Nghiên cứu ảnh hưởng của hồ xi măng lên tính chất lưu biến của bê tông theo thời gian

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN DUY NHẬT

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỒ XI MĂNG
LÊN TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA BÊ TÔNG
THEO THỜI GIAN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

Đà Nẵng, năm 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN DUY NHẬT

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỒ XI MĂNG
LÊN TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA BÊ TÔNG
THEO THỜI GIAN

Chuyên ngành: kỹ thuật Xây dựng Công trình DD&CN
Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: TS. MAI CHÁNH TRUNG

Đà Nẵng, năm 2018


LỜI CẢM

T
q
q

âm
âm

ú

–

ỡ

m

q

â

m
â
â

â

m
ú

â
ú

m

â
q

m

âm

N

ỡ

TS Mai Chánh Trung

ỡ

q

ú
m

q

q

â
ú

m

ú q

m

ú

m
T c giả uận văn

Nguy n Duy Nhật


LỜI CAM ĐOAN
T

m

â
q

m

m

T c giả uận văn

Nguy n Duy Nhật


ẢNH HƯỞNG CỦA HỒ XI MĂNG LÊN TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA BÊ
TÔNG THEO THỜI GIAN
H

vi n: guy n Duy hật
số: 60.58.02.08

huy n ng nh:
h : 32 Trƣờng i h

thuật XD T DD
h ho – H

T m t t – Tính hất lƣu biến ủ vữ b tông quyết định hả năng thi ông ủ một b tông l d h y
h . ột thiết bị đo lƣu biến đƣợ sử dụng để đo
thông số lƣu biến n y. Luận văn trình bày nghiên
ứu ảnh hƣởng ủ hối lƣợng hồ xi măng l n tính hất lƣu biến ủ b tông theo thời gi n.
phép
đo ũng đ đƣợ thự hiện để định lƣợng ảnh hƣởng ủ yếu tố thời gi n v hối lƣợng hồ xi măng l n
tính hất lƣu biến ủ vữ b tông.
ết quả thu đƣợ trong nghi n ứu n y ũng phù hợp với
số liệu từ
nh m nghi n ứu h tr n thế giới.
T kh a – tính hất lƣu biến, thiết bị đo lƣu biến, độ nhớt, ngƣỡng ắt, thời gi n lƣu vữ .

THE INFLUENCE OF CEMENT PASTE VOLUME TO RHEOLOGICAL PROPERTIES OF
FRESHLY-MIXED CONCRETE BY THE TIME
Abstract – Rheological properties govern how easily freshly mixed concrete can be placed. This
rheology can be measured by motorized rheometers. This thesis aims at studying of cement paste
volume to rheological properties of fresh concrete by the time. A series of rheological measurements
has been conducted to investigate the influence of time and cement paste volume to rheological
properties of fresh concrete. All obtained results in this study are also matched with selected data
from other researching groups in the world.
Key words – rheological properties, rheometer, plastic viscosity, yield stress, keeping time.


MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CẢM N ................................................................................................................ 1
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... 2
MỤC LỤC ...................................................................................................................... 4
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................. 6
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................. 7
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Lý do h n đề t i ..................................................................................................... 1
2. ụ ti u nghi n ứu ................................................................................................ 2
3. ối tƣợng nghi n ứu.............................................................................................. 2
4. Ph m vi nghi n ứu ................................................................................................. 3
5. Phƣơng ph p nghi n ứu ......................................................................................... 3
6. Ý nghĩ ho h v thự ti n ủ đề t i ................................................................ 3
7. ấu trú luận văn .................................................................................................... 3
CHƯ NG 1. TỔNG QUAN VỀ TÍNH CHẤT LƯU BIẾN BÊ TÔNG ................... 5
1.1. LƢU IẾ
Ê TÔ G ............................................................................................. 5
1.1.1. Giới thiệu chung ................................................................................................ 5

1.1.2. Khái niệm ơ sở về lƣu biến ............................................................................. 5
1.2. TRẠ G THÁI LƢU IẾ
ỦA VỮA Ê TÔ G ................................................ 8
1.3. Á PHÉP O LƢU IẾ ..................................................................................... 9
1.3.1. Phép đo độ “linh động” ..................................................................................... 9
1.3.2. Phép đo lƣu biến.............................................................................................. 12
1.3.3. Máy nhớt kế bê tông........................................................................................ 14
1.4. Á YẾU TỐ Ả H HƢỞ G Ế TÍ H LƢU IẾ
ỦA Ê TÔ G ............ 20
1.4.1. Ảnh hƣởng của thông số thành phần............................................................... 20
1.4.2. Ảnh hƣởng của máy trộn ................................................................................. 23
1.4.3. Ảnh hƣởng của sự rung động .......................................................................... 24
1.4.4. Ảnh hƣởng của yếu tố thời gian ...................................................................... 24
1.4.5. Ảnh hƣởng của yếu tố nhiệt độ ....................................................................... 24
1.5. ẾT LUẬ
HƢƠ G .......................................................................................... 25
CHƯ NG 2. VẬT LIỆU, THIẾT BỊ & CHƯ NG TRÌNH THÍ NGHIỆM ........ 27
2.1. VẬT LIỆU SỬ DỤ G Ể CHẾ TẠO BÊ TÔNG ................................................ 27
2.1.1. Xi măng ........................................................................................................... 27
2.1.2. Cát ................................................................................................................... 28


2.1.3.

.................................................................................................................... 28

2.1.4. ƣớc ................................................................................................................ 29
2.1.5. Phụ gia ............................................................................................................. 29
2.2. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM ....................................................................................... 29
2.2.1. Thiết bị đo lƣu biến (Rhéomètre) .................................................................... 29

2.2.2. Máy trộn bê tông ............................................................................................. 36
2.2.3. Phép đo độ sụt bằng côn Abrams .................................................................... 37
2.2.4. Máy nén mẫu bê tông ...................................................................................... 38
2.3. HƢƠ G TRÌ H THÍ GHIỆM ......................................................................... 39
2.4. KẾT LUẬ

HƢƠ G 2 ....................................................................................... 40

CHƯ NG 3. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ........................................... 41
3.1 ẾT QUẢ HƢƠ G TRÌ H THÍ GHIỆ ....................................................... 41
3.2. Ả H HƢỞ G ỦA HỐI LƢỢ G HỒ XI Ă G LÊ THÔ G SỐ LƢU
IẾ THEO THỜI GIA ............................................................................................. 42
3.3. ẾT LUẬ
HƢƠ G .......................................................................................... 47
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 48
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................... 49
PHỤ LỤC ....................................................................................................................... 1
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao)


DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

Tên bảng

bảng

Trang

1.1.

Phân lo i b tông theo độ sụt

10

1.2.

Phân lo i b tông theo thời gi n Vébé

11

2.1.

ặ trƣng ủ xi măng po

lăng hỗn hợp P

2.2.

ặ trƣng ủ

2.3.

ặ trƣng ủ đ - phƣơng ph p thử

40

t thô - phƣơng ph p thử

27
28
28

2.4.

Phân lo i b tông theo độ sụt

38

2.5.

ấp phối b tông nghi n ứu theo thông số hối lƣợng hồ xi
măng

40

3.1.
3.2.
3.3.

Ảnh hƣởng ủ

hối lƣợng hồ xi măng l n thông số lƣu biến

theo thời gi n
ƣờng độ hịu nén R28 ủ b tông 2 theo thời gi n lƣu vữ
Ảnh hƣởng ủ
độ sụt

hối lƣợng hồ xi măng l n thông số lƣu biến v

41
42
42


DANH MỤC CÁC HÌNH V

Số hiệu

Tên hình

hình
1.1.

Sơ đồ trƣợt giữ

1.2.

Sơ đồ tố độ ắt

1.3.

Tr ng th i lƣu biến ủ

1.5.

lớp trong dòng hảy

6
7

hất lỏng ewton

tr ng th i lƣu biến ủ

1.4.

Trang

7

hất lỏng phi ewton

8

ng g p ủ từng ph v o ứng suất ắt ủ hỗn hợp vữ b
tông

9

1.6.

tr ng th i lƣu biến ủ vữ b tông tƣơi

9

1.7.

bƣớ đo độ sụt bằng ôn Abr ms

10

1.8.

bƣớ đo ủ phép thử Vébé

11

1.9.

sơ đồ nguy n lý ho t động ú

1.10.

Sơ đồ nguy n lý ho t động ú

nhớt ế d ng ouette
nhớt ế d ng Poiseuille

13
14

1.11.

hớt ế TRheom

14

1.12.

iểu đồ vận tố qu y theo thời gi n

15

1.13.

)

15

y nhớt ế em gref-IMG; b) Xy lanh trong và ngoài

1.14.

y nhớt ế Two-point

16

1.15.

y nhớt ế

L

17

1.16.

y nhớt ế I AR

17

1.17.
1.18.

iểu đồ vận tố qu y theo thời gi n nhớt ế I AR

18

y nhớt ế LA OS et l.

18

1.19.

iểu đồ vận tố qu y theo thời gi n nhớt ế LA OS et l.

19

1.20.

ết quả so s nh ủ nh m [ A FILL et l. 2001]

19

1.21.

ết quả so s nh ủ nh m [ EAUPRÉ et l. 2004]

20

1.22.

Ảnh hƣởng ủ tỉ lệ
[WALLEVIK 2011]

/X đến thông số lƣu biến b

tông

1.23.

Ảnh hƣởng ủ h m lƣợng SO3 trong xi măng

21

1.24.

Ảnh hƣởng ủ phụ gi si u dẻo

22

1.25.

Ảnh hƣởng ủ h m lƣợng hí

22

1.26.

Ảnh hƣởng ủ h m lƣợng tro b y đến độ nhớt

23

1.27.

Ảnh hƣởng ủ yếu tố thời gi n

24

1.28.

Ảnh hƣởng ủ yếu tố nhiệt độ

25

21


Số hiệu

Tên hình

hình

Trang

2.1.

Thiết bị đo lƣu biến (Rhéomètre) theo...

30

2.2.

Chi tiết dao khuấy và thùng chứa

30

2.3.

Cấu t o thiết bị đo lƣu biến và quy trình vận hành theo Ngo et
al.[NGO et al. 2010]

31

2.4.

Biểu đồ mức vận tốc xoay trục dao khuấy

32

2.5.

Chuẩn bị thiết bị và thí nghiệm hiện trƣờng

33

2.6.

Sự tiến triển của tố độ p đặt lên trục dao khuấy và số đo
momen xoắn theo thời gian

33

2.7.

Khai thác kết quả từ phép đo lƣu biến

34

2.8.

Tr ng thái của vữa bê tông trong thùng chứa.

35

2.9.

y trộn b tông tƣ do lo i nghi n đổ 300 lít

36

2.10.

Phép đo độ sụt bằng ôn Abr ms

38

2.11.

Thí nghiệm nén mẫu b tông

39

3.1.
3.2.

Qu n hệ thông số lƣu biến -

hối lƣợng hồ xi măng theo

[SOUALHI 2014]
Sự biến thi n ủ độ sụt vữ b tông theo thời gi n lƣu vữ v
hối lƣợng hồ xi măng

42
43

3.3.

Qu n hệ thông số lƣu biến - hối lƣợng hồ xi măng, thời gi n
lƣu vữ

45

3.4.

Ảnh hƣởng ủ
ủ b tông

45

3.5.

hối lƣợng hồ xi măng đến tính hất lƣu biến

ƣờng độ hịu nén R28 theo thời gi n lƣu vữ .

46


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
ông trình xây dựng ng y

ng nhiều, quy mô v

ông nghệ thi ông đòi hỏi

ng hiện đ i.
phƣơng ph p đ nh gi hất lƣợng b tông ngo i việ iểm tr hất
lƣợng vật liệu đầu v o, quy trình trộn t i tr m trộn..., thì t i hiện trƣờng thi ông hủ
yếu vẫn l đo độ sụt ủ vữ b tông, lấy mẫu để iểm tr

ƣờng độ s u n y... V thự

tế ũng ho thấy rằng dƣờng nhƣ, việ hỉ iểm tr nhƣ vậy vẫn hƣ đủ để đảm bảo
rằng hất lƣợng b tông l đ t so với quy định để thể thi ông bơm, đổ, đầm...
Hiện n y tr n thế giới, nhiều ông ty ung ứng b tông thƣơng phẩm, nhiều nh
thầu huy n thi ông b tông v
trung tâm nghi n ứu về vật liệu xây dựng đ v
đ ng nghi n ứu huy n sâu về lĩnh vự lƣu biến b tông để tìm r những phƣơng
ph p, quy trình, thông số đ nh gi h bổ trợ ho
phƣơng ph p đ
nhằm đ nh
giá - ti n lƣợng đƣợ hất lƣợng b tông đ ng tin ậy hơn so với hỉ bằng thông số độ
sụt nhƣ hiện n y.
ể qu trình thi ông b tông đƣợ thuận lợi đòi hỏi vữ b tông phải
độ linh
động phù hợp (hiện n y đƣợ x định thông qu thông số độ sụt), trong những điều
iện thi ông bất lợi nhƣ nhiệt độ môi trƣờng o, b tông
độ sụt thấp (b tông
ƣờng độ o...), thời gi n thi ông éo d i... thƣờng độ linh động ủ b tông hông
đ p ứng đƣợ , dẫn đến những xử lý hông hợp lý ảnh hƣởng đến hất lƣợng b tông
s u n y. Xem ví dụ về ảnh hƣởng ủ tính hất lƣu biến đến thi ông nhƣ Hình 1.

Ả
ở
nghi n ứu đều hỉ r rằng tính hất lƣu biến ủ vữ b tông thể hiện qu
h i thông số (g i l thông số lƣu biến để phân biệt với thông số m s t): độ nhớt µ
(P .s) v ngƣỡng ứng suất ắt (h y òn g i l ngƣỡng ắt) τ0 (P ). ối qu n hệ giữ


2
hai thông số n y thể hiện tính hất h y h nh vi lƣu biến ủ b tông.

ột thiết bị đo

thông số lƣu biến ho nhƣ Hình 2.

T
ị
ể
thể đƣ r những biện ph p xử lý đúng, một sự hiểu biết về tính hất lƣu
biến ủ vữ b tông v những yếu tố ảnh hƣởng l n tính hất n y l ần thiết.
ghi n ứu x định ảnh hƣởng ủ
thông số th nh phần ủ ấp phối vữ b
tông l n tính hất lƣu biến ủ b tông ngo i việ giúp dự tính đƣợ độ “linh động”
ủ một b tông m òn ho phép x định
xu hƣớng tiến triển ủ
thông số
n y hi th y đổi thông số th nh phần/ ấp phối vữ b tông.
ột số nghi n ứu trƣớ đây đ đề ập đến ảnh hƣởng ủ
thông số th nh
phần ấp phối l n thông số lƣu biến, tuy nhi n hƣ xem xét đến yếu tố thời gian,
trong hi đ thự tế ông trƣờng
những vấn đề
thuật ần giải quyết nhiều hi l
bất hả h ng... dẫn đến thời gi n hờ/ thời gi n thi ông b tông éo d i. Vấn đề n y
ngo i việ phải đảm bảo tuân thủ thời gi n thi ông nhỏ hơn thời gi n bắt đầu ninh ết
b tông theo quy định, n òn ảnh hƣởng đến độ linh động ủ vữ b tông do mất
nƣớ (ví dụ do b y hơi hẳng h n...) éo theo việ ảnh hƣởng đến qu trình thi ông.
Chính vì thế, việ đƣ r đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu ảnh hưởng của hồ xi
măng lên tính chất lưu biến của bê tông theo thời gian” l
này.

ần thiết để làm rõ vấn đề

2. Mục tiêu nghiên cứu
- ghi n ứu ảnh hƣởng ủ thông số th nh phần: hối lƣợng hồ xi măng l n tính
hất lƣu biến ủ b tông theo thời gi n.
- Từ ết quả nghi n ứu thự nghiệm, phân tí h đƣ r những ết luận, iến nghị
ần thiết.
3. Đối tượng nghiên cứu
Thông số lƣu biến ủ vữ b tông: độ nhớt v ngƣỡng ắt.


3
4. Phạm vi nghiên cứu
ghi n ứu ảnh hƣởng ủ thông số th nh phần: hối lƣợng hồ xi măng l n tính
hất lƣu biến ủ b tông theo thời gi n (dự iến t0; t30; t60; t90).
5. Phương ph p nghiên cứu
- Phân tí h lý thuyết
- Thí nghiệm đo lƣu biến
- Phân tí h đ nh gi ết quả.
6. Ý nghĩa khoa học và thực ti n của đề tài
- ắm đƣợ tính hất lƣu biến vữ b tông.
-X

định đƣợ ảnh hƣởng ủ

thông số th nh phần: hối lƣợng hồ xi măng

l n tính hất lƣu biến ủ b tông theo thời gi n.
- Xây dựng đƣợ 1 ơ sở dữ liệu giúp í h ho

nghi n ứu về lĩnh vự lƣu

biến b tông s u n y.
7. Cấu trúc uận văn
Luận văn gồm phần
MỞ ĐẦU:
1. Lý do h n đề t i
2. ụ ti u nghi n ứu
3. ối tƣợng nghi n ứu
4. Ph m vi nghi n ứu
5. Phƣơng ph p nghi n ứu
6. Ý nghĩ ho h v thự ti n ủ đề t i
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ TÍNH CHẤT LƯU BIẾN BÊ TÔNG
1.1. Lƣu biến b tông
1.2. Tr ng th i lƣu biến ủ vữ b tông
1.3.
phép đo lƣu biến
1.4.
yếu tố ảnh hƣởng đến tính lƣu biến ủ b tông
1.5.

ết luận hƣơng

Chương 2 VẬT LIỆU, THIẾT BỊ & CHƯ NG TRÌNH THÍ NGHIỆM
2.1. Vật liệu sử dụng để hế t o b tông
2.2. Thiết bị thí nghiệm
2.3. hƣơng trình thí nghiệm
2.4. ết luận hƣơng 2
Chương 3 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

3.1. ết quả hƣơng trình thí nghiệm
3.2. Ảnh hƣởng ủ

hối lƣợng hồ xi măng l n thông số lƣu biến theo thời gi n


4
3.3.

ết luận hƣơng

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


5

CHƯ NG 1
TỔNG QUAN VỀ TÍNH CHẤT LƯU BIẾN BÊ TÔNG
1.1. LƯU BIẾN BÊ TÔNG
1.1.1. Giới thiệu chung
Lƣu biến h (Rheology) l một từ

nguồn gố từ “rheo” tiếng Hy L p và

“logos”_l
biểu tƣợng
nghĩ tƣơng ứng là nghi n ứu về dòng hảy. Từ
“Rheology” đƣợ Eugene oo ingh m đề xuất năm 1928, đƣợ v y mƣợn từ ụm

từ Hy L p “T P nt Rei”, trong tiếng Ph p l “tout passé”.

đ đƣợ pháp hóa vào

năm 1943 [En y lopidi Univers lis].
Lƣu biến h
biến d ng ủ

- Rheology l một nh nh ủ vật lý h nghi n ứu dòng hảy hoặ
vật thể dƣới t động ủ lự tác dụng, th y đổi theo thời gi n

[PERSOZ 1960].
Trong lĩnh vự xây dựng, cùng với việ ph t triển ủ vật liệu b tông v
thuật thi công bê tông nhƣ ông nghệ bơm, việ iểm so t đƣợ h nh vi lƣu biến ủ
b tông tƣơi trở n n rất qu n tr ng để t o điều iện thuận lợi cho quá trình thi công.
1.1.2. Kh i niệm cơ sở về ưu biến
Phần n y sẽ trình b y về
thông số ơ bản li n qu n đến h nh vi lƣu biến ủ
vật liệu v mô hình tr ng th i lƣu biến phổ biến nhất.
một số mô hình tr ng th i lƣu
biến đƣợ phân hi th nh h i nh m hính: hất lỏng ewton v hất lỏng phi
Newton.
a) Chất lỏng Newton
hất lỏng đƣợ g i l hất lỏng ewton hi độ nhớt ủ n hông phụ thuộ v o
tố độ ắt h y thời điểm hất lỏng bị ắt (nghĩ l ứng suất tiếp tuyến v gr dient vận
tố phụ thuộ tuyến tính với nh u). Hệ số tỉ lệ giữ 2 húng đƣợ g i l độ nhớt.
Phƣơng trình mi u tả lự nhớt trong ơ h
hất lỏng ewton đƣợ ho bởi
Eq.1.1:
(Eq.1.1)

Trong đ :
 (P ): ứng suất tiếp tuyến;
 Μ(P .s): hệ số nhớt động lự h ;
 ∂v/∂y (1/s): đ o h m ủ vận tố theo hƣớng vuông g với hƣớng di huyển
ủ hất lỏng.
Hầu hết
hất lỏng thông thƣờng (nƣớ , dầu, sữ ...) l hất lỏng ewton.
hất lỏng ewton mô tả theo quy luật (Eq.1.1)

thể viết l i nhƣ s u Eq.1.2:


6
̇

(Eq.1.2)

Trong đ :
  (P ): ứng suất ắt;
 (P .s): độ nhớt;


̇ (1/s): tố độ ắt.

 Độ nhớt
ộ nhớt ủ một hất lƣu l thông số đ i diện ho m s t trong ủ dòng hảy.
hất lỏng

thể đƣợ xem nhƣ l một tập hợp

p lự tiếp tuyến, hi
sự v đập giữ

dòng hất lƣu s t ề

phần tử vật hất òn

lớp phân tử song song v
tố độ huyển động h

sự tr o đổi xung lƣợng giữ

hịu một

nh u, ngo i
húng, nhƣ

Hình 1.1.

Hình 1.1. S

ồ

hững phần tử trong dòng hảy tố độ
tố độ hậm v ngƣợ l i phần tử vật hất từ

o sẽ l m tăng động năng ủ dòng
dòng hảy hậm sẽ l m ìm h m

huyển động ủ dòng hảy nh nh. Hiệu ứng trì ho n, gây r bởi m s t nội t i ủ

phân tử ủ lớp b n dƣới ủ lớp tr n, đƣợ g i l độ nhớt. ết quả l giữ
lớp n y
xuất hiện một ứng suất tiếp tuyến τ gây n n m s t (lự m s t trong).
 Ứng suất cắt, tốc độ cắt
hƣ vậy, ứng suất ắt  l lự t

động tr n một đơn vị diện tí h ủ dòng hảy

hất lỏng Eq. 1.3:
(Eq. 1.3)
Trong đ :
 dF: hình hiếu ủ m s t tiếp tuyến;
 dS: diện tí h phân tố ủ một lớp ắt;
o h m ủ vận tố theo hƣớng vuông g với hƣớng di huyển ủ hất lỏng
theo thời gi n đƣợ định nghĩ l tỷ lệ ắt (she r r te), òn đƣợ g i l tỷ lệ biến d ng
hoặ tố độ ắt. ây l tố độ biến d ng giữ h i lớp liền ế với hất lỏng ắt Eq. 1.4,
Hình 1.2:


7
̇

( )

( )

(Eq. 1.4)

Hình 1.2. S ồ
ồ thị nhƣ tr n Hình 1.3 biểu di n tr ng tr i lƣu biến ho hất lỏng ewton.

Hình 1.3. T

w

b) Chất lỏng phi Newton
hất lỏng phi ewton (t n tiếng Anh: on- ewtoni n fluid) l hất lỏng h y
hất lƣu độ nhớt hông tuân theo định luật Newton.
ặ điểm ủ hất lỏng phi ewton l độ nhớt ủ n hông phải l hằng số v
thể th y đổi theo nhiều
h h nh u, dƣới t động ủ một h y nhiều yếu tố
nhƣ lự , thời gi n h y nhiệt độ.
Chất lỏng có ngưỡng 0 (ngƣỡng dòng hảy/ ngƣỡng ắt): ngƣỡng ắt thể hiện
một ngƣỡng ứng suất tối thiểu phải đ t đƣợ để có thể bắt đầu một dòng hảy. go i
ngƣỡng ắt, hất lỏng
thể
tr ng th i lƣu biến nhƣ hất lỏng ingh m (độ nhớt
hông đổi) h y nhƣ dung dị h Hers hel-Bulkley (xem Hình 1.4).


8

Hình 1.4. Các t

phi Newton

1.2. TRẠNG THÁI LƯU BIẾN CỦA VỮA BÊ TÔNG
hiều t giả đ hỉ r rằng tr ng th i lƣu biến ủ vữ b tông tƣơi
thể đƣợ
thể hiện nhƣ hất lỏng ingh m: [TATTERSALL 1990], [BEAUPRE 1994],

[FERRARIS et al. 1998], [DE LARRARD et al. 2002], [WALLEVIK 2006],
[CHAPDELAINE 2007], [ESTELLÉ et al. 2008], [LANOS et al. 2009]...
Trong trƣờng hợp n y, tr ng th i lƣu biến ủ vữ b tông trong tr ng th i tƣơi
đƣợ mô tả ho n to n thông qu h i tính hất tƣơng ứng với h i thông số: ngƣỡng ắt
(τ0) v độ nhớt (μ). Thự tế, để vữ b tông tƣơi trong tr ng th i linh động để
thể
“ huyển động” đƣợ , ần phải
lự / p lự tối thiểu tƣơng đƣơng với gi trị ủ
ngƣỡng ắt. ột hi sự x dị h h y huyển động đƣợ bắt đầu, lự ần thiết để làm
biến d ng bê tông sẽ tỷ lệ thuận với tố độ ắt, tính hất n y li n qu n đến độ nhớt ủ
vật liệu [HU 1995].
Quy luật ủ hất lỏng ingh m đƣợ viết dƣới d ng nhƣ sau (Eq. 1.5):
̇

(Eq. 1.5)

Trong đ :
  (P ): ứng suất ắt;
 0(P ): ngƣỡng ắt;
 (P .s): độ nhớt;
 ̇ (1/s): tố độ ắt.
Từ Hình 1.5 có thể hình dung ảnh hƣởng của từng thành phần lên ứng suất cắt
trong vữ b tông tƣơi: ảnh hƣởng của thông số ngƣỡng cắt 0 giúp tiêu tán ma sát giữa
các h t cốt liệu; ảnh hƣởng của thông số
măng).

̇ ti u t n do nhớt trong hất lỏng (hồ xi


9

Hình 1.5.
ồ thị biểu di n tr ng th i lƣu biến ủ h i vữ b tông đƣợ minh h trong
Hình 1.6. Việ l m hủ
thông số lƣu biến
thể tối ƣu h quá trình thi công bê
tông tr n ông trƣờng.

Hình 1.6.
1.3. CÁC PHÉP ĐO LƯU BIẾN
iến thứ về h nh vi lƣu biến h y n i
h h l độ linh động ủ vữ b
tông
ý nghĩ qu n tr ng trong việ ứng xử với thự tế thi ông b tông tr n
ông trƣờng xây dựng. ể phần n o x định h y lƣợng h đƣợ độ linh động ủ
vữ b tông, b n nh
thiết bị vẫn h y đƣợ sử dụng nhƣ ôn Abr ms, thiết bị
Vébé, b n rung động, m y đo độ linh động ủ L P ... nhiều thiết bị đo thuộ tính
lƣu biến ủ vữ b tông
độ hính x
o hơn nhƣ thiết bị đo h i điểm,
L,
BTRHEOM, CEMAGREF-IMG, ICAR...
ộ linh động ủ vữ b tông thể hiểu nhƣ l độ h d để thi ông b tông, từ
hi trộn vữ , vận huyển, bơm, đổ, đầm b tông... giúp vữ b tông
thể d d ng
dị h huyển để hèn v o
g
nh ủ ốp ph , ốt thép...
1.3.1. Phép đo độ “ inh động”

a) Phép đo độ sụt bằng côn Abrams
g y s u hi trộn b tông xong, phép đo độ sụt ủ vữ b tông đƣợ thự hiện


10
nhờ thiết bị l

ôn Abr ms, ti u huẩn Việt

m đƣợ sử dụng l T V

3105-93.

Thiết bị gồm 4 th nh phần: một huôn hình n n ụt hông đ y hình n n

o 30 m;

đƣờng ính trong phần dƣới 20 m v đƣờng ính phần tr n 10 m; một tấm tôn/thép
phẳng; một que đầm; một hung đo.
Trình tự thự hiện thể xem nhƣ trong Hình 1.7.

ằ

Hình 1.7.

A

m

ăn ứ ết quả đo độ sụt thu đƣợ , vữ b tông thƣơng phẩm

thể đƣợ
phân/xếp v o
lo i/lớp theo ti u huẩn Ph p [ F P 18 – 305] nhƣ trong ảng 1.1.
1.1. P â
Loại bê tông

Cứng

Dẻo

Rất dẻo

Lỏng

ộ sụt ( m)

04

59

10 15

16

S1

S2

S3

S4

Lớp ƣờng độ

b) Phép thử Vébé
ây l phƣơng ph p thử “độ ứng” ủ hỗn hợp vữ b tông nặng bằng nhớt ế
Vébé. ộ ứng ủ hỗn hợp b tông đƣợ x định bằng thời gi n để đầm phẳng, hặt
một hối hỗn hợp vữ b tông hình n n ụt s u hi t o hình trong nhớt ế Vébé. Tiêu
huẩn n y hỉ p dụng ho hỗn hợp b tông
ỡ h t lớn nhất ủ
(theo tiêu huẩn Việt m T V 3107:1993).
bƣớ thự hiện đƣợ thể hiện nhƣ Hình 1.8.

ốt liệu tới 40mm


11

Hình 1.8.
 Vệ sinh dụng ụ, dùng giẻ ƣớt l u

é
Vébé
phần thiết bị phải tiếp xú với hỗn hợp

b tông trong qu trình thử.
 ẹp hặt thùng hình trụ (A) ủ nhớt ế l n mặt b n rung (G), mở vít h m (F)
xo y đĩ mi ( ) r ngo i.
 ặt ôn ( ) v o thùng, định vị ôn ( ) bằng vòng giữ.


ổ, h

hỗn hợp b tông trong ôn ( ) rồi th o ôn hỏi hối hỗn hợp vừ

t o hình.
 ở vít (F) xo y t y đỡ v đĩ mi ( ) l n phí tr n hối hỗn hợp v o vị trí
tâm đĩ trùng với tâm thùng rồi siết vít (F) h m hặt t y đỡ.
 Từ từ mở vít (Q) h đĩ xuống mặt tr n ủ hối hỗn hợp, đ gi trị độ sụt
ủ hỗn hợp theo v h hắ ở th nh trƣợt.
 S u đ đồng thời bật đầm rung v bấm đồng hồ giây. Theo dõi sự lún dần ả
hối hỗn hợp v đĩ mi . Tiến h nh ho tới hi thấy hồ xi măng vừ phủ ín
mặt dƣới ủ đĩ mi thì tắt đồng hồ v ngừng rung.
 Ghi l i thời gi n đo đƣợ , tiến h nh thử h i lần ho mỗi hỗn hợp b tông, thời
gian đ đo đƣợ nhân với hệ số 0,7 để tính huyển về ết quả thử theo nhớt ế
Vébé hính l độ ứng ủ hỗn hợp b tông.
ăn ứ ết quả đo đƣợ , vữ b tông thƣơng phẩm thể đƣợ xếp v o
lo i/
lớp “độ ứng” ảng 1.2.
.P â
gian Vébé
Phân lớp Vébé
Thời gi n Vébé (s)

V0

V1

V2

V3

V4

 31

30  21

20  11

10  5

4


12
1.3.2. Phép đo ưu biến
hớt ế (Rheometer) l thiết bị dùng để đo, x
liệu.

định thuộ tính lƣu biến ủ vật

lo i thiết bị n y thể đƣợ phân lo i th nh b d ng theo hế độ ho t động:
 hớt ế ho t động ở hế độ tĩnh: ho phép x định
đặt trƣng ủ dòng
hảy hất lỏng.


hớt ế ho t động ở hế độ huyển tiếp: ho phép x định
tính hất đ n

hồi nhớt ủ hất lỏng ũng nhƣ hất rắn.
 hớt ế ho t động ở hế độ động (d ng sin): ho phép x định tính hất lƣu
biến, b o gồm ả
hoặ

hế độ dòng hảy v tính hất đ n hồi nhớt ủ

hất lỏng

hất rắn.

nhớt ế d ng tĩnh ho phép nghi n ứu h nh vi lƣu biến ủ vật liệu b tông
xi măng đƣợ sử dụng phổ biến trong thự tế n n sẽ đƣợ tập trung trình b y. ối với
lo i nhớt ế tĩnh, phân biệt h i lo i ơ bản nhƣ s u:

hớt ế d ng ouette.

hớt ế d ng Poiseuille.
a) Nhớt kế dạng Couette
L lo i nhớt ế m ở đ hất lỏng bị ắt giữ h i mặt hất rắn trong đ
một
mặt di động v một mặt ố định.
mô hình nhớt ế n y h nh u phụ thuộ v o
hình d ng v sự huyển động tƣơng đối ủ
bề mặt rắn, phân biệt theo
hợp s u [NGUYEN 2007]:

hớt ế qu y với
xy l nh đồng trụ .


hớt ế sử dụng
mặt phẳng trƣợt tính tiến.



hớt ế qu y d ng ôn - mâm.
hớt ế qu y d ng mâm - mâm.

a)

trƣờng


13

b)

c)

d)
ồ

Hình 1.9.
)
)
)

q

ú

q

ồ
m
- mâm;

;

ẳ
)

q

mâm - mâm

b) Nhớt kế dạng Poiseuille
guy n tắ ho t động ủ m y nhớt ế d ng Poiseuille tƣơng đối đơn giản. hất
lỏng hảy v o một ống hình trụ
b n ính R v hiều d i L, dƣới t động ủ tr ng
lự (ống ở vị trí đứng), hoặ dƣới ảnh hƣởng ủ một gr dient p suất (ống nằm ng ng
phụ thuộ v o một p suất h biệt Δp giữ h i đầu ủ n ), hoặ dƣới t động ủ
một ết hợp ủ h i h nh động n y (ống nằm ở vị trí thẳng đứng hịu p suất h
nh u Δp giữ h i đầu ủ n ).


14

Hình 1.10. S

ồ

ú

P

1.3.3. M y nhớt kế bê tông
Hiện t i, nhiều m y đo nhớt ế thí h hợp ho vữ b tông với
í h ỡ h nh u nhƣ: Trheom, em gref, Two Point,
L, ICAR,...

ấu hình v

a) Nhớt kế BTRHEOM
hớt ế TRheom, đƣợ đề xuất v ph t triển bởi [HU 1995], thiết bị n y gồm
một thùng hứ hình trụ rỗng o 24 m, đƣờng ính 27 cm
thể t o đƣợ h i mặt
vữ b tông song song xo y trƣợt l n nh u nhờ
d o ắt đồng trụ đƣợ điều hiển
bởi động ơ ép phí dƣới nhƣ trong Hình 1.11 ( ộ sụt tối thiểu ủ vữ b tông thử
nghiệm bằng ôn Abrams y u ầu  10cm).

Hình 1.11.

TR

m


15

Hình 1.12.
ồ
q
Vận tố qu y p đặt l n xy l nh theo từng ấp thời gi n nhƣ trong biểu đồ ở Hình
1.12, ết quả thu đƣợ từ thí nghiệm đo giữ momen p đặt l n trụ v vận tố qu y
d ng nhƣ đƣờng thẳng Γ(). Bằng các phép tính vật lý, có thể tính to n đƣợc các
thông số lƣu biến theo ngƣỡng Γ0,

 v

thông số hình h

ủ thiết bị.

b) Nhớt kế CEMAGREF-IMG
y nhớt ế E AGREF-IMG [FERRARIS et al. 2001] là thiết bị đo thông số
lƣu biến lo i lớn gồm 2 xy l nh đồng trụ (b n ính trong R1 = 38 cm; bán kính ngoài
R2 = 60 m; e = 22 m) nhƣ tr n Hình 1.13. Xy l nh b n ngo i đƣợ ố định trong hi
xy l nh b n trong
thể qu y đƣợ , tƣờng ủ xy l nh b n ngo i đƣợ gắng
thẳng đứng còn xy lanh bên trong có gân để h n hế độ trƣợt.

lƣỡi

a)

b)
Hình 1.13. )
m
f-IMG; b) Xy lanh trong và ngoài

Phép đo đƣợ thự hiện thủ ông nhờ một mô tơ điện,
bƣớ thự hiện:
 ômen xoắn ần thiết để ân bằng với m s t trụ qu y đƣợ đo bằng sự
mặt ủ một lƣợng nhỏ b tông trong rheometer ( hoảng v i m) để giảm tố
độ qu y.
 S u đ rheometer đƣợ lấp đầy vữ b tông, đo hiều o ột vữ b tông.
 Tố độ qu y đƣợ tăng l n tối đ v s u đ giảm từ 6 đến 8 ấp éo d i trong
hoảng 10 giây ho mỗi ấp.

ô-men xoắn p đặt l n trụ qu y v tố độ