Nghiên cứu chế tạo bê tông đầm lăn sử dụng vật liệu địa phương làm đường phục vụ công tác thi công

Tên tôi là Nguy n Th Kim Oanh.. Tác gi Nguy n Th Kim Oanh... Error!. Bookmark not defined.. Error!. Bookmark not defined.. Bookmark not defined.. Bookmark not defined.. Bookmark not defi

ph ng làm đ ng ph c v công tác thi công” đ c hoàn thành t i Tr ng i

h c Th y L i và Tr ng i h c Xây d ng Hà N i

Tác gi xin bày t làm c m n sâu s c đ n PGS.TS Ph m H u Hanh – Khoa V t li u xây d ng Tr ng i h c Xây d ng Hà N i và TS.V Qu c V ng – B môn V t li u xây d ng Tr ng i h c Th y l i Hà N i đã h ng d n tác gi

t m và nhi t tình

Xin trân tr ng c m n các K thu t, Thí nghi m viên thu c Phòng thí nghi m - i h c Th y l i Hà N i, i h c Xây d ng Hà N i và phòng thí nghi m

Vi n Th y Công đã giúp đ tác gi trong quá trình làm công tác thí nghi m

Xin chân thành c m n các gi ng viên Khoa Công trình – Tr ng i h c

Th y L i, đã góp ý cho tác gi hoàn thi n lu n v n này

Tác gi xin bày t lòng bi t n đ n Nhà xu t b n, các t ch c, cá nhân cho phép s d ng tài li u đã công b

Tác gi xin bày t lòng bi t n đ n các đ ng nghi p, b n bè, gia đình đã t o m i

đi u ki n thu n l i cho tác gi trong quá trình th c hi n và hoàn thành lu n v n này

Trong n i dung c a lu n v n không th tránh kh i nh ng thi t sót Tác gi

r t mong nh n đ c nh ng nh n xét và đóng góp c a các nhà chuyên môn

Tên tôi là Nguy n Th Kim Oanh Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên

c u c a riêng tôi Nh ng n i dung và k t qu trình bày trong lu n v n là trung th c

và ch a đ c ai công b trong b t k công trình khoa h c nào

Tác gi

Nguy n Th Kim Oanh

CH NG 1: KHÁI QUÁT V BÊ TÔNG M L N 5

1.1 c đi m c a bê tông đ m l n 5

1.2 L ch s ra đ i c a bê tông đ m l n và các ng d ng công ngh bê tông đ m l n m t s n c trên th gi i 5

1.3 Các h ng phát tri n BT L trên th gi i 11

1.4 Nhu c u phát tri n và tình hình nghiên c u công ngh BT L trong n c 12

1.5 Các quan đi m và ph ng pháp thi t k thành ph n BT L 14

1.5.1.Theo quan đi m đ a k thu t: 15

1.5.2.Theo quan đi m bê tông: 16

CH NG 2: V T LI U S D NG VÀ PH NG PHÁP NGHIÊN C U 19 2.1 Nguyên v t l u s d ng 19

2.1.1.Xi m ng: 19

2.1.2.C t li u: 22

2.1.3.Ph gia khoáng 28

2.1.4.Ph gia hoá h c: 31

2.2 Ph ng pháp nghiên c u 32

2.2.1.Ph ng pháp lèn ch t khi đúc m u BT L trong phòng thí nghi m 32

2.2.2.Ph ng pháp xác đ nh tính công tác c a h n h p BT L 33

2.2.3.H s lèn ch t t ng đ i 34

2.2.4.Ph ng pháp xác đ nh h s ch ng tr n tr t cho m t đ ng 34

2.2.5.Ph ng pháp xác đ nh th i gian đông k t h n h p BT L 35

2.3 Nghiên c u l a ch n thành ph n bê tông đ m l n 36

2.3.1.Thi t k thành ph n h t: 36

2.4 Thi t k c p ph i bê tông đ m l n d a trên nguyên v t li u đã thí nghi m 51

2.4.1.Thi t k s b c p ph i bê tông đ m l n theo ph ng pháp ACI 211-3R-02 51

2.4.2.Thi t k t i u c p ph i bê tông đ m l n 53

B C HÀ – LÀO CAI 69

3.1 Gi i thi u v Công trình Th y i n B c Nà – B c Hà – Lào Cai 69

3.2 Tính công tác c a h n h p BT L 71

3.3 T n th t tính công tác c a h n h p BT L 72

3.4 Th i gian đông k t 73

3.5 Tính ch t c h c c a BT L 74

3.5.1.C ng đ nén BT L 74

3.5.2.Mô đun đàn h i c a BT L 74

3.5.3.Kh n ng ch ng mài mòn 75

3.6 Tính ch t v t lý c a BT L 82

3.6.1.H s lèn ch t t ng đ i c a BT L c p ph i t i u 82

3.6.2.Kh i l ng th tích c a BT L 83

CH NG 4: NGHIÊN C U M T S THÔNG S CÔNG NGH THI CÔNG B NG TH NGHI M MÔ HÌNH HI N TR NG 84

4.1 Công ngh ch t o và thi công bê tông đ m l n làm đ ng ph c v công tác thi công 84

4.2 M t s k t qu đ t đ c khi ng d ng nghiên c u công ngh bê tông đ m l n làm đ ng ph c v công tác thi công c a Công trình Th y i n B c Nà – B c Hà – Lào Cai 84

4.3 ánh giá hi u qu kinh t - k thu t 87

K T LU N VÀ KI N NGH 89

B ng 2.1: Các tính ch t c lý c a xi m ng PC40 Kim nh 21

B ng 2.2: C p ph i h t t i u c a c t li u thô [6] 24

B ng 2.3: Thành ph n h t c t li u đ i v i BT L làm đ ng- ACI 325.10R 24

B ng 2.4: Các ch tiêu c a cát đen Sông H ng 25

B ng 2.5: Thành ph n h t c a cát đen Sông H ng 26

B ng 2.6: Các ch tiêu c a đá d m 27

B ng 2.7: Thành ph n h t c a h n h p c t li u theo ASTM C136 27

B ng 2.8: Thành ph n hoá h c c a tro tuy n Ph L i 29

B ng 2.9: Các tính ch t c lý c a tro tuy n Ph L i 29

B ng 2.10: Tính ch t tro tuy n Ph L i ( B ng thành ph n h t chu n) 29

B ng 2.11: K t qu phân tích và ph i h p thành ph n h t c t li u 38

B ng 2.12: K t qu thí nghi m lo i c h t >4.75mm 39

B ng 2.13: K t qu thí nghi m lo i c h t <4.75mm 39

B ng 2.14: Hàm l ng n c, hàm l ng c t li u, hàm l ng v a theo Dmax c t li u 44

B ng 2.15: T l dùng c t li u thô theo th tích ng v i Dmax c t li u 47

B ng 2.16: H s ch t l ng c t li u 49

B ng 2.17: L ng dùng n c theo c t li u 50

B ng 2.18: K t qu thí nghi m kh o sát 52

B ng 2.19: Các k t qu thí nghi m th m dò 53

B ng 2.20: Các m c thí nghi m quy ho ch b c 2 54

B ng 2.21: K ho ch thí nghi m 54

B ng 2.22: Thành ph n c p ph i quy ho ch th c nghi m 54

B ng 2.23: K t qu thí nghi m 55

B ng 2.24: C p ph i t i u tính toán 68

B ng 3.1: C p ph i BT L thí nghi m s thay đ i tính công tác theo th i gian 72

B ng 3.2: K t qu thí nghi m đ kháng xuyên c a v a BT L 73

B ng 3.3: B ng c p ph i và k t qu thí nghi m nén m u 74

B ng 3.4: k t qu đo mô đun đàn h i 75

B ng 3.5: K t qu đo đ mài mòn 82

B ng 4.1: B ng c p ph i thí nghi m và k t qu đ t đ c 85

B ng 4.2: B ng t ng h p k t qu thí nghi m c ng đ bê tông m u khoan 85

B ng 4.3: B ng k t qu thí nghi m mài mòn khô 87

B ng 4.4: B ng đ n giá cho 1m3 bê tông làm đ ng t m thi công s d ng công ngh bê tông thông th ng, (Mác bê tông M200) 87

B ng 4.5: B ng đ n giá cho 1m3 bê tông làm đ ng t m thi công s d ng công ngh bê tông d m l n, (Mác bê tông M200) 88

Hình 2.1: th c p ph i h t c t li u cho BT L 25

Hình 2.2: Bi u đ thành ph n h t c a cát đen Sông H ng, áp vào bi u đ yêu c u thành ph n h t c a BT L làm đ ng theo ACI 325-10R 26

Hình 2.3: Bi u đ thành ph n h t c a đá, áp vào bi u đ yêu c u thành ph n h t c a BT L làm đ ng theo ACI 325-10R 28

Hình 2.4: Quan h gi a c ng đ CKD và t l dùng PGK 30

Hình 2.5: Bi u đ thành ph n h t h n h p c t li u, áp vào bi u đ yêu c u thành ph n h t c a BT L làm đ ng theo ACI 325-10R 39

Hình 2.6: S đ thi t k thành ph n bê tông theo ph ng pháp RCD – Nh t B n 47 Hình 2.7: ng cong quan h t l N/CKD – t l thay th xi m ng pugi lan và c ng đ 47

Hình 2.8: L ng dùng n c theo c t li u 50

Hình 2.9: Giao di n chính c a ph n m m Design-Expert® 7.1 56

Hình 2.10: N i dung k ho ch b c 2 tâm xoay 57

Hình 2.11: i n thông tin hàm m c tiêu 58

Hình 2.12: i n giá tr hàm m c tiêu 58

Hình 2.13: B m t bi u th tính công tác c a h n h p RCC 59

Hình 2.14: Tính t ng h p c a mô hình thí nghi m c ng đ nén tu i 7 ngày 62

Hình 2.15: B m t bi u th c ng đ nén 7 ngày c a RCC 62

Hình 2.16: Tính t ng h p c a mô hình đ n c ng đ nén tu i 28 ngày 64

Hình 2.17: B m t bi u th c ng đ nén 28 ngày c a RCC 65

Hình 2.18: th nh h ng c a C/CL đ n R28 khi c đ nh N/CKD = 0.52 65

Hình 2.19: th nh h ng c a N/CKD đ n R28 khi c đ nh C/CL= 0.36 66

Hình 2.20: Bi u đ bi u th giá trí t i u v c ng đ tu i 28 ngày 67

Hình 3.1: Thí nghi m tính công tác 72

Hình 3.2: Hình nh thí nghi m mô đun đàn h i 75

Hình 3.5: M u th tr c khi th Error! Bookmark not defined Hình 3.6: M u th sau khi th Error! Bookmark not defined

Hình 4.1: M u khoan dùng đ c t m u 70,7x70,7x70,7 mm 86 Hình 4.2: M u tr c khi thí nghi m mài mòn Error! Bookmark not defined Hình 4.3: Quá trình mài mòn khô Error! Bookmark not defined Hình 4.4: M u sau khi b mài mòn Error! Bookmark not defined

bê tông đ m l n (Roller Compacted concrete) Bê tông đ m l n là lo i v t li u g m

c t li u, ch t k t dính và n c, nó th ng là h n h p bê tông c ng có đ t s t b ng

0 ng d ng cho m t đ ng, bê tông này c ng đ c r i và làm đ c b ng lu

Nh ng l i ích c b n c a bê tông đ m l n trong xây d ng đ ng, là:

- Giá thành xây d ng s th p h n do s d ng ít nhân công trong quá trình

đ bê tông (không yêu c u c t pha và hoàn thi n)

- V i t l N/X th p d n đ n không tách n c, gi m co ngót h n so v i bê tông truy n th ng

- T c đ thi công nhanh

- Gi m s l ng khe gi n n

Công ngh bê tông đ m l n b t đ u đ c áp d ng t nh ng n m 60 m t s

n c nh Canada, Italia, ài loan và sau đó đã đ c l n l t áp d ng nhi u n c khác nh các đ c tính u vi t nh t c đ thi công nhanh, giá thành th p

Bê tông đ m l n đ c s d ng ph bi n trong xây d ng 2 l nh v c: làm

đ p tr ng l c trong xây d ng th y công hay trong xây d ng m t đ ng, sân bãi

Bê tông đ m l n đ c s d ng làm đ ng kho ng 80 n m nay, đ u tiên đ c

ng d ng làm m t đ ng Th y i n vào đ u n m 1930, sau đó quân đ i M xây

d ng đ ng b ng Yakima, Washington n m 1942 Nh ng n m 1970, Canada xây d ng đ ng và bãi đ u nh ng n m 1980, đoàn k s quân đ i nghiên c u

đ làm các đ ng m c đích quân s T nh ng n m 1980, cho đ n nay m t đ ng

bê tông đ m l n dùng nhi u các n c trên th gi i Vi t Nam hi n nay, bê tông

đ m l n ch y u dùng trong xây d ng đ p tr ng l c cho th y đi n, đi n hình đ p

th y đi n S n La s d ng g n 3 tri u m3 bê tông đ m l n, tuy nhiên đ s d ng

trong xây d ng đ ng đang còn h n ch Theo quy t đ nh 1488/Q -TTg v quy

ho ch công nghi p xi m ng giai đo n 2011 – 2020 thì nhu c u s d ng xi m ng

n m 2011 là 50 tri u t n, trong lúc đó t ng công su t c a các nhà máy n m 2011 đã

s n su t là h n 60 tri u t n t o ra kh ng ho ng th a v xi m ng trong n c, theo qui

ho ch phát tri n ngành đi n t n m 2006 đ n 2015 d ki n s đ a vào s d ng nhi u nhà máy nhi t đi n ch y b ng than d ki n công su t 35.090 MW, nh v y

m t ngu n th i ph m tro bay t các nhà máy nhi t đi n d tính đ n n m 2015 s là 27,34 tri u t n Quy ho ch phát tri n GTVT đ ng b Vi t Nam đ n n m 2020 và

đ nh h ng đ n 2030 c n xây d ng 1,600km đ ng cao t c, nâng c p QL1, đ ng

H Chí Minh c n kinh phí c ng nh kh i l ng v t li u r t l n Các d ng k t c u

m t đ ng d ng m i c n đ c đ a vào s d ng đ làm phong phú thêm s l a ch n cho các nhà th u Có th nói r ng k t c u m t đ ng bê tông đ m l n xét v ph ng

di n v t li u hay công ngh thi công là m t gi i pháp v t li u b n v ng trong xây

d ng c s h t ng giao thông vì m t s lý do sau: Nh m phát huy n i l c, t n d ng

nh ng nguyên li u trong n c không ph i nh p ngo i, nâng cao hi u qu đ u t xây

d ng v i m c đích ti t ki m, th i gian xây d ng s rút ng n do s m thông xe h n

so v i bê tông xi m ng truy n th ng; thi công trên di n r ng s kinh t h n, nhà

th u có th s d ng các thi t b thi công m t đ ng asphalt s n có

M t đ ng bê tông xi m ng ngày nay đã và đang đ c s d ng nhi u qu c gia trên th gi i Nó không ch thích h p v i các sân bãi, sân bay, đ p, th y đi n…

mà còn có th c nh tranh v i các lo i m t đ ng khác trong đó có đ ng ph c v công tác thi công

1 Tính c p thi t c a đ tài

ng giao thông dùng đ thi công xây d ng công trình bao g m hai lo i sau: + ng ngoài công tr ng: tuy n đ ng n i t đ ng giao thông chính khu v c (đ ng s t, đ ng b , đ ng th y) vào t i v trí xây d ng công trình

+ ng n i b công tr ng: tuy n đ ng n m trong ph m vi t ng m t b ng thi công công trình

Khi thi t k quy ho ch m ng l i đ ng giao thông dùng đ thi công xây

d ng công trình, c n tuân theo các nguyên t c chung sau:

+ Tri t đ s d ng các tuy n đ ng hi n có khu v c xây d ng và k t h p

s d ng các tuy n đ ng s đ c xây d ng thu c quy ho ch c a công trình, b ng cách xây d ng tr c m t ph n tuy n đ ng này đ ph c v cho vi c thi công

+ C n c vào các s đ lu ng v n chuy n hàng đ thi t k h p lý m ng l i

đ ng, đ m b o thu n ti n vi c v n chuy n các lo i v t li u, thi t b …gi m t i đa

s l n b c x p

+ Tuy n đ ng có giá thành xây d ng r nh t

+ m b o đi u ki n an toàn cho ng i và thi t b thi công trong quá trình

l u thông, v n chuy n

+ Kho ng cách v n chuy n là ng n nh t n u có th

C p đ ng thi công công trình th y l i, th y đi n ph thu c vào c ng đ

v n chuy n, l y theo kh i l ng v n chuy n trung bình tháng trong th i k thi công

có c ng đ thi công l n nh t trong t ng ti n đ thi công công trình th y l i đã

đ c duy t và th i gian s d ng c a tuy n đ ng

Hi n nay m t c a đ ng thi công ch y u là m t đ ng m m đ c c u t o

b ng m t l p v t li u hay nhi u l p v t li u có s c ch u u n nh và ng l c gi m

d n t trên xu ng d i và v i nh ng đ ng là m t đ ng b ng bê tông xi m ng

th ng thì th i gian đ đ a m t đ ng vào s d ng m t kho ng 3 ngày đ n 5 ngày

do đó đã làm nh h ng không nh đ n giao thông đi l i và ti n đ c a công trình

H th ng đ ng v n hành thi công c a công trình Th y đi n B c Nà – B c

Hà – Lào Cai dùng bê tông th ng mác 20MPa tài đã nghiên c u thi t k thành

ph n BT L mác đ t 20MPa s d ng ngu n nguyên v t li u s n có t i đ a ph ng thay th s có hi u qu kinh t cao h n so v i bê tông thông th ng nh :

+ H giá thành do s d ng l ng dùng xi m ng ít, s d ng ít nhân công trong quá trình đ bê tông (không yêu c u c t pha và hoàn thi n)

+ Th i gian đ a vào s d ng s m (có th s d ng ngay sau khi lu lèn xong)

Do đ c tính c a BT L là đ m ch t b ng ph ng pháp lu lèn, yêu c u v hàm

l ng h t m n trong thành ph n bê tông l n S d ng ngu n đá d m có thành ph n h t

t 0.075mm đ n 25mm và cát đen Sông H ng đ b sung l ng h t m n cho thành

ph n h t c a á d m t o ra đ c h n h p c t li u cho phép ch t o đ c BT L

D a trên các đ c tính c a TTPL đ s d ng làm PGK, ph gia m n đ c i thi n tính ch t c a HH BT L

BT L có hàm l ng ch t k t dính th p, do đó đ c i thi n tính công tác, tính

ch ng th m và c ng đ c a h n h p bê tông đ m l n có th đ a vào các lo i ph gia khoáng ho t tính nh b t đá vôi, tro bay đã góp đ c m t ph n nào làm

gi m đ c l ng ch t th i công nghi p, gi m ô nhi m môi tr ng.Vì v y c n thi t

ph i có nh ng nghiên c u v nhi u khía c nh đ làm rõ nh ng v n đ nêu trên

2 M c đích c a đ tài

tài nghiên c u ch t o bê tông đ m l n mác 20MPa s d ng v t li u đ a

ph ng thay th bê tông th ng mác 20MPa đ s d ng làm đ ng ph c v công tác thi công cho công trình Th y đi n B c Nà – B c Hà – Lào Cai

3 i t ng và ph m vi nghiên c u

i t ng và ph m vi nghiên c u c a đ tài là h th ng đ ng v n hành thi công c a công trình Th y đi n B c Nà – B c Hà – Lào Cai

4 Cách ti p c n và ph ng pháp nghiên c u

- Thu th p, nghiên c u các ph ng pháp thi t k BT L

- Trong ph m vi tính ch t c a nguyên v t li u thí nghi m, đ xu t đ c thành

ph n c p ph i bê tông và tìm ra quy lu t nh h ng c a m t s tham s đ n các tính

ch t c a BT L

- Ti n hành thí nghi m ki m tra m t s tính ch t c a BT L nh tính công tác, c ng đ kéo nén, c ng nh kh n ng ch u mài mòn nh m đáp ng yêu c u

c a đ ng ph c v công tác thi công

- ng d ng nghiên c u vào h th ng đ ng v n hành thi công c a công trình

Th y đi n B c Nà – B c Hà – Lào Cai

CH NG 1: KHÁI QUÁT V BÊ TÔ NG M L N

1.1 c đi m c a bê tông đ m l n

Bê tông đ m l n (BT L) là lo i bê tông s d ng các nguyên li u t ng t

nh bê tông th ng Khác v i bê tông th ng đ c đ m ch t b ng thi t b rung đ a vào trong lòng kh i đ , bê tông đ m l n là lo i bê tông có đ c ng, thi công đ m

ch t b ng các thi t b rung lèn t m t ngoài (lu rung) Công ngh này phù h p cho các công trình bê tông kh i l n nh làm đ p, m t đ ng Vi c đ m lèn bê tông b ng

lu rung cho phép s d ng h n h p bê tông khô, ít ch t k t dính h n bê tông th ng

nh v y đ i v i m t s đ p và đ ng bê tông thi công b ng công ngh này nhanh

h n và r h n so v i công ngh đ bê tông truy n th ng Công ngh BT L th ng

đ c áp d ng thích h p cho thi công đ p bê tông tr ng l c và m t đ ng, sân bãi Công ngh bê tông đ m l n áp d ng cho thi công đ ng giao thông so v i công ngh thi công thông th ng có các u đi m sau:

- Ph ng pháp thi công không ph c t p, t ng t nh thi công asphalt, l p

m t đ ng s d ng BT L (m t đ ng BT L) đ c xây d ng không c n ho c r t ít các khe n i, không c n ph i có ván khuôn, máy r i chuyên d ng và các lo i thanh truy n l c Do có các tính n ng u vi t nh v y nên vi c xây d ng m t đ ng b ng

ngh v “xây d ng nhanh các đ p bê tông”, vi c xây d ng đ p bê tông tr ng l c

b ng công ngh BT L m i chính th c đ c giáo s Jermo Raphael (Tr ng i

h c California – Bekerley M ) trình bày trong b n tham lu n “ p tr ng l c t i u” Vì v y các tài li u c a Hi p h i bê tông M (ACI) khi s p x p l ch s phát tri n công ngh bê tông kh i l n đã ch n m c này làm kh i đ u cho công ngh

BT L Trong nh ng n m t 1960 đ n 1970, m t vài công trình đã đ c các k s

k t c u và đ a ch t công trình thi t k v i ý t ng đ c đáo là k t h p nh ng u

đi m c a đ p bê tông và đ p đ t đ p M t ví d đi n hình là đ p Aipe Gera (Italia) cao 172m, do k s k t c u Giulio Gentile thi t k đã hoàn thành n m 1964 So v i

đ p bê tông truy n th ng đ c làm hoàn toàn b ng bê tông thì đ p này đ c xây

d ng v i giá r h n S gi m giá thành đã đ t đ c là do gi m đ c l ng dùng xi

m ng trong bê tông cho lõi đ p n i có đòi h i th p h n v c ng đ và đ b n

M t s k t h p gi a công ngh bê tông truy n th ng và công ngh BT L đã

đ c các nhà thi t k đ p bê tông Quebec Montreal (Canada) phát tri n và áp

d ng Trong công trình này, bê tông kh i l n cho lõi đ p đ c đ và san b ng xe i

và đ c đ m lèn b ng lu rung T ng cánh đ p phía th ng l u đ c đ b ng bê tông th ng có l ng dùng xi m ng l n và thi công b ng c p pha tr t theo ph ng

đ ng Các m ch ng ng thi công t ng (có s d ng b ng ch n n c) đ c đ t cách nhau 15m T ng cánh đ p phía h l u đ c thi công b ng công ngh thi công đúc

s n V i cách làm này, vi c thi công đ p Quebec đã gi m đ c kho ng 20% giá thành và gi m th i gian thi công t 2 đ n 3 l n so v i thi công b ng công ngh bê tông th ng

T n m 1971 đ n n m 1977 Anh ng i ta b t đ u tri n khai nghiên c u

BT L trong các phòng thí nghi m c a Tr ng i h c Newcastle Trong nh ng

n m cu i c a th p k 70, Hi p h i nghiên c u và Thông tin Công nghi p xây d ng

đã ti n hành d án nghiên c u r ng v BT L có s d ng tro bay v i hàm l ng

l n D án này do Ban qu n lý n c mi n Tây Nam – Anh th c hi n Ngoài vi c

ti n hành thí nghi m trong các phòng nghiên c u, các th nghi m th c t đã đ c

ti n hành tr m x lý n c Tamara – Coruwall vào n m 1976 và vi c th nghi m

v i quy mô l n đã đ c ti n hành công trình đ p Wimbleball vào n m 1979 Tuy công vi c này đã không đ a đ n k t qu tri n khai ng d ng r ng rãi BT L vào các

đ p l n khác Anh nh ng ý t ng s d ng công ngh BT L v i m t hàm l ng

l n tro bay đã đ c T ng C c khai hoang M (United State Bureau of Recramation – USBR) s d ng làm c s cho vi c thi t k và thi công đ p Upper StillWater trên nhánh sông Rock – bang Utah p này đ c thi công vào n m 1987 v i chi u cao 90m dài 815m, Kh i tích bê tông kho ng 1.125.000m3

N m 1972 M , Canyon đã đ a ra k t qu thí nghi m bê tông nghèo xi

m ng s d ng c t li u có c p ph i c đ nh, v n chuy n b ng ôtô t đ , san g t b ng

xe i và đ m b ng lu rung đ p Tim Fost Sau đó Hi p h i các k s quân s M (USACE) đã thi công các lô bê tông thí nghi m hi n tr ng Jackson – Missisipi

và đ p Lost Creaker – Oregon trong kho ng n m 1972 – 1973 N m 1980, l n đ u tiên M s d ng BT L đ xây d ng đ p Willow Creek trên nhánh sông Willow bang Oregon v i chi u cao 52m, chi u dài 543m, kh i tích BT L 331.000m3 N m

1988 đ p Elk Creek đ c xây d ng trên nhánh sông Elk bang Orogon v i chi u cao 76m, chi u dài 786m v i kh i tích BT L là 1.160.000m3 n nay đã có hàng ch c công trình đ p bê tông l n đ c xây d ng M b ng công ngh BT L

N m 1974 các k s Nh t B n c ng đã b t đ u nghiên c u s d ng BT L

v i m c đích rút ng n th i gian thi công và h giá thành công trình đ p Trong

nh ng n m th p k 80, hàng lo t các công trình BT L đã đ c xây d ng nh đ p Tamagawa trên sông Tama tnh Akita p này cao 100m dài 442m Tính đ n cu i

n m 1992, Nh t đã có 30 đ p BT L đã đ c thi công Nh t B n c ng đã xây

d ng và hoàn thi n ph ng pháp t ng h p thi t k m t c t đ p, tính toán thành ph n

bê tông, công ngh thi công và kh ng ch nhi t đ bê tông đ p Ph ng pháp này

th ng đ c g i là ph ng pháp RCD (Roller – Compacted Dams)

Tây Ban Nha đ p Santa Eugenia xây d ng trên sông Xallas n m 1988 cao 85m dài 285m c ng đ c s d ng v i BT L v i kh i tích là 319.000m3

Ngoài ra Tây Ban Nha còn xây d ng nhi u đ p khác ng d ng công ngh BT L nh đ p Castiblanco de los Arryos, Los morales

Pháp công ngh BT L đ c ng d ng khi xây d ng đ p Les Olli vertest

p này cao 36m, dài 225m s d ng kho ng 80.000m3 BT L

đ p tr ng l c t gi a th p k 70 c a th k tr c Công ngh này đ c b t đ u

Vi n nghiên c u khoa h c thu công vào n m 1975 N m 1979 – 1980 các k s Liên Xô đã ti n hành đ th c nghi m m t s bloc lo i bê tông trên t i đ p nhà máy thu đi n Crupxkai Sau đó BT L chính th c s d ng n c này trên công trình

đ p thu đi n Taskumirr xây d ng trên sông Narin vào n m 1984 cao 75m, dài 320m, kh i l ng BT L là 85.000m3 Công trình đ p BT L này đã đ c hoàn thành vào n m 1988 Sau đó m t lo t các đ p thu đi n khác nh Burexop, Cuvinsko l n l t đ c xây d ng vào các n m ti p theo b ng công ngh BT L.[7]

N m 1978, Trung Qu c b t đ u nghiên c u công ngh BT L N m

1980-1981 t i t nh T Xuyên, đ ng bê tông c a nhà máy th y đi n Long Nhai đã ti n hành thí nghi m Bê tông đ m l n ta hi n tr ng N m 1983, t i H Môn t nh Phúc

Ki n đã ti n hành thí nghi m hi n tr ng BT L N m 1984-1985, Bê tông đ m l n

đã chính th c đ c dùng đ xây d ng đê quai và t ng c a l y n c c a nhà máy

th y đi n Cát Khê Kh u N m 1985, ph n giáp n n c a t ng âu thuy n đ p Cát Châu trên sông Tr ng Giang c ng đã ti n hành thí nghi m 2 l n đ m nén hi n

tr ng Sau đó đ p ng Nhai T và đ p ph c a Nhà máy Th y đi n Ng u Nh t Khê c ng đã s d ng BT L Tháng 5 n m 1985, T i Trung Qu c đ p BT L đ u tiên đã xây d ng thành công là đ p Keng Kh u t i huy n i i n, t nh Phúc Ki n, Tính đ n n m 2005, Trung Qu c đã, đang xây d ng và thi t k t ng c ng là 125

đ p BT L, trong đó có 98 đ p tr ng l c, 27 đ p vòm b ng BT L (có 26 đ p cao trên 100m, trong đó 19 đ p tr ng l c và 7 đ p vòm); đ p cao nh t th gi i là đ p Long Than (cao 216,5m) M c dù có áp d ng công ngh BT L t ng đ i mu n

nh ng Trung Qu c l i là n c có t c d phát tri n công ngh này r t nhanh Trong

g n 20 n m đã có trên 50 đ p BT L đ c xây d ng do Trung Qu c t thi t k và thi công N m 1986 đ p bê tông đ u tiên chính th c đ c thi công là đ p thu đi n Khanh Kh u t i t nh Phúc Ki n Sau đó, n m 1988, công trình thu đi n Di p Thán

v i công su t 1210MW đ c kh i công xây d ng Ban đ u t ng đ p vây cao 52m, dài 342m, đ c thi t k b ng bê tông đ theo công ngh truy n th ng nh ng th c t đòi h i ph i thi công t ng đ p này trong 5 tháng đ tránh l Công ngh bê tông thông th ng v i t c đ đ dâng cao 10m/tháng đòi h i ph i m t h n 5 tháng m i hoàn thành nên không đáp ng đ c ti n đ đ m b o xây d ng an toàn móng công trình trong mùa l n m sau Sau khi so sánh nhi u ph ng án cu i cùng ph ng án

đ bê tông theo công ngh BT L đã đ c l a ch n B ng công ngh này, đ p Di p Thán đ c thi công v i t c đ dâng cao 25.3m/tháng, v i t ng kh i l ng BT L 123.000m3 D án nhà máy thu đi n Long Than c ng d ki n đ c xây d ng trên sông H ng Thu v i chi u cao đ p đ t đ u 192m ng v i công su t phát đi n 4200MW và đ t 2 là 216.5m nâng công su t phát đi n lên 5400MW Qua 20 n m nghiên c u và đúc rút kinh nghi m, các chuyên gia Trung Qu c đã xây d ng t ng

đ i hoàn ch nh ph ng pháp RCCD (Roller –Compacted Concrete Dams) g m thi t

k m t c t đ p, quy trình thi t k , ch n v t li u và thi công, quy trình thí nghi m

ki m tra BT L t i hi n tr ng [19]

Tính đ n n m 2006, trên toàn th gi i đã và đang xây d ng t ng c ng là 278

đ p BT L, trong đó có 184 đ p đã hoàn thành và 94 đ p đang thi công

Ngoài vi c ng d ng cho đ p, BT L c ng đ c ng d ng trong xây d ng

m t đ ng và sân bãi BT L cho đ ng l n đ u tiên áp d ng Canada vào n m

1976 t i Caycuse trên đ o Vancouver Vi c quy t đ nh s d ng bê tông đ m l n t i công trình này đ c phát tri n d a trên s thay đ i thi t k trong quá trình thi công Thi t k c u t o l p móng đ ng là c p ph i gia c thêm xi m ng (dày 350mm),

l p ph m t là bê tông asphalt (dày 50mm) Sau đó đ t ng c ng kh n ng ch u

b ng giá, l p bê tông asphalt đã đ c thay b ng BT L v i hàm l ng xi m ng 13% (theo kh i l ng) T ng di n tích sân đ c thi công b ng BT L Caycuse là 36.000m2

Ti p theo nh ng thành công v vi c ng d ng BT L làm sân bãi Caycuse,

ba công trình sân bãi ng d ng công ngh BT L đã đ c xây d ng đ o Queen Charlotte – Canada t n m 1976 đ n n m 1978 Các công trình m t đ ng và sân bãi b ng bê tông đ m l n đ u cho hi u qu s d ng t t và gi m chi phí b o d ng

Trong khi Canada có nh ng b c phát tri n nhanh v công ngh BT L cho

đ ng và sân bãi thì M , nhi u t ch c c ng quan tâm đ n công ngh này Bên

c nh các d án th nghi m công ngh BT L cho đ p do USACE ti n hành, vào

nh ng n m đ u th p k 80, t ch c này c ng b t đ u nghiên c u s d ng BT L cho xây d ng đ ng ph c v m c đích quân s

N m 1983, USACE đã ti n hành th m t đo n đ ng ng n cho các lo i xe bánh xích v i chi u dày bê tông 230-330mm và di n tích 390m2 Fost Stewart bang Georgia – M N m 1984 t ch c này l i ti n hành th nghi m m t đo n

đ ng cho xe t ng b ng BT L dày 200mm v i di n tích 1870m2

Forst Lewis – bang Washington – M

N m 1984 l n đ u tiên M , bãi đ cho các thi t b quân s chi n l c c a quân đ i M t i Fosrt Hood – Texas đã đ c USACE thi t k và thi công b ng

BT L v i quy mô l n Chi u dày l p BT L ph m t c a bãi đ này là 250mm,

di n tích kho ng 15.000m2 C ng đ u n c a BT L là 5.5Mpa D án này đã cung c p cho USACE nhi u tài li u có giá tr v vi c l a ch n đ ng kính t i đa c t

li u l n, quy trình thi công, b o d ng và l y m u v t li u Ti p sau đó, n m 1986 USACE l i ti p t c xây d ng bãi đ xe bánh xích v i di n tích 21.000m2

Fort Lewis – Washington

Vào kho ng gi a th p k 80, vi c xây d ng đ ng cho các xe t i tr ng l n

đã đ c ti n hành t i m t s khu m ng khai m b c Burlington – Houston – Texas đã s d ng kho ng 44.000m2 BT L N m 1986 Denver Colorado c ng đã

s d ng 107.000m2 BT L cho m t sân bãi

N m 1985 t i c ng Tacoma Washington M , 70.000m2 BT L đã đ c s

d ng làm m t sân c ng N m 1986-1988, m t l ng BT L l n c ng đã đ c s

d ng t i c ng bi n Conley và Moran

N m 1985 t i sân bay qu c t Portland, BT L đã đ c s d ng đ làm bãi

đ cho máy bay v i chi u dài 356m, t ng di n tích kho ng 36.000m2

D án BT L cho sân bãi l n nh t t i M đã đ c th c hi n công trình xây

d ng nhà máy ôtô c a hãng General Morto t i Spring Hill – Tennessee vào n m

1988 v i t ng di n tích 543.000m2 BT L và chi u dày l p BT L t 200mm đ n 250mm

N m 1996, các k s Canada đã ng d ng BT L hi u qu cao (High performance – Roler Compacted Concrete) đ thi công sân bãi thu c d án nhà máy

s n xu t b t gi y Domtar t i Montreal – Canada V i di n tích kho ng 78.000m2 t ng

đ ng 26.000m3 BT L, công trình này đã đ c th c hi n trong kho ng 13 tu n

Ngoài M và Canada, Nh t B n c ng là n c có nhi u công trình đ ng và sân bãi ng d ng BT L n n m 1999, Nh t đã có kho ng 1.400.000m2 đ ng

và 700.000m2sân bãi đ c thi công b ng công ngh BT L

BT L không nh ng đ c áp d ng cho xây d ng đ p, m t đ ng và sân bãi

mà còn áp d ng cho các d ng k t c u khác N m 1986 c u treo l n nh t th gi i Akashi đ c kh i công xây d ng t i Nh t B n Cây c u này n i li n đ o Honshu và

đ o Sikoku v i chi u dài nh p gi a hai tháp chính 1960m ây là công trình đã ng

d ng nhi u công ngh bê tông tiên ti n Móng hai tháp chính d i đáy bi n đ c đ

b ng bê tông dâng trong n c t o tr ng l c l n cho tr neo cáp, móng tr neo là

bê tông tr ng l c kh i l n và gi i pháp thi công b ng công ngh BT L đã đ c l a

ch n áp d ng Ph n n i tr neo cáp đ c thi công b ng công ngh bê tông t lèn

Có th th y r ng nh ng d ng k t c u bê tông có hình dáng không ph c t p và không có c t thép đ u có th thi công b ng công ngh BT L Kh i đ bê tông càng

l n, áp d ng công ngh này càng hi u qu [6]

1.3 Các h ng phát tri n BT L trên th gi i

T n m 1970, vi c thi t k đ p BT L đã và đang phát tri n theo các h ng chính:

- Bê tông đ m l n nghèo (hàm l ng ch t k t dính < 99kg/m3

) do USACE –

M phát tri n d a trên công ngh thi công đ t đ p

- Bê tông đ m l n có l ng CKD trung bình (hàm l ng ch t k t dính t 100 kg/m3 đ n 149 kg/m3

)

- Bê tông đ m l n giàu CKD (hàm l ng ch t k t dính >150kg/m3) đ c phát tri n Anh Vi c thi t k thành ph n BT L đ c c i ti n t bê tông th ng và vi c thi công d a vào công ngh thi công đ p đ t đ p

Ngoài ra còn m t h ng phát tri n BT L n a đó là h ng phát tri n RCD c a

Nh t B n, chuy n t đ p tr ng l c bê tông th ng sang s d ng BT L Theo h ng này, bê tông đ m l n có l ng ch t k t dính n m gi a lo i bê tông đ m l n có l ng

ch t k t dính trung bình và lo i bê tông đ m l n có l ng ch t k t dính cao

1.4 Nhu c u phát tri n và tình hình nghiên c u công ngh BT L trong n c

Trong m t vài n m tr l i đây n n kinh t n c ta đã có nh ng b c phát tri n đáng k nh có chính sách m c a c a nhà n c, nhi u công trình l n đang

đ c xây d ng đ phát tri n c s h t ng nh các công trình giao thông, công trình thu l i, thu đi n V xây d ng giao thông, d án đ ng H Chí Minh đ c thi t

k xây d ng v i 500km tr i m t b ng bê tông Các d án bê tông hoá đ ng v i hàng ngàn km c n tr i m t Bên c nh đó, đ đáp ng nhu c u ph t i đi n n ng cao trong giai đo n 2005 – 2015, T ng công ty đi n l c Vi t Nam (EVN) đã l p các d

án xây d ng m i 32 nhà máy đi n trong đó có 20 nhà máy thu đi n T n m 2003, EVN đã kh i công nhi u công trình thu đi n nh thu đi n AV ng (xây d ng trên đ a bàn t nh Qu ng Nam) có công su t l p máy 170MW kh i công tháng 8/2003, Pleikrông (Kontum) v i công su t l p máy 300MW (kh i công 2004), thu

đi n S n La (S n La) v i công su t l p máy 2400MW (kh i công n m 2005) n

n m 2006 Vi t nam đã có t ng c ng 29 đ p BT L, trong đó có 9 đ p đang thi công, đang thi t k 20 đ p: p Se San 4, đ p Bát Chát, B n V , ng Lai 3, ng Lai 4, Th ng ConTum, Nuoc Trong, Bac Ha, Binh Dien, Co Bi, Hua Na, Song Tranh 2, Lai Chau… Vi t nam đ ng th 5 trên Th gi i v BT L S l ng

đ pBT L cao trên 100m đ ng th 3 (Ch sau Trung Qu c và Nh t B n).Vì các công trình này đòi h i th i gian thi công ng n, c ng đ công tác g p 1,5 đ n 2 l n

so v i tr c đây nên gi i pháp xây d ng đ p dâng b ng bê tông tr ng l c thi công

b ng công ngh BT L đã đ c đ ngh l a ch n Do t tr c đó t i Vi t Nam,

BT L ch a t ng đ c áp d ng công trình nào nên đây là m t thách th c l n đ i

v i các l c l ng thi t k và thi công xây l p trong n c Vì v y nghiên c u ng

d ng công ngh BT L đ h giá thành công trình, đ y nhanh t c đ thi công s m phát huy hi u qu c a v n đ u t là công vi c c n thi t và có ý ngh a to l n, giúp cho s thu hút v n đ u t c a các nhà đ u t trong và ngoài n c

Theo s li u th ng kê, Vi t Nam hàng tr m các công trình xây d ng s

d ng kho ng 8 đ n 10 tri u m3 bê tông t ng đ ng 6.000 t đ ng c tính 15%

kh i l ng này là các công trình đ p và đ ng thì vi c s d ng công ngh BT L

c kho ng 1,2 tri u m3đ n 1,5 tri u m3

T nh ng nhu c u th c t đó nhi u c quan khoa h c trong n c nh các

Vi n nghiên c u (Vi n KHCN Xây d ng, Vi n KH Thu L i), các tr ng i h c (Tr ng HXD, Giao thông, Thu l i), các Công ty t v n – thi t k (T v n Xây

d ng i n I, T v n Xây d ng Thu l i I) đã có nh ng c g ng trong vi c nghiên

c u công ngh này

M t đ ng BT L: Cho t i nay, Vi t Nam vi c ng d ng BT L làm

đ ng m i ch đ c Vi n KHCN Xây d ng – B Xây d ng nghiên c u và thi công

th nghi m làm đ ng giao thông ch t l ng cao: G n 2000m2

m t đ ng đã đ c thi công th nghi m t i th xã B c Ninh n m 2001, chi u dày m t đ ng t 16 – 20cm, thi công b ng các thi t b thi công đ ng asphalta Trong đó có kho ng 150m2 đ c nghiên c u thi công r i bê tông b ng th công, lu lèn b ng các thi t b

nh , đ n gi n đ áp làm đ ng ph c v công tác thi công nh ng do khuôn kh

ch ng trình có h n nên vi c nghiên c u công ngh BT L áp d ng làm đ ng

ph c v công tác thi công m i ch là th nghi m, ch a đ c tri n khai ng d ng Trong tình hình kinh t suy thoái nh hi n nay, làm m t đ ng BT L là m t gi i pháp kích c u mà ng và nhà n c ta khuy n khích M t trong nh ng thu n l i khi xây d ng đ ng BT L là kh i l ng xi m ng s n xu t trong n c khá d i dào, ngu n ph gia khoáng (tro bay) c ng đã có ngu n cung c p trong n c Vì v y, gi i pháp s d ng xi m ng làm đ ng không ch thúc đ y ngành xi m ng trong n c phát tri n, t o vi c làm cho ng i lao đ ng mà còn gi m nh p siêu, hi n hàng n m

Vi t Nam ph i nh p kh u hàng tr m t n nh a đ ng v i giá hi n t i là 500 - 600

USD/t n, góp ph n hi n th c hoá các gi i pháp kích c u c a Chính ph trong giai

đo n hi n nay Bên c nh đó, n u ti p nh n và tri n khai công ngh m t đ ng

BT L s t n d ng đ c trang thi t b , máy móc công ngh làm đ ng truy n th ng

hi n có, các chuyên gia, k s trong và ngoài n c đã và đang nghiên c u công ngh t i các công trình Vi t Nam, hi n t i đã thành công t i công trình đ ng n i

t Ninh Bình đ n Nam nh c a t p đoàn Bình Minh C n có ch tr ng khuy n khích thi t k và xây d ng m t đ ng BT L theo h ng s d ng cho m t đ ng ô

tô, đ ng t m thi công… có t c đ thi t k ≤ 60 km/h, Có th nói, làm m t đ ng

BT L m t m i tên, trúng nhi u đích

Nh v y công vi c nghiên c u BT L s d ng các ngu n nguyên li u s n có

t i đ a ph ng đ s d ng làm đ ng ph c v công tác thi công là c n thi t đ ng

d ng vào d án làm đ ng ph c v công tác thi công

1.5 Các quan đi m và ph ng pháp thi t k thành ph n BT L

M c tiêu c b n c a vi c thi t k thành ph n bê tông là đ a ra đ c thành

ph n bê tông tho mãn tính ch t đ c yêu c u, có kh n ng đ m ch t đ c b ng xe

lu và giá thành r nh t

Các tính ch t v t lý mong mu n c a bê tông đ m l n ph thu c vào ch c

n ng, v trí c a k t c u thi t k i v i đ p bê tông nghèo thì bê tông m t th ng

l u ph i có tính ch ng th m, bê tông lõi ph i có c ng đ nén, c t C ng đ nén

đ c c n c vào tính toán sao cho k t c u ph i đ m b o an toàn

Trong quá trình phát tri n công ngh bê tông đ m l n, có hai quan đi m lý thuy t v thi t k thành ph n bê tông cùng t n t i Chúng đ c g i là lý thuy t đ t hay đ a k thu t ( KT) và lý thuy t bê tông Trên th c t , không có ranh gi i rõ ràng cho hai lo i lý thuy t này V c b n, h n h p bê tông đ c thi t k theo quan

đi m bê tông có tính công tác (xác đ nh b ng máy rung lèn Vebe) t t h n HHBT

đ c thi t k theo quan đi m KT, song c hai cách đ u d a trên HHBT không có

đ s t

B ng 1.1: So sánh hai quan đi m thi t k khác nhau

- Cao h n 1,4MPa

- Ph thu c ch y u vào hàm l ng h XM

u đ h n h p có đ đ c ch c cao nh t b ng thí nghi m lèn t ng x ng v i lèn th c

t t i hi n tr ng V i ph ng pháp thi t k d a trên quan đi m này, các l r ng

gi a các h t c t li u nói chung không đ c l p đ y b i h xi m ng sau khi lèn

Nguyên lý lèn đ c phát tri n b i Proctor r t s m, t n m 1930 – 1940 và

đ c áp d ng đ thi t k thành ph n bê tông đ m l n theo quan đi m KT Proctor

đã ch ra r ng v i m t n ng l ng lèn xác đ nh, t n t i m t giá tr đ m t i u đ cho h n h p đ c lèn ch t t i đa (KLTT khô r t l n) Khi t ng n ng l ng lèn, h

s lèn ch t t ng lên trong khi đ m t i u t ng ng gi m đi

D a trên nguyên lý này, kh i l ng th tích khô c a h n h p bê tông đ m

l n đ c s d ng nh m t ch s đ thi t k thành ph n bê tông đ m l n theo quan

đi m KT, kh i l ng th tích khô là kh i l ng khô c a ph n r n trên m t đ n v

th tích v t li u, kh i l ng th tích khô đ c l p v i hàm l ng n c và đ c tính toán t kh i l ng th tích t theo (1-1):

(1-1)

Trong đó: γd: kh i l ng th tích khô, kg/m3

γw: kh i l ng th tích t, kg/m3

w: đ m, %

Có hai ph ng pháp thi t k thành ph n bê tông theo quan đi m đ a k thu t

đ c hình thành là ph ng pháp bê tông nghèo và ph ng pháp KT đ n gi n hoá

1.5.2 Theo quan đi m bê tông:

Thành ph n BT L đ c l a ch n d a trên quan h c ng đ nén và m t s tính ch t khác Quan đi m bê tông cho r ng l ng h xi m ng c n v a đ đ l p

đ y kho ng tr ng gi a các h t c t li u đ h n h p bê tông sau khi lèn ch t có đ

r ng nh nh t

Các ph ng pháp thi t k thành ph n BT L theo quan đI m bê tông:

- Ph ng pháp giàu h CKD – C c Khai hoang M (USBR)

- Ph ng pháp thi t k BT L – Hi p h i các k s quân đ i m 2-2006)

l n trong vi c xây d ng các công trình đ p thu đi n và m t s công trình m t

đ ng giao thông và sân bãi trên th gi i Các v t li u ch y u ch t o BT L nh

xi m ng và c t li u v c b n t ng t nh bê tông th ng Khác bi t là ph i có trong thành ph n ph gia khoáng (20-70%) Ph gia khoáng đ c dùng tu theo nguyên li u c a t ng n c, nh ng ph bi n h n c là tro x nhi t đi n và puz lan

- V ph ng pháp thi t k thành ph n BT L: các qu c gia s d ng nhi u

BT L nh M , Canada, Trung Qu c, Nh t B n và đã xây d ng ph ng pháp thi t

k thành ph n BT L c a riêng mình i m chung c a ph ng pháp c a các n c là xây d ng th c nghi m tr c m t s quan h , t đó tính ra thành ph n và thí nghi m

ki m tra

- Khi nghiên c u tính ch t c a BT L c n chú tr ng đ n các tính ch t nh : Tính công tác (đ c ng Vebe, th i gian ninh k t), h s lèn ch t c a h n h p

BT L, c ng đ kháng kéo, c ng đ kháng nén, đ co, kh n ng ch ng th m

n c, mô đun đàn h i và đ c bi t quan tr ng là nhi t đ bên trong kh i đ c a

BT L Các tính ch t này đ c hình thành khác nhau theo đi u ki n v t li u ch t o

và môi tr ng khí h u c a t ng n c Các thí nghi m đ m nén và tính công tác c a HHBT đòi h i thi t b , ph ng pháp thí nghi m chuyên d ng

- Trong nh ng n m t i, nhi u công trình thu l i, thu đi n, đ ng giao thông và đ c bi t là các d án đ ng ph c v công tác thi công s tìm đ c hi u

qu khi áp d ng công ngh BT L

- Ti m n ng nguyên li u c a các đ a ph ng Vi t Nam đ ch t o BT L

t ng đ i s n Vi c áp d ng công ngh BT L làm đ ng đ ng ph c v công tác thi công, t n d ng các thi t b thi công s n có là kh thi cao Vì v y, công ngh

BT L s d ng làm đ ng t m thi công có tri n v ng ng d ng l n trong n c

- Trong ch ng sau ti n hành nghiên c u l a ch n nguyên v t li u và

ph ng pháp nghiên c u, đ xu t đ c than ph n c p ph i và quy lu t nh h ng

c a m t s thông s đ n các tính ch t c a BT L

CH NG 2: V T LI U S D NG VÀ PH NG PHÁP NGHIÊN C U 2.1 Nguyên v t l u s d ng

Nh đ i v i các lo i h n h p bê tông khác, vi c l a ch n ngu n v t li u

c ng là m t trong nh ng y u t quan tr ng nh h ng t i giá thành và ch t l ng

c a bê tông đ m l n Vi c s d ng bê tông đ m l n xu t phát t đòi h i ph i bi n

đ i th tích d n đ n hi n t ng n t n các công trình bê tông kh i l n Do v y mà tính ch t và yêu c u v t li u cho bê tông đ m l n c ng gi ng nh đ i v i bê tông

th ng Ngoài các v t li u truy n th ng nh n c, c t li u thô, c t li u m n, xi

m ng thì m t hàm l ng l n h t m n đ c b xung đóng vai trò là m t ch t ph gia

c i thi n đi u ki n bê tông và đ m b o s liên t c cho c p ph i Nh v y bê tông

đ m l n m t hàm l ng h t m n t n t i trong c t li u cho quá trình gia công ch t o

s đ c t n d ng mà không c n chi phí đ lo i b và c n thi t ph i đ a thêm vào

m t l ng ch t l ng đ n m n n a M t nguyên t c c a vi c thi t k thành ph n bê tông kh i l n là cung c p m t l ng c t li u t i đa và l ng ch t k t dính t i thi u trong khi v n phát tri n d c các đ c tính yêu c u Vì v y mà giá thành c a bê tông

đ m l n s th p đi nh l ng xi m ng s d ng th p và chi phí đ gia công c t li u

t nhiên ít

Vi c nghiên c u ch t o bê tông đ m l n s d ng làm đ ng t m thi công

đ t ra m c tiêu chính là ch n nguyên li u và xây d ng thông s ph c v thi t k thành ph n BT L, nghiên c u các tính ch t c a BT L trong đi u ki n Vi t Nam và

th nghi m công ngh thi công BT L v i đi u ki n thi t b Vi t Nam nên các v t

Bê tông đ m l n có th đ c làm ra v i b t k lo i xi m ng c b n nào ho c

v i s k t h p xi m ng và ph gia khoáng i v i bê tông đ m l n có yêu c u

ch ng n mòn hoá h c thì ph i l a ch n s d ng xi m ng có đ c tính chuyên dùng Ngoài vi c s d ng xi m ng ph i đ m b o yêu c u thi t k đ t ra nh c ng đ và

i v i BT L cho m t đ ng có th dùng các lo i xi m ng poocl ng thông

th ng hay xi m ng poocl ng h n h p S l a ch n lo i xi m ng ph thu c vào

c ng đ yêu c u tu i thi t k c a bê tông

T c đ phát tri n c ng đ c a các lo i xi m ng có nhi t thu hoá th p

th ng th p h n so v i các lo i xi m ng thông th ng trong th i k đ u c a quá trình r n ch c Nh ng sau 90 ngày c ng đ l i phát tri n cao h n so v i khi dùng

xi m ng poocl ng th ng

Vi c l a ch n lo i xi m ng cho BT L không nh ng ph thu c vào d ng k t

c u (đ ng hay đ p) mà còn ph thu c vào môi tr ng, đi u ki n làm vi c c a k t

c u Trong m t s tr ng h p c n ph i đ phòng các ph n ng có h i cho bê tông

nh ph n ng ki m silíc, n mòn sunphát

Hi n nay, xi m ng s d ng thông d ng nh t cho BT L làm đ ng là lo i xi

m ng poóc l ng PC40 Nên đ tài đã ch n lo i xim ng đ nghiên c u là xim ng PC40 Kim nh Có các tính ch t c lý đ c cho trong B ng 2.1:

B ng 2.1: Các tính ch t c lý c a xi m ng PC40 Kim nh

STT Tên ch tiêu n v K t

qu

TCVN 2682:2009

21

-

≥ 40

TCVN 2682:2009

Nh n xét: K t qu thí nghi m cho th y các ch tiêu ch t l ng c a xi m ng PC40 Kim nh th a mãn tiêu chu n TCVN 2682:2009, đ t yêu c u đ ch t o bê tông đ m l n

2.1.2 C t li u:

Trong h n h p bê tông đ m l n c t li u chi m kho ng 75÷85% th tích B i

v y nó nh h ng đ n tính ch t c a h n h p bê tông và bê tông đã đóng r n S l a

ch n c t li u là nhân t quan tr ng nh h ng đ n ch t l ng và đ c tính c a bê tông đ m l n N u s l a ch n là thích h p s mang l i hi u qu kinh t l n h n và

tu i th c a k t c u s dài h n Trong h n h p c a bê tông đ m l n ch a đông k t thì tính ch t c a v t li u nh h ng đ n tính công tác c a h n h p, kh n ng phân

t ng, m c đ t đ c đ đ m ch t t i u d i tác đ ng đ m l n rung khi thi công

hi n tr ng ho c nh h ng đ n ch s th i gian đ m ch t t i u c a m u thí nghi m trong phòng thí nghi m hay ch s Vebe c a h n h p bê tông đ m l n M t khác nó còn nh h ng đ n c ng đ , mô đun đàn h i, nhi t trong bê tông và tu i

th c a bê tông đ m l n khi đã r n ch c Kh n ng bi n đ i c a c t li u trong thi công nh h ng đ n yêu c u xi m ng và n c, nh ng th mà đ n l t l i nh

h ng đ n c ng đ và tính đàn h i

C t li u dùng trong bê tông đ m l n bao g m c c t li u m n (nh h n sàng 5mm) và đ c bi t là các h t m n là thành ph n không th thi u đ c trong bê tông

đ m l n, nó có nhi m v l p đ y các l r ng do s thi u h t xi m ng t o ra

C t li u m n có th dùng cát t nhiên, cát đã qua gia công ch t o ho c c 2

lo i S ph i h p c a c t li u thô và m n sao cho ph i t o ra m t h n h p c t li u có

m t đ cao nh t

i v i bê tông đ m l n ch t l ng cao, các c p h t c a c t li u thô và m n

ph i liên t c, đ b n và ch t l ng m i lo i ph i đ m b o v tính ch t v t lý theo tiêu chu n ASTM C33 Tr ng h p yêu c u th p h n, bê tông đ m l n thích h p có

th s n xu t b ng s t s d ng các ngu n c t li u c a ASTM ho c các khuy n ngh c a ACI cho c t li u bê tông mi n là đáp ng đ c yêu c u thi t k

Nh trong bê tông truy n th ng, c t li u thô dùng trong bê tông đ m l n g m

đá d m, s i không nghi n, s i nghi n ho c s k t h p gi a chúng Bê tông đ m l n

s d ng s i không nghi n th ng dùng ít n c đ đ t đ c tính yêu c u h n là s

d ng s i nghi n ho c đá nghi n S d ng s i nghi n ho c đá nghi n c n ph i t ng

m c đ đ m ch t l n h n, ít b phân t ng, n đ nh trong quá trình rung đ m và

th ng có c ng đ u n, kéo cao h n do tính ch t b m t c a nó t o nên Nh ng

s i hay đá nghi n dùng trong bê tông đ m l n c n h n ch hàm l ng h t thoi d t,

h t hình kim do các lo i h t này có th b v d p d i tác d ng c a l c lu lèn

C t li u s d ng trong bê tông đ m l n trên c s nên s d ng tri t đ lo i

c t li u t nhiên Do đó, nên s d ng lo i c t li u t nhiên gia công ít n u có th

nh ng n c mà s xu t hi n bê tông đ m l n t nh ng n m 70 thì c t li u max s

d ng đã lên đ n 9 inch (230mm) tuy nhiên c t li u c 3 inch (76mm) đ c s d ng

r t ph bi n nh t Khi s d ng bê tông đ m l n ti t ki m v chi phí v t li u do s

d ng nhi u lo i c t li u l n h n th ng không đ đ bù đ p đ c t ng chi phí v

th i gian tr n và các chi phí đ kh c ph c v n đ m t đ ng nh t do s d ng nhi u

lo i c t li u thô h n Tuy nhiên, s d ng c t li u có nhi u c h t thô thì t di n s

gi m, yêu c u v n c gi m, d n t i h n h p đ t đ đ c ch c cao Còn v i bê tông

s d ng nhi u c h t nh có th ph i yêu c u l c đ m nén nhi u h n đ tránh hi n

t ng phân t ng ng kính l n nh t c a c t li u ít nh h ng đ n đ dày c a l p

bê tông đ (vì th ng l p đ có chi u dày l n h n 3 l n c t li u c t i đa)

Lý thuy t và th c t đã ch ng minh v i vi c s d ng l n nh t l ng c t li u

s mang l i hi u qu kinh t và k thu t do gi m đ c hàm l ng h k t dính nên

t ng đ c kh i l ng th tích c a bê tông đ m l n và gi m đ c ng su t nhi t Tuy nhiên, đ c tr ng c a h n h p bê tông đ m l n là đ d o không nh bê tông

th ng do v y s phân t c t li u là m t v n đ quan tr ng Theo nguyên t c thì

ph i gi m đ n m c t i thi u s phân t trong quá trình v n chuy n và đ bê tông

N u xu t hi n s phân t , nên áp d ng các bi n pháp đ phân tán các h t trong bê tông đ m l n ch a đ m Hay có th áp d ng các bi n pháp phân lo i riêng t ng lo i

c t li u r i ch a vào t ng kho và chúng đ c cân đong theo đúng c p ph i quy đ nh

tr c khi đ a vào máy tr n nh m t o ra s n đ nh c p ph i cho h n h p bê tông

đ m l n trong su t quá trình thi công c ng nh tránh đ c hi n t ng phân t trong quá trình v n chuy n và d tr c t li u i v i bê tông đ m l n do đòi h i c ng

đ không cao l m do v y y u t c n thi t c a c t li u thô thông th ng là đ t yêu

c u, theo tiêu chu n thì thông th ng c ng đ đá c t li u c n l n h n 1.5÷2 l n

c ng đ bê tông c n thi t k

C p ph i c t li u cho t ng lo i bê tông đ m l n khác nhau bi n đ i r t l n S

bi n đ i v c p ph i c t li u c a h n h p nh h ng tr c ti p đ n đ c tính c a bê tông

đ m l n Tính công tác c a h n h p bê tông có th đ t đ c b ng cách phân tích c t

li u ra thành các nhóm và tái ph i h p theo các t l đ nh s n Tuy nhiên lo i bê tông này th ng s d ng m t c p ph i bao g m đ các c p h t C p ph i c t li u thô (đá) theo tiêu chu n c a M B ng 2.2:

B ng 2.2: C p ph i h t t i u c a c t li u thô [6]

Kích th c sàng

(mm)

Ph n tr m l t sàng 4.75-75mm 4.75-37.5mm 4.15-19mm

0 10

M c đích nghiên c u c a đ tài là ch t o BT L làm đ ng t m thi công do

đó h ng nghiên c u v c t li u s d ng đ ch t o bê tông là các lo i c t li u s n

có t i đ a ph ng:

- i v i c t li u l n: Do đi u ki n h n ch tác gi không l y đ c lo i đá

t i công trình, nên đã s d ng lo i đá có t i phòng thí nghi m có thành ph n t ng

t lo i đá t i công trình là đá m i gia công đ p nh ch a qua sàng tuy n (đá d m)

có kích th c h t t <0.14mm đ n Dmax = 25 t i các m gia công khai thác đá th công thu c t nh Hà Nam

- i v i c t li u m n: S d ng cát đen Sông H ng đ b sung vào c t li u

4 hút n c bão hoà % 1.1 ASTM C128 -91

Hình 2.2: Bi u đ thành ph n h t c a cát đen Sông H ng, áp vào bi u

đ yêu c u thành ph n h t c a BT L làm đ ng theo ACI 325-10R

Nh n xét: Cát đen Sông H ng là lo i cát h t m n, hàm l ng h t nh h n 0.075 chi m t l khá l n là 8.05% Khi nghiên c u, hàm l ng này s đ c b sung vào thành ph n h t m n yêu c u đ i v i c p ph i h t c a bê tông làm đ ng theo ACI 325-10R (3-10%) mà c t li u thông th ng khó đáp ng đ c

2.1.2.2 á d m:

Có ngu n g c t các m gia công khai thác đá th công thu c t nh Hà Nam

5 nén d p xi lanh (tr ng thái khô) % 5,38 -

6 nén d p xi lanh (tr ng thái bão hòa

h n hàm l ng than ch a cháy (xác đ nh b ng l ng m t khi nung) Nhi u nghiên

c u đã ch ra r ng tro ho c x có hàm l ng than ch a cháy cao gây b t l i cho

c ng đ bê tông tu i dài ngày M t s nghiên c u khác c ng k t lu n r ng hàm

l ng than ch a cháy càng cao thì càng làm gi m l ng cu n khí trong h n h p bê tông V i t l than ch a cháy h n 5% có th làm m t tác d ng c a ph gia cu n khí và làm nh h ng x u t i đ b n b ng giá c a bê tông (đ i v i vùng khí h u

l nh) Theo ASTM C618-97, hàm l ng MKN trong ho t tính lo i F đ c quy đ nh

t i đa là 6%, trong m t s tr ng h p hàm l ng than ch a cháy có th t i 12% Khi đó c n ph i có thí nghi m ki m tra đ b n c a bê tông

Tu thu c t ng công trình, hàm l ng ph gia khoáng s d ng vào BT L có

th t 20% đ n 70% so v i t ng l ng CKD

2.1.3.1 Tính ch t c a ph gia khoáng

V i BT L làm đ ng ph c v công tác thi công có th s d ng ph gia khoáng là tro bay, b t đá Lo i ph gia khoáng đ c nghiên c u trong lu n v n này là tro tuy n Ph L i (TTPL), đ i di n cho nhóm ph th i công nghi p, có tính

ch t đ a ra B ng 2.8:B ng 2.9:B ng 2.10:

B ng 2.8: Thành ph n hoá h c c a tro tuy n Ph L i

Các ôxit MgO SO3 SiO2 Fe2O3 AL2O3 CaO Na2O K2O MKN m Hàm

- tu i 7 ngày

- tu i 28 ngày

79,2 81,8

Min 75 Min 75

i v i BT L, vi c s d ng ph gia khoáng có tác d ng b sung l ng h t

mn cho BT L, c i thi n tính d thi công lu lèn

Lo i ph gia khoáng đ c nghiên c u trong lu n này là tro tuy n Ph L i (TTPL), đ i di n cho nhóm ph th i công nghi p

Ho t tính pugi lan c a TTPL:

l a ch n s b l ng dùng TTPL, ti n hành thí nghi m c ng đ c a CKD đ c t o b i xi m ng PC40 Kim nh và TTPL k t h p v i nhau theo các t

l PGK/(PGK+XM) t 0% đ n 50% theo TCVN 6016:95

0 10 20 30 40 50

Hình 2.4: Quan h gi a c ng đ CKD và t l dùng PGK

Các công trình BT L trên th gi i th ng s d ng các lo i ph gia: ph gia

d o hoá - gi m n c (lo i A), gi m n c và kéo dài th i gian đông k t (lo i D) theo CRD C871 và ASTM C494 và m t s lo i ph gia cu n khí Trên th c t , t i m t vài công trình, vi c s d ng ph gia hoá d o và d o hoá ch m đông k t đã cho th y hi u

qu k thu t trong công tác thi công BT L Vi c s d ng các lo i ph gia này làm

t ng tính thi công lu lèn và kéo dài th i gian thi công làm cho kh n ng bám dính và

đ ch ng th m vùng ti p giáp gi a các l p bê tông đ c t ng c ng Tuy nhiên đ i

v i HHBT khô nh BT L, đ đ t đ c hi u qu c a ph gia hoá d o – gi m n c, t

l dùng ph gia c n ph i t ng cao h n m t vài l n so v i t l dùng trong bê tông

th ng Vì v y vi c s d ng ph gia gi m n c v i t l cao có th làm t ng đáng k giá thành BT L Khi l a ch n lo i và l ng dùng ph gia gi m n c – kéo dài th i gian đông k t trong BT L c n cân nh c l i ích k thu t và kinh t

i v i nh ng vùng có b ng giá, vi c s d ng ph gia cu n khí đ nâng cao

đ b n c a bê tông khi ch u tác d ng c a các chu k đóng b ng và tan b ng là yêu

c u c n thi t Ngoài ra vi c s d ng ph gia cu n khí c ng đem l i nâng cao đ linh

đ ng, c i thi n tính d lu lèn cho HH BT L C ng nh ph gia gi m n c, t l dùng ph gia cu n khí trong BT L c n m c cao h n m t vài l n so v i bê tông

th ng Hi u qu s d ng ph gia cu n khí ph thu c vào hàm l ng n c s d ng trong HHBT, thành ph n h t m n, tính ch t c a PGK

Do BT L có l ng dùng n c ít và đ c bi t đ i v i BTDL làm đ ng thì b

m t bê tông (m t thoáng) ti p xúc v i môi tr ng l n nên l ng n c s bay h i nhanh, làm nh h ng đ n tính công tác c a HHBT trong quá trình thi công, Do đó nên s d ng ph gia ch m đông k t đ đ m b o tính công tác c a HH BT L trong quá trình thi công t i hi n tr ng

Ph gia hóa h c đ c s d ng trong đ tài này là lo i ph gia hóa d o

th ng, kéo dài th i gian đông k t c a bê tông Sikament R4 có ch t l ng th a mãn tiêu chu n ASTM C494 lo i D Kh i l ng th tích 1,14 kg/m3

2.2 Ph ng pháp nghiên c u

tài s d ng các ph ng pháp th c nghi m k t h p v i các k t qu nghiên

c u đ tài trong n c c ng nh th gi i đ nghiên c u

S d ng các tiêu chu n TCVN, ASTM, TCN… thi t b thí nghi m ph c p nhi u n c trên th gi i đ xây d ng quy trình thí nghi m C th nh sau:

- Nghiên c u ch n t l ph gia khoáng, xác đ nh thông s ph c v thi t k thành ph n bê tông đ m l n đ c ti n hành thí nghi m trong phòng trên c s áp

d ng các tiêu chu n (ch d n k thu t) và ph ng pháp thí nghi m c a n c ngoài

và các thi t b thí nghi m cho bê tông đ m l n có t i Vi n Khoa H c Th y L i

- Nghiên c u xác đ nh tính ch t c lý c a BT L trong đi u ki n khí h u Vi t Nam d a trên các tiêu chu n Vi t Nam ho c c a M hi n hành

- Th nghi m t i hi n tr ng có s d ng thi t b lu lèn dùng cho bê tông nh a

nh m ki m ch ng k t qu thi công th c t , l p quy trình công ngh thi công BT L, xác đ nh h s chuy n đ i k t qu thí nghi m trong phòng và hi n tr ng

2.2.1 Ph ng pháp lèn ch t khi đúc m u BT L trong phòng thí nghi m

Hi n nay các n c trên th gi i s d ng nhi u ph ng pháp lèn ch t đ đúc

ph vào đ m trong th i gian b ng th i gian vebe c a BT L Sau đó dùng que ch c

c o l p h trên m t t o nhám và ti p t c đ l p h n h p bê tông ti p theo lên và l i

ti p t c đ m Cho đ n l p cu i cùng ph i s d ng khuôn ph đ có th đ bê tông

vào dao cho đ đ đ m ch t m u