Nghiêm cứu sản xuất bê tông hạt mịn tự lèn chế tạo kết cấu vỏ mỏng cho công trình thủy lợi

Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 Lời cảm ơn Luận văn thạc sĩ chun ngành Xây dựng Cơng trình thuỷ với đề tài “Nghiên cứu sản xuất bê tông hạt mịn tự lèn chế tạo kết cấu vỏ mỏng cho cơng trình Thuỷ lợi” hồn thành với giúp đỡ nhiệt tình, hiệu Ban giám hiệu; Phịng đào tạo Đại học sau Đại học, Khoa Công trình – trường Đại học Thuỷ lợi, thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến quan đơn vị cá nhân truyền thụ kiến thức, cho phép sử dụng tài liệu công bố tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành luận văn Đặc biệt tơi xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến TS Vũ Quốc Vương trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho tơi q trình thực luận văn Tơi có kết hơm nhờ bảo ân cần thầy cô giáo, động viên cổ vũ quan, gia đình, bạn bè đồng nghiệp năm qua Với thời gian trình độ cịn hạn chế, luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót tơi mong nhận bảo đóng góp ý kiến thầy cô giáo, quý vị quan tâm, bạn bè đồng nghiệp Học viên Trần Thị Thuý Lam Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng công trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 LỜI CAM ĐOAN Tên Trần Thị Thuý Lam, xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khoa học Học viên Trần Thị Thuý Lam Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 -1- MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Bê tông loại vật liệu sử dụng rộng rãi hầu hết cơng trình xây dựng Bê tơng có nhiều ưu điểm bật khả chịu lực, tuổi thọ cao, dễ tạo hình tận dụng nguồn vật liệu địa phương, lĩnh vực xây dựng loại vật liệu chiếm ưu lớn Trong trình nghiên cứu sử dụng bê tơng chun gia xây dựng tìm công nghệ sản xuất thi công bê tông tiên tiến nhằm khai thác triệt để ưu điểm khắc phục tồn bê tông Một cơng nghệ cơng nghệ bê tông tự lèn Công nghệ thi công bê tông tự lèn đời khắc phục đáng kể khuyết tật bê tơng q trình thi cơng tạo Công nghệ bê tông tự lèn cơng nghệ hồn tồn nhà xây dựng Việt Nam, ngành xây dựng thủy lợi Trong công tác nghiên cứu ứng dụng thử với quy mô nhỏ, công nghệ bê tông tự lèn số Viện nghiên cứu Viện KHCN Xây dựng, Viện KHCN Giao thông Vận tải, trường ĐH Xây dựng Hà Nội, trường ĐH Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh nghiên cứu chế tạo thử Đối với ngành Thuỷ lợi, việc nghiên cứu sử dụng bê tông tự lèn cho kết cấu phức tạp mỏng dày cốt thép điều cần thiết Khi kết cấu bê tông không đầm chặt gây lỗ rỗng bê tông, không đảm bảo độ đặc chắc, không đạt cường độ, độ chống thấm nước thiết kế yêu cầu Chính thực tế địi hỏi loại bê tơng có khả chảy trọng lượng thân làm đầy hồn tồn cốp pha chí nơi dày đặc cốt thép mà không cần tác động học mà đảm bảo tính đồng khơng bị phân tầng, tách nước Bê tơng tự lèn loại bê tơng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật Đối với cửa van, cống đê, nen sử dụng bê tơng tự lèn mang lại hiệu kinh tế kỹ thuật nước tiên tiến áp dụng Đặc biệt kết cấu vỏ mỏng cho cơng trình thủy lợi như: kênh, cầu máng, ống xi phông … phải sử dụng loại bê tông tự lèn dùng cốt liệu Luận văn thạc sĩ Chun ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 -2- mịn đề tài nghiên cứu cần thiết Vậy nên việc “Nghiên cứu sản xuất bê tông hạt mịn tự lèn chế tạo kết cấu vỏ mỏng cho cơng trình Thuỷ lợi” đề xuất nhằm nghiên cứu thay đổi lượng bột mịn phụ gia hỗn hợp bê tông để kết cấu bê tông hạt mịn tự lèn cho cơng trình có kết cấu vỏ mỏng đạt yêu cầu kinh tế kỹ thuật Mục đích đề tài Nghiên cứu sản xuất bê tông hạt mịn tự lèn chế tạo kết cấu vỏ mỏng cho cơng trình Thủy lợi Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu tài liệu ngồi nước bê tơng hạt mịn tự lèn để lựa chọn công nghệ phù hợp cho cơng trình có kết cấu vỏ mỏng Luận văn thạc sĩ Chun ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 -3- CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG TỰ LÈN 1.1 Mở đầu Bê tông bê tông cốt thép (gọi tắt bê tông) loại vật liệu sử dụng rộng rãi hầu hết cơng trình xây dựng Bê tơng có nhiều ưu điểm, bật khả chịu lực, tuổi thọ cao, dễ tạo hình tận dụng nguồn vật liệu địa phương, lĩnh vực xây dựng loại vật liệu sử dụng phổ biến Trong trình nghiên cứu sử dụng bê tơng chun gia xây dựng tìm cơng nghệ sản xuất thi công bê tông tiên tiến nhằm khai thác triệt để ưu điểm khắc phục tồn bê tông Một công nghệ cơng nghệ bê tơng tự lèn (BTTL) Công nghệ thi công loại bê tông đời khắc phục đáng kể khuyết tật bê tơng q trình thi cơng tạo Đặc biệt cơng trình thủy lợi thường xuyên định kỳ tiếp xúc với nước khuyết tật phân tầng, xâm thực, rỗ, nứt… làm giảm tuổi thọ cơng trình cách đáng kể Bê tông tự lèn loại bê tông xi măng chế tạo từ vật liệu xi măng, phụ gia mịn, cốt liệu, nước phụ gia siêu dẻo Sự khác công nghệ thi công bê tông tự lèn so với bê tông thường cơng đoạn tạo chấn động lèn chặt bê tơng, mà hồn tồn có khả làm đầy cốp pha trọng lượng thân mà khơng bị phân tầng Theo Takefumi Shindoh Yasunori Matsuoka [11] BTTL định nghĩa loại bê tông mà hỗn hợp có khả dẻo tuyệt vời, có khả chống lại phân tầng tự dồn đầy góc cạnh kết cấu có cốt thép dày đặc mà không cần thiết đến tác dụng trình đầm Như vậy, BTTL bê tơng, mà hỗn hợp đổ khơng cần đầm sau đông cứng, kết cấu bê tông đảm bảo độ đặc tính chất lý bê tông thông thường mác Việc sử dụng bê tông tự lèn làm tăng độ bền kết cấu bê tông bê tông cốt thép dùng xây dựng Đặc biệt, giải giải pháp Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 -4- thi công bê tông điều kiện bê tông thường sử dụng mà đảm bảo chất lượng cơng trình Trong cơng trình xây dựng, có nhiều kết cấu có hình dạng phức tạp, bề dày mỏng, cốt thép dày đặc, có nhiều góc cạnh, có phận cơng trình phải đổ sau khe van… việc đầm hỗn hợp bê tơng khó thực cách hồn chỉnh Khi kết cấu bê tông không đầm chặt gây lỗ rỗng bê tông, không đảm bảo độ đặc chắc, không đạt cường độ, độ chống thấm nước thiết kế yêu cầu Chính thực tế địi hỏi loại bê tơng có khả chảy trọng lượng thân làm đầy hồn tồn cốp pha chí nơi dày đặc cốt thép mà không cần tác động học mà đảm bảo tính đồng khơng bị phân tầng, tách nước Bê tơng tự lèn loại bê tơng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật 1.2 Tình hình ứng dụng cơng nghệ bê tơng tự lèn giới Khởi đầu BTTL đời bê tông hạt mịn sử dụng cho kết cấu xi măng lưới thép Kết cấu xi măng lưới thép đời giới thuyền XMLT Joseph Louis Lambot (Pháp,1848) (Hình 1.1) Hình 1.1 Ảnh thuyền XMLT Sau giai đoạn dài kết cấu xi măng lưới thép phát triển Người ta ứng dụng kết cấu cho nhiều loại hình cơng trình bể bơi, tàu thuyền biển, cơng trình kiến trúc có hình dạng phức tạp, cầu kỳ biệt thự, nhà nổi… Điển hình lâu đài Nolan Scheid's Ferrocement Castle in Eugene (Canada) Hình 1.2 Từ chế tạo thành cơng Đại học Tokyo vào năm 1980, năm 1990 thời Luận văn thạc sĩ Hình 1.2 Xây dựng lâu đài kết cấu XMLT (Canada) Chun ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 -5- kỳ bắt đầu bùng nổ số lượng cơng trình xây dựng sử dụng BTTL Nhật Bản Hiện bê tông sử dụng rộng rãi cơng trình với quy mơ lớn Nhật Bản Năm 1988, 290.000m3 BTTL sử dụng làm hai bến thả neo cầu Akaghi-Kaikyo (xem hình 1.3) Số lượng cơng trình sử dụng BTTL, thi công với tốc độ 500m3/ngày Khoảng 10.000m3 BTTL sử dụng để thi cơng vịm dốc 450 khung chịu lực có mật độ cốt thép dày cơng trình Fukuaka Dome Hình 1.3 Cầu Akaghi-Kaikyo – Nhật Bản năm 1993 Ở đường hầm thành phố Yokohama, 40m3 bê tông tự lèn sử dụng thi công mặt đường hầm độ sâu 20m Năm 1998, bể chứa dầu Osaka Gas (Osaka-Nhật Bản) sử dụng 12.000m3 BTTL ứng lực trước rút ngắn 18% thời gian thi công giảm nhân công lao động cho công tác thi công bê tông Ngồi việc sử dụng BTTL thi cơng cơng trình lớn, Nhật Bản đưa bê tông hạt mịn vào thay bê tông thường việc thay cấu kiện đúc sẵn Khối lượng cấu kiện sử dụng BTTL đúc sẵn Nhật chiếm khoảng 0,5% vào năm 2000 Công ty Taisei-Nhật Bản công ty Gas Hàn Quốc sử dụng khoảng 256.000m3 bê tông tự lèn để xây dựng bể chứa Gas với đường kính 78,58m, chiều dày bể 1,7m sâu 75m đảo Inchon Ở Đài Loan, BTTL nghiên cứu từ năm 1990 Năm 1990 loại bê tông đưa vào sử dụng nhiều cơng trình xây dựng cầu, đường cao tốc, bể chứa… Năm 2000, BTTL dùng xây dựng xấp xỉ 220.000m3 (chiếm 0,3%) năm 2001 vượt 600.000m3 Trung Quốc sử dụng bê tông tự lèn vào thi công tháp Macao với chiều cao tháp 338m (xem hình 1.4) Hơn 500m3 BTTL dùng để thi công kết cấu tháp từ độ cao 120m trở lên Loại BTTL sử dụng hiệu thi cơng xây dựng cơng trình có mật độ cốt thép dày đặc Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 -6- Trong khu vực Đông Nam Á, BTTL sử dụng cơng trình xây dựng, khách sạn Eaton Holiday Inn Makati-philipin, cao 71 tầng sử dụng gần 2.500m3 loại bê tông Ở Thái Lan, BTTL sử dụng từ năm 1992 với hàng loạt cơng trình như: 4000m3 cho hệ thống cung cấp nước (đường ống dẫn ngầm, ống nước, cầu…) cho tháp làm lạnh nhà máy chế tạo than đá tỉnh Lampang; 432m2 cho cầu vượt đường cao tốc tỉnh Patumthani; 429m3 cho cột cao tịa nhà Office Building Băng Cốc Hình 1.4 Tháp Macao – Trung Quốc Tại châu Âu, Thụy Điển nước đầu ứng dụng bê tông tự lèn xây dựng châu Âu Năm 1998-2004, Thụy Điển tiến hành xây dựng hệ thống giao thông lớn nước mang tên Sodra Lanken với tổng giá trị khoảng 800 triệu đô la Mỹ, khối lượng bê tơng ước tính khoảng 250.000m3 (xem hình 1.5) Tại cơng trình này, 15.000m3 BTTL sử dụng việc thi công tường chắn nghiêng… Các nước Châu Hình 1.5 Đường hầm Sodra Lanken Âu khác Đan Mạch, Đức, Nauy, Italia, Pháp… tiếp tục nghiên cứu sử dụng ngày rộng rãi loại bê tông thi công cơng trình đường ngầm, hầm tuynel, bể chứa Luận văn thạc sĩ Chun ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 -7- Thụy Sỹ sử dụng BTTL vào cơng trình xây dựng đường ray tàu hỏa ngầm đất với khối lượng 2.000m3 Nhờ việc sử dụng bê tông tự lèn nên thời gian thi công rút ngắn từ 207 ngày xuống 93 ngày Tại khu vực Bắc Mỹ, BTTL sử dụng cơng trình có mật độ cốt thép lớn, khơng có khả thi cơng đầm Mỹ Điển hình cơng trình West Valley – New York, Societ Tower – Cleveland – Ohio (xem hình 1.6), Tịa nhà Bankers hall – Hình 1.6 Cơng trình Societ Tower Cleveland – Ohio Alberta với khối lượng 9.000m3 bê tông Đặc biệt 10 năm trở lại đây, bê tông tự lèn nghiên cứu chấp nhận hiệp hội AASHTO PCI Hiện nay, BTTL sử dụng lĩnh vực xây dựng Canada chiếm khoảng 25% tổng khối lượng bê tơng thị trường Hình 1.7 Một số nhà ga hàng không Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 -8- Hình 1.8 Cầu vượt cho người bộ, Puente- Brasil Hình 1.9 Thuyền XMLT du lịch 1.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng bê tông tự lèn Việt Nam Công nghệ bê tông tự lèn công nghệ hoàn toàn nhà xây dựng Việt Nam, ngành xây dựng thủy lợi Trong năm thập kỷ trước Trường Đại học Thủy lợi nghiên cứu ứng dụng thành công loại bê tông hạt mịn vào sản xuất loại kênh dẫn nước lắp đặt nhiều tỉnh nước kênh máng hình thang Phan Rang, Hội An, kênh máng có mặt cắt dạng Parabol Củ Chi, An Giang, Nam Định, Bình Định, Tây Ninh, Vĩnh Phúc… Hình 1.10 Hệ thống kênh tưới nước dạng parabol, An Giang Luận văn thạc sĩ Hình 1.11 Hệ thống kênh hình thang Phan Rang Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 - 73 - Bước 4: Vận chuyển bê tông hạt mịn tự lèn Thiết bị dùng để vận chuyển hỗn hợp BTHMTL tương tự bê tông thương phẩm có độ sụt cao xe chuyển trộn, bơm bê tông Tuy nhiên hỗn hợp BTHMTL cần phải quan tâm đến suy giảm tính linh động (độ chảy xòe) theo thời gian Tùy theo khoảng cách từ trạm sản xuất hỗn hợp BTHMTL đến kết cấu cần đổ, điều kiện thi cơng cơng trình mà tính tốn thời gian trì độ linh động khả tự đầm từ thiết kế thành phần cấp phối bê tông Trong trường hợp, hỗn hợp BTHMTL phải trì độ chảy cao sau khoảng thời gian từ 60 đến 90 phút Bước Đổ bê tông hạt mịn tự lèn Đặc điểm hỗn hợp bê tông hạt mịn tự lèn có độ chảy lan tỏa cao, trước thi công cần kiểm tra kỹ lưỡng độ xác ván khn, kín khít chỗ nối ván khuôn để tránh trường hợp vữa bê tông hạt mịn tự lèn chảy ngồi gây hao tổn, lãng phí Các quy định đổ bê tông hạt mịn tự lèn giống hỗn hợp bê tơng dẻo dùng bơm, tuân theo tiêu chuẩn TCVN 4453 Đổ hỗn hợp bê tông hạt mịn tự lèn cần tránh tượng phân tầng tách nước, thường bơm từ đáy ván khuôn dần lên cao tới 5m chiều rộng lan tỏa đến 10m lớn hơn, phụ thuộc vào tính hỗn hợp BTHMTL Bước Bảo dưỡng BTHMTL Bê tơng hạt mịn tự lèn có hàm lượng xi măng bột mịn cao bê tông truyền thống, D max cốt liệu lớn ≤ 10mm co ngót từ biến bê tông hạt mịn tự lèn thường cao Vì muốn đảm bảo chất lượng kết cấu thi công bê tông hạt mịn tự lèn phải làm tốt công tác bảo dưỡng bê tông 28 ngày đầu đông cứng (tiêu chuẩn TCVN 3105:1993 TCVN 5592: 1991) Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 - 74 - 4.2 Công nghệ thi công bê tông hạt mịn tự lèn 4.2.1 Các yêu cầu kỹ thuật thi cơng Để đảm bảo chất lượng cơng trình đảm bảo mỹ thuật cơng trình, giảm bớt khó khăn lắp ghép, cấu kiện sản xuất phải có độ nhẵn bóng, khơng có giọt vữa xi măng bám Trên bề mặt khơng có vết rạn nứt, khơng có lỗ bọt khí khơng chế tạo Chiều dày lớp bê tông bảo vệ lưới thép không < 4mm Đối với cốt thép khung xương lớp bảo vệ phải ≥ 8mm Mỗi sản phẩm phải có nhãn hiệu ghi thời gian, đơn vị sản xuất, kích thước Để đảm bảo mỹ thuật cơng trình sai số kích thước kênh phải đảm bảo: Chiều rộng chiều cao ± 10mm Chiều dày ± 3mm Chiều dài ± 10mm Các mô đun sản xuất phải thẳng suốt dọc chiều dài Mặt đầu đường ống dẫn phải thẳng góc với trục dọc Lô sản phẩm đường dẫn chế tạo phải kiểm tra chất lượng Lô sản phẩm lượng đường dẫn có hình dạng, kích thước bảo dưỡng đủ thời gian tuổi 28 ngày sau chế tạo Mẫu thí nghiệm có hai loại mẫu mẫu vật liệu mẫu sản phẩm Mẫu vật liệu gồm mẫu thép mẫu vữa Trong trình sản xuất lấy ngẫu nhiên mẫu thép để thử Mẫu vữa lấy ngẫu nhiên cối vữa cho vào mẫu đưa vào sản phẩm dưỡng hộ với sản phẩm Mẫu sản phẩm lấy theo lô sản phẩm Mỗi lô lấy 1% số sản phẩm để kiểm tra kích thước hình dạng bên ngồi khơng sản phẩm Trong sản phẩm chọn hai sản phẩm để thử chống thấm cách xây bịt đầu đổ đầy nước theo dõi Nếu mặt đường dẫn khơng có vết loang nước thấm tổng diện tích vết thấm khơng vượt q 10% diện tích mặt ngồi đường dẫn đạt u cầu chống thấm Nếu có vết loang phải tìm biện pháp xử lý để áp dụng xử lý cho tuyến đường dẫn sau thử tải Đường dẫn sơn phủ lớp sơn để tăng khả chống thấm Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 - 75 - Ngoài kiểm tra chống thấm, phải chọn đến sản phẩm để kiểm tra tiêu kỹ thuật chịu lực Mơ hình kiểm tra thiết lập với chịu tải bất lợi thực tế Các tiêu cần đo đạc độ võng đoạn đường dẫn, độ dày đồng đều, trạng thái ứng suất biến dạng so sánh với kết tính tốn lý thuyết Khi lơ sản phẩm đạt yêu cầu kỹ thuật cho xuất xưởng Vận chuyển lắp đặt phải thỏa mãn yêu cầu sau: Khi vận chuyển sản phẩm phải đặt thẳng hàng, cân đối, chèn chặt vật liệu mềm để tránh xô va Không chồng lớp sản phẩm, lớp phải có gỗ đệm Khi bốc xếp phải thận trọng khơng để tạo va đập dù không mạnh Trong lắp ráp cần xê dịch phải nhẹ nhàng, dùng gỗ để kích, dịch chuyển khơng dùng dụng cụ kim loại làm sứt mẻ sản phẩm 4.2.2 Quy trình sản xuất đường dẫn nước XMLT vữa hạt mịn tự lèn 4.2.2.1 Chuẩn bị mặt Chọn mặt sản xuất cấu kiện phải thỏa mãn điều kiện: - Có diện tích đủ rộng để có mặt gia công cốt thép, đặt máy, bảo dưỡng sản phẩm, lưu sản phẩm cho đủ tuổi đến xuất xưởng - Thuận tiện cho việc cung cấp vật liệu, cung cấp điện, nước - Thuận tiện cho việc bốc dỡ, chuyên chở lắp ráp - Đảm bảo an tồn cho sản phẩm, cần thiết phải có biện pháp cơng trình để bảo vệ Vì nên chọn bãi phẳng, gần đường giao thông, điều kiện cấp điện nước thuận lợi 4.2.2.2 Lắp ráp ván khuôn - Xác định vị trí bảo dưỡng, lắp đặt ván khuôn Trước lắp ván khuôn cần dùng ống nước để kiểm tra độ phẳng bệ máy Bề mặt ván khuôn tiếp xúc với vữa xi măng cần quét lớp dầu bôi trơn mỏng để giảm dính bám Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 - 76 - vữa vào ván khuôn tăng tốc độ di chuyển vữa đổ Lớp dầu bôi trơn cịn tạo độ láng bóng bề mặt bê tông tháo dỡ ván khuôn dễ dàng Trên ván khuôn cần hàn sẵn kết cấu để cẩu lắp ráp, tháo rỡ vận chuyển 4.2.2.3 Gia công lắp đặt cốt thép khung, lưới thép Công việc gia cơng nơi khác chuyển đến Trước lắp vào khuôn phải kiểm tra lại yêu cầu kích thước, độ căng phẳng, độ xác Buộc "miếng cữ" chế tạo sẵn vào khung thép để giữ độ dày lớp bảo vệ Khi đưa cốt thép khung có lưới vào ván khn cần chỉnh cho thật cân đối, kiểm tra không để sợi thép dính vào ván khn 4.2.2.4 Hồn chỉnh lắp đặt ván khn Sau lắp khung thép có lưới, ván khuôn quét lớp dầu bôi trơn lắp vào vị trí đồng thời với ván khn ốp hai đầu Trước xiết chặt bu lông liên kết mảng ván khuôn với cần kiểm tra lại kích thước lần cuối Sau lắp hồn chỉnh ván khuôn cốt thép dùng thiết bị (ống nước, thước thuỷ chuẩn) kiểm tra lại lần độ phẳng mặt ván khn, sau cho bật máy chạy thử để kiểm tra xiết chặt bu lông lần cuối trước nạp vữa Động tác quan trọng ván khn kín hạn chế tối đa rỉ nước hỗn hợp bê tông hạt mịn tự lèn 4.2.2.5 Trộn vữa Để đảm bảo cấp phối, vật liệu phải đong đo theo tỷ lệ quy định Qui trình thời gian trộn bê tông hạt mịn tự lèn Luận văn thạc sĩ Chun ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 - 77 - 4.2.2.6 Phân phối vận chuyển Phương thức phân phối vận chuyển bê tông hạt mịn tự lèn phụ thuộc vào kích thước kết cấu bê tơng đổ, khoảng cách từ trạm trộn đến nơi thi công Cần tính tốn thời gian trì tính cơng tác (tổn thất độ chảy xoè) cho bê tông hạt mịn tự lèn thiết kế thành phần bê tơng Thời gian trì tính chảy cao khả tự lèn chặt 90 phút Các thiết bị vận chuyển phân phối bê tông hạt mịn tự lèn tương tự bê tơng thi cơng cơng nghệ bơm 4.2.2.7 Q trình đổ - Trước đổ bê tông hạt mịn tự lèn, cần đảm bảo vị trí cốt thép ván khuôn Việc lắp đặt ván khuôn đảm bảo ngăn chặn vữa thi công - Công nghệ bơm tiên tiến từ đáy ván khuôn khuyến cáo sử dụng - Việc đổ bê tông hạt mịn tự lèn dễ so với bê tông thường, nguyên tắc đổ khuyến cáo cho việc phân tầng nhỏ là: • Giới hạn chiều cao đến 5m • Giới hạn chiều ngang dòng chảy từ nơi bắt đầu đổ 10m Các khoảng cách đổ lớn chấp nhận đảm bảo tính bê tông hạt mịn tự lèn 4.2.2.8 Bảo dưỡng Do bê tơng hạt mịn tự lèn có hàm lượng hạt mịn cao nên để hạn chế co ngót nứt, việc bảo dưỡng ban đầu cho bê tông thực sớm tốt Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 - 78 - Một số ảnh kết cấu vỏ mỏng sau thí nghiệm Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 - 79 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Qua q trình phân tích lựa chọn vật liệu phương pháp thiết kế thành phần bê tông hạt mịn tự lèn hiệp hội bê tông Nhật Bản (JSCE) kết hợp với phương pháp thể tích tuyệt đối để tính tốn phù hợp với cơng trình có kết cấu vỏ mỏng - Chọn thành phần cấp phối bê tông nghiên cứu ảnh hưởng vật liệu đến tính chất lý bê tơng hạt mịn tự lèn dùng cho cơng trình thủy lợi có kết cấu vỏ mỏng - Ứng dụng kết nghiên cứu lựa chọn vật liệu để thiết kế đường dẫn nước có kết cấu vỏ mỏng Phân tích trạng thái ứng suất chuyển vị đường dẫn nước phần mềm SAP 2000 - Việc áp dụng BTHMTL sản xuất chế tạo kết cấu vỏ mỏng bể chứa nước, đường ống máng dẫn nước đơn giản công nghệ truyền thống trát tay, công nghệ rung, công nghệ phun Khả chịu lực BTHMTL hoàn toàn đảm bảo cường độ độ cứng - Đã đưa quy trình cơng nghệ thi công bê tông hạt mịn tự lèn Với công nghệ BTHMTL việc áp dụng dễ vào thực tế cơng nghệ đơn giản phù hợp với kết cấu mỏng, vùng bê tơng khó đổ với cách làm chặt đầm học Kiến nghị - Công nghệ bê tông hạt mịn tự lèn cơng nghệ hồn tồn Việt Nam nên cần quan tâm nghiên cứu ứng dụng vào cơng trình xây dựng đặc biệt cơng trình thủy lợi Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng công trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 - 80 - - Các cơng trình xây dựng có kết cấu có hình dạng phức tạp, cốt thép dày đặc, có nhiều góc cạnh nên sử dụng bê tơng hạt mịn tự lèn Công nghệ bê tông hạt mịn tự lèn thi cơng nhanh, đơn giản, kết cấu có độ xác cao, giá thành hợp lý, sản xuất nhanh, sản phẩm đạt chất lượng tốt - Bộ Xây dựng, Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn sớm đưa quy trình, quy phạm thiết kế bê tơng hạt mịn tự lèn cho cơng trình xây dựng nói chung cơng trình thủy lợi nói riêng Luận văn thạc sĩ Chun ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 - 81 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Tuấn Hiển, Đỗ Hữu Trí, Kết bước đầu nghiên cứu bê tơng tự đầm phục vụ xây dựng cơng trình giao thơng Tạp chí khoa học Viện Khoa học Cơng nghệ GTVT, 2003 Đỗ Văn Hứa, Đỗ Văn Lượng Công nghệ sản xuất lắp dựng kênh XMLT Mỹ Tài, Phú Mỹ, Bình Định Tài nguyên nước số 1-2002 Nguyễn Như Quý, Nguyễn Tấn Quý Thí nghiệm vữa siêu dẻo bê tông cường độ cao, độ sụt lớn với có mặt tro bay qua tuyển Phả Lại Trương Thị Hồng Thúy Báo cáo tổng kết đề tài “Nghiên cứu chế tạo bê tông tự lèn sử dụng vật liệu sẵn có Việt Nam”, 2004 TCN Cơng trình thuỷ lợi “Cầu máng vỏ mỏng xi măng lưới thép, hướng dẫn tính tốn thiết kế kết cấu Hồng Phó Un Một số kết nghiên cứu ứng dụng bê tông tự đầm xây dung Thủy lợi Tạp chí NN&PTNT 1/2004 (81–83) Trần Bá Việt, Lê Minh Sơn Nghiên cứu chế tạo bê tông tự lèn (SCC) mác 200 Tạp chí KHCN Xây dựng 4/2007 Tiếng Anh Allan J D.A.,M.I.C.T Allan Dowson Consulting The Application, SelfCompacting Concrete (SCC) in Precast Products http://www.Grade.com/content,IE5\The Application, Self-Compacting Concrete (SCC) in Precast Products.html Commecial Construction Systems Trends in Commecial Consruction Systems New Zealand Concrete, September 2000, (10-16) 10 Hachiro Kitamura, Takeyoshi Nishizaki, Hideyoshi Ito, Ryuichi Chikamashu, Fumio Kamada and Minoru Okudate Construction of Prestressed Concrete Outer Tank for LNG Storage Using High-Strength Self- Compacting Concrete Proceedings of International Workshop on Self-Compacting Concrete, August 1998, Kochi, Japan, (262 - 291) Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 - 82 - 11 Hua D.V., Binh T.Q., Hoen D.B and Ha N.H Some problems on caculation and manafacture of ferrocement canal Proceedings of the ICCMC/IBST 2001 International conference 28-29 March 2001 Hanoi, Vietnam 12 Takefumi Shindoh and Yasunori Matsuoka (2003), Development of Combination – Type Selft – Compacting Concrete and Evaluation Test Methods, Journal of Concrete Technology – Concrete Institute (26 – 36) Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 - 83 - MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích đề tài Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG I - TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG TỰ LÈN 1.1 Mở đầu 1.2.Tình hình ứng dụng cơng nghệ bê tơng tự lèn giới 1.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng bê tơng tự lèn Việt Nam 1.4 Đề xuất nội dung phương pháp nghiên cứu đề tài 13 1.4.1 Nội dung nghiên cứu 13 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu 13 CHƯƠNG II - NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BTHMTL ĐỂ CHẾ TẠO KẾT CẤU VỎ MỎNG 15 2.1 Vật liệu chế tạo cấp phối bê tông hạt mịn tự lèn 15 2.1.1 Vật liệu chế tạo 15 2.1.2 Cấp phối bê tông hạt mịn tự lèn 20 2.2 Các phương pháp thí nghiệm bê tơng hạt mịn tự lèn 24 2.2.1 Phương pháp xác định độ linh động (độ chảy xòe) hỗn hợp bê tông hạt mịn tự lèn rút côn 24 2.2.2 Phương pháp xác định khả tự lèn hỗn hợp bê tông hạt mịn tự lèn khn hình L 26 2.2.3 Phương pháp xác định khả tự lèn hỗn hợp bê tơng hạt mịn tự lèn khn hình U 27 2.3 Yêu cầu kỹ thuật vật liệu chế tạo bê tông hạt mịn tự lèn 28 2.3.1 Xi măng 28 2.3.2 Cốt liệu lớn (đá) 29 2.3.3 Cốt liệu nhỏ (cát) 29 2.3.4 Phụ gia khoáng 30 2.3.5 Phụ gia hóa học 30 2.4 Nghiên cứu quy trình thiết kế BTHMTL dùng kết cấu vỏ mỏng 31 2.4.1 Nguyên tắc thiết kế cấp phối BTHMTL 31 2.4.2 Các phương pháp thiết kế thành phần BTHMTL 32 2.4.3 Xác định thành phần cấp phối sơ hỗn hợp bê tông 36 Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam - 84 - Lớp 18C21 2.5 Nghiên cứu tính chất lý bê tông hạt mịn tự lèn dùng cho cơng trình có kết cấu vỏ mỏng 38 2.5.1 Ảnh hưởng lượng chất kết dính, phụ gia đến suy giảm tính linh động hỗn hợp bê tông hạt mịn tự lèn theo thời gian 38 2.5.2 Thời gian đông kết hỗn hợp bê tông hạt mịn tự lèn .40 2.5.3 Sự phát triển cường độ hỗn hợp bê tông hạt mịn tự lèn 41 2.5.4 Sự co ngót hỗn hợp bê tơng hạt mịn tự lèn 42 2.6 Kết luận 42 CHƯƠNG III - PHÂN TÍCH TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT VÀ CHUYỂN VỊ CỦA KẾT CẤU ĐƯỜNG DẪN NƯỚC BẰNG BÊ TÔNG HẠT MỊN TỰ LÈN 44 3.1 Đặt vấn đề 44 3.2 Phương pháp phần tử hữu hạn 44 3.2.1 Cơ sở phương pháp PTHH 44 3.2.2 Nội dung phương pháp PTHH 45 3.3 Thiết lập mơ hình tính tốn 55 3.3.1 Vật liệu sử dụng 56 3.3.2 Thành phần cấp phối BTHMTL dùng thử nghiệm 56 3.4 Đặc điểm tính tốn cấu kiện xi măng lưới thép 57 3.4.1 Tính toán cấu kiện xi măng lưới thép theo điều kiện cường độ 57 3.4.2 Tính tốn với cấu kiện chịu uốn 58 3.4.3 Tính tốn võng với cấu kiện chịu uốn 58 3.5 Tính tốn kết cấu XMLT cho đường dẫn nước 59 3.5.1 Các hình thức đường dẫn nước 59 3.5.2 Phân tích ứng suất phần mềm SAP2000 61 CHƯƠNG IV - CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO, THI CÔNG BÊ TÔNG HẠT MỊN TỰ LÈN 70 4.1 Công nghệ chế tạo 70 4.2 Công nghệ thi công bê tông hạt mịn tự lèn 74 4.2.1 Các yêu cầu kỹ thuật thi công 74 4.2.2 Quy trình sản xuất đường dẫn XMLT vữa hạt mịn tự lèn 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 Kết luận 79 Kiến nghị 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 - 85 - DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Ảnh thuyền XMLT Hình 1.2 Xây dựng lâu đài kết cấu XMLT (Canada) Hình 1.3 Cầu Akaghi-Kaikyo – Nhật Bản Hình 1.4 Tháp Macao – Trung Quốc Hình 1.5 Đường hầm Sodra Lanken Hình 1.6 Cơng trình Societ Tower Cleveland – Ohio Hình 1.7 Một số nhà ga hàng không Hình 1.8 Cầu vượt cho người bộ, Puente- Brasil Hình 1.9 Thuyền XMLT du lịch Hình 1.10 Hệ thống kênh tưới nước dạng parabol, An Giang Hình 1.11 Hệ thống kênh hình thang Phan Rang Hình 1.12 Kênh XMLT Bình Định Hình 1.13 Hệ thống kênh tưới Củ Chi Hình 1.14 Vật liệu chế tạo Hình 1.15 Dụng cụ thi công đơn giản 10 Hình 1.16 Cơng nghệ phun 10 Hình 1.17 Hệ rung 11 Hình 1.18 Lắp đặt lưới thép vào ván khuôn 11 Hình 2.1 Thí nghiệm xác định đổ chảy xòe hỗn hợp BTHMTL 25 Hình 2.2 Thí nghiệm độ chảy xịe 25 Hình 2.3 Thiết bị thí nghiệm khn hình L 26 Hình 2.4 Thiết bị thí nghiệm khn hình U 27 Hình 2.5 Sàng lọc đá sàng 10mm 29 Hình 2.6 Phụ gia siêu hóa dẻo SP80A Castech 30 Hình 2.7 Biểu đồ thời gian đông kết hỗn hợp BTHMTL 40 Hình 2.8 Ảnh đúc mẫu nén 41 Hình 2.9 Biểu đồ co ngót bê tông hạt mịn tự lèn 42 Hình 3.1 Kết cấu dẫn nước 47 Hình 3.2 Phần tử dầm hệ toạ độ địa phương 48 Hình 3.3 Hệ toạ độ cục phần tử vỏ 51 Luận văn thạc sĩ Chun ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam - 86 - Lớp 18C21 Hình 3.4 Quy ước dấu nội lực vỏ 51 Hình 3.5 Các hình thức dẫn nước hở 59 Hình 3.6 Đường ống nước dạng trịn lưới phần tử mơ hình hố SAP2000 60 Hình 3.7 Sơ đồ lực tác dụng lên thân ống dẫn nước 61 Hình 3.8 Chức Replicate tạo mặt cắt hình trịn 62 Hình 3.9 Định nghĩa vật liệu M30 62 Hình 3.10 Định nghĩa phần tử shell cho mơ hình vách đáy đường dẫn 63 Hình 3.11 Định nghĩa trường hợp tải trọng 64 Hình 3.12 Định nghĩa tên Pattern 64 Hình 3.13 Gán trọng lượng đất (TLD) vào mơ hình 65 Hình 3.14 Mơ tả trọng lực đất tác dụng lên thân ống dẫn nước 65 Hình 3.15 Gán tải trọng từ nút vào mặt phần tử 65 Hình 3.16 Phổ màu phương tác dụng áp lực đất lên thân ống dẫn nước 66 Hình 3.17 Gán liên kết cho mơ hình 66 Hình 3.18 Ứng suất S22 dọc thân ống dẫn nước 67 Hình 3.19 Ứng suất S11 dọc theo thân ống dẫn nước 67 Hình 3.20 Chuyển vị thân ống dẫn nước 67 Hình 3.21 Biểu đồ phân tích ứng suất ống dẫn nước phương án 69 Luận văn thạc sĩ Chun ngành xây dựng cơng trình thủy Trần Thị Thúy Lam Lớp 18C21 - 87 - DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Các tính chất lý ximăng Chinfon Hải Phòng PCB-30 21 Bảng 2.2 Các tiêu tính chất cát 21 Bảng 2.3 Thành phần hạt cát (lượng sót tích luỹ, %) 21 Bảng 2.4 Các tiêu tính chất đá dăm sau sơ tuyển 22 Bảng 2.5 Thành phần hạt đá (lượng sót tích luỹ, %) 22 Bảng 2.6 Tính chất lý tro bay Phả Lại 23 Bảng 2.7 Tính chất lý tro bay Gia Quy 24 Bảng 2.8 Bảng thành phần cấp phối bê tông tự lèn M30 37 Bảng 2.9 Thành phần cấp phối bê tông hạt mịn tự lèn 38 Bảng 2.10 Tính cơng tác cường độ bê tông hạt mịn tự lèn 38 Bảng 2.11 Thành phần cấp phối bê tông hạt mịn tự lèn 39 Bảng 2.12 Tính cơng tác BTHMTL thay đổi hàm lượng phụ gia 39 Bảng 2.13 Kết thí nghiệm thời gian đơng kết hỗn hợp BTHMTL 40 Bảng 2.14 Kết thí nghiệm cường độ nén, uốn BTHMTL 41 Bảng 3.1 Tỷ lệ đại lượng 55 Bảng 3.2 Thành phần cấp phối bê tông hạt mịn tự lèn M30(MPa) 56 Bảng 3.3 Cường độ tính tốn σf (daN/cm2) vật liệu hỗn hợp xi măng lưới thép bắt đầu xuất vết nứt 59 Bảng 3.4 Cường độ tính tốn σ0,05 (daN/cm2) vật liệu hỗn hợp xi măng lưới thép vết nứt có bề rộng 0,05mm 59 Bảng 3.5 Hệ số ko 60 Bảng 3.6 Bảng tính xác định tải trọng tác dụng lên đoạn ống dẫn nước tương ứng với trường hợp tính 61 Bảng 3.7 Kết phân tích ứng suất chuyển vị ống dẫn nước 67 Bảng 3.8 Cường độ tính tốn σf (daN/cm2) vật liệu hỗn hợp xi măng lưới thép bắt đầu xuất vết nứt 68 Luận văn thạc sĩ Chun ngành xây dựng cơng trình thủy