguyên liệu được cấp đầy vào cá phễu ( nhờ máy xúc hay băng tải cấp liệu ), chỉ một phần nguyên liệu được đưa xuống bàn cân theo công thức phối trộn đã được cài đặt từ trước ( cấp phối bê tông đã quy định ). Qua khâu này, nguyên liệu được cấp theo công thức phối trộn đã cài đặt. Máy trộn nguyên liệu: cùng với các cốt liệu ( mạt đá ), nước và xi măng được đưa vào máy trộn một cách hoàn toàn tự động theo quy định cấp phối. Sau đó nguyên liệu được trộn đều theo thời gian cài đặt.

Hỗn hợp sau phối trộn được tự động đưa vào ngăn phân chia nguyên liệu ở khu vực máy tạo hình ( hay máy ép tạo block ) nhờ hệ thống băng tải. Khu vực khay chứa ( palet) cung cấp đế trong quá trình ép và chuyển gạch thành phẩm ra khỏi dây chuyền. Khay ( palet ) này có thể làm bằng nhựa tổng hợp siêu bền, chịu lực nén, rung động lớn. 9 SVTH: Ngô Minh Tâm Đề tài: Nghiên cứu thiết kế thiết bị chế tạo gạch GVHD: PGS.

Nguyễn Hồng Ngân không nung bằng phương pháp ép rung 4. Máy tạo hình: nhờ vào hệ thống thủy lực, máy hoạt động theo cơ chế ép kết hợp với rung tạo ra lực rung ép rất lớn để hình thành nên các viên gạch block đồng đều, đạt chất lượng cao và ổn định. Cung với việc phối trộn nguyên liệu, bộ phận tạo hình nhờ ép rung này là hai yếu tố vô cùng quan trọng để tạo ra sản phẩm theo như ý muốn. Tự động ép mặt: đây là bộ phận giúp tạo màu bề mặt cho gạch tự chèn.

Nó sẽ trở nên không cần thiết nếu ta không muốn sản xuất gạch tự chèn, gạch trang trí. Tự động chuyển gạch: máy tự động chuyển và xếp từng khay gạch vào vị trí định trước một cách tự động. Nhờ đó mà ta có thể chuyển gạch vừa sản xuất ra để dưỡng hộ hoặc tự động chuyển vào máy sấy tùy theo mô hình sản xuất. Gạch được dưỡng hộ sơ bộ khoảng 1,5 ngày trong nhà xưởng có mái che, sau đó chuyển ra khu vực kho bãi thành phẩm tiếp tục dưỡng hộ một thời gian ( từ 10 đến 28 ngày tùy theo yêu cầu ) và đóng gói, dán nhãn mác xuất xưởng.

 Công nghệ sản xuất gạch bê tông khí chưng áp AAC: Hình 2.4: Quy trình công nghệ sản xuất gạch bê tông khí chưng áp AAC 10 SVTH: Ngô Minh Tâm Đề tài: Nghiên cứu thiết kế thiết bị chế tạo gạch GVHD: PGS. Nguyễn Hồng Ngân không nung bằng phương pháp ép rung 1. Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu: xi măng, cát, nước, phụ gia, vôi, bột nhôm… được đưa vào silo hoặc thiết bị chuẩn bị nguyên liệu phục vụ quá trình cấp phối. Công đoạn phối trộn rót khuôn: hỗn hợp nguyên liệu sau phối trộn được rót vào khuôn.

Công đoạn đông kết: khuôn gạch sau khi được ró xong sẽ đưa vào dưỡng tỉnh. Công đoạn tạo hình – cắt viên: gạch sau dưỡng tĩnh sẽ được tháo khuôn vào đưa vào mắt cắt tạo hình theo kích thước tiêu chuẩn. Công đoạn hấp cao áp ( lưu hóa cao áp bằng hơi nước ): gạch sau khi tạo hình được đưa vào hấp cao áp để đạt được tính năng vật lý theo yêu cầu. Sau khi hấp xong, khối gạch được chuyển tới khu vực dỡ liệu và đóng kiện.

A – Thiết bị tạo hình gạch theo kiểu ép rung định hình ( kết hợp máy ép thủy lực + rung khuôn ).  Thiết bị tao hình gạch bằng ép rung của DmCline. Khung giá của máy: sử dụng thép hình cường độ cao và công nghệ hàn nối đặc chủng cực kỳ bền vững. Thiết bị dẫn hướng chịu mòn cao 3.

Hệ thống xếp vật liệu: sử dụng kỹ thuật thiết kế phân cách vật liệu cất trữ vật liệu. Thùng đựng vật liệu điều khiển chuẩn xác dưới tác dụng cong ép cưỡng chế dẫn tới rò liệu ly tâm làm vật liệu xếp với tốc độ nhanh đều đặn. Hệ thống rung: hệ thống khống chế biến tần có thể tự động thay đổi tần số rung và biên độ theo nhu cầu sản xuất khác nhau. Kết cấu lắp khuôn: kết cấu lắp khuôn được thiết kế đặc biệt thay thế khuôn đơn giản và thuận tiện.

Thiết bị bù rung túi hơi: sử dụng kỹ thuật và thiết bị bù rung túi hơi hoạt động rung rất êm.5 Máy tạo hình gạch kiểu ép rung của DmCline. 11 SVTH: Ngô Minh Tâm Đề tài: Nghiên cứu thiết kế thiết bị chế tạo gạch GVHD: PGS. Nguyễn Hồng Ngân không nung bằng phương pháp ép rung * Máy ép gạch không nung LS10-15 của công ty An Huy:(hình 2.6) 12 SVTH: Ngô Minh Tâm Đề tài: Nghiên cứu thiết kế thiết bị chế tạo gạch GVHD: PGS. Nguyễn Hồng Ngân không nung bằng phương pháp ép rung * Đặc điểm và tính năng: + Kích thước lắp ráp 3280 *1700*2800 mm.5 kw, công suất trộn nguyên liệu: 24.75 kw + Chu kỳ làm việc: 15 -20 giây.

+ Năng suất: 10 viên / lần. + Tần số rung động: 0 – 5200 lần / phút Tiêu chuẩn sản Tiêu chuẩn Viên/ giờ Viên/ 8 giờ Triệu viên / phẩm sản phẩm năm Viên 390x190x190 10 1800 14.52 240x115x53 Gạch tiêu chuẩn 48 11.96 200x100x60 * Máy ép gạch không nung thủy lực QFT – 30: ( CTy CP PTCN HI-T) (hình 2.7) 13 SVTH: Ngô Minh Tâm Đề tài: Nghiên cứu thiết kế thiết bị chế tạo gạch GVHD: PGS. Nguyễn Hồng Ngân không nung bằng phương pháp ép rung Thông số : + Năng suất 4-16 viên/ khuôn. + Thời gian tạo gạch : 30s.

+ Kích thước : 2600x2500x1800. + Công suất điện : 17. + Trọng lượng máy : 3 tấn. + Tần số rung : 5000 lần/ phút + Lực rung : 55 k N Máy ép loại này có xy lanh thủy lực nhằm tăng cường lực ép tạo viên gạch lát đường, máy làm được lớp xi măng màu trên bề mặt gạch.