Công nghệ thi công và khống chế chất lượng trong thi công bê tông đầm lăn

Tính c ấp thiết của luận văn Bê tông đầm lăn BTĐL được xem là bước phát triển đột phá trong công nghệ xây dựng đập bê tông nói riêng, xây dựng công trình thủy lợi nói chung.. Việt Nam h

Sau m ột thời gian thu thập tài liệu, nghiên cứu và thực hiện, đến nay luận

văn Thạc sĩ kỹ thuật: “Công nghệ thi công và khống chế chất lượng trong thi công bê tông đầm lăn” đã hoàn thành đúng thời hạn theo đề cương được phê

duy ệt.

Trước hết tác giả bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Trường Đại học Thuỷ

l ợi đã đào tạo và quan tâm giúp đỡ tạo mọi điều kiện cho tác giả trong quá trình

h ọc tập và thực hiện luận văn này

Tác gi ả xin trân trọng cảm ơn TS.Nguyễn Như Oanh và TS Dương Đức

Ti ến đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, cũng như cung cấp tài liệu, thông tin khoa

h ọc cần thiết cho luận văn

Tác gi ả xin chân thành cảm ơn Đảng uỷ, Lãnh đạo, Cán bộ công nhân viên Công ty

tư vấn thủy lợi, thủy diện Thăng Long đã tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho

tác gi ả trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn này

Tác gi ả xin cảm ơn gia đình, các bạn bè đồng nghiệp đã hết sức giúp đỡ động viên

v ề tinh thần và vật chất để tác giả đạt được kết quả hôm nay

Trong quá trình nghiên c ứu để hoàn thành luận văn, tác giả khó tránh khỏi

nh ững thiếu sót và rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy, cô và cán

b ộ đồng nghiệp đối với bản luận văn

Xin trân tr ọng cảm ơn!

Hà N ội, ngày 10 tháng 05 năm 2012

Tác gi ả

Ki ều Văn Hồng

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung

th ực và không trùng lặp với các đề tài khác Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong lu ận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Tác gi ả

Ki ều Văn Hồng

BTĐL: Bê tông đầm lăn

CKD: Chất kết dính

EVN: Tập đoàn điện lực Việt Nam

RCD: Bê tông đầm lăn của nhật bản

M Ở ĐẦU

I Tính c ấp thiết của luận văn

Bê tông đầm lăn (BTĐL) được xem là bước phát triển đột phá trong công nghệ xây dựng đập bê tông nói riêng, xây dựng công trình thủy lợi nói chung Bê tông đầm lăn là một loại bê tông không có độ sụt được thi công bằng các thiết bị thi công đường, đập đất công suất lớn Thiết bị rải là xe ủi hay xe rải bê tông asphalt,

và đầm chặt BTĐL bẳng lu rung bánh thép và lu bánh hơi (để hoàn thiện bề mặt)

Với ưu điểm nổi bật của BTĐL là sử dụng ít xi măng, tốc độ thi công nhanh… nên

giảm giá thành

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

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

Đập BTĐL đã dần trở nên phổ biến trên thế giới, trong đó thống kê cho thấy khu vực Châu Á là khu vực phát triển công nghệ này mạnh hơn cả, đặc biệt Trung

Quốc và Nhật Bản là những quốc gia phát triển mạnh mẽ nhất công nghệ này

Ngoài việc ứng dụng cho đập, BTĐL còn được ứng dụng trong xây dựng mặt đường và sân bãi Tới nay đã có hàng chục triệu m2 đường và sân bãi được xây

dựng bằng công nghệ BTĐL ở một số nước Các công trình mặt đường và sân bãi

bằng BTĐL đều cho hiệu quả sử dụng tốt và giảm chi phí bảo dưỡng

Việt Nam là nước đi sau về công nghệ này nhưng đã được liệt vào hàng lớn

nhất về số lượng đập lựa chọn nghiên cứu ứng dụng, nhiều đập bê tông được thiết

kế và thi công theo công nghệ BTĐL Bên cạnh đó các dự án bê tông hóa đường nông thôn cần cứng hóa hàng ngàn km đường Việt Nam hiện nay đã xây dựng xong một số đập bằng BTĐL như Định Bình, A Vương, PleiKrong, Bản Vẽ, Bình Điền… Qua đó chứng minh một điều công nghệ BTĐL với trình độ hiểu biết của chúng ta hoàn toàn có thể ứng dụng được ở Việt Nam Tuy nhiên công nghệ thi công yêu cầu từng bước được nâng cao và hoàn thiện về quy trình và kỹ thuật, chất lượng công trình đòi hỏi ngày một cao đòi hỏi chúng ta vẫn phải nghiên cứu thêm

nữa để có những cải tiến nhằm ngày càng hoàn thiện hơn công nghệ BTĐL tại Việt Nam, rút ngắn thời gian thi công, giảm nhẹ bộ máy quản lý và tăng hiệu quả đầu tư

Vì vậy, nghiên cứu công nghệ thi công và khống chế chất lượng trong thi công bê tông đầm lăn trong điều kiện Việt Nam vừa có ý nghĩa khoa học vừa có giá

trị thực tiễn cao

II M ục đích của luận văn

Mục đích của luận văn là đề xuất được quy trình thi công và khống chế chất lượng trong thi công BTĐL công trình thủy lợi thủy điện

III Cách ti ếp cận và phương pháp nghiên cứu:

Cách tiếp cận của luận văn là khảo sát đánh giá tình hình thi công BTĐL ở

một số công trình đã và đang xây dựng ở Việt Nam và trên thế giới, kế thừa các thành tựu Khoa học công nghệ về BTĐL trong và ngoài nước, từ đó lựa chọn để nghiên cứu áp dụng vào điều kiện nước ta

Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết kết hợp đúc rút kinh nghiệm

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

1.1 Khái ni ệm chung về bê tông đầm lăn

Có nhiều định nghĩa về bê tông đầm lăn, nhưng các định nghĩa đều dựa trên nguyên tắc là một loại bê tông được tạo thành bởi hỗn hợp cốt liệu nhỏ (cát thiên nhiên hoặc cát nghiền), cốt liệu lớn (đá dăm), xi măng, phụ gia hoạt tính nghiền mịn (tro bay nhiệt điện hoặc Puzolan thiên nhiên), nước và phụ gia hóa học Sau khi trộn đều, vận chuyển, san rải, hỗn hợp được đầm chặt bằng máy đầm lăn Dưới tác dụng

của tải trọng nén ép và chấn động dung từ máy đầm lăn, bê tông được đầm chặt Công tác đầm bê tông đầm lăn được thực hiện trong khi hỗn hợp vữa bê tông chưa

+ Lu bánh hơi (để hoàn thiện bề mặt)

Bê tông đầm lăn - gồm hai dạng chính:

+ Bê tông đầm lăn dùng cho đập

+ Bê tông đầm lăn dùng cho mặt đường;

Điểm khác biệt lớn nhất của bê tông đầm lăn với bê tông thường là lượng xi măng và lượng nước dùng thấp so với bê tông thường Lượng chất kết dính dùng trong BTĐL thay đổi trong phạm vi rộng từ 59 đến 297 kg/m3, trong đó một phần xi măng đươc thay thế bằng Puzolan, tro bay… nhằm giảm nhiệt thủy hóa, hạn chế phát sinh vết nứt bê tông làm ảnh hưởng đến chất lượng và tuổi thọ công trình Tùy theo lượng dùng chất kết dính mà phân ra các loại BTĐL như sau:

+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

Ưu điểm của BTĐL là lượng dùng xi măng thấp, lượng nước trộn thấp hơn nhiều so với lượng nước dùng cho bê tông truyền thống cùng mác Do lượng dùng

xi măng thấp nên mức độ tỏa nhiệt trong bê tông đầm lăn do nhiệt thủy hóa xi măng gây ra thấp, giảm thiểu được hiện tượng nứt bê tông do ứng suất nhiệt Ngoài ra, thi công BTĐL có thể cơ giới hóa cao, tốc độ thi công nhanh, đặc biệt là với các đập

lớn làm cho công trình sớm đưa vào khai thác vận hành dẫn đến hiệu quả kinh tế cao hơn nhiều so với đập bê tông truyền thống

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:

V ề 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

V ề 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 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

V ề 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 S ự phát triển bê tông đầm lăn trong nước và trên thế giới

1.2.1 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, 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, Tập đoàn 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

B ảng 1.1 Một số công trình đập BTĐL đã được thiết kế và xây dựng ở nước ta

TT Tên công trình Chi ều cao

2 TĐ Bản Chát 130 Lai Châu Phát điện vào năm 2012

BTĐL vào tháng 2/2007

5 TĐ sông Tranh 95 Quảng Nam Phát điện vào năm 2011

7 TĐ A Vương 82 Quảng Nam Thi công đập BTĐL

T3/2006

9 TĐ Đồng Nai 3 100 Lâm Đồng Thi công BTĐL từ

4/2007 đến 3/2009

10 TĐ Đồng Nai 4 128 Lâm Đồng Thi công BTĐL từ

12/2007 đến 6/2010

11 TĐ Lai Châu 130 Lai Châu Khởi công 2011

12 TĐ Trung Sơn 90 Thanh Hoá Dự kiến hoàn thành vào

TT Tên công trình Chi ều cao

(m)

năm 2016

13 TĐ Sông Bung 4 110 Quảng Nam

Khởi công năm 2010 dự

kiến hoàn thành vào năm 2014

14 TĐ Thượng Kon

Khởi công năm 2009 hoàn thành vào năm

2014

15 TĐ Đak Mi 4 90 Đồng Nai Khởi công tháng 4/2007

phát điện vào năm 2012

16 TĐ Hủa Na 90 Nghệ An Dự kiến phát điện vào

tháng 8 năm 2012

1.2.2 Trên th ế giới

Về xây dựng đập trọng lực, tính đến 2010, 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

B ảng 1 2 Số lượng đập BTĐL tại một số nước trên thế giới

(10 3 m 3 )

Tỷ lệ theo

S.lượng %

Tỷ lệ theo K

lượng%

Tên

Qu ốc Gia

Số đập

đã xây

d ựng

Thể tích BTĐL

(10 3 m 3 )

T ỷ lệ theo

S.lượng %

T ỷ lệ theo K

lượng%

Tên

Qu ốc Gia

S ố đập

đã xây

d ựng

Th ể tích BTĐL

BTĐL CKD Trung bình 18.6%

BTĐL nghèo CKD 16.1%

Loại khác 15.4%

RCD Nhật

Bản 2.5%

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:

- 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 122.265m3/tháng (đập Tha Đan - Thái Lan năm 2004) hoặc 125.325m3/tháng (đập Upper Stillwate - Mỹ năm 1987), năng suất trung bình thống kê ở các đập trên thế giới đã thực hiện là 90.000m3/tháng Điều này rất

có ý nghĩa trong việc sớm đưa công trình vận hành Theo tính toán nếu công trình thuỷ điện Sơn La thi công bằng bê tông đầm lăn thì tiến độ có thể rút ngắn so với thi công bằng bê tông đầm rung khoảng 2 năm (về lợi ích kinh tế khi hoàn thành công trình thuỷ điện Sơn La mỗi năm sản xuất ra lượng điện 10 tỷ kw/h tính ra giá thành khoảng 400 triệu USD)

- 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 2010

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

Hình 1.3 Thi công đập BTĐL

bằng xe lu rung

( Beni-Haroun - Algeri)

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 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

Th©n khung angke Khung angke

Có thể thấy rằng những dạng kết cấu bê tông có hình dáng không phức tạp và không có cốt thép đều có thể thi công bằng công nghệ bê tông đầm lăn Khối đổ bê tông càng lớn, áp dụng công nghệ này càng hiệu quả

B ảng 1 3 Những đặc tính và tham số của một số đập bê tông đầm lăn đã

xây dựng xong và đang xây dựng

TT Tên đập

Chi ều cao đập (m)

Chi ều dài đập (m)

Chi ều

r ộng đáy

V ật liệu kết

gian hoàn thành

Vc (giây) Thuy ết minh

XM Kg/m 3

Chất độn

m ịn Kg/m 3

trượt, trộn lượng tro bay nhiều

5 Long Môn

86 96.31 1989 13-25

-Thêm chống thấm

bằng bê tông co ngót

TT Tên đập

Chi ều cao đập (m)

Chi ều dài đập (m)

Chiều

r ộng đáy

V ật liệu kết

gian hoàn thành

Vc (giây) Thuy ết minh

XM Kg/m 3

Ch ất độn

m ịn Kg/m 3

10 Phổ Định 75 196 28.2 85-54 103 1993 10.7

Đập vòm bê tông đầm lăn đầu tiên ở Trung Quốc Bê tông cấp phối 2

chống thấm, khe ngang có thể phun ciment trùng lặp

11 ÔnTruyền

Đập vòm bê tông đầm lăn, khe

dựng 7.8

Sau khi xây xong

sẽ trở thành đập đầm lăn cao nhất Trung Quốc

7.5-9

Đập bê tông đầm lăn

Đê quây cao nhất

của đập bê tông

TT Tên đập

Chi ều cao đập (m)

Chi ều dài đập (m)

Chiều

r ộng đáy

V ật liệu kết

gian hoàn thành

Vc (giây) Thuy ết minh

XM Kg/m 3

Ch ất độn

m ịn Kg/m 3

(kỳ thứ 3

Nh ững đập không chú thích là của Trung Quốc

1.3 T ổng quan tình hình nghiên cứu và khống chế chất lượng bê tông đầm lăn

Trong một vài năm gần đây, nước ta có nhiều công trình lớn đang được xây

dựng để phát triển cơ sở hạ tầng như các công trình giao thông, thủy lợi, thủy điện, các dự án bê tông hóa đường nông thôn Các công trình này đòi hỏi thời gian thi công ngắn, năng suất thi công nhanh và đạt hiệu quả kinh tế cao nên công nghệ thi công BTĐL là công nghệ được áp dụng

Tại Việt Nam, công trình BTĐL xây dựng lần đầu là đập thủy điện Pleikrông

tại tỉnh Kon Tum với chiều cao 71m được thiết kế bởi Công ty tư vấn xây dựng Điện 1, khởi công xây dựng năm 2003 và hoàn thành vào năm 2009 Tiếp đó hàng

loạt công trình đập thủy điện được thi công bằng BTĐL như: Thủy điện Bản Vẽ, Hồ

chứa nước Định Bình, Công trình thủy điện Sêsan4, Công trình thủy điện Sơn La Cho đến nay có thể nói Việt Nam đã chính thức có tên trên bản đồ công nghệ BTĐL của thế giới Theo báo cáo của Dr M.R.H.Dunstan tại hội nghị xây dựng đập BTĐL, do Tập đoàn điện lực Việt Nam EVN tổ chức tại Hà Nội tháng 4 năm 2007, đập BTĐL của thủy điện Sơn La đứng thứ 10 về chiều cao và thứ 3 về khối lượng

bê tông trong số 10 đập bê tông lớn nhất thế giới, và tính đến 2006 thì Việt Nam đứng thứ 2 thế giới, sau Trung Quốc, về số lượng đập cao hơn 60m đang thi công

bằng BTĐL

1.3.1 Ti ềm năng về nguyên vật liệu và thiết bị thi công dùng cho công nghệ

BTĐL ở Việt Nam

1.3.1.1 Ti ềm 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 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 phụ gia khoáng 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

1.3.1.2 Ti ềm 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

1.3.1.3 Hi ệu 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

1 Công ngh ệ 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

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

Hình 1.6 Hệ thống băng

tải có máy đổ chạy bằng

xích tự hành

- Bê tông đầm lăn

2 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 hỗn hợp BTĐL 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 1.9 Sơ đồ thi công mặt

Bê tông đầm lăn

Hình 1.10 Hình ảnh thi công mặt đường bằng công nghệ bê tông đầm lăn ở Mỹ

- Rải hỗn hợp bê tông đầm lăn bằng máy rải

- Lu lèn bê tông đầm lăn bằng lu rung

1.3.2 M ột 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

1.3.2.1 V ề 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

Sau khi xây xong đập Liễu Khê – Trung Quốc vào mùa thu năm 1983, hồ lần đầu tiên trữ nước có độ cao đến 15,2 m, ở hành lang và ở mặt hạ lưu xuất hiện thấm nước lớn, tổng lượng nước thấm lên đến 170l/s Theo phân tích thì nước thấm chủ

yếu đến từ mặt tầng đầm Qua thí nghiệm chống cắt đứt tại hiện trường của một số công trình chứng minh lực cắt trong tầng bê tông là 1,6Mpa, còn lực cắt của mặt

tầng không xử lý gì cả chỉ 0,8Mpa, nghĩa là bằng 50% nội tầng Điều này chứng tỏ

mặt tầng thi công đầm lăn là một khâu rất yếu khi đập cao với chỉ tiêu chống cắt

mặt tầng tăng, làm thế nào để nâng cao chất lượng kết hợp mặt tầng để thỏa mãn chiều cao đập cần phải nghiên cứu kỹ

1.3.2.2.V ề 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 Với nhiều đập bê tông đầm lăn thường dùng bê tông thường ở mặt thượng lưu của đập làm lớp chống thấm, có một

số đập áp dụng lớp chống thấm thượng lưu bằng chất dẻo tổng hợp, một số đập lấy ngay bê tông đầm lăn để chống thấm: ví dụ đập Định Bình, pleikrong…đã dùng bê tông thường ở lưu để chống thấm, các đập Nước Trong, Sơn La dùng ngay bê tông đầm lăn để chống thấm Hiện tại ưu tiên chọn kiểu cấu tạo chống thấm lấy ngay bản thân bê tông đầm lăn 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

1.3.2.3 V ề 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

Để tăng tốc độ thi công, thường có xu hướng bỏ khe co giãn ngang, cố gắng thi công ở mùa có nhiệt độ thấp Nhưng do khối lượng đập lớn, việc thi công đập bê tông đầm lăn vào mùa hè cũng là điều không tránh khỏi cho nên vấn đề khống chế nhiệt là vô cùng quan trọng, việc khống chế nhiệt độ đảm bảo bể tông không bị nứt

có liên quan trực tiếp tới khe co giãn ngang Vì vậy các vấn đề: khống chế nhiệt - khoảng cách giữa các khe co giãn ngang – tốc độ thi công cần được tiếp tục nghiên

cứu

Đối với đập vòm thi công bằng công nghệ bê tông đầm lăn vấn đề khe ngang càng trở nên quan trọng Với tình hình nào thì phải tạo khe ngang? Kết cấu khe ngang ra sao? Sau khi đã tạo khe ngang thì làm thế nào để hồi phục lại tính nguyên vẹn của đập vòm? Tất cả các vấn đề này từ lý luận đến công nghệ đều còn

phải nghiên cứu tiếp

Quy mô đập ngày càng lớn, yêu cầu cường độ thi công cao, việc ứng dụng cơ

giới trong các khâu thi công cần được tiếp tục nghiên cứu để đảm bảo tính kinh tế

và chất lượng xây dựng đập

1.4 Kết luận chương 1

Công nghệ BTĐL đã được nhiều nước trên thế giới áp dụng hiệu quả cho các công trình đường bê tông và đập bê tông trọng lực BTĐL có triển vọng lớn áp dụng cho các công trình tương tự ở Việt Nam Để đảm bảo xây dựng đập BTĐL có chất lượng tương đương với đập bê tông thường cần chú ý những điểm yếu của loại hình công nghệ này Trước khi áp dụng công nghệ BTĐL phải nghiên cứu vật liệu, thử nghiệm công nghệ và xây dựng qui trình thi công, kiểm tra nghiệm thu BTĐL gắn

với đặc điểm của từng công trình cụ thể

Việt Nam là nước đi sau về công nghệ này nhưng đã được liệt vào hàng lớn

nhất về số lượng đập lựa chọn nghiên cứu ứng dụng, nhiều đập bê tông được thiết

kế và thi công theo công nghệ BTĐL Việt Nam hiện nay đã xây dựng xong một số đập bằng BTĐL như Định Bình, A Vương, PleiKrong, Bản Vẽ, Bình Điền… Qua

đó chứng minh một điều công nghệ BTĐL với trình độ hiểu biết của chúng ta hoàn toàn có thể ứng dụng được ở Việt Nam Tuy nhiên công nghệ thi công yêu cầu từng bước được nâng cao và hoàn thiện về quy trình và kỹ thuật, chất lượng công trình

Vì vậy, nghiên cứu quy trình công nghệ thi công và khống chế chất lượng trong thi công BTĐL trong điều kiện Việt Nam vừa có ý nghĩa khoa học vừa có giá

trị thực tiễn cao

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ THI CÔNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

2.1 T ổng quan về quy trình công nghệ thi công bê tông đầm lăn

Quy trình công nghệ thi công BTĐLtương tự như thi công bê tông thường, chỉ khác là độ sụt Sn=0, không dùng bằng đầm dùi, vận chuyển vữa bằng nhiều phương

tiện vận chuyển khác nhau chủ yếu dùng phương tiện vận chuyển như thi công đập đất đá, dùng máy cắt khe, các đập BTĐL đã thi công trên thế giới và Việt Nam

thường theo sơ đồ công nghệ hình 2.1

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ BTĐL

Việc thi công đập bằng công nghệ BTĐL cũng như thi công bê tông truyền

thống đều phải đáp ứng các yêu cầu về kỹ thuật, tiến độ và giá thành

Trong sơ đồ hình 2.1 Quy trình Công nghệ thi công đập BTĐL cần quan tâm

tới các công tác sau: Công tác trộn, vận chuyển, san đầm BTĐL

2.1.1 Tr ộn bê tông

Trong thi công BTĐL thông thường yêu cầu năng suất lớn, cường độ làm

việc cao Hỗn hợp BTĐL là loại bê tông cứng và yêu cầu chất lượng đồng đều cao

do đó máy trộn bê tông BTĐL phải đảm bảo các yêu cầu trên

Thực tiễn ở các nước trên thế giới và ở nước ta, trộn BTĐL có thể sử dụng máy trộn kiểu cưỡng bức, máy trộn liên tục rơi tự do, máy trộn gáo…

Đầm lăn

trước Dưỡng hộ mặt đập Đánh xờm Rải vữa cát

Đặt khe ngang

2.1.1.1 Máy tr ộn kiểu cưỡng bức:

Máy trộn cưỡng chế là lợi dụng sức quay của cánh lắp trên trục nằm ngang, hai trục này lắp cánh quay và chuyển động tương đối trong thùng trộn mang các vệt

trộn chuyển động theo vòng tròn và chuyển động trượt đi lại theo hướng trục Tác

dụng khuấy mạnh, thời gian trộn giảm (thường là 30s), chất lượng hỗn hợp trộn tốt;

đổ vật liệu nhanh, phạm vi thích ứng với độ chặt bê tông rất rộng Dùng cửa mở đáy

ra vữa bê tông, quá trình ra vữa bê tông gần như là không phân ly Cho phép đường kính của cốt liệu to nhất đến 100mm Nhưng máy này bị mài mòn cánh khuấy và đệm lót rất ghê gớm, cần phải thay luôn, và công suất hơi lớn cho nên dung lượng

có phần bị hạn chế

Máy trộn cưỡng bức được dùng phổ biến trong các công trình bê tông đầm lăn ở Nhật, Nhật Bản cũng dùng máy trộn cưỡng bức 4,6m3

, 4 máy tại công trình

nhận thầu của Mỹ, sản lượng cao nhất đạt 775m3

Kiểu máy trộn cưỡng bức có 2 trục nằm ngang, các cánh gân quay làm cho vật liệu

trộn đều rồi từ máng chữ U theo hướng cửa đổ vữa bê tông mà đẩy ra ngoài, hiệu

suất đạt 300m3/h trở lên

Chất lượng trộn của máy trộn liên tục tuỳ thuộc vào độ chính xác cân đo liên

tục các thành phần và tính ổn định của việc cung cấp nguyên liệu Máy trộn liên tục tiên tiến nhất có thể điều khiển với tốc độ chính xác như của máy trộn từng lô

Công ty Aran của Australia sản xuất ra hệ thốg máy trộn ASR áp dụng trộn liên tục 2 trục nằm có máng và băng tải kiểu phân cắt cân chính xác Hệ thống này trên cơ sở cân liên tục khống chế chính xác các vật liêu trộn mà không cần phải

lỏng hoá các vật liệu Các gân trộn bằng đồng niken dày 25 mm có thể tháo lắp được, ra vữa bê tông theo băng tải, sức kéo thuỷ lực, đổ di động thuận tiện, chiếm

diện tích nhỏ, yêu cầu chịu tải trọng của nền không cao Máy ASR-200 có công suất 200m3/h, máy ASR-400 có công suất 400m3

/h Hệ thống máy trộn liên tục ASR được sử dụng nhiều ở Australia và Mỹ Ở đập Đồng Điền sử dụng 2 máy ASR-200, trong vòng 17 tuần lễ đã sản xuất được 140.000 m3 bê tông đầm lăn Đường kính

cốt liệu lớn nhất là 63 mm Hai máy như 2 phân xưởng có năng suất trung bình là 220m3//h và 179m3/h Do có nhiều ưu điểm mà kiểu máy trộn liên tục ngày càng được nhiều công tình đưa vào sử dụng

2.1.1.3 Máy tr ộn gáo:

Máy trộn kiểu này mới được nghiên cứu gần đây Máy được tạo thành bởi hai thùng nửa hình cầu gắn trên trục quay nằm ngang, một bán cầu gắn cứng lên

một đầu trục, còn nửa cầu khác thì trượt quanh trục Cho phép lấy vữa bê tông ở vị trí giữa 2 gáo quay, một đầu gáo có đường phễu cho vật liệu có thể cho vào cục cốt

liệu to Khi máy hoạt động có 2 chức năng như rơi tự do và cưỡng chế, cơ thể trộn

cốt liệu có kích thước lớn (200~250mm), không bị mòn nhiều, thời gian trộn ngắn (50~80s), vữa bê tông ra nhanh (8~10s), có lợi cho việc tránh cốt liệu phân ly

Lô sản phẩm ROLL-MR của hãng SGME (Bỉ) có công suất ra vữa bê tông 610~1600l, cho nên đạt năng suất rất cao

Hai đập vòm trọng lực bê tông đầm lăn của Nam Phi đã sử dụng kiểu máy

trộn gáo này Ở đập Knellpoort dùng máy trộn gáo 4,5m3

/h, kết quả ứng dụng không lý tưởng lắm Trên nhãn máy ghi năng suất máy 130m3/h, thực tế năng suất cao nhất chỉ đạt 80m3/h Trong khi thi công nhiều khi do máy trộn mà kéo dài việc

đổ mặt đập Về sau thi công đập Wolwedans dùng máy trộn gáo 5,5m3

- Cần cẩu bằng dây cáp cố định + ôtô tự đổ vận chuyển bê tông trên mặt đập

- Dùng xe goòng vận chuyển bê tông tới vị trí hai vai đập + xả vào các phễu + ô tô tự đổ vận chuyển bê tông trên mặt đập

- Dùng ô tô tự đổ vận chuyển trực tiếp vào mặt đập

- Dùng băng tải vận chuyển bê tông vào mặt đập

2 1.3 San đầm

2.1.3.1 Các lo ại thiết bị sử dụng trong công tác san đầm:

- Công tác san: thường dùng máy ủi để san, trong quá trình san cần khống

chế chiều dày theo quy định

- Công tác đầm:

+ Máy đầm tự hành loại lớn

+ Máy đầm lăn rung loại nhỏ

+ Đầm rung bên trong

Hình 2.4 Thiết bị đầm thi công

bê tông đầm lăn

2.1.3.2 L ựa chọn thiết bị san đầm

Đầm lăn là đầm hỗn hợp bê tông từ trạng thái tơi xốp thành chắc chặt, để đạt được các khâu quan trọng về lực vật lý cần thiết Máy để đầm là đầm rung, lực nén tác dụng của đầm rung bao gồm tĩnh áp trọng lực và lực chấn động Lực chấn động truyền cho bê tông tới một độ sâu nhất định bằng sóng áp lực Dưới tác dụng của

lực chấn động, lực ma sát trong bê tông nhanh chóng suy giảm, các hạt nhỏ ở dạng

nổi lơ lửng mà lỏng hoá, hỗn hợp bê tông sau khi lỏng hoá rơi vào trạng thái thể

lỏng nặng chảy Các hòn cốt liệu thô dưới tác dụng của trọng lượng bản thân và áp

lực rung đã khắc phục được lực ma sát trong mà dịch chuyển vị trí và xắp xếp lại

thành khung cốt, các khe hở giữa khung cốt sẽ được vữa lưu động lấp đầy làm cho

n

= n a t (cm) Trong đó:

n: tần số rung (lần/phút) a: biên độ dao động (cm) V: tốc độ vận hành của đầm (cm/phút)

t: thời gian di chuyển (t =

V

L

)

L: chiều dài quả đầm lu tiếp đất

- Công thức tính công năng đầm chặt: tính năng đầm chặt trên một đơn vị

diện tích bề mặt của bê tông E1 là:

E1 = 2a

BV

f F

π

(Kgf/cm/cm2) Trong đó:

a: biên độ dao động của quả đầm (cm) W: tải trọng hướng đường kính của quả đầm chấn động (kg) F: lực kích rung của quả đầm chấn động (Kgf)

f: tần số rung (Hz) B: chiều rộng của quả đầm (cm) V: tốc độ đầm (cm/s)

Khi đầm rung có hai quả đầm kết quả tính toán trên được nhân với 2

Hình 2.6 Quan hệ tính năng đầm chặt của đầm rung

và suất đầm chặt

Hình 2.7. Quan hệ giữa tổng độ lún của đầm rung

công trình đã thi công

xong ở Trung Quốc

Trong đó:

A0: là biên độ dao động của máy đo trị số Vc (cm)

F0: trị số biên độ dao động lực kích rung của máy đo trị số Vc (Kgf)

f0: tầng số rung của máy đo trị số Vc (Hz) t: trị số Vc (s)

R: bán kính thùng đựng vật liệu của máy đo trị số Vc (cm)

Bê tông đầm lăn muốn đạt được độ đầm chặt thì trước tiên phải hoá lỏng,

việc hoá lỏng lại phụ thuộc vào đặc tính rung của đầm rung Do đó việc lựa chọn thiết bị san đầm là rất cần thiết

Có rất nhiều loại đầm rung, trong thi công đầm lăn thường dùng kiểu đầm lăn tự hành gồm các loại sau:

1 Đầm rung có xe kéo bánh lốp:

2 Đầm rung tự hành có 2 bánh lu nối tiếp:

3 Đầm rung có bánh song song:

4 bánh nhẵn rung được lắp trên giá máy hình chữ điền đều vừa là để rung

vừa là để kéo Khối lệch tâm ở 2 cặp bánh trước và sau lệch pha nhau 1800, để chúng sinh ra rung, ở bất kỳ thời điểm nào cũng có một cặp ống lăn tiếp mặt đất để truyền lực rung vuông góc xuống, còn phân lực nằm ngang của 2 khối lệch tâm thì triệt tiêu nhau Cho nên máy đầm rung đi lại ổn định, nâng cao chất lượng đầm Các máy BW-200 và BW-200E của Đức đều thuộc loại này

Máy BW-200 được dùng nhiều trong các công trình đầm lăn trong và ngoài nước Nó có các tham số cơ học tốt, và có năng lượng đầm rung chặt lớn

4 Đầm rung lọai nhẹ:

Thường là loại giữ bằng tay máy đầm rung 2 bánh chủ yếu dùng ở những chỗ như các góc cạnh móng đá và ván khuôn, ví dụ lọai BW-75S

Các tính năng của đầm rung như bảng 2.2

B ảng 2.2.Tính năng của các loại đầm rung

480x75

0 Bánh

2.2 Thi ết bị thi công bê tông đầm lăn

Thiết bị thi công bê tông đầm lăn không phức tạp, các thiết bị chính để thi công BTÐL theo công nghệ này trên thế giới hiện nay đều có ở Việt Nam Thiết bị thi công BTÐL nói chung cũng giống nhau khi thi công BTÐL cho đập, đường và các dạng công trình bê tông khối lớn không cốt thép khác Tuy nhiên ở mỗi loại hình công nghệ đó đòi hỏi thêm những thiết bị thi công đặc chủng riêng

Các thiết bị cần thiết cho thi công đập bằng công nghệ BTÐL 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 nhồi tấm tạo khe co Hệ thống phun nước cao áp làm sạch

bề mặt bê tông mạch ngừng, Hệ thống phun nước bảo dưỡng

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 BTÐL đã có sẵn ở Việt Nam hoặc đều có thể chế tạo tại Việt Nam Nếu phổ biến công nghệ BTÐL ở Việt Nam thì có thể tận dụng được các thiết bị có sẵn ở trong nước, không cần tốn thêm nhiều chi phí đầu tư mua thiết bị thi công mới

2.2.1 Trạm trộn và thiết bị sản xuất vữa BTÐL

2.2.1.1 Máy trộn:

Thực tiễn chứng minh, trộn BTÐL có thể sử dụng máy trộn tuần hoàn kiểu cưỡng bức, máy trộn tuần hoàn rơi tự do, máy trộn gáo và tốt nhất dùng máy trộn liên tục mới đảm bảo tốt cường độ thi công lớn, nhanh của thi công BTÐL Theo kinh nghiệm sử dụng của nhiều công trình, nếu dùng máy trộn để trộn BTÐL cần chú ý các vấn đề sau:

1 Trình tự phối liệu:

Khi trộn bê tông thì trình tự đổ các loại vật liệu vào máy có ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của hỗn hợp BTÐL So sánh trình tự phối liệu của bê tông thường và BTÐL như sau:

Bảng 2.3: Tình tự nạp vật liệu vào máy trộn

- Thứ 1: đổ nước, chất phụ gia, cát vào

máy tiến hành trộn ướt

- Thứ 2: Đổ keo dính vào trộn đều gọi là

- Thứ 2: đổ xi măng + tro bay và cát vào

Sự khác nhau của trình tự nạp vật liệu là do trong BTÐL sử dụng tro bay và cát đá nhân tạo nên thường nảy sinh một số vấn đề mới như:

- BTÐL trộn nhiều chất độn thay thế nên nếu trộn bao cát trước thì cánh máy

trộn sẽ dính nhiều vữa cát

- Vữa cát có hàm lượng nước ít khó mà phủ dính hết lên bề mặt cốt liệu thô

Bề mặt cốt liệu nhân tạo mà xù xì thì càng tăng thêm độ phức tạp cho việc vữa cát

phủ lên bề mặt cốt liệu

Vì vậy mà trình tự đổ vật liệu vào máy trộn của BTÐL không thể áp dụng như bê tông thường được, nhưng vì các loại máy trộn sử dụng ở các công trình khác nhau, nguyên vật liệu và tỷ lệ phối liệu cũng khác nhau, do vậy không thể dưa ra

một thứ tự thống nhất cách đổ Tóm lại, tuỳ theo từng loại máy trộn mà công trường

sử dụng cụ thể của BTÐL, qua thí nghiệm để xác định trình tự phối liệu một cách

hợp lý

Sơ đồ trình tự nạp vật liệu thông thường như hình 2.9

Hình 2.9 Sơ đồ trình tự nạp vật liệu thông thường

+ Đối với máy trộn cưỡng bức sơ đồ trình tự nạp vật nhiệu hình 2.10 như sau

Hình 2.10 Sơ đồ trình tự nạp vật nhiệu với máy trộn cưỡng bức

+ Đối với máy trộn tự do sơ đồ trình tự nạp vật nhiệu hình 2.11 như sau

Hình 2.11 Sơ đồ trình tự nạp vật nhiệu với với máy trộn tự do

2 Dung lượng trộn:

Khi trộn bê tông thường, nguyên liệu rời rạc, trộn với nước xong thì thể tích

giảm đi, trong khi trộn có đủ không gian rơi để trộn hỗn hợp đầy đủ từ đó được trộn đều Khi trộn BTÐL, do dùng ít nước, sự biến đổi thể tích trước và sau khi đổ nước không khác nhau nhiều, không gian rơi giảm đi làm cho BTÐL không đạt đến hỗn

hợp đầy đủ Vì vậy phải giảm bớt dung tích trộn để BTÐL đạt chất lượng tốt hơn

Ví dụ: máy trộn dùng ở đập Khanh Khẩu, nếu trộn bê tông thường là 1m3

,

nếu cũng trộn 1m3

BTÐL thì trộn không đều, sống nhiều, một phần cốt liệu thô

thậm chí chưa có dính vữa cát, cốt liệu thô bị phân ly nghiêm trọng Lượng trộn

giảm xuống 0,8m3

thì trộn đều hơn, cốt liệu ít phân ly hơn Ở các đập De Mist Krael

và Zaaihock - Nam Phi dung lượng trộn giảm đi tới 1/3 định mức Máy trộn ở đập

liễu khê là 6,8m3, phối liệu đổ vào chỉ còn 5-6m3

Mặt khác, còn một nguyên nhân khác là mở rộng miệng thùng máy để thuận

Cát + Tro bay/Puzơlan Đá to +Đá vừa

Nước + Phụ gia hoá Đá nhỏ + Đá vừa +Đá to

Cát + Tro bay/Puzơlan

Đá nhỏ + nước + Phụ gia hoá