Nghiên cứu thiết kế thiết bị tạo hình bê tông xi măng kích thước nhỏ bằng phương pháp rung va

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------------------------

NGUYỄN VĂN HOÀNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TẠO
HÌNH BÊTƠNG XI MĂNG KÍCH THƯỚC
NHỎ BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG VA

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ XÂY DỰNG – NÂNG CHUYỂN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 01/2012


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Hồng Ngân. Chữ ký:....................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 1:
Họ tên Cán bộ chấm nhận xét 1:........................................................ Chữ ký:..........................
Học hàm:....................................... Học vị: .........................................
.....................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 2:
Họ tên Cán bộ chấm nhận xét 2:........................................................ Chữ ký:..........................
Học hàm:....................................... Học vị: .........................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
Luận văn Thạc Só được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ, TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TP.HCM
Ngày 12 tháng 01 năm 2012.


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

---oOo--Tp. HCM, ngày 20 tháng 06 năm 2011.

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên : Nguyễn Văn Hoàng
Giới tính: Nam
Năm sinh
: 10 – 12 – 1985

Nơi sinh: Bình Phước
Chuyên ngành
: Kỹ thuật máy và thiết bị Xây dựng – Nâng chuyển
Khóa (năm trúng tuyển): 2010
Mã số học viên
: 10300435
1 – TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu thiết kế thiết bị tạo hình bêtông xi măng kích thước nhỏ
bằng phương pháp rung va.
2 – NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
+ Tìm hiểu tổng quan về công nghệ tạo hình cấu kiện ống cống bêtông xi măng trên thế
giới và ở Việt Nam.
+ Tìm hiểu phân loại, cấu tạo, nguyên lý hoạt động các loại máy rung và máy rung va
hiện nay.
+ Tìm hiểu cơ sở lý thuyết tính toán các thông số làm việc của máy rung va.
+ Nghiên cứu thiết kế các thông số làm việc của máy rung va một bậc tự do có điều chỉnh
khe hở va chạm.
+ Nghiên cứu thiết kế các thông số kết cấu và tính toán các chi tiết của máy rung va một
bậc tự do có điều chỉnh khe hở va chạm.
+ Mô hình hóa và mô phỏng máy rung va trên phần mềm Matlab – Simulink.
+ Thiết kế chế tạo máy rung va một bậc tự do có điều chỉnh khe hở va chạm.
+ Thực nghiệm kiểm chứng các thông số làm việc của máy rung va thiết kế.
+ Thí nghiệm sản phảm cấu kiện bêtông so sánh với tiêu chuẩn.
3 – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ
4 – NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ
5 – HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

: 20 – 06 – 2011
: 04 – 01 – 2012
: PGS.TS Nguyeãn Hồng Ngân.

Nội dung và Đề cương luận văn Thạc só đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

KHOA QL CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)


Lời cảm ơn
Tác giả: Nguyễn Văn Hoàng
1.

Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Quý Thầy Cô thuộc
Bộ môn Cơ Giới Hóa Xí Nghiệp – Xây Dựng, Khoa
Cơ khí, Đại học Bách Khoa Tp.HCM đã đào tạo kiến
thức chuyên ngành. Đặc biệt, tác giả xin gửi lời cảm
ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Hồng Ngân đã quan
tâm giúp đỡ, hướng dẫn nhiệt tình, tân tâm trong quá
trình hoàn thành Luận văn Thạc só.

2.

Tác giả gửi lời cảm ơn đến các thành viên trong nhóm
nghiên cứu cùng nhau chế tạo thành công máy rung va

đúc cấu kiện ống cống bêtông xi măng.

3.

Tác giả cũng gửi lời cảm ơn đến Trung tâm kiểm định
khu vực 3 QUATEST3 đã giúp đỡ về thí nghiệm mẫu
bêtông.

Thành phố Hồ Chí Minh
Ngày 04 tháng 01 năm 2012.


TÓM TẮT
Nội dung chính của Luận văn hướng về nghiên cứu phân tích các thông số làm việc
của máy rung va một bậc tự do có điều chỉnh khe hở va chạm ảnh hưởng đến chất lượng
đúc cấu kiện ống cống bêtông xi măng. Thiết kế chế tạo máy rung va và thực nghiệm
kiểm chứng sản phẩm cấu kiện.
Chương 1: Tổng quan về công nghệ tạo hình cấu kiện ống cống bêtông xi măng
Chương này trình bày tổng quát lịch sử ra đời ống cống bêtông, hiện trạng tạo hình
cấu kiện bêtông trên thế giới và ở Việt Nam. Giới thiệu các công nghệ tạo hình cấu kiện
ống cống bêtông. Nêu rõ tính cấp thiết, mục tiêu và ý nghóa khoa học và thực tiễn của vấn
đề nghiên cứu.
Chương 2: Nghiên cứu thiết kế các thông số làm việc của máy rung va
Chương này trình bày lý thuyết tính toán các thông số làm việc của máy rung va
một bậc tự do có điều chỉnh khe hở va chạm. Đưa ra mô hình cơ lý và mô hình toán máy
rung va. Tính toán thiết kế các thông số làm việc của máy rung va thiết kế.
Chương 3: Nghiên cứu thiết kế các thông số kết cấu của máy rung va
Chương này tập trung tính toán thiết kế các chi tiết máy và kết cấu thép trong máy
rung va như thiết kế gối đỡ lò xo, cụm truyền động kích rung, tính chọn động cơ, tính thiết
kế khung bàn rung.

Chương 4: Thiết kế máy rung va trên máy tính
Chương này sử dụng các phầm mềm tính toán thiết kế để thiết kế hoặc kiểm tra các
chi tiết, kết cấu máy. Các phần mềm sử dụng như Solid Edge, Ansys.
Chương này cũng mô phỏng, mô hình hóa máy rung va và đưa ra các thông số làm
việc của mô hình cơ hệ rung va một bậc tự bằng chương trình Matlab – Simulink.
Chương 5: Quy trình thực nghiệm đúc ống cống bêtông trên máy rung va.
Chương này đưa ra quy trình thí nghiệm đúc ống cống bêtông cốt thép trên máy
rung va đã chế tạo. Thí nghiệm các mẫu thử bêtông và cấu kiện ống cống, so sánh với
tiêu chuẩn, đưa ra kết luận.


LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay hơn 90% các cấu kiện bêtông dùng trong xây dựng được đúc bằng phương
pháp rung động. Ở các nước công nghiệp phát triển, công nghệ rung đúc các sản phẩm
bêtông ngày càng hoàn thiện. Tại Việt Nam, công nghệ này đã được áp dụng trong các
nhà máy bêtông đúc sẵn, các viện nghiên cứu cơ học, cơ khí, vật liệu. Đối với các nhà
máy bêtông đúc sẵn với mục tiêu thương mại làm chính, họ đã đầu tư nhiều vào các dây
chuyền công nghệ hiện đại trên thế giới của các nền công nghiệp phát triển như Mỹ, Đức,
Đan Mạch… nhằm nâng cao chất lượng, năng suất sản phẩm để cạnh tranh trên thị trường
xây dựng đang phát triển mạnh mẽ hiện nay.
Tuy nhiên, việc phải đầu tư tài chính lớn và chưa nắm bắt được công nghệ hiện đại
đang là vấn đề thách thức cho các nhà đầu tư, các nhà khoa học trong nước cần suy nghó
và chung tay hợp tác nghiên cứu ra những thiết bị có tính năng tương tự nhưng giá thành rẻ
hơn so với thiết bị nhập khẩu.
Vì vậy, nghiên cứu thiết kế và hoàn thiện dây chuyền sản xuất ống cống bêtông xi
măng với công nghệ rung va đã được nhiều nhà khoa học trong nước quan tâm, đặc biệt là
các trường đại học đang nghiên cứu, chế tạo và hoàn thiện các thiết bị đó.
Đề tài này tập trung nghiên cứu chế tạo máy rung va nhằm tạo ra cơ sở dữ liệu tính
toán thiết kế đáp ứng như cầu khách hàng, đẩy mạnh nội địa hóa thiết bị trong nước.

MỤC LỤC
Mục

Trang

LỜI MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH CẤU KIỆN ỐNG CỐNG
BÊTÔNG XIMĂNG-------------------------------------------------------------------------------------1
1.1 Hiện trạng tạo hình ống cống bêtông trên thế giới và Việt Nam---------------------------1
1.1.1 Lịch sử hình thành và hiện trạng tạo hình ống cống bêtông trên thế giới---------------1
1.1.2 Hiện trạng tạo hình cấu kiện ống bêtông tại Việt Nam------------------------------------2
1.2 Các công nghệ và thiết bị tạo hình ống cống bêtông------------------------------------------4
1.2.1 Công nghệ rung ép--------------------------------------------------------------------------------4
1.2.2 Công nghệ rung lõi trung tâm-------------------------------------------------------------------7
1.2.3 Công nghệ rung bàn------------------------------------------------------------------------------9
1.2.4 Công nghệ quay ly tâm-------------------------------------------------------------------------12
1.2.5 Công nghệ lăn – treo----------------------------------------------------------------------------13
1.3 Lựa chọn phương án và thiết bị cần nghiên cứu----------------------------------------------14
1.4 Thành phần và tính chất của hỗn hợp bêtông trong công nghệ rung va------------------15
1.4.1 Tiêu chuẩn vật liệu làm cống bêtông--------------------------------------------------------15
1.4.2 Thành phần cấp phối bêtông------------------------------------------------------------------17
1.4.3 Tính lưu biến của hỗn hợp bêtông khi làm chặt bằng bàn rung va---------------------18
1.5 Kết luận---------------------------------------------------------------------------------------------20
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY
RUNG VA-----------------------------------------------------------------------------------------------21
2.1 Một số khái niệm------ ---------------------------------------------------------------------------21
2.1.1 Dao động (Vibration)---------------------------------------------------------------------------21
2.1.2 Hệ rung động------------------------------------------------------------------------------------23
2.1.3 Cơ hệ rung va------------------------------------------------------------------------------------24

2.2 Công dụng – phân loại bàn rung và rung va--------------------------------------------------25
2.2.1 Công dụng----------------------------------------------------------------------------------------25
2.2.2 Phân loại bàn rung và rung va---------------------------------------------------------------25
2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy rung va thiết kế--------------------------------35
2.3.1 Xây dựng mô hình máy rung va thiết kế----------------------------------------------------35
2.3.2 Cấu tạo máy rung va thiết kế-----------------------------------------------------------------36
2.3.3 Nguyên lý hoạt động máy rung va thiết kế------------------------------------------------39
2.4 Các thông số làm việc của máy rung va------------------------------------------------------40
2.4.1 Cơ sở lý thuyết làm chặt hỗn hợp bêtông bằng bàn rung--------------------------------40
2.4.2 Quá trình đúc cột hỗn hợp bêtông trên bàn rung va--------------------------------------50
2.4.3 Xác định gia tải bề mặt khi đúc cấu kiện bêtông bằng bàn rung va-------------------57


2.4.4 Xây dựng mô hình lý và mô hình toán cơ hệ máy rung va một bậc tự do có cơ cấu
điều chỉnh khe hở--------------------------------------------------------------------------------------59
2.4.5 Tính toán thiết kế thông số máy rung va có gia tải hợp lý -------------------------------64
2.4.6 Đồng bộ dao động trong cơ cấu gây rung---------------------------------------------------73
2.5 Kết luận---------------------------------------------------------------------------------------------75
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KẾT CẤU MÁY RUNG VA---------------------------------------76
3.1 Tính toán thiết kế bộ truyền động kích rung--------------------------------------------------76
3.1.1 Tính toán và chọn các lò xo của cụm lò xo-------------------------------------------------76
3.1.2 Chọn động cơ điện------------------------------------------------------------------------------83
3.1.3 Thiết kế bộ truyền cặp bánh răng trụ răng thẳng đồng tốc------------------------------84
3.1.4 Thiết kế trục truyền động----------------------------------------------------------------------88
3.1.5 Tính chọn ổ đỡ-----------------------------------------------------------------------------------95
3.1.6 Thiết kế mối ghép then-------------------------------------------------------------------------96
3.1.7 Tính chọn khớp nối------------------------------------------------------------------------------97
3.2 Tính toán kết cấu thép máy rung va------------------------------------------------------------98
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MÁY RUNG VA TRÊN MÁY TÍNH------------------------------102
4.1 Thiết kế bộ truyền động kích rung-------------------------------------------------------------102

4.1.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng (Spur Gear)-------------------------------102
4.1.2 Kiểm tra trục truyền động gây rung---------------------------------------------------------108
4.2 Tính toán khung bàn rung va--------------------------------------------------------------------110
4.3 Mô phỏng cơ hệ rung va trên phần mềm Matlab – Simulink------------------------------112
4.3.1 Mô hình cơ học và mô hình toán cơ hệ rung va một bậc tự do-------------------------112
4.3.2 Mô phỏng bài toán bằng chương trình tính Matlab Simulink----------------------------113
4.4 Quy trình thiết kế máy rung va-----------------------------------------------------------------118
CHƯƠNG 5: QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM ĐÚC ỐNG CỐNG BÊTÔNG TRÊN MÁY
RUNG VA----------------------------------------------------------------------------------------------120
5.1 Xây dựng mô hình thí nghiệm------------------------------------------------------------------120
5.2 Quy trình thực nghiệm chất lượng đúc ống cống bêtông--------------------------------121
5.2.1 Công tác chuẩn bị------------------------------------------------------------------------------121
5.2.2 Quy trình thí nghiệm đúc ống cống bêtông cốt thép-------------------------------------123
5.2.3 Kiểm tra ống cống bêtông--------------------------------------------------------------------130
PHỤ LỤC-----------------------------------------------------------------------------------------------135
TÀI LIỆU THAM KHẢO---------------------------------------------------------------------------150
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG--------------------------------------------------------------------------151


NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TẠO HÌNH BÊTƠNG XI MĂNG KT NHỎ BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG VA

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH
CẤU KIỆN ỐNG CỐNG BÊTÔNG XIMĂNG
1.1 HIỆN TRẠNG TẠO HÌNH ỐNG CỐNG BÊTÔNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
1.1.1 Lịch sử hình thành và hiện trạng tạo hình ống cống bêtông trên thế giới:
Trong lịch sử, việc xây dựng đường ống và ống dẫn ngầm là một trong những hình
thức sớm nhất của kỹ thuật xây dựng dân dụng. Người La Mã đã phát triển xi măng và
bêtông tương tự như ngày nay được sử dụng. Họ trộn vôi với tro núi lửa pozzolanic từ
Mt.Vesuvius (Italy) để sản xuất xi măng thủy lực, nó cứng dưới nước và sẽ không giảm độ
bền khi tiếp xúc với hơi ẩm. Khoảng năm 180 TCN, một hệ thống thoát nước được xây

dựng tại Roma chủ yếu bằng đá và bêtông xi măng tự nhiên. Hơn 2000 năm sau, một số
đường ống này vẫn còn sử dụng được.
Giữa thế kỷ 19, khi con người đã ý thức về sự cần thiết cho vệ sinh nhằm kiểm soát
sự lây lan của bệnh, hệ thống thoát nước được xem như là biện pháp phòng tránh an toàn.
Năm 1842, một hệ thống đường ống thoát nước vệ sinh được xây dựng tại Mohawk
ở New York, Mỹ. Hệ thống đó vẫn hoạt động trong hơn 100 năm nay. New England (Mỹ)
và nhiều thành phố tiếp theo đã xây dựng đường ống thoát nước trong nửa sau của thế kỷ
19, nhiều đường ống sau đó còn sử dụng đến ngày nay. Người Pháp là người đầu tiên biết
kết hợp cốt thép trong ống bêtông từ năm 1896 (được gọi là các bằng sáng chế Monier).
Khái niệm này được đưa đến Mỹ năm 1905 và đến Australia năm 1910. Các ống bêtông
dự ứng lực được sáng chế trong những năm thập niên 1930 và sản xuất các ống thép hình
trụ bêtông dự ứng lực đầu tiên năm 1942.
Hiệp hội ống bêtơng Mỹ ACPA (American Concrete Pipe Association) được hình
thành năm 1907 tại Iowa. Trong suốt thế kỷ 20, ngành công nghiệp đường ống bêtông đã
phát triển to lớn, hiện ACPA có hơn 400 nhà máy tại Mỹ và Canada. Hơn 40 quốc gia có đại
diện trong các thành viên của ACPA có trụ sở tại Irving, Texas, Mỹ.
Kể từ khi giới thiệu công nghệ tạo ống cống bêtông đế n khu vực châu Úc, đã có
hơn 300000 km đường ống cống đã lắp tại Australia và New Zealand trong việc thoát
nước, ống cống qua đường, ống cống và các ứng dụng đường ống áp lực. Năm 1969, Hiệp
hội các nhà sản xuất ống bêtông Australia CPAA (Concrete Pipe Association Australasia)
được thành lập trong đó có hai nhà sản xuất ống bêtông lớn trên thế giới là Humes và
Rocla. Năm 1980, các nhà sản xuất ống bêtông New Zealand tham gia CPAA. Từ đây,
CPAA đại diện xuất sắc nhất trong thiết kế, chế tạo, ứng dụng và công nghệ của các ống
cống bêtông cốt thép và các sản phẩm có liên quan. Các tiêu chuẩn của CPAA gồm có
AS/NZS 4058 (tiêu chuẩn về ống bêtông đúc sẵn, có hoặc không có dự ứng lực) và
AS/NZS 3725 (tiêu chuẩn thiết kế cho việc lắp đặt đường ống bêtông).
Học viên thực hiện: KS. Nguyễn Văn Hồng – MSHV: 10300435
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hồng Ngân

1

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TẠO HÌNH BÊTƠNG XI MĂNG KT NHỎ BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG VA

Ống cống bêtông có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau. Kích thước ống cống
bêtông có đường kính từ 10cm đến 5m. Mặc dù ống cống bêtông có thể được sản xuất
theo một loạt hình dạng, tuy nhiên chỉ có 5 tiêu chuẩn về hình dạng ống cống bêtông được
sử dụng: hình tròn, hình bầu dục nằm ngang, hình elip dọc, hình nửa chữ nhật – cung tròn
và hình chữ nhật. Các hình dạng ống được lựa chọn tùy vào địa hình, tầm quan trọng của
sự xói mòn thủy lực và kết cấu, hiệu quả và lắng đọng trong các kênh dòng. Thông
thường, hình dạng ống thích hợp nhất là làm cho dòng chảy thoát nước được tự nhiên nhất.

Hình 1.1 Một số sản phẩm ống cống bêtông trên thế giới.
1.1.2 Hiện trạng tạo hình cấu kiện ống bêtông tại Việt Nam:
Từ trước tới nay, sản phẩm ống cống bêtông trên thị trường chủ yếu được sản xuất
theo công nghệ cũ là công nghệ quay ly tâm và rung thủ công cách đây hơn 30 năm trước
của Liên Xô cũ, Trung Quốc, Việt Nam... đã lạc hậu và có nhiều nhược điểm như:
+ Cường độ chịu tải của ống cống không cao.
Học viên thực hiện: KS. Nguyễn Văn Hoàng – MSHV: 10300435
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hồng Ngân

2


NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TẠO HÌNH BÊTƠNG XI MĂNG KT NHỎ BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG VA

+ Mác bêtông thấp nhất là bề mặt làm việc của ống cống do công nghệ quay ly tâm
văng ra vỏ cống, cát hạt nhỏ nằm phía trong (thường mác bêtôn g trong lòng cống không
đạt yêu cầu).
+ Kích thước cống và đầu nối kém chính xác dẫn đến hệ thống dẫn nước dễ bị rò rỉ.

+ Do sản xuất chủ yếu bằng thủ công nên khó kiểm soát được chất lượng đồng đều
của các công đoạn và các lô sản phẩm.
Những thành tựu hơn 20 năm đổi mới của đất nước theo đường lối của Đảng đã
thúc đẩy ngành cơ khí xây dựng trưởng thành về nhiều mặt. Nhiều công nghệ hiện đại cho
năng suất và chất lượng cao đã được áp dụng tại Việt Nam theo xu thế công nghiệp hóa
và hiện đại hóa. Một trong những tiêu chí để đánh giá trình độ công nghiệp hóa ngành xây
dựng là tỷ lệ sử dụng các sản phẩm bêtông công nghiệp vào công trình. Sản phẩm ống
cống bêtông hiện có mặt trên mọi công trường, đóng vai trò quan trọng nhất là các kết cấu
của các công trình xây dựng cơ sở hạ tầng như: các hệ thống cấp thoát nước, công trình
thủy, cầu, cảng, thủy lợi, thủy điện, các khu công nghiệp, khu dân cư...
Hiện nay, hàng loạt các công ty trong nước có tên tuổi đã sử dụng công nghệ hiện
đại trong việc đúc ống cống bêtông như:
+ Công ty cổ phần AVINA Việt Nam (Hà Nội) với công nghệ rung ép với sản phẩm
là ống cống AMACCAO.
+ Công ty CP VLXD Sông Đáy (Hà Nội) với công nghệ rung lõi trung tâm của hãng
Pedersaab – Đan Mạch cho năng suất cao từ 1200  1500 m/ngày và chứng nhận sản phẩm
đạt tiêu chuẩn ASTM C76M – 02 của Mỹ (một trong những tiêu chuẩn ống cống cao nhất
hiện nay của các nước phát triển).
+ Công ty TNHH XDCT Hùng Vương (Tp.HCM) với hàng loạt các công nghệ tiên
tiến, hiện đại áp dụng tạo hình sản phẩm ống cống từ công nghệ ly tâm kết hợp rung
(Pháp), rung ép BIDI, SOUVERAEN (Mỹ, Đức), rung lõi (Đức), rung bàn, rung cạnh, kích
ngầm Jacking Pipe (Đức).
+ Công ty CP Bêtông Miền Nam (Long An) với công nghệ quay ly tâm và rung ép.
Các sản phẩm ống cống bêtông ra đời tại Việt Nam áp dụng công nghệ tiên tiến,
hiện đại của Đan Mạch, Pháp đáp ứng được yêu cầu khắt khe về chất lượng của thị
trường. Hình dạng ống cống chủ yếu với cống tròn, cống hộp và cống hộp kỹ thuật với
kích thước lên đến D3000 đối với cống tròn và 7mx7m đối với cống hộp, các đầu nối đảm
bảo chính xác, lắp dễ dàng giúp rút ngắn thời gian thi công và tiết kiệm nhân lực.

* Một số công nghệ đúc ống cống bêtông với kích thước sản phẩm tại Việt Nam:

+ Công nghệ quay ly tâm kết hợp rung của Pháp chuyên sản xuất cống tròn có
đường kính từ 200mm đến 2000mm.
+ Công nghệ rung ép của Mỹ và Đức chuyên sản xuất cống tròn có đường kính từ
300mm đến 1200mm.
Học viên thực hiện: KS. Nguyễn Văn Hồng – MSHV: 10300435
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hồng Ngân

3


NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TẠO HÌNH BÊTƠNG XI MĂNG KT NHỎ BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG VA

+ Công nghệ rung lõi của Đức chuyên sản xuất cống tròn có đường kính từ 1500mm
đến 3000mm.
+ Công nghệ rung va chuyên sản xuất cống hộp đơn và đôi có kích thước lên tới
3mx3m.
+ Công nghệ rung bàn của Pedershaab chuyên sản xuất cống hộp đơn và đôi có
kích thước lên tới 7mx7m.

Hình 1.2 Một số sản phẩm ống cống bêtông của các công ty Việt Nam sản xuất.
1.2
CÁC CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ TẠO HÌNH ỐNG CỐNG BÊTÔNG
1.2.1 Công nghệ rung ép:
Dây chuyền tự động sản xuất cống bêtông cốt thép (BTCT) bằng công nghệ rung
ép có tên thương mại là BIDI do Mỹ sản xuất (hoặc dây chuyền Souverean của Đức có
tính năng tương đương). Dây chuyền có thể sản xuất được cống tròn BTCT có đường kính
từ 200  1500 mm, công suất 350 ống cống/ngày. Sản phẩm được sản xuất và kiểm soát tự
động hoàn toàn từ khâu nạp liệu đến khâu ra thành phẩm.

Học viên thực hiện: KS. Nguyễn Văn Hoàng – MSHV: 10300435

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hồng Ngân

4


NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TẠO HÌNH BÊTƠNG XI MĂNG KT NHỎ BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG VA

Hình 1.3 Dây chuyền sản xuất cống BTCT Hình 1.4 Dây chuyền sản xuất cống BTCT
bằng công nghệ rung ép của BIDI, Mỹ.
bằng công nghệ rung ép của Souverean, Đức.
* Hệ thống gồm có các phần chính như sau:
– Bàn tạo đầu loe (Bell packer): Dùng để tạo đầu loe. Bàn có một hệ thống rung
nén, tùy theo mỗi loại cống mà có một thời gian rung và quay khác nhau do cài đặt thông
số thời gian cho từng loại cống.

Hình 1.5 Bàn tạo đầu loe thủy lực (Hydraulic Bell Packer) của hãng Besser
1.Tấm phủ trên bộ kích rung, 2.Bộ kích rung thủy lực,
3.Ống góp quay, 4.Động cơ dẫn động, 5.Bàn tựa quay.
Học viên thực hiện: KS. Nguyễn Văn Hoàng – MSHV: 10300435
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hồng Ngân

5


NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TẠO HÌNH BÊTƠNG XI MĂNG KT NHỎ BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG VA

– Truïc quay (Packer shaft) và đầu quay (Rollerhead – longbottom): Trục quay là
cần nối giữa con trượt (crosshead) với đầu quay trên (rollerhead) và đầu quay dưới
(longbottom), trục được bảo vệ bởi một ống thép. Con trượt được điều khiển bằng motor
thủy lực chuyển động lên xuống theo phương đứng. Tùy theo loại cống mà có thời gian

nâng khác nhau. Đây là điều rất quan trọng khi làm cống, thông số thời gian lên xuống
phải được cài đặt trước trước khi làm một loại cống xác định. Cống càng nhỏ thì có thời
gian lên xuống càng giảm. Song song với con trượt, trục quay nối với đầu quay được điều
khiển bằng thủy lực, tốc độ quay (vg/ph) của trục là yếu tố quan trọng, cống càng nhỏ thì
tốc độ quay càng cao.

a)

b)

c)
Hình 1.6 Bàn tự làm sạch khi cấp liệu (a) và đầu quay nén (b, c).
– Bàn dẫn bêtông và tạo đầu dương của cống: có tay gạt bêtông thừa và khuôn
cống, bộ phận dao động miết đầu cống tự động khi hoàn thành một chu trình. Băng tải vận
chuyển bêtông bằng thủy lực, tại vị trí bàn điều khiển có một van thủy lực cho phép điều
chỉnh tốc độ của băng tải, tốc độ càng lớn thì bêtông cấp càng nhiều dùng cho cống lớn và
ngược lại.
Theo công nghệ này, khuôn tạo hình được đặt thẳng đứng và đồng trục với trụ c dẫn
động. Hỗn hợp bêtông trong khuôn được ép hướng theo đường kính của ống bằng các con
lăn ép.
* Nguyên lý hoạt động của máy rung ép:
Bình thường đầu ép nằm vị trí dưới cùng. Hỗn hợp bêtông được máy nạp rót vào
khuôn, khuôn được đặt thẳng đứng trên bàn rung. Đầu tiên cho bàn rung hoạt động để làm
Học viên thực hiện: KS. Nguyễn Văn Hồng – MSHV: 10300435
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hồng Ngân

6


NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TẠO HÌNH BÊTƠNG XI MĂNG KT NHỎ BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG VA

chặt hỗn hợp tại phần loe của đầu ống. Khi phần loe của đầu ống đã được làm chặt, bàn
rung dừng hoạt động và đầu ép được đẩy lên phía trên để thực hiện việc ép hướng theo
chiều đường kính. Cụm đầu ép được gắn với trục gồm có nón phân phối, cánh gạt, con lăn
ép và ống là nhẵn. Đầu ép vừa tịnh tiến vừa quay tròn. Do chuyển động quay tròn của đầu
ép nên hỗn hợp bêtông vừa bị ép do lực quán tính ly tâm của cánh gạt, vừa bị ép do các
con lăn.
* Ưu điểm của công nghệ rung ép:
– Độ nén chặt của bêtông cao, không tạo ra ứng suất xoắn trong ống.
– Chịu mài mòn tốt, khả năng chịu áp lực và tính đồng nhất của bêtông cao.
– Vị trí lồng thép, khoảng cách cốt thép luôn xác định.
– Lắp đặt joint kín khít, không rò rỉ nước lên thành cống và vị trí mối nối.
– Năng suất: 3 phút/cống, đáp ứng yêu cầu về tiến độ giao hàng.
– Thời gian sử dụng lâu dài.

Hình 1.7 Các kiểu model máy rung ép của BIDI với các thông số đường kính và
chiều dài cống tương ứng.
1.2.2 Công nghệ rung lõi trung tâm:
Dây chuyền tự động sản xuất cống BTCT bằng công nghệ rung lõi có tên thương
mại là JUMBO của hãng BFS, Đức. Dây chuyền có thể sản xuất được cống tròn có đường
kính từ 1500  3600 mm, cống hộp có kích thước 1000x1000 mm đến 3000x3000 mm, hố
ga BTCT có kích thước tùy chọn. Sản phẩm được sản xuất và kiểm soát tự động hoàn toàn
từ khâu nạp liệu đến khi ra thành phẩm.
* Hệ thống có cấu tạo gồm những phần chính sau:
– Cột rung trung tâm: được thiết kế nhiều tầng đảm bảo lực rung phân bố đồng đều
trên toàn thân cống và lực rung mỗi tầng theo phương ngang vừa nén bêtông xuống lại
vừa nén bêtông vào thành khuôn.
– Hệ thống kiểm soát việc tiếp liệu bằng tia laser: nó điều khiển quá trình cung cấp
bêtông cực kỳ chính xác cả về khối lượng và độ cao lớp bêtông ở từng vị trí.
– Bộ phận dưỡng đầu (Spigot): hoạt động nhờ hệ thống xi lanh thủy lực nén, xoay

đồng thời tạo đầu cống cực kỳ chính xác và có chất lượng cao.
Học viên thực hiện: KS. Nguyễn Văn Hoàng – MSHV: 10300435
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hồng Ngân

7


NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TẠO HÌNH BÊTƠNG XI MĂNG KT NHỎ BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG VA

Hình 1.8 Hệ thống tiếp liệu kiểm soát bằng tia laser

Hình 1.9 Cột rung lõi trung tâm

Hình 1.10 Dây chuyền công nghệ rung lõi tạo cấu kiện cống BTCT
* Nguyên lý hoạt động máy rung lõi:
Khuôn tạo hình được đặt thẳng đứng và đồng trục với cột rung trung tâm. Hỗn hợp
bêtông được máy nạp rót vào khuôn liên tục dưới sự kiểm soát của hệ thống tia laser. Các
máy rung từng tầng lần lượt hoạt động tự động theo chương trình điều khiển đã lập trình
sẵn. Đầu cống được tạo hình và lèn chặt nhờ bộ phận dưỡng đầu.
* Ưu điểm của công nghệ rung lõi:
Ngoài những ưu điểm giống như công nghệ rung ép như dây chuyền BIDI và
Souverean, dây chuyền sản xuất cống JUMBO có ưu điểm sau:
– Có thể sản xuất được 02 thành phẩm cùng một lúc.
– Tốc độ cấp liệu được kiểm soát bằng tia laser nên rất chính xác.
– Độ nén chặt của bêtông rất cao nhờ hệ thống rung trung tâm.
– Chống thấm tốt, cường độ chịu tải cao.
Học viên thực hiện: KS. Nguyễn Văn Hoàng – MSHV: 10300435
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hồng Ngân

8

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TẠO HÌNH BÊTƠNG XI MĂNG KT NHỎ BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG VA

Hình 1.11 Quá trình rút khuôn tạo sản phẩm.
Ngoài công nghệ rung lõi của JUMBO, còn có công nghệ rung lõi trung tâm của
hãng Pedershaab, Đan Mạch. Công nghệ Pedershaab tương tự công nghệ JUMBO và có
những ưu điểm tương tự về sản phẩm. Một trong những ưu điểm khác là trong quá trình thi
công lắp đặt, các mối nối được thực hiện bằng gioăng cao su nhập ngoại có độ đàn hồi
lớn, độ bền cao trong môi trường nước thải tạo nên mối nối rất bền chắc trong hệ thống
thoát nước. Hơn nữa còn rút ngắn thời gian thi công và tiết kiệm nhân lực.
1.2.3 Công nghệ rung bàn:
Dây chuyền tự động sản xuất cống BTCT bằng công nghệ rung bàn có tên thương
mại là VIHY Multicast, Đan Mạch. Dây chuyền có thể sản xuất được cống tròn BTCT có
đường kính từ 600  4000mm, cống đôi 2500  2500mm cống hộp có kích thước đến
4000x7000mm với tốc độ 20 phút/sản phẩm. Sản phẩm được sản xuất và kiểm soát tự
động hoàn toàn từ khâu nạp liệu đến khi ra thành phẩm.
* Hệ thống gồm có các phần chính sau:
– Thiết bị rung thủy lực: được thiết kế với tải trọng tối đa lên đến 60 tấn, tần số
rung có thể điều chỉnh chính xác để phù hợp với các yêu cầu rung trong quá trình sản
xuất.
– Thiết bị điều khiển Fancon: được liên kết trực tiếp với máy và cung cấp các
chương trình điều khiển tiên tiến giúp cho quá trình sản xuất hiệu quả và tiết kiệm nhất.
Một màn hình cao cấp hiển thị các dữ liệu hướng dẫn người vận hành nhanh chóng phát
hiện nguyên nhân của bất kỳ lỗi vận hành nào.

Học viên thực hiện: KS. Nguyễn Văn Hoàng – MSHV: 10300435
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hồng Ngân

9

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TẠO HÌNH BÊTƠNG XI MĂNG KT NHỎ BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG VA

Hình 1.12 Dây chuyền sản xuất cống BTCT bằng
công nghệ rung bàn VIHY Multicast, Đan Mạch.

Hình 1.13 Mẫu thiết bị rung thủy lực VIHY (VIHY hydraulic vibration plant concept)
* Ngoài thiết bị gây rung kiểu thủy lực ra, công nghệ rung bàn còn có thiết bị gây
rung truyền động cơ khí.
Máy rung bàn cơ khí kiểu rung va có các bộ phận chính như sau:
– Đế máy dùng để đỡ phần trên máy và cố định máy trên nền móng bêtông vững
chắc.
– Bàn rung phía trên để đặt khuôn đúc sản phẩm cống tròn hoặc cống hộp. – Liên
kết giữa bàn rung và đế máy là các lò xo giảm chấn.
– Phía dưới bàn rung có gắn đầu va đập, còn phía trên đế máy chỗ đầu va đập có
đệm va, hai chi tiết này sẽ va đập vào nhau tạo lực va đập khi bàn rung hoạt động. Ngoài
ra còn có cơ cấu điều chỉnh khe hở va chạm để thay đổi lực va hoặc biến rung va thành
rung không va khi không có va chạm.
– Cụm gây rung gồm động cơ điện gắn trên bàn rung, trên trục động cơ có gắn các
bánh lệch tâm quay ngược chiều nhau tạo lực kích định hướng theo phương thẳng đứng.
Khi đúc các sản phẩm có kích thước khác nhau, có thể thay đổi các bánh lệch tâm có
trọng lượng khác nhau cho phù hợp các thông số làm việc của bàn rung va.

Học viên thực hiện: KS. Nguyễn Văn Hoàng – MSHV: 10300435
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hồng Ngân

10

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TẠO HÌNH BÊTƠNG XI MĂNG KT NHỎ BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG VA

– Bộ biến tần dùng để thay đổi tần số quay khi đúc các sản phẩm cống BTCT có
các kích cỡ khác nhau.

Hình 1.14 Bàn rung va (Vibration Table)

Hình 1.15 Sơ đồ nguyên lý máy rung va điều chỉnh khe hở bằng lực nén lò xo.
1.nền, 2.đế máy, 3.lò xo dưới, 4.bàn rung, 5.lò xo điều chỉnh, 6.gia tải, 7.bêtông,
8.khuôn, 9.ốc điều chỉnh, 10.bulông, 11.đệm va chạm, 12.bánh lệch tâm gây rung.
* Ưu điểm công nghệ rung bàn:
– Độ nén chặt của bêtông rất cao nhờ hệ thống rung va.
– Đúc được các sản phẩm cống tròn và cống hộp có kích thước lớn, đặc biệt đúc
được những sản phẩm có tiết diện không đối xứng.
– Kích thước chính xác.
– Chất lượng rất cao, cường độ chịu lực của sản phẩm lớn.
– Năng suất cao, giá thành hạ.
– Tần số rung động điều chỉnh nhanh chóng cho phù hợp theo các kích thước đúc.

Học viên thực hiện: KS. Nguyễn Văn Hồng – MSHV: 10300435
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hồng Ngân

11


NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TẠO HÌNH BÊTƠNG XI MĂNG KT NHỎ BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG VA

1.2.4 Công nghệ quay ly tâm:
Công nghệ quay ly tâm đã có từ lâu, hiện nay vẫn còn được sử dụng nhiều nơi trên
thế giới. Tại Việt Nam, việc tạo hình cấu kiện bằng công nghệ quay ly tâm được sử dụng

phổ biến ở các nhà máy sản xuất ống cống.
Công nghệ này có các ưu điểm như: cốt liệu được nén thành bên chặt, thiết bị đơn
giản, dễ gia công chế tạo và lắp ráp, chi phí đầu tư thấp.
Nhưng phương pháp này có nhiều nhược điểm như:
– Chỉ có thể làm được cống tròn.
– Có công đoạn thủ công: phải có hai công nhân ở hai phía xúc bêtông đổ và khuôn
nên không thể tự động hóa được, vẫn tốn chi phí nhân công.
– Độ nén chặt bêtông theo chiều dọc cống không cao, chất lượng bêtông không
đồng nhất, cường độ chịu lực bêtông không lớn.

Hình 1.16 Thiết bị công nghệ sản xuất cống bêtông bằng ly tâm.

Hình 1.17 Bóc tách khuôn bằng cổng trục ở công nghệ quay ly tâm.
Ngoài ra, hiện nay còn sử dụng công nghệ quay ly tâm kết hợp rung nhằm nâng cao
chất lượng, độ lèn chặt của bêtông.
Học viên thực hiện: KS. Nguyễn Văn Hồng – MSHV: 10300435
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hồng Ngân

12


NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TẠO HÌNH BÊTƠNG XI MĂNG KT NHỎ BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG VA

1.2.5 Công nghệ lăn – treo:
Sản xuất cống bêtông bằng phương pháp lăn treo gần giống với phương pháp quay
ly tâm. Nhưng ở phương pháp lăn treo, trục quay trong lòng khuôn vừa treo khuôn vừa
truyền chuyển động quay ly tâm cho khuôn và kết hợp lăn bề mặ t trong của cống nhằm
nén chặt bêtông và làm nhẵn bề mặt trong của cống. Qua đó nâng cao chất lượng và độ
đồng đều của cống.
Tuy nhiên đây cũng là một phương pháp dùng máy kết hợp thủ công do không có

bộ phận cấp liệu tự động nên vẫn phải có công nhân cấp liệu vào khuôn bằng tay.

Hình 1.18 Thiết bị tạo hình cấu kiện cống bêtông bằng phương pháp lăn – treo.

Học viên thực hiện: KS. Nguyễn Văn Hoàng – MSHV: 10300435
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hồng Ngân

13


NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TẠO HÌNH BÊTƠNG XI MĂNG KT NHỎ BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG VA

1.3

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ THIẾT BỊ CẦN NGHIÊN CỨU
Qua các công nghệ tạo hình cấu kiện bêtông như trên, ta thấy đa số các phương án
có sử dụng phương pháp rung hoặc kết hợp rung với phương pháp khác để tạo hình cấu
kiện với chất lượng tốt hơn. Các phương pháp quay ly tâm và lăn treo cũng là phương
pháp tạo hình cấu kiện lâu đời và hiện vẫn phổ biến, nhưng ta thấy việc đầm lèn chặt hỗn
hợp bêtông trong cấu kiện là không thể tốt hơn các phương pháp rung.
Do đó, phương án lựa chọn để nghiên cứu là công nghệ rung với thiết bị rung động
dùng để đầm lèn hỗn hợp bêtông trong khuôn khi tạo hình cấu kiện bêtông và BTCT cho
các công trình xây dựng lắp ráp đúc sẵn. Trong quá trình rung, nhờ lực tác động lên hỗn
hợp bêtông sẽ tạo ra các điều kiện thuận lợi để sắp xếp lại các hạt cốt liệu, giảm ma sát
tạo ra hiệu ứng giả lỏng của hỗn hợp bêtông đầm chặt và nhờ đó hiệu quả đầm chặt được
nâng cao.
Các thiết bị tạo hình nhờ rung động cần có một số yêu cầu sử dụng, các yêu cầu
công nghệ cơ bản sau:
– Đạt được mức yêu cầu lèn chặt bêtông theo toàn bộ thể tích cấu kiện tạo hình,
làm tăng cường sự điền đầy khuôn.

– Thiết bị phải cho năng suất cao.
– Độ tin cậy và tuổi thọ công tác của thiết bị phải cao.
– Thỏa mãn các định mức về vệ sinh an toàn lao động.
– Thuận tiện cho việc bảo dưỡng và sửa chữa.
Hiện nay, loại máy rung được sử dụng rộng rãi nhất để tạo hình các cấu kiện
bêtông là các loại máy sử dụng dao động có hướng. Nhưng với sự kết hợp của máy rung
với sự va chạm của các gối va chạm đàn hồi tạo ra sự biến thiên gia tốc lớn lên các hạt
cốt liệu. Các hạt cốt liệu trong khuôn chịu đồng thời hai tác động là tác động của bản thân
hạt vật liệu trong quá trình dao động và tác động của lực quán tính tại thời điểm va chạm.
Do các tác động này mà hạt cốt liệu trong hỗn hợp bêtông tự lèn chặt vào nhau, đẩy
không khí và nước ra ngoài. Độ chặt bêtông của cấu kiện là rất cao, qua đó cho cường độ
chịu lực, chịu mài mòn, khả năng chống thấm và tuổi thọ cấu kiện bêtông cũng rất cao.
Hơn nữa, thiết bị rung va cũng có kết cấu đơn giản, vận hành dễ dàng, khả năng
bảo dưỡng sửa chữa cũng thuận tiện.
* Vì vậy, thiết bị công nghệ được lựa chọn nghiên cứu trong luận văn này là công
nghệ rung va với thiết bị làm việc là bàn rung va thẳng đứng dẫn động bánh lệch tâm
dùng để tạo hình cấu kiện ống cống bêtông và BTCT với kích thước nhỏ.
Giới hạn thông số kích thước cấu kiện cống BTCT lớn nhất đúc trên bàn rung va
nghiên cứu, thiết kế, chế tạo là: ống cống BTCT thoát nước dùng cho đường ôtô và vỉa hè
có đường kính trong D = 500mm, chiều dày thành cống  = 50mm, chiều dài hiệu dụng L =
1000mm và là loại ống cống cấp tải thấp (T).
Học viên thực hiện: KS. Nguyễn Văn Hoàng – MSHV: 10300435
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hồng Ngân

14


NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TẠO HÌNH BÊTƠNG XI MĂNG KT NHỎ BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG VA

1.4

THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA HỖN HP BÊTÔNG TRONG CÔNG
NGHỆ RUNG VA [13]
1.4.1 Tiêu chuẩn vật liệu làm cống bêtông:
a)
Ximăng:
Loại ximăng Portland hỗn hợp PCB40
Mác: mác ximăng tối thiểu phải bằng 1.3 lần mác bêtông thiết kế cho cống. Mác
bêtông thiết kế cho cống tròn công nghệ rung va là 300 kg/cm 2, ximăng tương ứng PCB40.
Quy định chung chọn ximăng PCB 40 theo TCVN 6260:1997:
1- Độ mịn: phần còn lại trên sàng 4900 lỗ không quá 10%.
2- Thời gian bắt đầu đông cứng không quá 12 giờ.
3- Cường độ : 400 kg/cm2 (phương pháp nhanh).
Mỗi lô ximăng 50 tấn phải thí nghiệm 1 tổ mẫu, lưu kho trên 1 tháng phải thí
nghiệm lại.
b)
Cốt liệu:
* Đá:
Cốt liệu thô dùng đổ bêtông cho ống cống tròn công nghệ rung va là loại đá vôi
hoặc đá cuội nghiền ra, nếu dùng loại đá dăm khác để nghiề n thì phải thí nghiệm.
Điều kiện kỹ thuật của đá dăm như sau:
– Kích cỡ: Kích thước viên đá lớn nhất không được vượt quá 1/4 kích thước mặt cắt
của cấu kiện và không quá 3/4 khoảng cách nhỏ nhất giữa các thanh cốt thép.
– Cấp phối tiêu chuẩn đá dăm:
+ Cấp phối đá dăm 5 - 15 mm
Kích thước lỗ sàng tròn

(mm)

Tỷ lệ qua sàng theo trọng lượng (%)

5

10

15

20

0 – 12

20 - 50

90 – 100

100

– Hàm lượng đá dẹt: không quá 25% trọng lượng.
– Hàm lượng các loại tạp chất có hại:
+ Hàm lượng các tạp chất Sunphua và Sunphat (tính theo SO3) không quá 1% trọng lượng.
+ Hàm lượng đất bùn (thí nghiệm bằng phương pháp rửa) không quá 1% trọng lượng.
+ Không có đá phong hóa.
– Tạp chất: thí nghiệm bằng phương pháp Sunphat, Sunphit Natri, trọng lượng giảm
đi không quá 1%.
– Điều kiện kỹ thuật của đá: Mẫu đá thí nghiệm ở trạng thái bão hòa, cường độ
chịu nén phải đạt  800 kg/cm2.
– Một lô 250m3 đá dăm lấy một mẫu thử.
* Cốt liệu mịn:
Dùng cát có các tiêu chuẩn sau đây :
– Cát: là cát sông thiên nhiên sạch cứng.
Học viên thực hiện: KS. Nguyễn Văn Hoàng – MSHV: 10300435

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hồng Ngân

15


NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TẠO HÌNH BÊTƠNG XI MĂNG KT NHỎ BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG VA

– Cấp phối hạt:
+ Hàm lượng dưới 0.15 mm không được quá 3%.
+ Hàm lượng từ 0.15 mm đến 0.3 mm không được quá 15%.
+ Hàm lượng hạt từ 5 mm đến 10 mm không được quá 5%.
Cấp phối tiêu chuẩn của cát:
Đường kính lỗ sàng tròn
Lượng trên sàng cộng dồn

c)

(mm)
(%)

5

1.2

0.3

0.15

0–5

35 – 55

85 – 95

97 - 100

Hàm lượng chất có hại:
– Hàm lượng đất bùn không quá 3% trọng lượng (thí nghiệm theo phương pháp rửa).
– Hàm lượng mica không quá 1% trọng lượng.
– Hàm lượng các chất Sunphua và Sunphat (tính theo SO3) không quá 1% trọng

lượng.
d)

Nước trộn bêtông:
Trong nước không có tạp chất ảnh hưởng đến độ liên kết và hóa cứng bình thường
của ximăng.
Các loại nước bẩn, có dầu, mỡ, đường..., nước có trị số pH  4, nước có hàm lượng
Sunphat (tính theo lượng SO4) vượt quá 1% đều không được dùng để trộn bêtông, không
dùng nước biển để trộn bêtông.
Trước khi đổ bêtông ít nhất phải thử một mẫu nước tại nguồn nước cung cấp.
e)
Chất phụ gia:
Cho phép dùng phụ gia phù hợp với tiêu chuẩn nhà nước.
Chất phụ gia trong bêtông phải thỏa mãn các điều kiện sau:
– Không ăn mòn cốt thép.
– Liều lượng phụ gia tùy thuộc theo loại ximăng và phải qua thí nghiệm xác định.
– Khi dùng phụ gia phải pha thành dung dịch trước với nước.
f)
Cốt thép:

Dùng cốt thép các bon thấp kéo nguội, phù hợp với yêu cầu trong bảng sau (TCVN
6288:1997):
Đường kính
D

Giới hạn chảy cực tiểu
Rpo,2

Giới hạn bền kéo
Rm

Độ dãn dài tương đối

(mm)

(N/mm2)

(N/mm2)

(%)

4 – 12

500

550

12

Uốn nguội

1800 d=a

– Trên mặt cốt thép không có vết nứt, dập, xoắn, vẩy sắt, dầu mỡ.
– Sai số đường kính của cốt thép ± 0.2mm, kiểm tra có tính chất đại diện.
– Diện tích của cốt thép không được nhỏ hơn so với thiết kế 5%.
– Cường độ của cốt thép không được nhỏ hơn so với thiết kế 5%.
– Cứ 20 tấn thép cần thí nghiệm 3 tổ mẫu gồm:
Học viên thực hiện: KS. Nguyễn Văn Hoàng – MSHV: 10300435
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hồng Ngân

16


NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TẠO HÌNH BÊTƠNG XI MĂNG KT NHỎ BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG VA

+ 3 maãu kéo (ISO 6892).
+ 3 mẫu uốn nguội (TCVN 6287:1997).
+ 3 mẫu hàn (TCVN 5403:1991).
Trong mẫu kéo cần phải có các chỉ tiêu sau đây:
– Giới hạn chảy cực tiểu Rpo,2.
– Giới hạn bền kéo Rm
– Độ dãn dài tương đối.
Cho phép nghiệm thu có giới hạn chảy thấp hơn 5% so với cường độ thiết kế.
Hàn nối cốt thép: trên một mặt cắt của cống tròn không được hàn nối quá 25% tổng số
thép tại 1 mặt cắt.
– Hàn đối đầu 2 thanh thép không được sai số 0.1 đường kính.
– Nếu hàn 2 thanh thép so le phải uốn thép cho trùng tim thanh thép, đường hàn 1
bên dài 10d (d là đường kính thanh), nếu hàn 2 bên chiều dài hàn là 5d, chiều cao của mối
hàn theo quy định của quy trình hàn.

– Khoảng cách của cốt thép dọc sai số với thiết kế  10 mm.
– Khoảng cách của cốt thép đai sai số với thiết kế  10 mm.
– Lớp bảo vệ sai số với thiết kế ± 5 mm.
g)
Liều lượng pha trộn bêtông:
– Trước khi đổ 01 lô sản phẩm cống tròn đều phải thiết kế cấp phối theo loại
ximăng và cốt liệu thực tế; làm 3 mẫu thí nghiệm có tăng và giảm 10% ximăng và cốt liệu
là 5%.
+ Khống chế độ sụt khi không có phụ gia
: Ah  3 cm
+ Khống chế độ sụt khi có phụ gia
: Ah  6 cm
+ Tỷ lệ nước trên ximăng
: N/X = 0.39 ÷ 0.43
– Khống chế sai số liều lượng :
+ Nước và ximăng sai số 1%
+ Cốt liệu đá cát sai số
2%
– Nếu thay đổi loại, lô ximăng và mỏ cấp phối thô và mịn, cần phải thiết kế lại
cấp phối.
– Cứ 50m3 bêtông phải thí nghiệm một tổ mẫu bêtông và chỉ cho phép nghiệm thu
sản phẩm khi không có mẫu nào nhỏ hơn 90% cường độ thiết kế.
(theo nguồn: Công ty TNHH XDCT Hùng Vương).

1.4.2 Thành phần cấp phối bêtông:
Bêtông sử dụng tạo hình cấu kiện ống cống sử dụng bêtông mác M300. Định mức
cấp phối vật liệu cho 1m3 bêtông sử dụng xi măng mác PCB40 như sau:
+ Độ sụt bêtông
:25
cm

+ Xi măng
: 330
kg
Học viên thực hiện: KS. Nguyễn Văn Hoàng – MSHV: 10300435
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hồng Ngân

17