LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu riêng của tôi.
Các số liệu, kết quả thí nghiệm, tính toán nêu trong luận văn là trung thực và
chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Đà Nẵng, ngày 14 tháng 02 năm 2019
Tác giả luận văn
Nguyễn Văn Vinh
ẢNH HƯỞNG CỦA TỈ LỆ NƯỚC/XI MĂNG
LÊN MA SÁT VỚI THÀNH ỐNG BƠM THEO THỜI GIAN
Học viên: Nguyễn Văn Vinh
Mã số: 8580201
Khóa: 34
Chuyên ngành: Kỹ thuật XDCT DD & CN
Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN
Tóm tắt – Ma sát ở bề mặt tiếp xúc giữa bê tông và thành ống bơm sẽ quyết định "khả
năng bơm" của một bê tông. M ột thiết bị đo ma sát chuyên dùng được sử dụng để đo
ma sát này. Luận văn trình bày nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ Nước/Xi măng lên ma
sát giữa bê tông với thành ống bơm theo thời gian. Các phép đo cũng đã được thực
hiện để định lượng ảnh hưởng của yếu tố thời gian và tỉ lệ Nước/Xi măng lên ma sát
giữa bê tông với thành ống bơm và khả năng bơm. Các kết quả thu được trong nghiên
cứu này cũng phù hợp với các số liệu từ các nhóm nghiên cứu khác cùng lĩnh vực này .
Từ khóa – áp lực bơm; thiết bị đo ma sát; hằn g số nhớt; ngưỡng trượt; thời gian lưu
vữa
THE INFLUENCE OF WATER/CEMENT RATIO
TO FRICTION BETWEEN CONCRETE BULK AND PIPE WALL
BY THE TIME
Abstract – "Pumpability" of freshly-mixed concrete is mostly governed by friction at
the interface between concrete bulk and pipe wall. This friction can be measured by
motorized tribometers. This research thesis aims at studying of water/cement ratio to
friction between concrete bulk and pipe wall by the time. A series of frictional
measurements has been conducted to investigate the influence of time and
water/cement ratio to interface friction and pumpability. All obtained results in this
study are also matched with selected data from other researching groups in the world.
Key words – pumping pressure, tribometer, viscous constant, interface yield stress,
time.
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.........................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu ...........................................................................................2
3. Đối tượng nghiên cứu .........................................................................................3
4. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................3
5. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................3
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................3
7. Cấu trúc luận văn ................................................................................................3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BƠM BÊ TÔNG ...........................5
1.1. Công nghệ bơm bê tông và các yếu tố ảnh hưởng lên khả năng bơm của bê tông ............5
1.1.1. Công nghệ bơm bê tông ................................................................................6
1.1.2. Ưu và nhược điểm của kỹ thuật bơm bê tông.............................................11
1.2. Các thông số ảnh hưởng đến dòng chảy của bê tông trong ống bơm .....................13
1.2.1. Trạng thái lưu biến - phép đo thông số lưu biến của vữa bê tông ..............14
1.2.2. Thông số ma sát - phép đo thông số ma sát ................................................18
1.3. Phương pháp dự tính khả năng bơm .......................................................................23
1.4. Kết quả nghiên cứu gần đây - đặt vấn đề cần nghiên cứu - kết luận chương .........24
1.4.1. Kết quả nghiên cứu gần đây .......................................................................24
1.4.2. Đặt vấn đề nghiên cứu - Kết luận chương ..................................................25
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU, THIẾT BỊ & CHƯƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM ........27
2.1. Vật liệu sử dụng để chế tạo bê tông .......................................................................27
2.1.1. Xi măng.......................................................................................................27
2.1.2. Cát ...............................................................................................................28
2.1.3. Đá................................................................................................................29
2.1.4. Nước............................................................................................................29
2.1.5. Phụ gia ........................................................................................................29
2.2. Thiết bị thí nghiệm .................................................................................................30
2.2.1. Thiết bị đo ma sát (tribomètre) ...................................................................30
2.2.2. Máy trộn bê tông .........................................................................................35
2.2.3. Phép đo độ sụt bằng côn Abrams ...............................................................36
2.2.4. Máy nén mẫu bê tông .................................................................................37
2.3 Chương trình thí nghiệm .........................................................................................37
2.4. Kết luận chương 2 ..................................................................................................38
CHƯƠNG 3. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ...........................................39
3.1. Kết quả của chương trình thí nghiệm .....................................................................39
3.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ nước/xi măng lên ma sát với thành ống bơm theo thời gian .........40
3.2.1. Tổng hợp kết quả nghiên cứu liên quan .....................................................40
3.2.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ Nước/Xi măng lên ma sát với thành ống bơm theo thời
gian ................................................................................................................................41
3.3. Kết luận chương .....................................................................................................47
KẾT LUẬN ..................................................................................................................49
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................50
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (Bản sao)
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
Tên bảng
bảng
Trang
2.1.
Đặc trưng của xi măng poóc lăng hỗn hợp PCB40
27
2.2.
Đặc trưng của cát thô - phương pháp thử
28
2.3.
Đặc trưng của đá - phương pháp thử
29
2.4.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
Cấp phối bê tông nghiên cứu theo thông số tỉ lệ nước/xi
măng
Ảnh hưởng của tỉ lệ Nước/Xi măng lên thông số ma sát theo
thời gian
Cường độ chịu nén R 28 của bê tông B2 theo thời gian lưu
vữa
Ảnh hưởng của tỉ lệ Nước/Xi măng lên thông số ma sát theo
Bảng so sánh kết quả cường độ chịu nén R 28 theo thời gian
lưu vữa mẫu B2-0.45 với kết quả của
38
39
40
40
46
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Số hiệu
Tên hình
hình
Trang
1.
Mô hình dòng chảy của bê tông trong ống bơm.
1
2.
Cấu tạo thiết bị đo ma sát và quy trình vận hành:
2
1.1.
Một số công trình cao tầng ở các đô thị lớn
5
1.2.
Công nghệ thi công bơm bê tông
6
1.3.
Công nghệ bơm bê tông dạng di động
7
1.4.
Công nghệ bơm bê tông dạng cố định
8
1.5.
Nguyên tắc hoạt động của một máy bơm với hai piston
(Putzmeister)
8
1.6.
Nguyên tắc hoạt động của một máy bơm kiểu rotor (Putzmeister)
9
1.7.
Kẹp nối
9
1.8.
Hộp số và khuỷu tay
10
1.9.
Vòi bơm bê tông
10
1.10.
Trái: trạng thái bê tông khi bị nghẽn, phải: trạng thái khi bê
tông trượt trong ống bơm
12
1.11.
Bê tông ít linh động (hình trái) và linh động (hình phải)
13
1.12.
Các trạng thái dòng chảy bê tông trong ống bơm
14
1.13.
Đóng góp của từng pha vào ứng suất cắt của hỗn hợp vữa bê
tông
15
1.14.
Các trạng thái lưu biến của vữa bê tông tươi
16
1.15.
Một số thiết bị đo thông số lưu biến của vữa bê tông
18
Thiết bị đo ma sát của Kaplan: (a) Các bộ phận cấu thành; (b)
1.16.
tribomètre ở trạng thái rỗng; (c) tribomètre lấp đầy vữa bê
19
tông
1.17.
Sơ đồ nguyên lý của thiết bị [CHAPDELAINE 2007]
20
1.18.
Hình tổng quan thiết bị đo trước và trong khi quay xy lanh
20
Số hiệu
Tên hình
hình
Trang
trong bê tông [CHAPDELAINE 2007]
1.19.
Thiết bị đo ma sát phát triển bởi [NGO 2009]
21
1.20.
Thiết bị đo áp lực bơm phát triển bởi [B EST et al. 1960]
22
1.21.
Thiết bị đo áp lực bơm phát triển bởi [MORINAGA 1973]
22
1.22.
Mô hình dự tính áp lực bơm bởi [KAPLAN 2000]
23
2.1.
Thiết bị đo ma sát - Tribomètre
30
Cấu tạo thiết bị đo ma sát và quy trình vận hành: (a) cấu tạo
2.2.
thiết bị ; (b) bước đo thứ nhất; (c) bước đo thứ hai theo [NGO
31
et al. 2010]
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.
Biểu đồ mức vận tốc xoay xy lanh
Sự tiến triển của tốc độ áp đặt lên xy lanh và số đo momen
xoắn theo thời gian
Hình ảnh thực tế thí nghiệm đo ma sát
Sự tiến triển của tốc độ áp đặt lên xy lanh và số đo momen
xoắn theo thời gian
Khai thác kết quả từ phép đo ma sát: (a) kết quả đo; (b) kết
quả tính
31
32
33
33
34
2.8.
Máy trộn bê tông tư do loại nghiên đổ 300 lít
35
2.9.
Phép đo độ sụt bằng côn Abrams
36
2.10.
Thí nghiệm nén mẫu bê tông
37
2.11.
Biện pháp che chắn hạn chế mất nước theo thời gian
38
Quan hệ giữa thông số ma sát và tỉ lệ Nước/Xi măng theo
3.1.
[HẢI 2016] a) Sự tiến triển của hằng số nhớt; (b) Sự tiến
triển của ngưỡng trượt
3.2.
Sự biến thiên của độ sụt vữa bê tông theo thời gian lưu vữa và
tỉ lệ nước/xi măng
41
Số hiệu
Tên hình
hình
Trang
Quan hệ thông số ma sát theo tỉ lệ Nước/Xi măng ở thời điểm
3.3.
t =0 phút (a) Sự tiến triển của ngưỡng trượt ; (b) Sự tiến triển
42
của hằng số nhớt
Quan hệ thông số ma sát theo thời gian lưu vữa và tỉ lệ
3.4.
Nước/Xi măng (a) Sự tiến triển của ngưỡng trượt ; (b) Sự tiến
44
triển của hằng số nhớt
3.5.
3.6.
Cường độ chịu nén R28 theo thời gian lưu vữa mẫu B2 -0.45
So sánh kết quả cường độ chịu nén R28 theo thời gian lưu vữa
mẫu B2 -0.45 với kết quả của [NHAT 2017]
46
47
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Công nghệ bơm bê tông hiện được sử dụng rộng rãi trong thi công xây dựng
công trình, kỹ thuật này mang lại nhiều lợi thế hơn hẳn so với các kiểu truyền thống,
nhất là khi quy mô kích thước công trình càng lớn, thời gian thi công ngắn.
Bê tông được xem là có khả năng bơm được đòi h ỏi phải có độ linh động cần
thiết. Các thông số chính ảnh hưởng đến khả năng bơm bê tông có thể được chia
thành:
Thông số liên quan điều kiện công trường (loại bơm sử dụng, kích cỡ, chiều
dài, vật liệu làm ống bơm, lưu lượng yêu cầu...).
Và thông số liên quan đến kỹ thuật bơm (thành phần cấp phối, độ nhớt bê
tông,…).
Nói chung, các thông số liên quan đến điều kiện công trường gần như đã đư ợc
xác định trước, vì vậy áp lực bơm chủ yếu phụ thuộc vào các thông số liên quan đến
kỹ thuật bơm.
Hình 1. Mô hình dòng chảy của bê tông trong ống bơm.
Các nghiên cứu trước đây đã ch ỉ rõ: sự chuyển động của dòng bê tông trong ống
bơm là nhờ vào một lớp biên tạo ra ở bề mặt tiếp xúc giữa bê tông và thành ống bơm
như trong Hình 1. Các đ ặc tính lưu biến của lớp biên này còn đư ợc gọi là các thông số
ma sát - hay thông số bề mặt (gồm hằng số nhớt và ngưỡng ứng suất cắt giao diện gọi tắt là ngưỡng trượt 0t), và khả năng bơm của một bê tông phụ thuộc chính bởi các
thông số ma sát này.
Các thông số ma sát được đo bởi thiết bị đo ma sát như Hình 2. Ngư ỡng trượt 0t
đặc trưng cho tính ì c ủa dòng bê tông trong ống bơm, ngưỡng trượt càng lớn nghĩa là
cần phải có một áp lực bơm ban đầu lớn để có thể khởi động dòng bê tông dịch chuyển
trong ống bơm. Hằng số nhớt đặc trưng cho tính ì c ủa bê tông khi bê tông đã dịch
chuyển trong ống, thông số này càng nhỏ thì bê tông càng dễ dịch chuyển trong ống
bơm hay nói cách khác là dễ bơm.
2
Máy khuấy
Lớp biên
Lớp biên
Xy lanh
Thùng chứa
Bê tông
Bê tông
(a)
(b)
(c)
Hình 2. Cấu tạo thiết bị đo ma sát và quy trình v ận hành:
(a) cấu tạo thiết bị ; (b) bước đo thứ nhất; (c) bước đo thứ hai
Nghiên cứu xác định ảnh hưởng của các thông số thành phần của cấp phối vữa bê
tông lên ma sát ở giao diện tiếp xúc ngoài việc giúp dự tính khả năng bơm của một bê
tông mà còn cho phép xác định các xu hướng tiến triển của các thông số này khi thay
đổi thông số thành phần/cấp phối vữa bê tông.
Một số nghiên cứu trước đây đã đ ề cập đến ảnh hưởng của các thông số thành
phần cấp phối lên thông số ma sát, tuy nhiên chưa xem xét đến yếu tố thời gian, trong
khi đó thực tế công trường có những vấn đề kỹ thuật cần giải quyết nhiều khi là bất
khả kháng... dẫn đến thời gian chờ/ thời gian thi công bê tông bị kéo dài. Vấn đề này,
ngoài việc phải đảm bảo tuân thủ thời gian thi công nhỏ hơn thời gian ninh kết của vữa
bê tông theo quy định, nó còn ảnh hưởng đến độ linh động của vữa bê tông (do mất
nước, do tính chất của vữa bê tông thay đổi trong quá trình ninh kết...) kéo theo việc
ảnh hưởng đến quá trình thi công bơm bê tông.
Ở Việt Nam hiện nay, lĩnh vực nghiên cứu về thuộc tính lưu biến của vữa bê tông
nói chung và các thông số ma sát của quá trình bơm bê tông chưa thực sự được chú
trọng đúng mức. Do đó, trong thực tế các phương pháp xử lý thuận tiện cho thi công
lại ít nhiều ảnh hưởng đến chất lượng bê tông.
Đã có một nghiên cứu về “Ảnh hưởng của hồ xi măng lên ma sát với thành ống
bơm theo thời gian” của học viên cao học K32. Nhằm làm rõ thêm ảnh hưởng của các
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 của tỉ lệ Nước/Xi măng lên ma sát với thành ống
bơm theo thời gian”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số thành phần: tỉ lệ nước/xi măng lên ma sát ở
bề mặt tiếp xúc của bê tông với thành ống bơm.
- Từ kết quả nghiên cứu thực nghiệm, phân tích đưa ra những kết luận, kiến nghị
3
cần thiết.
3. Đối tượng nghiên cứu
Thông số ma sát: hằng số nhớt và ngưỡng trượt ở bề mặt tiếp xúc của bê tông với
thành ống bơm.
4. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số thành phần: tỉ lệ nước/xi măng lên ma sát ở
bề mặt tiếp xúc của bê tông với thành ống bơm theo thời gian (dự kiến t0; t30; t60; t90).
5. Phương pháp nghiên cứu
- Phân tích lý thuyết
- Thí nghiệm đo ma sát
- Phân tích đánh giá kết quả.
6. Ý nghĩa khoa h ọc và thực tiễn của đề tài
- Nắm được bản chất của quá trình bơm bê tông.
- Xác định được ảnh hưởng của các thông số thành phần: tỉ lệ Nước/Xi măng lên
ma sát ở bề mặt tiếp xúc của bê tông với thành ống bơm theo thời gian.
- Xây dựng được 1 cơ sở dữ liệu giúp ích cho các nghiên cứu về lĩnh vực bơm bê
tông sau nầy.
7. Cấu trúc luận văn
Cấu trúc luận văn gồm:
MỞ ĐẦU:
1. Lý do chọn đề tài
2. Mục tiêu nghiên cứu
3. Đối tượng nghiên cứu
4. Phạm vi nghiên cứu
5. Phương pháp nghiên cứu
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BƠM BÊ TÔNG
1.1. Công nghệ bơm bê tông và các yếu tố ảnh hưởng lên khả năng bơm của bê
tông
1.2. Các thông số ảnh hưởng đến dòng chảy của bê tông trong ống bơm
1.3. Phương pháp dự tính khả năng bơm
1.4. Kết luận chương
Chương 2 THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM - VẬT LIỆU SỬ DỤNG
2.1. Vật liệu sử dụng để chế tạo bê tông
2.2. Thiết bị thí nghiệm
2.3. Chương trình thí nghiệm
4
2.4. Kết luận chương 2
Chương 3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
3.1. Kết quả của chương trình thí nghiệm
3.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ nước/xi măng lên ma sát với thành ống bơm theo thời
gian
3.3. Kết luận chương
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
5
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BƠM BÊ TÔNG
1.1. Công nghệ bơm bê tông và các yếu tố ảnh hưởng lên khả năng bơm của bê tông
Các đô thị trung tâm, nhất là ở các nước đã và đang phát triển, tập trung dân cư
đông đúc, các công trình xây dựng không những ngày càng lớn về quy mô, số tầng...
mà còn sử dụng những dạng kết cấu, kỹ thuật hiện đại nhiều khi phức tạp đòi hỏi công
nghệ thi công cũng phải có những phát triển tương ứng. Ví dụ như công trình tháp
Grande arche ở La Défense (Paris - Pháp) cao đến 244 mét như Hình 1.1 a), Trung
tâm hành chính Thành phố Đà Nẵng như Hình 1.1 b).
a) Tháp Grande arche ở La Défense,
b) Trung tâm hành chánh Thành phố Đà
Paris
Nẵng
Hình 1.1. Một số công trình cao tầng ở các đô thị lớn
Một trong những công nghệ thi công được áp dụng phổ biến cho các công trình
sử dụng kết cấu bê tông cốt thép đổ tại chỗ là công nghệ bơm bê tông. Công nghệ này
đặt biệt hữu dụng với các công trình có khối lượng thi công bê tông lớn, quy mô, cao
tầng, thời gian thi công ngắn: với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật thay vì trộn, vận
chuyển, tời... bê tông theo kiểu thủ công truyền thống, hầu hết các công đoạn đã được
6
thay thế bằng máy.
Công nghệ bơm bê tông sử dụng bơm áp lực cao kết hợp với hệ thống các đường
ống dùng để vận đưa bê tông khối lượng lớn từ nơi tập kết bê tông đến vị trí cần đổ bê
tông của công trình xây dựng. Hình 1.2 có thể mô tả sơ bộ công nghệ bơm bê tông
trên các công trường xây dựng. Bê tông được vận chuyển trong đường ống nhờ vào áp
lực đẩy rất lớn của máy bơm do hệ thống động cơ và hệ thống thuỷ lực tạo ra. Bơm bê
tông được dùng cho hầu hết các công trình xây dựng có quy mô lớn như công trình
dân dụng cao tầng, cầu, hầm, thuỷ điện, nền móng, cọc nhồi... Với đặc tính cơ giới hoá
cho nên một bơm bê tông có công suất trung bình với 1 người vận hành và 8 nhân
công thao tác đường ống làm việc một ngày thì có thể đạt công suất ngang bằng với 50
nhân công làm việc trong 4 ngày. Điều này cho thấy bơm bê tông giúp tiết kiệm sức
người, tiết kiệm thời gian cho tiến độ thi công và qua đó cũng sẽ đảm bảo chất lượng
của bê tông trong thi công xây dựng. Đặc biệt có những vị trí của công trình cần đổ bê
tông rất khó hoặc rất nguy hiểm để con người làm được thì máy bơm bê tông dễ dàng
thực hiện những công việc này.
Hình 1.2. Công nghệ thi công bơm bê tông
1.1.1. Công nghệ bơm bê tông
a. Hệ thống bơm
Máy bơm bê tông là một loại máy xây dựng chuyên dụng để vận chuyển hỗn hợp
vữa bê tông theo cả phương ngang lẫn phương đứng bằng phương pháp bơm đẩy.
Thông thường người ta chia máy bơm/hệ thống bơm bê tông thành: bơm tự hành và
7
bơm cố định.
Loại máy bơm tự hành/di động, loại này thường gắn trên xe ô tô tải, cũng có khi
gắn trên trụ tháp cần trục tháp. Nó gắn liền với một hệ cần gồm nhiều đoạn có thể gấp
lại, như một cánh tay robot có điều khiển từ xa (còn gọi là cần bơm bê tông), để có thể
vươn xa tới những vị trí đổ bê tông với độ chính xác nhất định. Hình 1.3 có thể mô tả
các nội dung của công nghệ bơm kiểu tự hành này.
Hình 1.3. Công nghệ bơm bê tông dạng di động
Loại bơm cố định, là loại máy chỉ gồm phần máy bơm chính không kèm theo hệ
đường ống bơm, mà sẽ được đấu vào đường ống bơm đặt sẵn tại công trình Hình 1.4.
Hệ thống đường ống bơm cố định thường làm bằng thép liên kết cố định tạm với phần
công trình đã thi công xong.
Thường máy bơm cố định không tự di chuyển được, mà phải gắn vào xe tải như
một rơ-moóc, để xe tải kéo đến công trường. Tuy máy bơm cố định không có hệ cần
để có thể vươn tới mọi vị trí đổ bê tông trong tầm hoạt động của cần như bơm tự hành,
nhưng với nhà siêu cao tầng nó lại thường được dùng để bơm chuyền lên từng đợt độ
cao nhà theo từng đợt đường ống đứng. Trong trường hợp này, người ta thường kết
hợp nhiều máy bơm tĩnh để bơm vữa bê tông trung chuyển theo từng đợt chiều cao của
tòa nhà siêu cao tầng.
8
Hình 1.4. Công nghệ bơm bê tông dạng cố định
b. Bơm
Hiện nay có hai hệ thống khác nhau được sử dụng để bơm: máy bơm bê tông
kiểu piston và máy bơm bê tông kiểu rotor.
Máy bơm kiểu piston (Hình 1.5)
Loại máy bơm này cấp/tốc độ bơm cao. Hầu hết c ác máy bơm bê tông hiện đại
đa phần là loại bơm piston. Bê tông được nạp vào phễu của máy bơm và sau đó thông
qua một khe hở đặt ở dưới cùng của phễu, bê tông bị hút vào một xi lanh bằng trọng
lực và lực hút được tạo ra bởi các piston. Sau đó, một hệ thốn g van điều kiển kết nối
với ổ cắm của máy bơm và piston để đẩy bê tông. Máy bơm bê tông gồm hai piston
luân phiên hoạt động: một piston cung cấp bê tông trong ống bơm và một piston khác
đẩy bê tông trong phễu.
Hình 1.5. Nguyên tắc hoạt động của một máy bơm với hai piston (Putzmeister)
Máy bơm rotor (Hình 1.6)
Đây là loại bơm phù hợp hơn để bơm các loại bê tông "nhạy cảm" đặc biệt như
bê tông nhẹ, bê tông tự đầm,... Một vòi linh hoạt được đặt dưới chân không trong một
buồng hình trụ. Một cánh quạt với hai hoặc ba con lăn quay linh hoạt, qua đó đẩy bê
tông vào ống.
9
Công suất của máy bơm rotor là thấp hơn so với máy bơm piston, nhưng dòng
chảy do nó thu được có lợi thế hơn. Khi dùng máy bơm này phải thay đổi đường ống
sau khoảng 100 giờ tuỳ theo tính chất của bê tông bơm.
Cơ chế di chuyển piston trong máy bơm piston có thể cơ khí hoặc thủy lực. Bơm
cơ khí được sử dụng chủ yếu ở các nước thuộc Liên Xô cũ. Các nước khác thường sử
dụng các máy bơm piston thủy lực hoặc máy bơm luân phiên. Piston bơm cơ khí có
một bất lợi lớn đối với các máy bơm thủy lực: trong thời gian xả, máy bơm cơ khí
truyền gia tốc lớn lên bê tông trái ngược với bơm thủy lực (kìm nén bê tông với một
tốc độ không đổi).
Hình 1.6. Nguyên tắc hoạt động của một máy bơm kiểu rotor (Putzmeister)
Chọn một máy bơm tốt
Sự lựa chọn giữa một máy bơm piston thủy lực và một máy bơm rotor thực sự là
chưa rõ ràng, nó thường phụ thuộc vào đặc tính của từng máy, điều kiện thi công cụ
thể trên công trường và tính chất của bê tông bơm. Để chọn loại máy bơm và công suất
phù hợp với nhu cầu thi công nó thường được dựa trên áp lực các loại máy bơm có thể
cung cấp, lưu lượng dòng chảy mong muốn, các đặc tính của vữa bê tông tươi.
c. Ống bơm
Là một hệ thống đường ống kết hợp với một máy bơm, thường làm bằng thép
dùng để vận chuyển bê tông tươi đến vị trí của ván khuôn. Các đường ống thép sử
dụng cho bơm bê tông thường có đường kính 65, 100, 125 và 150 mm. Các ống có
chiều dài 1, 2 hoặc 3 m được nối với nhau bằng kẹp nối. Những chiếc kẹp nối cho
phép kết nối/ tháo dỡ nhanh và đáng tin cậy ( Hình 1.7).
Hình 1.7. Kẹp nối
10
d. Hộp số và khuỷu tay
Hộp số của máy trộn được thiết kế theo cơ cấu truyền động bánh răng, có sức
chịu tải trọng lớn, cường độ làm việc liên tục, động cơ được lai từ dây cu loa ra puli
hộp số, đầu ra của hộp số máy trộn được gắn bởi hai bánh răng đầu trục, hai bánh răng
này lại được gắn vào hai bánh răng của máy trộn, bên trong máy là hai trục có hai đầu
gối đỡ và những cánh đảo, bàn tay đảo để khi máy chạy thì những bánh răng hộp số sẽ
truyền động làm cho những cánh đảo bên trong thùng trộn quay, và đảo bê tông làm
cho bê tông nhanh đều hơn chất lượng bê tông tốt hơn ( Hình 1.8)
Khuỷu tay được sử dụng để thay đổi hướng của ống.
Hình 1.8. Hộp số và khuỷu tay
e. Vòi ống bơm
Bê tông chạy từ ống bơm đến điểm đổ bê tông được thao tác bởi một vòi linh
hoạt (Hình 1.9). Qua ống này, bê tông chảy liên tục vào vị trí cuối cùng của nó và vẫn
giữ được tính đồng nhất của bê tông. Trường hợp đổ bê tông sâu trong ván khuôn, vòi
su mềm giúp đưa bê tông t ới vị trí thấp của ván khuôn, sau đó nó được nâng lên dần
dần lấp đầy cốp pha, cho phép để tránh sự phân tầng trong bê tông.
Hình 1.9. Vòi bơm bê tông
11
1.1.2. Ưu và nhược điểm của kỹ thuật bơm bê tông
a. Ưu điểm của kỹ thuật bơm bê tông
• Tốc độ thi công nhanh (tùy thuộc vào công suất của máy bơm được sử dụng,
lắp đặt bơm và tính chất của bê tông) hơn hẳn các phương pháp đổ bê tông truyền
thống.
• Đưa được vữa bê tông vào những nơi khó tiếp cận, giúp cho bê tông dễ có được
trạng thái đồng nhất hơn trong quá trình thi công.
• Giảm thời gian vận chuyển và đổ bê tông tại công trường xây dựng, mang lại
hiệu quả kinh tế, giảm hao phí lao động và tạo điều kiện công việc nhẹ nhàng hơn.
• Cải thiện một loạt vấn đề về an toàn trên công trường xây dựng.
Tất cả những lý do trên giải thích việc sử dụng bơm bê tông ngày càng được áp
dụng rộng rãi trên thế giới.
b. Nhược điểm của kỹ thuật bơm bê tông
Khi bê tông dừng bơm có thể hình thành nút nghẽn trong đường ống, dừng càng
lâu khả năng hình thành nút nghẽn càng c ao thậm chí có khả năng gây nổ/bể đường
ống khi tái khởi động bơm lại. Vì vậy cần thiết tháo rời các đường ống và thông các
tắc nghẽn này. Động tác này khá là tốn thời gian, ảnh hưởng kinh tế và ảnh hưởng đến
tiến độ. Sự xuất hiện các nút nghẽn trong các đường ống xuất phát từ nhiều nguyên
nhân khác nhau. Có hai loại nguyên nhân: thứ nhất liên quan đến lỗi của con người
(kết nối ống sai, sử dụng thiết bị điều khiển sai hoặc không phù hợp,...); thứ hai liên
quan trực tiếp đến các tính chất lưu biến của bê tô ng.
Các hình thức nghẹt :
• Nghẹt khi khởi động (95%);
• Nghẹt khi bơm;
• Nghẹt khi tái khởi động;
• Nghẹt do giai đoạn vệ sinh đường ống không tốt;...
* Giai đoạn khởi động bơm
Trong công nghệ bơm bê tông, giai đoạn khởi động là rất quan trọng. Giai đoạn
này, trạng thái đường ống chuyển tiếp từ chân không sang lấp đầy bằng bê tông. Sự
xuất hiện nghẽn bê tông giai đoạn này là rất phổ biến nhất (95% tắc nghẽn tìm thấy
trên các công trường xây dựng xảy ra vào lúc bắt đầu).
Nói chung, để giảm thiểu nghẽn khi khởi động trước khi bắt đầu bơm thực tế,
một hỗn hợp vữa “bôi trơn” của xi măng và nước được tạo trước trong ống bơm ở bề
mặt tiếp xúc với thành ống bơm, với tỷ lệ Nước/Xi măng khoảng từ 0,5 0,8 theo nhu
cầu thực sự tại công trường và chuyên môn các kỹ th uật viên điều khiển máy bơm. Vai
trò của hỗn hợp này là như là để “bơm mồi” ban đầu để bôi trơn thành ống. Trong giai
12
đoạn đó, nó sẽ để lại một lớp biên - hay lớp ma sát ở mặt biên trên thành ống.
Hình 1.10 minh họa hai mẫu bê tông lấy trực tiếp từ các đường ống đầu ra, cắt
theo chiều dọc và ngang.
Hình 1.10. Trái: trạng thái bê tông khi bị nghẽn,
phải: trạng thái khi bê tông trượt trong ống bơm
* Nghẹt trong quá trình bơm bê tông
Khi bê tông vượt qua giai đoạn khởi động mà không bị nghẽn, dòng chảy bê tông
trong ống bơm đi vào giai đoạn thứ hai: trạng thái chảy ổn định. Số lượng tắt nghẽn
dòng chảy bê tông trong ống bơm gặp trong giai đoạn này thường là rất thấp. Với
những quan sát thực tế trên công trường xây dựng và trong thực nghiệm theo Kaplan,
chúng ta có thể xác định được nguyên nhân gây nghẹt bê tông trong quá trình bơm
[KAPLAN et al. 2005, KAPLAN 2000]:
- kích thước cốt liệu quá lớn (>1/4 đường kính ống bơm);
- gia tăng tốc độ bơm quá lớn và nhanh;
- sự phân tầng của bê tông ở phểu cung cấp vữa cho máy bơm, điều này có thể
làm thay đổi các thông số ma sát trong đường ống bơm;
- xuất hiện các yếu tố cá biệt khác trong bê tông (đá lớn, mảnh dây,….).
* Nghẹt trong quá trình tái khởi động bơm bê tông
Trong quá trình bơm, không thể tránh khỏi giai đoạn tạm dừng bơm phát sinh từ
nhiều nguyên nhân khác nhau: thay đổi vị trí, cao độ trong quá trình bơm, làm sạch
đường ống hoặc xe, hoặc do sự đáp ứng giữa quá trình bơm và năng suất của tổ đội thi
công bê tông…
Nếu dừng kéo dài lâu, bê tông mất tính đồng nhất của nó do sự phân tầng bê t ông
dưới tác dụng của trọng lực. Do đó, ma sát ở bề mặt tiếp xúc giữa bê tông và thành
ống trở nên lớn và bê tông bị lắng xuống đáy phần đường ống, lớp biên ma sát không
còn tồn tại, từ đó gây ra nghẹt khi khởi động lại, áp suất bơm trong giai đoạn này là
không đủ để thắng lực ma sát với thành ống bơm, thậm chí còn có thể gây vỡ đường
ống bơm...
- Xem thêm -
.PDF 
70 
47 
142 
