Khảo sát thực nghiệm quan hệ giữa một số thông số bơm của hỗn hợp bê tông với thể tích hồ xi măng theo thời gian

Nội dung text: Khảo sát thực nghiệm quan hệ giữa một số thông số bơm của hỗn hợp bê tông với thể tích hồ xi măng theo thời gian

1. ĐỊA K Ỹ THU ẬT – TR ẮC ĐỊA KH ẢO SÁT TH ỰC NGHI ỆM QUAN H Ệ GI ỮA M ỘT S Ố THÔNG S Ố BƠM C ỦA H ỖN H ỢP BÊ TÔNG V ỚI TH Ể TÍCH HỒ XI M ĂNG THEO TH ỜI GIAN TS. NGUY ỄN TH Ế DƯƠ NG , ThS. VŨ V ĂN NHÂN Tr ường Đại h ọc Duy Tân ThS. TR ẦN KIM NH ẬT Công ty C ổ ph ần Xây d ựng CIENCO5 Mi ền Trung Tóm t ắt: Bài báo trình bày k ết qu ả th ực chuy ển c ủa h ỗn h ợp bê tông trong ống b ơm nghi ệm đo thông s ố bơm c ủa m ột s ố hỗn h ợp bê [1,4,5]. Các nghiên c ứu này ch ủ yếu th ực hi ện tông th ươ ng ph ẩm bao g ồm độ sụt, thông s ố ma bằng ph ươ ng pháp th ực nghi ệm và ch ế tạo, sát gi ữa bê tông và thành ống thép có xét đến chu ẩn hoá thi ết b ị th ực nghi ệm. Vi ệc nghiên c ứu th ời gian l ưu gi ữ vữa bê tông. Trong nghiên c ứu các tính ch ất ma sát này ph ục v ụ tr ực ti ếp cho này, th ể tích h ồ xi m ăng được ch ọn để kh ảo sát vi ệc đánh giá tính d ễ bơm hay khó b ơm c ủa m ột nh ằm đánh giá định l ượng ảnh h ưởng c ủa thông lo ại bê tông [2,3], đồng th ời ph ục v ụ cho vi ệc số này đến các thông s ố bơm. K ết qu ả thí nghi ệm đánh giá áp l ực c ần thi ết để bơm bê tông [1,6,7]. cho th ấy th ể tích h ồ có ảnh h ưởng l ớn đến các Th ực v ậy, các phép đo đã ch ỉ ra r ằng, thông s ố tính ch ất l ưu bi ến và ma sát, đồng th ời t ồn t ại m ột độ sụt không th ể ph ản ánh m ột cách đầy đủ tính ng ưỡng th ể tích h ồ bão hòa. Y ếu t ố th ời gian dễ/khó b ơm c ủa bê tông. Trong m ột s ố nghiên cũng nh ư s ự có m ặt c ủa ph ụ gia ảnh h ưởng đáng cứu g ần đây trên v ật li ệu địa ph ươ ng [5,8], các kể đến các thông s ố bơm, đặc bi ệt là thông s ố tác gi ả kh ảo sát trên nhi ều lo ại c ấp ph ối bê tông ng ưỡng tr ượt ti ếp xúc. Đồng th ời, th ực nghi ệm khác nhau, thay đổi t ỉ lệ nước và xi m ăng, thay cũng ch ỉ ra r ằng phép đo thông s ố ma sát cung đổi th ể tích h ồ [6], thay đổi t ỉ lệ cốt li ệu thô [8] và cấp nh ững thông tin b ổ sung quan tr ọng để đánh ch ỉ ra r ằng, có nh ững c ấp ph ối cho thông s ố độ giá tính d ễ bơm c ủa h ỗn h ợp bê tông. sụt hoàn toàn nh ư nhau, tuy nhiên các thông s ố Từ khóa: thông s ố bơm, độ sụt, ma sát ti ếp ma sát l ại chênh l ệch nhau r ất l ớn. Do đó, trong xúc, ng ưỡng tr ượt, h ằng s ố nh ớt b ề mặt, th ể tích nghiên c ứu này, các tác gi ả ti ếp t ục kh ảo sát ảnh hồ xi m ăng. hưởng c ủa th ể tích h ồ xi m ăng, có xét thời gian lưu v ữa. Th ời gian c ũng là m ột y ếu t ố quan tr ọng 1. M ở đầu vì h ỗn h ợp bê tông th ươ ng ph ẩm thông th ường Trong th ời gian g ần đây, khi nghiên c ứu tính sẽ được tr ộn ở tr ạm tr ộn, sau đó dùng xe v ận công tác c ủa bê tông, ngoài vi ệc quan tâm đến chuy ển đến công tr ường. Vi ệc v ận chuy ển này yếu t ố lưu bi ến thông qua ch ủ yếu là phép đo độ nhi ều lúc s ẽ mất r ất nhi ều th ời gian, đặc bi ệt là sụt, m ột s ố tác gi ả trong và ngoài n ước đã quan công trình thi công trong khu v ực đô th ị ho ặc t ại tâm vi ệc nghiên c ứu tính ch ất ma sát c ủa h ỗn nh ững khu v ực có giao thông khó kh ăn. hợp bê tông khi ch ảy trong ống b ơm c ứng b ằng 2. Thí nghi ệm xác định và tính toán thông s ố bơm thép [1-9]. Tính ch ất ma sát này bao g ồm ng ưỡng tr ượt b ề mặt và h ằng s ố nh ớt b ề mặt, trong đó Nh ư đã trình bày ở trên, thông s ố ma sát bao ng ưỡng tr ượt liên quan đến tính ch ất ì ban đầu gồm (1) ng ưỡng tr ượt ban đầuτ0 , là c ơ s ở tính của bê tông, h ằng s ố nh ớt b ề mặt liên quan đến toán áp lực c ần thi ết ban đầu c ủa piston để đẩy tính ch ất ma sát động, tác động đến v ận t ốc d ịch bê tông b ắt đầu d ịch chuy ển trong ống và (2) h ệ 52 Tạp chí KHCN Xây d ựng – số 2/2016
2. VẬT LI ỆU XÂY D ỰNG – MÔI TR ƯỜNG số nh ớt b ề mặt η , đặc tr ưng cho tính ch ất ti ếp th ức xác định áp l ực b ơm [1] và cho bi ết tính d ễ bơm hay khó b ơm c ủa bê tông. xúc b ề mặt gi ữa bê tông và thành ống b ơm, th ể 2.1 Nguyên lý thí nghi ệm đo thông s ố ma sát hi ện quan h ệ gi ữa l ực b ơm và v ận t ốc b ơm (l ưu lượng b ơm) khi bê tông đã d ịch chuy ển trong Nguyên lý thí nghi ệm, trình t ự, thao tác thí ống. Hai thông s ố ma sát này b ổ sung thêm cho nghi ệm tính toán các thông s ố ma sát và x ử lý k ết thông s ố độ sụt giúp thi ết k ế thành ph ần c ấp ph ối qu ả được trình bày k ỹ trong các tài li ệu [3-5]. Ở cũng nh ư thi ết k ế bơm bê tông. Các thông s ố này đây chúng tôi ch ỉ gi ới thi ệu tóm t ắt nguyên lý. S ự được g ọi là thông s ố bơm bê tông. ti ếp xúc gi ữa bê tông và thành ống b ơm được mô ph ỏng l ại theo s ự ti ếp xúc c ủa m ột ống kim lo ại Ứng su ất tr ượt t ại m ặt ti ếp xúc bê tông – quay đều trong môi tr ường bê tông. S ự quay c ủa thành ống khi bê tông d ịch chuy ển được tính [1- tr ục được t ạo ra và điều khi ển b ằng máy khu ấy 5]: cơ h ọc (hình 1). Máy khu ấy có th ể ghi l ại được τ= τ + ηυ tốc độ quay và mô men xo ắn t ươ ng ứng. T ốc độ 0 (1) trong đó τ (Pa) - ứng su ất tr ượt t ại m ặt ti ếp quay thay đổi theo th ời gian được điều khi ển xúc, (Pa) - ng ưỡng tr ượt ở mặt ti ếp xúc, η bằng ph ần m ềm. Bê tông đựng trong thùng ch ứa τ0 có đường kính 30 cm (hình 1). Xi lanh hình tr ụ (Pa.s/m) - hằng s ố nh ớt, υ (m/s) - vận t ốc tr ượt tươ ng đối gi ữa bê tông và thành ống. Trong bằng thép có đường kính 106 mm, cao 100 mm tr ường h ợp bê tông là dòng ch ảy đều, n ếu xác (hình 1). Các thông s ố của thi ết b ị được tham định được các thông s ố và η thì có th ể xác τ0 kh ảo d ựa trên c ơ s ở các nghiên c ứu trong tài li ệu định được áp l ực b ơm và l ưu l ượng b ơm t ươ ng [3]. K ết qu ả thí nghi ệm thô được x ử lý nhanh ứng. Trong tr ường h ợp không ph ải là dòng ch ảy chóng b ằng ph ần m ềm do tác gi ả vi ết “Pumping đều, các thông s ố này c ũng s ẽ tham gia vào công parameter calculation” [9]. (a) Đầu khu ấy c ơ h ọc (b) Xi lanh quay và thùng (c) Bình ch ứa đầy bê tông và xi lanh ch ứa, bê tông đổ trong bình quay với cao độ đủ ti ếp xúc v ới m ặt dưới xi lanh Hình 1. Bộ dụng c ụ thí nghi ệm đo ma sát ti ếp xúc gi ữa bê tông t ươ i và m ặt ống thép (t ại phòng thí nghi ệm Xây d ựng, Đại h ọc Duy Tân) 2.2 Thí nghi ệm đo độ sụt điểm 0 phút; 30 phút; 60 phút và 90 phút sau khi hoàn thành công tác tr ộn h ỗn h ợp bê tông. Độ sụt h ỗn h ợp bê tông được xác định theo TCVN 3105-93. D ụng c ụ đo là côn Abrams, có 2.3 Thí nghi ệm t ại các m ốc th ời gian kích th ước 203×102×305mm. Ph ươ ng pháp l ấy Nghiên c ứu ti ến hành kh ảo sát thông s ố độ mẫu và chu ẩn b ị mẫu th ử hỗn h ợp bê tông theo sụt và các thông s ố ma sát theo th ời gian, t ại các TCVN 3105:93. H ỗn h ợp bê tông được cho vào th ời điểm 0 phút; 30 phút; 60 phút và 90 phút. Để côn hình nón làm 03 l ớp, m ỗi l ớp 1/3 chi ều cao đảm b ảo s ự chính xác, s ử dụng đồng h ồ bấm côn hình nón, m ỗi l ớp đầm 25 l ần b ằng thanh giây để xác định các m ốc th ời gian, m ốc th ời gian thép tròn φ16. Rút côn hình nón theo chi ều th ẳng ban đầu được ch ọn là th ời điểm hoàn thành công đứng, đảm b ảo m ẫu bê tông không b ị xê d ịch tác tr ộn h ỗn h ợp bê tông. H ỗn h ợp bê tông được trong qua trình rút côn. Đợi cho h ỗn h ợp bê tông lưu v ữa trong thùng máy tr ộn, thùng máy tr ộn sụt, sau khi bê tông ổn định, đo s ự sụt gi ảm theo ph ải được che đậy kín để tránh ảnh h ưởng c ủa chi ều cao so v ới chi ều cao ban đầu. Các m ẫu gió, nhi ệt độ đến h ỗn h ợp bê tông. Tr ước khi ti ến cấp ph ối bê tông được ki ểm tra độ sụt t ại các th ời Tạp chí KHCN Xây d ựng – số 2/2016 53
3. ĐỊA K Ỹ THU ẬT – TR ẮC ĐỊA hành công tác ki ểm tra độ sụt ph ải ti ến hành b ật Các c ấp ph ối được ch ế tạo đảm b ảo ch ất máy cho thùng tr ộn quay trong th ời gian t ừ 1 đến lượng được quy định trong tiêu chu ẩn qu ốc gia 2 phút, để đảm b ảo h ỗn h ợp bê tông thí nghi ệm TCVN 9340-2012 [10]. Có 10 lo ại c ấp ph ối, được được đồng đều. ký hi ệu CP và đánh s ố từ 1 đến 10 (b ảng 1). 3. C ấp ph ối bê tông thí nghi ệm Bảng 1. Các lo ại c ấp ph ối bê tông thí nghi ệm s ử dụng trong nghiên c ứu, tính cho 1 m3 hỗn h ợp bê tông Ph ụ gia X N/X N C Đ Vh Tên c ấp ph ối (lít/100 (kg) (lít) (kg) (kg) (lít) kg X) CP1 420 0,35 147 870 1023 1 287 CP2 420 0,37 155 859 1011 1 296 CP3 420 0,40 168 844 993 1 308 CP4 420 0,45 189 818 963 1 329 CP5 460 0,35 161 836 984 1 314 CP6 460 0,37 170 825 971 1 323 CP7 460 0,40 184 808 951 1 337 CP8 460 0,45 207 780 918 1 360 CP9 500 0,40 200 772 909 1 366 CP10 500 0,50 250 765 900 0 411 Vật li ệu ch ế tạo h ỗn h ợp bê tông thí nghi ệm g ồm: 4. T ổng h ợp k ết qu ả thí nghi ệm - Xi m ăng PCB40, nhãn th ươ ng m ại Kim Bảng t ổng h ợp k ết qu ả thí nghi ệm được trình bày Đỉnh, đảm b ảo các yêu c ầu theo TCVN 6260- ở bảng 2. B ảng này trình bày 3 thông s ố là độ 2009 [12]; sụt, ng ưỡng tr ượt b ề mặt và h ằng s ố nh ớt b ề mặt - Cát vàng có mô đun độ lớn Mdl = 2,9, đảm ở 4 th ời điểm thí nghi ệm l ần l ượt là: 0 phút, 30 bảo các yêu c ầu theo TCVN 7570-2006 [11]; phút, 60 phút và 90 phút sau khi tr ộn. - Đá d ăm lo ại 0,5×1 và 1×2, đảm b ảo các yêu Kết qu ả từ bảng trên được bi ến đổi và bi ểu cầu theo TCVN 7570-2006 [11]; di ễn ở hình 2, s ự bi ến đổi c ủa ba thông s ố theo th ời gian, trong đó tr ục tung là t ỉ lệ gi ữa thông s ố - Ph ụ gia Sika Plast 257, hàm l ượng 1.0 ở th ời điểm thí nghi ệm sau so v ới th ời điểm ban lít/100 kg xi m ăng. Riêng đối v ới c ấp ph ối CP10, đầu. Trên hình này, hai chu ỗi d ữ li ệu được trình là c ấp ph ối đối ch ứng không s ử dụng ph ụ gia; bày: d ữ li ệu th ứ nh ất là trung bình c ủa các c ấp - Nước s ạch. ph ối t ừ CP1 đến CP9, là cấp ph ối có ph ụ gia. Bảng 2. Kết qu ả thí nghi ệm Th ời gian l ưu v ữa bê tông Lo ại BT Thông s ố 00 phút 30 phút 60 phút 90 phút SN (cm) 12 10,50 8,50 5 τ CP1 0 (Pa) 61,55 87,42 75,95 100,79 η (Pa.s/m) 991 1036 1148 1324 SN (cm) 16,50 15 13 10 τ CP2 0 (Pa) 46,24 62,52 49,05 78,35 η (Pa.s/m) 781 829 911 1152 SN (cm) 17 16 15 12,50 τ CP3 0 (Pa) 36,35 47,66 34,03 61,52 η (Pa.s/m) 673 718 738 959 SN (cm) 21 19,5 18 16 τ CP4 0 (Pa) 25,77 38,87 27,14 47,29 η (Pa.s/m) 516 560 589 776 CP5 SN (cm) 19 18 16,5 14,50 54 Tạp chí KHCN Xây d ựng – số 2/2016
4. VẬT LI ỆU XÂY D ỰNG – MÔI TR ƯỜNG τ 0 (Pa) 29,37 41,18 29,77 52,49 η (Pa.s/m) 572 603 668 825 SN (cm) 20 19 18 16 τ CP6 0 (Pa) 25,95 39,02 27,33 47,92 η (Pa.s/m) 522 557 593 764 SN (cm) 21,5 20 19 17,5 τ CP7 0 (Pa) 20,74 32,28 23,02 42,03 η (Pa.s/m) 389 475 507 684 SN (cm) 22 21 20 19 τ CP8 0 (Pa) 20,21 27,73 21,48 39,67 η (Pa.s/m) 381 429 466 639 SN (cm) 22 21,5 20,5 19 τ CP9 0 (Pa) 18,96 25,51 19,71 36,49 η (Pa.s/m) 376 396 449 604 SN (cm) 7 6 4 1 τ CP10 0 (Pa) 48,13 53,52 64,07 98,66 η (Pa.s/m) 626 648 661 828 Chu ỗi d ữ li ệu th ứ hai là c ấp ph ối CP10, lít/100 kgX được quan sát th ấy có xu h ướng không có ph ụ gia. Đối v ới độ sụt, khi không có tăng ở th ời điểm 30 phút, gi ảm ở th ời điểm 60 ph ụ gia thì độ sụt c ủa CP10 ch ỉ là 7 cm ở th ời phút và sau đó t ăng l ại ở th ời điểm 90 phút. điểm sau khi tr ộn và đồng th ời gi ảm nhanh Sự bi ến đổi này có th ể gi ải thích do tác d ụng theo th ời gian so v ới các h ỗn h ợp bê tông có theo th ời gian c ủa ph ụ gia, trong đó th ời điểm sử dụng ph ụ gia (hình 2a). Đối v ới h ỗn hợp có 60 phút có th ể là th ời điểm mà ph ụ gia có tác sử dụng ph ụ gia, nhi ều c ấp ph ối thí nghi ệm có dụng m ạnh nh ất làm gi ảm s ức kháng tr ượt độ sụt gi ảm m ạnh b ắt đầu t ừ th ời điểm 60 phút tĩnh c ủa h ỗn h ợp. Thông s ố ng ưỡng tr ượt ban đến 90 phút. T ươ ng ứng v ới độ gi ảm c ủa độ đầu c ủa h ỗn h ợp là nhân t ố đặc tr ưng cho độ ì sụt là s ự tăng c ủa h ằng s ố nh ớt (hình 2c). S ự ban đầu c ủa bê tông đối v ới thành ống thép, tăng này th ể hi ện ở cả cấp ph ối có ph ụ gia và sẽ ảnh h ưởng đến l ực đẩy ban đầu c ần thi ết cấp ph ối không có ph ụ gia. Đối v ới các c ấp để bê tông b ắt đầu chuy ển động trong ống ph ối t ừ CP1 đến CP9, quy lu ật thay đổi trung bơm, t ức là ảnh h ưởng đến áp l ực b ơm ban bình c ủa các thông s ố theo th ời gian có th ể đầu. Khi bê tông đã d ịch chuy ển thì h ằng s ố xấp x ỉ bằng các đường b ậc 2 v ới h ệ số tươ ng nh ớt b ề mặt l ại là thông s ố ảnh h ưởng và quan R2 gần b ằng 1. Tuy nhiên, đối v ới thông quy ết định đến l ưu l ượng b ơm khi có m ột l ực số ng ưỡng tr ượt (hình 2b), chúng ta quan sát đẩy c ố định. S ự thay đổi c ủa ng ưỡng tr ượt th ấy có s ự khác bi ệt gi ữa h ỗn h ợp s ử dụng khác v ới quy lu ật thay đổi c ủa độ sụt cho th ấy ph ụ gia và không s ử dụng ph ụ gia (CP10). nếu ch ỉ sử dụng thông s ố độ sụt thì không Ng ưỡng tr ượt c ủa h ỗn h ợp không s ử dụng ph ản ánh h ết được tính d ễ/khó b ơm c ủa bê ph ụ gia t ăng d ần theo th ời gian, trong khi đó tông c ũng nh ư định l ượng được áp l ực b ơm ng ưỡng tr ượt c ủa h ỗn h ợp s ử dụng ph ụ gia 1 cần thi ết. Hình 2. Thay đổi c ủa các thông s ố bơm theo th ời gian. (a) Đột s ụt. (b) Ng ưỡng tr ượt. (c) H ằng s ố nh ớt b ề mặt Tạp chí KHCN Xây d ựng – số 2/2016 55
5. ĐỊA K Ỹ THU ẬT – TR ẮC ĐỊA Hình 3. Thay đổi c ủa các thông s ố bơm theo th ời gian. (a) Đột s ụt. (b) Ng ưỡng tr ượt. (c) H ằng s ố nh ớt b ề mặt Nếu bi ểu di ễn t ất c ả các thông s ố ở bảng 2 v ề kh ảo sát) nên thay đổi c ủa độ sụt c ũng s ẽ gây ra mối quan h ệ gi ữa độ sụt và h ằng s ố nh ớt b ề mặt, sự thay đổi đáng k ể về ng ưỡng tr ượt. Ví d ụ nh ư chúng ta được k ết qu ả ở hình 3. T ừ kết qu ả ở trong th ực t ế phép đo độ sụt cho phép sai s ố là hình 3, x ấp x ỉ quan h ệ gi ữa độ sụt và h ằng s ố ±2 cm thì sai s ố này kéo theo sai s ố của thông nh ớt b ằng ph ươ ng trình xu h ướng (th ể hi ện trên số η tính được t ừ ph ươ ng trình ở hình 3 là ±116 bi ểu đồ), trong đó y bi ểu th ị giá tr ị η , x bi ểu th ị độ Pa.s/m. sụt và R 2 là h ệ số tươ ng quan th ể hi ện tính chính 5. Ảnh h ưởng c ủa th ể tích h ồ xi m ăng, hàm xác c ủa đường xu h ướng so v ới các điểm th ực lượng xi m ăng và th ời gian nghi ệm. H ệ số xác định R 2 gần b ằng 1 t ức là ph ươ ng trình xu h ướng mô t ả khá chính xác các 5.1 Ảnh h ưởng c ủa th ể tích h ồ xi m ăng điểm th ực nghi ệm, hay có th ể nói các điểm thí Th ể tích hồ xi m ăng đóng vai trò quan tr ọng nghi ệm t ập trung sát xung quanh đường x ấp x ỉ. đối v ới tính d ễ dịch chuy ển c ủa h ỗn h ợp bê tông Từ đó có th ể kết lu ận r ằng các m ối quan h ệ này trong ống b ơm. Đại l ượng này có ảnh h ưởng rõ không ph ụ thu ộc vào y ếu t ố th ời gian. nét đến các thông s ố bơm. Các thông tin và quan h ệ ở hình 3 có ý ngh ĩa Hình 4 bi ểu th ị mối quan h ệ gi ữa các thông s ố quan tr ọng trong vi ệc ước l ượng giá tr ị của h ằng bơm và th ể tích h ồ xi m ăng theo th ời gian. S ự số nh ớt b ề mặt và ng ưỡng tr ượt khi bi ết được giá tăng, giảm c ủa các thông s ố độ sụt đều di ễn ra tr ị của độ sụt. Tuy nhiên m ối quan h ệ này ch ưa nhanh khi th ể tích h ồ thay đổi t ừ 280 đến 330 được kh ẳng định s ẽ đúng cho t ất c ả các tr ường ( l/1m 3 bê tông). Đến ng ưỡng này, s ự thay đổi hợp khác nhau. C ần thi ết ph ải ki ểm ch ứng thêm của các thông s ố bơm di ễn ra ch ậm h ơn khi t ăng bằng nh ững thí nghi ệm trên các h ỗn h ợp bê tông th ể tích h ồ. Ngh ĩa là c ũng có m ột th ể tích h ồ “bão khác nhau và c ũng c ần chú ý khi s ử dụng trong hòa” mà ở đó, vi ệc t ăng s ẽ có r ất ít tác d ụng. K ết thi ết k ế chi ti ết. Th ực v ậy, t ồn t ại nh ững điểm c ục qu ả tính toán c ũng cho th ấy, theo th ời gian, khi bộ mà ở đó v ới cùng m ột độ sụt nh ưng có nhi ều Vh càng l ớn thì s ự suy gi ảm c ủa độ sụt theo th ời η giá tr ị tươ ng ứng, ví d ụ đối v ới độ sụt SN = gian c ũng gi ảm. Trong ph ạm vi thí nghi ệm c ủa 19.0 cm, s ự thay đổi c ủa η được ghi nh ận t ừ 507 nghiên c ứu, các c ấp ph ối bê tông có V h lớn h ơn η đến 604 Pa.s/m. H ơn n ữa, chú ý r ằng thông s ố 330 ( l/1m 3 bê tông), độ sụt c ủa h ỗn h ợp bê tông trên tr ục tung có biên độ rất l ớn, t ừ 400 cho đến ở các th ời điểm 60 phút và 90 phút duy trì được gần 1400 Pa.s/m ( đối v ới bê tông trong mi ền là khá l ớn (SN l ớn h ơn 17,5cm). 56 Tạp chí KHCN Xây d ựng – số 2/2016
6. ĐỊA K Ỹ THU ẬT – TR ẮC ĐỊA ệ ữ ố ơ ể ồ ă l 3 Hình 4. Quan h gi a các thông s b m và th tích h xi m ng Vh ( /1m bê tông). (a) Độ sụt; (b) Ng ưỡng tr ượt; (c) H ằng s ố nh ớt b ề mặt Đối v ới thông s ố ng ưỡng tr ượt, hình 4b cho 21,62 đến 48,12Pa ; η từ 477 đến 787 Pa.s/m), th ấy thông s ố này gi ảm nhanh và có cùng xu so v ới h ỗn h ợp bê tông có th ể tích h ồ xi m ăng l hướng v ới h ằng s ố nh ớt b ề mặt (hình 4c). S ự th ấp Vh < 290 (c ấp ph ối CP1) s ự khác bi ệt v ề gi ảm c ũng gi ảm khi th ể tích h ồ bằng 330 lít. tỉ lệ của các thông s ố τ 0 và η lần l ượt là 64 - 74% và 54 - 62%. Nh ư v ậy có th ể th ấy th ể tích Độ sụt t ăng và các thông s ố ma sát có xu hồ xi m ăng V có tác động đến s ự thay đổi c ủa hướng gi ảm khi th ể tích h ồ xi m ăng t ăng lên, điều h τ lớn h ơn so v ới s ự thay đổi c ủa thông s ố η . này là logic vì th ể tích h ồ xi m ăng t ăng lên t ức là 0 màng v ữa bao b ọc c ốt li ệu c ũng s ẽ dày h ơn, giúp Mặt khác, k ết qu ả thí nghi ệm c ũng cho th ấy cho các h ạt c ốt li ệu d ễ tr ượt lên nhau và h ỗn h ợp rằng, có m ột ng ưỡng bão hòa c ủa th ể tích h ồ là bê tông d ễ tr ượt trong lòng ống b ơm, ma sát gi ữa từ đó tr ở đi, vi ệc t ăng th ể tích h ồ không còn tác bê tông và ống b ơm s ẽ gi ảm đi. dụng làm gi ảm ma sát. C ụ th ể trong tr ường h ợp này, th ể tích h ồ V =340 l được coi là ng ưỡng l 3 h Khi th ể tích h ồ xi m ăng th ấp (d ưới 290 /1m bão hòa vì sau đó, s ự bi ến đổi c ủa thông s ố ma bê tông) các thông s ố ma sát c ủa lo ại bê tông sát là không đáng k ể. Nh ư v ậy có th ể th ấy khi th ể bơm thí nghi ệm đo được có giá tr ị khá l ớn (c ấp tích h ồ xi m ăng đủ lớn để tạo ra màng v ữa đủ ph ối CP1, τ 0 từ 61,55 đến 100,79 Pa; η từ 991 dày để bao b ọc các h ạt c ốt li ệu, giúp các h ạt c ốt đến 1324 Pa.s/m), t ức là h ỗn h ợp bê tông khó li ệu d ễ dàng chuy ển động, tr ượt trong thành ống bơm h ơn. bơm thì t ăng thêm th ể tích h ồ xi m ăng không ph ải là gi ải pháp hi ệu qu ả để gi ảm ma sát bê tông v ới Khi th ể tích h ồ xi m ăng t ăng đến 360 l/1m 3 thành ống b ơm. bê tông, lúc này giá tr ị các thông s ố ma sát đo 5.2 Ảnh h ưởng c ủa hàm l ượng xi m ăng được gi ảm đi khá nhi ều (c ấp ph ối CP9, τ 0 từ Tạp chí KHCN Xây d ựng – số 2/2016 57
7. ĐỊA K Ỹ THU ẬT – TR ẮC ĐỊA Hình 5. Quan h ệ gi ữa các thông s ố bơm và th ể tích h ồ xi m ăng (a) Ng ưỡng tr ượt. (b) H ằng s ố nh ớt b ề mặt có xét đến hàm l ượng xi m ăng (minh h ọa cho th ời điểm 0 phút và 30 phút) Bi ểu đồ hình 5 th ể hi ện quan h ệ gi ữa các a. Vi ệc t ăng th ể tích h ồ xi m ăng s ẽ làm gi ảm thông s ố bơm và th ể tích h ồ xi m ăng theo y ếu t ố đáng k ể ma sát gi ữa h ỗn h ợp bê tông v ới thành hàm l ượng xi m ăng, có th ể th ấy hai hàm l ượng xi ống b ơm. Có m ột ng ưỡng bão hòa c ủa th ể tích măng trong nghiên c ứu này (420 kg và 460 kg hồ mà t ừ đó, vi ệc t ăng th ể tích h ồ sẽ không làm X/1m 3 bê tông) d ường nh ư ảnh h ưởng không gi ảm ma sát thành. nhi ều đến các tính ch ất l ưu bi ến và ma sát c ủa b. Th ời gian có tác động m ạnh đến các thông s ố hỗn h ợp bê tông mà là th ể tích h ồ. Ở các hình độ sụt, ma sát v ới quy lu ật khó xác định, s ự thay 5(a) và 5(b), chúng ta xét d ữ li ệu thí nghi ệm ở hai đổi c ủa thông s ố ma sát có th ể khác v ới s ự bi ến th ời điểm 0 phút và 30 phút. Nh ận th ấy r ằng đổi c ủa thông s ố độ sụt theo th ời gian khi có thêm đường có giá tr ị xi m ăng cao thì n ằm ở dưới (t ức yếu t ố ph ụ gia. Nh ư v ậy thông s ố độ sụt s ẽ không đủ để đánh giá tính d ễ bơm c ủa bê tông. là v ới cùng m ột th ể tích h ồ thì hàm l ượng xi m ăng c. Hàm l ượng xi m ăng, nhân t ố ch ủ yếu t ạo nên nhi ều s ẽ làm cho bê tông d ễ bơm h ơn). Tuy th ể tích h ồ cùng v ới n ước là y ếu t ố ch ủ yếu làm nhiên ở đây ta th ấy s ự khác nhau không nhi ều suy gi ảm ma sát gi ữa h ỗn h ợp bê tông với thành gi ữa các giá tr ị này. Xu h ướng bi ến đổi c ủa ống b ơm. ng ưỡng tr ượt và b ề mặt là g ần nh ư nhau theo d. Một vài g ợi ý có th ể rút ra cho vi ệc thi ết k ế cấp th ể tích h ồ, m ặc dù không cùng hàm l ượng xi ph ối bê tông b ơm nh ư sau: măng. - Đối v ới c ấp ph ối h ỗn h ợp bê tông không yêu 6. K ết lu ận cầu cao v ề cường độ, gi ải pháp h ợp lý để làm Trong nghiên c ứu này, máy khu ấy c ơ điện t ử gi ảm các thông s ố ma sát là điều ch ỉnh N/X theo được s ử dụng để th ực hi ện phép đo các thông s ố hướng t ăng d ần. ma sát, đồng th ời thông s ố độ sụt được đo b ằng - Đối v ới h ỗn h ợp bê tông có yêu c ầu cao v ề côn Abram truy ền th ống. Thí nghi ệm theo th ời cường độ, thì gi ải pháp h ợp lý để làm gi ảm các gian t ừ ngay sau khi tr ộn đến th ời điểm 90 phút, thông s ố ma sát là t ăng hàm l ượng xi m ăng k ết là th ời điểm mà bê tông được l ưu gi ữ trong quá hợp v ới vi ệc t ăng t ỉ lệ N/X ở một m ức độ vừa trình v ận chuy ển t ừ tr ạm tr ộn đến công tr ường. ph ải. Qua nghiên c ứu trên 10 c ấp ph ối, xét ở 4 m ốc Lời c ảm ơn: Bài báo này được th ực hi ện trong th ời gian, xét ở góc độ thay đổi th ể tích h ồ xi khuôn kh ổ đề tài NCKH c ấp B ộ, theo quy ết định măng và hàm l ượng xi m ăng, có xét đến y ếu t ố số 238/Q Đ-BGD ĐT ngày 21/01/2016. Các tác gi ả ph ụ gia, rút ra m ột s ố kết lu ận nh ư sau: xin bày t ỏ sự cảm ơn chân thành. 58 Tạp chí KHCN Xây d ựng – số 2/2016
8. ĐỊA K Ỹ THU ẬT – TR ẮC ĐỊA TÀI LI ỆU THAM KH ẢO Identified Tribological Parameters. Advances in Materials Science and Engineering [1] Kaplan, Denis (2000), Pompage des Bétons Volume 2014, (B ơm bê tông – Ti ếng Pháp) , Etudes et recherches des laboratoires des Ponts et Chaussées, vol. 36. ISBN : 2-7208-2010-5. [7] Dimitri Feys, Kamal H. Khayat, Aurelien Perez- Schell, Rami Khatib (2005), Prediction of [2] Chapdelaine, Fédéric. (2007), Étude pumping pressure by means of new tribometer fondamentale et pratique sur le pompage du for highly-workable concrete, Cement and béton ( Lu ận v ăn Ti ến s ỹ), Faculté des études Concrete Composites, Volume 57, March, supérieures de l'Université Laval, Canada. Pages 102-115, ISSN 0958-9465. [3] T.T. Ngo, (2009), Influence de la composition des bétons sur les paramètres de pompage et [8] Vũ V ăn Nhân , Nguy ễn Th ế Dươ ng (2015) , Ảnh validation d’un modèle de prévision de la hưởng c ủa t ỉ lệ cốt li ệu đến tính ch ất ma sát constrainte visqueuse (Lu ận v ăn Ti ến s ỹ), gi ữa bê tông và thành ống b ơm theo th ời gian, Laboratoire de Mécanique et Matériaux du Tạp chí Khoa h ọc và Công ngh ệ Xây d ựng - Génie Civil (L2MGC), Universite de Cergy – Vi ện KHCN Xây d ựng, s ố 4 (171), ISSN 1859- Pontoise, France. 1566, 48-56p. [4] T.T. Ngo, E.H. Kadri, R. Bennacer, F. Cussigh [9] Nguy ễn Th ế D ươ ng (2015) , Ph ần m ềm (2010), Use of tribometer to estimate interface “Pumping Parameters Calculation” tính toán friction and concrete boundary layer composition thông s ố ma sát bê tông t ươ i - thành ống during the fluid concrete pumping, Construction thép , Tạp chí Khoa h ọc Công ngh ệ Duy Tân (2) and Building Materials, Volume 24, Issue 7, 15, tháng 6, trang 69-75. July, Pages 1253-1261, ISSN 0950-0618. [10] TCVN 9340:2012, Hỗn h ợp bê tông tr ộn s ẵn – [5] Đỗ V ũ Th ảo Quyên, Nguy ễn Th ế D ươ ng , Hu ỳnh Yêu c ầu c ơ b ản đánh giá ch ất lượng và nghi ệm Qu ốc Minh Đức, Phan Đình Tho ại (2004). Thí thu, Tiêu chu ẩn Vi ệt Nam. nghi ệm đo các thông s ố ma sát ti ếp xúc bê tông [11] TCVN 7570 : 2006. Cốt li ệu cho bê tông và v ữa và thành ống b ơm. T ạp chí Khoa h ọc Công - yêu c ầu k ỹ thu ật. ngh ệ Duy Tân,tháng 11, trang 70-75. [12]TCVN 6260 : 2009. Xi m ăng poóc l ăng h ỗn h ợp [6] Chanh-Trung Mai, El-Hadj Kadri, Tien-Tung - yêu c ầu k ỹ thu ật. Ngo, Abdelhak Kaci, and Mustapha Riche Ngày nh ận bài:01/7/2016. (2004). Estimation of the Pumping Pressure from Concrete Composition Based on the Ngày nh ận bài s ửa l ần cu ối: 30/5/2016. Tạp chí KHCN Xây d ựng – số 2/2016 59