BTĐL là một loại bờ tụng rất khụ, khụng cú tớnh lưu động. Sau khi đầm lốn rất khú thu được bờ tụng cú độ đặc chắc cao. Phương phỏp rải đổ liờn tục với cỏc lớp mỏng để xõy dựng lờn đập BTĐL nờn khi thiết kế cấp phối BTĐL tự nú đó cú đặc điểm là bờ tụng phải rất khụ, nguyờn tắc xỏc định cỏc tham số tỷ lệ phối hợp và nguyờn lý thiết kế cấp phối bờ tụng cú sự khỏc biệt với bờ tụng thụng thường.
1. Đặc điểm của thiết kế cấp phối.
Để khụng gõy trở ngại đến thi cụng đầm lốn bờ tụng, thụng thường dưới điều kiện nhất định, trong thõn đập khụng nờn thiết kế đặt ống nước lạnh, do phải đổ rải liờn tục, lượng nhiệt phỏt tỏn thụng qua bề mặt cỏc lớp bờ tụng sẽ giảm khi thi cụng đổ rải cỏc tầng, do nguyờn nhõn nhiệt độ tăng dần trong bờ tụng...vv. Khi thiết kế phải cõn nhắc khi chế tạo bờ tụng, vừa phải thoả món cỏc yờu cầu về, cường độ, tớnh bền vừa phải hạn chế sự tăng nhiệt trong bờ tụng. Dự rằng lượng dựng xi măng tương đối thấp, nhưng tỷ lệ vật liệu hỗn hợp thỡ lại lớn.
Do đặc tớnh hỗn hợp bờ tụng rất khụ cứng, phõn tỏn và dễ phõn tầng, nờn trong thiết kế cấp phối bờ tụng phải khống chế đường kớnh lớn nhất của cốt liệu thụ, và tỷ lệ hợp lý giữa cỏc cấp hạt cốt liệu, lượng dựng cỏt thoả đỏng, để trong quỏ trỡnh thi cụng trỏnh xuất hiện sự phõn tầng nghiờm trọng và hiện tượng khụng cú khả năng đầm chặt được
Trong thiết kế cấp phối BTĐL thường phải cõn nhắc xen nờn pha loại phụ gia gỡ vào bờ tụng.
Coi hỗn hợp BTĐL tương tự như vật liệu đất để đầm lốn hoặc xỏc định phương phỏp thi cụng cụng trỡnh, xỏc định lượng dựng nước đơn vị tối ưu, cũn phải cõn nhắc cỏc tớnh năng của bờ tụng sau khi cứng hoỏ và mối tương quan trực tiếp giữa tỷ lệ N/CKD.
Cấp phối để được đưa ra thi cụng, thường phải thụng qua thớ nghiệm bờ tụng tại hiện trường để quyết định.
2. Nguyờn tắc thiết kế cấp phối bờ tụng đầm lăn
Để tiến hành thiết kế cấp phối BTĐL, chỳng ta cần phải hiểu biết và nắm vững, tuõn thủ những nguyờn tắc thiết kế cấp phối bờ tụng như sau.
a. Thiết kế cấp phố bờ tụng đầm lăn phải tuõn theo nguyờn tắc của bờ tụng thụng thường
Theo kết quả thớ nghiệm vật liệu đều thấy rừ, BTĐL sau khi cứng hoỏ, sau khi đó lốn chặt thỡ cường độ của nú và tỷ lệ N/CKD cú mối quan hệ mật thiết, nếu tỷ lệ N/CKD của hỗn hợp bờ tụng càng lớn, cường độ bờ tụng đầm lăn sau khi cứng hoỏ cú quy luật càng giảm thấp. Cũng cú thể núi rằng, cường độ BTĐL sau khi cứng hoỏ phự hợp với "tỷ lệ N/CKD xỏc định". Định trước tỷ lệ N/CKD, để thiết kế cấp phối sơ bộ và sau đú điều chỉnh cấp phối đó tớnh được.
Cỏc thớ nghiệm khỏc cũng thấy rừ rằng, với cỏc điều kiện khỏc khụng đổi, giỏ trị VC của hỗn hợp BTĐL phụ thuộc vào lượng nước dựng cho 1 đơn vị thể tớch bờ tụng và tỷ lệ giữa lượng Nước so với lượng dựng vật liệu kết dớnh (trong một phạm vi nhất định) quan hệ này thay đổi khụng lớn. Cũng giống như bờ tụng thụng thường, nú phụ thuộc vào" Lượng nước yờu cầu xỏc định". Trong cỏc phương phỏp thiết kế cấp phối BTĐL, đều trực tiếp hoặc giỏn tiếp ứng dụng nguyờn tắc cơ bản này. Để điều chỉnh giỏ trị VRCR của hỗn hợp bờ tụng và duy trỡ cường độ bờ tụng khụng thay đổi, cần giữ nguyờn tỷ lệ N/CKD và giảm lượng nước dựng và lượng cỏt. Để giữ cho giỏ trị VRCR khụng đổi, cú thể điều chỉnh tỷ lệ N/CKD thỡ sẽ điều chỉnh được cường độ bờ tụng; Nếu giữ nguyờn lượng nước dựng, giảm lượng dựng vật liệu kết dớnh và lượng cỏt. Lượng vật liệu kết dớnh và lượng cỏt thay đổi thỡ thể tớch bờ tụng cú thể thay đổi, tỷ lệ N/CKD thay đổi cú thể điều chỉnh được cường độ bờ tụng mà khụng ảnh hưởng đến lượng nước dựng và giỏ trị VRCRcủa bờ tụng.
b. Tuõn theo nguyờn tắc xỏc định những tham số cấp phối bờ tụng
Nước và mối quan hệ giữa lượng dựng vật liệu kết dớnh so với nước; đú là tỷ lệ W/(C+F).
Quan hệ giữa tỷ lệ lượng vật liệu hỗn hợp so với lượng dựng vật liệu kết dớnh F/(C+F) hoặc là F/C.
Mối quan hệ giữa lượng dựng cỏt so với tổng lượng cốt liệu cỏt, đỏ trong bờ tụng S/(S+G)
Mối quan hệ giữa lượng vữa vật liệu kết dớnh so với lượng cỏt: (C+F+W)/S hoặc hệ số a biểu thị lượng vữa đủ và dư thừa để nhột đầy lỗ rỗng cỏc hạt cỏt. Để thiết kế ra loại bờ tụng thoả món đầy đủ yờu cầu về kinh tế và kỹ thuật, khi xỏc định cỏc tham số cấp phối phải tham khảo những nguyờn tắc dưới đõy.
Nguyờn tắc xỏc định tỷ lệ F/(C+F) hoặc F/C trong BTĐL.
Tỷ lệ này càng lớn, khụng chỉ tiết kiệm xi măng, cải thiện một số tớnh năng của bờ tụng mà cũn cú thể giảm giỏ thành mà cũn sử dụng được phế thải, giảm thiểu ụ nhiễm mụi trường. Do vậy, nguyờn tắc xỏc định tỷ lệ F/(C+F) là từ yờu cầu tớnh năng kỹ thuật của bờ tụng, để lựa chọn được giỏ trị tham số tương đối thoả món với yờu cầu.
Nguyờn tắc xỏc định W/(C+F).
Tỷ lệ W/(C+F) trong BTĐL lớn hay nhỏ sẽ trực tiếp ảnh hưởng đến tớnh năng thi cụng của hỗn hợp bờ tụng và cỏc tớnh chất kỹ thuật của bờ tụng sau khi cứng hoỏ. Với lượng dựng vật liệu kết dớnh nhất định, tỷ lệ N/CKD càng lớn thỡ giỏ trị VRCR của hỗn hợp sẽ giảm (nhỏ) cường độ bờ tụng tăng và tớnh bền giảm thấp. Ngược lại với giỏ trị VRCRtăng, cường độ bờ tụng sau cứng hoỏ và tớnh bền được cải thiện. Nếu như với lượng dựng xi măng khụng đổi, tỷ lệ F/(C+F) tăng lớn lờn, thỡ tỷ lệ W/(C+F) giảm thấp, điều đú cú lợi cho việc phỏt huy hoạt tớnh của vật liệu hỗn hợp trong bờ tụng, cường độ và tớnh bền của bờ tụng tăng cao. Trong điều kiện về cường độ yờu cầu và tớnh bền của bờ tụng như nhau, cú thể đạt được hiệu quả về
kinh tế cao, do đú nguyờn tắc xỏc định tỷ lệ W/(C+F) càng lớn thỡ lượng dựng xi măng sẽ càng nhỏ.
Nguyờn tắc xỏc định tỷ lệ. (C+F+W)/S.
Tỷ lệ vữa cỏt lớn hay nhỏ là nhõn tố quan trọng ảnh hưởng đến giỏ trị VRCRcủa hỗn hợp bờ tong, cũng là nhõn tố ảnh hưởng đến cường độ của bờ tụng .
Khi lượng dựng cỏt tăng, thỡ giỏ trị VRCRgiảm nhỏ, dưới điều kiện năng lượng đầm chấn động nhất định, độ đầm chặt của bờ tụng sẽ nõng cao, nếu tỷ lệ vữa cỏt tăng lờn quỏ lớn, khụng chỉ tạo nờn giỏ trị VRCR giảm quỏ nhỏ, khụng thể thi cụng đầm lốn được, mà cũn làm cho lượng dựng vật liệu kết dớnh gia tăng. Do vậy, nguyờn tắc xỏc định tỷ lệ lượng vữa cỏt là với năng lượng đầm chấn động nhất định đối với hỗn hợp bờ tụng để thoả món được yờu cầu thi cụng với giỏ trị VRCR định trước, thường giỏ trị VRCRnhỏ.
Nguyờn tắc xỏc định lượng cỏt.
Lượng cỏt lớn hay nhỏ trực tiếp ảnh hưởng đến khả năng thi cụng của hỗn hợp bờ tụng, đến cường độ và tớnh bền của bờ tụng sau khi cứng hoỏ. Lượng cỏt quỏ lớn, hỗn hợp bờ tụng khụ cứng, rời rạc, giỏ trị VRCR lớn, khú đầm lốn chặt, cường độ bờ tụng thấp, tớnh bền kộm. Lượng cỏt quỏ nhỏ, vữa cỏt khụng đủ để nhột đầy lỗ rỗng giữa cỏc hạt cốt liệu thụ và bao bọc mặt ngoài cỏc hạt cốt liệu, giỏ trị VRCR của hỗn hợp cũng lớn, cốt liệu thụ dễ bị phõn tầng, độ đặc của bờ tụng giảm thấp, cường độ và tớnh bền giảm. Do vậy, khi xỏc định tỷ lệ phối hợp bờ tụng, cần phải chọn lượng dựng cỏt tối ưu. Gọi là lượng cỏt tối ưu, để duy trỡ hỗn hợp bờ tụng cú tớnh chống phõn tầng tốt và đạt được giỏ trị VRCR theo yờu cầu thi cụng, lượng dựng vật liệu kết dớnh ớt nhất.
3. Nguyờn lý thiết kế cấp phối bờ tụng đầm lăn
Cho đến nay cú 2 nguyờn lý cơ bản để tiến hành thiết kế cấp phối bờ tụng đầm lăn, đú là nguyờn lý “phối chế vật liệu đất” và nguyờn lý “phối chế bờ tụng”. Nhưng cho dự là nguyờn lý cơ bản nào, thỡ xuất phỏt điểm cơ bản của nguyờn lý
thiết kế cấp phối bờ tụng đầm lăn là lượng vữa vật liệu kết dớnh phải đủ bao bọc cỏc hạt cốt liệu thụ mà cũn đủ để cú thể lấp đầy lỗ rỗng giữa cỏc hạt cốt liệu nhỏ, vữa cỏt bao bọc cỏc hạt cốt liệu thụ, hỡnh thành lờn bờ tụng cú độ đặc đồng đều, đạt được cỏc yờu cầu về kinh tế và kỹ thuật. Khi tiến hành thiết kế cấp phối bờ tụng, cũn cần phải hiểu rằng lượng vữa vật liệu kết dớnh cú thể khụng thể lấp đầy lỗ rỗng cỏc hạt cốt liệu nhỏ và lượng vữa cỏt khụng đủ để lấp đầy lỗ rỗng cỏc hạt cốt liệu thụ, nhưng về cơ bản, phải xem xột đến điều kiện hiện trường thi cụng và điều kiện trong phũng thớ nghiệm cú sự khỏc nhau, nờn phải gia tăng thờm một lượng vữa chất kết dớnh thớch đỏng và cần cú dư thờm một lượng vữa cỏt. Cuối cựng là cần phải thụng qua thớ nghiệm đầm lốn ở hiện trường để kiểm nghiệm lại cấp phối thiết kế của bờ tụng xem cú thoả món với với khả năng thi cụng ở ngoài hiện trường khụng.
a. Nguyờn lý vật liệu đất
Nguyờn lý vật liệu đất coi hỗn hợp BTĐL như là loại vật liệu đất hay như xi măng đất. Thiết kế cấp phối của nú là dựa trờn quan hệ giữa hàm lượng nước trong đất và độ đầm chặt. Như là đối với một lượng cốt liệu nhất định và vật liệu kết dớnh, Làm thớ nghiệm trong phũng dựng phương phỏp đầm chấn động, ở hiện trường dựng phương phỏp đầm lốn ộp để xỏc định lượng nước dựng đơn vị tối ưu của nú. Từ lực đầm động trong phũng và độ đầm chặt cú thể đưa ra độ lốn và lực lốn ộp tương ứng của mỏy đầm lốn ở hiện trường. Phương phỏp nguyờn lý vật liệu đất là cần với một lực đầm lốn nhất định tỡm được một "hàm lượng nước tối ưu". Dựa vào hàm lượng nước tối ưu này, hỗn hợp BTĐL sau khi đầm cú thể đạt được tỷ trọng khụ lớn nhất. Lực đầm lốn càng lớn, tỷ trọng khụ lớn nhất cú thể tăng lờn khi, hàm lượng nước tối ưu giảm xuống. Với phương phỏp nguyờn lý đất, tỷ trọng khụ lớn nhất được dựng làm chỉ tiờu thiết kế.
b. Nguyờn lý bờ tụng
N/CKD được Abrams thành lập từ năm 1918, đú là giả sử cốt liệu sạch và rắn chắc thỡ độ đặc, cường độ nộn và tỷ lệ N/CKD tồn tại mối quan hệ với nhau, tỷ lệ N/CKD tăng lờn thỡ cường độ bờ tụng sẽ giảm, nờn khi thiết kế cấp phối bờ tụng cần dựa vào mối quan hệ giữa cường độ nộn và tỷ lệ N/CKD, đối với một lượng cốt liệu và vật liệu kết dớnh nhất định, nếu duy trỡ độ đầm lốn của hỗn hợp BTĐL, thỡ khi tỷ lệ N/CKD của hỗn hợp càng lớn, cường độ BTĐL sau khi cứng hoỏ cú quy luật càng giảm. Vỡ vậy, tỷ lệ N/CKD được dựng làm chỉ tiờu thiết kế quan trọng.
Phương phỏp nguyờn lý phối chế bờ tụng được xem sự lấp đầy, lờn chặt lẫn nhau giữa cỏc loại vật liệu trong bờ tụng là cơ sở để tớnh toỏn.
Trong hỗn hợp BTĐL phải cú đủ nhiều lượng vữa vật liệu kết đớnh để bao bọc và nhột đầy lỗ rỗng cỏc hạt cốt liệu nhỏ, và lượng vữa cỏt đủ nhiều để bao bọc và nhột đầy lỗ rỗng cú hạt cốt liệu thụ, hỡnh thành lờn loại bờ tụng siờu khụ cứng và đồng nhất.
c. Liờn hệ giữa hai nguyờn lý
Quan hệ giữa hai nguyờn lý cú thể dựng tỷ lệ N/CKD của bờ tụng và cường độ nộn của bờ tụng cú quan hệ đường cong, xem xột trong hỗn hợp BTĐL cũn cú một lượng khụng khớ nhất định, nờn mối quan hệ giữa cường độ nộn và tỷ lệ N/CKD thực tế của BTĐL khi đầm chặt hoàn toàn với lý thuyết thỡ vẫn tồn tại một lượng khụng khớ nhất định. Dự sao thỡ BTĐL cú thể dựng hai loại nguyờn lý trờn để tiến hành thiết kế cấp phối, nhưng thụng thường thỡ nờn dựa vào nguyờn lý của bờ tụng để tiến hành thiết kế sơ bộ. Do cường độ bờ tụng ngoài sự liờn quan đến đầm lốn, mà cũn liờn quan đến sự dớnh kết. Khi mức độ đầm lộn và mức độ dớnh kết càng cao, thỡ cường độ nộn của bờ tụng thỡ càng lớn, núi một cỏch khỏc cường độ của bờ tụng phương phỏp đất chủ yếu là do mức độ đầm chặt. Hỗn hợp bờ tụng theo nguyờn lý đất mà núi, bề mặt bờ tụng sau khi đầm lốn chấn động nhẹ, vẫn xuất hiện chưa đầy đủ lượng vữa trờn bề mặt, trong bờ tụng vẫn khụng đủ lượng vữa để lấp đầy lỗ rỗng cốt liệu, do vậy hỗn hợp bờ tụng khụng thể cú khả năng kết dinh hoàn toàn. Bảo đảm bề mặt bờ tụng sau khi đầm lốn nhẹ đó xuất hiện đủ lượng vữa khụng
chỉ cú khả năng nõng cao được năng lực kết dớnh giữa bề mặt cỏc lớp, đồng thời cũng núi lờn rằng hỗn hợp bờ tụng này cú khả năng chống sự phõn tầng của cốt liệu rất tốt.
IV. Diễn biến nhiệt trong bờ tụng đầm lăn và nguyờn lý khống chế nhiệt.
1. Tớnh năng của bờ tụng đầm lăn, đặc điểm ứng suất nhiệt và đặc điểm thi cụng.
Bờ tụng đầm lăn cú cỏc đặc điểm: • Bờ tụng đầm lăn lượng tỏa nhiệt thấp.
• Bờ tụng đầm lăn quỏ trỡnh tăng nhiệt chậm ở thời kỳ đầu thủy húa nhiệt thấp.
• Hạ nhiệt chậm, nhiệt độ cao thời gian dài.
• Bờ tụng đầm lăn thời kỳ đầu cường độ thấp, thời kỳ sau cường độ cao.
• Thụng thường khối đổ bờ tụng càng lớn, sự rằng buộc đối với nền múng ảnh hưởng lớn.
• Khi tốc độ bờ tụng lờn nhanh, thời gian nghỉ ngắn, khụng cú lợi cho tỏa nhiệt ở mặt lớp.
• Khi sử dụng đầm chấn động để đầm, chon ống làm lạnh rất khụng thuận tiện, núi chung khụng thụng nước để hạ nhiệt độ chỳng ta cú thể làm lạnh bờ tụng trước khi ra đổ ngoài khối và khống chế nhiệt độ bờ tụng bằng phương phỏp phun sương ngoài khối.
Hỡnh 2.6 Mỏy làm nước đỏ bào Iceman Corporation được vận hành bằng cỏch phun tia nước vào một ống thộp đó được làm lạnh dưới 0P
0
P
C, nước đúng băng ngay lập tức và được bào ra thành nước đỏ bào.
Hỡnh 2.7 Nước đỏ bào được trữ trong một nhà tuyết sẵn sàng cho việc trộn bờtụng lạnh.
2. Thiết kế khống chế nhiệt trong bờ tụng đầm lăn 2.1 Chủng loại khe nứt trong bờ tụng
Loại khe nứt xuyờn vào nền múng. Phỏt sinh ở nền thõn đập, xuyờn qua toàn đoạn đập bởi khe nứt dọc và khe nứt ngang, cú khả năng ảnh hưởng đến an toàn và ổn định của đập.
Khe nứt ở tầng sõu, núi chung do khe nứt bề mặt phỏt triển hỡnh thành nú ảnh hưởng đến khả năng chống thấm và tớnh bền vững trong than đập.
Khe nứt bề mặt. Đối với đập tổn hại tương đối ớt, nhưng lại phỏt sinh ở mặt thượng lưu than đập nờn cú khả năng phỏt triển thành khe nứt tầng sõu, ở bộ phận múng cú khả năng phỏt triển thành khe nứt xuyờn qua.
Mục đớch thiết kế khống chế nhiệt độ tức là đề phũng khe nứt nhiệt.
2.2 Nguyờn lý sản sinh khe nứt nhiệt trong bờ tụng
Nhiệt độ chờnh lệch nền múng ∆T= TRP + RTRR R– TRF.
Biểu đồ 2.1 Thị quỏ trỡnh biến húa nhiệt độ sau khi đổ bờ tụng
Khe nứt bề mặt.
Biểu đồ 2.2 Biểu thị chờnh lệch nhiệt độ trong và ngoài thi cụng thõn đập.