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 đã được thực hiện trong thời gian ngắn với sự nỗ lực của bản thân, tác giả đã hoàn thành với đề tài: “Nghiên cứu mối quan hệ giữa biện pháp thi công và quá trình biến đổi nhiệt trong bê tông khối lớn”. Trong quá trình thực hiện, tác giả nhận được sự giúp đỡ tận tình của Phòng đào tạo Đại học và Sau đại học, khoa Công trình – Tr ường Đại học Thủy lợi cùng các thầy cô giáo, đồng nghiệp và gia đình. Tác giả xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè, người thân và các đồng nghiệp luôn động viên và chia sẻ những khó khăn, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập và hoàn thành luận văn này. Đặc biệt, tác giả chân thành cảm ơn sâu sắc đến PGS. TS. Nguyễn Trọng Tư đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tậ n tình tác giả trong quá trình thực hiện luận văn. Với hiểu biết và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên nội dung của luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của thầy cô giáo, các độc giả quan tâm và đồng nghiệp. Hà Nội, tháng 11 năm 2012 Tác giả Vũ Đình Thắng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Kết quả nêu trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kì công trình nghiên cứu nào khác. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Tác giả Vũ Đình Thắng MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÁC BIỆN PHÁP THI CÔNG BÊ TÔNG KHỐI LỚN VÀ QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI NHIỆT TRONG BÊ TÔNG 3 1.1. Tổng quan về các công trình thi công bê tông khối lớn trong và ngoài nước. 3 1.1.1. Khái niệm bê tông khối lớn 3 1.1.2. Tình hình xây dựng đập bê tông trọng lực trên thế giới. 6 1.1.3. Tình hình xây dựng đập bê tông ở Việt Nam 8 1.2. Giới thiệu các biện pháp thi công bê tông khối lớn trong và ngoài nước 11 1.2.1. Các biện pháp thi công bê tông khối lớn trên thế giới 11 1.2.1.1. Giai đoạ n 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 nay. 14 1.2.2. Các biện pháp thi công bê tông khối lớn tại 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 nay. 22 1.3. Quá trình biến đổi nhiệt trong bê tông. 26 1.4. Kết luận chương 1 27 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA BIỆN PHÁP THI CÔNG VÀ QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI NHI ỆT TRONG BÊ TÔNG KHỐI LỚN 28 2.1. Đặc điểm các phương pháp phân chia khoảnh đổ và 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 đều 29 2.2. Nghiên cứu diễn biến nhiệt trong bê tông 30 2.2.1. Diễn biến nhiệt của bê tông khối lớn trong quá trình thi công. 30 2.2.1.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến diễn biến nhiệt của bê tông khối lớn. 30 2.2.1.2. Nhiệt thủy hóa của xi măng. 30 2.2.1.3. Diễn biến nhiệt độ của bê tông 31 2.2.2. Lựa chọn kích thước khoảnh đổ 34 2.3. Mối quan hệ giữa biện pháp thi công và quá trình biến đổi nhiệt trong bê tông khối lớ n. 35 2.3.1. Hình thức phân khoảnh kiểu trụ 37 2.3.2. Hình thức phân khoảnh kiểu lên đều 39 2.3.3. Hình thức phân khoảnh kiểu xây gạch 41 2.4. Kết luận chương 2 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 quá 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 h ợp lý cho đập dâng Tân Mỹ - Dự án thủy lợi Tân Mỹ 50 3.2.1. Thông số kỹ thuật công trình. 50 3.2.2. Khí tượng thủy văn 52 3.2.3. Các hạng mục kết cấu công trình chính. 55 3.2.4. Tiến độ thực hiện dự án 58 3.2.5. Các vật tư, vật liệu sử dụng và các 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 toán nhiệt độ trong quá trình thi công bê tông: 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 các thành phần của 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 và bảo dưỡng bê tông 78 3.3. Kết luận chương 3 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 trên toàn thế giới (1900-2000) 7 Hình 1.2: Ảnh Đập bê tông Krasnoiarxki 15 Hình 1.3: Đập Miel 1 được xây dựng ở 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 Lòng Sông - Bình Thuận 19 Hình 1.11: Toàn cảnh đập Định Bình 19 Hình 2.1: Phương pháp phân khoảnh đổ 30 Hình 2.2: Quá trình biến đổi nhiệt trong bê tông khối lớn 31 Hình 2.3: Lượng nhiệt thủy hóa tích lũy của bê tông 32 Hình 2.4: Mặt bằng phân khối đổ 36 Hình 2.5: Quan hệ đặc điểm hình dạng khoảnh và chiều cao khoảnh đổ 40 Hình 3.1: Ảnh hưởng của nhiệt hydrat hóa đến chất lượng công trình 45 Hình 3.2: Ứng suất nhiệt phát sinh trong khối đổ bê tông 46 Hình 3.3: Biến hình do nhiệt độ và ứng suất do nền kiềm chế của khối bê tông mới đổ 48 Hình 3.4: Kết quả thí nghiệm quang đàn hồi v ề sự kiềm chế của nền 49 Hình 3.5: Cắt ngang và cắt dọc khối bê tông tính toán 63 Hình 3.6: Chia block và lưới phần tử khối đập 64 Hình 3.7: Bản đồ phân bố nhiệt độ trong đập dâng tại thời điểm 1.000giờ 65 Hình 3.8: Bản đồ phân bố nhiệt độ trong đập dâng tại thời điểm 2000 giờ 65 Hình 3.9: Bản đồ phân bố nhiệt độ trong đập dâng tại thời điểm 3.000giờ 66 Hình 3.10: Bản đồ phân bố nhiệt độ trong đập dâng tại thời điểm 5.000giờ 66 Hình 3.11: Bản đồ phân bố nhiệt độ trong đập dâng tại thời điểm 11.000giờ 67 Hình 3.12: Bản đồ phân bố nhiệt độ trong đập dâng tại thời điểm 18.000giờ 67 Hình 3.13: Bản đồ phân bố nhiệt độ trong đập dâng tại thời điểm 25.000giờ 68 Hình 3.14: Bản đồ phân bố nhiệt độ trong đập dâng tại thời điểm 50.000giờ 68 Hình 3.15: Đồ thị phân bố nhiệt độ trong thân đập dâng 69 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thống kê số lượng đập của các châu lục 6 Bảng 1.2: Một số đập bê tông lớn được xây dựng ở Việt Nam 8 Bảng 1.3: Danh sách các đập bê tông đầm lăn ở Việt Nam đến năm 2013 10 Bảng 1.4: Những đập bê tông lớn được xây dựng ở Việt Nam trước 1945 21 Bảng 2.1: Nhiệt thủy hóa của các loại xi măng 31 Bảng 2.2: Hệ số phát nhiệt (m) của xi m ăng 32 Bảng 2.3: Kích thước khoảnh đổ trung bình ở một số công trình đã thi công 35 Bảng 3.1: Hệ số ảnh hưởng kiềm chế của nền R 49 Bảng 3.2: Các thông số kỹ thuật chủ yếu của công trình 51 Bảng 3.3: Mạng lưới các trạm khí tượng và trạm đo mưa 53 Bảng 3.4: Mạng lưới trạm thủy văn 53 Bảng 3.5: Phân phối số giờ nắng trong năm 54 Bảng 3.6: Các đặc tr ưng nhiệt độ không khí 54 Bảng 3.7: Phân phối các đặc trưng độ ẩm tương đối 54 Bảng 3.8: Vận tốc gió trung bình trạm Phan Rang và Nha Hố 54 Bảng 3.9: Kết quả tính toán tần suất gió lớn nhất thiết kế (đơn vị: m/s) 54 Bảng 3.10: Phân phối lượng bốc hơi trong năm 55 Bảng 3.11: Phân phối tổn thất bốc hơi DZ trong năm 55 Bảng 3.12: Lượng mưa ngày lớn nhất các trạm (mm) 55 Bảng 3.13: Các số liệu đầu vào sử dụng trong tính toán 62 1 MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Đầu thế kỷ 20, đối với vấn đề quá trình thay đổi nhiệt trong thân đập bê tông và hậu quả của nó người ta chưa biết nhiều, vì thế trong thiết kế và thi công thiếu sự chú ý cần thiết. Sau đó trong thực tế phát hiện trong thân đập xuất hiện nhiều khe nứt có tính chất không giống nhau, đã làm rõ ứng suất nhiệt là nguyên nhân chủ yếu làm xuấ t hiện khe nứt ở đập bê tông thể tích lớn, từ đó mới bắt đầu đi sâu nghiên cứu vấn đề thay đổi nhiệt độ, vấn đề ứng suất nhiệt và biện pháp thi công nhằm khống chế nhiệt. Thực tế đã thu được rất nhiều thành tựu. Trước mắt trong thiết kế bất kỳ một công trình bê tông khối lớn nào đều đặt vấn đề biệ n pháp thi công nhằm khống chế nhiệt là một trong những nội dung quan trọng. Đề tài nghiên cứu quan hệ giữa biện pháp thi công và quá trình biến đổi nhiệt trong bê tông khối lớn từ đó đề ra biện pháp thi công bê tông khối lớn một cách hiệu quả và kinh tế nhất. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu biện pháp thi công bê tông khối lớn, quá trình biến đổi nhiệt trong bê tông 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 các tài liệu về thiết kế, các tiêu chuẩn thiết kế, điều kiện kỹ thuật trong nước và trên thế giới cho công tác thi công và quá trình biến đổi nhiệt trong bê tông khối lớn. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu các tài liệu thiết kế, thi công các công trình bê tông khối lớn điển hình. Phân tích tổng hợp các bi ện pháp thi công. 2 Phân tích quá trình biến đổi nhiệt trong bê tông khối lớn. Nghiên cứu mối quan hệ giữa biện pháp thi công và quá trình biến đổi nhiệt trong bê tông khối lớn. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Thiết lập mối quan hệ giữa biện pháp thi công và diễn biến nhiệt trong 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. [...]... công trình ảnh hưởng lớn đến chất lượng công trình làm cho công trình không đảm bảo yêu cầu về mặt kỹ thuật Nghiên cứu mối quan hệ giữa biện pháp thi công và quá trình biến đổi nhiệt trong bê tông khối lớn, từ đó đề ra biện pháp thi công hợp lý nhằm khống chế nhiệt trong bê tông là một phần quan trọng trong bất kỳ một công trình nào trước khi được đưa ra thi công 28 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ... TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÁC BIỆN PHÁP THI CÔNG BÊ TÔNG KHỐI LỚN VÀ QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI NHIỆT TRONG BÊ TÔNG 1.1 Tổng quan về các công trình thi công bê tông khối lớn trong và ngoài nước 1.1.1 Khái niệm bê tông khối lớn Theo tiêu chuẩn Mỹ (ACI 116R-90), bê tông khối lớn được định nghĩa là một thể tích bê tông có kích thước đủ lớn, yêu cầu phải có biện pháp để đối phó với sự phát nhiệt do xi măng thủy hóa và. .. trị nhiệt độ bình quân trong lỗ, nên chưa thật chính xác tại từng vị trí 1.3 Quá trình biến đổi nhiệt trong bê tông Khi xây dựng các đập bê tông trọng lực, khối lượng bê tông lớn tồn tại một vấn đề lớn là sự biến thi n nhiệt độ trong quá trình thi công sinh ra biến thi n ứng suất tạo ra những vết nứt vì nhiệt trong bê tông Quá trình thay đổi nhiệt trong khối bê tông diễn ra khá phức tạp Trong quá trình. .. Các biện pháp thi công bê tông khối lớn tại Việt Nam Ở nước ta việc nghiên cứu diễn biến nhiệt độ, ứng suất nhiệt và thi t lập quy trình công nghệ thi công đập bê tông trọng lực còn mới mẻ Hiện nay chúng ta đã có tiêu chuẩn thi t kết 14TCN 56-88 Thi t kế đập bê tông và bê tông cốt thép”, tiêu chuẩn thi t kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công TCVN 4116:1995 và TCVN 4453: 1995 - Kết cấu bê tông. .. Việc tiếp tục nghiên cứu về quá trình biến đổi nhiệt trong thi công bê tông và bê tông khối lớn là cần thi t nhằm giảm thi u các ảnh hưởng xấu do biến đổi nhiệt gây ra 1.4 Kết luận chương 1 Như vậy việc thi công bê tông và xây dựng đập bê tông trọng lực đã có bề dày lịch sử phát triển lâu dài Thi t kế và thi công ngày càng được hoàn thi n hơn, số lượng đập cao và quy mô lớn ngày càng nhiều và chiếm ưu... HỆ GIỮA BIỆN PHÁP THI CÔNG VÀ QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI NHIỆT TRONG BÊ TÔNG KHỐI LỚN 2.1 Đặc điểm các phương pháp phân chia khoảnh đổ và điều kiện thi công bê tông khối lớn 2.1.1 Cơ sở phân chia khoảnh đổ Công trình đập bê tông trọng lực có một số đặc điểm nổi bật so với các công trình bê tông khối lớn khác Đó là đập dài từ hàng trăm đến hàng nghìn mét, cao từ hàng chục đến hàng trăm mét; khối lượng bê tông. .. chiếm ưu thế Cùng với quá trình phát triển này thì các biện pháp thi công tối ưu nhất cả về kinh tế và kỹ thuật ngày càng được chú ý và nghiên cứu nhiều hơn Một yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng công trình đó là biện pháp khống chế nhiệt cho các công trình thi công bê tông khối lớn Nhiệt trong bê tông là nguyên nhân chủ yếu làm xuất hiện khe nứt ở đập bê tông khối lớn, những khe nứt này... trình bê tông đông cứng, sự thủy hóa của xi 27 măng đã sinh ra lượng nhiệt rất lớn làm cho nhiệt độ trong khối đổ bê tông tăng cao Mặt khác, do bê tông có tính chất dẫn nhiệt kém, nhất là các khối bê tông lớn đã dẫn đến nhiệt lượng sinh ra tập trung vào bên trong khối bê tông, làm tăng nhiệt độ của khối bê tông, trong thời gian ngắn nhiệt độ có thể tăng tới 30÷500C Sự chênh lệch nhiệt độ bên trong khối. .. trình công nghệ thi công riêng Một số biện pháp kỹ thuật nhằm giảm khả năng phát nhiệt của bê tông, hạn chế vết nứt vì nhiệt trong quá trình thi công đập bê tông đã được chỉ dẫn áp dụng Quá trình nghiên cứu và phát triển công nghệ thi công đập bê tông trọng lực ở Việt Nam có thể chia thành 3 giai đoạn như sau: 1.2.2.1 Giai đoạn trước 1945 Việc đầu tư xây dựng các công trình đập bê tông trọng lực lớn. .. * Đặc tính đập bê tông khối lớn: Đặc tính đập bê tông khối lớn là tích chất nhiệt Phản ứng của xi măng với nước là phản ứng phát nhiệt Trong bê tông khối lớn nhiệt không phân tán được 4 nhanh nên nhiệt độ trong bê tông có thể tăng lên rất nhiều, từ đó có thể phát sinh ứng suất kéo lớn do sự biến đổi thể tích kết hợp với sự tăng và giảm nhiệt độ trong khối bê tông Cần phải có các biện pháp giải quyết . tích quá trình biến đổi nhiệt trong bê tông khối lớn. Nghiên cứu mối quan hệ giữa biện pháp thi công và quá trình biến đổi nhiệt trong bê tông khối lớn. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Thi t lập mối quan hệ. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÁC BIỆN PHÁP THI CÔNG BÊ TÔNG KHỐI LỚN VÀ QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI NHIỆT TRONG BÊ TÔNG 1.1. Tổng quan về các công trình thi công bê tông khối lớn trong và ngoài nước THI CÔNG BÊ TÔNG KHỐI LỚN VÀ QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI NHIỆT TRONG BÊ TÔNG 3 1.1. Tổng quan về các công trình thi công bê tông khối lớn trong và ngoài nước. 3 1.1.1. Khái niệm bê tông khối lớn 3 1.1.2.