Tài liệu Bêtông phun (Shortcrete) pdf

Nguyễn Đức Toản, HaiVan Tunnels, December - 2002 Page 1 of 17 Bêtông phun (Shortcrete) Tác giả: Elwyn H. King, Cộng tác viên chuyên môn chính (đã nghỉ hưu) của tập đoàn Parsons Brinckerhoff Quade & Douglas, Inc. Biên dịch: KS. CN. Nguyễn Đức Toản Bài đã đăng trên Tạp chí Cầu Đường Việt Nam tháng 12 năm 2002 Bêtông phun không đơn thuần chỉ là loại "bêtông tạo nhờ khí nén". Mặc dù các vật liệu cơ bản (ximăng, đá, cát, nước) là tương tự và tuân theo cùng những tiêu chuẩn ASTM, nhưng các chất thêm vào (ví dụ phụ gia tăng tốc độ đông cứng, microsilica, và sợi thép) làm thay đổi tính chất của nó và khiến cho bêtông phun trở nên độc nhất và hữu dụng theo một cách thức khác xa so với bêtông thường. Bêtông phun thảo luận ở đây tập trung vào loại sử dụng trong kỹ thuật xây dựng ngầm. Thời gian bắt đầu ninh kết nhanh (1 - 6 phút hay ít hơn), thời gian kết thúc đông kết nhanh (điển hình khoảng 12 phút, tối đa 20 phút), tính dính bám tốt vào bề mặt đất đá, liên kết tốt giữa các lớp phun liên tiếp, phát triển cường độ cao sớm (ví dụ 700 psi ≈ 50 kg/cm 2 trong 8 giờ), có tính mềm dẻo và ứng suất dư/còn lại lớn, độ thấm giảm, và có thể mỏng hơn về kích thước có thể so với bêtông đổ tại chỗ, tất cả những cái đó là ưu điểm tất yếu của bêtông phun. Tuy vậy, đối với một dự án có thể không cần đòi hỏi phải có mọi tính chất ưu việt đó. Bêtông phun cốt liệu lớn là dạng chuẩn dùng cho hầm và hang lớn; việc dùng bêtông phun cốt liệu nhỏ chỉ giới hạn trong việc làm nhẵn bề mặt và các ứng dụng thứ cấp khác. Bêtông phun được đề cập tới rải rác trong rất nhiều tài liệu kỹ thuật. Một nguồn tham khảo tập trung và tuyệt vời đó là tập hợp các tài liệu hội nghị Móng công trình (Engineering Foundation) tổ chức năm 1916 bởi Hội Ủy trị Kỹ thuật Thống nhất (United Engineering Trustees) về chủ đề chung bêtông phun sử dụng trong xây dựng ngầm. Các hội nghị này đã được tổ chức tiếp vào các năm 1973 (tại Mỹ), 1976 (Mỹ), 1978 (Áo, về NATM), 1982 (Colombia, về chủ đề địa chất rất khó khăn), 1990 (Thụy Điển), 1993 (Canada), và 1995 (Áo). Các địa điểm ngoài biên giới Mỹ, mọi quốc gia có sử dụng rộng rãi bêtông phun, đã được lựa chọn một cách đặc biệt để mở rộng sự hiện diện của đội ngũ chuyên môn Mỹ vào ứng dụng thực tế ở những nơi khác. Tài liệu tham chiếu đầy đủ sẽ được cung cấp ở cuối chương này. 1. LỊCH SỬ CỦA BÊTÔNG PHUN Các nguyên tắc về súng phun ximăng (vòi xịt bêtông phun) đã được phát triển năm 1907 bởi Carl E. Akeley, nhà tự nhiên học, nhà thám hiểm, và nhà điêu khắc, để thực hiện tốt hơn các tác phẩm bệ đỡ chiến tích. Nó được phát triển hơn nữa và đăng ký sáng chế năm 1910 bởi Công ty Cement Gun tại Allentown, Pennsylvania, công ty này cũng đặt ra một từ mới gunite cho loại vật liệu mà ngày nay được gọi chính thức là bêtông phun cốt liệu nhỏ. Việc đưa vữa phun hay bêtông phun vào xây dựng ngầm có lẽ bắt đầu ở Mỏ Thực nghiệm Brucetown của Cục Mỏ Pittsburgh vào năm 1914. Tuy nhiên, nó chưa thể phát triển thành một loại vật liệu chống đỡ chấp nhận được do có xu hướng Nguyễn Đức Toản, HaiVan Tunnels, December - 2002 Page 2 of 17 bong ra khi mới xuất hiện áp lực đá nhỏ, do đòi hỏi phải phun thành các lớp mỏng vì có độ dính bám kém, và do co ngót quá nhiều gây bởi lượng dùng ximăng cao. Đã có một vài ứng dụng thành công được ghi nhận, như việc dùng nó kết hợp với neo bulông tại một hầm ở Mỹ năm 1952, và tại một hầm thứ hai do Keifer báo cáo năm 1966. Sự phát triển ở châu Âu phần lớn giống như tại lục địa Mỹ này, mặc dù các tài liệu của châu Âu đề nghị chế độ kiểm soát chất lượng gắt gao hơn. Sau Thế chiến II, người ta tập trung vào phát triển hệ thống ngầm như là một sự cần thiết kinh tế tại một loạt các dự án thủy điện và kỹ thuật khác có liên quan ở các quốc gia thuộc dãy Anpơ (Áo, Thụy Sĩ, và Bắc Italia) và Thụy Điển. Năm 1952, vữa phun được sử dụng thành công như một hệ chống và vỏ hầm duy nhất cho các hầm áp lực và hầm không áp khi xây dựng hệ thống thủy điện Maggia của Thụy Sĩ. Một vài năm sau người ta chứng kiến sự phát triển của bêtông phun, hay "shotcrete". Các thiết bị có khả năng phun cốt liệu 25mm được chế tạo, giúp cho có thể trộn ximăng với cốt liệu mà không cần xử lý trước, và khiến cho có thể kiểm soát được khối lượng ximăng cần dùng. Loại phụ gia cải thiện đông cứng và thúc đẩy ninh kết cũng ra đời, cho phép phun bêtông thành từng lớp dày, trên những bề mặt ướt, và khống chế dòng nước thấm khá lớn. Ở Áo, các máy phun bêtông cốt liệu lớn được chế tạo, và chức năng của bêtông phun trong việc hạn chế sự rão rời của đá không ổn định về hóa học cũng như về cấu trúc đã được chứng minh tại dự án Prutz-Imst (1953-54) và tại Schwarzach (Los Birql, 1955-58) (Rotter, 1960). Tính hiệu quả của nó được thể hiện hơn nữa trong địa chất trượt không đồng nhất không cố kết và trong đất ướt, mềm tại Serra Ripoli và Monastero (Italy) (Zanon, 1962). Trong những năm 1960-62, bêtông phun của một trong hai hầm ôtô song song ở Planicia, Venezuela, đã chặn đứng hay chống lại sự rão rời đất và giữ cho hố đào ổn định trong 12 tháng, trong khi đó tuyến hầm đôi khác được chống theo cách truyền thống đã gặp phải phá hoại cục bộ do tải trọng tăng dần (Rabcewicz, 1964). Tại dự án kho trữ đã tháo nước Kaunertal (Áo) năm 1962-63, hiệu quả của bêtông phun kết hợp với neo bulông trong lỗ vữa đã được chứng minh trong địa tầng rất nặng, đá schist sericite (mica trắng chứa kali) đã mylonit hóa dẻo mềm, nơi mà hệ vì chống thép thông thường kết hợp với hệ thanh gia cố vượt trước (forepoling) bằng thép đã thất bại (Rabcewicz, 1964). Năm 1967, một đoạn hầm được đào qua sỏi chưa cố kết cho xe điện ngầm Milano (Italy), gây lún bề mặt ít hơn so với đã xảy ra đối với một hầm bên cạnh theo phương pháp khiên đào. Trong khi đó, sự phát triển song hành của kỹ thuật bêtông phun cũng diễn ra trên bán đảo Scandinavia. Những dự án lớn đầu tiên ở Thụy Điển là tại các nhà máy thủy điện Holjes (1958- 60) và Lossens (1959-69), và ở Na Uy, tại nhà máy thủy điện Tokke (1963) (Karlsson and Fryk, 1963). Xu hướng ở Thụy Điển là dùng bêtông phun không có cốt thép, không có lưới thép, hay các bộ phận chống đỡ hầm truyền thống khác. Khoảng năm 1965-66, Nhật Bản có vẻ cũng đã gia nhập trào lưu, mặc dù có ít các báo cáo bằng tiếng Anh về các kinh nghiệm đầu tiên của họ. Bắc Mỹ tụt lại phía sau, có lẽ do họ có một nguồn cung cấp khổng lồ về các vật liệu chống đỡ thay thế có tính kinh tế. Kinh nghiệm đầu tiên về công trình ngầm có sử dụng bêtông phun cũng đã để lại mối nghi ngờ chung trong giới kỹ sư và các nhà thầu về tính hoàn hảo của phương pháp, và đến nay sự nghi ngờ vẫn tồn tại. Các ứng dụng sớm của bêtông phun tại Bắc Mỹ gồm có Hầm Đường sắt Quốc gia Canada (Mason, 1968), Hầm No.1 Tehachapi (Cecil, 1970), Hầm Balboa (Blanck, 1969), và Hầm Lucky Friday (Miner và Hendricks, 1969). Tóm lại, hiệu quả của bêtông phun chống lại sự phá hoại của đất đá đã được chứng minh trong rất nhiều điều kiện địa chất. Các dự án dùng bêtông phun đầu tiên đã sử dụng quá trình trộn khô. Việc dùng bêtông phun trộn ướt bắt đầu giữa những năm 1960. Nghiên cứu sử dụng sợi thép trong bêtông phun bắt đầu cuối những năm 1970. Việc sử dụng đại trà bắt đầu vào đầu những năm 1980 và gia tăng chậm vì có nhiều vấn đề phải vượt qua và rồi sự chấp nhận tăng lên. Động lực cho sự phát triển này có từ phía Nguyễn Đức Toản, HaiVan Tunnels, December - 2002 Page 3 of 17 các nhà thầu và do có những vấn đề về lắp đặt các lưới thép hàn. Sự phát hiện ra lợi ích của việc cho thêm bọt Silic đioxit (silica fume) vào hỗn hợp bêtông phun là vào năm 1983. Trong vòng ba năm, sử dụng đại trà bắt đầu và tăng triển vững chắc. CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ XÂY DỰNG Các trường hợp cụ thể hầu như luôn luôn được phân tích kỹ. Những trường hợp nói tới sau đây, được chọn trong vô số công trình đã hoàn thành, sẽ đại diện như là những mốc lớn hay chứng minh tính chất đa dụng của bêtông phun. Hầm Vancouver. Hầm Đường sắt Quốc gia Canada đường ray đơn nằm dưới một khu dân cư và công nghiệp của Vancouver, bang British Columbia. Xây dựng năm 1967-68, nó là hầm lớn đầu tiên ở Bắc Mỹ có dùng bêtông phun cốt liệu lớn để làm vì chống ban đầu và vỏ hầm hoàn thiện. "Mặt cắt ngang kiểu-Boston" (móng ngựa chân nghiêng) cao 8.8m rộng 6m. Tổng chiều dài là 3.3km, trong đó 2.8km nằm trong đá. Đá là cuội kết conglomerat (cuội lớn tới 10cm trong cát và sét), cát kết (hạt mịn hoặc thô, thường mềm và bão hoà), và hai loại đá phiến sét (một loại khối lớn, giòn, và hạn nhỏ, loại kia hạt thô và phân lớp). Công việc được làm theo ba ca một ngày, năm ngày một tuần, nhưng không cho phép nổ mìn giữa nửa đêm và 7 giờ sáng. Gương lò trong đá bắt đầu với bộ vì chống thép (loại 8WF28) trong đá phiến sét phong hóa mềm hướng dốc nhẹ vào gương đào, ngoài ra có một vỉa than dày 30cm nằm phủ lên một vỉa 46cm và nằm dưới một dải phiến sét dẻo, phong hóa dày 90cm. Thanh thép gia cố trước (forepoling) đã phải đặt rất sớm. Hang rỗng phía trên dãy cọc chống đất tụt được phun bêtông; gương đào cũng được phun bêtông. Các lò xuyên vỉa qua địa t ầng dạng tường ngắn được đào và phun bêtông; một vòng cắt hình vòm được đào và phun bêtông; và sau đó dựng vòm chống thép. Cuối cùng, khối đào lớn được hoàn thành và phun bêtông. Khi vào sâu dần, nhu cầu đào phân mảnh giảm đi, và vòm chống thép được bỏ đi khi đạt 8m. Sau đó có một đoạn đào thử dài 60m. Một dòng nước xuất hiện trong khối cuội kết làm trôi ra một loạt sỏi cuội và theo sau là sự chảy nhỏ giọt nước đứt quãng. Sau khi phun 30 phút, bêtông bắt đầu dính bám vào đất. Theo sau đoạn đào thử nghiệm, công việc đi vào quỹ đạo, với việc khoan các chu kỳ có 110 lỗ mìn, chiều dài 3m; nổ mìn; phun một lớp bêtông dày 5cm lên vòm sau khi nổ mìn 45 phút và phun từ một sàn di dộng vươn qua đống đá thải, tiếp tục phun lớp bêtông đó cho tới đủ chiều dày 15cm trong chu kỳ xúc dọn đá thải; sau đó phun bêtông cho tường hầm tới chiều dày 10cm trong chu kỳ khoan tiếp theo. Hang Nhà máy điện Drakensberg. Dự án Trữ nước bơm Drakensberg, nằm trên vách đứng núi Drakensberg về phía đông bắc Lesotho, Nam Phi, bao gồm một nhà máy điện ngầm đào trong đất tương đối xấu (Sharp và Lawrence, 1982). Hang hầm chính, dùng làm Gian Máy, có nhịp hơn 17m, chiều cao 30.5m (chưa kể các hố trũng), và chiều dài 198m. Gian Biến áp và Buồng Van phân phối cũng có kích thước tương tự. Điều kiện địa chất không phù hợp lắm với các hang đào lớn như vậy. Tuy thế, các hang được gia cố bằng các neo bulông ứng suất trước và vỏ hầm được lát vĩnh cửu bằng bêtông phun có chiều dày tối thiểu 10cm. Việc phun bêtông vỏ hầm hoàn tất năm 1979 (trước khi xuất hiện loại bêtông phun tốt có sợi thép gia cường). Địa chất bao gồm các lớp xen kẽ của bùn kết, sét kết, và cát kết với thể tường đolerit và vỉa mạch xâm nhập và thỉnh thoảng có các lớp than cacbonat mỏng. Ba tập hợp khe nứt gần như thẳng đứng cũng hiện diện. Đặc điểm nổi trội là có các mặt phẳng phân lớp chủ yếu nằm ngang, nói chung cách nhau 0.5cm tới 50cm. Cũng có mặt các khu vực địa chất chịu nén có mặt trượt nhẵn, hướng dốc 40 0 tới 60 0 trong các đá chứa nhiều sét hơn, cũng như thấy sự suy thoái của đá xảy ra trong các đá mịn hơn do sự phá vỡ khối kết tập khi khô đi. Các đo đạc về ứng suất tại chỗ trước xây dựng đã chỉ ra ứng suất thẳng đứng gần giá trị lớp đất phủ lý thuyết và ứng suất ngang vuông góc với các tường đứng và cao, gấp 2.5 lần ứng suất đứng tại độ sâu 152m. Địa chất như vậy khiến cho phải áp dụng các mái hầm phẳng có hoặc không có các Nguyễn Đức Toản, HaiVan Tunnels, December - 2002 Page 4 of 17 sườn vòm nghiêng và phun bêtông sớm để tránh sự yếu đi của đá. Phải công nhận rằng các lớp sét mỏng, bùn, và mica có thể gây ra sự dính bám tồi của bêtông, và rằng ứng suất ngang lớn có thể sinh ra các vụ trượt mặt phẳng xếp lớp, đặc biệt là tại hoặc gần cao độ vòm mái và vòm đáy. Việc đào buồng ngầm bắt đầu từ gương lò đỉnh trung tâm có nhịp mái phẳng 8m. Theo sau là các vết cắt rạch bên cho và dưới các sườn vòm 45 0 tại các Gian Biến thế và Gian Máy. Phần còn lại của Gian Máy được đào theo một loạt chín bậc thềm có bề dày lớn nhất 3.6m. Các gian hầm khác cần đào số bậc thang ít hơn. Các thanh thép ¿25mm được dùng để gia cố đá; các bulông neo đầu tiên dài 6m, sau đó là 3m. Sơ đồ neo trên mái nói chung là 1.2m x 1.2m áp dụng cho cả hai loại neo. Sơ đồ neo trên tường chủ yếu là 1.5m x 1.5m, cũng với hai loại chiều dài neo và các thanh neo được đặt xiên góc lên hay xuống (khoảng 30 0 ) theo các hàng so le nhau theo chiều đứng. Thường thì lắp đặt neo tiến hành trước phun bêtông. Tuy nhiên, lớp bêtông đầu tiên đã phải duy trì trong vòng 7.6m kể từ gương đào và phải phun trong vòng 48 giờ sau khi đào. Lớp bêtông ban đầu mỏng 5cm sẽ tăng tới 9cm. Nó được gia cường và chứa 2.75% chất tăng đông cứng (theo khối lượng ximăng). Lớp ấy có thể không dính bám nếu lượng phụ gia ít hơn, và bất kỳ lượng lớn hơn đáng kể nào cũng có thể gây suy giảm cường độ tới hạn. Cường độ quy định tại 28 ngày tuổi là 300 kg/cm 2 . Bản mặt của neo có một "con nhện" đặc biệt cấu tạo từ 4 thanh thép mềm (thép cácbon thấp) No.3 dài 1.2m liên kết hàn. Các chân chìa được để hướng xuống dưới nhằm tránh hiệu ứng màn chắn khi phun lớp bêtông đầu tiên. Lưới thép hàn hở (20x20cm @ 3.0 kg/m 2 ) được đặt giữa các lớp bêtông ban đầu và cuối cùng, và các chân nhện được uốn cong để đi song song theo các lớp phun. Lớp hoàn thiện (nhỏ nhất 5cm) có nhiều vấn đề hơn so với lớp ban đầu vì ở lớp này không cho phép dùng phụ gia thúc đẩy ninh kết. Kết quả là các lớp dưới phải giới hạn chiều dày ở 2.5cm trên phần đỉnh vì nếu lớp ban đầu dày hơn có thể không kịp đông cứ ng để dính bám. Đôi khi, có thể cần tới 4 lớp, tất cả đều được thực hiện trong một thao tác toàn bộ như nhau. Chuyển vị lệch đáng kể theo phương ngang có thể xảy ra giữa các tường và đỉnh vòm, ước tính từ 10 đến 20 cm. Nó có thể xảy ra ngay phía dưới mặt dưới của vòm phẳng theo mặt phẳng tựa yếu nhất. Việc phun bêtông ban đầu được tiếp tục, v ượt qua chỗ nối đỉnh vòm - cánh vòm. Việc tập trung ứng suất trong lớp ban đầu của đỉnh vòm đủ để phá hỏng cục bộ bêtông phun tại sườn vòm. Các vùng bị phá hoại được bỏ đi và thay thế nếu cần thiết trước khi phun lớp bêtông hoàn thiện. Việc làm vỏ hầm hoàn thiện cho mái vòm được lui lại cho tới khi đào xong 6 trong số 9 bậc thềm nhằm cho phép hầu hết chuyển vị chênh lệch kết thúc. Một đường xoi liên tục được để lại trong lớp này, kéo dài 30 cm về mỗi phía của mối nối. Việc trát kẽ hở chỉ được thực hiện khi vỏ tường hầm đã xong và mọi chuyển vị đã kết thúc. Hầm Đường bộ Du Toitskloof. Các đặc điểm đáng giá của hầm này là việc dùng phương pháp đóng băng để ổn định hóa ban đầu cho một phần chiều dài của nó, và việc phun bêtông lên tường đất đã đóng băng để làm vỏ hầm vĩnh cửu. Hầm dài 4km và nằm cách khoảng 64km về phía đông Capetown, Nam Phi. Gần như 150m phía tây của đường hầm là đào qua đá cứng mà không có biến cố gì xảy ra, toàn bộ hầu như là đá granit; chiều dày lớp đất phủ lớn nhất là 730m phía trên nóc hầm sau khi đào có nhịp là 12.8m. Phần hầm phía tây đang xét đến ở đây có mặt gương là đá granit bão hòa, hoàn toàn phá hoại dài hơn 120m, phần còn lại là các mặt gương xen kẽ giữa granit phân hủy, phong hóa và nguyên trạng. Lớp phủ dày 7.6m tại cổng hầm, tăng lên tương đối đều đặn tới hơn 49m ở cuối đoạn hầm địa chất yếu. Mực nước ngầm tự nhiên tăng từ cao độ nóc hang khoảng 12.2m tại cổng hầm tớ i khoảng 45.7m tại cuối đoạn hầm (Lawrence, 1982). Một hầm thăm dò 10m 2 được đào toàn chiều dài khoảng 36.6m cách tim hầm tương lai năm 1979 để xác định chi tiết các điều kiện địa chất. Có rất nhiều vấn đề khi đào qua đá granit phân hủy nằm dưới mực nước ngầm tại khu vực cổng hầm, bao gồm các chỗ đất sụt và không thể chống giữ đất bằng vòm thép và ván chắn. Đã phải dùng phương Nguyễn Đức Toản, HaiVan Tunnels, December - 2002 Page 5 of 17 pháp đóng băng đất cục bộ để ổn định hóa đường hầm nhỏ bé này. Một việc làm thử mang tính lý thuyết được tiến hành trong giai đoạn đấu thầu bởi nhà thắng thầu đã chỉ ra rằng một lớp bêtông phun dày 5cm phun ở nhiệt độ 100 0 F (37.8 0 C) lên một bề mặt bảo dưỡng ở -4 0 F (-20 0 C) có thể có nhiệt độ 32 0 F (0 0 C) trong vòng 5 giờ. Tương tự, một lớp 10cm có thể mất 10 giờ, và lớp 20cm mất 40 giờ. Một thử nghiệm hiện trường với một mô hình đoạn hầm ngắn có kích thước thật, đắp đằng sau là đá granit rã rời xáo trộn, duy trì tại -20 0 C có khí nitơ dạng khí trong các ống lồng làm lạnh, cũng chứng tỏ một kết quả làm nản lòng, bởi vì tiêu chuẩn cường độ nén 280 kg/cm 2 không thể đạt được, cho dù sử dụng hỗn hợp trộn khô hay ướt và đã đáp ứng đúng tiêu chuẩn. May thay, nhiệt độ dự kiến và các vấn đề về cường độ đã không thành hiện thực khi thi công thực tế, và cường độ bêtông yêu cầu luôn luôn đạt được. Có một số lý do giải thích cho điều này. Lớp granit xáo trộn phía sau hiển nhiên là chứa nhiều nước hơn vật liệu thật tại chỗ, gây ra độ lạnh tổng thể nhiều hơn; nước biển chứ không phải nitơ được dùng như là tác nhân làm lạnh trong hầm thực, và tỷ số giữa năng lực làm lạnh và năng lực sinh nhiệt của bêtông phun là hoàn toàn khác nhau đối với hai loại tác nhân. Một lượng ximăng cao hơn 10% (450 kg/m 3 ) được dùng trong hầm thực so với đoạn hầm thử nghiệm, và bề mặt đào bắt đầu ấm lên ngay sau khi đào xong. Cuối cùng, giá trị cách nhiệt của bêtông phun là khá cao do đó lớp đầu tiên hy sinh 5cm đã cho phép các lớp còn lại được bảo dưỡng ở nhiệt độ gần với nhiệt độ trong hầm. Những phần mở rộng cho các hốc khoan dài 7.6m được đặt cách nhau 30m. Tại đó vòng đóng băng có bề rộng tối thiểu 2m. Chiều dày vỏ hầm yêu cầu là 66cm trong khoảng dài 7.6m gần cổng hầm, và dày 46cm tại các chỗ khác. Đoạn cổng hầm có các vì chống thép chữ H 75x75 mm cách nhau 1m; đoạn điển hình có các vòm chống kiểu Anpơ nhỏ hơn (mặt cắt hình chuông) đặt cách quãng tương tự. Bêtông của đoạn điển hình được phun làm 4 lớp, lớp đầu tiên 5cm chứa một lưới thép nhẹ (lưới thép hàn), một lớp 10cm có lưới nặng uốn cong trước, lớp 20cm có vòm thép kiểu Anpơ, và lớp cuối cùng 10cm lại có lưới thép nặng uốn cong trước.Việc buộc các lưới thép khá là khó khăn. Hầm Eo biển Anh (English Channel Tunnel) Việc đào các buồng ngầm giao nhau lớn được mô tả trong Chương 7 phần "Các Phương pháp Đào". Bêtông phun đã được dùng để làm ổn định các hang nhỏ bằng máy đào hầm kiểu cắt gọt và tiếp đến là các phần mở rộng tới kích thước thiết kế. Hầm Hồ Treo (Hanging Lake Tunnels) Cũng được đề cập trong cùng phần của Chương 7, neo đá và bêtông phun được sử dụng để chống đỡ ban đầu cho các hầm khoan-nổ phá này. Những hầm khác xây dựng gần đây có dùng bêtông phun và neo bulông làm kết cấu chống đỡ gồm có Hầm Đường bộ Trans-Koolau trên tuyến Liên bang H-3 trên đảo Hawaii và Hầm Đường bộ Cumberland Gap cho Dịch vụ Công viên Quốc gia ở Tennessee. Cả ba hầm đều dùng sợi thép và microsilica làm cốt cho bêtông phun và được thiết kế bởi cùng một hãng. 2. BẢO ĐẢM CHẤT LƯỢNG Một số tiêu chuẩn ASTM, khi được trích dẫn, sẽ góp phần đáng kể vào việc đảm bảo chất lượng vật liệu, cung cấp các phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn hóa, và quyết định các đặc tính độ bền của thành phẩm. Chúng được liệt kê dưới đây để tiện cho việc tham chiếu có viết tắt sau này và sẽ được thảo luận khi nào thích hợp. Một vài tài liệu của Viện Bê tông Mỹ (ACI) cũng có ích và cũng được liệt kê. Nguyễn Đức Toản, HaiVan Tunnels, December - 2002 Page 6 of 17 Các Tiêu chuẩn của Hội Thử nghiệm và Vật liệu Mỹ (ASTM) Các tiêu chuẩn sau đây giúp đảm bảo chất lượng của nguyên liệu (sáu tiêu chuẩn nổi tiếng cho bêtông và thép không nêu ở đây):  A820 Sợi thép cho Bêtông Cốt Sợi thép  C311 Lấy mẫu và Thử nghiệm Bụi Tro hoặc Pozzolan Tự nhiên dùng như một Phụ gia Khoáng trong Bêtông Ximăng-Portland  C1240 Hơi Silica (Silic Oxyt) sử dụng trong Vữa và Bêtông Ximăng Các tiêu chuẩn thử sau đây giúp đảm bảo chất lượng của bêtông phun (ba tiêu chuẩn nổi tiếng được bỏ qua):  C78 Cường độ Uốn của Bêtông phun  C642 Trọng lượng Riêng, Tính hút thu, và Lỗ rỗng trong Bêtông đã Đông cứng  C1018 Độ bền dai chống Uốn và Cường độ của Bêtông Cốt Sợi thép có Vết nứt-Đầu tiên (Dùng Dầm với Ba Điểm Chất tải)  C1102 Thời gian Ninh kế t của Hồ Ximăng Portland Chứa Phụ gia Tăng Đông cứng cho Bêtông phun  C1116 Tiêu chuẩn kỹ thuật về Bêtông Cốt Sợi thép và Bêtông phun  C1117 Thời gian Ninh kết của Hỗn hợp Bêtông phun thử bằng Độ kháng Xuyên  C1140 Chuẩn bị và Thử các Mẫu lấy từ Tấm Mẫu thử Bêtông phun Các Ấn phẩm của Viện Bêtông Mỹ (ACI)  506R-90 Chỉ dẫn về Bêtông Phun  506.2 Tiêu chuẩn kỹ thuật về Vật liệu, Cấp phối, và Phun Bêtông phun  506.1R Báo cáo hiện trạng về Bêtông phun Cốt Sợi thép  506.3R Hướng dẫn về Chứng chỉ cấp cho Công nhân phun Bêtông  544.2R Đo lường các Tính chất của Bêtông Cốt Sợi thép 3. CÁC VẬT LIỆU Ba loại vật liệu sau đây chủ yếu giống như cho bêtông thường; ba loại vật liệu tiếp theo sẽ tạo cho bêtông phun các tính chất đặc biệt cần thiết của nó. Ximăng  Loại 1, 2, hay 5. Khối lượng thông thường là 8.5 đến 10.5 bao (43 kg một bao) cho một mét khối.  Chỉ dùng một loại ximăng cho một dự án để tránh sự lẫn lộn do vận chuyển.  Các cỡ hạt nghiền mịn hơn của Loại 1 được ưa dùng  Loại 2 bình thường thì không c ần thiết cho bêtông phun khi nhiệt thủy hóa thấp nhưng có thể dùng nếu cần có tính kháng sunfat vừa phải.  Loại 3 (để có cường độ cao sớm) nói chung không được khuyến cáo. Sự bắt đầu và kết thúc ninh kết được thúc đẩy thường đòi hỏi tại những vùng ẩm ướt và ở phía trên đầu hơn khả năng của bản thân Loại 3. Nhiều loại phụ gia thúc đẩy đông c ứng không tương hợp với Loại 3.  Loại 4, sản xuất nhằm sinh ít nhiệt thủy hóa trong bêtông khối lớn (nhờ ninh kết từ từ), không phù hợp với bêtông phun. Nguyễn Đức Toản, HaiVan Tunnels, December - 2002 Page 7 of 17  Loại 5 chấp nhận được khi cần có tính chống sunfat cao. Cốt liệu Các cốt liệu phải có cấp phối đều và có độ bền. Cấp phối ACI 506-2 No.2 là thông dụng nhất trong ứng dụng công trình ngầm bình thường. Cấp phối No.1 là chấp nhận được đối với lớp phun làm nhẵn; Cấp phối No.3 cũng có thể chấp nhận, đặc biệt khi cần có các lớp dày hơn, hoặc khi nó được dùng giống như bêtông thường. Các cấp phối ACI 506-2 được thể hiện trong Bảng 12-1 và vẽ như hình 12-1. Một loại vật liệu minh họa đơn giản cho cốt liệu nhỏ là "cát bêtông" với cấp phối đã điều chỉnh. Chú ý Bảng 12-1 rằng 70 đến 85% của tổng lượng cốt liệu thông thường đều là cốt liệu nhỏ. Một cốt liệu thô sắc thì được ưa chuộng hơn, song cốt liệu tròn cũng chấp nhận được. Cốt liệu có tính chất phản ứng không được phép sử dụng. Nước "Sạch và uống được; không có các chất có hại" thường được yêu cầu trong mọi tiêu chuẩn kỹ thuật. Các hỗn hợp với tỷ lệ nước/ximăng (N/X) bằng 0.35 hoặc bé hơn, cũng như 0.5 hoặc lớn hơn s ẽ không tạo được bêtông phun như mong muốn. Một cách tiêu biểu, tỷ lệ N/X trong khoảng 0.4 và 0.45 là tốt nhất. Phụ gia tăng đông cứng Sự phun bêtông bằng khí nén và nhu cầu phải đạt được sự dính bám vào bề mặt ướt và sau đó ổn định tại chỗ trên các bề mặt đứng và đỉnh trần đòi hỏi cần phải có phụ gia thúc đẩy ninh kết để tránh tạo vũng nhão và chùng võng. Lớp bêtông càng dày, thời gian ninh kết càng phải ngắn. Chất tăng đông cứng có thể dưới dạng rắn, dạng bột, và dạng lỏng. Sử dụng dạng lỏng là phổ biến nhất; khối lượng cần phải được đo lường. Đối với hỗn hợp không có microsililca, thường quy định 2% (theo khối lượng ximăng) như là lượng dùng tối thiểu để có tính năng đạt yêu cầu; có thể cần tới 5% đối với vòm hầm; tối đa không được vượt quá 8% ngay cả dưới điều kiện đất rất ướt. Các lớp bêtông bổ sung sẽ đòi hỏi ít phụ gia tăng cứng hơn do có bề mặt phun tốt hơn và độ ẩm bề mặt đã giảm đi. Một vấn đề hay gặp phải khi dùng số phần trăm phụ gia cao là sự suy giảm cường độ trong tương lai xa. Khi microsilica là một phần không thể thiếu trong hỗn hợp, các lượng phần trăm nói trên sẽ được giảm đi đáng kể; chất thúc đẩy ninh kết không được dùng cho các bề mặt gần như thẳng đứng sau khi phun lớp ban đầu, và có thể không cần sau đó nữa, phụ thuộc vào chất nền. Lớn hơn 2% rất hiếm khi cần thiết cho vòm hầm. Một vấn đề khác của chất tăng đông cứng là tính ăn da, nó làm sạm da. Điều này đặc biệt đúng trong giai đoạn trước đây, khi chất tăng đông cứng dạng bột được đong đếm bằng xẻng gỗ xúc đầy! Ký ức khó chịu này vẫn còn được đề cập tới trong các quy trình. Một chất thúc đẩy ninh kết dạng lỏng không ăn da dựa trên silica (silic đioxyt) đã được chế tạo, và việc sử dụng nó đang tăng lên nhanh chóng. Các loại chất tăng đông cứng không ăn da khác cũng đang được phát triển. Đạt được một cường độ lớn nhanh chóng trong vòng ít nhất 12 giờ thường có tầm quan trọng rất lớn trong việc ổn định hóa khối đất một cách thỏa mãn. Sự tăng cường độ chậm hay xảy ra, so với các hỗn hợp không được thúc đẩy ninh kết, sau khoảng 8 giờ và cho tới thậm chí sau 28 ngày quả là không mong muốn, nhưng có thể chấp nhận được nếu không có sẵn một loại phụ gia tăng đông cứng nào ưu việt hơn. Căn cứ vào một cường độ tại chỗ 28-ngày cao hơn quy định, thì một lượng mất mát cường độ rất bé trong tương lai xa là có thể cho phép, miễn là đừng xảy ra sự mất mát tương lai làm cường độ xuống dưới giá trị quy định. Sợi thép (Steel Fibers) Cốt thép gia cường dạng thanh thông thường không được dùng cho bêtông phun ngoại trừ khi điều kiện địa chất đòi hỏi phải đặt thêm các dầm (giàn) mắt cáo. Thay vào đó, yêu cầu về tính mềm Nguyễn Đức Toản, HaiVan Tunnels, December - 2002 Page 8 of 17 dẻo, độ bền dai, và cường độ dư thường được đáp ứng nhờ đưa các mẩu ngắn, mỏng của dây thép hoặc thép lá vào hỗn hợp. Khi yêu cầu chủ yếu là giảm tính thấm bằng cách hạn chế số lượng và chiều rộng khe nứt co ngót, thì có thể dùng sợi polypropylene, khi có thể để đáp ứng các yêu cầu về độ bền và ứng suất dư. Có bốn loại s ợi thép: dây thép kéo nguội, thép tấm cắt rời, thép tách nhờ nấu chảy, và các loại khác (ASTM-C820). Chỉ có hai loại đầu được xem là thích hợp cho bêtông phun làm công trình ngầm. Ban đầu, có hai nhân tố làm chậm sự ứng dụng thành công của sợi thép. "Sự làm tổ chim" hoặc "sự vón thành cục tròn" của các sợi thép rất hay xảy ra, và sợi thép có xu hướng bị lôi ra khỏi bêtông mà không đạt được hiệu quả mong muốn khi xảy ra nứt. Trục trặc thứ nh ất được giải quyết bằng cách giữ cho tỷ số hình dạng (chiều dài chia cho đường kính hiệu dụng danh nghĩa) trong phạm vi rạch ròi từ 40 đến 80; gần đây, các sợi có độ dài từ 20 đến 40mm. Sức kháng tốt chống lại sự tuột sợi thép nhận được bằng cách tạo gờ cho nó, có thể bằng sự chồn hay uốn các đầu sợi thép, hay bằng cách gấp nếp hoặc tạo các sọc dọc theo chiều dài sợi. Sự quy định sợi thép bằng số kilôgam trên mét khối là không hợp lý do có những khác nhau lớn về các tính chất kỹ thuật của các loại sợi. Tiêu chuẩn kỹ thuật về tính năng - quy định độ mềm dẻo (độ bền dai) và các yêu cầu về ứng suất dư - sẽ phải được áp dụng. Hơi/bọt Silica (Silica Fume) Cũng được gọi là microsilica, vật liệu này thay thế cho một lượng phần trăm nhỏ ximăng, cũng không hẳn vì thuộc tính người ta thường nghĩ là cải thiện cường độ bêtông của nó, mà là vì hiệu ứng phụ có lợi của nó làm tăng tính dính bám, tăng độ chống thấm, giảm lượng phụ gia, và, đối với bêtông phun khô, giảm đáng kể lượng bụi và bật nảy rơi vãi khi phun. Hai tác dụng sau phần lớn là do lượng vật liệu lọt qua sàng số No. 200. Phần trăm thay thế phải giữ trong phạm vi 8 đến 13%, và tốt nhất nên trong vòng 9 đến 11%. Cần có sự thận trọng đặc biệt khi dùng đến giới hạn biên trên do silica có xu hướng tăng co ngót và, do đó, tăng khả năng nứt. Các yêu cầu chính đối với microsilica là (ASTM C1240): 1. Lượng SiO 2 , nhỏ nhất là 80% (chứ không phải 85% như trong các quy trình hiện tại) 2. Lượng sót trên sàng No. 325, nhỏ nhất là 10% 3. Mất mát do đốt cháy lớn nhất 2% 4. Độ ẩm lớn nhất 3% 5. Kiểm soát nhỏ nhất 85%, chỉ số hoạt tính pozzolan tăng ninh kết với ximăng Portland tại 7 ngày 6. Độ hấp thụ đun sôi lớn nhất 6% trên mẫu bêtông phun Bụi tro được dùng thay cho ximăng trong bêtông có tác dụng tốt. Nó cũng có thể dùng trong bêtông phun cho công trình trên mặt đất khi không đòi hỏi phải ninh kết nhanh. Tuy nhiên, đối với ngầm dưới đất, tính hay thay đổi và tác động xấu có thể của nó đối với sự đông cứng khiến người ta không muốn khuyến cáo sử dụng nó. "Tính dính" của bêtông phun có được nhờ microsilica có một giá trị đặc biệt đối với tất cả các lớp trên trần và ít nhất là đối với lớp đầu tiên trên tường khi đá gốc có tính ẩm ướt cố hữu bởi các dòng nước cục bộ. Lưới thép (Wire Mesh) Lưới thép hàn (WWF) được đề cập ở đây do sự sử dụng nó thường xuyên trước đây. Nó được đưa vào bêtông phun để tạo độ bền; tuy vậy, hiện nay sợi thép cho ta tính chất này hiệu quả hơn. Lý do không còn khuyến khích sử dụng lưới thép nữa không phải chỉ mang tính lý thuyết; nó có tính thực hành cao. Thậm chí lưới có khoảng cách thích hợp (10cm x 10cm hay 15cm x 15cm) cũng rất cứng, khiến việc lắp đặt tốn thời gian khó khăn, và do đó chi phí cao. Khi dùng trong các hầm khoan-và-nổ mìn, có thể cần lượng dư bêtông Nguyễn Đức Toản, HaiVan Tunnels, December - 2002 Page 9 of 17 phun đáng kể để lấp đầy chiều dày đào quá thiết kế mà lưới thép không thể lắp đặt vào đó một cách thích đáng. Hơn nữa, khi để lưới thép cách bề mặt phun quá xa, theo yêu cầu để có hiệu quả lớn nhất, thì chất lượng bêtông có thể giảm đi do hiệu ứng màn chắn gây bởi cả lưới thép cứng và bởi sự rung động của lưới nằm dưới luồng phun. Lưới thép đan ("liên kết móc xích") thường được dùng phối hợp với neo đá cho an toàn khi đá được gia cường. Mục đích của nó là tóm bắt lại chỗ lở và các mảnh rơi nhỏ của đất đá. Tuy nhiên, bê tông phun có hiệu quả hơn, miễn là nó được phun sớm, bởi vì nó chống lại sự bong lở đất ngay khi nó ninh kết và chống lại sự rơi từng khối khi nó đã hình thành cường độ nhờ tạo thành một vòm kích thước nhất định để làm việc chặt chẽ cùng với đá. Khoảng hở (bước cốt thép) càng bé và kích thước lưới thép càng rộng thì càng làm tăng thêm hiệu ứng màn chắn có hại. Do thế, lưới thép cũng không thích hợp với bê tông phun trong hầm. Các phụ gia khác Khi dự đoán có xảy ra chu trình đóng băng - tan băng, cần có thêm lượng cuốn khí vào hỗn hợp ướt; nó không có hiệu quả đối với hỗn hợp khô. Một phần lớn khí bị mất mát khi phun bêtông; 10 tới 12% tại bơm có thể là cần thiết để tạo ra 4 đến 6% "trên tường". Chất giảm nước và phụ gia siêu dẻo cần có trong hỗn hợp ướt. Khi có những hạn chế gắt gao về môi trường thi công (bụi), cần cho thêm các phụ gia ngăn cản bụi đặc biệt vào hỗn hợp khô, đặc biệt là nếu không dùng microsilica; tuy nhiên, cần có đủ các ống xả bụi đặc biệt tại khu vực phun bêtông. Những năm trước đây, bêtông phun trộn khô sinh ra nhiều bật nảy rơi vãi và mức độ bụi cao nhìn thấy được. Nhưng, điều này là do một số nhân tố nằm ngoài quá trình trộn. Khi đó vẫn chưa có các vòi phun điều khiển từ xa, và kết quả vị trí của vòi phun không thích hợp làm tăng rất lớn bụi và bật r ơi. 4. CÁC TÍNH CHẤT KỸ THUẬT Cường độ nén lớn hơn 350 kg/m 2 có thể đạt được, nhưng rất hiếm khi cần đến. Thường ưa dùng hơn một hay nhiều hơn các lớp mỏng, do có khó khăn trong việc tạo được các hỗn hợp phù hợp cho các cường độ cao hơn. Trừ phi microsilica (điôxyt silic mịn) là một phần cấu thành của hỗn hợp thiết kế, người ta vẫn ưa thích tăng chiều dày thiết kế để đạt được năng lực chịu lực yêu cầu của vỏ hầm. Khi mà hiển nhiên bêtông phun không phải chịu ứng lực cao, thì 280 kg/cm 2 là đủ. Trừ trường hợp đặc biệt, chỉ được dùng một cấp cường độ bêtông phun cho cả dự án. Độ dính bám và cường độ chống cắt còn quan trọng hơn cả cường độ nén. Tuy vậy, đối với bêtông thường, cường độ nén là một chỉ báo tốt hơn các tính chất khác; do đó mà thường dùng nó như một thí nghiệm cơ bản. Tính dính bám cần thiết đạt được dễ dàng nhất nhờ làm sạch bề mặt được phun và nhờ thêm bọt silica vào hỗn hợp (xem phần chuẩn bị bề mặt trong chương này). Một cấp phối thiết kế tốt phải tạo ra cường độ dính bám 13kg/cm 2 . Giá trị thực tế yêu cầu quả là không có giới hạn bởi vì các bề mặt được phun hiếm khi đủ phẳng nhẵn để cho phép tính dính phát huy hiệu quả một mình. Lực của dòng bêtông phun sẽ sinh ra các khoảng trống và các mô nhấp nhô nhỏ bề mặt (không phải do đào quá) đang được lấp đầy, để ngay khi sự ninh kết xảy ra, các tính chất khác sẽ được huy động tham gia. Ngay cả khi nó không tác dụng một mình trong bất kỳ khoảng thời gian đáng kể nào, sự dính bám tốt là một tính chất cốt yếu của một thứ bêtông phun tốt. Bình thường thì hỗn hợp được tăng đông cứng sẽ phát triển cường độ nén 3 kg/cm 2 ngay khi đang ninh kết và 10 kg/cm 2 trong vòng 30 phút. (Các con số này chỉ có tính thông tin). Bất cứ khi nào cần có cường độ sớm để ổn định hóa ban đầu cho hầm, yêu cầu 50 kg/cm 2 trong 8 giờ cần phải được đưa vào quy trình kỹ thuật. Tương tự, một cường độ 3-ngày, mà nó sẽ thay đổi phụ thuộc vào cường độ 28-ngày yêu cầu, cần phải được quy định rõ. Tuy nhiên, sự quy định thông thường về cường độ bêtông 7-ngày, thường không có ý nghĩa lớn trong sản xuất. Do vậy, giá thành của sự thử nghiệm Nguyễn Đức Toản, HaiVan Tunnels, December - 2002 Page 10 of 17 nhiều mẫu hình trụ có tuổi như vậy không được đưa ra. Độ bền liên kết rất khó quy định do sự khác nhau lớn giữa hỗn hợp khô và ướt. Sự liên kết ở đây không phải là với cốt thép, như trong bêtông thường, mà là liên kết giữa các lớp bêtông phun liên tiếp nhau để đảm bảo rằng tất cả các lớp thực hiện chức năng một cách trọn vẹn về mặt c ường độ. Dữ liệu thì sơ sài, nhưng theo ACI 506R, khi đo sức chống cắt nó sẽ thay đổi từ 8 đến 12% cường độ nén đối với hỗn hợp khô, nhưng chỉ một nửa cỡ đó đối với hỗn hợp ướt. Khi một lớp mới được phun trong vòng 24 giờ của lớp cũ, độ bền liên kết thường không phải là một vấn đề. Cường độ uốn của bêtông phun thường trong khoảng 10 tới 28 ngày bằng độ 15 đến 20% cường độ nén. Do đó, hiện tượng bêtông phun "xanh" (nghĩa là "non", "tươi", hoặc đã bảo dưỡng một phần) có tính dễ uốn hơn khi tuổi còn thấp và sẽ dão ra, rồi mất mát cường độ, cần phải được ngiên cứu về mặt định tính. Tính mềm dẻo (khả năng sinh ra biến dạng lớn mà không bị phá hoại) có được nhờ dùng cốt sợi thép. Do đó, cường độ uốn và ứng suất dư cần phải là những điểm bắt buộc trong quy định kỹ thuật. Gần đây, các phương pháp thử đã được thiết lập nhưng khó thực hiện, và vẫn còn đang trên đường đi tới một sự nhất trí về các giá trị chuẩn (xem thảo luận trong phần "7. Thí nghiệm"). Kh ả năng chống thấm tốt hơn nhận được bằng cách tránh dùng hỗn hợp quá nhiều ximăng một cách thừa thãi (để giảm thiểu nứt do co ngót), bằng cách sử dụng sợi thép (để giảm thiểu và phân bố độ mở của các khe nứt co ngót), dùng ximăng nghiền mịn hơn, cho thêm bọt silica, và nhờ kiểm soát cẩn thận khoảng cách và tư thế vòi phun (để bêtông phun tại chỗ có mật độ (độ chặt) lớn nhất). Khác với thép kết cấu hoặc bêtông, sản phẩm cuối cùng "trên tường" sẽ không thực sự đúng với quy định kỹ thuật hay với các tỷ lệ tạo ra trong phòng thí nghiệm. Lượng ximăng thực dùng sẽ lớn hơn; lượng cốt liệu, đặc biệt là phần cốt liệu lớn, sẽ giảm đi. Cả hai đều do sự nảy bật của cốt liệu. Tổng lượng nước rất có thể là nhiều hơn đối với bêtông phun trộn ướt (do sự "đầm lại" để có thể bơm được), hay ít hơn (hoặc có thể nhiều hơn) đối với đợt trộn đầu tiên của bêtông trộn khô do những điều chỉnh yêu cầu bởi lượng nước có trên bề mặt cần phun. Thử nghiệm trong giai đoạn làm thử tại hiện trường có thể cho ta một số chỉ dẫn về những thay đổi. Cuối cùng, nhưng không kém phần quan trọng, công nhân thực hiện việc phun là nhân tố kiểm soát cuối cùng về chất lượng bêtông phun. Hầu hết thời gian anh ta làm việc dưới những điều kiện rất khó khăn, đặc biệt là trong những hầm nhỏ; kỹ thuật phun của anh ta sẽ quyết định độ chặt, độ dính bám, và chất lượng. Dù sao, sản phẩm tại chỗ cuối cùng nói chung sẽ nằm trong những giới hạn chấp nhận được. 5. TRỘN ƯỚT HAY TRỘN KHÔ? Từ giai đoạn sớm ban đầu, tất cả bêtông phun đều là trộn khô. Vòi phun đã không đủ khả năng trộn kỹ nước và các chất rắn, và vẫn chưa có kỹ thuật điều khiển từ xa. Kết quả là, cả độ bật nảy rơi vãi và gây bụi không khí đều quá mức. Cải tiến mặc dù chậm nhưng hiện nay đã có hiệu quả. Tuy thế, vẫn có một số chỉ trích không có lý do xác đáng đối với phương pháp trộn khô. Tương tự như vậy, thiết bị trộn ướt đầu những năm 1970 chưa thể tạo được bêtông phun thoả mãn cho sử dụng ngầm, cơ bản là do thiếu sự cân đong chính xác. Tuy nhiên, trong nhiều năm trở lại đây bêtông phun chất lượng tốt đã có được nhờ bởi mỗi phương pháp. Sự ưa dùng hỗn hợp ướt hay khô vẫn có thể có những tranh cãi sôi nổi - và đôi khi sinh ra những quyết định độc đoán thiếu đúng đắn. Trung tâm của những bàn luận ấy là sinh bụi ô nhiễm không khí, bật rơi vãi, và tốc độ sản xuất (năng suất). Khi sự ứng dụng toàn thế giới được xem xét, thì một cái nhìn khái quát trên bề mặt tạo ra một cảm tưởng về sự thiên vị bởi một số quốc gia hay khu vực. Khảo sát kỹ hơn cho thấy sự ưa thích hơn như vậy thực tế là dựa trên - một cách rất đúng đắn - [...]... thời điểm, còn có thể phun bêtông vượt qua đống đá vừa nổ mìn, do đó làm ổn định hóa hầm nhanh hơn Trong thực tế, thiết bị này rất đa dạng, từ một máy phun đơn giản chế tạo theo đặc thù công việc đến các nhà máy bêtông phun hoàn chỉnh phức tạp đặt trên bánh xe Các yếu tố Phun bêtông khác Page 13 of 17 Nguyễn Đức Toản, HaiVan Tunnels, December - 2002 Chiếu sáng tốt trong khi phun bêtông là rất quan trọng... đối với yêu cầu co ngót nhỏ nhất Vòi phun Hỗn hợp-Khô Vòi phun cho bêtông phun trộn khô gây sự quan ngại bởi vì nước được cho vào tại đây, và có cực kỳ ít thời gian cho sự tương tác Một vòi phun tiêu chuẩn có một vòng gom nước đơn đặt phía sau đầu phun Thời kỳ đầu có rắc rối trong việc tạo ra sự thủy hóa hoàn toàn, nó gây rất nhiều bụi và rơi vãi Một số thợ phun bêtông giải quyết điều này bằng cách... ngắn (khoảng 0.6m) ống dẫn vào đầu phun, do đó khống chế dòng vật liệu để chúng được trộn lâu hơn trong ống Ngày nay, vành gom nước được gắn lùi xa hơn, phần phía trong buồng trộn được cải tiến để hoà trộn tốt hơn, v.v Một số vòi phun có hai vành gom nước riêng biệt Vị trí/tư thế Vòi phun Bêtông phun tốt nhất "trên tường" nhận được khi vòi phun được giữ cách bề mặt được phun trong vòng 1m đến 1.7m và... CHUẨN BỊ, TRỘN, PHUN, VÀ BẢO DƯỠNG Chuẩn bị bề mặt cần phun Sự dính bám tốt vào đất bằng lớp phun ban đầu và tính liên kết tốt giữa các lớp kế tiếp sau là những điều kiện tiên quyết của thứ bêtông phun có chất lượng Bề mặt được phun cần phải sạch và ẩm, nhưng không được ướt, ngay trước lúc phun Điều này đạt được tốt nhất bằng một máy xịt khínước kết hợp áp lực cao, sử dụng với một vòi phun dài dạng ống... bám tốt) thì mới có thể dùng đơn độc bêtông phun Ngược lại, bêtông phun thường xuyên không phù hợp trong các hầm đào bằng máy khoan hầm TBM (đã lưu ý trong Chương 7) Trong những trường hợp khác, bêtông phun và bulông bổ sung cho nhau (Trong thuật ngữ châu Âu, bulông (bolt) có thể được gọi là neo (anchor), một thuật ngữ có tính mô tả tốt hơn tới mức độ mà bêtông phun được đề cập) Khi các thanh neo chốt... của hỗn hợp tại đầu vòi phun để đáp ứng các điều kiện hiện trường khác nhau 2 Đảm bảo tốt hơn rằng nước được trộn kỹ với các thành phần khác 2 Phù hợp tốt hơn khi phun hỗn hợp chứa cốt liệu nhẹ, các vật liệu chịu nhiệt và bêtông phun đòi hỏi cường độ sớm 3 Có thể sử dụng hỗn hợp trộn sẵn khối lượng lớn 4 Cân đong chính xác hơn 5 Thường có độ bật rơi thấp hơn do đó lãng phí vật liệu ít hơn 6 Gây ít bụi... điểm phun lúc bắt đầu và kết thúc sẽ tốt hơn với hao phí tối thiểu và độ cơ động khi phun cao hơn 6 Có khả năng truyền đi khoảng cách xa hơn Page 11 of 17 Nguyễn Đức Toản, HaiVan Tunnels, December - 2002 thao tác phun 7 Có thể cho phép cuốn khí 8 Có thể có năng suất lớn hơn 7 Dễ phun mặt trần hơn 8 Có thể đạt cường độ cao hơn Quá trình trộn khô Bêtông phun trộn khô bao gồm một hỗn hợp của cốt liệu. .. các tài liệu hợp đồng Quá trình trộn ướt Quá trình trộn ướt bao gồm việc hòa trộn những khối lượng đã được cân đong của cốt liệu, ximăng, và nước, rồi đưa hỗn hợp nhận được vào một bình chứa để bơm đi bằng khí nén hay cơ khí qua một ống dẫn tới đích cần phun nhờ một vòi phun Nó có ưu điểm là kiểm soát chặt chẽ được tỷ lệ nước/ximăng (N/X) của sản phẩm Các thiết bị hiện nay có thể phun được cỡ cốt liệu. .. thiết kế 7 THÍ NGHIỆM Thí nghiệm để Chấp thuận Hỗn hợp Thử nghiệm được yêu cầu đối với nguyên liệu, thợ máy (người cầm vòi phun) , tính khả áp dụng tại hiện trường, và đối với sản phẩm bêtông tại những giai đoạn thiết kế hỗn hợp khác nhau và tuổi của mọi bêtông phun quy định trong hợp đồng Mọi loại bêtông phun thực hiện nhằm mục đích thuận tiện cho nhà thầu sẽ chỉ do nhà thầu chi trả và nhà thiết kế... thích hợp Thử nghiệm nguyên liệu - ximăng, cốt liệu, sợi thép, và microsilica - được lập ra kỹ càng về mặt phương pháp thực hiện và kết quả yêu cầu Vì lý do cần thiết nhiều hơn là do hiển nhiên, ta nên nói thêm rằng những thay đổi về nguồn vật liệu đòi hỏi phải có thí nghiệm trước khi sử dụng vật liệu mới Thử tay nghề mỗi công nhân phun bêtông để biết họ có khả năng tạo được bêtông chất lượng thoả mãn . thử Bêtông phun Các Ấn phẩm của Viện Bêtông Mỹ (ACI)  506R-90 Chỉ dẫn về Bêtông Phun  506.2 Tiêu chuẩn kỹ thuật về Vật liệu, Cấp phối, và Phun Bêtông. Đông cứng cho Bêtông phun  C1116 Tiêu chuẩn kỹ thuật về Bêtông Cốt Sợi thép và Bêtông phun  C1117 Thời gian Ninh kết của Hỗn hợp Bêtông phun thử bằng