NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHỤ GIA HÓA HỌC VÀ LƯỢNG DÙNG HỢP LÝ CHO BÊ TÔNG ĐẦM LĂN ĐẬP TÂN MỸ

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Số lượng đập thi công của một số nước trên thế giới Bảng 1.2 Những đặc tính và tham số hữu quan của một số đập BTĐL đã xây dựng xong và đang xây dựng Bảng 1.3

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN SỸ TUÂN

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN SỸ TUÂN

LƯỢNG DÙNG HỢP LÝ CHO BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUYỄN QUANG PHÚ PGS.TS HOÀNG PHÓ UYÊN

HÀ NỘI - 2010

Trang 3

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Số lượng đập thi công của một số nước trên thế giới

Bảng 1.2 Những đặc tính và tham số hữu quan của một số đập BTĐL đã xây dựng xong và đang xây dựng

Bảng 1.3 Một số công trình đập BTĐL đã được thiết kế và xây dựng ở nước ta Bảng 1.4 Tỷ lệ cấp phối bê tông đầm lăn ở một số công trình ở Trung Quốc

Bảng 1.5 Tình hình phát triển cường độ của bê tông đầm lăn

Bảng 1.6 Cấp phối BTĐL thí nghiệm trong phòng dùng cho đập Định Bình

Bảng 1.7 Cấp phối BTĐL thí nghiệm hiện trường dùng cho đập Bản Vẽ

Bảng 1.8 Cấp phối BTĐL thí nghiệm đề nghị dùng cho đập Sơn La

Bảng 1.9 Cấp phối BTĐL được thi công cho đập Pleikrong

Bảng 2.1 Tổng hợp kết quả khảo sát các nguồn vật liệu

Bảng 2.2 Kết quả thí nghiệm xi măng

Bảng 2.3 Kết quả thí nghiệm puzơlan Núi Thơm - Vinaconex

Bảng 2.4 Kết quả thí nghiệm puzơlan Lương Sơn – Phước Sơn

Bảng 2.5 Kết quả thí nghiệm puzơlan Gia Quy – Minh Tiến

Bảng 2.6 Kết quả thí nghiệm puzơlan Núi Voi – IDICO

Bảng 2.7 Kết quả thí nghiệm tro bay Forcmosa – Tây Đô

Bảng 2.8 Kết quả thí nghiệm tro bay Phả Lại – Sông Đà-Cao Cường

Bảng 2.9 Kết quả thí nghiệm tro bay Phả Lại – Vina Fly ash

Bảng 2.10 Các tính chất cơ lý của cát thuộc mỏ CS1

Bảng 2.11 Các tính chất cơ lý của cát thuộc mỏ CS2

Bảng 2.12 Thành phần hạt của cát thuộc mỏ CS1

Bảng 2.13 Thành phần hạt của cát thuộc mỏ CS2

Bảng 2.14 Các chỉ tiêu tính chất cơ lý của đá dăm 5-20mm

Bảng 2.17 Thành phần hạt đá dăm 5-20mm, 20-40mm, 40-60mm

Bảng 2.18 Khối lượng thể tích hỗn hợp đá dăm 5-40mm ứng với các tỷ lệ phối hợp hai loại đá 5-20mm và 20-40mm

Trang 4

Bảng 2.19 Khối lượng thể tích hỗn hợp đá dăm 5-60mm ứng với các tỷ lệ phối hợp

ba loại đá 5-20mm, 20-40mm và 40-60mm

Bảng 2.20 Thành phần đá dăm 5-40mm

Bảng 2.21 Thành phần đá dăm 5-60mm

Bảng 2.22 Chỉ tiêu cần xác định và hình dáng, kích thước viên mẫu

Bảng 3.1 Kết quả thí nghiệm cường độ nén và nhiệt thủy hóa CKD tro bay-xi măng Bảng 3.2 Kết quả thí nghiệm cường độ nén và nhiệt thủy hóa CKD puzơlan-XM Bảng 3.3 Thành phần cấp phối BTĐL M20B6 sử dụng XM Kim Đỉnh, TB Phả Lại Bảng 3.4 Kết quả thí nghiệm các tính chất: độ công tác, thời gian đông kết, KLTT ứng với thành phần cấp phối tối ưu BTĐL M20B6R90

Bảng 3.5 Kết quả thí nghiệm cường độ nén, độ chống thấm, cường độ kéo, cường

độ cắt, độ co ngót, môđun đàn hồi, hệ số poisson ứng với thành phần cấp phối tối

ưu BTĐL M20B6R90

Bảng 3.6 Kết quả thí nghiệm độ công tác, thời gian đông kết, KLTT ứng với thành phần cấp phối BTĐL M20B6R90 sử dụng phụ gia Viện IBST, Việt Nhật, Vikems Bảng 3.7 Kết quả thí nghiệm cường độ nén, độ chống thấm, cường độ kéo, cường

độ cắt, độ co ngót, môđun đàn hồi, hệ số poisson ứng với thành phần cấp phối BTĐL M20B6R90 sử dụng phụ gia Viện IBST, Việt Nhật, Vikems

Bảng 3.8 Kết quả thí nghiệm các tính chất độ công tác, thời gian đông kết, KLTT ứng với thành phần cấp phối BTĐL M20B6R90 sử dụng tro bay Phả Lại (Fly ash) Bảng 3.9 Kết quả thí nghiệm cường độ nén, độ chống thấm, cường độ kéo, cường

độ cắt, độ co ngót, môđun đàn hồi, hệ số poisson ứng với thành phần cấp phối BTĐL M20B6R90 sử dụng tro bay Phả Lại (Fly ash)

Bảng 3.10 Thành phần BTĐL M15B2 sử dụng XM Kim Đỉnh, puzơlan Núi Thơm Bảng 3.11 Kết quả thí nghiệm các tính chất: độ công tác, thời gian đông kết, KLTT ứng với thành phần cấp phối tối ưu BTĐL M15B2R90

độ cắt, độ co ngót, môđun đàn hồi, hệ số poisson ứng với thành phần cấp phối tối

ưu BTĐL M15B2R90

Bảng 3.13 Kết quả thí nghiệm các tính chất: độ công tác, thời gian đông kết, KLTT

Trang 5

ứng với thành phần cấp phối BTĐL M15B2R90 sử dụng phụ gia Viện IBST, Việt Nhật, Vikems

độ cắt, độ co ngót, môđun đàn hồi, hệ số poisson ứng thành phần cấp phối BTĐL M15B2R90 sử dụng phụ gia Viện IBST, Việt Nhật, Vikems

Bảng 3.15 Kết quả thí nghiệm các tính chất độ công tác, thời gian đông kết, KLTT ứng với thành phần cấp phối BTĐL M15B2R90 sử dụng puzơlan Núi Voi

Bảng 3.16 Kết quả thí nghiệm cường độ nén, độ chống thấm , cường độ kéo, cường

độ cắt, độ co ngót, môđun đàn hồi, hệ số poisson ứng thành phần cấp phối BTĐL M15B2R90 sử dụng puzơlan Núi Voi

Bảng 3.17 Kết quả thí nghiệm các tính chất: độ công tác, thời gian đông kết, KLTT ứng với thành phần cấp phối BTĐL M15B2R90 sử dụng puzơlan Lương Sơn Bảng 3.18 Kết quả thí nghiệm cường độ nén, độ chống thấm, cường độ kéo, cường

độ cắt, độ co ngót, môđun đàn hồi, hệ số poisson ứng thành phần cấp phối BTĐL M15B2R90 sử dụng puzơlan Lương Sơn

Bảng 3.19 Thành phần cấp phối BTĐL M20B6

Bảng 3.20 Thành phần cấp phối BTĐL M15B2

Bảng 3.21 Cường độ và độ công tác của BTĐL cấp phối cơ bản dùng xi măng Kim Đỉnh và các loại phụ gia hóa Sika, Gia Phong, Vinkems, Viện IBST, Việt Nhật với các loại tro bay khác nhau

Bảng 3.22 Cường độ và độ công tác của BTĐL cấp phối cơ bản dùng xi măng Hà Tiên và các loại phụ gia hóa Sika, Gia Phong, Vinkems, Viện IBST, Việt Nhật với các loại tro bay khác nhau

Bảng 3.23 Cường độ và độ công tác của BTĐL M15B2R90 cấp phối cơ bản dùng

xi măng Kim Đỉnh và các loại phụ gia hóa Sika, Gia Phong, Vinkems, Viện IBST, Việt Nhật với các loại tro bay khác nhau

Bảng 3.24 Cường độ và độ công tác của BTĐL M15B2R90 cấp phối cơ bản dùng

xi măng Hà Tiên và các loại phụ gia hóa Sika, Gia Phong, Vinkems, Viện IBST, Việt Nhật với các loại tro bay khác nhau

Trang 6

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BIỂU ĐỒ

Hình 1.1 Tỉ lệ áp dụng BTĐL theo các hướng khác nhau trên thế giới

Hình 1.2 Các đập RCC đã xây dựng và Tính đến cuối năm 2009

Hình 1.3 Thi công BTĐL bằng xe lu rung

Hình 1.4 Thi công sân bãi bằng công nghệ BTĐL

Hình 1.5 Cấu tạo trụ neo cáp cầu treo Akashi Kaiyko – Nhật Bản

Hình 1.6 Sơ đồ thi công mặt đường bằng công nghệ BTÐL

Hình 2.1 Đập dâng Tân Mỹ sau khi hoàn thiện

Trang 7

LỜI TÁC GIẢ

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng công trình thủy với đề tài

“Nghiên cứu lựa chọn phụ gia hóa học và lượng dùng hợp lý cho bê tông đầm

lăn đập Tân Mỹ” được hoàn thành tại khoa Sau Đại Học - Trường Đại Học Thủy

Lợi năm 2010

Kết quả đạt được là một phần đóng góp rất nhỏ về mặt khoa học của quá

trình nghiên cứu sử dụng phụ gia hóa học trong bê tông đầm lăn

Tác giả luận văn xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn

TS.Nguyễn Quang Phú; Phó Giáo sư, TS.Hoàng Phó Uyên đã tận tình chỉ bảo và

giúp đỡ trong quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn

Tác giả xin gửi lời biết ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp nơi luôn là

nguồn động viên, khích lệ trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn

Với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân, sự giúp đỡ nhiệt tình, góp ý kiến quý

báu về chuyên môn cũng như tạo điều kiện về cơ sở vật chất của Phòng Ngiên cứu

Vật liệu xây dựng Viện Thủy công – Viện Khoa học Thuỷ Lợi Việt Nam, Phòng

Đào tạo & Sau đại học, Khoa Công trình, các thầy cô giáo Trường Đại học Thuỷ

Lợi, tác giả đã hoàn thành luận văn đúng tiến độ với các yêu cầu đặt ra

Trong khuôn khổ Luận văn Thạc sĩ, do hạn chế về điều kiện thời gian và

trình độ nên chắc chắn không tránh khỏi những tồn tại, hạn chế Tác giả mong nhận

được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo và bạn bè, đồng nghiệp Những điều đó sẽ

giúp ích rất nhiều cho cá nhân tác giả trong việc hoàn thiện và phát triển nghề

nghiệp của bản thân trong quá trình công tác

Tác giả xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, Tháng 11 năm 2010

Tác giả

Trang 8

MỞ ĐẦU

Trên thế giới trong số các vật liệu xây dựng do con người làm ra, bê tông là một vật liệu, một sản phẩm được sử dụng rộng rãi và hiệu quả nhất Các công trình xây dựng làm bằng bê tông và bê tông cốt thép có mặt ở khắp nơi trong các lĩnh vực xây dựng công trình dân dụng, công nghiệp, giao thông, thủy lợi và thủy điện…

Bê tông nói chung và bê tông đầm lăn nói riêng là loại vật liệu đá nhân tạo

có cường độ nén cao, bền theo thời gian, sử dụng vật liệu sẵn có tại địa phương để chế tạo nên vật liệu bê tông có lợi ích về kinh tế rất lớn Từ khi được phát minh cho tới nay người ta không ngừng nghiên cứu phát triển các loại bê tông nhằm ứng dụng trong thi công các công trình có đặc điểm khác nhau Nhiều công trình thủy lợi được làm bằng bê tông cốt thép như đập tràn, cống lấy nước và tiêu nước, trạm bơm, âu thuyền, xi phông, cầu máng, kênh mương… Cũng theo hướng phát triển

đó, công nghệ bê tông đầm lăn (BTĐL) ra đời sử dụng thi công các công trình có mặt bằng rộng lớn, đòi hỏi tiến độ thi công nhanh như các công trình thủy điện, thủy lợi, các công trình đê chắn sóng, mặt đường, bãi đỗ xe…

Công nghệ thi công BTĐL đem lại hiệu quả kinh tế cao so với bê tông truyền thống khi thi công các công trình đập bê tông trọng lực bởi lý do sau:

+ Thi công nhanh: Các kỹ thuật thi công nhanh (so với các kỹ thuật thi công

bê tông thông thường và đắp) và giảm số lượng vật liệu (so với đắp) Quy trình thi công BTĐL tạo điều kiện cho công tác đổ gần như liên tục và tạo ra tốc độ thi công nhanh

+ Thi công BTĐL sẽ giảm giá thành công trình từ 25-40% so với thi công bê tông thường Việc hạ giá thành đạt được là do giảm được chi phí cốt pha, giảm chi phí cho công tác vận chuyển, đổ, đầm bê tông và đặc biệt giảm được giá thành đơn

vị bê tông

+ Giảm chi phí cho biện pháp thi công: việc thi công đập bằng BTĐL có thể giảm chi phí dẫn dòng trong thời gian xây dựng và giảm các thiệt hại, các rủi ro khi nước lũ tràn qua đê quai Đối với đập BTĐL, đường ống dẫn dòng ngắn hơn ống

Trang 9

dẫn dòng của đập đất đắp Hơn nữa thời gian thi công đập BTĐL ngắn nên các ống dẫn dòng cho đập BTĐL chỉ cần thiết kế để đáp ứng lưu lượng xả nước lớn nhất theo mùa thay vì lưu lượng lớn nhất theo năm như đối với đập bê tông thường và đập đất đắp Vì thế đường kính cống dẫn dòng của đập BTĐL nhỏ hơn và chiều cao

đê quai cho đập BTĐL cũng thấp hơn so với phương án đập bê tông thường và đập đất đắp

Do mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao, nên rất nhiều công trình xây dựng khắp nơi trên thế giới đã và đang được xây dựng bằng BTĐL

1 Tính cấp thiết của đề tài:

Xây dựng công trình sử dụng vật liệu bê tông đầm lăn (BTĐL) là một công nghệ mới trong xây dựng đập nói riêng và một số công trình Thủy lợi, Thủy điện ở Việt Nam nói chung Việc sử dụng vật liệu phù hợp để sản xuất BTĐL không những mang lại hiệu quả kinh tế cao mà còn đảm bảo được chất lượng công trình

Một vài năm gần đây, ở Việt Nam sử dụng BTĐL trong xây dựng phát triển rất mạnh Số lượng và quy mô các công trình đập thủy điện, thủy lợi đang được xây dựng ngày càng nhiều nhằm tăng sản lượng điện và lượng nước trong các hồ chứa

để phục vụ phát triển công nghiệp, nông nghiệp Hầu hết các công trình đang xây dựng hay đang trong giai đoạn thiết kế đều sử dụng công nghệ BTĐL Có thể kể đến một số công trình thủy lợi, thủy điện, đã khởi công như thủy điện thủy điện Sơn

La, Pleikrông, thủy điện A Vương, thủy điện Bản Vẽ, đập dâng công trình thủy lợi

hồ chứa nước Định Bình, Đập Tân Mỹ - Dự án hệ thống thủy lợi Tân Mỹ,…

Các loại vật liệu dùng để chế tạo BTĐL cũng rất đa dạng và phong phú Trong vật liệu sử dụng cho BTĐL, ngoài các vật liệu cơ bản như xi măng, cát, đá,

nước, phụ gia khoáng, phụ gia hóa học cũng đóng vai trò rất quan trọng trong việc thiết kế và thi công BTĐL Phụ gia hoá học trên thị trường có rất nhiều chủng loại

và liều lượng dùng cho từng vùng vật liệu xây dựng công trình có thể là khác nhau Đập Tân Mỹ - Ninh Thuận lựa chọn phương án dùng BTĐL để xây dựng đập đã được phê duyệt Yêu cầu đặt ra là lựa chọn giải pháp vật liệu và dùng các loại vật

Trang 10

liệu sao cho mang lại hiệu quả kinh tế cao và chất lượng công trình được đảm bảo là yêu cầu cần thiết

Vì vậy đề tài “Nghiên cứu lựa chọn phụ gia hóa học và lượng dùng hợp lý

cho bê tông đầm lăn (BTĐL) đập Tân Mỹ” là hết sức cần thiết, có ý nghĩa về mặt

khoa học và thực tiễn không chỉ với riêng đập Tân Mỹ mà còn rất nhiều công trình đang thi công bằng công nghệ bê tông đầm lăn hiện nay và trong tương lai

2 Mục đích và nhiệm vụ của đề tài:

Nghiên cứu thiết kế các thành phần cấp phối BTĐL M20B6R90, M15B2R90,

sử dụng các loại phụ gia hóa học khác nhau dùng cho công trình Tân Mỹ

Nghiên cứu một số tính chất cơ lý của hỗn hợp BTĐL và BTĐL đã đóng rắn khi sử dụng các loại phụ gia hoá học khác nhau

Kiến nghị lựa chọn loại và lượng dùng phụ gia hóa học hợp lý cho đập Tân

Mỹ, đảm bảo phù hợp với vật liệu xây dựng công trình

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:

Cách tiếp cận:

Tổng hợp kết quả về BTĐL dùng cho một số đập đã được xây dựng ở Việt Nam và nước ngoài có sử dụng phụ gia hóa học trong thiết kế thành phần bê tông đầm lăn

Thí nghiệm với các cấp phối bê tông và xác định các tính chất cơ lý của hỗn hợp BTĐL và BTĐL đã đóng rắn khi sử dụng một số phụ gia hóa học với các liều

lượng dùng khác nhau So sánh kết quả, lựa chọn loại và liều dùng phụ gia hóa học hợp lý cho BTĐL đập Tân Mỹ

Phương pháp nghiên cứu:

Sử dụng phương pháp thí nghiệm để thông qua tài liệu thực nghiệm đưa ra được tỷ lệ cấp phối cho BTĐL khi sử dụng phụ gia hóa học cho công trình đập Tân

Mỹ Tiến tới sử dụng cho các đập có tính chất tương tự

Trang 11

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Sự phát triển của bê tông đầm lăn (BTĐL) trên thế giới và Việt Nam

Bê tông đầm lăn (BTĐL) là loại bê tông sử dụng các nguyên vật liệu tương

tự như bê tông thường Khác với bê tông thường được đầm chặt bằng thiết bị rung đưa vào trong lòng khối đổ BTĐL được làm chặt bằng thiết bị rung lèn từ mặt ngoài (lu rung) Công nghệ này thích hợp cho các công trình bê tông khối tích lớn, hình dáng không phức tạp như đập, mặt đường Việc đầm lèn bê tông bằng lu rung cho phép sử dụng hỗn hợp bê tông khô, ít chất kết dính hơn so với bê tông thường nhờ vậy đối với một số đập và đường bê tông, thi công bằng công nghệ này nhanh hơn và rẻ hơn so với dùng công nghệ đổ bê tông truyền thống Công nghệ BTĐL thường được áp dụng thích hợp cho thi công đập bê tông trọng lực và mặt đường, sân bãi

Công nghệ BTĐL áp dụng cho thi công đường giao thông so với công nghệ thi công thông thường có các ưu điểm như: phương pháp thi công không phức tạp, lượng dùng xi măng thấp, có thể sử dụng một số sản phẩm phụ hoặc phế thải công nghiệp giúp hạ giá thành vật liệu so với bê tông xi măng thông thường, tốc độ thi công nhanh

Công nghệ BTĐL đặc biệt hiệu quả khi áp dụng cho xây dựng đập bê tông trọng lực Khối lượng bê tông được thi công càng lớn thì hiệu quả áp dụng công nghệ BTĐL càng cao Việc lựa chọn phương án thi công đập bằng công nghệ BTĐL thường đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn so với đập bê tông thường và đập đất đắp bởi các lí do sau:

Thi công nhanh: So với đập bê tông thường, đập BTĐL được thi công với tốc độ cao hơn do có thể dùng băng tải để vận chuyển bê tông, dùng máy ủi để san gạt, máy lu rung để đầm lèn và ít phải chờ khối đổ hạ nhiệt So với đập đất đắp có cùng chiều cao, khối tích của đập BTĐL nhỏ hơn nên thi công nhanh hơn Công trình đập càng cao, hiệu quả kinh tế của đập BTĐL càng lớn so với đập đất đắp

Trang 12

Giá thành hạ: Theo các tính toán tổng kết từ các công trình đã xây dựng trên

Thế giới, giá thành đập BTĐL rẻ hơn so với đập bê tông thi công bằng công nghệ truyền thống từ 25% đến 40% Việc hạ giá thành đạt được là do giảm được chi phí cốp pha, giảm chi phí cho công tác vận chuyển, đổ, đầm bê tông

Giảm chi phí cho các kết cấu phụ trợ: So với đập đắp, chi phí làm cửa tràn

của đập BTĐL rẻ hơn (tương tự như đập bê tông thường) Đối với đập thuỷ điện được thiết kế có nhiều cửa nhận nước ở nhiều cao trình khác nhau thì phương án đập BTĐL càng rẻ hơn so với phương án đập đắp Hơn nữa khi làm đập BTĐL, chiều dài của kênh xả nước ngắn hơn so với kênh xả nước của đập đắp và vì vậy giảm chi phí làm bản đáy và chi phí xử lí nền đập

Giảm chi phí cho biện pháp thi công: Việc thi công đập bằng BTĐL có thể

giảm chi phí dẫn dòng trong thời gian xây dựng và giảm các thiệt hại, các rủi ro khi nước lũ tràn qua đê quai Đối với đập BTĐL, đường ống dẫn dòng ngắn hơn ống dẫn dòng của đập đắp Hơn nữa thời gian thi công đập BTĐL ngắn nên các ống dẫn dòng cho đập BTĐL chỉ cần thiết kế để đáp ứng lưu lượng xả nước lớn nhất theo mùa thay vì lưu lượng lớn nhất theo năm như đối với đập bê tông và đập đắp

Vì vậy đường kính cống dẫn dòng của đập BTĐL nhỏ hơn và chiều cao đê quai cho đập BTĐL cũng thấp hơn so với phương án đập bê tông thường và đập đắp

1.1.1 Sự phát triển của BTĐL trên thế giới

Về xây dựng đập trọng lực, tính đến 2005, toàn thế giới đã xây dựng được trên dưới 300 đập BTĐL với khối lượng tổng cộng khoảng trên 90 triệu mP

3

PBTĐL Hiện Trung Quốc là quốc gia đang dẫn đầu về số lượng đập BTĐL sau đó là Hoa

Kỳ, Nhật Bản và Tây Ban Nha

Bảng 1.1 Số lượng đập BTĐL tại một số nước trên thế giới

Tên Quốc

Gia

Số đập

đã xây

dựng

Thể tích BTĐL

%

Tỷ lệ theo K

lượng

%

Tên Quốc Gia

Số đập

đã xây dựng

Thể tích BTĐL

%

Tỷ lệ theo K lượng

%

T.Quốc 57 28.275 20 30.50 Pháp 6 234 2.1 0.25

Trang 13

Nhật Bản 43 15.465 15.09 16.68 Hy Lạp 3 500 0.7 0.54 Kyrgystan 1 100 0.35 0.11 Italy 1 262 0.35 0.28 Thái Lan 3 5.248 1.05 5.66 Nga 1 1.200 0.35 1.29 Inđonesia 1 528 0.35 0.57 T.B Nha 22 3.164 7.72 3.41

Hình 1.1 Tỷ lệ áp dụng BTĐL theo các hướng khác nhau trên thế giới

Bê tông đầm lăn có thể được xem là sự phát triển quan trọng nhất của công nghệ đập bê tông trong một phần tư thế kỷ qua áp dụng đập bằng BTĐL cho phép nhiều đập mới có tính khả thi về mặt kinh tế do giảm giá thành từ phương pháp thi công nhanh Điều này cũng khiến các kỹ sư thiết kế có cơ hội cải tạo các đập bê tông hiện có mà đập đó có sự cố về an toàn và cần phải gia cố, cải thiện các đập có công suất tràn chưa hợp lý bằng biện pháp cho tràn qua đập một cách an toàn Ưu điểm của BTĐL trong thi công đập so với các đập bê tông truyền thống (Bê tông đầm rung) bao gồm:

Trang 14

- Thi công nhanh hơn: có thể tăng chiều cao đập từ 2,5 đến 5m trong 1 tuần đối với các đập lớn, ở các đập nhỏ có thể tăng chiều cao lớn hơn Tính theo khối lượng: năng suất đổ bê tông đạt 122.265mP

- Sử dụng hiệu quả thiết bị thi công truyền thống: xe tải, xe ủi, xe lu rung

- Với 2 ưu điểm trên tạo nên yếu tố cho BTĐL giảm giá thành so với bê tông đầm rung Theo tổng kết các đập đã thi công giá thành của BTĐL giảm so với bê tông truyền thống từ 15 - 30%

- Độ an toàn được gia tăng trong thi công nhờ giảm bớt các khác biệt trong các lớp giữa các lần đổ, phân cắt khối đổ lớn hơn vì vậy ít khe đứng hơn

Chính vì có nhiều lợi ích cho nên trong những năm gần đây BTĐL đã được áp dụng rộng rãi khi thi công các đập ở các nước trên thế giới

Hình 1.2 Các đập BTĐL đã xây dựng và đang thi công - tính đến cuối năm 2009

Trang 15

Từ khi ra đời cho đến nay, việc xây dựng đập BTĐL đã và đang phát triển theo các hướng chính:

+ Bê tông đầm lăn nghèo chất kết dính (CKD) (hàm lượng CKD < 99kg/mP

3

P

)

do USACE - Mỹ phát triển dựa trên công nghệ thi công đất đắp;

+ Bê tông đầm lăn có lượng CKD trung bình (hàm lượng CKD từ 100 đến

Ngoài ra còn một hướng phát triển BTĐL khác đó là hướng phát triển RCD của Nhật bản (Japannese Roller Compacted Dams), chuyển từ đập trọng lực bê

tông thường sang sử dụng BTĐL Theo hướng này, BTĐL có lượng CKD nằm giữa

loại BTĐL có lượng CKD trung bình và loại BTĐL có lượng CKD cao

Sau hơn 30 năm ứng dụng trên thế giới, công nghệ xây dựng đập BTĐL liên tục được cải tiến cả về vật liệu chế tạo và kỹ thuật thi công Cho tới nay, đập BTĐL được thi công xây dựng ở nhiều nước thế giới , ở nơi có nhiệt độ môi trường từ rất thấp cho đến rất cao và có thể trong cả những vùng thường xuyên có mưa lớn Trước đây, đập BTĐL sử dụng BTĐL nghèo CKD được sử dụng tại một số đập có chiều cao dưới 60m ở Mỹ Ngày nay, các đập BTĐL được xây dựng trên thế giới chủ yếu sử dụng BTĐL có lượng CKD trung bình và giàu CKD như các nước Tây âu, Trung Quốc, Nhật Bản

Ngoài việc ứng dụng cho đập, BTĐL cũng được ứng dụng trong xây dựng mặt đường và sân bãi BTĐL cho mặt đường lần đầu tiên được áp dụng ở Canada vào năm 1976 tại Caycuse trên đảo Vancouver với diện tích tổng cộng 36.000mP

2

P

Cho tới nay, hàng chục triệu mP

2

Pđường và sân bãi được xây dựng bằng công nghệ BTĐL

ở các nước Mỹ, Nhật và một số nước khác Các công trình mặt đường và sân bãi bằng BTĐL đều cho hiệu quả sử dụng tốt và giảm chi phí bảo dưỡng

Trang 16

Ngoài việc ỏp dụng cho xõy dựng đập, mặt đường và sõn bói, BTĐL cũn được

ỏp dụng được cho cỏc dạng kết cấu khỏc Năm 1986 cầu treo lớn nhất thế giới Akashi được khởi cụng xõy dựng tại Nhật Bản Cõy cầu này nối liền đảo Honshu và đảo Shikoku với chiều dài nhịp giữa hai thỏp chớnh 1960m Đõy là cụng trỡnh đó ứng dụng nhiều cụng nghệ bờ tụng tiờn tiến như bờ tụng tự lốn, bờ tụng đổ trong nước và bờ tụng đầm lăn Múng trụ neo cỏp của cụng trỡnh này được thiết kế là bờ tụng trọng lực khối lớn Để thi cụng khối múng với khối tớch khoảng 200.000mP

3

P

trong thời gian ngắn, cụng nghệ bờ tụng đầm lăn đó được lựa chọn ỏp dụng

Hỡnh 1.3 Thi cụng BTĐL bằng xe lu rung Hỡnh 1.4 Thi cụng sõn bói bằng cụng nghệ BTĐL

Tuờng bê tông

Bê tông đúc sẵn

Dầm cứng Thanh neo Cáp

Hỡnh 1.5 Cấu tạo trụ neo cỏp cầu treo Akashi Kaiyko-Nhật Bản

Cú thể thấy rằng những dạng kết cấu bờ tụng cú hỡnh dỏng khụng phức tạp và khụng cú cốt thộp đều cú thể thi cụng bằng cụng nghệ bờ tụng đầm lăn Khối đổ bờ tụng càng lớn, ỏp dụng cụng nghệ này càng hiệu quả

Trang 17

Bảng 1.2 Những đặc tính và tham số hữu quan của một số đập bê tông đầm lăn đã xây

dựng xong và đang xây dựng

TT Tên đập

Chiều cao đập (m)

Chiều dài đập (m)

Chiều rộng đáy

Vật liệu kết

gian hoàn thành

Vc (giây) Thuyết minh

XM Kg/mP

3

Tro than Kg/mP

2 Liễu (Mỹ)

Ở thượng lưu có tấm chống thấm bằng bê tông đúc sẵn (tấm bản mặt)

Trộn lượng tro bay

cao, chống thấm bằng vữa cát nhựa đường

6 Thiên Sinh Kiều 61 470 43 53-47 85-44 1989 105 Chống thấm bằng bê tông cấp phối 2

Đầm nén trên toàn

bộ mặt cắt thêm vữa vào để đầm

Trang 18

TT Tên đập

Chiều cao đập (m)

Chiều dài đập (m)

Chiều rộng đáy

Vật liệu kết

gian hoàn thành

Vc (giây) Thuyết minh

XM Kg/mP

3

Tro than Kg/mP

3

khoan phụt trùng lặp

Hình thức kim bao ngân, cắt khe, trong thi công nhiều lần xuất hiện khe nứt

13 Thạch Man

Toàn mặt cắt độ sụt của bê tông =

0, mặt hứng nước hoặc thêm vữa hoặc phối cơ chế riêng để làm cho

Sau khi xây xong

sẽ trở thành đập đầm lăn cao nhất Trung Quốc

7.5-9

Đập bê tông đầm lăn

Những đập không chú thích là của Trung Quốc

1.1.2 Sự phát triển của BTĐL ở Việt Nam

Trong một vài năm trở lại đây, nền kinh tế nước ta đã có những bước phát triển đáng kể nhờ có chính sánh mở cửa của Nhà nước Nhiều công trình lớn đang được xây dựng để phát triển cơ sở hạ tầng như các công trình giao thông, thuỷ lợi,

Trang 19

thuỷ điện Các dự án bê tông hoá đường nông thôn cần hàng ngàn km đường cần trải mặt Bên cạnh đó, để đáp ứng nhu cầu phụ tải điện tăng cao trong giai đoạn 2005-2015, Tổng công ty điện lực Việt nam (EVN) đã lập các dự án xây dựng mới

32 nhà máy điện trong đó có 20 nhà máy thuỷ điện Từ năm 2003, EVN đã khởi công nhiều công trình thuỷ điện như thủy điện Avương (xây dựng trên địa bàn tỉnh Quảng Nam) công suất lắp máy 170MW khởi công 8/2003, Pleikrông (Kontum) công suất lắp máy 100MW (khởi công 11/22003), Bản Vẽ (Nghệ An) công suất lắp máy 300MW (khởi công 2004), thuỷ điện Sơn La (Sơn La) với công suất lắp máy 2400MW (khởi công năm 2005), đập Tân Mỹ,… Vì các công trình này đều đòi hỏi thời gian thi công ngắn, năng suất thi công lớn hơn nhiều so với trước đây nên giải pháp xây dựng đập dâng bằng bê tông trọng lực thi công bằng công nghệ đầm lăn

đã được đề nghị lựa chọn

Bảng 1.3 Một số công trình đập BTĐL đã được thiết kế và bắt đầu xây dựng ở nước ta

Tên đập Năm

khởi công

Hồ chứa,

mP

3

H max

m

Tên đập Năm

khởi công

Hồ chứa,

mP

3

H max

m

Pleikrong 2003 1050 450 85 Đồng Nai 4 2004 340 1400 129 Bản Vẽ 2004 1800 1200 135 Sông Tranh 2006 730 - 96 AVương 2003 340 - 80 Định Bình 2005 - 432 80

Sê San 4 2004 265 - 74 Sơn La 2005 9260 3100 138 Đồng Nai 3 2004 1420 - 108 Bản Chát - 2137 130

1.1.2.1 Tiềm năng về nguyên vật liệu và thiết bị thi công dùng cho công nghệ BTĐL ở Việt Nam

* Tiềm năng về nguyên vật liệu:

Thông thường bê tông cho lõi đập trọng lực thường được thiết kế với mác thấp (khoảng 15-20MPa) nên lượng dùng xi măng thấp và vì vậy nếu không sử dụng thêm các phụ gia khoáng mịn, hàm lượng hồ chất kết dính sẽ quá thấp dẫn tới

bê tông kém lưu động và không có độ đặc chắc cao, giảm tính chống thấm, chống

Trang 20

xâm thực và giảm độ bền lâu của bê tông Việc sử dụng các phụ gia khoáng mịn cho

bê tông khối lớn ngoài việc giảm nhiệt sinh ra do CKD thuỷ hoá còn có tác dụng giảm giá thành, cải thiện tính công tác của hỗn hợp bê tông

Từ trước tới nay, phụ gia khoáng đã được sử dụng phổ biến cho các công trình bê tông khối lớn thi công theo công nghệ bê tông thường với mục đích giảm nhiệt thuỷ hoá, hạ giá thành bê tông như các đập thuỷ lợi (Đập sông Lòng Sông, đập Bái Thượng ) và đập thuỷ điện (Sê San 3) Thực tế cho thấy các loại phụ gia khoáng đã sử dụng cho các công trình nói trên đều mang lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật tốt

Ở nước ta hiện có nhiều nguồn phụ gia khoáng có thể sử dụng làm PGK cho BTĐL gồm các nguồn nhân tạo như tro nhiệt điện (nhà máy nhiệt điện Phả Lại, Ninh Bình, Uông Bí) và các loại puzơlan tự nhiên như puzơlan Sơn Tây, Đá si lic Hải Phòng, puzơlan Phong Mỹ - Thừa Thiên Huế, puzơlan Gia Lai, điatomit Kontum, puzơlan Bà Rịa-Vũng Tầu, điatomit Phú Yên

* Tiềm năng về thiết bị:

Thiết bị thi công BTĐL không phức tạp, các thiết bị chính để thi công bê tông theo công nghệ này hiện đều có ở Việt Nam Thiết bị chính để thi công BTĐL cho đập và đường giống nhau Tuy nhiên ở mỗi loại hình công nghệ đòi hỏi thêm những thiết bị thi công đặc chủng riêng

Các thiết bị chính cho thi công đập 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; băng tải hoặc các thiết bị tương đương để vận chuyển bê tông; xe tải tự đổ; máy san ủi; máy lu rung; máy tạo khe co; máy đánh xờm; hệ thống phun nước cao áp làm sạch bề mặt bê tông mạch ngừng, hệ thống phun nước bảo dưỡng bê tông

Thiết bị cho thi công đường, sân bãi: Máy trộn cưỡng bức; xe tải tự đổ; máy rải (asphalt); xe lu rung; xe lu lốp; mắy cắt bê tông

Có thể thấy rằng các thiết bị chính cho thi công bê tông bằng công nghệ BTĐL đã có sẵn ở Việt Nam hoặc có thể chế tạo một phần tại Việt Nam Nếu phổ

Trang 21

biến công nghệ BTĐL ở Việt Nam thì có thể tận dụng được các thiết bị có sẵn ở trong nước

* Hiệu quả áp dụng BTĐL làm đập và mặt đường ở Việt Nam

Về kinh tế, hiệu quả lớn nhất mà công nghệ thi công bê tông đầm lăn đem lại

là rút ngắn thời gian thi công, sớm đưa công trình vào khai thác sử dụng, ngoài ra đối với xây dựng công trình thuỷ lợi và thuỷ điện, công nghệ này cho phép giảm giá thành vật liệu đáng kể tức giảm tổng vốn đầu tư

Về kỹ thuật, khi áp dụng công nghệ BTĐL cho xây dựng các công trình khối lớn cho phép giảm nhiệt thuỷ hoá nhờ giảm được lượng dùng xi măng vì vậy giảm được nguy cơ nứt khối do ứng suất nhiệt Đối với xây dựng mặt đường, sân bãi, việc sử dụng BTĐL có thể rút ngắn thời gian đưa công trình vào sử dụng nhanh gấp hai lần so với bê tông thường

Về môi trường, nhờ việc giảm lượng dùng xi măng trong BTÐL và có thể thay thế một phần xi măng bằng phụ gia khoáng giúp giảm mức tiêu hao năng lượng, giảm ô nhiễm môi trường do ngành công nghiệp sản xuất xi măng gây nên Hơn nữa việc có thể tận dụng phế thải tro than, cho phép giải quyết xử lý phế thải công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trường

Công nghệ thi công BTÐL cho đập:

Công nghệ và tổ chức thi công BTÐL khác với bê tông khối lớn thông thường là được tiến hành cùng lúc trên một diện rộng

Sau khi ngăn dòng và thi công xong phần nền móng đập thì tiến hành thi công lớp thềm chống xói bằng bê tông chịu lực Bê tông tường thượng lưu được đổ bằng bê tông thường theo công nghệ cốp pha trượt (hoặc leo) có đặt các băng cách nước vào khe co dãn (thông thường 15 m/khe) Tường hạ lưu có thể là bê tông đổ tại chỗ giống như tường thượng lưu, cũng có thể được lắp ráp bằng các tấm hoặc khối bê tông đúc sẵn Các lớp kết cầu tường này đóng vai trò cốp pha cho các lớp bê tông đầm lăn phía trong Hỗn hợp bê tông sau khi được trộn từ các trạm trộn được vận chuyển đến nơi đổ bằng các phương tiện như xe chạy trên ray, băng tải, xe ô-tô

Trang 22

tự đổ chuyên dụng Hỗn hợp BTÐL được san gạt bằng xe ủi Sau đó chúng được đầm lèn bằng lu rung (7-12 tấn) Chiều dầy từng lớp đổ được quyết định bởi năng lực đổ, năng lực đầm của các thiết bị Thông thường mỗi lớp bê tông được san dày khoảng 30-40cm Ðể tăng tốc độ di chuyển, tại một số công trình, các máy ủi san bê tông được cẩu tháp cẩu chuyển đến các vị trí cần thiết (tránh làm hỏng bề mặt bê tông đã đầm) Thời gian từ khi bê tông bắt đầu được trộn cho tới khi đầm lèn xong không vượt quá thời gian bắt đầu đóng rắn của bê tông

Công ngh ệ thi công BTÐL cho đường:

Hỗn hợp BTÐL sau khi được trộn đạt được tính công tác cần thiết với độ cứng thử trên thiết bị Vebe cải tiến từ 20-50s được chuyển đến hiện trường bằng xe

tự đổ Sau đó HHBT được rải bằng máy rải với chiều rộng và chiều dày theo thiết

kế Sau khi rải, thay vì được đầm chặt bằng thiết bị đầm dùi như bê tông thường, BTÐL được làm chặt từ mặt ngoài bằng xe lu với tải trọng lèn và thời gian lèn thích hợp Sau khi kết thúc quá trình làm chặt, bề mặt bê tông được hoàn thiện lại bằng xe

lu lốp Sau 1 ngày tiến hành cắt khe co theo thiết kế để chống nứt cho bê tông

Hình 1.6 Sơ đồ thi công mặt đường bằng công nghệ BTÐL

1.1.2.2 Một số điểm cần lưu ý khi áp dụng công nghệ BTĐL cho xây dựng đập

Mặc dù công nghệ BTĐL đã được khẳng định là công nghệ xây dựng tối ưu

áp dụng cho đập trọng lực nhưng việc xây dựng đập BTĐL chỉ thực sự phát huy được tính ưu việt và tạo ra sản phẩm có chất lượng tương đương với đập bê tông thường khi khắc phục được những điểm yếu của loại hình công nghệ này

- Về chất lượng bám dính giữa các lớp:

Trang 23

Cường độ bám dính giữa các lớp đối với đập BTĐL là điểm yếu nhất của BTĐL Vì vậy cường độ kéo bê tông tại vùng tiếp giáp giữa các lớp đổ là mối quan tâm lớn nhất khi thiết kế kết cấu đập BTĐL [3] Do vậy cần phải có những thử nghiệm kỹ càng trên mô hình với các điều kiện về vật liệu, thiết bị và quy trình thi công thực tế để xác định các tính chất của bê tông tại vùng tiếp giáp giữa các lớp thi công và đảm bảo rằng các giá trị của các tính chất của bê tông không thấp hơn yêu cầu thiết kế

- Về vấn đề thấm:

Do BTĐL được thi công thành những lớp nên các khe tiếp giáp giữa các lớp

có thể là đường chính để nước thấm qua thân đập [3] Ngoài ra do sử dụng ít chất kết dính hơn so với bê tông thường nên BTĐL có tính chống thấm kém hơn so với

bê tông thường cùng mác Vì vậy cần nghiên cứu kỹ các giải pháp cấu tạo chống thấm, thành phần vật liệu và quy trình thi công thích hợp để đảm bảo khả năng chống thấm cho đập

- Về chất lượng thi công:

Sự phân ly hỗn hợp bê tông là một trong những vẫn đề bất lợi nhất có thể xảy

ra trong quá trình sản xuất và đổ BTĐL Do đặc thù thi công trên diện rộng với khối lượng lớn nên việc kiểm soát sự đồng nhất về thành phần và tính công tác của hỗn hợp BTĐL khó hơn so với bê tông thường Điều này sẽ dẫn đến chất lượng của BTĐL sẽ dao động lớn

1.2 Khái niệm BTĐL và công nghệ thi công đập BTĐL

Trang 24

được lượng xi măng của hỗn hợp mà cường độ bê tông vẫn không thay đổi Do giảm lượng nước trộn nên bê tông khô như đất, muốn đầm phải sử dụng máy đầm rung thay vì đầm dùi như bê tông truyền thống BTĐL hình thành từ những ý tưởng rất đơn giản như vậy

1.2.2 Bê tông đầm lăn - RCC (Roller compacted concrete)

BTĐL là loại bê tông sử dụng các nguyên vật liệu tương tự như bê tông thường Bê tông được tạo thành bởi một hỗn hợp gồm cốt liệu nhỏ (cát thiên nhiên hoặc cát nghiền), cốt liệu lớn (đá dăm), xi măng (có thể là xi măng pooc lăng PC hoặc xi măng pooc lăng hỗn hợp PCB), phụ gia hoạt tính nghiền mịn (tro bay nhiệt điện hoặc puzơlan thiên nhiên), nước và phụ gia hóa học BTĐL được đầm bằng máy đầm rung và là loại bê tông có độ sụt bằng 0 Bê tông đầm lăn được sử dụng cho nhiều đối tượng: kè chắn sóng, sân bay, đập

1.2.3 Đập bê tông đầm lăn - RCCD ( Roller compacted concrete dam)

Đập được xây dựng bằng BTĐL gọi là đập BTĐL

1.2.4 Một số đặc điểm của bê tông đầm lăn

- Do lượng nước được đưa vào hỗn hợp BTĐL nhỏ (trên dưới 100 l/mP

3

P

bê tông, với bê tông truyền thống là trên dưới 200 l/mP

3

Pbê tông), nên bê tông rất khô, phải

sử dụng máy đầm rung mới có thể đầm được

- Để bù lại lượng chất mịn do lượng xi măng giảm nhỏ, tăng cường cường độ và

độ chống thấm, hổn hợp bê tông đầm lăn được bổ sung chất độn tro bay

1.2.5 Một số đặc điểm của đập bê tông đầm lăn

Đập đất có ưu điểm thi công nhanh, song khối lượng lại lớn, độ bất định về vật liệu cao hơn đập bê tông, đập cao ít được áp dụng Đập bê tông truyền thống có

ưu điểm khối lượng nhỏ so với đập đất, độ bất định thấp hơn, song thi công bằng thủ công, tiến độ rất chậm đặc biệt công trình có khối lượng lớn gặp nhiều khó khăn

Trang 25

Đập bê tông đầm lăn kết hợp ưu điểm của đập đất về công nghệ thi công, ưu điểm của đập bê tông truyền thống về mặt kết cấu đập

* Ưu điểm :

- Do kế thừa công nghệ thi công cơ giới của đập đất nên đập bê tông đầm lăn

có ưu điểm lớn là thi công nhanh, hiệu quả kinh tế cao so với thi công thủ công ở đập bê tông truyền thống Áp dụng công nghệ này sẽ đẩy nhanh được tiến độ thi công, công trình sớm đưa vào khai thác vận hành, hiệu quả kinh tế sẽ lớn hơn nhiều

so với đập bê tông truyền thống Những công trình có khối lượng bê tông lớn là sở trường của công nghệ BTĐL

- Do sử dụng ít nước trong hổn hợp bê tông nên lượng dùng xi măng trong hổn

hợp BTĐL nhỏ Yếu tố này làm cho nhiệt lượng thuỷ hoá trong khối BTĐL nhỏ hơn nhiều so với bê tông truyền thống Theo đó vấn đề khống chế nhiệt độ không phức tạp như đập bê tông truyền thống và càng phức tạp hơn đối với đập cao, vì phải sử dụng hệ thống ống làm lạnh bên trong thân đập, ngoài các biện pháp hạ nhiệt hổn hợp bê tông bên ngoài

* Nhược điểm:

- Các mặt tiếp xúc giữa các lớp đổ nếu kiểm soát không chặt chẽ sẽ ảnh hưởng đến khả năng chống thấm của đập Tuy nhiên vấn đề này cho đến nay đã được giải quyết khá triệt để: (1) trong thiết kế đã bố trí lớp chống thấm thượng lưu

và lớp bê tông biến thái ở phía thượng lưu bê tông chống thấm; Sau khi đập hoàn thành mặt thượng lưu đập được xử lý bằng 1 lớp chống thấm dạng kết tinh (Xypex hoặc Krystol); Sau lớp bê tông chống thấm là hệ thống tiêu nước trong thân đập (2) Trước khi thi công đã tiến hành thí nghiệm đầm nện hiện trường để xác định thông

số đầm nện, quy trình thi công, thời gian khống chế để không được phát sinh khe lạnh ở 2 lớp tiếp giáp

1.2.6 Một số cấp phối BTĐL đã được ứng dụng ở Việt Nam

Hiện nay, ở nước ta đã và đang thi công rất nhiều đập bê tông đầm lăn Một

số công trình đã đi vào sử dụng và đảm bảo độ an toàn cao Việc thiết kế và ứng

Trang 26

dụng công nghệ thi công BTĐL cũng ngày càng đi vào quy trình quy phạm và phù hợp với điều kiện của Việt Nam Dưới đây là cấp phối của một số công trình đã được xây dựng trong những năm gần đây

Bảng 1.6 Cấp phối BTĐL thí nghiệm trong phòng dùng cho đập Định Bình

TT

Loại bê

tông

loại cấp phối

Loại

XM

X (kg )

Tro bay (kg)

CK

D (kg)

C (kg )

N (kg)

Đá dăm (kg) Cộng 5-

Loại

XM

X (kg)

Tro bay (kg)

CKD (kg)

C (kg)

N (kg)

Loại

XM

X (kg)

Tro bay (kg)

CKD (kg)

C (kg)

N (kg)

Trang 27

Bảng 1.9 Cấp phối BTĐL được thi công cho đập Pleikrong

TT Loại bê

tông

loại cấp phối

Loại

XM

X (kg)

Puzơlan (kg)

CKD (kg)

C (kg)

N (kg)

Đá dăm (kg) Cộng 5-20 20-

1.3 Phụ gia hoá học dùng trong BTĐL

Các công trình BTÐL thường sử dụng các loại phụ gia: Phụ gia dẻo giảm nước, giảm nước và kéo dài thời gian đông kết và một số loại phụ gia cuốn khí Trên thực tế, việc sử dụng phụ gia dẻo hoá và dẻo hoá chậm đông kết làm tăng tính dễ thi công lu lèn và kéo dài thời gian thi công làm cho khả năng bám dính và

hoá-độ chống thấm vùng tiếp giáp giữa các lớp bê tông được tăng cường

Việc lựa chọn loại và tỷ lệ dùng phụ gia hoá học thường căn cứ vào kết quả thí nghiệm với các vật liệu xi măng, phụ gia khoáng và cốt liệu cụ thể

1.4 Lựa chọn loại sản phẩm phụ gia hoá học dùng trong BTĐL đập Tân Mỹ

Phụ gia hóa học sử dụng trong thí nghiệm BTĐL cho đập Tân Mỹ gồm các loại như sau:

- Phụ gia chậm đông kết: TM 25 của hãng Sika; GP12 của Công ty Gia Phong; ARC 99 của Công ty Việt Nhật; ADMIX RCC của Viện IBST; CONREX RCA của hãng Vinkems

- Phụ gia giảm nước: Plastiment 96, 2000AT của hãng Sika, CONREX RMC, CONREX 306 của hãng Vinkems; GP1, GP2 của Công ty Gia Phong; LS03, NS03 của Viện IBST; RAC-01, MPC-2000 của Công ty Việt Nhật, M-90RA

1.5 Kết luận Chương 1

Bê tông đầm lăn đánh dấu sự phát triển quan trọng trong công nghệ xây dựng đập trong những năm gần đây Việc sử dụng bê tông đầm lăn trong xây dựng đã làm cho nhiều dự án trở nên khả thi về mặt kinh tế, giảm được chi phí do thi công nhanh, có thể tận dụng được các nguồn vật liệu khác nhau và sẵn có tại vị trí xây

Trang 28

dựng công trình Từ những tổng kết về sự phát triển nhanh chóng việc áp dụng và xây dựng đập bê tông đầm lăn trên thế giới và tại Việt Nam đã nhận thấy tính ưu việt và hiệu quả cao của công nghệ này

Tuy nhiên trong quá trình nghiên cứu, việc lựa chọn vật liệu, thiết kế và thi công cần có những giải pháp kỹ thuật phù hợp nhằm hạn chế tác động xấu đến chất lượng bê tông, giúp đẩy nhanh tiến độ thi công, giảm giá thành thi công công trình, nâng cao chất lượng đảm bảo công trình làm việc hiệu quả

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM BTĐL

ĐẬP TÂN MỸ

2.1 Giới thiệu đập Tân Mỹ

Dự án hệ thống thủy lợi Tân Mỹ là một dự án lớn, nằm trong quy hoạch tổng thể của lưu vực sông Cái – Phan Rang, tỉnh Ninh Thuận, đã được nhiều cơ quan trong và ngoài nước nghiên cứu nhiều năm trước đây Gần đây nhất, tháng 5 năm

2006, Viện quy hoạch thủy lợi miền Nam đã thực hiện rà soát quy hoạch Thủy lợi

Trang 29

lưu vực sông Cái – Phan Rang đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020 Quy hoạch này được Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và PTNT phê duyệt quyết định số 1985 QĐ/BNN-KH ngày 10/7/2006

Hệ thống thủy lợi Tân Mỹ là dự án có quy mô nhóm A, phục vụ đa mục tiêu, trong đó nhiệm vụ chính là cấp nước tưới trực tiếp cho 4.380 ha đất canh tác và tiếp nước cho hệ thống thuỷ nông Nha Trinh - Lâm Cấm để tưới đủ diện tích 12.800ha, cấp nước nuôi trồng thuỷ sản 1.632 ha, cấp nước cho dân sinh, công nghiệp, dịch vụ

và phát điện Công trình đầu mối gồm 2 cụm: Cụm đầu mối hồ chứa nước Sông Cái xây dựng trên sông Cái, thuộc huyện Bắc Ái và cụm đập dâng Tân Mỹ ở hạ lưu hồ sông Cái, thuộc huyện Ninh Sơn, cách đầu mối hồ Sông Cái khoảng 13 km về phía

hạ lưu Khu hưởng lợi thuộc huyện Bác Ái, Ninh Sơn, Ninh Hải và thành phố Phan Rang- Tháp Chàm Cụm hồ chứa nước Sông Cái có nhiệm vụ chính là tưới trực tiếp cho 680ha và tạo nguồn phát điện, làm kho nước điều tiết (cho đập dâng Tân Mỹ ở

hạ lưu)

Tổng mức đầu tư: theo thời giá quí IV/2007 khoảng 2.700 tỷ đồng, trong đó công trình thủy lợi 2.600 tỷ đồng, được đầu tư bằng nguồn vốn trái phiếu chính phủ Công trình thủy điện được đầu tư bằng các nguồn vốn phi ngân sách Dự án do Bộ Nông nghiệp và PTNT quản lý đầu tư, Ban Quản lý đầu tư và XDTL7 làm chủ đầu tư hợp phần công trình đầu mối, các hợp phần còn lại do địa phương làm chủ đầu tư

Trang 30

Hình 2.1 Đập dâng Tân Mỹ sau khi hoàn thiện

Hình 2.2 Vị trí đập dâng Tân Mỹ

Trang 31

2.2 Các yêu cầu kỹ thuật thiết kế BTĐL đập Tân Mỹ

2.2 1 Sự cần thiết phải nghiên cứu

Các đập chính và đập phụ 1 thuộc cụm công trình đầu mối hồ sông Cái và đập dâng Tân Mỹ được xây dựng bằng công nghệ bê tông đầm lăn (BTĐL) Đây là một công nghệ thi công mới được áp dụng ở nước ta trong thời gian gần đây Đối với ngành thủy lợi, công nghệ BTĐL đã được áp dụng xây dựng tại công trình Hồ chứa nước Định Bình, Nước Trong

BTĐL có lượng chất kết dính thấp hơn nhiều so với bê tông thường cùng mác BTĐL và bê tông thường khác nhau về tỉ lệ các thành phần hỗn hợp bê tông và biện pháp thi công BTĐL được thi công bằng các phương tiện đầm nén cơ giới có tốc độ thi công nhanh hơn nhiều lần so với bê tông thường và sử dụng ván khuôn rất

ít Do sự khác biệt này mà phương pháp thiết kế thành phần hỗn hợp BTĐL, các phương pháp thí nghiệm BTĐL cũng có nhiều điểm khác so với bê tông thường Chính vì vậy, vấn đề thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông đầm lăn, kiểm tra tính công tác, nhiệt thủy hoá, tính chống thấm và những tính chất khác của BTĐL là những nội dung cần đi sâu nghiên cứu khi thi công công trình thủy lợi Tân Mỹ

Công tác thí nghiệm hiện trường BTĐL là bước tiến hành trên cơ sở kết quả thí nghiệm nghiên cứu trong phòng và thiết bị thi công, dây chuyền công nghệ của nhà thầu xây dựng (sau khi đã xác định được nhà thầu thi công xây dựng công trình)

Hiện nay Việt Nam chưa có tiêu chuẩn và Quy chuẩn về thiết kế đập trọng lực, nghiên cứu vật liệu và quy trình thi công bê tông đầm lăn Việc thiết kế đập bê tông đầm lăn được áp dụng theo các tiêu chuẩn và quy chuẩn của nước ngoài, cụ thể

là áp dụng của Mỹ, Trung Quốc và Nhật Bản, các nước này có truyền thống và kinh nghiệm về công nghệ thi công BTĐL

Theo các tiêu chuẩn và Quy phạm bê tông đầm lăn của các nước thì quá trình nghiên cứu thành phần cấp phối và các tham số công nghệ thi công bê tông đầm lăn đều trải qua hai bước bắt buộc:

Trang 32

+ Giai đoạn thí nghiệm trong phòng (thí nghiệm tiêu chuẩn và điều kiện tiêu chuẩn):

- Tìm, lựa chọn các loại vật liệu thành phần dùng chế tạo bê tông đầm (Vật liệu dùng chế tạo bê tông đầm lăn phải mang tính địa phương để giảm giá thành sản phẩm, nhưng đồng thời cũng phải đảm bảo chất lượng bê tông đầm lăn

Vì vậy phải nghiên cứu lựa chọn các loại vật liệu cho phù hợp với từng công trình

+ Giai đoạn thí nghiệm đầm nén hiện trường (thi công bằng thiết bị máy móc

và điều kiện thời tiết khí hậu tại công trình):

- Hiệu chỉnh, để chuẩn xác lại thành phần cấp phối bê tông đầm lăn ở điều kiện thời tiết và khí hậu tại hiện trường (điều kiện thí nghiệm trong phòng là điều kiện tiêu chuẩn, khi ra hiện trường mỗi nơi một khác, vì vậy phải điều chỉnh thành phần bê tông đầm lăn để đạt được các chỉ và tính chất phù hợp với thiết kế)

- Kiểm tra thiết bị máy móc, dây chuyền thi công bê tông đầm lăn (mỗi một nhà thầu có hệ thống thiết bị, máy móc, dây chuyền thi công nhất định và thường không giống nhau Vì vậy, cần kiểm tra vận hành và tính đồng bộ của cả hệ thống dây chuyền)

- Xác định các tham số thi công tương ứng với vật liệu, hệ thống dây chuyền thiết bị và thời tiết khí hậu làm cơ sở lập quy định kỹ thuật thi công cho công trình (công nghệ thi công BTĐL sử dụng thiết bị gia công chế tạo khác so với thí nghiệm trong phòng và khác so với bê tông truyền thống, dùng máy gạt gạt phẳng và làm chặt bằng lu rung, vì vậy cần phải thí nghiệm hiện trường để biết các

Trang 33

chỉ tiêu kỹ thuật như độ chặt, chiều dày lớp đầm, số lần đầm v.v… (tham số thi công) để BTĐL đạt chất lượng

- Thí nghiệm kiểm tra các tính chất cơ lý bê tông đầm lăn tại bãi thử nghiệm hiện trường làm cơ sở lập quy định kỹ thuật thi công và nghiêm thu công trình

Như vậy, từ kinh nghiệm nước ngoài và thực tế phân tích thì hai giai đoạn thí nghiệm trong phòng và thí nghiệm đầm nén hiện trường là hai giai đoạn kế tiếp nhau không thể thiếu và kết quả là cơ sở lập Quy định kỹ thuật thi công và nghiệm thu công trình

Tại Việt Nam, các công trình bê tông đầm lăn từ trước đến nay dù thiết kế theo trường phái của Mỹ hay Trung Quốc đều tuân thủ theo các giai đoạn thí nghiệm cấp phối trong phòng và thí nghiệm đầm nén hiện trường

Vì vậy, đối với công trình Tân Mỹ áp dụng công nghệ thi công bê tông đầm lăn thì việc áp dụng các giai đoạn thí nghiệm cấp phối trong phòng và thí nghiệm đầm nén hiện trường là phù hợp với các tiêu chuẩn và quy chuẩn của nước ngoài, đồng thời theo đúng kinh nghiệm của các công trình bê tông đầm lăn đã và đang thi công tại Việt Nam

2.2 2 Yêu cầu kỹ thuật khi thiết kế BTĐL đập Tân Mỹ

Phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế BTĐL hiện hành đang được sự dụng tại Việt Nam

2.3 Vật liệu chế tạo BTĐL đập Tân Mỹ

2.3.1 Khảo sát nguồn vật liệu

Trên cơ sở nhu cầu sử dụng và khả năng cung ứng của từng loại vật liệu tiến hành khảo sát nguồn vật liệu với số lượng nhà cung ứng khác nhau Việc khảo sát lựa chọn vật liệu tiến hành như sau:

+ Thu thập tài liệu về các nguồn cung cấp xi măng, phụ gia hóa, phụ gia khoáng

Trang 34

+ Khai thác cát, đá tại các mỏ trong Ninh Thuận đưa về thí nghiệm tại phòng Nghiên cứu vật liệu – Viện Thủy Công – Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam

Bảng 2.1 Tổng hợp kết quả khảo sát các nguồn vật liệu

TT Loại vật liệu Tên, địa chỉ đơn

vị cung cấp

Địa chỉ nhà máy

Giấy công nhận ĐKKD

Giấy CN đăng ký chất lượng SP

Khả năng cung cấp

I Xi măng

1 Xi măng PC

40 Kim Đỉnh

Công ty HH xi măng Luks – Hương Trà, Thừa Thiên Huế

Hương Trà - Thừa Thiên Huế

BKHĐT

327A/GP-HT 063/3.09.16

2.400.000 tấn/năm

Quận 9 và Thủ Đức – TP Hồ Chí Minh, Bình Long- Bình Phước

Số:

030144644

2

HT 120/2.06.16

5.000.000 tấn/năm

II Phụ gia khoáng hoạt tính

1 Tro bay Phả

Lại

Công ty TNHH VINA fly ash and cement – Phả Lại, Chí Linh, Hải Dương

Phả Lại – Chí Linh – Hải Dương

Số:

041023000

079

HT 2129.10.16

500.000 tấn/năm

2 Tro bay Phả

Lại

Công ty cổ phần Sông Đà - Cao Cường – Phả Lại, Chí Linh – Hải Dương

Bình Giang – Phả Lại – Chí Linh – Hải Dương

Số:

080037653

0

Số: TCCL

01/CB-500.000 tấn/năm

3 Tro bay

Formusa

Công ty CP vật

tư xây dựng Tây

Đô - Thanh Xuân , Hà Nội

KCN Nhơn Trạch - Đồng Nai

Số:

010300134

0

10.000 tấn/tháng

Xã Tri Hải – Ninh Hải – Ninh Thuận

Số:

350058287

3

100.000 tấn/năm

Trang 35

vị cung cấp

khoáng sản Vinaconex- Lê Hồng Phong, TP Vũng Tàu

Xã Suối Riêng – Thuận Bắc – Ninh Thuận

Số:

320300163

8

100.000 tấn/năm

TP Hồ Chí Minh

Xã Phước Thanh - Đất

Đỏ – Bà Rịa Vũng Tàu

Số 8121/QĐ- SHTT

120.000 tấn/năm

7 Puzơlan Núi

Voi

Công ty sản xuất vật liệu puzơlan IDICO – KCN Tịnh Phong, Sơn Tịnh, Quảng Ngãi

KCN Tịnh Phong, Sơn Tịnh, Quảng Ngãi

Số:

030217796 6-004

Số: SP 606.08.16

100.000 tấn/năm

III Phụ gia hóa

TT Phùng - Đan Phượng –

2 Phụ gia Sika

Công ty Sika hữu hạn Việt Nam – Nhơn Trạch, Đồng Nai

Nhơn Trạch - Đồng Nai

Số:

BKH- KCN- ĐN

758/GP-Số 359/2006/CB TC-TĐC

20 triệu lít/năm

3 Phụ gia IBST Trung tâm tư vấn

Trang 36

vị cung cấp

Xây dựng – Viện IBST – Cầu Giấy, Hà Nội

4 Phụ gia Việt

Nhật

Công ty cổ phần vật liệu và công nghệ Việt Nhật – Cầu Giấy, Hà Nội

Cụm công nghiệp Trí Quả - Thuận Thành – Bắc Ninh

Số:

21.03.000.4

17

Số: TĐCL

04/TBPL-180.000 lít/tháng

5 Phụ gia

Vinkems

Công ty TNHH Vinkems – Tràng Bảng, Tây Ninh

Khu công nghiệp Linh Trung III – Tràng Bảng – Tây Ninh

06/CBTC-6.000.000 lít/năm

2.3.2 Kết quả thí nghiệm tính chất vật liệu

Thí nghiệm tính chất cơ lý của các loại vật liệu khảo sát, kết hợp cùng với khả năng cung ứng cho công trình Tân Mỹ làm cơ sở so sánh Các loại vật liệu dùng trong thí nghiệm cấp phối bê tông đầm lăn cho đập Tân Mỹ được thí nghiệm tại Phòng Vật liệu – Viện Thủy Công – Viện Khoa học Thủy lợi

2.3.2.1 Kết quả thí nghiệm xi măng

Xi măng dùng cho BTĐL đập Tân Mỹ được thí nghiệm trên hai loại xi măng khác nhau là xi măng Hà Tiên 1, Kim Đỉnh; kết quả thí nghiệm như trong Bảng 2.2

Bảng 2.2 Kết quả thí nghiệm xi măng

TT Chỉ tiêu thí

nghiệm Phương pháp thử Đơn vị

Xi măng PC40 Hà Tiên 1

Xi măng PC40 Kim Đỉnh

Trang 37

TT Chỉ tiêu thí

nghiệm Phương pháp thử Đơn vị

Xi măng PC40 Hà Tiên 1

Xi măng PC40 Kim Đỉnh

M1 M2 M3 M1 M2 M3

3

Thời gian bắt đầu

ninh kết TCVN : 6017-1995 ph 150 155 150 135 140 135 Thời gian kết thúc

tuổi 28 ngày TCVN : 6016-1995

N/mm P

2 51,3 50,1 52,8 49,3 49,6 48,9

6 Nhiệt thủy hóa TCVN 6070-2005 Cal/g 79,89 80,27 80,14 81,55 82,14 82,28

Nhận xét: Xi măng Kim Đỉnh và xi măng Hà Tiên đạt tiêu chuẩn xi măng

pooclăng PC40 theo TCVN 2628-1999 và đạt tiêu chuẩn dùng cho bê tông thủy công theo 14TCN 66-2002 “Xi măng dùng cho bê tông thủy công – Yêu cầu kỹ thuật”

2.3.2.2 Kết quả thí nghiệm phụ gia khoáng hoạt tính

Phụ gia khoáng hoạt tính gồm tro bay và puzơlan do các đơn vị sau cung cấp: + Tro bay Phả Lại của Công ty cổ phần Sông Đà - Cao Cường và Công ty TNHH Vina fly ash and cement

+ Tro bay Formusa của Công ty cổ phần vật tư xây dựng Tây Đô

+ Puzơlan Núi Thơm – Vũng Tàu của Công ty TNHH MTV đầu tư và kinh doanh khoáng sản VINACONEX

+ Puzơlan Lương Sơn – Bình Thuận của Công ty cổ phần Phước Sơn

+ Puzơlan Gia Quy – Vũng Tàu của Công ty cổ phần khoáng sản Minh Tiến

+ Puzơlan Núi Voi – Quảng Ngãi của Công ty sản xuất vật liệu puzơlan IDICO

Kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý của phụ gia khoáng hoạt tính puzơlan và tro bay như trong bảng 2.3 đến 2.9

Trang 38

Bảng 2.3 Kết quả thí nghiệm puzơlan Núi Thơm - Vinaconex

STT Chỉ tiêu thí nghiệm Phương pháp thử Đơn vị Kết quả thí nghiệm

M1 M2 M3

2 Lượng nước yêu cầu 14 TCN 108:1999 % 27,5 27,25 27,5

3 Thời gian bắt đầu đông kết 14 TCN 108:1999 ph 123 120 122 Thời gian kết thúc đông kết 14 TCN 108:1999 ph 229 227 229

4

Chỉ số hoạt tính tuổi 7 ngày

so với mẫu đối chứng 14 TCN 108:1999 % 80,7 81,4 81,3 Chỉ số hoạt tính tuổi 28

ngày so với mẫu đối chứng 14 TCN 108:1999 % 81,8 82,3 82,5

Bảng 2.4 Kết quả thí nghiệm puzơlan Lương Sơn – Phước Sơn

M1 M2 M3

4

Trang 39

Bảng 2.5 Kết quả thí nghiệm puzơlan Gia Quy – Minh Tiến

M1 M2 M3

4

Trang 40

Bảng 2.6 Kết quả thí nghiệm puzơlan Núi Voi - IDICO

M1 M2 M3

2 Lượng nước yêu cầu 14 TCN 108:1999 % 28.0 27.75 27.5

4

so với mẫu đối chứng 14 TCN 108:1999 % 79.5 80.7 79.2 Chỉ số hoạt tính tuổi 28

ngày so với mẫu đối chứng 14 TCN 108:1999 % 81.3 80.4 81.9

Bảng 2.7 Kết quả thí nghiệm tro bay Forcmosa – Tây Đô

M1 M2 M3

2 Lượng nước yêu cầu 14 TCN 108:1999 % 29.75 30.0 29.5

3 Thời gian bắt đầu đông kết 14 TCN 108:1999 Phút 203 201 202 Thời gian kết thúc đông kết 14 TCN 108:1999 Phút 260 258 260

4

so với mẫu đối chứng 14 TCN 108:1999 % 89.2 87.8 89.4 Chỉ số hoạt tính tuổi 28

ngày so với mẫu đối chứng 14 TCN 108:1999 % 90.1 89.3 90.6

Định dạng
Số trang	102
Dung lượng	3,66 MB