Nghiên cứu ảnh hưởng của khối lượng vữa hồ xi măng và tỉ lệ nước xi măng lên ma sát với thành ống bơm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - BÙI NGỌC HẢI NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA KHỐI LƢỢNG VỮA HỒ XI MĂNG VÀ TỈ LỆ NƢỚC/XI MĂNG LÊN MA SÁT VỚI THÀNH ỐNG BƠM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP Đà Nẵng - Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - BÙI NGỌC HẢI NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA KHỐI LƢỢNG VỮA HỒ XI MĂNG VÀ TỈ LỆ NƢỚC/XI MĂNG LÊN MA SÁT VỚI THÀNH ỐNG BƠM Chun ngành : Kỹ thuật Xây dựng cơng trình dân dụng công nghiệp Mã số : 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS MAI CHÁNH TRUNG Đà Nẵng - Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tác giả Các số liệu kết tính tốn đưa luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Bùi Ngọc Hải MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Bố cục luận văn CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC BƠM BÊ TÔNG 1.1 CÔNG NGHỆ BƠM BÊ TÔNG VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG LÊN KHẢ NĂNG BƠM BÊ TÔNG 1.1.1.Công nghệ bơm bê tông a) Máy Bơm b) Hệ thống bơm c) Ống bơm d) Hộp số khuỷu tay e) Vòi ống bơm 10 1.1.2 Ƣu nhƣợc điểm kỹ thuật bơm bê tông 11 a) Ƣu điểm kỹ thuật bơm bê tông 11 b) Nhƣợc điểm kỹ thuật bơm bê tông 11 1.2 CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN DỊNG CHẢY CỦA BÊ TƠNG TRONG ỐNG BƠM 13 1.2.1 Ma sát bề mặt tiếp xúc với thành ống bơm 15 1.2.2 Lƣu biến bê tông 15 1.2.3 Các thiết bị đo ma sát 16 1.3 PHƢƠNG PHÁP DỰ TÍNH KHẢ NĂNG BƠM 21 1.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 25 CHƢƠNG VẬT LIỆU, THIẾT BỊ & CHƢƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM 26 2.1 VẬT LIỆU SỬ DỤNG ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG 26 2.1.1 Xi măng 26 2.1.2 Cát 26 2.1.3 Sỏi 27 2.1.4 Nƣớc 27 2.2 THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 28 2.2.1 Mô tả thiết bị đo ma sát (tribometre) 28 2.2.2 Phƣơng pháp sử dụng thiết bị đo ma sát 29 2.2.3 Khai thác kết đo 31 2.2.4 Máy trộn bê tông 32 2.2.5 Phép đo độ sụt côn Abrams 33 2.3 CHƢƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM 35 2.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 37 CHƢƠNG PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 38 3.1 ẢNH HƢỞNG CỦA KHỐI LƢỢNG HỒ XI MĂNG 38 3.2 ẢNH HƢỞNG CỦA TỈ LỆ NƢỚC/XI MĂNG (N/X) 40 3.3 MỘT VÍ DỤ ÁP DỤNG 44 3.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 47 KẾT LUẬN 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU  Ứng suất trƣợt bề mặt tiếp xúc (Pa)  Ngƣỡng trƣợt mặt tiếp xúc (Pa)   Hằng số nhớt (Pa.s/m)  Vận tốc trƣợt tƣơng đối bê tông thành ống bơm (m/s) µ Độ nhớt (Pa.s) P Áp lực bơm (Pa) L Chiều dài ống bơm (m) R Đƣờng kính ống bơm (m) Q Lƣu lƣợng bê tông bơm (m3) T Momen xoắn áp đặt vào xy lanh quay (N.m) T0 Momen xoắn ban đầu (N.m) K Hệ số (N.m/s) V Tốc độ quay xy lanh (Vòng/s) Emax Khoảng cách tối đa hạt cốt liệu thô (mm) elbien Bề dày lớp biên (mm) D Đƣờng kính lớn cốt liệu sỏi đá (mm) g Tỷ lệ thể tích g* Độ chặt tối đa hỗn hợp cốt liệu thô DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng bảng Trang 2.1 Đặc trƣng xi măng Calcia - CEM I 52.5N CE CP2 NF 26 2.2 Đặc trƣng cát 0/4 27 2.3 Đặc trƣng sỏi 10/20 27 2.4 Phân loại bê tông theo độ sụt 35 2.5 Cấp phối bê tông nghiên cứu theo thông số khối lƣợng hồ xi măng 35 2.6 Cấp phối bê tông nghiên cứu theo thông số tỉ lệ Nƣớc/Xi măng 36 3.1 Ảnh hƣởng khối lƣợng hồ xi măng lên thông số ma sát 38 3.2 Ảnh hƣởng tỉ lệ N/X lên thơng số ma sát 41 3.3 Ví dụ dự tính áp lực bơm 45 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hiệu Tên hình vẽ hình vẽ Trang 1.1 Xe trộn máy bơm bê tông 1.2 Công trình thi cơng có hệ kết cấu sử dụng bê tông 1.3 (a) Bơm tự hành; (b) bơm cố định 1.4 Máy bơm với hai piston [Putzmeister] 1.5 Nguyên tắc hoạt động máy bơm kiểu rotor [Putzmeister] 1.6 Kẹp nối 1.7 Hộp số khuỷu tay 10 1.8 Vịi bơm bê tơng 10 1.9 Trạng thái bê tông bị nghẽn, trạng thái bê tông trƣợt ống bơm 12 1.10 Các trạng thái dịng chảy bê tơng ống bơm 14 1.11 Thiết bị đo ma sát Kaplan 17 1.12 Sơ đồ nguyên lý thiết bị [CHAPDELAINE 2007] 18 1.13 Hình tổng quan thiết bị đo trƣớc quay xy lanh bê tông [CHAPDELAINE 2007] 18 1.14 Thiết bị đo ma sát phát triển [NGO 2009] 19 1.15 Thiết bị đo áp lực bơm phát triển [BEST et al 1960] 20 1.16 Thiết bị đo áp lực bơm phát triển [MORINAGA 1973] 21 1.17 Mơ hình dự tính áp lực bơm [KAPLAN 2000] 23 2.1 Thiết bị đo ma sát – Tribometre 28 2.2 Cấu tạo thiết bị đo ma sát quy trình vận hành 29 2.3 Biểu đồ mức vận tốc xoay xy lanh 30 2.4 Sự tiến triển tốc độ áp đặt lên xy lanh số đo momen xoắn theo 30 thời gian 2.5 Sự tiến triển tốc độ áp đặt lên xy lanh số đo momen xoắn theo thời gian phần mềm 31 Số hiệu Tên hình vẽ hình vẽ Trang 2.6 Khai thác kết từ phép đo ma sát 31 2.7 Máy trộn bê tông Lapa N100 40 2.8 Phép đo độ sụt côn Abrams 34 3.1 Quan hệ momen xoắn - vận tốc quay xy lanh theo khối lƣợng hồ xi 39 măng 3.2 Quan hệ thông số ma sát - khối lƣợng hồ xi măng 40 3.3 Quan hệ momen xoắn - vận tốc quay xy lanh theo tỉ lệ N/X 41 3.4 Quan hệ thông số ma sát - tỉ lệ N/X 42 3.5 So sánh ảnh hƣởng thông số thành phần lên thông số ma sát theo độ sụt 43 3.6 Một mặt công trƣờng ví dụ 44 3.7 Hình ảnh trƣờng trạm cung ứng bê tông thƣơng phẩm 46 NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA KHỐI LƢỢNG VỮA HỒ XI MĂNG VÀ TỈ LỆ NƢỚC/XI MĂNG LÊN MA SÁT VỚI THÀNH ỐNG BƠM Học viên : BÙI NGỌC HẢI Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Mã số: 60.58.02.08 Khóa : K31 Trƣờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt – Ngày với tiến khoa học kỹ thuật thay trộn bơm bê tông theo kiểu thủ công truyền thống tất đa phần đƣợc thay máy, công nghệ bơm bê tông mang lại nhiều lợi hẳn so với kiểu truyền thống quy mơ kích thƣớc cơng trình lớn, thời gian thi công ngắn….Tuy nhiên Việt Nam nay, lĩnh vực nghiên cứu bơm bê tông thuộc tính lƣu biến vữa bê tơng với thơng số ma sát q trình bơm bê tơng chƣa thực đƣợc trọng Nghiên cứu góp phần mở hƣớng nghiên cứu lĩnh vực bơm bê tông Luận văn khái quát công nghệ bơm bê tông nghiên cứu sâu ảnh hƣởng thông số thành phần lên ma sát với thành ống bơm cụ thể khối lƣợng vữa hồ xi măng tỉ lệ nƣớc/xi măng Từ thông số thành phần cấp phối bê tông phổ biến tác giả thay đổi thơng số ảnh hƣởng cần nghiên cứu , cịn thông số thành phần khác đƣợc giữ cố định Loạt thí nghiệm cần nghiên cứu thơng số đƣợc thực từ bê tông trạng thái “khó” bơm (bê tơng có độ linh động hay độ sụt thấp) bê tông bị phân tầng, tính đồng khơng thể bơm đƣợc.Tác giả tóm tắt kết đạt đƣợc đƣa hƣớng phát triển Từ khóa – áp lực bơm; thiết bị đo ma sát; số nhớt; ngƣỡng ứng suất cắt giao diện; thành phần bê tông 49 MỘT SỐ ĐỀ XUẤT:  Nghiên cứu góp phần mở hƣớng nghiên cứu lĩnh vực bơm bê tông tạo sở liệu giúp cho nghiên cứu mở rộng lĩnh vực  Để mở rộng, đề tài đƣợc 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 trƣờng, trạm trộn 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [BEST et al 1960] BEST et LANE "Testing For Optimum Pumpability of Concrete", ACI Concrete International, vol 2, No.10, p 9-17, 1960 [2] [BURNS et al 2007] D BURNS et E AL "Etat des connaissances dans le béton projeté par voie humide", Département de génie civil, Université Laval, Canada, G1K 7P4, 2007 [3] [CEM] CEM "CEM I 52.5 http://www.ciments-calcia.fr/nr/rdonlyres/5d7662f615bc-496e-97d3-a1dc1f156a53/0/cemi525ncecp2nf.pdf" [4] [CHAPDELAINE 2007] F CHAPDELAINE "Étude fondamentale et pratique sur le pompage du béton", Ph.D., Faculty of the Higher Studies of Laval University, Canada, 2007 [5] [CHOI et al 2014] M S CHOI, Y J KIM et K P JANG "Effect of the coarse aggregate size on pipe flow of pumped concrete", Construction and Building Materials, vol 66, p 723-730, 2014 [6] [CHOUINARD 1999] CHOUINARD "Etude des relations entre la rhéologie du béton et sa pompobilité", Mémoire de maitrise, Université Laval, février, 217p., 1999 [7] [FEYS et al 2009] D FEYS, R VERHOEVEN et G SCHUTTER "Why is fresh self-compacting concrete shear thickening", Cement and Concrete Research, vol 39, p 510-523, 2009 [8] [KAPLAN 2000] D KAPLAN "Pompage des bétons", Ed Etudes et recherches des laboratoires des Ponts et Chaussées, OA 36, Rapp LCPC, Paris, 2000 [9] [KAPLAN et al 2005] D KAPLAN, F DE LARRARD et T SEDRAN "Disign of concrete pumping circuit", ACI materials journal, vol 102, No 2, p 110-117, 2005 [10] [MORINAGA 1973] M MORINAGA "Pumpability of concrete and pumping pressure in pipelines Fresh Concrete: Importante Properties and Their Measurement", Proceedings of a RILEM, vol 7, p 1-39, 1973 [11] [NGO 2009] T T NGO "Influence de la composition des bétons sur les paramètres de pompage et validation d'un modèle de prévision de la constante visqueuse", Thesis of Ph.D, University of Cergy Pontoise, France, 2009 [12] [NGO et al 2010] T T NGO, E H KADRI, R BENNACER et F CUSSIGH "Use of tribometer to estimate interface friction and concrete boundary layer composition during the fluid concrete pumping", Construction and Building Materials, vol 24, n°7, p 1253-1261, 2010 PHỤ LỤC Ghi chú: Phụ lục giới thiệu thông số vật liệu cấu tạo bê tông bổ sung cho chƣơng Xi măng Calcia - CEM I 52.5N CE CP2 NF Cát 0/4 Sỏi 10/20 ... nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hƣởng khối lƣợng vữa hồ xi măng tỉ lệ Nƣớc /Xi Măng lên ma sát với thành ống bơm Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hƣởng thông số thành phần Vpaste , N/X lên ma sát với. .. khái quát công nghệ bơm bê tông nghiên cứu sâu ảnh hƣởng thông số thành phần lên ma sát với thành ống bơm cụ thể khối lƣợng vữa hồ xi măng tỉ lệ nƣớc /xi măng Từ thông số thành phần cấp phối bê... lƣợng hồ xi măng 35 2.6 Cấp phối bê tông nghiên cứu theo thông số tỉ lệ Nƣớc /Xi măng 36 3.1 Ảnh hƣởng khối lƣợng hồ xi măng lên thông số ma sát 38 3.2 Ảnh hƣởng tỉ lệ N/X lên thông số ma sát 41