Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng của cốt liệu đến chất lượng bê tông đầm lăn (rcc) sử dụng trong thi công đập thủy điện ở việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT HÀ NỘI ******************************** TRẦN XUÂN SINH NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG CỦA CỐT LIỆU ĐẾN CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN (RCC) SỬ DỤNG TRONG THI CÔNG ĐẬP THỦY ĐIỆN Ở VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT HÀ NỘI ******************************** TRẦN XUÂN SINH NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG CỦA CỐT LIỆU ĐẾN CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN (RCC) SỬ DỤNG TRONG THI CÔNG ĐẬP THỦY ĐIỆN Ở VIỆT NAM Ngành: Kỹ thuật địa chât Mã số: 60520501 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Lê Trọng Thắng HÀ NỘI, 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn sản phẩm nghiên cứu riêng , số liệu, kết nêu luận văn điều tra trung thực Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Học viên thực Luận văn Trần Xuân Sinh MỤC LỤC MỞ ĐẦU………………………………………….……………….……… Tính cấp thiết đề tài.………………………….………… ……… Đối tượng phạm vi nghiên cứu………………….…….….……………… 10 Mục đích đề tài……………………………………….….……………… 10 Nhiệm vụ nội dun g nghiên cứu đề tài…….……….………… 10 Phương pháp nghiên cứu……………… ……………….…… …… 11 Ý nghĩa khoa học thực tiễn………………….………… …… … 11 Cơ sở tài liệu……………………………….…………… ….…………… 12 Cấu trúc luậ n văn……………………………………… …….… Lời cảm ơn………………………………………………… … …………… 12 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 14 1.1 Lịch sử phát triển đập RCC………………………………….…….……… 1.2 Các cơng trình nghiên cứu giới………… … ………… ……… 15 1.3 Các cơng trình nghiên cứu nước ……………… …… …………… 26 CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM, CÁC YÊU CẦU SỬ DỤNG VẬT LIỆU……… 29 2.1 Đặc điểm, yêu cầu vật liệu sử dụng cho RCC………………….………… 30 2.2 Đặc điểm, số hình ảnh t hiết bị sử dụng cho RCC……….……… 35 CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM CỐT LIỆU VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM RCC… 3.1 Cơng trình thủy điện Sơn La………………………………… …………… 41 3.1.1 Sơ lược đặc điểm kết cấu đập RCC Sơn La………….….…… …… 41 3.1.2 Đặc điểm cốt liệu sử dụng cho RCC……… ……………….… …… 42 3.1.3 Các yêu cầu kỹ thuật cốt liệu sử dụng cho RCC………….… 52 3.1.4 Kết nghiên cứu phòng trường…………….… …… 54 - Kết nghiên cứu phòng……………………… ….…….…………… 55 - Kết nghiên cứu trường…………………………… …… ………… 62 - Kết kiểm tra chất lượng thi công đập RCC…………… …… ………… 65 - Nhận xét…………………………………………………….…… 74 3.2 Cơng trình thủy điện Bản Vẽ…………………………………….….… …… 75 3.3 Cơng trình thủy điện Sơng Tranh 2……………………………….……… 98 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ, PHÂN TÍCH TỔNG HỢP……………………… 126 12 19 41 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………… ………… 136 Kết luận…………………………………………………………… ……… 136 Kiến nghị…………………………………………………………….… … 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………… 139 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các tỉ lệ hỗn hợp RCC điển hình sử dụng đập Pudding…… … 21 Bảng 1.2: Các tỉ lệ hỗn hợp RCC đập Shangzai…………………………… … 23 Bảng 1.3: Cường độ kháng cắt chỗ……………………………………… … 24 Bảng 1.4: Thành phần hỗn hợp số đập RCC……………………… …… 25 Bảng 1.5: Cấp phối cốt liệu kết hợp RCC từ cơng trình XD Mỹ … 26 Bảng 2.1 : Thành phần hạt cát theo ASTM C33…………………………… 32 Bảng 2.2 : Giới hạn thành phần cát nghiền theo EM 110- 2- 2006……………… 32 Bảng 2.3 : Phân loại yêu cầu kỹ thuật phụ gia khoáng dùng cho bê tông (ASTM -C618)………………………………………………………… 34 Bảng 3.1: Thành phần hoá học đá dăm Basalt khối mỏ Bản Pểnh…… 42 Bảng số 3.2: Cấp phối thành phần hạt cốt liệu dăm Basalt khối Sơn La… 43 Bảng số 3.3: Các tiêu cốt liệu dăm Basalt khối…………… ………… 44 Bảng số 3.4: Các tiêu cốt liệu đá dăm Basalt khối…………………… 45 Bảng số 3.5: Cấp phối thành phần hạt cốt liệu dăm Basalt phân phiế n Sơn La……………………………………………………………………………… 46 Bảng số 3.6: Các tiêu cốt liệu dăm Basalt phân phiến……………… 47 Bảng số 3.7: Các tiêu cốt liệu dăm Basalt phân phiến……………… Bảng số 3.8: Các thành phần hạt cốt liệu dăm cát kết Sơn La… .……… 48 Bảng số 3.9: Chỉ tiêu cốt liệu dăm cát kết………………………………… 50 Bảng số 3.10: Chỉ tiêu cốt liệu dăm Cát kết………………………….…… 51 Bảng số 3.11: Các hạn định sử dụng Tiêu chuẩn cho cốt liệu dăm 52 49 cấp phối sử dụng đập RCC (%)………………………………………… Bảng số 3.12: Đường bao yêu cầu cấp phối hạt tổng thể…………………… 53 Bảng số 3.13: Đường bao yêu cầu, tỷ lệ % nhóm hạt………….…… 54 Bảng 3.14: Tổng hợp kết thí nghiệm RCC phịng - Cơng trình thủy điện Sơn La 57 Bảng số 3.15: Thành phần cấp phối RCC cơng trình Sơn La (tính cho 1m 3) 62 Bảng số 3.16: Kết trung bình mẫu đúc kiểm tra trường RCC 64 Bảng 3.17: Giá trị trung bình tiêu thí nghiệm mẫu nõn khoan 64 Bảng 3.18: Đánh giá chất lượng thông qua Hệ số biến đổi Cv (TV ICOLD Bulletin 126-2006) 66 Bảng 3.19: Tỷ lệ phối trộn cốt liệu 69 Bảng 3.20: Khối lượng công tác khoan thí nghiệm 69 Bảng 3.21: Kết thí nghiệm khối lượng thể tích 71 Bảng 3.22: Kết thí nghiệm cường độ kháng nén 71 Bảng 3.23: Kết thí nghiệm cường độ kháng kéo khe lớp 72 Bảng 3.24: Kết thí nghiệm cường độ kháng kéo khối 73 Bảng 3.25: Kết thí nghiệm mơ đun đàn hồi 74 Bảng 3.26: Các kết thí nghiệm ti đặc tính RCC khối R3 74 Bảng 3.27: Các thơng số Thuỷ điện Bản Vẽ 76 Bảng 3.28: Kết thí nghiệm tiêu mẫu đá dăm 77 Bảng 3.29: Thành phần hạt trung bình mẫu dăm ÷ 12.5 mm 78 Bảng 3.30: Thành phần hạt trung bình mẫu dăm 12.5 ÷ 25 mm 78 Bảng 3.31: Thành phần hạt trung bình mẫu dăm 25 ÷ 50 mm 79 Bảng 3.32: Tỷ lệ phối trộn nhóm hạt 79 Bảng 3.33: Kết thí nghiệm tiêu mẫu cát nghiền 80 Bảng 3.34: Thành phần hạt trung bình mẫu cát nghiền 80 Bảng 3.35: Kết thí nghiệm tiêu mẫu cát tự nhiên mỏ Đô Lương 81 Bảng 3.36: Đường bao cấp phối hạt hỗn hợp đá dăm, cát - TĐ Bản Vẽ 81 Bảng 3.37: Thành phần cấp phối kiến nghị 83 Bảng 3.38: Các tiêu lý mẫu đúc RCC cấp phối kiến nghị 84 Bảng 3.39: Thành phần cấp phối RCC đầm nén trường Bản Vẽ 85 Bảng 3.40: Kết tiêu cường độ kháng nén, kháng kéo mẫu kiểm tra 85 Bảng 3.41: Kết thí nghiệm cường độ kháng nén, KLTT mẫu nõn khoan RCC 86 Bảng 3.42: Kết TN xác định cường độ kháng kéo mẫu nõn khoan RCC 86 Bảng 3.43: Kết TN xác định hệ số thấm mẫu nõn khoan RCC 87 Bảng 3.44: Kết thí nghiệm đẩy trượt trụ RCC theo khe lớp 87 Bảng 3.45: Thành phần cấp phối RCC - Cơng trình thủy điện Bản Vẽ 89 Bảng 3.46: Vị trí chiều sâu hố khoan 89 Bảng 3.47: Khối lượng mẫu thí nghiệm 90 Bảng 3.48: Bảng kết thí nghiệm xác định khối lượng thể tích 92 Bảng 3.49: Tổng hợp kết thí nghiệm xác định cường độ kháng nén 93 Bảng 3.50: Kết thí nghiệm xác định cường độ kháng kéo khe lớp 93 Bảng 3.51: Kết thí nghiệm cường độ kháng kéo trực khối 95 Bảng 3.52: Kết thí nghiệm mơ đun đàn hồi mẫu nõn khoan 96 Bảng 3.53: Kết xác định hệ số thấm theo PP đổ nước hố khoan 96 Bảng 3.54: Giá trị trung bình tiêu thí nghiệm RCC thân đập Bản Vẽ 97 Bảng 3.55: Kết th í nghiệm mẫu đá dăm Sông Tranh 99 Bảng 3.56: Thành phần hạt trung bình mẫu dăm 4.75 ÷ 19.0 mm 100 Bảng 3.57: Thành phần hạt trung bình mẫu dăm 19.0 ÷ 37.5 mm 100 Bảng 3.58: Thành phần hạ t trung bình mẫu dăm 37.5 ÷ 63.0 mm 101 Bảng 3.59: Kết thí nghiệm mẫu cát nghiền 101 Bảng 3.60: Kết phân tích thành phần mẫu cát nghiền 102 Bảng 3.61: Tỷ lệ phần trăm nhóm đá dăm 104 Bảng 3.62: Tỷ lệ phần trăm nhóm hạt 104 Bảng 3.63: Đường bao cấp phối hạt hỗn hợp đá dăm, cát 104 Bảng 3.64: Kết thí nghiệm tiêu xi măng 106 Bảng 3.65: Kết thí nghiệm nhiệt thủy hố xi măng 106 Bảng 3.66: Kết thí nghiệm tiêu Puzơlan Gia Qui 107 Bảng 3.67: Thành phần cấp phối kiến nghị cho 1m RCC 108 Bảng 3.68: Các đặc trưng cường độ thiết kế yêu cầu RCC 109 Bảng 3.69: Tổng hợp kết thí nghiệm mẫu phịng RCC - CTTĐ Sông Tranh 110 Bảng 3.70: Kết thí nghiệm mẫu đúc kiểm tra trường - CTTĐ Sông Tranh 115 Bảng 3.71: Kết TN tiêu mẫu nõn khoan tuổi 365 ngày 116 Bảng 3.72: Bảng tổng hợp kết TN hệ số thấm RCC tuổi 365 n gày 117 Bảng 3.73: Bảng kết kháng cắt mặt lớp bãi đầm tuổi 365 ngày 118 Bảng 3.74: Số liệu thống kê hố khoan lấy mẫu RCC đập - Sông Tranh 119 Bảng 3.75: Thống kê tiêu khối lượng thể tích 121 Bảng 3.76: Kết thí nghiệm cường độ kháng kéo khe lớp 122 Bảng 3.77: Kết thí nghiệm cường độ kháng kéo khối 122 Bảng 3.78: Kết thí nghiệm cường độ kháng nén 123 Bảng 3.79: Kết thí nghiệm thấm mẫu nõn khoan 124 Bảng 3.80: Giá trị trung bình tiêu thí nghiệm 125 Bảng 4.1: Đường bao cấp p hối hạt kết thí nghiệm hỗn hợp đá dăm, cát cơng trình nghiên cứu… 128 Bảng 4.2: Kết TN khối lượng thể tích xốp chặt cơng trình 132 Bảng 4.3: Các đặc tr ưng lý loại đá sử dụng cho công trình 133 Bảng 4.4: Thành phần cấp phối RCC cơng trình 134 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Đập Alpa Gera - Đập xây dựng cơng nghệ RCC… 18 Hình 1.2: Mặt đường, sân bãi khu vực hội nghị nhà máy Honda Lincoln, Alabama - Dự án áp dụng công nghệ RCC lớn nay…………… …… 19 Hình 2.1: Hệ thống dây chuyền trạm trộn, băng tải ôtô vận chuyển RCC……… 37 Hình 2.2: Cơng tác san gạt RCC…………………………………………………… 37 Hình 2.3: Cơng tác lu đầm RCC…………………………………………………… 38 Hình 2.4: Máy đánh xờm xử lý khe lớp RCC……………………………………… 38 Hình 2.5: Sử dụng nước áp lực cao xử lý khe lớp RCC…………………………… 39 Hình 2.6: Bề mặt RCC sau xử lý khe siêu lạnh………………………………… 39 Hình 2.7: Cơng tác rải hồ xử lý khe siêu lạnh……………………………………… 39 Hình 2.8: Tổ chức thi cơng hạng mục đập dâng RCC………………………… 40 Hình số 3.1: Dăm 50÷25mm cốt liệu đá Basalt khối (Sơn La)…………….…… 43 Hình số 3.2: Cấp phối thành phần hạt cốt liệu dăm Basalt khối Sơn La so với tiêu chuẩn kích cỡ hạt ASTM C33………………………………………………… 44 Hình số 3.3: Dăm 5025mm cốt liệu đá Basalt phân phiến (Sơn La)………… 45 Hình số 3.4: Cấp phối cốt liệu dăm Basalt phân phiến Sơn Laso với kích cỡ tiêu chuẩn ASTM C33………………………………………………………… 46 Hình số 3.5: Ảnh cốt liệu dăm cát kết kích cỡ 50÷25mm (Sơn La)……… 49 Hình số 3.6: Thành phần hạt cốt liệu dăm cát kết Sơn La so v ới tiêu chuẩn kích cỡ hạt tiêu chuẩn ASTM C33…………………………………………………… 50 Hình 3.7: Biểu đồ phát triển cường độ theo thời gian tương ứng với tỉ lệ xi măng, phụ gia khoáng khác 59 Hình 3.8: Mối quan hệ hàm lượng xi măng Bút Sơn hàm lượng tro bay PL1 từ hồ thải với cường độ nén mẫu lập phương tuổi đến mức tuổi 365 ngày Hình 3.9: Mối quan hệ hàm lượng xi măng Bút Sơn hàm lượng bột đá Basalt nghiền Sơn La với cường độ nén mẫu lập phương tuổi đến mức tuổi 60 365 ngày 60 Hình 3.10: Nõn khoan Block R3……………………………………… …………… 70 Hình 3.11: Đường bao quy định cho hỗn hợp dăm, cát thủy điện Bản Vẽ… ……… 82 Hình 3.12: Mẫu nõn khoan RCC thủy điện Bản Vẽ 91 Hình 3.13: Hình biểu diễn phân bố giá trị khối l ượng thể tích 92 Hình 3.14: Sự phân bố giá trị c ường độ kháng kéo trực khe lớp 94 Hình 3.15: Sự phân bố giá trị cường độ kháng kéo trực tiếp khối 95 Hình 3.16: Đường bao quy định cho hỗn hợp dăm, cát thủy điện Sông Tranh 105 Hình 3.17: Mối quan hệ hàm lượng xi măng Bút Sơn Kim Đỉnh hàm lượng Puzơlan Gia Qui với cường độ nén mẫu lập phương tuổi 7, 28, 90, 180 365 ngày 111 Hình 3.18: Mối quan hệ hàm lượng xi măng Bút Sơn Kim Đỉnh hàm lượng tro bay Phả Lại với cường độ nén mẫu lập phương tuổi 7, 28, 90, 180 365 ngày 111 Hình 3.19: Mối quan hệ hàm lượng xi măng Bút Sơn Kim Đỉnh hàm lượng Puzơlan Khe Mạ với cường độ nén mẫu lập phương tuổi 7, 28, 90, 180 365 ngày 112 Hình 3.20 : Đồ thị phát triển cường độ RCC ngày tuổi khác cấp phối kiến nghị - CTTĐ Sông Tranh 112 Hình 3.21: Sơ đồ thí nghiệm đẩy trượt trụ RCC ……………………………… 118 Hình 3.22: Mẫu nõn khoan đập thủy điện Sông Tranh 121 Hình 4.1: Đường bao hỗn hợp cơng trình thủy điện Sơn La 129 Hình 4.2: Đường bao hỗn hợp cơng trình thủy điện Bản Vẽ 129 Hình 4.3: Đường bao hỗn hợp cơng trình thủy điện Sơng Tranh 129 Hình 4.4: Biểu đồ phát triển cường độ theo thời gian cơng trình 135 128 Bảng 4.1: Đường bao cấp phối hạt kết thí nghiệm hỗn hợp đá dăm, cát cơng trình nghiên cứu % lọt sàng theo trọng lượng Cỡ sàng Basalt/ Granite/ Cát kết/ (mm) Sơn La Sông Tranh Bản Vẽ Yêu cầu KQTN 75 Yêu cầu KQTN 100 100 Yêu cầu KQTN 63 100 100 98÷100 100 100÷100 100 50 100 99.7 88 ÷ 95 94.6 99 ÷ 100 100 37.5 87 ÷100 97.3 78 ÷ 85 78.9 90 ÷ 100 97.5 25.0 72 ÷ 85 80.2 64 ÷ 74 69.0 73 ÷ 87 83.8 19.0 63 ÷ 79 75.2 57 ÷ 66 60.2 65 ÷ 80 75.4 12.5 50 ÷64 58.0 47 ÷ 56 51.8 51 ÷ 65 58.3 9.5 41 ÷ 53 52.0 41 ÷ 51 46.9 45 ÷ 59 51.8 4.75 29 ÷ 42 34.9 33 ÷ 40 37.6 30 ÷ 43 38.3 2.36 21 ÷ 32 25.8 24 ÷ 32 28.0 21 ÷ 32 25.9 1.18 14 ÷ 24 17.5 17 ÷ 25 20.7 15 ÷ 24 17.1 0.6 10 ÷ 19 12.3 12 ÷ 19 15.4 10 ÷ 18 12.0 0.3 ÷ 15 8.6 ÷ 14 11.2 ÷ 14 9.0 0.15 ÷ 12 6.3 ÷ 12 8.1 5.5 ÷ 11 7.1 0.075 ÷10 5.4 ÷ 10 6.3 5÷9 6.2 Đồ đường bao cấp phối hạt kết thí nghiệm cơng trình trình bày hình vẽ 4.1, 4.2, 4.3 sau đây: 129 Hình 4.1: Đường bao hỗn hợp cơng trình thủy điện Sơn La Hình 4.2: Đường bao hỗn hợp cơng trình thủy điện Bản Vẽ Hình 4.3: Đường bao hỗn hợp cơng trình thủy điện Sông Tranh 130 Kết bảng 4.1 rằng: Đường bao cốt liệu thô mịn sử dụng cho cơng trình thủy điện Sơn La Bản Vẽ tương đối giống kích thước hạt lớn Dmax hai cơng trình (Dmax = 50mm), Dmax sử dụng cho cơng trình thủy điện Sơng Tranh 63mm Tùy theo yêu cầu cụ thể dự án, đường bao hỗn hợp điều chỉnh cho phù hợp tất kết thí nghiệm nằm đường bao yêu cầu (do có hiệu chỉnh mắt sàng trạm nghiền nhà thầu), để tạo nên hỗn hợp RCC có tính cơng tác tốt ch ất lượng RCC đông cứng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật Tuy nhiên, thí nghiệm phòng, đầm nén trường thi công đắp đập thấy rằng: Thành phần cấp phối sử dụng Dmax=50mm (so với cấp phối sử dụng Dmax = 63mm) cho sản phẩm hỗn hợp RCC có tín h cơng tác tốt (bê tơng nhuyễn có tượng phân tầng xảy ra), đặc biệt cấp phối sử dụng tro bay Phả Lại (tro bay có hàm lượng nung < 6%) cho cơng trình thủy điện Sơn La, hỗn hợp RCC có tính cơng tác tốt dễ thi cơng Khi tiến hành công tác khoan kiểm tra chất lượng RCC thân đập, gần không phát thấy khe lớp mức độ phân bố thành phần cấp phối đồng Hình dạng hạt cấu trúc bề mặt hạt Hình dạng cấu trúc bề mặt hạt cốt li ệu có ảnh hưởng quan trọng tính cơng tác hỗn hợp bê tông tươi Mặt khác cường độ , độ chặt bê tông định gắn kết cốt liệu thô vữa (gồm xi măng, cát, nước) với tính phối hợp cốt liệu Khi cốt liệu có độ nhám cấu trúc bề mặt hạt hình dạng khơng bị thoi dẹt có độ gắn kết tốt hạt với vữa tạo loại RCC có độ chặt cường độ tốt Xét yếu tố nhận thấy rằng: Đối với đá Bazalt cơng trình thủy điện Sơn La, Granite - Sông Tranh Cát kết công trình Bản Vẽ 131 có độ nhám bề mặt hạt, nhiên qua thực tế thi công thấy công nghệ nghiền để tạo sản phẩm dăm, cát đá basalt có độ góc cạnh so với đá Granite Cát kết Khối lượng thể tích Khi thiết kế thành phần cấp phối RCC, khối lượng thể tích cốt liệu đá sử dụng định đến khối lượng thể tích bê tơng, từ tiêu tính tốn tiêu khối lượng thể tích RCC đạt được, sở kỹ s thiết kế xác định bề rộng cần thiết móng đập Các tài liệu khảo sát thiết kế cho thấy rằng: Khối lượng thể tích đá Basalt cơng trình thủy điện Sơn La dao động khoảng 2, 86÷2.91T/m3; đá Granite hạt trung cơng trình thủy điện Sơng Tranh dao động từ 2.74÷2.76T/m3; đá Cát kết cơng trình thủy điện Bản Vẽ từ 2.76 ÷ 2.78T/m3 Các giá trị thu cho thấy đá Granite hạt trung Cát kết có khối lượng thể tích gần tương đương nhau, riêng đá Bazalt có khối lượng thể tích lớn Điều cho thấy thành phần khoáng vật mức độ đặc đá Bazalt khác so với đá Granite hạt trung Cát kết Qua thấy rằng, đặc trưng cường độ sử dụng đá Bazalt cho kết cao so với loại đá lại Khối lượng thể tích xốp, chặt cốt liệu Khối lượng thể tích xốp đá dăm thước đo hình dạng hạt tính hợp lý cấp phối , định đến lượng xi măng sử dụng cho m bê tông Khối lượng thể tích xốp cốt liệu thường sử dụng công tác thiế t kế thành phần cấp phối bê tơng Khối lượng thể tích RCC chủ yếu dựa vào khối lượng thể tích cốt liệu sử dụng cho RCC Những điều tr ên nói lên : Khối lượng thể tích cốt liệu cho bê tơng có ảnh hưởng khơng nhỏ đến chất lượng giá thành RCC Kết thu tiến hành khảo sát thiết kế công trình thực trình bày bảng 4.2 132 Bảng 4.2: Kết thí nghiệm khối lượng thể tích xốp chặt cơng trình Tên đá/cơng trình khối lượng thể tích , kg/m3 Xốp Chặt Basalt/ Sơn La 1390 ÷1450 1660 ÷1690 Cát kết/ Bản Vẽ 1370 ÷1440 1440 ÷1610 Granite/ Sơng Tranh 1350 ÷1480 1490 ÷1620 Qua kết thu được, rằng, khối lượng thể tích xốp loại đá tương đương nhau, nhiên khối lượng thể tích chặt đá Basalt thiên lớn so với đá Granite Cát kết Độ hấp thụ nước Tất hạt cốt liệu có lỗ rỗng lấp đầy nước ẩm Lượng độ ẩm hấp thụ lỗ rỗng nhỏ loại đá hạt mịn, đặc lớn đá nhẹ, xốp Chỉ tiêu độ ẩm hấp thụ lượng nước hấp thụ cốt liệu xác định cơng tác thí nghiệm (ASTM C127; 128) Độ ẩm bề mặt có mặt cốt liệu tạo cho chúng ẩm ướt Hàm lượng độ ẩm cốt liệu bão hòa tổng độ ẩm hấp thụ độ độ ẩm bề mặt Đây thông số quan trọng ảnh hưởng đáng kể đến tổng lượng nước sử dụng hỗn hợp RCC Những biến đổi độ ẩm cốt liệu nguyên nhân gây nên sai khác tính cơng tác v cường độ RCC Đặc biệt hàm lượng độ ẩm bề mặt cát Vì vậy, thiết kế thành phần cấp phối cho loại RCC đó, thơng thường xác định độ ẩm cốt liệu trạng thái bão hịa khơ bề mặt, tức lỗ rỗng lấp đầy nước khơng có độ ẩm bề mặt hạt Độ hấp thụ nước loại đá sử dụng cho RCC cơng trình trình bày bảng 4.3 133 Bảng 4.3: Các đặc trưng lý loại đá sử dụng cho cơng trình Giá trị Đặc tính Basalt/ Cát kết/ Granite/ Sơn La Bản Vẽ Sông Tranh Khối lượng riêng (T/m 3) 2.97 2.80 2.77 Hấp thụ nước (%) 0.35 0.35 0.25 Hàm lượng thoi dẹt (%) 26.5 25.3 10.8 Độ mài mòn Los Angeles (%) 15.4 14.5 13.1 Hàm lượng hạt mềm yếu (%) 6.5 0.0 0.0 0.12 0.20 0.11 13.3 13.5 11.5 Hàm lượng bụi bẩn (%) Độ nén dập trạng thá i bão hòa Kết tiêu bảng 4.3 cho thấy: Đá basalt cơng trình Sơn La có khối lượng riêng cao hẳn so với đá Cát kết cơng trình Bản Vẽ Granite cơng trình Sơng Tranh Các tiêu hàm lượng thoi dẹt cũn g hạt mềm yếu đá basalt có phần cao so với hai loại đá cịn lại, điều giải thích giai đoạn khảo sát để lấy đá nghiên cứu cho vật liệu Sơn La (chưa khai thác mỏ nên tính đồng chưa cao) tiêu khác cho kết tương đương Cường độ Cường độ kháng nén đá nguyên khai để sản xuất cốt liệu RCC có giá trị cao cường độ kháng nén u cầu bê tơng có ảnh hưởng không định đến cường độ RCC RCC gắn kết loại cốt liệu với chất kết dính hồ xi măng, cường độ RCC phụ thuộc vào gắn kết hồ xi măng với cốt liệu mịn vữa với cốt liệu thơ Nếu gắn kết tạo nên loại RCC có chất lượng thấp mà không phụ thuộc vào cường độ đá nguyên khai cốt liệu 134 Nhưng chất lượng hồ xi măng tốt, tạo nên gắn kết tốt với cốt liệu lúc tính chất lý đá hay cốt liệu ảnh hưởng đến cường độ bê tông Từ phân tích cho thấy cốt liệu tốt tạo nên RCC tốt muốn tạo nên RCC chất lượng tốt yêu cầu cốt liệu tốt thiết yếu Thơng thường với bê tơng có cường độ cao thường yêu cầu cốt liệu cường độ cao Tuy nhiên, cốt liệu yếu thường sử dụng cho RCC yêu cầu cường độ không cao (Cường độ cốt liệu định thành phần khoáng vật , cấu tạo cuả đá nguyên khai công nghệ nghiền ) Phản ứng kiềm cốt liệu Các cốt liệu có phản ứng kiềm có ảnh hưởng nghiêm trọng cho bê tông việc gây giãn nở bất thường, nứt làm giảm cường độ Ở cơng trình nghiên cứu đây, giai đoạn khảo sát mỏ vật liệu cho thi công bê tông RCC, đá dăm sử dụng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật tiêu nên phạm vi luận văn không nêu * Tổng hợp kết thí nghiệm RCC cơng trình Thành phần cấp phối RCC kết thí nghiệm mẫu đúc kiểm tra tổng hợp bảng 4.4 & 4.5: Bảng 4.4: Thành phần cấp phối RCC cơng trình Liều lượng sử dụng cho 1m RCC, (kg) Tên cơng trình Xi măng PC40 Phụ gia khoáng Nước Phụ gia NKC Sơn La 60 160 (PL1) 143 2.20 Bản Vẽ 80 120 (GQ) 140 1.80 Sông Tranh 70 110 (GQ) 130 1.82 Đá dăm 1396 (dmax = 50mm) 1363 (dmax = 50mm) 1357 (dmax = 63mm) Ghi chú: PL1- Tro bay Phả Lại 1; GQ: Puzơlan Gia Qui Cát nghiền 856 835 859 135 Bảng 4.5: Các tiêu lý mẫu đúc kiểm tra RCC Cường độ kháng nén mẫu lập phương đúc kiểm tra tuổi, (MPa) Tên cơng trình 28 90 180 Cường độ kháng kéo trực tiếp, KLTT, (MPa) 365 90 365 (g/cm3) Chống thấm, (at) (ngày) Sơn La 6.9 17.2 25.5 27.2 29.7 1.55 1.78 2.56 B8 Bản Vẽ 13.7 18.9 20.8 24.6 26.7 0.97 1.20 2.51 B8 17.7 26.0 32.5 32.5 35.1 1.09 1.23 2.47 B8 Sông Tranh Trên sở kết thí nghiệm bảng 4.5, lập đồ thị quan hệ cường độ kháng nén mẫu đúc kiểm tra theo ngày tuổi sau: Hình 4.4: Biểu đồ phát triển cường độ theo thời gian cơng trình 136 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận Từ kết nghiên cứu rút số kết luận sau: Đối với cơng trình, tùy thuộc vào kết cấu cơng trình, cấp cơng trình, vật liệu chỗ cơng trình mà có thơng số thiết kế khác nhau, u cầu khác tiêu vật liệu RCC Đối vớ i cơng trình thủy điện Sơn La sử dụng đá Basalt, màu xám xanh, xám đen (có thể xem loại đá tốt sử dụng thiết kế thành phần cấp phối bê tơng thơng thường RCC), có đặc trưng lí đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, với hàm lượng xi măng sử dụ ng 60kg/m3, nhiên phụ gia khoáng Tro bay Phả Lại loại phụ gia khống có độ hoạt tính cao có chất lượng tốt sử dụng cho RCC Mặc dù tuổi sớm (7, 28 ngày) cường độ RCC sử dụng tro bay Phả Lại thấp tuổi sau 10 tuần cường độ RCC tăng cao phát triển mạnh tuổi 365 ngày (tuổi thiết kế) sơ đồ phát triển cường độ hình 4.4 thấy rõ điều Sự kết hợp đá Basalt Sơn La phụ gia khoáng tro bay Phả Lại tạo hỗn hợp RCC có tính cơng tác tốt (dễ thi cơng) loại RCC đơng cứng có tiêu học, vật lý đạt vượt u cầu thiết kế Đối với RCC cơng trình thủy điện Bản Vẽ: Sự kết hợp phụ gia khoáng puzơlan Gia Qui (được nghiền từ tuff núi lửa) đá cát kết Bản Vẽ cho ta hỗn hợp RCC RCC đơng cứng có tiêu đáp ứng yêu cầu kỹ thuật thiết kế Khi sử dụng puzơlan Nghĩa Đàn, chất lượng thấp so với puzơlan Gia Qui nên để đảm bảo tiêu RCC đáp ứng yêu cầu kỹ thuật sử dụng giải pháp tăng lượng xi măng từ 80 lên 90kg/m Nguyên nhân chất lượng puzolan Nghĩa Đàn thấp puzolan Gia Quy công tác lựa chọn nguyên liệu để nghiền mỏ puzơlan Nghĩa Đàn không tốt mỏ puzơlan Gia Qui 137 Trong trình khai thác đá để sản xuất p uzơlan cần phải có kiểm sốt chặt chẽ chất lượng nhằm đảm bảo puzơlan sản xuất có chất lượng đồng đáp ứng kỹ thuật Đối với cơng trình thủy điện Sơng Tranh 2, đá sử dụng Granite hạt trung, có chất lượng tốt, có tiêu lí đáp ứng yêu cầu kỹ thuật sử dụng cho RCC Khi nghiền thành dăm, cát, hạt có độ trịn cạnh, hỗn hợp cấp phối dăm, cát có đường bao tổng thể trơn đồng nghĩa với việc sử dụng hàm lượng chất kết dính thấp Khi thiết kế với đá dăm có Dmax = 63mm, cho RCC có cường độ đạt u cầu, nhiên tính cơng tác cấp phối thấp so với cấp phối sử dụng Dmax = 50mm nên không tránh khỏi tượng phân tầng cơng tác xử lý khe khó khăn Khi thi cơng, phải có kiểm sốt chặt chẽ thành phần cấp phố i trộn trạm trộn cơng tác san gạt, lu đầm ngồi trường Trong tất yếu tố ảnh hưởng cốt liệu đến chất lượng RCC trình bày nội dung nêu nhận thấy rằng: Yếu tố thành phần hạt, hình dạng cấu trúc bề mặt hạt yếu tố đóng vai trị quan trọng thành phần cấp phối RCC, ảnh hưởng trực tiếp đến nhu cầu nước bê tông tượng phân tầng, ảnh hưởng đến thành phần cấp phối với tỉ lệ nước/xi măng thích hợp (sẽ qu yết định đến cường độ bê tông) RCC có tính cơng tác tốt Mặt khác, cấu trúc bề mặt hạt ảnh hưởng đến gắn kết vữa kết dính (xi măng, cát nước) với cốt liệu tính phối hợp cốt liệu với Khi đáp ứng yêu cầu s ẽ tạo loại RCC có độ chặt cường độ tốt Tiếp đến độ hấp thụ nước cốt liêu ảnh hưởng đến tỉ lệ định nước/xi măng ảnh hưởng đến cường độ tính cơng tác RCC Ngoài ra, yếu tố khối lượng riêng , khối lượng thể tích xốp, chặt, cường độ ảnh hưởng đến công tác thiết kế đập RCC yếu tố 138 thơng số đầu vào người thiết kế đưa yêu cầu thiết kế tiêu RCC cho cơng trình cụ thể II Kiến nghị Qua công tác nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng cốt liệu đến chất lượng RCC cơng trình, có kiến nghị sau: - Khi sử dụng cốt liệu đá basalt , phụ gia khống Tro bay Phả Lại (có hàm lượng nung < 6%, tiêu đạt yêu c ầu theo ASTM C618 loại F ), lượng xi măng sử dụng cho thành phần cấp phối tối thiểu 60kg/m 3/tổng chất kết dính 200 ÷ 220kg Kích thước Dmax cốt liệu kiến nghị sử dụng 50mm để tạo sản phẩm hỗn hợp RCC có tính cơng tác tốt RCC đơng cứng có tiêu đạt yêu cầu kỹ thuật - Khi sử dụng cốt liệu sản phẩm đá Granite, Cát kết, phụ gia khoáng puzơlan nghiền từ tuff núi lửa (có tiêu đạt yêu cầu theo ASTM C618 loại N), lượng xi măng sử dụng tối thiểu 70 ÷ 80kg/m3/tổng lượng chất kết dính 180÷200kg Kiến nghị sử dụng Dmax= 50mm cho hai loại đá để tạo RCC có tính cơng tác tốt (tránh tượng phân tầng) đặc - Sử dụng cát nghiền (cốt liệu mịn) có hàm lượng phần trăm lọt sàng 0.075mm từ ÷18% để bổ su ng hàm lượng bột mịn cho hỗn hợp RCC, tạo nên RCC có tính cơng tác tốt dễ đầm chặt - Để đảm bảo tính kinh tế cho cơng trình (hạ giá thành), cần tiến hành nghiên cứu sử dụng puzơlan thiên nhiên để thay tro bay, đặc biệt cơng trình xa nơi cung cấp nguồn tro bay , đồng thời đề xuất phương pháp thiết kế thành phần RCC có sử dụng puzơlan thiên nhiên Việt Nam / 139 TÀI LIỆU THAM KHẢO Vũ Đình Duyến - Trường Đại học Thủy Lợi: Nghiên cứu phối trộn tối ưu cát xay cát nhỏ tự nhiên làm cốt liệu nhỏ cho bê tơng Nguyễn Văn Đồn (2005) - Viện Vật liệu Xây dựng: Sử dụng hiệu Phụ gia khống cho sản xuất bê tơng đầm lăn Việt Nam Nguyễn Quang Hiệp - Viện chuyên ngành bê tông - Viện KHCN Xây dựng Công nghệ bê tơng đầm lăn - Tình hình sử dụng giới triển vọng ứng dụng Việt Nam Nguyễn Như Oanh (2013) - Nghiên cứu nguyên nhân gây nứt số biện pháp nâng cao khả chống nứt bê tông đầm lăn Nguyễn Thị Thu Phương (2011) - Bộ môn vật liệu - Trường Đại h ọc Thủy Lợi Nghiên cứu vai trị Phụ gia khống bê tơng đầm lăn kinh nghiệm rút từ việc sử dụng phụ gia khống cho RCC đập thủy điện Định Bình - tỉnh Bình Định Nguyễn Quang Phú (2011)– Trường Đại học Thủy Lợi Nguyễn Thành Lệ - Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn : Ảnh hưởng Phụ gia khoáng tro bay nhiệt điện puzơlan thiên nhiên đến số tính chất lý bê tông đầm lăn (RCC) Nguyễn Thanh Sang (2013) – Trường Đại học Giao thông Vận tải : Một nghiên cứu thực nghiệm bê tông đầm lăn làm kết cấu mặt đường ôtô Nguyễn Thế Thành (2008) - Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Nghiên cứu ứng dụng vật liệu đá basalt lỗ rỗng cho RCC thủy điện Đồng Nai Huỳnh Bá Kỹ Thuật , Nguyễn Văn Quý - Trường Đại học Xây dựng Ứng dụng công nghệ bê tông đầm lăn Việt Nam - Thực trạng thách thức 10 Đỗ Đình Tốt (2008-2009) – Trường Đại học Mỏ - Địa Chất (2009): Điều tra đánh giá triển vọng puzơlan tỉnh KonTum định hướng chế biến sử dụng 11 Hồng Phó Un (2008)- Viện Khoa học Thủy Lợi: Phương pháp thiết kế cấp phối hỗn hợp bê tông đầm lăn 140 12 Bayan, B.J (1988.): Thực kiểm soát đập Castilblanco de los Arroyos bê tông đầm lăn Q62-R.32, Đại hội lần thứ XVI ICOLD, Quyển 3, San Francisco 13 Cannon, R.W (1972): Thi công đập bê tông sử dụng phương pháp đập đất Thi công kinh tế đập bê tông, ASCE, New York 14 Cannon, R.W (tháng 10, 1974): Đầm khối bê tông xe lu rung Ghi chép Viện Bê tông Mỹ, Quyển 71, Chicago *Các đập bê tơng đầm l ăn: Trình độ khoa học cơng nghệ trường hợp điển hình- Bulletin 126 15 Chao, P.C., Johnson, J.A (tháng 11, 1979): Sử dụng bê tông lăn đập Tarbela Thi công Quốc tế: Thiết kế thi công, ACI, Chicago 16 Dustan, M.R.H (tháng 6, 1977): Thí nghiệm bê tơng lăn gầy cơng trình xử lý Tamar Báo cáo trình Bộ Thủy lợi Tây Nam 17 Dustan, M.R.H (tháng 5, 1981; tháng 01, 1989): - Bê tông lăn sử dụng cho đập- nghiên cứu phịng thí nghiệm tính chất bê tông hàm lượng tro bay cao CIRIA Technical Note 105, London - Những phát triển thi công đập bê tông đầm lăn Cẩm nang thường niên thủy điện thi công đập, London - Trình độ khoa học cơng nghệ RCC Hội nghị Bồ Đào Nha RCC, Lisboa, tháng 11, 1996 18 Dustan, M.R.H (tháng 5, 1981): Bê tông lăn sử dụng cho đập – thi công thử sử dụng bê tông hàm lượng tro bay cao CIRIA Technical Note 106, London * EM 1110-2-2006: Hiệp hội Kỹ sư Quân đội Mỹ - Hướng dẫn cho kỹ sư thiết kế Bê tông đầm lăn 19 Forbes, B.A Delaney, M (tháng 8, 1985): Thiết kế thi công đập Copperfield River Gorge ANCOLD Bulletin No71 20 Iffla, J.A., Millmore, J.P Dustan, M.R.H (tháng 2, 1992): Sử dụng RCC đập cắt lũ nhỏ Vương quốc Anh Thủy điện thi công đập, London 141 21 Gentile, G (1964): Nghiên cứu, chuẩn bị công tác đổ bê tông xi măng đặc biệt xét đến ứng dụng đập trọng lực đặc Q.30-R.16, Đại hội lần thứ VIII ICOLD, Quyển.3, Edinburgh 22 Gentile, G (1970): Những ghi thi c ông đập Alpe Gera Thi công nhanh đập bê tông, ASCE, New York 23 Hadley, H.M (1941): Trao đổi: Đập đá xây – Tiểu luận Văn kiện ASCE, Vol.106, New York 24 Hollingworth, F Druyts, F.H.W.M (tháng 1, 1986): Bê tông lăn: Một số ứng dụng cho đập Nam Phi Thủy điện thi công đập, London 25 Hopman, D.R Chambers, D.R (1988): Thi công đập Elk Creek Trong Bê tông đầm lăn II, ASCE, New York 26 La Villa, G (tháng 6, 1981): Kỹ thuật rải bê tông lăn học tập đập Tarbela năm 1978-1981 việc thi công công trình bổ sung đập tràn Hội nghị quốc tế “ Bê tông lăn sử dụng cho đập” CIRIA, London 27 Lowe, J.III (1962): Trao đổi “Tận dụng xi măng đất làm mái bảo vệ đập đất” H oltz, W.G Walker, F.C Hội nghị Kỹ thuật thủy lợi ASCE đầu tiên, Omaha, Nebraska (không xuất kết hội nghị này) 28 Mctavish, R.F(1988): Thi công đập Upper Stillwater bê tông đầm lăn II , ASCE, New York 29 Moffat, A.I.B (1973): Nghiên cứu bê tông nghèo - khô ứng dụng cho thi công đập trọng lực Q.43-R16, Đại hội lần XI ICOLD, Quyển 3, Madrid 30 Munillo- Fernandez (tháng 10, 1995): Đập RCC Mexician Kết hội nghị chuyên đề quốc tế đập bê rông đầm lăn, Santander, Tây Ban Nha 31 Oliverson, J.E Richarson, A.T (tháng 5, 1984): Đập Upper Stillwater: Thiết kế khái niệm thi công Bê tông quốc tế, ACI, Chicago 32 Price, A.C (1977) Các đặc điểm thiết kế bê tông nghèo -khô sử dụng để thi công đập trọng lực Ph.D Thesis, Đại học Newcastle-upon-Tyne, Newcastle, Anh, 142 33 Quin, J.T., Rezende, S Schrader, E.K Đập Saco- Đập RCC Nam Mỹ 34 Sivley, W.En (1976): Đập trọng lực tối ưu Zintel Canyon Q.44-R.**, Đại hội lần XII ICOLD Congress, Quyển 5, Mexico City 35 Schrader, E.K Mckingnon, R (tháng 5, 1984) Thi công đập Willow Creek Thi công quốc tế, ACI, Chicago 36 Smoak, W.G (tháng 2, 1991): Sửa chữa vết nứt đập Upper Stillwater Thi công đập quốc tế, ACI, Chicago 37 Wang, S (1988): Đập bê tông đầm lăn Kengkou Q.62-R39, Đại hội lần thứ XVI ICOLD, Quyển 3, San Francisco 38 Williams, R.I.T (1986): Xây lát xi măng xử lý: vật liệu, thiết kế thi công Nhà xuất khoa học ứng dụng Elsevier ... ĐỊA CHẤT HÀ NỘI ******************************** TRẦN XUÂN SINH NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG CỦA CỐT LIỆU ĐẾN CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN (RCC) SỬ DỤNG TRONG THI CÔNG ĐẬP THỦY ĐIỆN Ở VIỆT NAM. .. tài ? ?Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng cốt liệu đến chất lượng bê tông đầm lăn (RCC) sử dụng thi công đập thủy điện Việt Nam ” có ý nghĩa thực tiễn cần thi? ??t công tác xây dựng cơng trình thủy điện. .. dựng đập thuỷ điện miền 10 Việc tổng hợp kết thực đắp đập RCC công trình nhằm yếu tố ảnh hưởng đến công tác thi? ??t kế chất lượng bê tông cần thi? ??t Trong đó, yếu tố lý đá l àm cốt liệu có ảnh hưởng