Bài giảng cao học ngành công trình thuỷ lợi: Bê tông đầm lăn

BÊ TÔNG ĐẦM LĂN (BÀI GIẢNG CAO HỌC) Mục lục Mục lục II BÊ TÔNG ĐẦM LĂN (BÀI GIẢNG CAO HỌC) 1 SƠ LƯỢC VỀ SỰ PHÁT TRIỂN TÍNH ƯU VIỆT CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 2.1 Thi công nhanh 2.2 Kinh tế 3 NHỮNG VẤN ĐỀ TỒN TẠI HIỆN NAY CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 3.1 Vấn đề chất lượng mặt kết hợp tầng bê tông 3.2 Kết cấu chống thấm bê tông đầm lăn 3.3 Khống chế nhiệt độ đặt khe ngang 3.4 Thi công nhanh công trình lớn 3.5 Tính bền vững bê tông đầm lăn CHƯƠNG VẬT LIỆU HỢP THÀNH BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ THIẾT KẾ CẤP PHỐI 1.1 VẬT LIỆU HỢP THÀNH BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 1.1.1 XI MĂNG 1.1.2 CỐT LIỆU 1.1.3 CHẤT ĐỘN 1.1.4 CHẤT PHỤ GIA 10 1.2 THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 10 1.2.1 NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA THIẾT KẾ CẤP PHỐI 10 1.2.2 CÁC LOẠI CẤP PHỐI CHỦ YẾU 12 1.2.3 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CẤP PHỐI 13 CHƯƠNG TÍNH CHẤT KỸ THUẬT CHỦ YẾU CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 18 2.1 TÍNH CÔNG TÁC CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 18 2.2 XÁC ĐỊNH ĐỘ CÔNG TÁC CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ NGUYÊN NHÂN CHỦ YẾU ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ CÔNG TÁC: 18 2.2.1 Xác định độ công tác hỗn hợp 18 2.2.2 Các nhân tố chủ yếu ảnh hưởng trị số VC 19 2.3 TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC ĐIỀU KIỆN THI CÔNG ĐỐI VỚI TỐC ĐỘ CHẶT CỦA HỖN HỢP 19 2.3.1 Biên độ tần số rung 19 2.3.2 Áp lực rung 20 2.4 TÍNH CHỐNG PHÂN LY CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU PHÂN LY 20 2.4.1 Cường độ chống nén 21 2.4.2 Cường độ chống kéo 22 2.4.3 Cường độ chống cắt 23 2.4.4 Đặc tính biến dạng chịu lực bê tông đầm lăn: 23 II 2.5 TÍNH VẬT LÝ VÀ TÍNH BỀN VỮNG CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 23 2.6 TÍNH NHIỆT HỌC CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 23 2.6.1 Thuỷ hoá nhiệt keo dính: 23 2.6.2 Nhiệt độ tuyệt đối bê tông đầm lăn: 23 2.6.3 Hệ số đạo ôn, hệ số dẫn nhiệt, tỉ lệ hệ số nở dài bê tông đầm lăn: 24 2.6.4 Tính chống va đập mài mòn bê tông đầm lăn: 24 2.6.5 Tính chống ăn mòn hoá học bê tông đầm lăn: 24 Chương TRỘN BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 25 3.1 MÁY TRỘN RƠI TỰ DO VÀ CƯỠNG BỨC 25 3.1.1 Máy trộn rơi tự do: 25 3.1.2 Máy trộn kiểu cưỡng bức: 26 3.2 MÁY TRỘN LIÊN TỤC VÀ MÁY TRỘN GÁO 26 3.2.1 Máy trộn liên tục: 26 3.2.2 Máy trộn gáo: 27 Chương VẬN CHUYỂN BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 28 4.1 XE BEN TỰ ĐỔ 28 4.1.1 Loại hình: 28 4.1.2 Bố trí đường đi: 28 4.1.3 Tình trạng lốp xe: 29 4.1.4 Cách bốc rỡ: 29 4.2 BĂNG CHUYỀN 30 4.2.1 Máy cấp vật liệu: 31 4.2.2 Máy rải hỗn hợp bê tông: 31 4.3 DỐC TRƯỢT 33 4.4 ỐNG CHẢY CHÂN KHÔNG NGHIÊNG 34 4.4.1 Tính lý bê tông đầm lăn chuyển ống chảy chân không nghiêng: 34 4.4.2 Kết cấu hệ thống ống chảy chân không nghiêng: 36 Chương SAN VÀ ĐẦM BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 39 5.1 SAN BÊ TÔNG 39 5.1.1 Máy ủi máy san bê tông: 39 5.1.2 Máy rải bê tông: 39 5.1.3 Máy rải đơn giản: 40 5.2 ĐẦM LĂN 40 5.2.1 Đặc tính chủ yếu đầm rung: 40 5.2.2 Các loại đầm rung: 41 5.3 NGUYÊN NHÂN ẢNH HƯỞNG HIỆU QUẢ ĐẦM RUNG: 42 5.3.1 Tần số biên độ rung: 42 5.3.2 Tốc độ di chuyển máy đầm: 42 5.3.3 Trọng lượng tĩnh đầm rung: 42 5.3.4 Năng lượng đầm chặt 42 III 5.3.5 Lượng nước sử dụng cho đơn vị thể tích bê tông: 43 5.4 PHƯƠNG THỨC LÊN CAO THÂN ĐẬP 43 5.4.1 Phán đoán theo độ chín bê tông: 45 5.4.2 Phán đoán theo thời gian ninh kết ban đầu bê tông: 45 5.4.3 Phán đoán theo thời gian sau hỗn hợp khỏi máy trộn: 46 Chương CÔNG TÁC MẶT ĐẬP VÀ THI CÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU ĐẶC BIỆT 47 6.1 XỬ LÝ MẶT KHE 47 6.1.1 Tạo nhám mặt tầng: 47 6.1.2 Đổ vật liệu đệm nối tiếp khe: 48 6.2 TẠO KHE 48 6.2.1 Dùng máy cắt bê tông để tạo khe: 49 6.2.2 Để lỗ (hoặc khoan) tạo khe: 49 6.2.3 Chôn tạo khe: 49 6.2.4 Ván khuôn tạo khe: 50 6.3 CHÔN THIẾT BỊ QUAN TRẮC 50 6.3.1 Đào rãnh chôn: 51 6.3.2 Đào lỗ chôn: 51 Chương VÁN KHUÔN 53 7.1 CÁC LOẠI VÁN KHUÔN 53 7.1.1 Ván khuôn công son: 53 7.1.2 Ván khuôn trượt: 53 7.1.3 Ván khuôn bê tông đúc sẵn: 54 7.1.4 Ván khuôn lưới thép: 55 7.1.5 Không dùng ván khuôn: 55 7.2 ÁP LỰC BÊN CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 56 7.3 CƯỜNG ĐỘ NEO GIỮ CỦA THÉP NEO 58 Chương THI CÔNG KẾT CẤU CHỐNG THẤM ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 60 8.1 CÁC LỌAI KẾT CẤU CHỐNG THẤM ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 60 8.1.1 Chống thấm bê tông thường: 60 8.1.2 Chống thấm bê tông đầm lăn: 60 8.1.3 Chống thấm màng mỏng: 61 8.1.4 Chống thấm hỗn hợp bitum: 61 8.1.5 Chống thấm bê tông bù ngót: 61 8.2 THI CÔNG KẾT CẤU CHỐNG THẤM ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 61 8.2.1 Bê tông đầm lăn (tầng chống thấm): 61 8.2.2 Chống thấm hỗn hợp Bitum: 62 8.2.3 Bê tông bù ngót: 64 8.2.4 Màng mỏng chống thấm: 65 IV Chương KHỐNG CHẾ CHẤT LƯỢNG TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 67 9.1 KHỐNG CHẾ CHẤT LƯỢNG NGUYÊN VẬT LIỆU GỐC 67 9.1.1 Xi măng: 67 9.1.2 Tro bay: 68 9.1.3 Cát: 68 9.1.4 Đá: 69 9.1.5 Chất phụ gia: 69 9.2 KHỐNG CHẾ CHẤT LƯỢNG TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 69 9.3 KHỐNG CHẾ CHẤT LƯỢNG MẶT KHOẢNH ĐỔ 74 9.3.1 Khống chế công việc đổ đống, san, đầm lăn: 74 9.3.2 Kiểm tra trường thời gian ninh kết ban đầu bê tông đầm lăn: 75 9.3.3 Thiết bị thử phương pháp thử: 77 9.3.4 Khống chế mức khô ẩm hỗn hợp bê tông đầm lăn: 79 9.3.5 Kiểm tra khống chế đầm chặt tương đối: 79 9.3.6 Dùng máy đo mật độ hạt để đo dung trọng đầm chặt: 80 9.3.7 Dùng đồng hồ đo đầm chặt để khống chế dung trọng đầm chặt: 86 9.4 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ NGHIỆM THU 88 9.4.1 Mẫu nhiều: 88 9.4.2 Mẫu ít: 89 Chương 10 CÁC VÍ DỤ VỀ ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 91 10.1 ĐẬP ĐẢO ĐỊA XUYÊN CỦA NHẬT BẢN 91 10.1.1 Công nghệ đổ bê tông máy thi công: 91 10.1.2 Khống chế chất lượng: 92 10.2 ĐẬP WILLOW CREEK CỦA MỸ 93 10.3 ĐẬP UPPER STILL WATER CỦA MỸ 95 10.4 ĐẬP NGỌC XUYÊN CỦA NHẬT 96 10.5.1 Đặc điểm thi công: 96 10.5.2 Biện pháp khống chế nhiệt độ: 96 10.5.3 Cường độ bê tông đầm lăn: 97 10.5 ĐẬP KHÁNG KHẨU CỦA TRUNG QUỐC 97 10.6 CÁC ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN KHÁC 98 10.6.1 Đập Elk Creek Mỹ: 98 10.6.2 Đập Auweite cuả Pháp: 98 10.6.3 Đập Nirput Walvistan Nam Phi: 98 V BÊ TÔNG ĐẦM LĂN (BÀI GIẢNG CAO HỌC) SƠ LƯỢC VỀ SỰ PHÁT TRIỂN Bê tông đầm lăn loại dùng đầm rung làm cho bê tông đặc Trong trình cạnh tranh ác liệt đập bê tông thông thường đập đất đá, nảy sinh đập bê tông đầm lăn Do phát triển lý luận lực học đất nới rộng, hạn chế đập đất đá vật liệu xây dựng, tăng thêm khả sử dụng vật liệu xây dựng chỗ đập Các công trình đất đá lớn sử dụng thi công giới để tăng nhanh tốc độ thi công, giảm giá thành đập đá, mặt kinh tế chiếm ưu mà phát triển mạnh mẽ Trong đập giới có chiều cao từ 15m trở lên đập bê tông chiếm 38% (tính đến năm 1950), từ năm 1951 đến 1977 tụt xuống 25%, từ 1978 đến 1982 lại tụt lùi thêm bước 16,5% Ngược lại với thời gian số lượng đập vòm bê tông xây dựng thung lũng vùng sông hẹp lại tăng lên Cho nên tỉ lệ giảm số lượng đập bê tông lớn tỉ lệ phản ánh Năm 1972 địa điểm hội nghị ''thi công kinh tế đập bê tông'' R.W Cannon có đưa luận điểm xây đập bê tông dùng đất nện'' phát triển thêm bước ý tưởng Raphael Cannon giới thiệu dùng xe ben chở bê tông nghèo theo sau máy đầm, ông kiến nghị dùng phương thức cốp pha trượt ngang phía thượng lưu hạ lưu dùng bê tông giàu Theo ông phương thức vận chuyển bê tông xe ben chưa tốt Năm 1973, hội nghị quốc tế đập lớn lần thứ 11, Moffat đưa luận vấn đề ''nghiên cứu bê tông nghèo khô dùng thi công đập trọng lực'' kiến nghị áp dụng bê tông nghèo khô sử dụng 50 năm trước Luki nước Anh để sửa đập, dùng xe lu để đầm Ông dự tính với đập cao 40m trở lên giá thành giảm 15% Năm 1982 Mỹ xây dựng đập trọng lực bê tông đầm lăn giới, đập Willow Creek Đập cao 52m, chiều dài trục đập 543m, rãnh ngang dọc Hàm lượng keo dính bê tông đầm lăn có 66 kg/m3 Chiều dày tầng đầm 30 cm đổ liên tục để lên cao Với 331.000m3 bê tông đầm lăn mà đổ tháng xong So với đập bê tông thường thời gian thi công rút ngắn 1~1,5 năm, giá thành 40% giá thành đập bê tông thông thường 60% đập đá hộc Đập Willow Creek chứng minh cách đầy đủ ưu vô lớn kinh tế tốc độ đập bê tông đầm lăn Việc xây dựng thành công đập bê tông đầm lăn thúc đẩy phát triển nhanh chóng nước Mỹ nước toàn giới Tính đến cuối năm 1991 toàn giới có 75 đập bê tông đầm lăn, có 17 giai đoạn thi công Trong số thi công đập trọng lực bê tông đầm lăn cao đập Cung Lạn Nhật cao 155 m Ngoài đập trọng lực xây xong đập vòm trọng lực: đập Knellpoort Nam Phi cao 50m Wolwedans cao 70m Đập vòm bê tông đầm lăn cao 75m Phổ Định - Quí Châu - Trung Quốc giai đoạn thi công Bảng Đập bê tông đầm lăn đã, xây dựng Trung Quốc Tên đập Phúc Kiến sinh Quảng Khanh Thiên Địa Loại hình Nơi dùng bê tông đầm lăn Đập Toàn đập trọng lực Đập Đập tràn, Cao (m) Đỉnh dài (m) Lượng bê tông (1000m3) Ghi 56.8 122 4.2 Đã xong 58.7 470 7.8 Đã xong Tên đập Kiều Long than Phan Địa Tây môn Phúc Kiến gia Hà Bắc Vinh điạ Van an Mã hồi Nham than Đồng giai tử Thuỷ Quảng bá Quan âm Cẩm giang Đệ Quảng đại Phổ định Quảng Tây Giang Tây Tứ xuyên Quảng Tây Tứ Xuyên Phúc Kiến Quảng Đông Liên Minh Quảng Đông Hải nam Quí châu Ôn tuyền bảo Hà bắc Bảo châu tự Thuỷ đông Sơn tồn Đào lân Tứ xuyên Phúc kiến Phúc kiến Hà bắc Miên than hoa Phúc kiến Giang Lâm giang minh Đại triều sơn Vân nam Uyển giao Triết giang Giang a Hồ nam Nơi dùng bê tông đầm lăn trọng lực đoạn ngăn nước Đập Toàn đập trọng lực Đập Đập tràn, trọng lực đoạn ngăn Đập Toàn đập trọng lực Đập Đập tràn, trọng lực đoạn ngăn Đập Đập tràn, trọng lực đoạn ngăn Đập Đập tràn, trọng lực đoạn ngăn Đập Đập tràn, trọng lực đoạn ngăn Đập Đập tràn, trọng lực đoạn ngăn Đập Toàn đập trọng lực Đập Đập tràn, trọng lực đoạn ngăn Đập Toàn đập trọng lực Đập Đập tràn, trọng lực đoạn ngăn Đập Toàn đập trọng lực Đập Toàn đập trọng lực Đập Đập tràn, trọng lực đoạn ngăn Đập Toàn đập trọng lực Đập Toàn đập trọng lực Đập Bộ phận đập trọng lực Đập Toàn đập trọng lực Đập Bộ phận đập trọng lực Đập Toàn đập trọng lực Đập Toàn đập trọng lực Đập Toàn đập trọng lực Loại hình Cao (m) Đỉnh dài (m) Lượng bê tông (1000m3) Ghi 57.5 149 7.3 Đã xong 28.8 227 1.5 Đã xong 56.3 136 6.0 Đã xong 45.0 160 7.0 24.0 605 10.0 Đã xong 110.0 498 32.5 Đã xong 82.0 513 41.0 Đã xong 100.0 791 45.0 Đã xong 43.5 130 4.2 Đã xong 52.0 1049 123.0 Đã xong 60.4 157 18.2 Đã xong 57.0 65.0 48.5 Đã xong 75.0 195 10.3 Đã xong Đã đầm xong 5.6 Đã xong 48.5 132.0 524 50.0 Sắp làm 63.0 140 8.0 Thiết kế 65.0 320 18.0 81.5 537 7.5 111 303 54.8 104.0 531 142 120 480 8.5 83.0 32 128 105.6 Tên đập Địa Tư lâm Quí châu Trường Hồ bắc thuận Thạch bàn Tứ thuỷ xuyên Quảng Long than tây Loại hình Đập trọng lực Đập trọng lực Đập trọng lực Đập trọng lực Nơi dùng bê tông đầm lăn Đỉnh dài (m) Cao (m) Lượng bê tông (1000m3) Toàn đập 84.0 62 Toàn đập 83.0 14 Toàn đập 84.0 44.4 Bộ phận đập 210/192 * 353/270 Ghi * * Thời kỳ cuối/Thời kỳ đầu Bảng Đê quai bê tông đầm lăn xây Trung Quốc Loại đập Tên công trình Thương than du Nham Hạ lưu Nham than Đê bao nham Cách hà Đê bao Vạn an Đê dẫn dòng thuỷ Đập trọng lực Đập trọng lực Đập trọng lực Đập trọng lực Đập trọng lực Nơi áp dụng Cao (m) Đỉnh dài (m) Lượng bê tông (10000m3) Toàn 52 278 17.2 Toàn 42 260 11.3 Toàn 40 291 10.0 Toàn 24 234 5.4 Toàn 40.5 523 20 TÍNH ƯU VIỆT CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 2.1 Thi công nhanh Bảng Tốc độ thi công đập bê tông đầm lăn số công trình xây dựng Lượng bê tông Thời gian Khối lượng đổ lớn (1000m3) thi công ngày (m3) Liễu khê 33.10 < tháng 4460 Middle Fozk 4.21 45 ngày 1530 Galessville 16.00 70 ngày 5700 Monksville 22.10 < tháng 9760 Copper field 14.00 < tháng 2600 Đê bao Cách hà nham 12.00 35 ngày 7930 Elk Creek 76.50 Giữa chừng dừng cố 9474 Đê bao Nham than 30.50 97 ngày 8184 Đập Nham than 32.50 10681 Tên đập 2.2 Kinh tế Bảng So sánh tính kinh tế loại đập (1.000.000 USD) Tên đập Giá dự toán Giá toán đập Liễu khê Galesville Monksville Upperstillwater Đập bê tông đầm lăn 17,3 14,7 18,1 75,9 Đập đất đá 15,3 20,5 Đập bê tông thường 39,1 17,3 33,6 Đập đá đổ 25,1 25,6 82 bê tông đầm lăn 14,1 12,7 17 60,6 NHỮNG VẤN ĐỀ TỒN TẠI HIỆN NAY CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN Đập bê tông đầm lăn phát triển nhanh, số lượng đập xây ngày lớn, loại hình kiểu đập trọng lực phát triển theo hướng đập trọng lực vòm đập vòm Hiện không kỹ thuật phải nghiên cứu, vấn đề tồn chủ yếu bao gồm điểm sau: 3.1 Vấn đề chất lượng mặt kết hợp tầng bê tông Sau xây xong đập Liễu Khê vào mùa xuân năm 1983, hồ chứa nước lần trữ nước có độ cao đến 15,2m, cống thoát nước mặt đập hạ lưu xuất thấm nước lớn, tổng lượng nước thấm lên đến 170 l/s Theo phân tích nước thấm chủ yếu đến từ mặt tầng đầm Qua thí nghiệm chống cắt đứt trường công trình Trung Quốc chứng minh lực kết hợp tầng bê tông đầm lăn 1,6 MPa, lực kết hợp mặt tầng không xử lý có 0,8 MPa, nghĩa 50% nội tầng Lực kết hợp mặt tầng rải vữa xi măng cát 1,25 MPa 78% nội tầng Điều chứng tỏ mặt tầng thi công đầm lăn khâu yếu Khi độ cao với tiêu chống cắt mặt tầng tăng, làm để nâng cao chất lượng kết hợp mặt tầng để thoả mãn chiều cao đập vấn đề chờ giải 3.2 Kết cấu chống thấm bê tông đầm lăn Như nói, chất lượng kết hợp mặt tầng đầm không tốt nguyên nhân thấm nước Với người xây nhiều đập bê tông đầm lăn thường lấy mặt thượng lưu đập bê tông thường làm tác dụng chống thấm Có số đập đơn độc áp dụng tầng chống thấm thượng lưu, số đập lấy đập bê tông đầm lăn để chống thấm Hiện ưu tiên 3.3 Khống chế nhiệt độ đặt khe ngang Vấn đề đặt khe ngang đập vòm bê tông đầm lăn trở nên quan trọng Với tình hình phải tạo khe ngang? Kết cấu khe ngang sao? Sau tạo khe ngang làm để hồi phục lại tính nguyên vẹn đập vòm? Tất vấn đề từ lý luận đến công nghệ cần phải nghiên cứu tiếp 3.4 Thi công nhanh công trình lớn Quy mô đập ngày lớn, yêu cầu cường độ thi công ngày tăng Việc ứng dụng thi công giới công trình vừa nhỏ không đáp ứng nhu cầu thi công cường độ cao Những năm gần việc đổ bê tông, vừa trộn vừa vận chuyển liên tục ngày nhiều, nhu cầu tình hình phát triển 3.5 Tính bền vững bê tông đầm lăn Lượng xi măng ít, trộn nhiều tro bay làm cường độ thời kỳ đầu bê tông giảm sút, niên hạn tăng cường độ phát triển, thời kỳ sau (như 180 ngày, 356 ngày) cường độ cao cường độ bê tông thường Tuy tận ngày nay, tính trường kỳ (ví dụ 50 năm, 100 năm) loại bê tông chưa rõ, công trình đập bê tông đầm lăn ''già'' 10 năm Việc triển khai nghiên cứu tính bền vững bê tông đầm lăn khó mà vô thiết đầu dò Nếu lỗ khoan nghiêng phải bỏ để khoan lại lỗ khác, không số đo có sai số lớn (6) Để giảm ảnh hưởng tia xạ thể người, sau thao tác xong phải tránh xa máy 2m trở lên rút gậy nguồn cho vào cửa bọc kín phía máy Khi bảo dưỡng, làm gậy nguồn phát xạ phải đứng phía sau máy (7) Trong trình đo, không tuỳ tiện vứt bỏ số liệu đo quan sát tuỳ tiện sửa đổi số liệu mà chưa qua thí nghiệm Nhưng phát số liệu bất hợp lý phải phân tích nguyên nhân, sau đo lại bỏ số liệu ghi chép số liệu đo 9.3.7 Dùng đồng hồ đo đầm chặt để khống chế dung trọng đầm chặt: Dùng máy đo mật độ hạt để đo dung trọng bê tông đầm lăn hạn chế điểm đo phần cục bộ, khống chế diện tích rộng bê tông đầm lăn Viện nghiên cứu khoa học thủy lợi thuỷ điện nghiên cứu chế tạo máy đo đầm chặt để khống chế chất lượng đầm chặt bê tông đầm lăn toàn mặt bãi thi công Nguyên lý làm việc máy đo đầm chặt: Máy đo gia tốc lắp trục bánh xe rung, máy đo đầm chặt coi bánh xe rung chi tiết đo lường để đo độ đầm chặt vật thể bị đầm Tình hình làm việc máy đo đàm chặt lắp xe đầm rung hình 910 Khi bắt đầu đầm lăn, vật thể bị đầm tơi xốp, bánh xe rung truyền lực rung theo phương thẳng đứng chịu lực phản tác dụng nhỏ, chuyển động theo hình sin, lượt thứ hình 9-10 Số lần đầm lăn tăng dần lên bị khối nặng đầm lăn làm cho dần lên dung trọng độ cứng tăng dần Do lực phản tác dụng khối bị đầm lên bánh xe rung tăng, mà chuyển động cưỡng bánh xe rung sinh biến dạng mức độ ngày tăng lần thứ lần thứ 12 hình 9-10 Cũng với mức độ biến dạng sóng mức độ đầm chặt có mối quan hệ đường thẳng, vào mối quan hệ để thiết kế máy đo đầm Hình 9-11 vẽ sơ đồ khối nguyên lý làm việc máy đo đầm Tín hiệu máy đo gia tốc đo qua truy tìm chia thành đường đưa tới lọc sóng gốc lọc sóng hài bậc Thành phần chủ yếu làm biến dạng sóng sóng hài bậc 2, lợi dụng phần sóng hài bậc Sóng gốc sóng hài bậc sau chuyển mô phỏng/chữ số chia vào máy vi xử lý để tiến hành xử lý số liệu, tìm trị số thương sóng hài bậc với sóng gốc Kết lại qua chuyển đổi chữ số/mô chuyển tín hiệu biểu thị vol kế V1 Tuỳ theo kiểu máy đầm rung mà phạm vi tần số rung khác 86 Bộ truy tìm Bộ lọc tần số gốc A/D Máy vi xử lý SW-80 Chọn tần S1 Bộ truy tìm Bộ lọc sóng hài bậc D/A A/D Vol kế V1 L1 Cổng nối máy in Gia tốc kế Hình 9-11: Sơ đồ khối nguyên lý điện máy đo đầm RCC-1 Khi làm việc, tần số sóng gốc máy đo đầm chọn ứng với tần số làm việc máy đầm rung Máy đo đầm chặt có công tắc để chọn lựa, phạm vi tần số từ 1500 r/phút đến 3000 r/phút, tuỳ theo công tắc chọn lựa S1 để chọn trước tần số theo yêu cầu mức độ đầm chặt khối bị đầm Khi trị số đọc máy đo đầm lớn trị số đặt khối bị đầm đầm đến mức yêu cầu Khi đèn báo L1 sáng, để nhắc lái xe vật bị đầm đầm chặt, L1 chưa sáng chứng tỏ cần phải đầm tiếp Số đo đồng hồ đo độ đầm trị số tức thời chuyển động rung, độ đồng bê tông đầm lăn khác nhau, chiều dày đổ bê tông khác ảnh hưởng nhân tố khác làm cho điểm khác tầng trị số đo có giao động định Để phản ánh tình trạng chung tầng phải lấy trị số trung bình hiển thị đồng hồ vòng 0,5s Máy đo đầm chặt có cổng nối với máy in, tổ ắc quy cấp điện B Ứng dụng công trình: Viện nghiên cứu khoa học thuỷ lợi thuỷ điện lần đem áp dụng đập thượng lưu trạm thuỷ điện Nham Than Số đọc máy đo đầm chặt lượng vô lưới lượng, trực tiếp biểu thị dung trọng đầm bê tông đầm lăn Chỉ qua định suất đem trị số đọc biểu thị thành đại lượng vật lý Vì bê tông đầm lăn đoạn thí nghiệm định suất trị số đọc đầm có quan hệ đối ứng với dung trọng đầm đo máy đo đầm kiểu hạt, sau chỉnh lý lại kết đo thử biểu diễn hình 9-12 87 Kết thí nghiệm chứng minh, đầm lăn lượt, dung trọng đầm đạt đến 99,15% dung trọng lý luận thiết kế cấp phối Khi tương ứng với số đo máy đo đầm 70 Vì chuyển công tắc chọn trước sang nấc tương ứng để làm tiêu chuẩn định dung trọng đầm Khi trị số đo lớn số đạt đèn báo sáng 9.4 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ NGHIỆM THU "Quy phạm thi công bê tông đầm lăn thuỷ công" Trung Quốc quy định: lấy cường độ chống nén kỳ hạn 90 ngày đổi thành cường độ chống nén 28 ngày khối lập phương tiêu chuẩn 15cm tạo hình mẫu thử lấy miệng máy trộn để làm tiêu đánh giá chất lượng sản xuất bê tông đàm lăn Bởi theo tiêu chuẩn GB10787 "Tiêu chuẩn đánh giá kiểm nghiệm cường độ bê tông" quy định, đánh giá mức chất lượng sản xuất bê tông áp dụng cường độ chống nén kỳ hạn 28 ngày, phải tính đổi cường độ chống nén 90 ngày sang cường độ chống nén 28 ngày làm tiêu chuẩn đánh giá mức chất lượng sản xuất bê tông đầm lăn Tiêu chuẩn đánh giá mức chất lượng sản xuất bê tông đầm lăn xem bảng 9-9 Sai số trung bình bình phương cường độ chống nén hàng loạt trị số thí nghiệm lấy mẫu từ miệng máy trộn liên tục (ít 30 lần) Trị số lần thí nghiệm lấy mẫu từ lô bê tông đầm lăn làm thành mẫu thử lấy cường độ chống nén trung bình Bảng 9-9: Tiêu chuẩn đánh giá mức quản lý chất lượng sản xuất bê tông đầm lăn Mức chất lượng sản xuất Ưu Đạt Kém Các mục đánh giá Sai số trung bình bình phương cường độ chống nén bê  3,5  4,5 > 4,5 tông (MPa) Tỉ lệ phần trăm cường độ chống nén không thấp cấp  95 > 85  85 cường độ thiết kế "Quy phạm thi công bê tông đầm lăn thuỷ công" Trung Quốc quy định: phải lấy cường độ chống nén kỳ hạn 90 ngày tính đổi sang cường độ chống nén kỳ hạn 28 ngày khối bê tông lập phương tiêu chuẩn 15cm tạo hình lấy mẫu miệng máy trộn làm tiêu nghiệm thu chất lượng bê tông đầm lăn Tuỳ theo số lần lấy mẫu thử chất lượng bê tông đầm lăn nhiều hay để chia làm loại nghiệm thu mẫu nhiều mẫu 9.4.1 Mẫu nhiều: Khi liên tục lấy mẫu bê tông đầm lăn lớn 30 lần đánh giá theo mẫu nhiều, hàm số nghiệm thu là: F(x) = X - t.s  R Trong đó: - F(x): hàm số nghiệm thu - X: trị số trung bình cường độ chống nén N lần thử - s: sai số trung bình bình phương cường độ chống nén N lần thử - R: cấp cường độ bê tông - t: hệ số đảm bảo cường độ, có liên quan tới số lần thử N suất đảm bảo p(x) N  30 xem bảng 9-10 Khi F(x)  R, bê tông đầm lăn đạt chất lượng 88 Bảng 9-10: Phân loại bê tông đầm lăn hệ số đảm bảo cường độ t Phân loại Suất đảm bảo p(x) I Bê tông theo cường độ cực hạn thiết kế 90% II Bê tông kết cấu theo ứng lực thiết kế cho phép 80% (công trình đập t 1,282 0,842 9.4.2 Mẫu ít: Số lần liên tục lấy mẫu bê tông 10 lần, tiêu chuẩn nghiệm thu bảng 9-11 Bảng 9-11: Tiêu chuẩn đánh giá cường độ trung bình thí nghiệm liên tục Cường độ trung bình cho phép thấp ( X min) Bê tông loại II, p(x) = Số lần thử liên tục để tìm Bê tông loại I, p(x) = 90% 80% cường độ trung bình ( x ) Hệ số ly sai Hệ số ly sai Hệ số ly sai Hệ số ly sai = 0,15 = 0,20 = 0,15 = 0,20 * 0,86R 0,79R 0,79R 0,71R 0,97R 0,95R 0,90R 0,85R 1,02R 1,03R 0,94R 0,92R 1,05R 1,07R 0,97R 0,96R 1,07R 1,10R 0,99R 0,98R 1,08R 1,12R 1,00R 1,00R * Chú thích: R cấp cường độ bê tông đầm lăn Khi x i  X min, chất lượng bê tông đầm lăn đạt Trên thực tến lấy mẫu miệng máy tạo hình để thử cường độ phản ánh cường độ cấp phối bê tông Nó biểu thị tỷ lệ cấp phối đầm chặt bảo dưỡng bình thường cường độ chống nén đạt mẫu thử tiêu chuẩn Nó phản ánh mức độ sản sinh khống chế khâu trước lúc bê tông khỏi máy trộn, mà không phản ánh biến đổi chất lượng hàng loạt khâu thi công sau khỏi máy gây ra, đại diện chất lượng chân thực bê tông đầm lăn thân đập Trong tổng kết thi công đập Willow Creek Mỹ nhận xét, chế tạo 3000 mẫu thử công trình để tích luỹ tài liệu nghiên cứu phương pháp tạo hình, không dùng làm để nghiệm thu Vậy với cấp phối thi công, chiều dày đổ bê tông, tốc độ đổ, hệ số xi măng, hàm lượng nước chức đầm lăn v.v đủ để thoả mãn yêu cầu tiến hành nghiệm thu chưa? Chính tính chất cục việc lấy mẫu miệng máy trộn mà nước áp dụng phương pháp lấy mẫu theo kiểu khoan cắt lỗ "Quy phạm thi công bê tông đầm lăn thuỷ công" việc quy định: "Khoan lỗ lấy mẫu phương pháp tổng hợp đánh giá chất lượng bê tông đầm lăn Khoan lấy mẫu tiến hành tháng sau đổ bê tông đầm lăn Số lỗ khoan lấy mẫu xác định theo quy mô công trình" Nội dung đánh giá mẫu lỗ khoan sau: (1) Tỷ lệ lấy ruột mẫu: để đánh giá tính chất đồng bê tông đầm lăn (2) Thí nghiệm ép nước: đánh giá tính chống thấm bê tông đầm lăn 89 (3) Xác định dung trọng, cường độ chống nén, cường độ chống kéo, cường độ chống cắt, môđun đàn hồi biến dạng dãn v.v để đánh giá tính chất đồng cường độ kết cấu bê tông đầm lăn (4) Miêu tả ngoại quan ruột mẫu: đánh giá tính đồng tính đầm chặt, tiêu chuẩn đánh bảng 9-12 Bảng 9-12: Tiêu chuẩn đánh giá ngoại quan ruột mẫu bê tông đầm lăn * Tiêu chuẩn đánh giá Cấp Mức nhẵn bóng bề mặt Mức bề mặt Tính đồng phân bố cốt liệu Ưu Trơn nhẵn Chặt Đều Đạt Cơ trơn nhẵn Hơi có lỗ Cơ Kém Không trơn nhẵn Có phận có lỗ Không * Dùng mũi khoan kim cương để khoan lấy mẫu Với kết thí nghiệm ruột mẫu thử để đánh giá tính đồng bê tông đầm lăn vấn đề Ở Trung Quốc, tỷ lệ lấy mẫu khoan bê tông đầm lăn thường đạt 90%, có số không lấy mẫu, lấy mẫu chưa keo kết bê tông thành cục vụn tơi, dùng làm mẫu thử Bộ phận dùng để làm mẫu thử thường phận tương đối tốt ruột mẫu Cho nên kết thí nghiệm ruột mẫu không hoàn toàn đại diện cho chất lượng tổng thể đập bê tông đầm lăn Vì quy phạm áp dụng thí nghiệm lực vật lý thí nghiệm ép nước, miêu tả ngoại quan kết hợp với tỷ lệ thu mẫu, để đánh giá tổng hợp chất lượng đập bê tông đầm lăn 90 Chương 10 CÁC VÍ DỤ VỀ ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN Ở phần sách giới thiệu hai phương diện nguyên vật liệu thi công đập bê tông đầm lăn Trong chương, tiết đề cập đến tình hình cụ thể đập ví dụ dẫn chứng Tuy nhiên chưa nêu đặc điểm chủ yếu toàn cảnh đập, phát sau đưa chúng vào vận hành Để bổ cứu vấn đề này, chương chọn số đập bê tông đầm lăn có tính đại diện để tường thuật rõ thêm 10.1 ĐẬP ĐẢO ĐỊA XUYÊN CỦA NHẬT BẢN Đây đập bê tông đầm lăn trọng lực giới, xây dựng năm 1980 Việc xây dựng đập Đảo Địa Xuyên hình thành gọi phương pháp thi công trọn ''RCD'', sau đem ứng dụng thi công đập bê tông đầm lăn tất đập Nhật Bản Đập Đảo Địa Xuyên công trình thuỷ lợi lợi dụng tổng hợp, phụ trách nhiệm vụ cấp nước phòng lũ Đập cao 89m, đỉnh dài 240m với khối lượng bê tông 317.000 m3, có 136.000 m3 bê tông đầm lăn, chiếm tỷ lệ52% Đưa vào sử dụng thời gian năm tiến hành thí nghiệm nhà bê tông đầm lăn, thí nghiệm thi công, chọn phương án thi công đập lớn Phân khu bê tông thân đập hình 11-1, A bê tông phần ngoài, D móng bê tông C đường hành lang bê tông, tất bê tông thường Phần nội bê tông đầm lăn B, cao 40m B1 40m B2 Hình 11-1: Phân khu bê tông đập Đảo Địa Xuyên A- Bê tông phần B- Bê tông nội C- Bê tông đường hành lang D- Bê tông móng Tỉ lệ cấp phối tiêu chuẩn bê tông xem bảng 11-1 10.1.1 Công nghệ đổ bê tông máy thi công: Công nghệ đổ bê tông đầm lăn máy móc thi công gồm: (1) Máy trộn: Dùng máy trộn song trục cưỡng KBHS-1500-C, có dung tích máy 1,5 m3, thời gian trộn 30s, suất 100m3/h (2) Vận chuyển: dùng máy 13,5T cần cẩu cáp cố định chuyển gầu 4,5 m3 lên mặt đập, chuyển 100m3, sau đổ vào phễu di động 15m3, dùng xe ben tự đổ 11T chuyển lên khoảnh đổ Để giảm phân ly rỡ bê tông, rỡ thành lượt, trước tiên 1/3 dịch lên phía trước rỡ nốt 3/2 Toàn mặt đập chia làm khối, khối có diện tích khoảng 2000m2 91 (3) San: chỗ thường dùng xe ủi, gần ván khuôn cốt thép dùng xe xúc đổ bánh lốp 0,3m3 để san Hai bên lưới gạt xe ủi hàn chắn có gân trợ lực hình tam giác Chiều dày tầng đầm chặt: với chiều cao đập 40m trở xuống 50 cm, 40m trở lên 70cm Mỗi lớp rải san 15~20 cm Tầng dày 50 cm chia làm lớp san, tầng dày 70 cm chia làm lần san (4) Khe ngang: phần bê tông thượng, hạ lưu trước đổ bê tông lắp hệ thống ngăn nước, đặt kim loại phân cách thành rãnh, sau đổ bê tông thường phần bê tông dùng máy cắt bê tông tạo khe Lúc đầu, cắt khe sau đầm lăn thấy cắt làm hỏng bê tông hai bờ khe, sửa lại cắt trước đầm Dùng ván khuôn tạo khe bê tông móng (5) Đầm dùi đầm lăn: phần bê tông nội dùng đầm rung BW-200 để đầm, tốc độ hành trình km/h, với tầng dày 50 cm đầm lượt không rung trước, sau đầm tiếp lượt đầm rung, lại đầm lượt không rung chỗ liên kết bê tông thường bê tông đầm lăn, dùng đầm dùi đầm bê tông thường, sau đổ bê tông đầm lăn dầm chặt chỗ liên kết có tính đàn hồi, lại dùng đầm dùi đầm lại (6) Xử lý mặt khe ngang: Sau ngày đổ bê tông (mùa hè) ngày (vào mùa đông) dùng máy cào tạo nhám, phận bên cạnh dùng máy cào cầm tay cào nhám dùng nước cao áp phun xối tạo nhám Cho máy làm khử Máy cào cào 200~350m2, 10 ngày thay chổi lần Quét dọn xong đổ lớp vữa cát dày 1,5 cm, chỗ mặt đá đổ dày cm, dùng sức người để cào Từ nõn khoan cho thấy, đổ vữa cát mà mặt tầng kết dính tốt, cường độ chống cắt mặt khe đạt khối bê tông hoàn chỉnh (7) Bảo dưỡng: mùa hè dùng bảo dưỡng phun sương, có số chỗ bảo dưỡng nước chảy tự nhiên Mùa đông để phòng đóng băng phải bảo dưỡng bảo ôn Bảng 11-1 tỉ lệ cấp phối tiêu chuẩn bê tông Chủng loại Loại A Loại B-1 Loại B-2 Loại C Loại D Hạt cốt liệu to (mm) Tỉ lệ nước keo (%) Lượng tro bay (%) Tỉ lệ cát (%) Độ sụt (cm) Hàm lượng khí (%) 80 39.1 30 34 4±1,5 80 80,8 30 34 80 87,5 30 80 49,1 80 76,1 Nước (kg/m3) Xi măng C (kg/m3) Tro bay F (kg/m3) C+F (kg/m3) Cát (kg/m3) Cốt liệu thô (kg/m3) Chất phụ gia (kg/m3) 3,5±1 130 154 66 220 670 1377 0,55 - 1,5±1 105 91 39 130 749 1476 0,325 34 - 1,5±1 105 84 36 120 752 1482 0,300 30 34 4±1,5 3,5±1 440 199 86 285 593 1341 0,71 30 34 4±1,5 3,5±1 137 126 84 180 687 1353 0,45 10.1.2 Khống chế chất lượng: Nội dung khống chế chất lượng đập bê tông đầm lăn Đảo Địa Xuyên bao gồm mặt sau: (1) Khống chế vật liệu: ý chất lượng vật liệu gốc Định kỳ kiểm tra thiết bị đo lường, dung sai thiết bị đo lường phải nhỏ bê tông thường (2) Khống chế độ nhão: Tiêu chuẩn khống chế trị số VC 20 ± 10S Trong thực tế thi công lấy tiêu chuẩn 10s 92 (3) Khống chế hàm lượng nước cát: dùng máy đo thuỷ phân kiểu tụ điện, cách phút đo lần, tự động điều chỉnh cho nước cát Phòng thí nghiệm cách lại đo hàm lượng nước cát lần so sánh với thuỷ phân kế Máy thủy phân kế dùng tốt, độ xác cao (4) Thi công mùa hè: nguyên tắc, từ tháng 8~9 ban ngày không đổ bê tông Thời gian cho phép từ lúc khỏi máy trộn đến lúc đổ xong qui định 4h theo khả thi công Thời gian gián đoạn với chiều dày tầng đầm 50 cm qui định ngày sau sửa thành ngày (5) Thi công mùa đông: dùng nước 400C để trộn, bê tông đổ xong tiến hành bảo dưỡng bảo ôn (6) Khoan lấy mẫu: Khoan điểm đập, đương kính mẫu khoan 170 mm, tổng đài 370m, làm thành mẫu thử 360 mẫu Trong 91 mẫu kỳ hạn 91 ngày, có mẫu không đạt cường độ 10,8 MPa (cường độ thiết kế) Dung trọng thiết kế 2,3T/m3, dung trọng tất mẫu thử lớn trị số thiết kế Mẫu thử tầng dày 50cm, cắt ngang giữa, cường độ đo tầng chênh lệch không lớn Với tầng dày 70cm, cắt ngang mẫu thử đo cho thấy, cường độ tầng thấp tầng khoảng 30%, tượng ''trên yếu khoẻ'', chưa rõ nguyên nhân Dùng kính phóng đại soi thấy chưa thải hết không khí vữa xi măng bọt khí Nhưng hệ số thẩm thấu đạt 1x10-7 ~ 1x10-3 cm/s, không đáng lo ngại khe hở làm thấm nước, trực quan cho thấy chất lượng bê tông tốt 10.2 ĐẬP WILLOW CREEK CỦA MỸ Hình 11-2: Mặt cắt đập tràn đập Willow Creek (đơn vị: m) Đập Willow Creek xây dựng năm 1982, đập giới dùng toàn bê tông đầm lăn Đập Willow Creek chủ yếu ngăn lũ Đập cao 52m, đỉnh đập dài 543m, đoạn lũ tràn dài 116m Lượng bê tông 331.000 m3, tuyệt đại phận bê tông đầm lăn Phân khu thân đập bê tông hình 11-2 Mặt cắt tiêu chuẩn đập tràn kiểu hở hình 11-2 Để cải thiện điều kiện dòng chảy, dùng bê tông thường xây đỉnh đập tràn hình cong, độ dốc mặt dòng tàn hạ lưu 1:0,8 không dùng ván khuôn mà trực tiếp đầm lăn Thiết kế cho rằng, đầm chặt không tốt mặt dốc phạm vi 30cm mặt chất lượng bị xói để lại bê tông đầm lăn phù hợp với chất lượng mặt đập tràn 93 Tỉ lệ cấp phối bê tông dùng đập Willow Creek bảng 11-2 Lượng dùng keo dính bê tông đầm lăn nội có 66kg/m3, để cải thiện tính đầm chặt giảm xu phân ly, cho phép hàm lượng bột mịn qua sàng 200# đạt 10% tổng trọng lượng cốt liệu Độ dốc thân đập bê tông đầm lăn qua thí ngyiệm 1:0,73, mặt hạ lưu không dùng ván khuôn mà trực tiếp đầm lăn thành, đầm rung phía hạ lưu chưa thấy tượng bê tông bờ dốc sạt lở Mặt đập thẳng đứng thượng lưu dùng bê tông cốt thép đúc sẵn, dùng bu lông thép dài 1,5m, 15mm neo móc giữ; chôn vào khối bê tông đầm lăn Không rỡ tâm mặt làm cho mặt đập mỹ quan Không gắn khe để tránh áp lực nước hạ lưu sinh lực tác dụng vào lưng tâm mực nước hồ hạ thấp Tính chống thấm không mặt định mà định thân bê tông đầm lăn Toàn đập lớn khe ngang, đầm lăn toàn mặt cắt Dùng máy trộn kiểu rơi tự 6,8m3 để trộn, máy vận chuyển xúc đổ 12m3 đưa lên mặt đập, nơi không tiện dùng máy vận chuyển dùng xe ben đổ phía sau đổ đáy Máy vận chuyển rải bê tông theo chiều dày 35cm, đầm 30cm Dùng máy đo mật độ hạt đo dung trọng trung bình 2467 kg/m3, tương đương với 98~99% dung trọng lý luận Sai số tiêu chuẩn dung trọng 112 kg/m3 Bảng 11-2 Tỉ lệ cấp phối tiêu chuẩn bê tông đập Willou Creek Các phận Mặt thường nguồn Nộ thân đập Mặt hạ nguồn Mặt lũ tràn Bê tông tầng đêm khe tầng ngang Đường kính cốt liệu lớn Tỉ suất nước keo Lượng tro bay (%) 76 1,04 76 Lượng vật liệu m3 bê tông (kg) Nước Xi măng C Tro bay F C+ F Đá cát 109 104 104 2270 1,62 28,8 107 47 19 66 2293 76 0,72 31,1 109 104 47 151 2223 38 0,44 27,8 118 186 80 266 2082 19 0,44 28 118 194 76 270 2078 Để tránh nứt nhiệt, thi công áp dụng biện pháp sau: (1) Về mùa đông, sản xuất nửa cốt liệu đánh dống để dùng nhiệt độ cốt liệu thấp (2) Đổ bê tông trước ngày tháng (3) Năng lực trộn tối thiểu 306m3/h (4) Tốc độ lên cao: ca tối thiểu đổ xong tầng, ca đổ không tầng Tất biện pháp dễ dàng thực thi Sau xây xong dùng máy quan sát nội phát có vết nứt gần đáy theo hướng thượng xuống hạ lưu, gần giáp giới đập tràn đập không tràn, nguyên nhân mặt cắt chỗ đột biến tạo nên, vết nứt không xuyên qua đập Vấn đề lớn đập Willow Creek thẩm lậu Mùa xuân năm 1983, hồ chứa nước lên đến 15,2m, xuất nước rò đường hành lang mặt hạ lưu 94 Lượng nước rò lớn lên đến 170l/s Con đường rò nước chủ yếu mặt tầng đầm lăn, dùng vữa ximăng rót xử lý Năm sau mực nước hồ chứa lên đến 15,2m cao nước rò 8,5L/s, mực nước lên đến 29m nước rò 128L/s, vào năm sau, lưu lượng rò giảm dần nguyên bùn lấp tác dụng canxi hoá 10.3 ĐẬP UPPER STILL WATER CỦA MỸ Đập cao 89,6m, đỉnh đập dài 815m, khối lượng bê tông 1,281 triệu m3, bê tông đầm lăn 1,225 triệu m3 ván khuôn trượt thi công khối bê tông mặt thượng hạ lưu 69.000 m3, mặt cắt đập xem hình 11-3 Đây đập cục khai hoang Mỹ thiết kế bê tông đầm lăn So sánh lượng dùng vật liệu keo dính cao với đập bê tông đầm lăn nghèo khô đập Willow Creek hình ảnh đối đầu rõ rệt, tỉ lệ cấp phối đập Upper Still water bảng 11-3 Bê tông đầm lăn B dùng vào phạm vi mặt thượng lưu cách 3m phận lại dùng bê tông đầm lăn A Bảng 11-3: Tỉ lệ cấp phối bê tông Willow Creek, kg/m3 Loại Nước Xi măng (C) Tro bay (F) C + F Cát Cốt liệu thô Tầng mặt 139 222 151 373 831 1555 Bê tông đầm lăn A 99 80 174 254 682 2205 Bê tông đầm lăn B 100 95 208 303 688 2140 Vùng đập lớn thuộc khí hậu rét buốt, nhân tố khảo cứu chủ yếu tính bền vững bê tông mặt Dùng ván khuôn trượt để đổ mặt thượng, hạ lưu, lượng keo dính bê tông dùng cao 373 kg/m3 xét tới nứt mặt tầng bê tông, dựa vào để chống thấm, nhiệm vụ chống thấm thân bê tông đầm lăn đảm nhận Bê tông đầm lăn sử dụng lượng tro bay lớn, loại bê tông có tính chống thấm tốt, kết hợp mặt tầng chặt chẽ, cường độ lớn Vì cho phép dộ dốc hạ lưu đập dốc,, nhằm giảm thiểu khối lượng thân đập để có hiệu kinh tế Dùng máy trộn x 6m3 thùng nghiêng hai máy trộn x 3m3 trục xoắn để trộn, băng tải để vận chuyển, khoảng cách 300m Xe ben xe tải đổ sau có lắp van điều chỉnh rải chiều dày Xe ủi bánh ích D-4 san, lưỡi gạt có lắp thiết bị laze để khống chế chiều dày bê tông 38 cm Máy đầm rung hai lu đầm 6~8 lượt Dùng xe tưới nước bảo dưỡng Mỗi ngày làm việc 24h, tuần công tác ngày Dựng ván khuôn trượt vào ban ngày, ca đêm đổ bê tông 95 Qui định nhiệt độ đổ bê tông không 100C, lấy 95% lượng nước đá băng đổ bê tông vào ban đêm để thoả mãn yêu cầu Vùng khí hậu nhiều năm có nhiệt độ trung bình 2,20C biên độ chênh lệch nhiệt độ 130C Đập Upperstill water tạo thành hồ chứa nước, hàng năm bắt đầu vào tháng tích nước tháng xả, đến mùa xuân năm sau mực nước thấp Phương thức vận hành có điều kiện thuận lợi để quan sát mặt thượng lưu Do dùng ván khuôn trượt để đổ bê tông mặt thượng, hạ lưu lại có khe ngang thi công phức tạp hoá, theo tính toán rút ngắn khoảng cách khe xuống 5m tránh khỏi nứt khe, với khe hở dày đặc khó cho thi công tăng chi phí Cho nên thân đập không bố trí khe ngang, phát vết nứt tiến hành bổ cứu hàng năm vào lúc mực nước thấp Đập Upper Still water bắt đầu đổ bê tông vào mùa thu năm 1985, năm có tháng thi công lúc đóng băng; đến măn 1987 hoàn thành Xây dựng xong phát 12 rãnh nứt theo hướng thượng hạ lưu, có khe nứt có lượng nước rò lớn Vào ngày 14-7-1991 phát lượng nước thấm lớn lên đến 155l/s, qua vết nứt chảy vào đường hành lang 32 L/s 103 L/s từ lỗ thoát nước móng chảy vào hành lang Vào mùa xuân năm 1992 tiến hành xử lý vết nứt chủ yếu móng 10.4 ĐẬP NGỌC XUYÊN CỦA NHẬT Đây đập bê tông đầm lăn trọng lực cao 100m giới Trong thiết kế thi công tuân thủ nguyên tắc tác dụng đập Đảo Địa Xuyên Đập Ngọc Xuyên cao 100m, đỉnh đập dài 15m, khoảng cách khe ngang 15m, khối lượng bê tông kà 1,154 triệu m3 bê tông đầm lăn 750.000 m3 chiếm tỉ lệ 65% Mặt thượng lưu đổ bê tông thường dày 3m, mặt hạ lưu dày 2,5m., đáy dày 1,5m, nội đập dùng bê tông đầm lăn 10.5.1 Đặc điểm thi công: Thi công đập Ngọc Xuyên có đặc điểm sau: (1) Đường kính cốt liệu lớn từ 80mm tăng lên 150mm thực tiễn thi công chứng minh, thay đổi làm tăng độ phức tập thi công, để khắc phục tình trạng phân ly phải áp dụng nghiêm chỉnh hàng loạt biện pháp Ngoài lượng xi măng 91 kg/m3 tăng lượng dùng xi măng đập Đảo Địa Xuyên với cốt liệu lớn có 80mm, không tiết kiệm xi măng (2) Chiều dày đầm chặt lên tới 100cm, mục đích tăng chiều dày nhàm giảm số lượng khe ngang Chiều dày 100cm chia làm lần rải san Dùng máy đầm rung BW-22 đầm 12 lượt, sau dùng đầm bánh lớp đầm lượt 10.5.2 Biện pháp khống chế nhiệt độ: Vì đập cao 100 m coi trọng việc khống chế nhiệt độ bê tông Các biện pháp khống chế gồm: (1) Dùng xi măng portland trung hiệt có lượng phát nhiệt thấp trộn 30% tro bay (2) Lấy mức đảm bảo chất lượng, cố gắng giảm lượng xi măng dùng cho bê tông thường bê tông đầm lăn 96 (3) Tiêu chuẩn chiều dày đổ tầng 75 cm, gần đá 50 cm để giảm độ tăng nhiệt (4) Vào mùa nóng, dùng phun nước phun nước lạnh làm sương để làm mát (5) Trong thời gian mùa đông ngừng đổ bê tông, phủ lên mặt bê tông lớn chất cách nhiệt 10.5.3 Cường độ bê tông đầm lăn: Đập Ngọc Xuyên tiếp tục nghiên cứu vấn đề không cường độ bê tông tầng đầm lăn Kinh nghiệm trước ''trên yếu khoẻ", đập Ngọc Xuyên phát VC cao tình hình ngược lại ''trên khoẻ yếu'' Do cho thấy phân bố cường độ tầng có liên quan mật thiết đến mật độ bê tông 10.5 ĐẬP KHÁNG KHẨU CỦA TRUNG QUỐC Đập bê tông đầm lăn trọng lực Kháng Khẩu đập bê tông đầm lăn Trung Quốc đập giới đập bê tông đầm lăn có đơn độc kết cấu chống thấm Đập Kháng Khẩu cao 56,8m, đỉnh đập dài 122,5m, khối lượng bê tông 6,06 vạn m3 có 4,2 vạn m3 bê tông đầm lăn chiếm tỉ lệ 70% Không đặt khe ngang, mặt thượng lưu áp dụng kết cấu chống thấm vữa cát bitum dày cm, phía lát bê tông lưới thép đúc sẵn dày cm Ván khuôn mặt hạ lưu khối bê tông đúc sẵn Nội thân đập toàn dùng bê tông đầm lăn cấp phối III Dùng máy trộn JL x để trộn bê tông, xe ben 8T chuyển lên đập, xe ủi san nền, san lần đầm lầm, chiều dày đầm chặt 80 cm, dùng máy đo mật độ hạt ND-80 để đo dung trọng trung bình bê tông 2311kg/m3, độ đầm chặt 97% Tỉ lệ cấp phối bê tông đầm lăn bảng 11-4 Bảng 11-4 Tỉ lệ cấp phối bê tông đầm lăn Kháng Khẩu (kg/m3) Vật liệu Xi măng Tro bay Nước Cát Đá dăm Can xi gỗ Số lượng 60 80 98 798 1370 0,26 Mác bê tông đập Kháng Khẩu thiết kế R90100, lấy mẫu miệng máy 30 nhóm, bảo dưỡng 90 ngày, cường độ chống nén trung bình 12,5MPa, bình quân sai số 1,56 MPa, hệ số biến dị 0,12 Bắt đầu thi công đập Kháng Khẩu tháng 11 năm 1985 đến tháng năm 1986 xong, tháng ngăn dòng lỗ đáy, hồ tích nước Đến tháng năm 1987 nước đạt cốt 614,26m, cách mực nước dâng bình thường 24 cm Đo hành lang lượng nước thấm tối đa 4,4L/s, vài năm sau (cuối năm 19910 qua số liệu ghi lại cho thấy chưa có lượng nước thấn lần lớn điều chứng tỏ đập Kháng Khẩu sử dụng hình thức kết cấu chống thấm thành công Trong trình nước rút, kiểm tra bề lớp vữa cát bitum, đổ tầng chống thấm, tầng 25 cm đổ lớp, yêu cầu công nghệ thi công không chặt chẽ, xử lý mặt tầng có vấn đề tạo thành nạn thẩm thấu qua thân đập Nếu thi công khống chế chất lượng tốt khẳng định hiệu chống thấm tầng vữa cát bitum tốt 97 10.6 CÁC ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN KHÁC 10.6.1 Đập Elk Creek Mỹ: Đập Elk Creek cao 76m, đỉnh đập dài 786m, khối bê tông 76,5 vạn m3 Về vấn đề tồn đập bê tông đầm lăn nghèo khô xây trước việc kết hợp mặt tầng chưa tốt, độ thẩm thấu lớn v.v đập áp dụng số biện pháp cải tiến gọi đại diện cho đập bê tông đầm lăn khô nghèo hệ hai Các biện pháp cải tiến là: (1) Tăng thêm lượng chất keo dính, tổng lượng đạt 103 kg/m3, xi măng 70 kg/m3, tro bay 33 kg/m3 (2) Cho đặt khe ngang có vật chặn nước, khoảng cách lớn khe ngang 90m (3) Tăng chiều dày đầm chặt lên 60cm Cứ sau lần rải san đầm lần (4) Rải vữa cát mặt tầng đầm lăn (5) Tiến hành đổ bê tông vào mùa có nhiệt độ thấp Tháng năm 1987 bắt đầu xây dựng, đổ 1/3 chiều cao chừng đình lại, nguyên nhân chưa giải tốt vấn đề bảo vệ môi trường 10.6.2 Đập Auweite cuả Pháp: Đặc điểm lớn đập bê tông đầm lăn trọng lực Auweite bê tông không dùng xi măng Lượng chất keo dính bê tông đầm lăn 130 kg/m3 thành phần; Xỉ quặng 65%, tro núi lửa 30%, bột đá vôi 5% Nhiệt thuỷ hoá lọai thấp, thời gian ninh kết kéo dài có lợi cho tầng kết hợp Đập cao 36m, đỉnh đập dài 254m, khối lượng bê tông 85.000 m3 Mặt đập phía thượng lưu thẳng đứng, dốc mặt hạ lưu 1:0,75, mặt đập xả lũ phía hạ lưu hình bậc thang Bê tông máy trộn liên tục trộn, xe tải trực tiếp chở lên đập máy ủi có lắp khống chế laze san, tầng dày 30 cm dùng máy đầm rung 13,5T đầm lượt Trước đổ tầng bê tông đầm lăn, đổ phạm vi cách mặt thượng lưu m lớp vữa cát xi măng Bờ dốc hạ lưu không dùng ván khuôn không sử dụng bê tông đúc sẵn mà áp dụng máy đầm bờ dốc đơn vị thi công sáng chế ra, đặc điểm đập Auweite 10.6.3 Đập Nirput Walvistan Nam Phi: Đây hai đập vòm bê tông trọng lực xây dựng đập caco 50m, 70m, đỉnh đập dài 200m 270, dùng khối lượng bê tông 5,9 vạn m3 21 vạn m3 Địa hình địa chất nơi xây đập phù hợp với đập vòm trọng lực Điều kiện khí hậu hai nơi khác xa Đập Nirput lục địa cao trình gần 1400 Khí hậu thay đổi từ -12,60C đến 38,50C Đập Walvistan cách biển km, cao trình 50m, ngày đóng băng có nhiệt độ cao 260C Với đập cong trọng lực quan trọng không nứt phá vỡ khối hoàn chỉnh kết cấu, có nứt phải phục hồi kết cấu hoàn chỉnh Vì hai đập bố trí khe dẫn dụ hệ thống rót vữa Hình 11-4 hình bố trí hệ thống rót vữa khe dẫn dụ đập tràn Nirput Hình 11-5 hình chi tiết khe dẫn dụ Khe dẫn dụ bố trí dọc theo vòng cung cách 10m khe 98 Hình 11-4 Bố trí hệ thống rót vữa khe dẫn dụ đập Nirput Tấm chắn nước PVC Khe hở 130 x 20mm Bê tông mặt tầng Bê tông đầm lăn Bê tông thường Ống rót vữa 25mm Ống thoát khí 25mm 99 Hình 11-5 Mắt cắt chi tiết khe dẫn Tấm chắn nước PVC; Khe hở 150 x 20mm; Bê tông mặt tầng; Bê tông đầm lăn; Tấm tôn hình sóng; Ống đổ vữa 25mm; Ống PVC 32mm; Đinh vít Trong lớp bê tông mặt tầng thượng, hạ lưu có hai lợi khe hở 150 x 20mm dùng làm vật dẫn nứt Vật dẫn khe nứt thép mạ kẽm hình sóng ốp vào mà thành Tác dụng làm cho khe thân đập nứt theo khe dẫn dụ phát triển Tấm thép mạ kẽm bố trí cách 1m (chiều cao tầng đầm chặt) ống dẫn vữa bố trí khe hở kim loại mạ kẽm Dọc theo chiều cao cách 4m lại đặt tầng rót vữa, dùng PVC chắn nước quây lại thành phễu rót vữa Cửa vào ống rót vữa bố trí mặt bậc thang hạ lưu Hệ thống khe dẫn dụ nứt đập Walvistan tương tự đập Nirput, khác điểm sau: (1) Vật dụ khe rót PVC mật độ cao, 150x2mm đặt tầng bê tông mặt hạ lưu (2) Vật dẫn nứt PVC mỏng 280 m; ống rót vữa 40 mm đặt khe hở (3) Chiều cao tầng rót vữa 2m Trong thân đập có chôn cấu thiết bị đo dọi, dọi ngược, nhiệt kế đo nước, không khí, đo áp lực khe đá móng, hợp áp lực móng ẩm kế hiệu ứng lỗ thoát nước v.v tất khe dẫn dụ có thiết bị đo khe nhiệt kế chấn động cong dài 1m, ứng biến kế bắc ngang qua mặt phẳng khe dẫn dụ, để kiểm tra nhiệt độ khe hở Thi công hai đập dùng máy trộn hình gáo 4,5m3 (5,5m3), vận chuyển băng tải, xe ben đổ bê tông, máy ủi lắp laze để san, chiều dày san 30 cm, máy đầm rung 10T, đầm không rung lượt lượt đầm rung, đầm xong có chiều dày 25 cm Mặt tượng lưu dùng ván khuôn trượt Gần ván khuôn khó đầm chặt đổ bê tông thường phạm vi 60cm mặt thượng lưu Trước tiên đổ bê tông mặt, đầm dùi, sau đổ bê tông đầm lăn, đầm lăn cố gắng sát gần ván khuôn thường lưu, chỗ tiếp giáp hai lượt bê tông Trong phạm vi 5m mặt thượng lưu đổ lớp bê tông đệm, dùng bê tông cốt liệu to 37mm, có khuyết điểm làm tăng độ tăng nhiệt thuỷ hoá, sau đổ lại dùng bê tông cốt liệu lớn 19mm cố gắng mỏng chiều dày, cuối chuyển sang dùng vữa cát xi măng kết luận vật liệu tốt làm tầng đệm Sau xây xong, phát đập có vết nứt, vết nứt từ tầng móng phát triển men theo khe dẫn dụ từ mặt đập nhìn thấy, thiết bị kiểm tra đặt bên phản ánh Có số khe nứt bên rộng khe nứt bề mặt, nguyên nhân dòng thẩm lậu phận đập Nirput 6L/S, đập Walvistan 3,3 L/S; thứ ba chảy theo khe nứt xuống mặt hạ lưu, đập Walvistan 3,5L/S Có điểm cần ý, tất khe dẫn dụ có ngăn nước, cho nước chảy qua khe dẫn dụ xuóng mặt hạ lưu, sau phải đặc biệt quan tâm tới chất lượng việc thi công chặn nước Qua việc xây dựng vận hành đập bê tông đầm lăn trọng lực nói lên rằng, bê tông đầm lăn phù hợp với đập vòm, cần đừng xây dựng mỏng 100 [...]... thi công đối với cấp phối bê tông đầm lăn thiết kế (bao gồm tính có thể đầm, tính dễ đầm chắc) cũng như tính chống phân ly của hỗn hợp Khi cần có thể điều chỉnh theo tình hình thí nghiệm đầm lăn 1.2.3.2 Thí dụ thực tế về thiết kế cấp phối bê tông đầm lăn của một công trình điển hình Thiết kế cấp phối bê tông đầm lăn đập Kháng Khẩu - Phúc Kiến: (1) Yêu cầu thiết kế: Yêu cầu thiết kế sơ bộ bê tông đầm lăn. .. trộn để có bê tông đầm lăn chất lượng tốt 3 Thời gian trộn: Có một số máy trộn khi trộn bê tông đầm lăn thì kéo dài thời gian hơn so với bê tông thường là 90s kéo dài tới 150s để trộn bê tông đầm lăn Ở Thiên Sinh Kiều cấp 2 dùng máy trộn 1,5m3, trộn bê tông thường mất 90s, trộn bê tông đầm lăn thời gian là 150~180s 25 Tóm lại, thời gian trộn ít nhất chính xác còn tuỳ thuộc máy trộn và bê tông rồi qua... bê tông cao Tỉ lệ nước keo tương đối lớn, tính chống thấm không tốt Một số đập bê tông đầm lăn của Nhật đều áp dụng cấp phối loại này 1.2.2.3 Bê tông đầm lăn hàm lượng tro bay cao Lượng keo dùng trong bê tông đầm lăn này là 140~170 kg/m3, chất độn chiếm 50% ~ 70% tổng trọng lượng keo Loại bê tông này chia làm 2 loại: Cấp phối 1 có chất keo là 140 ~ 170 kg/m3 chất độn chiếm 50%~60%, gọi là bê tông đầm. .. đập Elk Creek của Mỹ sử dụng một bộ phần bê tông đầm lăn là loại này 1.2.2.2 Bê tông đầm lăn nghèo khô Loại bê tông này còn gọi là bê tông đầm lăn cấp phối nghèo Lượng keo dính trong bê tông là 120~130 kg/m3, trong đó chất độn chiếm 25%~30% tổng trọng lượng chất keo Loại bê tông này dùng keo dính không nhiều, phải tăng lượng nước vừa phải để thoả mãn yêu cầu đầm lăn Tỉ lệ nước keo thường là 0,70 ~ 0,90... cấu và ảnh hưởng của nó tới tính năng bê tông 2.1 TÍNH CÔNG TÁC CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN Toàn bộ hàm nghĩa tính công tác của hỗn hợp bê tông đầm lăn bao gồm độ công tác, tính co, tính ổn định và tính dễ đầm chắc Hỗn hợp bê tông đầm lăn có tính công tác tốt là phải có tính thích nghi của độ công tác với thiết bị thi công và điều kiện hoàn cảnh thi công (như nhiệt độ không khí, độ ẩm tương đối v.v );...CHƯƠNG 1 VẬT LIỆU HỢP THÀNH BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ THIẾT KẾ CẤP PHỐI 1.1 VẬT LIỆU HỢP THÀNH BÊ TÔNG ĐẦM LĂN Bê tông đầm lăn là hỗn hợp tạo thành bởi 6 lọai vật liệu là xi măng, chất độn, nước, cát, đá và chất phụ gia Trong bê tông đầm lăn, chất phụ gia có tác dụng làm chậm đông cứng, giảm lượng nước và dẫn khí v.v 1.1.1 XI MĂNG Xi măng được dùng trong bê tông đầm lăn có chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu... lực của bê tông đầm lăn: 1 Modun đàn hồi chống nén tĩnh 2 Trị số cực hạn kéo dãn 3 Dư biến 2.5 TÍNH VẬT LÝ VÀ TÍNH BỀN VỮNG CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN Tính vật lý của bê tông đầm lăn bao gồm tính năng nhiệt học và biến dạng phi tác dụng phụ tải Tính bền vững bao gồm tính chống thấm, tính chống đông, tính chịu va đập mài mòn và tính chống ăn mòn hóa chất v.v 2.6 TÍNH NHIỆT HỌC CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 2.6.1 Thuỷ. .. độ thuỷ phân hạt nhân và phương pháp đo thử, dung trọng nén chặt trung bình của bê tông đầm lăn 16 là 2355 kg/m3 (2616 lần đo), đạt 97,9% dung trọng lý luận Cường độ chống nén niên hạn 90 ngày lấy mẫu ở miệng máy thoả mãn yêu cầu thiết kế 17 CHƯƠNG 2 TÍNH CHẤT KỸ THUẬT CHỦ YẾU CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN Bê tông đầm lăn trước khi cứng hoá gọi là hỗn hợp bê tông đầm lăn Nó phải có tính công tác tốt, dễ thi công, ... F=101 Xi măng 425# , tro bay Hoàng phố C=50,F=100 20,72 2.6.3 Hệ số đạo ôn, hệ số dẫn nhiệt, tỉ lệ và hệ số nở dài của bê tông đầm lăn: 2.6.4 Tính chống va đập mài mòn của bê tông đầm lăn: Bảng 2-12: So sánh tính chống mòn của bê tông đầm lăn và bê tông thường Loại bê tông Thường Đầm lăn W CF 0,34 0,34 F CF (%) 30 30 C+F (kg/m3) 371 290 Cường độ chống nén (MPa) 28 ngày 38,1 37,1 Đơn vị mòn [kg/(m2.h)]... ăn mòn hoá học của bê tông đầm lăn: 24 Chương 3 TRỘN BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 3.1 MÁY TRỘN RƠI TỰ DO VÀ CƯỠNG BỨC 3.1.1 Máy trộn rơi tự do: 1 Trình tự đổ vật liệu: Trộn bê tông thường, theo các trình tự sau: - Thứ nhất: đổ nước, chất phụ gia, cát vào máy tiến hành trộn ướt - Thứ hai: đổ keo dính vào, trộn đều gọi là bao cát - Thứ ba: đổ đá để trộn bao đá cho đến khi đều Sự xuất hiện của bê tông đầm lăn có trộn