Công nghệ Bê Tông Đầm Lăn

Công nghệ BTĐL hay bê tông lu lèn “Roller Compacted Concrete”, viết tắt là RCC là loại công nghệ sử dụng các loại vật liệu tương tự như bê tông truyền thống nhưng khô không có độ sụt, đư

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ

SỬ DỤNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ

1 GIỚI THIỆU CHUYÊN ĐỀ

1.1 Giới thiệu

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế thị trường, xây dựng ở Việt Nam ngày càng phát triển Theo đó có rất nhiều các công nghệ thi công mới cũng được thâm nhập vào Việt Nam trong quá trình hội nhập kinh tế quốc tế của đất nước Các nhà nghiên cứu vật liệu xây dựng qua nghiên cứu nhận thấy rằng lượng nước (N) cần cho quá trình thủy hóa xi măng (X) trong bê tông thấp hơn so với lượng nước được trộn vào hỗn hợp

bê tông truyền thống Mặt khác, cường độ bê tông tỷ lệ thuận với tỷ lệ N X vậy nếu giảm lượng nước trộn thì có thể giảm được lượng xi măng mà cường độ bê tông vẫn không đổi Vì lượng nước trộn giảm xuống nên bê tông rất khô, muốn đầm phải sử dụng máy đầm rung thay vì đầm dùi như

bê tông truyền thống Từ những vấn đề trên, công nghệ bê tông đầm lăn (BTĐL) ra đời

Công nghệ BTĐL hay bê tông lu lèn (“Roller Compacted Concrete”, viết tắt là RCC) là loại công nghệ sử dụng các loại vật liệu tương tự như bê tông truyền thống nhưng khô (không có độ sụt), được làm chặt bằng thiết

bị rung lèn từ mặt ngoài (lu rung) Công nghệ này thích hợp sử dụng cho các công trình bê tông khối lớn, không sử dụng cốt thép và có hình dáng không phức tạp như lõi đập, đê quai đập, mặt đường, sân bãi việc sử dụng hỗn hợp bê tông khô và đầm lèn bằng bằng lu rung giúp cho thi công nhanh chóng, rẻ hơn so với dùng công nghệ thi công bê tông truyền thống

1.2 Ưu điểm

− Lượng xi măng dùng cho hỗn hợp bê tông thấp, có thể sử dụng một

số phế thải hoặc sản phẩm phụ của các ngành công nghiệp khác giúp hạ giá thành vật liệu Phương pháp thi công không phức tạp, tương tự như thi công bê tông nhựa (asphalt)

− Thời gian cần thiết để khối bê tông đạt cường độ ngắn, sớm đưa công trình vào khai thác sử dụng

− Thi công với tốc độ cao giúp rút ngắn thời gian thi công nhờ đó

giảm được tổng chi phí đầu tư

− Tuổi thọ cao, nếu thi công tốt có thể sử dụng được từ 40-60 năm do

độ hao mòn rất thấp

− Công tác duy tu, sửa chữa ít và đơn giản hơn so với mặt đường

nhựa

1.3 Hạn chế

− Cần có hệ thống kiểm tra chất lượng, tính đồng nhất nghiêm ngặt

− Khó thi công trong các vùng hẹp như: hành lang, vùng có cốt thép hoặc vùng không liên tục

− Khó thi công trong điều kiện nắng nóng, mưa nhiều

1.4 Phạm vi áp dụng

Sử dụng làm mặt cho hầu hết các loại đường như: đường quốc lộ, tỉnh lộ, đường nội bộ, đường nông thôn (thích hợp cho khu vực đồng bằng sông Cửu Long); sử dụng làm lớp móng cho đường cấp cao, đường cao tốc, đường sân bay và đường BTN asphalt

Ở Việt Nam, nhiều công trình thủy điện sử dụng BTĐL để xây dựng các đập hồ chứa (thủy điện Sơn La, Định Bình, ); một số công trình đường đang thử nghiệm

1.5 Công trình điển hình

2km đường giao thông nông thôn xã Tam Hiệp, H.Châu Thành,T.Tiền Giang

2 NỘI DUNG CÔNG NGHỆ

2.1 VẬT LIỆU

2.1.1 Xi măng

Đối với BTĐL cho mặt đường có thể dùng các loại xi măng như

xi măng dùng cho kết cấu thông thường khác, chẳng hạn như: xi măng pooc lăng-puzolan (theo TCVN 4033-95), xi măng hỗn hợp xỉ lò cao (theo TCVN 6260-1999) hay xi măng ít tỏa nhiệt (theo TCVN6069-95)

Hỗn hợp bê tông đầm lăn có lượng dùng xi măng và nước trộn thấp, một phần xi măng đã được thay thế bằng phụ gia khoáng nghiền mịn,

do vậy đã làm cho nhiệt thủy hóa của xi măng trong khối BTĐL giảm đi đáng kể Tuy vậy, vẫn phải nghiên cứu tính toán lượng dùng chất kết dính hợp lý để đảm bảo cường độ, độ bền và các tính chất cơ lý khác của sản phẩm BTĐL sau khi đông cứng phù hợp với yêu cầu của thiết kế đề ra

2.1.2 Nước

Nước trộn bê tông phải là nước sạch, hàm lượng tạp chất không được vượt quá giới hạn cho phép làm ảnh hưởng đến quá trình đông kết của

bê tông và vữa cũng như làm giảm độ bền của kết cấu bê tông và vữa trong quá trình sử dụng Nước trộn bê tông phải thỏa mãn các yêu cầu sau: không lẫn dầu mỡ, tạp chất hữu cơ, độ pH dao động từ 4-12,5, và phải thỏa mãn các yêu cầu theo TCVN 4506:2012

2.1.3 Cốt liệu thô

Đối với BTĐL cho mặt đường, chỉ nên sử dụng cốt liệu có Dmax 20-150mm Tuy nhiên, Việc sử dụng cốt liệu có Dmax lớn tuy có giảm giá thành vật liệu chế tạo bê tông lại đẩy cao chi phí trộn và vận chuyển hỗn hợp bê tông Vì vậy, khi thiết kế cấp phối cốt liệu cần cân nhắc kỹ về các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật Ở Việt Nam, cốt liệu thô được dùng có

Dmax=50mm và tuân thủ các quy định theo TCVN 7570-2006

2.1.4 Cốt liệu mịn

Cát sử dụng cho bê tông đầm lăn có thể là cát được khai thác từ thiên nhiên (theo TCVN 7570-2006) hoặc cát nghiền từ đá (theo TCVN 9205-2012) hay hỗn hợp cát tự nhiên và cát nghiền Khi hàm lượng hạt của cốt liệu mịn (<0,075mm) tăng thì độ đầm chặt và độ chống thấm của hỗn hợp BTĐL cũng được tăng lên Mô đun độ lớn của cát khoảng từ 2,2-3,3

2.1.5 Phụ gia khoáng

Việc sử dụng các PGK mịn cho bê tông khối lớn giúp giảm giá thành, cải thiện tính công tác của hỗn hợp bê tông công nghệ đầm lăn PGK

sử dụng cho BTĐL phải có hoạt tính cao, nó có thể là tro bay (flyash), xỉ lò cao (slag), puzolan tự nhiên, tro núi lửa hoặc các nguyên liệu khác của núi lửa Thành phần hóa học chủ yếu của PGK là SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO

Tổng khối lượng PGK các loại (kể cả khối lượng đã có trong xi măng pooc lăng hỗn hợp) so với khối lượng xi măng pooc lăng sử dụng cho BTDDL không nên vượt quá 30%

2.1.6 Phụ gia hóa học

Các công trình BTĐL thường sử dụng các loại phụ gia: Phụ gia dẻo hóa-giảm nước, giảm nước và kéo thời gian đông kết và một số loại phụ gia cuốn khí Trên thực tế, giảm nước và kéo dài thời gian đông kết làm tăng tính dễ thi công lu lèn và kéo dài thời gian thi công làm cho khả năng bám dính và độ chống thấm vùng tiếp giáp giữa các lớp bê tông được tăng cường Việc lựa chọn loại và tỷ lệ dùng phụ gia hóa học thường căn

cứ vào kết quả thí nghiệm với các vật liệu XM, PGK, cốt liệu cụ thể Tuy nhiên, phụ gia hóa học phải lựa chọn theo TCVN 8826-2011

2.1.7 Vật liệu chèn khe

Đối với mặt đường bê tông xi măng nói chung và với mặt đường BTĐL nói riêng cần thiết kế các khe dọc (khi từ hai vệt rải trở lên), khe co, khe giãn để tránh hiện tượng nứt do ứng suất nhiệt gây ra

Vật liệu chèn khe là Mastic loại rót nóng, thảo mãn các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật để đảm bảo dính tốt với thành tấm BTĐL, đảm bảo có tính đàn hồi cao, không tan trong nước, không thấm nước, ổn định nhiệt và bền Mastic chèn khe loại rót nóng phải có các chỉ tiêu phù hợp với yêu cầu AASHTO M301 hoặc ASTM D3405

2.2 YÊU CẦU VỀ CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ

Các chỉ tiêu cơ lý của BTĐL thay đổi, phát triển theo thời gian và có ảnh hưởng lớn đến khả năng làm việc của khối BTĐL sau khi đông kết Để xác định tiến độ thi công hợp lý, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và tăng hiệu quả trong xây dựng công trình cần nghiên cứu diễn biến các chỉ tiêu cơ lý ban đầu của khối BTĐL

Diễn biến quá trình phát triển cường độ kéo, nén và biến dạng của BTĐL có ảnh hưởng rất lớn đến tiến độ thi công Vì vậy, việc nghiên cứu diễn biến quá trình phát triển cường độ của BTĐL cho ta nắm được quy luật phát triển cường độ của BTĐL, từ đó cũng giúp cho việc tính toán, xác định tiến độ thi công hợp lý vừa đẩy nhanh được tiến độ thi công vừa đáp ứng được yêu cầu về kỹ thuật và chất lượng

2.3 THIẾT BỊ THI CÔNG

Thiết bị dùng cho công nghệ bê tông đầm lăn không phức tạp, các thiết

bị chính để thi công bê tông theo công nghệ này hiện đã có mặt ở Việt

Nam Thiết bị thi công BTĐL nói chung cũng giống nhau khi thi công BTĐL cho đập, mặt đường và các dạng công trình khối lớn không cốt thép Tuy nhiên, ở mỗi loại hình công nghệ đó lại đòi hỏi thêm những thiết bị thi công riêng biệt Các thiết bị cần thiết cho thi công đường bằng công nghệ BTĐL gồm:

− Máy trộn cưỡng bức có khả năng trộn hỗn hợp bê tông khô, sử dụng cốt liệu có đường kính lớn

− Xe tải tự đổ

− Máy rải bê tông

− Máy lu (lu sơ bộ, lu lèn chặt và lu hoàn thiện)

− Hệ thống phun nước bảo dưỡng bề mặt bê tông

− Máy cắt khe bê tông

Có thể thấy rằng nếu phổ biến công nghệ BTĐL ở Việt Nam thì có thể tận dụng được các thiết bị có sẵn trong nước, không cần tốn thêm chi phí đầu tư thiết bị thi công mới

2.4 TRÌNH TỰ THI CÔNG

Hỗn hợp BTĐL sau khi được trộn đạt được tính công tác cần thiết với

độ cứng thử tải trên thiết bị Vebe cải tiến từ 20-50s được chuyển đến công trường bằng xe tải tự đổ Sau đó hỗn hợp bê tông được rải bằng máy rải với chiều rộng và chiều dày theo thiết kế Nhiệt độ không khí khi rải BTĐL không nên vượt quá 90oF (32oC) Khi nhiệt độ môi trường vượt quá 32oC, thời gian cho phép từ thời điểm trộn đến khi hoàn thành qúa trình đầm nén nên điều chỉnh giảm cho phù hợp (ví dụ: từ 120 phút giảm còn 70-80 phút)

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

Sau khi rải, thay vì được làm chặt bằng đầm dùi từ mặt ngoài như bê tông thông thường thì hỗn hợp BTĐL được đầm chặt trực tiếp bằng xe lu với tải trọng, số lần lu qua mỗi điểm thích hợp Khi công tác đầm chặt hoàn tất, tiến hành hoàn thiện bằng xe lu bánh lốp nhằm làm phẳng bề mặt và xóa các vết do xe lu bánh cứng để lại trong quá trình đằm chặt

2.5 THI CÔNG THỬ

2.5.1 Mục đích, yêu cầu thi công thử

Thi công thử nhằm kiểm tra, hiệu chỉnh thành phần BTĐL đã thiết kế và công nghệ thi công cho phù hợp với điều kiện cụ thể của dự

án và điều kiện tự nhiên của khu vực

2.5.2 Yêu cầu vị trí thi công thử

Vị trí thi công thử thông thường được chọn một đoạn trên tuyến đường sẽ được xây dựng bằng công nghệ BTĐL Yêu cầu đoạn thử nghiệm có chiều dài 100m đã hoàn thiện xong phần móng Vị trí thử nghiệm là vị trí đại diện cho cả tuyến và có độ dốc dọc bằng không

2.5.3 Nội dung thi công thử

Trên suốt đoạn thử nghiệm (chiều dài100m) chia đều thành nhiều đoạn nhỏ, mỗi đoạn sẽ được tiến hành thử nghiệm với các thông số kỹ thuật khác nhau như: độ cứng bê tông, chiều dày lớp rải, loại lu và số lượt lu

lèn qua mỗi điểm, thời gian bắt đầu và kết thúc quá trình lu lèn, thời gian cắt khe

2.6 BẢO DƯỠNG

Bảo dưỡng là một công tác quan trọng trong thi công BTĐL Công tác bảo dưỡng ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của BTĐL, tính đồng nhất của BTĐL đó là cường độ và độ chống thấm Mục đích của công tác bảo dưỡng là nhằm cho BTĐL phát triển đủ cường độ trong suốt thời gian cần bảo dưỡng Công tác bảo dưỡng cần tuân thủ TCVN 8828:2011

Có nhiều phương pháp bảo dưỡng BTĐL như: dùng thủ công tưới nước, cho nước tự chảy qua ống đục lỗ, trải bạc giữ ẩm, dùng nước áp lực phun sương lên mặt Tuy nhiên, phương pháp tối ưu nhất là phun sương lên toàn bộ bề mặt khối đổ Khi phun sương sẽ tạo được lớp sương mù phía trên bề mặt giúp cách nhiệt và giảm thiểu ảnh hưởng của ánh sáng mặt trời tác động trực tiếp vào BTĐL

Công tác bảo dưỡng cần được thực hiện ngay sau khi xi măng vừa kết thúc đông kết và cần được bảo dưỡng liên tục đến khi công trình được đưa vào khai thác sử dụng

2.7 YÊU CẦU VỀ KIỂM TRA, GIÁM SÁT, NGHIỆM THU

2.7.1 Kiểm tra hiện trường trước khi thi công

− Kiểm tra thiết bị trộn bê tông

− Kiểm tra vận hành thiết bị thi công

− Kiểm tra tình hình khu vực thi công

2.7.2 Giám sát quá trình thi công

− Kiểm tra thời gian vận chuyển, công tác rải, lu lèn

− Kiểm tra độ cứng, độ đầm chặt bê tông sau lu lèn

− Kiểm tra cao độ mặt đường sau lu lèn

− Kiểm tra việc lấy mẫu thí nghiệm

2.7.3 Nghiệm thu mặt đường bê tông đầm lăn

− Cường độ xác định trên mẫu đúc

− Cường độ xác định trên mẫu khoan hiện trường

− Kích thước hình học, chiều dày tấm mặt đường

− Độ bằng phẳng cũng như độ nhám mặt đường

− Vết nứt, bong tróc

3 KẾT LUẬN

BTĐL là thành tựu mới của thế giới về công nghệ vật liệu và công nghệ thi công BTĐL phát huy được ưu điểm về công nghệ thi công và kết cấu so với phương pháp thi công và kết cấu bê tông truyền thống, lượng xi măng dùng cho hỗn hợp BTĐL được giảm 30-40% và góp phần bảo vệ môi trường

Trên thế giới có nhiều nước dẫn đầu về kinh nghiệm và công nghệ thi công BTĐL như: Mỹ, Italia, Nhật, Trung Quốc Có thể kế thừa công nghệ BTĐL của các nước phát triển để ứng dụng trong xây dưng công trình giao thông BTĐL tại Việt Nam

Với các ưu điểm nổi trội của BTĐL cùng với những hạn chế có thể khắc phục được của công nghệ BTĐL đã được các nhà khoa học nghiên cứu Đây cũng là tiền đề để các Bộ, Nghành liên quan khẩn trương xúc tiến nghiên cứu

ban hành bộ tiêu chuẩn thiết kế, thi công đường giao thông BTĐL, làm cơ sở pháp lý cho công tác quản lý đầu tư xây dựng các dự án đường giao thông BTĐL

MỤC LỤC

1 GIỚI THIỆU CHUYÊN ĐỀ

1.1 Giới thiệu

1.2 Ưu điểm

1.3 Hạn chế

1.4 Phạm vi áp dụng

1.5 Công trình điển hình

2 NỘI DUNG CÔNG NGHỆ

2.1 VẬT LIỆU

2.1.1 Xi măng

2.1.2 Nước

2.1.3 Cốt liệu

2.1.4 Phụ gia khoáng

2.1.5 Phụ gia hóa học

2.1.6 Vật liệu khác

2.2 YÊU CẦU VỀ CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ

2.3 MÁY THI CÔNG

2.4 TRÌNH TỰ THI CÔNG

2.5 THI CÔNG THỬ

2.5.1 Mục đích, yêu cầu thi công thử

2.5.2 Yêu cầu vị trí thi công thử

2.5.3 Nội dung thi công thử

2.6 BẢO DƯỠNG

2.7 YÊU CẦU VỀ KIỂM TRA, GIÁM SÁT, NGHIỆM THU

2.7.1 Kiểm tra hiện trường trước khi thi công

2.7.2 Giám sát quá trình thi công

2.7.3 Nghiệm thu mặt đường bê tông đầm lăn

3 KẾT LUẬN

Tài liệu tham khảo:

− Quy định tạm thời về kỹ thuật thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông đầm lăn trong xây dựng công trình giao thông.

− TCVN 4506:2012 Nước cho bê tông và vữa - yêu cầu kỹ thuật.

− TCVN 10403:2015 Công trình thủ lợi - đập bê tông đầm lăn - thi công

và nghiệm thu.

− Công nghệ áo đường cứng bằng bê tông đầm lăn (Tổng công ty vật liệu

số 1-FICO biên soạn).

− Phạm Hữu hanh Nghiên cứu chế tạo bê tông đầm lăn Tuyển tập công trình khoa học trường Đại học Xây dựng số 1-1999.

Trên cơ sở mục lục đã nêu, nhóm 1 thực hiện phân chia công nhiệm vụ cho từng thành viên như sau:

 Phần chuyên đề:

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

1 Nguyễn Trường An

Thi công thử y/c kiểm tra, giám sát, nghiệm thu kết luận

2 Nguyễn Tuấn Anh

Yêu cầu về các chỉ tiêu cơ lý Máy thi công

Quy trình thi công

3 Bùi Ngọc Đạt Giới thiệu chuyên đề

4 Phạm Minh Quang

Vật liệu Lập bảng phân công nhiệm vụ Tổng hợp, trình bày

Phần báo cáo: Cả nhóm 1 cùng thực hiện