Nghiên cứu công nghệ thi công bê tông cường độ cao theo phương pháp tự chèn cho các công trình thủy lợi - thủy điện

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯƠNG ĐÌNH QUÂN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THI CÔNG BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO THEO PHƯƠNG PHÁP TỰ CHÈN CHO CÁC CƠNG TRÌNH THỦY LỢI - THỦY ĐIỆN Chuyên ngành : Xây dựng công trình thủy Mã số : 60.58.40 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2012 Footer Page of 126 Header Page of 126 Cơng trình hồn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS HOÀNG PHƯƠNG HOA Phản biện 1: TS TRẦN ĐÌNH QUẢNG Phản biện 2: TS NGUYỄN XUÂN TOẢN Luận văn ñược bảo vệ Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 14 tháng 12 năm 2012 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Footer Page of 126 Header Page of 126 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện Việt Nam công công nghiệp hóa, đại hóa Đất nước, nhiều cơng trình xây dựng lớn có kết cấu thiết kế thi công xây dựng Đặc biệt công trình khai thác tài nguyên nước, việc thiết kế cơng trình đưa nhiều dạng kết cấu có khả chịu lực lớn, kích thước tiết diện mảnh, mật ñộ cốt thép dày, dẫn ñến việc đổ, đầm bêtơng thi cơng khó khơng thực Nếu bêtơng khơng đủ điều kiện để đổ theo phương pháp thơng thường khơng ñược ñầm chặt dẫn tới rỗng, rỗ cấu kiện, làm cường độ bêtơng thiết kế khơng đảm bảo ñộ bền cấu kiện bị suy giảm ñáng kể Một vấn ñề kỹ thuật cần quan tâm giải công nghệ thi công bêtông cường ñộ cao, ñặc biệt cho số phận kết cấu có đặc điểm chịu lực phức tạp, chịu ứng suất cục lớn buồng xoắn tua bin, buồng tua bin, buồng ñặt máy phát ñiện nhà máy thủy điện, tường chắn, cọc khoan nhồi, bê tơng cầu cảng, cơng trình ven biển Tại vị trí u cầu bêtơng có cường độ chịu nén chịu kéo lớn Mặt khác, vị trí cao, sàn cơng tác chật hẹp việc bơm bêtơng lên cao đầm bêtơng có u cầu đặc biệt khó khăn Hơn nữa, số cơng trình xây dựng sau thời gian khai thác sử dụng, kết cấu bị ăn mịn mơi trường nước tác nhân khác cần phải gia cố, sửa chữa, kết cấu có mặt cắt ngang hẹp, chiều dài lớn, cốt thép dày dùng bêtông truyền thống cơng tác đổ, đầm bêtơng đảm bảo u cầu khó khăn, tốn nhiều cơng sức, đơi khơng thể thực Footer Page of 126 Header Page of 126 Một giải pháp áp dụng tốt cho điều kiện nói sử dụng bê tơng tự lèn(BTTL) có cường độ cao Những tính chất đặc biệt khác cường ñộ cao chịu kéo chịu nén, ñộ chống thấm cao, tuổi thọ cao,… khiến cho lĩnh vực áp dụng loại bê tông tự lèn ngày mở rộng Loại bêtông với khả tự chảy lấp ñầy, chảy vượt qua rào cản cốt thép mật độ cao, khơng phân tầng có cường ñộ nén cao ñã ñược ứng dụng cho nhiều công trình cầu hầm, nhà cao tầng giới Hiện nghiên cứu bê tơng tự lèn sử dụng rộng rãi Nhật, Châu Âu Mỹ tính vượt trội so với bê tông truyền thống Tuy nhiên, Việt Nam cịn mẻ cơng trình thực Một nguyên nhân dẫn ñến việc BTTL chưa ñược áp dụng phổ biến ñiều kiện cấp phối nghiêm ngặt, có thay đổi tính – lý lớn ñối với thành phần vật liệu Hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn thiết kế, thi cơng cho việc áp dụng vật liệu chưa đầy ñủ, rõ ràng Cũng chưa có nhiều nghiên cứu, ứng dụng sử dụng vật liệu sẵn có địa phương ñể chế tạo BTTL Trong năm gần ñây, có tín hiệu cho thấy BTTL dần chấp nhận thông qua việc sử dụng thi công vị trí khó khăn, kết cấu nhỏ dày ñặc cốt thép, kết cấu thành mỏng, hẹp, ống thép nhồi bê tông Đặc biệt Đà Nẵng, Quảng Nam ñã ñang triển khai nhiều dự án xây dựng nhà cao tầng, cơng trình cầu lớn, cơng trình thủy lợi - thủy điện lớn có nhiều dạng kết cấu phức tạp việc ứng dụng BTTL sử dụng vật liệu chỗ vào thực tế xây dựng đem lại lợi ích đáng kể mặt kinh tế kỹ thuật Footer Page of 126 Header Page of 126 Tuy nhiên, hiểu biết BTTL khu vực có phần hạn chế, tập trung vào số quan nghiên cứu, trường Đại học, số hãng cung cấp phụ gia số trạm sản xuất bê tơng tươi Tính thương mại hóa loại bê tơng khu vực chưa cao Việc tăng cường áp dụng BTTL khu vực Quảng Nam, Đà Nẵng số vùng nước đặt cho người làm cơng tác nghiên cứu vấn ñề sau: Cần phải nghiên cứu kỹ tính chất lý BTTL, có tính chất việc áp dụng bảo ñảm ñộ tin cậy nâng cao hiệu kinh tế sử dụng BTTL Các vấn ñề tiềm ñể sản xuất BTTL sử dụng cốt liệu địa phương điều kiện mơi trường khu vực Nghiên cứu công nghệ thi cơng bê tơng cường độ cao theo phương pháp tự chèn áp dụng rộng rãi cơng trình xây dựng Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu nghiên cứu tính cơng tác hỗn hợp bê tơng tự lèn cường độ cao tính chất lý bêtơng, thoả mãn u cầu để ứng dụng thi cơng cơng trình thủy lợi – thủy ñiện Ý nghĩa nghiên cứu nhằm cung cấp số thông số thực tế BTTL sử dụng vật liệu chỗ công nghệ thi cơng Từ đề xuất sử dụng loại vật liệu xây dựng cơng trình thủy lợi – thủy điện nói chung địa phương thời gian tới Mục tiêu chung nghiên cứu tiến hành khảo sát ñối với phát triển cường ñộ thiết kế cấp phối BTTL phù hợp việc sử dụng cốt liệu ñịa phương ñể ñánh giá hiệu Footer Page of 126 Header Page of 126 cấp phối BTTL ñược lựa chọn theo cường ñộ ñộ bền tiêu chí sử dụng khác Các mục tiêu cụ thể sau: Để thiết kế cấp phối BTTL thích hợp sử dụng cốt liệu ñịa phương; Để ñánh giá phát triển cường ñộ ñộ bền BTTL Để ứng dụng BTTL vào thực tế sản xuất Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu giới hạn việc phát triển số thiết kế cấp phối phù hợp sử dụng cốt liệu ñịa phương ñáp ứng ñược yêu cầu BTTL cường ñộ cao ñộ chảy xoè, khả tự làm ñầy, khả chảy xuyên qua khu vực hạn chế ñảm bảo yêu cầu cường ñộ, ñộ bền, ñộ ổn ñịnh yêu cầu khai thác khác bê tông Phương pháp nghiên cứu Phương pháp tính tốn lý thuyết kết hợp thực nghiệm phịng thí nghiệm thực tế ngồi cơng trường(các tiêu lý vật liệu, hỗn hợp tính chất BTTL) Kết cấu luận văn Ngồi phần mở đầu, kết luận, phụ lục tài liệu tham khảo, luận văn ñược chia làm chương sau: Chương 1: Tổng Quan Chương 2: Nghiên cứu thiết kế thành phần Bê tông tự lèn cường ñộ cao sử dụng vật liệu Quảng Nam – Đà Nẵng Chương 3: Công nghệ thi công Bê tông tự lèn cường ñộ cao ñề xuất ứng dụng Bê tông tự lèn vào số kết cấu xây dựng ñịa phương Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 KHÁI QT VỀ BÊ TƠNG TỰ LÈN Bê tơng tự lèn bê tơng có khả chảy trọng lượng thân làm đầy hồn tồn cốp pha chí nơi dầy đặc cốt thép mà khơng cần tác động học mà đảm bảo tính đồng Nói cách khác, bê tơng tự lèn bê tơng có khả tự lèn chặt BTTL có đặc điểm tương ñối giống loại BTXM thông thường, ñược chế tạo từ vật liệu cấu thành chất kết dính xi măng, cốt liệu, nước phụ gia Bê tông tự lèn sử dụng điều kiện khó khăn khác khơng thể sử dụng máy đầm như: đổ bê tơng nước, cọc nhồi, bệ máy cột tường gia cố Độ linh ñộng cao BTTL làm cho ñổ vào khuôn mà không cần rung Bê tông tự lèn coi "sự phát triển mang tính cách mạng xây dựng bê tơng nhiều thập kỷ" Lợi ích kinh tế mà mang lại ñã ñược kiểm chứng : - Xây dựng nhanh hơn; - Giảm nhân lực công trường; - Thi cơng dễ dàng hơn; - Độ đồng đơng ñặc hoàn toàn; - Bề mặt hoàn thiện tốt hơn; - Nâng cao độ bền; - Sức dính bám tăng; - Dễ dàng thiết kế thành phần bê tơng; - Giảm tiếng ồn khơng có chấn động; - Mơi trường làm việc an tồn Tuy nhiên, BTTL có số vấn đề như: Footer Page of 126 Header Page of 126 • Bê tơng tự lèn có mơ đun đàn hồi thấp hơn, ảnh hưởng đến đặc tính biến dạng kết cấu bê tơng dự ứng lực; • Chùng dão co rút cao nên ảnh hưởng ñến mát ứng suất ñộ võng theo thời gian 1.2 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG TỰ LÈN TRÊN THẾ GIỚI Từ chế tạo thành cơng BTTL Đại học Tokyo vào năm 1980, vấn ñề độ bền kết cấu bê tơng giành ñược quan tâm lớn giới khoa học chuyên ngành xây dựng Nhật Bản nước tiên tiến giới Đến năm 2000 khối lượng BTTL ñược sử dụng cho sản phẩm ñúc sẵn bê tông trộn sẵn xây dựng Nhật Bản 400.000 m3 (Ouchi et al., 2003) Tại Châu Âu, năm 1996, nhiều nước Châu Âu ñã thành lập dự án "Sản xuất hợp lý cải thiện môi trường cách sử dụng BTTL Từ đó, BTTL áp dụng thành cơng nhiều cơng trình cầu, tường lớp ốp mặt hầm Châu Âu (Ouchi et al, 2003) Trong năm 2000-2003, Mỹ ñặt biệt ngành công nghiệp bê tông ñúc sẵn BTTL ñã ñược sử dụng hàng loạt dự án thương mại(Ozyldirim, 2003; Ouchi et al., 2003) Một ứng dụng điển hình BTTL xây dựng mố neo cầu treo dây võng Akashi-Kaikyo, bể chứa ga LNG Cơng ty Gas Osaka (Nhật Bản) Hình 1.2 Sử dụng BT tự ñầm cho Mố neo cầu Akashi-Kaikyo Footer Page of 126 Header Page of 126 Tại Canada BTTL ñược sử dụng lĩnh vực xây dựng, xây dựng cầu ñường cơng trình xây dựng dân dụng, tổng khối lượng BTTL chiếm khoảng 25% lượng bê tơng sử dụng thị trường 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG BÊ TÔNG TỰ LÈN Ở VIỆT NAM Tại Việt Nam có số sở nghiên cứu, áp dụng bê tông tự lèn với quy mô nhỏ ĐH Xây dựng HN, ĐH Bách khoa TPHCM, Viện Khoa học Thủy lợi, ñang thực ñề tài thuộc dự án SX thử nghiệm cấp Bộ PGS TS Hồng Phó Un làm chủ nhiệm: “hồn thiện cơng nghệ chế tạo thi công bê tông tự lèn xây dựng cơng trình thủy lợi” Tuy nhiên, nghiên cứu khả tự ñầm hỗn hợp bê tơng chưa đề cập đến cách kỹ lưỡng Từ năm 1999-2001, trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh nghiên cứu thành cơng BTTL có sử dụng bột đá vơi Tuy nhiên, kết nghiên cứu chưa áp dụng vào cơng trình xây dựng thực tế xây dựng cơng trình Năm 2008, khoa Xây dựng Cầu Đường trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng ñã nghiên cứu ứng dụng BTTL dùng cho đường tơ, sân bay Kết nghiên cứu áp dụng vào cơng trình xây dựng cảng Cái Mép Thị Vải cuối năm 2010 Hình 1.6 Nhà thi ñấu Đa Năng, Đà Nẵng, dầm xiên Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 10 Những năm gần ñây, BTTL ñã bắt ñầu ñược sử dụng số cơng trình xây dựng nhà cao tầng mà phần lớn có Chủ đầu tư Nhà thầu Cơng ty nước ngồi thi cơng tịa nhà Keanam, Phú Mỹ Hưng, Mút đầu dầm đầu cột tồ nhà 34 – Trung Hịa v.v CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BTTL CƯỜNG ĐỘ CAO SỬ DỤNG VẬT LIỆU TẠI QUẢNG NAM – ĐÀ NẴNG Đặc tính BTTL : - Tính biến dạng cao(khả tự lấp đầy cốp pha) - Khả chảy qua vật cản - Khả chống phân tầng 2.1 YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA BÊ TƠNG TỰ LÈN: Về BTTL có thành phần vật liệu giống với bêtông truyền thống như: xi măng, cốt liệu, nước, chất ñộn chất phụ gia Tuy nhiên, cần phải tính đến lượng lớn phụ gia siêu dẻo nhằm làm tăng tính cơng tác bê tơng, lượng bột khống lớn có thành phần chất bôi trơn cho lớp cốt liệu thơ sử dụng chất hóa học tăng ñộ nhớt ñể tăng thêm ñộ bám cho bêtông Để đạt đặc tính BTTL, định hướng thiết kế thành phần cấp phối cần: - Hạn chế hàm lượng cốt liệu (cốt liệu thô chiếm 50% khối lượng bê tông cát 40% khối lượng vữa); - Tỷ lệ nước / bột khoáng thấp; - Sử dụng lượng lớn phụ gia siêu dẻo 2.2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ BTTL Footer Page 10 of 126 Header Page 11 of 126 11 Sau ñây số phương pháp thiết kế cấp phối BTTL ñã ñược nghiên cứu, phát triển công bố, xuất Thế giới: Phương pháp thiết kế giáo sư Okamura H Ozawa K trường ñại học công nghệ Koichi (Nhật Bản) công bố hội thảo bê tông chất lượng cao Viện Bê tông Hoa Kỳ (ACI) tổ chức vào năm 1994; Phương pháp thiết kế giáo sư Ouchi Masahiro, Okamura H Ozawa K công bố Hội thảo kết cấu bê tông Đài Loan năm 1998; Phương pháp thiết kế tác giả: Nawa T, Izumi T Edamatsu Y công bố Hội thảo BTTL trường Đại học Công nghệ Koichi vào năm 1998; Phương pháp thiết kế giáo sư Billberg thuộc Viện nghiên cứu xi măng bê tông Thụy Điển công bố năm 1999 dựa kinh nghiệm thực tế ứng dụng SCC Thụy Điển kéo dài nhiều năm; Phương pháp thiết kế Bennenk, H.W J.Van Schiindel công bố Istanbul, Thổ Nhĩ Kỳ năm 2002; Phương pháp thiết kế Ủy ban Châu Âu hệ thống bê tông hóa chất đặc biệt dùng xây dựng EFNARC (The European Federation of Specialist Construction Chemicals and Concrete systems) công bố tập Hướng dẫn sử dụng SCC năm 2002 (ñiều chỉnh năm 2005) và; Phương pháp thiết kế Hiệp hội Kỹ sư dân dụng Nhật Bản JSCE (Japan Society of Civil Engineering) công bố năm 1998 Trong phương pháp phương pháp EFNARC ñề xuất tương tự phương pháp JSCE ban Footer Page 11 of 126 Header Page 12 of 126 12 ñầu EFNARC phát triển phương pháp thiết kế BTTL dựa nghiên cứu kinh nghiệm thực tế Nhật Bản Nhìn chung, quy trình thiết kế cấp phối BTTL bao gồm bước Hình 2.1 sau (EFNARC, 2002): Thiết lập đặc tính yêu cầu Chọn vật liệu (từ công trường) Thiết kế ñiều chỉnh thành phần hỗn hợp Đánh giá vật liệu thay Khơng đạt u cầu Kiểm tra điều chỉnh đặc tính Đạt u Kiểm tra đặc tính bê tơng nhà máy cơng trường Hình 2.1 Quy trình thiết kế BTTL Vì BTTL nhạy cảm với thay đổi tính chất lý, hố cốt liệu nên q trình sản xuất thí nghiệm phân loại cốt liệu ñộ ẩm cần ñược thực thường xuyên so với bê tông truyền thống Người ta phải thực tất thí Footer Page 12 of 126 Header Page 13 of 126 13 nghiệm cần thiết cho ñến ñạt yêu cầu trước tiến hành thi cơng 2.3 NGUN LÝ CHẾ TẠO BÊ TƠNG TỰ LÈN CÓ CƯỜNG ĐỘ CAO Để nâng cao khả chịu tải trọng đá bêtơng cần nâng cao ñộ ñặc cốt liệu, ñá ximăng, vùng truyền bề mặt ñá ximăng cốt liệu Việc gia tăng cường ñộ ñá ximăng cường ñộ vùng truyền bề mặt ñá ximăng với cốt liệu ñược thực sở: - Giảm nước nhào trộn hỗn hợp bêtơng (đánh giá thơng qua tỷ số Nước/Chất kết dính) để giảm tối đa lổ rỗng nước nhào trộn dư thừa tạo - Gia tăng lượng sản phẩm calcium silicate hydrate (C-S-H) q trình thủy hóa ximăng, chuyển bớt khống portlandite thành khống C-S-H để làm tăng độ đặc cấu trúc Hình 2.2 Sơ đồ ngun lý chế tạo bê tơng cường độ cao Bê tơng tự lèn, với ngun lý tối ưu thành phần hạt hệ nguyên liệu để tạo tính dẻo dính cao xếp chặt chẽ Footer Page 13 of 126 Header Page 14 of 126 14 hạt, cho phép tạo bêtơng có tính tự chảy cường độ cực cao kết hợp tốt với nguyên lý chế tạo bêtơng cường độ cao 2.4 SƠ LƯỢC VỀ MỘT SỐ MỎ VẬT LIỆU TẠI QUẢNG NAM, ĐÀ NẴNG 2.4.1 Về ñá xây dựng: Các thành tạo ñịa tầng khu vực Quảng Nam, Đà Nẵng chủ yếu bao gồm: Đá chủ yếu ñá Mắcma phun trào thấm nhập, Phức hệ Hải Vân, pha (γa, T3, hv1): Granít biotit, granit hai mica hạt vừa ñến lớn dạng porphyr Cường độ đá từ 800-1200kg/cm2 thích hợp cho việc sản xuất bê tơng Hiện địa bàn Quảng Nam, Đà Nẵng có nhiều mỏ đá khai thác ñể phục vụ cho nhu cầu xây dựng ñịa phương Trong vài năm gần ñây, Quảng Nam nguồn vật liệu ñá thường ñược cung cấp mỏ như: Mỏ đá Hồ Vân, Mỏ ñá Weixensine, Mỏ ñá Hưng Long, Mỏ ñá Hương An, Mỏ Đá Đại Hiệp - Đại Lộc - Quảng Nam Tại Đà Nẵng, năm gần ñây, tốc ñộ thị hố Đà Nẵng diễn nhanh, song song với việc xây dựng khu ñô thị mới, nhà cao tầng ñặc biệt cơng trình cầu lớn Thuận Phước, Cầu Rồng, Trần Thị Lý, Hồ Xn v.v triển khai xây dựng, việc sử dụng vật liệu cho cơng trình chủ yếu cung cấp mỏ đá huyện Hồ Vang, Quận Cẩm Lệ Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng Một số mỏ như: Mỏ Đá Phước Tường , Mỏ ñá Hố Bạc 2.4.2 Vật liệu cát xây dựng: Hệ thống sông Quảng Nam – Đà Nẵng có dịng chảy ln ln thay đổi, ln chuyển dịng bị bồi lắng xói lở vào mùa Footer Page 14 of 126 Header Page 15 of 126 15 mưa lũ Vì hạ lưu sơng có trữ lượng cát lớn khoảng 160 triệu chất lượng tốt, modun ñộ lớn từ 2,2–3, phù hợp cho việc sản xuất bê tông sản phẩm khác ngành xây dựng Nguồn cát khu vưc ñược khai thác từ lịng sơng Vĩnh Điện, Túy Loan, sơng n, Cầu Đỏ, Cẩm Lệ, Cu Đê 2.4.3 Đá vôi Nguồn ñá vôi khu vực ñược khai thác chủ yếu mỏ Mà cooih – huyện Đông Giang, Quảng Nam Đây mỏ đá vơi lớn vừa phủ ñưa vào quy hoạch nguồn dự trũ nguồn dự trữ đá vơi cho sản xuất xi măng Bột đá vơi siêu mịn sản Nhà máy sản xuất bột đá vơi siêu mịn xã Hồ Châu, Cẩm Lệ thành phố Đà Nẵng 2.5 THÀNH PHẦN VẬT LIỆU CỦA BÊ TƠNG TỰ LÈN CĨ CƯỜNG ĐỘ CAO 2.5.1 Xi măng Hiện nay, loại xi măng thông dụng dùng bê tông tự lèn xi măng giàu belite (thành phần C2S = 40-70%), xi măng toả nhiệt thấp có thành phần C3A C4AF nhỏ Đề xuất sử dụng xi măng Kim Đỉnh PC 40 – ñược sản xuất Nhà máy Xi măng Kim Đỉnh – Thị Trấn Tứ Hạ - tỉnh Thừa Thiên Huế 2.5.2 Phụ gia mịn Trong bê tông tự lèn việc sử dụng phụ gia khống có hàm lượng hạt mịn (bột) lớn làm tăng ñộ nhớt dẻo vữa xi măng Phụ gia khoáng mịn sử dụng chế tạo bê tơng tự lèn có nhiều chủng loại silicafume, tro nhiệt điện, xỉ lị cao, bột đá vơi,tro trấu 2.5.3 Phụ gia siêu dẻo Footer Page 15 of 126 Header Page 16 of 126 16 Trong chế tạo BTTL, người ta thường sử dụng hai loại phụ gia siêu dẻo: - Phụ gia siêu dẻo giảm nước mức ñộ cao (30-40% nước trộn) - Phụ gia siêu dẻo giảm nước mức độ cao khí(phụ gia điều chỉnh độ nhớt) 2.5.4 Cốt liệu nhỏ Đề xuất cốt liệu nhỏ dùng bê tông tự lèn sử dụng cát Cầu Đỏ, ñây loại cát vàng ñược khai thác khu vực lân cận Cầu Đỏ - Cẩm - Lệ Đà Nẵng, trữ lượng lớn, mơđun độ lớn từ 2.2-3 2.5.5 Cốt liệu lớn Trong bê tông tự lèn, ñể ñảm bảo tính chất tự lèn, hàm lượng cốt liệu lớn dùng so với bê tơng thường Khả tự chảy, tự lèn bê tông tự lèn phụ thuộc vào kích thước hàm lượng cốt liệu lớn thành phần bê tông Đá dăm sử dụng chế tạo bê tơng tự lèn giữ trạng thái bão hồ khơ bề mặt nhằm tránh thay đổi lượng nước trộn cho bê tơng Trong phạm vi nghiên cứu ñề xuất sử dụng ñá ñược mỏ Đá Hố Bạc công ty Cổ phần xây dựng cơng trình Đơ thị Đà Nẵng sản xuất để thí nghiệm thiết kế thành phần bê tông 2.5.6 Hàm lượng nước: Hàm lượng nước BTTL ảnh hưởng lớn ñến ñặc trưng chất lượng bêtơng hóa cứng như: cường độ cuối cùng, độ xốp rỗng… Bêtơng chất lượng cao phải có lượng nước 180lít/m3 bêtơng Thường vào khoảng 160-170lít/m3 bêtơng 2.6 THÍ NGHIỆM CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU 2.6.1 Thí nghiệm tiêu lý cốt liệu thô Footer Page 16 of 126 Header Page 17 of 126 17 2.6.2 Thí nghiệm tiêu lý cốt liệu mịn Tiến hành lấy mẫu đá trạm bê tơng cơng ty Cổ phần xây dựng Cơng trình Đơ thị Đà Nẵng thí nghiệm tiêu lý vật liệu: Thành phần hạt, khối lượng riêng, hàm lượng bùn sét, ñộ hút nước… 2.6.3 Thí nghiệm tiêu lý xi măng Thí nghiệm tiêu lý vật liệu: khối lượng riêng, khối lượng thể tích, cường độ uốn, cường ñộ nén mẫu thử… 2.7 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TƠNG TỰ LÈN CĨ CƯỜNG ĐỘ CAO Để kiểm tra tính khả thi việc chế tạo cấp phối BTTL theo yêu cầu sở vật liệu ñã chọn tiến hành thiết kế thành phần cấp phối 45 MPa theo phương pháp EFNARC ñưa Với đặc tính hỗn hợp bê tơng tươi sau : Bảng 2.8 u cầu đặc tính bê tông tự lèn 45 MPa thử nghiệm Cấp BT y/c (Mpa) 45 Dmax (mm) Độ xoè (mm) T500 (s) Loại khuôn (mm) PP Thiết kế 15 600-800 4-8 150x300 EFNARC Sau thiết kế, trộn thử ñiều chỉnh thành phần cho hỗn hợp bê tơng đạt u cầu đề Nếu thoả mãn đặc tính u cầu tiến hành đúc mẫu kiểm tra cường ñộ theo phương pháp giống ñối với bê tơng thường Thành phần cấp phối sau điều chỉnh Bảng 2.2 sau: Bảng 2.10 Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông 45MPa Vật liệu Khối lượng Khối lượng (kg) Đá (Kg) 10x15 5x10 (70%) (30%) Cát vàng (Cầu ñỏ) XM Kim ñỉnh PC40 545.3 885 435 233.7 Footer Page 17 of 126 Silica- Phụ gia Bột ñá Nước fume Vicorete (Hoà Châu) HE 10 AT 32.6 8.51 130 Tổng 169.8 2439.9 Header Page 18 of 126 Thể tích (lít) 204.2 87.5 18 331.2 142.2 10.9 7.8 Độ xoè : 66.7 cm 48.1 169.8 1,001.0 T50 : 5.31s Sau điều chỉnh xong thành phần bê tơng Tiến hành ñúc mẫu kiểm tra cường ñộ, kết mẫu cấp phối bảng 2.3 sau: Bảng 2.17 Kết cường ñộ chịu nén cấp phối 45MPa Tên cấp phối Cp Kích thước Cường độ Cường ñộ Cường ñộ mẫu nén ngày nén ngày nén 28 ngày (cm) (MPa) (MPa) (MPa) 15x30 45.2 49.3 51.5 Như thấy việc chế tạo cấp phối BTTL sở vật liệu ñã chọn hồn tồn thực Để tìm hiểu thêm khả chế tạo cấp phối có cường độ cao hay khơng tiến hành thiết kế cấp phối bê tông 60MPa với u cầu đặc tính bảng sau: Bảng 2.18 u cầu đặc tính Bê tơng tự lèn 60 MPa thử nghiệm Cấp BT y/c (MPa) 60 Dmax Độ xoè T500 Loại khuôn (mm) (mm) (s) (mm) 15 600-800 4-8 150x300 PP Thiết kế EFNARC Tương tự tiến hành thiết kế, trộn thử ñiều chỉnh thành phần để đạt đặc tính bê tơng u cầu ñề Thành phần cấp phối 60 MPa ñược ñưa Bảng 2.19 sau: Footer Page 18 of 126 Header Page 19 of 126 19 Bảng 2.19 Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông 60MPa (CP1) Vật liệu Cát vàng (Cầu ñỏ) Đá (Kg) 10x15 5x10 Khối (60%) (40%) lượng Khối lượng 439.2 292.8 880 (kg) Thể tích 164.5 109.6 329.4 (lít) Độ xoè : 67.4 cm XM Kim ñỉnh PC40 Silicafume Phụ gia Bột ñá Vicorete (Hoà Nước Tổng HE 10 Châu) AT 470 47 9.2 130 170.5 2438.7 153.6 15.7 8.4 48.1 170.5 999.8 T50 : 4.93s Kết thí nghiệm: Mỗi cấp phối đúc 03 tổ hợp mẫu (mỗi tổ gợp 03 mẫu) thí nghiệm nén 3, 28 ngày Kết thí nghiệm nén cụ thể ñược tổng hợp bảng 2.6 sau: Bảng 2.21 Kết cường ñộ chịu nén cấp phối 60MPa Tên cấp phối Cấp phối Kích thước Cường ñộ Cường ñộ Cường ñộ mẫu nén ngày nén ngày nén 28 ngày (cm) (MPa) (MPa) (Mpa) 15x30 59.86 65.79 68.38 Ta thấy so với bê tơng truyền thống, bê tơng tự lèn dễ dàng sản xuất loại bê tơng có cường ñộ nén lên ñến 60MPa, theo yêu cầu ban ñầu tác giả ñi thiết kế cấp bê tông 45MPa đạt u cầu sau tiếp tục thiết kế cấp bê tơng 60MPa để xem khả chế tạo loại vật liệu Kết thí nghiệm cho thấy cường độ 28 ngày đạt 120% cường ñộ thiết kế Sau chọn ñược 02 cấp phối trên, tiến hành đúc mẫu thí nghiệm uốn, thí nghiệm chống thấm kiểm tra độ đồng mẫu bê tông phương pháp siêu âm * Kết thí nghiệm cường độ chịu uốn Kết thí nghiệm cường độ uốn cấp phối bê tơng thiết kế tổng hợp theo bảng 2.7 2.8 sau: Footer Page 19 of 126 Header Page 20 of 126 20 + Cường độ trung bình chịu kéo uốn bê tông 45Mpa: 6.37 MPa + Cường độ trung bình chịu kéo uốn bê tơng 45Mpa: 8.16 MPa 2.8 THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA BÊ TƠNG TỰ LÈN 2.8.1 Thí nghiệm xác ñịnh ñộ chảy xoè Mục ñích thí nghiệm đánh giá độ chảy BTTL 2.8.2 Thí nghiệm ñộ linh ñộng khả chảy BTTL (phễu chữ V) Mục đích thí nghiệm xác ñịnh khả san lấp (tính dễ chảy) bê tơng với đường kính cốt liệu tối đa 25mm 2.8.3 Thí nghiệm kiểu hình hộp, chữ U - Thí nghiệm kiểu hình hộp Phương pháp sử dụng để ñánh giá khả chảy bê tông khu vực dày ñặc cốt thép khả chống lại phân tầng bê tơng - Thí nghiệm kiểu chữ U (U Type) Phương pháp ñược sử dụng ñể ño ñược khả san lấp hỗn hợp bêtơng 2.8.4 Phương pháp thử vịng J (J ring: ASTM C 1621/C 1621M) Mục đích thí nghiệm đánh giá khả chảy bê tơng có cốt thép 2.8.5 Thí nghiệm kiểu hộp chữ L Mục ñích thí nghiệm ñánh giá khả tự chảy khả chống lại phân tầng bê tông Footer Page 20 of 126 Header Page 21 of 126 21 2.9 MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRỘN THỬ VÀ ĐÚC MẪU BÊ TƠNG THỬ NGHIỆM Hình 2.17 Khn đúc mẫu hình trụ φ15x30cm mẫu uốn 15x15x60cm Hình 2.18 Dụng cụ thí nghiệm độ chảy x, vịng J, Hơp thí nghiệm chữ L; phểu V chữ U; Hình 2.21 Thí nghiệm độ chảy x vịng J Hình 2.24 Mẫu TN cường độ nén, uốn sau ñúc mẫu Footer Page 21 of 126 Header Page 22 of 126 22 2.10 SO SÁNH BÊ TÔNG TỰ LÈN VỚI BÊ TÔNG THƯỜNG CÙNG CƯỜNG ĐỘ Để ñánh giá khác biệt bê tông tự lèn bê tông thường tiêu kỹ thuật giá thành ta xem xét chi phí vật liệu phát triển cường ñộ chịu nén hai loại bê tơng cường độ(Sử dụng cho dầm cầu Trần Thị Lý để so sánh) CHƯƠNG 3: CƠNG NGHỆ THI CÔNG BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO THEO PHƯƠNG PHÁP TỰ CHÈN VÀ ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG BTTL VÀO MỘT SỐ KẾT CẤU XÂY DỰNG TẠI ĐỊA PHƯƠNG 3.1 CÔNG NGHỆ THI CÔNG BÊ TÔNG TỰ LÈN 3.1.1 Chuẩn bị vật liệu Để thuận tiện cho việc kiểm soát vật liệu ñầu vào yêu cầu bãi chứa vật liệu phải ñảm bảo chống ñược lẫn lộn loại vật liệu, chống lại tác nhân ảnh hưởng khác thời tiết, độ ẩm, mưa gió …v.v Cần thiết phải dùng mái che vách ngăn ñể chứa loại vật liệu cát, ñá 3.1.2 Trộn bê tơng Hiện có hai cơng nghệ trộn bê tơng chủ yếu công nghệ trộn ướt công nghệ trộn khơ 3.1.3 Quy trình thời gian trộn BTTL 3.1.3.1 Thiết bị trộn 3.1.3.2 Quy trình trộn, phân phối vận chuyển BTTL 3.1.4 Kiểm soát chất lượng sản phẩm 3.1.4.1 Kiểm soát chất lượng vật liệu 3.1.4.2 Kiểm sốt chất lượng bê tơng 3.1.4.3 Q trình đổ hồn thiện bê tơng trường Footer Page 22 of 126 Header Page 23 of 126 23 3.2 ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG BÊ TÔNG TỰ LÈN VÀO MỘT SỐ KẾT CẤU XÂY DỰNG 3.2.1 Ứng dụng BTTL thi cơng kết cấu đúc sẵn 3.2.2 Ứng dụng BTTL ñể thi công kết cấu ñổ chỗ 3.2.3 Sử dụng BTTL để sửa chữa kết cấu bê tơng cũ, bị khuyết tật 3.2.4 Sử dụng BTTL ñể thi cơng kè bê tơng - đá hộc đổ đống 3.2.5 Sử dụng BTTL để thay cho cơng trình nước sử dụng ống bê tông ly tâm Φ2500 3.2.6 Sử dụng BTTL ñể gia cố - sửa chữa kết cấu BTCT cơng trình Thủy lợi – Thủy điện Footer Page 23 of 126 Header Page 24 of 126 24 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ * Kết luận : − Bê tơng tự lèn với tính vượt trội ngày nghiên cứu, phát triển ứng dụng rộng rãi toàn Thế giới − Trong điều kiện vật liệu địa phương hồn tồn chế tạo cấp phối Bê tơng tự lèn có cường độ cao nhằm đáp ứng cho cơng trình có u cầu bê tơng có cường độ chịu nén chịu kéo lớn − Độ linh ñộng tuyệt vời, khả tự làm ñầy, khả chảy qua vật cản không bị phân tầng Bê tơng tự lèn làm cho có tính ứng dụng cao xây dựng cầu ñặc biệt vị trí dày đặc cốt thép, kết cấu có bề dày nhỏ, kết cấu có điều kiện thi cơng khó khăn Đặc biệt cơng tác sửa chữa kết cấu bị tổ ong, kết cấu chịu lực bị hư hỏng trình khai thác việc sử dụng Bê tông tự lèn giải pháp hiệu − Khi sử dụng Bê tông tự lèn cho kết cấu xây dựng giảm 30% chi phí nhân cơng, giảm từ 2-2.5% giá thành giảm chi phí sử dụng đầm tiết kiệm khoảng 25% thời gian thi cơng − Khi thiết kế thành phần bê tơng tự đầm dùng ñể sửa chữa cần lưu ý ñến ñặc trưng kết cấu sửa chữa ñể chọn cốt liệu lớn, ñộ linh ñộng, ñể ñạt hiệu cao Tuy nhiên, BTTL có số vấn đề như: − Bê tơng tự lèn có mơ đun đàn hồi thấp hơn, ảnh hưởng đến đặc tính biến dạng kết cấu bê tông dự ứng lực; − Chùng dão co ngót cao nên ảnh hưởng đến mát ứng suất ñộ võng theo thời gian; Footer Page 24 of 126 Header Page 25 of 126 25 − Giá thành BTTL cao (cao so với bê tông thường từ 1.3-1.5 lần) Hạn chế ñề tài: − Việc ñiều tra ñánh giá loại vật liệu ñịa phương chưa ñược thực cách ñầy ñủ, ñề tài chọn mỏ, nguồn vật liệu tiến hành thiết kế, chế tạo mà chưa có điều kiện để thử nghiệm cho mỏ vật liệu − Chưa nghiên cứu tính chất BTTL ảnh hưởng mơi trường mặn đến kết cấu Các tính chất khác mơđun đàn hồi, co ngót, độ dính bám với cốt thép v.v chưa ñược kiểm chứng − Nghiên cứu ñầy ñủ, chi tiết có đánh giá tổng quan mang tính thuyết phục cao để áp dụng bê tơng tự lèn rộng rãi xây dựng nước ta * Kiến nghị hướng phát triển ñề tài : − Nghiên cứu phát triển bê tơng tự lèn cường độ cao siêu cao áp dụng cho ngành xây dựng cầu − Nghiên cứu ứng dụng Bê tông tự lèn vào kết cấu xây dựng khác kè bê tông ñá hộc lấn biển, sông … Footer Page 25 of 126  ... ñịa phương điều kiện mơi trường khu vực Nghiên cứu công nghệ thi công bê tông cường ñộ cao theo phương pháp tự chèn áp dụng rộng rãi cơng trình xây dựng Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu nghiên. .. Chương 2: Nghiên cứu thi? ??t kế thành phần Bê tơng tự lèn cường độ cao sử dụng vật liệu Quảng Nam – Đà Nẵng Chương 3: Cơng nghệ thi cơng Bê tơng tự lèn cường độ cao đề xuất ứng dụng Bê tơng tự lèn... tơng cường ñộ(Sử dụng cho dầm cầu Trần Thị Lý ñể so sánh) CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ THI CÔNG BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO THEO PHƯƠNG PHÁP TỰ CHÈN VÀ ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG BTTL VÀO MỘT SỐ KẾT CẤU XÂY DỰNG TẠI ĐỊA PHƯƠNG