Nghiên cứu mối quan hệ giữa biện pháp thi công và quá trình biến đổi nhiệt trong bê tông khối lớn

LỜI CẢM ƠN Luận văn thực thời gian ngắn với nỗ lực thân, tác giả hoàn thành với đề tài: “Nghiên cứu mối quan hệ biện pháp thi công trình biến đổi nhiệt bê tơng khối lớn” Trong trình thực hiện, tác giả nhận giúp đỡ tận tình Phịng đào tạo Đại học Sau đại học, khoa Cơng trình – Trường Đại học Thủy lợi thầy cô giáo, đồng nghiệp gia đình Tác giả xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè, người thân đồng nghiệp ln động viên chia sẻ khó khăn, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi học tập hồn thành luận văn Đặc biệt, tác giả chân thành cảm ơn sâu sắc đến PGS TS Nguyễn Trọng Tư trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình tác giả trình thực luận văn Với hiểu biết kinh nghiệm thực tế hạn chế nên nội dung luận văn không tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận bảo đóng góp ý kiến thầy giáo, độc giả quan tâm đồng nghiệp Hà Nội, tháng 11 năm 2012 Tác giả Vũ Đình Thắng LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Kết nêu luận văn trung thực, khơng chép từ cơng trình nghiên cứu khác Nếu sai tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Tác giả Vũ Đình Thắng MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÁC BIỆN PHÁP THI CÔNG BÊ TƠNG KHỐI LỚN VÀ Q TRÌNH BIẾN ĐỔI NHIỆT TRONG BÊ TƠNG .3 1.1 Tổng quan cơng trình thi cơng bê tơng khối lớn ngồi nước 1.1.1 Khái niệm bê tông khối lớn .3 1.1.2 Tình hình xây dựng đập bê tơng trọng lực giới 1.1.3 Tình hình xây dựng đập bê tông Việt Nam 1.2 Giới thiệu biện pháp thi cơng bê tơng khối lớn ngồi nước 11 1.2.1 Các biện pháp thi công bê tông khối lớn giới 11 1.2.1.1 Giai đoạn trước năm 1900 11 1.2.1.2 Giai đoạn từ 1900 đến 1930 .11 1.2.1.3 Giai đoạn từ 1930 đến 1970 .13 1.2.1.4 Giai đoạn từ 1970 đến 14 1.2.2 Các biện pháp thi công bê tông khối lớn Việt Nam 20 1.2.2.1 Giai đoạn trước 1945 20 1.2.2.2 Giai đoạn từ 1945 đến 1975 .21 1.2.2.3 Giai đoạn từ 1975 đến 22 1.3 Quá trình biến đổi nhiệt bê tông .26 1.4 Kết luận chương 27 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA BIỆN PHÁP THI CÔNG VÀ QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI NHIỆT TRONG BÊ TƠNG KHỐI LỚN 28 2.1 Đặc điểm phương pháp phân chia khoảnh đổ điều kiện thi công bê tông khối lớn 28 2.1.1 Cơ sở phân chia khoảnh đổ 28 2.1.2 Phương pháp phân chia khoảnh đổ .29 2.1.2.1 Phương pháp kiểu xây gạch .29 2.1.2.2 Phương pháp hình trụ 29 2.1.2.3 Phương pháp lên 29 2.2 Nghiên cứu diễn biến nhiệt bê tông 30 2.2.1 Diễn biến nhiệt bê tông khối lớn q trình thi cơng .30 2.2.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến diễn biến nhiệt bê tơng khối lớn .30 2.2.1.2 Nhiệt thủy hóa xi măng .30 2.2.1.3 Diễn biến nhiệt độ bê tông 31 2.2.2 Lựa chọn kích thước khoảnh đổ 34 2.3 Mối quan hệ biện pháp thi cơng q trình biến đổi nhiệt bê tông khối lớn 35 2.3.1 Hình thức phân khoảnh kiểu trụ 37 2.3.2 Hình thức phân khoảnh kiểu lên 39 2.3.3 Hình thức phân khoảnh kiểu xây gạch 41 2.4 Kết luận chương 43 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN BIỆN PHÁP THI CÔNG BÊ TÔNG HỢP LÝ ĐẬP DÂNG TÂN MỸ - DỰ ÁN HỆ THỐNG THỦY LỢI TÂN MỸ 45 3.1 Phân tích q trình biến đổi nhiệt ảnh hưởng đến ứng suất, chất lượng công trình.45 3.1.1 Nứt bề mặt .45 3.1.2 Nứt xuyên 47 3.2 Lựa chọn biện pháp thi công hợp lý cho đập dâng Tân Mỹ - Dự án thủy lợi Tân Mỹ 50 3.2.1 Thông số kỹ thuật cơng trình 50 3.2.2 Khí tượng thủy văn .52 3.2.3 Các hạng mục kết cấu cơng trình 55 3.2.4 Tiến độ thực dự án 58 3.2.5 Các vật tư, vật liệu sử dụng đặc trưng .59 3.2.5.1 Xi măng 59 3.2.5.2 Sắt thép .59 3.2.5.3 Khớp nối 59 3.2.5.4 Xăng dầu 60 3.2.5.5 Nhựa đường .60 3.2.6 Thi công bê tông 60 3.2.6.1 Tính tốn nhiệt độ q trình thi cơng bê tơng: 60 3.2.6.2 Trạm trộn bê tông .69 3.2.6.3 Máy trộn bê tông 70 3.2.6.4 Trình tự đổ thành phần bê tông vào máy trộn .70 3.2.6.5 Vận chuyển hỗn hợp bê tông .71 3.2.6.6 Đổ bê tông 72 3.2.6.7 Bảo vệ bảo dưỡng bê tông .78 3.3 Kết luận chương 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Biểu đồ xây dựng đập lớn toàn giới (1900-2000) Hình 1.2: Ảnh Đập bê tơng Krasnoiarxki 15 Hình 1.3: Đập Miel xây dựng Columbia 15 Hình 1.4: Đập Miyagase cao 156m – Nhật Bản 16 Hình1.5: Đập Giang Á cao 13m – Trung Quốc 16 Hình 1.6: Đập dâng tràn Cầu Sơn 17 Hình 1.7: Đập Bái Thượng .17 Hình 1.8: Tràn xả lũ Đại Ninh 18 Hình 1.9: Nhìn từ hạ lưu đập Tân Giang – Ninh Thuận 18 Hình 1.10: Đập Lịng Sơng - Bình Thuận 19 Hình 1.11: Tồn cảnh đập Định Bình .19 Hình 2.1: Phương pháp phân khoảnh đổ 30 Hình 2.2: Q trình biến đổi nhiệt bê tơng khối lớn 31 Hình 2.3: Lượng nhiệt thủy hóa tích lũy bê tơng 32 Hình 2.4: Mặt phân khối đổ .36 Hình 2.5: Quan hệ đặc điểm hình dạng khoảnh chiều cao khoảnh đổ 40 Hình 3.1: Ảnh hưởng nhiệt hydrat hóa đến chất lượng cơng trình 45 Hình 3.2: Ứng suất nhiệt phát sinh khối đổ bê tông 46 Hình 3.3: Biến hình nhiệt độ ứng suất kiềm chế khối bê tơng đổ Hình 3.4: Kết thí nghiệm quang đàn hồi kiềm chế 49 Hình 3.5: Cắt ngang cắt dọc khối bê tơng tính tốn .63 Hình 3.6: Chia block lưới phần tử khối đập 64 Hình 3.7: Bản đồ phân bố nhiệt độ đập dâng thời điểm 1.000giờ 65 Hình 3.8: Bản đồ phân bố nhiệt độ đập dâng thời điểm 2000 65 Hình 3.9: Bản đồ phân bố nhiệt độ đập dâng thời điểm 3.000giờ 66 Hình 3.10: Bản đồ phân bố nhiệt độ đập dâng thời điểm 5.000giờ .66 Hình 3.11: Bản đồ phân bố nhiệt độ đập dâng thời điểm 11.000giờ 67 Hình 3.12: Bản đồ phân bố nhiệt độ đập dâng thời điểm 18.000giờ 67 48 Hình 3.13: Bản đồ phân bố nhiệt độ đập dâng thời điểm 25.000giờ 68 Hình 3.14: Bản đồ phân bố nhiệt độ đập dâng thời điểm 50.000giờ 68 Hình 3.15: Đồ thị phân bố nhiệt độ thân đập dâng 69 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thống kê số lượng đập châu lục Bảng 1.2: Một số đập bê tông lớn xây dựng Việt Nam Bảng 1.3: Danh sách đập bê tông đầm lăn Việt Nam đến năm 2013 10 Bảng 1.4: Những đập bê tông lớn xây dựng Việt Nam trước 1945 21 Bảng 2.1: Nhiệt thủy hóa loại xi măng 31 Bảng 2.2: Hệ số phát nhiệt (m) xi măng 32 Bảng 2.3: Kích thước khoảnh đổ trung bình số cơng trình thi cơng 35 Bảng 3.1: Hệ số ảnh hưởng kiềm chế R 49 Bảng 3.2: Các thông số kỹ thuật chủ yếu cơng trình 51 Bảng 3.3: Mạng lưới trạm khí tượng trạm đo mưa 53 Bảng 3.4: Mạng lưới trạm thủy văn 53 Bảng 3.5: Phân phối số nắng năm 54 Bảng 3.6: Các đặc trưng nhiệt độ khơng khí 54 Bảng 3.7: Phân phối đặc trưng độ ẩm tương đối 54 Bảng 3.8: Vận tốc gió trung bình trạm Phan Rang Nha Hố .54 Bảng 3.9: Kết tính tốn tần suất gió lớn thiết kế (đơn vị: m/s) 54 Bảng 3.10: Phân phối lượng bốc năm .55 Bảng 3.11: Phân phối tổn thất bốc DZ năm 55 Bảng 3.12: Lượng mưa ngày lớn trạm (mm) 55 Bảng 3.13: Các số liệu đầu vào sử dụng tính tốn 62 MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Đầu kỷ 20, vấn đề trình thay đổi nhiệt thân đập bê tơng hậu người ta chưa biết nhiều, thiết kế thi cơng thiếu ý cần thiết Sau thực tế phát thân đập xuất nhiều khe nứt có tính chất khơng giống nhau, làm rõ ứng suất nhiệt nguyên nhân chủ yếu làm xuất khe nứt đập bê tơng thể tích lớn, từ bắt đầu sâu nghiên cứu vấn đề thay đổi nhiệt độ, vấn đề ứng suất nhiệt biện pháp thi công nhằm khống chế nhiệt Thực tế thu nhiều thành tựu Trước mắt thiết kế cơng trình bê tông khối lớn đặt vấn đề biện pháp thi công nhằm khống chế nhiệt nội dung quan trọng Đề tài nghiên cứu quan hệ biện pháp thi cơng q trình biến đổi nhiệt bê tơng khối lớn từ đề biện pháp thi công bê tông khối lớn cách hiệu kinh tế MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu biện pháp thi công bê tông khối lớn, q trình biến đổi nhiệt bê tơng để lựa chọn biện pháp thi công bê tông hợp lý cho đập dâng Tân Mỹ Dự án hệ thống thủy lợi Tân Mỹ CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Cách tiếp cận Nghiên cứu tài liệu thiết kế, tiêu chuẩn thiết kế, điều kiện kỹ thuật nước giới cho công tác thi cơng q trình biến đổi nhiệt bê tông khối lớn Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu tài liệu thiết kế, thi cơng cơng trình bê tơng khối lớn điển hình Phân tích tổng hợp biện pháp thi cơng Phân tích q trình biến đổi nhiệt bê tông khối lớn Nghiên cứu mối quan hệ biện pháp thi công trình biến đổi nhiệt bê tơng khối lớn KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Thiết lập mối quan hệ biện pháp thi công diễn biến nhiệt bê tông khối lớn – lựa chọn biện pháp thi công hợp lý cho đập dâng Tân Mỹ - Dự án hệ thống thủy lợi Tân Mỹ