Thiết kế nhà máy bê tông chế tạo cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn công suất 100.000m3năm

Sau quá trình học tập và tích lũy kiến thức trong trường Đại Học Xây Dựng, nay em được giao nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp : “Thiết kế nhà máy bê tông đúc sẵn chế tạo cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn với công suất 100.000m3năm. Với các sản phẩm sau: Cọc móng tròn li tâm 50000 m3năm. Cọc móng vuông ứng suất trước 50000 m3năm.”

TỔNG QUAN GIỚI THIỆU CHUNG

Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy

Địa điểm xây dựng nhà máy sản xuất cấu kiện bê tông đúc sẵn cần được lựa chọn dựa trên thị trường tiêu thụ sản phẩm, bao gồm các khu đô thị và khu công nghiệp đang phát triển trong và ngoài tỉnh, cũng như cư dân gần khu vực Việc xác định vị trí phải tuân thủ nguyên tắc thiết kế công nghiệp, nhằm giảm thiểu chi phí vận chuyển nguyên vật liệu và sản phẩm Nhà máy nên cách xa trung tâm đô thị và khu dân cư để giảm chi phí đầu tư do giá đất cao, đồng thời hạn chế tác động đến môi trường sống Tỉnh Vĩnh Phúc hiện đang tập trung phát triển cơ sở hạ tầng, là một trong ba đột phá chiến lược, tạo điều kiện cho tỉnh đạt chuẩn đô thị loại 1 và trở thành thị trường tiềm năng Ngoài ra, việc đầu tư vào các khu công nghiệp sẽ hỗ trợ cho việc xây dựng nhà máy Sau khi xem xét nhu cầu xây dựng và nguồn cung cấp nguyên vật liệu, địa điểm được chọn là KCN Bá Thiện II, xã Trung Mỹ, huyện Bình Xuyên, tỉnh Vĩnh Phúc.

Khu vực xây dựng nhà máy với những ưu điểm thuận lợi dưới đây:

Thị trường tiêu thụ sản phẩm chủ yếu tập trung tại các khu công nghiệp như Bình Xuyên, Bá Thiện, Mê Linh, Bắc Thăng Long, cùng với các khu đô thị trong và ngoài tỉnh Ngoài ra, các tỉnh lân cận như Hà Nội, Lạng Sơn, Thái Nguyên và Bắc Ninh cũng là những thị trường tiềm năng cho sản phẩm.

Hình 1 1: Vị trí đặt nhà máy tại Bình xuyên- Vĩnh Phúc

KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG Đồ án tốt nghiệp

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ VLXD Năm học 2020 - 2021

SVTH: Đại Ngọc Công MSSV: 503661 Lớp: 61VL3 4

Nhà máy tọa lạc trong khu công nghiệp Bá Thiện – Bình Xuyên – Vĩnh Phúc, được cung cấp điện từ hệ thống lưới điện quốc gia, đảm bảo nguồn điện ổn định cho quá trình sản xuất.

Nước: được khai thác từ lòng đất, qua hệ thống xử lý của nhà máy và được đưa vào sử dụng

Vĩnh Phúc là một tỉnh có dân số khá đông, có nguồn nhân lực phổ thông dồi dào

Lực lượng cán bộ trí thức tốt nghiệp từ các trường đại học, cao đẳng, cùng với nguồn nhân lực từ trung học phổ thông đến trung cấp, sẽ đảm bảo cung cấp đủ nhân lực chất lượng cho nhà máy Được xây dựng cách xa khu dân cư chính khoảng 300m và nằm trong khu công nghiệp Bá Thiện, nhà máy sẽ ít ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt của người dân.

Nguồn nguyên vật liệu cho sản xuất tại nhà máy bao gồm đá, cát, xi măng và thép, chủ yếu được khai thác từ tài nguyên tự nhiên của tỉnh hoặc mua từ các khu vực lân cận Cụ thể, đá được vận chuyển từ các mỏ đá Trung Mầu - Bình Xuyên - Vĩnh Phúc đến nhà máy qua khoảng cách 5 km bằng đường bộ.

+ Cát: cát vàng sông Lô được vận chuyển về bến bãi bằng đường thủy, sau đó được chuyển về nhà máy bằng ô tô với khoảng cách 25 km

+ Ximăng: sử dụng xi măng PC40 Quang Sơn, được vận chuyển về nhà máy bằng ô tô sitec với khoảng cách vận chuyển khoảng 60km

Thép cường độ cao được nhập khẩu từ Trung Quốc, trong khi thép thanh và thép cuộn được vận chuyển từ nhà máy gang thép Thái Nguyên, cách khoảng 35 km Ngoài ra, thép tấm cũng được nhập từ nhà máy gang thép Thái Nguyên.

Giới thiệu về các sản phẩm của nhà máy

Nhà máy bê tông đúc sẵn chế tạo cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn với công suất 100.000m3/năm Với các sản phẩm sau:

- Cọc móng tròn li tâm: 50000 m3/năm

- Cọc móng vuông ứng suất trước 50000 m3/năm

1.2.1 Cọc móng tròn li tâm

Sản phẩm cọc bê tông li tâm được thiết kế và sản xuất theo tiêu chuẩn Việt Nam 7888:2014 về cọc bê tông dự ứng lực trước Cọc tròn có hình trụ rỗng, được làm từ bê tông cốt thép, trong đó cốt thép được cấu tạo bởi một lớp thép sợi cường độ cao được căng trước, đảm bảo chất lượng và độ bền cho sản phẩm.

Gia cố nền móng là một phần thiết yếu trong xây dựng, vì vậy các sản phẩm như cọc tròn và cọc vuông đã được phát triển Trong số đó, cọc tròn li tâm ứng suất trước nổi bật với khả năng gia cố nền móng, đảm bảo khả năng chịu lực tối ưu cho toàn bộ công trình.

Sản phẩm cọc móng tròn li tâm đa dạng về kích thước và khả năng chịu lực, đáp ứng đầy đủ yêu cầu của từng loại công trình khác nhau.

1.2.2 Cọc móng vuông ứng suất trước

Cọc vuông ứng suất được sản xuất theo tiêu chuẩn TCVN 9114-2012, sử dụng phương pháp đổ trực tiếp trên bệ Quá trình sản xuất bao gồm nhiều công đoạn thi công, từ cắt nối cốt thép cho đến việc đổ bê tông, nhằm tạo ra sản phẩm cọc móng hoàn chỉnh để cung ứng ra thị trường.

Cọc móng vuông ứng suất trước được sản xuất để phục vụ cho quá trình xây dựng các công trình nhà ở, nhà dân dụng, nhà công nghiệp

Cọc móng vuông UST đóng vai trò quan trọng trong việc gia cố nền móng cho các công trình xây dựng, đảm bảo tính ổn định trong quá trình sản xuất và sử dụng Tại Việt Nam, với sự đa dạng của các loại công trình và địa chất phức tạp, cọc móng vuông cũng có nhiều loại và kích thước khác nhau, trong đó phổ biến nhất là các cọc có tiết diện ngang 40x40 và 45x45.

Hình 1 2: Sản phẩm cọc móng tròn li tâm

Hình 1 3: Sản phẩm cọc móng vuông UST

Các sản phẩm của nhà máy sản xuất được thống kê và ghi lại trong Bảng 1 1 sau:

Bảng 1 1: Thống kê các sản phẩm của nhà máy

STT Tên Phân loại Thể tích

Tính công tác Tiêu chuẩn

1 Cọc móng tròn li tâm

Yêu cầu nguyên vật liệu dùng để sản xuất

Để sản xuất bê tông chất lượng, cần sử dụng các vật liệu như xi măng, cốt liệu lớn (đá), cốt liệu nhỏ (cát), nước, phụ gia và thép, tất cả phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật theo tiêu chuẩn hiện hành.

1.3.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với xi măng

Xi măng được dùng là xi măng poóclăng hỗn hợp PCB40 thoả mãn các yêu cầu kĩ thuật xi măng theo TCVN 6260-2009 [8] và được qui định ở Bảng 1 2:

Bảng 1 2: Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng hỗn hợp

Cường độ nén, N/mm 2 , không nhỏ hơn

Thời gian ninh kết Bắt đầu, phút, không nhỏ hơn Kết thúc, phút, không lớn hơn

420 Độ nghiền mịn Phần còn lại trên sàng 0,09mm,%, không lớn hơn

Bề mặt riêng, xác định theo phương pháp Blaine, cm 2 /g, không nhỏ hơn

2800 Độ ổn định thể tích, xác định theo phương pháp Lechatelier, mm, không lớn hơn 10

1.3.2 Yêu cầu kỹ thuật đối với cốt liệu lớn

Cốt liệu lớn sử dụng là đá dăm, đá dăm thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật theo TCVN

Cốt liệu lớn có thể được cung cấp dưới dạng hỗn hợp nhiều cỡ hạt hoặc các cỡ hạt riêng biệt

Thành phần hạt của cốt liệu lớn, biểu thị bằng lượng sót tích luỹ trên các sàng, được quy định trong Bảng 1 3:

Bảng 1 3: Hàm lượng từng cấp hạt cốt liệu lớn

Kích thước lỗ sàng, mm

Lượng sót tích lũy trên sàng, % khối lượng, ứng với kích thước hạt liệu nhỏ nhất và lớn nhất, mm

Hàm lượng ion Cl- trong cốt liệu lớn không được vượt quá 0,01% Khả năng phản ứng kiềm-silic của cốt liệu lớn phải nằm trong vùng an toàn Nếu khả năng phản ứng này nằm trong vùng có khả năng gây hại, cần thực hiện thí nghiệm kiểm tra bổ sung theo phương pháp thanh vữa (TCVN 7572).

14 : 2006) [10]để đảm bảo chắc chắn vô hại

1.3.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với cốt liệu nhỏ

Ta sử dụng cát thoả mãn các yêu cầu kĩ thuật theo TCVN 7570-2006 [9]:

+) Theo giá trị mô đun độ lớn, cát dùng cho bê tông và vữa được phân ra hai nhóm chinh:

Cát thô khi mô đun độ lớn trong khoảng từ lớn hơn 2,0 đến 3,3

Cát mịn khi mô đun độ lớn trong khoảng từ 0,7 đến 2,0

+) Hàm lượng các tạp chất (sét cục và các tạp chất dạng cục: bùn, bụi và sét) trong cát được quy định trong Bảng 1 4:

Bảng 1 4: Hàm lượng tạp chất trong cát

Hàm lượng tạp chất, % khối lượng, không lớn hơn

Bê tông cấp cao hơn B30 Bê tông cấp thấp hơn và bằng B30 Vữa

Sét cục và các tạp chất dạng cục Không được có 0,25 0,50

Hàm lượng bụi, bùn, sét 1,50 3,00 10,00

Thành phần hạt của cốt liệu nhỏ đảm bảo nằm trong vùng quy phạm.Sau đây là quy phạm về thành phần hạt của cát nằm trong Bảng 1 5:

Bảng 1 5: Thành phần hạt của cát

Kích thước lỗ sàng(mm) Lượng cát tích lũy trên sàng, % khối lượng

1,25 mm Từ 15 đến 45 Từ 0 đến 15

630 mm Từ 35 đến 70 Từ 0 đến 35

315 mm Từ 65 đến 90 Từ 5 đến 65

140 mm Từ 90 đến 100 Từ 65 đến 90

Lượng qua sàng 140 mm, không lớn hơn 10 35

1.3.4 Yêu cầu kỹ thuật đối với nước nhào trộn cho bê tông và vữa

Nước dùng trong sản xuất phải đảm bảo theo TCVN 4506 – 2012 [11] thoả mãn các yêu cầu kĩ thuật sau:

- Nước dùng không chứa váng dầu hoặc váng mỡ

- Nước dùng không có màu khi dùng cho bê tông và vữa hoàn thiện

- Nước dùng có lượng hợp chất hữu cơ không vượt quá 15 mg/l

- Nước dùng có độ pH không nhỏ hơn 4 và không lớn hơn 12,5

Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, lượng muối hòa tan, ion sunfat, ion clo và cặn không tan phải không vượt quá các giá trị quy định trong Bảng 1.9.

- Khi nước sử dụng cùng với cốt liệu có khả năng gây phản ứng kiềm – silic, tổng hàm lượng ion natri và kali không được lớn hơn 1000 mg/l

Nước sử dụng trong bê tông phải đảm bảo không chứa tạp chất, vì chúng có thể làm thay đổi thời gian đông kết của hồ xi măng và giảm cường độ nén của bê tông.

1.3.5 Yêu cầu kỹ thuật đối với phụ gia

Phụ gia hóa học sử dụng trong bê tông cần tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật TCVN 8826:2011 Tiêu chuẩn này quy định cho bảy loại phụ gia hóa học phù hợp với bê tông xi măng pooclăng.

- Phụ gia hóa dẻo giảm nước, ký hiệu loại A;

- Phụ gia chậm đông kết, ký hiệu loại B;

- Phụ gia đóng rắn nhanh, ký hiệu loại C;

- Phụ gia hóa dẻo - chậm đông kết, ký hiệu loại D;

- Phụ gia hóa dẻo - đóng rắn nhanh, ký hiệu loại E;

- Phụ gia siêu dẻo (giảm nước mức cao), ký hiệu loại F;

- Phụ gia siêu dẻo - chậm đông kết, ký hiệu loại G

Hỗn hợp bê tông cần đáp ứng các yêu cầu về tính năng cơ lý, bao gồm hàm lượng nước trộn, thời gian đông kết, cường độ nén, cường độ uốn và độ co cứng Việc sử dụng một trong bảy loại phụ gia hóa học sẽ giúp bê tông đạt được các tiêu chuẩn này sau khi trộn và khi đã đóng rắn.

Bê tông sử dụng phụ gia hóa học phải đạt cường độ nén và cường độ uốn tối thiểu bằng cường độ tương ứng ở tuổi 28 ngày và 90 ngày, cả ở độ tuổi 6 tháng và 1 năm Đồng thời, hàm lượng bọt khí trong bê tông tươi không được vượt quá 2%.

1.3.6 Yêu cầu kĩ thuật đối với cốt thép

Các loại cốt thép được sử dụng trong nhà máy bao gồm: Thép thường và Thép cường độ cao

Thép thường phải đáp ứng tiêu chuẩn TCVN 1651-2008 Trong số các loại thép thường, ba loại chính cần lưu ý là thép tròn trơn, thép thanh vằn và lưới thép.

Thép tròn trơn theo TCVN 1651-1:2008 cần chú ý đến các chỉ tiêu như kích thước, khối lượng trên 1m dài và sai lệch cho phép được quy định trong bảng 2 Ngoài ra, cơ tính của thép cũng rất quan trọng, với các chỉ tiêu về thử kéo và thử uốn được nêu rõ trong bảng 5 của bộ tiêu chuẩn.

-Với thép thanh vằn thuộc bộ TCVN 1561-2-2008 ta quan tâm đến các chỉ tiêu sau:

Kích thước và khối lượng của sản phẩm dài 1m cùng với sai lệch cho phép được quy định trong bảng 2 của bộ tiêu chuẩn Yêu cầu về gân bao gồm ít nhất hai hàng gân ngang phân bố đều xung quanh chu vi thanh, trong khi các vân dọc không bắt buộc Các gân ngang trong từng hàng phải được phân bố đồng đều trên toàn bộ chiều dài thanh, ngoại trừ khu vực ghi nhãn Các gân cũng cần tuân thủ các yêu cầu được nêu trong bảng 3 Về cơ tính, chúng ta cần chú ý đến tính thử kéo và thử uốn theo bảng 6, cũng như độ bền uốn lại sau khi hóa già và độ bền mỏi.

Lưới thép theo tiêu chuẩn TCVN 1561-3-2008 cần chú ý đến các chỉ tiêu như kích thước, hình dạng, thành phần hóa học và cơ tính Đặc biệt, thép cường độ cao phải đáp ứng yêu cầu theo tiêu chuẩn TCVN 6284 – 1997.

Tiêu chuẩn này xác định các yêu cầu về tính chất cơ học của sản phẩm, bao gồm lực lớn nhất, lực chảy, độ dãn dài tương đối tại lực lớn nhất và độ phục hồi đẳng nhiệt.

Tính toán cấp phối cho từng loại sản phẩm

1.4.1 Phương pháp thiết kế cấp phối

Phương pháp thiết kế : Sử dụng phương pháp tính toán kết hợp thực nghiệm và tình toán sơ bộ theo thể tích tuyệt đối của B.G.Skramtaev [15]

Nguyên tắc chọn dùng xi măng:

•Dùng xi măng cường độ 30 ÷ 35 MPa để chế tạo bê tông mác 15 ÷ 25 Mpa

•Dùng xi măng cường độ 40 ÷ 45 MPa để chế tạo bê tông mác 30 ÷ 35 Mpa

Sử dụng xi măng có cường độ từ 40 đến 45 MPa kết hợp với ít nhất một loại phụ gia siêu dẻo có khả năng giảm nước mạnh là cần thiết để sản xuất bê tông mác 60 MPa, đặc biệt khi yêu cầu độ sụt thấp (DS ≤ 10 cm).

Trình tự tính toán được thực hiện theo 5 bước sau:

Bước 1: Chọn độ sụt: Chọn độ sụt cho các sản phẩm của nhà máy SN\m theo bảng

Bước 2: Xác định lượng dung nước:

Từ các thông số: Dmax cốt liệu lớn, Độ sụt SN và mô đun độ lớn cốt liệu nhỏ Tra bảng 5.2 trang 17 thuộc tài liệu số [15]

Từ đó suy ra lượng nước yêu cầu Nyc

Bước 3: Xác định tỷ lệ 𝑁

𝑋 Áp dụng công thức Bôlômây – Skarmtaev :

R28: Cường độ bê tông ở tuổi 28 ngày

A: Hệ số phẩm chất cốt liệu

Rx: Cường độ xi măng ở tuổi 28 ngày

Suy ra lượng dùng xi măng: X= 𝑋

Bước 4: Xác định lượng dùng cốt liệu lớn ( Đá) Áp dụng công thức: Đ d đ

đ : Khối lượng thể tích của đá, đ : Khối lượng riêng của đá, rđ: Độ rỗng đá, kd:

Bước 5 : Xác định lượng dùng cốt liệu nhỏ (Cát )

x : Khối lượng riêng của xi măng, c : Khối lượng riêng của cát

Bước 6: Cấp phối tiêu chuẩn của hỗn hợp bê tông

1.4.2 Dữ liệu đầu vào tính toán cấp phối

- Các thông số ban đầu:

+ Xi măng: Ximăng sử dụng là loại ximăng PCB40, Rx = 41MPa

Khối lượng thể tích (γ x ) = 1,1 (g/cm 3 ), Khối lượng riêng (ρ x ) = 3,14 (g/cm 3 )

+ Đá dăm: Có phẩm chất trung bình với Dmax = 20 (mm)

Khối lượng thể tích (γ đ ) = 1,41 (g/cm 3 ), Khối lượng riêng (ρ đ ) = 2,7 (g/cm 3 ), Độ ẩm tự nhiên (Wđ) = 1 (%)

+ Cát: Khối lượng thể tích (γ c ) = 1,48 (g/cm 3 )

Khối lượng riêng (ρ c ) = 2,65 (g/cm 3 ), Môđun độ lớn = 2,75, Độ ẩm tự nhiên của cát là: (Wc) = 2 (%)

+ Phụ gia: sử dụng là loại phụ gia giảm nước tầm cao giảm tổng lượng nước sử dụng xuống 18%

1.4.3 Tính toán cấp phối sản phẩm

- Số liệu thiết kế: sản phẩm cọc móng tròn li tâm PCA-D350

+ Mác bê tông ( sản xuất cọc móng li tâm): 50Mpa

- Xác định lượng nước dùng:

Tra bảng 5.2 trang 16 thuộc tài liệu số [15]

Ta xác định được lượng nước yêu cầu: Nyc = 190 (l)

Nhưng do sử dụng phụ gia giảm nước tầm cao (giảm 18% lượng nước) Lượng nước còn lại sau khi dùng phụ gia là: Nyc = 190 – 0,18×190 = 160(lít)

-Xác định lượng dùng xi măng và phụ gia:

SVTH: Đại Ngọc Công MSSV: 503661 Lớp: 61VL3 12 Áp dụng công thức Bôlômây – Skarmtaev ở mục 5.3, hệ số A1 = 0,35 tra bảng 5.3 thuộc tài liệu số [15]

R28: Cường độ bê tông ở tuổi 28 ngày , R28= 51(Mpa)

A1: Hệ số phẩm chất của cốt liệu, A1 = 0.35 (Theo TCVN 4032-1985)

Rx : Cường độ xi măng ở tuổi 28 ngày Rx = 41(Mpa)

𝑁× 𝑁 = 2,88×160 = 461 (kg) Hiệu chỉnh N khi X > 400 Kg, áp dụng công thức (5.5) theo mục 5.4.3 tài liệu [15]

𝑁× 𝑁 ℎ𝑐 = 2,88 x 168,5 = 485 (Kg) Với lượng dùng phụ gia 1l/100 kg xi măng ⇒PG = 4,85 (l)

Lượng nước trộn thực tế: Ntt = 168,5 – 0,6x4,85 = 166 (l) (60% nước chứa trong phụ gia)

-Xác định lượng dùng đá: Áp dụng công thức tính lượng đá sử dụng: Đ = 1000 × γ đ r đ × (k d − 1) + 1

Trong đó: γ đ : Khối lượng thể tích γ đ = 1,41 (g/cm 3 ), ρ đ : Khối lượng riêng ρ đ = 2,7 (g/cm 3 ) rđ: Độ rỗng đá: rđ = 1 - γ đ ρ đ = 1 - 1,41

2,7 = 0,48 kd: Hệ số dư vữa Tra trong bảng 5.8 trang 21 thuộc tài liệu số [15]

1,41 + 2,7 1 = 1141 (kg) -Xác định lượng dùng cát: Áp dụng công thức:C = 1000 - X ρ x + Đ ρ đ + N × ρ c Áp dụng công thức:

-Vậy cấp phối chuẩn là:

Cấp phối ở điều kiện tự nhiên: với độ ẩm của cát Wc = 2%, độ ẩm của đá Wđ = 1% + Lượng cát cần dùng: C = Câ – Câ × Wc Vậy lượng cát dùng là:

1 − 0,02 = 680 (kg) + Nước trong cát: Nc = Câ – C = 680 – 667 = 13 (l)

+ Lượng đá cần dùng: Đ = Đâ – Đâ × Wđ Vậy lượng đá dùng là: Đâ = Đ

1 − 0,01 = 1152 (kg) + Nước trong cát: Nđ = Đâ – Đ = 1152 – 1141 = 11 (l)

+ Lượng nước cần dùng: N = Nyc – (Nc – Nđ) = 166– (13 + 11) = 142 (l)

-Vậy cấp phối ở điều kiện tự nhiên là: X : C : Đ : N : PG = 485 : 680 : 1152 : 142 :

Tương tự như phương pháp tính đã đề cập, chúng ta có thể xác định các cấp phối cho từng loại sản phẩm khác nhau Thông tin chi tiết về các cấp phối của từng sản phẩm tại nhà máy được trình bày trong Bảng 1.6 sau đây.

Bảng 1 6: Bảng thống kê cấp phối bê tông ( cấp phối tự nhiên)

Vật liệu dùng cho 1m 3 bê tông (kg)

PCB40 Cát Đá Nước PG Công suất

Kế hoạch làm việc, lượng nguyên vật liệu cung cấp cho nhà máy

Kế hoạch làm việc nhằm đưa ra định hướng mục tiêu sản xuất trong thời gian nhất định Đảm bảo nhà máy hoạt động liên tục

1.5.1 Kế hoạch sản xuất của nhà máy

- Số ngày làm việc thực tế trong một năm: N = 365 – (X + Y + Z).Trong đó: X: Số ngày nghỉ chủ nhật = 52 (ngày)

Y: Số ngày nghỉ lễ = 8 (ngày)

Z: Số ngày nghỉ sửa chữa, bảo dưỡng = 10 (ngày)

-Số ngày làm việc thực tế trong năm: N = 365 – (52 + 8 + 10) = 295 (ngày)

- Số ca sản xuất: 2 (ca/ngày) :

Ta tính được số ca trong một năm: Nca = 2 × N = 2 × 295 = 590 (ca/năm)

- Số giờ sản xuất: 8 (giờ/ca) :

Ta tính được số giờ trong một năm Ngiờ = 8 × Nca = 8 × 590 = 4720 (giờ/năm) Riêng công đoạn gia công nhiệt sẽ làm việc liên tục 1 ngày 3 ca

Kế hoạch sản xuất theo thể tích của nhà máy được thống kê dưới Bảng 1 7:

Bảng 1 7: Kế hoạch sản xuất theo thể tích ( chưa kể tới hao hụt)

Sản phẩm Kế hoạch sản xuất (m 3 )

Năm Quý Tháng Ngày Ca Giờ

Cọc móng tròn li tâm

1.5.2 Dây chuyền sản xuất của nhà máy

Sơ đồ dây chuyền công nghệ của nhà máy( Hình 1 4)

Hình 1 4: Sơ đồ dây truyền công nghệ toàn nhà máy

1.5.3 Tính toán cân bằng vật chất

Để đảm bảo việc cung ứng nguyên vật liệu cho toàn bộ nhà máy sản xuất không bị gián đoạn, cần thống kê lượng nguyên vật liệu cần thiết như xi măng, cát, đá, nước và phụ gia, hay nói cách khác là thực hiện cân bằng vật chất.

Kế hoạch sản xuất sản phẩm được thống kê theo Bảng 1 8:

Bảng 1 8: kế hoạch sản xuất theo sản phẩm dựa vào Bảng 1 1 (chưa kể tới hao hụt)

Sản phẩm Kế hoạch sản xuất (sản phẩm)

Năm Quý Tháng Ngày Ca Giờ

Cọc móng tròn li tâm

Lượng cung ứng nguyên vật liệu cho sản xuất sản phẩm chưa kể đến hao hụt được thống kê trong Bảng 1 9:

Bảng 1 9: Lượng vật liệu cung cấp từng sản phẩm (chưa kể hao hụt)

Sản phẩm Vật liệu Năm Ngày Ca Giờ

Cọc móng ứng suất trước

Sản phẩm Vật liệu Năm Ngày Ca Giờ

Vậy lượng nguyên vật liệu cần để cung ứng đảm bảo cung cấp cho việc sản xuất của nhà máy trong một năm được thống kê trong Bảng 1 10

Bảng 1 10: Lượng vật liệu cung cấp toàn nhà máy (chưa kể hao hụt)

Mỗi nhà máy sản xuất hàng hóa, đặc biệt là các cấu kiện, đều trải qua quá trình hao hụt nguyên vật liệu Mức độ hao hụt này phụ thuộc vào dây chuyền công nghệ, với khả năng hạn chế khác nhau.

Lựa chọn lượng hao hụt ở các khâu sản xuất trong dây chuyền công nghệ:

+ Hao hụt ở công đoạn định lượng và máy trộn khoảng 1%

+ Hao hụt ở công đoạn tạo hình khoảng 5%

+ Hao hụt trên các băng tải vận chuyển và bunke trung gian khoảng 1%

Vậy tổng lượng hao hụt toàn nhà máy khoảng 7%

Lượng vật liệu cần cung ứng cho nhà máy kể đến hao hụt được thống kê trong Bảng

Bảng 1 11: Lượng nguyên vật liệu cung cấp cho từng sản phẩm có kể đến hao hụt

Xi măng 19720 17916 66,97 60,66 32,95 30,29 4,19 3,7 Cát 27646 18671 94,58 63,87 31,88 31,88 5,83 3,9 PCA-D400 Đá 46814 33201 153,9 112,4 79,39 56,28 9,90 7,4

Xi măng 16629 12792 57,38 44,08 28,67 20,33 3,57 2,73 Cát 30088 20468 103,7 64,76 46,54 31,35 6,52 4,42 CV-45 Đá 47816 33911 164,7 116,6 58,42 58,4 10,2 7,27

THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ

Thiết kế kho xi măng

Kho xi măng là yếu tố quan trọng trong nhà máy sản xuất cấu kiện bê tông cốt thép Để đảm bảo chất lượng, việc bảo quản xi măng cần tuân thủ các yêu cầu kỹ thuật nhất định theo giáo trình Công nghệ bê tông xi măng 2.

2.1.1 Kế hoạch cung cấp các loại ximăng cho nhà máy

Kế hoạch cung cấp xi măng cho nhà máy được thể hiện trong Bảng 2 1 và Bảng 2 2:

Bảng 2 1: Kế hoạch cung ứng xi măng cho nhà máy dựa trên cấp phối của sản phẩm (chưa tính hao hụt)

Thời gian Năm Ngày Ca Giờ

Bảng 2 2: kế hoạch cung ứng xi măng cho nhà máy (đã tính hao hụt 7%)

2.1.2 Thuyết minh quá trình công nghệ vận chuyển, bốc dỡ và bảo quản xi măng

Kho xi măng là yếu tố quan trọng trong các nhà máy sản xuất cấu kiện bê tông cốt thép, yêu cầu bảo quản xi măng phải đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật nhất định Cần phân loại xi măng theo chủng loại và mác, đồng thời tách biệt các lô cũ và mới để tránh trộn lẫn Nếu xi măng các mác khác nhau bị pha trộn, chỉ mác thấp nhất sẽ được tính Để ngăn ngừa hiện tượng vón cục, cần chú ý đến khả năng đảo trộn của xi măng Việc cung cấp xi măng cho nhà máy sản xuất phải đảm bảo liên tục và không bị gián đoạn.

Hiện nay, việc bảo quản xi măng tại các nhà máy thường sử dụng kho silô, được thiết kế bằng thép hoặc bê tông cốt thép Silô bê tông có tiết diện tròn hoặc vuông, với đường kính từ 1,5-5m, trong khi silô thép có đường kính từ 3-10m và dung tích từ 100-150 tấn mỗi cái Khi dỡ tải bằng phương pháp rơi tự do, góc nghiêng của phễu đạt 60-65 độ so với phương nằm ngang, còn khi sử dụng thiết bị làm thoáng sơ bộ, góc nghiêng là 11-13 độ Bề mặt silô cần phải nhẵn, không có vòng hay lồi lõm để tránh ảnh hưởng đến việc tháo xi măng, và thành silô phải kín để ngăn không khí và hơi nước xâm nhập.

Với điều kiện sản xuất của nhà máy, tôi chọn kiểu kho silô vì nó có khả năng dự trữ lớn, cơ giới hóa cao và đảm bảo chất lượng xi măng trong quá trình bảo quản Kho silô được chế tạo bằng thép và được bố trí trên cao, mang lại nhiều lợi ích cho quy trình sản xuất.

- Bốc dỡ xi măng nhanh chóng

- Cơ khí hóa và tự động hóa, đảm bảo chất lượng xi măng

- Giảm được chi phi bao bì

- Chi phí đầu tư xây dựng công nghệ máy móc lớn

Xi măng được vận chuyển đến nhà máy bằng ô tô sitec, được trang bị hệ thống bơm khí nén hoạt động nhờ động cơ của xe Quá trình bơm xi măng từ bồn chứa lên silô diễn ra qua các ống dẫn nhờ lực đẩy của bơm khí nén Để lọc bụi và thu hồi xi măng, silô được trang bị hệ thống lọc bụi xyclon Khi trạm trộn bê tông hoạt động, xi măng được dỡ tải từ silô bằng vít tải ở đáy silô và được định lượng trước khi vào buồng trộn.

2.1.3 Tính toán công nghệ và lựa chọn thiết bị vận chuyển, bốc dỡ và bảo quản ximăng

*) Tính thể tích kho xi măng

Dỡ tải bơm khí nén Ống bơm

Vít tải Định lượng trạm trộn

5 Thiết bị lọc bụi silotop

Hình 2 1: Sơ đồ hoạt động của kho xi măng

𝑍 : Thời gian dự trữ xi măng ; z = 5 ngày; 𝐾 : Hệ số chứa đầy kho ; k = 0,9; 𝑉𝑛 : Thể tích xi măng cần dùng trong ngày

Bảng 2 3: Thông số kĩ thuật từng loại kho xi măng do SIVALI [16]

SL-60 SL-80 SL-100 SL-120 SL-150 SL/-200

Khả năng chứa(m 3 /tấn) 46/60 62/80 83/100 90/120 113/150 145/200 Đường kính silô D(mm) 2660 2830 3400 3400 3400 4700 Chiều cao tổng thể H1(mm) 12873 14400 14876 15586 22000 16389 Chiều cao chân silo H2(mm) 4000 4000 4200 4200 4200 6594 Chiều cao miệng cửa xả

Silo chứa xi măng có cấu tạo như hình 2.2:

Chú thích cấu tạo silo:

H1: là chiều cao thân silo (m 3 )

H2:là chiều cao chân silo (m 3 )

H3:là chiều cao cửa xả silo (m 3 )

𝑉 ′ : thể tích phễu xả silo (m 3 )

Hình 2 2: Silo chứa xi măng

Lựa chọn phương án sử dụng silo SL-60 ta có:

Vậy thể tích 1 silo là:

Thể tích của 1 silo là 59,7 m 3 Vậy số silo chứa xi măng là 11,52 cái Vậy lấy 12 cái silo loại SL-60

Tương tự với cách làm như trên ta tính được số lượng các silo cần tương ứng bảng 2.4:

Bảng 2 4: Số lượng silo tính toán tương ứng

SL-60 SL-80 SL-100 SL-120 SL-150 SL/-200

Vậy theo sơ đồ công nghệ lựa chọn phương án chọn 5 silo SL-150 là phương án tối ưu nhất

Các silo được bố trí thẳng hàng, có 1 đường cấp xi măng từ xe si téc vào

Dự kiến bố trí kho xi măng như trong Hình 2.3

Hình 2 3: Bố trí kho xi măng trong nhà máy

*) Vít tải vận chuyển xi măng

Công suất vít tải phải đảm bảo được công suất tiêu thụ xi măng của nhà máy Công suất vít tải :

F : diện tích vật liệu trong vít

Kd : hệ số chứa đầy xi măng ; Kd = 1

𝛾 0 : khối lượng thể tích xi măng; lấy trung bình 𝛾 0 = 1,1 tấn/ m 3

V : vận tốc vận chuyển xi măng trong vít tải

N : số vòng quay của trục vít tải ; n = 100 (vòng/ phút)

S : bước vít ; S = 0,08 m; C : hệ số kể đến độ nghiêng α> 200 ; C = 0,75; Kg : hệ số sử dụng thời gian ; Kg = 0,85

=> Năng suất vít tải là :

60 1,1.0,75.0,85 = 310,86 (tấn/ giờ) Công suất tiêu thụ xi măng PC40 : 10,2 tấn / giờ nên ta chọn đường kính vít tải theo công suất này :

310,86 = 0,23 Các thông số kỹ thuật của vít tải sử dụng trong kho xi măng

Tính toán chiều dài vít phải ( hình 2.4 sơ đồ vít tải):

Hình 2 4: Sơ đồ bố trí vít tải

Ta tính chiều dài của vít tải từ silo 3 trạm trộn: chọn góc = 40 o

Ta có khoảng cách từ silo 3 đến trạm trộn:

Tương tự dựa vào sơ đồ bố trí kho xi măng( hình 2.3) nhà máy ta tính được chiều dài vít tải từ silo 2 và 4 đến trạm trộn bằng:

Chiều dài vít tải từ silo 1 và 5 đến trạm trộn bằng:

Bảng 2 5: Thông số kĩ thuật và các model vít tải của công ty Máy Xây Dựng T&T

MODEL LSY160 LSY200 LSY250 LSY300 Đường kính trục vít tải （mm） 160 193 250 300

Tốc độ xoắn (r/min） 112 100 90 80 Đường kính（mm） 194 219 273 325

Vậy theo sơ đồ công nghệ chọn loại vít tải LSY250 số lượng 5 cái cho 5 silo chứa ximăng

Vít tải được thiết kế với chiều dài và góc nghiêng được tính toán cẩn thận, nhằm đảm bảo khả năng vận chuyển hiệu quả và đáp ứng công suất của nhà máy.

*) Chọn thiết bị lọc bụi

Cụm lọc bụi Xi lô có vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn bụi xi măng phát tán ra môi trường trong quá trình hoạt động, đồng thời duy trì áp suất ổn định khi cấp liệu.

Chọn thiết bị lọc bụi có thông số kỹ thuật như sau :

+ Thân máy hình trụ bằng thép không rỉ 304 có mặt bích dưới

+ Hiệu suất lọc cao nhờ các lõi lọc

+ Lõi lọc: kiểu ống, túi tròn, túi elip,

Vậy chọn 5 tb lọc bụi silotop

Hình 2 5: Thiết bị lọc bụi silotop [18]

*) Tính chọn xe sitec vận chuyển ximăng

Vận chuyển xi măng trong khoảng vi 100 km Ta sử dụng xe có tải trọng 8 

Ô tô chở xi măng có trọng tải 64 tấn, được thiết kế dưới dạng ô tô sitéc với vỏ hình trụ và hai đáy hình cầu Trục của sitéc được nghiêng để thuận tiện cho việc dỡ tải xi măng, được nạp qua cửa kín và lấy ra nhờ thiết bị khí nén hoạt động bằng động cơ của ô tô.

Xi măng mua về từ nhà máy xi măng Quang Sơn cách vị trí nhà máy 60 km Tổng thời gian vận chuyển 1 chuyến là:

T1 chu kỳ di chuyển trên đường của xe: T = 2.60/60 = 2 (giờ)

T2 thời gian tiếp nhận xi măng : 1 (giờ) T3 thời gian dỡ tải: 0,5 (giờ)

Vậy = 2 + 1 + 0,5 = 5,5(giờ) Một xe chạy 1 chuyến được 30 (m 3 )

Lượng tiêu thụ xi măng của nhà máy đối với PCB40 là 167,9 m3/ngày

Theo sơ đồ công nghệ, mỗi ngày nhà máy cần cung cấp 6 xe xi măng, tương đương với 180m³ Mỗi lần vận chuyển sẽ sử dụng 3 xe, chia thành 2 chuyến.

Ta chọn loại xe sơ mi rơ mooc bồn chở xi măng rời 30m3-31m3 của Công ty Vũ Linh [19]

Xe hoạt động bằng động cơ đốt trong dung tích xi lanh 4,5l (DIEZEL TORBO) Có gắn bơm khí nén hoạt động nhờ động cơ của xe

*) Chọn van bướm xả [20] ximăng (Butterfly Valve)

Van bướm VFS là thiết bị phổ biến được sử dụng để kiểm soát việc mở và đóng cửa xả nguyên liệu dạng bột hoặc hạt trong các silo, phễu và thùng chứa.

Chọn loại van bơm là van bướm

VFS do WAMGROUP cung cấp

Cấu tạo van bướm VFS: gồm thân van

2 nửa đúc nhôm hợp kim áp lực cao ; một đĩa van quay bằng gang hoặc hợp chất polymer SINT ; và một đệm cao su dự ứng lực

Vậy theo sơ đồ công nghệ ta chọn 5 thiết bị van bướm của tập đoàn WAMGROUP

*) Chọn thiết bị đo mức xi măng trong silo (Rotatting Level Indicator)

Thiết bị đo mức ximang: là thiết bị cảm biến giúp ta đo được chính xác lượng nguyên liệu dạng hạt chứa trong các silo

Nguyên lý hoạt động: thiết bị đo mức xi măng trong silo ta chọn thiết bị

Bộ chỉ báo mức nguyên liệu ILT do

WAMGROUP cung cấp Bộ chỉ báo mức nguyên liệu ILT được thiết kể để chỉ báo mức nguyên liệu tối thiểu hoặc tối đa bên trong thùng chứa

Khi đạt đến mức nguyên liệu, cánh đo sẽ ngừng quay

Nếu mức nguyên liệu thấp hơn bán kính cánh đo, quá trình quay sẽ kích hoạt các bộ phận hệ thống khác

Hình 2 7: Van bướm silo xi măng

Hình 2 8: Thiết bị đo lượng xi măng

Bộ chỉ báo lắp phía trên hoặc phía bên thường được sử dụng cho các nguyên liệu dạng bột và hạt

Vậy theo sơ đồ công nghệ ta chọn 5 thiết bị đo lượng xi măng trong silo do tập đoàn WAMGROUP sản xuất

*) Chọn đường ống bơm xi măng Ống bơm xi măng là ống thép mạ kẽm Hòa

Phát được sản xuất theo tiêu chuẩn ASTM A53

[21]với các thông số như sau :

Vậy theo sơ đồ công nghệ ta sẽ chọn 20 ống bơm xi măng cho các silo chứa do tập đoàn Hoà Phát sản xuất

Thống kê thiết bị kho xi măng xem Bảng 2 6:

Bảng 2 6: Thống kê thiết bị kho xi măng

STT Tên thiết bị Số lượng Thông số

1 Silo xi măng 5 Sức chứa: 150 tấn

Vít tải 1 1 Chiều dài Lm, Góc nghiêng 35 o

Vít tải 2 1 Chiều dài L=6,5m, Góc nghiêng 35 o

Vít tải 5 1 Chiều dài Lm, Góc nghiêng 35 o

3 Thiết bị lọc bụi cho silo

Công suất: 5-250 kw Áp suất: 25000-10000 Pa

4 Xe sitec chở xi măng 7

Tải trọng hữu ích: 30 tấn 3 Kích thước xe:

5 Ống bơm xi măng 20 Đường kính ống : 114 mm

6 Thiết bị đo mức xi măng 5 Dãy đo có thể đo :

Tiêu đề	Thiết Kế Nhà Máy Bê Tông Chế Tạo Cấu Kiện Bê Tông Cốt Thép Đúc Sẵn Công Suất 100.000m3/năm
Tác giả	Đại Ngọc Công
Người hướng dẫn	TS. Trần Lê Hồng, TS. Nguyễn Trọng Lâm
Trường học	Trường Đại Học Xây Dựng
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Vật Liệu Xây Dựng
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	103
Dung lượng	3,38 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
1. Phát triển ngành công nghiệp sản xuất bê tông cốt thép đúc sẵn. https://dantri.com.vn/	Link
2. Kế hoạch phát triển tỉnh Vĩnh Phúc. https://drive.google.com/drive/my-drive 3. Vĩnh Phúc tầm nhìn chiến lược và phát triển hạ tầng.https://vinhphuc.gov.vn/Pages/default.aspx	Link
4. TCVN 7888-2014: về cọc bê tông li tâm ứng lực trước.http://cocbetonglytam.vn/	Link
5. Cọc móng tròn li tâm Phan Vũ.https://www.phanvu.vn/	Link
7. Cọc móng vuông UST Hà Thanh.http://www.betonghathanh.com/	Link
6. TCVN 9114-2012: về sản phẩm bê tông ứng lực trước.ww.vntvietnam.com/xem-tin/tcvn-91142019-san-pham-be-tong-cot-thep-ung-luc-truoc-yeu-c-kiem-traau-ky-thuat-va-chap-nhan-864.html	Khác
8. TCVN-6260, Xi măng pooc lăng hỗn hợp - Yêu cầu và kĩ thuật	Khác