Bê tông đầm lăn là công nghệ mới đợc xâm nhập vào nớc ta khoảng chục năm gần đây.
Công nghệ này dựa vào 2 yếu tố chính:
1. Sự tìm tòi đợc các loại phụ gia rất mịn, cho vào bê tông, bê tông tăng dẻo và giảm đợc rất nhiều nớc. Cho nên, trong bê tông đầm lăn, thành phần phụ gia hóa dẻo , giảm nớc chiếm tỷ lệ khá lớn so với xi măng. Có thể, lợng phụ gia này xấp xỉ bằng lợng xi măng.
2. Công cụ thi công có sức rung lớn (xe lu rung), bánh sắt hay bánh cao su nhng trọng lợng lớn để tăng lực đè và độ rung lớn.
Nhờ hai yếu tố cơ bản ấy mà bê tông đầm lăn sử dụng lợng nớc ít nhất có thể đợc. Có khi chỉ dùng nửa lợng nớc so với bê tông thông thờng.
Hiện nay, bê tông đầm lăn đợc dùng nhiều làm lõi đập thủy điện. Nếu triển khai tốt, bê tông đầm lăn dùng đợc làm mặt đờng sẽ có hiệu quả kinh tế cao và nâng cao tốc độ vận chuyển của toàn nền kinh tế.
Trong cuộc cạnh tranh giữa các loại đập cho thuỷ lợi, thuỷ điện sử dụng vật liệu bê tông truyền thống, đập đá nhồi vữa, đập đất nảy sinh ra đập bê tông đầm lăn.
Bê tông đầm lăn là loại bê tông ít xi măng nhng đợc lu lèn với lực rung lớn làm cho chất lợng bê tông tăng nhiều. Đây là công nghệ mới ra đời sau năm 1982.
Đập bê tông đầm lăn đầu tiên trên thế giới ra đời tại Hoa Kỳ vào năm 1982. Đập này cao 52 mét, chiều dài trục đập 543 mét, không có rãnh ngang, dọc. Hàm lợng chất kết dính trong bê tông chỉ có 66 kg/m3. Chiều dày lớp đầm là 300 mm đổ liên tục cho đến hết chiều cao. Khối lợng bê tông 331.000 m3 đ- ợc thi công trong 5 tháng. So với biện pháp dùng bê tông thông thờng thì thời gian giảm trên 1 năm.
Chi phí chỉ bằng 40% so với sử dụng bê tông truyền thống và chỉ bằng 66% so với đập đá.
Nh vậy, sử dụng công nghệ bê tông đầm lăn thu đợc hiệu quả rõ rệt về : tốc độ, chất lợng và giá thành. Đây là công nghệ mới vào nớc ta cha đầy 10 năm nay.
Một số đập thuỷ điện ở miền trung nớc ta đã sử dụng vào đầu năm 2000. Công trình thuỷ điện lớn nhất nớc ta là Thuỷ điện Sơn La đợc sử dụng bê tông đầm lăn làm đập.
Một số lu ý cần thiết khi sử dụng bê tông đầm lăn trong nớc ta:
Việc sử dụng bê tông đầm lăn với nớc ta còn đang mới mẻ. Khi bàn đến việc quyết định phơng án thi công đập cho nhà máy thuỷ điện Sơn La vẫn còn một số ý kiến của các nhà khoa học thuỷ lợi cha nhất trí với việc sử dụng bê tông đầm lăn. Cuối cùng thì phơng án thi công đập cho nhà máy thuỷ điện Sơn La vẫn là bê tông đầm lăn và đã thi công xong.
Tuy nhiên , bê tông đầm lăn vẫn còn một số vấn đề cần đợc nghiên cứu tiếp là :
Chất lợng của mặt chuyển tiếp :
Mỗi lớp đổ bê tông đầm lăn thờng là 300mm. Khi lăn rung, mặt trên của lớp đổ đợc lực lăn rung tác động lớn nên chất lợng tốt hơn phía dới. Khi sử dụng đập Liễu Kê ( Trung Quốc) thì mất nớc do thấm qua đập đến 170 l/sec. Chủ yếu nớc thấm qua mặt phân cách giữa các lớp đầm.
Hiện nay khuynh hớng giảm độ cao lớp đổ của bê tông , nhng phải đợi những nghiên cứu có hệ thống hơn.
Kết cấu chống thấm :
Để khắc phục hiện tợng thấm, ngời ta làm bê tông thờng ở mặt đập tiếp súc với nớc ở thợng lu. Có thể có biện pháp chống thấm cho bản thân lớp bê tông đầm lăn. Có thể điều chỉnh chiều dày lớp đổ xuống còn 200 mm.
Khống chế nhiệt độ và khe ngang:
Chúng ta đều biết bê tông khối lớn có vấn đề nhiệt thuỷ hoá của xi măng. Có cần khe ngang không với bê tông đầm lăn? Kết cấu khe ngang thế nào ? Biện pháp hồi phục tính nguyên vẹn của đập vòm khi đã có khe ngang?
Độ bền vững của bê tông đầm lăn :
Bê tông đầm lăn sử dụng ít xi măng và thêm khá nhiều phụ gia loại hạt rất mịn để tăng dẻo. Việc sử dụng phụ gia làm cho cờng độ bê tông tăng cao nếu thời gian quan trắc lâu, nh là 180 ngày, 360 ngày. Sau đó thì ra sao , thí dụ sau 50 năm, 100 năm vì bê tông đầm lăn mới có tuổi trên dới 20 tuổi. Cần có những phơng pháp tơng tự hóa để nghiên cứu sự bền vững của bê tông đầm lăn theo thời gian.
Vật liệu khi sử dụng bê tông đầm lăn:
Xi măng :
Xi măng có các chỉ tiêu phù hợp với Tiêu chuẩn Việt Nam.
Cốt liệu :
* Cốt liệu lớn : Đá phù hợp TCVN và kích thớc 40 mm ~ max80mm. * Cốt liệu nhỏ : Cát thạch anh ( cát vàng) mô đun độ lớn 2,2 đến 3,00.
Chất độn :
Xem trong tiêu chuẩn TCXDVN 395/2007 , các thuật ngữ đợc định nghĩa nh sau:
Phụ gia khoáng
Là vật liệu vô cơ thiên nhiên hoặc nhân tạo pha vào bê tông đầm lăn ở dạng nghiền mịn để đạt đợc chỉ tiêu chất lợng yêu cầu và không gây ảnh hởng xấu đến tính chất của bê tông đầm lăn. Phụ gia khoáng đợc phân thành 2 loại: Phụ gia khoáng hoạt tính và phụ gia đầy.
Phụ gia khoáng hoạt tính
Là phụ gia khoáng pha vào bê tông đầm lăn ở dạng nghiền mịn có hoạt tính Puzơlaníc.
Phụ gia đầy
Là phụ gia khoáng pha vào bê tông đầm lăn ở dạng nghiền mịn, chủ yếu để cải thiện thành phần cỡ hạt và cấu trúc đá xi măng.
Yêu cầu kỹ thuật của phụ gia
Các chỉ tiêu chất lợng của phụ gia khoáng đợc qui định tại bảng 1. Các chỉ tiêu chất lợng của phụ gia khoáng
Tên chỉ tiêu
Mức Phụ gia hoạt tính
Phụ gia đầy Tự
nhiên Nhântạo
1. Chỉ số hoạt tính cờng độ so với mẫu đối chứng, %, không nhỏ hơn
- ở tuổi 7 ngày
- ở tuổi 28 ngày 7575 7575 --
2. Hàm lợng SO3, %, không lớn hơn 4,0 5,0 4,0
3. Hàm lợng kiềm có hại của phụ gia, %,
không lớn hơn 1,5 1,5 1,5
4. Tổng hàm lợng các ô xít SiO2+Al2O3+Fe2O3,
%, không nhỏ hơn 70 70 -
5. Độ ẩm, %, không lớn hơn 3,0 3,0 3,0
6. Hàm lợng mất khi nung, %, không lớn hơn 10,0 6,0 -
7. Lợng sót sàng 45àm, %, không lớn hơn 34 34 -
8. Lợng sót sàng 80àm, %, không lớn hơn - - 15,0
9. Lợng nớc yêu cầu so với mẫu đối chứng, %,
không lớn hơn 115 105 115
10. Độ nở trong thùng chng áp (Autoclave), %,
không lớn hơn 0,8 0,8 0,8
Ghi chú:
- Với mẫu phụ gia khoáng nhân tạo cho phép sử dụng lợng mất khi nung đến 12% nhng phải thí nghiệm để xác định không gây ảnh hởng đến các tính chất của bê tông đầm lăn.
- Ngoài các chỉ tiêu đợc qui định tại bảng 1, nếu có yêu cầu thì cần phải kiểm tra thêm: Khả năng ngăn cản phản ứng Kiềm - Silic; Độ bền trong môi trờng sunphát,°của phụ gia khoáng.
Thiết kế thành phần vữa để thử phụ gia :
Xác định lợng nớc yêu cầu nh sau: Vật liệu dùng cho thí nghiệm
- Xi măng: dùng loại xi măng poóclăng thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật của TCVN 2682:1999.
- Cát sử dụng thỏa mãn yêu cầu của TCVN 7570:2006.
- Nớc trộn thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật của TCXDVN 302:2004.
Cấp phối của mẫu đối chứng và mẫu chứa phụ gia thử nghiệm đợc lấy theo bảng 2.
Thành phần cấp phối để xác định lợng nớc yêu cầu
Tên vật liệu Mẫu đối chứng Mẫu thử có phụ gia khoáng
Xi măng poóclăng, g 500 400
Phụ gia khoáng, g 0 100
Cát, g 1375 1375
Nớc, ml 242 Đạt độ xoè sai lệch so với mẫu đối
chứng ±5% Tiến hành thử
- Quá trình trộn mẫu theo TCVN 6016:1995
- Xác định độ chảy trên bàn dằn theo TCVN 4032:1985 Tính toán kết quả
Lợng nớc yêu cầu (Nyc) đợc tính toán nh sau: 100 ì = DC PG yc N N N Trong đó:
NPG là lợng nớc trộn của mẫu thử có phụ gia khoáng để đạt độ xòe sai lệch so với đối chứng ±5%, tính bằng ml.
NDC là lợng nớc trộn của mẫu đối chứng bằng 242ml. Xác định độ nở trong thùng chng áp (autoclave)
Lu ý rằng chất lợng bê tông đầm lăn hết sức phụ thuộc chất lợng phụ gia gọi là chất độn nên phải hết sức chú ý đến chất lợng phụ gia.
Việc thi công đập Sơn La chậm nhiều tháng vì ông Thái Phụng Nê, phái viên của Thủ tớng Chính phủ tại công trình Thuỷ Điện Sơn La, năm ngoái, khi kiểm tra thấy số lợng phụ gia cha đủ, cha cho thi công.
Các yêu cầu chất lợng khi thi công đầm lăn :
Vật liệu :
Đây là công nghệ mới, chất lợng bêtông đầm lăn hết sức phụ thuộc vật liệu nên phải kiểm tra chất lợng vật liệu hết sức nghiêm túc.
Xi măng :
Trớc khi đổ bê tông phải kiểm tra lại sự giảm sút chất lợng xi măng để chỉnh lý liều lợng.
Cốt liệu :
Chú ý kiểm tra lợng ẩm để điều chỉnh lợng nớc. Phải kiểm tra thành phần hạt và độ sạch của cốt liệu theo yêu cầu thiết kế.
Phụ gia :
Phải kiểm tra theo TCXDVN 395/2007
Chất lợng bê tông :
Bê tông đầm lăn hết sức nhạy cảm với lợng nớc trong bê tông. Việc đong l- ờng nớc cần chính xác hơn so với thi công bê tông truyền thống.
Vấn đề kiểm tra chất lợng đầm bê tông : chiều dày lớp đầm, độ chặt khi đầm là hết sức quan trọng. Tuyệt đối không để sót trong khâu đầm. Chú ý đến chất lợng đầm ở các góc, cạnh, mép, gờ. Phải đầm kỹ.
Khống chế mặt khoang đổ bê tông :
Phải kiểm tra việc đổ đống, san phẳng và đầm.
Hết sức chú ý giảm sự phân ly cốt liệu, bảo đảm đúng chiều dày khống chế của lớp đổ bê tông, giảm bớt sự phá hoại và ô nhiễm của mặt trên lớp đầm, sao tránh hết sức sự gồ ghề. Phải chú ý dến thời gian kể từ sau khi bê tông đã trộn nớc.
Phải xác định thời gian bắt đầu ninh kết của bê tông theo quy trình thí nghiệm chặt chẽ.
Hiện nay đã có những trang bị thí nghiệm hiện trờng để xác định thời gian ninh kết của xi măng.
Nhiều trang bị mới để kiểm tra độ đầm chặt, máy đo mật độ hạt để xác định độ chặt của bê tông, dùng tia phóng xạ, đo thuỷ phân ...