Mô hình hóa trường nhiệt độ trong buồng dưỡng hộ ngói vật liệu xi măng cát cốt sợi polyme bằng hàm dạng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGUYỄN VĂN THỊNH

MÔ HÌNH HÓA TRƯỜNG NHIỆT ĐỘ TRONG BUỒNG
DƯỠNG HỘ NGÓI VẬT LIỆU XI MĂNG -CÁT - CỐT SỢI
POLYME BẰNG HÀM DẠNG
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
Mã ngành: 7905218

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT CƠ KHÍ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1. TS: Đỗ Thế Vinh
2. PGS – TS Phạm Thành Long

Thái Nguyên, 2020

1i


MỤC LỤC
Mục lục ................................................................................................................ ii
Danh mục hình ảnh ........................................................................................... iv
Danh mục bảng ................................................................................................... vi
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... vii
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ viii
Chương 1 TỔNG QUAN ................................................Error! Bookmark not defined.

1.1 Đặt vấn đề .................................................................................................................9
1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ...............................................................................10
1.3 Phương pháp nghiên cứu .........................................................................................11
1.4 Dự kiến kết quả đạt được ........................................................................................11
1.5 Sơ lược về ngói xi măng cát cốt sợi polyme ...........................................................11
1.5.1 Ngói và một số công nghệ làm ngói: ..................................................................11
1.5.2 Yêu cầu kỹ thuật của ngói dùng làm vật liệu xây dựng: .....................................13
1.5.3. Quy trình công nghệ sản xuất ngói xi măng cát cốt sợi polyme: ........................17
1.5.3 Buồng dưỡng hộ ngói và vận hành buồng dưỡng hộ: .........................................19
CHƯƠNG 2. HÀM DẠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA TRƯỜNG VÔ
HƯỚNG .......................................................................................................................26
2.1 Mở đầu ....................................................................................................................26
2.3 Một số phương pháp nội suy ...................................................................................27
2.3.1 Phương pháp nội suy sử dụng hàm dạng lý thuyết ..............................................27
2.3.2 Phương pháp nội suy sử dụng hàm dạng thực nghiệm ........................................29
2.4 So sánh và lựa chọn hàm dạng phù hợp ..................................................................31
2.4.1 Mô tả thiết bị đo: ..................................................................................................31
2.4.2 So sánh và lựa chọn phương pháp nôi suy với bài toán trường nhiệt độ .............35
2.5 Bài toán thuận nghịch dựa trên mô hình trường .....................................................38
2.5.1 Bài toán thuận ......................................................................................................38
2.5.2 Bài toán nghịch ....................................................................................................38
2.5.3 Phương pháp GRG ...............................................................................................39

2ii


2.5.4 Trình tối ưu solver của Excel ...............................................................................43
Chương 3. XÁC ĐỊNH HÀM DẠNG TỐI ƯU TRONG BÀI TOÁN NỘI SUY
NHIỆT ĐỘ VỚI HÀM DẠNG THỰC NGHIỆM ....................................................54
3.1 Đo khảo sát nhiệt độ tại buồng dưỡng hộ ngói .......................................................54

3.1.1 Đo và xử lý dữ liệu ...............................................................................................56
3.2 Bài toán thuận và bài toán nghịch trên mô hình trường nhiệt độ ............................72
3.2.1 Bài toán thuận ......................................................................................................72
3.2.2 Bài toán nghịch ....................................................................................................73
Chương 4. KẾT LUẬN ...............................................................................................77
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................79

3 iii


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.2 Sản xuất ngói bằng dây chuyền cán ép liên tục .............................................13
Hình 1.3. Hình dạng và biên dạng ngói lợp xi măng theo TCVN 1453 : 1986 ............14
Hình 1.4 Mặt cắt ngang sản phẩm ngói ........................................................................16
Hình 1.5Quy trình sản xuất ngói xi măng cát cốt sợi polyme ......................................18
Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ thiết bị ngói xi măng cát cốt sợi polyme ...........................18
Hình 1.7 Biểu đồ quan hệ giữa nhiệt độ và cường độ nén của ngói xi măng ...............21
Hình 1.8 Biểu đồ quy trình dững hộ nhiệt ẩm ngói xi măng .......................................21
Hình 2.1 Trọng số ảnh hưởng cường độ của các nguồn riêng biệt tới điểm khảo sát ..27
Hình 2.2 Hệ tọa độ ( r,s,t) cho các hàm định dạng........................................................28
Hình 2.4 Nguyên lý thanh lưỡng kim ...........................................................................32
Hình 2 .6 Nhiệt điện trở NTC .......................................................................................34
Hình 2.7 Mô hình đo buồng dưỡng hộ và đường khảo sát nhiệt độ 9 điểm phía trong 36
Bảng 2.1.Kết quả nội suy theo hai phương pháp và kết quả đo được...........................37
Hình 2.8 Kết quả nội suy theo hai phương pháp và kết quả đo đối chứng ..................37
Hình 2.9 Cài đặt bổ sung gói Solver cho ứng dụng tối ưu ............................................44
Hình 2.10 Giao diện bài toán để nhập số liệu ..............................................................44
Hình 2. 11 Nhập dữ liệu theo địa chỉ đã khởi tạo sẵn ..................................................45
Hình 2.12 khai báo hàm mục tiêu qua các địa chỉ f1 đến f6 .........................................46
Hình 2. 13 Hộp thoại Solver .........................................................................................46

Hình 2. 14 Chỉ định mục tiêu bằng chuột .....................................................................47
Hình 2. 15 Chỉ định các địa chỉ biến khớp bằng con trỏ ...............................................47
Hình 2. 16 Khai báo các loại ràng buộc với biến khớp .................................................48
Hình 2. 17: Khai báo các tùy chọn khác cho bài toán ...................................................48
Hình 2.18 Tùy chọn hiển thị kết quả .............................................................................52
Hình 3.1Sơ đồ cấp hơi buồng dưỡng hộ ngói ...............................................................54
Hình 3.2 Buồng dưỡng hộ gắn cảm biến nhiệt độ khảo sát phía trong và bộ thiết bị đo .... 55
Hình 3.3 Mô hình buồng dưỡng hộ gắn cảm biến nhiệt độ khảo sát phía trong ...........55
Hình 3.4 Tọa độ các điểm gắn cảm biến .......................................................................56

iv4


Hình 3.5 Biểu đồ nhiệt độ buồng dưỡng hộ sau 1/8 thời gian đẳng nhiệt ....................58
Hình 3.6 Biểu đồ nhiệt độ buồng dưỡng hộ sau 1/4 thời gian đẳng nhiệt ...................59
Hình 3.7 Biểu đồ nhiệt độ buồng dưỡng hộ sau 3/8 thời gian đẳng nhiệt ....................60
Hình 3.8 Biểu đồ nhiệt độ buồng dưỡng hộ sau 1/2 thời gian đẳng nhiệt ....................61
Hình 3.9 Biểu đồ nhiệt độ buồng dưỡng hộ sau 5/8 thời gian đẳng nhiệt ....................62
Hình 3.11 Biểu đồ nhiệt độ buồng dưỡng hộ sau 7/8 thời gian đẳng nhiệt ..................64
Hình 3.12 Biểu đồ nhiệt độ buồng dưỡng hộ kết thúc thời gian đẳng nhiệt .................65
Hình 3.13 Biểu đồ nhiệt của buồng dưỡng hộ qua hàm dạng thực nghiệm ..................71
Hình 3.3 Nhiệt độ nội suy và nhiệt độ đo thực tế tại các điểm khảo sát .......................73
Hình 3.4 Tọa độ một số điểm yêu cầu khi chạy trên solver với bài toán (10) ..............75
Hình 3.5 Giá trị giới hạn về nhiệt của miền khảo sát ....................................................75

v5


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Bảng kích thước ngói lợp xi măng cát theo TCVN 1453 : 1986 (đơn vị mm).....14

Bảng 1.2 Các khuyết tật cho phép của ngói lợp xi măng theo TCVN 1453 : 1986......15
Bảng 1.3 Yêu cầu về kích thước của ngói phẳng, ngói sóng ........................................15
Bảng 1.4 Đặc tính chống chịu của ngói phẳng và ngói sóng ........................................16
Bảng 1.5 Tóm tắt quy trình dưỡng hộ nhiệt ẩm ............................................................21
Bảng 2.1.Kết quả nội suy theo hai phương pháp và kết quả đo được ..........................37
Bảng 2. 2: Các thuật ngữ của công cụ Solver trên giao diện chương trình ..................49
Bảng 2.3: Ý nghĩa của tự chọn trong Option của công cụ Solver ................................51
Bảng 3.1: Kết quả khảo sát nhiệt tại thời điểm 1/8 thời gian đẳng nhiệt ......................58
Bảng 3.2: Kết quả khảo sát nhiệt tại thời điểm 1/4 thời gian đẳng nhiệt ......................59
Bảng 3.3: Kết quả khảo sát nhiệt tại thời điểm 3/8 thời gian đẳng nhiệt ......................60
Bảng 3.4: Kết quả khảo sát nhiệt tại thời điểm 1/2 thời gian đẳng nhiệt ......................61
Bảng 3.5: Kết quả khảo sát nhiệt tại thời điểm 5/8 thời gian đẳng nhiệt ......................62
Bảng 3.6: Kết quả khảo sát nhiệt tại thời điểm 3/4 thời gian đẳng nhiệt ......................63
Bảng 3.7: Kết quả khảo sát nhiệt tại thời điểm 7/8 thời gian đẳng nhiệt ......................64
Bảng 3.8: Kết quả khảo sát nhiệt tại thời điểm cuối thời gian đẳng nhiệt ....................65
Bảng 3.9: Kết quả khảo sát đẳng nhiệt tại P9.1(1150,552,0).......................................66
Bảng 3.10: Kết quả khảo sát đẳng nhiệt tại P9.2(3450,1575,0)...................................66
Bảng 3.11: Kết quả khảo sát đẳng nhiệt tại P9.3(3450,1575,-1900) ...........................66
Bảng 3.12: Kết quả khảo sát đẳng nhiệt tại P9.4(1150,552,-1900) .............................67
Bảng 3.13: Kết quả khảo sát đẳng nhiệt tại P9.5(2300,1050,-1400) ...........................67
Bảng 3.14: Kết quả khảo sát đẳng nhiệt tại P9.6(2300,1050,-614.85) ........................67
Bảng 3.15: Kết quả khảo sát đẳng nhiệt tại P9.7(1533.364,1399.439,-1330) .............68
Bảng 3.16: Kết quả khảo sát đẳng nhiệt tại P9.8(3066.636,699.9825,-950) ...............68
Bảng 3.17: Kết quả khảo sát đẳng nhiệt tại P9.9(2300,1050,-950) .............................68
Bảng 3.18: Quan hệ giữa điểm khảo sát và hệ số ảnh hưởng ở trạng thái dừng ..........69
Bảng 3.19 Các hàm ảnh hưởng sau khi hồi quy ...........................................................70
Bảng 3.20 Cường độ ngẫu nhiên trong quá trình đẳng nhiệt ........................................70
Bảng 3.21. Cường độ nhiệt tại mỗi nguồn ....................................................................72

vi

6


LỜI CAM ĐOAN
Học viên : Nguyễn Văn Thịnh
Học viên: Lớp CHCK-K21, Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp – Đại
học Thái Nguyên
Nơi ở: Sơn Đông – Lập Thạch – Vĩnh Phúc
Tên đề tài luận văn thạc sỹ: “Mô hình hóa trường nhiệt độ trong buồng
dưỡng hộ ngói vật liệu xi măng-cát-cốt sợi polyme bằng hàm dạng”.
Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí
Mã ngành: 7905218
Sau hai năm học tập, rèn luyện và nghiên cứu tại trường, em lựa chọn thực
hiện đề tài luận văn thạc sỹ: “Mô hình hóa trường nhiệt độ trong buồng dưỡng hộ
ngói vật liệu xi măng-cát-cốt sợi polyme bằng hàm dạng”.
Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của Thầy giáo PGS-TS Phạm Thành
Long, thầy giáo TS Đỗ Thế Vinh và sự nỗ lực của bản thân, đề tài đã được hoàn
thành.
Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân em. Các số liệu,
kết quả có trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ
một công trình nào khác.
Học viên

Nguyễn Văn Thịnh

7
vii


LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian học và làm đề tài thạc sỹ, tôi đã nhận được tiếp thu về kiến thức,
phương pháp tư duy, phương pháp luận của các giảng viên trong trường. Tôi cũng được
quan tâm rất lớn của Nhà trường, khoa Cơ khí, các thầy cô giáo Trường Đại học kỹ thuật
công nghiệp – Đại học Thái Nguyên và các bạn cùng lớp.
Để có thể hoàn thành luận thạc sỹ văn một cách hoàn chỉnh, bên cạnh sự cố gắng
lỗ lực của bản thân còn có sự hướng dẫn nhiệt tình của quý Thầy Cô, cũng như sự động
viên ủng hộ của gia đình và bạn bè trong suốt thời gian học tập nghiên cứu và thực hiện
luận văn thạc sỹ.
Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy giáo PGS-TS Phạm Thành Long,
thầy giáo TS. Đỗ Thế Vinh, hai thầy đã hết lòng giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất
cho tôi hoàn thành luận văn này. Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến toàn thể quý
thầy cô trong khoa Cơ khí Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp – Đại học Thái Nguyên
đã tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi
nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập nghiên cứu và cho đến khi hoàn thành đề tài
luận văn.
Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến thầy Nguyễn Hữu Thắng – Giảng viên Trường
Đại học kỹ thuật công nghiệp – Đại học Thái Nguyên, anh Hoàng Anh Sơn Trưởng phòng
Kỹ Thuật - Viện Cơ điện tử CIE (MICIE)- Thuộc Công ty CP Tập đoàn Xây dựng và thiết
bị công nghiệp đã không ngừng hỗ trợ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời
gian nghiên cứu và thực hiện luận văn.
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn đến gia đình, các anh chị và các bạn đồng
nghiệp đã hỗ trợ cho tôi rất nhiều trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện
đề tài luận văn thạc sĩ một cách hoàn chỉnh.
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 05 năm 2020
Học viên thực hiện

Nguyễn Văn Thịnh

viii 8

Chương 1: MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Ngói là vật liệu xây dựng phổ biến từ quá khứ đến hiện tại, nó phù hợp với nhiều
kiểu kiến trúc từ bình dân đến các không gian sang trọng và đặc biệt được ưu thích bởi
khả năng cách nhiệt tự nhiên. Với các công nghệ truyền thống, ở đó người ta sử dụng
đất sét và nung ngói bằng các nguồn nhiệt sinh ra từ nhiên liệu hóa thạch hoặc vật liệu
hữu cơ như than củi việc này vừa gây ổ nhiễm khí thải, nước thải và sử dụng tài nguyên.
Ngày nay do nhu cầu vật liệu xây dựng gia tăng mạnh mẽ cộng với áp lực bảo vệ môi
trường, các loại vật liệu xây dựng như gạch, ngói chuyển sang sử dụng các vật liệu và
công nghệ không nung phi kiểu truyền thống. Tại Việt Nam theo phê duyệt của Thủ
Tướng Chính Phủ về quy hoạch tổng thể phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam đến
năm 2020 và định hướng đến năm 2030 (số 1469/QĐ-TTg ngày 22/8/2014): ngành vật
liệu xây dựng sẽ được ưu tiên phát triển theo hướng ổn định bền vững trên cơ sở sử
dụng tài nguyên hiệu quả, ứng dụng các công nghệ hiện đại tiết kiệm nguyên, nhiên
liệu, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và nâng cao công suất, chất lượng sản phẩm. Trong
quyết định này vật liệu xi măng cát được đặc biệt chú trọng vì nguồn nguyên liệu phong
phú đồng thời đáp ứng được tiêu chí sản xuất xanh và sản phẩm phù hợp với đặc điểm
khí hậu, tập quán xây dựng của Việt Nam.
Đề tài độc lập cấp nhà nước tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo dây chuyền đồng bộ tự
động cán ép liên tục ngói xi măng - cát- cốt sợi polyme” mã số tài: ĐTĐLCN.18/17 là một
công trình có mục đích tạo ra một dây chuyền sản xuất ngói không nung với vật liệu là xi
măng, cát và sợi polyme do Tổ chức Chủ trì: Viện Cơ điện tử CIE (MICIE)- Thuộc Công
ty CP Tập đoàn Xây dựng và thiết bị công nghiệp
Địa chỉ tổ chức: Tầng 19, Tòa nhà Gelex, số 52 Phố Lê Đại Hành - Quận Hai Bà
Trưng -TP Hà Nội
Chủ nhiệm Đề tài: KS Hoàng Anh Sơn thực hiện.
Nội dung của đề tài này là nghiên cứu thiết kế, chế tạo dây chuyền sản xuất ngói
không nung hoàn thiện từ khâu trộn tự động nguyên liệu, cán ép tạo hình, dưỡng hộ và
tách lấy ngói.

9


Đề tài luận văn này là một phần của đề tài độc lập cấp nhà nước nói trên và chỉ tập
trung nghiên cứu phương pháp xây dựng trường nhiệt độ trong buồng dưỡng hộ ngói
qua đó điều khiển nguồn nhiệt cấp vào buồng dưỡng theo chế độ hợp lý , cụ thể là đo
sự phân bố của trường nhiệt độ trong buồng dưỡng dựa trên kỹ thuật mô hình hóa bằng
hàm dạng. Đây là khâu không chỉ đẩy nhanh quá trình rắn hóa vật liệu sau khi ép để
tăng năng suất mà còn quyết định đến độ đồng đều của sản phẩm. Với những quan điểm
như trên đề tài có tính cấp thiết không chỉ từ góc độ môi trường mà còn có quan hệ đến
năng suất và chất lượng vật liệu xây dựng, yếu tố quyết định của việc được cấp phép
đưa vào sản xuất và lưu hành sản phẩm. Nghiên cứu này là cơ sở cho biết việc thiết kế
và bố trí sản phẩm trong buồng dưỡng đã đạt yêu cầu hay chưa, nó là cơ sở định lượng
để điều chỉnh năng lượng tiêu hao cho nguyên công sấy đạt được hai chỉ tiêu kinh tế kỹ
thuật đồng thời.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu đề xuất phương pháp đo và kiểm soát nhiệt độ một cách chính xác trên
cơ sở nội suy gián tiếp. Sử dụng các thiết bị đo có chi phí rẻ, xác định được phổ nhiệt
độ trong không gian lớn nhanh và chính xác, thu thập dữ liệu liên tục làm cơ sở cho yêu
cầu của buồng dưỡng hộ ngói xi măng.
Về lý thuyết, luận văn tập trung nghiên cứu phương pháp mô hình hóa trường nhiệt
độ bằng phương pháp hàm dạng lý thuyết và hàm dạng thực nghiệm. So sánh sự phù
hợp của hai phương pháp đó với tình huống thực tế đặt ra để chọn phương pháp phù
hợp hơn với bài toán cần giải quyết. Trên cơ sở phương pháp đã chọn, học viên sẽ xây
dựng mô hình trường nhiệt trong buồng dưỡng kiểm tra sự phân vùng nhiệt độ và chênh
lệch cho phép giữa các vùng này so sánh với Chế độ cấp nhiệt theo thời gian của công
đoạn dưỡng hộ ngói. Từ mô hình toán sẽ thiết lập ba bài toán:
Điểm có nhiệt độ cao nhất;
Điểm có nhiệt độ thấp nhất;

Tìm nhiệt độ của điểm cho trước.

10


Về thực tiễn, các bài toán trên được gắn với điều kiện sản xuất ngói cụ thể tại công
ty Cổ phần Xây Dựng và Thiết bị Công Nghiệp CIE1- Lô 22+23, khu công nghiệp
Quang Minh, Mê Linh, Hà Nội và đưa ra các kết luận về chính mô hình này.
1.3 Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thực nghiệm
- Phương pháp thống kê, so sánh
- Phương pháp hồi quy và nội suy
1.4 Dự kiến kết quả đạt được
- Về ý nghĩa khoa học: Đề tài góp phần xây dựng phương pháp xác định nhiệt
độ gián tiếp, nội suy phổ nhiệt độ trong một không gian lò dưỡng hộ chính xác.
Sự thành công trong lĩnh vực nhiệt độ là cơ sở để nghiên cứu và ứng dụng đối với các
đại lượng tồn tại dưới dạng trường khác như độ ẩm, âm thanh, ánh sáng…
- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ được sử dụng công nghiệp,
luyện kim, và nông nghiệp.
1.5 Tổng quan về ngói xi măng cát cốt sợi polyme và công nghệ làm ngói
1.5.1 Ngói và một số công nghệ làm ngói:
Trên thế giới và tại Việt Nam hiện nay tồn tại 2 công nghê làm ngói như sau:
 Ép thủy lực định hình trong khuôn: đươc sử dụng hạn chế và sử dụng trong tạo
hình phụ kiện kèm theo ngói
- Đặc điểm:
 Sử dụng khuôn kín.
 Sản phẩm có hình dạng bất kỳ
 Vật liệu làm ngói: Bê tông độ sụt thấp, đất sét
 Cường độ nén cao

11


Hình 1.1 Sản xuất ngói bằng máy ép thủy lực khuôn định hình
Nhược điểm:
 Kết cấu khuôn phức tạp, giá thành cao.
 Năng suất rất thấp do mất nhiều thời gian phụ cho việc cấp vật liệu vào lòng khuôn
và luân chuyển giữa các khâu. Hiện tại năng suất lớn nhất đạt được là 4 viên/ph.
 Môi trường bị ô nhiễm do nước xi măng thất thoát ra ngoài trong quá trình ép.
 Công nghệ cán ép liên tục được sử dụng phổ biến
 Sản phẩm có một mặt là bề mặt trượt liên tục
 Vật liệu làm ngói: bê tông ẩm, đất sét
 Năng suất rất cao tới 120 viên/ph do áp dụng được tự động hoàn toàn quá trình
sản xuất.

12


Hình 1.2 Sản xuất ngói bằng dây chuyền cán ép liên tục
Nhược điểm:
 Không sử dụng được cho các sản phẩm có hình dạng bất kỳ.
 Sử dụng nhiều khuôn.
1.5.2 Yêu cầu kỹ thuật của ngói dùng làm vật liệu xây dựng:
Tại Việt Nam các nhà sản xuất ngói lợp trong nước dựa theo 2 tiêu chuẩn
phổ biến dưới đây để kiểm tra/ đánh giá chất lương sản phẩm.
a. Tiêu chuẩn TCVN 1453 : 1986 về ngói có rãnh
 Về Kiểu dáng và kích thước
Với các yêu cầu về kích thước được thể hiện trong hình 1.3 và bảng 1.1. Ngoài ra
còn một số các yêu cầu sau đây:
- Chiều sâu rãnh ngói không nhỏ hơn 5(mm), chiều cao mấu không nhỏ hơn

15(mm).
- Ngói phải có lỗ xâu dây thép và đường kính lỗ không nhỏ hơn 2(mm), ở khoảng
cách 100(mm) kể từ rìa phía dưới của viên ngói.

13


Hình 1.3. Hình dạng và biên dạng ngói lợp xi măng theo TCVN 1453 : 1986
 Yêu cầu về dung sai cho phép đối với ngói có rãnh
Bảng 1.1. Bảng kích thước ngói lợp xi măng cát theo TCVN 1453 : 1986 (đơn vị mm)
Kích thước đủ
Chiều dài a

Chiều dài b

Chiều dài c

Sai

Sai

Sai

Kiểu
ngói

Kích thước có ích
Chiều rộng d

Chiều dày h

Sai

Sai

Danh

lệch

Danh

lệch

Danh

lệch

Danh

lệch

Danh

lệch

nghĩa

cho

nghĩa

cho

nghĩa

cho

nghĩa

cho

nghĩa

cho

phép

phép

phép

phép

phép

Ngói
lợp
có

380

±5

240

±3

330

rãnh
b. Tiêu chuẩn theo khuyết tật hạng ngói
14

±3

220

±3

12

±2


Ngói xi măng cát được phân làm hai hạng: hạng 1 và hạng 2 tùy theo mức sai lệch
cho phép về khuyết tật hình dạng bên ngoài (bảng 1.2).
Bảng 1.2 Các khuyết tật cho phép của ngói lợp xi măng theo TCVN 1453 : 1986
Mức cho phép
Tên khuyết tật
Độ vuông bề mặt, tính bằng mm, không lớn hơn...

Vết sứt hoặc chỗ vỡ ở một góc hay trên chiều dài của
một gờ, tính bằng mm, không lớn hơn...
Vết sứt hoặc chỗ vỡ ở mấu, có kích thước không
quá ¼ chiều cao mấu, tính theo số vết, không quá...

Hạng 1

Hạng 2

2

3

8

12

1

2

- Ngói có thể có màu trên toàn bộ chiều dày hay chỉ trên bề mặt ngói. Chất màu
dùng để chế tạo ngói màu phải đảm bảo bền đối với ảnh hưởng môi trường và không
gây tác hại cho độ bền của viên ngói.
Ngói trong cùng một lô phải có màu sắc đồng đều. Mỗi viên ngói phải có bề
mặt nhẵn, mép phẳng và không được nứt. Các vết xước, xi măng thừa dính trên bề
mặt và các hạt sạn nổi trong khoang rãnh úp không được phép cản trở việc ghép hoặc
tháo dỡ ngói.
- Đối với ngói đóng rắn trong điều kiện không khí ẩm thì tải trọng uốn gãy của
viên ngói ở trạng thái không khí khô ở tuổi 28 ngày đêm, không nhỏ hơn 450(N).

- Khối lượng một mét vuông mái lợp ở trạng thái bão hòa nước, không lớn hơn
50(kg).
- Thời gian xuyên nước của ngói xi măng cát không sớm hơn 60 phút.
Bảng 1.3 Yêu cầu về kích thước của ngói phẳng, ngói sóng
Sai số kích thước
Loại ngói

Các thông số

Dài và

Chiều

Số viên

Chiều dài và Khối lượng trên

rộng

dày (mm)

ngói trên

rộng có ích

1(m2)

(mm)
Ngói phẳng

+3

+2

9

15

một viên (kg)

(mm)
364x303

4.5


Ngói sóng

-1

-1

9

364x303

4.5

Hình 1.4 Mặt cắt ngang sản phẩm ngói
 Yêu cầu về đặc tính chống chịu của ngói phẳng và ngói sóng

-

Các vấn đề như biến dạng, nứt phải được loại bỏ

-

Sản phẩm ngói phải vượt qua các đặc điểm kỹ thuật sau:
Bảng 1.4 Đặc tính chống chịu của ngói phẳng và ngói sóng

Tải trọng Độ hút
Loại ngói bẻ gãy
nước
(N)
(%)

Ngói
phẳng

Ngói
sóng

Khả năng
xuyên
nước

Bề mặt
ướt không
Không Không
đáng kể và
nhỏ hơn lớn hơn

ráo nước ở
10%
1300
bề mặt
phía trong

16

Khả năng
chống lại
băng giá
và tan
băng

Khả năng
chống chịu
thời tiết

Khả năng
chống va đập

Không có vết
Không có sự
Bề mặt nứt, phân lớp
tác lớp trên bề
thay đổi
và màu sắc
mặt ngoài
không
không thay

cùng. Không
đáng kể và đổi đáng kể
phồng lên và
không bị trên bề mặt
hở ở bề mặt
tách lớp
lớp ngoài
phía trong
cùng


1.5.3. Quy trình công nghệ sản xuất ngói xi măng cát cốt sợi polyme:
a. Vật liệu sản xuất ngói
 Cát
Cát là vật liệu dạng hạt nguồn gốc tự nhiên bao gồm các hạt đá và khoáng vật nhỏ và
mịn. Khi được dùng như là một thuật ngữ trong lĩnh vực địa chất học, kích thước cát hạt
cát theo đường kính trung bình nằm trong khoảng từ 0,0625 mm tới 2 mm.
Qua nghiên cứu cấp phối thực nghiệm cát dùng để sản xuất ngói là loại cát vàng –
cát song ít lẫn tạp chất và có kích cỡ hạt trung bình <2.5 mm. Đặc điểm của hỗn hợp vật
liệu sau trộn tạo hình ngói xi măng cát là dạng hỗn hợp ẩm nên để có được đầu vào vật
liệu đồng đều cát cũng cần được bảo quản trong nhà xưởng tránh ngậm nước.
 Xi măng
Xi măng là chất kết dính thủy lực, tồn tại ở dạng bột mịn màu đen xám, là sản phẩm
nghiền mịn của Clinker xi măng với những phụ gia khác theo tỷ lệ thích hợp. Khi được trộn
với nước và cát, đá, nó sẽ thiết lập và cứng như đá ngay lập tức, bền, chịu đựng các tác động
từ bên ngoài rất tốt như: mài mòn, thời tiết, nhiệt, chấn động. Đặc trưng của xi măng khi có
không khí xi măng vẫn cứng. Khi cho xi măng tiếp xúc với nước hoặc không gian gian cung
cấp đủ độ ẩm, sẽ có phản ứng hóa học xảy ra.
Chính vì tính chất đặc trưng này của xi măng quyết định đến chất lượng của sản
phẩm nên đòi hỏi việc bảo quản phải trong môi trường được che chắn tốt chánh bị hút

ẩm, vón cục.
 Sợi polyme
Sợi Polyme có độ chịu tải cao và độ co giãn dưới tải thấp, nhờ đó chúng có sức
bền đem lại cho vật liệu tổng hợp sức chịu tải cao và bền va đâp. Với đặc tính bền hóa
chất, chúng thích hợp dùng để chế tạo sản phẩm composit. Ở sản phẩm này, chúng thể
hiện khả năng kết dính với xi măng tốt hơn những polyme hữu cơ.
Trong công nghệ sản xuất ngói cán xi măng – cát – cốt sợi Polymer, loại sợi được
dùng là Sợi PP được chọn làm cốt sợi Polymer bởi những tính ưu việt vượt trội của nó.
Với hàm lượng thành phần thấp nhưng qua thực nghiệm nghiên cứu nó đã cho thấy việc
cải tiến cơ tính đáng kể của sản phẩm cùng loại khi không sử dụng sợi gia cường. Ngoài

17


ra chúng còn có tác dụng làm giảm đáng kể khối lượng sản phẩm giúp tiết kiệm nguyên
vật liệu sản xuất.
Với loại vật liệu này đa phần được sản xuất và đóng gói dạng bao bì nên cũng cần
được bảo quản tốt trong kho xưởng.
b. Quy trình sản xuất
Xi măng

Cát

Sợi

Nước

Định lượng

Trộn

Máy tạo hình liên tục
sản phẩm

Dưỡng hộ
sản phẩm

Tách ngói

Sơn

Đóng gói

Phế phẩm

Hình 1.5 Quy trình sản xuất ngói xi măng cát cốt sợi polyme

Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ thiết bị ngói xi măng cát cốt sợi polyme
Các vật liệu thích hợp cho sản xuất ngói được chuẩn bị trong các phễu chứa sau
đó được định lượng và cấp vào máy trộn để làm đồng đều các thành phần.

18


Khi hỗn hợp đã đảm bảo yêu cầu sẽ được chuyển đến máy cán ép tạo hình,
khuôn lót tạo hình mặt dưới, bộ phận cán ép tạo hình mặt trên ngói tiếp sau đó một hệ
thống cắt đồng bộ sẽ cắt chính xác theo kích thước của khuôn lót để hình chiều dài
viên ngói
Sau khi tạo hình các viên ngói và khuôn được chuyển đến giá đỡ và giá đỡ được
vận chuyển đến khu vực dưỡng hộ.

Các điều kiện và thời gian cần thiết để đảm bảo bảo dưỡng tốt cho ngói là:
 Độ ẩm tương đối trong buồng dưỡng: 95%
 Nhiệt độ duy trì : 55 ° C trong (6-8)h
Sau khi dưỡng hộ , ngói được tách khỏi khuôn lót bằng thiết bị tách chuyên
dùng, ngói được chuyển tiếp đến khu vực sơn, đóng gói còn khuôn lót được vệ sinh để
luân hồi quay lại máy tạo hình.
1.5.3 Buồng dưỡng hộ ngói và vận hành buồng dưỡng hộ:
a. Quá trình dưỡng hộ ngói xi măng:
Dưỡng hộ nhiệt ẩm cho ngói xi măng là phương pháp dưỡng hộ bằng cách cung
cấp hơi nước ở nhiệt độ cao dưới áp suất thường cho ngói sau khi ép. Việc dưỡng hộ
nhiệt ẩm sẽ giúp cho bê tông luôn duy trì độ ẩm, giảm thiểu việc bay hơi nước từ sản
phẩm ngói nhằm đạt chỉ tiêu cường độ cao ở tuổi sớm của ngói xi măng.
Việt Nam hiện chưa có quy định hay hướng dẫn liên quan đến quy trình dưỡng hộ
nhiệt ẩm. Tuy nhiên, Hiệp hội kỹ sư Nhật Bản (JSCE) [1] và Hội Bê tông Hoa Kỳ (ACI)
[2] đã đề cập các thông số cần lưu ý trong quy trình dưỡng hộ nhiệt ẩm bao gồm: Thời
gian chờ tĩnh định, tốc độ tăng và giảm nhiệt, nhiệt độ dưỡng hộ tối đa và thời gian duy
trì đẳng nhiệt ở nhiệt độ tối đa này. Thời gian chờ tĩnh định (x1) là thời gian tính từ khi
cho nước vào xi măng trong quá trình trộn bê tông đến khi bắt đầu cung cấp hơi nước
để dưỡng hộ nhiệt ẩm. JSCE kiến nghị tỉ lệ nước/ chất kết dính (N/CKD) càng cao thì
thời gian chờ càng lớn, thông thường từ (2h ÷ 3h). ACI chỉ đề cập thời gian chờ không
nên nhỏ hơn thời gian bắt đầu đông kết của bê tông. Thực tế, ở Việt Nam áp dụng thời
gian chờ từ (1h ÷ 2h) đối với công nghệ ly tâm và (3h ÷ 5h) đối với công nghệ khác.
Nhiệt độ dưỡng hộ tối đa (x2) theo JSCE kiến nghị nên nhỏ hơn 65oC trong khi theo

19


ACI có thể đến 82 oC. Theo nghiên cứu của ACI, nếu không tiếp tục bảo dưỡng trong
môi trường ẩm, cường độ bê tông ở 28 ngày khi dưỡng hộ nhiệt ẩm ở (70oC ÷ 80oC)
có giảm chút ít so với dưỡng hộ ở (48oC ÷ 50oC) và nếu thời gian chờ phù hợp, sự suy

giảm cường độ này nằm trong khoảng 5% sau 28 ngày tuổi. Ở Việt Nam thường áp
dụng nhiệt độ dưỡng hộ tối đa từ (55oC ÷ 85oC). Đối với thời gian duy trì ở nhiệt độ
tối đa (đẳng nhiệt) (x3), JSCE không đề cập cụ thể còn ACI cho rằng thông thường thời
gian này kết thúc khi nhiệt độ bên trong cấu kiện đạt đến nhiệt độ tối đa. ACI cũng cho
rằng, cường độ bê tông sẽ tăng trong khoảng thời gian đẳng nhiệt từ (4h ÷ 10h) nhưng
nếu kéo dài sau (10h ÷ 12h), cường độ sẽ có xu hướng giảm. Ở Việt Nam thường áp
dụng thời gian đẳng nhiệt từ (2h ÷ 6h). Tốc độ tăng nhiệt khi dưỡng hộ nhiệt ẩm (x4)
theo JSCE kiến nghị cần nhỏ hơn 20oC/h trong khi ACI cho rằng tốc độ tăng nhiệt có
thể biến thiên từ (11oC/h ÷ 44oC/h) và nếu thời gian chờ thích hợp sẽ không ảnh hưởng
đến cường độ sớm và cường độ lâu dài của bê tông. Ở Việt Nam thường áp dụng tốc độ
tăng nhiệt từ (15oC/h ÷ 25oC/h), cá biệt có thể lên đến 30 oC/h.

20


Hình 1.7 Biểu đồ quan hệ giữa nhiệt độ và cường độ nén của ngói xi măng

Hình 1.8 Biểu đồ quy trình dưỡng hộ nhiệt ẩm ngói xi măng
Bảng 1.5 Tóm tắt quy trình dưỡng hộ nhiệt ẩm

21


b. Buồng dưỡng hộ
 Định nghĩa:Buồng dưỡng hộ ngói là thiết bị dùng hơi nước 100 oC, áp suất 5 bar
cung cấp cấp bởi nồi hơi 100kg/h, chuyển động đối lưu trong lò bởi quạt tuần hoàn để
dưỡng hộ cho sản phẩm ngói sau khi ép.
 Kiểm tra điều kiện vận hành:Trước khi đưa vào hoạt động lần đầu tiên và những
lần sau này, chúng ta cần kiểm tra:
- Hệ thống quạt và đường ống lưu thông gió trong buồng dưỡng hộ, đảm bảo quạt

vẫn hoạt động tốt, đường ống không bị rò rỉ để tránh tổn thất nhiệt.
- Đường ống hơi trong buồng dưỡng hộ đảm bảo không bị tắc tại các vị trí phun hơi.
- Thân buồng dưỡng hộ đảm bảo kín.
- Cửa 2 đầu buồng dưỡng hộ đảm bảo đóng mở dễ dàng, kín khít.
- Cảm biến gắn trên buồng dưỡng hộ đảm bảo còn hoạt động tốt.
- Nồi hơi nước công nghiệp
+ Các loại van, bơm điện, hệ thống đường ống, hệ thống xử lý nước... lắp đặt hoàn
chỉnh đã theo đúng quy phạm an toàn các nồi hơi chưa. Các van phải đóng kín và đóng
mở dễ dàng.
+ Các thiết bị đo lường, van an toàn và các thiết bị tự động cấp nước (nếu có) đã
lắp đặt theo đúng quy phạm kỹ thuật chưa. Áp kế phải có vạch đỏ chỉ áp suất làm việc
tối đa cho phép. Ống thuỷ sáng phải có vạch đổ chỉ mức nước trung bình của mức nước
cao nhất và mức nước thấp nhất. Hai mức nước này phải bằng mức nước trung bình 
50 mm.
+ Van an toàn được chỉnh áp suất hoạt động theo quy phạm:
+ Van làm việc: Được chỉnh ở mức: Plv + 0,2 KG/cm2.
+ Kiểm tra toàn bộ các bộ phận chịu áp lực của nồi hơi xem có tình trạng hư hỏng
không.
+ Kiểm tra nhiên liệu đốt lò và nước cấp dự trữ có đủ số lượng và bảo đảm quy
cách chất lượng chưa.
 Vận hành
i.

Khởi động máy an toàn

22


- Kiểm tra tất cả các lưu ý về an toàn.
- Các van xả, van hơi, van an toàn phải đóng lại, mở van xả khí để thoát khí, mở

van cấp nước cho lò, mở van lưu thông ống thuỷ, van ba ngả của áp kế.
Bơm cấp nước cho lò đến vạch quy định mức thấp nhất của ống thuỷ, tắt bơm

-

, kiểm tra độ kín khít của các van và mặt bích.
- Kiểm tra hệ thống đốt nhiên liệu để khởi động đốt lò.
- Phải tuân theo những hướng dẫn vận hành trong tài liệu này.
- Những tiếng ồn lạ trong khi vận hành thiết bị phải được chú ý và nếu gặp sai
sót về nguồn điện cung cấp gây mất an toàn vận hành thì phải dừng nút dừng khẩn.
- Kiểm tra thiết bị sau mỗi ca làm việc để phát hiện những phụ tùng hư hỏng, bị
bào mòn và tự tháo lỏng.
- Chỉ được sửa chữa những hư hỏng làm mất an toàn, nếu được phép. Phải báo
cho người có trách nhiệm về những sự cố hay hỏng hóc của thiết bị.
- Phải luôn ghi chép đầy đủ báo cáo vận hành, trong đó bao gồm các thao tác sửa
chữa, bảo dưỡng đã tiến hành và những sự cố, hỏng hóc của thiết bị đã gặp.
ii.

Vận hành
- Ngói sau khi tạo hình, ngói và khuôn lót được xếp vào palet và chuyển vào

buồng dưỡng hộ và được xếp vào vị trí quy định
- Đóng kín cửa 2 đầu buồng dưỡng hộ.
- Tiến hành bật quạt cho không khí trong buồng dưỡng hộ được lưu thông, đồng
thời cho nồi hơi nước công nghiệp hoạt động tự động theo chế độ được cài đặt sẵn để
cấp hơi nước từ lò hơi nước công nghiệp sang buồng dưỡng.
STT

1

Hình ảnh

Nội dung

Buồng dưỡng hộ ngói

23


STT

Hình ảnh

Nội dung
Tủ điện cho buồng dưỡng
hộ ngói
- (A) Nhiệt độ thực tế

A

trong buồng dưỡng hộ

B

- (B) Nhiệt độ cài đặt cho
1

buồng dưỡng hộ
- (C1, C2) Nút ON/OFF
cho thiết bị điều khiển

C2

C
1

nhiệt độ
- (D1, D2) Nút ON/OFF
cho quạt tuần hoàn
Tủ điện điều khiển nồi

D2

D1

hơi nước công nghiệp
- Công tắc (E) vị trí điều
khiển bơm nước cho nồi
2

hơi

E

- Công tắc (F) vị trí điều
khiển đầu đốt

Nồi hơi cấp hơi nước cho
buồng dưỡng hộ theo can
3

nhiệt giám sát nhiệt độ
trong buồng dưỡng hộ

24

F


-

Trong quá trình hơi được cấp vào buồng dưỡng hộ, nhiệt độ trong buồng

dưỡng hộ được điều khiển tự động thông qua can nhiệt gắn trong buồng kết nối với bộ
điều khiển nhiệt độ, khi nhiệt độ trong buồng dưỡng hộ đạt theo yêu cầu cài đặt ban đầu
thì van điện từ sẽ đóng lại, khi nhiệt độ giảm xuống độ thì van điện từ lại mở tiếp tục
cung cấp hơi vào buồng dưỡng hộ.
Kết luận:
Với các đặc tính của ngói xi măng cát cốt sợi polyme và công nghệ làm ngói như
trê, luận văn của tôi sẽ tập trung nghiên cứu phương pháp mô hình hóa trường nhiệt
độ bằng phương pháp hàm dạng lý thuyết và hàm dạng thực nghiệm. So sánh sự phù
hợp của hai phương pháp đó với tình huống thực tế đặt ra để chọn phương pháp phù
hợp hơn với bài toán cần giải quyết. Trên cơ sở phương pháp đã chọn, học viên sẽ xây
dựng mô hình trường nhiệt trong Buồng dưỡng kiểm tra sự phân vùng nhiệt độ và
chênh lệch cho phép giữa các vùng này so sánh với Chế độ cấp nhiệt theo thời gian
của công đoạn dưỡng hộ ngói. Từ mô hình toán sẽ thiết lập ba bài toán:
-

Điểm có nhiệt độ cao nhất;

-

Điểm có nhiệt độ thấp nhất;

-

Tìm điểm có nhiệt độ cho trước.

25