Kỹ thuật kiểm soát nhiệt độ bê tông khối lớn

 Khái niệm Bê tông khối lớn BTKL dễ thấy và dễ hiểu với công trình đập thủy điện.. Hiện nay nội dung của tiêu chuẩn này nên chỉnh sửa bổ sung cho phù hợp với thực tế các cô

KỸ THUẬT KIỂM SOÁT NHIỆT ĐỘ

CHO BÊ TÔNG KHỐI LỚN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

BỘ MÔN VẬT LIỆU XÂY DỰNG

PGS.TS TRẦN VĂN MIỀN

tvmien@hcmut.edu.vn ; Mobile: 0903810481

Tp.HCM, ngày 31 tháng 07 năm 2021

 Khái niệm Bê tông khối lớn (BTKL) dễ thấy và dễ hiểu với công trình đập thủy điện

 Ngày nay BTKL được sử dụng rộng rãi trong các ngành xây dựng dân dụng – công nghiệp và cầu đường, như: các khối móng có kích thước lớn, trụ cầu, mố cầu, dầm-sàn chuyển…

2

 Khái niệm thế nào là bê tông khối lớn rất khác nhau tùy thuộc vào tiêu chuẩn của từng nước

 TCXDVN 305:2004 (TCVN 9341:2012 soạn thảo) kết cấu bê

tông hoặc bê tông cốt thép được xem là khối lớn khi kết cấu có cạnh nhỏ nhất (a) và chiều cao (h) từ 2m trở lên Hiện nay nội dung của tiêu chuẩn này nên chỉnh sửa bổ sung cho phù hợp với thực tế các công trình đã thi công bê tông khối lớn

h

l

d

Ảnh hưởng của tác nhân nhiệt trong BTKL

BÊ TÔNG

KHỐI LỚN

NHIỆT HYDRAT HÓA

CHÊNH LỆCH NHIỆT ĐỘ

ỨNG SUẤT

KÉO

NỨT

THẨM MỸ PHỤC VỤ

AN TOÀN TUỔI THỌ

4

NHIỆT ĐỘ BT >

70 0 C

DEF

Yêu cầu kỹ thuật của BTKL

 Theo ACI và EC2: Độ chênh lệch nhiệt độ ΔT giữa các điểm kế cận nhau hoặc các vùng trong khối bê tông không vượt quá

20oC, Tmax không quá 700C

 TCXDVN 305:2004 ( TCVN 9341:2012): Môđun chênh lệch nhiệt độ MT giữa các điểm trong khối bêtông ≤ 50oC/m, ΔT giữa các điểm hoặc các vùng trong khối bê tông không vượt quá 20oC

5

 Theo JCI: Bê tông sử dụng tro xỉ, silicafume với hàm lượng phù hợp, độ chênh lệch nhiệt độ ΔT giữa các điểm kế cận nhau hoặc các vùng trong khối bê tông không vượt quá 20oC, Tmaxkhông quá 800C

No Dự án Cường độ

chịu nén của BT

4 Móng Lò luyện

quặng Dung Quất,

Quảng Ngãi

C40 750 C ≤ 250C

Yêu cầu kỹ thuật của BTKL ở một số dự án

No Dự án Cường độ chịu nén

1 Móng trụ Tubin gió Trà

0 C ≤ 250C

2 Móng trụ Tubin gió

Quảng Trị (onshore) C35, C50 70

0 C ≤ 200C

3 Móng trụ Tubin gió Lợi

Hải - Ninh Thuận

(onshore)

C30, 45 700 C ≤ 200C

4 Móng trụ Tubin gió

Phú Lạc-Bình Thuận

6 Móng trụ Tubin gió

Nhơn Hòa - Gia Lai

(onshore)

C30, C45 700 C ≤ 200C

No Dự án Cường độ chịu nén

1 Dầm chuyển khối lớn

Văn phòng Chính phủ

mở rộng, Hà Nội

M600 700 C ≤ 200C

2 Dầm sàn chuyển khối

lớn Times Square, Đà

Nẵng

M550 800 C ≤ 200C

3 Dầm chuyển khối lớn,

Khách sạn Sea Stars,

Hạ Long

M600 800 C ≤ 250C

4 Dầm chuyển khối lớn,

58 Tây Hồ, Hạ Nội M700 85

0 C ≤ 250C

5 Dầm chuyển khối lớn,

The Sóng, Vũng Tàu M650 80

0 C ≤ 250C

Hạn chế lượng dùng

Xi măng

Dùng XM

Ít tỏa nhiệt

Hạ nhiệt độ Cốt liệu

Hạ thấp nhiệt Hỗn hợp

Bê tông

Phân chia Khối đổ

Bọc vật liệu Cách nhiệt để Giữ nhiệt Khối đổ

Hạn chế chênh lệch Nhiệt độ ΔT

Các giải pháp kiểm soát nhiệt độ trong BTKL

Hạn chế tốc độ

phát nhiệt thủy hóa

của xi măng trong bê

tông

Đưa nhiệt độ Trong khối

Bê tông

Ra ngoài

9

1 Thiết kế tối ưu cấp phối bê tông

Lựa chọn cấp phối tối có đỉnh nhiệt và tốc độ tăng nhiệt, đạt

cường độ chịu nén thiết kế

2 Giảm nhiệt độ hỗn hợp bê tông

 Làm mát cốt liệu;

 Trữ xi măng trong silo vài ngày trước khi đổ bê tông

Nhiệt độ hỗn hợp bê tông sau khi trộn có thể tính toán theo công thức bên dưới Nhiệt độ này phụ thuộc vào nhiệt độ của xi măng, cốt liệu và nước trộn bê tông

Về cơ bản, để giảm 10C nhiệt độ hỗn hợp bê tông sau khi trộn cần phải giảm 80C nhiệt độ của xi măng, hoặc 20C nhiệt độ cốt liệu, hoặc 40C nhiệt độ nước trộn bê tông

3 Thay đổi hệ chất kết dính (xi măng)

 Sử dụng xi măng OPC phối trộn với 30-50% tro bay;

Đường phát triển nhiệt độ của đá xi măng trong điều kiện

đoạn nhiệt (ACI 207)

Nguồn GS.Somnuk Tangtermsirikul, ACF 2016

Nguồn GS.Somnuk Tangtermsirikul, ACF 2016

Nguồn GS.Somnuk Tangtermsirikul, ACF 2016

4 Hạn chế tối đa chênh lệch nhiệt độ

 Phủ cách nhiệt kín;

nhanh

 Sau khi đổ BT đến cao độ thiết kế, bề mặt bê tông được bao phủ bởi 3 lớp vật liệu cách nhiệt (VLCN):

 Quây bạt kín xung quanh thành dầm;

ấm nhiệt độ vùng đáy và đầu dầm

Vị trí gắn sensor theo dõi nhiệt độ bê tông dầm chuyển

Thiết bị tự động đo – lưu số liệu nhiệt độ

bê tông, kết nối vạn vật (IoT)

Thiết bị tự động đo – lưu số liệu

nhiệt độ bê tông

5 Sử dụng ống tản nhiệt – Cooling pipe

A) Các dự án BTKL đã áp dụng thành công phương pháp sử dụng ống tản nhiệt Cooling pipe để kiểm soát nhiệt độ

1 Móng khối lớn Landmark 81,

2 Móng khối lớn VCC, TP.HCM 750C ≤ 250C

4 Móng Lò luyện quặng Dung

Quất, Quảng Ngãi 75

0 C ≤ 200C

No Dự án Tmax ∆T

1 Dầm chuyển khối lớn

Văn phòng Chính phủ mở rộng,

Hà Nội

700 C ≤ 200C

2 Dầm sàn chuyển khối lớn Times

0 C ≤ 200C

3 Dầm chuyển khối lớn, Khách sạn

Sea Stars, Hạ Long 75

No Dự án Quy mô Cường độ

chịu nén của BT Tmax ∆T

1 Móng trụ Tubin gió Trà

Vinh (offshore) 12 móng C35, C45 75

0 C ≤ 250C

2 Móng trụ Tubin gió

Quảng Trị (onshore) 24 móng C35, C50 65

0 C ≤ 200C

3 Móng trụ Tubin gió Lợi

Hải - Ninh Thuận

5 Móng trụ Tubin IA

BANG-Gia Lai (onshore) 8 móng C30, C45 70

0 C ≤ 200C

6 Móng trụ Tubin gió Nhơn

Hòa - Gia Lai (onshore) 48 móng C30, C45 65

0 C ≤ 200C

 Bước 1: Đổ bê tông và đo nhiệt độ hoặc mô phỏng dự đoán nhiệt độ của khối Mockup có kích thước tối thiểu là 2x2x2m;

cấu BTKL theo ACI 207.1R;

lắp ống tản nhiệt với lưới ống đã tính toán ở bước 2;

nhiệt với lưới ống tính toán ở bước 2 Gắn sensor đo nhiệt

độ cho Mockup đến 7 ngày;

 Bước 5: Lắp đặt ống tản nhiệt song song với việc lắp đặt cốt thép của kết cấu BTKL

Ống tản nhiệt làm bằng vật liệu thép hoặc đồng

Liên kết nối các đoạn ống tản nhiệt với nhau: hàn, tiện ren

thu hồi nước chảy ra từ hệ thống ống tản nhiệt Kiểm tra lưu lượng nước chạy trong hệ thống ống cooling pipe

hệ thống ống cooling trong quá trình đổ bê tông

 Bước 9: Phủ ủ nhiệt kín cho toàn bộ kết cấu BTKL Phủ tối thiểu 3 lớp vật liệu cách nhiệt:

- Nylon;

- Xốp cách nhiệt có tỷ trọng 15-20kg/m3, dày 10cm;

- Bạt nhựa

- Nếu sử dụng thiết bị đo và lưu dữ liệu tự động, thiết lập

chế độ đo-lưu dữ liệu với chu kỳ 1 tiếng/lần;

- Nếu sử dụng thiết bị điện tử đo nhiệt độ dạng cầm tay

thì tiến hành đo nhiệt độ với chu kỳ 2-6 tiếng/lần tùy vào giai đoạn tăng nhiệt, hằng nhiệt và giảm nhiệt độ trong kết cấu BTKL

 Bước 11: Phủ ủ nhiệt kín và vận hành bơm nước liên tục vào hệ thống ống tản nhiệt cho đến khi đáp ứng đủ 2 điều kiện sau thì dừng hệ thống bơm nước và tháo dỡ các lớp vật liệu ủ nhiệt:

- Thời gian ủ nhiệt ít nhất 5 ngày kể từ lúc đổ bê tông;

6 Kiểm soát nhiệt độ BTKL của móng trụ gió bằng ống tản nhiệt – Cooling pipe

Tính toán phân bố lưới ống tản nhiệt trong móng trụ

2021-BETONG KHOI LON\De cuong giai nhiet trong BT Khoi lon-De mong TUBIN DIEN GIO.doc

Làm Mockup 3x3x3m có lắp đặt ống tản nhiệt

THỜI GIAN/ TIMES (H)

BIỂU ĐỒ NHIỆT T ẠI CÁC V Ị T RÍ

T E M P E R A T U R E C H A R T A T L O C A T I O N S

Theo dõi thiệt độ trong khối bê tông Mockup

Lắp đặt ống tản nhiệt song song với lắp đặt thép trong móng trụ gió

SENSOR

VT1 VT4 VT3 VT2

3,000 4,000

PLAN OF COOLING PIPE ARRANGEMENT IN

TURBINE FOUNDATION (TYPICAL)

COOLING PIPE (LAYER 2)

COOLING PIPE (LAYER 3)

COOLING PIPE (LAYER 4)

TYPICAL CROSS SECTION 2-2

COOLING PIPE D27

2,450 1,000

1,000

450 800

THERMAL SENSOR

THERMAL SENSOR

THERMAL SENSOR

VT1 VT2

VT3 VT4

Lắp đặt hệ thống bơm nước, bể cấp và thu hồi nước và kiểm tra lưu lượng nước chảy ra từ hệ thống ống tản nhiệt

Lắp đặt sensor đo nhiệt độ trong BT móng trụ gió

Đổ BT, vận hành hệ thống cooling pipe, phủ ủ nhiệt

Đo nhiệt độ BT, vận hành hệ thống cooling pipe liên tục

Tháo ủ nhiệt, kiểm tra bề mặt bê tông móng, bơm vữa chèn lấp đầy ống tản nhiệt

KẾT LUẬN

 BTKL cần ủ nhiệt kín để kiểm soát kỹ chênh lệch nhiệt độ giữa

các điểm cận kề trong khối bê tông;

49

 BTKL cần thiết kế tối ưu cấp phối bê tông để giảm hàm lượng

xi măng sử dụng;

 BTKL cần giảm nhiệt độ hỗn hợp bê tông trước khi đổ;

 BTKL giải pháp an toàn sau cùng là sử dụng hệ thống ống tản nhiệt – Cooling pipe đối với kết cấu dầm chuyển (bê tông cường

Thank you for your attention