Nghiên cứu công nghệ bê tông nhẹ vào công trình thủy lợi trên nền đất yếu

Luận văn Thạc sĩ -1- MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BÊ TÔNG T NHẸ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM T 1.1 Khái niệm chung bê tông nhẹ (BTN) T T 1.2 Khái niệm số loại bê tông nhẹ thông dụng T T 1.3 Yêu cầu kỹ thuật bê tông nhẹ 12 T T 1.4 Tình hình ứng dụng công nghệ bê tông nhẹ giới 12 T T 1.5 Tình hình nghiên cứu ứng dụng bê tông nhẹ Việt Nam 14 T T 1.6 Một số hình ảnh bê tông nhẹ: 19 T T 1.7 Đề xuất nội dung phương pháp nghiên cứu đề tài 22 T T CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG T PHÁP THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TƠNG NHẸ DÙNG TRONG CƠNG TRÌNH THỦY LỢI TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 23 T 2.1 Bê tông nhẹ keramzit 23 T T 2.1.1 Yêu cầu kỹ thuật vật liệu chế tạo bê tông nhẹ keramzit T T 23 2.1.2 Nghiên cứu quy trình thiết kế cấp phối Bê tông nhẹ keramzi 27 T T 2.1.2.1.Nguyên tắc thiết kế cấp phối bê tông nhẹ keramzit: 27 T T 2.1.2.2.Xác định thành phần cấp phối bê tông nhẹ phương pháp T T0 T quy hoạch thực nghiệm 28 T 2.1.3 Kết thí nghiệm nén số mẫu bê tông keramzit 32 T T 2.1.4 Nghiên cứu tính chất lý bê tông nhẹ keramzit 33 T T 2.1.4.1 Tính cơng tác 33 T T 2.1.4.2 Khối lượng thể tích .35 T T 2.1.4.3 Cường độ nén bê tông nhẹ keramzit .37 T T 2.1.4.4 Cấu trúc bê tông nhẹ keramzit .42 T Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 T Luận văn Thạc sĩ -2- 2.1.4.5 Biến dạng cứng bê tông nhẹ keramzit tác động T khí hậu nóng ẩm 43 T 2.1.4.6 Độ hút nước hệ số mềm hóa bê tơng nhẹ keramzit 43 T T 2.1.4.7 Lực liên kết cốt thép với bê tông nhẹ keramzit 44 T T 2.2 Bê tông nhẹ cấu tạo rỗng (Bê tông rỗng) 44 T T 2.2.1 Yêu cầu kỹ thuật vật liệu: 44 T T 2.2.2 Phương pháp thí nghiệm hệ số thấm BTR 45 T T 2.2.2.1 Mơ tả thiết bị thí nghiệm 45 T T 2.2.2.2 Trình tự thí nghiệm 46 T T 2.2.2.3 Tính toán kết 46 T T 2.2.3 Kết thực nghiệm tính chất kỹ thuật bê tơng rỗng 47 T T 2.2.3.1 Các thông số tính chất lý cấp phối BTR .47 T T 2.2.3.2 Ảnh hưởng tỷ lệ Đ/X đến độ rỗng BTR .48 T T 2.2.3.3 Quan hệ tỷ số Đ/X cường độ chịu nén .49 T T 2.2.3.4 Tính thấm bê tơng rỗng .50 T T Kết luận: 51 T T CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ THI CƠNG BÊ T TƠNG NHẸ TRONG CƠNG TRÌNH THỦY LỢI TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 52 T 3.1 So sánh tiêu kinh tế - kỹ thuật cơng trình: “Cống lấy T nước Thái Hòa – huyện Quế Võ – tỉnh Bắc Ninh” dùng kết cấu bê tông phổ thông với dùng bê tông nhẹ thay 52 T 3.1.1 Giới thiệu công trình 52 T T 3.1.2 Một số thơng số tính toán thủy lực thiết kế: 52 T T 3.1.3 Sự làm việc đất biện pháp kỹ thuật xử lý dùng T bê tông phổ thông để xây dựng cống Thái Hòa .55 T Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Luận văn Thạc sĩ -3- 3.1.4 Sự làm việc đất biện pháp kỹ thuật xử lý dùng T bê tông nhẹ để xây dựng cống Thái Hòa 59 T 3.2 Đề xuất công nghệ sản xuất bê tơng nhẹ keramzit cho cơng trình T thủy lợi đất yếu 63 T 3.2.1 Chuẩn bị vật liệu 63 T T 3.2.2 Quy trình sản xuất hỗn hợp bê tông .63 T T 3.2.3 Quy trình trộn bê tông 64 T T 3.3 Đề xuất công nghệ thi cơng bê tơng nhẹ keramzit cho cơng trình T thủy lợi đất yếu 66 T 3.3.1 Vận chuyển bê tông .66 T T 3.3.2 Quá trình đầm bê tông 67 T T 3.3.3 Qúa trình tổn thất độ sụt 67 T T 3.3.4 Bảo dưỡng ẩm bê tông 68 T T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 Kết luận 70 Kiến nghị 70 Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Luận văn Thạc sĩ -4- MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Bê tông loại vật liệu sử dụng rộng rãi hầu hết cơng trình xây dựng Bê tơng có nhiều ưu điểm bật khả chịu lực, tuổi thọ cao, dễ tạo hình tận dụng nguồn vật liệu địa phương, lĩnh vực xây dựng loại vật liệu chiếm ưu lớn Trong trình nghiên cứu sử dụng bê tơng chun gia xây dựng tìm công nghệ sản xuất thi công bê tông tiên tiến nhằm khai thác triệt để ưu điểm khắc phục tồn bê tông Một cơng nghệ cơng nghệ bê tông nhẹ (BTN) Công nghệ bê tông nhẹ đời khắc phục đáng kể nhược điểm bê tông thường tạo Đặc biệt cơng trình thủy lợi thường xun phải xây dựng đất yếu dễ gây tượng lún tải trọng thân lớn bê tông, điều làm giảm tuổi thọ cơng trình, hiệu làm việc cách đáng kể Bê tông nhẹ loại bê tông xi măng chế tạo từ vật liệu xi măng, cốt liệu nhỏ nhẹ, nước, tro bay, chất tạo bọt, hạt polystyrol phụ gia Sự khác bê tông nhẹ so với bê tông thường khối lượng thể tích nhỏ nhiều Việc sử dụng bê tông nhẹ làm giảm áp lực cơng trình lên đất yếu Trong thực tế có nhiều cơng trình phải dùng lượng bê tông lớn, điều dễ gây lún cho cơng trình, đặc biệt trường hợp bắt buộc phải xây dựng cơng trình đất yếu Khi tải trọng thân cơng trình lớn làm ảnh hưởng lớn tới việc thiết kế biện pháp gia cố móng Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ Bê tơng nhẹ vào cơng trình thủy lợi đất yếu” đề xuất nhằm nghiên cứu ứng dụng việc sử dụng bê tông nhẹ cho công trình đạt yêu cầu kinh tế kỹ thuật Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Luận văn Thạc sĩ -5- Mục đích Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhẹ vào cơng trình thủy lợi đất yếu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu tài liệu ngồi nước Bê tơng nhẹ để lựa chọn hướng nghiên cứu Nội dung luận văn: Phần mở đầu: - Tính cấp thiết đề tài - Những vấn đề cần giải luận văn Chương 1: Tổng quan nghiên cứu ứng dụng bê tông nhẹ giới Việt Nam Chương 2: Nghiên cứu lựa chọn vật liệu phương pháp thiết kế thành phần bê tông nhẹ dùng công trình thủy lợi đất yếu Chương 3: Đề xuất công nghệ sản xuất thi công bê tông nhẹ cơng trình thủy lợi đất yếu - Kết luận kiến nghị - Tài liệu tham khảo Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Luận văn Thạc sĩ -6- CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BÊ TÔNG NHẸ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.1 Khái niệm chung bê tông nhẹ (BTN) Bê tông nhẹ bê tông mà trình sản xuất người ta bớt thay cốt liệu tự nhiên có trọng lượng lớn nguyên liệu nhẹ như: sỏi nhẹ, cát nhẹ tro bay, chất tạo bọt hạt polystyrol,… để bê tơng thành phẩm có khối lượng thể tích nhỏ nhiều so với bê tơng thường Những loại bê tơng có khối lượng thể tích trạng thái khô khoảng 500 - 1800kg/m3 gọi bê tông nhẹ; nhỏ 500kg/m3 gọi bê tông đặc biệt nhẹ Sử dụng phù hợp bê tông nhẹ đặc biệt nhẹ cơng trình xây dựng mang lại lợi ích kinh tế - kỹ thuật to lớn: tiết kiệm nguyên vật liệu; giảm tổn thất lượng; cải thiện mơi trường vi khí hậu không gian làm việc; nâng cao hiệu suất độ bền thiết bị nhiệt; Bê tông nhẹ vật liệu khả thi cho cơng trình đất yếu Tổng giá thành cơng trình cao tầng sử dụng bê tông nhẹ thấp đáng kể so với sử dụng loại bê tông khác, đơn giá cao Bê tơng nhẹ có nhiều loại Căn vào chất cốt liệu cấu trúc bê tơng, có bê tông nhẹ cốt liệu rỗng thiên nhiên; bê tông nhẹ cốt liệu rỗng nhân tạo; bê tông tổ ong; bê tông nhẹ cấu tạo đặc biệt; bê tông nhẹ cấu tạo rỗng; Căn vào cơng dụng có bê tơng nhẹ cách nhiệt; bê tông nhẹ chịu lực - cách nhiệt; bê tông nhẹ chịu lực Những thông số bê tông nhẹ là: khối lượng thể tích; cường độ chịu lực; hệ số dẫn nhiệt Tuy nhiên lúc cần quan tâm đồng thời tất tính chất Nguyên liệu chế tạo bê tơng nhẹ phổ biến là: chất kết dính, cốt liệu nhẹ nhân tạo hay thiên nhiên dạng hạt dạng sợi, chất tạo rỗng, tạo bọt Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Luận văn Thạc sĩ -7- tạo khí, nước, số phụ gia khác thường dùng cần Việc lựa chọn loại nguyên liệu nói chung cốt liệu nói riêng tùy thuộc mục đích sử dụng bê tơng nhẹ Trên sở chúng có tên gọi khác 1.2 Khái niệm số loại bê tông nhẹ thông dụng 1.2.2 Bê tông nhẹ cốt liệu rỗng Cốt liệu rỗng có nguồn gốc từ núi lửa trầm tích đá bọt, xỉ núi lửa, đá phấn, đá vôi, đá đôlômit rỗng, trêpen, diatômit, sử dụng châu Âu từ cuối kỷ XIX Ưu điểm loại giá rẻ, nhiên vùng có Vào năm đầu kỷ XX, người ta dùng lò quay để sản xuất cốt liệu rỗng nhân tạo cường độ cao dùng cho bê tông nhẹ Cốt liệu nhẹ nhân tạo từ đất sét hay sét, keramzit, aglôpôrit, peclit, xỉ xốp, xỉ hạt, Phổ biến có chất lượng cao cốt liệu rỗng keramzit Bê tông nhẹ keramzit chia làm loại sau: bê tông nhẹ keramzit cấu tạo đặc; bê tông nhẹ keramzit cấu tạo rỗng; bê tông nhẹ keramzit hốc lớn Khi sử dụng bê tông nhẹ cốt liệu rỗng cần đặc biệt ý đến số đặc điểm sauđây: - Với cốt liệu lớn chế tạo bê tông nhẹ đến cường độ giới hạn định Khi đạt đến cường độ này, tiếp tục tăng cường độ vữa tăng lượng dùng xi măng, giảm tỷ lệ nước/xi măng cường độ bê tông nhẹ tăng không đáng kể, hiệu kinh tế thấp - Hệ số dẫn nhiệt bê tơng nhẹ tăng theo khối lượng thể tích độ ẩm Do đó, cần đặc biệt quan tâm đến vấn đề chống thấm, ngăn nước cho kết cấu bao che chế tạo từ bê tông nhẹ Tuy nhiên bê tơng keramzit cấu tạo đặc có khả chống thấm tốt so với bê tông nặng thông thường - Trong thi công bê tông nhẹ cốt liệu rỗng cần đặc biệt quan tâm đến thống yếu tố: tính cơng tác hỗn hợp bê tông độ sụt côn; độ cứng; Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Luận văn Thạc sĩ -8- độ phân tầng; phương pháp thi công chế độ đầm chặt Mối quan hệ ảnh hưởng lớn đến tính đồng bê tơng, cốt liệu nhẹ có xu hướng lên trình vận chuyển tạo hình Hiện tượng dễ xảy hỗn hợp bê tơng có độ dẻo cao có độ cứng lớn Thơng thường phải kết hợp gia tải với rung động trình tạo hình bê tơng nhẹ - Bằng cách sử dụng tổ hợp phụ gia đặc biệt, chế tạo hỗn hợp bê tơng nhẹ có độ chảy cao mà không bị phân tầng vận chuyển tạo hình Tuy nhiên, trường hợp này, cần phải giám sát q trình sản xuất thi cơng chuyên gia công nghệ - Đối với loại bê tơng nhẹ cơng trình cơng trình - cách nhiệt, cần đặc biệt quan tâm đến khả dính bám bê tông với cốt thép Bê tông nhẹ cốt liệu rỗng có cường độ nén ≥10Mpa đảm bảo độ dính bám bảo vệ cốt thép khơng bị ăn mịn mơi trường Trong trường hợp khác, cần có biện pháp tăng khả neo chống rỉ cho cốt thép bê tông 2.2.2 Bê tông nhẹ cấu tạo rỗng (Bê tông rỗng) Bê tông rỗng (BTR) có cấu trúc rỗng hở lớn liên tục, độ rỗng trung bình từ 15 – 35% BTR có thành phần nguyên vật liệu cấu tạo bê tông thông thường: Cốt liệu lớn (đá), xi măng nước, nhiên bê tông rỗng không sử dụng cốt liệu nhỏ (cát) sử dụng nhằm tạo cấu trúc rỗng hở liên tục nước dễ dàng chảy xuyên qua ngấm vào đất ngược lại 2.2.3 Bê tông nhẹ cấu trúc tổ ong (bê tông tổ ong) Bê tông tổ ong gồm loại bê tơng khí bê tơng bọt: + Bê tơng khí tạo rỗng cách dùng chất tạo khí trộn với hỗn hợp vữa tạo hình nhào trộn gồm chất kết dính, thành phần silic lượng nước cần thiết, sản phẩm khí tạo làm cho hỗn hợp bê tông nở phồng Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Luận văn Thạc sĩ -9- khuôn, sau kết thúc q trình tạo khí hỗn hợp bê tơng rắn lại, tạo thành bê tơng khí + Bê tông bọt tạo rỗng cách tạo bọt trước chất tạo bọt, sau trộn bọt vào hỗn hợp vữa dẻo chuẩn bị, hỗn hợp sau tạo hình cứng rắn tạo thành bê tông bọt Như bê tông tổ ong loại bê tông nhẹ chứa khối lượng lớn lỗ rỗng nhân tạo bé kín giống hình tổ ong, có chứa khí hỗn hợp khí nước có kích thước từ 0,5 – 2mm phân bố cách đồng ngăn cách vách mỏng Trong bê tông tổ ong bao gồm hai hệ thống cấu trúc rỗng bé tạo nên từ lỗ rỗng gel hệ thống mao quản nằm vách ngăn lỗ rỗng lớn Tuy có đặc điểm chung vây thực tế chúng gọi bê tơng khí chưng áp bê tơng khí khơng chưng áp Theo đặc điểm rắn bê tông tổ ong phân thành ba loại chính, là: + Bê tơng khí, bê tông bọt rắn điều kiện tự nhiên (áp suất thường, nhiệt độ thường), thường gọi bê tơng tổ ong khơng chưng áp + Bê tơng khí, bê tông bọt rắn điều kiện áp suất thường bể dưỡng hộ hay khuôn nhiệt (đốt nóng tiếp xúc), khn có cấu tạo đặc biệt có hệ thống đốt nóng điện, v.v Chủng loại gọi bê tông tổ ong dưỡng hộ nhiệt ẩm + Bê tơng khí, silicat khí rắn điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao (chưng áp autoclave) gọi bê tơng khí chưng áp Theo chất kết dính sử dụng, bê tơng tổ ong phân thành ba loại chính, là: + Bê tơng tổ ong sử dụng chất kết dính xi măng Loại bê tơng rắn điều kiện tự nhiên, gia công nhiệt ẩm điều kiện nhiệt độ áp Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Luận văn Thạc sĩ - 10 - suất thường gia công nhiệt điều kiện nhiệt độ, áp suất cao (chưng áp) + Bê tông tổ ong sử dụng chất kết dính vơi – silic (chất kết dính silicát) Loại bê tơng rắn điều kiện ẩm có nhiệt độ áp suất cao (gia công nhiệt Autoclave) + Bê tông tổ ong sử dụng chất kết dính hỗn hợp Loại bê tơng sử dụng hỗn hợp chất kết dính xi măng vôi – silic, tỷ lệ hai loại chất kết dính thay đổi khoảng rộng tùy theo mục đích yêu cầu người sử dụng Loại bê tông thường gia công nhiệt Autoclave Theo phạm vi sử dụng, bê tơng tổ ong phân thành ba loại, là: + Bê tơng tổ ong cơng trình sử dụng với mục đích chịu tải trọng chính, có khối lượng thể tích trạng thái khơ >1000 kg/m3 cường độ nén P P ≥10MPa + Bê tông tổ ong cơng trình cách nhiệt dùng với mục đích chịu tải trọng cách nhiệt, có khối lượng thể tích trạng thái khơ từ 600÷1000 kg/m3 P P cường độ nén từ 3÷10 MPa + Bê tơng tổ ong cách nhiệt sử dụng với mục đích cách nhiệt, có khối lượng thể tích trạng thái khô ≤600 kg/m3 cường độ yêu cầu chịu tải P P trọng thân Như phân tích trên, để lựa chọn công nghệ chế tạo bê tông tổ ong hợp lý cần xem xét loại chất kết dính sử dụng chủ yếu, để định công nghệ áp dụng dưỡng hộ nhiệt ẩm thường hay cao áp Do người tiêu dùng cần xem xét đặc tính sản phẩm để lựa trọn cho chủng loại bê tơng tổ ong phù hợp với mục đích sử dụng 1.2.4 Bê tông nhẹ Polystyrol Bê tông nhẹ sở cốt liệu hạt polystyrol trương nở nghiên cứu áp dụng số nước tiên tiến giới Tại Pháp, Đức, Italia, Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Luận văn Thạc sĩ - 60 - Bảng 3.4: Tính tốn lực tác dụng lên móng cống sử dụng kết cấu bê tơng nhẹ Tên lực Hình dạng L (m) H (m) B (m) γ (T/m3) Trị số P (Tấn) Tay địn Mơ men P P Đoạn Pđ1 Chữ nhật 14,01 0,72 4,9 98,85 -0,07 -6,92 Pđ2 Tam giác 14,01/2 4,68 4,9 321,28 2,26 726,09 Pđ3 Chữ nhật 2,14 5,4 4,9 113,25 905,99 P1 Chữ nhật 1,5 0,6*3 16,20 -8,33 -134,95 P2 Chữ nhật 0,5 1,2 4,6 5,52 -7,33 -40,46 P3 Chữ nhật 15,75 0,4 4,6 57,96 0,8 46,37 P4 Chữ nhật 0,4 4,6 3,68 8,87 32,64 P5 Chữ nhật 16,65 1,8 0,4*3 71,93 0,78 56,10 P6 Chữ nhật 0,9 0,6 4,9 5,29 -8,73 -46,20 P7 Chữ nhật 18,15 0,6 4,9 106,72 0,00 P8 Chữ nhật 0,9 0,6 4,9 5,29 8,73 ∑P 805,97 ∑M 46,20 1584,86 Đoạn Pđ4 Chữ nhật 12,16 5,4 4,9 643,51 -2,97 -1911,22 Pđ5 Tam giác 9,3/2 3,1 4,9 141,27 0,00 Pđ6 Chữ nhật 5,94 8,15 4,9 474,43 6,08 2884,52 P9 Chữ nhật 0,4 4,6 3,68 -8,85 -32,57 P10 Chữ nhật 17,3 0,4 4,6 63,66 0,00 P11 Chữ nhật 0,4 4,6 3,68 8,85 32,57 P12 Chữ nhật 18,1 1,8 0,4*3 78,19 0,00 P13 Chữ nhật 0,9 0,6 4,9 5,29 -8,75 -46,31 P14 Chữ nhật 18,1 0,6 4,9 106,43 0,00 P15 Chữ nhật 0,9 0,6 4,9 5,29 8,75 46,31 P16 Chữ nhật 2,5 0,35 4,9 1.9 8,15 4,86 39,59 P17 Chữ nhật 2,5 0,35 4,9 1.9 8,15 1541,72 7,36 59,96 1072,85 ∑P Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 ∑M Luận văn Thạc sĩ - 61 Đoạn Pđ7 Tam giác 15,4/2 7,7 4,9 581,04 -3,93 -2283,50 Pđ8 Chữ nhật 15,4 0,8 4,9 120,74 -1,35 -162,99 P18 Chữ nhật 0,4 4,6 3,68 -8,88 -32,68 P19 Chữ nhật 15,02 0,4 4,6 55,27 -1,15 -63,56 P20 Chữ nhật 0,5 1,2 4,6 5,52 6,62 36,54 P21 Chữ nhật 2,2 0,6*3 23,76 7,97 189,37 P22 Chữ nhật 15,95 1,8 0,4*3 68,90 -1,1 -75,79 P23 Chữ nhật 0,9 0,6 4,9 5,29 -8,77 -46,41 P24 Chữ nhật 18,15 0,6 4,9 106,72 0,00 P25 Chữ nhật 0,9 0,6 4,9 5,29 8,77 46,41 P26 Chữ nhật 0,3 0,3 7,9 1,42 -8,17 -11,62 P27 Chữ nhật 1,02 0,4 4,6 3,75 -8,17 -30,67 P28 Chữ nhật 0,3 0,3 7,9 1,42 -3,3 -4,69 P29 Chữ nhật 1,02 0,4 4,6 3,75 -3,3 -12,39 P30 Chữ nhật 0,3 0,3 7,9 1,42 1,2 1,71 P31 Chữ nhật 1,02 0,4 4,6 3,75 1,2 4,50 P32 Chữ nhật 0,3 0,3 8,3*3 4,48 5,68 25,46 P33 Chữ nhật 2,7 0,6 0,3*6 5,83 7,21 42,05 P34 Chữ nhật 0,3 0,3 7,6*3 4,10 8,68 35,62 P35 Chữ nhật 13,68 0,15 1,5 6,16 -2,18 -13,42 P36 Chữ nhật 4,8 0,15 5,6 8,06 1020,39 7,21 58,14 -2297,92 ∑P Tổng hợp: Đoạn : Đoạn : Đoạn : ∑M ∑P = 805,97 T ∑M = 1584,86 Tm ∑P = 1541,72 T ∑M = 1072,85 Tm ∑P = 1020,39 T ∑M = - 2297,92 Tm • Tính tốn móng cọc: - Chiều dài cọc: L=15m Cọc bê tông cốt thép M300#, đá 1x2, tiết diện vuông đặc 30x30 cm Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Luận văn Thạc sĩ - 62 - - Sức chịu tải cọc theo cọc ma sát: P = K.m.(σ.F + u ∑ƒ i TC.I i ) = 17,30 (tấn) R RP P R R - Số lượng cọc tính cho đoạn: Cơng thức: n=µ ∑N P P P n1 = 1,1x Đoạn 1: P 805,12 = 51,19 cọc Chọn n = 52 cọc 17,3 P P P R R 1541,72 Đoạn 2: n = 1,1x 17,3 = 98,03 cọc Chọn n = 99 cọc P P P R R P 1020,39 n3 = 1,1x = 64,88 Đoạn 3: cọc Chọn n = 65 cọc 17,3 P P P R R P ⇒ Tổng số cọc cho toàn phần thân cống dùng bê tông nhẹ là: n = n +n +n = 216 cọc R R R R R R Bảng 3.5: So sánh lực tác dụng lên móng với hai trường hợp trên: Tổng áp lực thẳng đứng tác dụng lên móng cống tương ứng với loại vật liệu, (Tấn) Số cọc bê tông phải sử dụng để gia cố cống sử dụng vật liệu BT phổ thông BT nhẹ BT phổ thơng BT nhẹ 3600,22 3368,08 230 216 • Nhận xét: Theo tính tốn thiết kế ban đầu, sức chịu tải cọc 17,3 tấn/01 cọc Theo bảng 3.5, tổng tải trọng dồn xuống móng cơng trình, thay vật liệu cống sử dụng bê tông thường bê tơng nhẹ, giảm khoảng 232 000 kg Mức độ giảm tải tương đương khả chịu lực 14 cọc bê tông Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Luận văn Thạc sĩ - 63 - 3.2 Đề xuất công nghệ sản xuất bê tơng nhẹ keramzit cho cơng trình thủy lợi đất yếu 3.2.1 Chuẩn bị vật liệu Vật liệu đầu vào gồm sỏi keramzit cỡ hạt 5÷10 10÷20 mm, cát keramzit, cát thường, xi măng, nước, phụ gia (nếu có) Cốt liệu keramzit vận chuyển đổ thành đống riêng biệt không lẫn với cốt liệu nặng tạp chất khác Cốt liệu keramzit có khối lượng thể tích nhẹ, dễ hút nước, kho chứa cần phải có mái che tránh ẩm ướt Tùy theo nhu cầu sử dụng, cần lưu giữ cốt liệu theo cỡ hạt riêng biệt Cát vàng lưu giữ kho ngồi trời có mái che Đối với tất loại cốt liệu, trước lấy cốt liệu để trộn bê tông cần kiểm tra độ ẩm để có điều chỉnh cấp phối làm việc Xi măng sử dụng loại đóng thành bao 50kg dạng rời Cần bảo quản xi măng riêng biệt theo chủng loại theo mác Để tránh tượng xi măng vón cục, cần bảo quản xi măng nơi khơ Phụ gia khống, phụ gia hóa học kiểm tra chất lượng định kỳ thường xuyên nhập đơn vị sản xuất trước sản xuất, phụ gia cần bảo đảm đạt tính cần thiết cho hỗn hợp bê tông bê tông keramzit Trước tiến hành sản xuất bê tơng keramzit, cần kiểm tra tình trạng vật liệu để đảm bảo chất lượng, khối lượng sản xuất Đồng thời, có thay đổi chất lượng vật liệu, cần kịp thời có thay đổi tính tốn phối trộn loại vật liệu với 3.2.2 Quy trình sản xuất hỗn hợp bê tơng • Định lượng Để đảm bảo chất lượng hỗn hợp bê tông, vật liệu đưa vào sử dụng cần định lượng xác Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Luận văn Thạc sĩ - 64 - Đối với cốt liệu rỗng keramzit, tiến hành định lượng theo khối lượng theo thể tích Việc sử dụng cốt liệu phân cấp, đảm bảo định lượng riêng cho cấp hạt cốt liệu lớn cho cốt liệu nhỏ biện pháp cần thiết để đảm bảo tính đồng cấp phối hỗn hợp bê tông Trong trường hợp cốt liệu keramzit bị ẩm lớn (bị mưa ướt,…) cần tiến hành định lượng theo thể tích, khơng nên định lượng theo khối lượng Phần ẩm cốt liệu tính vào lượng nước sử dụng thành phần cấp phối Xác định thành phần cấp phối bê tông keramzit theo thiết kế, bảo đảm độ xác ±1% xi măng, phụ gia khống, phụ gia hóa; ± 3% cốt liệu lớn keramzit, cát keramzit, cát đặc nước 3.2.3 Quy trình trộn bê tơng • Cốt liệu khơ: Khi trộn hỗn hợp bê tơng keramzit dùng máy trộn hỗn hợp bê tông nặng, hiệu dùng máy trộn cưỡng hỗn hợp đồng Trình tự nạp nguyên vật liệu vào máy ảnh hưởng lớn đến tính chất chất lượng hỗn hợp bê tông bê tông Trộn hỗn hợp tiến hành theo bước với trạng thái tự nhiên cốt liệu • Cốt liệu ẩm: Trộn sỏi keramzit với 2/3 lượng nước cần thiết – phút, sau cho nguyên vật liệu lượng nước lại trộn tiếp phút; Trộn xi măng cát với 50% lượng nước cần thiết phút Sau trộn hỗn hợp nguyên vật liệu lượng nước lại phút • Cốt liệu ướt: Chỉ có phương án trộn tất lần • Khi sử dụng phụ gia hoạt tính bề mặt phụ gia siêu dẻo: Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Luận văn Thạc sĩ - 65 - Quy trình trộn cốt liệu thực sau: Đầu tiên cho xi măng, cốt liệu bé, phụ gia 2/3 lượng nước cần thiết trộn – phút, đổ cốt liệu lớn lượng nước cịn lại trộn hỗn hợp bê tơng đồng Để đảm bảo hỗn hợp bê tông keramzit đạt đồng nhất, thời gian trộn hỗn hợp bê tông cần tăng lên so với thời gian trộn hỗn hợp bê tông thường Thời gian trộn bê tông keramzit khơng phút • Dây chuyền cơng nghệ sản xuất Keramzit 5-10 Keramzit 10-20 Bunke đá Bunke đá Cát keramzit Xi măng Bunke đá Định lượng thể tích Cát Vàng Bunke Kera cát Gầu nạp Bunke Keramz PG khống Nước PG lỏng Bơm khí nén Bơm khí nén Bơm Bơm Si lô xi măng Si lô PG Vít tải Định lượng Thùng chứa Vít tải Định lượng Định lượng Định lượng Máy trộn Hỗn hợp bê tông keramzit Hình 3.1: Dây chuyền cơng nghệ sản xuất bê tông keramzit Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Thùng chứa Định lượng Luận văn Thạc sĩ - 66 - 3.3 Đề xuất công nghệ thi công bê tông nhẹ keramzit cho cơng trình thủy lợi đất yếu 3.3.1 Vận chuyển bê tông Hỗn hợp bê tông keramzit sau trộn vận chuyển phương tiện thơng thường tới vị trí đổ Có thể sử dụng xe vận chuyển chuyên dụng thiết bị thủ công Nhằm nâng cao suất giới hóa q trình thi cơng bê tơng, sử dụng thiết bị bơm bê tông.Tuy nhiên để vận chuyển phương pháp này, hỗn hợp bê tông keramzit cần đáp ứng số yêu cầu tính cơng tác, tổn thất tính cơng tác, khả phân tầng, … Công nghệ chế tạo bê tông keramzit bơm giống chế tạo bê tông nhẹ cốt liệu rỗng keramzit Tuy nhiên đặc tính cốt liệu rỗng keramzit tính bơm hỗn hợp bê tơng nhẹ nên địi hỏi có yêu cầu khắt khe trình chế tạo Điều kiện quan trọng hàng đầu để vận chuyển hỗn hợp bê tông keramzit bơm đảm bảo phù hợp yêu cầu: + Công suất bơm, m3/h; P P + Đường kính ống (có xét đến Dmax cốt liệu), mm; + Khoảng cách vận chuyển quy đổi, m; + Tính cơng tác hỗn hợp bê tông (độ sụt), cm; + Áp lực đẩy máy, MPa; + Công suất máy, KW; Nên sử dụng ống bơm có đường kính lớn để tránh tượng ảnh hưởng cốt liệu lớn gây tắc ống Một số tài liệu khuyến cáo giá trị đường kính ống bơm Dmin=125mm Khoảng cách quy đổi trình bày bảng 3.6 Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Luận văn Thạc sĩ - 67 - Bảng 3.6 Nguyên tắc quy đổi khoảng cách vận chuyển bê tông nhẹ Khoảng cách quy đổi, chiều STT Ống bơm ngang Ống cao su Ống thép 4m 8m 1 m chiều cao 1m đoạn uốn công góc 450 3m 6m 1m đoạn uốn cơng góc 900 6m 12m P P Trước tiến hành bơm, cần kiểm tra công tác lắp giáp đường ống chi tiết trước thử bơm Quá trình bơm cần trì lien tục để tạo cho dịng bê tơng di chuyển dễ dàng theo qn tính, khơng để bê tông lưu giữ đường ống lâu gây tắc ống Trường hợp ngừng bơm phút cho máy bơm làm việc từ 1-2 lần (trong điều kiện bình thường cho phép ngừng bơm 10-15 phút) 3.3.2 Q trình đầm bê tơng Trong cơng nghệ chế tạo bê tơng keramzit, chế độ đầm chặt có ý nghĩa quan trọng cốt liệu nhẹ dễ bị lên, hỗn hợp dễ bị phân tầng Hiệu đầm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: tính cơng tác hỗn hợp bê tơng, độ lớn độ ngậm nước cốt liệu Hỗn hợp bê tông dẻo sử dụng phương pháp đầm dung , cịn hỗn hợp bê tơng cứng dùng phương pháp đầm rung có gia tải 3.3.3 Qúa trình tổn thất độ sụt Do cốt liệu keramzit có khả hút nước lớn, tạo nên độ lưu động hỗn hợp bê tơng keramzit giảm nhanh chóng (tổn thất độ sụt) làm ảnh hưởng tới chất lượng thi cơng Hỗn hợp bê tơng sau trộn trì độ Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Luận văn Thạc sĩ - 68 - lưu động khoảng 75 phút Nhưng thi công không nên dừng lâu 45 phút 3.3.4 Bảo dưỡng ẩm bê tơng Bảo dưỡng ẩm q trình giữ cho bê tơng điều kiện tốt để ninh kết đóng rắn sau tạo hình Trong trình rắn bê tông nhẹ keramzit, bên cạnh trình hóa học hóa lý, tác dụng yếu tố khí hậu cịn xảy hàng loạt trình vật lý như: trình nước, biến dạng mềm (co nở), hình thành lỗ rỗng, xuất vi vết nứt vết nứt Nhằm hạn chế trình nước biến dạng mềm cần phải áp dụng biện pháp bảo dưỡng ẩm cho bê tông đầu đóng rắn Q trình bảo dưỡng bê tơng keramzit chia làm hai giai đoạn: Bảo dưỡng ban đầu bà bảo dưỡng Bảo dưỡng ban đầu tiến hành sau tạo hình: từ 1,5 – mùa hè tùy theo tỷ lệ N/X; Từ – mùa đông tùy theo tỷ lệ N/X Bảo dưỡng tiến hành sau kết thúc bảo dưỡng ban đầu, bê tông đạt cường độ bảo dưỡng tới hạn, nghĩa bê tông đạt đến cường độ ngừng bảo dưỡng tiếp tục đóng rắn điều kiện khí hậu tự nhiên, sau 28 ngày cường độ đạt mác thiết kế: Kết nghiên cứu bảo dưỡng bê tông keramzit thể bảng 3.7 Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Luận văn Thạc sĩ - 69 - Bảng 3.7 Sự thay đổi cường độ bê tông nhẹ keramzit theo thời gian bảo dưỡng Cường độ chịu nén bê tông Mac BT Tháng Mác XM daN / cm c % R28 Độ sụt Tỉ lệ N/X R1 R Rc 28 P daN / cm c % R28 Theo thời gian bảo dưỡng, ngày đêm R 28 R2 R 28 R3 R 28 R R R R R P R Mùa hè 200 150 0,56 102 44 0,61 89 45 PCB -30 0,68 70 40,7 0,73 66 44,7 PCB -30 204 88,7 148 64 196 100 128 65 144 90 104 65 135 85,5 104 64 230 100 160 72 200 102 151 77 160 100 118 74 156 99 111 70 232 101 230 100 210 107 196 100 165 103 160 100 160 101 158 100 Mùa đông 200 PCB -30 186 84 0,6 10 65 32 169 80 53 32 120 72 0,6 150 74 33,6 0,5 PCB -30 0,7 48 30 110 68 118 53,6 107 54 90 54,5 80 50 191 87 174 88 140 85 144 90 145 66 131 66 104 63 96 60 224 101 200 101 166 100 162 100 220 100 198 100 165 100 160 100 Từ bảng 3.1 ta thấy thời gian bảo dưỡng cần thiết vào mùa hè ngày, cịn mùa đơng ngày Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Luận văn Thạc sĩ - 70 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Luận văn thực nội dung đề cương: - Nêu tình hình sử dụng công nghệ bê tông nhẹ giới Việt Nam - Lựa chọn vật liệu phương pháp thiết kế cấp phối bê tông nhẹ phù hợp với mác bê tơng dùng cho cơng trình - Nghiên cứu ảnh hưởng vật liệu đến tính chất lý bê tơng nhẹ dùng cho cơng trình thủy lợi đất yếu - Đưa quy trình cơng nghệ sản xuất thi cơng bê tông nhẹ Kiến nghị - Công nghệ bê tơng nhẹ cơng nghệ cịn tương đối Việt Nam nên cần quan tâm nghiên cứu ứng dụng vào cơng trình xây dựng, có cơng trình thủy lợi - Các cơng trình xây dựng phải dùng đến lượng bê tông lớn, phải xây dựng đất yếu nên sử dụng bê tông nhẹ Công nghệ bê tông nhẹ thi công nhanh, làm giảm chi phí cho phần cơng việc khác (ví dụ: Cốp pha, biện pháp gia cố móng, ), sản xuất nhanh, sản phẩm đạt chất lượng tốt - Bộ Xây dựng, Bộ Nông nghiệp phát triển nơng thơn sớm đưa quy trình, quy phạm thiết kế bê tơng nhẹ cho cơng trình xây dựng nói chung cơng trình thủy lợi nói riêng Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Luận văn Thạc sĩ - 71 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt GS TS Nguyễn Tiến Đích (1998), “Nghiên cứu biến dạng bê tông nhẹ cốt liệu rỗng trình rắn chắc”, Đề tài nghiên cứu khoa học, Trường ĐHXD Nguyễn Đình Nghị ctv, “Nghiên cứu công nghệ sản xuất cốt liệu nhẹ keramzit bê tông keramzit” Báo cáo kết đề tài NCKH mã số RD 94-30 Hà Nội 1995 Phùng Văn Lự, Nguyễn Văn Đỉnh, Nguyễn Tiến Đích, (2000), “Độ nước biến dạng mềm bê tông nhẹ keramzit mùa hè nước ta”, Xây dựng TS Nguyễn Văn Chánh, “Nghiên cứu Công nghệ sản xuất Bê tông nhẹ sử dụng cơng trình xây dựng”, Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh TS Nguyễn Văn Chánh, Nguyễn Tấn Hoài, Hoàng Phạm Nam Huân, “Nghiên cứu Thực nghiệm chế tạo Bê tông rỗng”, Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh TS Nguyễn Văn Đỉnh, Phùng Văn Lự, Nguyễn Thiện Ruệ (1998), “Nghiên cứu chế tạo bê tông nhẹ cốt liệu rỗng”, Hội thảo công nghệ xi măng Bê tông: Nghiên cứu ứng dụng TS Nguyễn Văn Đỉnh, Nguyễn Tiến Đích, Phùng Văn Lự (2000), “Bảo dưỡng ẩm bê tông nhẹ cốt liệu rỗng keramzit điều kiện khí hậu nóng ẩm Việt Nam”, Khoa học cơng nghệ xây dựng TS Hồng Minh Đức, Báo cáo tổng kết đề tài, “Nghiên cứu giải pháp vật liệu, kết cấu thi công tường bê tông nhẹ khu chung cư xây sửa chữa cơng trình xây dựng địa bàn Hà Nội”, Viện KHCN & Kinh tế xây dựng Hà Nội Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Luận văn Thạc sĩ - 72 - Tiếng Anh Abadjieva, T & Sephiri, P Investigation on some properties of No – fine concrete, Department of civil engineering, Universty of Botswana, 2000 10 ACI Standard 318-83 Bulding cod requirements for reimforced concret 11 ATSM Standard C330, C331, C332 Tentative specifications for highweight aggregate for structural concrete 12 De Lima, O.A.L., and Sri Niwas., Estimation of hydraulic parameters of shaly sandstone aquifers from geoelectrical measurements, Journal of Hydrology, Vol 235, pp.12-26,2000 Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Luận văn Thạc sĩ - 73 - LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật chun ngành cơng trình thủy với tên đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhẹ vào công trình thủy lợi đất yếu” hồn thành hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Vũ Quốc Vương thuộc môn Vật liệu xây dựng - Trường Đại học Thủy lợi Luận văn hồn thành với hy vọng góp phần nhỏ việc nghiên cứu ứng dụng bê tông nhẹ vào công trình thủy lợi, đặc biệt cơng trình xây dựng đất yếu Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn giúp đỡ to lớn Cảm ơn thầy cô giáo trường Đại học Thủy lợi, cảm ơn Phịng thí nghiệm vật liệu Trường Đại học Thủy Lợi, tác giả đề tài nghiên cứu công bố Bê tông nhẹ Cảm ơn quan cá nhân giúp đỡ tạo điều kiện cho việc hoàn thành luận văn Xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến gia đình, người thân bạn bè đồng nghiệp cổ vũ, động viên tác giả suốt thời gian qua Với thời gian trình độ cịn hạn chế, luận văn chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận thơng cảm, bảo đóng góp chân tình thầy giáo, bạn bè đồng nghiệp để tác giả hồn thiện cơng tác nghiên cứu khoa học làm tốt nhiệm vụ cơng tác Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 19 tháng 02 năm 2011 Tác giả Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 Luận văn Thạc sĩ - 74 - Trần Trọng Giang Học viên: Trần Trọng Giang – Lớp 16C2 ... Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ Bê tơng nhẹ vào cơng trình thủy lợi đất yếu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu tài liệu nước Bê tông nhẹ để lựa chọn hướng nghiên cứu Nội dung... trình thủy lợi đất yếu - Nghiên cứu tính chất lý Bê tơng nhẹ Keramzit, bê tơng rỗng dùng cho cơng trình thủy lợi đất yếu - Đề xuất công nghệ sản xuất thi công Bê tông nhẹ Keramzit công trường xây... THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TƠNG NHẸ DÙNG TRONG CƠNG TRÌNH THỦY LỢI TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 2.1 Bê tông nhẹ keramzit 2.1.1 Yêu cầu kỹ thuật vật liệu chế tạo bê tông nhẹ keramzit Trong bê tông nhẹ keramzit người