Tiểu luận môn vật liệu mới trong xây dựng tìm hiểu bê tông đầm lăn

Việc đầm lèn bê tông bằng lu rung cho phép sử dụng hỗn hợp bê tông khô, ít chất kết dính hơn so với bê tông thường nhờ vậy đối với một số đập và đường bê tông, thi công bă

I TỔNG QUAN

Bê tông đầm lăn (BTĐL), Tiếng Anh là “Roller Compacted Concrete”, viết tắt là RCC, là loại bê tông không có độ sụt được tạo thành bởi hỗn hợp bao gồm cốt liệu nhỏ (cát thiên nhiên hoặc cát nghiền), cốt liệu lớn (đá dăm), chất kết dính (xi măng, phụ gia khoáng hoạt tính nghiền mịn), nước, phụ gia đầy, phụ gia hóa học Sau khi trộn đều vận chuyển, san rải hỗn hợp được đầm chặt theo yêu cầu của thiết kế bằng thiết bị đầm lăn

Bê tông trong BTĐL là loại bê tông sử dụng các nguyên vật liệu tương tự như bê tông thường Khác với bê tông thường được đầm chặt bằng thiết bị rung đưa vào trong lòng khối đổ, BTĐL được làm chặt bằng thiết bị rung lèn từ mặt ngoài (lu rung) Công nghệ này thích hợp cho các công trình bê tông khối tích lớn, hình dáng không phức tạp như đập, mặt đường Việc đầm lèn bê tông bằng

lu rung cho phép sử dụng hỗn hợp bê tông khô, ít chất kết dính hơn so với bê tông thường nhờ vậy đối với một số đập và đường bê tông, thi công bằng công nghệ này nhanh hơn và rẻ hơn so với dùng công nghệ đổ bê tông truyền thống Công nghệ BTĐL thường được áp dụng thích hợp cho thi công đập bê tông trọng lực và mặt đường, sân bãi

BTĐL ra đời mang tính bức thiết và tất yếu Sự ra đời của BTĐL là do nhu cầu phát triển xây dựng bê tông trọng lực khối lớn Bê tông của các đập này thường chia thành 2 phần: phần vỏ ngoài cần có cường độ cao, độ chống thấm cao, chịu mài mòn và xâm thực tốt Phần lõi đập yêu cầu cường độ và độ chống thấm vừa phải nhưng phải có lượng tỏ nhiệt càng thấp càng tốt để tránh nứt do ứng suất nhiệt Để thi công các đập bê tông khối lớn phải áp dụng nhiều biện pháp khác nhau song các biện pháp này vẫn chưa đáp ứng được tiến độ và giá thành thi công như mong muốn Để giải quyết các tồn tại trên, người ta tìm cách chế tạo loại bê tông nghèo xi măng, sao cho có thể thi công và đầm chặt bằng các phưng tiện như thi công đập đất đá Và công nghệ bê tông đầm lăn ra đời từ đó, giải quyết các khó khăn của bê tông thông thường về ứng suất nhiệt, tốc độ thi công nhanh và mặc dù phải thi công theo quy trình nghiêm ngặt nhưng vẫn có giá thành rẻ hơn so với bê tông thường Công nghệ thi công bê tông đầm lăn có thể được coi ra đời sớm nhất vào năm 1960 ở Đài Loan khi sử dụng xi măng trộn đất để đắp đê quai cho đập Thạch Môn Sau đó từ năm 1961 - 1964 đập

Alpe Gera ở Italia được xây dựng bằng bê tông đầm lăn Năm 1971 - 1977 vương quốc Anh bắt đầu nghiên cứu BTĐL Một cuộc thí nghiệm quy mô được tiến hành tại đập Wimbleball vào năm 1979 Công việc này không đưa đến sử dụng bê tông đầm lăn vào một đập lớn ở Anh, nhưng nó là cơ sở cho thiết kế của Tổng cục khai hoang Mỹ (USRB) về đập Still water Thượng Tại Mỹ giáo sư Raphael có báo cáo chuyên đề “Đập bê tông trọng lực tối ưu” vào năm 1970 tại hội nghị xây dựng nhanh các đập bê tông Năm 1980 Mỹ xây dựng đập BTĐL đầu tiên tại công trình Willow Creek cao 56 m, không khớp nối ngang không khớp nối dọc, đây cũng là đập đầu tiên trên thế giới xây dựng hoàn toàn bằng BTĐL Năm 1974 tại Nhật Bản bắt đầu nghiên cứu bê tông đầm lăn và được sử dụng nhằm rút ngắn thời gian thi công và hạ giá thành Trong những năm 1980 hàng loạt công trình đập bê tông được áp dụng với công nghệ đầm lăn như đập SinNakano, đập Tamagawa, chiều cao cao nhất của đập loại này đạt 156m Tại Liên Xô cũ, năm 1979 thí nghiệm hiện trường một số Block tại nhà máy thuỷ điện Cưrpxai Năm 1984 chính thức sử dụng vào công trình thuỷ điện Tascumưrxki cao 75m Tại Tây Ban Nha năm 1984 mới bắt đầu xây dựng đầu trái đập Erizana và đập Castibolanco bằng BTĐL đầu tiên Tại Trung Quốc đến năm 1980 mới bắt đầu nghiên cứu bê tông đầm lăn Đập RCC đầu tiên được xây dựng năm 1986 là đâp Khang Khẩu cao 56,8 m Năm 1988 xây dựng tiếp đập cho thuỷ điện Diệp Thám Tại Austraylia, đập đầu tiên được xây dựng là đập Coppefield cao 40m vào năm 1984 trong đó dùng BTĐL siêu dẻo hoá và việc kết hợp nhập CO rắn để hạ thấp nhiệt độ của hỗn hợp bê tông, cải thiện cường độ Tại Nam Phi, đập đầu tiên được xây dựng năm 1986, đặc biệt có hai đập RCC vòm trọng lực Knellpoort và Wolwedans là những đập vòm đầu tiên trên thế giới sử dụng BTĐL Tại Chilê, năm 1992 đập RCC đầu tiên ra đời là đập Pangue trên sông Bio-Bio chiều cao đập 121m, dài 410m Đây là đất nước có lượng mưa cao nhất thế giới 4436 mm/năm, tại thời điểm đổ bê tông lượng mưa 4mm/giờ và khả năng động đất tại vùng xây dựng công trình là lớn nhất 8.5 Richter Tại Algierie nhiệt độ trung bình năm rất cao (43 C) nhưng cũng xây dựng được đập RCC cao 120m, khối lượng BTĐL là 1.690.000m3 Như vậy

trong mọi điều kiện khí hậu, thời tiết khắc nghiệt, nhưng đập RCC vẫn được xây

dựng nhờ thành quy trình thi công tiên tiến, kĩ thuật hợp lý và phát huy tối đa

hiệu suất của máy móc thiết bị làm nhiều nước quan tâm Hầu khắp các châu

lục, đập sử dụng công nghệ BTĐL và đang phát triển toàn diện

Tình hình ứng dụng BTĐL trên thế giới

Về xây dựng đập trọng lực, tính đến 2005, toàn thế giới đã xây dựng được

trên dưới 300 đập BTĐL với khối lượng tổng cộng khoảng trên 90 triệu m3

BTĐL Hiện Trung Quốc là quốc gia đang dẫn đầu về số lượng đập BTĐL sau

đó là Hoa Kỳ, Nhật Bản và Tây Ban Nha

Bảng 1 Số lượng đập BTĐL tại một số nước trên thế giới

Tên Quốc

Gia

Số đập

đã xây

dựng

Thể tích BTĐL

(10 3 m 3 )

Tỷ lệ theo S.lượng

%

Tỷ lệ theo K.lượng

%

Tên Quốc Gia

Số đập

đã xây dựng

Thể tích BTĐL

(10 3 m 3 )

Tỷ lệ theo S.lượng

%

Tỷ lệ theo K.lượng

%

Tổng: 39 5.703 13.68 6.15 Tổng trên

Hình 1 Tỷ lệ áp dụng BTĐL theo các hướng khác nhau

trên thế giới

Từ khi ra đời cho đến nay, việc xây dựng đập BTĐL đã và đang phát triển theo các hướng chính:

+ Bê tông đầm lăn nghèo chất kết dính (CKD) (hàm lượng CKD <

99kg/m3) do USACE - Mỹ phát triển dựa trên công nghệ thi công đất đắp;

+ Bê tông đầm lăn có lượng CKD trung bình (hàm lượng CKD từ 100 đến

149 kg/m3);

+ Bê tông đầm lăn giàu CKD: (hàm lượng CKD > 150 kg/m3) được phát triển ở Anh Việc thiết kế thành phần BTĐL được cải tiến từ bê tông thường và việc thi công dựa vào công nghệ thi công đập đất đắp;

Ngoài ra còn một hướng phát triển BTĐL khác đó là hướng phát triển RCD của Nhật bản (Japannese Roller Compacted Dams), chuyển từ đập trọng lực bê

tông thường sang sử dụng BTĐL Theo hướng này, BTĐL có lượng CKD nằm giữa loại BTĐL có lượng CKD trung bình và loại BTĐL có lượng CKD cao

Sau hơn 30 năm ứng dụng trên thế giới, công nghệ xây dựng đập BTĐL liên tục được cải tiến cả về vật liệu chế tạo và kỹ thuật thi công Cho tới nay, đập BTĐL được thi công xây dựng ở nhiều nước thế giới , ở nơi có nhiệt độ môi trường từ rất thấp cho đến rất cao và có thể trong cả những vùng thường xuyên có mưa lớn

Trước đây, đập BTĐL sử dụng BTĐL nghèo CKD được sử dụng tại một số đập có chiều cao dưới 60m ở Mỹ Ngày nay, các đập BTĐL được xây dựng trên thế giới chủ yếu sử dụng BTĐL có lượng CKD trung bình và giàu CKD như các nước Tây âu, Trung Quốc, Nhật Bản

Ngoài việc ứng dụng cho đập, BTĐL cũng được ứng dụng trong xây dựng mặt đường và sân bãi BTĐL cho mặt đường lần đầu tiên được áp dụng ở Canada vào năm 1976 tại Caycuse trên đảo Vancouver với diện tích tổng cộng 36.000m2 Cho tới nay, hàng chục triệu m2 đường và sân bãi được xây dựng bằng công nghệ BTĐL ở các nước Mỹ, Nhật và một số nước khác Các công trình mặt đường và sân bãi bằng BTĐL đều cho hiệu quả sử dụng tốt và giảm chi phí bảo dưỡng

Ngoài việc áp dụng cho xây dựng đập, mặt đường và sân bãi, BTĐL còn được áp dụng được cho các dạng kết cấu khác Năm 1986 cầu treo lớn nhất thế

giới Akashi được khởi cụng xõy dựng tại Nhọ̃t Bản Cõy cầu này nụ́i liờ̀n đảo Honshu và đảo Shikoku với chiờ̀u dài nhịp giữa hai tháp chính 1960m Đõy là cụng trỡnh đó ứng dụng nhiờ̀u cụng nghợ̀ bờ tụng tiờn tiến như bờ tụng tự lốn, bờ tụng đổ trong nước và bờ tụng đầm lăn Móng trụ neo cáp của cụng trỡnh này được thiết kế là bờ tụng trọng lực khụ́i lớn (hỡnh 4) Đờ̉ thi cụng khụ́i móng với khụ́i tích khoảng 200.000m3 trong thời gian ngắn, cụng nghợ̀ bờ tụng đầm lăn đó được lựa chọn áp dụng

Hỡnh 2 Thi cụng đập BTĐL bằng xe

lu rung ( Beni-Haroun - Algeri)

Hỡnh 3 Thi cụng sõn bói bằng cụng nghệ

BTĐL

Tuờng bê tông

Bê tông đúc sẵn

Dầm cứng Thanh neo Cáp

Thân khung

angke

Khung angke

Bê tông đầm lăn

84.5

85

Hỡnh 4 Cấu tạo trụ neo cỏp cầu treo Akashi Kaiyko-Nhật Bản

Có thờ̉ thṍy rằng những dạng kết cṍu bờ tụng có hỡnh dáng khụng phức tạp và khụng có cụ́t thộp đờ̀u có thờ̉ thi cụng bằng cụng nghợ̀ bờ tụng đầm lăn Khụ́i đổ bờ tụng càng lớn, áp dụng cụng nghợ̀ này càng hiợ̀u quả

2 Triển vọng ỏp dụng bờ tụng đầm lăn ở Việt Nam

Trong mụ̣t vài năm trở lại đõy, nờ̀n kinh tế nước ta đó có những bước phát triờ̉n đáng kờ̉ nhờ có chính sánh mở cửa của Nhà nước Nhiờ̀u cụng trỡnh lớn đang được xõy dựng đờ̉ phát triờ̉n cơ sở hạ tầng như các cụng trỡnh giao thụng, thuỷ lợi, thuỷ điợ̀n Các dự án bờ tụng hoá đường nụng thụn cần hàng ngàn km đường cần trải mặt Bờn cạnh đó, đờ̉ đáp ứng nhu cầu phụ tải điợ̀n tăng cao trong giai đoạn 2005-2015, Tổng cụng ty điợ̀n lực Viợ̀t nam (EVN) đó lọ̃p các dự án xõy dựng mới 32 nhà máy điợ̀n trong đó có 20 nhà máy thuỷ điợ̀n Từ năm 2003, EVN đó khởi cụng nhiờ̀u cụng trỡnh thuỷ điợ̀n như thủy điợ̀n Avương (xõy dựng

trên địa bàn tỉnh Quảng Nam) công suất lắp máy 170MW khởi công 8/2003, Pleikrông (Kontum) công suất lắp máy 100MW (khởi công 11/22003), Bản Vẽ (Nghệ An) công suất lắp máy 300MW (khởi công 2004), thuỷ điện Sơn La (Sơn La) với công suất lắp máy 2400MW (dự kiến khởi công trong năm 2005) Vì các công trình này đều đòi hỏi thời gian thi công ngắn, năng suất thi công lớn hơn nhiều so với trước đây nên giải pháp xây dựng đập dâng bằng bê tông trọng lực thi công bằng công nghệ đầm lăn đã được đề nghị lựa chọn

Bảng 2 Một số công trình đập BTĐL đã được thiết kế và bắt đầu xây dựng ở nước ta

khởi công

Hồ chứa,

10 6 m 3

V BTĐL

m 3

Hm ax

m

Tên đập Năm

khởi công

Hồ chứa,

10 6 m 3

V BTĐL

m 3

Hm ax

m

Pleikrong 2003 1050 450 85 Đồng Nai

4

2004 340 1400 129

Tranh

Đồng Nai

3

2.1 Tiềm năng về nguyên vật liệu và thiết bị thi công dùng cho công nghệ BTĐL ở Việt Nam

2.1.1 Tiềm năng về nguyên vật liệu

Thông thường bê tông cho lõi đập trọng lực thường được thiết kế với mác thấp (khoảng 15-20MPa) nên lượng dùng xi măng thấp và vì vậy nếu không sử dụng thêm các phụ gia khoáng mịn, hàm lượng hồ chất kết dính sẽ quá thấp dẫn tới bê tông kém lưu động và không có độ đặc chắc cao, giảm tính chống thấm, chống xâm thực và giảm độ bền lâu của bê tông Việc sử dụng các phụ gia khoáng mịn cho bê tông khối lớn ngoài việc giảm nhiệt sinh ra do CKD thuỷ hoá còn có tác dụng giảm giá thành, cải thiện tính công tác của hỗn hợp bê tông

Từ trước tới nay, phụ gia khoáng đã được sử dụng phổ biến cho các công trình bê tông khối lớn thi công theo công nghệ bê tông thường với mục đích giảm nhiệt thuỷ hoá, hạ giá thành bê tông như các đập thuỷ lợi (Đập sông Lòng Sông, đập Bái Thượng ) và đập thuỷ điện (Sê San 3) Thực tế cho thấy các loại phụ gia khoáng đã sử dụng cho các công trình nói trên đều mang lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật tốt

Ở nước ta hiện có nhiều nguồn phụ gia khoáng có thể sử dụng làm PGK cho BTĐL gồm các nguồn nhân tạo như tro nhiệt điện (nhà máy nhiệt điện Phả Lại, Ninh Bình, Uông Bí) và các loại pu giơ lan tự nhiên như pu giơ lan Sơn Tây, Đá si lic Hải Phòng, pu giơ lan Phong Mỹ - Thừa Thiên Huế, pu giơ lan Gia Lai, điatomit Kontum, pu giơ lan Bà Rịa-Vũng Tầu, điatomit Phú Yên

2.1.2 Tiềm năng về thiết bị

Thiết bị thi công BTĐL không phức tạp, các thiết bị chính để thi công bê tông theo công nghệ này hiện đều có ở Việt Nam Thiết bị chính để thi công BTĐL cho đập và đường giống nhau Tuy nhiên ở mỗi loại hình công nghệ đòi hỏi thêm những thiết bị thi công đặc chủng riêng

Các thiết bị chính cho thi công đập bằng công nghệ BTĐL gồm: Máy trộn cưỡng bức có khả năng trộn hỗn hợp bê tông khô sử dụng cốt liệu có đường kính lớn; băng tải hoặc các thiết bị tương đương để vận chuyển bê tông; xe tải tự đổ; máy san ủi; máy lu rung; máy tạo khe co; máy đánh xờm; hệ thống phun nước cao áp làm sạch bề mặt bê tông mạch ngừng, hệ thống phun nước bảo dưỡng bê tông

Thiết bị cho thi công đường, sân bãi: Máy trộn cưỡng bức; xe tải tự đổ; máy rải (asphalt); xe lu rung; xe lu lốp; mắy cắt bê tông

Có thể thấy rằng các thiết bị chính cho thi công bê tông bằng công nghệ BTĐL đã có sẵn ở Việt Nam hoặc có thể chế tạo một phần tại Việt Nam Nếu phổ biến công nghệ BTĐL ở Việt Nam thì có thể tận dụng được các thiết bị có sẵn ở trong nước

2.1.3 Hiệu quả áp dụng BTĐL làm đập và mặt đường ở Việt Nam

Về kinh tế, hiệu quả lớn nhất mà công nghệ thi công bê tông đầm lăn đem lại là rút ngắn thời gian thi công, sớm đưa công trình vào khai thác sử dụng, ngoài ra đối với xây dựng công trình thuỷ lợi và thuỷ điện, công nghệ này cho phép giảm giá thành vật liệu đáng kể tức giảm tổng vốn đầu tư

Về kỹ thuật, khi áp dụng công nghệ BTĐL cho xây dựng các công trình khối lớn cho phép giảm nhiệt thuỷ hoá nhờ giảm được lượng dùng xi măng vì vậy giảm được nguy cơ nứt khối do ứng suất nhiệt Đối với xây dựng mặt đường, sân bãi, việc sử dụng BTĐL có thể rút ngắn thời gian đưa công trình vào

sử dụng nhanh gấp hai lần so với bê tông thường

2.2 Một số điểm cần lưu ý khi áp dụng công nghệ BTĐL cho xây dựng đập

Mặc dù công nghệ BTĐL đã được khẳng định là công nghệ xây dựng tối

ưu áp dụng cho đập trọng lực nhưng việc xây dựng đập BTĐL chỉ thực sự phát huy được tính ưu việt và tạo ra sản phẩm có chất lượng tương đương với đập bê tông thường khi khắc phục được những điểm yếu của loại hình công nghệ này:

+ Về chất lượng bám dính giữa các lớp

Cường độ bám dính giữa các lớp đối với đập BTĐL là điểm yếu nhất của BTĐL Vì vậy cường độ kéo bê tông tại vùng tiếp giáp giữa các lớp đổ là mối quan tâm lớn nhất khi thiết kế kết cấu đập BTĐL [3] Do vậy cần phải có những thử nghiệm kỹ càng trên mô hình với các điều kiện về vật liệu, thiết bị và quy trình thi công thực tế để xác định các tính chất của bê tông tại vùng tiếp giáp giữa các lớp thi công và đảm bảo rằng các giá trị của các tính chất của bê tông không thấp hơn yêu cầu thiết kế

+ Về vấn đề thấm

Do BTĐL được thi công thành những lớp nên các khe tiếp giáp giữa các lớp có thể là đường chính để nước thấm qua thân đập [3] Ngoài ra do sử dụng ít chất kết dính hơn so với bê tông thường nên BTĐL có tính chống thấm kém hơn

so với bê tông thường cùng mác Vì vậy cần nghiên cứu kỹ các giải pháp cấu tạo chống thấm, thành phần vật liệu và quy trình thi công thích hợp để đảm bảo khả năng chống thấm cho đập

+ Về chất lượng thi công:

Sự phân ly hỗn hợp bê tông là một trong những vẫn đề bất lợi nhất có thể xảy ra trong quá trình sản xuất và đổ BTĐL Do đặc thù thi công trên diện rộng với khối lượng lớn nên việc kiểm soát sự đồng nhất về thành phần và tính công tác của hỗn hợp BTĐL khó hơn so với bê tông thường Điều này sẽ dẫn đến chất lượng của BTĐL sẽ dao động lớn

Ngày nay, ngoài việc sử dụng nhiều cho các công trình đập, thủy điện, BTĐL đã từng bước được nghiên cứu và áp dụng vào các công trình đường ô tô

và sân bay

Trong nội dung tiểu luận sẽ tập trung nghiên cứu một số vấn đề cơ bản của BTĐL về cơ sở khoa học, tính chất của BTĐL, công nghệ thi công và một số nội dung khác có liên quan đến BTĐL trong quá trình xây dựng đường ô tô tại Việt Nam Do điều kiện có hạn của tiểu luận nên không thể nghiên cứu chuyên sâu đầy đủ các vấn đề về BTĐL, một số nội dung cần tiếp tục làm rõ sẽ đề cập đến trong hướng nghiên cứu, phát triển của tiểu luận

II CƠ SỞ KHOA HỌC

Các nhà vật liệu xây dựng qua nghiên cứu nhận thấy rằng lượng nước (N) yêu cầu để đảm bảo quá trình thuỷ hoá xi măng (X) trong khối BTĐL là thấp hơn nhiều so với lượng nước được trộn vào hỗn hợp bê tông truyền thống Mặt khác qua nghiên cứu lí luận về cường độ bê tông phát hiện ra rằng cường độ bê tông Rb tỷ lệ thuận với tỷ lệ N/X (Rb=F(N/X)) Vậy nếu giảm lượng nước trộn thì có thể giảm được lượng xi măng của hổn hợp mà cường độ bê tông vẫn

không thay đổi Do giảm lượng nước trộn nên bê tông khô như đất, muốn đầm phải sử dụng máy đầm rung thay vì đầm dùi như bê tông truyền thống

Vật liệu sử dụng để chế tạo BTĐL cũng tương tự như BTXM thông thường, bao gồm: xi măng, cốt liệu nhỏ, cốt liệu lớn, nước và có thêm phụ gia khoáng (PGK) Tuy nhiên, do đặc điểm chính của hỗn hợp BTĐL là không có độ sụt, lượng xi măng sử dụng ít Do đó, thành phần vật liệu của BTĐL khác với BTXM thông thường

Vật liệu chế tạo BTĐL:

- Xi măng: sử dụng các loại xi măng phổ biến, như: xi măng Poóc lăng thường theo TCVN 6260 – 2009 Hàm lượng xi măng dùng cho BTĐL thấp hơn so với BTXM thông thường dưới 40%

- Phụ gia khoáng: PGK phải được nghiền mịn, có thể là PGK hoạt tính, phụ gia trơ hay chất độn mịn PGK có tác dụng làm giảm lượng dùng xi măng; cải thiện thành phần hạt của cốt liệu; tăng độ đặc vi cấu trúc; giảm nhiệt thủy hóa; tăng dẻo, giảm lượng nước nhào trộn; tăng mức độ thủy hóa Hiện nay, người ta thường sử dụng tro bay làm PGK Kết quả nghiên cứu sử dụng tro bay trong BTĐL được chỉ rõ trong xây dựng đập thuỷ điện ở Trung Quốc (Xem bảng 3) Trong đó, hàm lượng tro bay thay thế xi măng lên tới 40% theo khối lượng, mà cường độ nén ở tuổi 180 ngày bằng mẫu đối chứng, là mẫu BTXM thông thường

Ngoài sử dụng phụ gia tro bay, người ta còn dùng phụ gia Puzơlan làm PGK Phụ gia Puzơlan là vật liệu mà bản thân nó không có khả năng đóng rắn, nhưng với sự có mặt của nước hoặc độ ẩm, nó có thể phản ứng với Ca(OH)2 để có thể đóng rắn Ở miền Bắc Việt Nam có một số mỏ Puzơlan tự nhiên với trữ lượng lớn, khai thác lộ thiên, như mỏ: Sơn Tây (Hà Nội), Núi Béo (Quảng Ninh), Nghệ

An, v.v

- Cốt liệu nhỏ: hiện ở nước ta, dùng cốt liệu nhỏ cho BTXM thông thường theo các tiêu chuẩn hiện hành Cốt liệu nhỏ có thể là cát sông, suối, biển, hoặc là cát nhân tạo được xay từ các loại đá

- Cốt liệu lớn: đá dăm, sỏi, và phụ thuộc vào đường kính lớn nhất Dmax

Bảng 3 Sử dụng tro bay trong BTĐL khi xây dựng đập thuỷ điện ở Trung Quốc

A P

(%)

Ngày tuổi của mẫu bê tông (ngày)

R

(Mpa)

A R

(%)

R (Mpa)

A R

(%)

R (Mpa)

A R

(%)

R (Mpa)

A R

(%)

R (Mpa)

A R

(%)

0 8,2 100,0 13,7 100,0 23,1 100,0 26,3 100,0 29,3 100,0

20 6,6 80,4 10,7 78,1 21,6 93,5 29,0 110,3 32,7 111,6

30 5,6 68,3 9,6 70,1 17,7 76,6 27,1 103,0 32,8 111,9

40 4,6 56,1 8,9 65,0 15,2 65,8 23,1 87,8 29,3 100,0

Ghi chú:

AP - hàm lượng tro trong BTĐL (%); R - cường độ nén của bê tông (Mpa);

AR - tỉ lệ phần trăm cường độ mẫu so với mẫu không sử dụng tro bay cùng ngày tuổi (%)

Thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông đầm lăn:

Hiện tồn tại 2 quan điểm khác nhau về thiết kế thành phần hỗn hợp BTĐL:

Quan điểm 1: Quan điểm địa kỹ thuật (ĐKT)

Quan điểm ÐKT coi hỗn hợp BTÐL là hỗn hợp đất được gia cố xi măng, thành phần được lựa chọn dựa trên quan hệ độ ẩm và khối lượng thể tích Ðối với mỗi loại cốt liệu và hàm lượng chất kết dính, mục đích thiết kế là xác định độ ẩm tối ưu để hỗn hợp có độ đặc chắc cao nhất (với công đầm lèn là ít nhất) bằng thí nghiệm lèn tương xứng với lèn thực thế tại hiện trường Với phương pháp thiết kế dựa trên quan điểm này, các lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu nói chung không được lấp đầy bởi hồ XM sau khi lèn Có hai phương pháp thiết kế thành phần bê tông theo quan điểm ÐKT là phương pháp BTÐL nghèo và phương pháp đơn giản hoá đất

Quan điểm 2: Quan điểm bê tông

Với quan điểm bê tông, coi hỗn hợp BTÐL như BTXM, thành phần BTÐL được lựa chọn dựa trên quan hệ giữa cường độ nén và một số tính chất khác với tỷ lệ N/CKD được Abrams thiết lập vào năm 1918 Quan điểm bê tông được dựa trên khái niệm lượng hồ xi măng vừa đủ để lấp đầy khoảng trống giữa các hạt cốt liệu để hỗn hợp bê tông có thể được lèn chặt tốt hơn, độ rỗng giữa các hạt nhỏ hơn Các phương pháp thiết kế thành phần BTÐL theo quan điểm bê tông bao gồm các phương pháp:

+ Phương pháp dư hồ (Cục Khai hoang Mỹ);

+ Phương pháp thiết kế BTÐL theo USACE;

+ Phương pháp RCD (Roller Compacted Dams) Nhật Bản;

+ Phương pháp thiết kế BTÐL theo Viện Bê tông Mỹ ACI 207.5R;

+ Phương pháp RCCD (Roller Compacted Concrete Dams) Trung Quốc.

+ Phương pháp tra bảng;

+ Phương pháp thể tích tuyệt đối

Hiện nay, quan điểm 2 đang được áp dụng phổ biến, bởi nó xác định được cường độ của BTĐL khi biết thành phần cấp phối

III TÍNH CHẤT VẬT LIỆU

BTĐL có một số đặc điểm cơ bản như có độ sụt nhỏ, lượng ximăng sử dụng ít hơn so với bê tông thường, cường độ BTĐL thường nhỏ hơn so với bê tông thường

Tính chất của BTĐL đã đông cứng, tương tự như tính chất của BTXM thông thường Sự khác biệt cơ bản là do hàm lượng nước trong BTĐL thấp hơn,

và độ chặt cao do được lu lèn chặt, tạo nên sự khác nhau về độ lỗ rỗng và lượng chất kết dính thấp hơn Tính chất của BTĐL được thể hiện qua thời gian đông cứng, cường độ, tính dẻo, biến dạng kéo, từ biến, thay đổi thể tích, tính chất truyền nhiệt, tính thấm, dung trọng Một số tính chất chủ yếu liên quan đến độ bền của BTĐL:

- Cường độ chịu nén: được sử dụng như một chỉ tiêu đánh giá tổng thể về cường

độ của BTĐL, và bị ảnh hưởng bởi hàm lượng và loại chất kết dính, chất lượng

và cấp phối cốt liệu, mức độ đầm lèn Theo báo cáo của Sở Giao thông vận tải bang Georgia, Hoa Kỳ, tại công trình đường I-285, thành phố Atlanta đã sử dụng công nghệ BTĐL cho lớp mặt dày 20 cm, có cường độ kháng nén là 27,6 Mpa, tương đương mác 300 theo tiêu chuẩn thí nghiệm của Việt Nam Điều này rất quan trọng, nó cho phép có thể sử dụng BTĐL cho lớp mặt của đường ô tô