Nghiên cứu sự phát triển của ứng suất nhiệt trong bê tông áp dụng tính toán cho công trình bản mòng tỉnh sơn la

LỜI CẢM ƠN Luận văn “Nghiên cứu phát triển ứng suất nhiệt bê tông áp dụng tính toán cho công trình Bản Mòng tỉnh Sơn La” hoàn thành với giúp đỡ nhiệt tình Phòng đào tạo đại học sau đại học, Khoa công trình thầy cô giáo Trường Đại học Thuỷ Lợi Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS.Nguyễn Cảnh Thái tận tình hướng dẫn, dìu dắt tác giả hoàn thành luận văn này, xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Khoa Công trình, Phòng Đào tạo đại học Sau đại học Trường đại học Thuỷ Lợi, đồng nghiệp cung cấp tài liệu số liệu cho luận văn Tác giả có kết hôm nhờ bảo ân cần thầy cô giáo, giúp đỡ, động viên quan, gia đình bạn bè đồng nghiệp năm qua Một lần tác giả xin ghi nhớ tất đóng góp to lớn Do trình độ có hạn thời gian nghiên cứu ngắn, nên luận văn tránh tồn tại, hạn chế, tác giả mong nhận bảo đóng góp Quý thầy cô giáo bạn đồng nghiệp Tác giả mong muốn vấn đề tồn tác giả nghiên cứu sâu để góp phần đưa kiến thức khoa học vào phục vụ sản xuất Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Tác giả Phùng Thị Thu Quyên BẢN CAM ĐOAN Kính gửi: Ban Giám hiệu trường Đại học Thủy Lợi Khoa Công Trình Phòng Đào tạo ĐH&SĐH Tên là: Phùng Thị Thu Quyên Học viên cao học lớp: 20C11, chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy, Trường Đại học Thủy Lợi Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu phát triển ứng suất nhiệt bê tông áp dụng tính toán cho công trình Bản Mòng tỉnh Sơn La” công trình nghiên cứu riêng Các số liệu trích dẫn trung thực Các kết nghiên cứu luận văn chưa người công bố công trình khác Nếu điều cam kết có điểm không đúng, xin chịu hoàn toàn trách nhiệm cam kết chịu hình thức kỷ luật nhà trường Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Tác giả cam kết Phùng Thị Thu Quyên MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU LỜI CẢM ƠN i BẢN CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH VẼ .xiii DANH MỤC BẢNG xvi MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài Mục đích đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu .2 Phương pháp nghiên cứu .3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ ỨNG SUẤT NHIỆT TRONG BÊ TÔNG .4 1.1 Tổng quan bê tông .4 1.1.1 Bê tông khối lớn .4 1.1.2 Nhiệt độ cực đại bê tông độ chênh lệch nhiệt độ .4 1.1.3 Vật liệu dùng để chế tạo bê tông khối lớn 1.1.3.1 Xi măng: .5 Xi măng bê tông khối lớn (đập trọng lực) nên dùng xi măng tỏa nhiệt để đảm bảo tính ổn định bê tông khối lớn, lưu ý chọn dùng vật liệu thích hợp Theo [5] xi măng tỏa nhiệt thích hợp phải có lượng nhiệt phát xi măng thủy hóa sau ngày không lớn 45-50 cal/g sau ngày không lớn 50-60 cal/g .5 1.1.3.2 Cốt liệu: Cốt liệu nhỏ cốt liệu lớn dùng cho bê tông khối lớn giống cốt liệu dùng cho bê tông thông thường quy định theo tiêu chuẩn nhà nước Do kích thước kết cấu lớn nên dùng kích thước danh nghĩa lớn cốt liệu (Dmax) tới 150mm để giảm hàm lượng chất kết dính bê tông, từ giảm lượng phát nhiệt 1.1.3.3 Nước trộn cốt liệu: Nước trộn bê tông giống nước trộn thông thường với kích thước khác định theo tiêu chuẩn nhà nước TCXDVN 302:2004 1.2 Các tính chất bê tông, phát triển nhiệt khối đổ bê tông 1.2.1 Độ dẫn nhiệt bê tông .6 Độ dẫn nhiệt tính chất vât liệu truyền nhiệt từ bề mặt sang bề mặt khác Độ truyền nhiệt vật liệu đặc trưng lượng nhiệt (tính J), mà vật liệu có khả truyền qua qua đơn vị diện tích bề mặt với chênh lệch nhiệt độ độ thời gian giây Cấu trúc bê tông gồm pha rắn hệ thống bọt khí nước Độ dẫn nhiệt không khí = 0,023 W/1m0C, nhỏ độ dẫn nhiệt pha rắn nhiều, độ rỗng không khí bê tông nhiều hay độ đặc thấp độ dẫn nhiệt nhỏ Khi lỗ rỗng chứa đầy ẩm độ dẫn nhiệt bê tông tăng, độ dẫn nhiệt nước 0,58 W/1m0C, lớn 25 lần lớn độ truyền nhiệt không khí Khi bê tông bị băng giá độ dẫn nhiệt bê tông tăng lên chút Bê tông với lỗ rỗng nhỏ có hệ số dẫn nhiệt thấp giảm lượng nhiệt truyền theo xạ truyền vật chất thân bê tông Mức độ thay đổi dộ dẫn nhiệt bê tông ẩm bị băng giá phụ thuộc vào độ đặc 1.2.2 Nhiệt dung bê tông Nhiệt dung bê tông phụ thuộc vào cấu trúc độ đặc biến đổi khoảng giới hạn 0,75- 1,1 KJ/(kg0C) tăng tỷ lệ N/X hỗn hợp bê tông hay tăng độ ẩm bê tông nhiệt dung bê tông tăng lên 1.2.3 Biến dạng nhiệt Bê tông vật liệu khác, dãn nở bị đốt nóng co lại làm lạnh Trung bình hệ số dãn dài bê tông 10.10-6 Nhưng thực chất biến động phụ thuộc vào cấp phối bê tông, vào tính chất cốt liệu chất kết dính Sự thay đổi nhiệt độ giới hạn từ 0-500 ảnh hưởng đến hệ số dãn nở nhiệt bê tông khô, bê tông biến đổi lý hóa xảy Khi nhiệt độ bê tông âm thay đổi biến dạng nhiệt bê tông cộng thêm biến dạn co ngót hay dãn nở Khi bê tông bị băng giá tạo thành đá lỗ rỗng mao quản vật liệu có ảnh hưởng đến biến dạng Trong nhiều trường hợp với biến dạng nén bê tông bị lạnh thấy biến dạng dãn nở đá tạo thành gây lên .7 Một điều đáng quan tâm biến dạng nhiệt bê tông gần với biến dạng nhiệt thép, điều đảm bảo làm việc đồng vững kết cấu bê tông cốt thép nhiệt độ khác môi trường 1.2.4 Sự phát triển nhiệt khối đổ Dòng nhiệt kết cấu bê tông trình xây dựng phụ thuộc chủ yếu vào trình hòa tan ngưng kết xi măng Tổng nhiệt lượng phụ thuộc chủ yếu vào trình thủy hóa loại xi măng, dao động khoảng 120-130KJ/kg, mô tả hình: Hầu hết nhiệt tỏa 6-7 ngày đầu sau đổ bê tông, tăng nhiệt độ chủ yếu xảy hai ngày đầu, giá trị tăng đạt cực đại sau khoảng 8-12h từ trộn Quá trình nhiệt phát triển nhanh điều kiện nhiệt độ cao, nhiệt độ môi trường thấp trình nhiệt phát triển chậm 1.2.5 Nguyên nhân hậu trình thay đổi nhiệt 1.3 Tình hình xây dựng đập nghiên cứu ứng suất nhiệt bê tông Việt Nam giới 10 1.3.1 Tình hình xây dựng đập nghiên cứu ứng suất nhiệt bê tông Việt Nam 10 Một số hình ảnh đập bê tông xây dựng thời kỳ này: .13 13 14 1.3.2 Tình hình xây dựng nghiên cứu ứng suất nhiệt nước 14 1.3.2.1 Giai đoạn từ năm 1930 đến 1970 14 Quy mô công trình: nhiều công trình bê tông khối lớn đập bê tông có chiều cao lớn xây dựng 14 Thành phần vật liệu để xây dựng xem xét tỷ mỷ thận trọng chất lượng 15 Câp phối bê tông sử dụng rộng rãi phụ gia 15 Thời gian kỷ nguyên phát triển nhanh công nghệ thi công đập bê tông trọng lực phương pháp đổ bê tông truyền thống .15 1.3.2.2 Giai đoạn từ năm 1970 đến 15 Tính từ thời điểm này, thời kỳ bê tông đầm lăn RCC phát triển ứng dụng rộng rãi Và số lượng lớn đập bê tông trọng lực xây dựng bê tông đầm lăn 15 16 1.4 Một số đặc điểm chung đập bê tông điều kiện để xây dựng đập bê tông .16 1.4.1 Đặc điểm chung đập bê tông: 16 [10], [14], [18] Đập bê tông có số đặc điểm chung sau: 16 - Thi công nhanh: Do khả giới hóa cao, quy trình thi công gần liên tục nên rút ngắn đáng kể thời gian thi công xây dựng công trình Việc đẩy nhanh tiến độ thi công đem lại hiệu kinh tế cao sớm đưa công trình vào vận hành khai thác, với công trình thủy điện .16 - Đập tràn kết cấu phụ trợ: Trong sơ đồ bố trí với đập bê tông công trình tháo thường bố trí đập chính, cho phép xả lũ từ đỉnh đập xuống hạ lưu Nếu so sánh với phương án bố trí công trình tháo cho đập vật địa phương, đập tràn thường bố trí vai đập yên ngựa tách khỏi đập chính, gây tốn nhiều so với phương án bố trí đập bê tông Đối với công trình lấy nước, với đập bê tông cửa lấy nước thường bố trí neo mặt thượng lưu, với đập vật liệu địa phương cửa lấy nước kiểu tháp bố trí độc lập, tách xa chân đập Chiều dài đáy đập lợi việc lựa chọn đập bê tông rút ngắn chiều dài đường dẫn nước, chiều dài đường ống áp lực so với bố trí hạng mục công trình đập vật liệu địa phương 16 - Công trình dẫn dòng đê quai: Đối với công trình bê tông, tháo lũ thi công qua công trình dang dở, ưu việt đập bê tông so với đập vật liệu địa phương Nếu chọn sơ đồ dẫn dòng qua lòng sông cũ, với lợi chiều dài đáy ngắn nên rút khối lượng đê quây Hơn rút ngắn thời gian thi công nên khả gặp lũ thi công lớn hơn, làm giảm bớt kích thước công trình tháo, chiều cao đê quai tăng ổn định công trình .17 - Giá thành xây dựng: Khác với đập vật liệu địa phương sử dụng nguồn vật liệu chỗ, công tác thi công đập bê tông phải có hai nguồn vật liệu đá xi măng Do chi phí xây đập bê tông cao Nhưng đánh giá toàn công trình, rút ngắn thời gian thi công sớm đưa công trình vào khai thác, giảm chi phí cho công trình dẫn dòng, lấy nước kết cấu phụ trợ nên có chi phí công trình xây dựng lại nhỏ so với phương án sử dụng đập vật liệu địa phương .17 - Các công tác khác: Khối lượng thi công đập bê tông nhỏ nhiều so với đập vật liệu địa phương làm giảm đáng kể tác động tiêu cực đến môi trường Do mức độ giới hóa nhanh nên giảm số nhân lượng nhân lực công trường sức ép việc giải công ăn việc làm cho công nhân xây dựng .17 - Đập bê tông có ưu điểm vượt trội so với đập vật liệu địa phương nhiên có nhược điểm yêu cầu thi công móng công trình phức tạp hơn, kỹ thuật thi công phức tạp Một vấn đề phức tạp thi công khống chế nhiệt thủy hóa xi măng để không xảy ứng suất nhiệt gây nguy hiểm cho công trình Đây vấn đề mà luận văn muốn đề cập đến .17 1.4.2 Một số điều kiện để xây dựng đập bê tông .17 Đập bê tông loại đập sử dụng tràn nước (đập tràn) không tràn nước (Đập dâng) So với đập vật liệu địa phương đập bê tông xây dựng đá đá, phải đảm bảo liên kết đập Do cần phải đảm bảo điều kiện đập ổn định điều kiện làm việc, thời gian thi công vận hành khai thác; đập phải an toàn thấm, lún không đều, ảnh hưởng nhiệt độ 17 [10] Khi xây dựng đập bê tông đá cần đảm bảo số điều kiện địa chất sau: .18 - Nham thạch đủ cường độ; .18 - Không có khe nứt lướn, vết nứt phân lớp, vùng bị phân hóa sâu, bị phá hoại mềm yếu; 18 - Khi có nhiều lớp, lớp nham thạch yếu; 18 - Nham thạch tính hòa tan gặp nước 18 Lựa chọn hàng đầu xây dựng đập bê tông điều kiện địa chất đá; nhiên đập bê tông xây dựng Khi yêu cầu phải thỏa mãn điều kiện: .18 - Đất đủ khả chịu lực; 18 - Chất đất tương đối đồng nhất, lớp đất pha dễ bị xói ngầm; 18 - Không có lớp đất mềm yếu dễ hình thành mặt trượt; 18 - Đất bị nén nén tương đối đều; .18 - Đất không hòa tan, không thay đổi độ chặt, không trương nở gặp nước 18 Khi thiết kế công trình phải tùy thuộc vào điều kiện địa chất đất để chọn hình thức đập hợp lý 18 CHƯƠNG PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT NHIỆT TRONG BÊ TÔNG 19 2.1 Diễn biến nhiệt ứng suất nhiệt bê tông .19 2.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến diễn biến nhiệt bê tông khối lớn 19 2.1.2 Nhiệt thủy hóa xi măng 19 Quá trình thủy hóa xi măng diễn pha trộn xi măng với nước, lượng nhiệt sinh phản ứng thủy hóa xi măng phụ thuộc vào loại xi măng, hàm lượng xi măng chất kết dính, hình dạng kết cấu, thời gian kết dính Vậy trình hydrat hóa bê tông thực chất phản ứng hydrat hóa xi măng trình đóng rắn .19 [7] Theo Solacolu Taylor, nhiệt thủy hóa đơn khoáng xi măng sau: 19 19 Ghi chú: 1cal= 4,1868J 20 Xi măng mác cao tỏa nhiệt nhiều Khi nhiệt độ tỏa lớn gây ứng suất nhiệt làm biến dạng kết cấu, nứt nẻ bê tông từ ảnh hưởng đến tuổi thọ công trình 20 20 Các loại xi măng khác cho nhiệt thủy hóa khác bảng: .20 20 Nhiệt thủy hóa xi măng xác định phương pháp termot xi măng pooclăng tính theo công thức: 20 Qt= at C3S+ bt C2S + ct C3A+ dt C4AF 20 Trong đó: at ; bt ; ct ; dt hệ số kinh nghiệm đặc trưng cho tỏa nhiệt 1% khoáng C3S , C2S , C3A , C4AF tính bảng sau: 20 21 Có thể giảm tốc độ phát triển nhiệt cách giảm thành phần C3S, C3A thành phần phát nhiệt nhanh nhiều Tuy nhiên việc có ảnh hưởng đến cường độ tốc độ cứng hóa ban đầu xi măng, thành phần C3S có tác dụng chủ yếu cường độ 28 ngày xi măng C3A có ảnh hưởng nhiều đến ninh kết cường độ ban đầu (từ đến ngày) xi măng 21 2.1.3 Ứng suất nhiệt nứt nhiệt bê tông .21 2.2 Các phương pháp giải toán nhiệt lựa chọn phương pháp tính toán 28 2.2.1 Phương pháp giải tích (phương pháp phân ly biến số) 28 2.2.2 Phương pháp toán tử 28 2.2.3 Phương pháp gần 29 2.2.3.3 Phương pháp mô hình .32 2.2.4 Lựa chọn phương pháp giải toán nhiệt 32 2.3 Nguyên lý khống chế nhiệt độ đập bê tông 32 2.4 Các biện pháp khống chế ứng suất nhiệt bê tông 33 [14], [17], [22], [23], [24], .33 2.4.1 Giảm lượng tỏa nhiệt (phát nhiệt) bê tông 33 2.4.2 Hạ thấp nhiệt độ khối đổ (làm mát trước) .36 2.4.3 Tăng nhanh tốc độ tỏa nhiệt bê tông sau đổ (làm mát sau) .38 2.5 Ảnh hưởng phân khe, phân khối ứng suất nhiệt độ 40 2.6 Ứng dụng tổ hợp biện pháp khống chế nhiệt 43 2.6.1 Biện pháp 43 2.6.2 Khống chế phụ thêm 44 2.6.3 Quản lý quy trình thi công (Lợi dụng lúc nhiệt độ khí trời thấp để đổ bê tông) .45 CHƯƠNG ÁP DỤNG TÍNH TOÁN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA ỨNG SUẤT NHIỆT TRONG ĐẬP BÊ TÔNG CỦA CÔNG TRÌNH HỒ CHỨA NƯỚC BẢN MÒNG-TỈNH SƠN LA 46 3.1 Giới thiệu tổng quan công trình 46 90 Đợt 7: Kết tính toán ứng suất T = 10800h Đợt 8: Kết tính toán ứng suất T = 11520h 91 Đợt 9: Kết tính toán ứng suất T = 12240h Nhận xét chung kết ứng suất: -) Giá trị ứng suất nén nhiệt nhỏ ứng suất nén cho phép bê tông phát triển theo thời gian Tuy nhiên ứng suất kéo số vùng sát mặt khối đổ bị kéo lớn -) Giá trị ứng suất giảm dần theo thời gian thi công; 3.3 So sánh kết tính toán với số liệu quan trắc Để đo ứng suất nhiệt thực tế bê tông công trình thi công sử dụng thiết bị quan trắc 3.3.1 Bố trí thiết bị quan trắc khối bê tông đập Thiết bị quan trắc nhiệt độ khối bê tông đập lắp đặt để theo dõi nhiệt độ khối bê tông đập sau kết thúc khối đổ kéo dài sau số năm vận hành Thiết bị quan trắc nhiệt độ khối bê tông đặt vào lòng khối bê tông đập trình đổ bê tông Việc ghi chép nhiệt độ khối bê tông đập phải đồng thời với việc đo ghi nhiệt độ không khí thời điểm 92 Thiết bị đo ứng suất bê tông loại đo ứng suất thẳng đứng làm việc lắp đặt để đo ứng suất bê tông mặt cắt đáy đập từ kết thúc khối đổ, suốt thời gian thi công thời gian vận hành công trình Việc bố trí thiết bị đo hình vẽ (hình 3.4) *Loại tình trạng thiết bị đo Thiết bị đo loại thiết bị đầu đọc cầm tay Model GK-403vw readout box Tình trạng thiết bị hoạt động tốt, nhạy, lỗi, độ sai số cho phép Hình 3.11:Đầu đọc cầm tay Model GK-403vw readout box 3.3.2 Quá trình quan trắc số liệu đo *Thời gian thời điểm quan trắc Thời gian đo từ ngày 1/7/2013 bắt đầu lắp đặt đầu đo: AKB84, AKB85, AKB86, AKB87, AKB88 Thời điểm quan trắc: lắp đặt thiết bị đầu đo Mật độ đo: sau đổ bê tông vào khối đổ 24h/1 lần đọc số liệu *Hiện trạng thi công công trình khối đổ Tại trường thi công xây dựng nhà thầu thi công tiến hành thi công đổ bê tông khối đổ mặt cắt 14, đầu đo AKB84, AKB85, AKB86, AKB87, AKB88 , 93 Hình 3.12: Hiện trường thi công xây dựng Hình 3.13: Hiện trạng khối đổ bê tông Sau hoàn thành công tác đổ bê tông thấy khối đổ bê tông hoàn chỉnh, biểu bất thường khác 94 * Số liệu quan trắc Vị trí khoảnh đổ bê tông đầu đo AKB84, AKB85 AKB86 theo dõi ngày, trước đổ bê tông đến nhiệt độ khối đổ ổn định Vị trí đầu đo quan trắc xem Hình 3.4 Vị trí khoảnh đổ bê tông đầu đo AKB84, AKB85 AKB86 theo dõi ngày, trước đổ bê tông đến nhiệt độ khối đổ ổn định 95 Bảng 3.15: Số liệu quan trắc trường – 06 ngày đầu TT Ký hiệu Đầu đầu đo đo Nhiệt độ trời (oC) 84-1 AKB 84 84-2 84-3 85-1 AKB 85 85-2 85-3 86-1 AKB 86 86-2 86-3 Ngày 3/7/2013 T0 16h15 28.5 29.1 30.6 31.6 30.5 32.1 30.6 31.7 30 31.2 30 31.4 30.4 31.6 30.2 31.5 30 31.8 30 31.7 Ngày 4/7/2013 9h15 16h15 28.5 29.1 40.8 59 40.7 58.8 40.6 59 40.5 57.6 40.7 57.7 40.4 57.9 50.2 61 50.4 61 50.2 61.1 Ngày 5/7/2013 9h15 16h15 28.5 29.1 50.6 50 50.5 49.9 50.6 50 50 49.4 50 49.4 50.4 49.8 50.2 49.6 50 49.4 50 49.4 Ngày 6/7/2013 9h15 16h15 28.5 29.1 49.1 48.6 49.1 47.5 49.2 47.6 48.6 46.7 48.6 45.5 49 46.2 48.8 47.9 48.6 46.4 48.6 46.8 Ngày 7/7/2013 9h15 16h15 28.5 29.1 48,5 45.7 46,9 44.6 46 44.7 46,1 43.8 44,9 42.6 45,6 43.3 46,3 45 45,8 43.5 46,2 43.9 Ngày 8/7/2013 9h15 16h15 28.5 29.1 44.1 42.8 43 41.7 43.1 41.8 42.2 40.9 41 39.7 41.7 40.4 43.4 42.1 41.9 40.6 42.3 41 96 Hình 3.14: Biểu đồ phát triển nhiệt độ 16 ngày đầu – Thực đo Quá trình phát triển so sánh với trình phát triển nhiệt nêu kết trường ứng suất Đợt (Bảng 3.8 Bảng 3.11) Cho thấy, đường trình phát triển nhiệt độ 06 ngày đầu (Từ ngày 02/07/2013 đến ngày 07/07/2013) phù hợp với kết tính toán so sánh Bảng 3.11 phần trên, tương ứng với vị trí đặt thiết bị KBS 84, KBS 85 KBS 86 3.4.Phân tích kết tính toán đề xuất biện pháp cần thiết Kết quan trắc thu thập theo quy trình, quy phạm đề cương phê duyệt qua kết tính toán, phân tích nhận thấy:  Thiết bị đo đạc làm việc ổn định, kết đo đạc đáng tin cậy  Chênh lệch nhiệt độ vượt giới hạn cho phép, cần phải tiến hành theo dõi thêm khối đổ khác để có điều chỉnh kịp thời  Nhiệt độ khối đổ phát triển đến ổn định thời gian cho phép, đột biến, yếu tố bất thường Kết tính toán trường nhiệt cho thấy: Trường nhiệt độ phân tích theo phương pháp lý thuyết gần với kết quan trắc thu thập Kết so sánh nêu Bảng 3.8 Bảng 3.11 Kết tính toán ứng suất nhiệt cho thấy: -) Giá trị ứng suất nén nhiệt nhỏ ứng suất nén cho phép bê tông 97 phát triển theo thời gian, gần với kết đo thực tế Đới với Đợt 1, đổ lần toàn mặt cắt, ứng suất kéo bề mặt thượng hạ lưu mặt khối đổ nhỏ, nhỏ giá trí ứng suất phát triển bê tông Tuy nhiên với đợt đổ Đợt 2, Đợt 3, Đợt 4, Đợt 5, Đợt 6, mặt khối đổ, ứng suất kéo nhiệt tăng cao ứng suất cho phép, để phát sinh khe nứt vị trí Đối với Đợt 7, Đợt 8, Đợt giá trị ứng suất bề mặt nhỏ ứng suất cho phép Lưu ý: Các đợt đổ Đợt đến Đợt đợt đổ có tính giả định tác giả đưa để phân tích lý thuyết -) Giá trị ứng suất giảm dần theo thời gian thi công Với lượng tài thu thập nhiệt độ ứng suất đo thực tế trường ít, chủ yếu tập trung vào Đợt 1_Khối đổ giáp đập Qua so sánh cho thấy kết tính toán thực đo gần Trong trường hợp, tiến hành khối đổi trình hoàn thiện mặt cắt đập, giá trị ứng suất, nhiệt độ vượt nhiều so với kết tính toán khuyến cáo hồ sơ Thiết kế vẽ thi công cần thiết phải kéo dài tiến độ thi công, tăng khoảng thời gian nghĩ đợt đổ, chia nhỏ khối đổi đợt (dạng lược), sử dụng biện pháp giảm nhiệt độ cốt liệu, 98 KẾT LUẬN Bài toán phân tích ứng suất nhiệt bê tông toán phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Điều kiện thi công, tiến độ thi công, nhiệt độ ban đầu bê tông ướt, cấp phối bê tông, phát triển cường độ bê tông, đặc tính mô duyn đàn hồi bê tông theo thời gian, nhiệt độ môi trường thay đổi theo ngày đêm, hệ số đối lưu, tỉ nhiệt, hệ số giản nở nhiệt vật liệu, Với nhiều điều kiện ban đầu vậy, phân tích theo phương pháp lý thuyết phần mềm Midas Civil đề cập đầy đủ yếu tố ảnh hưởng Tuy nhiên, số tài liệu cấp phối bê tông, nhiệt độ ban đầu bê tông ướt, phát triển cường độ bê tông tham khảo tài liệu thu thập từ công trình thủy điện Huội Quảng – Với mác BT tương tự công trình Bản Mòng tỉnh Sơn La Vì vậy, phân tích lý thuyết không hoàn toàn giống với điều kiện vật liệu bê tông đầu vào với thực tế thi công công trình Bản Mòng tỉnh Sơn La Kết so sánh nhiệt độ cho Đợt (Có số liệu thực tế thu thập): Thời gian Ngày, tháng 20h 70h 120h 150h 2400h 3000h 02/07/2013 04/07/2013 06/07/2013 07/07/2013 09/2013 10/2013 11/2012 -:- 12/2013 3600h Giá trị max tính toán (0C) 32,4 46,2 49,7 50,0 28,8 27,3 Giá trị max thực tế đo (0C) 30,6 50,4 49,1 48,5 - Sai khác 26,2 26,2 0,00% 5,88% 8,33% 1,22% 3,09% - Kết so sánh ứng suất nén cho Đợt (Có số liệu thực tế thu thập): Thời gian Ngày, tháng 3600h 12/2013 Giá trị max tính toán (kN/m2) 2277 Giá trị max thực tế đo (kN/m2) 2567 -:- 2920 Sai khác 11% -:- 22% Theo kết tính toán cho Đợt 1, vị trí tiếp giáp giao thoa 02 miền 99 nhiệt độ, vị trí có khả xuất ứng suất kéo lớn Thì giá trí ứng suất kéo bê tông phát triển cao ứng suất kéo trường nhiệt gây Thể biểu đồ sau (Điểm sát biên nền): Đối với đợt thi công giả định: Đợt đến Đợt giá trị ứng suất nén đảm bảo theo điều kiện phát triển cường độ Tuy nhiên ứng suất kéo nhiệt sinh vị trí bề mặt tiếp giáp môi trường không khí cao so với ứng suất kéo cho phép bê tông Kết phân tích ứng suất kéo bề mặt đợt đổ giả định: Đợt đến Đợt 9, vị trí bề mặt khối đổ sau: 100 Đợt thi công Đợt Đợt Đợt Đợt Đợt Đợt Đợt Đợt Ứng suất kéo max bề mặt (kN/m2) Hình thức thi công khối đổ Một lần, tăng cao 5m, từ +629,5m -:- +634,5m Một lần, tăng cao 5m, từ +634,5m -:- +639,5m Một lần, tăng cao 5m, từ +639,5m -:- +644,5m Một lần, tăng cao 5m, từ +644,5m -:- +649,5m Một lần, tăng cao 5m, từ +649,5m -:- +654,5m Một lần, tăng cao 5m, từ +654,5m -:- +659,5m Một lần, tăng cao 5m, từ +659,5m -:- +664,5m Một lần, tăng cao 5,5m, từ +664,5m -:- +670m 3448 3876 2894 4294 4158 1067 433 506 Vị trí nhận xét - Bề mặt khối đổi - Ứng suất kéo vượt cho phép - Bề mặt khối đổi - Ứng suất kéo vượt cho phép - Bề mặt khối đổi - Ứng suất kéo vượt cho phép - Bề mặt khối đổi - Ứng suất kéo vượt cho phép - Bề mặt khối đổi - Ứng suất kéo vượt cho phép - Bề mặt khối đổi - Ứng suất nhỏ giới hạn - Bề mặt khối đổi - Ứng suất nhỏ giới hạn - Bề mặt khối đổi - Ứng suất nhỏ giới hạn Từ kết ứng suất nhiệt ứng với đợt thi công giả định thiên lớn mà tác giả tự đưa để phân tích cho thấy: Các đợt đổ: Đợt đến Đợt thi công lần giới hạn cao trình mặt cắt phân bề mặt khối đổ xuất vết nứt ứng suất kéo bề mặt vượt mức cho phép Tuy rằng, đợt thi công hình thức thi công đổ lần cho Đợt đến Đợt có tính chất giả định, nêu lên nguy hiểm cho hình thức thi công KIẾN NGHỊ 101 Từ kết phân tích ứng suất nhiệt sinh bê tông, với trường hợp khác đập Bản Mòng tỉnh Sơn La sau: - Đợt 1: Phân tích sát với thực tế thi công, cho kết gần với thực đo; - Đợt đến Đợt 9: Là đợt giả định, xét trước hợp thi công lần giới hạn cao trình đợt thi công Cho kết phân tích ứng suất kéo vượt giới hạn cho phép bê tông Phát sinh vết nứt bề mặt khối đổ Mặt cắt đập có xu hướng bị kéo phần Với điều kiện phân tích theo thực tế theo giả định đặt Tác giả kiến nghị cụ thể cho công trình đập Bản Mòng tỉnh Sơn La sau: - Phân nhỏ đợt đổ thi công, khối đổ nằm giới hạn kích thước lớn nhật khối đổ không vượt 1,5m -:- 2m; Các khối đổ bố trí so le đợt đổ theo hình thức lượt; - Chiều cao đợt đổ liên tục có chiều cao không vượt 1,5m Thời gian để tiếp tục đổ đợt phái không ngày tính từ lúc đổ xong đợt đổ dưới; - Chiều cao lớp đổ tùy thuộc vào vị trí đặc điểm kết cấu, không vượt 50cm, đổ dầm liên tục kết thúc chiều cao đợt đổ; - Để hạn chế chênh lệch nhiệt độ môi trường nhiệt khối đổ cần áp dụng biện pháp dùng bao tải dứa tấp lên bề mặt khối đổi -:- ngày đầu sau đổ Sử dụng nước tưới bảo dưởng bê tông có nhiệt độ chênh lệch không 150C so với nhiệt độ bề mặt bê tông; - Các yêu cầu khác quy trình thi công tuân thủ theo Tiêu chuẩn quốc gia TCXDVN 305-2004 “Bê tông khối lớn, Quy phạm thi công nghiệm thu” 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO I TIẾNG VIỆT [1] Đào Tuấn Anh, (2013) “Nghiên cứu sở khoa học cho việc bố trí khe nhiệt đập bê tông trọng lực điều kiện Việt Nam” Tuyển tập hội nghị khoa học thường niên, ISBN 978-604-82-0066-4 [2] Nguyễn Xuân Bảo, 1997, Bài giảng dùng cho lớp cao học ngành Công trình, “Tính toán kết cấu công trình phương pháp sai phân hữu hạn”, NXB nông nghiệp, Hà Nội [3] Bộ NN&PTVT, 2012, QCVN 04-05 “Các quy định chủ yếu thiết kế công trình Thủy lợi” [4] Bộ NN&PTNT, 2002, 14TCN 59-2002, “Công trình thủy lợi, Kết cấu bê tông bê tông cốt thép- Yêu cầu kỹ thuật” [5] Bộ NN&PTNT, 1993, 14TCN 48- 86, “Quy phạm thi công bê tông mùa nóng- khô” [6] Bộ NN&PTVT, 2003, 14TCN 56- 88, “Thiết kế đập bê tông bê tông cốt thép- Tiêu chuẩn thiết kế” [7] Bộ môn thi công, Trường Đại học Thủy Lợi, “Bài giảng cao học Thi công công trình bê tông” [8] Bộ môn thi công ,Trường Đại học Thủy Lợi, 2004, Giáo trình “Thi công công trình Thủy lợi- tập I, II”, NXB Nông nghiệp [9] Bộ môn vật liệu xây dựng, Trường Đại học Thủy Lợi, 2008, Giáo trình “Vật liệu xây dựng” [10] Bộ Xây dựng, TCXDVN 305: 2004, “Bê tông khối lớn- Quy phạm thi công nghiệm thu” [11] Bộ Xây dựng, TCVN 8215-2009, “Các quy định chủ yếu thiết kế bố trí thiết bị quan trắc cụm công trình đầu mối công trình Thủy lợi” [12] Nguyễn Tiến Đích (2010), Công tác bê tông điều kiện khí hậu nóng ẩm Việt Nam, NXB Xây dựng, Hà Nội 103 [13] Hồ Ngọc Khoa, Vũ Chí Công (12-2012) “ Phân tích trường nhiệt độ ứng suất nhiệt bê tông khối lớn phương pháp phần tử hữu hạn” Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng số 14 [14] Đỗ Văn Lượng, 2005, “Nghiên cứu phát triển nhiệt ứng suất nhiệt để ứng dụng vào công nghệ thi đập bê tông trọng lực Việt Nam” [15] Trần Văn Miên, Nguyễn Lê Thi (2013) “ Nghiên cứu đặc trưng nhiệt bê tông sử dụng hàm lượng tro bay lớn” Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng số 3+4 [16] Nguyễn Văn Mạo (1997), Cơ sở tính toán công trình thủy lợi, Hà Nội [17] Phạm Mão, 1985, Đề tài khoa học 1981-1985 “Nghiên cứu phương pháp phòng chống xuất khe nứt đại”, Hà Nội [18] Vũ Thanh Te, Đại học Thủy Lợi, 1999, “Công nghệ thi công bê tông” [19] Vũ Thanh Te, Đỗ Văn Lượng (2001), “Một số kết nghiên cứu diễn biến nhiệt độ ứng suất nhiệt trình thi công đập trọng lực- Tân Giang” [20] Nguyễn Công Thắng, 2000, “ Tính toán ứng suất nhiệt kết cấu bên tông khối lớn phương pháp phần tử hữu hạn” Tạp chí thủy lợi, (số 333- 3÷4), Hà Nội [21] Nguyễn Thống (2010) “Tính toán khuếch tán nhiệt khối đổ bê tông Đập Tân Giang- Ninh Thuận”, Tạp chí khoa học công nghệ, đại học Đà Nẵng số 3(38) [22] Nguyễn Đức Thắng, , 1997, “Nghiên cứu ứng suất nhiệt, nguyên nhân biện pháp phòng ngừa phá hoại nhiệt công trình bê tông” Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Thủy lợi [23] Nguyễn Cảnh Tĩnh (2008), “Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố đến trạng thái ứng suất nhiệt đập bê tông, ứng dụng cho đập Sê San 3”, luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, chuyên ngành xây dựng công trình thủy, trường Đại học Thủy Lợi, Hà Nội [24] Phan Gia Tranh, 2009, Trung Quốc “Hướng dẫn khống chế nhiệt độ đập bê tông” 104 [25] Trung tâm khoa học triển khai kỹ thuật Thủy lợi, “Báo cáo quan trắc Công trình hồ chứa nước Bản Mòng, thuộc xã Hủa La, thành phố Sơn La” II TIẾNG ANH [26] MIDASoft, Inc, “Analysis For Civil Structures” III WEB [27] http://www.google.com.vn Trang tìm kiếm Việt Nam [...]... Nghiên cứu sự phát triển của ứng suất nhiệt trong bê tông áp dụng tính toán cho công trình Bản Mòng, tỉnh Sơn La được thực hiện nhằm đóng vai trò thiết thực vào xu hướng phát triển khoa học kỹ thuật và công nghệ mới Việc tính toán trên một công trình cụ thể đang thi công sẽ tìm ra những biến đổi ứng suất về nhiệt cho công trình đó, kịp thời có những biện pháp ngăn chặn hoặc giảm thiểu nếu xảy ra sự. .. biện pháp xử lý (nếu có) 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là ứng suất nhiệt trong bê tông, và phạm vi nghiên cứu trong luận văn chỉ áp dụng tính toán cụ thể trên công trình Bản Mòng, thuộc xã Hủa La, thành phố Sơn La 3.2 Nội dung nghiên cứu Luận văn tập trung nghiên cứu nội dung cơ bản sau: - Cơ sở lý thuyết về ứng suất nhiệt trong bê tông, phân... giải bài toán nhiệt - Áp dụng tính toán trên công trình cụ thể bằng việc thưc hiện tính toán và đo đạc trị số ứng suất nhiệt của công trình Bản Mòng, tỉnh Sơn La - Phân tích kết quả tính toán, trị số đo thực tế để từ đó đưa ra những nhận định về ứng suất nhiệt trong bê tông và đề xuất các biện pháp xử lý (nếu có) 3 4 Phương pháp nghiên cứu Tiếp cận trực tiếp bằng việc đo giá trị của ứng suất nhiệt thực... Trong quá trình bê tông đông cứng, do sự thủy hoá của xi măng đã sinh ra lượng nhiệt rất lớn, làm cho nhiệt độ trong khối bê tông tăng cao, do tính chất dẫn nhiệt của bê tông kém nên nhiệt lượng sinh ra tập trung vào trong khối bê tông làm tăng nhiệt độ trong bê tông gây ra chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài khối bê tông Nhiệt độ trong khối bê tông cao hơn nhiệt độ môi trường bên ngoài khối bê tông Theo... tuy nhiên bê tông khối lớn thông thường đã và sẽ vẫn được áp dụng trong công trình và kết cấu công trình không thích hợp cho bê tông đầm lăn Trong phần này chỉ đề cập đến bê tông khối lớn thông thường (CVC) 1.1.2 Nhiệt độ cực đại trong bê tông và độ chênh lệch nhiệt độ - Nhiệt độ cực đại trong bê tông Những nghiên cứu đã cho thấy rằng độ bền vững lâu dài của bê tông có thể bị ảnh hưởng nếu nhiệt độ... thực tế trong quá trình thi công công trình Bản Mòng- tỉnh Sơn La theo thời gian thi công Đồng thời sử dụng phần mềm tính toán và đưa ra kết quả ứng suất nhiệt đo được theo lý thuyết Tiếp cận gián tiếp thông qua các tài liệu tham khảo, các quy chuẩn quy phạm, các kết quả nghiên cứu công trình đã có, từ đó có sự phân tích và đánh giá 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ ỨNG SUẤT NHIỆT TRONG BÊ TÔNG 1.1... Thuận (đập bê tông trọng lực) 1.3.2 Tình hình xây dựng và nghiên cứu ứng suất nhiệt ở nước ngoài Ở các nước có nền kinh tế và khoa học công nghệ phát triển như Nga, Mĩ, Nhật Bản, Trung Quốc,… đã có các nghiên cứu khá tỷ mỉ về diễn biến nhiệt, ứng suất nhiệt tại từng công trình ngay từ khi thiết kế và trong quá trình thi công, thiết lập công nghệ thi công riêng cho mỗi công trình đập bê tông, có các... ứng suất nhiệt trong bê tông ở Việt Nam Ở nước ta việc nghiên cứu diễn biến nhiệt độ, ứng suất nhiệt và thiết lập quy trình công nghệ thi công đập bê tông trọng lực còn mới mẻ Hiện nay chúng ta đã có tiêu chuẩn thiết kế 14TCN56-88 “Thiết kế đập bê tông và bê tông cốt thép” , tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công TCVN4116: 1995 và TCVN 4453:1995- Kết cấu bê tông và bê tông cốt... thành trong nó gây lên Một điều đáng quan tâm là biến dạng nhiệt của bê tông gần với biến dạng nhiệt của thép, điều đó đảm bảo sự làm việc đồng đều và vững chắc của các kết cấu bê tông cốt thép ở các nhiệt độ khác nhau trong môi trường 1.2.4 Sự phát triển nhiệt trong khối đổ Dòng nhiệt của kết cấu bê tông trong quá trình xây dựng phụ thuộc chủ yếu vào quá trình hòa tan và ngưng kết của xi măng Tổng nhiệt. .. chọn tính toán trên một công trình thuộc miền Bắc có tính chất phức tạp về thời tiết, điều kiện thi công sẽ giúp cho việc thực hiện và giải quyết những công trình có tính chất tương tự 2 Mục đích của đề tài Đề tài nghiên cứu nhằm 2 mục đích sau: - Tính toán ứng suất nhiệt trong bê tông theo điều kiện lý thuyết và điều kiện thi công - So sánh các kết quả tính toán với trị số đo thực tế và ứng suất cho ... thạc sĩ Nghiên cứu phát triển ứng suất nhiệt bê tông áp dụng tính toán cho công trình Bản Mòng tỉnh Sơn La công trình nghiên cứu riêng Các số liệu trích dẫn trung thực Các kết nghiên cứu luận... thuyết ứng suất nhiệt bê tông, phân tích lựa chọn phương án giải toán nhiệt - Áp dụng tính toán công trình cụ thể việc thưc tính toán đo đạc trị số ứng suất nhiệt công trình Bản Mòng, tỉnh Sơn La. .. triển ứng suất nhiệt bê tông áp dụng tính toán cho công trình Bản Mòng, tỉnh Sơn La thực nhằm đóng vai trò thiết thực vào xu hướng phát triển khoa học kỹ thuật công nghệ Việc tính toán công trình