công nghệ thi công bê tông đầm lăn RCC

Sưu tầm các tài liệu, các giáo trình, bài giảng về ngành công trỉnh thủy lợi, thủy điện, xây dựng, giao thông. Các bài giảng này theo tiêu chuẩn hiện hành mới nhất. Các công nghệ về xây dựng giao thông, thủy lợi, thủy điện, xây dựng dân dụng, công nghiệp

CÔNG NGHỆ THI CÔNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

Quy trình công nghệ thi công RCC tương tự như thi công bê tông thường, chỉ khác

là độ sụt Sn=0, không dùng bằng đầm dùi, vận chuyển vữa bằng nhiều phương tiện vận chuyển khác nhau chủ yếu dùng phương tiện vận chuyển như thi công đập đất đá, dùng máy cắt khe Đập RCC thi công theo quy trình công nghệ như sơ đồ ở hình 1.4:

Hình 1.4: Sơ đồ công nghệ thi công RCC

1 Trạm trộn và thiết bị sản xuất vữa RCC

a/ Máy trộn:

Thực tiễn chứng minh, trộn RCC có thể sử dụng máy trộn tuần hoàn kiểu cưỡng bức, máy trộn tuần hoàn rơi tự do, máy trộn gáo và tốt nhất dùng máy trộn liên tục mới đảm bảo tốt cường độ thi công lớn, nhanh của thi công RCC [5] Theo kinh nghiệm sử dụng của nhiều công trình, nếu dùng máy trộn để trộn RCC cần chú ý các vấn đề sau: (a1) Trình tự phối liệu: Khi trộn bê tông thì trình tự đổ các loại vật liệu vào máy có ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của hỗn hợp RCC So sánh trình tự phối liệu của bê tông thường và RCC như sau [17]:

Bảng 1.6: Tình tự nạp vật liệu vào máy trộn [17]

- Thứ 1: đổ nước, chất phụ gia, cát vào

máy tiến hành trộn ướt

- Thứ 2: Đổ keo dính vào trộn đều gọi là

bao cát

- Thứ 3: đổ đá để trộn bao đá cho đến

khi đều

- Thứ 1: đổ nước, phụ gia, cốt liệu thô vào cho máy quay vài phút

- Thứ 2: đổ xi măng + tro bay và cát vào

Sự khác nhau của trình tự nạp vật liệu là do trong RCC sử dụng tro bay và cát đá nhân tạo nên thường nảy sinh một số vấn đề mới như:

- RCC trộn nhiều chất độn thay thế nên nếu trộn bao cát trước thì cánh máy trộn sẽ dính nhiều vữa cát

- Vữa cát có hàm lượng nước ít khó mà phủ dính hết lên bề mặt cốt liệu thô Bề mặt cốt liệu nhân tạo mà xù xì thì càng tăng thêm độ phức tạp cho việc vữa cát phủ lên

bề mặt cốt liệu

Vì vậy mà trình tự đổ vật liệu vào máy trộn của RCC không thể áp dụng như bê tông thường được, nhưng vì các loại máy trộn sử dụng ở các công trình khác nhau, nguyên vật liệu và tỷ lệ phối liệu cũng khác nhau, do vậy không thể dưa ra một thứ tự thống nhất cách đổ Tóm lại, tuỳ theo từng loại máy trộn mà công trường sử dụng cụ thể của RCC, qua thí nghiệm để xác định trình tự phối liệu một cách hợp lý

(a2) Dung lượng trộn: Khi trộn bê tông thường, nguyên liệu rời rạc, trộn với nước xong thì thể tích giảm đi, trong khi trộn có đủ không gian rơi để trộn hỗn hợp đầy đủ từ đó được trộn đều Khi trộn RCC, do dùng ít nước, sự biến đổi thể tích trước và sau khi đổ

nước không khác nhau nhiều, không gian rơi giảm đi làm cho RCC không đạt đến hỗn hợp đầy đủ Vì vậy phải giảm bớt dung tích trộn để RCC đạt chất lượng tốt hơn

Ví dụ: máy trộn dùng ở đập Khanh Khẩu, nếu trộn bê tông thường là 1m3, nếu cũng trộn 1m3 RCC thì trộn không đều, sống nhiều, một phần cốt liệu thô thậm chí chưa

có dính vữa cát, cốt liệu thô bị phân ly nghiêm trọng Lượng trộn giảm xuống 0,8m3 thì trộn đều hơn, cốt liệu ít phân ly hơn Ở các đập De Mist Krael và Zaaihock - Nam Phi dung lượng trộn giảm đi tới 1/3 định mức Máy trộn ở đập liễu khê là 6,8m3, phối liệu đổ vào chỉ còn 5-6m3 [17]

Mặt khác, còn một nguyên nhân khác là mở rộng miệng thùng máy để thuận lợi đổ vữa bê tông ra được nhanh vì thế cũng làm dung tích thùng trộn giảm đi

(a3) Thời gian trộn: Thời gian trộn tuỳ thuộc vào loại máy trộn và vữa bê tông qua thử nghiệm để chọn Có một số máy trộn RCC thì kéo dài thời gian hơn so với trộn bê tông thường Có những công trình dùng máy trộn thì thời gian trộn RCC và bê tông thường chênh nhau không đáng kể Nói chung thời gian trộn RCC lớn hơn khoảng 1,5 lần thời gian trộn vữa bê tông truyền thống [5]

Bảng 1.7: Thời gian trộn vữa của một số loại máy trộn [14]:

Tên công trình Loại máy

trộn

Thời gian trộn bê tông thường (s)

Thời gian trộn RCC (s)

Nơi chế tạo

Công trình Thủy

khẩu

Kiểu cưỡng bức (2*4.5)

Đảo địa xuyên

-Nhật

Kiểu cưỡng bức (2*1.5)

Aiơkxi - Mỹ Kiểu cưỡng

bức (2*4.5)

Cách Hà Nham Kiểu tự do

(4*3)

135 150 Xưởng thuỷ công

Trịnh Châu Tam Hiệp kỳ 1 Kiểu tự do

(4*3)

135 150 Xưởng thuỷ công

Trịnh Châu Tam Hiệp kỳ 2 Kiểu tự do

(4*3)

135 150 Xưởng thuỷ công

Trịnh Châu (a4) Vấn đề bám dính: Khi trộn RCC, có một số máy trộn có vấn đề dính vữa cát vào cánh máy trộn làm cho chất lượng vữa bê tông thay đổi Ví dụ, ở đập Khanh Khẩu cứ

trộn xong 20 mẻ lại rửa máy trộn 1 lần vì vậy làm giảm hiệu suất công tác[17] Thứ tự đổ vật liệu vào hợp lý cũng sẽ làm giảm bớt hiện tượng bám dính

(a5) Vấn đề phân ly: Chiều cao đổ, cấu tạo máng cũng ảnh hưởng đến sự phân ly của cốt liệu khi xả vữa Thường phải cải tiến máng tạo thành các ngăn, tầng để cốt liệu giảm phân ly

b/ Các thùng chứa và xi lô:

Thùng chứa và xilô phải là loại có kích cỡ rộng, thi công được nhiều loại vật liệu Các thùng có kích cỡ đủ để đảm bảo dùng cốt liệu đồng dạng chảy ở tốc độ liên tục Cốt liệu nạp vào các thùng chứa được thực hiện bằng thiết bị nạp hoặc băng tải lấy từ các đống vật liệu

Độ chính xác của thiết bị điều khiển thiết bị nạp nguyên liệu theo trọng lượng phải đảm bảo độ chính xác qui định và phải được kiểm tra thường xuyên

c/ Thiết bị nạp nước cho máy trộn:

Các van điều khiển nước cho máy trộn phải có khả năng điều chỉnh từ từ khi đang trong quá trình trộn để bù vào hàm lượng độ ẩm thay đổi trong cốt liệu Các van này phải được điều khiển tự động để chúng có thể đóng lại nếu xi măng, phụ gia khoáng hoặc cốt liệu ngừng nạp vào máy trộn ở mức yêu cầu

2 Thiết bị để vận chuyển hỗn hợp vữa RCC:

Cũng như bê tông thường, RCC phải được chuyển từ trạm trộn tới khoảnh đổ càng nhanh càng tốt, cần đảm bảo tránh sự ảnh hưởng của môi trường như mưa, nắng, nhiệt độ RCC là loại bê tông siêu khô cứng, phạm vi tuyển chọn phương tiện vận chuyển cũng rộng hơn so với bê tông thường Một số công trình đắp đập RCC đã sử dụng các máy xúc, máy ủi, cần cẩu và máy nâng phía trước có gầu chứa nhưng do tốc độ thi công RCC rất nhanh, những công cụ này không đáp ứng được cường độ vận chuyển Máy xúc, máy ủi và máy nâng phía trước còn bị hạn chế bởi khoảng cách vận chuyển mà chỉ phù hợp với công việc vận chuyển đường ngắn

Do cường độ vận chuyển lớn mà máy băng tải và xe ben trở thành phương tiện vận chuyển phổ biến nhất Kết hợp với ống chảy chân không, máng, cần cẩu dùng ở các địa hình dốc

a/ Băng tải:

Băng tải phải đáp ứng các yêu cầu về cường độ đắp đập và không làm phân tầng vật liệu Băng tải dễ đáp ứng yêu cầu thi công cường độ cao của RCC tuy nhiên cần che đậy, băng tải đi trong hành lang kín Toàn bộ băng tải phải được bảo vệ liên tục để tránh RCC bị khô do gió và ánh nắng mặt trời hoặc bị ẩm ướt do gặp mưa Xét về chiều rộng

và tính cơ động thì băng tải có tác dụng kém hơn ô tô Nhưng ở đập Upperstill water và Elk Creck đã dùng băng chuyền và lập kỷ lục về cường độ vận chuyển là 7950m3/ngày và 9474m3/ngày[17]

b/ Máng trượt và các đường ống chân không:

Các loại máng hoặc đường ống kín nghiêng cũng được sử dụng để vận chuyển vữa RCC theo phương ngang và đứng

Ở công trình Ngọc Xuyên -Nhật đã sử dụng kiểu vận chuyển máng trượt dạng đường dốc như hình… Bê tông từ trạm trộn đổ vào thùng chứa trên đỉnh dốc, thùng đi theo đường dốc xuống tới mặt bãi ở 2 đường dốc song song có 2 thùng chứa do dây cáp nối chặy ngược chiều nhau Thời gian vận chuyển này rất ngắn, tuy nhiên chi phí tương đối cao, nhưng ở đập này sử dụng lại rất kinh tế vì đập này sử dụng đến 2 triệu m3 bê tông [17]

Hình 1.5: Máng trượt dốc đập Ngọc Xuyên

1 Nhà trộn

2 Xe vận chuyển

3 Phòng máy

4 Tời cuốn

5 Xe tự đổ

6 Xe có phễu

7 Đường ray

8 Phễu rót

9 Xe ben

Việc sử dụng ống trượt chân không dốc ở những vùng sông hẹp đã mở ra một viễn cảnh vô cùng rộng lớn Kết cấu của ống chân không nghiêng chảy vào bãi chủ yếu gồm 3

bộ phận: phễu lấy vữa, ống chảy chân không và kết cấu giá đỡ Kết cấu của phễu thường bằng thép, cửa hình cong do xi lanh điều khiển quay về phía ống chảy để cung cấp vữa

Mặt cắt của ống chảy chân không chia làm 2 bộ phận, phần dưới làm bằng thép tấm chịu mòn, phía trên làm bằng bố cao su vừa chịu mòn vừa mềm dẻo Để thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt và tháo dỡ (thâp đập tăng lên thì ống càng ngắn đi), thì ống phải chia thành nhiều khúc, các khúc nối với nhau bằng mặt bích bắt bu lông

Độ kín của ống chảy chân không nghiêng là nhân tố quan trọng trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu quả vận hành, khi thiết kế và thi công phải được coi trọng ở các chỗ như chu vi cửa cong phễu rót, và giữa các mặt mặt bích nối ghép lót gioăng bịt kín

Hình 1.6 là hình bố trí ống trượt chân không tại đập Vinh Địa - Quảng Tây Đập Vinh Địa là đập bê tông đầm lăn trọng lực có cao trình 409m, lòng sông hẹp, độ dốc bên

bờ hữu là 1:0,8 Phân xưởng trộn ở độ cao 430m bên đầu bờ phải Lúc mới đầu dùng xe ben chuyển đổ bê tông Từ cao trình 376m trở đi thì dùng ống trượt chân không, ống bố trí tại đầu phải của đập, phía hạ lưu cách trục đập 3m Miệng trên của phễu rót cao 409,6m ống trượt chân không nằm song song với đường trục đập có chiều dài 38m, độ lệch chiều cao thẳng đứng là 33m Dùng xe tải 16 tấn chở bê tông từ nhà trộn đến phễu rót, qua ống trượt tới mặt đập rồi do máy xúc san nền Đã thực hiện chở hơn 30.000 m3

RCC và hơn 3000 m3 bê tông thường bằng ống trượt chân không dốc, không bị phân ly hoặc ùn tắc Mỗi phút chuyển tải được 6 m3 bê tông đã có hiệu ích tốt Bảng 1.8 so sánh đặc điểm của phương pháp vận chuyển ống trượt chân không với phương pháp vận chuyển bằng xe tải

Bố trí ống chảy chân không đập Vĩnh Địa

Chi tiết ống trượt chân không

Hình 1.6: Bố trí vận chuyển vữa bằng ống chân không đập Vĩnh Địa

Bảng 1.8: So sánh phương pháp vận chuyển bằng ô tô và ống trượt chân không

Cách vào bãi Hạng mục

Xe tải trực tiếp vào bãi Dùng ống trượt chân

không dốc đưa vào bãi kết hợp ô tô tải rải RCC trên mặt đập

Chi phí sửa đường (vạn

NDT)

Phí vận chuyển, giá ống

(vạn NDT)

Chất lượng bê tông đầm

lăn

Đống vữa cao, phân ly ít phân ly, cản trở xe trực

tiếp vào bãi

Chất lượng mặt tầng Bùn dính bánh xe làm ô

nhiễm mặt tầng Cửa vào bãi thường bị vãi bê tông

Mặt tầng không có bê

tông vãi

Tốc độ thi công Cản trở thi công lớn, ảnh

hưởng tốc độ thi công

Thi công đơn giản, tốc

độ tăng rõ

c/ Ôtô vận chuyển:

Vữa RCC được chuyển đến các vị trí khoảnh đổ bằng xe ô tô tự đổ là các dụng cụ, phương tiện trung chuyển, chuyển tiếp rất phổ biến Để tránh làm bụi bẩn lên RCC, các

xe tải phải sạch và kín, đường vận chuyển được đổ các cốt liệu sạch, bố trí các điểm rửa sạch lốp của tất cả các loại xe đi vào khu vực mặt đập đang thi công và sử dụng các biện pháp khác nếu cần

Toàn bộ các phương tiện chuyên chở phải được vận hành theo cách tránh quay ở góc hẹp, ngừng đột ngột hoặc các quy trình thao tác khác mà làm hỏng lớp RCC trên mặt đập đã đầm trước đó Khi sử dụng xe ô tô vận chuyển thường lưu ý các vấn đề sau:

- Loại hình: Thường dùng xe ben loại đổ phía sau, sức chứa của thùng xe phải phối hợp chặt chẽ với máy trộn, mặt bãi và cường độ thi công Thùng xe dùng hình thức vểnh đuôi sau không nên dùng loại thùng phắng Tải trọng xe thường dùng: loại nhẹ gồm loại 10 tấn, 15 tấn và 20 tấn; loại lớn 32-45 tấn

- Bố trí đường đi: Bố trí đường đi tuỳ theo cao trình, từ trạm trộn đến mặt đập bố trí đường chính và nhiều đường nhánh, mỗi đường nhánh phụ trách độ cao từ 5-7m Mặt đường rộng tuỳ thuộc vào loại xe tải và mật độ xe Hình thức nối tiếp từ đường vào thân đập thường dùng các tấm bê tông đúc sẵn Có nhiều hình thức nối đường với thân đập, tại đập Long Môn Than nối bằng cầu Belei, là một đoạn cầu dài 45m, một đầu cầu nối với mặt đường, còn đầu kia nối với mặt đập, mặt đạp cao dần thì đầu cầu cũng cao dần lên , biên độ dao động lớn nhất là 12m, hình thức này tránh được hiện tượng phải mở nhiều đường nhánh, xem hình vẽ 1.7 [17]

- Tình trạng lốp xe: Để tránh tình trạng xe ô tô làm bẩn mặt bãi thì phải rửa lốp xe, thiết bị rửa lốp xe có 2 loại:

+Thiết bị rửa tự động: Thiết bị này được đặt trên tuyến đường xe đi, khi di chuyển qua, dựa vào tải trọng của xe làm các thiết bị mở van nước bơm rửa sạch lốp xe.Loại này rửa rất sạch nhưng lại tốn nhiều nước

+ Bể rửa: Bố trí trên đường vào đập, chiều dài và chiều sâu của bể tuỳ thuộc vào loại xe Tại đập Khanh Khẩu dùng loại xe tải tự đổ 8 tấn thì bể có chiều dài 10m, chiều sâu 60cm Đáy bể rửa có cửa xả nước bẩn, khi xe tải chạy qua bể nước làm sạch lốp xe, dùng kiểu này tiết kiệm nước nhưng cũng hạn chế về hiệu quả làm sạch và có hiện tượng chất bẩn tích tụ ở đáy bể [17]

Hình 1.7: Cầu cơ động và đường vận chuyển ở đập Long Môn Than

(a)- Cầu cơ dộng; (b)- Đường vận chuyển

d/ Cầu trục hoặc xe cần cẩu:

Cần cẩu tháp, cần trục chân đế, cổng trục, cần cẩu tự hành bánh xích hoặc bánh lốp kết hợp với thùng đựng bê tông hoặc cần trục kết hợp gắn băng tải chuyên dụng đưa vữa RCC lên mặt đập có ưu điểm là giảm sự ô nhiễm cho mặt đập đang thi công

e/ Các thùng chứa tạm:

Các thùng chứa nhằm cho quá trình thi công có đủ khả năng chứa RCC để đảm bảo công tác trộn liên tục không dừng lại hoặc chậm lại trong khi sản xuất nếu như các phương tiện chuyên chở bị chậm Các thùng chứa phải được thiết kế có hai mái nghiêng bên và các lối xả ra để cho phép RCC chảy tự do mà không bị phân tầng hoặc nghẽn lại

3 Công tác đổ, san RCC:

Việc thi công RCC phải tiến hành liên tục đến mức có thể được trong quá trình thi công Một lớp đổ phải được tiến hành tốt tới đủ phạm vi của lớp đổ mà không bị gián

đoạn để hạn chế tới mức tối đa việc phải xử lý các khe thi công dọc theo chiều dòng chảy

Hỗn hợp RCC được đổ từ các xe tải đổ thành đống trên bề mặt lớp đắp, tổ chức việc đổ hỗn hợp RCC tại bề mặt lớp đắp sao cho việc san hỗn hợp đó phải ít nhất để tránh cho hỗn hợp RCC bị phân cỡ Mỗi chiều dầy của lớp đầm được rải dày 33cm (17cm+17cm); 50cm (18cm+18cm+18cm)…

Hình1.8: Máy rải cải tiến gắn thiết bị cán

1 Cáp giới hạn nghiêng

2 Dây cao su

3 Tấm chặn cạnh Việc san hỗn hợp RCC chỉ được tiến hành theo hướng dọc theo tim đập, tuyệt đối không san hỗn hợp RCC theo hướng vuông góc với tim đập (theo hướng dòng chảy)

Công tác san hỗn hợp RCC được thực hiện bằng máy ủi bánh xích với ben ủi điều khiển bằng thuỷ lực có khả năng điều chỉnh nhằm đảm bảo chiều dày lớp san Tất cả các loại máy san bánh lốp không được sử dụng để san hỗn hợp RCC và không được vận hành trên lớp RCC mới đầm Công tác san phải được thực hiện theo cách mà không gây ra độ phân tầng, phân cỡ trong hỗn hợp RCC

Công tác san cần giảm thiểu việc phân ly, qua các công trình cụ thể đã rút ra các kinh nghiệm:

- Chọn hướng san vuông góc với hướng xe ben đổ để hạn chế cốt liệu phân ly

- ủi từ bên cạnh đống vữa và chia làm 3-4 lần san là xong, hình

- Khi san lớp thứ 2, 3 chú ý đừng để bê tông ở đỉnh tầng trên ủi lên mặt dốc tầng dưới, hình

- Phải đảo phần cốt liệu tập trung cục bộ

- Khi xe san lùi thì phải nâng tấm gạt lên để tránh bật cốt liệu lên

(1)- Chính xác; (2)- Không chính xác (1)- Chính xác; (2)- Không chính xác

Hình 1.9: Gợi 1 số ý cách san ủi

4 Công tác đầm RCC:

Khi hỗn hợp RCC được rải trên lớp vữa liên kết, hỗn hợp RCC phải được đầm, việc đầm RCC được thực hiện bằng máy đầm lăn rung Số lần đầm được xác định trên cơ

sở đầm nén thí nghiệm hiện trường với loại đầm sử dụng Tần số rung và tốc độ máy đầm được điều chỉnh để tạo độ chặt RCC tối đa

Có rất nhiều loại đầm rung, trong thi công đầm lăn thường dùng kiểu đầm lăn tự hành gồm các loại sau: [17]

(a) Đầm rung có bánh xe kéo: Được tạo thành bởi một bánh xe kéo và một mặt phẳng nhẵn Thuộc loại này có đầm rung YZ-10P và YZJ-10P của nhà máy cơ khí xây dựng Lạc Dương và đầm rung CA51 của công ty DYNAPAC - Thụy Điển Hai máy của nhà máy Lạc Dương có tính năng tương tự, YZ-10P có biên độ rung lớn hơn cho nên năng lượng rung lớn hơn một ít

(b) Đầm rung có 2 bánh nối tiếp: Hai bánh trơn nhẵn ở trước và sau, 1 bánh rung, còn bánh kia dùng để kéo, loại máy mới nhất có kết cấu là cả 2 bánh đều là bánh kéo lại đều

là bánh rung Ví dụ các máy BW201 của công ty BOMAG - Đức và DA-50 của công ty Ingerso - Lran - Irlan Máy BW201 có tần số rung cao (45Hz), năng lượng rung chặt lớn,

có thể đầm chặt bê tông dày 70cm

(c) Đầm rung có bánh song song: 4 bánh nhẵn rung được lắp trên giá máy vừa là để rung vừa là để kéo Khối lệch tâm ở 2 cặp bánh trước và sau lệch pha nhau 1800, để chúng sinh

ra rung, ở bất kỳ thời điểm nào cũng có một cặp ống lăn tiếp mặt đất để truyền lực rung vuông góc xuống, cồn phần lực nằm ngang của 2 khối lệch tâm thì triệt tiêu nhau Cho nên máy đầm rung đi lại ổn định, nâng cao chất lượng đầm Các máy 200 và BW-200E của Đức đều thuộc loại này Máy BW-200 được dùng nhiều trong các công trình đầm lăn trong và ngoài nước Nó có các tham số cơ học tốt và có năng lượng đầm rung chặt lớn

(d) Đầm rung loại nhẹ: Thường là loại giữ bằng tay Máy đầm rung 2 bánh chủ yếu dùng

ở những chỗ như các góc cạnh móng đá và tấm ván khuôn, những vị trí mà máy đầm lớn không đầm tới được, ví dụ loại BW-75S

5 Máy xử lý mặt nền đá và mặt bê tông cũ:

- Trước khi đổ bê tông thì mặt nền phải được dọn sạch sẽ, bóc bỏ đá long rời, máy nén khí cung cấp khí để thổi bụi; máy bơm nước cao áp xói rửa sạch sẽ và máy nén khí thổi khô mặt móng