Công nghệ bê tông phun

BEBE-ÂTÔNG PHUN Phương pháp thi công 1.1 Phương thức thi công Phương pháp bê tông phun phương pháp dùng áp lực nén không khí thiết bò khác để phun bê tông dính bám vào đối tượng phun đến độ dày đòi hỏi Một đặc tính bê tông phun không cần ván khuôn, thi công với thiết bò tương đối nhỏ gọn PG đông kết nhanh Phương pháp khô Máy nén khí Không khí nén Vận chuyển Trộn vật liệu khô Băng tải Phương pháp ướt (1)â Vận chuyển Trộn tòan Vật liệu Độ sụt 0-5mm Trộn tòan Vật liệu Vòi phun Không khí nén Máy phun Không khí nén Bêtông phun ng dẫn Vòi phun Máy nén khí (PG đông kết nhanh+ Không khí nén) ng dẫn Độ sụt 6-12mm Bêtông phun Máy nén khí (PG đông kết nhanh) Vận chuyển Nước ng dẫn Máy phun Băng tải Phương pháp ướt (2)â Bơm nước Xe trộn Máy phun Bêtông phun ng dẫn vật liệu (ống sắt) Vòi phun Phương pháp ướt (3)â Trộn nước + phần cát + XM Vận chuyển ng dẫn Máy bơm vữa (PG đông Trộn phần cát + XM Vận chuyển kết nhanh) + (PG đông kết nhanh) Băng tải Bêtông phun Máy nén khí Vòi phun ng dẫn Máy phun phương thức khô Máy nén khí Không khí nén Phương pháp ướt (4)â Trộn tòan Vận chuyển Vật liệu Độ sụt 14-16mm (PG đông kết nhanh) Thiết bò thêm PG đông kết nhanh Bêtông phun Máy phun ng dẫn Hình Biểu đồ mô tả phương thức thi công bê tông phun Về phương pháp thi công có nhiều phương pháp khai thác áp dụng, tựu chung chia làm loại phương thức phun khô phương thức phun ướt Hình Bảng đặc tính phương thức Bảng Phân biệt hai phương thức phun Hạng mục Phun khô Phương thức phun ướt (1) (2,3,4) Chất lượng bê tông Chiềudài (ống dẫn bê tông) Lượngbụi, Lượng rơi PGĐông KếtNhanh Độ lớn TB phun Năng lực thi công Tính thi công khác Thao tác 1.2 Trong điều kiện cấp phối, điều chỉnh tỷ lệ nước/xi măng (W/C) ảnh hưởng đến tay nghề người điều khiển - Quản lý cấp phối (chất lượng) gần giống bê tông thường - nh hưởng kỹ thuật thi công ( tay nghề người điều khiển v.v…) trường hợp phương thức khô Tối đa 300m Thông thường không nên 150~200m Tuỳ theo điều kiện cấp phối bê tông thông thường tối đa khoảng 100m Thông thường nhiều Thông thường Dễ trộn Khó trộn Dễ trộn Nhỏ Trung bình Lớn 2~6m3/hr Nhiều loại thay đổi khác 6~10m3/hr - Quản lý độ ẩm cát quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian từ lúc trộn đến lúc phun - Dễ vệ sinh - Thích hợp cho trường hợp thi công diện nhỏ mà thi công nhiều lần Dễ - Quản lý độ dẽo bê tông quan trọng - Thời gian cho phép từ lúc trộn đến lúc phun ngắn - Vệ sinh phức tạp - Thường thích hợp với diện thi công lớn Phức tạp Phương thức phun khô Phương thức khô thường sử dụng công trình đường hầm Trước hết, cốt liệu xi măng trộn khô, trộn phụ gia đông kết nhanh (trường hợp phụ gia đông kết nhanh loại bột) trước cho vật liệu vào máy phun Nước truyền ống riêng biệt lượng nước trộn người điều khiển thao tác điều chỉnh Trong phương thức lượng nước điều chỉnh ngừơi điều khiển theo trạng thái mặt bê tông phun quan sát nên khó giữ chất lượng bê tông đồng Tuy nhiên, người điều khiển thành thạo có tay nghề cao tỉ lệ nước xi măng W/C điều chỉnh giữ độ xác 2.5% Nếu chất lượng vật liệu nước, cấp phối thay đổi tạo lớp bê tông phun có chất lượng tương đối đồng Trong phương thức phun khô, cấp phối bê tông chòu ảnh hưởng khác biệt loại thiết bò máy phun, độ ẩm bề mặt cốt liệu mòn (fine aggregate, cát) cao xảy trường hợp máy bơm ống bò nghẽn, không đẩy bê tông Tuy nhiên, phương thức phun khô phun khoảng cách dài nên trường hợp phun đường hầm có tiết diện nhỏ thích hợp thiết bò đơn giản, quản lý vật liệu dễ dàng phương thức phun ướt ± 1.3 Phương thức phun ướt Trong phương thức phun ướt tất vật liệu, trừ phụ gia đông kết nhanh, trộn máy trộn đổ vào máy bơm để bơm Phụ gia đông kết nhanh trộn vào với bê tông vò trí trước vòi phun Vì trộn phụ gia đông kết nhanh với bê tông máy bơm máy phun máy phun ống dẫn hỗn hợp phu gia đông kết nhanh bê tông phản ứng hoá học dễ dàng tạo tắc nghẽn Khi vật liệu bò tắt nghẽn ống tất vật liệu lại thường không sửû dụng Trong phương thức phun ướt tuỳ theo loại máy bơm mà điều kiện cấp phối bê tông độ dẽo đòi hỏi khác Đây điểm khác biệt lớn so với phương thức phun khô Trong phương thức phun ướt (1) (Hình 1), giống phương thức phun khô dùng áp lực không khí để đẩy vật liệu ống phun Để đẩy vật liệu ống dễ dàng vật liệu cần phải khô không dính bám nhiều vào Do cấp phối cho phương thức cấp phối nghèo (C:S=1:3~1:6) (poor mix) độ sụt nhỏ gần zero Phương thức phun ướt (2) (3) dùng cho bê tông có cấp phối giàu (rich mix) vữa (mortar), đẩy máy bơm bê tông máy bơm vữa phụ gia đông kết nhanh (hoặc phu gia đông kết nhanh+cát) đẩy trộn vào nhánh hình chữ Y trước đầu phun (nozzle) Phương thức phun ướt (4) dùng cho bê tông mềm đẩy khí nén Như trình bày, phương thức phun ướt, tuỳ theo loại máy phun mà điều kiện cấp phối độ dẽo bê tông khác nhau, nói chung chất lượng dễ quản lý lượng rơi phản hồi (rebound) tương đối Mặt khác, điểm bất lợi khoảng cách máy bơm đầu phun (chiều dài ống dẫn bê tông) ngắn, phạm vi quản lý độ dẻo hẹp, cần có thiết bò đặc biệt để trộn phụ gia đông kết nhanh, hiệu phụ gia đông kết nhanh phương thức phun khô thiết bò tương đối lớn Hiện phương thức ướt sử dụng rông rãi phương thức khô Cấp phối Tính Cơ Lý bê tông phun 2.1 Xi măng Thông thường xi măng Portland sử dụng Trong trường hợp đặc thù cường độ bê tông sau phun cần phát sớm sử dụng xi măng cường độ phát nhanh (high early strength Portland cement) 2.2 Cốt liệu mòn (cát) Cốt liệu mòn chiếm tỷ lệ dung tích lớn vật liệu bê tông, có ảnh hưởng lớn đến chất lượng bê tông Thành phần hạt cát quan trọng có ảnh hưởng lớn đến chất lượng, tính thi công, lượng rơi phản hồi Liên quan đến ảnh hưởng thành phần hạt cốt liệu mòn đến chất lựợng lượng phản hồi, theo kết thí nghiệm phương thức khô điều kiện cấp phối đồng thành phần hạt cốt liệu mòn thô cường độ lớn, lượng rơi phản hồi nhiều Điều cho thấy tùy theo thành phần hạt cốt liệu mòn mà có hữu hệ số s/a thích ứng đơn vò xi măng tối ưu cho điều kiện cốt liệu Vì cần có cấp phối thiết kế thích hợp với điều kiện thành phần hạt cốt liệu Tuy nhiên, thực tế việc nghiên cứu vấn đề nói chưa đầy đủ Hình biểu thò phạm vi thành phần hạt cho cốt liệu mòn qui đònh qui phạm thi công bê tông phun ACI, trò số khuyến cáo Rothfuchs, qui phạm Hội Xây Dựng Nhật Bản JSCE Kích thước (mm) Hình Phạm vi thành phần hạt cốt liệu mòn dùng cho bê tông phun Khi sử dụng phương thức thi công khô độ ẩm bề mặt cốt liệu mòn (cát) yếu tố quan trọng Khi độ ẩm nhỏ phun phát sinh nhiều bụi, ngược lại độ ẩm nhiều tác dụng đông kết phụ gia đông kết nhanh xi măng nên tượng tắc nghẽn máy phun ống dẫn bê tông dễ xảy Độ ẩm bề mặt thích hợp xem khoảng 2~6% Loại máy phun, chiều dài ống dẫn bê tông, thời gian từ lúc trộn lúc phun, nhiều điều kiện khác có ảnh hưởng đến thi công giai đoạn lập kế hoạch thi công cần phải khảo sát kỹ thay đổi cát thời điểm nhập hàng, phương pháp trữ, điều kiện khí tượng nơi trữ cát v.v 2.3 Cốt liệu thô Chất lượng cốt liệu thô giống cát, cần phải đạt yêu cầu đòi hỏi (tiêu chí JSCE, ASTM v.v ) Phạm vi thành phần hạt cho loại cốt liệu thô thường từ 5~10mm, 5~15mm Thành phần hạt lớn phun hạt lớn dễ bò rơi phản hồi dễ bò tắt nghẽn máy phun ống dẫn bê tông Trên nguyên tắc độ lớn đá lớn lượng rơi phản hồi nhiều Tuy nhiên, sử dụng lượng đá thô thích nghi làm giảm đơn vò nước, giảm thiểu đơn vò xi măng điều kiện thỏa mãn cường độ đòi hỏi, tạo bê tông đồng chất có lỗ rỗng, phun dễ dàng 2.4 Phụ gia đông kết nhanh Phụ gia đông kết nhanh dùng để trộn vào bê tông, xúc tiến tốc độ đông kết xi măng sau phun vòng vài giây vài phút, làm phát nhanh độ dính bám bê tông phun mặt đá mặt bê tông có sẵn, phòng chống bê tông bò rơi sau phun dính bám, trọng lượng chấn động, lực xung kích phun Ngoài ra, bê tông phun cần phải có đủ cường độ tính bền bó thời gian dài Hình số loại phụ gia đông kết nhanh thông dụng (tại Nhật bản) Phụ Gia Đông Kết Nhanh Phụ Gia hệ Aluminium (Hệ Natrium vô cơ) Phụ Gia hệ Khoáng vật Hình Phân loại phụ gia đông kết nhanh (tại Nhật bản) Hệ khoáng vật đông kết nhanh Phụ gia đông kết nhanh hệ xi măng coi có hiệu đông kết nhanh cao nên sử dụng rộng rãi (tại Nhật bản) 2.5 Cấp phối bê tông Cấp phối bê tông có ảnh hưởng trực tiếp đến tính thi g tính Hệcônxi mă ngchất lý bê tông phun sau dính bám Cấp phối tối ưu thay đổi tuỳ theo loại máy sử dụng, điều kiện thi công khác Do đó, đònh cấp phối bê tông cần thí nghiệm trường có điều kiện phù hợp với điều kiện thi công thực tế Khi cấp phối bê tông, cần đònh hạng mục − Đơn vò xi măng − Tỉ lệ nước xi măng − Độ lớn tối đa cốt liệu thô − Tỉ lệ cốt liệu mòn (cát) − Loại liều lượng phụ gia 2.5.1 Đơn vò xi măng Đơn vò lượng xi măng có ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng bê tông, lượng rơi phản hồi, tính thi công tắc nghẽn ống tính kinh tế Đơn vò lượng xi măng tối ưu tuỳ thuộc vào loại máy phun Thông thường, trường hợp phương thức phun khô đơn vò xi măng khoảng 350~380 kg/m3, trường hợp phun ướt khoảng 350~450kg/m3 Cần chọn đơn vò xi măng thích hợp với máy phun sử dụng 2.5.2 Tỷ lệ nước xi măng (W/C) Tỷ lệ nước xi măng khác tuỳ theo phương thức phun Trong phương thức phun khô lượng nước người điều khiển điều chỉnh theo trạng thái dính bám bê tông phun vào mặt phun, thông thường W/C phạm vi 45~50% Trường hợp phun ướt tuỳ theo loại máy phun mà độ dẽo bê tông đòi hỏi khác nhau, phạm vi tỷ lệ nước xi măng thường lớn phương thức phun khô Thông thường W/C=50~60% 2.5.3 Độ lớn tối đa cốt liệu thô Trong trường hợp bê tông bình thường, điều kiện bê tông chất lượng, cốt liệu thô lớn tỷ lệ cốt liệu mòn s/a giảm thiểu, kết lượng xi măng giảm Điều áp dụng cho bê tông phun Tuy nhiên, trường hợp bê tông phun, thành phần hạt cốt liệu thô lớn lượng rơi phản hồi nhiều, để cải thiện tính thi công tỷ lệ cốt liệu mòn thường lớn so với bê tông bình thường Do đó, độ lớn tối đa đá thô thường phạm vi 10~15 mm 2.5.4 Tỷ lệ cốt liệu mòn Tỷ lệ cốt liệu mòn có ảnh hưởng quan trọng đến tính thi công, cường độ bê tông phun Thông thường tỷ lệ cốt liệu mòn nhỏ giảm đơn vò xi măng, ngược lại lượng rơi phản hồi lại nhiều Theo kết thi công ngày tỷ lệ cốt liệu mòn thích nghi cho trường hợp phun kho 60~80%, phun ướt 70~100% 2.6 Tính lý tính thi công bê tông phun Thông thường tính lý bê tông phun thể cường độ Ngoài ra, tính bền bó yêu cầu tượng đóng tan băng yếu tố ảnh hưởng Tuy nhiên, chưa có nhiều số liệu kỹ thuật cụ thể tính bền bó bê tông phun Về cường độ bê tông phun đánh cường độ giai đoạn đầu vài tiếng đồng hồ sau phun hiệu phụ gia đông kết nhanh, cường độ sau thời gian dài 2.6.1 Cường độ ban đầu Yếu tố ảnh hưởng quan trọng cho cường độ ban đầu loại lượng phụ gia đông kết nhanh sử dụng Phương pháp đo cường độ ban đầu thông thường đo lực kéo đinh chôn sẵn bê tông phun, cừơng độ nén suy tính từ lực kéo Hình thí dụ kết cường độ ban đầu, kết cho thấy tuỳ theo loại phụ gia đông kết nhanh mà cường độ ban đầu thay đổi Ngoài ra, phản ứng phụ gia đông kết nhanh chòu ảnh hưởng nhiệt độ không khí, đó, thi công vùng lạnh có nhiều trường hợp mà cường độ ban đầu không phát kòp Thời gian (giờ) Hình Kết thí nghiệm kéo trường 2.6.2 Cường độ sau thời gian dài Cường độ bê tông sau cứng, ảnh hưởng điều kiện cấp phối, chòu ảnh hưởng điều kiện thi công Về ảnh hưởng cấp phối tỷ lệ nước xi măng loại lượng phụ gia đông kết nhanh yếu tố quan trọng Về ảnh hưởng điều kiện thi công có nhiều yếu tố Nhưng nhìn từ khía cạnh kết phương pháp phun mà trạng thái phun đặn, tạo nên lớp bê tông phun có độ chặt cao đạt kết tốt Những kết thí nghiệm cho thấy độ chặt bê tông phun cao cường độ mạnh Hình thí dụ tương quan đơn vò trọng lượng (độ chặt) cường độ bê tông phun Trọng lượng (độ chặt) (kG/m3) Hình Tương quan đơn vò trọng lượng (độ chặt) cường độ bê tông phun Về tương quan cường độ cấp phối trình bày trước Cường độ bê tông phun thực tế 250~300 kg/cm2 (W/C=45~50%) cho phương thức phun khô Trường hợp phương thức phun ướt tuỳ theo loại máy phun mà độ sụt đòi hỏi khác nhau, nên cường độ theo mà thay đổi Bảng thí dụ kết thí nghiệm tương quan thời gian bảo dưỡng cường độ Dưới thí dụ cấp phối cường độ bê tông phun Cấp phối Gmax (cỡ đá lớn nhất) =10~15mm Đơn vò xi măng= 350~380 kg/m3 Tỷ lệ nước xi măng=55~60% Tỷ lệ cốt liệu mòn= 70~80% Lượng phụ gia đông kết nhanh= 5~8% (tỷ lệ chất lượng xi măng) Độ sụt= 14~16cm Cường độ R 28= 250~330 kg/cm2 (trung bình 300 kg/cm2) σ Bảng Tương quan thời gian bảo dưỡng cường độ Số ngày bảo dưỡng Tỉ lệ gia tăng (%) 72 28 100 91 134 180 137 (bảo dưỡng tiêu chuẩn, cường độ 28 ngày làm cường độ 100%) Theo kết này, bảo dưỡng 91 ngày cường độ gia tăng sau không tăng thêm 365 135 2.6.3 Lượng rơi phản hồi Rơi phản hồi có hại vật liệu bò tổn thất thời gian thi công gia tăng có hại đến môi trường thi công Vì làm giảm thiểu lượng rơi phản hồi việc quan trọng Thông thường, bê tông rơi phản hồi có loại, thứ rơi sau phun vào mặt phun, thứ hai bê tông phun dính vào mặt phun, sau đạt độ dày tách rời rơi xuống Loại thứ thuộc chất bê tông phun, dù hay nhiều tránh Ngược lại loại thứ nhì tránh lượng loại phụ gia phương pháp thi công sử dụng thích hợp Trên thực tế lượng rơi phản hồi bao gồm loại nói Trên thực tế, giai đoạn lập kế hoạch, để dự tưởng lượng bê tông rơi, có công thức khác sử dụng Vì vậy, giai đoạn thi công, để so sánh thực tế với dự tưởng cần ý sử dụng công thức Hệ số rơi phản hồi = Lượng rơi phản hồi/Toàn lượng phun (1) Hoặc Hệ số rơi phản hồi = Lượng rơi phản hồi/(Toàn lượng phun-lượng rơi phản hồi) (2) Khi tính hệ số rơi phản hồi, sử dụng công thức (2) kết lớn công thức (1) Trên thực tế thi công phun đường hầm cần tính lượng bê tông phun gấp 2~3 lần thiết kế Hệ số gia tăng thay đổi theo điều kiện thi công Mặt khác, hệ số rơi phản hồi chòu ảnh hưởng cấp phối điều kiện thi công Về điều kiện thi công dựa vào lọat kết thí nghiệm, yếu tố sau có ảnh hưởng đến lượng rơi phản hồi Thành phần hạt cốt liệu mòn (cát) ảnh hưởng nhiều đến rơi phản hồi Thành phần hạt nhỏ lượng rơi phản hồi Tỉ lệ cốt liệu mòn (s/a) lớn lượng rơi phản hồi Đơn vò lượng xi măng nhiều lượng rơi Nhưng đến lượng dù xi măng có tăng hiệu giảm lượng rơi phản hồi không nhiều Lượng nước nhiều (W/C lớn) lượng rơi giảm, lượng nước nhiều bê tông sau dính bám dễ rơi Vì lượng nước bê tông cần thích hợp Về phương thức phun phương thức phun ướt rớt phương thức khô, phương thức ướt máy phun cho loại bê tông có độ dẽo cao rơi Những yếu tố thi công ảnh hưởng đến lượng rơi tay nghề người điều khiển phun (nozzle man), phương hướng mặt phun (trên đónh hay bên hông), góc tương đối hướng phun mặt phun, khoảng cách giữavòi phun mặt phun ( tốc độ xung đột tác dụng lên mặt phun) v.v… Vì vậy, để lượng rơi giảm thiểu tối đa cần phải nghiên cứu, áp dụng phương pháp thi công thích hợp với điều kiện công trường 2.6.4 Lượng bụi Trong phương pháp bê tông phun, lượng bụi phát sinh trình thi công vấn đề có hại cho sức khoẻ người lao động Phương pháp làm giảm thiểu bụi đối sách độc hại bụi liệt cử sau Có thể áp dụng nhiều đối sách lúc Chọn cấp phối mà lượng bụi phát sinh (lượng nước, phụ gia đông kết nhanh) Sử dụng phụ gia giảm bụi Áp dụng phương thức phun ướt Áp dụng hệ thống thông gió hầm có đủ lực Sử dụng máy hút bụi hầm Điều khiển phun tự động để người điều khiển cách xa nguồn bụi phát sinh Thi Công bê tông phun 3.1 Phương pháp thi công 3.1.1 Chuẩn bò vật liệu Vật liệu sau trộn xong cần phải thi công sớm, cần phải chuân bò vật liệu cung cấp kòp thời thích ứng với lực máy phun Trong trường hợp phun ướt, cần khảo sát thay đổi độ dẽo bê tông qua thời gian để tính lượng cung cấp thích hợp cho lần phun Trường hợp phun khô, 1~2 đồng hồ sau trộn ảnh hưởng xấu đến vật liệu Tuy nhiên độ ẩm cốt liệu mòn (cát) lớn, phụ gia đông kết nhanh trộn lúc chất lượng bê tông giảm để lâu trước phun cần phải điều tra, tuyển chọn vật liệu, phương thức thi công thích hợp với điều kiện công trường Về chuẩn bò vật liệu trước trộn, phương thức phun khô cần xác nhận độ ẩm thích hợp cốt liệu mòn (thông thường 2~6%), cốt liệu thô không lẫn lộn nhiều hạt đá cỡ Vì điều nguyên nhân làm bụi phát sinh nhiều, làm tắt nghẽn máy phun Về độ ẩm bề mặt củacốt liệu mòn, có độ ẩm bề mặt 10% Trong trường hợp này, đặc biệt vùng lạnh băng tuyết đá bò đóng băng làm trở ngại cho thi công Một phương pháp xử lý cốt liệu mòn có độ ẩm cao trữ kho trữ mà mưa tuyết không rơi vào được, để cốt liệu thoát nước 2~3 ngày trước sử dụng Lượng bê tông cần thiết chuẩn bò thường phải gấp 2~3 lần lượng tính toán cho chiều dày thiết kế bê tông phun đường hầm 3.2 Chuẩn bò mặt phun Chuẩn bò mặt phun quan trọng để bảo đảm an toàn thi công, cải thiện độ dính bám bê tông núi đá, bảo đảm chất lượng bê tông phun Trứơc phun bê tông cần đục bỏ phiến đá chênh vênh bò rơi phun, rửa bụi bặm, đất cát dính bám vào mặt đá phun Trong trường hợp có nước ngầm nên xử lý trứơc phun để bê tông phun dính bám không rơi Phương pháp xử lý dẫn nước đến vò trí khác cách dùng xi măng đông kết nhanh, dùng ống dẫn nứơc tập trung vào nơi khác nơi phun Nếu mặt phun có tính hút nước trước phun nên phun nước ướt mặt trứơc phun để nước bê tông không bò thất thóat mặt phun hút nước 3.3 Lắp đặt lứơi thép Ttrường hợp bê tông phun mặt đá phun không dính bám tốt, để gia cố cường độ lớp bê tông phun lưới thép sử dụng chung với bê tông phun Thanh thép dùng làm lưới thép thông thường có đường kính 5~6mm, khoảng cách ô lưới thép 100mmx100mm~150x150mm, dùng hàn để nối dính với Khi lắp đặt lưới sắt cần lưu ý điều sau Lắp lưới thép cố đònh dính bám sát vào mặt phun tốt Chiều dài chỗ nối chồng lên lưới với phải dài 1.0~1.5 lần khoảng cách ô lưới Cần phải phun phủ lên phía trước lưới dày 2~3 cm 3.4 Công tác phun Hướng đầu phun thẳng góc với mặt phun với khoảng cách mà có tốc độ xung đột thích hợp Thông thường khoảng cách thích hợp 1~2 m Bề dày bê tông cho lần phun liên tục bò giới hạn trường hợp thi công phun thẳng đứng lên phần cong đónh đường hầm Nếu phun liên tục giảm lượng rơi, bề dày giới hạn dễ bò tách rời rơi xuống, kết lượng rơi gia tăng Trong trường hợp sử dụng phụ gia đông kết nhanh với liều lượng tiêu chuẩn phun liên tục đến bề dày 3~5cm Tuy nhiên bề dày cho lần phun liên tục thay đổi tuỳ theo điều kiện nhiệt độ môi trường, nhiệt độ bê tông tươi, diện tích thi công, phương hướng phun, độ nhám gồ ghề, độ cứng, độ ẩm ướt mặt phun, cấp phối bê tông, tính phụ gia đông kết nhanh Do đó, có nhiều trường hợp để đạt bề dày thiết kế cần phải chia phun 2~3 lần Mặt phun đường hầm thông thường có nhiều lồi lõm nên khó quản lý bề dày phun, thường gắn đinh mặt phun để dễ quản lý Khi thi công cần quản lý để bê tông không bò tắc nghẽn máy ống phun Những nguyên nhân thông thường cho việc tắc nghẽn cấp phối không thích hợp, thiếu độ mềm dẽo (consistency), hàm lượng cốt liệu đá thô nhiều, chiều dài ống áp lực không khí đẩy bê tông không cân xứng, bê tông dính bám vào máy ống phun.Khi công tác phun bò ngưng bê tông nghẽn làm giảm suất thi công mà làm phung phí vật liệu giảm chất lượng bê tông Do cần quản lý hữu hiệu để bê tông không bò nghẽn Khi bề mặt bê tông phun đòi hỏi phải phẳng cần phun vữa (mortar) sau lên bề mặt Bê tông phun có cường độ cao 4.1 Khuynh hướng tăng cường độ bê tông phun Cho đến nay, cường độ thiết kế tiêu chuẩn cho bê tông phun đường hầm thông thừơng 180 kg/cm2 Tuy nhiên, khuynh hướng gần thiết kế lớp bê tông phun lớp vỏ hầm vónh cửu, thiết kế lớp bê tông vỏ hầm mỏng cách tăng cường độ bê tông, để đối ứng với đường hầm có tiết diện lớn Phương pháp tăng cường độ bê tông phun thông thường sử dụng phụ gia đặc biệt dùng cho bê tông cường độ cao, bê tông có tỷ lệ nước xi măng thấp, sử dụng cốt liệu có chất lượng cao Trong biện pháp nêu trên, việc sử dụng silica fume loại phụ gia đặc biệt dùng cho bê tông cường độ cao coi có hiệu Cường độ bê tông phun cường độ cao có mục tiêu tương đối sau (tham khảo tiêu chuẩn Châu Âu ): cường độ 28 ngày = 350~500 kg/cm2 4.2 Phun thí nghiệm bê tông có cường độ cao Thí nghiệm phun bê tông cường độ cao có sử dụng silica fume thực thi sau Chiều dài công đoạn thi công 80m điều tra hạng mục độ thay đổi chất lượng bê tông, tính thi công, lượng rơi phản hồi, lượng bụi biến dạng ( cử động) đường hầm 4.2.1 Vật liệu sử dụng Xi măng: xi măng Portland thông thường, tỷ trọng = 3.15 Đá mòn: bột đá, tỷ trọng = 2.26, F.M = 2.80 Đá thô: đá nghiền, tỷ trọng = 2.64, F.M = 6.40, Gmax = 15mm Phụ gia: silica fume Phụ gia: phu gia tạo khí (AE) giảm nước có tính cao Phụ gia đông kết nhanh: phụ gia đông kết nhanh hệ xi măng 4.2.2 Cấp phối bê tông Bảng biểu thò cấp phối bê tông thí nghiệm Trong đó, cấp phối số sử dụng thực tế cấp phối 4~6 có silica fume Bảng cấp phối bê tông thí nghiệm Cấp phối Độ sụt (cm) Air (%) Tỉ lệ cốt liệu mòn (%) 10±2 4±1 62 70 Tỉlệ W/C(%) 59.7 53.8 47.8 59.7 53.8 47.8 Khối lượng đơn vò (kg/m3) C W SF 360 400 215 450 360 400 215 25 450 Phụ gia AE +giảm nước 0.7 0.6 0.7 2.5 2.3 2.0 4.2.3 Kếát thí nghiệm trộn trạm trộn trường Ke Bảng kết thí nghiệm tương ứng với trường hợp cấp phối bảng Bảng Kết thí nghiệm Cường độ chòu nén (kg/cm2) Cấp Độ sụt Air Ghi phối (cm) (%) 28 9.0 3.0 165 257 422 không silica 10.0 3.2 195 316 469 không silica 11.0 3.0 248 366 549 không silica 18.5 4.0 193 315 509 dùng silica 21.0 4.2 232 364 557 dùng silica 21.5 4.2 287 457 663 dùng silica Khi so sánh với bê tông silica fume, cường độ bê tông phun có silica fume bảo dưỡng ngày cao 40~90kg/cm2, 28 ngày cao 80~110 kg/cm2 Theo nghiên cứu cường độ bê tông phun, ảnh hưởng phụ gia đông kết nhanh, nhỏ khoảng 20% so với mẫu đúc thông thường cấp phối phụ gia đông kết nhanh Do đó, dựa vào kết cường độ, cấp phối 4,5 chọn làm cấp phốiáp dụng thực tế Rσ 4.2.4 Rσ Rσ Chất lượng bê tông phun công đọan thí nghiệm Bảng kết chất lượng bê tông phun công đoạn thí nghiệm Có vò trí khoan lấy mẫu kết trung bình cấp σ σ σ =296kG/cm (mục tiêu 290kG/cm ) va phối số R 7=265kG/cm2 (mục tiêu 250kG/cm2) vàR 28=355kG/cm2 Tương tự, cấp phối số R Rø 28=397kG/cm2 Cả hai cấp phối đạt cường độ đòi hỏi σ Bảng Kết thí nghiệm cường độ bê tông phun Cấp phối Tuổi (ngày) Mẫu TN Lõi trụ 28 Lõi trụ Lõi trụ 28 Lõi trụ Số.4 Số.5 ① ② 251 283 343 468 262 317 373 516 ③ 263 250 352 391 284 342 424 517 Notes: Cấp phối thông thường: Cường độ lõi: Cường độ chòu nén (kG/cm2) Phânbố TB chuẩn 308 253 265 24.2 284 273 273 13.8 364 337 355 17.6 455 398 436 37.9 319 299 296 23.4 383 335 351 29.0 400 391 397 18.4 532 499 529 32.6 ④ 253 276 381 466 315 380 399 584 σ 28=215kg/cm ➄ , cường độ mẫu trụ đúc: Hệ số biến thiên 9.5 5.0 4.9 8.7 7.9 8.3 4.6 6.2 σ =211kg/cm , σ 28=315kg/cm Về tính thi công, theo kết thi công với khối lượng bê tông 800 m , hai cấp phối số số phun trôi chảy dễ dàng độ dính bám tốt Lượng rơi phản hồi cấp phối số 14%, cấp phối số 20%, so với cấp phối bê tông thông thường Ngoài ra, quan sát lượng bụi phát sinh cấp phối bình thường 4.3 Áp dụng bê tông phun có cường độ cao vào thực tế Sau kiểm chứng thí nghiệm trường, cấp phối bê tông phun có cường độ cao áp dụng vào thực tế cho lớp bê tông phun chống đỡ công đoạn có lớp phủ (overburden) dày 600~900m Công đoạn sử dụng loại bê tông nàydài 1000m Bê tông cường độ cao mà cường độ thiết kế (R 7=250~290kG/cm2) áp dụng làm mỏng lớp bê tông phun chống đỡ Bê tông phun có sợi thép gia cường Trong trường hợp thi công đường hầm vùng đất yếu, vùng nhiều nứt nẻ, có mặt cắt liên tục, có lớp đất phủ dày tạo lực tác dụng vào mặt hầm lớn với mục đích cải thiện lực chòu đựng sức bền bó lớp bê tông phun sử dụng bê tông phun có sợi thép gia cường (SFRC) σ 5.1 Vật liệu sử dụng cấp phối 5.1.1 Hình dạng, kích cỡ sợi thép gia cường Hình dạng có loại hình thẳng, hình gợn sóng hình gồ ghề, tiết diện có tiết diện vuông, chữ nhật tiết diện tròn, kích cỡ thông dụng 0.5 x 0.5 x 30mm Cường độ kéo từ 45~100 kG/mm2 5.1.2 Cấp phối Khi cấp phối, cần lưu ý điểm sau Tỉ lệ gia tăng sợi thép: Theo kết cấp phối sử dụngthì tỉ lệ sợi thép khoảng 1% Lượng rơi phản hồi sợi thép nhiều so với vật liệu khác Trong bê tông dính bám, sử dụng máy phun phương pháp phun thích hợp quản lý thi công đầy đủ có khoảng 80~90% lượng thép bên bê tông phun dính bám Kích cỡ lớn cốt liệu: Kích cỡ lớn cốt liệu từ 10~15mm, có nhiều trường hợp sử dụng cát 5mm Những trò số không khác với bê tông phun thông thừơng Về tỉ lệ cát/đá (s/a) bê tông phun có sợi gia cường nên tăng lên so với loại thông thường để cải thiện tính thi công Trường hợp bê tông phun thông thường s/a=60~100% bê tông phun có sợi gia cố khoảng từ 70~100% Đơn vò xi măng tỉ lệ nước xi măng Trường hợp phun khô dù có sợi gia cường không cần thay đổ đơn vò xi măng tỉ lệ nước xi măng mà thi công Nhưng phun ướt cần kiểm chứng lượng xi măng W/C thích hợp tuỳ theo máy móc sử dụng khoảng cách phun (chiều dài ống phun) Co nghóa có sợi gia cường độ mềm dẽo bê tông giảm, cân gia tăng lượng nứơc Hoặc để cải thiện độ dẽo sử dụng phụ gia hoá dẻo 5.2 Phương pháp thi công 5.2.1 Phương pháp trộn sợi gia cường Thông thường sợi gia cường trộn lúc với trộn bê tông, sử dụng thiết bò phân tán cung cấp (dispenser) để phòng chống trường hợp sợi dính chùm vào 5.2.2 Lượng rơi phản hồi sợi gia cường Lượng phản hồi bê tông có sợi gia cường không khác bê tông thông thừơng Tuy nhiên, tỉ lệ rơi sợi gia cường nhiều so với vật liệu khác Thông thường tỉ lệ sợi gia cường lớp bê tông phun dính bám khoảng 80~90% so với thiết kế Tỉ lệ dính bám sợi gia cường chòu ảnh hưởng nhiều yếu tố, đặc biệt cấp phối, kích cỡ sợi, tỉ lệ trộn sợi, loại máy phun (lượng phun ra) Theo số báo cáo vữa (không có cốt liệu thô) dính bám tốt bê tông, tỉ lệ aspect (tỷ lệ chiều dài đường kính sơi gia cường) nhỏ dính bám tốt, phun ướt dính bám tốt phun khô 5.2.3 Phân phối sợi gia cường đặc tính bê tông Phân phối sợi gia cường: Sợiï gia cường thường phân phối nằm theo hướng thẳng góc với hướng phun (nằm song song với mặt phun) Đặc tính bê tông phun có sợi gia cường (SFRC) nhiều báo cáo đề cập Trong số đặc tính tiêu biểu phân phối sợi dây khác tuỳ theo phương hướng, đặc tính lý thay đổi theo hướng tải lực Đồng hồ đo lực co ép Mẫu thí nghiệm Lõi khoan φ =7.5cm Sơi 0.5x0.5x10mm Lượng 1% (theo thể tích) Máy phun: phun khô Tải lực theo hướng phun Tải lực theo hướng thẳng góc hướng phun Biến dạng (%) Hình Một thí dụ đường cong ứng lực (stress) biến dạng (strain) Những tính lý sau cứng SFRC sau Cường độ ép nén Cường độ nén SFRC chòu ảnh hưởng cấp phối bê tông thông thường, không chòu ảnh hưởng nhiều sợi gia cường kích cỡ, tỉ lệ trộn Không có khác biệt nhiều cường độ hướng tải lực khác (tải lực hướng phun hướng thẳng góc với hướng phun) Biến dạng lực ép biểu thò Hình Trong trường hợp tải lực theo hướng phun bê tông, sau đạt đến cường độ tối đa dự ứng lực giảm từ từ theo biến dạng, chứng tỏ độ bền dai (toughness) lớn Cường độ uốn nén (Bending strength) Cường độ uốn nén SFRC chòu ảnh hưởng bê tông sợi gia cường Trong cấp phối bê tông cường độ uốn nén lớn tỉ lệ trộn sợi gia cường nhiều (xem hình 7) Lượng sợi gia cường (%) Hình Lượng sợi gia cường cường độ uốn nén Cường độ cắt (shearing strength) Cường độ cắt SFRC cải thiện rõ rệt có trộn sợi gia cường Tuy nhiên cần lưu ý trò số kết thí nghiệm khác tuỳ theo phương pháp thí nghiệm Hình kết thí nghiệm cắt mặt bê tông phun Theo kết quả, sử dụng sợi gia cường cường độ cắt tăng nhiều so với bê tông sợi gia cường Sợidài 25mm W/C=53.4% Chuyển vò kế Sợidài 32mm W/C=62.1% A (diện tích) Mẫu thí nghiệm Sợidài 20mm W/C=56.1% Sợi thép 0.5x0.5mm Bò biến dạng Lựơng dùng 1% theo thể tích W/C=61.3% Biến dạng tương đối tải trọng (mm) Hình Một thí dụ kết thí nghiệm cắt mặt tương quan ứng lực cắt biến dạng tương đối tải trọng 10 ... không khí đẩy bê tông không cân xứng, bê tông dính bám vào máy ống phun. Khi công tác phun bò ngưng bê tông nghẽn làm giảm suất thi công mà làm phung phí vật liệu giảm chất lượng bê tông Do cần... phát nhanh độ dính bám bê tông phun mặt đá mặt bê tông có sẵn, phòng chống bê tông bò rơi sau phun dính bám, trọng lượng chấn động, lực xung kích phun Ngoài ra, bê tông phun cần phải có đủ cường... hữu hiệu để bê tông không bò nghẽn Khi bề mặt bê tông phun đòi hỏi phải phẳng cần phun vữa (mortar) sau lên bề mặt Bê tông phun có cường độ cao 4.1 Khuynh hướng tăng cường độ bê tông phun Cho đến