KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA THỂ TÍCH HỒ XI MĂNG VÀ TỈ LỆ NƯỚC/XI MĂNG ĐẾN TÍNH CHẤT MA SÁT VÀ LƯU BIẾN CỦA BÊ TÔNG TƯƠI CÓ XÉT ĐẾN YẾU TỐ THỜI GIAN

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA THỂ TÍCH HỒ XI MĂNG VÀ TỈ LỆ NƯỚC/XI MĂNG ĐẾN TÍNH CHẤT MA SÁT VÀ LƯU BIẾN CỦA BÊ TÔNG TƯƠI CÓ XÉT ĐẾN YẾU TỐ THỜI GIAN

1. Tính cấp thiết của đề tài

Tính dễ bơm hay khó bơm của bê tông từ trước tới nay ở nước ta chỉ mới đinh lượng qua thông số sụt SN. Theo quy định của tiêu chuẩn TCVN 200:1997(nhà cao tầng – kỹ thuật về bơm bê tông), độ sụt được đo bằng côn Abram của bê tông bơm nằm trong khoảng từ 12 đến 17cm. Thực tế thi công và qua nghiên cứu cho thấy thông số độ sụt chưa thể khẳng định được một bê tông là dễ bơm hay khó bơm, yếu tố quan trọng quyết định đến vấn đề này là tính chất tiếp xúc giữa bê tông và thành ống bơm. Tính chất này được thể hiện bởi hai hằng số : hằng số nhớt bề mặt η và ngưỡng trượt tiếp xúc τ₀ và cần một loại thí nghiệm riêng biệt để xác định chúng. Việc xác định tính chất ma sát sẽ có ý nghĩa rất lớn cho công việc thiết kế và thi công, một mặt tránh sự cố ở công trường như tắc ống, mặt khác giúp tiết kiệm thời gian thiết kế cấp phối nhờ sự định lượng của các thông số này cũng như cải thiện tính công tác của bê tông. Tính chất ma sát giữa bê tông và thành ống sẽ có nhiều yếu tố quyết định nhưng trong đề tài này tôi chỉ xét tới yếu tố ảnh hưởng của thể tích hồ xi măng và tỷ lệ nước/xi măng đến tính chất ma sát và lưu biến của bê tông tươi có xét đến yếu tố thời gian.

2. Mục đích và mục tiêu nghiên cứu

Xác định một cách định lượng thông số ma sát của bê tông tươi và thành ống bơm thông qua việc thay đổi thể tích hồ xi măng và tỉ lệ N/X trong cấp phối bê tông và có đánh giá sự thay đổi của các tính chất này theo thời gian.

3. Nội dung nghiên cứu

– Nghiên cứu về tính chất ma sát của bê tông và thành ống bơm theo phép đo thực nghiệm

– Nghiên cứu ảnh hưởng của thể tích hồ xi măng đến các tính chất ma sát và lưu biến theo thời gian.

– Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ nước/xi măng đến tính ma sát và lưu biến theo thời gian.

4. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm :

– Thí nghiệm đo độ sụt của hỗn hợp bê tông ( TCVN 3106 – 1993)

– Thí nghiệm xác định các thông số ma sát

– Tính toán, xử lý số liệu ma sát cùng độ sụt và phân tích, kết luận.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

– Khẳng định sự cần thiết sử dụng mô hình đo ma sát để định lượng khả năng bơm của hỗn hợp bê tông bên cạnh thí nghiệm truyền thống đo độ sụt.

– Kết quả là cơ sở giúp ích rất nhiều cho các đơn vị trạm trộn bê tông thương phẩm trong việc thí nghiệm xác định tính dễ bơm bằng máy đo ma sát bên cạnh chỉ tiêu độ sụt lâu nay vẫn dùng. Việc này sẽ nâng cao tính chính xác và giảm thiểu rủi ro trong thi công, tăng chất lượng bê tông bơm.

– Kết quả nghiên cứu còn giúp ích các nhà thầu trong việc lựa chọn các đơn vị sử dụng bê tông bơm có các thông số bơm hợp lý, không gây tắc nghẽn ống bơm, nâng cao chất lượng công trình.

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA BÊ TÔNG BƠM [3]

1.2. TÍNH BƠM ĐƯỢC CỦA BÊ TÔNG

Một bê tông được gọi là bơm được nếu có thể vận chuyển nó bằng bơm. Để bơm được, bê tông cần tuân thủ một số các điều kiện : đồng nhất trong suốt quá trình bơm, tự biến dạng được để qua được những đoạn ống bị chuyển hướng hoặc bị giảm tiết diện,… Mặt khác, mặc dù bê tông bơm được nhưng cũng có loại dễ bơm, có loại khó bơm phụ thuộc ít nhiều vào thiết bị. Sự bơm được của một bê tông do đó có thể định nghĩa là tính chất mà nó cho phép sử dụng bơm để thi công dễ hay khó.

1.3. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ÁP LỰC BƠM VÀ TÍNH BƠM ĐƯỢC CỦA BÊ TÔNG

Các yếu tố ảnh hưởng đến áp lực bơm có thể phân biệt các nhóm chính sau đây:

1. Máy móc

2. Kỹ năng vận hành máy của người điều khiển.

3. Bản chất của bê tông.

Nếu giả sử hai yếu tố đầu là cố định (trạng thái tốt) thì tính chất của hỗn hợp bê tông sẽ quyết định đến tính dễ bơm, khó bơm của bê tông cũng như xác định áp lực bơm.

1.4. NGHIÊN CỨU VỀ MA SÁT GIỮA BT VÀ THÀNH ỐNG

Các kết quả nghiên cứu của Kaplan [17] đã chứng minh rằng ma sát tiếp xúc bề mặt phụ thuộc tuyến tính vào vận tốc bơm (công thức 1.1).

(1.1)

Trong đó: τ (Pa) là ứng suất trượt tại mặt tiếp xúc

τ₀ là giới hạn trượt hay ngưỡng trượt ở mặt tiếp xúc

η (Pa.s/m) là hằng số nhớt,

v (m/s) là vận tốc trượt tương đối.

Công thức (1.1) cho thấy ma sát tiếp xúc là một thông số động, phụ thuộc ngưỡng trượt ban đầu τ0 và hằng số nhớt η . Đây là các thông số quan trọng và cần được xác định đối với mỗi loại bê tông, được gọi là các thông số ma sát tiếp xúc hay các thông số bơm.

Theo hình 1.3 [17] thì Kaplan cho rằng, khi chảy trong ống bơm, có ba vùng sẽ được hình thành và phân biệt như sau :

1. Vùng 1 là vùng bê tông dịch chuyển tịnh tiến trong ống bơm. Vùng này nằm trong khu vực giữa ống bơm, còn được gọi là vùng chảy toàn khối.

2. Vùng 2 là vùng nằm tiếp giáp với vùng 1 ở phía ngoài, trong vùng này bê tông bị cắt và trượt lên nhau, còn gọi là vùng trượt.

3. Vùng 3 là vùng ngoài cùng, tiếp xúc với thành ống, còn gọi là vùng ma sát hoặc lớp giới hạn. Vai trò của vùng này như một lớp bôi trơn để bê tông có thể trượt đi và chuyển động. Thành phần của vùng này chủ yếu là hồ xi măng với chiều dày phụ thuộc cấp phối bê tông [18], chiều dày phụ thuộc vào bê tông cũng như tốc độ bơm, có thể thay đổi trong khoảng từ 1 đến 3 mm.

Bê tông

Hình 1.3. Mô hình mặt cắt dòng chảy bê tông trong ống.

Mô hình của Kaplan tương ứng với hai giai đoạn như sau:

– Giai đoạn đầu được mô tả bởi phương trình :

(1.2)

– Giai đoạn hai được mô tả bởi phương trình :

(1.3)

Các phương trình thoả mãn khi:

τ₀ (1.4)

Trong các công thức trên, các thông số được giải thích như sau:

P : áp lực (Pa)

L : chiều dài đường ống (m)

R : bán kính ống (m)

Q : lưu lượng bơm (m³)

kr: hệ số lấp đầy, lấy bằng 0.8 đối với bơm tĩnh và 0.7 đối với bơm không cố định.

τ ₀ : ngưỡng trượt bề mặt (Pa) đo bằng máy đo ma sát

η : nhớt bề mặt (Pa/m) đo bằng máy đo ma sát

τ_0i : ngưỡng cắt của bê tông, đo bằng dụng cụ đo lưu biến

μ : độ nhớt dẻo của bê tông (Pa.s), đo bằng máy đo lưu biến

Như vậy, đối với bê tông, thì thông số áp lực được tính toán sẽ phụ thuộc vào tính lưu biến (bao gồm ngưỡng trượt và hằng số nhớt của hỗn hợp) và thông số ma sát, bao gồm ngưỡng trượt tiếp xúc và hằng số nhớt bề mặt, trong đó hai thông số sau có mức ảnh hưởng lớn.

Để xác định các thông số ma sát này, đã có nhiều loại thí nghiệm được thực hiện [18,20,22,23,24,25,26,27]. Tuy nhiên, các nghiên ảnh hưởng của các tính chất ma sát do các yếu tố cơ bản của bê tông như thể tích hồ xi măng, tỉ lệ nước/xi có xét đến yếu tố thời gian thì chưa được đề cập đến. Thực tế, thời gian lưu vữa là một yếu tố quan trọng vì thực trạng giao thông và sản xuất không cho phép bơm hỗn hợp bê tông ngay sau khi trộn. Trong thời gian này, do sự thủy hóa của bê tông và sự tương tác của các thành phần hóa học trong bê tông mà tính chất của bê tông tươi có thể thay đổi. Sự thay đổi này có thể ảnh hưởng tốt hoặc xấu đến thi công bê tông phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có kể đến yếu tố phụ gia, yếu tố thời gian, nguồn gốc xi măng,…Dựa trên tình hình giao thông thực tế và khả năng vận chuyển trong khu vực thành phố Đà Nẵng, trong luận văn này, các kết quả khảo sát được thực hiện cho 4 mốc thời gian: 0 phút (ngay sau khi trộn BT xong) 30phút, 60 phút và 90 phút.

CHƯƠNG 2

THỰC NGHIỆM

2.1. DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

2.1.1.Bộ dụng cụ trộn bê tông

2.1.2. Bộ dụng cụ đo độ sụt SN theo TCVN 3016 – 1993

2.1.3. Bộ thiết bị đo ma sát

1. Đầu khuấy điện tử (Hình 2.1a).

2. Xi lanh quay bằng thép trơn (Hình 2.1b).

3. Thùng chứa bê tông (Hình 2.1c).

Hình 2.1. Bộ thiết bị đo ma sát

2.2.QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM

2.2.1. Xác định và tính toán thông số bơm :

Ứng suất trượt tại mặt tiếp xúc bê tông – thành ống khi bê tông dịch chuyển được tính như công thức (1.1) đã trình bày ở Chương 1:

Trong trường hợp bê tông là dòng chảy đều, nếu xác định được các thông số τ₀ và η thì có thể xác định được áp lực bơm và lưu lượng bơm tương ứng. Trong trường hợp không phải là dòng chảy đều, các thông số này cho biết tính dễ bơm hay khó bơm của bê tông. Bê tông có ngưỡng trượt τ₀ nhỏ và hằng số nhớt η nhỏ là thuộc loại dễ bơm và ngược lại.

Xác định thực nghiệm để kiểm tra tính dễ bơm hay khó bơm chính là việc xác định các thông số ma sát τ₀ và η của công thức (1.1).

2.2.2. Cấp phối bê tông thí nghiệm

Vật liệu chế tạo hỗn hợp bê tông thí nghiệm gồm:

+ Xi măng Kim Đỉnh PCB40;

+ Cát vàng, Mdl = 2.9

+ Đá dăm Dmax = 20mm

+ Phụ gia Sika Plast 257

+ Nước sạch

Bảng 2.1. Các loại cấp phối bê tông thí nghiệm

Bảng 2.2. Khối lượng vật liệu thực tế dùng cho mỗi mẻ trộn thí nghiệm

2.2.3. Trình tự thí nghiệm

2.2.3.1. Trộn bê tông

Tiến hành trộn bê tông bằng máy. Chú ý trộn khô cho đều rồi mới đổ hỗn hợp gồm nước và phụ gia vào để trộn.

2.2.3.2. Thí nghiệm đo độ sụt

Sau khi trộn,tiến hành đo độ sụt SN (cm) của mẻ bê tông theo TCVN 3016 : 1993

Hình 2.2 Đo độ sụt bằng côn Abram

2.2.3.3. Thí nghiệm đo ma sát tiếp xúc giữa bê tông và thành ống

a/ Nguyên lý thí nghiệm :

Để đo đạc và tính toán các thông số ma sát, thí nghiệm được tiến hành ở 8 tốc độ quay khác nhau, từ 12 vòng/phút đến 96 vòng/phút, gồm hai chu kỳ: Chu kỳ tăng tốc và chu kỳ giảm tốc. Mục đích của chu kỳ tăng tốc nhằm tạo ra lớp vữa giới hạn (lớp bôi trơn), mục đích của chu kỳ giảm tốc để xác định trị số mô men xoắn phục vụ cho việc tính toán các thông số ma sát của bê tông. Trong chu kỳ tăng tốc, vận tốc quay của xi lanh được tăng tuyến tính từ 0 đến 96 vòng/phút trong thời gian 3 phút. Trong chu kỳ giảm tốc thì vận tốc quay được lập trình cho giảm dần ở các cấp tốc độ khác nhau (96, 84, 72, 60, 48, 36, 24, 12 vòng/phút).

b/ Các bước thí nghiệm :

+ Bước 1 : Đổ lớp bê tông đầu tiên lên đến một nửa thùng chứa và đặt vị trí của xi lanh ở trung tâm của thùng chứa sao cho bê tông ngập xi lanh khoảng 0,5cm, sau đó cố định xilanh với trục khuấy như hình 2.3.

Hình 2.3. Thí nghiệm đo ma sát mặt đáy xilanh với bê tông

– Đo mômen xoắn ở mặt đáy xi lanh T₁ (N.mm) bằng phần mềm chuyên dụng.

Hình 2.4. Giao diện chính hiển thị mômen xoắn đo được ứng với tốc độ quay

Hình 2.5. Biểu đồ mômen xoắn T₁ thu được của bêtông với mặt đáy xilanh

+Bước 2: Đổ lớp bê tông thứ hai lên lớp đầu tiên đến ngang mặt trên của xi lanh như hình 2.6. Và tiếp tục đo mô men xoắn T₂ (N.mm) của mặt đáy và mặt xung quanh được biểu đồ như hình 2.7

Hình 2.6. Đổ bêtông đến mặt trên của xilanh

Hình 2.7. Biểu đồ biểu thị hành trình bắt đầu đo mô men xoắn T₂

Kết quả momen xoắn tại giao diện ma sát thu được bằng cách lấy kết quả của (T₂ – T₁). Điều này cho phép có được ma sát bề mặt trung bình ở tất cả các khu vực xung quanh của hình trụ, nơi tốc độ quay không đổi với từng giai đoạn tốc độ áp đặt.

2.2.4. Xử lý số liệu :

2.2.4.1. Định dạng số liệu và yêu cầu xử lý :

Dữ liệu số chưa xử lý ( dữ liệu thô) có dạng như hình 2.8 :

Hình 2.8 : Định dạng file dữ liệu

Tại mỗi vận tốc quay quan tâm, ví dụ như ở vận tốc quay 96 rpm, các giá trị tương ứng của mo men xoắn ở cột ActM là khác nhau, biểu thị bằng sự nhấp nhô của biểu đồ ở đỉnh của các tháp trên hình 2.7. Do đó, để tính mo men xoắn cho một giá trị tốc độ quay, ta lấy trung bình giá trị mo men xoắn của tất cả các giá trị tương ứng với vận tốc đang tính toán. Chú ý trong trường hợp giá trị mo men xoắn ở cùng một tốc độ quay khác thường quá nhiều so với các giá trị khác do sự cố khi đo (có thể do bị hạt đá to rơi vào chèn ống xoay), thì chúng ta loại bỏ khi có sự khác so với giá trị trung bình từ 5% trở lên.

2.2.4.2. Nguyên lý tính toán :

Từ các đo đạc đã được trình bày ở trên, số liệu thu được là mô men xoắn T và vận tốc quay V. Mối quan hệ giữa chúng được thấy xấp xỉ là một hàm tuyến tính có dạng :

T=T₀+kV (2.1)

Trong đó :

T (N.m) : momen xoắn tác dụng vào xi lanh (T = T2 – T1)

T₀ (N.m) : momen xoắn ban đầu

V (vòng/s) : tốc độ quay của xi lanh

k (N.m.s) : là hệ số góc tính được từ đường quan hệ giữa mo men xoắn và vận tốc quay của xi lanh.

Bằng cách chia mo men xoắn cho cánh tay đòn (là bán kính của xi lanh) để có lực, chia lực cho diện tích tiếp xúc giữa bê tông và thành ống để có ứng suất, đồng thời quy đổi vận tốc quay về vận tốc dài, ta tính được cụ thể:

(2.2)

trong đó R và h lần lượt là bán kính và chiều cao của xi lanh.

Tốc độ tiếp tuyến V_t tại mặt đứng của xi lanh được tính như sau:

(2.3)

Trong đó :

ω : vận tốc góc tính theo rad/s

Ω : vận tốc góc tính theo vòng/s (ω = 2πΩ)

Ngưỡng trượt đơn vị ở mặt tiếp xúc được tính:

(2.4)

Hệ số nhớt đơn vị ở mặt tiếp xúc được tính:

(2.5)

Vậy, từ các công thức trên, ta tính được các thông số ma sát cần quan tâm là ngưỡng trượt τ₀ và hằng số nhớt η.

2.2.4.3. Sử dụng phần mềm “Pumping Parameter Calculation” để xử lý số liệu

CHƯƠNG 3

PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ KẾT LUẬN

3.1. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

3.1.1. Đồ thị tương quan giữa mo men xoắn và vận tốc quay của loại cấp phối theo các mốc thời gian lưu vữa

Hình 3.1 : Đồ thị tương quan giữa mo men xoắn và vận tốc quay của loại cấp phối N35-X420 theo thời gian

3.1.2. Bảng tổng hợp các thông số bơm của 8 loại cấp phối theo các mốc thời gian lưu vữa

Bảng 3.1 : Kết quả các thông số bơm của 8 loại cấp phối

3.1.3. Nhận xét

a/ Mo men xoắn

+ Từ các đồ thị biểu diễn quan hệ giữa tốc độ quay và mômen xoắn theo các thời gian lưu vữa cho thấy dù thay đổi V_h hay hoặc tỉ lệ N/X thì mômen xoắn gần như tăng tuyến tính với tốc độ vòng quay của xi lanh và tăng dần theo thời gian lưu vữa. Sự tăng của T khi Ω tăng tương đương với việc khi lưu lượng bơm lớn thì lực tác dụng ở bề mặt sẽ tăng lên. Đồng thời, khi thời gian lưu vữa càng tăng, momen xoắn càng lớn, điều đó có nghĩa là theo thời gian, với cùng một lưu lượng bơm, chúng ta cần một lực đẩy lớn hơn so với thời gian ban đầu.

Đường cắt trục tung ở vị trí cao có nghĩa là loại BTT có τ₀ lớn, tức là cần phải có một lực đẩy lớn để làm BTT bắt đầu dịch chuyển. Đường thẳng có độ dốc lớn có nghĩa là η lớn, tức là khi BTT đã dịch chuyển rồi thì vẫn cần một lực đẩy lớn để đẩy BTT đi. Đường có cao độ thấp và độ dốc nhỏ là loại BTT dễ bơm nhất.

b/ Độ sụt :

+ Độ sụt của hỗn hợp bê tông giảm dần theo thời gian lưu sụt, sự mất mát độ sụt xảy ra rất nghiêm trọng ở thời điểm sau 60 phút đến 90 phút sau khi chế tạo hỗn hợp bê tông.

+ Hình 3.9 cho thấy, với cấp phối bê tông có tỉ lệ N/X từ 40% trở xuống thì độ sụt sau thời điểm 90 phút còn lại khá thấp (SN_tb ~ 10cm). Đặc biệt là với cấp phối bê tông có tỉ lệ N/X = 35%, cùng với thể tích hồ xi măng nhỏ (V_h = 287 lít) thì độ mất sụt còn lớn hơn. Độ sụt sau thời gian 60 phút còn lại rất thấp , đến thời điểm 90 phút thì độ sụt chỉ còn lại 5cm. Điều này có thể giải thích như sau: Phụ gia siêu dẻo thường chỉ có tác dụng trong khoảng thời gian từ lúc bắt đầu trộn hỗn hợp bê tông đến thời điểm 60 phút [15]. Sau thời gian này tác động của phụ gia hầu như không còn và thêm cả việc nước bốc hơi sẽ dẫn đến độ sụt giảm đi đáng kể.

Hình 3.9 : Quan hệ giữa các thông số độ sụt và thời gian lưu vữa

Tuy nhiên, cũng với tỉ lệ N/X = 35%, nhưng chúng ta tăng V_h lên (314 lít) thì độ sụt ở thời điểm 90 phút còn lại là 14.5 cm, thí nghiệm tương tự cho các cấp phối khác,với cùng tỉ lệ N/X, nhưng V_h tăng lên thì ta đều được kết quả tương tự. Điều đó chứng tỏ thể tích hồ xi măng có ảnh hưởng rõ rệt đến độ sụt của hỗn hợp bê tông. Điều này có thể giải thích như sau : Trong hỗn hợp bê tông, giữa các hạt cốt liệu lớn chèn vào nhau sẽ hình thành các lỗ rỗng, và các hạt nhỏ hơn sẽ chèn vào các lỗ rỗng đó.Khi chúng ta tăng thể tích hồ xi măng lên, một phần lượng vữa tham gia lấp đầy lỗ rỗng sẽ đẩy các hạt cốt liệu ra xa nhau, một phần sẽ tạo thành lớp màng bao giữa các hạt cốt liệu, điều đó làm giảm ma sát giữa các hạt, giúp bê tông dễ trượt lên nhau hơn, vì thế độ sụt tăng theo thể tích hồ là điều dễ hiểu (hình 3.10).

Hình 3.10 : Quan hệ giữa các thông số độ sụt theo thời gian và theo Vh

Mặt khác, nếu trong các cấp phối có cùng khối lượng xi măng (420kg hoặc 460kg) thì khi ta tăng lần lượt tỉ lệ N/X từ 35% lên 37%, 40%, 45% (tăng độ linh động cho bê tông) thì độ sụt cũng tăng theo, và sự thay đổi độ sụt ở các mốc thời gian lưu vữa của các loại cấp phối cũng có xu hướng gần như nhau (hình 3.11, 3.12).

Hình 3.11 : Quan hệ giữa các thông số độ sụt theo thời gian và tỉ lệ N/X (m_X=420kg)

Hình 3.12 : Quan hệ giữa các thông số độ sụt theo thời gian và tỉ lệ N/X (m_X=460kg)

c/ Ngưỡng trượt :

Giá trị ngưỡng trượt có xu hướng tăng ở thời điểm 30 phút so với ban đầu (khi phụ gia chưa tác dụng hoàn toàn), sau đó giảm xuống ở thời điểm 60 phút và tăng trở lại ở thời điểm 90 phút.(hình 3.9).

Hình 3.9 : Quan hệ giữa ngưỡng trượt ban đầu và thời gian lưu vữa

Sự giảm của ngưỡng trượt ở thời điểm 60 phút có nghĩa là BTT dễ được đẩy đi hơn, cho thấy xu hướng biến đổi khác với sự biến đổi của thông số độ sụt (thông số độ sụt ở thời điểm này giảm so với thời điểm ban đầu cho suy luận là BTT sẽ khó bơm hơn). Mặt khác, tác giả đã thí nghiệm với các loại cấp phối như trên nhưng không dùng phụ gia, thì ngưỡng trượt ở thời điểm 30 phút đến 60 phút không hề giảm đi, mà vẫn tăng dần theo thời gian lưu sụt. Điều đó giúp ta có thể giải thích sự giảm của ngưỡng trượt ở thời điểm 30 phút – 60 phút theo cơ chế hoạt động của phụ gia [15].

Ở các hình (3.10, 3.11, 3.12) cho thấy tỉ lệ N/X càng cao, thể tích hồ xi măng càng lớn thì ngưỡng trượt càng nhỏ. Ngưỡng trượt đạt giá trị bé nhất với tỉ lệ N/X = 45% và V_h = 360 lít.

Hình 3.10 : Quan hệ giữa ngưỡng trượt ban đầu theo thời gian và theo Vh

Hình 3.11 : Quan hệ giữa ngưỡng trượt ban đầu theo thời gian và tỉ lệ N/X (m_X=420kg)

Hình 3.12 : Quan hệ giữa ngưỡng trượt ban đầu theo thời gian và tỉ lệ N/X(m_X=460kg)

d/ Hằng số nhớt bề mặt :

Hằng số nhớt bề mặt có xu hướng tăng theo thời gian lưu vữa (hình 3.9c). Tốc độ tăng nhanh thể hiện trong thời gian 60 đến 90 phút. Có nghĩa là theo thời gian, cùng một áp lực bơm thì bê tông sẽ được bơm với lưu lượng thấp hơn. Xu hướng biến đổi này cũng gần với xu hướng mất độ sụt liên tục theo thời gian.

Hình 3.13 : Quan hệ giữa các thông số hằng số nhớt bề mặt và thời gian lưu vữa.

Ở các hình 3.14, 3.15 và 3.16 cho chúng ta thấy một điều, càng tăng tỉ lệ N/X cũng như tăng thể tích hồ xi măng thì hằng số nhớt càng giảm. Như vậy, nếu với cùng một áp lực bơm ban đầu, loại BTT nào có hằng số nhớt càng nhỏ thì lưu lượng BT được bơm trong ống sẽ càng lớn.

Biểu đồ hình 3.14, 3.15, 3.16 cho thấy với tỉ lệ N/X = 0.45 cùng V_h lớn nhất trong 8 loại cấp phối lựa chọn thí nghiệm thì hằng số nhớt là bé nhất, phù hợp với giá trị ngưỡng trượt và độ sụt tương ứng với tỉ lệ này ở các hình đã nêu trên.

Hình 3.14: Quan hệ giữa hằng số nhớt bề mặt theo thời gian và theo Vh

Hình 3.15. Quan hệ giữa hằng số nhớt bề mặt theo thời gian và theo tỉ lệ N/X(m_X=420kg)

Hình 3.16. Quan hệ giữa hằng số nhớt bề mặt theo thời gian và theo tỉ lệ N/X(m_X=460kg)

e/ Quan hệ giữa các thông số ma sát, độ sụt và thời gian :

Từ tập hợp các kết quả thu được ở bảng 3.1 và dựa trên các đồ thị tương quan giữa các thông số ma sát, độ sụt và thời gian (hình 3.5 đến 3.16) ta nhận thấy có sự tương quan rõ nét giữa ngưỡng trượt ban đầu và hằng số nhớt bề mặt. Có nghĩa là đối với một cấp phối BT, nếu có ngưỡng trượt ban đầu lớn thì hằng số nhớt bề mặt cũng lớn và ngược lại.

Mặt khác, sự tăng giảm của độ sụt lại không giống với sự tăng giảm của các thông số ma sát. Ở các đồ thị đã nêu trên, có đôi lúc chúng ta thấy các đường biểu diễn độ sụt không giống với thứ tự các đường biểu diễn các thông số ma sát, điều đó chứng tỏ một bê tông có độ sụt lớn chưa chắc đã dễ bơm hơn một bê tông có độ sụt thấp hơn. Xu hướng giảm (hoặc tăng) của hằng số nhớt bề mặt theo sự tăng (hoặc giảm) của độ sụt được thể hiện rõ nét hơn sự tương quan giữa độ sụt và ngưỡng trượt. Tuy nhiên, thời gian cũng là một yếu tố tác động đến xu hướng này. Ở cùng một thời điểm đo, xu hướng này không rõ ràng và các giá trị đo được còn khá phân tán.

f/ So sánh với các nghiên cứu trước đây:

Trước đây, đã có các tác giả như Đỗ Vũ Thảo Quyên, Nguyễn Thế Dương đã nghiên cứu về ảnh hưởng của thể tích hồ xi măng và tỉ lệ nước/xi măng, và cũng đã cho kết quả tương đồng về sự tương quan giữa thể tích hồ xi măng, tỉ lệ nước/xi măng đến các thông số độ sụt, ngưỡng trượt và hằng số nhớt.

Hình 3.17. Sự biến thiên của hằng số nhớt theo thể tích hồ xi măng (tác giả Đỗ Vũ Thảo Quyên)

Hình 3.18. Sự biến thiên của hằng số nhớt khi thay đổi tỷ lệ N/X (tác giả Nguyễn Thế Dương)

Tuy nhiên chú ý rằng, các nghiên cứu trên mới chỉ thực hiện khảo sát hỗn hợp bê tông ở thời điểm ngay sau khi trộn xong. Trong thực tế sản xuất, hỗn hợp bê tông hầu như được sử dụng sau một thời gian đáng kể sau khi trộn. Thời gian này phụ thuộc vào nhiều tình huống, hoàn cảnh khác nhau mà có thể kéo dài từ 30 phút đến 4 giờ. Vì thế việc tác giả mở rộng việc nghiên cứu kéo dài theo các mốc thời gian lưu vữa 30, 60, 90 phút là hết sức cần thiết và phù hợp với tình hình giao thông thành phố Đà Nẵng nói riêng cũng như giao thông cả nước nói chung.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. KẾT LUẬN :

Đề tài này trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm về tính chất lưu biến và ma sát của bê tông tươi phụ thuộc vào thời gian lưu vữa, đồng thời đánh giá ảnh hưởng của thể tích hồ xi măng và tỷ lệ N/X đến các tính chất này.Một số kết luận có thể rút ra như sau :

1/ Đối với các cấp phối BT thí nghiệm trong đề tài này, khi thời gian lưu vữa kéo dài đến 90 phút thì tác động của phụ gia siêu dẻo ở hàm lượng 1 lít/100kg xi măng là không đáng kể, lúc này yếu tố ảnh hưởng đến tính chất ma sát của bê tông là thể tích hồ xi măng và tỷ lệ N/X.

2/ Thông số độ sụt không đủ phản ánh hết được tính dễ bơm hay khó bơm của hỗn hợp bê tông. Sự tăng lên hay giảm xuống của các thông số ma sát phản ánh tính dễ hay khó bơm của bê tông không tuân theo quy luật tăng giảm của độ sụt. Do vậy cần thiết bổ sung các thí nghiệm đo các thông số ma sát để nghiên cứu và đánh giá tác động của các thành phần cấp phối bê tông đến tính chất ma sát của bê tông bơm. Từ đó có cơ sở xây dựng chỉ dẫn cụ thể thiết kế cấp phối bê tông bơm, bổ sung cho chỉ dẫn thiết kế hỗn hợp bê tông bơm hiện nay vốn hầu hết mới chỉ dừng lại ở phép đo độ sụt.

3/ Thời gian có tác động đáng kể đến sự thay đổi các thông số bơm , trong đó thông số hằng số nhớt biểu thị sự giảm mạnh khi độ sụt lớn còn thông số ngưỡng trượt khó dự đoán được xu hướng so với độ sụt.

4/ Định tính mối quan hệ giữa các thông số thành phần bê tông với khả năng bơm: Sử dụng các biểu đồ quan hệ giữa các thông số ma sát và thông số thành phần bê tông (thể tích hồ xi măng, tỷ lệ N/X) ở hình 3.10 — 3.12 để xác định các thông số ma sát cho các bê tông có cấp phối nằm trong phạm vi đề tài nghiên cứu.

Các đơn vị trạm trộn, nhà thầu, thi công có thể sử dụng mô hình thí nghiệm này để ước tính khả năng bơm của bê tông hay lập các biểu đồ quan hệ nhằm xác định các thông số bơm một cách nhanh chóng, nâng cao chất lượng bê tông và thi công.

2. Hướng phát triển của đề tài :

-Tiếp tục nghiên cứu khảo sát những ảnh hưởng của thông số thành phần bê tông khác đến ma sát giữa bê tông và thành ống thép như thay đổi các loại cát, đá, xi măng, phụ gia theo thời gian.

– Tiếp tục lập nhiều đồ thị quan hệ giữa các thông số thành phần bê tông với thông số ma sát ở nhiều cấp phối khác nhau tạo điều kiện thuận lợi cho việc tra cứu tham khảo, ước lượng khả năng bơm.

– Nghiên cứu khảo sát trên nhiều cấp phối khác nhau để tìm cấp phối bơm tối ưu cho từng trường hợp.

3. Kiến nghị :

– Cần thiết đưa mô hình đo ma sát này vào thí nghiệm xác định tính dễ bơm ở các công trường Việt Nam bên cạnh thí nghiệm chỉ tiêu độ sụt để nâng cao chất lượng công trình.

– Chuẩn hóa thiết bị của mô hình đo ma sát.

LIỆN HỆ:

SĐT+ZALO: 0935568275

E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\LUAN VAN DUY TAN\LUAN VAN DUY TAN\TRAN KIM NHAT\SAU BAO VE