Công nghệ thi công đập bê tông đầm lăn RCC đã được sử dông rất nhiều trên thế giới vì những ưu điểm nổi bật của nó như tốc độ thi công nhanh, giá thành rẻ và tận lượng điều kiện vật liệu địa phương vào thân đập. Nhằm giúp các bạn hiểu hơn về vấn đề này, mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài viết Kết quả nghiên cứu về tính toán ứng suất nhiệt trong thi công bê tông đầm lăn công trình đập dâng hồ Nước trong bằng phần mềm CESAR-LCPC. Hy vọng đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.
Ngêi ph¶n biƯn: ThS Ngun ViƯt Quang KÕt qu¶ ban đầu tính toán ứng suất nhiệt thi công bê tông đầm lăn công trình đập dâng hồ nước phần mềm CESAR- LCPC PGS.TS Lê Xuân Roanh i hc Thy li ThS võ Văn Lung - HEC1 Tóm tắt: Cơng nghệ thi cơng đập bê tơng đầm lăn RCC sử dông nhiều giới ưu điểm bật tốc độ thi công nhanh, giá thành rẻ tận lượng điều kiện vật liệu địa phương vào thân đập Ở Việt Nam, công nghệ xây dựng loại đập áp dụng khu vực phía bắc miền trung như: Đập Pleikrơng, đập Định Bình, đập Bản Vẽ, Đập thủy điện Sơn La… Chất lượng công trình sử dụng cơng nghệ phụ thuộc nhiều vào phương pháp thiết kế thi công Trong viết tác giả giới thiệu phương pháp phân chia chiều cao lớp đổ nhiệt độ khối đổ để khống chế khơng sinh kẽ nứt nhiệt Từ khóa: Chiều dày lớp đổ, khe nứt , RCC, thi công, ứng suất nhiệt MỞ ĐẦU Đập bê tông đầm lăn đập bê tông trọng lực thi công công nghệ đầm lăn (RCC) Đây công nghệ xây dựng đập nghiên cứu từ năm 1960 Italia Canađa, sau phát triển sang nước khác Trung Quốc, Nhật Bản, Hoa kỳ Về công nghệ thi công nước phát triển xây dựng cơng nghệ tóm tắt sau; - Trường phái Nhật Bản Roller Compacted Dam (RCD), trường phái yêu cầu chất lượng bê tông đầm lăn phải có khả chống thấm cường độ bê tông truyền thống - Trường phái Mỹ Roller Compacted Concrete (RCC) trường phái thiên thi công nhanh, giá rẻ tồn thấm nứt, sau trường phái phải vận dụng ưu điểm trường phái Nhật - Trường phái Trung Quốc Roller Compacted Concrete Dam (RCCD), Trung Quốc nước áp dụng công nghệ bê tông đầm lăn muộn so với nước phương Tây, đến với nỗ lực sáng tạo mình, Trung Quốc đầu cơng nghệ bê tông đầm lăn Trường phái xây dựng sở kinh nghiệm học trường phái RCD RCC kết hợp với tình hình phụ gia tro bay có sẵn nước Việc khống chế chất lượng thi công định nhiều yếu tố đó, khống chế ứng suất nhiệt xem yếu tố định Bài báo trình bày tóm tắt kết nghiên cứu tính tốn chiều cao lớp đổ hợp lý, nhiệt độ khối đổ khác để từ khống chế không phát sinh khe nứt nhiệt khối đổ TÍNH TỐN ỨNG SUẤT NHIỆT TRONG KHỐI ĐỔ RCC Ứng suất nhiệt nguyên nhân chủ yếu làm xuất khe nứt đập bê tông khối lớn Các khe nứt tác động đến độ bền lâu cơng trình với cơng trình thuỷ lợi ngồi u cầu ổn định lật, yêu cầu chống thấm Nếu khe nứt xuất hiểm họa cho an tồn cơng trình đưa vào sử dụng Mục đích việc tính tốn nhiệt khối bê tông xác định nhiệt độ khối bê tơng từ tính tốn phân bố ứng suất nhiệt khối bê tông để kiểm tra khả nứt 63 bê tông Như ta biết: nhiệt độ khối bê tông thân đập phụ thuộc vào thuỷ hố xi măng yếu tố khác để làm tăng nhiệt độ khối đổ bê tông Yếu tố bao gồm: - Nhiệt độ môi trường; - Nhiệt độ hỗn hợp RCC đổ; - Vị trí kích thước khối đổ bê tông; - Chiều dày đợt đổ bê tông ; - Thời gian đợt đổ bê tơng Để tính tốn ứng suất nhiệt bê tơng, có số phần mềm để tính tốn Trong có phần mềm CESAR- LCPC, người Pháp sử dụng nhiều đưa kết tốt Chúng sử dụng phần mềm CESAR- LCPC [3] để tính tốn cho đập trọng lực Hồ chứa Nước trong, tỉnh Quảng Ngãi Cơng thức xuất phát tính ứng suất nhiệt sử dụng tính tốn [1]: ET =R 1 Trong đó: R: hệ số ràng buộc phụ thuộc vào tỉ số H/L (chiều cao chiều dài khối) E/Erb ( mô đuyn đàn hồi khối nền); E: modul đàn hồi bê tông (trưởng thành); : hệ số giãn nở nhiệt bê tông; : hệ số poisson bê tơng; T: chênh lệch nhiệt độ bên ngồi bên khối đổ Chúng tơi tiến hành tính tốn ứng suất nhiệt cho khối đổ khác nhau, thời gian giãn cách đợt đổ ngày, ngày Nhiệt độ khối đổ 29oC, 27oC ứng với chiều dày lớp đổ khác nhau: h = 1,5m, h = 1,25m h = 1,05m Kết thể bảng hình biểu diễn Ký hiệu bảng sau: Tmax nhiệt độ lớn khối đổ, kM200max cường độ kéo bê tông ( khối đổ) Mac 200, kRCCmax cường độ chịu kéo lớn bê tông đầm lăn ( khối đổ) [3] Bảng 1: Phương án nhiệt độ hỗn hợp RCC nhiệt độ trung bình mơi trường 290C Chiều dầy đợt đổ 1.5m Giãn cách ngày Giãn cách ngày Pha Cao trình Tmax Tmax kM200max kRCCmax kM200max kRCCmax 66.0 40.31 0.69 0.34 33.54 0.36 0.180 67.5 46.88 1.06 0.71 43.11 1.15 0.487 69.0 47.96 1.22 0.85 47.08 1.43 0.894 70.5 48.19 1.34 0.97 48.35 1.54 1.057 72.0 48.25 1.45 1.05 48.76 1.71 1.208 73.5 48.27 1.54 1.16 48.86 1.72 1.274 75.0 48.27 1.74 1.26 48.89 1.79 1.327 76.5 48.27 1.74 1.35 48.89 1.70 1.372 78.0 48.27 1.74 1.36 48.88 1.79 1.394 10 79.5 48.27 1.74 1.36 49.00 1.80 1.404 11 81.0 48.26 1.74 1.36 49.15 1.82 1.413 64 Sự phát triển nhiệt độ ứng suất max đập theo cao trình thi công 55 2.0 1.8 50 Nhiệt độ giãn cách 7ngày ứng suất (MPa) Nhiệt độ (o C) 1.6 45 1.4 1.2 40 1.0 35 0.8 Nhiệt độ giãn cách 5ngày ứng suất Max RCC giãn cách 7ngày ứng suất max RCC giãn cách ngày 0.6 30 0.4 25 0.2 66.0 67.5 69.0 70.5 72.0 73.5 75.0 76.5 78.0 79.5 81.0 Cao tr×nh (m) Hình 1: Diễn biến phát triển nhiệt độ ứng suất lớn thân đập theo cao trình thi cơng trường hợp nhiệt độ hỗn hợp RCC 290C, phương án (PA)chiều cao đợt đổ 1,5m Tương tự cho khối đổ có chiều dày lớp đổ 1,25m, kết sau Sự phát triển nhiệt độ ứng suất max đập theo cao trình thi công 50 1.6 48 1.4 Nhiệt độ giãn cách ngày 1.2 44 1.0 42 0.8 40 0.6 38 øng st (MPa) NhiƯt ®é (o C) 46 0.4 36 34 0.2 32 0.0 NhiÖt độ giãn cách ngày ứng suất Max RCC giãn cách ngày gnày ứng suất giãn max RCC giãn cách ngày Cao trình (m) Hỡnh 2: Din bin phát triển nhiệt độ ứng suất lớn thân đập theo cao trình thi cơng trường hợp nhiệt độ hỗn hợp RCC 290C, PA chiều cao đợt 1,25m Sự phát triển nhiệt độ ứng suất max đập theo cao trình thi công 50 1.6 48 1.4 Nhiệt độ giãn cách ngày 1.2 44 1.0 42 0.8 40 0.6 38 0.4 36 34 0.2 32 0.0 Cao trình (m) ứng suất (MPa) Nhiệt độ (o C) 46 Nhiệt độ giãn cách ngày ứng suất Max RCC giãn cách ngày ứng suất Max RCC giãn cách ngày Hỡnh 3: Din bin phỏt triển nhiệt độ ứng suất lớn thân đập theo cao trình thi cơng trường hợp nhiệt độ hỗn hợp RCC 290C, PA chiều cao đợt đổ 1,05m Khi hạ nhiệt độ khối đổ xuống 270C, kết cho khối đổ chiều cao khác thể hình sau 65 Sù ph¸t triĨn nhiƯt độ ứng suất max đập theo cao trình thi c«ng 50 2.0 48 1.8 46 1.6 1.4 42 1.2 40 1.0 38 0.8 36 34 0.6 32 0.4 30 Nhiệt độ giãn cách 7ngày ứng suất (MPa) Nhiệt độ ( o C) 44 Nhiệt độ giãn cách 5ngày ứng suất Max RCC giãn cách 7ngày ứng suất max RCC giãn cách ngày 0.2 66.0 67.5 69.0 70.5 72.0 73.5 75.0 76.5 78.0 79.5 81.0 Cao tr×nh (m) Hình 4: Diễn biến phát triển nhiệt độ ứng suất lớn thân đập theo cao trình thi công, trường hợp nhiệt độ hỗn hợp RCC 270C, PA chiều cao đợt đổ 1,5m Sù ph¸t triĨn nhiƯt độ ứng suất max đập theo cao trình thi công 2.0 1.8 46 1.6 Nhiệt độ ( oC) 44 1.4 42 1.2 40 1.0 38 0.8 36 NhiÖt độ giãn cách 7ngày ứng suất (MPa) 50 48 0.6 34 32 0.4 30 0.2 Nhiệt độ giãn cách 5ngày ứng suất Max RCC giãn cách 7ngày ứng suất max RCC giãn cách ngày Hỡnh 5: Din bin phỏt triển nhiệt độ ứng suất lớn thân đập theo cao trình thi cơng trường hợp nhiệt độ hỗn hợp RCC 270C, PA chiều cao đợt đổ 1,25m Cao trình (m) Sự phát triển nhiệt độ ứng suất max đập theo cao trình thi công 50 1.8 48 1.6 46 Nhiệt độ giãn cách 7ngày NhiƯt ®é ( o C) 1.2 42 40 1.0 38 0.8 36 øng suÊt (MPa) 1.4 44 0.6 34 NhiÖt độ giãn cách 5ngày ứng suất Max RCC giãn cách 7ngày ứng suất max RCC giãn cách ngày 0.4 32 30 0.2 Hình 6: Diễn biến phát triển nhiệt độ ứng suất lớn thân đập theo cao trình thi cơng, trường hợp nhiệt độ hỗn hợp RCC 270C, PA chiều cao đợt đổ 1,05m Cao tr×nh (m) NHẬN XÉT VỀ KẾT QUẢ TÍNH TỐN Với nhiệt độ khống chế hỗn hợp bê tông chiều cao đợt đổ tăng thời gian giãn cách đợt đổ nhiệt độ lớn 66 thân đập giảm; Khi giảm nhiệt độ hỗn hợp RCC nhiệt độ lớn q trình thi cơng đập giảm thấp nhiệt độ hỗn hợp RCC tương ứng Nhưng giảm nhiệt độ lớn không nhiều (theo kết đo tính tốn); Khi giảm chiều cao đợt đổ nhiệt độ lớn thân đập giảm thấp khả xuất nứt thân đập giảm thấp đến không nứt Nếu giãn cách ngày ngày kết cho thấy biến đổi nhiệt không chênh lệch nhiều với lớp đổ dày (1,5m) Để khống chế nhiệt độ vữa sau trộn đạt 27 C ta cần dùng nước đá để làm lạnh Thực tế thi cơng đập Định Bình đập Pleykrông cho thấy sử dụng nước đá hiệu quả, qua thực nghiệm trường sử dụng đến phương án ướp lạnh cốt liệu trước trộn KẾT LUẬN Từ kết tính tốn nhận xét kết hợp điều kiện thi công cho thấy: (1) Chiều dầy lớp đổ 0,3m, với lớp đổ chiều cao lần đổ chọn 1,5m hợp lý; (2) Nhiệt độ hỗn hợp RCC phễu trạm trộn 270C, để khống chế nhiệt độ cần sử dụng nước đá, trộn nghiền nước đá thành hạt nhỏ (3) Trong thi cơng cần tìm số ngày giãn cách hợp lý Ở khoảng thời gian giãn cách hai đợt đổ ngày (trong có ngày thi cơng) hợp lý so với giãn cách ngày (4) Khi sử dụng nước đá để trộn, không cần phải sử dụng hệ thống kho làm lạnh cốt liệu, mà cần kho có mái che tránh xạ trực tiếp mặt trời Việc phân chiều cao lớp đổ kết chạy phần mềm thể báo làm tài liệu tham khảo cho cơng trình có điều kiện thi cơng tương tự TÀI LIỆU THAM KHẢO ACI 20.5R-99 (1999) Reported by ACI Committee-Roller Compacted Mass Concrete, USA Công ty Tư vấn XD Điện I (2005), Cơng trình thuỷ điện Sơn La – phân tích nhiệt cơng trình Laboratoires Centrale des Ponts et Chausées Manuels de CESAR-LCPC, 1994 “Manuel de CESAR-LCPC”, vol 1-4 U.S.Army Corps of Engineers (2000), Roller Compacted Concrete 1110-2-2006, USA Võ Văn Lung (2007), Tính tốn nhiệt q trình thi cơng bê tơng đầm lăn ứng dụng để tính tốn phân khoảnh đổ bê tơng đầm lăn cơng trình hồ Chứa Nước Trong, tỉnh Quảng Ngãi, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Đại học thủy lợi Summary Basis calculation results of thermal stress of Roller compacted Concrete for Nuoctrong dam by using CESAR- LCPC software The RCC dams have been used very popular in the World because they have some advantages such as short construction time, low costs, using of local materials for dam body In Vietnam we have just constructed some dams in the North and Central namely: Dinh Binh, Pleikrong, Son La, Ban Ve and so on The Quality of dam construction is depended so much on the design and implementation methods In this paper will show the calculation results of limitation of placing height and the maximum temperature of layers that can prevent the crack due to thermal stress Keywords: Construction, Crack, Thickness of Layers, Roller Compacted Concrete, Thermal stress Người phản biện: PGS.TS Hoàng Văn Huân 67 ... 1110-2-2006, USA Võ Văn Lung (2007), Tính tốn nhiệt q trình thi cơng bê tơng đầm lăn ứng dụng để tính tốn phân khoảnh đổ bê tơng đầm lăn cơng trình hồ Chứa Nước Trong, tỉnh Quảng Ngãi, Luận văn thạc sỹ... đổ bê tơng; - Chiều dày đợt đổ bê tông ; - Thời gian đợt đổ bê tơng Để tính tốn ứng suất nhiệt bê tơng, có số phần mềm để tính tốn Trong có phần mềm CESAR- LCPC, người Pháp sử dụng nhiều đưa kết. .. Chúng sử dụng phần mềm CESAR- LCPC [3] để tính tốn cho đập trọng lực Hồ chứa Nước trong, tỉnh Quảng Ngãi Công thức xuất phát tính ứng suất nhiệt sử dụng tính tốn [1]: ET =R 1 Trong đó: R: