thiết kế nhà máy cấu kiện bêtông đúc sẵn công suất 25.000m3 năm

PHẦN MỞ ĐẦU
Ở những thế kỷ trước, công tác xây dựng cơ bản ít phát triển, tốc độ xây
dựng chậm vì chưa có một phương pháp xây dựng tiên tiến, chủ yếu thi công
bằng tay mức độ cơ giới thấp và một nguyên nhân quan trọng là công nghiệp sản
xuất vật liệu xây dựng chưa phát triển.
Những năm 30 - 40 của thế kỷ 19, công nghiệp sản xuất ximăng poóclăng
ra đời tạo ra một chuyển biến cơ bản trong xây dựng. Nhưng cho đến những
năm 70÷80 của thế kỷ này bêtông cốt thép mới được sử dụng vào các công trình
xây dựng và từ đó chỉ một thời gian tương đối ngắn, loại vật liệu có nhiều tính
ưu việt này đã được phát triển nhanh chóng và chiếm địa vị quan trọng trong các
loại vật liệu xây dựng.Trong quá trình sử dụng, cùng với sự phát minh ra nhiều
loại bêtông và Bêtông cốt thép mới, người ta càng hoàn thiện phương pháp tính
toán kết cấu, càng phát huy được tính năng ưu việt và hiệu quả sử dụng của
chúng, do đó càng mở rộng phạm vi sử dụng của loại vật liệu này. Đồng thời với
việc sử dụng bêtông và Bêtông cốt thép toàn khối, đổ tại chỗ, không bao lâu sau
khi xuất hiện bêtông cốt thép, cấu kiện bêtông đúc sẵn ra đời. Vào những năm
đầu của nửa cuối thế kỷ XIX người ta đã đúc những chiếc cột đèn đầu tiên bằng
bêtông với lõi gỗ và những tà vẹt đường sắt bằng bêtông cốt thép xuất hiện lần
đầu vào những năm 1877. Những năm cuối thế kỷ XIX, việc sử dụng những cấu
kiện bêtông cốt thép đúc sẵn có kết cấu đơn giản như cột, tấm tường bao che,
khung cửa sổ, cầu thang đã tương đối phổ biến. Những năm đầu của thế kỷ 20,
kết cấu bêtông cốt thép đúc sẵn được sử dụng dưới dạng những kết cấu chịu lực
như sàn gác, tấm lát vỉa hè, dầm và tấm lát mặt cầu nhịp bé, ống dẫn nước có
đường kính không lớn. Những sản phẩm này thường được chế tạo bằng phương
pháp thủ công với những mẻ trộn bêtông nhỏ bằng tay hoặc những máy trộn loại
bé do đó sản xuất cấu kiện đúc sẵn bằng bêtông cốt thép còn bị hạn chế.
Trong mười năm (1930÷1940) việc sản xuất cấu kiện bêtông cốt thép
bằng thủ công được thay thế bằng phương pháp cơ giới và việc nghiên cứu
thành công dây chuyền công nghệ sản xuất các cấu kiện bêtông cốt thép được áp
1
dụng tạo đièu kiện ra đời những nhà máy sản xuất các cấu kiện bêtông cốt thép

đúc sẵn. cũng trong mười năm này nhiều loại máy trộn xuất hiện, đồng thời
nhiều phương thức đầm chặt bêtông bằng cơ giới như chấn động, cán, cán rung,
li tâm hút chân không được sử dụng phổ biến, các phương pháp dưỡng hộ nhiệt,
sử dụng các phụ gia rắn nhanh, ximăng rắn nhanh cho phép rút ngắn đáng kể
quá trình sản xuất.
Trong những năm gần đây, những thành tựu nghiên cứu về lý luận cũng
như về phương pháp tính toán bêtông cốt thép trên thế giới càng thúc đẩy ngành
công nghiệp sản xuất cấu kiện bêtông cốt thép phát triển và đặc biệt là thành
công của việc nghiên cứu bêtông ứng suất trước được áp dụng vào sản xuất cấu
kiện là một thành tựu có ý nghĩa to lớn. Nó cho phép tận dụng bêtông số hiệu
cao, cốt thép cường độ cao, tiết kiệm được bêtông và cốt thép, nhờ đó có thể thu
nhỏ kích thước cấu kiện, giảm nhẹ khối lượng, nâng cao năng lực chịu tải và khả
năng chống nứt của cấu kiện bêtông cốt thép.
Ngày nay ở những nước phát triển, cùng với việc công nghiệp hoá ngành
xây dựng, cơ giới hoá thi công với phương pháp thi công lắp ghép, cấu kiện
bằng bêtông cốt thép và bêtông ứng suất trước được sử dụng hết sức rộng rãi,
đặc biệt trong ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp với các loại cấu kiện có
hình dáng kích thước và công dụng khác nhau như cột nhà, móng nền, dầm cầu
chạy, vì kèo, tấm lợp, tấm tường. ở nhiều nước có những nhà máy sản xuất đồng
bộ các cấu kiện cho từng loại nhà theo thiết kế định hình.
Bằng những kiến thức đã được học và tích luỹ trong trường Đại học
Xây Dựng em xin được đưa ra phương án : Thiết kế nhà máy cấu kiện bêtông
đúc sẵn công suất 25.000m
3
/năm, chế tạo các sản phẩm :
1. Panel sàn rỗng (lỗ rỗng tiết diện tròn). Công suất 13.000 m
3
/năm.
2. Cọc móng tiết diện vuông (300x300
mm

). Công suất 12.000 m
3
/năm.
Em xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy, cô giáo trong bộ môn công
nghệ Vật Liệu Xây Dựng đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Em rất mong
được sự góp ý của các thầy cô và các bạn.
2
GIỚI THIỆU CHUNG
I.1. GIỚI THIỆU VỀ MẶT BẰNG NHÀ MÁY.
Để lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy, trước hết ta phải tìm hiểu về thị
trường tiêu thụ sản phẩm, để từ đó lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy cho phù
hợp với các nguyên tắc thiết kế công nghiệp. Đó là :
Phải đảm bảo chi phí vận chuyển nguyên vật liệu và tiêu thụ sản phẩm là
thấp nhất, đó là cơ sở để hạ giá thành sản phẩm, tạo sự cạnh tranh với các sản
phẩm cùng loại .
Đồng thời địa diểm xây dựng nhà máy phải không quá gần trung tâm, vì
tại đó không thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên vật liệu, giá thành đất xây
dựng lớn làm tăng chi phí đầu tư ban đầu dẫn đến hiệu quả kinh tế giảm. Đồng
thời địa điểm nhà máy qúa gần trung tâm sẽ không đảm bảo cho vệ sinh môi
trường đô thịvà gây tiếng ồn.
Sau khi nghiên cứu và xem xét các địa điểm xây dựng, tìm hiểu nhu cầu
thực tế xây dựng của các tỉnh thành phố lân cận, cũng như nguồn cung cấp nhiên
liệu, nguyên vật liệu, hệ thống giao thông vận tải. Nhận thấy địa điểm nhà máy
nên đặt tại Xuân Mai – Hà Tây là hợp lý. Vì vậy em đã quyết định xây dựng nhà
máy tại Thị trấn Xuân Mai – Hà Tây, nằm trên đường Hồ Chí Minh và cách
trung tâm Thành phố Hà Nội khoảng 35 km về phía Nam. Đây là vị trí hết sức
thuận lợi vì nó có một số các mặt ưu điểm sau:
Về hệ thống giao thông vận tải:
Nguồn cung cấp vật liệu:
Đá dăm: Đá dăm được lấy từ Hoà Bình với khoảng cách vận chuyển là

20 km, đá dăm được vận chuyển bằng ôtô ben, ôtô tự đổ có gắn rơ moóc .
Cát vàng: Nguồn cung cấp là cát vàng sông Hồng, được vận chuyển về từ
bãi cát đã khai thác với khoảng cách vận chuyển 20 km, cát được chở trên các
ôtô tự đổ có gắn rơmoóc
3
Ximăng: Nguồn cung cấp là nhà máy Ximăng Bút Sơn - Hà Nam.
Ximăng được vận chuyển về nhà máy bằng các ôtô có gắn Stéc chuyên dụng.
Khoảng cách vận chuyển là 60 km
Sắt thép: Nguồn cung cấp là nhà máy gang thép Thái Nguyên sắt thép
được vận chuyển bằng ôtô với khoảng cách vận chuyển là 80 km hoặc các đại lý
trong vùng .
Về tiêu thụ sản phẩm: Thị trường tiêu thụ sản phẩm chính của nhà máy là
Hà Nội và các vùng lân cận. Do thuận tiện về giao thông nên sản phẩm được
vận chuyển dễ dàng, làm giảm chi phí vận chuyển nên tổng giá thành sản phẩm
giảm. Tăng sức cạnh tranh trên thị trường.
Vệ sinh môi trường: Vì địa điểm nhà máy xây dựng cách khu dân cư
chính khoảng 3km, do đó hoạt động của nhà máy ở vị trí này ít ảnh hưởng tới
các hoạt động của sản xuất công nghiệp và sinh hoạt của dân cư. Để đảm bảo vệ
sinh môi trường trong và xung quanh nhà máy ta bố trí trồng nhiều loại cây xanh
làm giảm tiếng ồn.
Kết luận: Việc chọn địa điểm xây dựng nhà máy tại Xuân Mai – Hà Tây
là hợp lý và thuận tiện. Giá thành đất không cao, làm giảm chi phí đầu tư. Điều
kiện cung cấp nguyên vật liệu, lao động và tiêu thụ sản phẩm rất thuận lợi. Các
yếu tố này rất phù hợp với nguyên tắc thiết kế dây chuyền công nghệ.
I.2. CÁC LOẠI SẢN PHẨM NHÀ MÁY SẢN XUẤT
I.2. 1. Panel sàn rỗng( lỗ rỗng tiết diện tròn):
Để tạo hình sản phẩm panel sàn rỗng(lỗ rỗng tiết diện tròn) sử dụng
phương pháp tổ hợp dùng lõi rung.
Các sản phẩm có kích thước là LxBxH:
1. LxBxH= 2980x1590x220 mm. (8 lỗ rỗng, kích thước lỗ rỗng )

2. LxBxH= 5680x1190x220 mm. (6 lỗ rỗng, kích thước lỗ rỗng )
3. LxBxH= 6260x790x220 mm. (4 lỗ rỗng, kích thước lỗ rỗng )
Sử dụng phương pháp này với những ưu điểm cơ bản là tính toàn năng
nhanh chóng thay đổi việc sản xuất của các cấu kiện loại này sang sản xuất cấu
kiện loại khác mà không yêu cầu đầu tư lớn. Với loại cấu kiện sản xuất hàng loạt
4
và bề rộng dưới 3m, chiều dài không quá 12m, chiều cao dưới 1m, công nghệ tổ
hợp dùng bàn rung cho hiệu quả cao khi sản xuất chúng.
Panel sàn rỗng kích thước LxBxH= 2980x1590x220mm ( 8 lỗ rỗng )
Công suất: 5.000m
3
/năm.
Sử dụng bêtông mác: 400 (kg)/cm
3
Cốt liệu D
max
= 20mm
Thép: Dùng thép A
II
.(khung hàn)
Từ bản vẽ sản phẩm :
Khối lượng thép cho một sản phẩm: 90,7(kg)
Khối lượng bêtông cho một sản phẩm:V
sp
V
sp
= V
spđ
- 8.V
lr

- V
t
=1,042- 0,421- 0,0098= 0,612m
3
/sp
5
Panel sàn rỗng kích thước LxBxH= 5860x1190x220 mm. (6 lỗ rỗng )
Công suất: 4.000m
3
/năm.
Sử dụng mác bêtông: 400(kg)/cm
3
.
Cốt liệu D
max
=20mm.
Thép: Dùng thép A
IV
.(ứng suất trước) và thép thường.
Khối lượng thép cho một sản phẩm: 114,3 (kg)/sp.
Khối lượng bêtông cho một sản phẩm:V
sp
V
sp
= V
spđ
- 6.V
lr
- V
t

= 1,534- 0,621- 0,015= 0,898m
3
/sp.
Panel sàn rỗng kích thước LxBxH= 6260x790x220 mm. ( 4 lỗ rỗng )
Công suất: 4.000m
3
/năm.
Sử dụng bêtông mác: 400(kg)/cm
3
.
Cốt liệu có D
max
= 20mm.
Thép: Dùng thép A
IV
.( ứng suất trước) và thép thường
6
Chiều dài của thép:
Khối lượng thép cho một sản phẩm:113,7(kg)/sp.
Khối lượng bêtông cho một sản phẩm:V
sp
.
V
sp
= V
spđ
- 4.V
r
-V
t

=1,15- 0,4424- 0,01=0,71m
3
/sp.
I.2.2.Cọc móng tiết diện vuông.
a) Cọc móng có mũi tiết diện 300x300 dài 8m
+Ký hiệu : C1 – 0,3x0,3
Chế tạo theo phương pháp tổ hợp sử dụng bàn rung.
Sử dụng loại bê tông mác 300.
Công suất: 4.000m
3
/năm.
Sử dụng bêtông mác: 300(kg)/cm
3
.
Cốt liệu có D
max
= 20mm.
Thép: Dùng thép A
II
.( khung hàn ).
b) Cọc nối tiết diện 300x300 dài 8m:
7
Ký hiệu : C2 – 0,3x0,3 , chế tạo theo công nghệ tổ hợp tổ trên bàn rung, sử
dụng bê tông mác 300.
Hình vẽ minh hoạ :
Công suất: 8.000m
3
/năm.
Sử dụng bêtông mác: 300(kg)/cm
3

, cốt liệu có D
max
= 20mm.
Thép: Dùng thép A
II
.( khung hàn ).
Danh mục sản phẩm
ST
T
Ký hiệu
SP
Quy
cách
Mác
BT
Loại
cốt thép
Thể
tích
BT(m
3
)
Khối lg
CT(kg)
Công
ngệ sx
1 PN8 2980x1590 400
Khung
hàn
0,612 90,7

Tổ
hợp
dùng
8
2 PN6 5860x1190 400 ƯS trước
0,898
114,3
3 PN4 6260x790 400 ƯS trước 0,710 113,7
4 C1 Cọc mũi 300
Khung
hàn
0,695 129,6
5 C2 Cọc nối 300
Khung
hàn
0,695 150,6
I.3. yªu cÇu ®èi víi nguyªn vËt liÖu
I.3. 1- Yêu cầu đối với bêtông dùng để sản xuất panel sàn rỗng.
Bêtông để sản xuất các sản phẩm panel sàn rỗng theo phương pháp tổ hợp
lõi rung, nhà máy sử dụng hỗn hợp bêtông cứng, có độ cứng từ 30÷60 giây,
được chế tạo từ cốt liệu chất lượng tốt, cốt liệu hạt lớn nhất không quá 20mm.
Bêtông sử dụng là bêtông mác 400. Yêu cầu đối với từng vật liệu thành phần để
chế tạo hỗn hợp bêtông này như sau :
Ximăng : ximăng được dùng là ximăng poóclăng rắn nhanh, mác 400, ximăng
này ngoài các yêu cầu đã quy định như đối với ximăng thường còn phải thoả
mãn các điều kiện bổ sung sau : Hàm lượng khoáng C
3
A không được quá 6%,
lượng nước tiêu chuẩn của hồ ximăng không quá 26%
Đá dăm : cốt liệu lớn là đá dăm có chất lượng tốt, đá dăm có D

max
= 20 mm. Đá
dăm phải được thí nghiệm về độ ép vỡ ( E
V
). Chỉ tiêu này được xác định dựa
theo tỉ lệ vỡ vụn của đá dăm chứa trong ống trụ thép dưới tác dụng của tải trọng
nhất định và được tính theo công thức sau:
N
d
=
100
m
mm
1
21
×
−
m
1
: Khối lượng mẫu bỏ vào xilanh ( g )
m
2
: Khối lượng mẫu còn sót lại trên sàng ( g )
Đá dăm từ đá gốc có cường độ cao, yêu cầu có độ ép vỡ E
v
≤ 8
Quy định về hình dáng:
Hạt tròn và ô van có khả năng chịu lực lớn, còn hạt thỏi và dẹt khả năng
chịu lực kém. Do vậy yêu cầu hàm lượng các loại hạt dẹt hay thỏi trong đá dăm
9

không được lớn hơn 15%. Ngoài ra các loại hạt yếu bao gồm các loại hạt giòn,
hạt dể phong hóa cũng có tác dụng làm giảm đáng kể cường độ của bê tông. Vì
vậy hàm lượng của các hạt này cũng không được lớn hơn 10% theo trọng lượng.
Hàm lượng tạp chất sét, phù sa trong đá dăm quy định không quá 1%,
hàm lượng hợp chất lưu huỳnh ( SO
3
) không quá 0.5% theo khối lượng.
Tính chất của nguyên liệu đá dăm
Khối lượng thể tích: 2,58 g/cm
3
Khối lượng thể tích xốp : 1450 (kg)/m
3
Hàm lượng bùn sét: 0,78%
Độ nén dập (%): 8
Cỡ hạt lớn nhất (D
max
) = 20mm
Đá dăm yêu cầu phải có đường tích luỹ cấp hạt không vượt ra ngoài miềm
giới hạn được xác định theo quy phạm. Theo quy phạm hàm lượng từng cấp hạt
cốt liệu lớn nằm trong phạm vi sau :
Kích thước hốc sàng
D
min
2
DD
minmax
+
D
max
1,25D

max
Lượng sót tích luỹ
theo % khối lượng
95÷100 40÷70 0÷5
0
10
100
80
60
d
20
40
0
Min
d
Max Min
d
Max
d
Max
1,25d+
2
Cốt liệu nhỏ (Cát) :
Để chế tạo bê tông ta sử dụng cát vàng thuộc họ cát khô có γ
o
≥1500
(kg)/m
3
. Loại cát này thường được sử dụng để chế tạo bê tông mác cao. Thành
phần hoá học chủ yếu của loại cát này là SiO

2
. Yêu cầu cát phải sạch, không lẫn
tạp chất có hại. Tạp chất có hại trong cát chủ yếu là các loại mi-ca, các hợp chất
của lưu huỳnh, các tạp chất hữu cơ và bụi sét.
Mi-ca có cường độ bản thân bé, ở dạng phiến mỏng, lực dính với ximăng
rất yếu. Mi-ca lại dễ phong hoá, nên làm giảm cường độ và tính bền vững của
bêtông, vì thế lượng mi-ca không được quá 0,5%.
Các hợp chất lưu huỳnh gây tác dụng xâm thực hoá học đối với ximăng,
nên lượng của nó trong cát tính quy ra SO
3
không quá 1%.
Tạp chất hữu cơ là xác động vật và thực vật mục nát lẫn trong cát, làm
giảm lực dính kết giữa cát và ximăng, ảnh hưởng đến cường độ, mặt khác có thể
tạo nên axít hữu cơ gây tác dụng xâm thực đến ximăng làm giảm cường độ của
ximăng trên 25%. Nếu cát có chứa nhiều tạp chất hữu cơ thì có thể rửa bằng
nước sạch.
Bụi sét là những hạt bé hơn 0,15mm, chúng bao bọc quanh hạt cát, cản trở
sự dính kết giữa cát và ximăng, làm giảm cường độ và ảnh hưởng đến tính
chống thấm của bêtông .Quy phạm quy định không quá 5%
Độ ẩm của cát là mức độ ngậm nước của cát, đặc tính của cát là thể tích
thay đổi theo độ ẩm, thể tích lớn nhất khi có độ ẩm khoảng 4 ÷7%
Tính chất của nguyên liệu cát:
Khối lượng riêng: 2.62 g/cm
3
Khối lượng thể tích : 1,5 g/cm
3
Độ rỗng: 43.59%
Môđun độ lớn M = 2
Thành phần hạt của cốt liệu nhỏ đảm bảo nằm trong vùng quy phạm, quy
phạm này áp dụng cho cát chế tạo bê tông nặng, đây cũng là loại bê tông nhà

11
máy của chúng ta sản xuất nên ta có thể áp dụng quy phạm này. Sau đây là bảng
quy phạm của cát mà loại cát nhà máy nhập về phải nằm trong vùng quy phạm
này.
Kích thước mắt
sàng,mm
5 2.5 1.2 0.6 0.3 0.15
Lượng cát tích luỹ
Theo quy phạm, A
i
%
0
0 ÷20 15 ÷45 35 ÷70 70 ÷ 90 90 ÷100
0
20
40
60
80
100
0,15
0,3
0,6 1,2
2,5
5,0
0
I.3. 2. Yêu cầu đối với hỗn hợp bêtông dùng để sản xuất cọc móng :
Để sản xuất các sản phẩm cọc móng theo phương pháp bàn rung nhà máy
sử dụng loại hỗn hợp bêtông cứng vừa ĐC = 15”. Cốt liệu dùng để chế tạo là cốt
liệu trung bình. Bêtông sử dụng là bêtông mác 300.
Từ đó ta có yêu cầu đối với từng vật liệu như sau :

Ximăng : ximăng sử dụng là ximăng pooclăng mác PC40, hàm lượng C
3
S từ 50-
60%, và C
2
S là 5-10%, hàm lượng phụ gia silicat hoạt tính trong ximăng không
vượt quá 10%, lương nước tiêu chuẩn của các loại ximăng này không vượt quá
27% để chế tạo hỗn hợp bêtông mác 300.
Cốt liệu lớn (Đá dăm) : đá dăm có chất lượng trung bình, D
max
= 20 mm. Hàm
lượng tạp chất sét, bùn không quá 1%.
12
Cốt liệu nhỏ(Cát) : cốt liệu nhỏ nhà máy sử dụng cùng loại cát để sản xuất panel
sàn rỗng có yêu cầu tương tự như trên.
I.4. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG CHO CÁC SẢN PHẨM :
Để tính cấp phối bêtông ta dùng phương pháp lý thuyết kết hợp với thực
nghiệm.
Với các sản phẩm khác nhau có các chỉ tiêu về kỹ thuật khác nhau. Chính
vì vậy phải thiết lập được phương pháp tính cấp phối sao cho đơn giản và hiệu
quả. Bằng thực nghiệm nhiều tác giả đã đưa ra được quan hệ phụ thuộc cường
độ nén của bêtông với tỷ lệ lượng dùng nước và chất kết dính là một đường cong
quy tắc: R= f(X/N). Hay nói một cách khác mác của bêtông là một hàm phụ
thuộc vào tỷ lệ N/X.
Công thức tiện lợi nhất và được dùng thực tế hiện nay là công thức của
nhà bác học Thuy Sỹ I.Bôlômây và được BG- Skramtaep hoàn thiện. Công thức
thể hiện được sự phụ thuộc giữa cường độ bêtông và tỉ lệ X/N được chuyển háo
thành quan hệ đường thẳng giữa cường độ và tỉ lệ X/N:
R
28

= A.R
x
.(X/N – B) (đơn vị daN/cm
2
).
Trong đó: A : hệ số thực nghiệm đánh giá phẩm chất cốt liệu.
R
x
: cường độ của ximăng.
R
28
: cường độ bêtông ở tuổi 28 ngày.
B = 0,5 khi X/N
≤
2,5.
B = - 0,5 khi X/N > 2,5.
Như vậy ta dùng công thức Bôlômây – Skramtaep để tính toán:
R
28
= A.R
x
(X/N
±
0,5).
Bảng hệ số thực nghiệm đánh giá phẩm chất cốt liệu A, A
1
.
Tính chất cốt liệu A A
1
Phẩm chất tốt 0,55 0,43

Phẩm chất trung bình 0,60 0,40
Phẩm chất kém 0,65 0,37
I.4.1. Bêtông để sản xuất panel sàn rỗng theo phương pháp công nghệ tổ
hợp dùng lõi rung:
Bê tông M400, hỗn hợp bê tông cứng vừa ĐC = 15 giây
13
Vật liệu sử dụng :
Xi măng: PC40;
Đá dăm : chất lượng trung bình, D
max
= 20 mm.
Cát vàng:
Lượng dùng nước.
Với bê tông có D
max
= 20 mm, ĐC = 15” ta có được lượng dùng nước cho
1 m
3
bê tông là: N = 148 (l/m
3
), (biểu đồ hình 5.8 trang 102 sách tài liệu [1]).
Vì cốt liệu lớn sử dụng là đá dăm nên : N = 148 + 15 = 163 l/m
3
.
Lượng dùng xi măng
Theo Bôlômây – Skramtaep có công thức :

5,0
R.A
R

N
X
X
28
+=

Trong đó:
R
28
là cường độ bê tông ở tuổi 28 ngày, ở đây R
28
= 400
R
x
là mác xi măng, R
x
= 400
A là hệ số phụ thuộc vào phẩm chất cốt liệu, với cốt liệu trung bình
A= 0,6

5,0
4006,0
400
+
×
=
N
X
=2,04
Lượng dùng xi măng cho 1 m

3
bê tông là: X =
N
X
. N = 2,04.163 = 332,5
((kg)/m
3
)
Đối với hỗn hợp bê tông cứng vừa lấy K
d
= 1,2
Xác định lượng dùng đá.
D =
1)1K.(r
.1000
dd
Vd
+−
δ
Trong đó:
δ
vđ
: Khối lượng thể tích đổ đống của đá δ
vđ
= 1,45 g/cm
3
δ
d
: Khối lượng riêng của đá δ
d

= 2,7 g/cm
3
r
d
: Độ rỗng của cốt liệu lớn
14
r
d
= 1 -
d
vd
δ
δ
= 1 -
7,2
45,1
= 0,46%
⇒ Đ =
1328
1)12,1(46,0
45,11000
=
+−×
×
((kg))
Xác định lượng dùng cát.
C = [ 1000 - (
dNX
DNX
δ

+
δ
+
δ
)].δ
c
Trong đó:
δ
x
: Khối lượng riêng của xi măng và δ
x
= 3,1 (kg)/l
δ
n
: Khối lượng riêng của nước và δ
n
= 1 (kg)/l
δ
d
: Khối lượng riêng của đá và δ
d
= 2,7 (kg)/l
δ
c
: Khối lượng riêng của cát và δ
c
= 2,65 (kg)/l
⇒ C = [ 1000 - (
7,2
1328

1
163
1,3
5,332
++
)]×2,65 = 630 ((kg))
Mức ngậm cát (tỷ lệ lượng dùng cát trong hỗn hợp cốt liệu) là:
m
c
=
32,0
1328630
630
=
+
=
+ DC
C
Ta điều chỉnh về cấp phối chuẩn với m
c
= 0,32. (bảng 5.6 trang 98 tài liệu [1]).
C = ( 630+1328 ).0,32 = 685 (kg)
D = ( 630+1328 ) - 685 = 1273 (kg)
Vậy cấp phối chuẩn của hỗn hợp bê tông là
X : C : D : N = 332,5 : 685: 1273 : 163
X : C : D : N = 1 : 2,06 : 3,83 : 0,49
Tính cấp phối ở điều kiện tự nhiên với :
W
c
= 5% ; W

d
= 2%
Lượng đá cần dùng là
D =
1299
2100
1273100
=
−
×
((kg))
Lượng nước trong đá dăm là : N
d
= 1299×2% = 25,98 lít
Lượng cát cần dùng là :
15
C =
5100
685100
−
×
= 721 ((kg))
Lượng nước trong cát là : N
c
= 721.5% = 36,05 lít
Lượng nước thực tế là : N = 163 - (25,98 + 36,05) = 100,1 lít
Cấp phối tự nhiên của hỗn hợp bê tông mác 400 là
X : C : D : N = 332,5 : 721 : 1299 : 100,1
X : C : D : N = 1 : 2,17 : 3,9 : 0,3
I.4.2. Mác bê tông 300 # để sản xuất cọc móng :

*Nguyên vật liệu để sản xuất gồm :
+Xi măng PC40
ρ
x
= 3,1 (g/cm
3
) khối lượng riêng của xi măng
γ
ox
= 1,2 (g/cm
3
)
+ Đá dăm ; D
max
= 20 (mm)
ρ
đ
= 2,7 (g/cm
3
)
γ
ođ
= 1,45(g/cm
3
)
W
đ
=2%
+ Cát vàng ρ
c

= 2,65 (g/cm
3
)
γ
oc
= 1,6 (g/cm
3
)
W
c
=5%
*Xác định tỷ lệ X /N theo công thức Bô lô mây -S kam ta ép
Với bê tông có D
max
= 20 mm, ĐC = 15” ta có được lượng dùng nước cho 1 m
3
bê tông là: N = 148 (l/m
3
), (biểu đồ hình 5.8 trang 102 sách tài liệu [1]).
Vì cốt liệu lớn sử dụng là đá dăm nên : N = 148 + 15 = 163 l/m
3
.

75,15,0
6,0.400
300
5,0
.
=+=+=
x

b
RA
R
N
X
((kg))
Trong đó ; R
x
= 400
R
b
= 300 Mác bê tông
A = 0,6 Đối với vật liệu có phẩm chất trung bình
Vậy lượng dùng xi măng là ;
16

28516375,1 === xN
N
X
X
((kg))
Lượng dùng đá dăm cho 1 m
3
bê tông là ;

1)1(
.1000
+−
=
dd

vd
kr
D
ρ

Trong đó : r
đ
.Độ rỗng của cốt liệu (với r
đ
=0,46 được tính ở trên )
k
d
=1,2.Hệ số dư của vữa trong bê tông ( đối với bê tông cứng)

)(1328
1)12,1(46,0
1450
kgD
=
+−
=

Lượng dùng cát ;
C = [1000 - (
adax
D
N
X
γγ
++

)].
c
ρ
C = [1000 - (
7,2
1328
163
1,3
285
++
)].
65,2

= 671((kg)).
Vậy cấp phối sơ bộ là:

X
N
X
D
X
C
:::1
= 1:2,35:4,66: 0,57
Tính cấp phối ở điều kiện tự nhiên với :
W
c
= 5% ; W
d
= 2%

Lượng đá cần dùng là
D =
1355
2100
1328100
=
−
×
((kg))
Lượng nước trong đá dăm là : N
d
= 1355×2% = 27,1 lít
Lượng cát cần dùng là :
C =
5100
671100
−
×
= 706 ((kg))
Lượng nước trong cát là : N
c
= 706x5% = 35,3 lít
Lượng nước thực tế là : N = 163 - (27,1 + 35,3) = 100,6 lít
Cấp phối tự nhiên của hỗn hợp bê tông mác 300 là
X : C : D : N = 285 : 706 : 1355 : 100,6
17

X
N
X

D
X
C
:::1
= 1 : 2,48 : 4,75 : 0,35
Vật liệu
Mác bêtông
Xi măng
((kg))
Cát
((kg))
Đá
((kg))
Nước
(lít)
300 ( ĐC = 15” ) 285 706 1355 100,6
400 ( ĐC = 15” ) 332,5 721 1299 100,1
I.5. KÕ ho¹ch s¶n xuÊt cña nhµ m¸y
Số ngày làm việc thực tế trong một năm
N = 365 - ( x+y+z )
Trong đó:
365 : Số ngày trong năm
x : Số ngày nghỉ chủ nhật : 52 ngày
y : Số ngày nghỉ lễ tết : 8 ngày
z : Số ngày nghỉ bảo dưỡng, sửa chữa : 5 ngày
Từ đó ta có số ngày làm việc thực tế trong năm :
N = 365 - ( 52 + 8 + 5 ) = 300 ngày
Số ca sản xuất trong một ngày với phân xưởng tạo hình : 2 ca/ngày
Số ca sản xuất trong một năm : 2×300 = 600 ca/năm
Số giờ sản xuất trong ca : 7,5 giờ/ca

Số giờ sản xuất trong một năm : 600×7,5 = 4500 ( giờ/năm ).
Số ca sản xuất trong một ngày với phân xưởng trộn hỗn hợp bêtông là 2 ca
Số ca làm việc trong một ngày với phân xưởng dưỡng hộ bêtông là 3 ca.
I.6. SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ TOÀN NHÀ MÁY.
18
PHẦN II
THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ
II.1. TIẾP NHẬN VÀ BẢO QUẢN NGUYÊN VẬT LIỆU
II.1.1. Kế hoạch cung cấp các loại nguyên vật liệu.
Nhà máy cấu kiện bêtông đúc sẵn công suất 25.000m
3
/năm. Sản xuất các
sản phẩm:
- Sản phẩm 1: Panel sàn rỗng(lỗ rỗng tiết diện tròn) công suất 13.000m
3
/năm .
Kích thước 2980x1590x220 .Công suất 5000m
3
/năm.
Kích thước 5680x1190x220 .Công suất 4000m
3
/năm.
Kích thước 6260x790x220 .Công suất 4000m
3
/năm.
- Sản phẩm 2: Cọc móng tiết diện vuông, công suất 12.000m
3
/năm.
Cọc mũi C1 : Công suất 4.000m
3

/năm.
Cọc nối C2 :Công suất 8.000m
3
/năm.
Lượng dùng nguyên vật liệu trong năm được xác định bằng cách tính toán
khối lượng bêtông với cấp phối của mỗi loại sản phẩm lượng dùng vật liệu được
xác định và thống kê trong bảng sau.
Bảng thống kê lượng dùng ximăng ( tấn ).
Loại sản phẩm
Mác
ximăng
Kế hoạch làm việc
Năm Ngày Ca Giờ
Panel sàn rỗng; mác 400
#
400 4323 14,41 7,21 0,962
Cọc móng; mác 300
#
400 3420 11,4 5,7 0,76
Tổng khối lượng 7743 25,81 12,71 1,722
19
Bảng thống kê lượng dùng đá ( tấn ).
Loại sản phẩm
D
max
(mm)
Kế hoạch làm việc
Năm Ngày Ca Giờ
Panel sàn rỗng; mác 400
#

20 16887 56,29 28,15 3,75
Cọc móng; mác 300
#
20 16260 54,2 27,1 3,62
Tổng khối lượng 33147 110,49 55,25 7,37
Bảng thống kê lượng dùng cát ( tấn ).
Loại sản phẩm
Kế hoạch làm việc
Năm Ngày Ca Giờ
Panel sàn rỗng; mác 400
#
9373 31,24 15,62 2,10
Cọc móng; mác 300
#
8472 28,24 14,12 1,89
Tổng khối lượng 17845 59,48 29,74 3,99
Từ bảng thống kê lượng dùng vật liệu trên ta xác định lượng dùng các vật
như sau:
Vật liệu
Kế hoạch cung cấp vật liệu (tấn)
Năm Ngày Ca Giờ
PC40 7734 25,77 12,88 1,72
Cát 17845 59,48 29,74 3,99
Đá 33147 110,49 55,25 7,37
Lượng dùng vật liệu có tính đến hao hụt.
Sơ đồ cung cấp nguyên vật liệu và hao hụt qua các công đoạn
20
Ximăng
Vận chuyển (xúc tác)
Silô ximăng (0,5%)

Dỡ tải
Bơm khi nén
Bunke ximăng(0,5%)
Cốt liệu (Cát,Đá)
Vận chuyển
Bunke tiếp nhận
Kho cốt liệu (2%)
Băng tải
Bunke
Trộn (0,5%)
Vận chuyển tạo hình (0,5%)
Sản phẩm
Định lượng (0,5%)
ximăng(0,5%)
Định lượng (1%)
ximăng(0,5%)
Tính cân bằng vật chất:
+) Lượng vật liệu cần cung cấp cho quá trình tạo hình trong năm.
Q
th
= Q + n
1
Q = Q(1+n
1
).
Trong đó: Q
th
là lượng vật liệu cung cấp cho quá trình tạo hình
n
1

là hao hụt tại khâu vận chuyển tạo hình (n
1
= 0,5%).
Vật liệu Q
th
(tấn) PC40 Đá Cát
Khối lượng (tấn) 7773 33313 17934
+) Lượng nguyên vật liệu cung cấp cho quá trình trộn bêtông.
Q
tr
= Q
th
(1+n
2
).
21
Trong đó: Q
tr
là lượng nguyên vật liệu cung cấp cho quá trình trộn
n
2
là hao hụt trong quá trình trộn bêtông (n
2
= 0,5%).
Vật liệu PC40 Đá Cát
Khối lượng (tấn) 7812 33480 18023
Lượng ximăng đưa vào cân định lượng: Q
đl
Q
đl

= Q
tr
(1+n
3
).
n
3
là hao hụt tại cân định lượng (n
3
= 0,5%).
Q
đl
= 7812.(1+0,005) = 7851 (tấn)
Lượng ximăng vào bunke: Q
bk
Q
bk
= Q
đl
(1+ n
4
).
n
4
là hao hụt tại bunke (n
4
= 0,5%).
Q
bk
= 7815.(1+0,005) = 7890 (tấn)

Lượng ximăng đưa vào kho Silô là Q
n
( lượng ximăng cung cấp cho nhà máy
trong một năm).
Q
n
= Q
bk
(1+n
5
).
n
5
là hao hụt tại kho Silô ( n
5
=0,5%).
Q
n
= 7890.(1+0,005) = 7929 (tấn)
Lượng cốt liệu đưa vào cân định lượng:
hao hụt tại cân định lượng là n
6
=1%.
Vật liệu Đá dăm Cát
Khối lượng (tấn) 33815 18203
Lượng cốt liệu cần cung cấp cho nhà máy trong một năm:
hao hụt tại kho cốt liệu là n
7
= 2%.
Vật liệu Đá dăm Cát

Khối lượng (tấn) 34491 18567
Bảng kế hoạch cung cấp nguyên vật liệu cho nhà máy (đã tính đến hao hụt)
Vật liệu
Kế hoạch cung cấp nguyên vật liệu cho nhà máy(tấn)
Năm Ngày Ca Giờ
22
PC40 7929 26,43 13,22 1,76
Đá dăm 34491 114,97 57,49 7,67
Cát 18567 61,89 30,95 4,13
II.1.2. Công nghệ vận chuyển bốc dỡ và bảo quản ximăng .
a) Quá trình công nghệ.
Để chống sự xâm nhập của hơi nước, nên kho xi măng cần thiết phải là
kho kín. Hiện nay trong nước ta có các loại kho chứa xi măng rời và kho chứa xi
măng đã đóng bao.
Để bảo quản xi măng thường dùng các loại kho sau:
• Kho thủ công: Dùng để dự trữ xi măng ở dạng đóng bao, thường bố trí
ngay ở tầng 1 để thuận tiện cho việc bốc dỡ và sử dụng xi măng. Nền và tường
kho phải được chống thấm tốt.
• Kho xi măng cơ giới hoá: kho xi măng cơ giới hoá bao gồm 2 loại kho là
kho Bunke và kho Silô.
+ Kho Bunke: Có dung tích từ 250 – 1000 tấn, thường được xây dựng cho các
nhà máy bê tông công suất bé, loại kho này gồm hàng loạt Bunke tiết diện hình
chữ nhật, hình vuông hoặc hình tròn, mỗi cái đều có đáy dỡ tải. Loại kho này có
nhược điểm là hệ số sử dụng diện tích không cao, mức độ cơ giới hoá và tự
động hoá thấp.
+ Kho Silô: Hiện nay để bảo quản xi măng trong nhà máy người ta thường dùng
kho Silô. Các loại kho này thường được thiết kế định hình, kho Silô được làm
bằng thép hoặc bê tông cốt thép có tiết diện tròn hoặc vuông, đường kính từ 1,5
– 5 m, Xi lô bằng thép có đường kính từ 3 – 10 m. Thể tích kho phụ thuộc vào
cách vận chuyển xi măng về nhà máy, số ngày dự trữ trong kho, thông thường V

= 100 ÷ 1500 tấn. Silô bằng thép có thể di chuyển và tháo dỡ được.
Với điều kiện khí hậu nước ta và với điều kiện sản xuất của nhà máy ta
nên chọn kho kiểu Silô. Ưu điểm của kho này là bốc dỡ xi măng nhanh chóng,
cơ khí hoá và tự động hoá cao, đảm bảo chất lượng xi măng. Dùng loại kho này
cho phép ta giảm được chi phí bao bì, tiết kiệm một khoản tiền khá lớn, có ảnh
hưởng đến công tác sản xuất và vận chuyển xi măng. Vận chuyển ximăng bằng
23
phương pháp khí nén thông thoáng cho phép giảm hao tốn năng lượng điện tăng
tốc độ vận chuyển ximăng không khí lên 10 – 20 lần. Thiết bị vận chuyển
ximăng bằng khí nén thông thoáng theo phương ngang với độ nghiêng 3 – 7
0
.ống dẫn ximăng làm việc dựa trên độ chảy của vật liệu dạng bột ở trạng thái
bão hoà không khí nén. Không khí nén đưa vào ống dẫn ximăng dưới dạng tia
nhỏ, do đó tách rời các hạt ximăng, thay lực ma sát giữa các hạt ximăng bằng
lực ma sát giữa ximăng với không khí. Hỗn hợp ximăng – khí vận chuyển được
trong ống dẫn gần như dòng chất lỏng nên có thể vận chuyển được xa. Ống dẫn
khí nén thông thoáng được chia làm 2 phần theo chiều cao, phần trên vận
chuyển ximăng được ngăn cách với phần dưới chứa khí nén bằng các màng ngăn
thấm khí đặc biệt. Khí nén được đưa vào phần dưới nhờ quạt áp lực 400 –
500mm cột nước thuỷ ngân. Ximăng được đưa vào phần trên qua cửa nạp. Thiết
bị này sử dụng có hiệu quả để vận chuyển ximăng liêu tục và trực tiếp vào
bunke trung gian của phân xưởng trộn khi quãng đường vận chuyển không xa
quá. Tuy vậy dùng kho Silô cũng có một số nhược điểm cần khắc phục như chi
phí đầu tư xây dựng, công nghệ máy móc thiết bị lớn. Nhưng xét về mặt lâu dài
ta nên đầu tư xây dựng loại kho xi măng Silô này.
Thuyết minh quá trình công nghệ:
Xi măng rời được bơm từ ô tô lên thẳng nóc Silô, ở đây hỗn hợp xi măng
và không khí được đưa thẳng vào Silô chứa xi măng, xi măng rơi xuống, bụi và
không khí sẽ theo ống dẫn ra buồng lọc bụi, Silô có áp lực nên khi tháo dỡ xi
măng, mở van xả thì xi măng sẽ tự chảy xuống vít tải đặt ở phía dưới. Từ đó xi

măng được vít tải đưa lên máy bơm khí nén để vận chuyển lên lầu trộn. Nếu cần
đảo xi măng trong Silô thì chỉ cần đưa xi măng từ Silô lên máy bơm để lại bơm
ngược lên Silô. Đây là một quá trình tuần hoàn.
24
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA KHO XI MĂNG KIỂU XILÔ
b.Tính toán công nghệ và chọn trang thiết bị vận chuyển và bảo quản
ximăng.
b.1. Kho ximăng.
Tính thể tích kho cần thiết.
• Khối lượng PC40 cần dự trữ là: Q = 26,43.z
Trong đó z là số ngày dự trữ (z=10 ngày).
Q = 26,43.10 = 264,3 (tấn)
25
d
d
h
h
h
2
1
Ximăng vận chuyển bằng ôtô Stéc
Thiết bị dỡ tải bơm khí nén (đặt trên ôtô)
Kho Silô
Thiết bị dỡ tải (máy nén khí thông thoáng)
Bơm vít xoắn khí nén
Trạm trộn bêtông