Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy kiểm tra tính chất cơ lý cao su và các vật liệu polyme dùng trong các công trình giao thông thay thế nhập ngoại

Cao su và các vật liệu polyme đóng vai trò ngày càng quan trọng trong ngành giao thông vận tải nhờ vào những đặc tính vượt trội của chúng. Cao su không chỉ được sử dụng rộng rãi trong sản xuất ô tô và hàng không, mà còn là vật liệu chủ chốt trong các công trình giao thông đường bộ, điển hình là gối cầu, ụ chống va chạm, và khe co giãn. Đối với vật liệu polyme, bên cạnh các ứng dụng phổ biến như biển báo giao thông, tấm chắn nước, ống dẫn hay tấm trượt, chúng đang là đối tượng nghiên cứu tiềm năng để thay thế vật liệu truyền thống như bê tông và thép trong sản xuất lan can phòng hộ và dải phân cách. Đặc biệt, các loại vật liệu polyme composite đang được phát triển mạnh mẽ nhằm tạo ra những vật liệu chất lượng cao phục vụ ngành công nghiệp ô tô và hàng không.

Tại Việt Nam, công tác kiểm tra tính chất cơ lý của cao su và vật liệu polyme hiện nay đang đối mặt với nhiều thách thức. Để thực hiện các thí nghiệm theo tiêu chuẩn quốc tế như ASTM D412 (cho cao su) và ASTM D638 (cho vật liệu plastic), các phòng thí nghiệm cần phải có thiết bị thử với độ phân giải nhỏ, độ chính xác cao và dải thử rộng. Các tiêu chuẩn về máy thử như TCVN 10600-1:2014 (ISO 7500-1:2004), ASTM E4 hoặc ISO 5893 đều đòi hỏi những thiết bị có công nghệ tiên tiến. Tuy nhiên, giá thành của những thiết bị này trên thị trường quốc tế là một rào cản lớn. Ví dụ, một thiết bị của Đức có thể lên tới 7,5 tỷ đồng, của Anh khoảng 3,6 tỷ đồng, ngay cả thiết bị từ Trung Quốc với đặc tính tương đương cũng khoảng 1,5 tỷ đồng. Với hơn 1.000 phòng thí nghiệm LAS-XD và hàng nghìn phòng thí nghiệm hiện trường trên cả nước, nhu cầu đầu tư trang thiết bị để kiểm tra các vật liệu này đòi hỏi một nguồn kinh phí khổng lồ. Mặc dù đã có một số phòng thí nghiệm tự chế tạo hoặc nâng cấp thiết bị cũ với chi phí thấp hơn, nhưng khả năng đáp ứng các yêu cầu về dải thử rộng, độ phân giải nhỏ và độ chính xác cao đối với máy thử tính chất cơ lý vạn năng vẫn còn hạn chế.

Việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các thiết bị kiểm tra tính cơ lý của cao su và vật liệu polyme đã trở thành một vấn đề cấp thiết, đặc biệt đối với ngành giao thông vận tải và ngành cơ khí chế tạo nói chung. Việc phát triển các máy thử nghiệm trong nước không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật - xã hội rõ rệt, mà còn góp phần quan trọng vào việc đảm bảo chất lượng công trình của đất nước, đặc biệt trong lĩnh vực giao thông vận tải.

Xuất phát từ những lý do trên, TS. Lê Quý Thuỷ đã cùng các cộng sự tại Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tải - Bộ Giao thông Vận tải thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy kiểm tra tính chất cơ lý cao su và các vật liệu polyme dùng trong các công trình giao thông thay thế nhập ngoại”. 

Sau một thời gian nghiên cứu và phát triển, đề tài đã đạt được thành công lớn khi chế tạo thành công máy kiểm tra tính chất cơ lý cao su và vật liệu polyme. Đây là một bước tiến quan trọng, giải quyết nhu cầu cấp thiết về thiết bị kiểm định chất lượng vật liệu trong nước.

Máy kiểm tra do đề tài thiết kế và chế tạo đã chứng minh được hiệu quả và độ tin cậy cao qua quá trình thử nghiệm. Cụ thể:

- Đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật: Máy hoàn toàn đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về thông số kỹ thuật, tải trọng thử, độ chính xác và độ phân giải theo đúng đề cương đã được duyệt, đảm bảo chất lượng kiểm định.

- Độ chính xác cao ở mọi mức tải: Nhờ giải pháp lắp thêm loadcell tải trọng nhỏ, máy cho kết quả kiểm tra chính xác với mọi mức tải trọng, tăng cường độ tin cậy của dữ liệu.

- Vận hành thuận tiện: Việc bố trí hệ điều khiển đóng mở má ngàm kẹp bằng khí nén giúp thao tác điều khiển máy trở nên thuận lợi hơn đáng kể so với các thiết bị cùng loại.

- Tích hợp tiêu chuẩn quốc tế: Phần mềm điều khiển máy được tích hợp nhiều tiêu chuẩn quốc tế hiện hành, cho phép tự động hóa quá trình kiểm tra tính chất cơ lý của cao su và vật liệu polyme một cách hiệu quả.

- Hiển thị và lưu trữ dữ liệu linh hoạt: Kết quả kiểm tra được hiển thị trực tiếp trên màn hình máy vi tính của hệ thống điều khiển điện tử dưới dạng đồ thị hoặc số liệu, đồng thời có thể được lưu trữ và trích xuất khi cần, thuận tiện cho việc phân tích và báo cáo.

- Hoạt động ổn định và được kiểm định: Qua thử nghiệm, máy cho thấy khả năng làm việc ổn định, êm dịu, với độ tin cậy và độ chính xác cao. Đặc biệt, máy đã được Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng kiểm định và đạt yêu cầu, khẳng định chất lượng và tính pháp lý.

- Tiềm năng thương mại hóa lớn: Đại diện của nhiều đơn vị thi công công trình giao thông đã đánh giá cao máy kiểm tra này, nhận định rằng nó đáp ứng được yêu cầu thương mại hóa trong giai đoạn hiện nay. Thị trường trong nước đang rất cần loại máy này để phục vụ ngành giao thông vận tải và các ngành kinh tế khác, mở ra triển vọng lớn cho việc ứng dụng và phát triển.

Những kết quả này không chỉ khẳng định năng lực nghiên cứu và chế tạo của đội ngũ khoa học Việt Nam mà còn hứa hẹn mang lại lợi ích kinh tế - kỹ thuật - xã hội to lớn, góp phần nâng cao chất lượng công trình và sản phẩm trong nhiều lĩnh vực quan trọng.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 21097/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

Vista.gov.vn