nghiên cứu ứng dụng công nghệ thi công bê tông đầm lăn cho công trình cầu đường

20 2.1.8 Các công tác phụ trợ khác cần lao động thủ công 22 2.2 So sánh công nghệ thi công bêtông đầm lăn cho công trình cầu đường với bêtông nhựa và bêtông thông thường 25 2.2.1 Mức độ

MỤC LỤC

Trang Phần mở đầu

Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu 4

Mục tiêu nghiên cứu 4 Phương pháp nghiên cứu 5

Chương 1: Tổng quan về bêtông đầm lăn (RCC) 1.1 Lịch sử phát triển, ứng dụng bêtông đầm lăn trên thế giới và ở Việt Nam 6

1.2 Các đặc điểm cơ bản của bêtông đầm lăn 6

1.2.1 Giới thiệu chung về bêtông đầm lăn 6

1.2.2 Thành phần vật liệu 8

1.2.3 Công nghệ thi công 10

Chương 2: Thiết bị và công nghệ thi công bêtông đầm lăn 2.1 Dây chuyền thiết bị thi công bêtông đầm lăn 12

2.1.1 Tổng quan dây chuyền thiết bị bêtông đầm lăn 12

2.1.2 Trạm nghiền sàng cốt liệu 12

2.1.3 Trạm trộn bêtông đầm lăn 13

2.1.4 Trạm làm lạnh cốt liệu 17

2.1.5 Thiết bị vận chuyển vật liệu 18

2.1.6 Máy rải bêtông đầm lăn 19

2.1.7 Các loại thiết bị đầm bêtông đầm lăn 20

2.1.8 Các công tác phụ trợ khác cần lao động thủ công 22

2.2 So sánh công nghệ thi công bêtông đầm lăn cho công trình cầu đường với bêtông nhựa và bêtông thông thường 25

2.2.1 Mức độ tiết kiệm vật liệu, tận dụng vật liệu địa phương 25

2.2.2 Mức độ áp dụng cơ giới hóa 27

2.2.3 So sánh về giá thành sản phẩm 27

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TPHCM -o0o -

BÙI MẠNH HÀ

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THI CÔNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN CHO CÔNG TRÌNH CẦU ĐƯỜNG

CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT XÂY DỰNG CẦU HẦM

MÃ SỐ : 60580205

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

2

2.2.4 Phạm vi áp dụng của từng loại cho công trình cầu đường 34

2.3 Kết luận về sự phù hợp của thiết bị, công nghệ thi công bêtông đầm lăn cho công trình cầu đường 35

2.4 Các điều kiện để công nghệ thi công bêtông đầm lăn phát huy tốt các ưu điểm trong công trình cầu đường 39

Chương 3: Quy trình kiểm soát chất lượng RCC 3.1 Thí nghiệm RCC 40

3.1.1 Thí nghiệm cấp phối RCC 40

3.1.2 Thí nghiệm trong phòng xác định cường độ mẫu nén R28, R90, R180 43

3.1.3 Thí nghiệm hiện trường xác định chiều dày lớp đổ, loại máy đầm và số lần đầm 47

3.1.4 Thí nghiệm đánh giá chất lượng bêtông đầm lăn bằng cách khoan lấy lõi 49

3.2 Sự khác biệt giữa việc áp dụng bêtông đầm lăn cho các đập thủy điện, và áp dụng bêtông đầm lăn cho công trình cầu đường 54

3.2.1 Ứng suất nhiệt trong bêtông khối lớn và bêtông đường 54

3.2.2 Chống thấm thân đập, chống mài mòn của mặt đường 56

3.2.3 Hoàn thiện bề mặt RCC cho mặt đập và mặt đường 58

3.2.4 Phát triển cường độ theo thời gian của bêtông đầm lăn 59

3.3 Quy trình kiểm soát chất lượng bêtông đầm lăn trong công trình cầu đường 60

3.3.1 Kiểm soát vật liệu đầu vào 62

3.3.2 Kiểm tra sự sẵn sàng vận hành trạm RCC 65

3.3.3 Chuẩn bị hiện trường trước khi thi công RCC 67

3.3.4 Phát lệnh trộn RCC 68

3.3.5 Vận hành trạm RCC 68

3.3.6 Thiết bị vận chuyển vật liệu 70

3.3.7 Máy rải RCC 73

3.3.8 Đầm chặt, hoàn thiện RCC 73

Chương 4: Kết luận và kiến nghị 4.1 Kết luận 78

4.2 Kiến nghị 79

4.3 Hướng nghiên cứu tiếp theo 79

Tài liệu tham khảo 80

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

RCC: Bêtông đầm lăn

VL: Chi phí vật liệu

NC: Chi phí nhân công

M: Chi phí máy thi công

TT: Chi phí trực tiếp khác

C: Chi phí chung

TL: Thu nhập chịu thuế tính trước

G: Giá trị xây dựng trước thuế

VAT: Thuế giá trị gia tăng

4

PHẦN MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu:

Theo quy hoạch công nghiệp xi măng của Chính phủ thì nhu cầu sử dụng xi măng năm 2011 là 50 triệu tấn, trong khi đó tổng công suất của các nhà máy xi măng đã sản xuất được 60 triệu tấn, đã tạo ra khủng hoảng thừa về xi măng trong nước [9] Chủ trương của Chính phủ trong những năm gần đây là tăng cường sử dụng bêtông

xi măng cho các công trình đường giao thông để tận dụng hết công suất của các nhà máy xi măng nội địa, kích thích sản xuất trong nước, không tốn ngoại tệ để nhập khẩu nhựa, làm tuổi thọ của đường cao hơn

Vì vậy, việc nghiên cứu và đưa ra một phương pháp tối ưu để thi công đường bêtông xi măng nhanh chóng, có tính cơ giới hóa cao, tiết kiệm lượng lớn ximăng, tận dụng nhiều loại phế phẩm của nhà máy điện (như tro bay, xỉ lò cao …), có khả năng ứng dụng vào thực tiễn là một yêu cầu cấp thiết

Mục tiêu nghiên cứu:

Như đã biết, cường độ bêtông R bphụ thuộc rõ rệt vào tỷ lệ N/X Nếu giảm lượng nước trộn thì có thể giảm được lượng xi măng của hỗn hợp mà cường độ bêtông vẫn không thay đổi

Do giảm lượng nước trộn nên bêtông khô như đất, muốn đầm phải sử dụng máy đầm rung thay vì đầm dùi như bêtông truyền thống Bêtông đầm lăn – loại bêtông

có thể thi công cơ giới mà lại dùng ít xi măng - hình thành từ những ý tưởng rất đơn giản như vậy

Trên thế giới, các nước tiên tiến đã áp dụng công nghệ bêtông đầm lăn từ những năm 30 của thế kỷ trước Việt Nam cũng đã ứng dụng công nghệ này cho các đập thủy điện và thủy lợi

Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ thi công bêtông đầm lăn (Tiếng Anh là “Roller Compacted Concrete”, viết tắt là RCC) cho công trình cầu đường chưa được quan tâm đúng mức

Mục tiêu của đề tài là:

 So sánh bêtông đầm lăn với bêtông nhựa và bêtông thông thường trên nhiều phương diện khác nhau để nêu bật những ưu điểm của công nghệ này;

 Công nghệ nào cũng có thế mạnh riêng trong từng trường hợp cụ thể, vậy ta nghiên cứu các điều kiện cần có để công nghệ RCC phát huy tốt các ưu điểm của nó;

 Khi công nghệ thi công RCC đã được chọn thì ta nghiên cứu đề xuất các quy trình cụ thể để kiểm soát chất lượng RCC trong quá trình thi công

Phương pháp nghiên cứu:

Có hai phương pháp nghiên cứu được áp dụng:

1 Phương pháp phân tích, tổng hợp

Tiến hành phân tích ưu nhược điểm của các công nghệ có sẵn như bêtông nhựa nóng, bêtông thông thường và bêtông RCC áp dụng cho công trình thủy điện, so sánh chúng với nhau và tổng hợp lại để tìm ra điều kiện áp dụng RCC cho công trình cầu đường một cách hiệu quả

Tiến hành phân tích sự khác biệt giữa việc áp dụng RCC cho các đập thủy điện,

và áp dụng RCC cho công trình cầu đường, từ đó đề xuất quy trình kiểm soát chất lượng RCC trong công trình giao thông

2 Phương pháp thực nghiệm

Đối tượng để tiến hành nghiên cứu thực nghiệm là công nghệ thi công bêtông đầm lăn tại đập chính công trình thủy điện Đăkdrinh, huyện Sơn Hà, Quảng Ngãi:

 lấy các kết quả thí nghiệm thực tế của công trình này để vận dụng tính toán cấp phối bêtông, mức độ sử dụng tro bay, mức độ tiết kiệm xi măng, đưa ra chỉ tiêu so sánh về giá trên 1m3 bêtông,

 lấy các hình ảnh về thiết bị, công nghệ thi công bêtông đầm lăn thực tế, đưa

ra giải pháp ứng dụng cơ giới hóa cho việc thi công RCC trong công trình giao thông

6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ T NG ĐẦM L N

1.1 Lịch sử phát triển, ứng dụng bêtông đầm lăn trên thế giới và ở Việt Nam

- Đối với các công trình đê đập thủy điện và thủy lợi: Bêtông đầm lăn đã được sử dụng đại trà từ những năm 60 của thế kỷ 20 Năm 1961 có đê quây tường tâm của đập Thạch Môn ở Đài Loan Trung Quốc, Đến năm 1980 - 1984 ở Nhật Bản, Anh, Mỹ cũng đã áp dụng công nghệ bêtông đầm lăn để xây dựng các đập bêtông Năm 1986 - 1989 ở Trung Quốc tiến hành xây dựng các đập bêtông đầm lăn Khang Khẩu Cầu Thiên Sinh, Long Môn Than, Phan Gia Khẩu v.v

- Đối với công trình cầu đường: đầu năm 1930, lần đầu tiên bêtông đầm lăn được nghiên cứu ứng dụng làm mặt đường ở Thụy Sỹ năm 1942 Quân đội Mỹ dùng bêtông đầm lăn để xây dựng đường băng ở Yakima, Washington Năm 1970, Canada xây dựng đường và bãi đỗ Những năm 1980 trở đi, Đoàn kỹ sư quân đội Mỹ nghiên cứu và ứng dụng RCC để làm các mục đích quân sự [9]

- Cho đến nay, trên thế giới, bêtông đầm lăn đã được nhiều nước ứng dụng cho các đường đô thị, các nút giao thông, các bãi đỗ xe, đường trong các khu công nghiệp, kho bãi, bến cảng hàng nặng …

- Hiện nay tại Việt Nam, nhiều công trình thủy điện đã và đang bắt đầu chú ý đến việc sử dụng bêtông đầm lăn để xây dựng các đập trọng lực cho h chứa, như đập Định Bình, Đ ng Nai 3, Đ ng Nai 4, Sơn La … tuy nhiên, việc ứng dụng bêtông đầm lăn cho công trình cầu đường tại Việt Nam còn rất nhiều hạn chế

1.2 Các đặc điểm cơ bản của bêtông đầm lăn

1.2.1 Giới thiệu chung về bêt ng m lăn

- RCC dùng cho kết cấu mặt đường được xếp vào loại mặt đường cứng Khi RCC đạt cường độ thiết kế thì có độ cứng lớn, nó thu nhận hầu hết tải trọng

do xe chạy gây ra và truyền tải trọng đó xuống nền móng trên một diện tích rất rộng, vì vậy tấm RCC là lớp chịu lực chủ yếu [1]

- Tuy vậy, khi thi công trên thực tế, khối đổ RCC phải đảm bảo ổn định ngay sau khi lu lèn xong (ổn định tức thời) Để đảm bảo được yêu cầu này, lớp RCC mới rải phải được đầm chặt đến độ chặt cao và cho phép các thiết bị thi công và xe vận chuyển đi lại trên đó trước khi “đông cứng” Tính chất này lại

thuộc kết cấu mặt đường nửa cứng, là loại mặt đường có lớp móng cấp phối

đá cát được gia cố thêm xi măng và phụ gia

- Vậy, ta có thể tách thành hai giai đoạn để có thể đưa ra giải pháp ứng xử phù hợp với nguyên lý làm việc của vật liệu RCC:

 Giai đoạn RCC đang thi công, chưa đông kết hoàn toàn, chưa đạt cường độ thiết kế (180 ngày kể từ ngày rải RCC): quan niệm RCC là mặt đường nửa cứng

 Giai đoạn RCC được đưa vào sử dụng, đã đạt cường độ thiết kế (sau

180 ngày): Quan niệm RCC là mặt đường cứng

- Vì đặc tính cơ bản của RCC là sử dụng ít xi măng, nên mặt đường RCC có thể bố trí khe co giãn ngang cách nhau 15-20m, không cần khe dọc và không

bố trí thanh truyền lực, nhưng yêu cầu về các lớp móng bên dưới hoàn toàn giống như các kết cấu mặt đường bêtông xi măng truyền thống, lớp móng bên dưới không tham gia chịu lực lớn nhưng chất lượng phải đ ng đều, phải ổn định với nước và không tích lũy biến dạng dư

- Mặt đường RCC phải được thiết kế để có tất cả các chỉ tiêu độ bền vững như mặt đường bêtông xi măng thông thường như: phải có cường độ chịu uốn cao, phải có đủ cường độ dự trữ chịu tác dụng trùng phục của tải trọng xe chạy và của nhiệt độ, chịu được tác dụng bào mòn của xe chạy

- Trong trường hợp thiết kế sửa chữa đường hiện hữu đang lưu thông, yêu cầu thông xe ngay sau khi rải RCC mà chưa đủ thời gian cho phép RCC đông kết đạt cường độ thì người thiết kế phải quan niệm RCC là mặt đường nửa cứng

để tính toán

8

- Với những ưu điểm của mặt đường cứng, mặt đường RCC chịu đựng được các tải trọng lớn thường thấy trong các công trình đường giao thông, cũng có thể hạn chế nứt do trục xe tải hạng nặng, và hiện tượng xô hoặc rách khi các phương tiện quay đầu hoặc hãm phanh ở bãi container, bãi đỗ xe, bến cảng và nút giao thông

xi măng bắt đầu từ 2h đến 3h30’ thì ngưng ninh kết

 Đá: Vật liệu đá dùng cho RCC phải đảm bảo đặc, chắc, đủ cường độ yêu cầu thiết kế và độ hao mòn Los Angeles <25%

 Thành phần hạt của đá dăm xác định bằng cách thử qua bộ sàng tiêu chuẩn với các sàng có mắt lưới 3mm; 5mm; 10mm; 20mm; 40mm và 70mm Tỷ số giới hạn của từng nhóm hạt tính theo lượng đá còn lại trên toàn bộ sàng, đảm bảo cho đá có thành phần hạt tốt nhất, với độ rỗng không quá 45% như sau: Dmin = 100-95%; 0,5(Dmin + Dmax) = 40-70%; Dmax =0-5% và 1,25Dmax=0

 Đá phải sạch, lượng tạp chất (hạt sét, bụi) không quá 1% khối lượng

đá, lượng hạt dẹt và dài không quá 10% khối lượng đá theo

22TCN.57-84

 Cát: Cát là vật liệu hạt có kích cỡ từ 0,05-5mm, cát dùng cho RCC dùng cát hạt lớn hoặc hạt vừa, sạch, chứa ít tạp chất, không quá 3% hạt bụi sét

 Nước: Nước dùng để trộn và bảo dưỡng RCC phải là nước có hàm lượng các chất muối hòa tan ít nhất Nên dùng nước uống được với tổng các chất muối hòa tan không quá 5g/lít theo TCVN 2659-78, độ

pH không nhỏ hơn 4 và không lớn hơn 12,5 theo TCVN 2655-78 Lượng chất hữu cơ không quá 15mg/lít theo TCVN 2671-78

- Tuy nhiên, do đặc điểm chính của hỗn hợp RCC là không có độ sụt và lượng

xi măng sử dụng ít, do đó tỷ lệ thành phần các vật liệu của RCC có khác so với bêtông thông thường, và hàm lượng hạt mịn là yếu tố quan trọng quyết định tính chất của hỗn hợp RCC khi đông kết đạt cường độ

- Thành phần hạt mịn trong RCC là loại vật liệu có kích thước hạt nhỏ hơn 0,075mm (tương tự kích thước các hạt xi măng), có tính trơ, không tỏa nhiệt khi trộn vào nước, Có thể xem thành phần hạt mịn như là chất độn của xi măng để chèn kín các lỗ rỗng trong hỗn hợp RCC khi trộn và lu lèn

- Thành phần hạt mịn được sử dụng trong RCC thường là sản phẩm sau khi nghiền của tro bay (phế phẩm của nhà máy nhiệt điện mà chất đốt là than đá)

và xỉ lò cao (thu được bằng cách lạm lạnh đột ngột xỉ lò cao nóng chảy trong nước), thành phần chủ yếu của chúng g m SiO2, Al2O3, CaO dưới dạng tinh thể và vô định hình

- Việc lựa chọn và sử dụng hợp lý thành phần hạt mịn cho RCC có liên quan trực tiếp đến địa điểm xây dựng công trình, yêu cầu và chất lượng bê tông, khả năng cung cấp và giá thành công trình xây dựng

10

1.2.3 C ng nghệ thi c ng

ảng 2.1 ảng so sánh các dây chuyền công nghệ

Băng tải là chính

Ô tô tự đổ hỗ trợ

tông nhựa chuyên dụng

Lu bánh lốp

Lu tĩnh bánh sắt 10T

Công nghệ

bêtông thông

thường

Trạm trộn tập trung

Ô tô chuyển trộn (xe b n)

Thủ công là chính

Thủ công là chính

- Từ bảng so sánh công nghệ thi công RCC cho công trình thủy điện, công nghệ thi công bêtông nhựa nóng và công nghệ thi công bêtông thông thường

ta đề xuất ra giải pháp thi công RCC cho đường sao cho có thể cơ giới hóa toàn bộ các khâu từ lúc trộn bêtông đến khi vận chuyển, san rải, đầm nén:

 RCC được đề xuất trộn ở trạm trộn tập trung để dễ dàng kiểm soát và điều chỉnh nhiệt độ RCC khi xuất ra khỏi trạm trộn,

 Dùng xe ô tô tự đổ vận chuyển từ trạm trộn tới các máy rải RCC tại hiện trường,

 Dùng máy rải bêtông nhựa để san rải RCC thành từng lớp có chiều dày theo đúng thiết kế,

 Dùng lu rung 25T để đầm chặt hỗn hợp RCC đạt dung trọng thiết kế,

 Dùng tổ hợp lu bánh sắt 10T và lu bánh lốp (của hệ thống máy đầm bêtông nhựa nóng) để lu hoàn thiện bề mặt và tạo độ phẳng mặt đường,

 Bảo dưỡng mặt đường RCC sau khi hoàn thiện bằng cách phun nước dạng sương tương tự như bảo dưỡng bêtông xi măng thông thường

- Tuy nhiên, khối đổ RCC phải đảm bảo ổn định ngay sau khi lu lèn xong (ổn định tức thời) Để đảm bảo được yêu cầu này, lớp RCC mới rải phải được đầm chặt đến độ chặt cao và cho phép các thiết bị thi công và xe vận chuyển

đi lại trên đó trước khi đông cứng

- Nhiệt độ không khí khi rải RCC không nên quá 90 độ F (320C) Khi nhiệt độ môi trường không khí vượt quá 90 độ F (320C), thời gian cho phép từ thời điểm trộn đến khi hoàn thành quá trình đầm nén nên giảm cho phù hợp (ví

dụ, từ 60 phút giảm đến 30 - 45 phút)

- Để bù đắp cho sự mất độ ẩm trong thời gian trộn, vận chuyển và rải, nước trộn có thể được cân nhắc tăng thêm tại trạm trộn

12

CHƯƠNG 2: THIẾT Ị VÀ C NG NGHỆ THI C NG T NG ĐẦM L N 2.1 Dây chuyền thiết bị thi công bêtông đầm lăn [11]

2.1.1 Tổng quan dây chuyền thiết bị bêt ng m lăn (RCC)

Hình 2.1 Dây chuyền thiết bị RCC: Trộn hỗn hợp RCC tại trạm, vận chuyển ra

hiện trường bằng băng tải và ô tô tự đổ, san và đầm

2.1.2 Trạm nghiền sàng cốt liệu

Hình 2.2 Trạm nghiền, sàng cốt liệu đá các kích cỡ theo đúng cấp phối

2.1.3 Trạm trộn Bêt ng m lăn

- Tr¹m trén RCC lµ n¬i s¶n xuÊt ra hçn hîp RCC, ®©y lµ mét tæ hîp gåm m¸y trén, c¸c thïng chøa vµ xi l«, c¸c b¨ng t¶i chuyÓn cèt liÖu vµo vµ chuyÓn hçn hîp RCC ra, c¸c kho chøa cèt liÖu, c¸c bé phËn kh¸c

Hình 2.3 Một số hình ảnh trạm trộn RCC

Hình 2.4 Một số hình ảnh trạm trộn RCC

14

2.1.3.1 Máy trộn

- Các máy trộn không đ-ợc nạp nguyên liệu vào v-ợt quá công suất kiến nghị của nhà máy sản xuất Các máy trộn phải có khả năng kết hợp nguyên liệu thành một hỗn hợp đồng bộ và đẩy hỗn hợp ra cửa máy trộn

mà không bị phân tầng

Hỡnh 2.5 Băng tải cấp vật liệu đỏ vào mỏy trộn

Hỡnh 2.6 Băng tải cấp vật liệu cỏt vào mỏy trộn

Hỡnh 2.7 Mỏy trộn hỗn hợp RCC

2.1.3.2 Các thùng chứa và xi lô

- Mỗi máy trộn phải có 1 thùng chứa cát và 3 thùng chứa đá dăm Các thùng chứa này phải đủ lớn và đ-ợc thiết kế để dòng vật liệu chảy ra không bị phân tầng, có khả năng xử lý cốt liệu trong điều kiện ẩm -ớt mà không bị tắc nghẽn Các thùng chứa phải đ-ợc chứa đầy và phải có kích

cỡ đủ để đảm bảo dòng vật liệu (đá dăm, cát) đồng dạng chảy ở tốc độ liên tục Các dòng vật liệu chảy ra từ các thùng chứa phải có khả năng

điều chỉnh tự động từ trung tâm điều khiển để đảm bảo tốc độ chảy ra của các cốt liệu khác nhau phù hợp với cấp phối đã định tr-ớc

- Toàn bộ trạm trộn phải đ-ợc vận hành một cách liên tục ở một mức độ nạp nguyên liệu nhất định Cần phải hạn chế đến mức tối thiểu các lần khởi động và đóng máy trong lúc sản xuất hỗn hợp RCC

16

- Trạm trộn phải đ-ợc thiết kế, khống chế nạp nguyên liệu và vận hành với toàn bộ nguyên liệu đ-ợc nạp đồng thời vào máy trộn ở các mức chính xác khi máy trộn khởi động và toàn bộ nguyên liệu ngừng nạp ngay lập tức khi máy trộn ngừng hoạt động

Hỡnh 2.8 Xi lụ chứa xi măng và tro bay

Hỡnh 2.9 Cỏc thựng chứa đỏ, cỏt tại trạm trộn RCC

2.1.4 Trạm làm lạnh cốt liệu

Hình 2.10 Một phần nước cấp cho hỗn hợp RCC được làm lạnh thành đá

Hình 2.11 Thêm nước đá để hạ nhiệt độ cốt liệu đá đầu vào

18

2.1.5 Thiết bị vận chuyển vật liệu

- RCC phải đ-ợc chuyển từ trạm trộn tới khu vực để càng nhanh càng tốt, bằng các biện pháp hạn chế phân tầng, bụi bẩn và khô Hệ thống băng tải đ-ợc sử dụng để vận chuyển toàn bộ hỗn hợp RCC từ trạm trộn đến các vị trí thích hợp Băng tải sẽ chuyển RCC vào trong các thùng chứa có cửa xả tự động ở d-ới để xả RCC vào trong thùng xe tải ở cuối băng tải phải có vách ngăn, ống dẫn để hạn chế mức độ rơi tự do, hạn chế sự phân tầng của hỗn hợp RCC

- RCC sẽ đ-ợc chuyển từ các thùng chứa đến sân đắp bằng các xe ôtô tải tự đổ

- Một phần khối l-ợng RCC đ-ợc vận chuyển từ trạm trộn tới vị trí đổ, yêu cầu thời gian vận chuyển phải nhỏ hơn 15 phút

Hỡnh 2.12 Hỡnh ảnh về thiết bị vận chuyển

2.1.6 Mỏy rải bờt ng m lăn

- Hỗn hợp RCC từ các xe tải đ-ợc đổ thành đống nh-ng phải luôn đ-ợc đổ lên phần vật liệu ch-a đầm Bất kỳ vật liệu phân tầng nào tràn ra từ các ph-ơng tiện chuyên chở hoặc rơi vãi khi thùng xe tải bị thủng thì sẽ phải được chuyển đi bằng biện pháp thủ công

- Hỗn hợp RCC phải đ-ợc san trong vòng không quá 10 phút sau khi đổ thành một lớp t-ơng đối bằng phẳng mà sau khi đầm sẽ có độ dày là 300mm

- Cụng tỏc san RCC trong cỏc cụng trỡnh thủy điện, thủy lợi thường được dựng bằng mỏy ủi, tuy nhiờn, với cụng trỡnh cầu đường, cụng tỏc san được đề nghị

sử dụng mỏy rải chuyờn dụng để làm bờtụng nhựa

Hỡnh 2.13 San RCC bằng mỏy ủi, trong cụng trỡnh thủy điện

20

Hỡnh 2.14 Ứng dụng mỏy rải RCC cho cụng trỡnh đường, tương tự rải thảm

bờtụng nhựa núng

2.1.7 Cỏc loại thiết bị m bờt ng m lăn

- Hỗn hợp RCC phải đ-ợc đầm trong vòng không quá 10 phút sau khi san

- Việc đầm RCC chủ yếu đ-ợc thực hiện bằng máy đầm rung bánh thép trơn tự hành, loại trống đơn hoặc trống đôi, trong đó -u tiên sử dụng loại trống đôi

Số l-ợt đầm đ-ợc xác định trên cơ sở đầm nén thí nghiệm hiện tr-ờng với loại đầm sử dụng nh-ng không ít hơn 4 l-ợt đi đôi với máy đầm trống đôi và không ít hơn 8 l-ợt đi đôi với máy đầm trống đơn, trong đó l-ợt đi đầu tiên (trống đơn) và l-ợt đi cuối cùng máy đầm phải ở chế độ không rung

Hình 2.15 Thiết bị đầm rung 25T để đầm RCC đạt dung trọng thiết kế

Hình 2.16 Thiết bị lu tĩnh bánh lốp bịt kín các lỗ rỗng và đường nứt ở bề mặt,

hình thành một cấu trúc bề mặt kín

- Công tác bảo d-ỡng bề mặt RCC phải đ-ợc thực hiện bằng ph-ơng pháp phun n-ớc d-ới dạng s-ơng N-ớc phun s-ơng phải đ-ợc dùng ở mức độ giữ đ-ợc ẩm trên toàn bộ bề mặt RCC nh-ng không tạo vũng trên bề mặt

xe ôtô chở hỗn hợp RCC đến bãi đắp để không làm h- hỏng bề mặt lớp RCC

Hỡnh 2.18 Phun nước để bảo dưỡng RCC

- Bề mặt RCC nằm d-ới lớp RCC đổ sau phải đ-ợc bảo vệ khỏi bị h- hỏng nếu có hiện t-ợng xói mòn hoặc h- hỏng do các cốt liệu thô, thì bề mặt này phải đ-ợc xử lý nh- một khớp nối lạnh

24

Hình 2.19 Xử lý khe lạnh: cán vữa dính bám giữa lớp dưới đã đông kết

trước khi đổ lớp trên

Hình 2.20 Xử lý khe ấm: Đánh xờm lớp dưới trước khi đổ lớp trên bằng chổi sắt

Hình 2.21 Tạo khe co giãn bằng máy cắt

2.2 So sánh công nghệ thi công bêtông đầm lăn cho công trình cầu đường với bêtông nhựa và bêtông thông thường

2.2.1 Mức ộ sử dụng tiết kiệm vật liệu, tận dụng vật liệu ịa phương

Đối với đường bêtông nhựa, các cốt liệu đá, cát có thể tận dụng nhưng riêng nhựa đường thì phải nhập khẩu, hàng năm Việt Nam cần đến 60 triệu USD để nhập khẩu nhựa phục vụ cho các công trình giao thông

Đối với đường bêtông thông thường, các thành phần cố liệu đá, cát chế tạo ra bêtông đều là vật liệu địa phương, riêng chất kết dính là xi măng thì đến thời điểm cuối năm 2011 cả nước còn t n 10 triệu tấn xi măng, một số nhà máy phải sản xuất cầm chừng, chạy 50% công suất nhà máy, và việc sử dụng xi măng cho đường đang được nhà nước khuyến kích để tận dụng hết công suất của các nhà máy xi măng nội địa, kích thích sản xuất trong nước

26

Đối với RCC, ngoài ưu điểm của bêtông thông thường có được, RCC cón có lợi thế là sử dụng một lượng xi măng tiết kiệm hơn khoảng 35% so với bê tông thông thường cùng cường độ bên cạnh đó, thành phần hạt mịn cho RCC còn có thể thu được từ các phế phẩm của nhà máy điện (như tro bay, xỉ lò cao …) mà nếu không có cách tận dụng sẽ rất lãng phí

ảng 2.2 Kết quả thực nghiệm về mức độ tiết kiệm xi măng của RCC [9]

Tỷ lệ dùng tro bay thay thế xi măng 0% 25% 30% 35%

Module dàn h i 7 ngày (MPa) 26.189 25.228 24.381 23.832 Module dàn h i 28 ngày (MPa) 29.050 28.251 28.104 27.750

Khi hết tuổi thọ, đường bêtông nhựa phải cào bóc lên và đổ đi, không tái sử dụng lại được vì vật liệu nhựa đã lão hóa, biến chất Tuy nhiên, đối với RCC và bêtông thông thường thì hoàn toàn cỏ thể sử dụng lại để làm vật liệu cho lớp móng đường

Qua các phân tích trên, ta thấy: RCC sử dụng hoàn toàn các loại vật liệu nội địa, Việt Nam tự sản xuất được, không phải nhập khẩu như: cát, đá, xi măng, tro bay

và mặc dù vậy, RCC cũng dùng một lượng xi măng tiết kiệm hơn 35% so với bêtông thông thường có cùng cường độ

2.2.2 Mức ộ áp dụng cơ giới hóa

Trên thực tế, bêtông thông thường đang được thi công bằng lao động thủ công là chính, một số khâu có thể cơ giới hóa được là trộn bêtông tại trạm, vận chuyển bêtông bằng xe chuyển trộn và bơm bêtông hoặc dùng cẩu để cẩu thùng bêtông đến nơi đổ Chỉ có một số dự án lớn, với yêu cầu kỹ thuật khắt khe, tiến độ thi công quá gấp thì dây chuyền đổ bêtông và san đầm bằng cơ giới mới được áp dụng Đường bêtông thông thường ít được áp dụng vì khi đổ bêtông bằng thủ công khó đảm bảo chất lượng đ ng đều, tiến độ lại rất chậm trong khi khối lượng công việc làm mặt đường rất lớn cho mỗi dự án thi công đường nói chung

Bêtông nhựa đã được cơ giới hóa đ ng bộ cả dây chuyền, từ khâu trộn nhựa tại trạm, vận chuyển đến nơi đổ bằng xe ô tô tự đổ, rải bêtông nhựa bằng máy rải chuyên dụng, xe lu bánh sắt 10T đầm trước, xe lu bánh lốp đầm sau

RCC cũng được trộn tại trạm tập trung, r i dùng xe ô tô tự đổ vận chuyển từ trạm trộn tới các máy rải RCC tại hiện trường (dùng máy rải bêtông nhựa) để san rải RCC thành từng lớp, sau đó dùng lu rung 25T để đầm chặt hỗn hợp RCC đạt dung trọng thiết kế, dùng tổ hợp lu bánh sắt 10T và lu bánh lốp để lu hoàn thiện

bề mặt và tạo độ phẳng mặt đường

Như vậy, công nghệ thi công RCC vừa có đặc tính cơ giới hóa đ ng bộ như công nghệ thi công bêtông nhựa nhưng lại sử dụng vật liệu có tính chất như bêtông thông thường

2.2.3 So sánh về giá thành sản phẩm

Mục tiêu của việc so sánh về giá tại một thời điểm cụ thể, và tại một công trình

cụ thể nhằm đưa ra các thông số trực quan hơn để đánh giá mức độ tiết kiệm của từng loại công nghệ được áp dụng

28

Thơng số giá vật liệu tính tốn để so sánh được lấy tại Huyện Sơn Hà – tỉnh Quảng Ngãi, cĩ bao g m cả cơng tác vận chuyển vật liệu về đến chân cơng trình Thủy điện Đakdrinh, thời điểm tháng 6/2013

ảng 2.3 ảng tính chi tiết giá 1m 3

RCC

đã áp dụng cho cơng trình thủy điện Đakdrinh

THÀNH PHẦN HAO PHÍ ĐƠN

VỊ

ĐỊNH MỨC

ĐƠN GIÁ (đồng/đơn vị)

THÀNH TIỀN (đồng) RCC - thủy điện Đăkdrinh

THÀNH PHẦN HAO PHÍ ĐƠN

VỊ

ĐỊNH MỨC

ĐƠN GIÁ (đồng/đơn vị)

THÀNH TIỀN (đồng)

Sản xuất RCC tại trạm

250m3/h

m3

Thu nhập chịu thuế tính

Giá trị xây dựng sau

Trực tiếp phí khác TT=1,5% (NC+M) 422 Cộng chi phí trực tiếp T=NC+M+TT 28.527

Thu nhập chịu thuế tính

30

THÀNH PHẦN HAO PHÍ ĐƠN

VỊ

THÀNH TIỀN (đồng)

Giá trị xây dựng sau

ảng 2.4 ảng tính chi tiết giá 1m 3

bê tơng thơng thường M200

THÀNH PHẦN HAO PHÍ ĐƠN

VỊ

ĐỊNH MỨC

ĐƠN GIÁ (đồng/ đơn vị)

THÀNH TIỀN (đồng)

Sản xuất bêtông trạm

trộn 60m 3 /h

m3

THÀNH PHẦN HAO PHÍ ĐƠN

VỊ

ĐỊNH MỨC

ĐƠN GIÁ (đồng/ đơn vị)

THÀNH TIỀN (đồng)

Trực tiếp phí khác TT=1,5% (NC+M) 926 Cộng chi phí trực tiếp T=NC+M+TT 62.634

Thu nhập chịu thuế tính

vận chuyển vữa bê tơng bằng ơ

Thu nhập chịu thuế tính

vận chuyển vữa bê tơng bằng ơ tơ chuyển trộn 6m3

,

cự ly 1km

32

ảng 2.5 ảng tính chi tiết giá 1m 3

bê tơng nhựa nĩng hạt mịn

THÀNH PHẦN HAO PHÍ ĐƠN

VỊ

ĐỊNH MỨC

ĐƠN GIÁ (đồng/ đơn vị)

THÀNH TIỀN (đồng) Bêtông nhựa hạt mịn tấn

Sản xuất bêtông nhựa

bằng trạm trộn 50-60T/h

tấn

Trực tiếp phí khác TT=1,5% (NC+M) 726 Cộng chi phí trực tiếp T=NC+M+TT 49.107

Thu nhập chịu thuế tính

THÀNH PHẦN HAO PHÍ ĐƠN

VỊ

ĐỊNH MỨC

ĐƠN GIÁ (đồng/ đơn vị)

THÀNH TIỀN (đồng)

Vận chuyển BT nhựa từ trạm

trộn đến vị trí đổ bằng ôtô

12T, cự ly 1km

tấn

Trực tiếp phí khác TT=1,5% (NC+M) 473 Cộng chi phí trực tiếp T=NC+M+TT 32.039

Thu nhập chịu thuế tính

Sản xuất bêtông nhựa bằng trạm trộn

50-60T/h

Vận chuyển BT nhựa từ trạm trộn đến vị trí

đổ bằng ôtô 12T, cự ly 1km

RCC thủy điện M120

RCC cầu đường M200

bê tơng thơng thường M200 Cấp phối vật liệu m3 3.094.164 828.170 989.229 1.160.772

34

Nhận xét:

RCC dùng cho đập thủy điện có giá thấp hơn hẳn so với bêtông thông thường và bêtông nhựa nóng khi tính theo m3 sản phẩm được sản xuất và vận chuyển đến nơi đổ, vì đặc thù của công trình thủy điện là công trình tập trung tại một khu đầu mối, bêtông có khối lượng và kích thước lớn nên cần giảm tối đa lượng xi măng

để chống co ngót do xi măng thủy hóa, đập thủy điện là đập trọng lực nên cường

độ của lõi đập RCC chỉ dùng đến 120MPa, các thiết bị thi công đều có công suất rất lớn: trạm trộn 250m3/h, ô tô vận chuyển 22 tấn, các đường thi công được thiết

kế riêng cho các xe vận chuyển chuyên dụng

Để có thể ứng dụng RCC vào công trình cầu đường, ta cần:

 Tăng lượng xi măng từ 70kg/m3 lên đến 212kg/m3 để RCC có thể đảm bảo cường độ 200MPa, lượng tro bay có thể thay thế xi măng là 109kg/m3

và không vượt quá 35% tổng lượng xi măng áp dụng cho bêtông thông thường cùng cường độ,

 Công suất của trạm RCC chỉ nên chọn 60m3/h khi ứng dụng RCC cho công trình cầu đường để phù hợp với công trình dạng tuyến trải dài, khối lượng một lần đổ không quá lớn, thường ngắt quãng, và ô tô vận chuyển chỉ chọn đến 12T để tận dụng hệ thống giao thông công cộng hiện hữu

Khi áp dụng các điều chỉnh trên, ta thấy 1m3

RCC M200 áp dụng cho cầu đường cũng cho giá trị kinh tế cao hơn hẳn so với hai công nghệ còn lại: với bêtông thông thường thì RCC tiết kiệm 15%; với bêtông nhựa nóng, RCC tiết kiệm đến 65%

2.2.4 Phạm vi áp dụng của từng loại cho c ng trình c u ường

Bêtông thông thường:

 Áp dụng cho công trình có độ dốc lớn và độ cong lớn như đường H Chí Minh khi qua đèo và núi

 Các đường có khả năng bị nước tràn qua khi mùa lũ đến, thường thấy ở khu vực miền Trung,

 Cầu cảng, đường băng sân bay, các công trình chịu tải nặng

 Các đường nông thôn, thôn xóm, đường khu vực biên giới các công trình giao thông nhỏ lẻ cũng thường dùng

Bêtông nhựa nóng:

 Bêtông nhựa nóng hiện tại đang được áp dụng ở hầu hết các loại mặt đường cho tất cả các cấp đường vì tính êm thuận, dễ thi công và thi công nhanh chóng với khối lượng lớn

 Khi cần, có thể phối trộn thêm các phụ gia để cải thiện một số tính chất của bêtông nhựa như: chống mỏi cao, chống hình thành vệt lún bánh xe, kháng cắt tốt, ít nhạy cảm với nhiệt độ,… vì thế bêtông nhựa ngày càng chiếm ưu thế và được sử dụng rộng rãi

 Nhược điểm của bêtông nhựa là tuổi thọ của nhựa không cao, không tái sử dụng được khi sửa chữa cải tạo đường và đặc biệt là chi phí cho loại vật liệu này quá cao

RCC:

 RCC khác bêtông thông thường ở phương pháp thi công, việc lu lèn bằng máy và vữa RCC không có độ sụt làm cho việc hoàn thiện bề mặt RCC khó khăn hơn, vì vậy, RCC được khuyến cáo chỉ nên áp dụng cho lớp mặt đường cấp II trở xuống

 RCC phù hợp với kết cấu nền đường cho tất cả các cấp đường nếu được phủ lên trên bằng lớp áo đường bêtông nhựa

 RCC khi đạt cường độ thiết kế thì có đầy đủ đặc tính của bêtông thông thường, do đó tất cả các loại đường có độ dốc lớn, cần độ bám cao, chống trơn trượt, chịu tải trọng nặng thì RCC đều phù hợp

vật liệu Để xác định tính thích dụng của RCC với công trình cầu đường, ta xem xét thêm một số khía cạnh sau:

 Sửa chữa bảo trì

- Đường bêtông thông thường và RCC dễ sửa chữa, khi cần sửa chữa thì phạm vi sửa cũng ít hơn đường bêtông nhựa, tuy nhiên do độ bền của hai loại đường này khá lớn nên gần như không phải bảo trì hàng năm

 Thời gian cho phép thông xe:

- Đường bêtông nhựa có thể sử dụng ngay sau khi thảm xong, tạo điều kiện thông xe để giải quyết ùn tắc giao thông, đặc biệt là thi công tại những công trình sửa chữa cải tạo đường hiện hữu

- Đường bêtông thông thường thì phải mất 28 ngày bảo dưỡng bê tông cho đến khi đạt cường độ thiết kế thì mới thông xe

- Đường RCC cần đến 180 ngày để có thể đạt cường độ thiết kế, nhưng

do độ ổn định tức thời của khối đổ RCC nên cho phép thông xe trong vòng 24 giờ

 Độ bền:

- Đường bêtông thông thường và RCC có độ bền cao, thời gian sử dụng trung bình 30 đến 50 năm, chịu được tải trọng nặng, và vẫn còn phát triển cường độ theo thời gian

- Đối với đường bêtông nhựa độ bền thấp hơn, có thể hình thành các vệt lún vì hỗn hợp asphalt có độ kháng yếu khi ở nhiệt độ cao vào mùa hè ngay cả khi xe dừng lại trên đường hoặc có hư hỏng tích lũy dưới tải trọng của xe chạy với tốc độ cao Và do tác động của ánh sáng mặt trời, không khí và các yếu tố khí hậu khác làm thay đổi thành phần hóa học trong nhựa asphalt làm nó cứng và giòn, gây lão hóa và bong tróc nên tuổi thọ không cao

 An toàn:

- Đường bêtông thông thường và RCC khi thi công dễ tạo độ nhám, làm cho xe chạy trên đường loại này có độ bám đường cao, do độ cứng của bêtông nên các gai nhám bền với thời gian, bề mặt bêtông có màu sáng nên có thể phản xạ ánh sáng, cải thiện tầm nhìn cho người lái xe

- Đường bêtông nhựa khi trời nắng gắt có hiện tượng “chảy nhựa” làm cho mặt đường trơn, giảm độ bám đường của xe, và mặt đường có màu đen nên không tốt cho tầm nhìn của người lái xe vào ban đêm

 Độ êm thuận

- Độ êm thuận của đường bêtông nhựa cao nhất

- Đối với đường bêtông thông thường ta phải thiết kế các khe co, khe giãn cả chiều ngang và chiều dọc đường mật độ khe khá dày, khe ngang cách nhau khoảng 5-7m và vì thế xe không êm thuận khi đi vào khe hoặc vào góc tấm bêtông

38

- Đối với đường RCC, không phải làm khe co, không làm khe dọc, chỉ

bố trí các khe giãn cách nhau khá xa, khoảng 20-30m, loại đường này thuộc vào dạng tương đối êm thuận

ảng 2.7 ảng so sánh 3 công nghệ thi công

STT Các chỉ tiêu Bêtông

nhựa nóng

Bêtông đầm lăn

Bêtông thông thường

4 Quy trình sản xuất Gia nhiệt Quy trình lạnh Quy trình lạnh

6 Thời gian cho phép

thông xe

Ngay sau khi thảm

mặt đường trơn, giảm độ bám đường

Dễ tạo nhám mặt đường

Độ bám đường cao

Dễ tạo nhám mặt đường

Độ bám đường cao

Nếu xếp hạng, RCC sẽ là loại vật liệu nằm ở khoảng giữa - bậc trung - so với bêtông nhựa nóng và bêtông thông thường: chất lượng chấp nhận được, thi công nhanh, giá thành rẻ

2.4 Các điều kiện để công nghệ thi công bêtông đầm lăn phát huy tốt các ưu điểm trong công trình cầu đường

 Trường hợp chỉ dùng RCC làm lớp móng đường, bề mặt đường phủ bêtông nhựa nóng:

- Nền đường - mặt nền trước khi tiến hành rải RCC - phải đảm bảo tiêu chuẩn cho nền đường cứng: Vì RCC được tính toán thiết kế là móng đường cứng nên cần đảm bảo các tấm RCC phân bố đều áp lực lên nền đất và các biến dạng nền phải nằm trong các giới hạn cho phép Bên cạnh đó, bề dày lớp móng đường RCC cần tính toán đủ lớn để đảm bảo cường độ chịu tải trọng xe chạy ứng với từng cấp đường theo quy định

- Trường hợp đất nền đường yếu mà lớp đất yếu không quá dày: có thể tiến hành đổ hai hay nhiều lớp RCC móng đường Lớp dưới cùng tiếp giáp với nền đất có thể quan niệm là móng mềm (như là lớp móng đá gia

cố xi măng) cho phép lún tùy thuộc vào độ cứng của nền đất trong thời gian RCC đang cố kết; lớp trên được đổ sau khi lớp 1 lún hết và đạt cường độ thiết kế, lúc này lớp trên là lớp móng cứng trên nền (lớp 1) có sức chịu tải cao

- Do bề dày lớp móng thường lớn, vì vậy cần bố trí các khe co giãn cách nhau từ 10-15m để tránh các vết nứt do co ngót vì nhiệt, thủy hóa xi măng

 Trường hợp RCC dùng làm lớp mặt đường và lớp phủ mặt cầu:

- Bề mặt RCC có các khe co giãn ngang cánh nhau 20-30m, khó hoàn thiện bề mặt và khó đảm bảo độ phẳng bề mặt, nên RCC được khuyến nghị chỉ nên dùng cho mặt đường và lớp phủ mặt cầu từ cấp II trở xuống các cấp thấp hơn, hoặc các mặt đường cấp I nhưng có tốc độ xe lưu thông không quá 60km/h;

40

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH KIỂM SOÁT CHẤT LƯỢNG RCC

3.1 Thí nghiệm RCC

3.1.1 Thí nghiệm cấp phối RCC

3.1.1.1 Các dữ kiện cần biết khi thiết kế cấp phối RCC:

 Đối với hỗn hợp vữa bêtông đầm lăn : Thời gian công tác Vc, cường độ,

độ chống thấm, thời gian đông kết của hỗn hợp bêtông

 Đối với cát : Khối lượng riêng, thành phần hạt

 Đối với đá: Dmax, thành phần hạt, khối lượng riêng

 Đối với xi măng: Cường độ nén tuổi 28 ngày, khối lượng riêng, khối lượng thể tích

 Đối với phụ gia khoáng hoạt tính: Khối lượng riêng, tỷ lệ phụ gia khoáng trong chất kết dính

3.1.1.2 Thời gian công tác ( V c )

 Thời gian công tác (Vc) là một tính chất của hỗn hợp bêtông đầm lăn, qua đó có thể xác định được khả năng đổ và đầm hỗn hợp bê tông đầm lăn với loại thiết bị thi công thích hợp không gây ra hiện tượng phân tầng phân lớp ảnh hưởng xấu đến chất lượng của kết cấu công trình

 Thời gian công tác (Vc) của hỗn hợp bêtông đầm lăn phụ thuộc vào hàm lượng xi măng, lượng nước trộn, hàm lượng dùng phụ gia khoáng nghiền mịn và phụ gia hoá học, cấp phối hỗn hợp, hình dạng cốt liệu, tỷ lệ cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ

3.1.1.3 Cường độ

 Bêtông đầm lăn là loại bêtông nghèo xi măng, yếu tố quyết định đến cường độ của bêtông đầm lăn là tỷ lệ nước/xi măng, vì thế khi sử dụng ít

xi măng thì cần giảm tối đa lượng nước đưa vào hỗn hợp RCC

 Ngoài ra, cường độ của bêtông đầm lăn còn phụ thuộc vào độ chặt, độ ổn định tức thời của khối đổ và công nghệ lu lèn