Luận án nâng cao hiệu quả vỏ chống bê tông phun - Nguyễn Văn Quyển

\G 'ầnì -Iw >— ì yk I„w^ D .^ _ ; ___ ___ w w - J _ -- BỘ G IÁ O DỤC VẢ ĐÀO TẠC) T R Ư Ờ N G ĐẠI H Ọ C M Ỏ-ĐỊA C H Ấ T NGUYỄN VĂN QUYỂN NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ s ử DỤNG VÀ GIẢM LƯỢNG RƠI CỦA VỎ CHỐNG BÊ TÔNG PHUN TRONG XÂY DựNG CÔNG TRÌNH NGÂM VÀ MỞ Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Xây dựng inỏ THư vin TRUỒNG D.*ỊỊ HOC ịị ! ĩ:ỉ o ị' ì f J ! T : I '! U V U .07 < v IV A LUẬN ÁN T IẾ N SỸ KỸ T H U Ậ T NG Ư Ờ I HƯ Ớ N G DẪN K H O A H Ọ C : PG S. VÕ T R O N G HỦN<; HÀ N Ộ I - 2003 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công Irình nghiên cứu của liêng lỏi. Các sò liệu, kết quả, nhận định riêng và kếl luận nêu Irong luận án là trung Ihực và chưa lừng được ai công bô trong bấl kỳ công trình nào khác. Hà Nội, ngày 15 tháng 10 năm 2002 Tác già luận án Nguyễn Văn Q uyển - 3- MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa 1 Lời cam đoan 2 Mục lục 3 Danh mục các bảng 5 Danh mục các hình vẽ và đồ thị 5 Mở đầu 8 Chirơng 1 - Tổng quan về các biện pháp nâng cao hiệu quả sủ dụng 11 vỏ chống bê tông phun và giảm lượng rơi 1.

Phân tích, đánh giá các hiện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng bê 11 lông phun trong xây dựng công trình ngầm 1. Phân lích, đánh giá các biện pháp giảm lượng rơi khi phun hê lông 16 1. Phân lích các biện pháp giảm lượng bụi sinh ra khi phun bê tông 22 1. Phân tích, đánh giá các biện pháp nâng cao độ bền bê tông phun 24 1.

Phân lích, đánh giá các phương pháp tính toán cấp phối bô tông phun 35 1. Các biện pháp tổng thể nâng cao hiệu quả sử dụng, giảm lượng 42 rơi khi thi công vỏ chống hê (ông phun 1. Những vấn đề cần tập trung nghiên cứu trong đề tài luận án 45 1. Nhận xét và kết luận chương 1 46 Chương 2 - Nghiên cứu nâng cao hiệu quả công Iighệ phun và quá 48 trình hình thành vỏ chống bê tông phun 2.

Sự cần ihiốt của các vấn đề cần nghiên cứu 48 2. Xác định mội số thông số hình học-công nghệ đảm hảo phun hê 48 * lông chuẩn xác lên bề mặt chu luyến đườne hầm 2. Nghiên cứu xác định phương pháp đảm bảo góc phun hợp lý để 55 giảm lượng hê lông rơi khi phun 2. Nghiên cứu xác định giá trị áp lực tính loán của dòng vậl liệu hê 63 tông phun tác dụng lên bề mặt chu tuyến đường hầm 2.

Nghiên cứu xây dựng quỹ đạo chuyển dịch vòi phun hợp lý để 66 eiảm lượng rơi bê tông khi phun 2. Nghiên cứu sự ảnh hưởng của vị trí phun trên chu luyến đường 74 hầm tới giá trị độ bền bê tông phun trong công nghệ phun ướt - 4 - 2. Nghiên cứu sự ảnh hưởng của khoảng cách giữa miệng vòi phun 82 và chu tuyến dường hầm tới lượng vật liệu rơi 2. Nhận xét và kết luận chương 2 86 Chương 3 - Nghiên cứu xác định ảnh hưởng thành phần cấp phối 87 dến độ bền bê tông phun 3.

Sự cần thiết của các vấn đề cần nghiên cứu 87 3. Sự ảnh hưởng của hình dạng, kích thước mẫu thí nghiệm tới giá 87 trị thể hiện độ bền mẫu hê tông phun 3. Sự ảnh hưởng của hàm lượng nước trong thành phần cấp phối (ới 9! độ bền bê tông phun 3. Sự ảnh hưởng của hàm lượng xi măng trong thành phấn cấp phối 94 tới độ bền bê tông phun 3.

Sự ảnh hưởng của chủng loại xi măng tới độ hền bê tông phun 98 3. Sự ảnh hưởng của tỷ số "Cát/Đá" tới độ bền bê tông phun 100 3. Sự ảnh hưởng của châl phụ gia tới độ bền bê tổng phun 103 3. Sự ảnh hưởng của phương pháp phun lới tlộ hổn hô lông phim 108 3.

Nhận xét và kết luận chương 3 117 Chương 4 - Nghiên cứu một số biện pháp nâng cao hiệu quả SỈI dụng 118 và giảm lượng rơi của vỏ chống bê tông phun 4. Xây dựng quy luâl thay đổi độ bền vậl liệu hô tông phun dọc 1 1K theo chu tuyến đường hầm dưới tác dụng của trọng trường 4. Xây dựng công nghệ phun hợp lý để giảm lượng rơi 130 4. Xây dựng phương pháp xác định cấp phối bê tông phun hợp lý 138 4.

Nhận xét và kết luận chương 4 144 Kết luận và kiến nghị 145 Danh mục các công trình khoa học đã công bô liên quan đến luận án 148 Tài liệu tham khảo 150 Phu luc 154 DANH M ỤC C Á C IỈẨN(Ỉ TT Tên bảng 1 Bảng 4. Sự thay đổi của hai loại áp lực I7|, 1T2 và mật độ vậl chất MĐ|, M Đ2 theo phương vuông góc và song song so với trục cấu tạo 2 Bảng 4.2 Sự thay đổi của hai loại áp lực G |, G 2 và mậl độ vậl chấl M Đ|, MĐ2 tại những vị u i đặc trưng vỏ chống trôn biên dường hầm DANH M Ụ C CÁ C H ÌN H VẼ VÀ Đ ổ T H Ị TT Tên hình vẽ và đổ thị I II 1 H. Sơ đồ xác định các chỉ liêu đánh giá hiệu quả vỏ chống hê tông phun 2 H. Biểu đồ phụ thuộc giữa độ hền nén, lượng rơi và khoảng cách từ dầu vòi phun tới bề mặt phu 3 H.

Biểu đồ quan hệ giữa lượng rơi và cỡ hạt cốt liệu Iứn 4 H. Đồ thị quan hệ giữa lượng vậl liệu rơi với dạng vòi phun 5 H. Biểu đồ phụ thuộc giữa độ bền nén, lượng rơi và áp lực khí nén trong máy phun hê tông 6 H. Sơ đồ phân loại các yếu tố ảnh hưởng chủ yếu tới độ bền hô tông phun 7 H.

Sơ đồ mối quan hệ giữa lưựng rơi vật liệu và độ bền 8 H. Sơ đồ các yếu tố ảnh hưởng lới hiệu quả (ổng hợp vỏ chống hê lông phun 9 H. Sơ đồ xác định quỹ đạo dòng hê tông phun lên phía li ên 10 H. Sơ đồ xác định quỹ đạo dòng bẽ tông phun xuống phía dư 11 H.

Sơ đồ xác đinh góc cấu lao a giữa <JÒ1 1 £ bê lông phun và hề mặt biên đường hầm với góc phun p>0 khi khoảng cách phun nhỏ. Sơ đồ xác định góc cấu tạo a giữa dòng hê tông phun với hề mặt hiên đường hầm với góc phun p<(). Sơ dồ xác định góc cấu tạo giữa dòng bê tông phun và hiên đường hầm 14 H. Sơ đồ xác định giá trị áp lực của dònụ vật liệu phun tác dụng lên hề mặt chu tuyến đường hầm 15 H.

Sơ đồ xác định các thông số kỹ ihuật-hình học-công nghệ cho vị trí và các thông sô khác của vòi phun I II 16 H. Sơ dồ mô lả trạng thái treo các tấm pa-nen và vị trí tương dương của chúng trên biên đường hầm. Mối quan hệ độ bền bê tông phun sử dụng phụ gia hãng MBT và thời gian 18 H. Mối quan hệ độ bền hê tông phun sử đụng phụ gia IMACỈ và thời gian 19 H.

Mối quan hệ độ bền bê tông phun sử dụng phụ gia SIKA và thời gian 20 H. Mối quan hệ độ hền bê tông phun phụ thuộc thời gian với phụ gia siêu dẻo R561, R1000, phụ gia đông cứng nhanh SA 160 21 H. Mối quan hệ độ bền hê tông phun phụ ihuộc Ihời gian với phụ gia siêu dẻo GSP51( 2,5 lít), phụ gia đông cứng nhanh SA160 (14,1 lít) 22 H. Mối quan hệ độ bền bê tông phun phụ (huộc ihời gian với phụ gia siêu dẻo GSP51 (2,5 lít), phụ gia đông cứng nhanh SA 160 (17,6 lít) 23 H.

Mối quan hệ giữa lượng vật liệu rơi và khoảng cách từ miệng vòi phun đến hề mặl phun 24 H. Mối quan hệ giữa độ bền ncn theo ihời gian trôn các loại mẫu khác nhau 25 H. Mối quan hệ giữa độ bền nén mẫu theo Ihời gian khi tỷ lệ N/X khác nhau 26 H. Mối quan hệ giữa độ bền nén của mẫu bê tông phun sau 28 ngày bảo dưỡng klìi thí nghiệm với hàm lượng nước khác nhau 27 H.

Mối quan hệ giữa độ bền nén mãn hê tông phun (heo lh('íi gian khi thí nghiệm phun lên pa-nen ihẳng đứng 28 H. Môi quan hệ giữa dộ bền nén mẫu hê lông phun iheo thời gian khi thí nghiệm phun lên pa-ncn nằm ngang 29 H. Mối quan hệ giữa độ bền nén mẫu bê lông phun khi thí nghiệm với các hàm lượng xi măng khác nhau. Mối quan hệ độ bền nén mẫu bê tông phun phụ thuộc thời gian khi sử dụng xi măng, phụ gia siêu dẻo khác nhau.

Mối quan hệ giữa độ bền nén mẫu hê tông phun và thời gian khi tỷ lệ "Cát/Đá" khác nhau 32 H. Mối quan hệ giữa độ bền nén mẫu hê tổng phun Iheo các tỷ lệ "Cál/Đá" khác nhau. Mối quan hệ độ hền nén mẫu hê lông phun phự (huộc thời gian "l" khi sử dụng phụ gia siêu dẻo, dông cứng nhanh khác nhau. Mối quan hệ giữa độ bền nén mầu hê tông phun theo thời gian với hàm lượng phụ gia đỏng cứng nhanh khác nhau 35 H.

Mối quan hệ giữa độ hền nén mẫu hê tông phun theo hàm lượng phụ gia đông cứng nhanh khác nhau. Mối quan hệ độ bền mẫu hê tổng phun phụ thuộc lượng phụ gia siêu dẻo 37 H. Môi quan hệ giữa độ hồn nén mẫu bê lông phun và tỷ lệ "Nước/Xi m ăng" trong phương pháp phun khô 38 H. Quy luật thay đổi độ bền nén mẫu hê tổng phun theo ihời gian lại các giá trị tỷ lệ "Nước/Xi măng" khác nhau trong công nghệ phun khô 39 H.

Môi quan hệ giữa độ bền nén của mẫu và tỷ lệ "N/X" trong phương pháp phun ướt. Mối quan hệ độ bền mẫu hê lông phun phụ thuộc thời gian khi lý lệ "Nước/Xi măng" khác nhau trong công nghệ phim ướt. Mối quan hệ giữa độ bền nén mẫu và lỷ lệ "Nirớc/Xi măng" khi thay đổi phương pháp phun bê tông 42 H. Sơ đồ mô tả trạng (hái chịu lực của các đơn vị cấu thành vỏ chống BTP I, II, III và IV trên biên đường hầm.

Sơ đồ mô tả sự Ihay đổi giá trị áp lực F|, F2 và mậl độ vật chất M Đị, M Đ2 theo phương tiếp tuyến và pháp tuyến 44 H. Sơ đổ mô lả Irạng thái chịu lực của các phần tố lạo nên ihành lố vỏ chống hê lông phun trên biên đường hầm.