3. NHỮNG VẤN ĐỀ TỒN TẠI HIỆN NAY CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN
5.3.2. Tốc độ di chuyển của máy đầm:
5.3.3. Trọng lượng tĩnh của đầm rung: 5.3.4. Năng lượng đầm chặt
Nguyên nhân kể trên tổng hợp lại phản ánh trên năng lượng đầm chặt. "Cúc-bản-hỷ- nhất" - Nhật Bản đã đưa ra công thức như sau về năng lượng đầm chặt: E = 2.A.(Fs + 2 F ). L . V n . N (5-1) Trong đó: - A: Biên độ, cm
- Fs: Trọng lượng của bộ phận bánh xe rung, N - F: Lực khởi chấn (bắt đầu rung), N
- N: Số lần đầm lăn - n: Tần số rung, r/min
- V: tốc độ di chuyển của đầm rung, cm/min - L: Chiều dài tiếp đất của bánh xe rung, cm
- E: năng lượng của mỗi cm2 bề mặt hỗn hợp bê tông khi đang đầm rung, N.cm/cm2
Đại học Thuỷ lợi điện lực Vũ hán đưa ra công thức năng lượng đầm chặt như sau: E = (2.σs + σ). h . V A . N . n (5-2)
Trong đó:
- σs: áp lực tĩnh trên đơn vị dài, N/m
- σ: áp lực tiếp xúc động trên đơn vị dài, N/m - n: Tần số rung, Hz
- A: Biên độ, m
- h: Chiều dày của tầng đầm, m
- V: Tốc độ di chuyển của máy đầm , m/s - N: Số lần đầm chặt
- E: năng lượng trên mỗi m3 của hỗn hợp bê tông khi đầm, N.m/ m3
Công thức (5-2) phản ánh tác dụng cuả chiều dày lớp đầm chặt đối với sự thay đổi năng lượng đầm chặt một đơn vị thể tích bê tông, như vậy càng phù hợp hơn.
Thí nghiệm chứng minh, độ đầm chặt có xu thế tỉ lệ thuận với năng lượng đầm chặt theo đường thẳng. Cục công trình thuỷ điện Mận Giang phát hiện tại công trình bê tông đầm lăn thi công tại Sa kê Khẩu, khi bê tông dùng lượng nước là 80 kg/m3, đường kính to nhất của cốt liệu tự nhiên là 80 mm, chiều dày tầng đầm 30 cm, thì năng lượng đầm chặt là 29,4 N.m/cm2 hoặc 97,0 kN.m/m3 là đầm rất chặt.
5.3.5. Lượng nước sử dụng cho một đơn vị thể tích bê tông:
Hình 5-5. Đường cong quan hệ giữa lượng nước sử dụng của một đơn vị thể tích với dung trọng trung bình của tầng đầm chặt
5.4. PHƯƠNG THỨC LÊN CAO THÂN ĐẬP
Ở những đập bê tông đầm lăn đã xây dựng, đều không dùng khe dọc. Vậy có khe ngang không? Khe ngang như thế nào ở các công trình có sự khác biệt rất xa. Tại các đập bê tông đầm lăn của Nhật Bản, cũng như đập bê tông thường đều có khe
ngang, cứ cách 15~20 cm lại có một khe. Còn ở Mỹ và đa số các nước khác thì hoặc không có khe ngang hoặc là tăng khoảng cách các khe ngang.
Mặc dù có hay không có khe ngang, thì việc lên cao thân đê cùng một lúc dọc theo đập từ bên bờ sông bên này sang bờ sông bên kia là một hình thức cơ bản của thi công đập bê tông đầm lăn. Việc tổ chức thi công mỗi lớp mặt ngang còn tuỳ thuộc vào diện tích lớn nhỏ của mặt tầng và tình hình bố trí lượng thiết bị thi công. Nếu diện tích mặt tầng lớn và năng lực thi công tương đối nhỏ, thì phải chia thành các khe ngang theo đập để tiến hành thi công theo thứ tự. Ví dụ ở đập Ngọc Xuyên, đổ một mặt tầng thường chia làm 2~3 tiểu khu, xung quanh các tiểu khu được đặt các tấm vách khuôn cao 1m tạm thời. Khi thi công ở mỗi khu, đổ bê tông thành vệt dài rộng 10m, đổ dần từ phía hạ nguồn, như hình 5-6.
Hình 5-6:: Đổ bê tông đập Ngọc Xuyên
1- Thứ tự đổ 2- Dải rộng 10m 3- Ván khuôn A1- Bê tông mặt thượng lưu B1- Bê tông đầm lăn bên trong
A2- Bê tông mặt hạ lưu B2- Bê tông bên trong
Trên cùng một mặt phẳng ngang, khi đổ bê tông sẽ gặp phải nhiều loại, nhưng trước tiên là đổ bê tông thường rồi đến bê tông đầm lăn, cũng có thể đổ bê tông đầm lăn trước rồi mới đổ bê tông thường tuỳ theo điều kiện sẵn có tại công trình.
Hình 5-7. Phương pháp I đổ bê tông đập Đồng Giai Tử 1. Vữa cát 2. Đổ tầng 1 bê tông đầm lăn 3. Bê tông thường 4. Đổ tầng 2 bên tông đầm lăn
Hình 5-8. Phương pháp II đổ bê tông đập Đồng Giai Tử. 1. Vữa cát 2. Bê tông thường 3. Bê tông đầm lăn 4. Bê tông đầm lăn đã đầm chắc 5. Đầm dùi nối tiếp giáp
Tóm lại là bất kể đổ theo cách nào đều yêu cầu phải đảm bảo chất lượng chỗ mặt tiếp giáp của 2 loại bê tông, tuyệt không được để chỗ tiếp xúc của loại bê tông biến thành dải mỏng yếu do con người. Có một công trình ở Trung Quốc do thi công bất cẩn mà tạo thành vết nứt ở chỗ mặt tiếp xúc giữa bê tông thường và bê tông đầm lăn.
Mặt tầng bê tông đầm lăn đã cho phép đổ tiếp bê tông hay chưa thông thường có thể phán đoán theo các mặt sau:
5.4.1. Phán đoán theo độ chín của bê tông:
Khi thi công đập Willow Creek, lấy tiêu chuẩn phán đoán độ chín của bê tông tầng dưới [nhiệt độ không khí (độ) nhân với thời gian phơi (giờ)] 16000F.h, nếu chưa vượt quá trị số này thì phải xử lý mặt tầng xong mới được tiếp tục đổ lên tầng. Thực tế chứng minh tiêu chuẩn này quá ư là rộng rãi, hoàn toàn không có thể đảm bảo chất lượng kết hợp mặt tầng, cho nên sau này giảm tiêu chuẩn độ chín xuống còn 3500F.h. Cục công trình đập California căn cứ vào kinh nghiệm thực tế đã đề xuất với xi măng phổ thông lấy theo (70~100)0C.h, nếu dùng xi măng xỉ quặng lấy (80~120)0C.h làm tiêu chuẩn. Trong thi công đê bao Nham Than, bộ môn thiết kế đưa ra tiêu chuẩn là 2000C.h. Hiện nay, hiểu biết về độ chín của bê tông có nhiều bất đồng, tiêu chuẩn đưa ra cùng khác xa nhau, cho nên lấy độ chín để đánh giá khó mà mở rộng được.
5.4.2. Phán đoán theo thời gian ninh kết ban đầu của bê tông:
Từ lúc đổ nước trộn bê tông tầng dưới đến khi đầm xong bê tông tầng trên, thời gian này gọi là thời gian giãn cách tầng, nó phải được khống chế trong thời gian ninh kết ban đầu của bê tông. Trung tâm vấn đề của phương pháp phán đoán này là làm sao xác định chính xác thời gian ninh kết ban đầu của bê tông đầm lăn. Chỉ hoàn toàn dùng phép phương pháp xác định thời gian ninh kết ban đầu của bê tông thường - phương pháp trở lực xuyên thì không phù hợp với bê tông đầm lăn; thời gian ninh kết ban đầu xác định theo thí nghiệm trong nhà lại không phù hợp với sự thay đổi của điều kiện hiện trường, đây là những vấn đề cần được giải quyết thoả đáng. Phòng nghiên cứu vật liệu xây dựng của Đại học Thuỷ lợi điện lực Vũ Hán đã nghiên cứu chế tạo ra một thiết bị ninh kết ban đầu của bê tông đầm lăn, và cũng đã sơ bộ giải quyết được kết hợp giữa thí nghiệm trong nhà và thí nghiệm hiện trường, giải quyết vấn đề dựa
Phương pháp này đã được ứng dụng trong công trình xây đập Nham Than, Đại Quảng và Phổ Định đã thu được thành công sơ bộ và hiện đang tiếp tục cải tiến.
5.4.3. Phán đoán theo thời gian sau khi hỗn hợp ra khỏi máy trộn:
Trực tiếp qui định thời gian hỗn hợp ra khỏi máy trộn, trong thời gian không vượt quá qui định này đều có thể đổ liên tục lên cao. Có một số công trình của Mỹ áp dụng 8~12 h. Thi công đập tràn Nham Than dùng 6~8h. Lấy chỉ tiêu này để phán đoán thì dễ thực hiện trong thi công, nhưng đề xuất thời gian này thì lấy gì làm căn cứ còn chưa rõ. Thời gian qui định này lớn hay bé đã phản ảnh các điều kiện biến đổi ra sao khi thi công hiện trường cũng chưa rõ ràng.
Tóm lại, với tiêu đề là bảo đảm chất lượng kết hợp mặt tầng có tính dẻo để liên tục lên tầng là phương pháp nâng tầng thân đập có tốc độ nhanh lại vừa đảm bảo chất lượng. Chẳng qua là qui mô thân đập bê tông đầm lăn tăng lên thì độ phức tạp thi công kiểu này cũng tăng lên. Bởi vì diện tích mặt khoảnh đổ từ bờ bên này sang bờ bên kia rất lớn; với một khối lượng bê tông đầm lăn khả quan, không thể đổ và đầm chặt được tầng thứ hai trong tình trạng tầng thứ nhất vẫn đang ở trạng thái dẻo. Trong trường hợp như vậy thì đem chia mặt phẳng thành nhiều phân khu, ở mỗi tiểu khu lấy năng lực đổ làm hạn mức, cố gắng đổ liên tục lên cao với tầng mỏng. Đổ lên cao đến mức độ nhất định rồi thì sẽ có một thời gian khá dài nghỉ ngơi, bởi vì phải chờ các tiểu khu khác đều lên cao rồi thì tiểu khu này mới tiếp tục đổ lên cao. Đây sẽ là một phương pháp lên cao thân đập giữa RCD và RCC, sau này trong thi công đập bê tông đầm lăn loại lớn có thể chỉ xuất một loại. Phương pháp này đề ra cho người tổ chức thi công hiện trường nhiệm vụ càng cao.
Chương 6. CÔNG TÁC MẶT ĐẬP VÀ THI CÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU ĐẶC BIỆT
San và đầm chặt đã được giới thiệu ở chương V. Ngoài 2 mục đó ra còn các công tác mặt đập khác như bảo dưỡng, xử lý mặt khe, tạo khe, lắp dựng ván khuôn và chôn thiết bị v.v...
Thông thường việc bảo dưỡng chủ yếu là: trong quá trình thi công phải duy trì độ ẩm mặt khoảnh đổ của bê tông đầm lăn; kỳ hạn giãn cách thi công tiến hành bảo dưỡng ướt, thi công mặt tầng ngang, công tác bảo dưỡng duy trì cho đến lúc bắt đầu đổ bê tông tầng trên; với mặt lộ thiên vĩnh cửu, bảo dưỡng 28 ngày trở lên.
Nội dung giới thiệu ở chương này là: xử lý mặt khe, tạo khe, chôn thiết bị và thi công trong điều kiện đặc biệt.
6.1. XỬ LÝ MẶT KHE
Khi không thể đảm bảo kết hợp thi công ở mặt tầng khi bê tông còn tính dẻo, phải tiến hành xử lý mặt khe như là khe thi công.
Trên mặt khe thi công ngang của bê tông đầm lăn, thường thì lớp váng của xi măng rất ít, nhưng ở chỗ vữa cát trôi ra và ở chỗ giao tiếp của bê tông thường thì váng xi măng có khi lại rất nhiều. Việc đi lại của thiết bị thi công cũng làm một phần cốt liệu bị tơi xốp. Vì vậy mặt khe thi công của bê tông đầm lăn cần thiết phải tiến hành xử lý.
Nội dung xử lý mặt khe thường là: tạo nhám mặt tầng, khử lớp tơi xốp và đổ vật liệu nối tiếp khe.
6.1.1. Tạo nhám mặt tầng:
Có 2 cách tạo nhám mặt tầng là xói sờm và chải nhám. Xói sờm lại chia thành 2 loại: nước áp lực xói nhám và nước cao áp xói nhám. Nước áp lực xói nhám là dùng nước áp suất 0,1~0,15 MPa để xói. Phương pháp này có hiệu suất cao, dễ sử dụng, vấn đề là khó nắm vững thời gian xói. Trong thi công, để tránh xói quá chậm mà không xói được thường là xói quá sớm, như vậy tạo thành tổn thất lớn của bê tông và làm cho cục đá bị lay động. Sử dụng nước có áp suất cao 50 MPa để xói nhám thì kể cả bê tông có niên hạn dài cũng vẫn xói được, chất lượng dễ đảm bảo; trong khi dùng cần chú ý an toàn.
Dùng máy chải để chải nhám dùng phổ biến trong thi công bê tông đầm lăn. Trung Quốc có máy chải SM 400/800 chuyên dùng để chải nhám bê tông đầm lăn, có các tính năng như bảng 6-1.
Bảng 6-1. Tính năng kỹ thuật chủ yếu của máy chải SM 400/800 Các mục Chỉ tiêu tính năng Ghi chú
Trọng lượng cả máy T 5 Máy này dùng để chải nhám mặt bãi có diện tích > 200m2
Công suất động cơ kW 36,8 Tốc độ vận hành km/h 2~6,6
Bò dốc lớn nhất độ 13
Bán kính quay nhỏ nhất m 2,5 Keo hở nhỏ nhất cách đất mm 120
Các mục Chỉ tiêu tính năng Ghi chú Tốc độ lớn nhất m/min 20
Hiệu suất ở mặt bãi >100m2 m2/h 500 Tỉ lệ chải đạt % >9 0
Kích thước ngoài m 3,63 x 1,40 x 2,23
Máy này có cơ cấu thuỷ lực điều khiển bàn chải chủ và bàn chải cạnh. Bàn chải chủ rộng 800mm nằm ngang, chủ yếu dùng để chải các bề mặt lớn. bàn chải cạnh là kiểu đứng có thể thu gấp vào, chủ yếu là dùng để chải các góc cạnh, chỗ lõm hoặc tác nghiệp bổ xung trên diện tích lớn. Ở phía bàn chải chủ có lắp phễu gom chất vụn để thu chất vụn, đổ chất vụn.
Trên công trình Đồng Giai Tử đã sử dụng máy này. Với mặt tầng bê tông có cường độ 3~4,2MPa, chải 2~3 lần, tỉ lệ đạt là 81% ~ 100%. Đem so với xói bằng áp lực nước thì tỉ lệ hao bê tông giảm thiểu 60%. Với diện tích mặt bãi lớn hơn 100 m2
hiệu suất công tác đạt 400m2/máy trong 1 giờ.
Sau khi chải phải làm sạch ngay chất vụn. Sau khi làm sạch bề mặt chải nhám thì phải luôn giữ cho sạch và ẩm.
6.1.2. Đổ vật liệu đệm nối tiếp khe:
Vật liệu nối khe có các loại sau:
(1) Vữa cát: Trung Quốc và Nhật Bản hay dùng vữa cát để nối khe. Mác của vữa cát phải cao hơn mác bê tông 1 cấp, chiều dày lớp vữa cát là 1~1,5 cm.
(2) Bê tông đệm tầng: đây là một loại bê tông thường, có cấp phối tốt, đường kính của cốt liệu lớn nhất không lớn hơn 40mm. Chiều dày tầng đệm bằng đường kính lớn nhất của cốt liệu. Nếu đệm tầng dày quá khi đầm sẽ có hiện tượng ''đất cao su''. Các công trình của Mỹ thường dùng loại vật liệu này.
(3) Vữa xi măng: Tại đập Phổ Định dùng máy phun vữa phun lên mặt bê tông 1 lớp vữa xi măng mỏng.
(4) Xi măng khô: Rắc xi măng khô, từ kinh nghiệm thi công đất cát trộn xi măng rút ra, trong thực tế thi công ứng dụng không nhiều.
Bất kể là dùng loại vật liệu đệm nối khe nào, sau khi rải xong phải ngay lập tức đổ lớp bê tông đầm lăn. Uỷ ban AC1207 yêu cầu trong vòng 13 phút. Nếu sau khi rải xong mà không đổ tiếp thì vữa cát hoặc bê tông đệm tầng sẽ biến khô trắng, tạo ra một tầng kẹp mỏng giữa các lớp bê tông đầm lăn, không những không đạt được hiệu quả xử lý mặt khe, ngược lại đổ lớp nối tiếp khe lại càng khó hơn. Vì vậy phải nhanh chóng đổ tầng phủ, do vậy cần phối hợp với các phương tiện đổ vữa (bê tông lót tầng) loại nhỏ và linh hoạt, một lần đổ được diện tích không lớn lắm, tránh tình trạng đổ một lần diện tích quá lớn phát sinh tình trạng để quá lâu mới phủ.
6.2. TẠO KHE
Đập bê tông đầm lăn không có khe dọc, nếu cũng lại không có cả khe ngang thì sẽ không có vấn đề tạo khe. Nhưng ở rất nhiều đập bê tông đầm lăn đã có đặt khe ngang, làm thế nào để tạo khe ngang lại là việc liên quan đến tốc độ thi công, chất lượng tạo khe và hiệu quả kinh tế tổng thể. Hiện tại có mấy loại phương pháp tạo khe sau đây:
6.2.1. Dùng máy cắt bê tông để tạo khe:
Sau khi san xong, trước hoặc sau khi đầm lăn, dùng máy cắt bê tông để tạo thành một khe rãnh. Lưỡi cắt vừa có lực cắt vừa có lực rung làm cho bê tông ''hoá lỏng'' mà tách ra. Trước khi cắt lồng lắp lên lưỡi dao tôn dày 0,2~0,5 mm, cùng chuyển động với lưỡi dao và được găm vào bê tông, khi lưỡi dao thoát ra khỏi bê tông thì tôn này giữ lại trong bê tông trở thành vật lấp khe.
Máy cắt khe HZQ-GS do Trung Quốc chế tạo có các tính năng như bảng 6-2. Bảng 6-2. Tính năng kỹ thuật chủ yếu của máy cắt rung HZQ-GS
Các mục Chỉ tiêu tính năng Ghi chú