Tài liệu Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần phụ gia siêu dẻo lên ma sát với thành ống bơm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ BÁ ĐỨC NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA THÀNH PHẦN PHỤ GIA SIÊU DẺO LÊN MA SÁT VỚI THÀNH ỐNG BƠM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Đà Nẵng, 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ BÁ ĐỨC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THÀNH PHẦN PHỤ GIA SIÊU DẺO LÊN MA SÁT VỚI THÀNH ỐNG BƠM Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp Mã số : 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: TS. MAI CHÁNH TRUNG Đà Nẵng, 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu nêu trong luận văn là trung thực, kết quả nêu trong luận văn là trung thực chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Lê Bá Đức MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................ 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 2 3. Đối tƣợng nghiên cứu ......................................................................................... 2 4. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................ 2 5. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................... 2 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................ 2 7. Dự kiến cấu trúc luận văn ................................................................................... 2 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BƠM BÊ TÔNG ...........................4 1.1. CÔNG NGHỆ BƠM VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG LÊN KHẢ NĂNG BƠM CỦA BÊ TÔNG .............................................................................................................. 4 1.1.2. Giới thiệu chung .......................................................................................... 4 1.1.2. Các thông số ảnh hƣởng đến dòng chảy của bê tông trong ống bơm ........... 7 1.1.3. Ma sát ở bề mặt tiếp xúc với thành ống bơm ............................................... 8 1.1.4 . Lƣu biến của bê tông ................................................................................. 12 1.2. HỆ THỐNG BƠM VÀ THIẾT BỊ ......................................................................... 13 1.2.1. Hệ thống bơm bê tông - Bơm ..................................................................... 13 1.2.2.Ƣu và nhƣợc điểm của kỹ thuật bơm bê tông .............................................. 18 1.3. PHƢƠNG PHÁP DỰ TÍNH KHẢ NĂM BƠM ....................................................20 1.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 ....................................................................................... 23 CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU, THIẾT BỊ & CHƢƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM ........24 2.1. VẬT LIỆU SỬ DỤNG ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG ................................................ 24 2.1.1. Xi măng....................................................................................................... 24 2.1.2. Cát ............................................................................................................... 24 2.1.3. Sỏi ............................................................................................................... 25 2.2. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM ....................................................................................... 26 2.2.1. Mô tả thiết bị đo ma sát (tribomètre) .......................................................... 26 2.2.2. Phƣơng pháp sử dụng thiết bị đo ma sát ..................................................... 27 2.2.3. Khai thác kết quả đo ................................................................................... 29 2.2.4. Máy trộn bê tông ......................................................................................... 31 2.2.5. Phép đo độ sụt bằng côn Abrams ............................................................... 32 2.3. CHƢƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM ......................................................................... 34 2.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 ....................................................................................... 36 CHƢƠNG 3. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ...........................................37 3.1. ẢNH HƢỞNG CỦA THÀNH PHẦN VÀ NGUỒN GỐC PHỤ GIA SIÊU DẺO37 3.2. MỘT VÍ DỤ ÁP DỤNG......................................................................................... 45 3.3. KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 ....................................................................................... 47 KẾT LUẬN ..................................................................................................................48 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 50 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) PHỤ LỤC NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA THÀNH PHẦN PHỤ GIA SIÊU DẺO LÊN MA SÁT VỚI THÀNH ỐNG BƠM Học viên : LÊ BÁ ĐỨC Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp Mã số: 60.58.02.08. Khóa : K31. Trƣờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt – Hiện nay trong xây dựng các nhà thầu luôn tìm kiếm những phƣơng tiện hỗ trợ để giúp nâng cao năng suất lao động lại cắt giảm đƣợc chi phí sản xuất. Cho nên máy bơm bê tông đƣợc ƣa thích và sử dụng ngày càng nhiều. công nghệ bơm bê tông này mang lại nhiều lợi thế hơn hẳn so với kiểu truyền thống nhất là khi quy mô kích thƣớc công trình càng lớn, thời gian thi công càng ngắn…Tuy nhiên trong khi thi công máy bơm bê tông cũng có những nhƣợc điểm ảnh hƣởng đến khả năng bơm bê tông, cho nên ngƣời ta tìm cách để có biện pháp khắc phục nó. Trong số đó là thay đổi thành phần phụ gia siêu dẻo trong cấp phối bê tông. Luận văn này khái quát về công nghệ bơm bê tông và nghiên cứu về sự ảnh hƣởng của thành phần phụ gia siêu dẻo lên ma sát với thành ống bơm. Từ các thông số thành phần cấp phối bê tông phổ biển ta thay đổi thành phần phụ gia siêu dẻo để từ đó ta thấy đƣợc sự thay đổi ảnh hƣởng ma sát của bê tông tác dụng lên thành ống bơm. Thí nghiệm đƣợc thực hiện từ bê tông có độ sụt thấp, khó bơm cho tới khi phân tầng. Tác giả đã tóm tắt các kết quả đã đạt đƣợc và đƣa ra các hƣớng phát triển tiếp theo. Từ khóa - áp lực bơm; thiết bị đo ma sát; hằng số nhớt; ngƣỡng ứng suất cắt giao diện; thành phần bê tông RESEARCH INFLUENCE OF THE COMPONENT SENSOR RELIABILITY ON MAINTAINING WITH PUMPS Summary - At the moment, contractors are always looking for ways to help increase productivity and reduce production costs. So concrete pumps are preferred and used more and more. This concrete pumping technology offers many advantages over the traditional one, especially when the size of the building is larger, the shorter the execution time ... However, during the construction of concrete pumps there are also The downside affects the ability to pump concrete, so people find ways to take measures to overcome it. Among them is the change in the superconducting additives in concrete mix. This essay outlines the concrete pumping technology and studies the effect of superplasticizer on friction with the pump wall. From the parameters of the universal concrete mixer, we change the superconducting admixture component so that we can see the change in friction effect of the concrete effect on the pump wall. The experiment was done from low slump concrete, hard to pump until stratification. The author has summarized the results achieved and set out the next direction. Keywords - pressure pumping; Friction measuring device; Viscosity constant; Stress threshold cut interface; Concrete composition. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU  Ứng suất trƣợt bề mặt tiếp xúc (Pa)  Ngƣỡng trƣợt ở mặt tiếp xúc (Pa)    µ P L R Q T T0 K V Emax elbien D g g* Hằng số nhớt (Pas/m) Vận tốc trƣợt tƣơng đối giữa bê tông và thành ống bơm (m/s) Độ nhớt (Pas) Áp lực bơm (Pa) Chiều dài ống bơm (m) Đƣờng kính ống bơm (m) Lƣu lƣợng bê tông bơm (m3) Momen xoắn áp đặt vào xy lanh quay (N.m) Momen xoắn ban đầu (N.m) Hệ số (Nm/s) Tốc độ quay xy lanh (Vòng/s) Khoảng cách tối đa các hạt cốt liệu thô (mm) Bề dày lớp biên (mm) Đƣờng kính lớn nhất của cốt liệu sỏi đá (mm) Tỷ lệ thể tích Độ chặt tối đa của hỗn hợp cốt liệu thô DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 2.1. Đặc trƣng của xi măng Calcia - CEM I 52.5N CE CP2 NF 24 2.2. Đặc trƣng của cát 0/4 24 2.3. Đặc trƣng của sỏi 10/20 25 2.4. Các đặc trƣng của GLENIUM SKY 537 (A1) 25 2.5. Các đặc trƣng của GLENIUM ACE 456 (A2) 25 2.6. Các đặc trƣng của CHRYSO Fluid Premia 150(A3) 26 2.7. Các đặc trƣng của CHRYSO Fluid Optima 175 (A4) 26 2.8. Các đặc trƣng của CHRYSO Fluid Optima 100 (A5) 26 2.9. Phân loại bê tông theo độ sụt 33 2.10. Cấp phối bê tông nghiên cứu theo ảnh hƣởng của phụ gia siêu dẻo 35 3.1. Ảnh hƣởng của thành phần và nguồn gốc các loại phụ gia siêu dẻo 38 3.2. Ví dụ dự tính áp lực bơm 46 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hiệu hình Tên hình Trang 1.1. Tháp Grande arche ở La Défense 4 1.2. Trạm trộn bê tông thƣơng phẩm 5 1.3. Bê tông ít linh động (hình trái) và linh động (hình phải) 6 1.4. Hệ thống bơm thi công bơm cao 600 mét, đƣờng ống thép D=150 6 mm,áp lực bơm yêu cầu P=200 bar 1.5. Dòng chảy của bê tông trong ống bơm 7 1.6. Các trạng thái dòng chảy bê tông trong ống bơm 7 1.7. Thiết bị đo ma sát của Kaplan 9 1.8. Sơ đồ nguyên lý của thiết bị [CHAPDELAINE 2007] 10 1.9. Hình tổng quan thiết bị đo trƣớc và trong khi quay xy lanh 10 1.10. Thiết bị đo ma sát phát triển bởi [NGO 2009] 11 1.11. Thiết bị đo thông số lƣu biến hàng trên là BML(a); ICAR (b); 13 1.12. Máy bơm cố định 14 1.13. Máy bơm tự hành 14 1.14. Máy bơm kiểu piston 15 1.15. Máy bơm kiểu rotor 16 1.16. Kẹp nối 17 1.17. Hộp số và khuỷu tay 17 1.18. Vòi bơm bê tông 18 1.19. Trái: trạng thái bê tông khi bị nghẽn, 19 1.20. Mô hình dự tính áp lực bơm bởi [KAPLAN 2000] 21 2.1. Thiết bị đo ma sát - Tribomètre 27 Số hiệu Tên hình hình Trang 2.2. Cấu tạo thiết bị đo ma sát và quy trình vận hành 27 2.3. Biểu đồ mức vận tốc xoay xy lanh 28 2.4. Sự tiến triển của tốc độ áp đặt lên xy lanh và số đo momen xoắn theo thời gian 29 2.5. Sự tiến triển của tốc độ áp đặt lên xy lanh và số đo momen xoắn theo thời gian 29 2.6. Khai thác kết quả từ phép đo ma sát 30 2.7. Máy trộn bê tông Lapa N100 31 2.8. Phép đo độ sụt bằng côn Abrams 33 3.1. Quan hệ giữa độ sụt - hàm lƣợng phụ gia ứng với 5 loại phụ gia thử nghiệm 39 3.2. Ảnh hƣởng của phụ gia siêu dẻođến quan hệ momen xoắn - vận tốc quay xy lanh 42 3.3. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng phụ gia siêu dẻo đến thông số ma sát 43 3.4. Sự tiến triển của cá thông số ma sát theo tỉ lệ Sp/Sp* 44 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Công nghệ bơm bê tông hiện đƣợc sử dụng rộng rãi trong thi công xây dựng dân dụng, kỹ thuật này mang lại nhiều lợi thế hơn hẳn so với các kiểu truyền thống, nhất là khi quy mô kích thƣớc công trình càng lớn, thời gian thi công ngắn... Bê tông đƣợc xem là có khả năng bơm đƣợc đòi hỏi phải có độ linh động cần thiết. Các thông số chính ảnh hƣởng đến khả năng bơm bê tông có thể đƣợc chia thành: thông số liên quan điều kiện công trƣờng (loại bơm sử dụng, kích cỡ, chiều dài, vật liệu làm ống bơm, lƣu lƣợng yêu cầu...) và thông số liên quan đến kỹ thuật bơm (thành phần, độ nhớt bê tông…). Nói chung, các thông số liên quan đến điều kiện công trƣờng gần nhƣ đã đƣợc xác định trƣớc, vì vậy áp lực bơm chủ yếu phụ thuộc vào các thông số liên quan đến kỹ thuật bơm. Các nghiên cứu trƣớc đây đã chỉ 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 nhƣ trong hình. Các đặc tính lƣu biến của lớp biên này còn đƣợc gọi là các thông số ma sát bề mặt (gồm hằng số nhớt η và ngƣỡng ứng suất cắt giao diện - gọi tắt là ngƣỡng trƣợt τ0t), và khả năng bơm của một bê tông phụ thuộc chính bởi các thông số ma sát này. Ngƣỡng trƣợt τ0t đặc trƣng cho tính ì của dòng bê tông trong ống bơm, ngƣỡng trƣợt càng lớn nghĩa là cần phải có một áp lực bơm ban đầu lớn để có thể đẩy bê tông dịch chuyển trong ống bơm. Hằng số nhớt η đặc trƣng cho tính ì của bê tông khi bê tông đã dịch chuyển trong ống, thông số này càng nhỏ thì bê tông càng dễ dịch chuyển hay nói cách khác là dễ bơm. Nghiên cứu xác định ảnh hƣởng của các thông số thành phần của 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 hƣớng tiến triển của các thông số này khi thay đổi thông số thành phần/cấp phối vữa bê tông. Ở Việt Nam hiện nay, lĩnh vực nghiên cứu về thuộc tính lƣu biến của vữa bê tông nói chung và các thông số ma sát của quá trình bơm bê tông chƣa thực sự đƣợc chú trọng đúng mức. Do đó, trong thực tế các phƣơng pháp xử lý thuận tiện cho thi công lại ít nhiều ảnh hƣởng đến chất lƣợng bê tông. Việc bổ sung thành phần phụ gia trong bê tông nhƣ chúng ta đã biết là sẽ cải thiện rất nhiều đến chất lƣợng của bê tông, nhất là tính lƣu biến của bê tông khi thi công, giảm đƣợc tỉ lệ N/X tránh hiện thƣợng phân tầng, kéo dài thời gian ninh kết... Tuy nhiên việc bổ sung thành phần phụ gia sẽ dẫn đến việc tăng giá thành và cũng có những tác dụng phụ khác cho bê tông. 2 Chính vì thế, việc đƣa ra đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần phụ gia siêu dẻo lên ma sát với thành ống bơm”, trong đó có tính đến hàm lƣợng thêm vào cũng nhƣ tính chất của loại phụ gia là cần thiết để làm rõ vấn đề nầy. 2. Mục tiêu nghiên cứu -Nghiên cứu ảnh hƣởng của thành phần phụ gia: hàm lƣợng bổ sung và tính chất của từng loại phụ gia lên ma sát bề mặt tiếp xúc với thành ống bơm. -Từ kết quả nghiên cứu thực nghiệm phân tích đƣa ra những kết luận, kiến nghị cần thiết. 3. Đối tƣợng nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hƣởng của thành phần phụ gia siêu dẻo lên ma sát thành ống bơm 4. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hƣởng của các thông số thành phần phụ gia dự kiến cho 5 loại phụ gia siêu dẻo khác nhau. 5. Phƣơng pháp nghiên cứu -Phân tích lý thuyết -Thí nghiệm đo ma sát -Phân tích đánh giá kết quả. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài -Nắm đƣợc bản chất của quá trình bơm bê tông. -Xác định đƣợc ảnh hƣởng của thông số thành phần phụ gia lên thông số ma sát bề mặt về mức độ cũng nhƣ xu hƣớng. -Xây dựng đƣợc 1 cơ sở dữ liệu giúp ích cho các nghiên cứu về lĩnh vực bơm bê tông sau nầy. 7. Dự kiến cấu trúc luận văn Luận văn gồm phần MỞ ĐẦU: 1. Lý do chọn đề tài 2. Mục tiêu nghiên cứu 3. Đối tƣợng nghiên cứu 4. Phạm vi nghiên cứu 3 5. Phƣơng pháp nghiên cứu 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ BƠM BÊ TÔNG 1.1. Công nghệ bơm bê tông và các yếu tố ảnh hƣởng lên khả năng bơm của bê tông. 1.2. Hệ thống bơm và thiết bị 1.3. Phƣơng pháp dự tính khả năng bơm 1.4. Kết luận chƣơng 1 Chƣơng 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. Chƣơng Trình thí nghiệm Chƣơng 3 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 3.1. Ảnh hƣởng của thành phần và nguồn gốc phụ gia siêu dẻo 3.2. Kết luận chƣơng KẾT LUẬN CHUNG 4 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BƠM BÊ TÔNG 1.1. CÔNG NGHỆ BƠM VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG LÊN KHẢ NĂNG BƠM CỦA BÊ TÔNG 1.1.2. Giới thiệu chung Các công trình xây dựng quy mô ngày càng lớn, cả về mặt bằng cũng nhƣ chiều cao. Bên cạnh gia tăng khối lƣợng thi công, trình độ công nghệ từ thiết kế đến thi công cũng có nhiều phát triển vƣợt bật. Ví dụ nhƣ công trình tháp Grande arche ở La Défense (Paris - Pháp) cao đến 244 mét (Hình 1.1) Hình 1.1. Tháp Grande arche ở La Défense Với những công trình sử dụng vật liệu bê tông cốt thép đổ tại chỗ, việc quản lý chất lƣợng công trình nói chung và bê tông nói riêng có những phức tạp về mặt kỹ thuật. Nhất là khi bê tông sử dụng là loại bê tông đặc biệt có cƣờng độ cao (mà đi cùng với nó là có độ linh hoạt thấp); hay khi chiều cao/kích thƣớc công trình thi công quá lớn gây khó khăn cho quá trình bơm bê tông; hay khi thi công trong những điều kiện môi trƣờng khắc nghiệt, quá nóng/hay quá lạnh… 5 Trong quá trình thi công, việc kiểm soát chất lƣợng bê tông nhìn một các tổng thể phải bắt đầu từ khâu vật liệu đầu vào, thiết kế cấp phối, kiểm soát chất lƣợng ở các trạm trộn bê tông, quá trình vận chuyển bê tông từ nơi trộn đến nởi đổ, công nghệ bơm bê tông tại công trƣờng, quá trình thi công bê tông tại công trƣờng (đổ/ san gạt/ đầm/ dƣỡng hộ… bê tông). Một hình ảnh trạm trộn bê tông đƣợc lắp đặt ngay tại công trƣờng ở công trình bệnh viện đa khoa ở Orleans, phía nam Paris, Pháp nhƣ Hình 1.2. Hình 1.2. Trạm trộn bê tông thương phẩm Bê tông sau khi trộn xong phải đảm bảo có độ “linh động” cần thiết để có thể thi công đƣợc: bơm/ đổ/ san gạt/ đầm... Để có thể hình dung sơ bộ về độ “linh động” của vữa bê tông, chúng ta có thể xem hình ảnh về sự chảy/trƣợt của vữa bê tông trong máng ứng với trƣờng hợp vữa bê tông có độ “linh động” nhiều hay ít nhƣ hình 1.3. Nói chung, bê tông càng “linh động” càng dễ thi công, tuy nhiên điều đó không phụ thuộc ý muốn chủ quan của ngƣời thi công mà hoàn toàn là vấn đề về kỹ thuật mà trong những điều kiện cụ thể là rất khó xử lý, đôi khi nếu xử lý không đúng sẽ dẫn đến những tác hại ảnh hƣởng xấu tới chất lƣợng bê tông và qua đó ảnh hƣởng đến chất lƣợng công trình. 6 Hình 1.3. Bê tông ít linh động (hình trái) và linh động (hình phải) Công nghệ bơm bê tông hiện đƣợc sử dụng rộng rãi trong thi công xây dựng dân dụng, kỹ thuật này mang lại nhiều lợi thế hơn hẳn so với các kiểu truyền thống, nhất là khi quy mô kích thƣớc công trình càng lớn, lại đòi hỏi thời gian thi công ngắn... Một hình ảnh (Hình 1.4) giới thiệu hệ thống bơm cho một công trình dân dụng là một công trình cao 800 mét, trong đó phần đổ bê tông cao 600 mét; hệ thống bơm sử dụng đƣờng ống thép D=150 mm, áp lực bơm yêu cầu lên đến P=200 bars; Hình 1.4. Hệ thống bơm thi công bơm cao 600 mét, đường ống thép D=150 mm, áp lực bơm yêu cầu P=200 bar Các nghiên cứu trƣớc đây đã chỉ 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 theo nghiên cứu của [KAPLAN 2000] nhƣ Hình 1.5. 7 Hình 1.5. Dòng chảy của bê tông trong ống bơm 1.1.2. Các thông số ảnh hƣởng đến dòng chảy của bê tông trong ống bơm Các thông số ảnh hƣởng đến khả năng bơm bê tông có thể đƣợc phân thành hai loại. Loại thứ nhất liên quan đến các thông số cơ khí ở hiện trƣờng thi công, có liên quan đến các thiết bị sử dụng cho quá trình bơm và các đặc tính của hệ thống bơm. Đó là vận tốc dòng chảy (hay lƣu lƣợng bơm), các loại máy bơm, chiều dài tính theo phƣơng ngang - phƣơng đứng của hệ thống bơm, đƣờng kính của ống bơm, các dạng vật liệu làm ống bơm (ống cứng, ống linh hoạt, độ nhám bên trong ống...) của chƣớng ngại vật hình học trên hệ thống bơm (tiết giảm đƣờng ống bơm, sự rẽ nhánh đƣờng ống,...), thời gian và tần số của điểm dừng/ngừng trong quá trình bơm. Loại thứ hai liên quan đến các thông số về đặc tính của vữa bê tông tƣơi và do đó liên quan với các thành phần cấp phối vữa bê tông. Các nghiên cứu trƣớc đây đã chỉ ra rằng dòng chảy trong bơm ống bê tông đƣợc thực hiện thông qua một lớp ranh giới đƣợc hình thành tại giao diện tiếp xúc giữa bê tông và thành ống bơm, còn đƣợc gọi là lớp ma sát hay lớp biên [KAPLAN 2000], [MAI et al. 2014]. Hình 1.6 mô tả trạng thái của dòng chảy bê tông tong ống bơm, có hai khả năng xảy ra: Hình 1.6. Các trạng thái dòng chảy bê tông trong ống bơm Một là, khi ứng suất của bê tông ở vùng tiếp xúc với thành ống bơm nhỏ hơn ngƣỡng ứng suất cắt (ngƣỡng cắt) của bê tông, lúc này dòng chảy của bê tông trong ống bơm nhƣ là cái “nút” trƣợt trong ống bơm nhờ một lớp ma sát tạo ra ở bề mặt tiếp 8 xúc với thành ống bơm, trong bê tông không có hiện tƣợng cắt và biểu đồ vận tốc của dòng chảy bê tông trong ống bơm có dạng nhƣ biểu đồ (1) trong Hình 1.6. Ở trạng thái này, dòng chảy của bê tông trong ống bơm là dòng chảy trƣợt, và các thông số ma sát của lớp biên quyết định khả năng bơm của bê tông. Hai là, khi ứng suất của bê tông ở gần thành ống bơm lớn hơn ngƣỡng cắt của bê tông, lúc này ở phần tiếp xúc với thành ống bơm xuất hiện một phần bê tông bị cắt và biểu đồ vận tốc của dòng bê tông trong ống bơm có dạng nhƣ phần (2) trong Hình 1.6. Dòng chảy của bê tông trong ống bơm lúc này vừa phụ thuộc các thông số ma sát của lớp biên vừa phụ thuộc các thông số lƣu biến của bê tông. 1.1.3. Ma sát ở bề mặt tiếp xúc với thành ống bơm a) Ma sát ở bề mặt tiếp xúc với thành ống bơm Ma sát ở giao diện (hay ứng suất cắt ở bề mặt tiếp xúc) đóng một vai trò quan trọng lên khả năng bơm của bê tông. Các nghiên cứu trƣớc đây đã chỉ ra rằng ma sát này đƣợc quyết định chủ yếu bởi hai thông số giao diện, cụ thể là ngƣỡng ứng suất cắt giao diện - hay còn gọi là ngƣỡng trƣợt (0t) và hằng số nhớt (). Mối quan hệ giữa chúng đƣợc biểu diễn bởi phƣơng trình Eq. 1.1 đƣợc đề xuất bởi [KAPLAN 2000].    0t  v (Eq. 1.1) Trong đó (Pa) : Ứng suất cắt ở bề mặt giao diện tiếp xúc  (Pa) : Ngƣỡng trƣợt  (Pa.s/m) : Hằng số nhớt  (m/s) : Vận tốc trƣợt tƣơng đối. Phƣơng trình Eq. 1.1 cho thấy hằng số nhớt là tham số quan trọng nhất để xác định sự tiến triển của ma sát theo tốc độ dòng chảy bê tông một khi bê tông đã bắt đầu chảy trong đƣờng ống (> 0). Để đo đƣợc ma sát và sau đó tính toán các thông số giao diện, nhiều thiết bị đo ma sát đƣợc gọi là các "tribometers" đã đƣợc phát triển. Phần thiết bị trình bày sau này sẽ tổng hợp các thiết bị đo tribometric tồn tại. b) Thiết bị đo ma sát Các thiết bị đo ma sát hiện nay đƣợc chia thành hai nhóm chính: thisết bị đo ma 9 sát kiểu quay và thiết bị đo kiểu trƣợt (chuyển tiếp). Các tribomèter kiểu xoay chỉ đƣợc sử dụng cho bê tông truyền thống (bê tông thƣờng), có thể thực hiện các bài thí nghiệm cả trong phòng thí nghiệm lẫn ở công trƣờng. Trong khi những thiết bị đo kiểu chuyển tiếp có thể đƣợc sử dụng cho nhiều loại bê tông. Tuy nhiên, các tribometer chuyển tiếp chỉ giới hạn để thử nghiệm trong phòng thí nghiệm vì cấu hình cồng kềnh, đòi hỏi rất nhiều sự chính xác và khá phức tạp. * Thiết bị đo của Kaplan (2000) Các nghiên cứu gần đây trên về các thuộc tính ma sát của bê tông liên quan khả năng bơm đƣợc tiến hành tại Pháp bởi Kaplan. Sau này đã phát triển một thiết bị đo ma sát (gọi là tribometer) nhƣ Hình 1.7. Thiết bị của Kaplan bao gồm một xi lanh quay trụ thép, quay trong một thùng chứa cố định chứa 13 lít bê tông. đƣờng kính thùng chứa là 350mm, chiều cao 200mm. Một mặt đệm cao su đƣợc đặt ở dƣới đáy thùng chứa, đảm bảo độ kín giữa thùng chứa cố định và phần quay (xi lanh). Đƣờng kính xy lanh quay là 150 mm Hình 1.7. Thiết bị đo ma sát của Kaplan : (a) Các bộ phận cấu thành ; (b) tribometre ở trạng thái rỗng ; (c) tribometre lấp đầy vữa bê tông [KAPLAN 2000]. Bê tông đƣợc đặt ở khoảng hở giữa thùng chứa cố định và xy lanh quay. Để đảm bảo bê tông lấp đầy đƣợc tốt (xoay xy lanh khoảng 5 vòng). Khi xy lanh xoay trong bê tông, hình thành của một lớp vữa ở ranh giới của giao diện bê tông - thép. Các cặp momen xoắn áp đặt lên xy lanh quay theo các mức vận tốc trong phạm vi giữa 0,2  1,6 vòng/s đƣợc đo lại. Những số đo này cho phép tính toán các thông số giao diện bê tông - thép (tức là hằng số nhớt và ngƣỡng giao diện). Ƣu điểm của thiết bị này là có thể sử dụng nhƣ một thiết bị cầm tay tại ngay công trƣờng. Tuy nhiên, nó có nhƣợc điểm là do có ma sát phụ giữa phần xy lanh quay và thảm cao su mặt đáy. Điều này dẫn đến sai số có thể có và cũng là giới hạn của thiết bị đo [KAPLAN 2000].