Điều khiển và giám sát trạm trộn bê tông xi măng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ
____________________________________________________

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:

ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT
TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG

Người hướng dẫn:

PGS.TS. NGUYỄN HOA LƯ

Cán bộ phản biện:

KS. TRẦN ĐÌNH DŨNG

Sinh viên thực hiện:

NGƠ DUY TIẾN

Lớp:

54K1 KTĐK&TĐH

NGHỆ AN - 2018

MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................ 4
DANH MỤC HÌNH ẢNH .............................................................................................. 4
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 6
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG ....................... 8
1.1. Tổng quan về bê tông ......................................................................................... 8
1.1.1. Khái niệm .................................................................................................... 8
1.1.2. Thành phần cấu tạo ...................................................................................... 8
1.1.3. Các đặc tính của bê tông............................................................................ 10
1.1.4. Tỷ lệ pha trộn các thành phần trong bê tông ............................................. 11
1.2. Trạm trộn bê tông ............................................................................................. 12
1.2.1. Khái niệm và chức năng ............................................................................ 12
1.2.2. Cấu tạo chung ............................................................................................ 13
1.2.3. Phân loại trạm trộn bê tông ....................................................................... 13
1.3. Hệ thống máy trộn............................................................................................ 17
1.3.1. Hệ thống định lượng vật liệu ..................................................................... 17
1.3.2. Xilô và vit tải cấp xi măng ........................................................................ 20
1.3.3. Hệ thống xe skip cấp liệu .......................................................................... 22
1.3.4. Hệ thống máy nén khí................................................................................ 22
1.3.5. Hoạt động của máy bơm nước .................................................................... 23
1.3.6. Động cơ điện ............................................................................................. 23
1.4. Lựa chọn bộ máy trộn ...................................................................................... 23
1.4.1. Máy trộn trục đứng kiểu rôto..................................................................... 24
1.4.2. Máy trộn trục đứng kiểu hành tinh ............................................................ 25
1.4.3. Máy trộn trục đứng có thùng trộn quay ..................................................... 26
1.4.4. Máy trộn trục ngang .................................................................................. 27
1.4.5. Kết luận lựa chọn bộ máy trộn .................................................................. 29
1.5. Lựa chọn hệ thống cấp liệu .............................................................................. 29
1.5.1. Cấp liệu dùng băng gạt .............................................................................. 29
1.5.2. Cấp liệu dùng băng gầu ............................................................................. 30

1.5.3. Cấp liệu dùng xe skip ................................................................................ 31
2


1.5.4. Kết luận lựa chọn hệ thống cấp liệu .......................................................... 32
1.6. Quy trình cơng nghệ của trạm trộn bê tơng ..................................................... 32
1.6.1. Yêu cầu chung ........................................................................................... 32
1.6.2. Quy trình trộn bê tơng ............................................................................... 32
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ, TÍNH TỐN VÀ MƠ PHỎNG TRẠM TRỘN BÊ
TƠNG ...................................................................................................... 34
2.1. Tính tốn, thiết kế tổng thể .............................................................................. 34
2.1.1. Xác định cơng suất vít tải xi măng ............................................................ 34
2.1.2. Xác định công suất dẫn động xe skip ........................................................ 35
2.1.3. Xác định công suất băng tải chuyển cốt liệu ............................................. 37
2.1.4. Xác định công suất máy trộn ..................................................................... 39
2.2. Hệ thống điện phục vụ trạm trộn bê tông ........................................................ 45
2.2.1. Xây dựng mạch động lực trạm trộn ........................................................... 45
2.2.2. Xây dựng mạch điều khiển trạm trộn ........................................................ 47
2.3. Mô phỏng trạm trộn bê tông xi măng .............................................................. 47
2.3.1. Yêu cầu công nghệ .................................................................................... 48
2.3.2. Sơ đồ thuật tốn ......................................................................................... 49
2.3.3. Kết quả mơ phỏng ..................................................................................... 50
KẾT LUẬN ................................................................................................................... 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 53
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 54

3


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Bảng thời gian vận chuyển cho phép của bê tơng (khơng có phụ gia) ......... 11
Bảng 1.2. Thành phầ n đinh
̣ mức cấ p phố i .................................................................... 12
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Trạm trộn bê tơng Hương Kính (Hưng Thịnh, Hưng Ngun, Nghệ An) .... 12
Hình 1.2. Trạm trộn bê tơng cố định ............................................................................. 15
Hình 1.3. Trạm trộn bê tơng di động............................................................................. 16
Hình 1.4. Hình ảnh Loadcell ......................................................................................... 17
Hình 1.5. Mạch cầu Wheatstone ................................................................................... 18
Hình 1.6. Một số thiết bị chỉ thị khối lượng .................................................................. 19
Hình 1.7. Xilo và vít tải cấp xi măng ............................................................................ 20
Hình 1.8. Cấu tạo vít tải cấp xi măng............................................................................ 21
Hình 1.9. Hệ thống xe skip cấp liệu .............................................................................. 22
Hình 1.10. Máy trộn bê tơng trục đứng kiểu rơto ......................................................... 24
Hình 1.11. Máy trộn trục đứng kiểu hành tinh .............................................................. 25
Hình 1.12. Máy trộn trục đứng có thùng trộn quay ...................................................... 27
Hình 1.13. Máy trộn trục ngang .................................................................................... 28
Hình 1.14. Phương pháp dùng băng gạt để cấp liệu ..................................................... 29
Hình 1.15. Phương pháp dùng băng gầu để cấp liệu .................................................... 30
Hình 1.16. Phương pháp dùng xe skip để cấp liệu........................................................ 31
Hình 1.17. Sơ đồ trạm trộn bê tơng ............................................................................... 33
Hình 2.1. Hệ thống vít tải xi măng ................................................................................ 34
Hình 2.2. Mơ hình tính tốn lực tác dụng lên xe skip ................................................... 35
Hình 2.3. Bố trí cánh trộn trong thùng trộn .................................................................. 40
Hình 2.4. Bàn tay trộn ................................................................................................... 41
Hình 2.5. Sơ đồ mạch động lực ..................................................................................... 46
Hình 2.6. Sơ đồ mạch điều khiển .................................................................................. 47
Hình 2.7. Mạch điều khiển động cơ vít tải xiên ............................................................ 47
Hình 2.8. Mạch điều khiển động cơ kéo xe skip ........................................................... 48

4


Hình 2.9. Lưu đồ thuật tốn trạm trộn bê tơng ............................................................. 49
Hình 2.10. Phân cơng địa chỉ vào/ra ............................................................................. 50
Hình 2.11. Chương trình điều khiển trên PLC S7-300 ................................................. 50
Hình 2.12. Bảng quy định tagbit ................................................................................... 51
Hình 2.13. Kết quả mô phỏng trên phần mềm WinCC ................................................. 51

5


MỞ ĐẦU
Ngày nay, dưới sự phát triển của khoa học kĩ thuật, con người địi hỏi về
trình độ tự động hóa ngày càng phát triển hơn nữa để đáp ứng nhu cầu của mình. Tự
động hóa ngày càng phát triển mạnh mẽ trong các lĩnh vực kinh tế, đời sống xã hội,
tự động hóa trở thành mũi nhọn cho sự phát triển của thế giới nói chung và trong
cơng nghiệp nói riêng. Trình độ tự động hóa của mỗi quốc gia đánh giá sự phát triển
nền kinh tế của quốc gia đó. Vì lẽ đó mà việc phát triển tự động hóa là một việc hết
sức cần thiết.
Bên cạnh đó, đất nước ta đang trong giai đoạn phát triển mạnh, đặc biệt là về
xây dựng. Rất nhiều các cơng trình có quy mơ lớn đã và đang được thi cơng. Điều
đó địi hỏi một số lượng lớn các trang thiết bị phục vụ cho việc xây dựng cơng trình,
trong đó có trạm trộn bê tơng xi măng. Các trạm trộn bê tông xi măng đang được sử
dụng ở nước ta hiện nay rất đa dạng và phong phú cả về chủng loại, kích cỡ và xuất
sứ, trong đó có rất nhiều trạm do Việt Nam chế tạo.
Từ những thực tế trên, em đã lựa chọn đề tài “Điều khiển và giám sát trạm
trộn bê tông xi măng” để làm đồ án tốt nghiệp của mình.
Nội dung của đề tài gồm 2 chương:

➢ Chương 1: Tổng quan về trạm trộn bê tơng xi măng.
➢ Chương 2: Thiết kế, tính tốn và mô phỏng trạm trộn bê tông.
Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Hoa Lư đã hướng dẫn nhiệt
tình để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất
cả các thầy cô trong Viện Kỹ Thuật và Công Nghệ, trường Đại học Vinh đã tận tình
hướng dẫn và truyền đạt kiến thức cho em trong suốt thời gian theo học ở trường.
Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên trong đồ án tốt nghiệp sẽ không tránh
khỏi sự sai lầm và thiếu sót vì vậy em rất mong nhận được sự đánh giá và phê bình
của các thầy để em có thế rút được kinh nghiệm và bổ sung kiến thức cho mình.
Em xin chân thành cảm ơn!
Nghệ An, Tháng 05 năm 2018
Người thực hiện

Ngô Duy Tiến

6


TĨM TẮT
Đồ án đã nêu lên được tính cấp thiết của đề tài, từ đó đưa ra giải pháp xây
dựng hệ thống điều khiển cho trạm trộn bê tông, hệ thống được mô phỏng trên phần
mềm mô phỏng PLC S7-300 và WinCC, qua đó điều khiển và giám sát được quy
trình hoạt động của trạm trộn bê tơng.
Qua q trình nghiên cứu, thiết kế và tính tốn hệ thống trạm trộn bê tơng đã
xây dựng được mơ hình thuật tốn và mơ phỏng quy trình hoạt động của trạm trộn
theo hệ thống thực tế. Tuy nhiên đề tài chỉ mới dừng lại ở việc mơ phỏng trên phần
mềm, qua đó là cơ sở để phát triển mơ hình cho hệ thống trạm trộn bê tông.

ABSTRACT
The project has identified the urgency of the project, thereby introducing a

solution to build a control system for the concrete batching plant, simulated on PLC
S7-300 and WinCC software. Control and monitor the operation of the concrete
batching plant.
Throughout the research, design and calculation of the concrete batching
plant, the algorithm model has been developed and simulation of the operation of
the mixing plant according to the actual system. However, the topic has just stopped
in software simulation, which is the basis for developing the model for the concrete
batching plant.

7


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG
1.1. Tổng quan về bê tông
1.1.1. Khái niệm
Bê tông (gốc từ béton trong tiếng Pháp) là một loại đá nhân tạo, được hình
thành bởi việc trộn các thành phần: Cốt liệu thơ, cốt liệu mịn, chất kết dính... theo
một tỷ lệ nhất định (được gọi là cấp phối bê tông).
Bê tông là một hỗn hợp được tạo thành từ cát, đá, xi măng, nước. Trong đó
cát, đá chiếm 80% ÷ 85%, xi măng chiếm 8% ÷ 15%, cịn lại là khối lượng nước.
Ngồi ra cịn có thêm phụ gia vào để thỏa mãn yêu cầu đặt ra.
Trong bê tông, chất kết dính (xi măng + nước, phụ gia...) làm vai trị liên kết
các cốt liệu thô (đá, sỏi,... đôi khi sử dụng vật liệu tổng hợp trong bê tông nhẹ) và
cốt liệu mịn (thường là cát, đá mạt, đá xay,...) và khi đóng rắn, làm cho tất cả thành
một khối cứng như đá.
Hỗn hợp bê tơng phải có độ dẻo nhất định, tạo hình và dầm chặt được dễ
dàng. Cốt liệu có vai trị là bộ khung chịu lực, vữa xi măng và nước bao bọc xung
quanh đóng vai trị là chất kết dính, đồng thời lấp đầy khoảng trống của cốt liệu.
Khi rắn chắc, hồ xi măng kết dính các cốt liệu thành một khối được gọi là bê tông.

1.1.2. Thành phần cấu tạo
❖ Xi măng
Xi măng là thành phần đặc biệt quan trọng của bê tơng. Xi măng có nhiều
loại khác nhau, xi măng mác càng cao thì khả năng kết dính càng tốt và làm chất
lượng thiết kế bê tông tăng lên. Tuy nhiên giá thành của xi măng mác cao là rất lớn.
Vì vậy khi lựa chọn loại xi măng, ta vừa phải đảm bảo chất đúng yêu cầu kĩ thuật,
vừa phải giải quyết tốt bài toán kinh tế.
❖ Cốt liệu nhỏ - cát
Cát dùng trong sản xuất bê tơng có thể là cát thiên nhiên hay cát nhân tạo,
kích thước hạt cát là từ (0.14 ÷ 5) mm theo tiêu chuẩn Việt Nam. Chất lượng cát
phụ thuộc vào thành phần khoáng, thành phần tạp chất, thành phần hạt... Lượng cát
khi trộn với xi măng, nước và phụ gia phải được tính tốn hợp lý, nếu cát nhiều sẽ

8


tốn xi măng dẫn tới bài toán kinh tế và cát q ít thì cường độ bê tơng giảm. Trong
thành phần của bê tông cát chiếm khoảng 29%.
❖ Cốt liệu lớn - đá dăm hoặc sỏi
Sỏi có mặt trịn, nhẵn, độ rộng và diện tích mặt ngo nhỏ nên cần ít nước,
tốn xi măng mà vẫn dễ đầm, dễ đổ nhưng lực dính bám với vữa xi măng nhỏ nên
cường độ bê tông sỏi thấp hơn bê tông đá dăm. Ngược lại đá dăm được đập vỡ có
nhiều góc cạnh, diện tích mặt ngồi lớn và khơng nhẵn nên lực dính bám với vữa xi
măng lớn tạo ra được bê tơng có cường độ cao hơn. Trong thành phần bê tông đá
dăm, sỏi chiếm khoảng 52%.
❖ Nước
Nước là thành phần quan trọng không thể thiếu trong sản xuất bê tông, nước
dùng để rửa cốt liệu, nhào trộn vệ sinh buồng máy, bảo dưỡng bê tông... Nước dùng
trong sản xuất bê tông phải đáp ứng đủ tiêu chuẩn để không ảnh hưởng xấu đến khả
năng dính kết của bê tơng và chống ăn mòn kim loại.

Lượng nước nhào trộn là yếu tố quan trọng quyết định tính cơng tác của hỗn
hợp bê tông. Lượng nước dùng trong nhào trộn bao gồm lượng nước tạo hồ xi măng
và lượng nước do cốt liệu. Lượng nước trong bê tơng xác định tính chất của hỗn
hợp bê tơng. Khi lượng nước q ít, dưới tác dụng của lực hút phân tử nước chỉ hấp
thụ trên bề mặt vật rắn mà chưa tạo ra độ lưu động của hỗn hợp, lượng nước tăng
đến một giới hạn nào đó sẽ xuất hiện nước tự do, màng nước trên mặt vật rắn dày
thêm, nội ma sát giảm xuống, độ lưu động tăng thêm, lượng nước ứng với lúc bê
tơng có độ lưu động lớn nhất mà khơng bị phân tầng gọi là khả năng giữ nước của
hỗn hợp.
❖ Chất phụ gia
Phụ gia là các chất vô cơ hoặc hố học khi cho vào bê tơng sẽ cải thiện tính chất
của hỗn hợp bê tơng hoặc bê tơng cốt thép. Phụ gia sử dụng thường có dạng bột, được
chia ra 2 loại:
- Loại phụ gia hoạt động bề mặt: được sử dụng một lượng nhỏ nhưng có khả
năng cải thiện đáng kể tính chất của hỗn hợp bê tơng và tăng cường nhiều tính chất
khác của bê tơng.
- Loại phụ gia rắn nhanh: thường là loại muối gốc (CaCl2) hay muối Silic.

9


Do là chất xúc tác và tăng nhanh quá trình thuỷ hố của C3S và C2S mà phụ gia
CaCl2 có khả năng rút ngắn quá trình rắn chắc của bê tông trong điều kiện tự nhiên
mà không làm giảm cường độ bê tông.
Hiện nay trong công nghệ sản xuất bê tơng người ta cịn sử dụng phụ gia đa
chức năng.
1.1.3. Các đặc tính của bê tơng
❖ Độ cứng của bê tông
Độ cứng của bê tông là khả năng chống lại các lực tác động từ bên ngồi mà
khơng bị phá hoại, nó phản ánh khả năng chịu lực của bê tơng. Độ cứng của bê tơng

phụ thuộc vào tính chất của xi măng, tỷ lệ nước và xi măng, phương pháp đổ bê
tông và điều kiện đông cứng.
Để đặc trưng cho độ cứng của bê tông người ta dùng “mác bê tông”. Mác của
một loại bê tông (ký hiệu M) là cường độ chịu lực nén (tính theo N/cm2) của mẫu bê
tơng hình lập phương cạnh 15cm, tuổi 28 ngày được dưỡng hộ và thí nghiệm theo
điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ 20oC ± 2oC), độ ẩm khơng khí 90% đến 100%. Mác
M là chỉ tiêu cơ bản nhất đối với mọi loại bê tông và mọi kết cấu.
Tiêu chuẩn nhà nước quy định bê tơng có các mác thiết kế sau:
- Bê tông nặng: M100, M150, M200, M250, M300, M350, M400, M500,
M600. Bê tơng nặng có khối lượng riêng khoảng 1800 - 2500kg/m3 cốt liệu sỏi đá
đặc chắc.
- Bê tông nhẹ: M50, M75, M100, M150, M200, M250, M300. Bê tơng nhẹ
có khối lượng riêng trong khoảng 800 -1800kg/m3, cốt liệu là các loại đá có lỗ rỗng,
keramzit, xỉ quặng...
Trong kết cấu bê tông cốt thép chịu lực phải dùng mác không thấp hơn
M150.
Độ cứng của bê tông tăng theo thời gian, đây là một tính chất đáng quý của
bê tơng, đảm bảo cho cơng trình làm bằng bê tơng bền lâu hơn những cơng trình
làm bằng gạch, đá, gỗ, thép.
❖ Độ giãn nở của bê tơng
Trong q trình rắn chắc, bê tơng thường phát sinh biến dạng thể tích, nở ra
trong nước và co lại trong khơng khí. Về giá trị tuyệt đối độ co lớn hơn độ nở 10 lần

10


một giới hạn nào đó, độ nở có thể làm tốt hơn cấu trúc của bê tơng cịn hiện tượng
co ngót ln kéo theo hậu quả xấu.
❖ Tính chống thấm của bê tơng
Tính chống thấm của bê tơng đặc trưng bởi độ thẩm thấu của nước qua kết

cấu bê tông. Độ chặt của bê tông ảnh hưởng quyết định đến tính chống thấm của nó.
Để tăng cường tính chống thấm phải nâng cao độ chặt của bê tông bằng cách
đầm kỹ, lựa chọn tốt thành phần cấp phối hạt của cốt liệu, giảm tỷ lệ nước, xi măng
ở vị trí số tối thiểu. Ngồi ra để tăng tính chống thấm người ta cịn trộn bê tơng một
số chất phụ gia.
❖ Q trình đơng cứng của bê tơng và biện pháp bảo quản
Q trình đơng cứng của bê tơng phụ thuộc vào q trình đơng cứng của xi
măng thời gian đơng kết bắt đầu khơng sớm hơn 45 phút. Vì vậy sau khi trộn bê
tông xong cần phải đổ ngay để tranh hiện tượng vữa xi măng bị đông cứng trước
khi đổ thời gian từ lúc bê tông ra khỏi máy trộn đến lúc đổ xong một lớp bê tơng
(khơng có tính phụ gia) khơng q 90' khi dùng xi măng pooclăng không quá 110',
khi dùng xi măng pooclăng xỉ, tro núi lửa, xi măng pulơlan. Thời gian vận chuyển
bê tông (kể từ lúc đổ bê tông ra khỏi máy trộn) đến lúc đổ vào khuôn và không nên
lâu quá làm cho vữa bê tông bị phân tầng.
Bảng 1.1 Thời gian vận chuyển cho phép của bê tơng (khơng có phụ gia)
Nhiệt độ (0C)

Thời gian vận chuyển (phút)

20 ÷ 30

45

10 ÷ 20

60

5 ÷ 10

90

1.1.4. Tỷ lệ pha trộn các thành phần trong bê tông
Trong kết cấu xây dựng, bê tông chịu nhiều tác động khác nhau: chịu nén,
uốn, kéo, trượt, trong đó chịu nén là ưu thế lớn nhất của bê tơng. Do đó, người ta
thường lấy cường độ chịu nén là chỉ tiêu đặc trưng để đánh giá chất lượng bê tông.
Thành phần định mức cấp phối vật liệu cho 1m3 bê tông xi măng:

11


Bảng 1.2 Thành phầ n đinh
̣ mức cấ p phố i
Mác bê tơng

Xi măng (kg)

Cát (𝐦𝟑 )

Đá (𝐦𝟑 )

Nước (Lít)

150

228,205

0,505

0,913

185

200

350,505

0,481

0,900

185

250

415,125

0,455

0,887

185

300

439

0,444

0,865

185

1.2. Trạm trộn bê tơng
1.2.1. Khái niệm và chức năng

Hình 1.1 Trạm trộn bê tơng Hương Kính (Hưng Thịnh, Hưng Ngun, Nghệ An)
Trạm trộn bê tông được chế tạo nhằm sản xuất ra bê tông với chất lượng tốt
và đáp ứng nhanh nhu cầu về bê tông trong xây dựng. Trạm trộn bê tơng là hệ thống
máy móc có mức độ tự động hóa cao thường được sử dụng phục vụ cho các cơng
trình vừa và lớn hay cho một khu vực có nhiều cơng trình đang xây dựng.
Trước đây khi khoa học kĩ thuật chưa phát triển, máy móc cịn nhiều lạc hậu
thì việc có được một khối lượng bê tơng lớn chất lượng tốt là điều rất khó khăn, tốn
nhiều nhân cơng. Chính vì vậy để thiết kế những dây chuyền bê tông tự động là điều
cần thiết cho mỗi công trường cũng như ngành xây dựng.

12


1.2.2. Cấu tạo chung
Một trạm trộn gồm có 3 bộ phận chính: Bãi chứa cốt liệu, hệ thống máy trộn
bê tông và hệ thống cung cấp điện.
❖ Bãi chứa cốt liệu
Bãi chứa cốt liệu là một khoảng đất trống dùng để chứa cốt liệu (cát, đá to,
đá nhỏ) ở đây cát, đá to, đá nhỏ được chất thành các đống riêng biệt.
Yêu cầu đối với bãi chứa cốt liệu phải rộng và thuận tiện cho việc chuyên
chở cũng như lấy cốt liệu đưa lên máy trộn.
❖ Hệ thống máy trộn bê tông
Hệ thống máy trộn bê tông bao gồm hệ thống thùng chứa liên kết với hệ
thống định lượng dùng để xác định chính xác tỉ lệ các loại nguyên vật liệu cấu tạo
nên bê tông. Băng tải dùng để đưa cốt liệu vào thùng trộn và gồm máy bơm nước,

máy bơm phụ gia, xi lơ chứa xi măng, vít tải xi măng, thùng trộn bê tơng, hệ thống
khí nén.
Giữa các bộ phận có các thiết bị nâng, vận chuyển và phễu chứa trung gian.
❖ Hệ thống cung cấp điện
Trạm trộn bê tơng sử dụng nhiều động cơ có cơng suất lớn vì vậy trạm trộn
bê tơng cần có một hệ thống cung cấp điện phù hợp để cung cấp cho các động cơ và
nhiều thiết bị khác.
1.2.3. Phân loại trạm trộn bê tông
❖ Theo năng suất trạm trộn
Dựa theo năng suất, người ta chia các nơi sản xuất bê tông thành 3 loại như
sau:
- Trạm bê tông năng suất nhỏ (10÷30 m3/h).
- Trạm trộn bê tơng năng suất trung bình (30÷60 m3/h).
- Nhà máy sản xuất bê tơng năng suất lớn (60÷120 m3/h).
❖Theo phương pháp bố trí thiết bị trạm trộn
➢ Trạm trộn bê tông dạng tháp
Tất cả các phối liệu vận chuyển một lần lên cao nhờ các thiết bị nâng vận
chuyển (băng tải, gàu tải, vít tải, máy bơm xi măng...). Trên đường rơi tự do của

13


chúng các quy trình cơng nghệ được tiến hành (định lượng, nạp vào máy trộn, nhào
trộn và nhả vào các thiết bị vận chuyển hỗn hợp bê tông).
- Ưu điểm của trạm trộn này là có thời gian chu kỳ làm việc nhỏ nhất, có thể
bố trí nhiều máy trộn trên một tầng, tự động hoá, tiện lợi và năng suất cao
(Q  240m3/h).
- Nhược điểm của trạm trộn này là quá cồng kềnh, các bunke chứa các phối
liệu khô phải có sức dự trữ đảm bảo cho trạm trộn làm việc trong vòng hai giờ, vốn
đầu tư ban đầu rất lớn và khó khăn trong việc rời chuyển.

➢ Trạm trộn bê tông dạng bậc
Các thiết bị công tác được bố trí theo các khối chức năng độc lập trên mặt
bằng riêng và được liên hoàn nhau bằng các thiết bị nâng - vận chuyển, bunke chứa
định lượng và bunke tập kết các phối liệu khô đã định lượng. Khối nhào trộn gồm
các thiết bị định lượng chất lỏng (nước và phụ gia), các máy trộn bê tông và phễu
nạp hỗn hợp bêtông cho cho các thiết bị vận chuyển.
- Ưu điểm của trạm trộn này là: vốn đầu tư ban đầu không cao, tháo lắp di
chuyển dễ dàng, gọn nhẹ và năng suất tương đối cao (Q  120m3/h).
- Nhược điểm của trạm trộn này là: khó khăn trong việc bố trí nhiều máy
trộn, chỉ đảm bảo số lượng máy trộn tối đa là hai, thời gian chu kỳ làm việc của
trạm tương đối lớn và khá phức tạp về việc tự động hoá trong điều khiển trạm trộn.
❖ Theo nguyên lý làm việc của trạm trộn
➢ Trạm trộn bê tơng làm việc chu kỳ
Có khả năng dễ thay đổi mác bêtông và thành phần cấp phối cũng như đáp
ứng đầy đủ nhu cầu của moị đối tượng phục vụ.
➢ Trạm trộn bê tông làm việc liên tục
Loại trạm trộn này làm việc có hiệu quả khi nhu cầu về hỗn hợp bêtơng cùng
mác có khối lượng lớn như phục vụ cho các cơng trình thuỷ điện, các cơng trình
giao thơng...

14


❖ Theo khả năng di động của trạm trộn
➢ Trạm cố định

Hình 1.2 Trạm trộn bê tơng cố định
Trạm phục vụ cho công tác xây dựng một vùng lãnh thổ đồng thời cung cấp
bê tông phục vụ trong phạm vi bán kính làm việc hiệu quả. Thiết bị của trạm được
bố trí theo dạng tháp, một cơng đoạn có ý nghĩa là vật liệu được đưa lên cao một

lần, thao tác công nghệ được tiến hành. Thường vật liệu được đưa lên độ cao từ (18
÷ 20) m so với mặt đất, chứa trong các phễu xi măng (chứa trong xilơ).
Trong q trình dịch chuyển xuống chúng được đi qua cân định lượng sau đó
đưa vào máy trộn. Điểm cuối cùng của cửa xả bê tông phải cao hơn miệng cửa nhận
của thiết bị nhận bê tơng.Trong dây chuyền có thể lắp bất cứ loại máy trộn bê tông
nào chỉ cần chúng đảm bảo mối tương quan về năng suất với các thiết bị khác. Để
phục vụ cho công tác bê tông yêu cầu khối lượng lớn, tập trung, đường xá vận
chuyển thuận lợi, cự ly vận chuyển dưới 30km thì sử dụng trạm này là kinh tế nhất.
Trong trường hợp vừa có các cơng trình tập trung u cầu khối lượng lớn,
vừa có các điểm xây dựng phân tán đặc trưng cho các đô thị Việt Nam cần sử dụng
sơ đồ hỗn hợp, vừa cấp hỗn hợp khô cho các cơng trình nhỏ, phân tán đường xá lưu
thơng kém. Nếu cung cấp bê tơng thì phải dùng ơtơ trộn cịn cung cấp hỗn hợp khơ
thì việc trộn sẽ được tiến hành trên đường vận chuyển hay tại nơi đổ bê tông.
➢ Trạm tháo lắp di chuyển được

15


Hình 1.3 Trạm trộn bê tơng di động
Dạng này có thể tháo lắp di chuyển dễ dàng, di động phục vụ một số vùng
hay cơng trình lớn trong một thời gian nhất định. Thiết bị công nghệ của trạm
thường được bố trí dạng 2 hay nhiều cơng đoạn, nghĩa là vật liệu được đưa lên cao
nhờ các thiết bị ít nhất là 2 lần. Thường trong giai đoạn này phần định lượng riêng
và phần trộn riêng, giữa hai phần được nối với nhau bằng thiết bị vận chuyển (gầu
vận chuyển, băng tải, xe vận chuyển).
Vật liệu được đưa lên cao lần đầu nhờ máy xúc, gầu xúc băng chuyền....vào
các phễu riêng biệt sau đó là q trình định lượng. Tiếp theo vật liệu được đưa lên
cao lần nữa để cho vào máy trộn.
Cũng như dạng trên, trong dây chuyền có thể lắp bất cứ loại máy trộn nào
miễn là đảm bảo mối tương quan về năng suất và chế độ làm việc của các thiết bị

khác. Cửa xả phải cao hơn cửa nhận bê tông của thiết bị vận chuyển (nếu tháp cao
hơn phải đưa lên cao một lần nữa). So với dạng cố định loại trạm này có độ cao nhỏ
hơn nhiều (từ 7m÷10m) nhưng lại chiếm mặt bằng khá lớn. Phần diện tích dành cho
khu vực định lượng, phần diện tích dành cho trộn bê tơng và phần nối giữa hai khu
vực dành cho vận chuyển. Trên thực tế, tổng mặt bằng cho loại trạm này nhỏ hơn vì
chúng có sản lượng nhỏ hơn nên bãi chứa cũng nhỏ hơn.

16


Khi xây dựng các cơng trình phân tán, đường xấu, lưu thông xe không tốt
thường sử dụng các trạm trộn di động hoặc cung cấp bê tông khô trên các ô tô trộn.
Việc trộn được tiến hành trên đường vận chuyển hay tại nơi đổ bê tông.
1.3. Hệ thống máy trộn
1.3.1. Hệ thống định lượng vật liệu
Đây là bộ phận quan trọng nhất của trạm trộn bê tơng. Để có được bê tông
theo đúng mác yêu cầu ta phải đảm bảo độ chính xác về tỷ lệ các thành phần xi
măng, nước, đá, cát và phụ gia. Việc định lượng trước đây dùng dây cơ khí, hiện tại
thường được thực hiện chủ yếu trên các cân băng tải hay các cân có bộ cảm biến
trọng lượng Loadcell.
❖ Giới thiệu về Loadcell

Hình 1.4 Hình ảnh Loadcell
Cảm biến lực dùng trong việc đo khối lượng được sử dụng phổ biến là
loadcell. Đây là một kiểu cảm biến lực biến dạng. Lực chưa biết tác động vào một
bộ phận đàn hồi, lượng di động của bộ phận đàn hồi biến đổi thành tín hiệu điện tỉ
lệ với lực chưa biết. Sau đây là giới thiệu về loại cảm biến này.
Bộ phận chính của loadcell là những tấm điện trở mỏng loại dán. Tấm điện
trở là một phương tiện để biến đổi một biến dạng nhỏ thành sự thay đổi tương ứng
trong điện trở. Một mạch đo dùng các miếng biến dạng sẽ cho phép thu được một

tín hiệu điện tỉ lệ với mức độ thay đổi của điện trở. Mạch thông dụng nhất sử dụng
trong loadcell là cầu Wheatstone.

17


➢ Nguyên lý cầu Wheatstone
Cầu Wheatstone là mạch được chọn dùng nhiều nhất cho việc đo những biến
thiên điện trở nhỏ (tối đa là 10%), chẳng hạn như việc dùng các miếng đo biến
dạng. Phần lớn các thiết bị đo đạc có sẵn trên thị trường đều khơng ít thì nhiều dùng
phiên bản của cầu Wheatstone đã được sàng lọc. Như vậy, việc tìm hiểu nguyên lý
cơ bản của loại mạch này là một điều cần thiết.
R1

R2

Zm

Em

R4

R3

V
+

-

Hình 1.5 Mạch cầu Wheatstone

Cho một mạch gồm bốn điện trở giống nhau R1 , R 2 , R 3 , R 4 tạo thành cầu
Wheatstone như trên hình trên. Đối với cầu Wheatstone này, bỏ qua những số hạng
bậc cao, hiệu thế đầu ra Em thông qua thiết bị đo với trở kháng Zm sẽ là:
Em =

V
4(1 +

R
)
Zm

[

R1 R 2 R3 R 4
−
+
−
]
R1
R2
R3
R4

Với:
- ∆R i là biến đổi đơn vị của mỗi điện trở R i
- R là điện trở danh nghĩa ban đầu của các điện trở R1 , R 2 , R 3 , R 4
(thường là 120(Ω), nhưng có thể là 350(Ω) dành cho các bộ cảm biến).
- V là hiệu thế nguồn.
Điện thế nguồn có thể thuộc loại liên tục với điều kiện là dùng một nguồn

năng lượng cung cấp thật ổn định. Các thiết bị trên thị trường đôi khi lại dùng
nguồn cung cấp xoay chiều. Trong trường hợp đó phải tính đến việc sửa đổi mạch
cơ bản để có thể giải điều chế thành phần xoay chiều của tín hiệu.

18


Trong phần lớn các trường hợp, Zm rất lớn so với R (ví dụ như Volt kế số,
bộ khuếch đại với phần nối trực tiếp) nên biểu thức trên có thể viết lại là:
Em =

V R1 R 2 R3 R 4
[
−
+
−
]
4 R1
R2
R3
R4

Phương trình trên cho thấy là sự biến đổi đơn vị điện trở của hai điện trở đối
mặt nhau, ví dụ là R1 và R 3 sẽ là cộng lại với nhau trong khi tác động của hai điện
trở kề bên nhau, ví dụ là trở R 2 và R 4 lại là trừ khử nhau. Đặc tính này của cầu
Wheatstone thường được dùng để bảo đảm tính ổn định nhiệt của các mạch miếng
đo và cũng để dùng cho các thiết kế đặc biệt.
❖ Thiết bị chỉ thị khối lượng

Hình 1.6 Một số thiết bị chỉ thị khối lượng

Thiết bị chỉ thị khối lượng (đầu cân) có nhiều loại, do nhiều hãng sản xuất
khác nhau. Tuỳ mỗi loại và yêu cầu cho từng công việc mà đầu cân có nhiều chức
năng khác nhau. Tuy nhiên các chức năng cơ bản của một đầu cân vẫn là lấy tín
hiệu điện áp từ loadcell, biến đổi A/D, xử lý và hiển thị khối lượng cân được ra đèn
Led 7 đoạn hoặc màn hình tinh thể lỏng, có thể truyền dữ liệu về máy tính hoặc ra
máy in. Để thực hiện các chức năng như trên với độ chính xác cao, đầu cân phải có
một bộ nguồn chuẩn ổn định cấp cho loadcell và A/D. Thông thường A/D sử dụng
là loại 16 bits hoặc cao hơn sẽ cho độ phân giải là lớn hơn một phần 65536 (216) và
như vậy độ chính xác sẽ rất cao. Ngồi bộ vi xử lý đủ mạnh, đầu cân nhất thiết phải
có bộ nhớ để lưu trữ số liệu sau khi cân chỉnh.
19


Ngoài ra tuỳ theo yêu cầu của trạm cân mà có thể có thêm thiết bị hiển thị từ
xa hay khơng.
1.3.2. Xilơ và vit tải cấp xi măng

Hình 1.7 Xilo và vít tải cấp xi măng
Chú thích:

3 - Kết cấu thép đỡ xilo,

1 - Tải cẩu xilo;

2 - Xilo,

4 - Vít tải,

5 - Hệ thống cân định lượng,

6 - Thùng trộn,

7 - Ống bơm xi măng.

1.3.2.1. Xilo xi măng
Xilo chứa xi măng là một loại bun ke chứa vật liệu, có nhiệm vụ chứa đựng
và bảo quản xi măng trong một thời gian ngắn để phục vụ cho quá trình sản xuất bê
tơng của trạm trộn. Xilo có dạng hình trụ trịn, phần dưới có đoạn vát cơn để xi
măng có thể dễ dàng rơi từ trên xuống đến một đầu của băng vít.
Xilo là thiết bị chứa vật liệu rời, nó dùng rất phổ biến trong lĩnh vực vận
chuyển vật liệu rời bằng khí nén. Trong trạm trộn bê tơng xi măng, xilo giữ vai trị
tưong đối quan trọng vỡ khi có xilo chứa xi măng, thì trong q trình trạm hoạt
động sẽ giảm bớt được số cơng nhân cấp vật liệu cho vít tải, thay vỡ cũng như phải
20


đổ xi măng cho vít tải là xe chở xi măng rời đến và xi măng được bơm trực tiếp vào
silo.
Trong q trình sản xuất bê tơng, chỉ nên dùng xilo để chứa xi măng trong
một ngày, không nên lưu lại xi măng sang ngày sau để tránh hiện tượng vón cục và
ảnh hưởng của thời tiết sẽ làm chất lượng xi măng bị giảm.
Dùng xilo chứa xi măng trong trạm trộn có những ưu điểm và nhược điểm
sau:
➢ Ưu diểm
- Khả năng phục vụ cho trạm trong thời gian dài với khối lượng xi măng lớn.
- Tránh được bụi.
- Giảm bớt chi phí cho cơng nhân phục vụ vít tải và việc cấp xi măng được
dẽ dàng, thuận tiện.
- Thu gọn được diện tích bề mặt bằng trạm trộn.
➢ Nhược điểm

- Giá thành chi phí cho silo tương đối lớn (giá thành lắp dựng)
- Khó khăn trong việc lắp đặt vít tải.
1.3.2.2. Vít tải xi măng

Hình 1.8 Cấu tạo vít tải cấp xi măng
Chú thích:

1 - Động cơ liền hộp giảm tốc,

2 - Khớp nối,

3 - Cửa nạp liệu,

4 - Vỏ vít,

5 - Cánh vít,

6 - Cửa dỡ liệu,

7 - Con lăn đỡ trục,

8 - Trục vít

21


Băng vít cấp xi măng có nhiệm vụ vận chuyển xi măng từ xyclo chứa lên
thùng cân xi măng phục vụ cho q trình trộn bê tơng của buồng trộn.
1.3.3. Hệ thống xe skip cấp liệu

Hình 1.9 Hệ thống xe skip cấp liệu
Chú thích:

1- Xe skip,
2- Đường chạy của xe skip,
3- Cửa nạp cốt liệu của buồng trộn,
4- Động cơ điện của buồng trộn,
5- Buồng trộn.

Xe skip có nhiệm vụ vận chuyển hỗn hợp cốt liệu (đá, sỏi, cát…) sau khi
được cân định lượng đến buồng trộn. Xe skip được tính tốn để đảm bảo cung cấp
đủ cốt liệu cho buồng trộn phù hợp với năng suất trạm. Lượng cốt liệu mà xe skip
vận chuyển trong một lần phải đủ để cung cấp cho buồng trộn trong 1 mẻ trộn.
1.3.4. Hệ thống máy nén khí
Máy nén khí dùng để cấp khí nén điều khiển các của đóng mở cân, cấp đá, cát,
xi măng, nước, phụ gia và xả bê tông. Máy nén khí dùng điện một pha tự động ổn định
áp lực thơng qua rơle, tự động đóng ngắt, bảo vệ.
- Theo cấu tạo máy nén khí được chia thành: Máy nén khí pittong, máy nén khí
roto, máy nén khí ly tâm, máy nén khí hướng trục, máy nén khí kiểu phun.

22


- Theo nguyên lý máy nén khí được chia thành hai nhóm:
• Máy nén khí hoạt động theo ngun tắc biến đổi động năng trong đó khơng
khí được truyền với một tốc độ lớn và được nén nhờ sự biến đổi động năng của dịng
khi chuyển động thành cơng nén (máy nén khí ly tâm, máy nén khí hướng trục).
• Máy nén khí hoạt động theo nguyên tắc giảm thể tích chứa khí, trong đó khí
lấy từ khơng gian có áp suất đưa vào một khơng gian kín sau đó nén và tăng áp do
giảm thể tích khơng gian kín (máy nén khí pittong, máy nén khí roto).

1.3.5. Hoạt động của máy bơm nước
Máy bơm là máy thủy lực dùng để hút và đẩy chất lỏng từ nơi này đến nơi khác.
Chất lỏng dịch chuyển trong đường ống nên bơm phải tăng áp suất chất lỏng ở đầu
đường ống để thắng trở lực trên đường ống và thắng hiệu áp suất ở hai đầu đường ống.
Năng lượng bơm cấp cho chất lỏng lấy từ động cơ điện hoặc từ các nguồn động
lực khác. Điều kiện làm việc của máy bơm rất khác nhau (trong nhà, ngoài trời, độ ẩm,
nhiệt độ…) và bơm phải chịu được tính chất lý, hóa của chất lỏng cần vận chuyển.
1.3.6. Động cơ điện
Động cơ điện được sử dụng rộng rãi trên các máy cố định hoặc di chuyển
ngắn theo quỹ đạo nhất định như: băng tải, máy trộn bê tông, máy nghiền đá...
Động cơ điện có nhiều chủng loại cơng suất và chia ra làm 2 loại: động cơ
điện 1 chiều và động cơ điện xoay chiều. Động cơ điện xoay chiều lại chia ra: loại
không đồng bộ và loại đồng bộ.
Trong trạm trộn bê tông ta chọn loại động cơ không đồng bộ với roto lồng
sóc vì nó có cấu tạo đơn giản, rẻ tiền, dễ bảo quản, làm việc tin cậy, có thể mắc trực
tiếp vào lưới điện 2 pha không cần biến đổi dòng điện, hiệu suất cao, chịu vượt tải
tương đối tốt, thay đổi chiều quay và khởi động nhanh, dễ tự động hố. Điều kiện
vệ sinh cơng nghiệp tốt, ít gây ô nhiễm môi trường.
1.4. Lựa chọn bộ máy trộn
Bê tông sản xuất ra ở các trạm trộn là những mác bê tơng có u cầu cao về
chất lượng, do vậy bộ máy trộn được dùng trong các trạm trộn là loại máy trộn
cưỡng bức. Các máy trộn cưỡng bức được sử dụng phổ biến ở các trạm trộn hiện
nay là các loại máy trộn trục đứng kiểu rôto, máy trộn trục đứng kiểu hành tinh,
máy trộn trục đứng có thùng trộn quay, máy trộn trục ngang.

23


1.4.1. Máy trộn trục đứng kiểu rôto
Sơ đồ cấu tạo máy trộn trục đứng kiểu rôto được thể hiện trên hình:

Hình 1.10 Máy trộn bê tơng trục đứng kiểu rơto
Chú thích:

1- Cửa cấp liệu,

2- Ống dẫn nước,

3- Cánh tay trộn,

4- Bàn tay trộn,

5- Động cơ điện,

6- Bộ truyền xích,

7- Bộ truyền bánh răng,

8- Ổ lăn,

9- Cửa dỡ vật liệu.

Nguyên lý làm việc:
Khi động cơ điện (5) quay, thông qua bộ truyền xích (6) và bộ truyền bánh
răng (7) sẽ làm trục trộn quay, từ đó làm cho các cánh tay trộn (3) cùng với bàn tay
trộn (4) quay quanh trục của nó. Do đó loại máy trộn này được gọi là máy trộn rôto.
Cốt liệu, xi măng được cấp vào buồng trộn qua các cửa số (1), nước được phun vào
buồng trộn bằng đường ống (2). Sau khi đã trộn xong, bê tông sẽ được đổ ra theo
cửa (9). Việc đóng mở các cửa đối với máy trộn cỡ nhỏ thường bằng xy lanh khí
nén, cịn đối với các máy trộn cỡ lớn thường bằng xy lanh thuỷ lực hoặc truyền

động điện.
Thùng trộn của máy trộn rơto thường có dạng hình vành khăn và các cánh
trộn được bố trí ở các vị trí có bán kính khác nhau, sao cho sau một vòng quay

24


chúng có ít nhất một lần qt qua khoang trộn. Các cánh trộn được treo bằng cơ cấu
đàn hồi giúp cho hạt vật liệu không bị kẹt giữa bàn tay trộn và vỏ thùng trộn.
Để tiết kiệm không gian, bộ truyền động thường được bố trí ở phía dưới đáy
hoặc bên trong thùng. Tỷ số truyền của bộ truyền động tương đối lớn (i = 3060),
do vậy phải phối hợp nhiều bộ truyền hoặc sử dụng bộ truyền bánh răng hành tinh.
1.4.2. Máy trộn trục đứng kiểu hành tinh
Đặc trưng của máy trộn trục đứng kiểu hành tinh là có các cánh trộn quay
theo kiểu hành tinh (vừa quay theo trục trung tâm, vừa quay theo trục riêng của nó).
Do vậy quỹ đạo của các cánh trộn không phải là đường trịn mà theo đường xycloit,
nhờ đó khả năng trộn của máy này tốt hơn so với máy trộn rôto.
Sơ đồ cấu tạo của máy trộn trục đứng kiểu hành tinh được thể hiện trên hình:

Hình 1.11 Máy trộn trục đứng kiểu hành tinh
Chú thích:
1- Cửa cấp liệu,

2- Hộp giảm tốc,

3- Động cơ điện,

4- Vỏ hộp truyền động hành tinh,

5- Bánh răng trung tâm,

6- Bánh răng trung gian,

7- Bánh răng hành tinh,

8- Cửa dỡ bê tông,

9- Bàn tay trộn quay kiểu rôto,

10- Cánh tay trộn quay kiểu rôto,

11- ổ lăn,

12- Trục trung tâm cố định,

13- Bàn tay trộn quay kiểu hành tinh, 14- Trục hành tinh.

25