(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn

(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn

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

“Nghiên cứu nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn“ Trong quá trình thực hiện

luận văn học viên đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy, cô giáo trường Đại HọcThủy Lợi, đặc biệt là sự hướng dẫn trực tiếp của thầy giáo TS Nguyễn Quang Phú.Đến nay tôi đã hoàn thành luận văn thạc sĩ theo đúng kế hoạch đã đề ra

Mong muốn của học viên là góp phần nhỏ bé vào việc Nghiên cứu nâng caokhả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi côngbằng bê tông tự lèn cho các công trình bê tông tại Việt Nam nói chung và các côngtrình thủy lợi nói riêng Tuy nhiên vì sự hiểu biết của bản thân và thời gian thựchiện luận văn có hạn cùng với sự thiếu thốn về trang thiết bị nên nội dung của luậnvăn không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp,chỉ bảo của các thầy, cô để nâng cao sự hiểu biết và có điều kiện phát triển thêm nộidung nghiên cứu của luận văn sau này

Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS Nguyễn Quang Phú,người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình, cung cấp các kiến thức khoa học chotôi trong suốt thời gian qua Qua đây tôi gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy, côgiáo trong bộ môn Vật liệu xây dựng, Khoa công trình, Phòng đào tạo Đại học vàSau đại học trường Đại học Thủy Lợi, phòng thí nghiệm vật liệu - Viện Thủy Công,

đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn Thạc sĩ này

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, tháng 11 năm 2014

Học viên

Phan Tuấn PhongLỜI CẢM ƠN

Tên tôi là: Phan Tuấn Phong

Học viên cao học: Lớp 20C21

Ngành học: Xây dựng công trình

thủy Trường : Đại học Thủy lợi

Tôi xin cam đoan quyển luận văn này được chính tôi thực hiện dưới sự hướng

dẫn của thầy giáo TS Nguyễn Quang Phú với đề tài nghiên cứu là “Nghiên cứu nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn“, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên

cứu của riêng tôi Các nội dung và kết quả nghiên cứu là trung thực, chưa từng đượccông bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả

Phan Tuấn PhongLỜI CAM ĐOAN

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG TỰ LÈN 4

1.1.Khái niệm về bê tông tự lèn (BTTL) 5

1.2.Tình hình nghiên cứu ứng dụng của BTTL ở trong nước và trên thế giới 5

1.2.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng BTTL trên thế giới 5

1.2.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng BTTL tại Việt nam 9

1.3.Đặc tính kỹ thuật của BTTL và đặc tính của vật liệu sử dụng 20

1.3.1 Đặc tính kỹ thuật của BTTL: 20

1.3.2 Đặc tính của vật liệu sử dụng chế tạo BTTL 20

1.4.Sự cần thiết tăng tính chống thấm cho BTTL trong các công trình thủy lợi 22

1.5.Kết luận 23

CHƯƠNG II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1.Vật liệu nghiên cứu 25

2.1.1 Những vấn đề cần lưu ý trong lựa chọn vật liệu để sản xuất BTTL 25

2.1.2 số Một yêu cầu về các loại vật liệu dùng sản xuất BTTL 26

2.2.Phương pháp nghiên cứu và các tiêu chuẩn dùng trong thí nghiệm 33

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu 33

2.2.2 Các tiêu chuẩn sử dụng 34

2.3.Kết luận 41

CHƯƠNG III THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG TỰ LÈN VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP 42

TĂNG KHẢ NĂNG CHỐNG THẤM CHO BÊ TÔNG TỰ LÈN SỬ DỤNG CHO CỐNG, ĐẬP XÀ LAN 42

3.1.Các yêu cầu kỹ thuật chung của BTTL 42

3.2.Thiết kế cấp phối BTTL 42

3.2.1 Các yêu cầu và điều kiện cần thiết khi thiết kế cấp phối BTTL 42

3.2.2 quả Kết thí nghiệm vật liệu chế tạo BTTL 44

MỤC LỤC

3.2.3 Các bước thiết kế cấp phối BTTL thí nghiệm 53

3.3.Kết quả thí nghiệm xác định các chỉ tiêu của BTTL 56

3.3.1 Thí nghiệm xác định tính công tác (độ chảy xoè) của hỗn hợp BTTL bằng rút côn 56

3.3.2 nghiệm Thí xác định khả năng chảy qua cốt thép của hỗn hợp BTTL bằng L box 58

3.3.3 nghiệm Thí xác định cường độ nén Rnén .59

3.3.4 nghiệm Thí xác định độ chống thấm nước của bê tông 60

3.3.5 Phân tích các kết quả thí nghiệm đạt được 60

3.4.Nguyên nhân gây thấm và các biện pháp tăng khả năng chống thấm cho BTTL 62

3.4.1 Nguyên nhân gây thấm ở bê tông 62

3.4.2 Các biện pháp nâng cao khả năng chống thấm cho BTTL 62

3.5.Cơ sở lựa chọn giải pháp tăng khả năng chống thấm cho BTTL 62

3.5.1 Nâng cao độ đặc chắc vi cấu trúc BTTL sử dụng phụ gia khoáng, hóa 62

3.5.2 lớpTạo màng bọc bảo vệ bê tông 69

3.6.Kết quả nghiên cứu nâng cao khả năng chống thấm cho BTTL 72

3.6.1 Nghiên cứu nâng cao khả năng chống thấm sử dụng phụ gia hóa học 72

3.6.2 Nghiên cứu nâng cao khả năng chống thấm sử dụng phụ gia khoáng 74

3.6.3 Nghiên cứu nâng cao khả năng chống thấm sử dụng vật liệu thẩm thấu kết tinh gốc xi măng (VLTTKT GXM) 79

3.7.Lựa chọn phương pháp tăng khả năng chống thấm của BTTL 82

3.8.Kết luận chương 3 86

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ“““““““ “““““““““““.“87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1-1: Sử dụng BTTL cho Mố neo của cầu Akashi-Kaikyo 6

Hình 1-2: Đường hầm Sodra Lanken - Thụy Điển - thi công bằng BTTL 6

Hình 1-3: Tháp Ma Cao - Trung Quốc - thi công bằng BTTL 6

Hình 1.4: Nhà thi đấu Đà Nẵng, các dầm xiên thi công năm 2010 bằng BTTL 10

Hình 1-5: Thi công BTTL tại nút dầm - cột, nhà 34 tầng - T34 dự án Trung Hòa .11 Hình 1-6: Thi công đập xà lan bằng BTTL trong hố móng tập trung ở OMon Xa No 13 Hình 1-7: Tháo nước vào hố móng cho xà lan nổi trước khi di chuyển công trình đến vị trí xây dựng 13

Hình 1-8: Lai dắt xà lan di chuyển đến vị trí xây dựng công trình 13

Hình 1-9: Đắp đất thi công mang cống công trình cống Phước Long - Bạc Liêu 14

Hình 1-10: Kè lát bảo vệ mái thượng hạ lưu, cống Phước Long - Bạc Liêu 14

Hình 1-11: Cống Bảy Chề - tỉnh Sóc Trăng, hoàn thành năm 2011 bằng BTTL 14

Hình 1-12: Cống Đá - tỉnh Sóc Trăng, hoàn thành năm 2011 bằng BTTL 14

Hình 1-13: Cống Minh Hà - Cà Mau thi công năm 2007 bằng BTTL 15

Hình 1-14: Cống Ba Thôn - Bạc Liêu, hoàn thành năm 2011 bằng BTTL 15

Hình 1-15: Đập xà lan di động Phước Long - tỉnh Bạc Liêu thi công năm 2004 bằng BTTL 16

Hình 1-16: Cống KH8C Kiên Giang - hoàn thành năm 2007 thi công bằng BTTL.16 Hình 1-17: Cống T17-23 Xã Khánh An, huyện U Minh - Cà Mau, thi công 2008 bằng BTTL 16

Hình 1-18: Cống thủy lợi Bà Bét - Hậu Giang, thi công năm 2007 bằng BTTL 16

Hình 2-1: Đường cong biến dạng chảy và khả năng tự lèn của hỗn hợp bê tông 30

Hình 2-2: Thí nghiệm xác định độ chảy xoè của hỗn hợp BTTL 37

Hình 2-3: Sơ đồ cấu tạo của thiết bị L-box 38

Hình 2-4: Máy đo mác chống thấm W của bê tông (Trung Quốc) 41

Hình 3-1: Xi măng PC 40 Hà Tiên 1 sử dụng trong nghiên cứu thí nghiệm 44

Hình 3-2: Cát sông Tiền sử dụng trong nghiên cứu 46

Hình 3-3: Đá dăm Đồng Nai sử dụng trong nghiên cứu 47

Hình 3-5: Phụ gia siêu hóa dẻo HPA - 80 53

Hình 3-6: Phụ gia điều chỉnh tính lưu biến VISCOMA - 02 53

Hình 3-7: Thí nghiệm xác định độ chảy xòe của hỗn hợp BTTL 57

Hình 3-8: Đo kiểm tra đường kính chảy xòe của hỗn hợp BTTL sau khi rút côn 57

Hình 3-9: Thí nghiệm hỗn hợp BTTL bằng thiết bị L-box 58

Hình 3-10: Kiểm tra khả năng chảy qua cốt thép của hỗn hợp BTTL 58

Hình 3-11: Đúc mẫu lập phương 59

Hình 3-12: Kiểm tra mẫu lập phương 59

Hình 3-13 Cấu trúc của hồ và đá xi măng với các tỷ lệ N/X khác nhau 63

Hình 3-14: Sự hình thành bọt khí trong bê tông 65

Hình 3-15 Cơ chế hoá dẻo của phụ gia hoá học 66

Hình 3-16: Hình dạng hạt tro bay 68

Hình 3-17: Mô phỏng sự phân bố của hạt xi măng và hạt tro khi bắt đầu thủy hóa.68 Hình 3-18: Chống thấm bằng sơn chống thấm và màng chống thấm 70

Hình 3-19 Hình ảnh các lỗ mao quản được lấp đầy bởi khoáng có cường độ 71

Hình 3-20: Bề mặt bê tông không sử dụng vật liệu thẩm thấu kết tinh 72

Hình 3-21: Bề mặt bê tông sử dụng vật liệu thẩm thấu kết tinh 72

Hình 3-22: Ảnh hưởng của silica fume đến tính công tác BTTL 75

Hình 3-23: Ảnh hưởng của silica fume đến cường độ nén tuổi 7 ngày BTTL 76

Hình 3-24: Ảnh hưởng của silica fume đến cường độ nén tuổi 28 ngày BTTL 77

Hình 3-25: Phun VLTTKT GXM lên bề mặt của bê tông tại công trình 85

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1: Lượng vật liệu cho 1m3 bê tông tự lèn dùng để chế tạo đập xà lan 19

Bảng 2-1: Tiêu chuẩn thí nghiệm xi măng 34

Bảng 2-2: Tiêu chuẩn thí nghiệm cát 35

Bảng 2-3: Tiêu chuẩn thí nghiệm đá dăm 35

Bảng 2-4: Tiêu chuẩn thí nghiệm phụ gia tro bay 36

Bảng 3-1: Tính chất cơ lý của xi măng 45

Bảng 3-2: Tính chất cơ lý của cát 46

Bảng 3-3: Thành phần hạt của cát 46

Bảng 3-4: Tính chất cơ lý của đá dăm thí nghiệm 48

Bảng 3-5: Thành phần hạt của đá dăm thí nghiệm 48

Bảng 3-6: Tính chất kỹ thuật của Silica fume 49

Bảng 3-7: Tính chất kỹ thuật của tro bay Phả Lại 50

Bảng 3-8: Thành phần hoá của bột đá vôi 51

Bảng 3-9: Phụ gia siêu dẻo dùng trong thí nghiệm 52

Bảng 3-10: Phụ gia cải thiện tính lưu biến dùng thí nghiệm 52

Bảng 3-11: Bảng thành phần cấp phối BTTL M40 55

Bảng 3-12: Kết quả thí nghiệm cường độ nén bê tông 60

Bảng 3-13: Kết quả thí nghiệm độ chống thấm của bê tông 60

Bảng 3-14: Bảng thành phần cấp phối BTTL M40 73

Bảng 3-15: Tính chất BTTL ở các tỷ lệ lượng dùng HPA-80 73

Bảng 3-16: Bảng thành phần cấp phối BTTL M40 74

Bảng 3-17: Tính chất BTTL ở các tỷ lệ lượng dùng silica fume so với cấp phối đối chứng (CP0) 74

Bảng 3-18: Các chỉ tiêu và mức chất lượng 80

Bảng 3-19: Thành phần VLTTKT GXM theo trọng lượng 81

Bảng 3-20: Thành phần cấp phối của BTTL có và không dùng VLTTKT GXM 81

Bảng 3-21: Kết quả thí nghiệm của BTTL có và không dùng VLTTKT GXM 81

Bảng 3-22: Cấp phối hợp lý về lượng dùng phụ gia cho BTTL 83

Bảng 3-23: Cấp phối tối ưu về cường độ khi khảo sát lượng dùng Silica fume 83

Bảng 3-24: Cấp phối hợp lý về cường độ và tính công tác khi thay đổi lượng dùng phụ gia hóa 84

Bảng 3-25: Kết quả tính chất BTTL của CP8’ 84

MỞ ĐẦU

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Trên thế giới hiện nay, kỹ thuật và công nghệ thi công lĩnh vực xây dựng đã phát triển một cách vượt bậc Tốc độ xây dựng ở Việt nam cũng đang phát triển mạnh mẽ Các ngành xây dựng dân dụng, công nghiệp, thuỷ lợi, cầu đường được

mở rộng cùng với sự thiết kế đa dạng, phong phú trong đó có nhiều dạng kết cấu mà

ở đó việc đầm bê tông rất khó thực hiện, mặt khác nhiều hạng mục công trình cần sức chịu tải rất cao, kết cấu phức tạp, đặc biệt là với những công trình có mật độ cốtthép lớn cũng như các yêu cầu ngày càng cao về chất lượng của hỗn hợp bê tông và

bê tông để phù hợp với các đặc thù của công trình, nếu sử dụng bê tông thông thường thì khả năng tự đầm bằng trọng lượng bản thân của các hạng mục công trình

đó không thể đảm nhận được, chính vì vậy cần phải có một giải pháp để nâng cao chất lượng của bê tông, hay nói cách khác là các hạng mục đó cần sử dụng bê tông

tự lèn (BTTL) Với tính chất tự chảy xòe BTTL sẽ lấp đầy các kết cấu phức tạp, hỗnhợp BTTL có khả năng chảy rất cao, tự đầm bằng trọng lượng bản thân, không cầnngoại lực tác động, có khả năng xuyên qua các không gian hẹp, không bị phân tầng

Sử dụng BTTL có nhiều ưu điểm hơn so với bê tông truyền thống như: thi công dễ dàng, rút ngắn được thời gian thi công đến 20-25%, giảm chi phí nhân công, thiết bịđầm lèn, đảm bảo chất lượng bê tông, chất lượng kết cấu, giảm chí phí hoàn thiện

bề mặt bê tông Một trong những giải pháp quyết định đến chất lượng các công trình

đó là việc ứng dụng công nghệ BTTL vào việc thi công các công trình, có thể kể đến như tòa nhà Trung Hòa do công ty VINACONEX thi công, đã được ứng dụng trong xây dựng thủy lợi có cống kiểu đập xà lan di động như cống Minh Hà, Rạch Lùm - Cà mau; cống Sáu Hỷ - Bạc Liêu Việc sử dụng BTTL trong xây dựng cáccông trình có hình dáng kết cấu phức tạp, cốt thép dày đặc, yêu cầu chất lượng cao

là một bước tiến quan trọng trông công nghệ thi

Hiện nay trong xây dựng, đối với ngành thủy lợi những kết cấu mỏng dày cốtthép như cống dưới đê, xi phông dẫn nước, cửa van bê tông cốt thép mỏng, đập xà

8

lan di động cũng đòi hỏi các mác bê tông cao từ 30÷40MPa hoặc lớn hơn, ngoài

ra còn đòi hỏi tính chống thấm tốt, tính bền cao, nên cần thiết phải áp dụng côngnghệ BTTL Việc sử dụng BTTL trong xây dựng các công trình có hình dáng kếtcấu phức tạp, cốt thép dày đặc, yêu cầu chất lượng cao là một bước tiến quan trọngtrong công nghệ thi công bê tông và bê tông cốt thép nhất là đối với các công trìnhthủy lợi là rất cần thiết

Ở Việt Nam, việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ BTTL chưa phổ biến vàứng dụng rộng rãi, đặc biệt đối với các công trình có hình dáng kết cấu phức tạp,cốt thép dày đặc, yêu cầu chất lượng cao Vì vậy đối với ngành xây dựng nóichung, xây dựng Thủy lợi nói riêng thì việc nghiên cứu ứng dụng BTTL cho các kếtcấu phức tạp mỏng và dày cốt thép là điều cần thiết Trong các công trình cống, đập

xà lan sử dụng BTTL thì chiều dày lớp bê tông bảo vệ chỉ khoảng 3cm, khả năng bị

ăn mòn và thấm của BTTL là rất cao Từ đó tác giả lựa chọn đề tài ’Nghiên cứu nâng cao khả năng chống thấm cho cống, đập xà lan vùng Đồng bằng sông Cửu Long thi công bằng bê tông tự lèn’ để nghiên cứu.

II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

- Nghiên cứu các vật liệu chế tạo BTTL

- Thiết kế thành phần BTTL yêu cầu và thí nghiệm một số tính chất cơ lý của BTTLdùng cho cống, đập xà lan

- Lựa chọn giải pháp chống thấm cho BTTL dùng trong thi công cống, đập xà lanvùng đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL)

III CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Thu thập tài liệu về BTTL dùng cho một số công trình đã được xây dựng ở ViệtNam và nước ngoài, phân tích và lựa chọn loại vật liệu để chế tạo BTTL dùng trongxây dựng cống, đập xà lan tại Việt Nam

- Tham khảo một số công trình đã ứng dụng BTTL, để thiết kế cấp phối BTTL

có khả năng chống thấm tốt cho một số công trình cống, đập xà lan vùng

ĐBSCL

- Thí nghiệm trong phòng xác định một số chỉ tiêu cơ lý của BTTL yêu cầu.

IV KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC:

- Thành phần cấp phối BTTL dùng xây dựng cống, đập xà lan có khả năng chốngthấm

- Lựa chọn giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho BTTL trong xây dựng côngtrình cống, đập xà lan hay sửa chữa các công trình vùng đồng bằng sông Cửu Longbằng sử dụng vật liệu thẩm thấu kết tinh gốc xi măng

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG TỰ LÈN

Bê tông, bê tông cốt thép là loại vật liệu được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các công trình xây dựng Bê tông có rất nhiều ưu điểm nhưng nổi trội nhất là khả năng chịu lực, tuổi thọ cao, dễ tạo hình và tận dụng được các nguồn vật liệu tại địa phương, chính vì vậy trong lĩnh vực xây dựng nó là loại vật liệu chiếm ưu thế lớn nhất Trong khi sử dụng, các Chuyên gia xây dựng đã phối hợp với các Nhà khoa học

về lĩnh vực vật liệu nhằm khai thác triệt để các ưu điểm, khắc phục những tồn tại của

bê tông, bê tông cốt thép, vì thế đã có những công nghệ sản xuất và thi công bê tông tiên tiến ra đời Một trong những công nghệ mới đó là công nghệ bê tông tự lèn (BTTL) Chất lượng và độ bền của các kết cấu từ bê tông và bê tông cốt thép, ngoài việc chọn vật liệu phù hợp, thiết kế thành phần cấp phối tối ưu thì còn phụ thuộc chủ yếu vào công nghệ thi công, công tác đổ, đầm và bảo dưỡng cho bê tông Thực tế cho thấy đã có rất nhiều những khuyết tật của kết cấu bê tông, bê tông cốt thép là do quá trình thi công tạo ra Nhất là đối với các công trình thuỷ lợi thường xuyên hoặc định kỳ tiếp xúc với nước, thì những khuyết tật như phân tầng, rỗ, nứt, thấm v.v dothi công không đảm bảo chất lượng gây ra sẽ làm giảm tuổi thọ của công trình một cách đáng kể Trong các công trình xây dựng, có rất nhiều các kết cấu có hình dạng phức tạp, cốt thép dầy đặc, có nhiều góc cạnh thì việc đầm hỗn hợp bê tông rất khó

có thể thực hiện một cách hoàn chỉnh Kết quả khi kết cấu bê tông không được đầm chặt thường hay gây ra các lỗ rỗng, không đảm bảo độ đặc chắc và không đạt cường

độ, độ chống thấm nước như thiết kế yêu cầu Chính vì thực tế này đòi hỏi cần có một loại bê tông có khả năng tự điền đầy các khuôn của kết cấu, từ trọng lượng của bản thân hỗn hợp nhưng phải đảm bảo luôn luôn đồng nhất và không bị phân tầng, tách nước Bê tông tự lèn là một loại bê tông có thể đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật này

Việc sử dụng bê tông tự lèn trong xây dựng các công trình có hình dáng kếtcấu phức tạp, cốt thép dầy đặc, yêu cầu chất lượng cao là một bước tiến quan trọng

trong công nghệ thi công bê tông và bê tông cốt thép.

Ở Việt nam, trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, để đáp ứng nhu cầu của ngành xây dựng với những công trình quan trọng nhiều công nghệ thi công bê tông đã được áp dụng Đó là công nghệ thi công bê tông dự ứng lực, phục vụ xây dựng cầu giây văng, công nghệ thi công bê tông đầm lăn trong xâydựng các đập thuỷ điện, Thuỷ lợi Việc nghiên cứu sử dụng công nghệ bê tông tự lèn cũng đã được Viện KHCNXD Bộ xây dựng, Trường Đại Học Xây dựng quan tâm nghiên cứu và ứng dụng trong xây dựng dân dụng Các loại bê tông tự lèn đã được nghiên cứu phục vụ xây dựng dân dụng, giao thông thường là bê tông mác cao

từ 35MPa trở lên Đối với ngành Thuỷ lợi, những kết cấu bê tông cốt thép có yêu cầu sử dụng bê tông có tính chất như bê tông tự lèn như: các cống dưới đê, xi phông dẫn nước, các cửa van bê tông cốt thép mỏng, các đập xà lan, đập vòm, đập trụ chống v.v cũng đều đòi hỏi có mác từ 30MPa đến 40Mpa hoặc lớn hơn, ngoài ra còn đòi hỏi tính chống thấm tốt, bề mặt nhẵn đẹp hay nói cách khác đòi hỏi chất lượng cao

1.1 Khái niệm về bê tông tự lèn (BTTL)

Bê tông tự lèn (BTTL) là loại bê tông mà hỗn hợp mới trộn xong của nó (hỗnhợp bê tông tươi) có khả năng tự điền đầy các khuôn đổ hoặc cốp pha kể cả nhữngkết cấu dầy đặc cốt thép mà vẫn đảm bảo tính đồng nhất bằng chính trọng lượng bản thân và độ chảy xoè, không cần bất kỳ một tác động cơ học nào từ bên ngoài Theo các ông Takefumi Shindoh và Yasunori Matsuoka [42], BTTL được định nghĩa

là loại bê tông mà hỗn hợp có độ dẻo tuyệt vời, có khả năng chống lại sự phân tầng

và có thể điền đầy các kết cấu có cốt thép dày đặc mà không cần thiết đến tác dụngcủa quá trình đầm [38,45,18,32,41] Như vậy, BTTL là bê tông mà hỗn hợp của nó khi

đổ không cần đầm nhưng sau khi đông cứng, kết cấu bê tông vẫn đảm bảo độ đặc chắc và các tính chất cơ lý như bê tông thông thường cùng mác

1.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng của BTTL ở trong nước và trên thế giới

1.2.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng BTTL trên thế giới

Bê tông tự lèn bắt đầu được nghiên cứu ở Nhật bản từ năm 1983 và được ápdụng từ năm 1988 nhằm mục đích nâng cao độ bền vững cho các kết cấu công trìnhxây dựng [20,22,29] Hiện nay BTTL đã được sử dụng rộng rãi trên các công trình xâydựng với quy mô lớn Năm 1988 đã có 290 000m3 bê tông tự lèn được sử dụng làmcác bến thả neo của cầu Akashi Kaikyo với khoảng cách giữa hai trụ lên đến1991m, dài nhất thế giới Nhờ việc ứng dụng công nghệ bê tông tự lèn mà thời gianthi công công trình này đã rút ngắn được 20% [33].

Hình 1-1: Sử dụng BTTL cho Mố neo của cầu Akashi-Kaikyo

Hình 1-2: Đường hầm Sodra Lanken - Thụy

Điển - thi công bằng BTTL

Hình 1-3: Tháp Ma Cao - Trung

Quốc - thi công bằng BTTL

Số lượng các công trình xây dựng được ứng dụng loại bê tông tự lèn ở Nhật ngày càng tăng lên Nhà máy lọc xăng dầu Murano đã sử dụng 200 000 m3 bê tông

tự lèn và thi công với tốc độ 500m 3 trong một ngày Năm 1993 tại sân vận độngFukuoka Dome [27] đã có 10 000 m3 bê tông tự lèn được sử dụng để thi công vòm dốc 45o và khung chịu lực với cốt thép dầy đặc Tại công trình đường hầm của thành phố Yokohama, hơn 40m3 bê tông tự lèn đã được sử dụng để thi công mặt bêntrong ở độ sâu 20m [24, 26] Năm 1998, trong khi xây dựng công trình bể chứa dầu Osaka Gas (Osaka - Nhật bản) cũng đã sử dụng 12 000 m3 bê tông tự lèn cho kếtcấu bê tông dự ứng lực Với việc sử dụng công nghệ bê tông tự lèn, công trình này

đã rút ngắn được 18% thời gian thi công và giảm hơn 60% nhân công lao động cho công tác bê tông (từ 150 người xuống còn 50 người), giảm 12% tổng chi phí chocông tác thi công bê tông [24]

Ngoài việc sử dụng bê tông tự lèn để thi công các công trình xây dựng lớn,Nhật bản cũng đã ứng dụng bê tông tự lèn thay thế bê tông thường trong lĩnh vựcchế tạo các cấu kiện bê tông đúc sẵn Theo tác giả [34], khối lượng cấu kiện bê tôngđúc sẵn sử dụng bê tông tự lèn tại Nhật bản chiếm khoảng 0,5% vào năm 2000

Lần đầu tiên tại Hàn Quốc, công ty Gas Hàn Quốc kết hợp với công ty Taisei

- Nhật bản đã sử dụng 256 000 m3 bê tông tự lèn để xây dựng 8 bể chứa gas vớiđường kính 78,58m, chiều dày thành bể 1,7m và chiều sâu 75m tại đảo Inchon [43]

Trung Quốc đã sử dụng bê tông tự lèn vào thi công tháp Macao tại HồngKông với chiều cao tháp là 138m Hơn 500 m3 bê tông tự lèn đã được dùng để thicông các kết cấu của tháp từ độ cao 120m trở lên [39] Bê tông tự lèn đã được sử dụngrất hiệu quả khi thi công xây dựng các công trình có mật độ cốt thép dầy đặc[30].

Tại Đài Loan, bê tông tự lèn đã được nghiên cứu từ những năm 1990 Việcứng dụng bê tông tự đầm vào các công trình xây dựng ở Đài Loan chỉ được tiếnhành vào năm 1999, và chủ yếu tại các công trình xây dựng cầu, đường cao tốc, bểchứa dầu’ Năm 2000, tổng khối lượng bê tông tự lèn dùng trong xây dựng ở ĐàiLoan xấp xỉ 220 000 m3 (chiếm 0,3%) và đến năm 2001 đã vượt trên 600 000 m 3

[48,49]

Bê tông tự lèn cũng đã được sử dụng tại Thái lan từ những năm 1992 vàonhững công trình xây dựng như: 4 000 m3 cho đường ống dẫn nước, đường ống, cầucủa hệ thống cung cấp nước cho tháp làm lạnh của Nhà máy chế tạo than đá tại tỉnhLampang; 432 m3 cho cầu vượt đường cao tốc tại tỉnh Patumthani; 429 m3 cho cáccột cao của toà nhà Ofice Building ở Băng cốc Cũng ở Thái lan bê tông tự lèn cònđược dùng để sửa chữa nhà máy Mabtapud tại tỉnh Rayong, sửa chữa tường, đườngống tại Lamchabang Jetty Chonburi và đổ kết cấu tường cho bộ phận kiểm tra động

cơ máy bay của sân bay Băng Kốc [40]

Philipin cũng đã sử dụng bê tông tự lèn vào các công trình xây dựng Cụ thể

là khách sạn Eaton Holiday ở Makati cao 71 tầng đã sử dụng gần 2500 m3 bê tông

tự lèn trong thi công [23]

Tại Châu Âu, Thụy Điển là một trong những nước đi đầu về áp dụng công nghệ bê tông tự lèn vào xây dựng Năm 1996, Hiệp hội cầu đường Thụy Điển đã kếthợp với Viện nghiên cứu xi măng và bê tông Thụy Điển nghiên cứu, ứng dụng thành công, hoàn chỉnh công nghệ bê tông tự lèn trong việc thi công các công trìnhcầu, bê tông khối lớn [16] Ngoài ra Thụy Điển cũng đã có dự án nghiên cứu trong 4 năm (1996 - 2000) về ứng dụng công nghệ bê tông tự lèn vào các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp [17] Sau đó bê tông tự lèn tại Thụy Điển còn được công nhận và áp dụng cho những sản phẩm bê tông đúc sẵn và áp dụng cho các nhàmáy bê tông tự lèn trộn sẵn (Ready Mix Self Compacting Conrete) Đến năm 2000sản phẩm bê tông tự lèn đúc sẵn đã chiếm 5% khối lượng cấu kiện đúc sẵn của Thụy Điển Năm 1988 - 2004, Thụy điển đã tiến hành xây dựng hệ thống giao thônglớn mang tên Sodra Lanken với tổng giá trị đầu tự lên đến 800 triệu USD với khối lượng 250 000 m3 bê tông Trên công trình này, hơn 1500 m3 bê tông tự lèn được sử dụng trong thi công các kết cấu nằm trong lòng đất, các kết cấu đường hầm, các tường chắn nghiêng’ [46]

Thụy Sỹ cũng đã sử dụng bê tông tự lèn vào các công trình xây dựng đườngray tầu hỏa ngầm dưới đất với khối lượng 2000 m3 Nhờ việc sử dụng bê tông tự lènnên thời gian thi công đã được rút ngắn từ 207 ngày xuống còn 93 ngày [15]

Tại các nước Châu Âu khác như Pháp, Đức, Italia , Đan mạch’ cũng đã nghiên cứu ứng dụng công nghệ bê tông tự lèn trong thi công các công trình đường ngầm, hầm tuy nen, bể chứa v.v’ [15,19,21’].

Bê tông tự lèn đã được áp dụng trong thi công các công trình có mật độ cốtthép dầy đặc tại Mỹ từ những năm 90 Đó là tại các công trình West Valley - NewYork, Societ Tower - Cleveland - Ohio, Toà nhà Bankers Hall - Alberta với khốilượng bê tông lớn hơn 9000 m3 Đặc biệt trong những năm gần đây bê tông tự lèn

đã được nghiên cứu và chấp nhận bởi các hiệp hội AASHTO (American Asociation

of State Highway and Transportatio Oficials), SCDOT (The South Carolina StateDepartment of Transportation) vaf PCI (The Precast/Prestressed ConcreteInstitute)’ do vậy bê tông tự lèn đã và sẽ được ứng dụng rộng rãi vào thi công cáccông trình cầu lớn trong tương lai [36, 44]

Bê tông tự lèn cũng đã được sử dụng tại Canađa trong thi công và sửa chữacông trình Cụ thể, đã dùng 100 m 3 để sửa chữa đường và nhà ga Montreal, 6 m 3

cho việc sửa chữa đập Beaharnois Hiện nay, bê tông tự lèn đã dược sử dụng rộngrãi trong xây dựng tại Canađa, chiếm khoảng 25% tổng khối lượng bê tông trên thịtrường [31, 28]

1.2.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng BTTL tại Việt nam

Công nghệ bê tông tự lèn vẫn là một công nghệ hoàn toàn mới đối với cácnhà xây dựng của Việt Nam, nhất là đối với ngành xây dựng thuỷ lợi Trong côngtác nghiên cứu và ứng dụng thử với quy mô nhỏ, công nghệ bê tông tự lèn đã đượcmột số Viện nghiên cứu như Viện KHCN Xây dựng, Viện KHCN giao thông vậntải, trường ĐH xây dựng Hà Nội, trường ĐH Bách khoa thành phố Hồ Chí Minhnghiên cứu và chế tạo thử

Trường ĐH xây dựng Hà nội đã nghiên cứu chế tạo vữa và bê tông tự lèn từvật liệu sẵn có tại Việt Nam, sử dụng bột mịn là bột đá vôi, tro bay nhiệt điện Phả

tông tự lèn sử dụng bột mịn là bột đá vôi và Mêta cao lanh trong điều kiện phòngthí

nghiệm [5] Viện KHCN giao thông vận tải [6] cũng đã nghiên cứu chế tạo bê tông tựlèn sử dụng bột mịn là bột đá vôi.

Viện KHCN xây dựng ( IBST) đã nghiên cứu chế tạo bê tông tự lèn sử dụngvật liệu sẵn có tại Việt nam [11] Phòng NC Vật liệu - Viện KH Thuỷ lợi cũng đãnghiên cứu chế tạo bê tông tự lèn cốt liệu nhỏ sử dụng cát Sông Lô để thi công thửnghiệm cho công nghệ bảo vệ bờ sông bằng thảm FS [1]

Năm 2008, khoa Xây dựng Cầu đường trường Đại học Bách khoa, Đại học

Đà Nẵng đã nghiên cứu ứng dụng BTTL dùng cho đường sân bay Kết quả nghiêncứu đã áp dụng vào công trình xây dựng cảng Cái Mép Thị vải

- Những năm gần đây, BTTL đã bắt đầu được sử dụng tại một số công trìnhxây dựng nhà cao tầng mà phần lớn có chủ đầu tư hoặc nhà thầu là các công ty nướcngoài thi công như tòa nhà Keanam, Phú Mỹ Hưng, nút dầm, đầu cột tòa nhà T34 -

dự án Trung Hòa (Vinaconex) hình 1.4, hình 1.5

Nhìn chung, một số cơ sở tại Việt nam nghiên cứu, áp dụng công nghệ bêtông tự lèn với quy mô nhỏ Chưa có những công trình xây dựng lớn nào, chưa cónhà máy bê tông nào chuyên sản xuất bê tông tự lèn phục vụ xây dựng hay cho cácsản phẩm bê tông đúc sẵn

Hình 1.4: Nhà thi đấu Đà Nẵng, các dầm xiên thi công năm 2010 bằng BTTL

Hình 1-5: Thi công BTTL tại nút dầm - cột, nhà 34 tầng - T34 dự án Trung Hòa

- Trong lĩnh vực Thuỷ lợi Kết quả của đề tài "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bê tông tự lèn vào công trình Thuỷ lợi" được Phòng NC Vật liệu - Viện ThủyCông hoàn thành năm 2008 Đặc biệt nghiên cứu công nghệ Đập xà lan di động, đây là một thành công lớn trong lịch sử xây xựng công trình thủy và "Công nghệ đập xà lan" đã được cấp bằng độc quyền sáng chế

Với việc sử dụng vật liệu sẵn có tại chỗ để sản xuất bê tông tự lèn phục vụxây dựng các công trình thuỷ công, nâng cao chất lượng của các công trình thuỷ lợi,cống, đập xà lan di động đã được nghiên cứu ứng dụng hàng loạt và đưa vào sử dụng tại các tỉnh vùng đồng bằng sông Cửu Long đạt kết quả tốt

1.2.2.1 Giới thiệu chung về cống, đập xà lan vùng Đồng Bằng sông Cửu Long.

Đập xà lan di động chế tạo từ bê tông cốt thép là loại đập được Viện Thủy công chế tạo hàng loạt và đưa vào sử dụng tại các tỉnh thuộc đồng bằng sông Cửu

Long Đập Xà lan di động được tính toán thiết kế với kết cấu nhẹ, thích hợp với nềnđất yếu và sự chênh lệch cột nước thấp Bề dày của kết cấu đập Xà lan tại các váchngăn chỉ từ 12 đến 18cm có đường kính cốt thép từ 12 đến 18mm Như vậy, muốn thi công đập Xà lan một cách dễ dàng phải cần có loại bê tông chất lượng cao, độ linh động đặc biệt để tự điền đầy vào thành vách của kết cấu đập và đặc biệt là đạt cường độ nén thiết kế và độ chống thấm, chống ăn mòn cao Chính là BTTL, sử dụng BTTL là một bước tiến quan trọng trong công nghệ thi công bê tông cốt thép

và áp dụng rất hiệu quả trong thi công cống, đập xà lan di động tại vùng Đồng bằngsông Cửu Long

1.2.2.2 Nguyên lý làm việc, công nghệ thi công và ưu nhược điểm của cống, đập

xà lan di động.

Nguyên lý làm việc của cống, đập xà lan:

+ Ổn định lún: ứng dụng kết cấu tối ưu dầm bản nhẹ để ứng suất lên nền nhỏhơn ứng suất cho phép của đất nền mềm yếu, không phải xử lý nền

+ Ổn định chống trượt: Bằng ma sát giữa xà lan và nền đất, hai mang cống,

áp lực đất hạ lưu, trọng lượng toàn bộ xà lan kể cả dung tích nước trong hộp xà lan,

áp lực đất hai bên mang cống

+ Ổn định chống thấm: Theo nguyên lý đường viền bản đáy và đường viềnthấm hai bên trụ pin

+ Ổn định chống xói hạ lưu: Mở rộng khẩu độ thoát nước để giảm gia cố tiêunăng

Công nghệ thi công cống, đập xà lan di động:

- Chế tạo Xà lan:

+ Đập Xà lan được chế tạo trong nhà máy, hố đúc sẵn, hay trên ụ nổi tạimột vị trí thuận lợi để không cần giải phóng mặt bằng

+ Lắp đặt cửa van và thiết bị vận hành cho công trình

+ Cho nước vào hố đúc và làm nổi đập xà lan để di chuyển đến vị trí lắpđặt công trình

- Lắp dựng công trình:

+ Hố móng được đào bằng tàu hút bùn và làm phẳng bằng máy

+ Dùng tàu kéo lai dắt đập Xà lan từ nơi chế tạo đến vị trí công trình.

+ Di chuyển đập Xà lan vào vị trí đã xác định, bơm nước vào các khoang hầm để đánh chìm đập Đắp đất mang cống, lát bảo vệ mái thượng hạ lưu công trình

Hình 1-6: Thi công đập xà lan bằng BTTL trong hố móng tập trung ở OMon Xa No

Hình 1-7: Tháo nước vào hố móng cho

xà lan nổi trước khi di chuyển công

trình đến vị trí xây dựng

Hình 1-8: Lai dắt xà lan di chuyển đến

vị trí xây dựng công trình

Hình 1-9: Đắp đất thi công mang cống

công trình cống Phước Long - Bạc

Liêu

Hình 1-10: Kè lát bảo vệ mái thượng hạ

lưu, cống Phước Long - Bạc Liêu

Hình 1-11: Cống Bảy Chề - tỉnh Sóc

Trăng, hoàn thành năm 2011 bằng BTTL Hình 1-12: Cống Đá - tỉnh Sóc Trăng,hoàn thành năm 2011 bằng BTTL

Hình 1-13: Cống Minh Hà - Cà Mau thi công năm 2007 bằng

BTTL

Hình 1-14: Cống Ba Thôn - Bạc Liêu, hoàn thành năm 2011 bằng BTTL

Ưu, nhược điểm

- Ưu điểm:

+ Phương án kết cấu xà lan bằng BTCT cường độ cao, có khả năng chốngthấm và chống xâm thực Đi cùng với nó, cửa van có khung chịu lực bằng thépINOX, bản mặt bằng composite có khả năng chống xâm thực tốt, bền và ít chịu tácđộng trong môi trường mặn nên công trình có tuổi thọ cao

+ Công trình ổn định về mặt kết cấu, ổn định chống trượt và lật với trọng lượng xà lan đủ lớn, hệ thống khung-sàn liên kết chặt chẽ Mặt khác cửa van Clapetrục dưới có kết cấu gọn nhẹ, đóng mở bằng tời nên công tác vận hành cũng nhưbảo dưỡng nhanh và dễ dàng

+ Công trình được xây dựng trên nền đất yếu mà không phải xử lý nền, khảnăng tiêu thoát lũ tốt hơn do mở rộng khẩu độ thoát nước Cùng với đó là khôngphải gia cố tiêu năng ở hạ lưu công trình Đây là những ưu điểm nổi bật mà nhữngcông trình ngăn sông truyền thống không có được

+ Việc xây dựng công trình không đòi hỏi các thiết bị thi công đặc chủng,bên cạnh đó có thể thiết kế kích thước xà lan phù hợp với kích thước lòng sông,lòng kênh tự nhiên nên ngay cả các con sông, kênh nhỏ thì xà lan cũng có thể dichuyển vào được

+ Do bề rộng thoát nước lớn gần bằng với bề rộng lòng sông tự nhiên nêncho phép các loại tầu thuyền cỡ lớn đi lại được trong mùa mở cửa van

+ Tính năng động của xà lan ở chỗ khi có yêu cầu chuyển đổi cơ cấu sảnxuất trong một vùng nào đó có thể di chuyển xà lan đến vị trí mới để làm đập màkhông để lại di chứng trên lòng sông cũ, bảo đảm môi trường sinh thái, ít làm thayđổi cảnh quan thiên nhiên, đảm bảo phát triển bền vững

+ Khi thi công phải tạo hố móng, việc thi công và thời gian thi công lâu và khó khăn do kết cấu phức tạp.

1.2.2.3 Phạm vi và triển vọng ứng dụng

Phạm vi áp dụng.

Công nghệ đập xà lan di động có kết cấu và đáp ứng chức năng nhiệm vụ công trình hoàn toàn như các công trình truyền thống Do đó, về nguyên tắc nó có thể áp dụng cho bất kỳ vùng miền nào của công trình thủy lợi nói chung do giáthành xây dựng công trình rẻ hơn so với công nghệ truyền thống và giảm thiểu khálớn đến công tác giải phóng mặt bằng

Triển vọng áp dụng.

Lần đầu tiên công nghệ này được áp dụng thành công cho đập Phước Long(Bạc Liêu năm 2004), sau đó cho đập Thông Lưu (Bạc Liêu 2005) Năm 2005 tỉnhBạc Liêu đã ứng dụng công nghệ tiếp tục lập thiết kế kỹ thuật cho 16 cống thuộcvùng chuyên canh lúa thuộc tam giác Ninh Quới - lập báo cáo khả thi 22 cống thuộc

dự án phân ranh mặn ngọt Giá Rai - tỉnh Bạc Liêu Năm 2006 Bộ Nông nghiệp vàPTNT cho áp dụng công nghệ này vào thiết kế và thi công 7 cống thuộc tiểu dự ánÔmon - Xano

Tại tỉnh Cà Mau năm 2007 đã ứng dụng thiết kế thi công cho hai cống Minh

Hà và Rạch Lùm - huyện Trần Văn Thời tỉnh Cà Mau Bộ NN&PTNT đã có chủtrương áp dụng công nghệ này cho hơn 60 cống thuộc dự án phân ranh mặn ngọtcho 3 tỉnh Cà Mau, Sóc Trăng và Bạc Liêu

Ứng dụng thực tế công nghệ BTTL trong thi công cống, đập xà lan di động ở vùng đồng bằng sông Cửu Long.

Sau khi nghiên cứu thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và thực tế một sốcông trình, Phòng Nghiên cứu Vật liệu và Trung tâm Công trình Đồng bằng venbiển - Viện Thủy công đã quyết định sử dụng bê tông tự lèn để sản xuất đập xà lan

di động phục vụ công tác ngăn mặn giữ ngọt vùng ven biển tại khu vực Đồng bằngSông Cửu Long Kết quả nghiên cứu được áp dụng thi công cho các công trình cống

kiểu đập xà lan di động như cống Minh Hà, Rạch Lùm - Cà Mau, cống Sáu Hỷ - Bạc Liêu Khẩu độ của các cống này B ≥ 10m và sử dụng xấp xỉ 100 m3 BTTL.

Đập Xà lan di động được chế tạo trên bờ sau khi đạt cường độ quy định của

bê tông sẽ tiến hành hạ thủy cho nổi trên sông và lai dắt đến hố móng để đánh chìm

Bê tông tự lèn có các tính chất cơ lý hoàn toàn giống như bê tông truyềnthống có cùng mác và có thể áp dụng cho các kết cấu bê tông, bê tông cốt thép đặcbiệt phù hợp cho các kết cấu mỏng, dầy cốt thép như đập xà lan di động

- Thành phần cấp phối BTTL dùng để chế tạo đập xà lan: Với mác BTTL yêu cầu làM35;

Độ chảy xòe của hỗn hợp bê tông là D = 70 ± 2 cm;

Mác chống thấm sau 28 ngày của mẫu là W = 12

atm;

- Thiết kế thành phần cấp phối BTTL (đã được Viện Thủy công ứng dụng cho cốngkiểu đập xà lan di động thi công bằng bê tông tự lèn tại vùng Đồng bằng sông Cửulong) điển hình là công trình Cống Minh Hà, Rạch Lùm - Cà Mau

Trong quá trình thi công cống Minh Hà, Rạch Lùm - Cà Mau, độ linh độngcủa hỗn hợp BTTL luôn được khống chế từ 65-70cm, sản phẩm có bề mặt nhẵnđẹp, các mẫu đúc kiểm tra đều đạt và vượt mác thiết kế yêu cầu ở tuổi 28 ngày

Cấp phối dùng để thiết kế hỗn hợp 1m3 bê tông tự lèn chế tạo cống kiểu đập

xà lan ứng dụng cho cống Minh Hà, Rạch Lùm - Cà Mau như trong bảng 1.1 sau

Bảng 1-1: Lượng vật liệu cho 1m3 bê tông tự lèn dùng để chế tạo đập xà lan

1.3 Đặc tính kỹ thuật của BTTL và đặc tính của vật liệu sử dụng

+ Sử dụng phụ gia siêu dẻo để đạt khả năng chảy dẻo cao của hỗn hợp bêtông

+ Sử dụng hàm lượng lớn phụ gia mịn để tăng độ linh động của vữa xi măng.+ Hàm lượng cốt liệu lớn trong bê tông ít hơn so với bê tông thông thường

- Ngoài các đặc tính cơ bản nói trên, đặc tính chế tạo và thi công của BTTL

cũng khác so với bê tông thông thường như sau:

+ Sự bắt đầu và kết thúc ninh kết của BTTL có khuynh hướng chậm hơn sovới bê tông thường

+ Khả năng bơm của BTTL cao hơn so với bê tông thường

+ Do sự nhạy cảm lớn dẫn đến dao động chất lượng và sự cố trong khi trộncủa vật liệu nên BTTL có yêu cầu về kiểm tra chất lượng, kiểm tra sản xuất và kiểmtra thi công khắt khe hơn bê tông thường

+ Do không thực hiện việc rung động làm chặt, yêu cầu quan tâm đến thờigian duy trì chất lượng cũng như độ chảy lớn hơn bê tông thường

1.3.2 Đặc tính của vật liệu sử dụng chế tạo BTTL

Bê tông tự lèn có thể có nhiều loại khác nhau, việc phân loại chúng trên thếgiới cũng chưa có tiêu chuẩn quy định nào Dựa vào đặc tính của vật liệu sử dụng

để chế tạo có thể chia bê tông tự lèn thành 3 loại [42,38,45]:

1) Bê tông tự lèn dựa trên hiệu ứng của bột mịn: Đây là loại bê tông tự lèn chỉ sửdụng phụ gia siêu dẻo hoặc cuốn khí và giảm nước mức độ cao mà không

phải dùng đến phụ gia điều chỉnh độ linh động Độ linh động và tính năng không phân tầng của hỗn hợp bê tông tự lèn đạt được bằng cách điều chỉnh phù hợp tỷ lệ:N/B [ nước /bột (xi măng và phụ gia khoáng mịn )] Loại bê tông này có hàm lượngbột mịn cao hơn so với bê tông truyền thống;

2) Bê tông tự lèn sử dụng phụ gia điều chỉnh độ linh động: Là loại bê tông tự lèn

ngoài việc sử dụng phụ gia siêu dẻo giảm nước cao thế hệ mới(polycarboxylate) thì còn cần phải sử dụng phụ gia điều chỉnh độ linh động (VMA -Viscosity Modifying Admixture) để hỗn hợp bê tông tự lèn tránh khỏi sự phân tầng,tách nước Việc sử dụng phụ gia điều chỉnh độ linh động đã làm giảm được hàm lượng bột mịn trong loại bê tông tự lèn này so với loại BTTL dựa trên hiệu ứng của bột mịn;

3) Bê tông tự lèn sử dụng hỗn hợp cả bột mịn và phụ gia điều chỉnh độ linh

động

Bê tông tự lèn cũng được cấu thành từ các vật liệu cơ bản (chất kết dính, cốtliệu, nước, phụ gia) như bê tông truyền thống nhưng đòi hỏi có chất lượng cao hơn.Điều khác biệt so với bê tông truyền thống là trong khi thi công không cần đến việc đầm nén, chính vì vậy hỗn hợp bê tông tự lèn có những tính năng riêng Tính năngquan trọng nhất là khả năng ổn định độ đồng đều của hỗn hợp bê tông tươi trong quá trình tự chẩy mà không gây ra hiện tượng phân tầng, tách nước, mật độ cốt liệulớn được phân bố đều khắp trong toàn bộ khuôn đổ Để có được khả năng này cần phải có sự phối hợp sử dụng các loại vật liệu tối ưu trong cấp phối của hỗn hợp bêtông tự lèn Các tỷ lệ thành phần vật liệu trong hỗn hợp có ảnh hưởng đến tính chất

tự lèn của bê tông tự lèn cụ thể như sau:

- Lượng nước trộn trong BTTL (N/CKD) chỉ nằm trong khoảng từ 0,3÷ 0,4 tùy theomác BTTL do yêu cầu của thiết kế;

- Phụ gia cho BTTL phải là loại phụ gia đảm bảo có đồng thời hai tính chất, đó làgiảm lượng nước trộn xuống tới mức tối thiểu giữ cho hỗn hợp BTTL có độ linhđộng cao (đường kính chảy xòe của hỗn hợp bê tông từ 68 ÷ 70 cm) nhưng khôngđược gây ra sự phân tầng tách nước.[43] Các phụ gia cho BTTL thường được

sản xuất từ một trong các gốc: Napthalene sulfonat, Melamin sulfonat,polycarboxylate và Amino sulfonat’ [18];

- Bột khoáng mịn, gồm loại hoạt tính và trơ có nguồn gốc từ thiên nhiên và nhân tạo

có cấu tạo hình cầu, dễ phân tán, bao bọc các hạt cốt liệu và làm giảm tương tácgiữa các hạt, góp phần làm tăng độ linh động của hỗn hợp BTTL [32];

- Cốt liệu lớn trong BTTL thường ít hơn so với bê tông truyền thống Nếu lượng cốtliệu lớn cao thì ảnh hưởng đến khả năng tự lèn của hỗn hợp bê tông tươi và có hiệntượng kết khối cốt liệu

1.4 Sự cần thiết tăng tính chống thấm cho BTTL trong các công trình thủy lợi.

Một trong những nguyên nhân gây ra hư hỏng cho công trình bê tông cốtthép thủy lợi đó là sự thấm nước qua bê tông Do đặc điểm của công trình thủy lợi,

là có một bộ phận hoặc toàn bộ công trình thường xuyên hoặc không thường xuyêntiếp xúc với nước Trong môi trường nước có thể có chứa các tác nhân ăn mòn

bê tông như CO2; SO4; Ca; Mg; NH3 ’nếu như bê tông chất lượng tốt, đặc chắc ít lỗrỗng, tính thấm nước cao thì nước khó có thể thấm vào bên trong kết cấu, khônggây ra hiện tượng ăn mòn và phá hủy cốt thép, ngược lại, khả năng chống thấmnước thấp, nước sẽ thấm vào bê tông, với những tác nhân ăn mòn trong nước làm rỉcốt thép, nở thể tích gây nứt vỡ kết cấu bê tông

- Cấu trúc xốp và hiện tượng hút, thấm nước của vật liệu bê tông:

+ Bê tông là loại vật liệu tương đối đặc chắc, nhưng cấu trúc vẫn là xốp rỗngvới hệ thống mao quản và lỗ rỗng thông hoặc không thông nhau Ngoài ra còn kèmtheo hiện tượng vi nứt trong bê tông cũng tham gia vào hệ thống này

+ Bê tông có hiện tượng hút nước, chất lỏng thông qua hệ thống mao dẫn bởilực hút mao quản

+ Bê tông là vật liệu bị thấm nước qua hệ thống mao quản và lỗ rỗng thôngnhau, vì vậy cần phải bịt kín các lỗ rỗng và mao quản để ngăn chặn nước thấm qua

bê tông

- Đối với các công trình thuỷ lợi sử dụng BTTL như cống, đập xà lan diđộng, với đặc điểm kết cấu thành mỏng, nhẹ, làm việc trong môi trường nước mặn,

lợ, nên có nhiều tác nhân gây ăn mòn bê tông, cốt thép phá hủy kết cấu dẫn đến làmsuy giảm khả năng chịu lực, khả năng chống thấm của bê tông và tuổi thọ của côngtrình, đặc biệt các công trình trên nền đất yếu có sự chênh lệch cột nước thượng hạ lưu khả năng chống thấm cần được quan tâm nhiều nhất Mặt khác bề dày của kếtcấu đập xà lan tại các vách ngăn chỉ từ 12 đến 18cm, cốt thép từ 12 đến 18mm Yêucầu đạt cường độ nén thiết kế và độ chống thấm, chống ăn mòn cao Do đó cần được hạn chế bằng các giải pháp.

Các giải pháp để nâng cao khả năng chống thấm cho BTTL:

+ Tăng cường độ của BTTL để đảm bảo tính chống thấm

+ Sử dụng phụ gia giảm nước mức cao (siêu dẻo) có tác dụng tăng tính côngtác của hỗn hợp BTTL, giảm lượng nước dùng và tăng độ đặc chắc của bê tông

+ Sử dụng vật liệu thẩm thấu kết tinh gốc xi măng quét lên bề mặt bê tông

có khả năng thẩm thấu sâu vào bên trong lấp đầy những lỗ rỗng mao quản làm tăng

độ đặc chắc và khả năng chống thấm

+ Phủ toàn bộ bằng vật liệu dạng màng tạo lớp áo bảo vệ bê tông ngăn chặn

sự xâm thực của các yếu tố gây ăn mòn

Việc tăng khả năng chống thấm cho các công trình bê tông là rất cần thiết, cóthể nói là tất cả các công trình thủy lợi đều nên tăng khả năng chống thấm, kể cả đốivới các công trình thi công bằng BTTL Đồng thời độ bền lâu của công trình bêtông được được xem xét ở mức độ thấm nước và khí của vật liệu này

Do vậy việc nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chống thấm cho bêtông, nhất là với công nghệ BTTL hiện nay là rất cần thiết

1.5 Kết luận

Qua nghiên cứu tổng quan về sự phát triển, đặc tính kỹ thuật, vai trò của vậtliệu sử dụng chế tạo cũng như việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ BTTL trên thếgiới và tại Việt nam, có thể kết luận như sau:

- Bê tông tự lèn là loại bê tông chất lượng cao, đã được áp dụng rộng rãi trên toàn thếgiới (các nước phát triển tại châu Âu, châu Mỹ, Nhật bản và các nước đông

nam châu Á) cũng đã được chấp nhận bởi các hiệp hội bê tông quốc tế (ACI, AASHTO, SCDOT, PCI).

- BTTL cũng có các tính chất cơ lý hoàn toàn giống như bê tông truyền thống, có thểdùng vào tất cả những công trình được thiết kế cho bê tông và nó cũng được chế tạo

từ các vật liệu cấu thành như xi măng, cốt liệu, các phụ gia và nước

- BTTL cấp phối được thiết kế phải có khả năng tự chảy và không bị phân tầng, tức

là có tính linh động cao, hỗn hợp vữa đồng nhất và ổn định

- Việc sử dụng BTTL sẽ làm tăng độ bền của các kết cấu bê tông cốt thép dùng trongxây dựng

- BTTL giải quyết được các giải pháp thi công bê tông trong các điều kiện bê tôngthường không thể sử dụng được mà vẫn đảm bảo chất lượng công trình như cáccông trình có cốt thép dày đặc, hình dáng kết cấu phức tạp

- Thi công bê tông tự lèn tiết kiệm được tối đa chi phí máy móc và nhân công mặc dùgiá thành khối bê tông cao hơn và hạn chế đáng kể tiếng ồn do ít dùng đến máyđầm,’

- Việc ứng dụng BTTL trong xây dựng thủy lợi như cống, đập xà lan di động thực

tế khi sử dụng BTTL đã mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao, như tại các nướctiên tiến đã áp dụng

CHƯƠNG II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu nghiên cứu

2.1.1 Những vấn đề cần lưu ý trong lựa chọn vật liệu để sản xuất BTTL

- Xi măng: Khi sản xuất BTTL nếu có điều kiện dùng xi măng PC là tốt nhất,nếu không có cũng có thể dùng xi măng PCB nhưng cần biết được lượng phụ giakhoáng đã có trong quá trình sản xuất xi măng là bao nhiêu % Đặc biệt việc kiểmtra cường độ của xi măng trước khi chế tạo BTTL là điều bắt buộc và là một trongnhững yếu tố quyết định chất lượng của sản phẩm BTTL đông cứng sau này

- Cát: Cát để chế tạo BTTL có yêu cầu cao hơn bê tông truyền thống về độ sạch, môđun độ nhỏ, khối lượng riêng, khối lượng thể tích xốp, lượng hạt lớn hơn 5mm vànhỏ hơn 0,14mm Tuy nhiên thành phần hạt mịn dưới sàng 0,14 có thể đến 18%.Thực tế cho thấy chất lượng và thành phần hạt của cát ảnh hưởng rất nhiều đếntính công tác hay độ chảy xòe của hỗn hợp BTTL

- Đá dăm: Các loại đá dăm dùng để chế tạo BTTL có đường kính hạt được khống chế từ 5÷20mm Các hạt cốt liệu có đường kính lớn hơn không phù hợp cho hỗn hợp BTTL, bởi sẽ làm cho giảm khả năng chui qua các khe của cốt thép như vậyảnh hưởng đến tính chất tự điền đầy khuôn của hỗn hợp BTTL

- Phụ gia: Phụ gia là một trong những thành phần quan trọng trong cấp phối BTTL.Chính nhờ có phụ gia mà làm cho BTTL có được các đặc tính khác biệt so với bêtông thông thường Trong chế tạo hỗn hợp BTTL cần phải sử dụng đến 2 loại phụgia đó là: Phụ gia khoáng và phụ gia hóa học, phụ gia khoáng gồm có phụ giakhoáng hoạt tính (Tro bay, Sili cafume) và phụ gia trơ (bột đá vôi nghiền mịn) nhưmột loại phụ gia đầy Phụ gia hóa học dùng cho BTTL chủ yếu là phụ gia siêu dẻogiảm nước bậc cao, phụ gia kéo dài thời gian đông kết và chống phân tầng, táchnước Khi dùng loại phụ gia nào thì đều phải thông qua thí nghiệm Hàm lượng phụgia trộn vào bê tông phải căn cứ vào tính chất, thành phần xi măng và yêu cầu củahỗn hợp bê tông được xác định thông qua thử nghiệm

- Ngoài ra vật liệu nghiên cứu phải đáp ứng các đặc tính:

+ BTTL dựa trên hiệu ứng của bột mịn, trong đó độ linh động và tính năngkhông phân tầng của hỗn hợp bê tông đạt được bằng cách điều chỉnh phù hợp tỷ lệN/B [ nước /bột (xi măng và phụ gia khoáng mịn )]

+ BTTL sử dụng phụ gia điều chỉnh độ linh động để cho hỗn hợp bê tông có

độ linh động tốt nhưng không bị phân tầng, tách nước

+ BTTL sử dụng kết hợp cả hai hiệu ứng là bột mịn và phụ gia điều chỉnh độlinh động Để có được khả năng này cần phải có được sự phối hợp sử dụng các vậtliệu một cách tối ưu trong khi thiết kế thành phần cấp phối của hỗn hợp BTTL vìcác tỷ lệ thành phần vật liệu trong hỗn hợp BTTL có ảnh hưởng và quyết định đếntính tự lèn của hỗn hợp bê tông

2.1.2 Một số yêu cầu về các loại vật liệu dùng sản xuất BTTL

Vật liệu cấu thành của BTTL hoàn toàn giống như bê tông truyền thống, tuynhiên hỗn hợp BTTL có tỷ lệ bột mịn cao hơn, hàm lượng cốt liệu lớn thấp hơn vàđường kính lớn nhất của cốt liệu lớn Dmax < 25 mm Về mặt lý thuyết, bê tôngtruyền thống có cốt liệu lớn làm khung chịu lực, các hạt cốt liệu lớn tì vào nhau, cốtliệu nhỏ lấp đầy các khe rỗng giữa các hạt cốt liệu lớn, chất kết dính lấp đầy các lỗrỗng còn lại của phần cốt liệu nhỏ, nước và phụ gia làm cho hỗn hợp bê tông có độlinh động để có thể thi công được Như vậy, các vật liệu thành phần có thể bổ trợ cho nhau trong quá trình tạo thành sản phẩm bê tông có cường độ theo thiết kế Trong khi đối với BTTL, hàm lượng hạt cốt liệu lớn là tối thiểu, phần còn lại là cốt liệu nhỏ và lượng bột mịn Các hạt cốt liệu lớn không trực tiếp tác động với nhau

mà phải thông qua lớp bột mịn, phụ gia bôi trơn để dễ dàng chuyển động tự lèn tự chảy Do đó mỗi vật liệu thành phần không trực tiếp bổ trợ cho nhau về chất lượng Chất lượng của sản phẩm BTTL đông cứng phụ thuộc vào chất lượng của từng nguyên vật liệu cấu thành của hỗn hợp bê tông tươi Các vật liệu để chế tạo BTTLngoài việc phải đáp ứng yêu cầu kỹ thuật để chế tạo bê tông truyền thống thì còn phải đáp ứng những yêu cầu kỹ thuật đặc biệt để dùng trong công nghệ chế tạo BTTL:

2.1.2.2 Xi măng:

Đối với bê tông tự lèn, do tính đặc thù phải cần lượng chất kết dính cao hơn

bê tông truyền thống, chính vì vậy để tránh các hiện tượng gây nứt nẻ do khối lượngCKD lớn gây ra nên sử dụng xi măng có nhiệt thuỷ hoá càng thấp càng tốt Tại Việt nam, loại xi măng được sản xuất nhiều nhất là loại pooc lăng thường (PC) Thực tếtrên các công trình xây dựng Thuỷ lợi hiện nay đang sử dụng loại PCB Chính vì trong loại xi măng PCB đã có pha từ 15 đến 39% khoáng nên khi sử dụng cho bê tông tự lèn có thể tính toán giảm bớt đi thành phần bột mịn từ các loại khoáng kể cảkhoáng trơ Tuy nhiên trong hỗn hợp BTTL có sử dụng nhiều lượng bột khoángmịn, vì vậy có thể dùng xi măng thường PC đáp ứng tiêu chuẩn TCVN 2682 : 2009

và cả xi măng poóc lăng hỗn hợp PCB phù hợp tiêu chuẩn TCVN 6260 : 2009 Cácloại xi măng thông thường của Việt Nam thường không đảm bảo thường xuyên yêucầu tổng lượng kiềm Na2O tương ứng ≤ 0,6% Do đó để tránh các phản ứng kiềm cốt liệu thì phải kiểm tra phản ứng kiềm - silic của cốt liệu dùng để sản xuất bê tông

tự lèn

2.1.2.3 Cốt liệu:

Trong bê tông truyền thống, lượng cốt liệu nhỏ và bột mịn chỉ vừa đủ lấp đầycác khe rỗng giữa các hạt cốt liệu lớn, tần xuất va chạm và tiếp xúc giữa các hạt cốtliệu tăng lên khi khoảng cách tương đối giữa các hạt giảm Do đó ứng suất bên trong tăng lên khi hỗn hợp bê tông biến dạng chảy, nhất là ở gần các thanh cốt théphay cạnh cốp pha

Đối với bê tông tự lèn, lượng hạt mịn được dùng nhiều hơn, như vậy cùng trong một đơn vị thể tích bê tông không đổi thì hàm lượng cốt liệu lớn phải giảm

Khi hàm lượng cốt liệu lớn giảm, hàm lượng bột mịn tăng sẽ làm các hạt cốt liệulớn cách xa nhau hơn, giảm sự va chạm giữa các hạt cốt liệu và giảm sự va chạmgiữa các hạt cốt liệu lớn với các vật cản như cốp pha, cốt thép khi thi công bê tông

tự lèn Nếu hàm lượng cốt liệu lớn trong bê tông tự lèn cao thì năng lượng cần choviệc chảy đã bị tiêu thụ bởi ứng suất bên trong tăng cao và do đó hỗn hợp bê tông

có hiện tượng kết khối cốt liệu và không còn khả năng chảy [ 40 ]

a Cốt liệu mịn (cát)

Đối với bê tông thông thường, trong cấp phối hạt của cát lượng hạt mịn ≤0,14mm được khống chế tối đa 10% Nhưng đối với bê tông tự lèn dự kiến lượngbột mịn phải dùng từ 500 đến 600 kg/m3 do đó lượng hạt mịn của cát có thể tínhvào cho hàm lượng bột mịn

Đối với bê tông tự lèn có thể dùng cát tự nhiên hoặc cát nghiền, tuy nhiêncác yêu cầu kỹ thuật đối với cát vẫn phải đáp ứng các các chỉ tiêu cơ lý đạt yêu cầudùng cho bê tông thủy công theo 14TCN 68-2002 và TCVN 7570 : 2006 Ngoài ra

để không ảnh hưởng đến khả năng tự chảy của hỗn hợp BTTL thì chỉ nên dùng cát

có mô đun độ lớn từ 2,34 ÷ 3,0

b Cốt liệu thô (đá dăm)

Yêu cầu kỹ thuật của cốt liệu lớn dùng để chế tạo bê tông tự lèn so với cốtliệu lớn để chế tạo bê tông ( nặng ) truyền thống có những điểm khác biệt như sau:

- Kích thước Dmax của hạt cốt liệu không nên ≥ 20 mm;

- Cấp phối hạt của cốt liệu lớn có thể có cả những hạt nhỏ hơn 5mm

Các chỉ tiêu cơ lý của đá dăm dùng cho bê tông thủy công theo tiêu chuẩnTCVN 7570:2006 Đặc biệt chỉ tiêu hàm lượng thoi dẹt của cốt liệu lớn trong côngnghệ sản xuất BTTL phải được kiểm tra nghiêm ngặt Hàm lượng thoi dẹt của cốtliệu lớn sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến khả năng tự chảy của hỗn hợp bê tông Cốt liệulớn có bề mặt càng nhẵn và hình dáng càng tròn càng tốt, để giảm thiểu ma sát do

được trong quá trình sản xuất silic và hợp kim Silic bằng hồ quang Silica fume có

bề mặt hấp phụ lớn nên có khả năng giữ nước rất tốt và cải thiện tính linh động củahỗn hợp bê tông Hơn nữa Silica fume có hoạt tính cao, tác dụng với sản phẩm thuỷhoá của xi măng poóc lăng để tạo thành các hyđrô slicát canxi làm tăng cường độ vàlấp đầy các lỗ rỗng, tăng độ đặc chắc cho kết cấu bê tông

b Tro bay:

- Tro bay nhiệt điện: là sản phẩm phế thải của các nhà máy nhiệt điện khi đốtbằng bột than antraxit và than đá Tro bay ở dạng hạt mịn, có kích thướcnhỏ hơn 0,3mm Khi cho vào hỗn hợp bê tông tự lèn, ngoài việc cải thiệntính chảy dẻo và tăng độ đặc chắc cho bê tông, tro bay còn có khả nănghoạt tính của puzôlan Tro bay hút vôi thông qua phản ứng puzôlanic: SiO

2 tác dụng với Ca(OH)2 sản phẩm thuỷ hoá xi măng tạo ra hợp chất silicat canxi có cường độ, tính bền vững cao ( C - S - H )

hyđrô-c Bột đá:

Bột đá vôi nghiền mịn, thành phần chủ yếu là CaCO3 Ở nhiệt độ và độ ẩmbình thường bột đá vôi hầu như không có hoạt tính trong vai trò chất kết dính, vì thế

có thể coi là chất độn mịn trong thành phần cấp phối bê tông Bột đá vôi mịn cũng

có dạng hạt hình cầu, tỷ diện bề mặt nhỏ hơn xi măng nên khi là một thành phần vậtliệu trong bê tông tự lèn nó cải tạo tính chảy dẻo của hỗn hợp bê tông, tăng độ đặcchắc và giảm thiểu khả năng nứt do nhiệt thuỷ hoá của xi măng gây ra trong bêtông

2.1.2.5 Phụ gia hóa học

a Phụ gia siêu dẻo:

Muốn có một hỗn hợp bê tông tự lèn có độ linh động cao (khả năng tự chảy)nhưng lại không phân tầng và phải có tính chất tự lèn tốt, đây là hai đặc tính tráingược nhau Nếu chỉ sử dụng lượng nước trộn thì không thể có được hỗn hợp bêtông có độ linh động cao và vẫn có khả năng tự chảy qua các khe cốt thép và tự lèn

mà không phân tầng Chính vì vậy trong khi nghiên cứu các nhà khoa học đã tìm raphương pháp sử dụng phụ gia siêu dẻo và chứng minh rằng với loại phụ gia siêu

Hµm l−îng phô gia siªu dÎo T¨ng

Hình 2-1: Đường cong biến dạng chảy và khả năng tự lèn của hỗn hợp bê tông.

Hỗn hợp bê tông có khả năng tự chảy cao khi giảm giá trị ứng suất chảy dẻo

và cân bằng độ nhớt dẻo của vữa xi măng và khi đó sẽ không xảy ra hiện tượngphân tầng và tách nước Nếu độ nhớt dẻo thấp, xuất hiện giá trị ứng suất cục bộ đưađến sự phân tầng giữa cốt liệu lớn và vữa xi măng chất kết dính, làm dừng dòngchảy của hỗn hợp bê tông Nếu độ nhớt dẻo của vữa quá cao, năng lượng yêu cầucho cốt liệu lớn vượt qua các vật cản như thanh cốt thép sẽ bị giảm do phải chốnglại độ nhớt cao gây nên sự kết khối cốt liệu cũng làm cho hỗn hợp bê tông ngừngchảy Giải quyết vấn đề này người ta đã sử dụng phụ gia siêu dẻo Khi cho thêmmột lượng phụ gia siêu dẻo thích hợp, giá trị ứng suất chẩy dẻo của vữa xi măngchất kết dính giảm đáng kể nhưng độ nhớt dẻo không quá tăng Chính nhờ khả năngphân tán cao của phụ gia siêu dẻo, với lượng dùng phù hợp sẽ cho độ nhớt dẻo tối

ưu của vữa xi măng chất kết dính và thoả mãn yêu cầu của bê tông tự lèn

Trong công nghệ chế tạo bê tông tự lèn, cần phải giải quyết hai vấn đề: một

là cần giảm lượng nước trộn xuống đến mức có thể, giảm thiểu lượng nước tự dotrong hỗn hợp bê tông nhưng phải có độ linh động cao (đường kính chảy xoè củahỗn hợp thử bằng rút côn từ 68 đến 70 cm); hai là cần phải duy trì được độ linhđộng để trong suốt quá trình trộn vận chuyển và đổ vào kết cấu hỗn hợp bê tôngluôn đồng nhất, đảm bảo chất lượng của cả kết cấu sử dụng bê tông tự lèn có chấtlượng như nhau Kinh nghiệm cho thấy hỗn hợp bê tông tự lèn trong điều kiện khíhậu nắng gió của các tỉnh miền Trung Việt nam giảm và có thể mất hẳn khả nănglinh động rất nhanh Để giải quyết hai vấn đề trên, đã sử dụng hai loại phụ gia:

1- Phụ gia siêu dẻo giảm nước mức cao (giảm 30 đến 40% lượng nướctrộn); 2- Phụ gia siêu dẻo giảm nước mức độ cao và cuốn khí

Phụ gia siêu dẻo giảm nước mức độ cao có tác dụng chủ yếu làm giảm nướctrộn nhưng hỗn hợp bê tông vẫn có độ linh động cao, trong khi đó phụ gia siêu dẻogiảm nước mức độ cao cuốn khí, ngoài tác dụng giảm nước, duy trì độ linh độngcòn có tác dụng cuốn khí và giữ được hàm lượng khí không đổi trong hỗn hợp BT

Phần lớn các phụ gia siêu dẻo sử dụng trong công nghệ sản xuất bê tông tựlèn đều được sản xuất từ một trong các gốc sau: Naphthalene sulfonat, Melaminesulfonate, Polycarboxylate và Amino sulfonate [10,11,39]

Cơ chế hoạt động của phụ gia siêu dẻo trong bê tông tự lèn cũng tương tựnhư trong bê tông truyền thống Các tính năng của chúng có thể chia ra thành 3 loạinhư sau:

+ Tăng độ linh động từ khả năng làm giảm sức căng bề mặt.

Cho phụ gia siêu dẻo vào nước, phụ gia có tác dụng làm giảm sức căng bềmặt của dung dịch, nồng độ phụ gia càng cao thì sức căng bề mặt của dung dịchcàng giảm mạnh Khi cho phụ gia siêu dẻo vào hỗn hợp bê tông, các phân tử phụgia bám lên bề mặt của các pha rắn bao gồm: hạt xi măng, phụ gia khoáng, cốt liệulớn, cốt liệu mịn, các sản phẩm thuỷ hoá của xi măng Các phân tử phụ gia siêu dẻonằm trên bề mặt phân chia giữa pha rắn và lỏng làm giảm sức căng bề mặt của nướcbao quanh các pha rắn làm cho chiều dầy màng nước bao bọc quanh pha rắn giảm

đi Như vậy các pha rắn trượt trên nhau một cách dễ dàng như ban đầu nhưng vớimàng nước bao bọc có chiều dầy nhỏ hơn Đây là hiệu ứng giảm nước Khi tăngthêm lượng phụ gia, lượng nước trộn sẽ dôi ra , làm tăng thêm độ linh động của hỗnhợp bê tông Tóm lại khi phụ gia có sức căng bề mặt càng nhỏ thì khả năng hoá dẻogiảm nước càng cao.

+ Khả năng hoá dẻo do hoà tan hạt xi măng, chống keo tụ

Phụ gia siêu dẻo có thể hoà tan hạt xi măng và có thể chia thành hai nhóm:

•Dựa trên lực đẩy tĩnh điện;

•Dựa trên lực đẩy không gian;

Loại phụ gia dựa trên lực đẩy tĩnh điện đều có nhóm sulfonic trong phân tửlượng bao gồm: Naphthalene sulfonat, Melamine sulfonate và Amino sulfonate.Các phân tử phụ gia siêu dẻo bám trên bề mặt các pha rắn, các anion có khả năng bịtách ra khỏi nhóm sulfonic mạnh hơn đưa đến sự thay đổi điện tích âm của các hạtpha rắn (xi măng) Các pha rắn trong hỗn hợp bê tông đều tích điện âm nên sẽ đẩynhau, tách ra dẫn đến hiệu quả tán xạ và làm tăng độ dẻo của hỗn hợp bê tông

Loại phụ gia hoà tan hạt xi măng dựa trên lực đẩy không gian đều có gốcPolycarboxylate và polyme mạch vòng có nhánh ethylene oxide Mạch ethyleneoxide có khả năng giữ nước tốt Nhờ có lớp hấp thụ mạnh nên các phân tử phụ giasiêu dẻo tạo được màng nước mỏng trên bề mặt các hạt xi măng Lớp hấp thụ mỏngnày sinh ra lực đẩy không gian cao

Các lực đẩy tĩnh điện và không gian cao sẽ làm cho các hạt xi măng khôngdính bết vào nhau mà tách rời nhau, thấm nước đều, dễ dàng phân tán trong hỗnhợp bê tông

+ Tăng và duy trì độ linh động do khả năng cuốn khí

Khi dùng các phụ gia cuốn khí trong BTTL, các bọt khí cuốn vào với kíchthước rất nhỏ phân bố đều trong hỗn hợp bê tông có tác dụng như một lớp đệm màtrên đó các pha rắn sẽ dễ dàng trượt hơn Tuy nhiên đối với bê tông tự lèn, một loại

bê tông có tính chảy cao do vậy các bọt này có tác dụng duy trì độ linh động củahỗn hợp BTTL nhiều hơn là làm tăng sự trơn trượt của các pha rắn[14]

b Phụ gia cải thiện tính lưu biến:

Cùng với phụ gia siêu hoá dẻo, trong công nghệ bê tông tự lèn thường phảikết hợp dùng với phụ gia cải thiện tính lưu biến để tránh hiện tượng tách nước, phântầng và duy trì độ lưu động của hỗn hợp bê tông

Phụ gia cải thiện tính lưu biến có ảnh hưởng đến pha lỏng của hồ chất kếtdính vì các mạch polymer hoà tan của phụ gia có khả năng kết hợp với nước làmtăng độ nhớt của hồ Phụ gia cải thiện tính lưu biến làm tăng khả năng giữ nước,duy trì sự lơ lửng của các hạt chất rắn trong hệ làm tăng độ ổn định của hỗn hợp bêtông tự lèn Sử dụng phụ gia cải thiện tính lưu biến với hàm lượng theo chỉ dẫn củacác nhà sản xuất cho phép chế tạo được hỗn hợp bê tông tự lèn vừa có độ linh độngcao vừa không bị tách nước phân tầng đồng thời duy trì được độ linh động của hỗnhợp theo thời gian

Kết luận về các yêu cầu của vật liệu dùng sản xuất BTTL:

Để thiết kế cấp phối BTTL, yêu cầu về lựa chọn các loại vật liệu chế tạo bêtông một cách hợp lý, đạt các chỉ tiêu kỹ thuật theo tiêu chuẩn hiện hành là rất cầnthiết Mặt khác BTTL là loại bê tông sử dụng phụ gia siêu dẻo thế hệ mới, do vậyrất dễ bị ảnh hưởng của điều kiện môi trường, điều kiện vật liệu, nhất là độ ẩm của cát và đá

Ngoài ra cần đáp ứng các chỉ tiêu kỹ thuật đối với vật liệu sản xuất BTTL: Đối với xi măng và phụ gia mịn yêu cầu phải cùng lô sản phẩm Đối với nước trộn phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật theo tiêu chuẩn Đối với cốt liệu nhỏ phải

có cùng nguồn gốc, đạt các chỉ tiêu kỹ thuật mô đun độ lớn, độ ẩm bề mặt Đối với cốt liệu lớn cũng phải cùng nguồn gốc, đáp ứng chỉ tiêu thành phần hạt, Dmax, độ

ẩm bề mặt Đối với phụ gia siêu dẻo phải cùng chủng loại, cùng lô, không sai số

2.2 Phương pháp nghiên cứu và các tiêu chuẩn dùng trong thí nghiệm

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập và phân tích số liệu

- Phương pháp đánh giá dựa trên lý thuyết và thực nghiệm

- Thí nghiệm, so sánh kết quả và lựa chọn giải pháp