Nghiên cứu đề xuất giải pháp quản lý chất lượng vật liệu sử dụng trong thi công bê tông đầm lăn tại công trình thủy điện trung sơn

LỜI CAM ĐOAN Họ và tên học viên: Phạm Duy Anh Lớp cao học: 22QLXD21 Chuyên ngành: Quản lý xây dựng Tên đề tài luận văn: “ Nghiên cứu đề xuất giải pháp quản lý chất lượng vật liệu sử dụng

LỜI CAM ĐOAN

Họ và tên học viên: Phạm Duy Anh

Lớp cao học: 22QLXD21

Chuyên ngành: Quản lý xây dựng

Tên đề tài luận văn: “ Nghiên cứu đề xuất giải pháp quản lý chất lượng vật liệu sử dụng trong thi công bê tông đầm lăn tại công trình thủy điện Trung Sơn”

Tôi xin cam đoan và chịu trách nhiệm kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực Tài liệu liên quan nhằm khẳng định thêm sự tin cậy và cấp thiết của

đề tài được trích dẫn rõ nguồn gốc theo qui định

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Tác giả luận văn

Phạm Duy Anh

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn, tác giả đã nhận được sự quan tâm và hướng dẫn tận tình của PGS.TS Đồng Kim Hạnh, và những ý kiến quý báu của các thầy cô giáo khoa Công trình, bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng,Viện kỹ thuật công trình –Trường Đại học Thủy lợi

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Trường Đại học Thủy lợi đã tận tình giảng dạy tác giả trong suốt quá trình học tại trường và xin cảm ơn lãnh đạo và đồng nghiệp trong cơ quan đã cung cấp số liệu, giúp đỡ tác giả để thực hiện luận văn

Do trình độ, kinh nghiệm cũng như thời gian nghiên cứu còn hạn chế nên Luận văn khó tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô giáo và độc giả

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Tác giả luận văn

Phạm Duy Anh

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG TÁC SỬ DỤNG VẬT LIỆU TRONG XÂY DỰNG VÀ THI CÔNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 6

1.1 Vật liệu sử dụng trong xây dựng 6

1.1.1 Lịch sử quá trình sử dụng vật liệu xây dựng 6

1.1.2 Vật liệu dùng trong bê tông 12

1.2 Bê tông đầm lăn 18

1.3 Thực trạng và tồn tại trong quá trình sử dụng vật liệu cho bê tông đầm lăn 33

1.3.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng vật liệu 33

1.3.2 Thực trạng quá trình sử dụng vật liệu cho bê tông đầm lăn 33

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ CƠ SỞ PHÁP LÝ VỀ QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG VẬT LIỆU TRONG THI CÔNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 34

2.1 Chất lượng công trình xây dựng 34

2.1.1 Quan niệm về chất lượng 34

2.1.2 Các yêu cầu và đặc điểm của chất lượng 34

2.1.3 Vai trò của chất lượng 36

2.1.4 Quản lý chất lượng công trình xây dựng 36

2.2 Cơ sở pháp lý trong quản lý chất lượng thi công bê tông 38

2.2.1 Luật xây dựng 2014 số 50/2014/QH13 ngày 18/6/2014 của Quốc hội nước CHXHCN Việt Nam 38

2.3 Quy trình giám sát thi công bê tông đầm lăn 48

2.4 Quy trình ki ểm định, thí nghiệm 50

2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng vật liệu của bê tông đầm lăn 56

CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP TRONG QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG VẬT LIỆU KHI THI CÔNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 59

3.1 Gi ới thiệu về công trình Thủy điện Trung Sơn 59

3.2 Gi ới thiệu công tác quản lý chất lượng vật liệu cho thi công bê tông đầm lăn 61

3.2.1 Các yêu c ầu về vật liệu sản xuất RCC 61

Trạm nghiền sàng-Bố trí và biểu đồ cường độ sản xuất 74

3.2.2 Công tác b ảo quản vật liệu tại công trường 77

3.2.3 C ấp phối RCC và các thí nghiệm 79

3.3 Th ực trạng công tác QLCL vật liệu cho thi công RCC 87

3.3.1 Thực trạng quản lý chất lượng Xi măng 87

3.3.2 Th ực trạng quản lý chất lượng tro bay 88

3.3.3 Th ực trạng công tác quản lý chất lượng phụ gia 90

3.3.4 Th ực trạng công tác quản lý chất lượng cốt liệu 90

3.4 Nguyên t ắc và yêu cầu của việc đề xuất các giải pháp quản lý chất lượng vật liệu trong thi công bê tông đầm lăn 97

3.5 Đề xuất giải pháp quản lý chất lượng vật liệu thi công RCC 98

3.5.1 Đề xuất quy trình quản lý chất lượng xi măng 98

3.5.3Gi ải pháp quản lý kho bãi 105

3.5.4 Gi ải pháp quản lý các máy nghiền, sàng cốt liệu 105

3.5.5 Gi ải pháp hiệu chỉnh lượng vật liệu 106

K ết luận Chương 3: 108

K ẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: 109

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 110

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Bê tông La Mã 7

Hình 1.2: 15

Hình 1.3: Bê tông nhẹ cho thi công sàn mái 16

Hình 1.4: Khai thác cát tự nhiên 18

Hình 1.5: Khai thác đá 18

Hình 1.6: Tỷ lệ áp dụng BTĐL theo các hướng khác nhau trên thế giới 22

Hình 1.7: Thi công đập BTĐL bằng xe lu rung ( Beni-Haroun - Algeri) 24

Hình 1.8 Thi công sân bãi bằng công nghệ BTĐL 24

Hình 1.9 Cấu tạo trụ neo cáp cầu treo Akashi Kaiyko-Nhật Bản 25

Hình 1.10: Quy trình thi công bê tông đầm lăn 32

Hình1.11: Thi công bê tông đầm lăn 33

Hình 2.1: Ràng buộc về quản lý CLCT xây dựng tại Việt Nam 38

Hình 3.1: Th ủy điện Trung Sơn 59

Hình 3.2: M ỏ đá 3A – Dự án Thuỷ điện Trung Sơn 74

Hình 3.3: Trạm nghiền số 1 – DATĐTS 75

Hình 3.4: Trạm nghiền số 2 và số 3 – DATĐTS 76

Hình 3.5: Trạm nghiền số 4 – DATĐTS 76

Hình 3.6: Bãi tr ữ số 1 và số 2 - DATĐTS 78

Hình 3.8: Tr ạm trộn bê tông 360m 3 /h và 120m3/h - DATĐTS 82

Hình 3.9: Tr ạm trộn bê tông 60m 3 /h tr ộn vữa liên kết và hồ xi măng – DATĐTS 83

Hình 3.10: Quy trình qu ản lý chât lượng xi măng 88

Hình 3.11: Quy trình qu ản lý chất lượng tro bay 89

Hình 3.12: Quy trình qu ản lý chất lượng đá dăm 94

Hình 3.13: Quy trình qu ản lý chất lượng cát 96

Hình 3.14: Đề xuất quy trình quản lý chất lượng xi măng 100

Hình 3.15: Bi ểu đồ lũy kế nhập và tiêu thụ xi măng 101

Hình 3.16: Đề xuất quy trình quản lý chất lượng cát 104

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Số lượng đập BTĐL tại một số nước trên thế giới 21

Bảng 1.2: Một số công trình đập BTĐL đã được thiết kế và bắt đầu xây dựng ở nước ta 26

Bảng 2.1: Tiêu chuẩn vật liệu cho RCC 51

Bảng 2.2: Tần suất, vị trí lấy mẫu và nội dung thí nghiệm đối với vật 53

Bảng 2.3: Các phương pháp thí nghiệm về vật liệu cho sản xuất RCC 54

Bảng 2.4: Độ chênh lệch tối đa cho phép trong kết quả của bộ thử nghiệm 55

B ảng 3.1: Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng 64

B ảng 3.2: Bảng Yêu cầu hoá học bắt buộc đối với phụ gia khoáng hoạt tính 66

B ảng 3.3: Yêu cầu vật lý bắt buộc đối với phụ gia khoáng hoạt tính 66

B ảng 3.4: Bảng Hàm lượng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion clorua và c ặn không tan trong nước trộn bê tông và vữa 68

B ảng 3.5: Bảng Hàm lượng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion clorua và c ặn không tan trong nước dùng để rửa cốt liệu và bảo dưỡng bê tông 70

B ảng 3.6: Bảng Các yêu cầu về thời gian đông kết của xi măng và cường độ chịu nén c ủa vữa 71

B ảng 3.7: Bảng Đường bao giới hạn cho cốt liệu được pha trộn 73

B ảng 3.8: Thành phần cấp phối cho 1m3 bê tông RCC 79

B ảng 3.9: Thành phần cấp phối cho 1m3 vữa liên kết 80

B ảng 3.10: Thành phần cấp phối cho 1m3 hồ xi măng 80

B ảng 3.11: Các thiết bị lấy mẫu 85

B ảng 3.12: Bảng Tần suất, vị trí lấy mẫu và nội dung thí nghiệm đối với vật liệu cho s ản xuất RCC 86

B ảng 3.14: Các tiêu chuẩn thí nghiệm các chỉ tiêu RCC công trình thủy điện Trung Sơn 87

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Bê tông là loại vật liệu hiện nay đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều nghành xây dựng như dân dụng, giao thông , thủy lợi Bê tông được sử dụng rộng rãi bởi những ưu điểm như: Giá thành bê tông không cao vì có tới 80 – 90% là cốt liệu

từ đá thiên nhiên hoặc các phế phẩm từ công nghiệp( xỉ than, bã quặng ); Có thể chế tạo được các loại bê tông có đặc tính khác nhau; Có thể gai công thành các kết cấu bền vững có hình dáng và kích thước bất kỳ; Có thể cơ giới hóa hoàn toàn việc sản xuất bê tông, hạ giá thành kết cấu Ngoài ra có thể chế tạo được các kết cấu bê tông cốt thép và bê tông cốt thép ứng suất trước Bên cạnh những

ưu điểm như đã nêu trên thì bê tông còn có những nhược điểm như: Khối lượng lớn, nặng nề và thời gian thi công dài Trong xây dựng nói chung và xây dựng thủy lợi nói riêng vấn đề thời gian thi công được yêu cầu rút ngắn mà vẫn bảo đảm chất lượng do nhu câu nhanh chóng đưa công trình vào sử dụng từ đó làm giảm chi phí xây dựng công trình Từ nhu cầu đó các kỹ sư đã nghiên cứu và đưa bê tông đầm lăn vào ứng dụng

Bê tông đầm lăn hiện nay được áp dụng khá phổ biến trên thế giới Do được cơ giới hoá cao, tiến độ thi công nhanh, công trình sơm đưa vào khai thác, hiệu quả kinh tế mang lại to lớn, việc áp dụng công nghệ bê tông đầm lăn vào Việt Nam là điều không bàn cãi Những thập niên qua, nhìn lại chặng đường phát triển BTĐL Trung Quốc cũng đủ thấy ưu điểm của loại công nghệ này

Bê tông đầm lăn không chỉ áp dụng vào xây dựng đập mà còn phải được tiếp tục nghiên cứu áp dụng vào việc xây dựng sân bay, cảng, kè chắn sóng, các công trình bê tông khối lớn, diện rộng

Do còn mới mẻ nên việc áp dụng công nghệ này vào điều kiện Việt Nam cần phải có bước đi và giải pháp thích hợp:

- Nghiên cứu kinh nghiệm của các nước để rút ngắn thời gian nghiên cứu Qua phân tích nhận thấy Trung Quốc là nước láng giềng Việt Nam, là nước đầu

đàn về công nghệ BTĐL trên thế giới, chi phí học tập nghiên cứu với Trung Quốc lại rẽ, vì vậy có thể xây dựng công nghệ BTĐL Việt Nam bằng việc kế thừa kinh nghiệm Trung Quốc

- Xây dựng đập nhỏ, thấp trước, đúc rút kinh nghiệm để làm đập cao sau

- Dịch thuật các tài liệu, quy phạm các nước đặc biệt của Trung Quốc để trên

cơ sở thực tiễn xây dựng tại Việt Nam , hoàn chỉnh thành bộ quy phạm thiết kế, thi công đập BTĐL của Việt Nam

- Đối với các dự án BTĐL đầu tiên, lớn, quan trọng cần phải có :

+ Thuê, hợp tác với nước ngoài để cùng Việt Nam tham gia tư vấn thiết kế + Thuê Tư vấn thẩm định quốc tế để thẩm định lại hồ sơ thiết kế

+ Thuê Tư vấn Giám sát chất lượng xây dựng quốc tế để giám sát thi công + Thuê Tư vấn Kiểm định chất lượng xây dựng quốc tế để kiểm định chất lượng xây dựng

Do công nghệ thi công bê tông đầm lăn còn khá mới mẻ ở Việt Nam nên không tránh khỏi những vướng mắc về công nghệ cũng như quản lý chất lượng công trình Hiên nay chúng ta rút ngắn thời gian nghiên cứu bằng cách tiếp thu học hỏi từ những nước đi trước do đó có nhiều điều chưa thực sự phù hợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam nhất là khâu quản lý chất Một vấn đề đặt ra là quy trình quản lý chất lượng bê tông đầm lăn một cách đồng bộ và hiệu quả Khâu đầu tiên trong quá trình sản xuất bê tông là lựa chọn vật liệu đạt tiêu chuẩn chất lượng nhằm đáp ứng được yêu cầu sản xuất bê tông Vật liệu sản xuất bê tông có ảnh hưởng quyết định đến tính chất cũng như chất lượng bê tông Chất lượng vật liệu sản xuất bê tông phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: cường độ vật liệu( cốt liệu lớn: đá, sỏi, cát say…); cấp phối hạt vật liệu ( cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ….); độ mịn ( xi măng, tro bay ); tính chất của các loại phụ gia

Với những mục đích nêu trên tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu đề xuất giải

pháp quản lý chất lượng vật liệu sử dụng trong thi công bê tông đầm lăn tại công trình thủy điện Trung Sơn”

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

Nghiên cứu đề xuất giải pháp nhằm tăng cường công tác quản lý chất lượng vật

liệu sản xuất bê tông đầm lăn tại các dự án đầu tư xây dựng công trình có sử dụng

bê tông đầm lăn

3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

a Ý nghĩa khoa học

Đề tài nghiên cứu hệ thống hóa và làm sáng tỏ những vấn đề lý luận về ảnh hưởng của chất lượng vật liệu đến chất lượng của bê tông đầm lăn từ đó làm cơ sở khoa học nghiên cứu, đề suất một số giải pháp quản lý chất lượng vật liệu, góp phần nâng cao chất lượng xây dựng công trình bằng bê tông đầm lăn

b Ý ng hĩa thực tiễn

Những kết quả nghiên cứu, đề xuất giải pháp của luận văn là tài liệu tham khảo hữu ích không chỉ đối với công tác quản lý chất lượng vật liệu bê tông đầm lăn nói riêng

mà còn là tài liệu tham khảo cho các công trình sử dụng các loại bê tông nói chung

4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

a Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là công tác quản lý chất lượng vật liệu tại các dự án đầu tư xây dựng có sử dụng bê tông đầm lăn từ giai đoạn thiết kế kỹ thuật đến khi thực hiện thi công và đưa công trình vào sử dụng

b Phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi về không gian: Đề tài tập trung Nghiên cứu đề xuất các giải pháp tăng cường công tác quản lý nhằm nâng cao chất lượng vật liệu sản xuất bê tông đầm lăn tại các dự án đầu tư xây dựng

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Luận văn áp dụng phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp kế thừa những kết quả nghiên cứu đã công bố;

- Phương pháp thống kê;

- Phương pháp phân tích tổng hợp, so sánh;

- Phương pháp khảo sát điều tra thu thập số liệu;

- Phương pháp đối chiếu với các văn bản quy phạm chất lượng vật liệu xây dựng công trình;

- Phương pháp đối chiếu với hệ thống văn bản pháp quy về quản lý đầu tư xây dựng công trình;

- Phương pháp chuyên gia: Qua tham khảo xin ý kiến của các thầy cô trong Trường và một số chuyên gia có kinh nghiệm chuyên môn tại địa phương

6 KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC

- Hệ thống hóa và hoàn thiện cơ sở lý luận về quản lý chất lượng vật liệu tại các

dự án đầu tư xây dựng nói chung và dự án đầu tư xây dựng có sử dụng bê tông đầm lăn nói riêng

- Nghiên cứu, đề xuất một số giải pháp có căn cứ khoa học, phù hợp và khả thi

với điều kiện thực tiễn của một công trình xây dựng cụ thể có sử dụng bê tông đầm lăn trong việc tăng cường hơn nữa quản lý chất lượng vật liệu đầu vào góp phần nâng cao chất lượng bê tông thành phẩm từ đó cho ra đời những sản phẩm xây dựng có chất lượng tốt, tiết kiệm chi phí góp phần thúc đẩy phát triển kinh

tế xã hội

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG TÁC SỬ DỤNG VẬT LIỆU TRONG XÂY DỰNG VÀ THI CÔNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

1.1 Vật liệu sử dụng trong xây dựng

1.1.1 Lịch sử quá trình sử dụng vật liệu xây dựng

Cùng với sự phát triển của sức sản xuất và quan hệ sản xuất, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung ngành vật liệu đã phát triển từ thô sơ đến ntinh vi,từ đơn giản đến phức tạp, kỹ thuật sản xuất ngày càng hiện đại và chất lượng vật liệu ngày càng nâng cao

Lúc đầu loài người chỉ biết dùng vật liệu có sẵn trong tự nhiên như đất, đá, rơm,

rạ, gỗ, để xây dựng lên nhà ở, cung điện, nhà thờ, đường sắt, cầu cống, v.v Những công trình đó còn thô sơ, tường nhà còn làm bằng đất hoặc xếp đá Sau

đó ở những nơi xa núi đá, người ta đã biết đúc gạch mộc, rồi dần biết dùng gạch ngói bằng đất nung Đến thời phong kieensvieecj sản xuất và sử dụng chế phẩm đất nung phát triển

Để gắn các viên đá, gạch rời rạc lại với nhau, từ xưa người ta dã biết dùng đất sét, thạch cao, vôi và guđrông Ví dụ ở Ba Tư 2000 năm trước công nguyên người ta đã biết dùng chất alfan thiên nhiên để làm chất kết dính Ở La Mã và thế kỷ thứ tư đã xây dựng những con đường đá lớn chất lượng tốt Trong thời kỳ này kỹ thuật gia công vật liệu gỗ và luyện kim cũng phát triên với một mức độ nhất định

Trong thời gian này người ta đã sản xuất được vôi với thạch cao là những chất kết dính trong không khí,

Do nhu cầu phải xây dựng một số công trình ở những nơi ẩm ướt, tiếp xúc với

gia khoáng vật trong tự nhiên có tính chất giống như đất sét nung như tro núi lửa, trepen,v.v gọi chung là puzơlan Tiếp đó người ta đã phát minh ra vôi cứng trong nước ( vôi thủy) và xi măng La Mã Đến đầu thế kỷ thứ 19 phát minh

ra xi măng pooc lăng là chất kết dính tốt hơn hẳn các chất kết dính đã tìm được trước đó và mở đầu cho những phát kiến về các chất kết dính khác và bê tông sau này

Hình 1.1: Bê tông La Mã Đến thời kỹ tư bản chủ nghĩa, do nhu cầu xây dựng công nghiệp phát triển , việc phát triển giao thông và các yêu cầu quân sự đòi hỏi phải có các vật liệu mới có khả năng chịu lực cao, do đó sắt thép, bê tông, bê tông cốt thép, bê tông cốt thép ứng suất trước đã được sử dụng v.v Đến cuối thế kỷ 19, đầu thế kỷ 20, việc sản xuất các loại vật liệu đá nhân tạo như gạch silicat, sản phẩm fibrô xi măng, bê tông xỉ lò cao, các vật liệu cách nhiệt và ngăn nước được phát triển

Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và kỹ thuật, kỹ thuật sản xuất và sử dụng vật liệu xây dựng trên thế giới đã đạt trình đọ khá cao Người ta đã và đang nghiên cứu sử dụng những vật liệu hiện đại vừa nhẹ, vừa bền như chất dẻo để thay thế thép và bê tông cốt thép hoặc để làm chất gắn kết

các cấu kiện thay cho bulong, đinh tán Ngoài ra, từ chất dẻo người ta chế tạo ra các loại sơn, nhũ quét ngoài mặt công trình, để tạo một lớp màng chống thấm bền vững và chống xâm thực cho công trình ở trong môi trường nước có tính chất xâm thực

Vấn đề sản xuất cấu kiện đúc sẵn trong nhà máy với trình độ cơ khí hóa

và tự động hoá cao đang đặc biệt được chú trọng nhằm nâng cao năng xuất lao động và phẩm chất vật liệu, trên cơ sở đó mà hạ giá thành sản phẩm Nhiều công nghệ tiên tiến được áp dụng như nung gạch bằng tuynen, nung xi măng bằng dầu

ma dút hoặc khí than; Các nhà máy xi măng cỡ lớn có công xuất tới 2,4 triệu tấn/ năm, sản xuất các cấu kiện bê tông cốt thép ứng suất trước cỡ lớn, dùng máy chấn động tần số cao để tạo hình, v.v đã được xây dựng Việc sản xuất các loại vật liệu mới như các loại hợp kim nhẹ, cường độ cao, và bền vững lâu dài; các sản phẩm vô cơ như sợi thủy tinh, sợi bông đá, bê tông cốt tre, cốt sợi thủy tinh, các loại vật liệu đá nhân tạo cỡ lớn, các loại xi măng đặc biệt và các loại vật liệu nhân tạo cỡ lớn, các loại xi măng đặc biệt và các loại vật liệu chuyên dụng khác được đặc biệt chú trọng

Người ta còn phát minh ra các máy móc kiểm tra tính chất các vật liệu xây dựng và hoàn chỉnh các phương pháp nghiên cứu thí nghiệm để đánh giá phẩm chất các vật liệu Hàng loạt các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm quốc gia

và quốc tế ra đời để làm cơ sở pháp lý cho việc sản xuất sử dụng và kiểm tra chất lượng vật liệu xây dựng

Xu hướng chung của việc phát triển công nghiệp vật liệu xây dựng hiện nay là tăng nhanh sản lượng và chất lượng sản phẩm, hạ giá thành và giảm nhẹ cường độ lao động cho người sản xuất Các biện pháp cơ bản sau đây thường được chú trọng:

công tác nghiên cứu khoa học vật liêu xây dựng cho phù hợp với tài nguyên , khí hậu mỗi địa phương, đồng thời nghiên cứu ứng dụng những tiến bộ kỹ thuật của các nghành khác vào công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng

- Công xưởng hóa việc sản xuất cấu kiện và tích cực thi công lắp ghép Kết hợp chặt chẽ với các khâu thiết kế và thi công để định ra chế độ sử dụng tiết kiệm các loại vật liệu

- Tận dụng các nguồn nguyên liệu địa phương và các nguồn phế liệu công nghiệp để sản xuất vật liệu xây dựng

Ở Việt Nam từ xưa đã có những công trình bằng gỗ, gạch đá xây dựng rất công phu, ví dụ công trình đá thành nhà Hồ (Thanh Hóa), công trình đất Cổ Loa (Đông Anh - Hà Nội) Nhưng trong suốt thời kỳ phong kiến thực dân thống trị,

kỹ thuật về vật liệu xây dựng không được đúc kết, đề cao và phát triển, sau chiến thắng thực dân Pháp (1954) và nhất là kể từ khi ngành xây dựng Việt Nam

ra đời (29.4.1958) đến nay ngành công nghiệp vật liệu xây dựng đã phát triển nhanh chóng Trong 45 năm, từ những vật liệu xây dựng truyền thống như gạch, ngói, đá, cát, xi măng, ngày nay ngành vật liệu xây dựng Việt Nam đã bao gồm hàng trăm chủng loại vật liệu khác nhau, từ vật liệu thông dụng nhất đến vật liệu cao cấp với chất lượng tốt, có đủ các mẫu mã, kích thước, màu sắc đáp ứng nhu cầu xây dựng trong nước và hướng ra xuất khẩu

Nhờ có đường lối phát triển kinh tế đúng đắn của Đảng, ngành vật liệu xây dựng

đã đi trước một bước, phát huy tiềm năng, nội lực sử dụng nguồn tài nguyên phong phú, đa dạng với sức lao động dồi dào, hợp tác, liên doanh, liên kết trong

và ngoài nước, ứng dụng công nghệ tiên tiến, kỹ thuật hiện đại của thế giới vào hoàn cảnh cụ thể của nước ta, đầu tư, liên doanh với nước ngoài xây dựng nhiều nhà máy mới trên khắp ba miền như xi măng Bút Sơn (1,4 triệu tấn/năm), xi măng Chinfon - Hải Phòng (1,4 triệu tấn/năm), xi măng Sao Mai (1,76 triệu tấn/năm), xi măng Nghi Sơn (2,27 triệu tấn/năm) Về gốm sứ xây dựng có nhà máy ceramic Hữu Hưng, Thanh Thanh, Thạch Bàn, Việt Trì, Đà Nẵng, Đồng

Tâm, Taicera ShiJar v.v Năm 1992 chúng ta mới sản xuất được 160.000 m2 loại Ceramic tráng men ốp tường 100 x 100 mm, thì năm 2002 đã cung cấp cho thị trường hơn 15 triệu m2 loại: 300x300, 400x400, 500x500 mm

Một thành tựu quan trọng của ngành gốm sứ xây dựng là sự phát triển đột biến của sứ vệ sinh Hai nhà máy sứ Thiên Thanh và Thanh Trì đã nghiên cứu sản xuất sứ từ nguyên liệu trong nước, tự vay vốn đầu tư trang bị dây chuyền công nghệ tiên tiến, thiết bị hiện đại đưa sản lượng hai nhà máy lên 800000 sản phẩm/năm Nếu kể cả sản lượng của các liên doanh thì năm 2002 đã sản xuất được 1405 triệu sản phẩm sứ vệ sinh có chất lượng cao

Về kính xây dựng có nhà máy kính Đáp Cầu, với các sản phẩm kính phẳng dày

2 -5 mm, kính phản quang, kính màu, kính an toàn, gương soi đã đạt sản lượng 7,2 triệu m2 trong năm 2002

Ngoài các loại vật liệu cơ bản trên, các sản phẩm vật liệu trang trí hoàn thiện như đá ốp lát thiên nhiên sản xuất từ đá cẩm thạch, đá hoa cương, sơn silicat, vật liệu chống thấm, vật liệu làm trần, vật liệu lợp đã được phát triển với tốc độ cao, chất lượng ngày càng được cải thiện

Tuy nhiên, bên cạnh các nhà máy vật liệu xây dựng được đầu tư với công nghệ tiên tiến, thiết bị hiện đại thì cũng còn nhiều nhà máy vẫn phải duy trì công nghệ lạc hậu, thiết bị quá cũ, chất lượng sản phẩm không ổn định

Phương hướng phát triển ngành công nghệ vật liệu trong thời gian tới là phát huy nội lực về nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú, lực lượng lao động dồi dào, tích cực huy động vốn trong dân, tăng cường hợp tác trong nước, ngoài nước, đầu tư phát triển nhiều công nghệ tiên tiến, sản xuất các mặt hàng mới

Mục tiêu đến năm 2010 là sản xuất 40-45 triệu tấn xi măng, 40-50 triệu m2 gạch men lát nền, ốp tường, 4-5 triệu sản phẩm sứ vệ sinh với phụ kiện đồng bộ, 80-

90 triệu m2 kính xây dựng các loại, 18 -20 tỷ viên gạch, 30-35 triệu m2 tấm lợp, 35- 40 triệu m3 đá xây dựng, 2 triệu m2 đá ốp lát, 50.000 tấm cách âm, cách nhiệt, bông, sợi thủy tinh, vật liệu mới, vật liệu tổng hợp

Phân loại vật liệu xây dựng

Vật liệu xây dựng được phân theo 2 cách chính:

Theo bản chất

Theo bản chất vật liệu xây dựng được phân ra 3 loại chính sau đây:

+ Vật liệu vô cơ bao gồm các loại vật liệu đá thiên nhiên, các loại vật liệu nung, các chất kết dính vô cơ, bê tông, vữa và các loại vật liệu đá nhân tạo không nung khác

+ Vật liệu hữu cơ: bao gồm các loại vật liệu gỗ, tre, các loại nhựa bitum và guđrông, các loại chất dẻo, sơn, vecni v.v

+ Vật liệu kim loại: bao gồm các loại vật liệu và sản phẩm bằng gang, thép, kim loại màu và hợp kim

Theo nguồn gốc

+ Theo nguồn gốc vật liệu xây dựng được phân ra 2 nhóm chính: vật liệu đá nhân tạo và vật liệu đá thiên nhiên

+ Theo tính toán, vật liệu sử dụng trong các công trình xây dựng có tới hơn 90%

là vật liệu đá nhân tạo và gần 10% là vật liệu khác

+ Vật liệu đá nhân tạo là một nhóm vật liệu rất phong phú và đa dạng, chúng được phân thành 2 nhóm phụ: vật liệu đá nhân tạo không nung và vật liệu đá nhân tạo nung

+ Vật liệu đá nhân tạo không nung: nhóm vật liệu mà sự rắn chắc của chúng xảy

ra ở nhiệt độ không cao lắm và sự hình thành cấu trúc là kết quả của sự biến đổi hóa học và hóa lý của chất kết dính, ở trạng thái dung dịch (phân tử, keo, lỏng

và rắn, pha loãng và đậm đặc)

+ Vật liệu đá nhân tạo nung: nhóm vật liệu mà sự rắn chắc của nó xảy ra chủ yếu là quá trình làm nguội dung dịch nóng chảy Dung dịch đó đóng vai trò là chất kết dính

Đối với vật liệu đá nhân tạo khi thay đổi thành phần hạt của cốt liệu, thành phần khoáng hóa của chất kết dính, các phương pháp công nghệ và các loại phụ gia đặc biệt thì có thể làm thay đổi và điều chỉnh cấu trúc cũng như tính chất của vật liệu

1.1.2 Vật liệu dùng trong bê tông

Bê tông là vật liệu đá nhân tạo do hỗn hợp của các chất kết dính vô cơ hoặc hữu

cơ với nước, cố liệu nhỏ, cốt liệu lớn và phụ gia ( nếu có) được nhào trộn kỹ theo một tỉ lệ thích hợp lèn chặt và rắn chắc lại tạo thành Trước khi đóng rắn hỗn hợp này gọi là hỗn hợp bê tông

Trong xây dựng, các loại bê tông chế tọa từ xi măng hoặc các chất vô cơ khác được sử dụng rộng rãi Hỗn hợp các loại bê tông này nhào trộn với nước

Xi măng và nước là các thành phần hoạt tính của bê tông; phản ứng hóa học giữa chúng tạo thành đá xi măng, gắn kết rắn chắc các hạt cốt liệu vào một khối thống nhất

Giữa xi măng và cốt liệu thông thường không xảy ra sự tác dụng hóa học ( ngoại trừ bê tông silicat hình thành khi dưỡng hộ cao áp), vì vậy cốt liệu thường

dạng của bê tông khi đóng rắn nên đảm bảo chế tạo được các kết cấu và cấu kiện kích thước lớn Các đá khoáng vật tại chỗ, các phế thải sản xuất được sử dụng có lợi để làm cốt liệu Các loại cốt liệu rẻ tiền này làm giảm giá thành của bê tông

do cốt liệu và nước chiếm 85% - 90% còn xi măng chỉ chiếm 10 – 15 % khối lượng của bê tông Để làm giảm độ đặc của bê tông và tăng các tính chất nhiệt

kỹ thuật cần sử dụng cốt liệu rỗng tự nhiên và nhân tạo

Để điều chỉnh các tính chất của bê tông và hỗn hợp bê tông người ta đưa vào thành phần của chúng các phụ gia hóa học khác nhau và các thành phần khoáng hoạt tính, chúng đẩy nhanh hoặc làm chậm lại sự đông kết của hỗn hợp

bê tông, làm cho hỗn hợp bê tông dẻo hơn và dễ đổ khuôn, thúc đẩy sự đóng rắn của bê tông, làm tăng cường độ và độ bề của bê tông, điều chỉnh biến dạng của bản thân bê tông xảy ra khi đóng rắn, cũng như khi cần thiết làm thay đổi các tính chất khác của bê tông

Bê tông dùng chất kết dính khoáng là vật thể rỗng mao quản, các quá trình tác dụng bên trong giữa các thành phần bê tông và sự tác động của môi trường xung quanh có ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc và tính chất của bê tông Sự biến đổi cấu trúc rỗng cũng như các quá trình hình thành và phá hủy cấu trúc do sự thay đổi tính chất của vật liệu trong bê tông xảy ra trong một thời gian dài Cường độ, đọ đặc, dộ bền chống lại tác động của môi trường xung quanh của bê tông tăng theo tuổi của chúng Các tính chất của bê tông được xác định không những theo thành phần hỗn hợp bê tông, chất lượng của nguyên liệu sử dụng,

mà còn bằng công nghệ chế tạo và cách đổ hỗn hợp bê tông vào cấu kiện, điều kiện đóng rắn của bê tông Tất cả các yếu tố đó được xem xét khi xem xét thiết

kế cấp phối của bê tông và trong sản xuất các kết cấu có sử dụng cấp phối đó

Dùng chất kết dính hữu cơ để chế tạo hỗn hợp bê tông không cần dùng nước nên đảm bảo được độ đặc và độ không thấm nước của bê tông cao

Sự đa dạng của chất kết dính, cốt liệu, phụ gia cùng các thành phần khoáng hoạt tính và các giải pháp công nghệ cho phép nhận các loại bê tông cũng có các tính chất đa dạng

Các loại bê tông:

+ Theo điều kiện làm việc : 3 loại

- Bê tông thường xuyên nằm dưới nước

- Bê tông ở vùng mực nước thay đổi

- Bê tông ở trên khô

+ Theo hình khối kết cấu:

- Bê tông khối lớn

- Bê tông khối không lớn

+ Theo vị trí của chúng trong các kết cấu khối bê tông

- Bê tông ở mặt ngoài

- Bê tông ở mặt trong

+ Theo cột nước tác dụng lên công trình :

- Bê tông chịu áp lực nước

- Bê tông không chịu áp lực nước

+ Theo khối lượng thể tích :

γ

- Bê tông đặc biệt nhẹ γ 0 < 1000 kg/m3

+ Theo dạng của chất kết dính:

- Bê tông xi măng

- Bê tông Silicat

- Bê tông thạch cao

- Bê tông xỉ kiềm

- Polime bê rông

- Polime xi măng bê tông

Vật liệu dùng cho bê tông nhẹ

Hình 1.2:

Hình 1.3: Bê tông nhẹ cho thi công sàn mái

- Để chế tạo bê tông nhẹ người ta dùng xi măng và nước kết hợp với nhiều loại cốt liệu rỗng khác nhau: Nhân tạo – keramdit, agloporit, perlit, xỉ bọt vv

và tự nhiên – tuf, đá bọt vv Trong thời gian gần đây để chế tạo bê tông đặc biệt nhẹ người ta dùng các hạt polystyrol nở phồng.Người ta dùng bê tông nhẹ với cốt liệu rỗng trong các kết cấu bao che để giảm khối lượng bản thân của kết cấu chịu lực

- Xi măng và nước có tác dụng liên kết tất cả các thành phần tạo thành của

bê tông thành khối thống nhất

- Cốt liệu rỗng có độ rỗng lớn nên cường độ của nó thấp hơn cường độ của

Bê tông nặng thông thường là dạng bê tông được sử dụng rộng rãi nhất Vật liệu dùng cho bê tông nặng và bê tông thường gồm: chất kết dính vô cơ ( Xi măng pooc lăng, xi măng pooc lăng puzoland vv ); cốt liệu nhỏ ( Cát ); cốt liệu lớn (đá dăm, sỏi, ); nước; chất phụ gia ( phụ gia hóa học, phụ gia

khoáng, )

+ Khi xi măng tác dụng vơi nước tạo thành một loại hồ bao quanh và gắn liền các hạt cát , đá lại với nhau thành một khối và lấp đầy các lỗ rỗng , khe hở còn lại Ngoài ra nó còn làm tăng tính lưu động của hỗn hợp bê tông

Xi măng có tính chất quyết định đến cường độ và phẩm chất của bê tông

+ Cát có tác dụng lấp đầy các khe hở (lỗ rỗng) giữa các cốt liệu lớn , làm tăng tính lưu động cho hỗn hợp vữa bê tông

+ Làm sườn , làm khung cứng cho bê tông do đó nó được gọi là cốt liệu lớn của

bê tông

+ Nước có tác dụng hóa hợp với xi măng; nước bao quanh và làm ướt mặt ngoài của các hạt cát, đá; nước làm tang tình lưu động của hỗn hợp bê tông khi mới trộn Nước là vật liệu trong bê tông, nhưng chỉ có phần nước hóa hợp với xi măng là tồn tại lâu dài, còn phần nước khác dần bốc hơi và thoát khỏi bê tông + Phụ gia: việc thêm phụ gia vào bê tông nhằm cải thiện một số tính chất kỹ thuật của bê tông cho phù hợp với điều kiện thi công cụ thể của công trình; tạo diều kiện thi công trong những hoàn cảnh đặc biệt; tiết kiệm vật liệu…

Hình 1.4: Khai thác cát tự nhiên

Hình 1.5: Khai thác đá

1.2 Bê tông đầm lăn

1.2.1 Lịch sử phát triển bê tông đầm lăn

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

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

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

Tình hình ứng dụng 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 m3

BTĐL 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

Thể tích BTĐL

(103 m3)

theo S.lượng

%

Tỷ lệ theo K.lượng %

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/m3) 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

149 kg/m3);

+ Bê tông đầm lăn giàu CKD: (hàm lượng CKD > 150 kg/m3) được phát triển ở Anh Việc thiết kế thành phần BTĐL được cải tiến từ bê tông thường và việc thi công dựa vào công nghệ thi công đập đất đắp;

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 36.000m2 Cho tới nay, hàng chục triệu m2 đường 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

Ngoài việc áp dụng cho xây dựng đập, mặt đường và sân bãi, BTĐL còn được

áp dụng được cho các dạng kết cấu khác Năm 1986 cầu treo lớn nhất thế giới Akashi được khởi công xây dựng tại Nhật Bản Cây cầu này nối liền đảo Honshu và đảo Shikoku với chiều dài nhịp giữa hai tháp chính 1960m Đây là công trình đã ứng dụng nhiều công nghệ bê tông tiên tiến như bê tông tự lèn, bê tông đổ trong nước và bê tông đầm lăn Móng trụ neo cáp của công trình này được thiết kế là bê tông trọng lực khối lớn (hình 4) Để thi công khối móng với khối tích khoảng 200.000m3

trong thời gian ngắn, công nghệ bê tông đầm lăn đã được lựa chọn áp dụng

Hình 1.7: Thi công đập BTĐL bằng

xe lu rung ( Beni-Haroun - Algeri)

Hình 1.8 Thi công sân bãi bằng công nghệ BTĐL

Tuờng bê tông

Bê tông đúc sẵn

Dầm cứng Thanh neo Cáp

hiệu quả

Triển vọng ỏp dụng bờ tụng đầm lăn ở Việt Nam

Trong một vài năm trở lại đõy, nền kinh tế nước ta đó cú những bước phỏt triển đỏng kể nhờ cú chớnh sỏnh mở cửa của Nhà nước Nhiều cụng trỡnh lớn đang được xõy dựng để phỏt triển cơ sở hạ tầng như cỏc cụng trỡnh giao thụng, thuỷ lợi, thuỷ điện Cỏc dự ỏn bờ tụng hoỏ đường nụng thụn cần hàng ngàn km đường cần trải mặt Bờn cạnh đú, để đỏp ứng nhu cầu phụ tải điện tăng cao trong giai đoạn 2005-2015, Tổng cụng ty điện lực Việt nam (EVN) đó lập cỏc dự ỏn xõy dựng mới 32 nhà mỏy điện trong đú cú 20 nhà mỏy thuỷ điện Từ năm 2003, EVN đó khởi cụng nhiều cụng trỡnh thuỷ điện như thủy điện Avương (xõy dựng trờn địa bàn tỉnh Quảng Nam) cụng suất lắp mỏy 170MW khởi cụng 8/2003, Pleikrụng (Kontum) cụng suất lắp mỏy 100MW (khởi cụng 11/22003), Bản Vẽ (Nghệ An) cụng suất lắp mỏy 300MW (khởi cụng 2004), thuỷ điện Sơn La (Sơn La) với cụng suất lắp mỏy 2400MW (dự kiến khởi cụng trong năm 2005) Vỡ cỏc cụng trỡnh này đều đũi hỏi thời gian thi cụng ngắn, năng suất thi cụng lớn hơn nhiều so với trước đõy nờn giải phỏp xõy dựng đập dõng bằng bờ tụng trọng lực thi cụng bằng cụng nghệ đầm lăn đó được đề nghị lựa chọn

Bảng 1.2: 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,

V BTĐL

Hmax

m

Tên đập Năm khởi

công

Hồ chứa,

V BTĐL

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 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

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 pu giơ lan tự nhiên như pu giơ lan Sơn Tây, Đá

si lic Hải Phòng, pu giơ lan Phong Mỹ - Thừa Thiên Huế, pu giơ lan Gia Lai, điatomit Kontum, pu giơ lan 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 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

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

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 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

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

1.2.2 Quản lý chất lượng bê tông đầm lăn

Quản lý chất lượng vật liệu

Công tác khống chế chất lượng vật liệu để thi công RCC lên đập bao gồm các vật liệu sau: Xi măng, cát, đá dăm, tro bay và phụ gia hóa học

+ Xi măng

Việc kiểm tra khống chế chất lượng xi măng bao gồm các công tác sau:

- Xi măng luôn có chất lượng ổn định, cung ứng kịp thời để chủ động trong thi công

- Tính toán lập nhà kho chứa xi măng phù hợp, kho chứa xi măng đảm bảo khô ráo, tránh dột

- Mỗi lô xi măng nhập về, đều có chứng nhận chất lượng thông qua phiếu kiểm tra của nhà sản xuất đồng thời phòng thí nghiệm kiểm tra lại chất lượng xi măng của lô xi măng mới nhập

+ Cát

- Các mục kiểm tra chủ yếu của cát là modun độ lớn, tỷ lệ ngậm nước và độ

ẩm Nếu dùng cát nhân tạo thì phải kiểm tra hàm lượng hạt nhỏ ( < 0,075 mm), bởi vì hàm lượng cát nhỏ thay đổi sẽ làm thay đổi dung trọng của bê tông đầm lăn

- Mỗi ngày kiểm tra ít nhất 1 lần modun độ mịn của cát, nếu kết quả kiểm tra chênh lệch với trị sỗ đã cho quá 2% trở lên thì phải điều chỉnh lại tỷ lệ cấp phối

- Lượng nước của bê tông đầm lăn ảnh hưởng đến dung trọng và cường độ của bê tông đầm lăn, vì thế kiểm tra tỷ lệ ngậm nước của cát là vô cùng quan trọng Qua các tìa liệu đo được cho thấy, tỷ lệ ngậm nước thay đổi 0,5% thì trị

số VC của hỗn hợp thay đổi 6 – 8s, thay đổi 1% thì VC thay đổi 13 – 15s Việc kiểm tra hàm lượng nước của cát phải liên tục tiến hành để kịp thời điều chỉnh việc cấp nước trộn được chuẩn xác

- Lượng ngậm nước của cát phải ổn định Thiết kế bãi chứa cần xét toái điều kiện thoát nước của đóng cát và đủ thời gian cho cát thoát nước, cố gắng sao cho tỷ lệ nước của cát < 6% Vì nếu hàm lượng nước >6% thì sự dao động của tỷ lệ nước sẽ lớn và ảnh hưởng đến trị số VC Khi nước của cát dao dộng trên 0,5% thì phải điều chỉnh lượng nước dùng

- Đường kính vượt quá của các cấp đá phairkhoongs chế trong phạm vi cho phép Tỷ lệ nước bề mặt của đá dao động trên 0,2% thì phải điều chỉnh lượng nước trộn

- Áp dụng sàng để kiểm tra đường kính quá cỡ, quy cách mặt sàng và tiêu chuẩn đánh giá đường kính quá cỡ theo tiêu chuẩn quy định

- Kiểm tra tỷ lệ ngậm nước chủ yếu tiến hành với loại đá nhỏ

+ Tro bay

- Tro bay được coi như một thành phần trong toàn bộ khối lượng chất kết dính của cấp phối, mặt khác tro bay cũng được coi là chất độn cải thiện bề mặt

bê tông đầm lăn khi đầm xét tới hệ số Vp/Vm

- Tro bay được kiểm tra theo từng lô, bảo quản như xi măng Đặc biệt luôn khống chế độ ẩm của tro bay trước khi đưa vào sử dụng để tránh trường hợp tro bay hút ẩm vón cục, làm tắc đường dẫn khi trạm trộn vận hành, từ đó ảnh hưởng đến chất lượng và tiến độ thi công của bê tông đầm lăn

+ Phụ gia hóa học

- Theo dõi thời gian bảo quản chất phụ gia, ngày nhập kho Nơi để phải thông thoáng khô ráo Chất phụ gia đã pha chế chuẩn bị dùng phải bảo quản tránh mưa nắng và ô nhiễm Sau mỗi lần pha chế phải định kỳ kiểm tra lại nồng

độ Trong thi công cứ mỗi ca lại lấy mẫu kiểm tra tỷ trọng của dung dịch, xác định nồng độ thực tế Khi nồng độ thay đổi quá 5% thì phải điều chỉnh lượng trộn dung dịch

Quy trình thi công bê tông đầm lăn (RCC)

Hình 1.10: Quy trình thi công bê tông đầm lăn

Thiết kế tỷ lệ cấp phối bê tông

trong phòng thí nghiệm

Thí nghiệm hiện trường

Cung ứng nguyên vật liệu

Kiểm tra chất lượng nguyên

vật liệu

Trộn bê tông

Kiểm tra độ công tác Vc

Vận chuyển vữa bê tông

Rải san vữa bê tông Kiểm tra chiều dày lớp rải