Nghiên cứu đặc trưng lưu biến của hỗn hợp bê tông tự lèn dùng để thi công bơm cho công trình siêu cao tầng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CÙ THỊ HỒNG YẾN NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG LƯU BIẾN CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG TỰ LÈN DÙNG ĐỂ THI CƠNG BƠM CHO CƠNG TRÌNH SIÊU CAO TẦNG Ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Dân Dụng Và Cơng Nghiệp Mã số ngành: 62580208 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ TP HỒ CHÍ MINH - NĂM 2021 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Người hướng dẫn 1: PGS.TS Trần Văn Miền Người hướng dẫn 2: TS Hồ Hữu Chỉnh Phản biện độc lập 1: Phản biện độc lập 2: Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án họp vào lúc ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM - Thư viện Đại học Quốc gia Tp.HCM - Thư viện Khoa học Tổng hợp Tp.HCM Tạp chí quốc tế Y T H Cu, M V Tran, C H Ho, and P H Nguyen, “Relationship between workability and rheological parameters of self-compacting concrete used for vertical pump up to supertall buildings,” J Build Eng., vol 32, no 11, pp 1–12, 2020 Tạp chí nước Y Cu T.H., M Tran V., C Ho H., T Cu K., T Cao N., P Nguyen H and V Chau N., “Ảnh hưởng tro bay đến tính lưu biến co ngót bê tơng tự lèn sử dụng bơm cho cơng trình siêu cao tầng”, Tạp chí Xây dựng, no 9, pp 91–95, 2020 Y Cu T.H., M Tran V., C Ho H., C Le V H and T Liên N., “Ảnh hưởng tro bay silicafume đến tính cơng tác bê tông tự lèn sử dụng cho công trình siêu cao tầng”, Tạp chí Xây dựng, no 11, pp 60–64, 2019 Phuc Nguyen H., Mien Tran V and Yen Cu T.H, “Ảnh hưởng điều kiện dưỡng hộ ẩm đến khả kháng co ngót bê tơng tự lèn”, Tạp chí Xây dựng, No 11, pp 108–111, 2019 M Tran V., P Nguyen H., and Y Cu T.H., “Effect of Fly Ash on Shrinkage of Self-Compacting Concrete Using Restrained Ring Test”, Journal of Science and Technology in Civil Engineering, 13(3) 2019, pp 26–33 Kỷ yếu hội nghị quốc tế M Tran V and Y Cu T.H., “Rheology of self-compacting concrete used for supertall buildings,” in Proceedings of the Interdependence between Structural Engineering and Construction Management, 6(1) Chicago, USA, 2019 (Scopus index, ISSN: 2644-108X; ISBN: 978-0-9960437-6-2) Y Cu T.H., M Tran V., and P Nguyen H., “Investigation on the workability of concrete for super tall buildings,” in Proceedings of the 7th International Conference on Protection of Structures against Hazards, Hanoi, Vietnam, pp 247–253, 2018 Đề tài nghiên cứu khoa học Đề tài NCKH cấp Đại học Quốc gia loại C: "Nghiên cứu chế tạo bê tơng có tính chất phù hợp bơm cho cơng trình siêu cao tầng", mã số C2020-20-15, hợp đồng số C2020-20-15/HĐ-KHCN ngày 20/01/2020 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] ACI (American Concrete Institute), “ACI 237R-07 : Self-Consolidating Concrete,” American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, USA, 2007 SCC European Project Group, “The European Guidelines for Self-Compacting Concrete : Specification, Production and Use,” 2005 European Norms, “Testing fresh concrete - Part 8: Self-compacting concrete Slump-flow test,” En 12350-8:2010 2010 JSCE (Japan Society of Civil Engineers), “English Version of Standard Specifications for Concrete Structures-2007-Materials and Construction,” Tokyo, Japan, 2010 ACI (American Concrete Institute), “ACI 238.1R-08 : Report on Measurements of Workability and Rheology of Fresh Concrete,” American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, USA, 2008 M L Nehdi, “Only tall things cast shadows: Opportunities, challenges and research needs of self-consolidating concrete in super-tall buildings,” Construction and Building Materials, vol 48, no March, pp 80–90, 2013 B Nicholas, “Concrete for high-rise buildings : Performance requirements , mix design and construction considerations design and construction considerations,” Structural Concrete Properties and Practice, no September, pp 1–4, 2013 J Aldred, “Burj Khalifa – a new high for high-performance concrete,” Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Civil Engineering, vol 163, no 2, pp 66–73, 2010 N T Quý and N T Ruệ, Giáo trình cơng nghệ bê tơng xi măng Nhà xuất giáo dục Việt Nam, 2009 D Feys, R Verhoeven, and G De Schutter, “Why is fresh self-compacting concrete shear thickening ?,” Cement and Concrete Research, vol 39, no 6, pp 510–523, 2009 Tiêu chuẩn Việt Nam, “TCVN 7572-1÷20 : 2006-Cốt liệu cho bê tơng vữaPhương pháp thử,” Hà Nội, Việt Nam, 2006 Tiêu chuẩn Việt Nam, “TCVN 7570 : 2006-Cốt liệu cho bê tông vữa,” Hà Nội, Việt Nam, 2006 E Koehler and D Fowler, “Development of a Portable rheometer for fresh Portland cement concrete,” Austin, TX, University of Texas at Austin, 2004 Germann Instruments, “ICAR Rheometer,” Product Specifications pp 71–75 ASTM International (American Society for Testing and Materials), “C 1581 – 04 : Standard Test Method for Determining Age at Cracking and Induced Tensile Stress Characteristics of Mortar and Concrete under Restrained.” West Conshohocken, PA, USA, pp 1–6, 2004 ACI (American Concrete Institute), “304.2R-17: Guide to Placing Concrete by Pumping Methods,” American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, USA, 2017 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu Hỗn hợp bê tông tự lèn (BTTL) hỗn hợp bê tơng (BT) có độ lưu động cao, không bị phân tầng, tách lớp cốt liệu hồ xi măng Loại BT sử dụng thi cơng cho cấu kiện BT có bố trí cốt thép dày đặc Đối với hỗn hợp BTTL dùng để bơm cho cơng trình siêu cao tầng (chiều cao cơng trình 300m), ngồi thơng số kỹ thuật tính dẻo, hỗn hợp BT cần phải đáp ứng yêu cầu chống lại phân tầng, tách nước áp lực cao Hơn nữa, chiều cao cơng trình lớn làm cho hỗn hợp BT bị giữ lại lâu đường ống, lực ma sát hỗn hợp BT với thành ống lớn với ảnh hưởng nhiệt độ từ môi trường xung quanh làm cho hỗn hợp BT dễ bị đóng rắn gây tắc nghẽn đường ống Do đó, liên tục cấp phối hạt hỗn hợp BTTL giúp cho tổng lực liên kết phân tử hạt lớn, làm cho hỗn hợp BTTL có độ ổn định cao áp lực bơm lớn so với hỗn hợp BT thơng thường có độ chảy Đặc trưng lưu biến hỗn hợp BTTL tính chất đặc biệt quan trọng để hỗn hợp BTTL giữ tính đồng tính cơng tác tốt, khơng bị phân tầng, chảy vữa q trình thi cơng Hai thơng số đặc trưng cho tính lưu biến hỗn hợp BT ứng suất chảy độ nhớt dẻo xác định lưu biến kế để nghiên cứu mở rộng tính dẻo hỗn hợp BTTL Từ đó, thiết kế lựa chọn hợp lý hỗn hợp BTTL dùng để bơm thẳng đứng với áp lực cao cho công trình siêu cao tầng Hiện nay, nhu cầu sử dụng hỗn hợp BTTL để thi công bơm cho công trình cao 300m cần thiết cấp bách Đặc biệt hỗn hợp BTTL thi công bơm thẳng đứng, cần tập trung nghiên cứu đặc trưng lưu biến hỗn hợp BTTL này, có liên quan đến khả thi công bơm để bảo đảm chất lượng BTTL vấn đề khoa học cần phải đặt ra, để làm tảng nghiên cứu phát triển Nhận thấy tầm quan trọng vấn đề, tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu đặc trưng lưu biến hỗn hợp bê tông tự lèn dùng để thi cơng bơm cho cơng trình siêu cao tầng” cho đề tài nghiên cứu sinh 28 Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu khả bơm (SF-0, T500-0, Tv -0, SF-,T500-, Tv-) mối quan hệ Mục tiêu Luận án nghiên cứu tính dẻo hỗn hợp BTTL tương thích tuyến tính Điều thể rõ vùng độ chảy xòe từ 680 - 750 mm, với đặc trưng lưu biến để làm tảng ứng dụng cho công nghệ thi công bơm bê Tv từ - s T500 từ - s Khi giá trị Tv T500 tăng, đồng nghĩa độ tơng cho cơng trình siêu cao tầng Để đạt mục tiêu trên, nhiệm vụ nghiên nhớt hỗn hợp lớn, lực dính phân tử lớn làm tăng ổn định cứu xác định sau: hỗn hợp, giá trị độ chảy xòe, SR tách nước giảm  Nghiên cứu thiết lập sở khoa học đặc trưng lưu biến, thông 4) Đã xác định vùng thơng số kỹ thuật tính cơng tác biểu đồ số kỹ thuật tính cơng tác hỗn hợp BTTL, đặc biệt hỗn hợp quan hệ ứng suất chảy độ nhớt dẻo hỗn hợp BTTL dùng để thi công BTTL dùng thi công bơm cho cơng trình siêu cao tầng bơm cho cơng trình siêu cao tầng Với giá trị độ chảy xịe từ 680 đến 750 mm,  Nghiên cứu thông số kỹ thuật tính cơng tác tính chất lưu biến hỗn hợp BTTL sử dụng bơm cho cơng trình siêu cao tầng (chiều cao cơng trình từ 300m trở lên);  (SF) với ứng suất chảy (o) thời gian chảy xịe đạt đường kính 500mm (T500), thời gian chảy qua phễu V (Tv) với độ nhớt dẻo (µ) Hình 4.19 Khung cơng tác hình bình hành khu vực lưu biến thích hợp 5) Đã kết hợp nghiên cứu phịng thí nghiệm nghiên cứu trường bơm ngang, đạt yêu cầu kỹ thuật để tiếp tục thực bơm đứng Qua việc thực nghiệm bơm ngang kiểm chứng, vùng đặc trưng lưu biến Hình 4.12 ứng với giá trị độ chảy xòe từ 680 đến 750 mm, T500 từ đến s Tv từ đến 6s, Đề xuất vùng thông số kỹ thuật tính cơng tác biểu đồ quan hệ có khả chống phân tầng tốt, sử dụng để chế tạo BTTL bơm ứng suất chảy độ nhớt dẻo hỗn hợp BTTL dùng để thi cơng bơm đứng cho cơng trình siêu cao tầng cho cơng trình siêu cao tầng  suất chảy dao động từ đến 18 Pa, độ nhớt dẻo thay đổi từ 36 đến 54 Pa.s có tính cơng tác tốt cho BTTL bơm đứng cho cơng trình siêu cao tầng Xây dựng tương quan thông số kỹ thuật tính cơng tác đặc trưng lưu biến hỗn hợp BTTL thông qua mối quan hệ độ chảy xòe  T500 từ đến s Tv từ đến 6s, đề xuất vùng đặc trưng lưu biến có ứng Kiến nghị hướng nghiên cứu Kết hợp nghiên cứu phịng thí nghiệm nghiên cứu trường bơm ngang, đạt yêu cầu kỹ thuật để tiếp tục thực bơm đứng Phạm vi đối tượng nghiên cứu Ngoài việc đánh giá mức độ kháng co ngót hỗn hợp BTTL chất lượng cao, cần thiết lập mối quan hệ thông số lưu biến với tính chất độ bền BTTL Phạm vi nghiên cứu: Lựa chọn hệ nguyên vật liệu để thiết kế hỗn hợp BTTL đạt Nghiên cứu ứng dụng loại hàm lượng phụ gia siêu dẻo điều chỉnh độ nhớt yêu cầu thông số kỹ thuật tính cơng tác (T500, độ chảy xịe, TV, tỉ lệ hệ ảnh hưởng đến giá trị ứng suất chảy độ nhớt dẻo hỗn hợp BTTL phân tầng cường độ chịu nén) bơm cho cơng trình siêu cao tầng để sử dụng, chế tạo hỗn hợp BTTL dùng bơm thẳng đứng cho cơng trình siêu cao Xây dựng quan hệ thông số kỹ thuật với đặc trưng lưu biến tầng hỗn hợp BTTL Từ đó, đề xuất vùng tính cơng tác biểu đồ quan hệ ứng suất chảy độ nhớt dẻo hỗn hợp BTTL bơm cho cơng trình siêu cao tầng Thực nghiên cứu thay đổi ứng suất chảy độ nhớt dẻo BTTL kéo dài thời gian bơm tăng tốc độ bơm bê tông thực tế thi công, đặc biệt với nhà siêu cao tầng 27 4.12, ứng với giá trị độ chảy xòe từ 680 đến 750 mm, T500 từ đến s Tv từ Đối tượng nghiên cứu: loại BTTL dùng thi công bơm cho cơng trình siêu đến 6s, có khả kháng phân tầng tốt, áp dụng để chế tạo BTTL cao tầng bơm đứng cho cơng trình siêu cao tầng Phương pháp nghiên cứu Trong nghiên cứu sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp nghiên cứu thực nghiệm KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu sở khoa học tính dẻo, sở khoa Kết luận chung học đặc trưng lưu biến bao gồm: cấu tạo hỗn hợp BT, mối quan hệ Từ nhiều kết nghiên cứu luận án, tác giả kết luận sau: ứng suất chảy với độ nhớt dẻo Tất sở làm tảng cho nghiên 1) Đã nghiên cứu thiết lập sở khoa học đặc trưng lưu biến, thông cứu Nghiên cứu ảnh hưởng tính chất lượng nguyên vật liệu số kỹ thuật tính cơng tác hỗn hợp BTTL, đặc biệt tập trung hỗn hợp đến thông số kỹ thuật đặc trưng lưu biến hỗn hợp BTTL dùng thi cơng BTTL dùng thi cơng bơm cho cơng trình siêu cao tầng Đặc tính lưu biến hỗn bơm cho cơng trình siêu cao tầng Phương pháp thiết kế cấp phối hỗn hợp BTTL hợp BTTL ứng xử theo mơ hình Bingham, đánh giá ứng suất chảy 0 phương pháp đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo hỗn hợp BTTL độ nhớt dẻo  Nghiên cứu thực nghiệm: Áp dụng phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn 2) Đã sử dụng thí nghiệm theo tiêu chuẩn kết nghiên cứu phi tiêu chuẩn Trong phương pháp tiêu chuẩn, thực theo hướng dẫn thí thơng số kỹ thuật cụ thể tính cơng tác đặc trưng lưu biến hỗn hợp BTTL nghiệm tiêu chuẩn EN châu Âu, ASTM Mỹ TCVN Việt Nam Sử sử dụng bơm cho cơng trình siêu cao tầng, có chiều cao từ 300m trở lên Tất dụng phương pháp phi tiêu chuẩn nhà khoa học trước thành phần nguyên vật liệu có ảnh hưởng đến thơng số kỹ thuật tính cơng tác, tính lưu biến khả bơm hỗn hợp BTTL Tuy nhiên, cấp phối nghiên cứu, thay đổi hàm lượng tro bay tỉ lệ N/CKD ảnh hưởng đáng kể đến giá trị độ chảy xòe, T500, Tv, độ nhớt dẻo ứng suất chảy Khi hàm lượng tro bay silica fume tăng lên độ chảy xịe tăng ứng suất chảy giảm Tỉ lệ N/CKD tăng từ 0,33; 0,35; 0,37, khoảng độ chảy xòe tăng tương ứng ứng suất chảy giảm Hàm lượng tro bay tăng lên Tv độ nhớt dẻo giảm 3) Đã xây dựng quan hệ thông số kỹ thuật tính cơng tác đặc trưng lưu biến hỗn hợp BTTL Cụ thể mối quan hệ độ chảy xòe (SF) với ứng suất chảy (0) thời gian chảy xịe đạt đường kính 500mm (T500), thời gian chảy qua phễu V (Tv) với độ nhớt dẻo (µ) Về tính cơng tác hỗn hợp Những đóng góp luận án (1) Đây nghiên cứu Việt Nam, nghiên cứu mở rộng khoa học đặc trưng lưu biến hỗn hợp BTTL, dùng để thi công bơm cho công trình siêu cao tầng (2) Xây dựng quan hệ thơng số kỹ thuật tính cơng tác (độ chảy xòe, T500, Tv) đặc trưng lưu biến (ứng suất chảy 0 độ nhớt dẻo µ) hỗn hợp BTTL để ứng dụng kỹ thuật sản xuất BT bơm cho cơng trình siêu cao tầng (3) Xây dựng phương pháp thiết kế kết hợp phương pháp thực nghiệm tỉ lệ hỗn hợp thành phần nguyên vật liệu, tính chất đặc trưng dùng chế tạo hỗn hợp BT bơm cho cơng trình siêu cao tầng BTTL nghiên cứu, mối quan hệ thơng số kỹ thuật tính cơng tác 26 Bảng 5.3 Cấp phối hỗn hợp BTTL bơm ngang (4) Việc đề xuất vùng tính cơng tác đồ thị lưu biến hỗn hợp BTTL Tên mẫu giúp người kỹ sư hiểu rõ ảnh hưởng thông số kỹ thuật hỗn hợp BTTL đến việc thi cơng bơm cho cơng trình siêu cao tầng (5) Đã đề xuất bước quy trình cơng nghệ áp dụng hỗn hợp BTTL Nước FA Silica fume (kg/m3) (kg/m3) (kg/m3) (kg/m3) 195 108 32 195 108 32 SCC400 Trial-350 SCC-Trial- 400 1000 thi công bơm trường SP+VMA Cát sông Cát nghiền Đá (l/m3) (kg/m3) (kg/m3) (kg/m3) 0,361 7,02 552 297 752 0,361 8,10 573 312 729 N/CKD Bảng 5.4 Kết tính cơng tác tính lưu biến hỗn hợp SCC-Trial Cấu trúc luận án Luận án bao gồm 126 trang thuyết minh, tham khảo 80 tài liệu Luận án chia thành: phần mở đầu, chương, phần kết luận Khối lượng gồm 30 bảng biểu, 85 hình (bao gồm 27 đồ thị kết nghiên cứu) CHƯƠNG TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HỖN HỢP BÊ TƠNG TỰ LÈN DÙNG THI CƠNG BƠM CHO CƠNG TRÌNH SIÊU CAO TẦNG 1.1 XM 13,07  (Pa.s) 34,07 Quan sát định tính BTTL Chảy tốt 4,13 128 17,8 Chảy tốt 1,66 2,51 168,73 5,52 Chảy tốt 780 1,02 2,02 15,3 13,08 Chảy tốt 800 0,55 1,89 16,05 7,03 Chảy tốt Mẫu PTN Độ chảy xòe (mm) 730 Tv (s) 2,08 Trước bơm 350m 570 1,85 Sau bơm 350m 530 Trước bơm 1000m Sau bơm 1000m T500 (s) (Pa) Tình hình nghiên cứu giới tính chất hỗn hợp BTTL dùng bơm cho cơng trình siêu cao tầng Quan sát kết sau bơm ngang, giá trị có thay đổi, đảm Hiện giới có nhiều cơng trình nghiên cứu thông số kỹ thuật nghiệm (PTN) Hỗn hợp BTTL sau bơm có độ chảy xịe thay đổi tăng giảm tính cơng tác đặc trưng lưu biến ảnh hưởng thông số khả kháng phân tầng nhỏ 15%, hỗn hợp không bị đến khả bơm hỗn hợp BT nói chung BTTL nói riêng phân tầng tách nước, khơng xảy tượng nghẽn đường ống Hơn nữa, tiêu chuẩn ACI 237R Mỹ năm 2007[1], tài liệu hướng dẫn thí bơm ngang 350m, 650m 1000m Thí nghiệm bơm ngang với chiều dài đường nghiệm BTTL EN 12350-2010 châu Âu [2], [3], tiêu chuẩn BT ống tối đa 1000m kiểm chứng vùng tính cơng tác biểu đồ lưu biến BTTL Nhật [4] có quy định cụ thể trình tự thí nghiệm, phân đề xuất cho BTTL sử dụng bơm thẳng đứng lên cao loại cách đánh giá hỗn hợp BT nói chung BTTL bơm cho bảo thơng số kỹ thuật tính cơng tác u cầu mẫu trộn phịng thí 5.4 Kết luận chương cơng trình nhà cao tầng nói riêng Việc tính tốn lựa chọn cơng suất máy bơm đặc trưng lưu biến tham Trong tiêu chuẩn ACI 238.1R-08 [5] trình bày mơ hình đánh giá khảo theo ACI 304-2R.17 Quá trình thực nghiệm cho thấy hạn chế áp dụng khả lưu biến hỗn hợp BT Bên cạnh đó, tiêu chuẩn trình bày bảng tra BTTL có khả chảy xịe, số nhớt b đồ thị chọn thí nghiệm xác định lưu biến hỗn hợp BT, bao gồm thí nghiệm xác cơng suất bơm theo giá trị độ sụt Do đó, việc bơm ngang kiểm chứng lại kết định thơng số lưu biến (thí nghiệm độ sụt, độ chảy xịe, K-slump, ) thí nghiên cứu cần thiết nghiệm xác định nhiều thông số lưu biến (nhớt kế BML, nhớt kế BTRHEOM, Kết bơm ngang kiểm chứng khẳng định vùng đặc trưng lưu biến có ứng suất IIB, ICAR, ) chảy dao động từ 10 đến 26 Pa, độ nhớt dẻo dao động từ 41 đến 52 Pa.s Hình 25 5.2 Thiết lập thí nghiệm bơm ngang kiểm chứng Về nghiên cứu hỗn hợp BTTL thi cơng bơm cho cơng trình siêu cao tầng, Nehdi Thay kiểm chứng bơm ngang 1200m, mục tiêu việc kiểm chứng bơm [6] Bester [7] tổng hợp nghiên cứu hiệu sử dụng hỗn hợp BTTL bơm cho ngang cần áp lực bơm 120 bar Mặt bố trí thêm co 90 để giảm cơng trình siêu cao tầng Aldred [8] thi cơng tịa nhà Burj Khalifa với chiều dài đường ống Để đạt áp lực bơm 130 bar, với chiều dài đường ống bơm 166 tầng chiều cao 828m Các tác giả giới thiệu cấp phối C80-20 ngang 1000 m bố trí 20 co 90o Hình 5.2 C80-14 hỗn hợp BT sử dụng có khoảng 50% cốt liệu nhỏ, tro bay o thay 13-20% silica fume thay 5-10% (Bảng 1.4) Càng lên cao, Dmax 6m Xe bồn 120 m đá giảm từ 20 mm tới 14 mm áp lực bơm lên cao lớn Ngồi ra, cấu kiện vị trí cao tầng 127 Dmax cốt liệu lớn phải nhỏ 10mm, lúc áp lực bơm vào khoảng 200 bar Hình 1.11 Trong Bơm 3m 3m 3m trình bơm, độ nhớt dẻo hỗn hợp bị giảm nửa ứng suất chảy động tăng 120 m Hình 5.2 Sơ đồ bố trí đường ống bơm ngang 1000m 5.3 Kiểm chứng với cấp phối vùng tính cơng tác đề xuất Để đánh giá khả bơm ngang với cấp phối nghiên cứu, tác giả kiểm gấp đôi Điều cho gia tăng nhiệt độ BT q trình bơm nên đưa vào tính tốn thiết kế hỗn hợp BT Bảng 1.4 Một số đặc trưng cấp phối hỗn hợp bê tông cho cơng trình Burj Khalifa [7] Tro bay (%) Silicafume (%) Dmax CLL (mm) Độ chảy xòe (mm) Chiều cao bơm (m) f’c (MPa) 13 10 20 ~600 36 𝜇 < 36 + × (𝜏 − 9) 𝐼𝑓 18 < 𝜏 < 27 ⇒ 𝜇 < 54 𝜇 > 54 + × (𝜏 − 18) (4.2) Với độ chảy xòe từ 680 đến 750 mm, T500 từ đến s Tv từ đến s, vùng lưu biến giúp xác định áp lực bơm ban đầu cần thiết cung cấp cho đường ống bơm để thực bơm đứng lên cao không bị phân tầng tách nước tránh gây tắt nghẽn đường ống bơm Ngược lại, biết trước thơng số lưu biến cho phép ta tính tốn lựa chọn cơng suất máy bơm đường kính ống bơm phù hợp tính cơng tác đồ thị quan hệ ứng suất chảy độ nhớt đề xuất cho BTTL Hơn nữa, tính cơng tác hỗn hợp BTTL thí nghiệm trì theo thời gian sử dụng thi cơng bơm cho cơng trình siêu cao tầng Để xác định cách giúp đánh giá khả ổn định hỗn hợp BTTL suốt q trình bơm xác vùng tính cơng tác đồ thị lưu biến, khung cơng tác hình bình hành thẳng đứng lên cao giới hạn vùng cấp phối đề xuất Hình 4.19 phương trình (4.2) tương ứng Trong vùng này, hỗn hợp BTTL đảm bảo tính đồng ổn định bơm thẳng đứng lên cao 20 CHƯƠNG CỨU VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN Mối quan hệ đặc trưng lưu biến ứng suất chảy với đặc trưng tính cơng tác độ chảy xịe thể Hình 4.12 Mối quan hệ tuyến tính, Trên sở ảnh hưởng thành phần nguyên vật liệu đến thông số kỹ thuật độ chảy xịe tăng ứng suất chảy giảm đặc trưng lưu biến hỗn hợp BTTL phân tích, tác giả chọn 70 nguyên vật liệu phù hợp cho nghiên cứu 65 cứu thực nghiệm Nghiên cứu lý thuyết tập trung vào sở khoa học tính dẻo, sở khoa học đặc trưng lưu biến bao gồm: cấu tạo hỗn hợp BT, Độ nhớt dẻo µ (Pa.s) Trong nghiên cứu sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp nghiên 60 R² = 0,8126 55 50 N/CKD=0,33 45 N/CKD=0,35 N/CKD=0,37 40 35 mối quan hệ ứng suất chảy với độ nhớt dẻo Trong nghiên cứu thực nghiệm 30 sử dụng hai phương pháp: tiêu chuẩn phi tiêu chuẩn Trong phương pháp 25 tiêu chuẩn, dùng tiêu chuẩn tiên tiến hành tiêu chuẩn EN T500 (s) Hình 4.16 Quan hệ độ nhớt dẻo với T500 châu Âu, ASTM Mỹ TCVN Việt Nam Hơn nữa, phương pháp phi tiêu chuẩn, sử dụng phương pháp tin cậy nhà khoa học trước phương pháp toán học, 65 Nguyên vật liệu nghiên cứu 60 Các loại nguyên vật liệu phục vụ nghiên cứu mang tính ổn định phổ biến Việt Nam Do hệ nguyên vật liệu định tính chất BTTL nên đặc tính nguyên vật liệu xác định theo tiêu chuẩn Việt Nam tiêu chuẩn ACI Nguyên vật liệu sử dụng nghiên cứu Hình 3.1 bao gồm xi măng PC50, phụ gia vơ hoạt tính gồm tro bay silicafume, phụ gia hóa học bao gồm phụ gia siêu dẻo phụ gia điều chỉnh độ nhớt, cát nghiền, cát sông đá dăm Trong nghiên cứu này, nguyên vật liệu sử dụng nghiên cứu đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn chất lượng, hình dáng, tỉ lệ sử dụng 3.1.1 Chất kết dính Trong cấp phối nghiên cứu, chất kết dính sử dụng bao gồm xi măng Nghi Sơn PC50, phụ gia vô hoạt tính sử dụng gồm có tro bay silica fume Các tính chất lý đánh giá theo Tiêu chuẩn TCVN 2682:2009 cho xi măng TCVN 6882:2016 cho phụ gia khống Phương pháp thí nghiệm thực theo Tiêu chuẩn tương ứng Bảng 3.1 10 Độ nhớt dẻo  (Pa.s) 3.1 70 R² = 0,9328 55 50 45 N/CKD=0,33 40 N/CKD=0,35 N/CKD=0,37 35 30 25 Tv (s) 10 11 Hình 4.17 Quan hệ độ nhớt dẻo với Tv Mối quan hệ độ nhớt  với T500 Tv tỉ lệ thuận thể Hình 4.16 Hình 4.17 Khi sử dụng BTTL bơm thẳng đứng cho cơng trình siêu cao tầng, phải tính đến áp lực bơm, mà áp lực bơm tính tốn theo độ nhớt dẻo hỗn hợp BTTL Độ nhớt dẻo đặc trưng cho sức cản dòng vật liệu phụ thuộc vào nội ma sát lực hút phân tử hạt Khi độ nhớt dẻo lớn, hỗn hợp bê tông ổn định nên phân tầng, tách nước q trình bơm Tuy nhiên độ nhớt dẻo cao làm cho hỗn hợp bê tơng di chuyển khó khăn 19 30 Bảng 3.1 Tính chất lý xi măng, tro bay silica fume 25 V (ml) 20 N/CKD=0,33 N/CKD=0,35 N/CKD=0,37 15 10 R² = 0,9284 STT Tên tiêu thí nghiệm Đơn vị Phương pháp thí nghiệm Khối lượng riêng Khối lượng thể tích Độ mịn Lượng nước tiêu chuẩn Thời gian ninh kết g/cm3 g/cm3 cm2/g % phút TCVN 4030:2003 TCVN 4030:2003 TCVN 4030:2003 TCVN 6017:2015 TCVN 6017:2015 Cường độ chịu nén MPa TCVN 6016:2011 11 Tv (s) Hình 4.10 Quan hệ lượng nước tách V Tv Bắt đầu Kết thúc 28 ngày Xi măng PC50 3.08 1.05 3611 27.6 121 152 22,5 35,8 55,3 Kết Tro bay 3,08 1,05 3611 27,6 Silica fume 2,33 0,89 3400 30 R² = 0,943 25 V (ml) 20 15 10 N/B=0,33 N/B=0,35 N/B=0,37 600 620 640 660 680 700 720 740 Độ chảy xòe (mm) 760 780 800 820 Hình 4.11 Quan hệ lượng nước tách V độ chảy xòe Mối quan hệ thơng số kỹ thuật tính cơng tác tính lưu biến BTTL bơm cho cơng trình siêu cao tầng 50 Bảng 3.2 Thành phần hóa xi măng, tro bay silica fume (%) sử dụng nghiên cứu 45 N/CKD=0,33 40 Ứng suất chảy 0 (Pa) 4.3 Hình 3.1 Phân bố thành phần cỡ hạt xi măng, tro bay silica fume sử dụng nghiên cứu N/CKD=0,35 35 N/CKD=0,37 30 25 20 Xi măng Tro bay Silica fume MgO SiO2 SO3 Al2O3 K 2O CaO Fe2O3 LOI 1,9 0,3 21,5 58,5 97,73 2,3 0,1 0,59 5,45 23,6 - 0,37 61,5 0,02 0,31 4,2 6,2 0,26 2,3 5,6 0,32 Thành phần khác 0,85 5,98 0,12 15 R² = 0,8702 10 3.1.2 Cốt liệu 540 560 580 600 620 640 660 680 700 Độ chảy xòe (mm) 720 740 760 780 800 Hình 4.12 Quan hệ ứng suất chảy độ chảy xòe 18 Cốt liệu sử dụng nghiên cứu gồm cốt liệu nhỏ phối trộn cát sông với cát nghiền cốt liệu lớn đá dăm Cốt liệu sử dụng cho BT phải thỏa mãn yêu cầu theo TCVN 7570:2006 Đối với hỗn hợp BTTL nên sử dụng cốt liệu 11 lớn với Dmax≤16mm hỗn hợp BTTL phải bơm thẳng đứng lên cao tăng theo độ chảy xòe cao, lượng vữa hỗn hợp bê tông nhiều, 300m, nên cần độ lưu động cao Chính vậy, Dmax đá dăm chọn dẫn tới khả giữ vữa ổn định sử dụng nghiên cứu 12,5mm Cát sông cát nghiền sử dụng nghiên cứu phối trộn với tỉ lệ theo khối lượng 35% cát nghiền 65% cát sơng 14 12 Bảng 3.4 Tính chất lý cát sông cát nghiền sử dụng nghiên cứu Tên tiêu thí nghiệm Khối lượng riêng Khối lượng thể tích Độ hút nước Hàm lượng bụi bùn sét Modul độ lớn Thành phần hạt Đơn vị g/cm3 g/cm3 % % Phương pháp thí nghiệm TCVN 7572-4:2006 TCVN 7572-4:2006 TCVN 7572-4:2006 TCVN 7572-8:2006 TCVN 7572-2:2006 TCVN 7572-2:2006 Cát sông 2,65 1,4 0,64 0,92 1,58 SR (%) STT N/CKD=0,33 N/CKD=0,35 N/CKD=0,37 10 Cát nghiền 2,8 1,56 0,83 1,1 3,1 R² = 0,8859 Tv (s) 11 Hình 4.8 Quan hệ tỉ lệ phân tầng (SR) Tv 14 R² = 0,9331 12 SR (% ) 10 N/CKD=0,33 N/CKD=0,35 N/CKD=0,37 Hình 3.5 Biểu đồ thành phần hạt 65% CS + 35%CN sử dụng nghiên cứu 600 620 640 660 680 700 720 740 Độ chảy xòe (mm) 760 780 800 820 Hình 4.9 Quan hệ tỉ lệ phân tầng (SR) độ chảy xịe Bảng 3.5 Tính chất lý đá dăm sử dụng nghiên cứu STT Tên tiêu thí nghiệm Khối lượng riêng Khối lượng thể tích Độ hút nước Hàm lượng bụi bùn sét Thành phần hạt Đơn vị g/cm3 g/cm3 % % Phương pháp thí nghiệm TCVN 7572-4:2006 TCVN 7572-4:2006 TCVN 7572-4:2006 TCVN 7572-8:2006 TCVN 7572-2:2006 Đá dăm 2,78 1,48 0,8 0,5 Hình 3.6 Khả bơm hỗn hợp BTTL khảo sát thí nghiệm tách nước sàng phân tầng đạt thông số SR < 15% S10/140 < 40% Dựa vào đồ thị, vùng tập trung cấp phối, sàng phân tầng từ (7 – 11) % giá trị tách nước từ (7 – 11) ml Từ kết việc nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm, vùng hợp lý đảm bảo cho khả bơm hỗn hợp BTTL đạt hiệu cao, đảm bảo ổn định, kháng phân tầng tách nước trình bơm đảm bảo độ lỏng hỗn hợp, giúp cho q trình thi cơng diễn thuận lợi 12 17 CHƯƠNG THIẾT LẬP VÙNG ĐẶC TRƯNG LƯU BIẾN CỦA HỖN HỢP BTTL DÙNG ĐỂ THI CƠNG BƠM CHO CƠNG TRÌNH SIÊU CAO TẦNG Cỡ sàng (mm) 11 13 15 % Tích lũy sàng Hỗn hợp BTTL dùng thi công bơm cho cơng trình siêu cao tầng cần giữ tính đồng độ lưu động suốt q trình thi cơng kéo dài Do đó, cần xét mối quan hệ thơng số đặc tính kỹ thuật với khả bơm, đặc 20 40 60 80 100 trưng lưu biến hỗn hợp BTTL nghiên cứu Trên sở nghiên cứu, từ ĐGH1 ĐGH2 ĐCPH thông số kỹ thuật nghiên cứu hỗn hợp BTTL T500, SF, TV, SR, o µ Hình 3.6 Biểu đồ thành phần hạt đá dăm sử dụng nghiên cứu khoảng số liệu nghiên cứu từ Chương 3, từ đó, xác định vùng thơng số kỹ thuật tính cơng tác hỗn hợp BTTL Việc thiết lập vùng lưu biến giúp giảm số liệu thí nghiệm, thời gian, chi phí cho cơng tác thiết kế hỗn hợp BTTL bơm đứng cho cơng trình siêu cao tầng Trong q trình vận chuyển thi công bơm, hỗn hợp BTTL phải đảm bảo tính đồng nhất, khơng bị phân tầng tách nước, cần xét khả trì tính cơng tác hỗn hợp BTTL nghiên cứu 4.1 Phân tích đánh giá ảnh hưởng nguyên vật liệu thành phần đến đặc tính kỹ thuật, tính lưu biến khả bơm hỗn hợp BTTL nghiên cứu Tất thành phần nguyên vật liệu có ảnh hưởng đến thơng số kỹ 3.1.3 Phụ gia hóa học Sử dụng phụ gia có tỷ trọng 1,08 ± 0,02 kg/m3, hàm lượng sử dụng từ 0,71,5%/100kg chất kết dính Thành phần bao gồm phụ gia siêu dẻo, phụ gia điều chỉnh độ nhớt phụ gia trợ bơm 3.2 Thiết kế cấp phối BTTL nghiên cứu Thiết kế cấp phối BTTL cần đạt yêu cầu có T500 = 12s, SF = 680800mm, 3s28 S < 15 S < 0,1 Thấp  Thí nghiệm đo độ chảy xịe T500  Thí nghiệm Tv  Thí nghiệm sàng phân tầng 3.6  Thí nghiệm L box Hệ nguyên vật liệu sử dụng nghiên cứu có chất kết dính gồm xi măng PC50, tro  Thí nghiệm U box bay loại F silica fume Cát sông cát nghiền sử dụng nghiên cứu  Thí nghiệm tách nước 3.4 Kết luận chương phối trộn với tỉ lệ theo khối lượng 35% cát nghiền 65% cát sông Cốt liệu Phương pháp xác định đặc tính lưu biến BTTL lưu biến kế ICAR [13][14] Lưu biến kế ICAR thực thí nghiệm phương trình dịng chảy dùng để xác định giá trị ứng suất chảy động độ nhớt dẻo Khi tốc độ quay cánh quạt lớn nhất, bắt đầu phân tích cấu trúc xúc biến (cấu trúc tồn cần phải có lớn sử dụng đá dăm với Dmax = 12,5mm Hệ nguyên vật liệu thỏa mãn yêu cầu nguyên vật liệu cho BT BT bơm, phù hợp sử dụng chế tạo BTTL bơm cho công trình siêu cao tầng nghiên cứu ứng suất thích hợp trước để xác định thơng số Bingham) Sau đó, tốc độ Tính cơng tác hỗn hợp BTTL thí nghiệm trì theo thời gian giúp cánh quạt giảm theo cấp theo cài đặt ban đầu Ở cấp, ghi nhận lại đánh giá khả ổn định hỗn hợp BTTL suốt trình bơm thẳng giá trị trung bình tốc độ moment xoắn Đường biểu diễn tốc độ moment đứng lên cao xoắn với tốc độ quay cánh quạt “phương trình dịng chảy” Ứng suất chảy Các thông số lưu biến giúp đánh giá khả bơm hỗn hợp BTTL cho độ nhớt dẻo tính theo mơ hình Bingham phép tính tốn, lựa chọn công suất máy bơm áp lực bơm phù hợp Từ thí 3.5 Phương pháp thực nghiệm xác định co ngót với vịng kiềm chế nghiệm thơng số kỹ thuật tính cơng tác, khảo sát đặc tính lưu biến Thí nghiệm vịng kiềm chế thực theo tiêu chuẩn ASTM C1581[15] để hỗn hợp BTTL để biết ảnh hưởng thành phần nguyên vật liệu xác định tuổi nứt đặc tính ứng suất kéo vữa bê tơng co ngót mối quan hệ các thơng số kỹ thuật tính cơng tác lưu biến kiềm chế Tiêu chuẩn cho mức độ kiềm chế cao cung cấp vòng thép dẫn đến thời gian ngắn đánh giá khả kháng nứt hỗn hợp bê tơng Bên cạnh đó, việc lựa chọn tiêu chuẩn phù hợp cho nghiên cứu hỗn hợp BTTL có kích thước cốt liệu lớn Dmax ≤ 13 mm Phân loại 14 15 ... trung hỗn hợp đến thông số kỹ thuật đặc trưng lưu biến hỗn hợp BTTL dùng thi cơng BTTL dùng thi cơng bơm cho cơng trình siêu cao tầng Đặc tính lưu biến hỗn bơm cho cơng trình siêu cao tầng Phương... THI? ??T LẬP VÙNG ĐẶC TRƯNG LƯU BIẾN CỦA HỖN HỢP BTTL DÙNG ĐỂ THI CƠNG BƠM CHO CƠNG TRÌNH SIÊU CAO TẦNG Cỡ sàng (mm) 11 13 15 % Tích lũy sàng Hỗn hợp BTTL dùng thi công bơm cho cơng trình siêu cao. .. cầu sử dụng hỗn hợp BTTL để thi công bơm cho công trình cao 300m cần thi? ??t cấp bách Đặc biệt hỗn hợp BTTL thi công bơm thẳng đứng, cần tập trung nghiên cứu đặc trưng lưu biến hỗn hợp BTTL này,