Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu nguyên nhân hư hỏng và đề xuất giải pháp sửa chữa, nâng cấp các cống ngầm dẫn nước trong thân đập trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa

ết cấu dưới tác dụng động của nhiệt độ khi hệ số nở: -23 Hình 2.7: Sơ đồ chịu tải của trụ pin cổng được sửa chữa bằng vat liệu Ebm bé: hơn Ebe của vật liệu trụ pin cống... Tên dé tài luậ

DO ĐÌNH CHINH

NGHIÊN CUU NGUYÊN NHÂN HU HỎNG VÀ DE XUẤT GIẢI PHAP SUA CHỮA, NANG CAP CAC CONG NGAM DAN NƯỚC TRONG THÂN DAP

TREN DIA BAN TINH THANH HOA

LUẬN VAN THAC SĨ KY THUAT

Mẫu gay bìa luận vẫn:

DO DINH CHINH LUAN VAN THAC Si HÀ NỘI - 2015

LỜI CẮM ON

Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn nay, tôi đã nhận

được sự hướng

học Thủy Lợi Hà Nội

‘Trude hết, tôi xin chân thành cảm ơn đến qúy thầy cô trường Đại học

in, giúp đỡ và góp ý nhiệt tinh của quý thầy cô trường Đại

“Thủy Loi, đặc bi là những thay cô đã tận tinh day bảo cho tôi suối thời gian

học tập tại trường,

Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến GS.TS Vũ Thanh Te đã dành rat

thời gian và tâm huyết hướng dẫn, nghiên cứu và giúp tôi hoàn thành

„ tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học.

Thủy Lợi cùng quý thầy cô trong Khoa Công trình, Lãnh đạo Chỉ cục Thủy

lợi đã tạo rất nhiều điều kiệ học tập và hoàn thành tốt khóa học

Cuỗi cùng tôi xin chân thành cảm ơn tắm lòng của những người thân.trong gia đình, bạn bé đã động viên giúp đỡ khích lệ tôi trong suốt quá trinh

học tập và hoàn thành luận văn này,

Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tit cả sự nhiệttình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rắt

mong nhận được những đóng góp quý báu của quý thầy cô và các bạn.

Xin chân thành cảm on

Hà Nội, tháng 11 năm 2015

“Tác giả luận văn

Đỗ Đình Chinh

LỜI CAM ĐOAN

“Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là

hoàn toàn trung thực và chưa hé được sử dụng dé bảo vệ một học vị nào.

Mọi sự giúp đỡ cho việc hoàn thành luận văn đã ghỉ trong lời cảm ơn Các thông tin, tải liệu trình bay trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc.

“Tác giả luận văn

Đỗ Đình Chinh

MO ĐẦU 1CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE TINH HÌNH XÂY DUNG VA VẬN HANH

CUA CAC CONG DAN NƯỚC NAM TRONG THAN ĐẬP 31.1 Tổng quan về tình hình xây dựng của các hỗ đập vừa va nhỏ trên địa ban

CHƯƠNG II: NGHIÊN CUU CƠ SỞ LY LUẬN TRONG VIỆC SUA

CHỮA, NANG CAP CÁC CONG TRONG THAN DAP 7

2.1 Các giải pháp thường dùng để sửa chữa, nâng cấp các cổng trong thân

đập : _ : _ 1

3.2 Yêu cầu ví at li khi sửa chữa, nâng cắp các cổng trong thân đập 202.3, Lựa chọn công nghệ thi công sửa chữa, nâng cấp các công, —-

2.4 Kết luận chương 2 „56

CHƯƠNG Ill: VẬN DỤNG KET QUÁ NGHIÊN COU BE XÂY DỰNG

GIẢI PHÁP NANG CAP CONG NGAM CUA HO YEN MỸ, HUYỆN

NONG CONG, TINH THANH HÓA ese 583.1, Giới thiệu chung về hồ Yên Mỹ, huyện Nông Cống 58

3.2 Diễn biến của các hư hỏng, nguyên nhân 6

3.3 Giải pháp công nghệ ding dé sửa chữa, nâng cấp cống trong thân đập

chính hỗ Yên Mỹ 63)3.4 Lựa chọn vật liệu dé sửa chữa, nâng cấp 69

3.5 Xây dựng quy trình công nghệ để sửa chữa, nâng cao tuổi thọ các cổng

ngằm trong thân đập trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa T5

3.6, Kết luận Chương 3 _ : 83

KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, - — „88TÀI LIEU THAM KHẢO 87

Hình 2.4: Do hiện tượng co ngót của vật liệu sửa chữa phát sinh ứng lực trượt

tại bề mặt tiếp xúc at hiện các khe nứt trên bẻ mặt 2

Hình 2.5: Quan hệ N/X; C/X với mức độ với mức độ co ngót của bê tông 23

Hình 2.6: Ứng lực trong

nhiệt của hai vật liệu khác nhau

ết cấu dưới tác dụng động của nhiệt độ khi hệ số nở:

-23 Hình 2.7: Sơ đồ chịu tải của trụ pin cổng được sửa chữa bằng vat liệu Ebm bé:

hơn Ebe của vật liệu trụ pin cống 24

Hình 2.8: Cắp phối cỡ hạt cho bê tông và vữa chống thắm 7Hình 2.9: So đỏ các vết nứt co ngót dẻo trên bề mặt bê tông —

Hình 2.10: Vết nứt "sụt déo”phia trên cốt thép(a) và tại các góc trụ pin(Đ) 35 Hình 2.11: Các tư thể đổ bê tông vào ván khuôn sone 38

Hình 2.12: Các tư thé đồ bê tông bằng phương pháp đắp khô —

Hình 2.13: Sơ đồ công nghệ phun khô : 39 Hình 2.14: So dé công nghệ phun ướt 40

Hình 2.15: Các vị trí đổ bê tông bằng phương pháp bơm áp lực 4

Hình 2.16: Đỗ bê tông bằng bơm vữa vào cốt liệu đã sắp xếp sẵn 42Hình 2.17: Sự xuất hiện trở lại những khe nứt nếu không triệt tiêu nguyên

4 46 nhân gây nit

Hình 2.18: Sự lan toa của chất kết dính trong khe nứt dưới áp lực phục

Hình 2.19: Các thiết bị phụt chất kết đính vào khe nứt.

Hình 2.20: Gắn rn tiếp nhận

Hình 2.21: Quá trinh phụt chất kết dính vào khe nút

Hình 2.22: Các hình thức trầm khe nứt động.

Hình 2.23: Biêu tốc độ rò rỉ trong khe nứt

Hình 2.24: Trình tự trám lỗ rò rỉ bằng vữa đông cứng nhanh

Hình 2.25: Nước rò rỉ qua khe co giãn

Hình 2.26: Một số biện pháp chống rò rỉ khe co giãn

Hình 2.27: Xử lý tuyển rò ri bằng phương pháp phụt trực tiếp

Hình 2.28: Sơ đồ phụt gián tiếp

Hình 3.1 Đập chính - Hỗ Yên Mỹ - huyện Nông Cổng

Hình 3.2 Đập phụ — Hỗ Yên Mỹ - huyện Nông Cổng

Hình 3.3 Cống lấy nước đập chính ~ Hồ Yên Mỹ - huyện Nông Cổng Hình 3.4 Cổng lấy nước đập phụ ~ Hồ Yên Mỹ - huyện Nông Công

Hình 3.5 Cắt ngang cống lấy nước đập chính - Hồ Yên Mỹ

Hình 3.6: Sự lan toa của chất kết dính trong khe nứt đưới áp lực phụt

'Tÿ lệ các thành phần chính trong các loại xi măng . 26

Đặc tinh cơ lý của một số loại vat liệu sửa chữa sua

Các cấp phối vữa dùng cho nghiên cứu 72

Cường độ nén vữa sau 7 ngày

Cường độ nén vữa sau 28 ngày.

Cường độ bám dính của vữa.

Kết quả do độ co nở của vữa 74

Phan loại mức độ hư hỏng của công trình T6

1 Tính cấp thiết của đề ti

Hiện nay, trên địa bản tỉnh Thanh Hóa có 1045 đập và hồ chứa nước

vừa và nhỏ Từ năm 2000 đến nay đã có 196 hỗ đập được sửa chữa, nâng cấp

h Thanh Hóa còn 442 nhưng theo di tra công trình năm 2013 trên địa bản

hỗ đập cần tiếp tục phải sửa chữa, nâng cắp để đảm bảo an toàn Phan lớn các

hồ được xây dựng từ lâu, do dân tự làm, nhiều công trình chưa có hỗ sơ thiết

kế và đều có tình trạng chung là: Đập đắt, thấp, mặt cắt đập nhỏ, chiều rộng

mặt đập bé có nguy cơ mắt an toàn Trin xả lũ: Cơ bản là tran đất, phần đốc

nước, bể và sân sau tiêu năng bị xói lở, có những hồ tạo thành hồ xói sâu gâymắt an toàn công trình và ving hạ du Đặc biệt li công lấy nước: Các công.xây dựng từ lâu, đa số bị lùng mang và đáy cống, cửa cổng là cửa van phẳng.đồng không kín, dàn đóng mở, cầu công tác đã bị hư hỏng lượng nước rò rỉqua cống lớn gây mat nước làm cho đập hoạt động thiếu hiệu quả [4]

Cần xem xét đánh giá các nguyên nhân dẫn đến hư hỏng của cổng tử đó

đề ra hướng xử lý phủ hợp để cổng dưới đập có thể vận hành an toàn, hiệu

quả Do vậy việc nghiên cứu nguyên nhân hu hông và đề xuất giải pháp sửa

chữa, nâng cấp các cổng ngầm dẫn nước trong thân đập trên địa ban tinh

‘Thanh Hóa

2 Mục đích của đề tài:

Xuất phát từ các cơ sở khoa học dé đánh giá các hư hong từ đó để xuấtgiải pháp sửa chữa, nâng cấp dé nâng cao tuổi thọ các cống ngầm trong thân

đập trên địa ban tinh Thanh Hóa.

Tên dé tài luận văn: Nghiên cứu nguyên nhân hư hỏng và đề xuất giải

pháp sửa chữa, nâng cấp các công ngầm dẫn nước trong thân đập trên địa bản

tinh Thanh Hóa.

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:

- Điều tra, thu thập, tng hợp, phân tích va kế thừa các tai liệu đã có.

~ Nghiên cứu lý thuyết về các cống ngầm dẫn nước trong thân đập, hé chứa

- Phương pháp thực nghiệm, khảo sát thực nghiệm.

- Tính toán cho một công trình thực tế

4, Kết qua dự kiến đạt được:

~ Tổng quan được tình hình lim việc của các công trong thân đập

~ Đánh giá các nguyên nhân hư hỏng của công

~ Đề xuất giải pháp và xây dựng quy trình công nghệ thi công các cống

trong thân đập.

“ong kết những kết quả đạt được, những điểm còn tồn tại và kiến nghị

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE TINH HÌNH XÂY DỰNG VÀ VẬNHANH CUA CÁC CONG DAN NƯỚC NAM TRONG THÂN BAP.1.1, Tổng quan về tình hình xây dựng của các

bàn tinh Thanh Hóa.

đập vừa và nhỏ trên địa

‘Thanh Hoá nằm ở cực Bắc Miền Trung, cách Thủ đô Hà Nội 150 km

về phía Nam, cách Thành phố Hồ Chí Minh 1560 km Vị trí địa lí nằm trong.khoảng 19°18 - 20°40 vĩ độ Bắc; 10425 - 106°25 kinh độ Đông Phía Bắc

giáp với ba tinh Sơn La, Hoà Binh và inh Bình, phía Nam giáp tỉnh Nghệ

An, phía Tây giáp tinh Hủa Phin (nước Cộng hoà dân chủ nhân dân Lào).

phía Đông là Vịnh Bắc Bộ Năm 2015 Thanh Hoá có 3,67 triệu người; có 7

dn tộc anh em sinh sống, đó là: Kinh, Mường, Thái, Himông, Dao, Thổ,

Hoa Các dân tộc ít người sống chủ yếu ở các huyện vùng núi cao và biên

giới.

Thanh Hoá nằm trong vùng ảnh hưởng của những tác động từ ving

kinh tế trong điểm Bắc Bộ, các tinh Bắc Lào và ving trọng điểm kinh tế

‘Trung bộ, ở vị trí cửa ngõ nổi liễn Bắc Bộ với Trung Bộ, có hệ thống giaothông thuận lợi như: đường sắt xuyên Việt, đường Hỗ Chi Minh, các quốc lộ

IA, 10, 45, 47, 217; cảng biển nước sâu Nghỉ Son và hệ thống sông ngồithuận tiện cho lưu thông Bắc Nam, với các vùng trong tỉnh và đi quốc tế.Hiện tại, Thanh Hóa có sân bay Sao Vàng và đang dự kiến mở thêm

Thanh Hoá có địa hình da dạng, thấp dẫn từ Tây sang Đông, chia làm 3

vùng rõ rệt

Vùng núi và trung du có diện tích đất tự nhiên 839.037 ha, chiếm

5,44% diện tích toàn tinh, độ cao trung bình vùng núi từ 600 -700m, độ dốc trên 25%; vùng trung du có độ cao trung bình 150 - 200m, độ dốc từ 15 -

20% Mạng lưới sông suối day đặc

Vùng đồng bằng có diện tích đất tự nhiên là 162.341 ha, chiếm

1461% di

Bang, Sông Yên và Sông Hoạt Độ cao trung bình từ 5- 15m, xen kế có các

tích toàn tỉnh, được bồi tụ bởi các hệ thống Sông Mã, Sông

đồi thấp và núi đá vôi độc lập Đồng bằng Sông Mã có diện tích lớn thứ basau đồng bằng Sông Cửu Long va đồng bằng Sông Hồng

Vùng ven biển có diện tích 110.655 ha, chiếm 9,95% diện tích toàntỉnh, với bờ biển đài 102 km, địa hình tương đối bằng phẳng Chạy dọc theo

bờ biển là các cửa sông Vùng đắt cát ven biển có độ cao trung bình 3-6 m, có

bai tắm Sm Sơn nỗi tiếng va các khu nghỉ mát khác như Hải Tiến (Hoằng.Hoa) và Hai Hòa (Tinh Gia) ; có những vùng đất dai rộng lớn thuận lợi cho

việc nuôi trồng thuỷ sản và phát triển các khu công nghiệp, dich vụ kinh tếbiển, du lịch

‘Thanh Hoá nằm trong ving khí hậu nhiệt đới gió mùa với 4 mùa rõ

rệt Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1600-2300mm, mỗi năm có

khoảng 90-130 ngày mưa Độ dm tương đối từ 85% đến 87%, số giờ nắng

bình quân khoảng 1600-1800 giờ Nhiệt độ trung bình 23°C - 24°C, nhiệt 4

giảm dẫn khi lên vùng núi cao Hướng gió phổ biến mùa Đông là Tây bắc và

Đông bắc, mùa hè là Đông và Đông nam.

Thanh Hóa có một mạng lưới sông ngồi tự nhiên khá day, bình quân

mật độ lưới sông toàn tỉnh đạt từ 0,5-0,6 kh/km2 Bốn hệ thống sông gồm.sông Hoạt, sông Mã, Sông Yên, Sông Bạng Sông Mã là sông lớn nhất

Đọc trên 102 km bờ biển có 6 cửa lạch của 4 hệ thống sông, tính từ

Bắc vào Nam là cửa sông Can, cửa Lach Sung - cửa ra của sông Lên, cửa

Lach Trường - cửa ra của sông Lach Trường, cửa Hới - cửa ra của dòng, chính sông Mã, cửa Ghép — cửa ra của sông Yên, Lach Bang — cửa ra của sông Lach Bang Ngoài bổn lưu vực sông lớn, Thanh Hóa edn có 173 sông, nhỏ có chiều dai lớn hơn 10knvsông với tổng chiều dài 4806km.

Tiềm năng nguồn nước của sông sui khá lớn Lượng dòng chảy trung.

bình hang năm khoảng 20 tỷ m3, tuy nhiên phân bố không đều trong năm

a

đồ các thing I-IV là các thing có lưu lượng dng chảy nhỏ nhất trong nấm

lộ dòng chảy phân thành hai mùa rõ rệt: mùa kiệt từ tháng XI-IV, trong

Lượng ding chảy trong mùa kiệt chỉ chiếm khoảng 25% lượng dòng chảy.trong năm Lượng phù sa chủ yếu có trong mùa lũ, mùa khô hau như không

có phi sa.

1.1.1, Hồ chứa

Hiện nay trên địa bản tinh Thanh Hóa có 610 hỗ chứa, 1023 đập dng,

891 trạm bơm (788 bơm tưới, 64 trạm bơm tiêu và 39 trạm bơm tưới tiêu kết

hợp) và 14 cống tiêu lớn [1]

1.1.1.1 Các hồ chứa lớn và vừa:

Tỉnh Thanh Hóa có 12 hồ chứa lớn và vừa, trong đó có 02 hồ quan

trọng quốc gia là hd Cửa Dat và hồ Sông Mực Hồ quan trọng cấp tỉnh códung tích trên 3 triệu m3 có 10 hồ gồm: hồ Hao Hao, Hồ Yên Mỹ, hd Thung

Bing, hồ Đồng Ngư, Binh Công, Tây Trác, Đồng Bé, Cống Khê, Đồng Chủa,

Kim Giao II

a) Hồ chứa nước Cửa Đạt [4]:

Hồ chứa nước Cửa Đạt có đầu mỗi nằm trên đất xã Xuân Mỹ, huyệnThường Xuân cách thành phố Thanh Hóa 80km về phía Tây Là hồ chứa.nước đa mục tiêu, công trình thủy lợi lớn nhất Thanh Hóa ở thời điểm hiện

tại Diện tích lưu vực là 5938 Km2, trong đó có 4905 km2 thuộc địa phận

Lào, chiếm 82,6% diện tích lưu vực Hồ Cửa Đạt sẽ đảm bảo nước cho sảnxuất nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt của toàn bộ vùng đông bằng phía

nam Sông Mã, cắt lũ sông Chu, phát điện, đẩy mặn cho du hạ sông Mã, tạo ra

cảnh quan, môi trường và điều kiện kinh tế - xã hội của vùng

Nhiệm vụ công trình là: Giảm lũ với tần suất 0,6%, bảo đảm mực nướctại Xuân Khánh không vượt quá 13,71 (lũ lịch sử năm 1962) Cắp nước cho

công nghiệp và sinh hoạt với lưu lượng 7,715 m3/s, Tạo nguồn nước tưới ôn

định cho 86.862 ha đất canh tác (trong đó nam Sông Chu là 54.043ha và.Sông Chu-Nam Sông Mã là: 32.831 ha), kết hợp phát điện công suất lắp máy

N=97MW,

Hình 1.1: Hỗ Cửa Dat huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hóa

Bồ sung nước mùa kiệt cho hạ lưu để đầy mặn, cải tạo môi trường sinh

thái với lưu lượng Q= 30,42 mâ/s Khởi công xây dựng ngày 02/02/2004, tích

nước từ ngày 26/11/2009 và hoàn thành công trình đầu mỗi vào năm 2010.Hiện nay hệ thông kênh Bắc sông Chu Nam sông Mã bao gồm kênh Chính.dai 16,4 km, kênh chính Bắc dai 58,5 km, kênh chính Nam dai 43,3 km, $5kênh cấp 1, 150 kênh cấp II, 72 kênh cấp III đang được triển khai thi công để

đảm bảo cung cắp nước cho 32.831 ha của 6 huyện Ngọc Lae, Thưởng Xuân,Thọ Xuân, Cẩm Thủy, Yên Định và Thiệu Hóa Sau khi hệ thống kênh Bắc

xông Chu ~ Nam sông Mã hoàn thành sẽ đảm nhận toàn bộ diện tích mà hiện nay trạm bơm Kiểu và các trạm bơm vùng tả Thọ Xuân đang phục vụ.

Nhu vậy hệ thống kênh Bắc sông Chu ~ Nam sông Mã sẽ thay thé khu

tưới của 188 công trình gồm 21 công trình của huyện Ngọc Lac, 24 trạm bơm

của huyện Thường Xuân, 80 trạm bơm huyện Yên Định và 33 trạm bom vũng.

tả sông Chu (huộc huyện Thiệu Hóa.

9) Hồ Sông Mực [4f:

Hồ Sông Mực được bắt đầu xây dựng từ năm 1977, hoàn thành các

hạng mục chính năm 1981 có diện tích lưu vực 236 km2, hệ số ding chảy.

0,44, dung tích 200.10^6 m3; Whi=187.10% m3; Wsc=323.10^6 m3;

'Qk0,5%=267 m3/s; tưới cho 11344ha; cắt giảm lũ với tin suất P=0,5%4; giảm

định lũ từ 2.400 m3/s xuống còn 200m3/s Hạn chế ngập lụt sông Yên4540ha, phát điện 1,8 Mw, hệ số lợi dụng kênh mương bằng 0,687, năm 1999

được quy định là 0,7, qtk=1,1 /s/ha,

Năm 2007 được nâng cấp, các chỉ tiêu thiết kế: MN chết: +18,0m;

MNDBT=+33,0m tương ứng với Whi=180.10^6 m3; cao trình đỉnh đập đất +39,40m; cao trình tường chắn sóng +40,4m; xây dựng tràn xả sâu cửa van

cung đóng mở bằng thủy lực, cao trình ngưỡng tran +28,0m; 2 cửa van điềutiết gồm cửa bxh= 2*(4x5)m, đảm bảo cấp nước cho 11.344 ha, cấp nước cho.nha máy đường Nông Cổng, nhà máy giấy Lam Sơn và khu kinh tế Nghỉ Son,cất giảm 10 với tần suất P-0,5%, giảm đỉnh lũ từ 2.400 m3/s xuống còn

200m3/s Hạn chế ngập lụt sông Yên 4540ha.

Hình 1.2: Hồ Sông Mực, huyện Như Thanh, tinh Thanh Hóa

55000 m3/ ngày đêm cho khu kinh tế Nghỉ Sơn, cit giảm 50% tổng lượng lũ

%.

xông Thi Long với tần suất

Ngoài 3 hỗ chứa trên thi Thanh Hóa còn một số hồ chứa lớn khác như.

hồ Hao Hao, hồ Thung Bằng, hồ Đồng Ngư, Binh Công, Tây Trác, Đồng Bẻ,Cổng Khê, Đồng Chùa, Kim Giao II có dung tích trên 3 triệu m3

1.1.1.2 Các hỗ chứa nhỏ [4]:

Tinh Thanh Hóa có 598 hỗ chứa nhỏ Từ năm 2000 đến năm 2014 số

hồ được đầu tư sửa chữa, nâng cấp là 196 hồ, còn lại 402 hd chưa được sửachữa, nâng cấp, trong đó có 108 hồ đã bị hư hỏng nặng, không đảm bảo an.toàn cần được ưu tiên sữa chữa, nâng cấp Tình trạng chung của các hỗ như

Dap đất thấp, mặt cắt đập nhỏ, chiều rộng mặt đập bé, không có thiết bị

thoát nước hạ lưu, mái thượng hạ lưu bị xói lở nghiêm trọng, mái hạ lưu bị

thắm khi hé tích đầy nước, mái hạ lưu thắm xuất hiện cung trượt;

Cổng lấy nước: các cống xây dựng từ lâu, cửa van vận hành bố trí ở

phía thượng lưu đập nên khó khăn khi vận hành: Đa số bị hiện tượng lùng

mang và lùng đáy cống, cửa cống là cửa van phẳng đóng không kín, dàn đóng

mở, cầu công tác đã bị hư hỏng nhiều, thiếu kinh phí ta bổ sửa chữa, địa phương chỉ đủ kinh phí dé sửa các hư hỏng nhỏ;

‘Tran xả lũ: Cơ bản là tràn dat, phan đốc nước, bé và sân sau tiêu năng

bị xói lở, có những hỗ tạo thành hồ xói sâu phía hạ lưu tran

1.1.2 Đập đâng.

Đập Bái Thượng được xây dựng từ năm 1920, đưa vào khai thác năm

1926, công trình đầu mồi là đập ding Bái Thượng trên sông Chu cách thànhphố Thanh Hóa 60km, dâng đầu nước từ +Ilm, lên +16,8m, để cung cấp

nước cho 50.000ha, của 7 huyện và thành phố: Thọ Xuân, Triệu Sơn, ThiệuHóa, Đông Sơn, Nông Cống, Quảng Xương, thành phố Thanh Hóa Hệ số lợi

‘dung kênh mương bing 0,68, qtk=0.8l/a/ha

Đến năm 1941, do bị xói lở hạ lưu, tiêu năng bị hư hỏng nặng nên đập.

đã được gia cố bằng cách chêm bổ sung các mũi tiêu năng trên thân đập Trênkênh chính có nhà máy thủy điện Bản Thạch công suất 900 Kw là công trình.đầu tiên được xây dựng ở Thanh Hóa sau ngày miền Bắc được giải phóng dé

đưa điện phục vụ cho trạm bơm Kiểu, hiện nay đã hỏa chung mạng lưới điện

quốc gia

Hệ thống kênh Bắc được thiết kế cho vận tải thủy từ Bái Thượng về

thành phổ Thanh Hóa nhằm khai thác lâm sản, hiện nay nhu cau vận tải theo.đường kênh này hầu như không có Trong kháng chiến chống thực dan Pháp.đập Bái Thượng đã bị bom phá hỏng 22m đập và cống lấy nước vào năm

1952, phải sữa chữa đến cuối năm 1954 mới cắp nước trở lại

Công trình đầu mối đã được sửa chữa nhiều Lin do hậu quả của chiến

tranh và thiên tai, lần gần nhất là năm 1994-2000 toàn bộ hệ thống được nâng.cấp cả đầu mỗi và hệ thống kênh mương, tuy vậy do thiếu nguồn nước nênhàng năm vẫn thiểu nước khoảng 3 tháng, khoảng 8000ha vẫn phải dùng may

bơm để cấp nước Năm 2010, hồ Cửa Đạt tích nước, từ đó hệ thống Báithượng hoàn toàn được đảm bảo nguồn nước để cấp cho sản xuất nông

nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt [4].

Đối với các đập dâng nhỏ miễn núi: Chủ yếu là đập đất, mái lát đá, một

số đập có kết cầu đá xây Qua kiểm tra hiện có 105 đập dâng bị hư hỏng Các

hư hỏng chủ yếu: Đập xuống cấp, giữ nước kém, xói lở hai bên vai đập, mặt

đập, chân đập và bể tiêu năng hư hỏng năng

‘Theo số liệu báo cáo mùa mưa lũ năm 2014 có 4 đập dâng bị hư hỏng:

sân tiêu năng và chân mái đập bị xói sâu, mặt đập hư hỏng, đó là đập Tén Tần, đập Poom Budi (huyện Mường Lá) và đập đá đồ Phúc Tĩnh, đập Yên

Giang (huyện Yên Định) Hiện tại Công ty sông Chu đã có kế hoạch sửa chữa

cho 2 đập dang (đập Tén Tần va đập Poom Budi) còn đập Phúc Tinh và đập

'Yên Giang do thiểu kinh phí nên Công ty Nam sông Mã chưa sửa chữa được

1.1.3 Tông quan về các cống tưới tiêu trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa

Trên địa bin tỉnh Thanh Hóa có 14 cống tiêu lớn gồm: Cống Quảng

‘Chau (thuộc hệ thống tiêu ang Đông Sơn tiêu ra sông Mã), Cống Ngọc Giáp

(thuộc hệ thống tiêu sông Lý tiêu ra sông Yên), Cổng Trường Lệ (QuảngXương) Trong 14 cổng tiêu, chỉ có 4 cống: Bộ Đầu xây dựng năm 2002,cống Mộng Giường xây dựng 2007 còn tốt, các công còn lại có tuôi thọ trên.

20 năm nên các công trình thủy công, hệ thống cánh cửa, tời đều xuống cấp.ảnh hưởng đến công tác vận hành tiêu thoát lũ, hệ thống kênh dẫn qua nhiều.năm khai thác sử dụng đã bị bồi lắng, ach tắc Đặc biệt là 2 cống tiêu Ngọc

“Giáp và Quảng Châu, do xây dựng cách đây gần 40 năm, lại là công trình làm

việc trong môi trường nước mặn nên toàn bộ các kết cấu thép xuống cấp

nghiêm trọng.

1.2 Thực trạng xuống cấp của các cống nằm trong thân đập

Cổng lấy nước là hạng mục quan trọng của công trình đầu môi hdchứa nước, làm nhiệm vụ điều tiết lưu lượng lấy nước từ hồ chứa đáp ứng.nhu cầu dùng nước ở các thời điểm khác nhau Theo chế độ thủy lực, cống cóthé chia thành cống có áp, bán áp, không dp; Theo hình dạng kết cấu phânthành: cống tròn, cống vòm, cống hộp; Theo biện pháp thi công xây dựng:

cống lắp ghép, cổng đỗ tại chỗ; Theo vật liệu: Cống xây bằng gạch, đá, công

bing bê tông cốt thép, ống thép, công bê tông ống thép bao gồm ống thép ởtrong, phía ngoài bọc bằng bê tông cốt thép

Có hai cách bố trí cống ngầm: trực tiếp đặt cống trên nén hoặc đặt trong.hành lang bằng bê tông cốt thép Cách bé trí thứ nhất cần vốn đầu tư ít nhưng.kiểm tra, sửa chữa khó khăn Nếu khớp nối giữa hai đoạn ống cống khôngtốt, để nước rò rỉ sẽ ảnh hưởng nguy hiểm đến an toàn đập Khi tháo nước với

lưu lượng lớn, tại các chỗ nối tiếp hoặc kẽ nứt sẽ hình thành chân không, có

thé hút các hạt dat ở thân đập vào cổng, làm cho đập bị trụt và lún Vi vậy chỉ

6 nên đá mới dùng loại này và thường đặt một phẫn hoặc toàn bộ đường ống

ở trong nền Cách bố trí thứ hai tương đối an toàn và đảm bảo kiểm tra, sửachữa dé dàng Nếu dùng hành lang dé din ding thi công thì hình thức bố trí

này càng hợp lý Trền nền không phải là đá, nền xấu thường dùng hình thứcnày Các công được xây dựng ở Việt Nam đại bộ phận không có hành lang.Hầu hết các cống dưới đập đều bị thấm qua than cống, tran bị đột;

Có cống bị thắm rất nghiêm trọng Việc sửa chữa vừa khỏ khăn, vừa kémhiệu quả Nguyên nhân của hiện tượng này là do các công ngầm dưới đập có.chênh lệch cột nước ở hai phía của thành cống lớn, dẫn đến gradien thắm lớn.Khi gradien thắm lớn hơn gradien thắm cho phép của lớp bê tông thân cống,dòng thấm sẽ xuyên qua lớp bê tông, thường gây tiết vôi, gây giảm chất lượng

của bê tông Các cổng lấy nước đưới thân đập thường bị hư hỏng ở những bộ

phận sau

1.2.1 Thân cống hư hỏng

'Nguyên nhân gây ra hiện tượng thân cổng hư hỏng là do tác động củathời gian làm giảm khả năng chịu lực của vật liệu thân cống Mat khác, nướctrong cổng có tinh chất xâm thực và ăn mòn, có tác dụng hoá học với lớp

vữa bê tông gây thoái hóa bê tong.

1.2.2 Tắm day bị xói tróc

Do trong quá trình thi công hoặc vận hành, trên đấy cống xuấthiện những chỗ lỗi lõm cục bộ hoặc do các khoang cổng lún không đều, khidong nước có vận tốc lớn chảy trong cống sẽ gây nên hiện tượng khí thực,làm bong tróc bê tông đáy cống,

1.2.3 Hồng khớp nối

Đã số ác cống bị hỏng khớp nối, đồng thời việc sửa chữa các khớp

nối vừa rit khó khăn, vừa kém hiệu quả

1.2.4 Hồng sân tiêu năng

Nguyên nhân do việc thiết kế tiêu năng không hợp lý hoặc nhiều

công trình chỉ làm tiêu năng theo cấu tạo ma không tính toán Nên trong quá

trình vận hành, khi có dòng xiết chảy ra khỏi cổng sẽ dẫn tới việc phá hỏng

sn tiêu năng.

1.2.5 Cong bị lún

Nhiều đỗ án thi không tinh đến ứng suất ig, có thể là

do người thik ‘ho là cống nhỏ, đập không cao lắm, tai trọng trên cống nhỏ.1.2.6 Cửa cống không kín nước

Do khi thiết kế cấu tạo cửa van không chuẩn hoặc trong quá trìnhvận hành, bùn cát chen vào phần tiếp giáp giữa cửa van và thành cống din

én cao su chin nước ở cửa van không ép sát được vào thinh cống gây rò rỉ

nước.

1.2.7 Cửa bị kẹt, đóng mở rat nang

Nguyên nhân là do trong quá trình vận hành cửa van không thường xuyên được duy tu, bảo dưỡng.

Cổng lấy nước: Các cổng xây dựng từ lâu, đa số bị ling mang và đáycổng, cửa cổng là cửa van phẳng đóng không kín, din đóng mở, cầu công tác

đã bị hư hỏng lượng nước rò rỉ qua cổng lớn gây mắt nước làm cho đập hoạtđộng thiếu hiệu quả

Có những cống cũng đã được sữa chữa, nâng cấp nhưng do nhiều.nguyên nhân khác nhau dẫn đến những hư hỏng và xuống cấp mà không được

sữa chữa kịp thời

1.3 Phân tích nguyên nhân các sự cố do thiết kế, thi công, quản lý vậnhành các cống trong thân đập

‘DG bền (tuổi thọ) của cổng lấy nước là kết quả tổng hợp của các côngđoạn thiết kế, thi công và quản lý vận hành các cổng trong thân đập Vấn đề

này liên quan đến trình độ khoa học - công nghệ xây dựng Vì vậy để nâng.cao độ bền của cống lấy nước cẩn đi sâu xem xét và nhìn nhận các nguyên.nhân đã dẫn đến ăn mòn và phá hủy kết cấu thé hiện rõ trên các mặt sau:

Nguyên nhân do thiết kế:

Các cống lấy nước được thiết kế cũ một phần do nha thiết ‘hua tính.toán dim bảo nhằm giảm giá thành và một số cống do trình độ của nha thiết

kế chưa có kinh nghiệm dan đến những sự cố xảy ra sau khi hoàn thành

1.3.2 Nguyên nhân do thi công:

“Trong quá trình thi công, nhà thầu thi công không thi công dim bảo

theo dé án thiết kế, đúng quy trình, quy phạm dẫn đến những sai khác và là

nguyên nhân chính dẫn đến những hu hỏng sau khi đưa vào sử dụng

1.3.3 Nguyên nhân do quản lý vận hành:

'Các công trình thủy lợi nói chung và các cống dưới đập nói riêng được

‘quan lý vận hành không tốt dẫn đến những hư hỏng và không được sữa chữa

kip thời Người trực tiếp quan lý vận hành có chuyên môn yếu hoặc khôngđược đảo tạo dẫn đến những hiểu biết hạn chế về khai thác các cống dưới daphiểu quả và an toàn

trình và phát huy hiệu quả

Có nhiều nguyên nhân dẫn đến việc hư hỏng, xuống cấp của các cống lấynước trong thân đập Nhiều cống lấy nước đã được xây dựng từ rất lâu, không

có thiết kế mà do địa phương tự làm hoặc đã bị hư hỏng do thời gian Một số

cổng lấy nước đã được sữa chữa, năng cấp nhưng do thiết kế, thi công hoặcquản lý vận hành không tốt dẫn đến nhưng hư bỏng, xuống cắp mà khôngđược sữa chữa kịp thời Các nguyên nhân dẫn đến hư hỏng, xuống cấp củacổng dưới đập:

* Nguyên nhân do thiết kế:

- _ Vật liệu lựa chọn không phủ hợp.

~ _ Tầng bảo vệ cốt thép chưa hợp lý

= Bê tông mac thấp

** Nguyên nhân do thi công:

- Công nghệ thi công lạc hậu do khối lượng không lớn, nhà thầu thi côngchủ yếu thi công thủ công

- Trong quá trình thi công, chưa giám sát chặt chế, chưa thi công đảm bảo chất lượng bê lông,

- Những khuyết tật trong quá trình thi công như nút, rỗ nhưng chưa được

phát hiện kịp thời để xử lý.

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ LUẬN TRONG VI

CHỮA, NANG CAP CÁC CONG TRONG THAN DAP

2.1 Các giải pháp thường dùng để sửa chữa, nâng cấp các cống trong

Các bộ phận có nghỉ vấn vé chất lượng thiết kế và thi công,

Các bộ phận có yêu cầu thay đổi về công năng sử dụng

Công tác khảo sát phải đạt được các yêu cầu: Đánh giá đúng tính chấtmức độ hư hỏng của kết cấu cổng và tim ra nguyên nhân gây hư hỏng từ đómới đưa ra giải pháp để sữa chữa, nâng cấp cống

Sửa chữa bé mặt kết cấu bê tông cốt thép nhằm phục hồi khả năng chịu

tải của công trình bao gồm phương pháp xử lý những hư hỏng gây ra trong.quá trình thi công bê tông, nội dung công tác chuẩn bị bề mặt kết cấu cũ đểtiếp nhận vật liệu sửa chữa mới, các phương pháp đỗ bê tông trong công tác

thi công sửa chữa.

“Các giải pháp xử lý các loại khe nứt với kỹ thuật xử lý bề mặt và kỳ

thuật phụt chất đính kết dé tram khe nứt,

'Các giải pháp chống thấm, chống rò ri, cho các công trình ngầm, chống

cđột cho mái bằng, sân thượng,

Các giải pháp bảo vệ kết cấu trước tỉnh trạng cacbonat hoá bê tông, sựthâm nhập clorit, các hoá chất ăn mòn, bảo vệ kết cấu bê tông cốt thép chịu

tác động của băng giá, tác động va chạm, bao môn.

2.1.1 Sửa chữa những hư hong nhỏ:

Nhằm khắc phục tình trạng xuống cấp của kết cấu, hững hư hỏng naychủ yếu chỉ xây ra trong lớp bê tông bảo vệ mà không ăn sâu vào lõi chịu lựccủa cổng dưới đập như bộ phần thượng lưu và hạ lưu cống Việc sửa chữamang tinh chất bảo tri công trình được thực hiện theo định kỳ

Hình 2.1: Bê tông tưởng cánh và tường tiêu nang cổng bị bong tróc

"Những hư hỏng nhỏ thường xảy ra ở tường cánh, tường đầu, phần bé

tiêu năng cổng Có thể bị nứt, bong tróc bề mặt bê tông nhưng không gây anhhưởng nhiều đến an toàn cũng như công năng của công Nguyên nhân có thé

là do phần nền móng không chắc hoặc do quá trình thi công không đảm bảo.mắc bê tông hoặc có thé là do bị ăn mòn bể mặt

Những hư hỏng này có thể được khắc phục đơn giản bằng cách đục bỏ

lớp bê tông b mặt sau đó vệ sinh sạch rồi trám lại bằng bê tông mác cao

2.1.2 Sửa chữa khôi phục khả năng chịu tải:

Hiệu năng sử dụng của cổng khi mức độ hư hỏng lớn hơn làm giảm sút

khả năng chịu tải hoặc hiệu năng sử dụng của công Sau khi sửa chữa, khả

chính xác

Hình 2.2: Dân đóng mở kẹt và tường đầu, tường cánh bị nit to,

Những hư hỏng này cần được khảo sát kỹ hơn và xử lý thận, đảm

‘bao cho việc sử lý hiệu qua dé không bị n

dễ dàng hơn

2.1.3 Sửa chữa những hư hỏng phức tạp ở thân cống :

nước và quản lý vận hảnh được

Sữa chữa những hư hỏng phức tạp, làm cho cống không thể hoạt độngđược nữa dẫn đến thấm, mắt nước như vết nứt phần bê tông cốt thép đáy dng

cổng và tường cổng, nứt giữa hai khe co giãn khớp nối Nguyên nhân cóthể do thiết kế không tính xử lý triệt dé phan nền móng hoặc chủ yếu là do

quá trình thi công không đảm bảo chất lượng, giám sát lỏng lẻo dẫn đến

Hình 2.3: Cống hé Pen Chim, huyện Cảm Thủy-thân cống bị hư hỏng nặng

Cần thiết phải tiến hành khảo sát thật kỳ nguyên nhân hư hỏng, đánh giátình trang hư hỏng và từ đó mới dé ra phương án sửa chữa để có thé đạt hiệu

quả cao trong xử ly.

2.2 Yêu cầu về vật liệu khi sửa chữa, nâng cấp các cống trong thân đập

Dé thực hiện có hiệu quả việc sửa chữa phục hồi kết cấu bê tông cốt thép.cần giải quyết tốt một số vấn để có liên quan đến các lĩnh vực khác nhau.thuộc đặc tính của vật liệu bê tông và kết cấu bê tông cốt thép, tác động của

tải trọng và môi trường xung quanh lên kết cầu, công nghệ thi công xây dựng,

phương tiện kỹ thuật kiểm tra khảo sắt nội dung chính cần nghiên cứu bao

gồm: Sửa chữa bề mặt kết cấu bê tông cốt thép bằng phương pháp xử ly

những hư hỏng gây ra trong quá trình thi công bê tông, nội dung công tác

chuẩn bị bề mặt kết cấu cũ để tiếp nhận vật liệu sửa chữa mới, các phương.pháp dé bê tông trong công tác thi công sửa chữa

“Các giải pháp xử lý các loại khe nứt với kỹ thuật xử lý bề mặt và ky

thuật phụt chất đính kết dé tram khe nứt,

Các giải pháp bảo vệ kết cấu trước tình trạng ăn mòn bê tông, bê tông.cốt thép,

Các giải pháp xử lý thắm bảo vệ công trình

Có hai va lớn ảnh hưởng đến chất lượng sửa chữa:

~ Thứ nhất là sự biến động vẻ kích thước của vật liệu sửa chữa khi đã ốp.vào kết cấu được sửa chữa Sự biến động kích thước này chủ yếu là do co

ngót nhưng cũng không thể bỏ qua ảnh hưởng của sự khác nhau giữa hệ số nở

nhiệt, mô dun đản hồi giữa hai vật liệu cũ và mới cũng như tính từ biến của

vật liệu mới 6p vào Do sự biến động kích thước nay dẫn đến những trang thái

ứng lực phức tạp làm giảm hoặc phá hỏng kết cấu sửa chữa.

~ Thứ hai là sự tham gia chịu tải của kết cấu sửa chữa với kết cấu được.sửa chữa Trong khi sửa chữa, bản thân kết cấu vẫn chịu tả, ít nhất là tai trọngban thân Phần sửa chữa mới ốp vào chỉ có thé tham gia chịu tác động của các

tải trong sau này nếu không dùng kỹ thuật ứng lực trước Cho nên trên cùngmột tiết diện, sự chịu tải không đồng đều Đó là chưa kể đến tính biến động về

kích thước của vat liệu mới gây trang thái ứng lực bắt lợi cho kết cấu

Những vấn đề này cần được giảm thiểu để ảnh hưởng ít nhất đến hiệu

quả sửa chữa Việc chọn dùng vật liệu thích hợp là nhằm đáp ứng yêu cầu đó.

Sau là những yêu cầu về chất lượng của vật liệu sửa chữa edn đạt được:

2.2.1 On định về kích thước

2.2.1.1 VỀ tính co ngót

“Trên nền kết cấu cũ đã én định, hiện tượng co ngót của vật liệu sửa chữa

mới gây ra ứng suất kéo trong lớp vật liệu đó làm xuất hiện những vết nút vàtại mặt tiếp xúe giữa hai lớp vật liệu cũ và mới xuất hiện ứng lực cất làm chohai lớp trượt lên nhau, phá vỡ lực dính chống trượt giữa hai lớp đó

Hình 2.4: Do hiện tượng co ngót của vật liệu sửa chữa phát sinh ứng lực trượt

tại bề mặt tiếp xúc và xuất hiện các khe nứt trên bề mặt [5],

Những khe nứt tách này tạo điều kiện cho nước thâm nhập kéo theo cáctác nhân ăn mòn kết cấu Do đó việc sử dụng vật liệu sửa chữa có độ co ngóttối thiểu là điều cốt yếu để đảm bảo chất lượng sửa chữa

Để giảm độ co ngót của bê tông ta có thé áp dụng các biện pháp sau:

- Giảm ham lượng xi ming ở mức độ tối thiểu đủ để đảm bảo cường độ,

cần thiết, nên đùng xi mang ít ta nhiệt trong quá trình đồng rắn

- Tỷ lệ NIX tối thiểu đáp ứng được công nghệ đỗ bê tông Nên sử dụngcác phụ gia giảm nước dé hạ thấp ty lệ N/X

- Tang hàm lượng cốt liệu tối đa, kích cỡ cốt liệu lớn nhất có thé được

2 s

conoit + | 088 | ones] ors

Hình 2.5: Quan hệ N/X; C/X với mức độ với mức độ co ngót của bê tông[5].

3.3.1.2 VỀ hiện tượng nở nhiệt.

Dưới tác động của nhiệt độ, vật liệu mới ốp vào và vật liệu của kết cầu

cũ đều giãn nở thể tích Nếu hệ số nỡ nhiệt của hai loại vật liệu này khác nhaulàm nảy sinh ứng suất giữa hai lớp dẫn đến hiện tượng nứt bề mặt hoặc trượtlên nhau làm cho liên kết giữa hai lớp vật liệu bị yếu di hoặc bị phá vỡ Chonên tốt nhất là nên chọn vật liệu sửa chữa có cùng hệ số nở nhiệt với vật liệukết cấu được sửa chữa để tránh hiện tượng trên

Vatu sửa chữa,

vatigu

kết sấu cũ

Hình 2.6: Ứng lực trong kết cấu dưới tác dụng động của nhiệt độ khi hệ số nở

nhiệt của hai vật liệu khác nhau [5].

2.2.1.3 Do hiện tượng từ biển.

Hiện tượng từ biến diễn ra trong khoảng 2-3 năm trong phần vật liệumới ốp vào trong khi kết cấu cũ đã ôn định ( không cỏn từ biến) Do đó xuất

hiện ứng lực trượt tai mặt tiếp xúc giữa hai vat liệu mới và cũ, làm giảm yếukhả năng chống trượt giữa chúng và khả năng chịu tải của vật liệu sửa chữa

mới Vì vậy nên chọn vật liệu có giá trị từ biến nhỏ nhất

2.2.1.4 Về modun din hồi E

Ni

vật liệu kết

vật liệu sửa chữa có médun đàn hỏi E khác với médun đàn hồi của

cũ dưới tác động của nội lực sẽ xảy ra tỉnh trang phân bỗ

không đều Do đó có thể xảy ra khả năng trượt lên nhau tại mặt tiếp xúc giữa.hai lớp và có nguy cơ ứng suất trong phần kết cấu cũ vượt quá giới hạn Vì

vậy khi chọn vật liệu sửa chữa nên chọn vật liệu có cùng môđun đàn hỗi với

vật liệu kết cầu cũ.

Hình 2.7: Sơ đồ chịu tải của trụ pin cống được sửa chữa bằng vật liệu Ebm bé

hơn Ebc của vật liệu trụ pin cổng [5]

2.2.2 Các yêu cầu về khả năng chịu tải

Để đảm bảo khả năng chịu tải trước hết yêu cầu vật liệu sửa chữa có

cường độ không nhỏ hơn cường độ của vật liệu kết cầu được sửa chữa đồng.thời có mô dun dan hồi tương đương dé đảm bảo sự làm việc đồng đều trong

cùng một tiết diện

Ngoài ra còn phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng trường hợp khác

nhau Một yêu cầu đặc biệt quan trong là vật liệu sửa chữa có khả năng bám

dính trực tiếp với vật liệu kết cầu cũ hoặc qua tác nhân bim dính

2.2.3 Khả năng chịu tác động của môi trường.

Phụ thuộc vào môi trường làm việc của kết cấu Vật liệu sửa chữa

đáp ứng được điều kiện làm việc trong môi trường tương ứng.

Khi kết cấu làm việc trong môi trường có nhiệt độ thay đổi, vật liệu sửachữa cần có hệ số nở nhiệt tương đương với hệ số nở nhiệt của vật liệu kếtcấu cũ để tránh gây ra ứng lực phụ trong kết cấu gây nứt tách tại bề mặt tiếp

xúc giữa hai lớp vật liệu.

Khi kết cấu làm việc trong môi trường ăn mòn, vật liệu sửa chữa cần

4am bảo chịu được tác động của môi trường ăn mòn tương ứng Ngoài ra vật

liệu sửa chữa cần có độ đặc chắc cao, độ chống thắm tốt và ít bị co ngó

2.2.4 Các yêu cầu về cấu tạo

‘Vat liệu sửa chữa cần đáp ứng được kỹ thuật thi công Chẳng hạn khi ốp

mặt dưới cết cấu, vật liệu sửa chữa cần có độ bám dinh tốt để không bị rơixuống Khi dùng để chèn các lỗ rò ri, vữa chèn cin có tốc độ đóng rinnhanh Khi dé bê tông bằng bơm, yêu cầu vật liệu có độ linh hoạt cao hoặc

khi đổ bê tông dưới nước cần tăng hàm lượng xi mang để bù cho nước x6i rửa

và không đầm kỹ Ngoài ra, tủy theo yêu cầu cụ thé, có thé còn phải đáp ứng

yêu cầu về thẩm mỹ như độ min, độ dẻo, ít co ngót và màu sắc phủ hợp

2.2.5 Vật liệu trên cơ sở xi măng.

Vat liệu trên cơ sở xi măng được sử dụng dé sửa chữa và gia cổ kết cấu

bê tông cốt thép là các loại bê tông và vữa.

2.2.5.1 Xi măng

‘Chat kết dính phổ biến dùng trong xây dựng nói chung cũng như trong

công nghệ sửa chữa và gia cố kết cấu bê tông cốt thép nói riêng là xi ming

pooclăng Xi mang pooclăng có nhiều loại như xi mang pooclang thưởng, xi

ming pooclăng đóng rin nhanh, xi măng pooclăng bền sulfat, xi măng

Xi mang pooclăng bên sulfat có cường độ chịu nén tới 400 kG/em2 và

chịu uốn tới 55 kG/em2 Xi măng pooclăng bền sulfat khác với xi măng.poocling thường ở thành phần hóa học: ham lượng tối đa cho phép của C3A

trong xi ming poocking bền sulfat là 3,5% trong khỉ đó trong xỉ măng

poocki 1g là không hạn chế Ty lệ các thành phan trong các loại xi măng này

có thể tham khảo theo bang 2.1

Xi măng pooclăng bền sulfat bền hơn xi mang pooclăng thường dưới tác.dụng của ion sulfat nhưng đối với tác dung của axit thi hai loại xi mang này it

khác nhau.

Xi ming cao nhôm thỉnh thoảng được sử dụng khi đòi hỏi đóng rin

nhanh nhưng được sử dung để chịu tải trọng lâu dài Loại xi măng này thường

dùng để bịt lỗ rò, ít chịu lực và tuổi thọ không cao Hơn nữa, do độ kiểm thấpnên cốt thép dễ bị ăn mòn

Xi măng pooclăng trắng có thé sử dụng khi có yêu cầu về thảm mỹ.Trong xi măng trắng lượng C4AF thường bé hơn 1% trong xi măng thường là

8% Có thể pha màu vô cơ trong xi mang trắng để tạo mau cho sản phẩm.

2.2.5.2 Cốt liệu

Cốt liệu nhỏ là cát Hình dáng cát có ảnh hưởng lớn đến chất lượng vật

liệu Với hạt cát tròn (cát khai thác) lượng nước ít hơn so với cát được nghiền

ra từ đá do đó giảm được co ngót Thành phan cỡ hạt rất quan trọng để tạo ra

độ chắc của bê tông Cap phối cữ hạt bê tông va vữa chống thấm tham khảo.trên biểu đỏ hình 2.5

Tốt nhất

10

@ ổ sỉ s

Hình 2.8: Cấp phối cỡ hạt cho bê tông và vữa chống thắm [5]

a) Cốt liệu bê tông (0-30mm) ; b) Cát cho vữa (0-7mm)

Cốt liệu lớn là các loại sỏi hay đá dam Phụ thuộc vào kích thước kết cấu

chật hẹp khó đỏ

thé dùng loại cốt liệu nhỏ có đường kính trên dưới 10mm Cốt liệu tròn như

được sửa chữa ma chọn cỡ vật liệu Tại những c! ông có

sỏi dé đầm chat hơn các loại cốt liệu có góc cạnh như đá dam,

"Những loại đá det không nên dùng vì khó dim chặt,

Trong một số trường hợp có thể dùng các loại cốt liệu đặc biệt như cốtliệu siêu mịn nhằm Lip kín các lỗ hồng giữa các vật liệu thông thường Một số

cốt liệu siêu mịn như tro bay, microsilica còn làm tăng cường độ và độ chống

liệu nhẹ sử dụng khi

có yêu cầu hạn chế trọng lượng cho kết cấu Các loại cốt liệu chống ăn mon,

chịu nhiệt, chống bảo mòn „v.v được sử dụng cho các trường hợp tương

ứng.

2.2.5.3 Phụ gia.

Phy gia được áp dụng dé cải thiện tinh chat của chat kết dính, vữa và bêtông Phụ gia được đưa vào trong thành phan của chất kết ính hoặc cùng lúc

với các thành phần khác của b tông vữa Phụ gia có thể có dạng bột khô hoặc

dang long Phụ thuộc vào yêu cầu sử dụng của vật liệu mà dùng các phụ gia thích hợp như.

+ Phụ gia khoáng hoạt tinh nâng cao độ chặt, ổn định trong nước và

muối cho bê tông và vữa, giảm được lượng xỉ măng

+ Phụ gia hoạt tính bề mặt có mục đích giảm lượng xi mang, chống

thắm, tăng độ chặt, độ chịu băng giá, giảm lượng nước, đễ đỏ và dé vận

chuyển Trong một số trường hợp có tác dụng làm tăng độ bền của bê

tông và vữa.

+ Phụ gia chịu axit, chịu kiềm

+ — Phụ gia chịu nhiệt

+ Phụ gia tạo bot.

* Phy gia điều chinh thời gian đóng rắn : loại phụ gia đóng rắn nhanh vaphụ gia làm chậm đóng rắn

+ Phy gia tăng tính chống thấm.

+ Phụ gia tăng cường kha năng chịu bing giá

Hiện nay việc sử dụng phụ gia polyme đã trở nên thông dụng Phụ gia

polyme có tác dụng tăng khả năng chống thắm, chịu băng giá, chịu ăn mòn,

tăng khả năng va chạm, chịu rung động, tăng độ bén chịu kéo và nén, tăng

tính đẻo, giảm nước.

Hiện nay trên thị trường trong nước có khá nhiễu loại phụ gia có thể đáp

ứng được phần lớn các yêu cầu cải thiện tinh năng cho vữa và bé tông như

phụ gia của các hãng sika, MBT, FOSROC, shell, Henkel

2.2.6 Vật liệu trên cơ sở polyme.

Vat liệu polyme được sir dụng dưới hai dang:

~ Polyme để cải thiện vật liệu trên cơ sở xi măng

- Nhựa rắn nhiệt hoạt tính chủ yếu là epoxy, polyeste không no và

acrylic không no.

2.2.6.1 Polyme dùng dé cải thiện vật liệu trên cơ sở xi mang

Polyme được dùng như các phụ gia cho vữa và bê tông nhằm cải thiệntinh năng sử dụng của chúng Với những loại vữa nay chỉ can day 12 ~ 15 mm.cling đủ để bảo vệ cốt thép

Polyme latex có tác dung :

+ Giảm nước, déo hoá dễ thi công, giảm co ngót

+ Tăng độ dính giữa vữa và bê tông kết cấu cũ

+ Tang độ chống thấm, giảm cacbonat hoá, tăng khả năng chịu ăn mòn

hoá chất, dầu mỡ

+ Tang cường độ chịu kéo và uống cho vữa và bê tông

+ Một phan nao giúp cho việc bảo dưỡng

Ding làm phụ gia có các loại polyvinyl acetat (PVAc), styren butadien (SRR), polyvinyliden diclorit (PVDC), acrylic và acrylic biến tính.

Latex PVDC không dùng kết iu bê tông cốt thép vì có khả năng clorit

tự do ở lại lâu dai trong bê tông, ăn mòn cốt thép.

Latex PVAc làm tăng độ dính, không ding trát bên ngoài hoặc trong,

điều kiện làm việc am ướt vi dé hư hong trong điều kiện am ướt có kiểm tính.Latex styren butadien (SRR), latex acrylic và acrylic biến tính được sử

dụng rộng rãi hơn cả Chúng được dùng làm phụ gia cho vữa bê tông, có độ