ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP CHỌN THIẾT bị bơm bê TÔNG TRONG THI CÔNG NHÀ CAO TẦNG

Mục lục
ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP CHỌN THIẾT BỊ BƠM BÊ TÔNG TRONG THI CÔNG NHÀ CAO
TẦNG..........................................................................................................................................2
Chương 1: THỰC TRẠNG NGHIÊN CỨU VÀ TỔNG QUAN VỀ SỬ DỤNG THIẾT BỊ
BƠM BÊ TÔNG......................................................................................................................2
1. Các công trình tiêu biểu sử dụng bơm bê tông.............................................................2
2. Thực trạng nghiên cứu...................................................................................................3
3. Định nghĩa và phân loại máy móc thiết bị bơm bê tông................................................4
4. Các tính chất của vữa bê tông.....................................................................................11
Chương 2: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHỌN LỰA THIẾT BỊ BƠM BÊ
TÔNG...................................................................................................................................14
1.

Công suất động cơ đẩy của máy bơm chính............................................................14

2.

Áp suất vận chuyển hỗn hợp bê tông.......................................................................16

3.

Xác định tổn hao áp lực riêng trên biểu đồ tính năng..............................................20

4.

Thiết kế hệ thống đường ống bơm máy bơm tĩnh cho thi công nhà cao tầng........23

5.

Chọn lựa xe bơm cần................................................................................................24

Chương 3: ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CHỌN LỰA SỬ DỤNG THIẾT BỊ BƠM BÊ TÔNG THI
CÔNG NHÀ CAO TẦNG......................................................................................................31
1.

Đối với bơm tĩnh:.......................................................................................................31

2.

Đối với xe bơm cần:..................................................................................................33

3.

Đối với cần phân phối:..............................................................................................34

Kết luận.................................................................................................................................34
Tham khảo............................................................................................................................34

1


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường năm 2019
Mã hiệu đề tài: 92-2019/KHXD

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP CHỌN THIẾT BỊ BƠM BÊ
TÔNG TRONG THI CÔNG NHÀ CAO TẦNG
Chủ trình đề tài: Doãn Hiệu

Chương 1: THỰC TRẠNG NGHIÊN CỨU VÀ TỔNG QUAN VỀ
SỬ DỤNG THIẾT BỊ BƠM BÊ TÔNG
1. Các công trình tiêu biểu sử dụng bơm bê tông

Thế Giới có nhiều nhà siêu cao tầng có chiều cao lớn hơn 250m như Tháp
Petronas của Malaysia cao 452m, Taipei 101 (Đài Loan) cao 509m, Shanghai
WorldFinancial Centre (Trung Quốc) cao 492m, Tháp Al Burj Dubai cao 828m.
Tòa tháp Burj Dubai được bắt đầu xây dựng từ năm 2005, ngay từ đầu, ba máy
bơm bê tông hiệu suất cao, một hệ thống đường ống bơm bê tông phức tạp, bốn
cần bơm cố định không lắp đối trọng với nhiều loại hỗn hợp bê tông đã được
cung cấp cho công trình. Putzmeister AG đã cung cấp và lắp đặt các máy bơm
và hệ thống cần bơm bê tông Tại dự án Burj Dubai và tại dự án này có một máy
bơm bê tông siêu cao áp đã đạt kỷ lục về độ cao bơm bê tông lên tới 601m (tầng
155) và độ cao cuối cùng là 611m. Độ cao bơm được tính theo chiều dài của
đường ống đứng lắp trong kết cấu và đường ống bơm bê tông thẳng đứng, bao
gồm cả ống trụ và cần bơm của trạm bơm cố định. Máy bơm Putzmeister và hệ
thống đường ống đã bơm bê tông lên độ cao 600m với lưu lượng 30m3/giờ.
Để đạt được độ cao bơm bê tông để phục vụ thi công cho tòa nhà, người ta tiến
hành các thử nghiệm bằng một hệ thống đường ống bơm trải ngang trên mặt đất
và các giả định về áp suất bơm, độ ma sát của bê tông trong đường ống bơm và
kết hợp hai máy bơm siêu cao áp BSA 14000 SHP-D với một máy bơm cao áp
„thường‟ BSA 14000 HP-D đã dùng khi thử nghiệm, thành một trạm bơm. Ban
đầu các đường ống bơm được nối với cả bốn cần bơm cố định Putzmeister. Ba
đường ống được nối với các cần bơm loại MX28-4T, chúng sẽ chuyển bê tông
tới các kết cấu cánh của công trình. Cần bơm MX28-4T được cố định trên sàn
công tác của hệ thống giàn giáo Doka với các trụ ống cao 16m. Việc đổ bê tông
cho kết cấu lõi được tiến hành lên tới độ cao 585m (tầng 155) với bốn cần bơm,
thậm chí lớn hơn loại MX có tầm với 32m. Các cần bơm MX32-4T được lắp
trên các trụ ống cao 20m gắn trên sàn công tác của hệ thống giàn giáo tự leo
Doka. Tiến trình leo của hệ thống này được thực hiện bằng thiết bị thủy lực theo
cách nâng dần thành nhiều bước cho mỗi tầng.
2

Công nghệ vận chuyển, phân phối và rót vữa bê tông tại Công trình KeangNam
Hanoi Landmark Tower: Khu phực hợp gồm 1 tòa tháp chính cao nhất với 70
tầng nổi và 2 tầng hầm có chiều cao là 336m. Tổng diện tích sàn là 579.000m 2.
Phần tòa tháp chính này được bố trí 02 tổ hợp máy bơm tĩnh nối tiếp theo chiều
cao (bơm truyền). Với 03 tuyến đường ống bơm bê tông lên cao, mỗi tuyến gồm
3 đợt bơm truyền cao trên 100m. Và vữa bê tông được rải bởi 03 cần phân phối
bê tông có bán kính bơm xả theo chiều ngang là 28m và bán kính hoạt động
36m. (Ở đây có 01 tuyến đường ống, nối với 01 cần phân phối bê tông để dự
phòng). Hai tòa tháp 48 tầng, mỗi tòa tháp bố trí 01 hệ thống bơm bê tông lên
các tầng cao nối với 01 cần phân phối bê tông có bán kính bơm xả chiều ngang
là 32m.
Tháp tài chính Bitexco Tòa tháp có chiều cao 262m (68 tầng). Phần móng với
hệ đài móng bè cọc bằng bê tông cốt thép dày hơn 3m, đặt trên cọc khoan nhồi
đường kính 1,5m sâu 75m. Bố trí cần phân phối bê tông để rải vữa bê tông tại
tầng 65.
Trung tâm thương mại Lotte Hà Nội Phần thân công trình Lotte Center Hanoi
tại tầng 61 vẫn được bố trí 03 cần phân phối bê tông (Putzmeister) để đảm bảo
cho công tác thi công rót rải vữa cho toàn bộ mặt sàn. Phần mái tòa nhà đã được
cất nóc tại cao độ 267m (tầng thứ 65 của công trình).

2. Thực trạng nghiên cứu
Bài báo “Ma sát và cách xác định ma sát của bê tông tươi trong thành ống
bơm”. Nguyễn Thế Dương, Ngô Tiến Tùng, Phạm Quang Nhật.Tạp chí
Khoa học và Công nghệ Duy Tân, số 4, 2012, đưa ra mô hình thực nghiệm
xác định ma sát của vữa bê tông với thành ống bơm, và giới hạn lượng dùng xi
măng tối thiểu cho cấp phối vữa bơm bê tông là 340 kg. Với lượng dùng xi
măng tối thiểu như vậy mới đủ tạo thành lớp màng bôi trơn thành ống dày trên
5mm làm giảm ma sát thành ống bơm.
Bài báo “Khảo sát thực nghiệm các thông số bơm của hỗn hợp bê tông theo
thời điểm sử dụng phụ gia siêu dẻo”; Phạm Quang Nhật, Vũ Văn Nhân –

Khoa Xây dựng, Đại học Duy Tân, năm 2017. Đưa ra kết quả là thời điểm
thích hợp sử dụng phụ gia siêu dẻo là tăng theo chiều hướng tích cực các thông
số bơm của vữa bơm bê tông là thời điểm khoảng 30 đến 40% thời gian lưu hỗn
hợp bê tông. Các thông số ma sát đạt được giá trị tối ưu ứng với hàm lượng phụ
gia sử dụng ở thời điểm ban đầu là từ 20-40%. Việc chia hàm lượng phụ gia
thành các giai đoạn sử dụng cho hỗn hợp bê tông với một tỉ lệ hợp lý không có
tác động bất lợi đến cường độ của bê tông. Tỉ lệ hàm lượng phụ gia sử dụng ở
thời điểm bắt đầu trộn hỗn hợp bê tông tối ưu nằm trong khoảng 20-40%.
3


Luận văn Thạc sĩ năm 2016, trường Đại học Dân lập Hải Phòng: “Nghiên
cứu giải pháp tối ưu vận chuyển bê tông trong thi công nhà siêu cao tầng”,
Vũ Hoài, TS Phạm Toàn Đức hướng dẫn: Tổng hợp hệ thống công thức lý
thuyết xác định hao tổn áp suất bơm, quan hệ năng suất bơm với áp suất bơm và
công suất động cơ đẩy, đưa mô hình lý thuyết để tính toán áp suất bơm và năng
suất bơm, nghiên cứu thực nghiệm xác định hệ số ma sát và ảnh hưởng của
nhiệt độ đến ma sát giữa vữa và thành ống.
Các tiêu chuẩn kỹ thuật thi công bơm bê tông: Nhóm Tiêu chuẩn xây dựng Việt
Nam liên quan đến bơm bê tông cũng mới chỉ có tiêu chuẩn về vữa dùng cho
bơm bê tông là: TCXDVN 200:1997 Nhà cao tầng-kỹ thuật về bê tông bơm.
Tiêu chuẩn này quy định đường kính cốt liệu lớn nhất dùng cho vữa bê tông
bơm là phải nhỏ hơn 1/3 đến 1/4 lần đường kính trong của ống bơm, để tránh
tắc ống và giảm phân tầng trong khi bơm. Như vậy với đường kính cốt liệu
thông thường dùng cho vữa bơm bê tông Dmax=2,0 đến 4,0cm thì đường kính
ống bơm thích hợp phải lớn hơn 8,0cm và thường là 100mm, 125mm, hay
150mm. Tiêu chuẩn cũng quy định độ sụt thích hợp của vữa bơm bê tông là
khoảng S=12 đến 18cm, để giảm ma sát với thành ống, tránh phân tầng và giảm
tổn hao áp lực bơm.
Tóm lại cho đến những năm gần đây, tại Việt Nam vẫn chưa có đề nghiên cứu

nào tiếp cận đến một quy trình thiết kế việc lựa chọn máy bơm bê tông trong thi
công nhà nhiều tầng, cao tầng và siêu cao tầng. Đa phần các đề tài nghiên cứu
về thông số thích hợp cho bơm bê tông của vật liệu vữa bê tông. hoặc nghiên
cứu lý thuyết và thực nghiệm về ma sát vữa với thành ống. Từ đó, chúng tôi
thấy cần phải triển khai hướng nghiên cứu của đề tài này là tìm ra quy trình thiết
kế biện pháp lựa chọn máy bơm bê tông lên cao trong thi công nhà nhiều tầng,
nhà cao tầng và siêu cao tầng.

3. Định nghĩa và phân loại máy móc thiết bị bơm bê tông
3.1. Máy bơm tĩnh
Máy bơm tĩnh bê tông, là loại máy móc phương tiện bơm bê tông mà chỉ gồm
phần máy bơm chính, đặt cố định tĩnh tại một vị trí mặt bằng công trường hay
công trình, không kèm theo hệ đường ống bơm hay cần phân phối, mà máy bơm
sẽ được đấu vào đường ống bơm đặt sẵn tại công trình, do đó loại máy bơm này
còn gọi là máy bơm dòng hay máy bơm đường ống. Thường máy bơm tĩnh
không tự di chuyển được, mà phải gắn vào xe tải như một rơ-moóc, để xe tải
kéo đến công trường. Tuy nhiên, cũng có loại bơm tĩnh tự hành, nhưng đến công
trường nó vẫn được đặt tĩnh tại một vị trí cố định, mà vị trí này phải tiếp cận
gần kề với đầu nối vào hệ ống bơm để có thể nối vào hệ thống ống bơm bê tông
lắp sẵn cố định tại hiện trường. Thông số hoạt động của máy bơm tĩnh là tính
năng được chế tạo sẵn cho máy bơm chính, mà nhà sản xuất cung cấp (thông số
4


máy bơm và thông số tại miệng xả máy bơm tại vị trí đấu nối với đường ống
bên ngoài), không kèm thông số về đường ống ngoài cấp bê tông đến vị trí thi
công. Tuy máy bơm tĩnh không có hệ cần để có thể vươn tới mọi vị trí đổ bê
tông trong tầm hoạt động của cần như xe bơm cần (tức là bơm di động), nhưng
do kích thước và trọng lượng gọn nhẹ hơn xe bơm cần nên, đây lại là ưu điểm,
đối 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.

Hình 1: Hệ thống bơm tĩnh sử dụng thi công tòa nhà Al Burj Dubai.
3.2. Xe bơm cần
Xe bơm cần là loại máy bơm bê tông di động kết hợp cần phân phối đặt trên ô
tô. Xe bơm cần bê tông dùng để vận chuyển bê tông theo một đường ống dẫn
nối vào bơm, bằng thép hoặc bằng một vật liệu cao su, lắp sẵn và gập gọn trên
xe nhưng có thể tự vươn ra từ xe vận chuyển bê tông đến các vị trí thi công, gọi
là cần bơm. Xe bơm cần là máy bơm bê tông di động nên nó có thể, cùng với xe
bồn chở bê tông, cơ động đến mọi vị trí cung cấp bê tông cùng nằm trên mặt
bằng công trường, làm tăng khả năng vận chuyển ngang vữa bê tông. Tại mỗi
một vị trí đứng cấp bê tông, tức vị trí đỗ của xe bơm cần, do số lượng và chiều
dài các đốt ống bơm của cần bơm gắn trên xe bơm là có hạn, nên độ vươn xa,
độ vươn cao và xuống sâu của cần bơm có giới hạn nhất định được thiết lập
thành biểu đồ tính năng vùng làm việc của cần bơm đặt trên xe bơm cần. Ngoài
biểu đồ tính năng của cần bơm, xe bơm cần còn có hệ thống thông số riêng cho
5


phần máy bơm chính, do nhà sản suất cung cấp, tương tự như thông số của máy
bơm tĩnh. Do tầm với tối đa của cần bơm là cố định nên hao tổn áp lực từ điểm
đầu ra của máy bơm bê tông nối với cần và điểm đầu cần cấp bê tông tới vị trí
thi công là một khoảng phổ giá trị hữu hạn. Từ đó áp lực bơm tại đầu cuối của
xe bơm cần ổn định hơn so với các thiết bị bơm khác. Nhưng cũng vì tầm với
tối đa cố định nên xe bơm cần không thể vận chuyển bê tông lên độ cao vượt
quá độ vươn cao tối đa của cần bơm xe bơm cần, nên thường xe bơm cần chỉ
thích hợp vận chuyển lên cao thi công cho nhà nhiều tầng hay đôi khi nhà cao
tầng (độ cao không lớn lắm), mà không thích hợp để cấp bê tông cho nhà cao

tầng và siêu cao tầng. Chiều dài cần phân phối gắn trên xe bơm cần thường nhỏ
dưới 50m. Xe bơm cần có kính thước lớn vì bao gồm cả máy bơm chính, cần
phân phối lẫn xe tải trở bơm. Do đó xe bơm cần chỉ thích hợp cho thi công nhà
cao tầng với độ cao nhà dưới 50m và không thể cẩu cả xe lên trên các tầng cao
để bơm truyền. Tuy nhiên, bù lại xe bơm cần có thể cơ động trên mặt bằng công
trường để kết hợp vận chuyển ngang và đứng bê tông đến nơi đổ.

Hình 2: Một xe bơm cần đang di chuyển trên đường.

6


3.3. Cần phân phối bê tông

Hình 3: Một cần phân phối đang hoạt động.
Cần phân phối bê tông là thiết bị chuyên dùng vận chuyển bê tông lên cao và
phân phối diện rộng (Chiều ngang tầm với có thể tới 45 m), nhưng không kèm
theo máy bơm chính. Cần phân phối là hệ thống ống bơm chuyên dụng đầu
cuối, nằm ở cuối hệ thống đường ống cho bơm tĩnh, cung cấp bê tông đến mọi
vị trí mặt bằng công trình nhà cao tầng hay siêu cao tầng. Cần phân phối thường
gắn vào trụ tháp neo vào nhà, hay leo trong lỗ mở sàn hay lõi thang nhà cao
tầng. Trong trụ tháp có gắn đường ống thẳng đứng dẫn bê tông lên cần. Phần
cần và đối trọng cần có thể quay được quanh đỉnh trụ và cần phân phối có thể
vươn lên cao hay ra xa so với đỉnh trụ để phân phối vữa bê tông đến mọi vị trí
mặt bằng mái nhà cao tầng hoặc siêu cao tầng.

7


Hình 4: Cấu tạo nguyên lý của cần phân phối bê tông.

3.4. Các dạng máy bơm chính của thiết bị bơm bê tông
3.4.1. Máy bơm chính kiểu rô-to

8


Hình 5: Nguyên lý hoạt động của bơm bê tông kiểu rô-to
Ống dẫn bê tông cao áp (4), được nối với vòng đai ống mềm đàn hồi (2) nằm
trong buồng bơm. Bê tông từ thùng chứa trộn theo (4) vào (2) nằm trong buồng
bơm. Trong buồng bơm 2 bánh đà (5) của rô-to quay với lực ly tâm ép vào
thành ống mềm đàn hồi (2) đẩy vữa đi thoát ra ống bơm (1). Ống mềm đàn hồi
2 là bộ phận quan trọng của bơm được làm bằng cao su cường độ cao. Tuy
nhiên do phải chịu ma sát áp lực lớn ở cả 2 phía thành ống bên trong và bên
ngoài nên tuổi thọ ống mềm đàn hồi (2) thường không cao. Thêm nữa, máy bơm
chỉ có năng lực đẩy bằng một lần công suất động cơ roto mà không được
khuếch đại lên nên tính năng của máy bơm roto bị hạn chế: áp suất đẩy và năng
suất xả bê tông đều thấp hơn nhiều so với kiểu máy bơm pitton. Trong thực tế,
máy bơm roto ít được sử dụng. Trong đề tài này không khảo sát sâu thêm loại
máy bơm chính này.
3.4.2. Máy bơm chính kiểu pitston
Bộ phận dẫn động từ động cơ điện (hình 6) có khả năng khuếch đại công suất
bơm bằng đĩa nghiêng. Động cơ điện quay đĩa nghiêng cùng một lúc kéo piston
trái trong hình 7 để nạp điền đầy vữa vào xi lanh trái, đồng thời đẩy piston phải
hình 7 để bơm vữa bê tông qua van chữ S trong hình 7 lên đường ống bơm.
Song hành với hệ thống piston, van chữ S lần lượt lật từ cửa xi lanh trái sang
cửa xi lanh phải, và ngược lại. Khi van chữ S lật sang xi lanh trái thì đĩa
nghiêng cũng điều khiển cặp piston theo hành trình ngược lại: piston trái lại đẩy
vữa qua van S vào đường ống piston phải lại hút nạp đầy vữa ở thùng trộn vào
trong xi lanh phải.
9

Hình 6: Nguyên lý bộ phận dẫn động từ động cơ điện sang cho 2 pitston bơm bê
tông.

Hình 7: Cơ cấu hoạt động của bơm bê tông kiểu pit-ton.
10


4. Các tính chất của vữa bê tông
4.1.Tính chất lưu biến của vữa xi măng
Để miêu tả trạng thái của hỗn hợp vữa bê tông sử dụng cho bơm bê tông trong
đường ống, người ta sử dụng các đặc tính lưu biến của nó: ứng suất giới hạn
trượt (vận tốc biến dạng trượt ), độ nhớt, cùng hệ số ma sát giữa vữa bê tông
bơm và thành ống (ứng suất tiếp ), và quan trọng nhất là độ lưu động của hỗn
hợp vữa bê tông. Tính chất lưu biến của bê tông tươi phụ thuộc phần lớn vào
tính chất của vữa xi măng tạo ra nó. Nghiên cứu về tính chất của vữa xi măng ở
trạng thái tươi liên quan đến một số khái niệm về tính ổn định, độ chặt, tính linh
động hay nói khái quát nhất đó là tính chất “lưu biến” (rheology) tức là tính
biến dạng và tạo dòng chảy của vữa xi măng dưới tác dụng của ứng suất. Hai
nhân tố ảnh hưởng nhiều nhất đến tính lưu biến của vữa xi măng là tỷ lệ nước/xi
măng (N/X) và hàm lượng phụ gia siêu dẻo. Các nhân tố này ảnh hưởng quyết
định tới độ lưu động của vữa bê tông, đến ma sát giữa vữa bê tông và thành ống
bơm. Về các tính chất lưu biến của vữa xi măng trong bê tông ảnh hưởng tới bê
tông bơm được các tài liệu tham khảo số 1 và số 2 nghiên cứu chỉ ra bên trên.
Ngoài ảnh hưởng quyết định của tính lưu biến hồ xi măng trong vữa bê tông
tươi đến tính lưu biến của vữa bê tông tươi dùng cho bơm, thì thành phần cốt
liệu cũng ảnh hưởng đến tính lưu biến của vữa bê tông trong ống bơm. Trong
điều kiện sản xuất, độ lưu động của hỗn hợp vữa bê tông (dù định lượng bằng
độ sụt hay độ chảy xòe) đều được kiểm tra bằng côn đo tiêu chuẩn. Độ lưu động

của vữa bê tông tạo nên tính dễ đổ, tính dễ công tác dễ vận chuyển trong đường
ống của thiết bị bơm. Nên độ lưu động của vữa bê tông còn được gọi là tính
công tác của vữa bê tông.
4.2.Tính chất công nghệ của vữa bê tông
Chất lượng vữa bê tông trên quan điểm thi công được đánh giá qua tính dễ đổ
và tính công tác của hỗn hợp. Đây chính là các tính chất công nghệ của vữa bê
tông, các tính chất này được đánh giá theo thông số độ lưu động hoặc độ cứng
của hỗn hợp bê tông. Ở giai đoạn ban đầu của hỗn hợp bê tông (giai đoạn có thể
thi công được), hỗn hợp bê tông có dạng vữa lỏng, nên rất dễ chứa đựng, vận
chuyển và bơm theo đường ống. Độ linh động của vữa lỏng đảm bảo cho việc
bơm bê tông, rót bê tông vào khuôn được dễ dàng. Tính linh động của vữa bê
tông được đo lường thông qua chỉ tiêu độ sụt hay độ chảy xòe của vữa trước khi
đổ bê tông. Độ sụt của vữa bê tông đảm bảo cho vữa bê tông có thể bơm được
và chảy đến mọi vị trí bên trong khuôn khi đổ bê tông. Tính công tác của vữa bê
tông quyết định bởi các yếu tố: độ sụt, độ cứng và độ nhớt của hỗn hợp. Độ sụt
được xác định theo TCVN 3106-1993 hoặc ASTM C143-90A. Dụng cụ đo độ
sụt là hình nón cụt của Abrams, gọi là côn Abrams, có kích thước 203x102x305
11


cm, đáy và miệng hở. Độ sụt được xác định bằng chênh lệch giữa độ cao côn
(305 cm) và độ cao của cột bê tông sau khi đổ ra khỏi côn. Độ cứng của hỗn
hợp vữa bê tông được xác định bằng nhớt kế kỹ thuật Vebe. Tại Hoa Kỳ, khi
kiểm tra độ sụt bê tông các kỹ sư thường sử dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật ASTM
và AASHTO làm tài liệu để kiểm tra. Các tiêu chuẩn của Hoa Kỳ thường chỉ
định cụ thể nón sụt giả phải có chiều cao là 12-in (30,48 cm), có đường kính
dưới cùng là 8-in (20,32 cm) và đường kính trên là 4-in (10,16 cm). Các tiêu
chuẩn ASTM cũng chỉ định cụ thể quá trình tháo nón sụt, cần nâng lên theo
chiều dọc, mà không được quay tròn nón sụt trong quá trình tháo bỏ khỏi
khuôn. Sự kiểm tra độ sụt được xem như là "Tiêu chuẩn phương pháp thử cho

việc thử độ sụt của hỗn hợp vữa xi măng và cùng với tiêu chuẩn (ASTM C 143)
hay (AASHTO T 119). Tại Anh Quốc tiêu chuẩn chỉ định nón sụt có chiều cao
là 300mm, đường kính đáy dưới của nón sụt là 200mm, đường kính trên cùng là
100mm. Tiêu chuẩn Anh không yêu cầu cụ thể cách tháo bỏ nón sụt mà chỉ yêu
cầu nón sụt nên lên theo chiều dọc. Công tác kiểm tra trong tiêu chuẩn Anh
trước đây thường dùng BS 1881102:1983 và hiện nay sử dụng tiêu chuẩn hiện
hành của châu Âu BS EN 123502:2009 thay thế tiêu chuẩn cũ.
4.3. Yêu cầu kỹ thuật của vữa bê tông đáp ứng quá trình vận chuyển bằng
bơm bê tông
Đối với công tác bơm bê tông, trong thành phần của hỗn hợp bê tông thì nước là
thành phần qua trong nhất để có thể bơm được hỗn hợp bê tông vì nó là thành
phần trung gian truyền áp suất do bơm tạo ra đến các phối liệu khác. Do vậy cần
phải tạo ra hỗn hợp thể huyền phù của nước và các phối liệu cứng mà từ hỗn
hợp này nước không thể tách ra được. Trong các phối liệu tạo nên hỗn hợp bê
tông đảm bảo việc giữ được nước, các vật liệu có độ hạt nhỏ hơn 0,25 mm có
vai trò quan trọng vì sức căng bề mặt của chúng trong hỗn hợp là lớn nhất nên
ngăn cản không cho nước chảy qua. Chất lượng và khối lượng của hỗn hợp ở
thể huyền phù có ảnh đến việc tạo thành dòng bê tông trong đường ống. Nếu
trong hỗn hợp bê tông, thể huyền phù xuất hiện với số lượng ít hơn so với số
lượng cần thiết để điền đầy thể tích rỗng của hỗn hợp, lúc này dòng bê tông
trong các đường ống không được tạo thành. Trong vùng chưa được điền đầy, áp
suất của bơm không đủ để tạo thành dòng hỗn hợp vật liệu mà chỉ chèn ép các
hạt. Chính điều này làm xuất hiện hiện tượng ùn tắc trong đường ống và việc
bơm hỗn hợp không thể thực hiện được. Nếu như hỗn hợp bê tông được tạo
thành một dòng liên tục, không có lỗ hổng không khí (ta gọi bê tông ở thể
huyền phù) thì dòng chất lỏng không chịu nén sẽ đảm bảo cho bê tông di
chuyển thành dòng không bị ùn tắc. Áp suất của bơm sẽ truyền lực thuỷ tĩnh
trực tiếp tác dụng lên hỗn hợp đã hoà trộn đều (thể huyền phù), hỗn hợp này
trong lúc di chuyển thành đống thường xuyên phủ lên bề mặt trong của đường
12

ống tạo thành lớp bôi trơn. Như vậy để bơm bê tông đạt năng suất cao và áp
suất vận chuyển có thể nhỏ là cần phải tạo ra một hỗn hợp bê tông vận chuyển ở
dạng huyền phù. Một điều cần lưu ý đối với các hỗn hợp bê tông có sử dụng các
chất phụ gia như chất làm đông kết, chất làm chậm đông kết, phụ gia liên kết
hoặc phụ gia làm tăng tính đầm lèn cần phải kiểm tra tại chỗ xem có ảnh hưởng
đến khả năng bơm bê tông hay không. Như vậy, để quá trình bơm được thuận
lợi vữa bê tông phải có độ sụt, độ đồng nhất, độ dẻo cao và không được tách
nước, phân tầng. Về nguyên tắc, vữa dùng cho bơm bê tông có độ lưu động từ 5
đến 12 cm, nhưng trong thực tế độ lưu động của vữa bê tông bơm dung cho các
nhà cao tầng là 12±2 cm cho 6 đến 7 tầng dưới, và càng lên tầng cao độ sụt càng
phải cao hơn, vào khoảng 15±2 cm. Để có thể dùng bơm vận chuyển, hỗn hợp
bê tông phải có hàm lượng cốt liệu nhỏ cao. Giới hạn cỡ hạt đá cần phải nhỏ
hơn 1/3 đường kính trong nhỏ nhất của ống bơm. Nếu độ lưu động quá nhỏ, lực
ma sát lớn, vữa khó dịch chuyển trong đường ống. Ngược lại, nếu độ lưu động
cao quá giới hạn, vữa có thể bị phân tầng khi bơm, gây ra tắc ống. Sử dụng phụ
gia hoá dẻo chống phân tầng và phụ gia Sika Pump cho hỗn hợp bê tông sẽ làm
dễ dàng bơm theo đường ống. Trong xây dựng nhà siêu cao tầng, để đáp ứng vai
trò là kết cấu chịu lực của kết cấu, bê tông toàn khối phải đạt được các yêu cầu
rất nghiêm ngặt về kỹ thuật và công nghệ, đó là bê tông chất lượng cao hay có
thể gọi là bê tông công nghệ cao (High Performance Concrete, HPC). Bê tông
chất lượng cao là bê tông kết hợp nhiều tính chất vượt trội: tính thi công, cường
độ, độ bền sử dụng cao, chỉ số mài mòi và thẩm thấu thấp, các tính chất bảo vệ
an toàn đối với cốt thép, vững bền trước ăn mòn hóa học, vi sinh và ổn định về
thể tích.
Công nghệ bê tông chất lượng cao phải dựa trên sự điều chỉnh cấu trúc tạo
thành của bê tông ở tất cả các giai đoạn của quá trình sản xuất. Phục vụ quá
trình đó phải sử dụng xi măng pooclăng cường độ cao hoặc chất kết dích hỗn
hợp, tổ hợp các chất biến tính hóa học (modification) làm biến thể cấu trúc và

tính chất bê tông, các thành phần và chất độn khoáng hoạt tính và các loại phụ
gia. Trong quá trình sản xuất áp dụng những công nghệ tiên tiến, đảm bảo sự
chính xác và khoa học công tác cấp liệu, trộn, sự đồng nhất hỗn hợp vữa, sự lèn
chặt và đóng rắn bê tông.
Việc sản xuất và thi công bê tông toàn khối trong xây dựng nhà siêu cao tầng
phải đặc biệt linh hoạt, phù hợp với từng kết cấu, giai đoạn thi công. Hiện nay,
khi thi công phần kết cấu chịu lực nhà siêu cao tầng, với yêu cầu về cường độ
cao, thi công đổ bê tông ở độ cao lớn, cấu kiện với mật độ cốt thép dày đặc,
ngoài yêu cầu về cường độ, vữa bê tông phải đảm bảo tính thi công, tự đầm và
có độ chảy thích hợp (độ xòe côn trên 600mm). Để đạt được các yêu cầu trên
13


khi chế trộn vữa bê tông phải thiết kế cấp phối sử dụng tổ hợp chất biến tính,
phụ gia khoáng hoạt tính và phụ gia siêu hóa dẻo.

Chương 2: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHỌN
LỰA THIẾT BỊ BƠM BÊ TÔNG
1. Công suất động cơ đẩy của máy bơm chính.
Công suất động cơ đẩy được tính toán dựa trên cơ sở của lý thuyết vận chuyển
đường ống.
N=p.Q/36ηck = p.Q/ka (kW) (6)
Trong đó:
ηck : hệ số tần suất hoạt động của động cơ đẩy, hệ số này phụ thuộc vào vận tốc
đẩy vữa của pitton đồng bộ với vận tốc gạt của van chữ S (số hành trình/phút).
Đối với dòng máy bơm tĩnh Putzmeister có ka=25 thì ηck=0,694.
Q: năng suất vận chuyển trung bình (m3/h)
p: áp suất vận chuyển hỗn hợp bê tông (Bar)
ka: hệ số quan hệ giữa công suất động cơ đẩy với (p.Q), phụ thuộc vào từng
dòng máy bơm của các hãng sản xuất máy bơm bê tông. Riêng các dòng máy

bơm của hãng Putzmeister thì ka=25.

Hình 8: Biểu đồ tính năng của họ bơm bê tông chính kiểu pitton có cùng hệ số
ka=25.
Họ
máy
bơm
chính
trong
hình
8
có:
ka=Q.p/N=3750/150=3300/132=2750/110=2250/90=1875/75=1125/45=25.
14


Các dòng máy bơm chính (bơm tĩnh) khác có thể có hệ số k a khác, dẫn đến công
thức xác định công suất đẩy của động cơ theo năng suất xả và áp suất cũng sẽ
khác. Ví dụ: Một loại bơm tĩnh hãng Junjin Hàn Quốc dùng bơm thủy lực chính
JSP.90HP-D, với hệ số ka=36, ηck =1,0 (phù hợp với số hành trình/phút);
Công suất tối đa phía họng xả bơm tĩnh (phía cần): 86m3/h
Áp suất phía họng xả bơm tĩnh (phía cần): 71 bar
Số hành trình/phút, phía cần: 32 lần/phút
Công suất phía piston: 58m3/h
Áp suất phía piston: 106 bar
Số hành trình/phút, phía piston: 22 lần/phút
Đường kính xi lanh phân phối: 200 mm
Chiều dài hành trình piston: 1400 mm
Áp suất thủy lực toàn hệ thống: 350 bar
Kích cỡ van chữ S: S2018 (8"x7")

Động cơ làm việc chế độ ưu tiên áp suất bơm: năng suất xả Q 1=86(m3/h), tra áp
suất bơm tương ứng p1=62bar. Kiểm tra lại: Q1=147x36/86=61,5bar. Động cơ
làm việc chế độ ưu tiên áp suất bơm: p1=71bar, tra năng suất xả tương ứng
Q1=75m3/h. Kiểm tra lại có: N1=Qx71/36=147kw. Q1=147x36/71=74,5bar.
Động cơ làm việc chế độ ưu tiên năng suất bơm Q 2=58 (m3/h), tra năng suất xả
tương ứng p2=93,7 bar. Tính công suất động cơ đẩy: N2=93,7x58/36=151kw.
Công suất đẩy cần thiết phải lớn hơn yêu cầu một chút. Động cơ làm việc chế
độ ưu tiên năng suất bơm: p2=106bar, tra năng suất xả tương ứng Q2=51m3/h.
Kiểm tra lại có: N2=Qx106/36=151kw. Q2=151x36/106=51,3m3/h.

Hình 9: Biểu đồ tính năng (đường đặc tính Q.p) máy bơm chính của bơm tĩnh
hãng Junjin
15


2. Áp suất vận chuyển hỗn hợp bê tông.
Áp suất vận chuyển trong đường ống phụ thuộc nhiều vào đặc tính vữa bơm và
ống bơm, ít phụ thuộc vào thông số đáp ứng của máy bơm chính. Trong biểu đồ
tính năng của thiết bị bơm được tra qua phần biểu đồ ở 3 góc phần tư còn lại trừ
biểu đồ góc phần tư thứ nhất phía trên bên trái dành cho thông số đáp ứng của
máy bơm chính.
Áp suất của hỗn hợp trong các đường ống giảm dần khi đi qua các khớp nối với
bơm dọc theo đường ống và ở cuối đường ống bằng áp suât không khí bên
ngoài.
Áp suất cần thiết của bơm: p=pe+pd+p0.L+Pr, (Bar). (1)
trong đó:
pe=γbH=0,25H: tổn hao áp suất thủy tĩnh chỉ có trong các đoạn đường ống bơm
đứng với chiều cao H, (Bar); Khi trọng lượng riêng của vữa bê tông γ b=0,25
(tấn/m3) thì tổn hao áp lực thủy tĩnh trên mỗi 4,0m ống bơm đứng sẽ là 1,0
(Bar).

pd: tổn hao áp suất động, là áp suất tới hạn ban đầu đủ để thắng được sức cản ma
sát thành ống của dòng vữa bê tông bơm (Bar);
p0: tổn hao áp suất của dòng vữa bê tông bơm dọc theo đường vận chuyển. Thực
tế, thường gộp pd vào với p0, nên p0 trở thành tổn hao áp suất riêng của dòng vữa
bê tông bơm trên 1,0m dài đường ống (Bar/m)
L: giá trị tương đương của tổng các đường ống dẫn (m);
Pr: áp suất cần thiết của đầu phun, áp suất này thường lấy là áp suất khí quyển,
nên không có chênh lệch, giá trị lấy bằng 0 (Bar).
Tổn thất áp suất động là do hậu quả của sự thay đổi vận tốc dòng hỗn hợp, vì
vậy nó chỉ xuất hiện đối với các loại bơm hoạt động mang tính chu kỳ. Áp suất
động học dọc theo dọc theo đường ống kể từ pittông trở đi giảm dần, nguyên
nhân là do tác dụng đàn hồi và dập tắc dao động của vật liệu cần vận chuyển.
Theo kinh nghiệm thực tế, hệ số kể đến áp lực động được xác định theo kinh
nghiệm có thể đưa vào tính toán và khi đó công thức (1) có thể được viết lại như
sau: p=pe+φa.Lv.p0=pe+L.p0=H.γb+L.p0=pe+pa, (Bar). (2)
trong đó:
φa: hệ số quy đổi chiều dài ống bơm phụ thuộc vào kiểu thiết bị bơm bê tông.
Đối với xe bơm cần hệ số này là tỷ số chiều dài đường ống trên chiều dài cần
bơm. Đối với bơm đường dòng (bơm tĩnh), nếu đường ống bơm dòng có thay
16


đổi đường kính, thì hệ số này được tính thêm phần hệ số quy đổi hao hụt áp suất
do thay đổi đường kính.
pa: tổn hao áp suất động và tổn hao áp suất dòng vật liệu trên tổng đường ống
nằm ngang và đứng, (Bar)
L=φa.Lv: chiều dài tương đương của tổng các đoạn ống dẫn bê tông ngang và
đứng, (m);
Lv: chiều dài danh nghĩa của đường ống bơm đối với xe bơm cần là chiều dài
cần bơm, (m);

p0: tổn áp vận chuyển riêng trên từng đơn vị chiều dài ống bơm, là do ma sát
trong các vận chuyển vật liệu gây ra, trị số của nó phụ thuộc vào:
- Tính lưu động của dòng vữa bê tông.
- Đường kính của các đường ống.
- Tốc độ của dòng hỗn hợp vữa bê tông (kể đến sự ma sát giữa vữa bê tông
bơm và thành ống).
- Khối lượng của vữa bê tông vận chuyển trong ống (lượng xả bê tông tại nơi
đổ).
- Trong quá trình làm việc, tổn thất do ma sát cũng thay đổi. Hỗn hợp vật liệu
khi di chuyển trong các đường ống sẽ mài nhẵn bề mặt bên trong của ống do đó
có thể giảm tổn áp nhưng đồng thời có thể gây ăn mòn và việc làm sạch đường
ống không cẩn thận có thể tăng thêm tổn áp.
Theo các tài liệu tham khảo số 3, và số 4 tổn thất áp suất riêng trên mỗi đơn vị
chiều dài đường ống được xác định là: p0=Δp0K1K2K3K4, (3)
trong đó:
Δp0: tổn áp phụ thuộc vào tính lưu động của vữa bê tông bơm. Một vài tài liệu
tham khảo (tài liệu số 3 và số 4) quy hệ số này theo cấp độ bền của bê tông chế
tạo (mác bê tông), (Bar/m). Việc lấy hệ số này theo mác bê tông là không chính
xác, vì mác bê tông (cường độ bê tông thiết kế) liên quan không nhiều đến tính
lưu biến của vữa bê tông bơm trong đường ống. Chính xác hơn phải lấy theo
quan hệ độ sụt hay độ chảy xòe với đường kính ống bơm, như các biểu đồ tính
năng của hãng sản xuất.
K1: hệ số phụ thuộc vào tốc độ của dòng vữa bê tông trong ống bơm;
K2: hệ số phụ thuộc vào đường kính của đường ống vận chuyển;

17


K3: hệ số phụ thuộc vào vật liệu đường ống (kể đến ma sát vữa bê tông bơm với
thành ống);

K4: hệ số thực nghiệm quy đổi độ lưu động theo độ sụt hình nón hay độ chảy
xòe của vữa bê tông.
Theo kinh nghiệm thực nghiệm của hãng sản xuất máy bơm bê tông
Putzmeister, tổn hao áp suất động và áp suất dòng vật liệu trên tổng đường ống
bơm pa được xác định theo công thức thực nghiệm sau: p a=b.(16/π).
(Q.L/D3)=p0.L, (bar) (4)
Trong đó:
p0=b.(16/π).(Q/D3): tổn hao áp lực trung bình trên mỗi đơn vị chiều dài đường
ống bơm (bar/m)
D: là đường kính đường ống bơm cả ngang lẫn đứng (m);
Q: công suất (năng suất) bơm cần thiết trong toàn hệ thống đường ống bơm bê
tông, (m3/h);
L: tổng chiều dài đường ống bơm bê tông, tức là khoảng cách bơm, (m);
b: hệ số thực nghiệm, kể đến ảnh hưởng của tính lưu động của vữa bơm bê tông
(hệ số phụ thuộc vào độ sụt hay độ chảy xòe của vữa bê tông (bản thân độ sụt
hay độ xòe là các hệ số thực nghiệm về độ lưu động)) và độ ma sát giữa thành
ống với vữa bê tông bơm, được đưa ra bởi từng hãng sản xuất máy bơm. Trong
trường hợp riêng này, b được tra bảng trong hình biểu đồ tính năng các dòng
máy bơm của hãng Putzmeister hình 10 dưới đây, (10-6.Bar.h/m).
độ xòe a(cm)

50

44

40

38

hệ số b (x10-6)

1,18 1,57 2,02 2,65 3,80 6,14

18

36

34


Hình 10: Biểu đồ tính năng của dòng bơm tĩnh hãng Putzmeister.
Khi đó, công thức (3) hay (4) trở thành: p=0,25H+ b.(16/π).(Q.L/D3), (Bar) (5).
Đối với các hãng sản xuất máy bơm khác tổn hao áp suất riêng p 0 thường được
tra trên biểu đồ tính năng của dòng hay kiểu loại bơm bê tông (phương pháp đồ
họa).
Việc lựa chọn công suất động cơ đẩy cần thiết của bơm bê tông có thể được làm
sáng tỏ qua ví dụ hướng dẫn của hãng Putzmeister, sau đây:
“Năng suất bơm bê tông yêu cầu là 40 m 3/h với độ xòe rộng của vữa bê tông
là 40 cm (độ sụt 6 cm) sẽ được bơm qua đường phân phối với Ø125 mm trên
khoảng cách bơm (tức tổng chiều dài đường ống ngang và đứng) là 300 m và
riêng chiều cao (tức chiều dài ống bơm đứng) là 80 m.
Vẽ một đường nằm ngang từ 40 m 3/h đến đường kính 125 mm, từ đây một
đường thẳng đứng xuống dưới tới độ xòe 40 cm và từ đó một đường ngang ở
bên trái đến khoảng cách phân phối (chiều dài bơm ngang) là 300 m.
Bây giờ bạn có thể đọc ở trên trên trục vuông góc màu đỏ áp lực phân phối
cần thiết.
19


Đối với chiều cao truyền tải là 80 m (cứ 4 m chiều cao cần tăng thêm 1,0 bar

áp lực yêu cầu, tổn hao áp lực thủy tĩnh 1,0 m ống đứng là 0,25 bar), 20 bar
được thêm vào áp lực phân phối yêu cầu 64 bar đối với khoảng cách phân
phối (tham khảo công thức trong hình). Điều này dẫn đến tổng áp lực phân
phối là 84 bar.
Tại điểm đường thẳng đứng từ giá trị 84 bar và đường ngang từ giá trị 40
m3/h giao tại điểm cắt đường cong được hiển thị trong trường D (biểu đồ
góc phần tư thứ nhất), bạn có thể đọc công suất của máy bơm: 132 kw.” Máy
bơm bê tông kiểu tĩnh, Putzmeister.
Theo công thức giải tích của hãng Putzmeister: Với độ xòe thiết kế của vữa
bê tông bơm là 50cm, thì b=2,02x10-6. Chiều dài ống bơm quy đổi là 300m.
Đường kính ống bơm là 125mm. Ta có:
pa=b.(16/π).(Q/D3).L=p0.L=2,02x10-6x(16/3,1416)x(40,0/0,1253)x300,0
=0,2107x300,0=63,2bar.
pe=H.γb=0,25H=80,0/4=20,0bar
p=pe+pa=20,0+63,2=83,2bar. Chọn p=84bar.

3. Xác định tổn hao áp lực riêng trên biểu đồ tính năng
Xác định tổn hao áp lực riêng cho mỗi mét dài đường ống ngang bơm bê tông
theo biểu đồ tính năng của hãng. Khảo sát trên dòng máy bơm của hãng
Liebherr, LB Đức. Xét loại máy bơm tĩnh THS-140 làm việc ở chế độ piston
chạy chậm, công suất động cơ đẩy (160kw) lớn hơn piston chạy nhanh. Năng
suất yêu cầu chọn bằng Qmax ở chế độ piston chạy chậm là 82,5m 3/h, với loại
đường ống đường kính 125mm. Loại vữa bê tông bơm dùng cho khảo sát là
cùng một loại có độ sụt 15cm (độ xòe tương đương 48cm). Khảo sát trên 5 loại
tổng chiều dài đường ống ngang và đứng là 100m; 200m; 300m; 400m; và
500m. Qua tra biểu đồ, tương tự ví dụ của hãng Putzmeister bên trên, ta được
kết quả như sau: với L=100m thì p a=15,83 bar; với L=200m thì pa=30,83 bar;
với L=300m thì pa=43,8 bar; với L=400m thì p a=58,89 bar; với L=500 thì
pa=75,19 bar. Chênh lệch áp suất sau mỗi 100m đường ống ngang là: p a1=15,83;
pa2=15,0; pa3=12,97; pa4=15,09; pa5=16,29 bar. Lượng tổn hao áp suất trên mỗi

100m dài đường ống ngang bơm bê tông là rất đều nhau, điều này có nghĩa là
biểu đồ phản ánh đúng thực tế. Lượng tổn hao áp suất trung bình qua mỗi mét
ống ngang đường kính 125, với vữa bơm có độ sụt 15 là:
p0=((15,83+15,0+12,97+15,09+16,29)/5)/100=75,18/500=0,1504 bar. Tỷ lệ quy
đổi hao hụt áp suất từ ống đứng ra ống ngang là k=(0,25+0,1504)/0,1504=2,662
(1,0m ống đứng= 2,662m ống ngang đường kính 125, độ sụt vữa 15cm). Khảo
sát tương tự với ví dụ trên với dòng máy bơm tĩnh của hãng Putzmeister, dùng
đường ống đường kính 125, nhưng vữa bê tông bơm có độ sụt s=6 cm, ta có
lượng tổn hao áp suất trung bình trên mỗi mét ống ngang của ví dụ này là
20


p0=0,21 bar. Tỷ lệ quy đổi hao hụt áp suất từ ống đứng ra ống ngang là
k=(0,25+0,21)/0,21=2,19 (1,0m ống đứng = 2,19m ống ngang đường kính 125,
độ sụt vữa 6cm). Qua các khảo sát này ta thấy với cùng loại đường kính ống thì
tỷ lệ quy đổi ống đứng ra ống ngang, tỷ lệ nghịch với độ sụt hay độ xòe.

21


Hình 11: Xác định tổn hao áp lực riêng dọc đường ống của máy bơm tĩnh THS140 của hãng Liebherr.

4. Thiết kế hệ thống đường ống bơm máy bơm tĩnh cho thi
công nhà cao tầng.
Gọi chiều dài tổng của riêng đường ống bơm thẳng đứng là X (m), tổng chiều
dài đường ống bơm nằm ngang là A (m). Thì phương trình cân bằng giữa áp suất
máy bơm đáp ứng tương ứng ở một mức năng suất tối đa, với áp suất yêu cầu để
đạt đến một tổng khoảng cách vận chuyển cao và xa nào đó, thì có dạng sau:
(A+k.X)p0=p (7)
Với (A.p0) là phần áp suất cần thiết để vận chuyển trong phần đường ống ngang

dài A; và (k.p0.X) là phần áp suất cần thiết để vận chuyển trong phần đường ống
đứng dài X, là ẩn số cần tìm).
Vẫn dùng loại máy bơm tĩnh THS-140 để khảo sát. Ở chế độ làm việc “piston
side”, tức chế độ piston chạy chậm, công suất động cơ đẩy là 160kw. Ta tra
được năng suất tối đa là Qmax1=82,5 m3/h, tương ứng với áp suất đáp ứng là 61,5
bar. Hệ số ka=82,5x61,5/160=31,72. Ở chế độ làm việc “rod side”, tức chế độ
piston chạy nhanh hơn, tra được Q max2=135,7 m3/h và áp suất tương ứng là 36,7
bar, thì công suất động cơ đẩy thấp hơn một chút là (135,7x36,7/31,72)=157 kw.
Chọn Lượng xả bê tông cần thiết là Q=Q max1=82,5 m3/h để áp suất đẩy lớn tương
ứng là 61,48 bar, thích hợp với chiều cao phân phối cao hơn chế độ kia. Trên
mặt bằng công trình và tổng mặt bằng, dễ dàng tính toán bố trí sẵn tổng chiều
dài bố trí đường ống ngang trên mặt bằng công trình và công trường là A (m).
Ví dụ lựa chọn tổng chiều dài đường ống ngang là A=45,0+32,4=77,4m (trong
đó 45m là bán kính tối đa của cần phân phối trên mái, và 32,4m là chiều dài
đoạn ống ngang dưới mặt đất). Lựa chọn đường kính đường ống bơm là
125mm, phù hợp với đường kính cốt liệu Dmax. Lựa chọn tính các công tác (tính
lưu động) của vữa bê tông phù hợp với yêu cầu vữa bơm bê tông là độ sụt 1218cm. Cụ thể chọn loại vữa S=15cm, ta có phương trình (7) được xác định là:
(77,4+2,662X)0,1504=61,48; Dải phương trình này ta được X=124,5 (m). Chọn
X=122,6 (m); A=77,4 (m); khoảng cách vận chuyển bê tông
L=X+A=126,6+77,4=200,0 (m). Với khoảng cách L=200 (m), đường kính ống
bơm 125mm, độ sụt S=15cm, năng suất xả yêu cầu là Q=82,5 m 3/h thì pa=30,83
(bar), và tổng áp suất cần thiết là p=X/4+pa=122,6/4+30,83=61,48 (bar).
Với nhà siêu cao tầng có độ cao lớn hơn rất nhiều chiều cao X=122,6 đến 124,5
(m) ta chọn nhiều bơm tĩnh cùng loại THS-140 để trung chuyển bê tông nhiều
đợt. Đợt bơm đầu có chiều dài ống bơm đứng cao khoảng 141,4m và chiều
ngang ống bơm ngang là 32,4m, (với p=(32,4+141,4x2,662)x0,1504=61,48bar).
22


Đợt cuối dùng cần phân phối với bán kính tối đa 45m, độ vươn cao cần nằm

ngang tối đa là 136,7m, (với p=(45+136,65x2,662)x0,1504=61,48bar).
Với những đợt bơm trung chuyển chỉ bơm đứng, chiều cao có thể đẩy vữa phân
phối được xác định theo phương trình (7) là (0,0+2,662X)0,1504=61,48;
X=153,56 (m). Chọn chiều cao bơm của các đợt trung chuyển phía trên là
khoảng X=153,5m vì khoảng cách bơm của các bơm trung chuyển, cũng chính
là chiều cao ống đứng, L=X=153,56m là khoảng cách lẻ không có thể tra trực
tiếp pa trên biểu đồ, như trường hợp L=200m.
Đối với trường hợp chiều cao công trình nhà cao tầng H nhỏ hơn chiều cao ống
đứng đợt bơm đầu là X=122,6m khi dùng loại bơm tĩnh THS-140, với cùng
chiều ngang ống bơm X=77,4m; đường kính ống 125mm, vữa bê tông độ sụt 15
cm; thì áp suất đầu cuối đường ống, tại miệng xả bê tông vào cốp pha sẽ dư
thừa áp suất so với yêu cầu. Lượng dư thừa áp suất này được tính theo công
thức: ΔP=p – (0,25H+0,1504(H+A))=61,48 – (0,25H+0,1504(H+77,4)); (bar).
Để xử lý lượng dư thừa áp suất này, ta có thể chuyển sang tính toán với chế độ
làm việc “rod side”, tức chế độ piston chạy nhanh hơn, để tăng lượng xả bê tông
và giảm áp xuất dư thừa. Nếu không chuyển chế độ làm việc hay đã chuyển mà
vẫn dư thừa áp suất thì phải lấy giá trị áp lực đầu cuối dư thừa ΔP đó để làm giá
trị tải trọng đổ bê tông bằng bơm khi thiết kế cốp pha, thay vì giá trị tải trọng đổ
bằng bơm, tiêu chuẩn trong TCVN 4453:1995 là 400 (kG/m2) = 0,04 (bar).

5. Chọn lựa xe bơm cần

Hình 12: Một số biểu đồ phạm vi không gian hoạt động cần bơm của vài xe
bơm cần.
Đối với xe bơm cần, khác biệt duy nhất so với bơm tĩnh cùng chủng loại là
chiều dài đường ống gắn vào cần, chính là khoảng cách phân phối vữa bê tông
L, là xác định trước. Việc chọn lựa độ vươn cao H=X và độ vươn xa A là phụ
thuộc vào biểu độ tính năng về khoảng cách bơm, nhưng thỏa mãn X+A=L. Sau
khi lựa chọn xong X và A đủ đảm bảo cấp vữa bê tông đến điểm xa nhất của
mặt bằng mái nhà với lượng xả (năng suất) yêu cầu, việc tính áp suất yêu cầu

được tính theo công thức p=(0,25X+L.p0) (bar), (8).
23


Hình 13: Biểu đồ tính năng cần bơm và thông số máy bơm chính của xe bơm
cần Liebherr 50M5XXT.
Chiều dài cần bơm xe bơm cần Liebherr 50M5XXT là Lv=44,4m. Tổng chiều
dài đường ống quy đổi trang bị trên xe bơm cần là
L=9,67+7,97+7,67+9,72+10,075x0,135+10x0,425+7,2x1,5+4x0,425+4,00=44,425+10x0,425+7,2x1,5+4x0,42
5+4,00=44,4x1,468=65,175m (hệ số φa=1,468).

24


Hình 14: Kích thước triển khai đường ống bơm của xe bơm cần Liebherr
50M5XXT
Công suất động cơ loại máy bơm THP140H chế độ ưu tiên áp suất bơm là
360kw. Ka=Q.Pa/N=96x119/360=31,73. Công suất động cơ chế độ làm việc ưu
tiên năng suất bơm là N=Q.Pa/Ka=138x80/31,73=348kw.
Với chế độ ưu tiên áp suất bơm thích hợp cho vận chuyển bê tông thẳng đứng
lên cao. Năng suất bơm tối đa là Qmax1=96m3/h. Áp suất bơm tương ứng máy
bơm cung cấp được là Pa1=119bar. Độ cao bơm lớn nhất là H=49,1m. Chiều dài
ống bơm của xe bơm cần là không đổi và bằng L=65,175m. Đường kính ống
bơm là 125mm. Chọn độ sụt của vữa bê tông dùng cho công tác bơm là
S=15cm.
Áp
suất
cần
thiết
là:

p=49,1/4+65,175p0=12,275+65,175p0=12,275+7,037=19,312bar. Áp suất dư là:
p=119-19,312=99,67bar, lượng dư khá lớn quá lãng phí.

25