Nghiên cứu so sánh một số tính chất cơ lý của bê tông đầm lăn rcc sử dụng phụ gia khoáng tro bay nhiệt điện và puzơlan thiên nhiên

-1- MỤC LỤC MỤCLỤC DANH MỤCBẢNG BIỂU DANH MỤCHÌNH VẼ MỞĐẦU CHƯƠNG1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNGĐẦMLĂN 11 1.1 Khái niệm bê tông đầmlăn(BTĐL) 11 1.2 Sự phát triển bê tông đầm lăn giới tạiViệtNam 13 1.2.1 Tình hình ứng dụng BTĐL trênthếgiới 13 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng bê tông đầm lăn ởViệtNam 17 1.3 Phụ gia khống hoạt tính dùng cho bê tơngđầmlăn 21 1.3.1 Khái niệm phụgiakhống 21 1.3.2 Phân loại phụgiakhống 21 1.3.3 Thành phần hóa học tính chất lý PGKhoạt tính 23 1.3.4 Tình hình nghiên cứu sử dụng PGK ởViệt Nam 24 CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁPTHÍNGHIỆM 30 2.1 Vật liệu chế tạo bê tôngđầmlăn 30 2.1.1 Xi măng 30 2.1.2 Phụ gia khốnghoạt tính 31 2.1.3 Cốt liệumịn (Cát) 35 2.1.4 Cốt liệuthơ (Đá) 36 2.1.5 Phụ giahóa 41 2.1.6 Nước 41 2.1.7 Nhậnxét chung 41 2.2 Phương pháp chế tạo mẫu thí nghiệm tiêu lý củaB T Đ L 41 2.2.1 Phương pháp chếtạo mẫu 41 2.2.2 Quy trình thí nghiệm tiêu lýcủaBTĐL 44 -2- 2.3 Một số cấp phối bê tông đầm lăn sử dụng cho cơng trình thủy lợi ViệtNam 52 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU SO SÁNH MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BTĐL SỬ DỤNG PHỤ GIA KHOÁNG HOẠT TÍNH TRO BAY NHIỆT ĐIỆN VÀ PUZƠLANTHIÊNNHIÊN 53 3.1 Ảnh hưởng tro bay nhiệt điện puzơlan thiên nhiên đến tính cơng táccủaBTĐL .58 3.2 Ảnh hưởng tro bay nhiệt điện puzơlan thiên nhiên đến cường độ chống kéocủaBTĐL .62 3.3 Ảnh hưởng tro bay nhiệt điện puzơlan thiên nhiên đến cường độ kháng néncủaBTĐL 65 3.4 Ảnh hưởng tro bay nhiệt điện puzơlan thiên nhiên đến tính chống thấmcủa BTĐL 69 KẾTLUẬN 76 KIẾNNGHỊ 79 PHỤLỤC 80 Phụ lục 1: Kết thí nghiệm sốcơng trình 80 Phụ lục 2: Một số hình ảnhthí nghiệm .89 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Số lượng đập BTĐL số nước trênthếgiới 16 Bảng 1.2: Một số công trình đập BTĐL củaViệtNam 20 Bảng 1.3: Các yêu cầu thành phần hóa học PGKhoạt tính 23 Bảng 1.4: Các yêu cầu tiêu lý PGKhoạttính 23 Bảng 1.5: Thành phần hóa học yêu cầu phụgiakhoáng 24 Bảng 1.6: Sự phân bố, trữ lượng chất lượng sốmỏPuzơlan Việt Nam 27 Bảng 2.1: Kết thí nghiệmximăng 31 Bảng 2.2: Kết thí nghiệm PuzơlanGiaQuy .32 Bảng 2.3: Kết thí nghiệm Tro bayPhảLại .34 Bảng 2.4: Các tiêu lýcủacát 35 Bảng 2.5: Thành phần hạtcủacát 35 Bảng 2.6: Các tiêu tính chất lý đádăm5-20mm .37 Bảng 2.7: Các tiêu tính chất lý đádăm20-40mm 37 Bảng 2.8: Các tiêu tính chất lý đádăm40-60mm 38 Bảng 2.9: Thành phần hạt đá dăm 5-20mm,20-40mm,40-60mm 38 Bảng 2.10: Khối lượng thể tích hỗn hợp đá dăm 5-40mm ứng với tỷ lệ phối hợp hai loại đá 5-20mmvà20-40mm .39 Bảng 2.11: Khối lượng thể tích hỗn hợp đá dăm 5-60mm ứng với tỷ lệ phối hợp ba loại đá 5-20mm , 20-40mmvà40-60mm 39 Bảng 2.12: Thành phần đádăm5-40mm 40 Bảng 2.13: Thành phần đâdăm5-60mm 40 Bảng 2.14 Chỉ tiêu cần xác định hình dáng, kích thướcviênmẫu .42 Bảng 2.15: Thành phần cấp phối sử dụngtrobay 52 Bảng 2.16: Thành phần cấp phối sửdụngPuzơlan 52 Bảng 3.1: Kết thí nghiệm BTĐL đập Tân MỹdùngPuzơlan 55 Bảng 3.2: Kết thí nghiệm BTĐL đập Nước TrongdùngPuzơlan .55 Bảng 3.3: Kết thí nghiệm BTĐL đập Thủy điện Bản Vẽ dùng Puzơlan56 Bảng 3.4: Kết thí nghiệm BTĐL đập Tân Mỹ dùngtrobay .56 Bảng 3.5: Kết thí nghiệm BTĐL đập Nước Trong dùngtrobay 57 Bảng 3.6: Kết thí nghiệm BTĐL đập Thủy điện Bản Vẽ dùngtro bay .57 Bảng3.7: Tổng hợp kết trị số Vc (s) trung bình mẫu thí nghiệm cáccơngtrình 60 Bảng 3.8: Kết Rk (MPa) trung bình mẫu thí nghiệm cơng trình sử dụng PGK Puzơlanthiênnhiên 63 Bảng 3.9: Kết Rk (MPa) trung bình mẫu thí nghiệm cơng trình sử dụng PGKTro bay .64 Bảng 3.10: Kết trị số RN (MPa) trung bình mẫu thí nghiệm cơng trình sử dụng Puzơlanthiênnhiên 67 Bảng 3.11: Kết trị số RN (MPa) trung bình mẫu thí nghiệm cơng trình sử dụngTrobay .68 Bảng 3.12: Kết thí nghiệm độ chống thấm BTĐLở số cơng trình .73 -5- DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Tỷ lệ áp dụng BTĐL theo hướng khác trênthếgiới 17 Hình 2.1 Máy rung Ve becải tiến 45 Hình 3.1: Biểu đồ so sánh độ cơng tác BTĐL sử dụng PGK tro bay Puzơlanthiênnhiên 61 Hình 3.2: Biểu đồ so sánh cường độ kháng kéo BTĐL sử dụng PGK tro bay Puzơlanthiênnhiên 64 Hình 3.3: Biểu đồ so sánh cường độ kháng nén BTĐL sử dụng PGK tro bay Puzơlanthiênnhiên 68 MỞ ĐẦU Trên giới số vật liệu xây dựng người làm ra, bê tông vật liệu, sản phẩm sử dụng rộng rãi hiệu Các công trình xây dựng làm bê tơng bê tơng cốt thép có mặt khắp nơi lĩnh vực xây dựng cơng trình dân dụng, cơng nghiệp, giao thơng, thủy lợi thủyđiện… Bê tơng nói chung bê tơng đầm lăn nói riêng loại vật liệu đá nhân tạo có cường độ nén cao, bền theo thời gian, sử dụng vật liệu sẵn có địa phương để chế tạo, nên vật liệu bê tơng có lợi ích kinh tế lớn Từ phát minh người ta không ngừng nghiên cứu phát triển loại bê tông nhằm ứng dụng thi cơng cơng trình có đặc điểm khác Nhiều cơng trình thủy lợi làm bê tông cốt thép đập tràn, cống lấy nước tiêu nước, trạm bơm, âu thuyền, xi phông, cầu máng, kênh mương… Cũng theo hướng phát triển đó, cơng nghệ bê tông đầm lăn (BTĐL) đời sử dụng thi cơng cơng trình có mặt rộng lớn, địi hỏi tiến độ thi cơng nhanh cơng trình thủy điện, thủy lợi, cơng trình đê chắn sóng, mặt đường, bãi đỗxe… Đặc biệt với cơng trình bê tơng khối lớn đập bê tơng trọng lực tốc độ thi công BTĐL nhanh so với công nghệ thi công bê tông thường Khối lượng thi công lớn hiệu áp dụng công nghệ BTĐL cao Việc thi công BTĐL cho phép nâng cao hiệu suất thi công, kết hợp thiết bị giới hoạt động: Có thể dùng băng tải để vận chuyển bê tông, dùng máy ủi để san gạt, máy lu rung để đầm lèn Giảm đáng kể sử dụng ván khuôn, rải lớp mỏng đổ liên tục nên lượng nhiệt tích lũynhỏ Xuất phát từ ưu việt sử dụng công nghệ thi công BTĐL đem lại hiệu kinh tế cao so với bê tông truyền thống thi cơng cơng trình đập bê tơng trọng lực lý dosau: + Thi công BTĐL giảm giá thành cơng trình từ 25-40% so với thi công bê tông thường Việc hạ giá thành đạt giảm chi phí cốt pha, giảm chi phí cho cơng tác vận chuyển, đổ, đầm bê tơng đặc biệt giảm giá thành đơn vị bê tơng Vì thế, gần 40 năm qua, cơng nghệ BTĐL phổ biến ngày rộng rãi giới, hình thành trường phái cơng nghệ Mỹ, Nhật Trung Quốc + Giảm chi phí cho biện pháp thi cơng: việc thi cơng đập BTĐL giảm chi phí dẫn dịng thời gian xây dựng giảm thiệt hại, rủi ro nước lũ tràn qua đê quai Đối với đập BTĐL, đường ống dẫn dòng ngắn ống dẫn dòng đập đất đắp Hơn thời gian thi công đập BTĐL ngắn nên ống dẫn dòng cho đập BTĐL cần thiết kế để đáp ứng lưu lượng xả nước lớn theo mùa thay lưu lượng lớn theo năm đập bê tông thường đập đất đắp Vì đường kính cống dẫn dòng đập BTĐL nhỏ chiều cao đê quai cho đập BTĐL thấp so với phương án đập bê tông thường đập đấtđắp Bê tông đầm lăn bê tông khối lớn việc xây dựng đập BTĐL thực phát huy tính ưu việt tạo sản phẩm có chất lượng tương đương với đập bê tông truyền thống số điều kiện định, phải sử dụng vật liệu địa phương cát, đá, xi măng chất độn mịn ( puzơlan tro bay ) Tính cấp thiết đề tài“Nghiên cứu so sánh số tính chất lý củabê tơngđầmlăn (RCC) sử dụng phụ gia khoáng tro bay nhiệt điện puzơlan thiênnhiên” Việt Nam giai đoạn phát triển, nên số lượng quymơcác cơng trình đập thủy điện, thủy lợi xây dựng ngày nhiều lớn nhằm tăng sản lượng điện lượng nước hồ chứa để phục vụ phát triển công nghiệp, nông nghiệp Hầu hết cơng trình xây dựng hay giai đoạn thiết kế sử dụng công nghệ BTĐL Có thể kể đến số cơng trình thủy lợi, thủy điện, khởi công thủy điện Pleikrông (tỉnh Kontum), thủy điện Sơn La (tỉnh Sơn La), thủy điện A Vương (tỉnh Quảng Nam), thủy điện Sông Kon (Quảng Nam), thủy điện Se San (Gia Lai), hồ chứa nước Định Bình tỉnh Bình Định… Đối với đập bê tông đầm lăn, loại vật liệu dùng để chế tạo phong phú đa dạng, có phụ gia khống hoạt tính tro bay puzơlan thiên nhiên Với phụ gia khoáng tro bay sử dụng phổ biến, sản lượng nhiều, giá thành rẻ áp dụng cho số cơng trình đập Định Bình, Thủy điện Sơn La, Thủy điện Bản Vẽ … Tuy nhiên, số nơi xây dựng cơng trình thủy điện Pleikrong, thủy điện Se San lại sử dụng puzơlan thiên nhiên, việc thay tro bay puzơlan thiên nhiên liệu có mang lại hiệu kinh tế cao đảm bảo chất lượng cơng trình hay khơng, vấn đề cần có đánh giá thực tế cơng trình thựctế Đề tài nghiên cứu so sánh số tính chất lý bê tơng đầm lăn (RCC) sản xuất phụ gia khoáng hoạt tính tro bay nhiệt điện puzơlan thiên nhiên Từ đề xuất lựa chọn loại phụ gia khống phù hợp cho cơng trình đập RCC Việt Nam Mục đích đềtài - Nghiên cứu số tính chất lý RCC sử dụng phụ gia khoáng tro bay nhiệt điện puzơlan thiênnhiên - Kiến nghị lựa chọn loại phụ gia khoáng phù hợp, đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật cho đập RCC ViệtNam Ý nghĩa khoa học đềtài Bê tơng đầm lăn nói chung bê tơng đầm lăn dùng cho cơng trình thủy điện, thủy lợi nói riêng, loại bê tơng đặc biệt chứa lượng nước nhỏ có lượng chất kết dính thấp Ví dụ đập Upper Stillwater (1988), USA có lượng dùng chất kết dính 252 kg (bao gồm 80 Kg xi măng +172 kg tro bay); đập Địa Xuyên (1980), Nhật có lượng dùng chất kết dính 130 kg (91 kg xi măng + 39 kg tro bay); đập Thủy Khẩu (1993), Trung Quốc có lượng dùng chất kết dính 170 kg (65 kg xi măng +105 kg tro bay); Liễu Khê, Mỹ (1983), CKD 66kg (trong 47 kg xi măng + 19 kg tro bay), Đập thủy điện Pleikrơng có lượng chất kết dính 290 kg (80 kg xi măng +210 kg Puzơlan)v.v Tính chất hỗn hợp bê tơng đầm lăn phụ thuộc chủ yếu vào tính chất tỷ lệ loại vật liệu tạo nên hỗn hợp, phụ gia khống hoạt tính loại vật liệu quan trọng thiếu bê tông đầm lăn Ở Việt Nam, nay, loại phụ gia khoáng thường dùng BTĐL tro bay nhiệt điện Tuy nhiên nguồn cung cấp tro bay lại tập trung khu vực miền Bắc, nhu cầu sử dụng lại lớn nằm nước Mặt khác, Việt Nam có nguồn phụ gia khống hoạt tính Puzơlan thiên nhiên dồi dào, phân bố khắp nước Đề tài lần đề cập đến việc sử dụng hai loại phụ gia khống hoạt tính (Puzơlan thiên nhiên tro bay) thành phần hỗn hợpBTĐL -10- Kết nghiên cứu đề tài đáp ứng mục đích đặt so sánh tính chất lý BTĐL sử dụng PGK Puzơlan thiên nhiên với BTĐL sử dụng PGK tro bay nhiệt điện đưa kết luận rằng: Puzơlan thiên nhiên hồn tồn thay tro bay nhiệt điện sản xuất BTĐL; nhiều trường hợp mang lại hiệu kinh tế cao mà đảm bảo yêu cầu chất lượng cơng trình Chính đề tài có ý nghĩa khoa học thực tiễn