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

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..................................................................... 3 7. Bố cục luận văn ........................................................................................................... 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC BƠM BÊ TÔNG ................................ 4 1.1. CÔNG NGHỆ BƠM BÊ TÔNG VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG LÊN KHẢ NĂNG BƠM BÊ TÔNG ................................................................................................. 4 1.1.1.Công nghệ bơm bê tông ................................................................................. 6 a) Máy Bơm ........................................................................................................... 6 b) Hệ thống bơm ..................................................................................................... 7 c) Ống bơm ............................................................................................................. 9 d) Hộp số và khuỷu tay ........................................................................................... 9 e) Vòi ống bơm ..................................................................................................... 10 1.1.2 Ƣu và nhƣợc điểm của kỹ thuật bơm bê tông............................................ 11 a) Ƣu điểm của kỹ thuật bơm bê tông .................................................................. 11 b) Nhƣợc điểm của kỹ thuật bơm bê tông ............................................................ 11 1.2. CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN DÒNG CHẢY CỦA BÊ TÔNG TRONG ỐNG BƠM .................................................................................................................... 13 1.2.1. Ma sát ở bề mặt tiếp xúc với thành ống bơm ............................................. 15 1.2.2. Lƣu biến của bê tông .................................................................................. 15 1.2.3. Các thiết bị đo ma sát ................................................................................ 16 1.3. PHƢƠNG PHÁP DỰ TÍNH KHẢ NĂNG BƠM ................................................. 21 1.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 ....................................................................................... 25 CHƢƠNG 2 VẬT LIỆU, THIẾT BỊ & CHƢƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM ........26 2.1 VẬT LIỆU SỬ DỤNG ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG ................................................ 26 2.1.1. Xi măng ...................................................................................................... 26 2.1.2. Cát ............................................................................................................... 26 2.1.3. Sỏi ............................................................................................................... 27 2.1.4. Nƣớc ........................................................................................................... 27 2.2. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM ....................................................................................... 28 2.2.1. Mô tả thiết bị đo ma sát (tribometre) .......................................................... 28 2.2.2. Phƣơng pháp sử dụng thiết bị đo ma sát..................................................... 29 2.2.3. Khai thác kết quả đo ................................................................................... 31 2.2.4. Máy trộn bê tông......................................................................................... 32 2.2.5. Phép đo độ sụt bằng côn Abrams ............................................................... 33 2.3. CHƢƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM ......................................................................... 35 2.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 ....................................................................................... 37 CHƢƠNG 3. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ..........................................38 3.1. ẢNH HƢỞNG CỦA KHỐI LƢỢNG HỒ XI MĂNG .......................................... 38 3.2. ẢNH HƢỞNG CỦA TỈ LỆ NƢỚC/XI MĂNG (N/X) .......................................... 40 3.3. MỘT VÍ DỤ ÁP DỤNG......................................................................................... 44 3.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 ....................................................................................... 47 KẾT LUẬN ..................................................................................................................48 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 50 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU  Ứng suất trƣợt bề mặt tiếp xúc (Pa)  Ngƣỡng trƣợt ở mặt tiếp xúc (Pa)   Hằng số nhớt (Pa.s/m)  Vận tốc trƣợt tƣơng đối giữa bê tông và thành ống bơm (m/s) µ Độ nhớt (Pa.s) P Áp lực bơm (Pa) L Chiều dài ống bơm (m) R Đƣờng kính ống bơm (m) Q Lƣu lƣợng bê tông bơm (m3) T Momen xoắn áp đặt vào xy lanh quay (N.m) T0 Momen xoắn ban đầu (N.m) K Hệ số (N.m/s) V Tốc độ quay xy lanh (Vòng/s) Emax Khoảng cách tối đa các hạt cốt liệu thô (mm) elbien Bề dày lớp biên (mm) D Đƣờng kính lớn nhất của cốt liệu sỏi đá (mm) g Tỷ lệ thể tích g* Độ chặt tối đa của hỗn hợp cốt liệu thô DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng bảng Trang 2.1 Đặc trƣng của xi măng Calcia - CEM I 52.5N CE CP2 NF 26 2.2 Đặc trƣng của cát 0/4 27 2.3 Đặc trƣng của sỏi 10/20 27 2.4 Phân loại bê tông theo độ sụt 35 2.5 Cấp phối bê tông nghiên cứu theo thông số khối lƣợng hồ xi măng 35 2.6 Cấp phối bê tông nghiên cứu theo thông số tỉ lệ Nƣớc/Xi măng 36 3.1 Ảnh hƣởng của khối lƣợng hồ xi măng lên thông số ma sát 38 3.2 Ảnh hƣởng của tỉ lệ N/X lên thông số ma sát 41 3.3 Ví dụ dự tính áp lực bơm 45 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hiệu Tên hình vẽ hình vẽ Trang 1.1. Xe trộn và máy bơm bê tông 4 1.2. Công trình thi công có hệ kết cấu sử dụng bê tông 6 1.3. (a) Bơm tự hành; (b) bơm cố định 7 1.4. Máy bơm với hai piston [Putzmeister]. 8 1.5. Nguyên tắc hoạt động của một máy bơm kiểu rotor [Putzmeister] 8 1.6. Kẹp nối 9 1.7. Hộp số và khuỷu tay 10 1.8. Vòi bơm bê tông 10 1.9. Trạng thái bê tông khi bị nghẽn, trạng thái khi bê tông trƣợt trong ống bơm 12 1.10. Các trạng thái dòng chảy bê tông trong ống bơm 14 1.11. Thiết bị đo ma sát của Kaplan 17 1.12. Sơ đồ nguyên lý của thiết bị [CHAPDELAINE 2007] 18 1.13. Hình tổng quan thiết bị đo trƣớc và trong khi quay xy lanh trong bê tông [CHAPDELAINE 2007] 18 1.14. Thiết bị đo ma sát phát triển bởi [NGO 2009] 19 1.15. Thiết bị đo áp lực bơm phát triển bởi [BEST et al. 1960] 20 1.16. Thiết bị đo áp lực bơm phát triển bởi [MORINAGA 1973] 21 1.17. Mô hình dự tính áp lực bơm bởi [KAPLAN 2000] 23 2.1. Thiết bị đo ma sát – Tribometre 28 2.2. Cấu tạo thiết bị đo ma sát và quy trình vận hành 29 2.3. Biểu đồ mức vận tốc xoay xy lanh 30 2.4. Sự tiến triển của tốc độ áp đặt lên xy lanh và số đo momen xoắn theo 30 thời gian 2.5. Sự tiến triển của tốc độ áp đặt lên xy lanh và số đo momen xoắn theo thời gian bằng phần mềm 31 Số hiệu Tên hình vẽ hình vẽ Trang 2.6. Khai thác kết quả từ phép đo ma sát 31 2.7. Máy trộn bê tông Lapa N100 40 2.8. Phép đo độ sụt bằng côn Abrams 34 3.1. Quan hệ momen xoắn - vận tốc quay xy lanh theo khối lƣợng hồ xi 39 măng 3.2. Quan hệ thông số ma sát - khối lƣợng hồ xi măng 40 3.3. Quan hệ momen xoắn - vận tốc quay xy lanh theo tỉ lệ N/X 41 3.4. Quan hệ thông số ma sát - tỉ lệ N/X 42 3.5. So sánh ảnh hƣởng thông số thành phần lên thông số ma sát theo độ sụt 43 3.6. Một mặt bằng công trƣờng ví dụ 44 3.7. Hình ảnh một hiện trƣờng trạm cung ứng bê tông thƣơng phẩm 46 NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA KHỐI LƢỢNG VỮA HỒ XI MĂNG VÀ TỈ LỆ NƢỚC/XI MĂNG LÊN MA SÁT VỚI THÀNH ỐNG BƠM Học viên : BÙI NGỌC HẢI Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp Mã số: 60.58.02.08. Khóa : K31. Trƣờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt – Ngày nay với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật thay vì trộn và bơm bê tông theo kiểu thủ công truyền thống tất cả đa phần đã đƣợc thay thế bằng máy, 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 ở Việt Nam hiện nay, lĩnh vực nghiên cứu về bơm bê tông và thuộc tính lƣu biến của vữa bê tông với các thông số ma sát của quá trình bơm bê tông chƣa thực sự đƣợc chú trọng . Nghiên cứu này góp phần mở ra một hƣớng nghiên cứu mới trong lĩnh vực bơm bê tông . Luận văn này khái quát về công nghệ bơm bê tông và nghiên cứu sâu hơn về sự ảnh hƣởng của các thông số thành phần lên ma sát với thành ống bơm cụ thể là khối lƣợng vữa hồ xi măng và tỉ lệ nƣớc/xi măng. Từ các thông số thành phần cấp phối bê tông phổ biến tác giả chỉ thay đổi một thông số ảnh hƣởng cần nghiên cứu , còn các thông số thành phần khác đƣợc giữ cố định. Loạt thí nghiệm cần nghiên cứu đối với mỗi thông số cũng đƣợc thực hiện từ bê tông ở trạng thái “khó” bơm (bê tông có độ linh động hay độ sụt thấp) cho đến khi bê tông bị phân tầng, mất tính đồng nhất và không thể bơm đƣợc.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 ON THE IMPACT OF MASS SLURY AND WATER / CEMENT TO FRICTION ON WATER PUMP Abstract - Today with the advancement of science and technology instead of mixing and pumping concrete in a traditional manual manner all most have been replaced by machines, this concrete pumping technology offers many advantages over conventional Compared with the traditional style, especially when the size of the work size is larger, the shorter the execution time ... However, in Vietnam today, the field of research on concrete pumping and rheological properties of calves The friction parameters of the concrete pumping process are not really focused. This research contributes to a new direction in the field of concrete pumping. This thesis gives an overview of concrete pumping technology and further studies on the influence of component parameters on the friction with the pump wall such as cement mortar mass and water / cement ratio. From the common concrete mixer parameters, the author changes only one influencing parameter to be studied, while the other component parameters are fixed. The series of tests required for each parameter is also made of concrete in the "hard" state of the pump (concrete with flexibility or slump) until the concrete is stratified, losing uniformity. And can not be pumped. The author has summarized the results have been achieved and set out the direction of the next development Keyword - pressure pumping; Friction measuring device; Viscosity constant; Stress threshold cut interface; Concrete component. 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Để đáp ứng đƣợc yêu cầu xây dựng hiện đại với những công trình bê tông cốt thép quy mô ngày càng lớn, các nhà khoa học kỹ thuật xây dựng không ngừng nghiên cứu nâng cao chất lƣợng bê tông. Bên cạnh đó để chất lƣợng bê tông đƣợc đảm bảo đến công trình thì công nghệ thi công bê tông đóng một vai trò vô cùng quan trọng. Ngày nay với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật thay vì trộn và bơm bê tông theo kiểu thủ công truyền thống tất cả đa phần đã đƣợc thay thế bằng máy, 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… 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. Mô hình dòng chảy của bê tông trong ống 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  và ngƣỡng ứng suất cắt giao diện - gọi tắt là ngƣỡng trƣợt 0t), và khả năng bơm của bê tông phụ thuộc chính bởi các thông số ma 2 sát này. Ngƣỡng trƣợt 0t 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  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 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 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. Chính vì thế, việc đƣa ra đề tài “Nghiên cứu ảnh hƣởng của khối lƣợng vữa hồ xi măng & tỉ lệ nƣớc/xi măng lên ma sát với thành ống bơm” là cần thiết để làm rõ vấn đề này. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu ảnh hƣởng của các thông số thành phần/ cấp phối vữa bê tông 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 khối lƣợng vữa hồ xi măng và tỉ lệ Nƣớc/Xi Măng lên ma sát với thành ống bơm. 4. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hƣởng của các thông số thành phần Vpaste , N/X lên ma sát với thành ống bơm. 5. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phân tích lý thuyết 3 - 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 các thông số thành phần/ cấp phối cụ thể: Vpaste, N/X 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 này. 7. Bố cục luận văn Ngoài chƣơng mở đầu giới thiệu về tính cấp thiết, các mục tiêu nghiên cứu, kết luận và kiến nghị, luận văn có 3 chƣơng theo bố cục sau: Mở đầu Chƣơng 1. Tổng quan về lĩnh vực bơm bê tông Chƣơng 2. Vật liệu, thiết bị và chƣơng trình thí nghiệm Chƣơng 3. Phân tích kết quả thí nghiệm Kết luận và kiến nghị 4 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC BƠM BÊ TÔNG 1.1. CÔNG NGHỆ BƠM BÊ TÔNG VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG LÊN KHẢ NĂNG BƠM BÊ TÔNG Bơm bê tông loại cố định là loại thiết bị dùng bơm bê tông khối lƣợng lớn từ nơi tập kết bê tông đến vị trí cần đổ bê tông của công trình xây dựng. Bê tông đƣợc vận chuyển trong đƣờng ống nhờ vào áp lực đẩy rất lớn của máy do hệ thống động cơ và hệ thống thuỷ lực tạo ra. Bơm bê tông đƣợc dùng cho hầu hết các công trình xây dựng có quy mô lớn nhƣ 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 ngƣời vận hành và 8 nhân công thao tác đƣờng ống làm việc một ngày thì sẽ 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 ngƣời, tiết kiệm thời gian cho tiến độ thi công và đảm bảo chất lƣợng của bê tông trong quá trình liên kết. Đặc biệt có những vị trí của công trình cần đổ bê tông rất khó hoặc rất nguy hiểm để con ngƣời làm đƣợc thì máy bơm bê tông dễ dàng thực hiện những công việc này. Hình 1.1. Xe trộn và máy bơm bê tông 5 Bê tông là loại vật liệu đá nhân tạo nhận đƣợc bằng cách đổ khuôn và làm rắn chắc một hỗn hợp hợp lí bao gồm chất kết dính, nƣớc, cốt liệu (cát, sỏi hay đá dăm) và phụ gia. Thành phần hỗn hợp bê tông phải đảm bảo sao cho sau một thời gian rắn chắc phải đạt đƣợc những tính chất cho trƣớc nhƣ cƣờng độ, độ chống thấm v.v... Hỗn hợp nguyên liệu mới nhào trộn gọi là hỗn hợp bê tông. Hỗn hợp bê tông sau khi cứng rắn, chuyển sang trạng thái đá gọi là bê tông. Trong bê tông, cốt liệu đóng vai trò là bộ khung chịu lực. Hồ chất kết dính bao bọc xung quanh hạt cốt liệu, chúng là chất bôi trơn, đồng thời lấp đầy khoảng trống và liên kết giữa các hạt cốt liệu. Sau khi cứng rắn, hồ chất kết dính gắn kết các hạt cốt liệu thành một khối tƣơng đối đồng nhất và đƣợc gọi là bê tông. Bê tông có cốt thép gọi là bê tông cốt thép. Bê tông là loại vật liệu giòn, cƣờng độ chịu nén lớn, cƣờng độ chịu kéo thấp thƣờng đặt cốt thép vào để tăng cƣờng khả năng chịu kéo của bê tông trong các kết cấu chịu uốn, chịu kéo. Loại bê tông này gọi là bê tông cốt thép. Vì giữa bê tông và cốt thép có lực bám dính tốt, có hệ số dãn nở nhiệt xấp xỉ nhau, nên chúng có thể làm việc đồng thời. Nếu cốt thép đƣợc bảo vệ chống gỉ tốt thì sẽ cùng với bê tông tạo nên loại vật liệu có tuổi thọ cao. Cốt thép đặt trong bê tông có thể ở trạng thái thƣờng, hoặc ở trạng thái có ứng suất (dự ứng lực). Chất kết dính có thể là xi măng các loại, thạch cao, vôi và cũng có thể là chất kết dính hữu cơ (polime). Trong bê tông xi măng cốt liệu thƣờng chiếm 80 - 85%, còn xi măng chiếm 10 20% khối lƣợng. Bê tông và bê tông cốt thép đƣợc sử dụng rộng rãi trong xây dựng vì chúng có những ƣu điểm sau: cƣờng độ chịu lực cao, có thể chế tạo đƣợc những loại bê tông có cƣờng độ, hình dạng và tính chất khác nhau; giá thành rẻ, khá bền vững và ổn định đối với mƣa nắng, nhiệt độ, độ ẩm. Tuy vậy chúng còn tồn tại những nhƣợc điểm: nặng (ρv = 2200  2400kg/m3), cách âm, cách nhiệt kém (λ = 1,05  1,5 kCal/m.0C.h), khả năng chống ăn mòn kém. 6 Hình 1.2. Công trình thi công có hệ kết cấu sử dụng bê tông 1.1.1. Công nghệ bơm bê tông a) Máy Bơm Máy bơm bê tông là một loại máy xây dựng chuyên dụng để vận chuyển hỗn hợp vữa bê tông theo cả phƣơng ngang lẫn phƣơng đứng bằng phƣơng pháp bơm đẩy. Thông thƣờng ngƣời ta chia máy/hệ thống bơm bê tông thành: bơm tự hành và bơm cố định. Loại bơm cố định, là loại máy chỉ gồm phần máy bơm chính không kèm theo hệ đƣờng ống bơm, mà sẽ đƣợc đấu vào đƣờng ống bơm đặt sẵn tại công trình. Thƣờng máy bơm cố định không tự di chuyển đƣợc, mà phải gắn vào xe tải nhƣ một rơ-moóc, để xe tải kéo đến công trƣờng. Loại máy bơm di động, loại này thƣờng 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, nhƣ một cánh tay robot có điều khiển từ xa (còn gọi là cần bơm bê tông), để có thể vƣơn xa tới những vị trí đổ bê tông với độ chính xác nhất định. Tuy máy bơm cố định không có hệ cần để có thể vƣơn tới mọi vị trí đổ bê tông trong tầm hoạt động của cần nhƣ bơm tự hành, nhƣng với nhà siêu cao tầng nó lại thƣờng đƣợc dùng để bơm chuyền lên từng đợt độ cao nhà theo từng đợt đƣờng ống đứng. Trong trƣờng hợp này, ngƣời ta thƣờng kết hợp nhiều máy bơm tĩnh để bơm vữa bê tông trung chuyển theo từng đợt chiều cao của tòa nhà siêu cao tầng. 7 Ô tô chở bê tông đóng vai trò là máy vận chuyển bê tông trong các công trình xây dựng với cự li từ vài km đến vài chục km, bắt đầu từ trạm trộn bê tông thƣơng phẩm đến nơi tiêu thụ. Khi vận chuyển bê tông trong cự li ngắn ngƣời ta đổ bê tông đã trộn vào thùng (chỉ chiếm từ 75 – 80% dung tích thùng ) và cho quay chậm với vận tốc 3 – 4 vòng/ phút. Điều này sẽ đảm bảo bê tông khi vận chuyển không bị phân tầng và đông kết. Trong trƣờng hợp này, ô tô chỉ làm nhiệm vụ vận chuyển. Còn đối với khoảng cách dài ngƣời ta đổ cốt liệu chƣa trộn vào thùng (chiếm từ 60 – 70% dung tích thùng ), trong quá trình vận chuyển, máy trộn trên xe sẽ trộn đều cốt liệu với nƣớc thành bê tông đồng nhất (vận tốc từ 10 – 12 vòng/phút). Khi đến địa điểm thi công, bê tông đƣợc đổ ra và dùng ngay. Lúc này ôtô chở vừa làm nhiệm vụ trộn vừa làm nhiệm vụ vận chuyển. Dung tích thùng của các ôtô chở bê tông hiện nay thƣờng là: 2, 6; 3, 2; 4, 0; 7, 0 và 8 m3. (a ) (b) Hình 1.3. (a) Bơm tự hành; (b) bơm cố định b) Hệ thống bơm Hiện nay có hai hệ thống khác nhau đƣợc sử dụng để bơm: máy bơm bêtông kiểu piston và máy bơm bêtông kiểu rotor. Máy bơm kiểu piston: Loại máy bơm này cấp/tốc độ bơm cao. Hầu hết các máy bơm bê tông hiện đại đa phần là loại bơm piston. Bê tông đƣợc gửi vào phễu của máy bơm và sau đó thông qua một khe hở đặt ở dƣới cùng của phễu, bê tông bị hút vào một xi lanh bằng trọng 8 lực và lực hút đƣợc tạo ra bởi các piston. Sau đó, một hệ thống van điều kiển kết nối với ổ cắm của máy bơm và piston 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 1.4.Máy bơm với hai piston [Putzmeister]. Máy bơm rotor: Đây là loại bơm phù hợp hơn để bơm các loại bê tông "nhạy cảm" đặc biệt nhƣ bê tông nhẹ, bê tông tự đầm,... Một vòi linh hoạt đƣợc đặt dƣới 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. Công suất của máy bơm rotor là thấp hơn so với máy bơm piston, nhƣng dòng chảy do nó thu đƣợc có lợi thế hơn. Khi dùng máy bơm này phải thay đổi đƣờng ống sau khoảng 100 giờ tuỳ theo tính chất của bê tông bơm. Hình 1.5. Nguyên tắc hoạt động của một máy bơm kiểu rotor [Putzmeister] 9 Cơ chế di chuyển piston trong máy bơm piston có thể cơ khí hoặc thủy lực. Bơm cơ khí đƣợc sử dụng chủ yếu ở các nƣớc thuộc Liên Xô cũ. Các nƣớc khác thƣờng 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 ngƣợc với bơm thủy lực (kìm nén bê tông với một tốc độ không đổi). * Chọn một máy bơm tốt Sự lựa chọn giữa một máy bơm piston thủy lực và một máy bơm rotor thực sự là chƣa rõ ràng, nó thƣờng phụ thuộc vào đặc tính của từng máy, điều kiện thi công cụ thể trên công trƣờng và bản chất của bê tông bơm. Để chọn loại máy bơm và công suất phù hợp với nhu cầu thi công nó thƣờng đƣợc dựa trên áp lực các loại máy bơm có thể cung cấp, lƣu lƣợng dòng chảy mong muốn, các đặc tính của bê tông tƣơi. c) Ống bơm Là một hệ thống đƣờng ống, thƣờng làm bằng thép dùng để vận chuyển bê tông tƣơi kết hợp với một máy bơm đến vị trí của ván khuôn. Các đƣờng ống thép sử dụng cho bơm bê tông thƣờng có đƣờng kính 65, 100, 125 và 150 mm. Các ống có chiều dài 1, 2 hoặc 3 m đƣợc nối với nhau qua kẹp nối. Những chiếc kẹp nối cho phép kết nối nhanh và đáng tin cậy. Hình 1.6. Kẹp nối d) Hộp số và khuỷu tay Hộp số của máy trộn đƣợc thiết kế theo cơ cấu truyền động bánh răng, có sức chịu tải trọng lớn, cƣờng độ làm việc liên tục, động cơ đƣợc lai từ dây cu loa ra puli hộp số, đầu ra của hộp số máy trộn đƣợc gắn bởi hai bánh răng đầu trục, hai bánh răng này lại đƣợc gắn vào hai bánh răng của máy trộn, bên trong máy là hai trục có hai đầu 10 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 lƣợng bê tông tốt hơn. Khuỷu tay đƣợc sử dụng để thay đổi hƣớng của ống. Hình 1.7. Hộp số và khuỷu tay e) Vòi ống bơm Bê tông chạy từ ống bơm đến điểm đổ bê tông đƣợc thao tác bởi một vòi linh hoạt. Qua ống này, bê tông chảy liên tục vào vị trí cuối cùng của nó và vẫn giữ đƣợc tính đồng nhất của bê tông. Trƣờng hợp đổ bê tông sâu trong ván khuôn, vòi su mềm giúp đƣa bê tông tới vị trí thấp của ván khuôn, sau đó nó đƣợc nâng lên dần dần lấp đầy cốp pha, cho phép để tránh sự phân tầng trong bê tông. Hình 1.8. Vòi bơm bê tông 11 1.1.2. Ƣu và nhƣợc 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 đƣợc sử dụng, lắp đặt bơm và tính chất của bê tông). • Đƣa đƣợc vữa bê tông vào những nơi khó tiếp cận, giúp cho bê tông dễ có đƣợc trạng thái đồng nhất hơn trong quá trình thi công. • Giảm thời gian vận chuyển và đổ bê tông tại công trƣờng xây dựng, mang lại hiệu quả kinh tế, giảm hao phí lao động và tạo điều kiện công việc nhẹ nhàng hơn. • Cải thiện vấn đề an toàn trên công trƣờng xây dựng. Tất cả những lý do trên giải thích việc sử dụng bơm bê tông ngày càng đƣợc 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 đƣờng ống. Vì vậy cần thiết tháo rời các đƣờng ống và thông các tắc nghẽn này. Động tác này khá là tốn thời gian, ảnh hƣởng kinh tế và ảnh hƣởng đến tiến độ. Sự xuất hiện các nút nghẽn trong các đƣờng ống xuất phát từ nhiều nguyên nhân khác nhau. Có hai loại nguyên nhân: thứ nhất liên quan đến lỗi của con ngƣời (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 lƣu biến của bê tông. Các hình thức nghẹt : • Nghẹt khi khởi đông (95%); • Nghẹt khi bơm; • Nghẹt khi tái khởi động; • Nghẹt do giai đoạn vệ sinh đƣờng ống không tốt...; * Giai đoạn khởi động bơm: 12 Trong công nghệ bơm bê tông, giai đoạn khởi động là rất quan trọng. Giai đoạn này, trạng thái đƣờng 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 trƣờng xây dựng xảy ra vào lúc bắt đầu). Nói chung, để giảm thiểu nghẽn khi khởi động trƣớc khi bắt đầu bơm thực tế, một hỗn hợp “bôi trơn” của xi măng và nƣớc đƣợc tạo trƣớc trong ống bơm ở bề mặt tiếp xúc với thành ống bơm, với tỷ lệ Nƣớc/Xi măng khoảng từ 0,5  0,8 theo nhu cầu thực sự tại công trƣờng và chuyên môn các kỹ thuật viên điều khiển máy bơm. Vai trò của hỗn hợp này là bằng cách nào đó bôi trơn các thành ống. Trong giai đoạn đó, nó sẽ để lại một lớp biên - hay lớp ma sát ở mặt biên trên thành ống. Hình sau minh họa hai mẫu bê tông lấy trực tiếp từ các đƣờng ống đầu ra, cắt theo chiều dọc và ngang. Hình 1.9. Bên trái: trạng thái bê tông khi bị nghẽn, bên phải: trạng thái khi bê tông trượt trong ống bơm * Nghẹt trong quá trình bơm bê tông : Khi bê tông vƣợt 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 lƣợng tắt nghẽn dòng chảy bê tông trong ống bơm gặp trong giai đoạn này thƣờng là rất thấp. Với những quan sát thực tế trên công trƣờng xây dựng và trong thực nghiệm theo Kaplan, chúng ta có thể xác định đƣợc nguyên nhân gây nghẹt bê tông trong quá trình bơm [KAPLAN 2000], [KAPLAN et al. 2005]: Kích thƣớc cốt liệu quá lớn (>1/4 đƣờng kính ống bơm) Gia tăng tốc độ bơm quá lớn và nhanh