III. Cỏch tiếp cận và phương phỏp nghiờn cứu:
3.2.3. Khống chế chất lượng mặt khoảng đổ
3.2.3.1. Khống chế cỏc cụng việc đổ đống, san, đầm lăn 1. Giảm bớt sự phõn ly của cốt liệu
Hỗn hợp bờ tụng đầm lăn được tạo thành bởi hỗn hợp cỏc nguyờn vật liệu cú khối lượng khỏc nhau, và cỏc độ hạt to nhỏ khỏc nhau. Trong khi trộn, vận chuyển, đổ đống rất dễ làm cho cốt liệu phõn ly. Khi xuất hiện phõn ly nếu xử lý khụng được sẽ ảnh hưởng đến chất lượng bờ tụng đầm lăn.
Để giảm nhẹ cốt liệu phõn ly cú thể ỏp dụng hàng loạt cỏc biện phỏp bao gồm từ khõu thiết kế cấp phối đến khõu trộn, vận chuyển, đổ đống, san đầm.... 2. Khống chế chiều dày lớp đổ
Cụng việc đầm chặt mặt đập được xỏc định thụng qua cỏc thớ nghiệm đầm chắc. Đối với bờ tụng và cỏc cụng cụ đầm chắc đó định, đằm lăn bao nhiờu lượt để cú thể đạt được yờu cầu thiết kế phải tựy thuộc chiều dày lớp đổ bờ tụng. Vỡ vậy chiều dày đổ thực tế phải khống chế rất chặt chẽ, dung sai trong phạm vi 3cm. Đổ dày quỏ khú đầm chắc lớp dưới và sẽ làm giảm độ đặc chắc. Mặt san khụng đều làm ảnh hưởng đến sự làm việc của mỏy đỏnh sờm. Kiểm tra chiều dày cú thể dựng thước nivo lade.
Theo yờu cầu kỹ thuật thi cụng của hầu hết cỏc cụng trỡnh thủy điện ở Việt Nam. Độ dày của BTĐL lỏng khi rải khụng vượt quỏ 75 cm. BTĐL sẽ được rải trờn một lớp mà sau khi được đầm sẽ dày khoảng 30 ± 2cm.
3. Giảm bớt sự phỏ hoại và ụ nhiễm mặt tầng
Cỏc loại mỏy múc trong khoang khụng được rũ rỉ dầu, khi phỏt hiện chỗ bị dầu làm bẩn thỡ phải xỳc bỏ. Khi oto trực tiếp chạy vào khoang trước khi vào mặt đập phải qua khõu rửa xe chờ cho thoỏt hết nước mới được vào.
Khi dựng mỏy ủi để san khụng được quay đầu tại chỗ
Khi chải và đục sờm, phải nắm vững thời gian, nếu thời gian quỏ sớm dễ làm cho đỏ bị lay, lắc lỏng, khiến mặt tầng khụng chắc.
Mặt tầng phải giữ cho sạch và luụn ở trạng thỏi ẩm ướt cho đến khi phủ lờn tầng bờ tụng mới. Cú thể tiến hành bằng phương phương phỏp phun sương hoặc tưới nước.
4. Nắm chắc thời gian gión cỏch
Sau khi hỗn hợp bờ tụng ra khỏi mỏy trộn, theo thời gian, tớnh năng của nú khụng ngừng biến đổi. Muốn được chất lượng tốt thỡ thời gian cỏc khõu vận chuyển, đổ đống, san, đầm chắc cũng như đổ tầng trờn là quóng thời gian quan trọng nhất, khụng được vượt qua thời gian cho phộp quy định nếu khụng thỡ khú mà đảm bảo được hai tầng kết hợp tốt với nhau.
Một số thời gian cú liờn quan mật thiết tới chất lượng của bờ tụng đầm lăn, hội bờ tụng của Mỹ cú đề suất cỏc yờu cầu sau:
- Thời gian khi hỗn hợp bờ tụng đầm lăn ra khỏi mỏy trộn đến khi đầm lăn xong, khụng vượt quỏ 40 phỳt
- Hỗn hợp bờ tụng đầm lăn từ lỳc đổ vào khoảnh đổ đến khi bắt đầu đầm lăn khụng được quỏ 10 phỳt
- Chất kết dớnh mặt tầng sau khi đó xử lý mặt tầng sau khi đó xử lý mặt khe thi cụng, từ lỳc san đổ đến khi phủ hết bờ tụng đầm lăn khụng vượt quỏ 15 phỳt.
- Nếu cỏc khoảng thời gian nờu trờn được thực hiện trong thi cụng thỡ rất cú lợi cho việc kết hợp mặt tầng cũng như đảm bảo chất lượng của bờ tụng đầm lăn
3.2.3.2. Kiểm tra hiện trường thời gian ninh kết ban đầu của bờ tụng đầm lăn 1. Việc ninh kết của chất keo dớnh trong bờ tụng đầm lăn
Vữa xi măng là pha phõn tỏn của cỏc hạt xi măng tạo thành mang tớnh keo hũa tan. Cỏc hạt xi măng và cỏc sản phẩm sinh ra do thủy húa nhanh chúng tạo thành hạt keo. Cỏc hạt keo dưới tỏc dụng tương hỗ bề mặt mà hỳt lẫn nhau tạo thành cỏc hạt keo lớn. Sau khi dớnh tụ lại thành kết cấu xếp dạng lưới liờn tục, dạn đú mất đi tớnh lưu động gọi là ninh kết. Lực liờn kết giữa cỏc kết cấu dớnh này chủ yếu là lực phõn tử cú cường độ khụng lớn, hơn nữa giữa cỏc hạt liờn kết với nhau của liờn kết hấp dẫn cũn sút lại một lớp dung mụi mỏng. Dưới tỏc dụng của ngoại lực, sự phỏ hủy kết cấu kết dớnh này mang tớnh xỳc biến phục hồi. Trong cỏc thời gian ninh kết của vữa xi măng khỏc nhau mang đặc trưng kết cấu này ở cỏc mức độ khỏc nhau.
Xi măng liờn tiếp thủy húa tạo ra cỏc sản phẩm thủy húa ngày càng nhiều, kết cấu vữa xi măng từ kết cấu dớnh chuyển dần thành kết cấu lưới kết dớnh - kết tinh và kết cấu kết tinh. Lực tỏc dụng giữa cỏc hạt trong kết cấu kết tinh khụng cũn là lực phõn tử nữa mà là lực tay liờn kết húa học, vỡ thế mà cú cường độ lớn hơn rất nhiều. Sau khi kết tinh bị phỏ vỡ thỡ khụng cũn tớnh chất xỳc biến phục hồi nữa.
Thời gian ninh kết của vữa xi măng phải tương ứng với sự chuyển biến đặc tớnh kết cấu của vữa xi măng. Trước khi ninh kết , kết cấu vữa xi măng là kết cấu kết dớnh, ninh kết ban đầu là tiờu chớ chuyển biến từ kết cấu dớnh sang kết cấu kết tinh.
Tro bay cũng tham gia kết dớnh với xi măng, hệ vữa xi măng – tro bay vẫn mang tớnh chất thể keo. Điều duy nhất khụng giống nhau là tro bay khụng cú tớnh thủy húa nhanh bằng clanke, nú phải chờ một thời gian mới chịu sự tỏc dụng của sản phẩm xi măng thủy húa Ca(OH)2 hoạt tớnh bỏm đầy trờn bề mặt sinh ra phản ứng tro nỳi lửa. Do vậy nếu so sỏnh thể vữa xi măng – tro bay với thể vữa xi măng cựng mật độ, thỡ ban gian ninh kết ban đầu thể vữa tương ứng kộo dài hơn.
Trộn chất phụ gia chậm ninh kết cú thể làm chậm quỏ trỡnh chuyển húa từ kết cấu kết dớnh sang kết cấu kết tinh, kộo dài thời gian ninh kết ban đầu của thể vữa
xi măng. Tăng tỷ lệ nước keo sẽ làm tăng khoảng cỏch của cỏc hạt keo, giảm lực phõn tử giữa cỏc hạt keo. Kộo dài thời gian ninh kết ban đầu của vữa.
Trong bờ tụng đầm lăn nếu trộn vào cỏc chất tro bay, chất làm chậm ninh kết, tỷ lệ vữa nhỏ, tỷ lệ cỏt lớn, vỡ cỏc nguyờn nhõn siờu khụ cứng của hỗn hợp làm cho việc đo thời gian ninh kết ban đầu trở nờn khú khăn, nhưng qui luật của quỏ trỡnh ninh kết về nguyờn tắc khụng khỏc so với vữa xi măng và bờ tụng thường.
2. Nguyờn lý xỏc định ninh kết
Như trờn đó núi, tiờu chớ của ninh kết ban đầu là sự chuyển biến của kết cấu vữa xi măng từ kết dớnh sang kết tinh. Dựng mỏy đo độ nhớt để nghiờn cứu quỏ trỡnh hỡnh thành kết cấu của vữa xi măng cú tỷ lệ nước tro khỏc nhau τo và độ nhớt
ηo thay đổi theo thời gian như hỡnh 3.5. Tất cả cỏc đường cong đều cú một điểm chuyển tiếp. Với một loại xi măng đó xỏc định, khụng kể là tỷ lệ nước tro ra sao thỡ τovà độ nhớt ηo của điểm chuyển tiếp đều đó được xỏc định. Điểm chuyển tiếp này tương ứng với sự chuyển biến của vữa xi măng từ kết cấu dớnh sang kết cấu kết tinh.
w c 0.4 0 120 240 360 40 80 120 w c 0.5 w c 0.28 thời gian (phút) x 10 ( P ) 2 0 0 120 240 360 2 4 w c 0.28 thời gian (phút) x 10 ( P ) 7 0 6 8 10 60 t w c 0.4 wc 0.5
Hỡnh 3.5. Ứng lực cắt cực hạn của vữa xi măng τ0và độ nhớt biến đổi theo thời gian
Thiết bị thử và phương phỏp thử
a. Phương phỏp xỏc định thời gian ninh kết ban đầu trong phũng thử nghiệm của bờ tụng đầm lăn
Xỏc định theo cỏc bước sau: a. Sàng cỏt bỏ đỏ lớn hơn 5mm
b. Cõn theo tỷ lệ cấp phối vữa cỏt bờ tụng đầm lăn để trộn mẫu thử vữa cỏt. c. Đổ vữa cỏt chia đều vào 4 khuụn thử hỡnh lập phương cú cạnh dài 15cm, để khuụng thử lờn bệ rung. Đặt khối nặng đố lờn mặt vữa cỏt, tổng trọng lượng để tớnh theo cường độ 2450 Pa. Sau khi rung, cạo gạt bỏ vữa cỏt thừa trờn bề mặt mẫu thử, lau bề mặt.
Sau khi tạo hỡnh xong mấu thử lập tức dựng mỏy đo trở lực xuyờn để đo trở lực xuyờn. Sau đú, cỏch 1 giờ lại đo trở lực xuyờn một lần, cho đến khi trở lực xuyờn của mẫu thử lớn hơn 30 Mpa thỡ thụi. Để mẫu thử vào tủ nhiệt độ khụng đổi ở 20+-2 0C, đậy tấm kớnh lờn mặt khuụ để trỏnh nước bay hơi.
Trờn đõy là cỏc bước thử. Khi đo đưa mẫu thử lờn cõn bàn, đọc trị số trọng lượng ghi lại làm số liệu gốc. Sau đú đưa đầu đo của mỏy cho tiếp xỳc với bề mặt vữa cỏt. Ấn tay cầm của mỏy đo trở lực xuyờn động, tăng tải đều trong 10s để đầu đo xuyờn sõu vào vữa cỏt 25mm. Ghi lại trị số độ lớn nhất chỉ trờn cõn bàn trong quỏ trỡnh tăng tải trọng, lấy trị số này trừ đi số liệu gốc được ỏp lực xuyờn. Lấy lực xuyờn chia cho diện tớch đầu đo được trở lực xuyờn.
Khi dựng mỏy đo tự động xỏc định thời gian ninh kết của bờ tụng thỡ tốc độ tăng tải và thời gian đó được cố định sẵn trờn mỏy đo, ỏp lực xuyờn trực tiếp đọc trờn đồng hồ ỏp lực kế trờn mỏy.
Mỗi lần đo thử ở 3 trị số (trị số trung bỡnh của trở lực xuyờn tại 3 điểm đo chớnh là trở lực xuyờn tại thời điểm đú). Khoảng cỏch giữa 2 điểm đo và giữa điểm đo với vỏch vỏn khuụn khụng nhỏ hơn 2cm.
Lấy trở lực xuyờn làm tọa độ ngang, thời gian thử làm trục tọa độ đứng, đem cỏc kết quả đo ở cỏc thời điểm vẽ thành đồ thị. Căn cứ vào tỡnh hỡnh phõn bố cụ thể của cỏc điểm đo, lấy điểm đo gần điểm chuyển tiếp chia thành 2 nhúm. Dựng phương phỏp trung bỡnh đem cỏc điểm đo của hai nhúm lần lượt vẽ thành hai đường thẳng. Tỡm giao điểm của hai đường thẳng này, thời gian ứng với giao điểm là thời gian ninh kết ban đầu của hỗn hợp bờ tụng.
b. Phương phỏp đo thời gian ninh kết ban đầu tại hiện trường của bờ tụng đầm lăn
1. Đồng thời cựng lỳc với việc trộn bờ tụng, theo tỷ lệ cấp phối vữa cỏt trong bờ tụng để trộn thành mẫu thử, trong đú cỏt đó được sàng bỏ hạt lớn hơn 5mm
2. Trờn vị trớ nhất định của bờ tụng đầm lăn hiện trường sau khi đó san, đào một diện tớch khụng nhỏ hơn 40cm x 40cm, sõu 25 đến 30cm, đổ vữa cỏt thử vào trong hố, khi đú bề mặt mẫu thử cao hơn bề mặt bờ tụng.
3. Đỏnh dấu lại chu vi mẫu thử vữa cỏt, đậy lờn mẫu thử một tỳi dệt bằng sợi nilon, tiến hành đầm lăn của mẫu thử lẫn hỗn hợp bờ tụng và cựng bóo dưỡng. Chỳ ý trong khi đầm lăn khụng được để đỏ rơi vào vữa cỏt. Đầm lăn xong thỏo rỡ nilon đi.
4. Trước tiờn dựa vào thời gian ninh kết ban đầu để tớnh ra ỏp lực xuyờn tương ứng rồi đem trừ đi trọng lượng của thanh trượt mỏy đo để làm tải trọng phụ khi đo hiện trường.
5. Đặt mỏy đo hiện trường lờn mẫu thử vữa cỏt, điều chỉnh vớt chõn lờn xuống của giỏ mỏy để cho mỏy thẳng đứng, văn lại chốt để hóm thanh trượt, điều chỉnh eecu đầu đo để đầu đo vừa vặn tiếp xỳc với mẫu thử.
6. Vặn lỏng ốc hóm để nới lỏng thanh trượt, cho tải trọng phụ lờn đĩa đỡ tải cho tải tăng dần trong 10s . Sau 10s lập tức rỡ bỏ tải trọng phụ, quan sỏt vạch đo thanh trượt ở phớa trờn vũng hóm di chuyển, vạch đo này chớnh là chiều sõu xuyờn đo được, mỗi lần đo 3 điểm, lấy trị số trung bỡnh làm kết quả.
7. Thời gian từ lỳc đổ nước trộn bờ tụng đến khi xuyờn sõu 25mm là thời gian ninh kết ban đầu của hỗn hợp bờ tụng. Nếu xuyờn sõu hiện trường nhỏ hơn 25mm, chứng tỏ bờ tụng đó vượt quỏ thời gian ninh kết ban đầu, ngược lại xuyờn sõu hơn 25mm chứng tỏ bờ tụng chưa ninh kết ban đầu, khụng cần xử lý mặt tầng thi cụng mà cú thể tiếp tục lờn tầng.
Hỡnh 3.6. Mỏy đo thời gian ninh ban kết đầu hiện trường.
1. Đĩa chịu tải, 2. Thước vạch 3. Thanh trượt, 4. Vũng hóm 5. Ốc hóm thanh đo, 6. Thanh đo 7. Chõn 3 chạc, 8. Vớt chỉnh chõn lờn xuống
9. Tấm đệm chõn, 10. Quả dọi
3.2.2.3. Khống chế mức khụ, ướt của hỗn hợp bờ tụng đầm lăn
Mức độ khụ ướt phự hợp của hỗn hợp bờ tụng đầm lăn là điều kiện tiờn quyết của việc đầm chặt. Để nắm vững trị số VC của hỗn hợp trong khoảng đổ cú thể đặt mỏy đo VC trờn mặt bờ tụng, cũng cú thể dựng mỏy phúng xạ mật độ hạt để xỏc định tỷ lệ nước của hỗn hợp. Nhanh nhất vẫn là dựng mắt quan sỏt dựa vào kinh nghiệm để phỏn đoỏn.
Với bờ tụng đầm lăn dựng chất keo dớnh trung bỡnh thỡ mức độ khụ, ướt như Thờ nào là vừa phải căn cứ tỡnh hỡnh trong khi đầm lăn để phỏn đoỏn: Khi hỗn hợp khụ quỏ, sau khi đầm 3 đến 4 lượt mà vẫn khụng xuất hiện nổi vữa xi măng ướt, hoặc xuất hiện hiện tượng cốt liệu khụ bị ướt nghiền vỡ, hoặc trờn bề mặt xuất hiện cỏc vết nứt dài. Khi hỗn hợp ướt quỏ, sau khi đầm 1 đến 2 lượt, bề mặt đó cú vết xi măng. Nếu độ khụ, ướt của hỗn hợp vừa phải, sau khi đầm 3 đến 4 lượt, bề mặt đầm xuất hiện rừ rệt cú vữa xi măng nổi lờn, bề mặt phẳng nhẵn búng, cú độ đàn hồi.
Trong lỳc đầm lăn nếu phỏt hiện thấy độ khụ ướt khụng thỏa đỏng thỡ điều chỉnh ngay. Cú hai cỏch điều chỉnh: Cỏch thứ nhất là thờm hoặc bớt nước để điều chỉnh độ khụ ướt của hỗn hợp. Cần lưu ý sau khi thờm nước mà tỷ lệ nước keo khụng vượt quỏ giới hạn quy định thỡ khụng cần phải thay đổi lượng chất keo dựng.
Cỏch thứ hai là xử lý theo nguyờn nhõn. Nếu do hàm lượng nước của cốt liệu thay đổi tạo ra sự thay đổi khụ ướt của hỗn hợp thỡ chỉ thay đổi lượng nước dựng mà khụng cần thay đổi lượng keo dớnh. Nếu do cỏc nguyờn nhõn nhiệt độ, tốc độ giú, nắng chiếu và thời gian để lõu... tạo thành độ khụ, ướt khụng phự hợp thỡ phải xỏc định lại trị số VC khống chế ở miệng mỏy trộn và trờn cơ sở giữ cho tỷ lệ nước keo khụng đổi để tiến hành điều chỉnh lượng nước và lượng keo dớnh.
3.2.2.4. Kiểm tra và khống chế mức độ đầm chặt
Chỉ khi nào bờ tụng đầm lăn đạt đến trỡnh độ đầm chặt quy định thỡ bờ tụng mới cú được cường độ, tớnh chống thấm và mụ đuyn đàn hồi thiết kế. Theo nghiờn cứu của Liờn Xụ trước đõy cho rằng, khi độ đầm chặt của bờ tụng giảm 1% thỡ cường độ của bờ tụng giảm 8 đến 10%. Tài liệu đo đạc của Nhật Bản chứng minh rằng, độ đầm chắc của bờ tụng đầm lăn giảm 1% thỡ cường độ niờn hạn 90 ngày giảm đi 2 Mpa. Qua đú cú thể thấy độ đầm chặt ảnh hưởng vụ cựng lớn đến tớnh chất cơ lý của bờ tụng đầm lăn, và phải coi đõy là một chỉ tiờu chủ yếu của chất lượng bờ tụng đầm lăn.
Hiệp hội bờ tụng đầm lăn của mỹ yờu cầu độ đầm chặt tương đối của bờ tụng đầm lăn là 98% trở lờn. Quy phạm thi cụng bờ tụng đầm lăn thủy cụng của Trung Quốc quy định: Độ đầm chặt tương đối là chỉ tiờu đỏnh giỏ chất lượng của bờ tụng đầm lăn. Với phần ngoài của cụng trỡnh, độ đầm chặt tương đối khụng được nhỏ