Ảnh hưởng của tỉ lệ nước xi măng lên ma sát với thành ống bơm theo thời gian

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VĂN VINH ẢNH HƢỞNG CỦA TỈ LỆ NƢỚC/XI MĂNG LÊN MA SÁT VỚI THÀNH ỐNG BƠM THEO THỜI GIAN Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Mã số: 8580201 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP Đà Nẵng - Năm 2019 Cơng trình hoàn thành TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Mai Chánh Trung Phản biện 1: GS.TS Phan Quang Minh Phản biện 2: TS Phạm Mỹ Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật Xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp họp Trường Đại học Bách Khoa vào ngày 20 tháng năm 2019 Có thể tìm hiểu luận văn tại:  Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa  Thư viện Khoa Xây dựng công trình dân dụng cơng nghiệp, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Bê tơng xem có khả bơm địi hỏi phải có độ linh động cần thiết Các thơng số ảnh hưởng đến khả bơm bê tơng chia thành: Hình Mơ hình dịng chảy bê tơng ống bơm Các nghiên cứu trước rõ: chuyển động dịng bê tơng ống bơm nhờ vào lớp biên tạo bề mặt tiếp xúc bê tông thành ống bơm Hình Các đặc tính lưu biến lớp biên cịn gọi thơng số ma sát - hay thông số bề mặt (gồm số nhớt  ngưỡng ứng suất cắt giao diện - gọi tắt ngưỡng trượt 0i), khả bơm bê tơng phụ thuộc thơng số ma sát Ngưỡng trượt 0i đặc trưng cho tính ì dịng bê tơng ống bơm, ngưỡng trượt lớn nghĩa cần phải có áp lực bơm ban đầu lớn để khởi động dịng bê tông dịch chuyển ống bơm Hằng số nhớt  đặc trưng cho tính ì bê tơng bê tông dịch chuyển ống, thông số nhỏ bê tơng dễ dịch chuyển ống bơm hay nói cách khác dễ bơm Nghiên cứu xác định ảnh hưởng thông số thành phần cấp phối vữa bê tông lên ma sát giao diện tiếp xúc ngồi việc giúp dự tính khả bơm bê tơng mà cịn cho phép xác định xu hướng tiến triển thông số thay đổi thông số thành phần/cấp phối vữa bê tông Một số nghiên cứu trước đề cập đến ảnh hưởng thông số thành phần cấp phối lên thông số ma sát, nhiên chưa xem xét đến yếu tố thời gian, thực tế cơng trường có vấn đề kỹ thuật cần giải nhiều bất khả kháng dẫn đến thời gian chờ/ thời gian thi cơng bê tơng bị kéo dài Đã có nghiên cứu “Ảnh hưởng hồ xi măng lên ma sát với thành ống bơm theo thời gian” học viên cao học K32 Nhằm làm rõ thêm ảnh hưởng thông số thành phần khác lên ma sát với thành ống bơm theo thời gian, tác giả đề xuất đề tài nghiên cứu: “Ảnh hưởng tỉ lệ Nước/Xi măng lên ma sát với thành ống bơm theo thời gian” Chƣơng TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BƠM BÊ TÔNG 1.1 CÔNG NGHỆ BƠM BÊ TÔNG VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG LÊN KHẢ NĂNG BƠM CỦA BÊ TƠNG 1.1.1 Cơng nghệ bơm bê tơng Hình 1.2 Cơng nghệ thi cơng bơm bê tơng Hình 1.2 mơ tả sơ cơng nghệ bơm bê tông công trường xây dựng Bê tông vận chuyển đường ống nhờ vào áp lực đẩy lớn máy bơm hệ thống động hệ thống thuỷ lực tạo 1.1.2 Ƣu nhƣợc điểm kỹ thuật bơm bê tông 1.2 CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN DÕNG CHẢY CỦA BÊ TÔNG TRONG ỐNG BƠM 1.2.1 Trạng thái lƣu biến - phép đo thông số lƣu biến vữa bê tông a) Trạng thái lƣu biến vữa bê tông Đồ thị biểu diễn trạng thái lưu biến hai vữa bê tơng minh họa Hình 1.14 Trạng thái lưu biến vữa bê tông mô tả thông qua hai thông số: ngưỡng cắt (τ0) độ nhớt (μ) Để vữa bê tông trạng thái linh động để bắt đầu “chuyển động” được, cần phải có lực/áp lực tối thiểu tương đương với giá trị ngưỡng cắt, xê dịch hay chuyển động bắt đầu, lực cần thiết để làm biến dạng/ dịch chuyển bê tông tỷ lệ thuận với tốc độ cắt [HU 1995] Hình 1.14 Các trạng thái lưu biến vữa bê tông tươi b) Phép đo thông số lưu biến vữa bê tông 1.2.2 Thông số ma sát - phép đo thông số ma sát a) Thông số ma sát Các nghiên cứu trước ma sát ở bề mặt tiếp xúc với thành ống bơm định chủ yếu hai thông số ma sát: ngưỡng trượt (0i) số nhớt () Mối quan hệ chúng biểu diễn phương trình Eq 1.2 đề xuất [KAPLAN 2000]    0t  v (Eq 1.2) Trong đó:  (Pa) ứng suất cắt bề mặt giao diện tiếp xúc;  0i (Pa) ngưỡng trượt;  (Pa.s/m) số nhớt (độ nhớt trung bình lớp ma sát, xác định độ nhớt lớp vữa ma sát bề mặt tiếp xúc/bề dày lớp ma sát này);  (m/s) vận tốc trượt tương đối b) Phép đo thơng số ma sát 1.3 PHƢƠNG PHÁP DỰ TÍNH KHẢ NĂNG BƠM Có nhiều phương pháp dự tính áp lực bơm, đơn giản dựa theo bảng tra đồ thị dựa vào mơ hình tính tác [CHAPDELAINE 2007, CHOUINARD 1999] , nhiên sử dụng mơ hình [KAPLAN 2000] thuận lợi sử dụng phổ biến Mơ hình cho thấy tiến triển áp lực bơm - lưu lượng theo hai trang thái (1) (2) khác Hình 1.22 Ở phần (1) mơ hình, lúc dịng chảy bê tơng ống bơm dịng chảy trượt nhờ lớp ma sát tạo biên, áp lực bơm phụ thuộc chủ yếu vào thông số ma sát bề mặt (hằng số nhớt ngưỡng trượt) theo cơng thức Eq 1.4: Hình 1.22 Mơ hình dự tính áp lực bơm [KAPLAN 2000] (Eq 1.4) Khi lưu lượng bơm vượt qua giá trị Q1 xác định theo công thức Eq 1.5, ứng suất cắt bề mặt tiếp xúc vượt qua ứng suất cắt bê tơng, dịng chảy bê tơng ống bơm có tượng cắt vùng tiếp xúc, mơ tả Hình 1.12(2) (Eq 1.5) Lúc áp lực bơm vừa phụ thuộc thông số ma sát vừa phụ thuộc thông số lưu biến, xác định cơng thức Eq 1.6 (Eq 1.6) Trong đó:  P (Pa): áp lực bơm;  L (m): chiều dài đường ống;  R (m): bán kính đường ống bơm;  Q (m³/h): lưu lượng bơm trung bình;  kr : hệ số lấp đầy (kr = 0,8 với bơm cố định, kr = 0,7 với bơm di động) [KAPLAN 2000];  0i(Pa)ngưỡng trượt (đo thiết bị đo ma sát);  (Pas/m)hằng số nhớt (đo thiết bị đo ma sát);  0 (Pa): ngưỡng cắt bê tông (đo thiết bị đo lưu biến);  (Pas)độ nhớt bê tông (đo thiết bị đo lưu biến) 1.4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU GẦN ĐÂY - ĐẶT VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU - KẾT LUẬN CHƢƠNG 1.4.1 Kết nghiên cứu gần Ở Việt Nam lĩnh vực nghiên cứu lưu biến bê tông bơm bê tơng có phần hạn chế, bên cạnh vấn đề đầu tư hệ thống thiết bị phần khác vấn đề chuyên gia, kỹ thuật viên đào tạo 1.4.2 Đặt vấn đề nghiên cứu - Kết luận chƣơng Đa số nghiên cứu trước đề cập đến ảnh hưởng thông số thành phần cấp phối lên thông số ma sát, nhiên chưa xem xét đến yếu tố thời gian, thực tế cơng trường có vấn đề kỹ thuật cần giải nhiều bất khả kháng Liên quan đến yếu tố thời gian ảnh hưởng lên ma sát với thành ống bơm có nghiên cứu: “Nghiên cứu ảnh hưởng hồ xi măng lên ma sát với thành ống bơm theo thời gian” Xét thấy việc tiếp tục nghiên cứu mở rộng đề tài sang thông số liên quan khác cần thiết, đưa đề tài nghiên cứu: “Ảnh hưởng tỉ lệ nước/xi măng lên ma sát với thành ống bơm theo thời gian” cần thiết để làm rõ thêm vấn đề nầy Chƣơng VẬT LIỆU, THIẾT BỊ & CHƢƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM 2.1 VẬT LIỆU SỬ DỤNG ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG 2.1.1 Xi măng 2.1.2 Cát 2.1.3 Đá 2.1.4 Nƣớc 2.1.5 Phụ gia Phụ gia Sika Plast®257 sử dụng chương trình thí nghiệm 2.2 THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 2.2.1 Thiết bị đo ma sát (tribomètre) a) Mô tả thiết bị đo ma sát (tribomètre) Thiết bị đo ma sát phát triển [NGO et al 2010], gồm có phần chính: máy khuấy điều khiển tốc độ quay đọc momen xoắn điện tử; xy lanh hình trụ thép trịn trơn cao 10cm, đường kính 10,7cm; thùng chứa vữa bê tơng cao 20cm đường kính 30cm Tồn hoạt động thiết bị điều khiển nhờ phần mềm cài máy tính để điều khiển máy khuấy Hình 2.2 Cấu tạo thiết bị đo ma sát quy trình vận hành: (a) cấu tạo thiết bị ; (b) bước đo thứ nhất; (c) bước đo thứ hai b) Phương pháp sử dụng thiết bị đo ma sát Việc vận hành thiết bị đo ma sát gồm bước Hình 2.2:  Bước 1: Cho vữa bê tông vào thùng chứa đầm 25 lần Hình 2.2(b)  Bước 2: Định vị xy lanh trung tâm thùng chứa xy lanh “đứng” bề mặt bê tông trọng lượng nó, xy lanh sau cố định với trục máy khuấy  Bước 3: Đo momen xoắn ma sát đáy xy lanh tương ứng với cấp vận tốc áp đặt lên trục quay Hình 2.3  Bước 4: Sau bước xong, đổ tiếp lớp bê tông thứ lên lớp thứ đến đầy thùng chứa đầm 25 lần Hình 2.2(c)  Bước 5: Lặp lại bước ghi lại kết Hình 2.3 Biểu đồ mức vận tốc xoay xy lanh Momen xoắn ma sát giao diện có cách trừ kết bước cho bước Với cấp tốc độ xoay áp đặt, ma sát giao diện trung bình diện tích xung quanh xy lanh có tốc độ quay không đổi Thực tế thi công thể Hình 2.5 10 tỉ lệ nước/ximăng có xét đến yếu tố thời gian 0/30 phút/60 phút/ 90 phút, với mẻ trộn để tránh vữa bê tông bị đông cứng thùng trộn thời gian chờ, 15 phút quay trộn lại che đậy nilon cửa thùng trộn để tránh nước 2.2.3 Phép đo độ sụt côn Abrams Phép đo độ sụt thực theo tiêu chuẩn TCVN 3105-93 2.2.4 Máy nén mẫu bê tông Cường độ chịu nén mẫu bê tông R28 sau thời gian dưỡng hộ 28 ngày tuổi theo điều kiện tiêu chuẩn 2.3 CHƢƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM Cấp phối bê tông tham khảo lấy tương ứng với cấp phối sử dụng phổ biến thực tế thi công địa bàn Đà Nẵng Ở sau tham khảo vật liệu cấp phối công ty cung ứng vữa bê tông thương phẩm trường (Công ty Đăng Hải, cơng ty bê tơng Hịa Cầm ), cấp phối vữa bê tông lựa chọn tổng hợp Bảng 2.4 Để nghiên cứu ảnh hưởng thơng số thành phần lên ma sát bê tông với thành ống bơm, theo nguyên tắc cho thay đổi thông số giữ nguyên thơng số cịn lại Theo bảng cấp phối này, từ cấp phối B2 tham khảo thực tế, đề xuất thêm cấp phối B1 B3 để đưa chuỗi cấp phối B1, B2 B3 có tỉ lệ N/X thay đổi từ 0.4, 0.45 đến 0.45 có sử dụng phụ gia Sika Plast 257 Ngồi có xét đến cấp phối B4 ứng với trường hợp không sử dụng phụ gia nhằm nghiên cứu thêm ảnh hưởng nhân tố Tất cấp phối thí nghiệm thực đo thông số lưu biến thông số liên quan thời điểm phút/ 30 phút/ 60 phút/ 90 phút, để đảm bảo thời gian chờ hạn chế tối đa 11 tượng nước “cứng hóa”, vữa bê tơng thùng trộn che đậy kín nilon 15 phút chờ cho khởi động máy trộn trộn lại Bảng 2.4 Cấp phối bê tông nghiên cứu theo thông số tỉ lệ N/X Bê N/X tông B1 0.4 B2 0.45 B3 0.5 B4 0.5 Vhxm (m3) Đ/C Xi măng Nƣớc Đá Cát Sika 257 (kg) (kg) (kg) (kg) (l/m3) 440 175.5 995 888 4.1 0.317 1.12 0.378 1.12 410 184.5 995 888 4.1 385 192.5 995 888 4.1 460 230 876 795 Trong khối lượng hồ xi măng tổng thể tích xi măng nước mét khối vữa bê tông (Với tỉ khối xi măng 3.1 tấn/m3, nước 1tấn/m3) Ví dụ bê tơng B1: Vhoxm (B1)= [ximăng 440(kg)/3.1 + nước 176(kg)]/1000 = 0.317 m3 2.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG  Xác định đặc trưng, tính chất vật liệu dùng chế tạo vữa bê tông thí nghiệm nghiên cứu  Lựa chọn thiết bị thống quy trình sử dụng đo ma sát áp dụng nghiên cứu theo Ngo [2009]  Định hướng việc lựa chọn cấp phối thí nghiệm theo nguyên tắc nghiên cứu ảnh hưởng thông số thành phần cấp phối lên thông số ma sát cho thông số biến thiên giữ ngun thơng số cịn lại  Thiết kế/lựa chọn cấp phối thí nghiệm cho chương trình thí nghiệm: tỉ lệ nước/xi măng theo thời gian thời điểm phút/ 30 phút/ 60 phút/ 90 phút lên thông số ma sát 12 Chƣơng PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 3.1 KẾT QUẢ CỦA CHƢƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM Các kết chương trình thí nghiệm tập hợp lại Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.1 tổng hợp các kết đo thông số độ sụt, thông số ma sát (ngưỡng trượt (0i_Pa) số nhớt (Pa.s/mtheo thời gian lưu vữa 0; 30 phút; 60 phút; 90 phút Cấp phối B1, B2, B3 lấy theo cấp phối thực tế đơn vị cung ứng bê tông thương phẩm địa bàn Đà Nẵng (từ cấp phối B2 tham khảo thực tế, đề xuất thêm cấp phối B1 B3 để đưa chuỗi cấp phối B1, B2 B3 có tỉ lệ N/X thay đổi từ 0.4, 0.45 đến 0.45 có sử dụng phụ gia Sika Plast 257) Bảng 3.1 Ảnh hưởng tỉ lệ N/X lên thông số ma sát theo thời gian Bê tông B1 B2 B3 B4 Tham số Đơn vị Vhoxm N/X Thời gian lưu vữa (phút) (m3) 30 60 90 Độ sụt (Sl) Ngưỡng trượt cm 36.2 52.5 55.7 67.4 Hằng số nhớt Pa.s/m 598 1027 Độ sụt (Sl) Ngưỡng trượt cm Pa 21.5 19 17 0.317 0.45 29.6 42.5 41.5 54.3 Hằng số nhớt Pa.s/m 495 537 637 792 Độ sụt (Sl) Ngưỡng trượt cm 23 21.5 18 17.5 Hằng số nhớt Pa.s/m Độ sụt (Sl) Ngưỡng trượt cm Hằng số nhớt Pa.s/m Pa Pa Pa 20 0.317 0.4 0.317 0.5 0.378 0.5 17.5 674 16 781 21.4 33.5 36.7 13 15 47.1 407.2 472 579 715.8 10.5 6.5 52.6 64.8 72.5 # 693 # 8.5 827 1046 13 Bảng 3.2 Cường độ R28 bê tông B2 theo thời gian lưu vữa Thông số Đơn vị Độ sụt (Sl) cm R28 Mẫu thử B2 theo thời gian lưu vữa daN/cm B2-0 B2-30 B2-60 B2-90 21.5 19 17 15 430.82 449.68 456.26 465.31 Cấp phối B4 dự kiến lấy B3 để nghiên cứu ứng với trường hợp không sử dụng phụ gia nhằm tách ảnh hưởng nhân tố khỏi thông số nghiên cứu ban đầu, song thực tế vữa bê tơng thu có độ sụt nhỏ (cỡ 24 cm) nên phải tăng khối lượng hồ xi măng để bê tơng có đủ độ linh động cần thiết từ đo thông số ma sát (độ sụt < cm vượt giới hạn đo thiết bị đo ma sát) Dù vậy, kết đo thông số ma sát bê tông B4 không sử dụng phụ gia thời điểm 90 phút thực bê tơng khơng đảm bảo tính linh động cần thiết Bảng 3.2 trình bày kết đo cường độ chịu nén thời điểm 28 ngày tuổi sau đúc mẫu dưỡng ẩm theo điều kiện tiêu chuẩn Kết thực cho bê tơng B2 có Vhoxm= 0.317 m3 tương ứng với mẫu B2 nghiên cứu trước nhằm thử kiểm tra tính lặp lại kết thí nghiệm 3.2 ẢNH HƢỞNG CỦA TỈ LỆ NƢỚC/XI MĂNG LÊN MA SÁT VỚI THÀNH ỐNG BƠM THEO THỜI GIAN 3.2.1 Tổng hợp kết nghiên cứu liên quan Để làm rõ ảnh hưởng tỉ lệ Nước/Xi măng lên thông số ma sát theo thời gian lưu vữa, cần nhắc lại kết nghiên cứu có liên quan: “Nghiên cứu ảnh hưởng hồ xi măng tỉ lệ N/X lên ma sát với thành ống bơm” - Luận văn thạc sĩ Bùi Ngọc Hải, K31 ĐN (ĐH Bách khoa Đà Nẵng) [HẢI 2016] 14 Một phần kết nghiên cứu tóm tắt Bảng 3.3 Hình 3.1 Theo kết nghiên cứu này, việc gia tăng tỉ lệ N/X từ B24 đến B21 (từ 0.4 đến 0.55) làm tăng độ sụt vữa bê tông từ 11  23 cm (theo Bảng 3.3), qua làm giảm giảm thơng số ma sát - hay nói cách khác làm tăng khả bơm bê tông Hình 3.1 Bảng 3.3: Ảnh hưởng tỉ lệ N/X lên thông số ma sát [HẢI 2016] Bê tông N/X Đ/C B21 0.55 B22 0.5 B23 0.45 B24 0.4 Vhoxm (m3) 1.2 0.378 Độ sụt (cm) 23  0t (Pa.s/m) (Pa) 163.6 25.2 21 212.3 48.3 18 411.0 64.2 11 882.8 79.5 Hình 3.1 Quan hệ thơng số ma sát tỉ lệ N/X theo [HẢI 2016] (a) Sự tiến triển số nhớt; (b) Sự tiến triển ngưỡng trượt 3.2.2 Ảnh hƣởng tỉ lệ Nƣớc/Xi măng lên ma sát với thành ống bơm theo thời gian a) Ảnh hưởng đến độ sụt vữa bê tông Từ kết thí nghiệm Bảng 3.1 Hình 3.2 cho thấy, chưa xét đến yếu tố thời gian lưu vữa (tức thời điểm sau trộn xong, t=0 phút) tăng tỉ lệ N/X từ B1-0.4, B2-0.45 đến 15 B3-0.5 có sử dụng hàm lượng phụ gia dẫn đến việc tăng độ sụt bê tông (từ 20cm lên 23cm) Kết phù hợp với kết nghiên cứu [HẢI 2016] trình bày mục 3.2.1 Hình 3.2: Sự biến thiên độ sụt vữa bê tông theo thời gian lưu vữa tỉ lệ N/X Nếu xét đến ảnh hưởng thông số thời gian lưu vữa lên độ sụt vữa bê tơng nhìn chung thời gian lưu vữa tăng lên độ sụt bê tông giảm dần, nhiên mức độ giảm độ sụt bê tơng có sử dụng phụ gia siêu dẻo chậm so với vữa bê tông không sử dụng phụ gia Lượng nước sử dụng cấp phối bê tông, phần giúp thực phản ứng thủy hóa, phần giúp cho bê tơng có đủ linh động cần thiết để thuận lợi cho việc thi cơng Một q trình thi cơng kéo dài, nước (do nhiều nguyên nhân, có bay nước) nguyên nhân làm độ sụt bê tông suy giảm Với bê tông B4 không sử dụng phụ gia mức độ suy giảm độ sụt theo thời gian lớn ảnh hưởng mạnh đến tính linh động vữa bê tơng hay nói cách khác ảnh hưởng đến khả bơm Thực tế thi cơng có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến q trình thi cơng chất lượng bê tông sau mà mặt lý thuyết nhiều chưa xem xét hay xử lý hết Biện pháp thường sử 16 dụng đến dùng phụ gia, dùng phụ gia siêu dẻo nói chung cải thiện tính chất vữa bê tơng chất lượng bê tơng sau này, ví dụ như: tăng tính linh động vữa bê tơng mà giữ tỷ lệ N/X cố định; tăng cường độ bê tông cách giảm lượng nước; sản xuất bê tông cường độ cao; giảm lượng dùng nước xi măng, điều chỉnh thời gian ninh kết rắn chắc, nâng cao cường độ tính chống thấm bê tông b) Ảnh hưởng đến ma sát với thành ống bơm Sự tiến triển thông số ma sát theo thời gian lưu vữa bê tông tỉ lệ N/X từ Bảng 3.1 thể lại đồ thị Hình 3.3, Hình 3.4 Hình 3.3: Quan hệ thông số ma sát theo tỉ lệ N/X thời điểm t = phút (a) Sự tiến triển 0t ; (b) Sự tiến triển  Từ đồ thị Hình 3.3, nhận thấy chưa xét đến yếu tố thời gian lưu vữa (tức xét thời điểm t = phút), việc gia tăng tỉ lệ N/X (từ B1  B3 ứng với tỉ lệ N/X tăng từ 0.4  0.5) thơng số ma sát ngưỡng trượt số nhớt giảm (xem thêm cột t = Bảng 3.1) Kết cho thấy phù hợp với kết nghiên cứu [HẢI 2016] trình bày mục 3.2.1 17 Tuy nhiên mức độ giảm thơng số ma sát có khác biệt ứng với trường hợp có hay khơng có sử dụng phụ gia siêu dẻo Với bê tơng có sử dụng phụ gia, tăng tỉ lệ N/X từ B1-0.4 đến B3-0.5, thông số ma sát giảm Nhưng với bê tông không sử dụng phụ gia siêu dẻo B4-0.5, dù có khối lượng hồ xi măng 0.378m3 lớn có mức thơng số ma sát lớn Chúng ta biết tỉ lệ N/X nhân tố có tác động quan trọng đến độ nhớt vữa bê tơng, qua ảnh hưởng đến hình thành lớp ma sát bề mặt tiếp xúc với thành ống bơm lên khả bơm bê tông Sự suy giảm thông số ma sát tăng tỉ lệ N/X giải thích sau: bê tơng xem có thành phần chính: khung cốt liệu với đá (hoặc sỏi) cát; chất kết dính: xi măng, nước ; độ nhớt vữa bê tông phụ thuộc vào lượng chất kết dính (lượng hồ xi măng) mà cịn phụ thuộc vào độ chặt khung cốt liệu, việc tăng tỉ lệ Nước/Xi măng giữ nguyên thành phần khác cấp phối (ở thành phần cốt liệu - xem chi tiết Bảng 2.4) tương tự việc “pha loãng” hồ xi măng vữa bê tơng làm giảm độ nhớt vữa bê tơng Vữa bê tơng “lỗng”/ nhớt gián tiếp thúc đẩy thành phần hạt mịn vữa bê tông dễ dàng di chuyển bề mặt tiếp xúc với thành ống bơm tạo lớp ma sát biên dày dính mà làm tăng khả bơm bê tơng Khả cịn tác động hỗ trợ lớn có kết hợp sử dụng phụ gia siêu dẻo cấp phối B1, B2 B3 mà thực tế thi công sử dụng Kết phù hợp với nghiên cứu [MAI et al 2014] Liên quan đến yếu tố thời gian lưu vữa, từ đồ thị Hình 3.4 nhận thấy thông số ma sát (ngưỡng trượt 0i số nhớt 18 ) tăng theo thời gian lưu vữa dù có hay khơng sử dụng phụ gia, hay nói cách khác thời gian lưu vữa kéo dài làm tăng ma sát bề mặt tiếp xúc với thành ống bơm qua làm giảm khả bơm bê tông Thời gian lưu vữa kéo dài khả nước lớn, làm giảm độ linh động vữa bê tông, độ nhớt vữa bê tơng tăng lên gây khó khăn cho trình hình thành lớp ma sát biên làm tăng ma sát bề mặt Hình 3.4: Quan hệ thơng số ma sát theo thời gian lưu vữa tỉ lệ N/X (a) Sự tiến triển 0i ; (b) Sự tiến triển  Với bê tông sử dụng phụ gia B1 B3, thời gian lưu vữa tăng nói chung thông số ma sát tăng lên Từ đồ thị Hình 3.4, thấy mẫu bê tơng có tỉ lệ N/X lớn ma sát bê tông với thành ống bơm nhỏ, bê tông dễ bơm Ngược lại, với bê tông không sử dụng phụ gia B4, thời gian lưu vữa tăng lên, độ linh động vữa bê tông giảm đáng kể (độ sụt cm mức thời gian lưu vữa t = 90 phút), bê tông đặc (quá nhớt) vượt giới hạn đo ma sát thiết bị Từ đồ thị Hình 3.4 thấy độ dốc đường biểu diễn thông số ma sát bê tông B4 không phụ gia cao so với B1, B2 hay B3 Qua cho thấy vai trị tỉ lệ N/X với phụ gia siêu dẻo 19 việc trì độ linh động bê tơng, hạn chế gia tăng ma sát thành ống bơm giúp trì khả bơm Ngưỡng trượt 0i đặc trưng cho tính ì ban đầu dịng bê tơng ống bơm, ngưỡng trượt lớn nghĩa cần phải có áp lực bơm ban đầu đủ lớn để đẩy bê tông dịch chuyển ống bơm Các số q trình thi cơng bơm bê tơng liên quan đến thông số ngưỡng trượt phổ biến thời điểm bắt đầu bơm hay phải khởi động bơm lại Từ đồ thị Hình 3.4 nhận thấy xu hướng chung thông số ma sát ngưỡng trượt tăng thời gian lưu vữa tăng, chút biến động nhỏ ứng với cấp phối B2 thời gian lưu vữa t = 60 phút giải thích khác biệt định thành phần cốt liệu mẻ thí nghiệm cấp phối Hằng số nhớt  đặc trưng cho tính ì bê tơng bê tơng dịch chuyển ống bơm, thơng số nhỏ bê tơng dễ dịch chuyển hay nói cách khác dễ bơm Từ đồ thị Hình 3.4 nhận thấy xu hướng chung thông số ma sát tăng thời gian lưu vữa tăng gần biến động khác biệt nào, lý dịng chảy bê tơng ổn định ống bơm khác biệt có (tất nhiên nhỏ) thành phần cốt liệu mẻ trộn cấp phối gần không ảnh hưởng đến thông số Việc tăng tỉ lệ N/X trình bày làm tăng độ linh động vữa bê tông kéo theo việc giảm ma sát thành ống bơm, nhiên mức độ tăng tỉ lệ có giới hạn Như loạt thí nghiệm trình bày Bảng 3.1, với mẫu bê tơng B3 có tỉ lệ N/X = 0.5 (có sử dụng phụ gia) độ sụt mẫu thời điểm t = phút 23 cm xấp xỉ trạng thái phân tầng, tiếp tục tăng tỉ lệ N/X bê tơng khơng thể sử dụng Như để tăng độ linh động vữa bê tơng qua làm tăng khả bơm, sử 20 dụng phương án tăng tỉ lệ N/X khơng làm tăng chi phí lưu ý đến vấn đề bê tông bị phân tầng Ngược lại, với phương án tăng khối lượng hồ xi măng dán, tức tăng xi măng liên quan đến vấn đề chi phí Kết phù hợp với nghiên cứu [MAI et al 2014] c) Ảnh hưởng đến cường độ chịu nén Một vấn đề mà đề tài muốn đề cập đến nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố thời gian lưu vữa đến chất lượng bê tông sau này, thông số quan tâm cường độ chịu nén mẫu bê tông R28 sau thời gian dưỡng hộ 28 ngày tuổi theo điều kiện tiêu chuẩn, mẫu bê tông chọn để thử nghiệm bê tông B2-0.45 Kết thể Bảng 3.2 đồ thị Hình 3.5 Về nguyên tắc thay đổi thành phần cấp phối bê tơng, khơng tính chất lưu biến, ma sát vữa bê tông thay đổi mà cường độ bê tông sau thay đổi Để nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố đến cường độ bê tông sau cần phải làm nhiều thí nghiệm liên quan đến vật liệu, cấp phối Trong giới hạn nghiên cứu đề tài, chủ yếu quan tâm đến mức độ ảnh hưởng thông số thời gian lưu vữa đến cường độ chịu nén bê tông sau thông qua kết nén mẫu bê tông R28 Kết từ đồ thị Hình 3.5 cho thấy khoảng thời gian lưu vữa nghiên cứu, cường độ chịu nén R28 mẫu nói chung có xu tăng mức độ khơng đáng kể, điều giải thích phần thơng qua nước theo thời gian lưu vữa làm giảm lượng thể tích lỗ rổng bê tơng làm tăng cường độ chịu nén bê tơng 21 Hình 3.5 Cường độ chịu nén R28 theo thời gian lưu vữa mẫu B2-0.45 Từ kết nhận thấy thời gian lưu vữa ảnh hưởng đến độ linh động vữa bê tơng qua ma sát bê tông với thành ống bơm ảnh hưởng đến cường độ chịu nén bê tông sau Kết tương đồng với kết nghiên cứu tương tự [NHAT 2017] Bảng 3.4 Hình 3.6 Bảng 3.4: Bảng so sánh kết cường độ chịu nén R28 theo thời gian lưu vữa mẫu B2-0.45 với kết [NHAT 2017] Vinh Mẫu thử B2 Độ sụt (cm) R28 (daN/cm2) B2-0 21.5 430.82 B2-30 19 449.68 B2-60 17 456.26 B2-90 15 465.31 Nhật Độ sụt (cm) R28 (daN/cm2) 21 440.69 18.5 452.87 17.5 467.91 16 482.68 Hình 3.6: So sánh kết cường độ chịu nén R28 theo thời gian lưu vữa mẫu B2-0.45 với kết [NHAT 2017] 22 Tuy nhiên để có nhận xét xác đáng vấn đề cần thiết khảo sát thêm nhiều chuỗi thí nghiệm có nghiên cứu sâu q trình thủy hóa xi măng Và qua cho thấy thêm thời gian lưu vữa tăng lên, vấn đề tính linh động vữa bê tông giảm đi, ma sát bê tông với thành ống bơm tăng lên ảnh hưởng đến việc thi công ảnh hưởng đến khả chịu nén bê tông sau 3.3 KẾT LUẬN CHƢƠNG Các kết nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ N/X lên ma sát với thành ống bơm theo thời gian trình bày rõ chương này, mà cụ thể ảnh hưởng lên thông số: độ sụt vữa bê tông; thông số ma sát (ngưỡng trượt 0i số nhớt ); cường độ chịu nén bê tông Các thông số nghiên cứu thay đổi tỉ lệ N/X thời gian lưu vữa bê tông theo mức 0; 30; 60; 90 phút (riêng thông số cường độ chịu nén bê tông nghiên cứu cho bê tông B2-0.45) Thông qua kết nghiên cứu đánh giá tác động tỉ lệ N/X thời gian lưu vữa bê tơng lên tính chất ma sát bê tơng với thành ống bơm cường độ chịu nén bê tông sau Các kết nghiên cứu cho thấy rằng:  Tăng tỉ lệ N/X làm tăng độ linh động vữa bê tông (tăng độ sụt, giảm ma sát qua làm tăng khả bơm) Tuy nhiên với bê tông không sử dụng phụ gia, ảnh hưởng yếu tố có phần hạn chế  Khi thời gian lưu vữa tăng lên, độ sụt bê tông giảm thấy rõ Mức độ suy giảm độ sụt lớn với bê tông không sử 23 dụng phụ gia ảnh hưởng lớn đến tính linh động vữa bê tơng gây khó khăn cho q trình bơm bê tơng  Các thơng số ma sát (ngưỡng trượt 0i số nhớt ) tăng thời gian lưu vữa tăng, với bê tông không sử dụng phụ gia Và gây khó khăn cho q trình thi cơng bơm bê tơng Bê tơng có tỉ lệ N/X cao giữ tính linh động vữa bê tơng theo thời gian lưu vữa tốt bê tơng có mức tỉ lệ N/X thấp  Thời gian lưu vữa ảnh hưởng đến độ linh động vữa bê tông qua ma sát bê tơng với thành ống bơm ảnh hưởng đến cường độ chịu nén bê tông sau 24 KẾT LUẬN CHUNG Nội dung đề tài nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ N/X lên ma sát với thành ống bơm mà cụ thể lên thông số ma sát (ngưỡng trượt 0i số nhớt ) theo thời gian lưu vữa, qua đánh giá mức độ ảnh hưởng lên khả bơm bê tông Các kết nghiên cứu thực nhờ thiết bị đo ma sát phát triển [NGO et al 2010] Các kết luận rút ra:  Việc tăng tỉ lệ N/X nói chung làm tăng độ sụt, giảm ma sát bề mặt tiếp xúc với thành ống bơm, tạo điều kiện thuận lợi cho trình bơm bê tông  Tăng thời gian lưu vữa làm giảm tính linh động vữa bê tơng: giảm độ sụt, tăng thơng số ma sát gây khó khăn cho q trình bơm bê tơng Để khắc phục tượng này, bên cạnh việc tăng tỉ lệ N/X, cần thiết sử dụng bổ sung phụ gia siêu dẻo  Thời gian lưu vữa ảnh hưởng đến độ linh động vữa bê tông hay khả bơm bê tông ảnh hưởng đến cường độ chịu nén bê tơng Một số đề xuất:  Nghiên cứu góp phần mở hướng nghiên cứu lĩnh vực bơm bê tông tạo sở liệu giúp cho nghiên cứu mở rộng lĩnh vực  Để mở rộng phát triển, đề tài nghiên cứu tiếp tục cho thông số thành phần khác, cho dạng bê tơng khác tiến tới mơ hình hóa việc xác định thơng số bơm, xác định áp lực bơm cần thiết cho thực tế thi công công trường, trạm trộn ... 3.2 ẢNH HƢỞNG CỦA TỈ LỆ NƢỚC /XI MĂNG LÊN MA SÁT VỚI THÀNH ỐNG BƠM THEO THỜI GIAN 3.2.1 Tổng hợp kết nghiên cứu liên quan Để làm rõ ảnh hưởng tỉ lệ Nước/ Xi măng lên thông số ma sát theo thời gian. .. khác lên ma sát với thành ống bơm theo thời gian, tác giả đề xuất đề tài nghiên cứu: ? ?Ảnh hưởng tỉ lệ Nước/ Xi măng lên ma sát với thành ống bơm theo thời gian? ?? Chƣơng TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BƠM... kháng Liên quan đến yếu tố thời gian ảnh hưởng lên ma sát với thành ống bơm có nghiên cứu: “Nghiên cứu ảnh hưởng hồ xi măng lên ma sát với thành ống bơm theo thời gian? ?? Xét thấy việc tiếp tục