Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng chống thiên tai: Phần 2

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:91

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nối tiếp nội dung phần 1, phần 2 cuốn "Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng chống thiên tai" nhằm tạo cơ hội cho các nhà quản lý, các nhà nghiên cứu, cơ quan, tổ chức khoa học, các đơn vị có liên quan có thể trao đổi, tìm hiểu về các nghiên cứu, ứng dụng khoa học công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực Phòng, chống thiên tai, Ban chỉ đạo Trung ương về Phòng, chống thiên tai. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng chống thiên tai: Phần 2

Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng, chống thiên tai ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG TỰ LÈN TRONG XÂY DỰNG VÀ SỬA CHỮA, NÂNG CẤP CÔNG TRÌNH THỦY LỢI Hoàng Phó Uyên Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam Nguyễn Thanh Tuấn Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam Tóm tắt: Bê tông tự lèn là loại bê tông mới, nó không cần phải dầm trong quá trình thi công, với trọng lương bản thân nó tự điền đầy khuôn kể cả khi cốt thép dày đặc và kết cấu có hình dạng phức tạp, nhưng sau khi đông cứng bê tông tự lèn vẫn đảm bảo có các tính chất cơ lý như bê tông truyền thống. Bài viết giới thiệu vài nét về thiết kế, thi công bê tông tự lèn và kết quả áp dụng loại bê tông này vào thi công, sửa chữa nâng cấp công trình thủy lợi của Phòng nghiên cứu Vật liệu – Viện Thủy công. Từ khóa: Bê tông tự lèn, thiết kế, thi công, sửa chữa, nâng cấp. Summary: Self-compacting concrete is an inovative concrete that does not require vibration for placing and compaction, even in the presence of congested reinforcement. The hardned concrete is dense homogeneous and has the same engineering properties and duarability as traditional vibrated concrete.This article introduce few strokes about mix design, costruction and same results of application of selt-compacting concrete in construction and repairing and upgrade of hydraulic works of Hydraulic Construction Institute. Keywords: Self-compacting concrete, mix design, construction, repairing, upgrade. ĐẶT VẤN ĐỀ: Đặc biệt trong xây dựng các công trình thủy Bê tông tự lèn là bê tông mà ở trạng thái lợi, bê tông tự lèn đã được áp dụng để thi công hỗn hợp có thể tự chảy và tự lèn chặt do khối các đập xà lan di động (cống ngăn mặn giữ lượng bản thân, có khả năng điền đầy khuôn ngọt) kết cấu tràn kiểu piano đều là các kết cấu kể cả khi có cốt thép dày đặc... nhưng vẫn duy mỏng, cốt thép dày đặc. Ngoài ra bê tông tự trì được độ đồng nhất [1]. Đây là loại bê tông lèn cũng đã được Viện Thủy công thuộc Viện có chất lượng tốt, vì vậy cùng với sự phát triển Khoa học Thủy lợi Việt Nam nghiên cứu và sử nhanh của kỹ thuật xây dựng, bê tông tự lèn dụng thành công cho công tác sửa chữa và cũng được các nước mà đi đầu là các nước nâng cấp các công trình cống dưới đê, đập, sửa phát triển áp dụng thi công cho các công trình chữa các hư hỏng của bê tông kè đê biển do quan trọng đòi hỏi chất lượng cao. Tại Việt bão lũ gây ra. Nam, bê tông tự lèn tuy còn là mới nhưng với Bài viết “Ứng dụng công nghệ bê tông tự những tính năng cao cũng đã được nghiên cứu lèn trong xây dựng và sửa chữa nâng cấp áp dụng để thi công những kết cấu công trình công trình thủy lợi” giới thiệu tóm tắt về lĩnh đòi hỏi chất lượng tốt và có cấu trúc phức tạp. vực công nghệ bê tông tự lèn bao gồm các yêu 70
Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng, chống thiên tai cầu về vật liệu, thiết kế cấp phối, sản xuất, vận Bê tông tự lèn cũng được cấu thành từ các chuyển hỗn hợp bê tông tự lèn. Ngoài ra bài vật liệu cơ bản (chất kết dính, cốt liệu, nước, viết cũng đưa ra một số kết quả trong công tác phụ gia) như bê tông truyền thống nhưng đòi nâng cấp sửa chữa các công trình thủy lợi bằng hỏi có chất lượng cao hơn. Điều khác biệt so bê tông tự lèn trong thời gian qua. với bê tông truyền thống là trong khi thi công 1. ĐẶC ĐIỂM VÀ VẬT LIỆU CHẾ không cần đầm nén, chính vì vậy hỗn hợp bê TẠO BÊ TÔNG TỰ LÈN tông tự lèn có những tính năng riêng. Tính năng quan trọng nhất là khả năng ổn định độ 1.1. Đặc điểm của bê tông tự lèn đồng đều của hỗn hợp bê tông trong quá trình Bê tông tự lèn có đặc điểm là loại bê tông tự chảy, mà không gây ra hiện tượng phân có độ linh động cao, có khả năng tự điền đầy tầng, tách nước, mật độ cốt liệu lớn được phân khuôn, khả năng chảy qua khe cốt thép và khả bố đều khắp trong toàn bộ khuôn đổ. Để có năng chống phân tầng tách nước tốt. Bê tông được khả năng này cần phải phối hợp sử dụng tự lèn có thể có nhiều loại khác nhau, việc các loại vật liệu tối ưu trong cấp phối của hỗn phân loại chúng trên thế giới cũng chưa có tiêu hợp bê tông tự lèn. Các tỷ lệ thành phần vật chuẩn nào quy định. Nhưng dựa vào đặc tính liệu trong hỗn hợp có ảnh hưởng đến tính chất của vật liệu sử dụng để chế tạo có thể chia bê của bê tông tự lèn [4]. tông tự lèn thành 3 loại [4,5]. 1.2. Vật liệu chế tạo 1) Bê tông tự lèn dựa trên hiệu ứng của bột 1.2.1 Lượng nước trộn mịn: Đây là loại bê tông tự lèn chỉ sử dụng phụ Bê tông tự lèn thường có chất lượng bột gia siêu dẻo hoặc cuốn khí và giảm nước mức mịn (bao gồm xi măng, phụ gia khoáng mịn độ cao, mà không phải dùng đến phụ gia điều hoạt tính, bột khoáng trơ, cốt liệu mịn dưới chỉnh độ linh động. Độ linh động và tính năng sàng 0,14) nhiều hơn bê tông truyền thống. không phân tầng của hỗn hợp bê tông tự lèn Cốt liệu lớn trong bê tông tự lèn có đường đạt được bằng cách điều chỉnh phù hợp tỷ lệ kính lớn nhất Dmax ≤ 20 mm, lượng cốt liệu N/B [ nước / bột (xi măng và phụ gia khoáng lớn cũng ít hơn bê tông truyền thống. các hạt mịn)]. Loại bê tông này có hàm lượng bột mịn cốt liệu lớn không trực tiếp tác động lên nhau, cao hơn so với bê tông truyền thống; mà thông qua lớp bột mịn. Vì vậy bê tông tự 2) Bê tông tự lèn sử dụng phụ gia điều lèn mới có thể tự chuyển động dàn đều và chỉnh độ linh động: là loại bê tông tự lèn ngoài không bị phân tầng. Đối với hỗn hợp bê tông việc sử dụng phụ gia siêu dẻo giảm nước cao tươi, khi hàm lượng nước trong bê tông tăng, thế hệ mới (polycarboxylate), còn cần phải sử giá trị ứng suất chảy dẻo giảm, lượng nước dụng phụ gia điều chỉnh độ nhớt (VMA – tăng đến một giá trị nào đó, độ nhớt dẻo của Viscosity Modifying Admixture) để hỗn hợp hỗn hợp cũng giảm và xuất hiện hiện tượng bê tông tự lèn tránh khỏi sự phân tầng, tách phân tầng. Do lượng nước trong bê tông tự lèn nước. Việc sử dụng phụ gia điều chỉnh độ nhớt thấp hơn so với bê tông truyền thống, lý do thứ đã làm giảm được hàm lượng bột mịn trong nhất là để đạt được cường độ yêu cầu; lý do loại bê tông tự lèn này so với loại bê tông tự thứ hai là nếu lượng nước nhiều sẽ gây ra hiện lèn dựa trên hiệu ứng của bột mịn; tượng phân tầng tách nước làm giảm khả năng 3) Bê tông tự lèn sử dụng hỗn hợp cả bột tự lèn và khả năng chảy qua khe các thanh mịn và phụ gia điều chỉnh độ nhớt. thép của hỗn hợp bê tông. Thường thì tỷ lệ 71
Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng, chống thiên tai N/CKD trong bê tông tự lèn chỉ biến động Ở nước ta bột khoáng nghiền mịn có kich trong khoảng từ 0,3 đến 0,4 tùy theo mác của thước hạt bằng hoặc nhỏ hơn hạt xi măng bê tông tự lèn và yêu cầu của thiết kế. dùng để chế tạo bê tông tự lèn bao gồm 2 1.2.2 Phụ gia siêu dẻo loại: bột khoáng trơ và bột khoáng hoạt tính Hỗn hợp bê tông tự lèn phải có độ linh nghiền mịn. động cao (khả năng tự chảy) nhưng lại không * Bột khoáng trơ nghiền mịn: Bột đá vôi được phân tầng và phải có tính tự lèn tốt. Đây nghiền mịn; là hai đặc tính trái ngược nhau. Thông thường, * Bột khoáng hoạt tính nghiền mịn: Tro bay nếu chỉ sử dụng lượng nước trộn cao, độ linh nhiệt điện, Xỉ lò cao nghiền mịn, Silica fume. động của hỗn hợp bê tông tươi cũng được tăng 1.2.4 Cốt liệu lên. Tuy nhiên, trong trường hợp này các thành Trong bê tông tự lèn, lượng hạt mịn được phần vật liệu trong hỗn hợp không có sự dính dùng nhiều hơn, như vậy cùng trong một đơn kết với nhau, mà sẽ sinh ra hiện tượng tách vị thể tích bê tông không đổi thì hàm lượng cốt nước, phân tầng. Hay nói cách khác, hỗn hợp liệu lớn phải giảm đi. Khi hàm lượng cốt liệu bê tông bị chảy loãng ra, nước trôi đi kéo theo lớn giảm, hàm lượng bột mịn tăng sẽ làm các các hạt xi măng mịn làm cho sản phẩm bê tông hạt cốt liệu lớn cách xa nhau hơn, giảm sự ma sau khi đóng rắn bị xốp và cường độ yếu. sát giữa các hạt cốt liệu lớn với các vật cản Chính vì vậy trong khi nghiên cứu các nhà như cốp pha, cốt thép trong thi công bê tông tự khoa học vật liệu đã tìm ra giải pháp sử dụng lèn và bê tông tự lèn có khả năng tự chảy và tự loại phụ gia siêu dẻo thế hệ mới và chứng lèn cao. Ngược lại nếu hàm lượng cốt liệu lớn minh bằng cả lý thuyết và thực nghiệm rằng: trong bê tông tự lèn cao làm cho ma sát giữa ”có loại phụ gia siêu dẻo thích hợp dùng để các hạt cốt liệu và cốp pha cốt thép lớn làm chế tạo hỗn hợp bê tông đồng thời có cả hai cho bê tông tự lèn không phát huy được tính tự tính chất đó là khả năng chẩy cao và không bị chảy và tự lèn của hỗn hợp bê tông. Cốt liệu phân tầng [4]. lớn của bê tông tự lèn thường được chọn 1.2.3 Bột khoáng nghiền mịn Dmax không lớn hơn 20 mm. Ngoài việc sử dụng phụ gia siêu dẻo, phụ 1.2.5 Xi măng gia siêu dẻo cuốn khí, trong công nghệ bê Đối với bê tông tự lèn, do đặc tính đặc thù tông tự lèn việc sử dụng bột khoáng nghiền phải cần lượng chất kết dính cao hơn bê tông mịn cũng làm tăng thêm độ nhớt dẻo của hỗn truyền thống, chính vì vậy để tránh các hiện hợp bê tông. Hàm lượng xi măng cũng tượng nứt nẻ gây ra từ nguyên nhân thủy hóa chính là lượng hạt mịn, tuy nhiên không thể xi măng người ta chọn sử dụng xi măng ít tỏa tăng xi măng quá cao gây ảnh hưởng đến nhiệt. Ngoài ra hiện nay trên các công trình tính chất của bê tông tự lèn. Việc sử dụng xây dựng thủy lợi, các nhà thầu thường sử bột khoáng nghiền mịn trong bê tông tự lèn dụng loại xi măng hỗn hợp PCB đã có pha phụ là cần thiết để hỗn hợp bê tông có độ chảy gia khoáng hoạt tính cũng đã làm giảm nhiệt cao, giảm lượng dùng xi măng, tăng tính đặc thủy hóa của xi măng, giảm khả năng gây nứt chắc và giảm thiểu khả năng nứt do nhiệt do nhiệt thủy hóa. thủy hóa xi măng gây ra. .. đó là một trong 1.3. Thiết kế cấp phối bê tông tự lèn những yêu cầu trong công nghệ chế tạo bê a) Nguyên tắc chung: tông tự lèn. Hỗn hợp bê tông chỉ được gọi là hỗn hợp bê 72
Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng, chống thiên tai tông tự lèn khi đáp ứng đầy đủ 03 đặc trưng kỹ - Thể tích hồ chất kết dính lớn hơn; thuật như sau: - Tỷ lệ Nước/Bột theo khối lượng nhỏ hơn; - Khả năng tự điền đầy; - Lượng sử dụng phụ gia siêu dẻo lớn hơn; - Có thể sử dụng phụ gia biến tính độ nhớt - Khả năng chảy qua khe cốt thép; VMA (Viscosity Modifying Admixture) khi - Khả năng chống phân tầng. cần thiết. b) Các nguyên tắc cơ bản: Các bước cơ bản và trình tự thiết kế cấp Để đạt được các đặc tính cần có của bê tông phối bê tông tự lèn tuân theo TCVN 12631 : tự lèn, việc thiết kế thành phần cấp phối cần 2020 [2]. được tuân thủ: c) Quy trình thiết kế cấp phối: - Độ chảy và độ nhớt của hồ được điều chỉnh và cân đối bằng cách lựa chọn và xác Các bước thiết kế bê tông tự lèn được mô định hàm lượng xi măng và bột mịn, giới hạn phỏng trong sơ đồ hình 1: tỷ lệ Nước/Bột mịn và sau đó thêm phụ gia siêu dẻo, phụ gia biến tính độ nhớt nếu thấy cần thiết; - Để khống chế mức tăng nhiệt và những vết nứt co ngót về nhiệt cũng như để đảm bảo cường độ bê tông, hàm lượng bột mịn có thể chứa một lượng đáng kể phụ gia khoáng trơ và phụ gia khoáng hoạt tính để giữ cho hàm lượng xi măng ở mức chấp nhận được; - Thể tích của hồ phải lớn hơn thể tích lỗ rỗng của cốt liệu sao cho tất cả các hạt cốt liệu đều được bao bọc và bôi trơn bởi lớp hồ. Như vậy sẽ làm tăng độ chảy của bê tông tự lèn và giảm ma sát giữa các hạt cốt liệu; - Tỷ lệ giữa cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ trong bê tông tự lèn so với bê tông truyền thống giảm xuống để đảm bảo những hạt cốt liệu lớn được bao quanh một lớp vữa. Điều này làm giảm đi sự Hình 1: Sơ đồ các bước cơ bản thiết kế liên kết chồng chéo giữa các hạt khi bê tông tự thành phần bê tông tự lèn lèn được đổ qua những khe hở hoặc những khoảng trống giữa những thanh cốt thép có kích Quy trình thiết kế thành phần bê tông tự thước hẹp đồng thời làm tăng thêm khả năng lèn theo Hiệp hội bê tông châu Âu [6] chảy lan của bê tông tự lèn. Sau khi đã thiết kế xong thành phần cấp Nếu so sánh với bê tông truyền thống cùng phối bê tông tự lèn cần thí nghiệm thử để xác mác thì bê tông tự lèn có những điểm khác biệt định các chỉ tiêu kỹ thuật của hỗn hợp bê tông như sau: tự lèn. Nếu chưa đạt thì cần phải điều chỉnh: - Tỷ lệ Xi măng/Bột, tỷ lệ Nước/Bột, thí - Hàm lượng theo thể tích rắn của cốt liệu nghiệm độ chảy và các đặc tính khác của hồ (Dmax không lớn hơn 20 mm) thấp hơn; theo TCVN 12209; 73
Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng, chống thiên tai - Thử các loại chất độn mịn khác nếu có; 1.1 Sản xuất, vận chuyển và thi công bê - Lượng chất độn mịn và lượng phụ gia tông tự lèn siêu dẻo; 1.1.1 Sản xuất bê tông tự lèn - Xem xét việc sử dụng phụ gia biến tính độ Sản xuất bê tông tự lèn hiện nay người ta nhớt VMA có ảnh hưởng đến sự biến động các thường sử dụng các loại máy trộn cưỡng bức, tính chất của bê tông tự lèn không? máy trộn rơi tự do và máy trộn gắn trên xe - Điều chỉnh thành phần cốt liệu lớn theo chuyển trộn. Với mỗi loại máy trộn có quy TCVN 12361: 2020; trình trộn riêng nhưng sản phẩm đầu ra đều - Điều chỉnh lượng nước và phụ gia siêu phải đạt được hỗn hợp bê tông tự lèn thỏa mãn dẻo để đường kính chảy xòe của hỗn hợp bê cả 3 đặc trưng: tông tự lèn đạt từ 550mm đến 850 mm; - Tỷ lệ chảy qua khuôn hộp của hỗn hợp bê - Khả năng tự điền đầy; tông tự lèn PL= H2/H1≥ 0,8 thí nghiệm trong - Khả năng chảy qua các khe cốt thép; khuôn hộp L, trong đó H1 là chiều cao trung - Khả năng chống phân tầng. bình vữa bê tông ở phần đứng của khuôn hộp Trình tự nạp vật liệu vào máy trộn phụ L , H2 là chiều cao trung bình vữa bê tông ở thuộc vào từng loại máy trộn. phần ngang của khuôn hộp L thử khả năng Có thể tham khảo các bước như sau: chảy qua của bê tông tự lèn; Hỗn hợp bê tông tự lèn phải không có hiện - Làm ẩm thùng trộn; tượng phân tầng tách nước. - Cho 70 % lượng nước trộn vào thùng trộn; - Cho xi măng, phụ gia khoáng, cốt liệu vào máy trộn đều (lưu ý không để nước chẩy qua cửa xả bê tông của máy); - Cho phụ gia siêu dẻo vào thùng trộn; - Cuối cùng cho dần 30 % lượng nước còn lại vào máy trộn đều cho đến khi đạt độ linh động theo yêu cầu. - Nếu sử dụng phụ gia biến tính độ nhớt VMA thì phụ gia này được cho vào sau cùng và trộn đều đến khi hỗn hợp bê tông tự lèn đạt được các tính chất yêu cầu. - Nên xem xét điều chỉnh kéo dài thời gian trộn khi cần so với bê tông truyền thống để đạt độ đồng nhất yêu cầu của bê tông tự lèn. 1.2.2. Vận chuyển và thi công bê tông tự lèn [3] a) Vận chuyển bê tông tự lèn Một trong những lợi thế chính của bê tông tự lèn là tăng tốc độ thi công. Tuy nhiên, Hình 2: Quy trình thiết kế bê tông tự lèn điều này phụ thuộc vào năng lực sản xuất theo Hiệp hội bê tông châu Âu EFNARC của nhà máy, thời gian vận chuyển đến công 74
Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng, chống thiên tai trường và khả năng thi công phải được tính phải được giữ đầy hoàn toàn bằng bê tông để toán để đảm bảo thi công bê tông không bị đảm bảo không khí không bị cuốn vào phía gián đoạn. Việc cung cấp bê tông gián đoạn dưới. Lưu ý, khi khởi động lại sau khi dừng bơm có thể dẫn đến việc bê tông đã được thi công có thể dẫn đến sự gia tăng áp lực trên ván khuôn. khô cứng lại ảnh hưởng đến khả năng lấp Sau khi bơm từ đáy xong, van được đóng đầy của hỗn hợp bê tông tự lèn khi khởi và khóa lại. Bê tông thừa nhô ra có thể được động thi công lại hoặc dẫn đến ngăn cản hỗn gỡ bỏ sau khi tháo ván khuôn. hợp bê tông không tiếp tục dâng lên theo chiều thẳng đứng (biện pháp thi công bê tông Khi bơm từ trên xuống và khi hoàn thiện bề bơm từ dưới lên). mặt cần chú ý không để cho không khí cuốn vào. Thi công nên bắt đầu ở phần thấp nhất Khi vận chuyển hỗn hợp bê tông tự lèn từ của cấu kiện, vòi bơm nên được đưa vào bê trạm trộn đến công trình nên dùng xe trộn tự tông. Sự kết thúc của vòi bơm, nên được duy hành. Đưa hỗn hợp bê tông tự lèn vào khối đổ, trì bên dưới bề mặt bê tông mọi lúc, kể cả khi tùy từng trường hợp có thể dùng bơm, cẩu móc thay đổi vị trí của nó để không khí không bao thùng đựng hỗn hợp bê tông và phễu có vòi giờ được phép cuốn vào vòi bơm. voi, máng. Trong tất cả mọi trường hợp chiều cao từ miệng ra của hỗn hợp bê tông tự lèn đến Việc bơm phải được kiểm soát để tạo ra tốc mặt bê tông đang đổ không vượt quá 0,5m. độ tăng liên tục và đồng đều của bê tông trong Cần đảm bảo thời gian vận chuyển và thi công ván khuôn, với càng ít lần ngắt quãng càng tốt. bê tông tự lèn không vượt quá thời gian mà Ngoài ra thi công bê tông tự lèn có thể hỗn hợp vẫn đảm bảo được khả năng tự điền dùng thùng đổ với cần cẩu và cả máng bê đầy khuôn và độ đồng nhất. tông. Khi xả bằng máng nên được hướng vào b) Thi công bê tông tự lèn đầu xa nhất của vật đúc và rút lại dần khi tiến hành đúc. Bơm là phương pháp phổ biến nhất để thi công bê tông tự lèn và do đó, đây là phương Khi đổ bê tông tự lèn từ cần trục và thùng pháp mà đã thu được nhiều kinh nghiệm thi đổ cần lưu ý: công nhất. - Phương pháp đổ bằng thùng đổ thường Trước khi bơm, máy bơm phải được tráng chỉ hữu ích cho các kết cấu tương đối nhỏ bằng vữa xi măng, phần đầu tiên khoảng (100 hoặc khả năng thi công chỉ đạt thường là (10 L ÷ 150 L) hỗn hợp bê tông nên được chạy qua ÷ 20) m3/h, nhưng còn phụ thuộc vào kích máy bơm và quay trở lại vào xe chuyển trộn. thước của thùng bê tông và khả năng cơ Điều này bôi trơn các ống bơm, trong khi cốt động của cần trục. liệu thô còn lại được trộn lại vào phần lớn của - Việc đổ bằng thùng sử dụng cẩu phải hỗn hợp bê tông tự lèn. được kiểm soát "chặt chẽ" để tránh mất vữa hoặc hồ trong quá trình vận chuyển Bê tông tự lèn rất phù hợp để bơm qua một van từ đáy ván khuôn với điều kiện hỗn hợp bê - Việc đổ bằng thùng không được rung tông có khả năng chống phân tầng tốt. động hoặc rung lắc mạnh để tránh sự phân tách của bê tông. Bơm từ dưới cùng của ván khuôn thông qua một van thường mang lại bề mặt tốt nhất cho bất - Nếu để lưu hỗn hợp bê tông tự lèn lâu kỳ kết cấu thẳng đứng nào. Nó cuốn ít không khí trong thùng có thể gây ra đông cứng bê tông sẽ vào bê tông và cho phép tốc độ đúc nhanh hơn không tự chảy từ thùng khi mở ra để xả một so với bơm từ đỉnh. Phễu và đường ống bơm cách tự nhiên và trơn tru được. 75
Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng, chống thiên tai - Tốc độ cấp bê tông chậm có thể gây ra án sản xuất thử nghiệm [4], [5] viện Thủy một thời nghỉ kéo dài dẫn đến lớp vỏ bề mặt công đã xây dựng hướng dẫn kỹ thuật thi cứng lại và điều này có thể dẫn đến dấu vết công sửa chữa các cống dưới đê, đập bằng nằm ngang có thể nhìn thấy giữa các lớp. phương pháp luồn ống thép, chèn vữa bê - Khi đúc tường cao hoặc mỏng, việc đúc tông tự lèn, ban hành kèm theo Quyết định phải dùng ống mềm thả từ thùng (vòi voi). số 3974/QĐ-BNN-TCTL ngày 09 tháng 10 Việc sử dụng ống vòi voi mềm giúp ngăn năm 2017. không khí bị cuốn vào bê tông, điều này đặc Viện Thủy công đã triển khai áp dụng thành biệt quan trọng nếu bề mặt hoàn thiện cần phải công bê tông tự lèn vào sửa chữa nâng cấp các được phẳng nhẵn. Nếu sử dụng ống cứng, đầu cống dưới đê đập có tiết diện nhỏ, chiều dài cuối phải được giữ bên dưới bề mặt bê tông và hàng trăm mét mà con người khó tiếp cận cần hết sức cẩn thận để đảm bảo không khí được đó là: không bị cuốn vào bê tông. - Cống Ba Nương - Quảng bình (hơn 30m3 - Hoàn thiện bề mặt bê tông tự lèn tiến hành bê tông tự lèn); tương tự như bê tông truyền thống và phải phù - Cống qua đường Lê Công Thanh - Hà hợp với Điều 6.11 trong TCVN 4453. Nam (50 m3 bê tông tự lèn); 2. MỘT SỐ KẾT QUẢ ỨNG DỤNG - Cống Khe Trung - Hà tĩnh (20 m3 bê tông CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG TỰ LÈN VÀO tự lèn); THI CÔNG, SỬA CHỮA NÂNG CẤP - Cống dưới đập hồ Xạ hương - Vĩnh phúc CÔNG TRÌNH THỦY LỢI (70 ÷ 80 m3 bê tông tự lèn); 2.1. Kết quả ứng dụng công nghệ bê tông - Cống Long Phương km 44 + 55 đê Tả tự lèn vào thi công công trình thủy lợi Đuống - Bắc Ninh (30 m3 bê tông tự lèn). Ngoài ra Phòng nghiên cứu vật liệu Viện Bê tông tự lèn là một loại bê tông tính năng Thủy công cũng đang triển khai nghiên cứu cao, hỗn hợp bê tông tươi có khả năng tự điền chế tạo bê tông tự lèn hạt nhỏ có mác từ đầy, tự chảy qua khe cốt thép và chống phân 25Mpa đến 30Mpa dùng các vật liệu địa tầng nhưng giá thành của 1m3 bê tông thành phương để sửa chữa các hư hỏng kè, đê biển phẩm còn hơi cao. Chính vì vậy bê tông tự lèn do bão lũ gây ra hoặc các vùng bê tông thủy ở nước ta mới chỉ được áp dụng vào thi công công thường xuyên tiếp xúc với dòng nước những kết cấu mỏng, cốt thép dày đặc và hình chảy qua như cống xả cát, tràn, dốc nước, dạng phức tạp. đập dâng .v.v.. đây là các hạng mục bê tông Trong xây dựng thủy lợi bê tông tự lèn đã có bề dầy nhỏ, lượng cốt thép lớn, dày đặc được áp dụng thi công: nên việc sử dụng BTTL với khả năng tự điền đầy, khả năng chảy qua các vật cản và không 1) Cánh tràn piano đập dâng nước Văn bị phân tầng trong công tác thi công là phù Phong - Quảng Ngãi; hợp. Kết quả nghiên cứu thử nghiệm cho 2) Các đập xà lan di động (hơn 60 đập) làm thấy BTTL sử dụng vật liệu tại chỗ khi áp cống ngăn mặn giữ ngọt trong “Dự án phân dụng hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu về ranh mặn ngọt” tại Đồng bằng sông Cửu long; cường độ, độ chống thấm, khả năng chống 2.2. Kết quả ứng dụng công nghệ bê tông mài mòn tương đương so với bê tông truyền tự lèn vào sửa chữa nâng cấp các cống dước thống nhưng đẩy nhanh được tiến độ 25% và đê dưới đập giảm 30% chi phí nhân công so với bê tông Từ những kết quả nghiên cứu đề tài và dự truyền thống. 76
Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng, chống thiên tai KẾT LUẬN sử dụng bê tông tự lèn vào trong công trình Bê tông tự lèn là loại bê tông mà hỗn hợp xây dựng nói chung và đối với công trình thủy của nó có độ dẻo tuyệt vời, tự điền đầy các kết lợi nói riêng, nơi các kết cấu bê tông thường cấu có cốt thép dày đặc, có khả năng chống xuyên tiếp xúc với nước là một việc làm cần phân tầng mà khi thi công nó không cần bất kỳ thiết, đáp ứng nhu cầu áp dụng tiến bộ khoa một tác động ngoại lực nào như đầm rung mà học vào thực tế sản xuất nhằm tránh sự tụt hậu sau khi đông cứng kết cấu bê tông vẫn đảm so với các Quốc gia trong khu vực và trên thế bảo độ đặc chắc và các tính chất cơ lý như bê giới về lĩnh vực bê tông và vật liệu xây dựng. tông truyền thống cùng mác [7]. Như vậy việc TÀI LIỆUTHAM KHẢO: [1] TCVN 12209 Bê tông tự lèn - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử. [2] TCVN 12631 Bê tông tự lèn - Thiết kế thành phần [3] TCVN 12632 Bê tông tự lèn - Thi công và nghiệm thu [4] Hoàng Phó Uyên .Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bê tông tự đầm vào công trình thủy lợi - Đề tài cấp Bộ năm 2007. [5] Hoàng Phó Uyên. Hoàn thiện công nghệ chế tạo và thi công bê tông tự lèn trong xây dựng thủy lợi - Dự án sản xuất thử nghiệm năm 2012. [6] The European Guidelines for Self-Compacting Concrete - May 2005. [7] Takefumi Shindoh and Yasunori Matsuoka. Development of Combination - Type Self - Compacting Concrete and Evaluation Test Methods. Journal of Concrete Technology - 2003 Concrete Institute (26 - 36). 77
Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng, chống thiên tai KẾT QUẢ ỨNG DỤNG BÊ TÔNG CHẤT KẾT DÍNH KIỀM HOẠT HÓA SỬ DỤNG TRO BAY VÀ XỈ LÒ CAO TẠI CÔNG TRÌNH THỬ NGHIỆM Nguyễn Thanh Bằng, Nguyễn Tiến Trung Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam Đinh Hoàng Quân Trường Đại học Thủy lợi Tóm tắt: Một trong những nội dung quan trọng của đề tài cấp Quốc gia KC08.21/16-20 “Nghiên cứu sử dụng kết hợp tro bay nhiệt điện và xỉ lò cao để chế tạo bê tông chất kết dính kiềm hoạt hóa (không sử dụng xi măng) dùng cho các công trình thủy lợi làm việc trong môi trường biển góp phần bảo vệ môi trường” là ứng dụng thử nghiệm bê tông chất kết dính kiềm hoạt hóa sử dụng tro bay và xỉ lò cao tại công trình thực tế để kiểm chứng chất lượng của loại bê tông này. Công trình thử nghiệm của đề tài được thực hiện tại một đoạn kè biển từ K25+320 đến K25+340 ở khu vực thị trấn Thịnh Long, huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định, Việt Nam. Bài báo trình bày một phần kết quả nghiên cứu thiết kế thành phần cấp phối bê tông, quy trình tổ chức thi công và đánh giá chất lượng ban đầu của bê tông chất kết dính kiềm hoạt hóa sử dụng tro bay và xỉ lò cao tại ứng dụng thực tế này. Từ khóa: Bê tông, chất kết dính kiềm hoạt hóa, tro bay, xỉ lò cao, geopolymer, ứng dụng thực tế Summary: One of the important contents of the KC08.21/16-20 Vietnamese national project, namely “Research on using a combination of fly ash and blast furnace slag to product the alkali- activated concrete (do not use Portland cement) for construction working in the marine environment, contributing to environmental protection”, is the practical application of alkali- activated fly ash and blast furnace slag concrete (AAFS) to verify the quality of this material. This practical application is carried out at a sea embankment section from K25+320 to K25+340 in Thinh Long town, Hai Hau district, Nam Dinh province, Vietnam. This article presents a part of the research results on the design of concrete mix components, the construction process and the initial quality assessment of AAFS concrete in this practical application. Key words: Concrete, alkali-activated binder, fly ash, blast furnace slag, geopolymer, practical application 1. MỞ ĐẦU vào thực tế đó là: Chưa xây dựng được cơ sở Các nghiên cứu trong và ngoài nước đã khoa học, phương pháp tính toán thành phần khẳng định có thể khai thác sử dụng các phế cấp phối bê tông để thuận tiện trong áp dụng phụ phẩm của công nghiệp luyện kim và nhiệt thực tiễn; Đa số các nghiên cứu mới chỉ đề cập điện là xỉ lò cao và tro bay để làm bê tông chất đến việc sử dụng tro bay dạng đã qua tuyển kết dính kiềm hoạt hóa, góp phẩn bảo vệ môi với hàm lượng mất khi nung thấp ≤6%, chưa trường. Tuy nhiên, song song với những kết đề cập đến việc sử dụng các loại tro bay có quả đã đạt được, vẫn còn rất nhiều vấn để khoa lượng mất khi nung cao, trong khi đó để giải học còn tồn tại chưa được giải quyết để có thể quyết tốt vấn đề môi trường, cần nghiên cứu đẩy mạnh ứng dụng loại vật liệu “xanh” này để có thể sử dụng được loại tro bay này; Các 78
Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng, chống thiên tai nghiên cứu về khả năng chống chịu của bê kết dính kiềm hoạt hóa, xây dựng được quy tông chất kết dính kiềm hoạt hóa sử dụng tro trình để chế tạo loại bê tông này. Việc triển bay kết hợp xỉ lò cao trước các tác nhân xâm khai ứng dụng thử nghiệm tại hiện trường là thực biển chưa được đề cập; Việc có thể sử bước tiếp theo quan trọng để kiểm chứng kết dụng được chất hoạt động bề mặt để nâng cao quả và hiệu chỉnh các quy trình công nghệ độ lưu động, cải thiện các tính chất của bê tông củng cố cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc hay không cũng chưa được đề cập; Chưa có triển khai đại trà ngoài hiện trường. các quy trình công nghệ cho việc triển khai áp Công trình thử nghiệm được triển khai tại dụng vào thực tế; Hơn nữa việc nghiên cứu đoạn đê biển K25+320 - K25+340 thuộc đê ứng dụng loại vật liệu này tại Việt Nam còn rất biển Thị trấn Thịnh Long - Hải Hậu - Nam hạn chế, đặc biệt hướng tiếp cận sử dụng kết Định. Nội. Mô hình thử nghiệm trong phạm vi hợp tro bay và xỉ lò cao để làm bê tông chất một khung bê tông có chiều dài theo lý trình kết dính kiềm hoạt hóa có thể đóng rắn ở điều đoạn đê là 20,0m, giải pháp như sau: kiện nhiệt độ thường trong điều kiện Việt Nam thuận lợi hơn cho việc ứng dụng thực tế chưa - Giữ nguyên kết cấu chân đê, các lớp vật được nghiên cứu. liệu lọc bao gồm 01 lớp vải địa kỹ thuật tương đương loại vải TS40; phía trên là lớp đá dăm Trên cơ sở những tồn tại nêu trên, đề tài 1x2 dày 15cm; trên cùng là cấu kiện bê tông tiếp cận theo hướng nghiên cứu sử dụng kết lục lăng cũ; hợp tro bay và xỉ lò cao để chế tạo bê tông chất kết dính kiềm hoạt hóa áp dụng cho công - Khoan cấy thép neo vào hệ thống khung trình thủy lợi ven biển với mục tiêu chính là: dầm bê tông cũ, lắp dựng cốt thép khung dầm; 1) tận dụng tối đa, triệt để các nguồn tro, xỉ đổ bê tông cốt thép hệ khung dầm mới phía thải Việt Nam, trong đó xem xét sử dụng các trên hệ khung dầm cũ. Sau đó rải lớp đá dăm dạng tro bay có hàm lượng mất khi nung trên 1x2 dày 15cm; phía trên trải vải địa kỹ thuật 6% để chế tạo các dạng bê tông với chất lượng tương đương loại vải TS40, trên cùng là cấu khác nhau, có như thế mới mong muốn xử lý kiện bê tông lục lăng có hình thức, kích thước được nhiều hơn dạng phế thải này góp phần như hiện trạng nhưng được chế tạo bằng vật bảo vệ môi trường; 2) xây dựng được cơ sở liệu mới bê tông chất kết dính kiềm hoạt hóa khoa học, phương pháp tính toán thành phần có cường độ ≥40Mpa. cấp phối bê tông chất kết dính kiềm hoạt hóa 2. TÍNH TOÁN THÀNH PHẦN CẤP sử dụng kết hợp tro bay nhiệt điện, xỉ lò cao để PHỐI BÊ TÔNG TẠI HIỆN TRƯỜNG thuận tiện trong tính toán thiết kế cấp phối 2.1. Các thông số đầu vào trong thực tế; 3) Xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất, thí nghiệm, thi công, 2.1.1. Yêu cầu về bê tông: nghiệm thu bê tông chất kết dính kiềm hoạt - Theo yêu cầu đặt ra bê tông có cường độ hóa sử dụng kết hợp tro bay nhiệt điện, xỉ lò ≥40Mpa. Vì là công trình thử nghiệm, để đảm cao nhằm chuyển giao áp dụng kết quả nghiên bảo an toàn chọn mác bê tông là: M45, tuổi 28 cứu vào thực tế xây dựng ở Việt Nam. ngày, mẫu chuẩn 150 x 150 x 150mm. Các kết quả nghiên cứu thí nghiệm của đề - Các tính năng khác: không; Môi trường tài ở trong phòng thí nghiệm đã tối ưu được làm việc: biển. thành phần cấp phối, xây dựng được phương 2.1.2. Điều kiện thí nghiệm pháp tính toán thành phần cấp phối loại bê - Máy trộn loại cưỡng bức, nạp vật liệu tông này và xác định được các yếu tố ảnh thủ công, hưởng đến các chỉ tiêu cơ lý của bê tông chất 79
Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng, chống thiên tai - Cân bàn Nhân Hòa hiển thị vạch chia, độ Thành phần Thành phần Chỉ tiêu chính xác ±200g. TT hóa học của hóa học của phân tích Tro bay (%) Xỉ lò cao (%) - Máy đầm dùi cầm tay chạy điện, công suất 1.5kw 12 Cr2O3 0,028 0,009 - Môi trường 32oC. 13 BaO 0,117 0,128 - Các yêu cầu công nghệ khác: không. 14 SrO 0,027 0,125 2.1.3. Vật liệu chế tạo 15 CuO 0,014 0,003 - Tro bay: Tro bay loại F đáp ứng tiêu 16 ZnO 0,023 0,003 chuẩn TCVN 10302:2014 với các đặc tính kỹ 17 NiO 0,012 0,001 thuật như bảng 1. Khối lượng riêng của tro bay 18 MKN 9,92
Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng, chống thiên tai k1 là hệ số an toàn, lấy bằng 1,2 đối với c. Chọn lượng nước ban đầu N (lít) cho máy trộn nạp vật liệu thủ công; 1m3 bê tông. k2 là hệ số phẩm chất cốt liệu, lấy bằng 1,0 Ứng với đường kính lớn nhất của cốt liệu đối với chất lượng vật liệu tốt; Dmax=20mm, cát có mô đun độ lớn Mđl=2,6, Ryc là cường độ bê tông yêu cầu tương ứng chọn lượng nước ban đầu (N) bằng 167 lít cho với mác bê tông thiết kế, bê tông mác M45 nên 1 m3 bê tông CKD KHH [1]. Ryc=45 (MPa) d. Tính tổng lượng tro bay, xỉ lò cao sử b. Xác định các thông số đầu vào (%Na2O, dụng (MTX) % BFS, N/TX) Với cường độ nén R28 = 54(Mpa), trên cơ sở các biểu đồ lập sẵn [1] và tối ưu hóa về kinh e. Xác định thành phần dung dịch hoạt hóa tế lựa chọn được giá trị %Na2O=5%, (mxút, mttl và mH2O) và hàm lượng tro bay, N/TX=0,478 và %BFS=40% để tiếp tục tính xỉ lò cao (mFA, mBFS): toán cấp phối. Ta có các thông số đầu vào đã biết như sau: Bảng 2: Các thông số đầu vào tính toán cấp phối Thông số Chú thích Giá trị %Na2O Tỷ lệ khối lượng giữa Na2O có trong dung dịch hoạt hóa và tổng chất 5% kết dính (%) Ms Tỷ lệ khối lượng giữa SiO2 và N2O trong dung dịch hoạt hóa, Ms=1.2 1,2 %BFS Tỷ lệ khối lượng xỉ lò cao và tổng khối lượng tro bay, xỉ lò cao sử 40% dụng (%) N/TX Tỷ lệ khối lượng giữa tổng lượng nước trong dung dịch hoạt hóa và 0,478 tổng tro bay, xỉ lò cao sử dụng MTX Tổng khối lượng tro bay + xỉ lò cao trong 1m3 bê tông (kg) 350kg %SiO2ttl Tỷ lệ khối lượng của thành phần SiO2 có trong dung dịch thủy tinh 26,7% lỏng (%) %Na2Ottl Tỷ lệ khối lượng của thành phần Na2O có trong dung dịch thủy tinh 9,84% lỏng (%) %H2Ottl Tỷ lệ khối lượng của thành phần H2O có trong dung dịch thủy tinh 63,46% lỏng (%) mCKD Tổng khối lượng chất kết dính, bao gồm tro bay, xỉ lò cao và phần 393kg rắn trong dung dịch hoạt hóa (kg), được tính theo công thức: Thành phần dung dịch hoạt hóa (mxút, mttl và mH2O) và hàm lượng tro bay, xỉ lò cao (mFA, mBFS) được xác định theo các công thức sau: 81
Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng, chống thiên tai Bảng 3: Thành phần cấp phối hồ CKD KHH Thành phần Ký hiệu Cách tính toán Giá trị cấp phối Xỉ lò cao mBFS 140 kg Tro bay mFA 210 kg Xút vảy mxut 14,16 kg Thủy tinh lỏng (dd) mttl 90,75 kg Nước (thêm) mH2O 109 lít f. Xác định lượng đá dăm (Đ) Xác định thể tích hồ xi măng Trong đó: Đ - Hàm lượng cốt liệu lớn (đá dăm) có trong 1m3 bê tông (kg) Trong đó: oĐ, aD – Khối lượng thể tích xốp và khối lượng riêng của đá (kg/lít); mFA, mBFS, mxút, mttl, mH2O - Khối lượng của tro bay, xỉ lò cao, xút vảy (NaOH), rd – Độ rỗng của đá (%); dung dịch thủy tinh lỏng (Na2SiO3), lượng Kd – Hệ số dư vữa hợp lý. nước thêm trong 1 m3 bê tông (kg); g. Xác định lượng cát (C): aFA, aBFS axút, attl, aH2O - Khối lượng riêng của tro bay, xỉ lò cao, xút vảy (NaOH), dung dịch thủy tinh lỏng (Na2SiO 3), nước Hoặc: (kg/lít) Xác định hệ số dư vữa hợp lý Kd: Với mô đun độ lớn của cát Mđl=2,6, thể tích hồ xi măng Vh=321 lít, tra bảng 3 [1], ta có hệ số dư vữa hợp lý Kd=1,659 đã chú ý đến Trong đó: phần ghi chú. C - Hàm lượng cốt liệu nhỏ (cát) có trong Xác định lượng cốt liệu lớn (Đ) 1m3 bê tông (kg) Lượng cốt liệu lớn (Đ) được xác định theo aC - Khối lượng riêng của cát (kg/lít); công thức: Vh – Thể tích hồ xi măng (lít). h. Lập 3 thành phần định hướng 82
Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng, chống thiên tai Bảng 4: Thành phần cấp phối bê tông tính toán Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông (kg) Thành phần bê tông Cát Xỉ lò dd thủy Nước Đá dăm Tro bay Xút vảy (khô) cao tinh lỏng (thêm) Thành phần 1 - 751 1055 140,0 210,0 90,75 14,16 108,7 cơ sở Thành phần 2 - 766 1060 133,0 199,5 86,21 13,45 111,7 Giảm 5% tro xỉ Thành phần 3 - 735 1050 147,0 220,5 95,29 14,87 105,8 Tăng 5% tro xỉ i. Lựa chọn thành phần cấp phối thông qua của cát 3%, độ ẩm của đá 0%. Tiến hành trộn trộn thử thử cho kết quả nén R28 như sau: Điều chỉnh cấp phối theo độ ẩm, với độ ẩm Bảng 5: Kết quả thí nghiệm lựa chọn thành phần cấp phối thi công thử nghiệm Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông (kg) Thành phần R28 bê tông Đá Xỉ lò Tro dd thủy Xút Nước (Mpa) Cát dăm cao bay tinh lỏng vảy (thêm) Thành phần 1 751 1055 140,0 210,0 90,75 14,16 86,7 54,8 - cơ sở Thành phần 2 - Giảm 5% 766 1060 133,0 199,5 86,21 13,45 89,1 48,7 tro xỉ Thành phần 3 - Tăng 5% 735 1050 147,0 220,5 95,29 14,87 84,3 57,1 tro xỉ Vậy, chọn thành phần 1 là thành phần cấp hoạt động của hệ thống thiết bị: Chất hoạt hóa phối thiết kế để thi công hiện trường. sẽ được khuấy trộn trong thùng khuấy hóa chất 3. KẾT QUẢ TRIỂN KHAI THỰC TẾ để đạt được dung dịch đồng nhất, sau đó dung TẠI HIỆN TRƯỜNG VÀ THẢO LUẬN dịch hóa chất qua hệ thống bơm được bơm lên bình kiểm soát trọng lượng sau đó xả vảo 3.1. Tổ chức thi công tại hiện trường thùng trộn bê tông trộn đều với tro, xỉ và cốt a. Đúc cấu kiện bê tông đúc sẵn liệu trong khoảng 150 giây. Cuối cùng hỗn - Cấu kiện bê tông lục lăng được đúc tại hợp bê tông sẽ được kiểm tra độ sụt và đúc cấu bãi đúc; kiện như bê tông thông thường. - Thiết bị trộn vữa bao gồm: 01 thùng - Khuôn đúc được chế tạo bằng thép, đảm khuấy chất hoạt hóa (NaOH và Na2SO3); 01 bảo đúng kích thước hình học của cấu kiện máy trộn bê tông kiểu cưỡng bức. Nguyên lý bê tông. 83
Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng, chống thiên tai b. Lắp đặt cấu kiện - Sau khi đổ bê tông hệ khung dầm, tiến hành rải lớp đá dăm 1x2cm chiều dày 15,0cm lên mái kè cũ, san gạt đá dăm tạo phẳng, rài lớp vải địa kỹ thuật lên trên sau đó lắp đặt cấu kiện bê tông lục lăng. Do điều kiện thi công bị ảnh hưởng bởi thủy triều, nên cần phải tính toán lắp đặt hoàn thiện các cấu kiện bê tông lục lăng trong khung bê tông trong một buổi thi công. - Trình tự lắp đặt cục bê tông từ phía chân kè lên đến đỉnh kè. Việc lắp đặt phải đảm bảo lát kín từng phần trong từng ô trong khung bê tông. Lắp đặt các cấu kiện lục lăng được tiến hành bằng thủ công. Hình 1: Chế tạo cấu kiện bê tông Hình 2: Lắp đặt cấu kiện tại hiện trường Hình 3: Công trình thử nghiệm sau khi hoàn thành 84
Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng, chống thiên tai 3.2. Kết quả thí nghiệm mẫu bê tông hiện trường gian đông kết của hỗn hợp bê tông, thí nghiệm Trong quá trình thi công, đề tài triển khai cường độ chịu nén của bê tông, v.v… Trong lấy mẫu thí nghiệm thường xuyên để xác định khuôn khổ bài báo này tác giả chỉ trình bày kết các chỉ tiêu cơ, lý thực tế tại hiện trường, làm quả thí nghiệm độ lưu động và cường độ chịu căn cứ để điều chỉnh các quy trình công nghệ nén ở tuổi 28 ngày với tần suất thí nghiệm 1 và phương pháp tính toán cấp phối, như lấy lần/ngày. Kết quả được trình bày trong bảng 6 mẫu thí nghiệm độ lưu động, tách nước, thời dưới đây: Bảng 6: Kết quả thí nghiệm hiện trường Ngày đúc mẫu - Độ sụt slump Cường độ nén trung STT Ký hiệu mẫu Sampling date (mm) bình (R28) MPa 1 25/4/2020 M1 17 47,4 2 26/4/2020 M2 20 51,0 3 27/4/2020 M3 16 48,0 4 28/4/2020 M4 21 49,0 5 29/4/2020 M5 18 47,4 6 30/4/2020 M6 19 46,2 7 1/5/2020 M7 22 46,9 8 2/5/2020 M8 16 47,3 9 3/5/2020 M9 17 47,1 10 4/5/2020 M10 21 46,6 11 5/5/2020 M11 20 47,6 12 6/5/2020 M12 22 47,2 13 7/5/2020 M13 18 48,7 14 8/5/2020 M14 21 47,6 15 9/5/2020 M15 16 48,1 16 10/5/2020 M16 18 48,3 17 11/5/2020 M17 20 47,7 18 12/5/2020 M18 17 46,5 19 13/5/2020 M19 19 47,8 20 14/5/2020 M20 21 48,1 21 15/5/2020 M21 18 46,6 22 16/5/2020 M22 20 47,0 23 17/5/2020 M23 17 48,9 24 18/5/2020 M24 19 47,2 85
Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng, chống thiên tai Ngày đúc mẫu - Độ sụt slump Cường độ nén trung STT Ký hiệu mẫu Sampling date (mm) bình (R28) MPa 25 19/5/2020 M25 18 47,8 26 20/5/2020 M26 22 47,0 27 21/5/2020 M27 16 49,5 28 22/5/2020 M28 19 47,5 29 23/5/2020 M29 17 47,0 30 24/5/2020 M30 21 46,7 31 25/5/2020 M31 20 47,2 32 26/5/2020 M32 17 47,2 33 27/5/2020 M33 18 46,4 34 28/5/2020 M34 20 48,4 35 29/5/2020 M35 19 47,1 36 30/5/2020 M36 17 46,7 37 31/5/2020 M37 16 46,9 38 1/6/2020 M38 16 47,1 39 2/6/2020 M39 19 47,1 40 3/6/2020 M40 21 46,5 41 4/6/2020 M41 20 47,0 42 5/6/2020 M42 18 46,8 43 6/6/2020 M43 18 47,2 44 7/6/2020 M44 20 46,8 45 8/6/2020 M45 19 47,5 46 9/6/2020 M46 21 47,5 47 10/6/2020 M47 17 47,5 48 11/6/2020 M48 16 48,9 49 12/6/2020 M49 22 46,8 50 13/6/2020 M50 18 46,6 51 14/6/2020 M51 18 48,0 52 15/6/2020 M52 19 49,3 53 16/6/2020 M53 21 47,1 54 17/6/2020 M54 20 47,5 55 18/6/2020 M55 17 49,0 86
Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng, chống thiên tai Ngày đúc mẫu - Độ sụt slump Cường độ nén trung STT Ký hiệu mẫu Sampling date (mm) bình (R28) MPa 56 19/6/2020 M56 16 46,5 57 20/6/2020 M57 21 47,4 58 21/6/2020 M58 22 46,5 59 22/6/2020 M59 19 46,5 60 23/6/2020 M60 20 46,7 Trung bình 47,5 3.3. Thảo luận mẫu có cường độ dưới 85% mác thiết kế. Như Công trình thử nghiệm ứng dụng bê tông vậy, theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4453- 1995 [7], chất lượng bê tông hiện trường đạt CKD KHH được tính toán và triển khai thi yêu cầu thiết kế. Mặt khác, cường độ chịu nén công dựa trên các dự thảo quy trình công nghệ trung bình của các mẫu bê tông đúc tại hiện do đề tài cấp Quốc gia KC08.21/16-20 trường đạt 47,5MPa, cao hơn không nhiều “Nghiên cứu sử dụng kết hợp tro bay nhiệt (khoảng 5,5%) so với tính toán thiết kế điện và xỉ lò cao để chế tạo bê tông chất kết (45MPa), điều đó cho thấy các hệ số thực dính kiềm hoạt hóa (không sử dụng xi măng) nghiệm trong công thức (1) và quy trình chế dùng cho các công trình thủy lợi làm việc tạo, thi công bê tông CKD KHH trong dự thảo trong môi trường biển góp phần bảo vệ môi quy trình hướng dẫn là hợp lý, có thể dùng để trường”. Các kết quả nghiên cứu, thí nghiệm tính toán thành phần cấp phối bê tông và tổ ban đầu tại hiện trường cho thấy: chức thi công thực tế. Để đảm bảo điều kiện thi công tại hiện trường, hỗn hợp bê tông cần đảm bảo độ sụt từ 16-20cm, giá trị này cao hơn nhiều so với bê tông xi măng thông thường (6-8cm) tuy nhiên thực tế tính công tác lại gần như tương đương (thể hiện qua công năng đầm hỗn hợp), sở dĩ có sự khác biệt này là do bê tông CKD KHH có hàm lượng chất hoạt hóa cao làm cho hỗn hợp bê tông có độ nhớt cao hơn, dẫn đến hỗn Hình 4: Sự biến động cường độ bê tông hợp bê tông chặt và khó thi công hơn so với bê hiện trường tông xi măng thông thường nếu ở cùng một độ sụt. Hỗn hợp bê tông CKD KHH tuy có độ sụt Độ lệch chuẩn và hệ số biến động của cao nhưng không xảy ra hiện tượng tách nước, cường độ bê tông hiện trường được xác định phân tầng, chất lượng bê tông đồng đều. theo công thức (2) và (3). Hình 4 thể hiện sự biến động cường độ bê tông hiện trường của 60 tổ mẫu so với giá trị (2) cường độ trung bình. Giá trị trung bình của từng tổ mẫu không nhỏ hơn mác thiết kế (3) (45MPa) và không có mẫu nào trong các tổ trong đó: Sn là độ lệch chuẩn cường độ 87
Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng, chống thiên tai của n tổ mẫu (MPa); ʋ là hệ số biến động Bảng 7: Bảng tra hệ số theo L.Taerwe [8] của cường độ bê tông hiện trường (%); Ri là Số lượng tổ Hệ số khi các giá trị là cường độ nén của tổ mẫu thứ i (MPa); là cường độ nén trung bình của n tổ mẫu, ở đây mẫu, n độc lập tự tương quan =47,5 (MPa); n là số lượng tổ mẫu, ở đây 3 1,753 2,67 n=60 tổ mẫu. 4 1,513 2,20 Kết quả tính toán độ lệch chuẩn và hệ số biến động của cường độ bê tông hiện trường 5 1,424 1,99 lần lượt bằng 0,91MPa và 1,92% cho thấy tuy 6 1,379 1,87 trong điều kiện thi công khó khăn, trộn, đổ bê 7 1,353 1,77 tông bằng thủ công nhưng chất lượng bê tông CKD KHH khá đồng đều và ổn định. Điều này 8 1,339 1,72 có thể do quy mô công trình nhỏ, thời gian thi 9 1,330 1,67 công ngắn, vật liệu được nhập một lần nên có 10 1,325 1,62 chất lượng tương đối đồng đều, ngoài ra việc 11 1,321 1,58 tổ chức thi công được tuân thủ nghiêm ngặt theo quy trình thi công đã góp phần không nhỏ 12 1,320 1,55 nâng cao chất lượng và sự đồng đều của bê 13 1,319 1,52 tông hiện trường. 14 1,319 1,50 Bên cạnh đó, để kiểm soát chất lượng bê 15 1,318 1,48 tông có kể đến hệ số biến động, L.Taerwe [8] đề xuất tiêu chí theo công thức (4) như sau: 4. KẾT LUẬN (4) Các kết quả nghiên cứu, ứng dụng thử trong đó: Ryc là cường độ bê tông yêu cầu nghiệm bê tông CKD KHH để thi công các tương ứng với mác bê tông thiết kế, ở đây cấu kiện lát mái bảo vệ đê biển tại hiện trường Ryc=45 MPa; λ là hệ số được tra theo bảng 7, bước đầu cho thấy tính khả thi về mặt công với số lượng tổ mẫu n=60, chọn λ=1,318 nghệ của việc sử dụng loại bê tông này cho các (thiên về an toàn). cấu kiện bảo vệ bờ biển, kè biển trong điều kiện Việt Nam. Cụ thể là: Kết quả tính toán theo công thức (4) cho 1. Về mặt công nghệ, chúng ta hoàn toàn có thấy cường độ nén trung bình của bê tông hiện thể chủ động được phương pháp tính toán, trường bằng 47,5MPa lớn hơn giá trị cường trang thiết bị, quy trình công nghệ sản xuất, thi độ yêu cầu có xét đến biến động cường độ bê công và kiểm soát chất lượng bê tông; tông ( bằng 46,2MPa. 2. Về chất lượng, qua các kết quả thí Như vậy, có thể kết luận, bê tông hiện nghiệm ban đầu cho thấy chất lượng hỗn hợp trường đáp ứng được yêu cầu thiết kế, bê tông và bê tông CKD KHH tốt, độ ổn định theo các tiêu chí của tiêu chuẩn Việt Nam và đồng đều cao, các chỉ tiêu cơ lý đạt yêu cầu TCVN 4453:1995 cũng như theo tiêu chí dùng cho bê tông thủy công. đánh giá chất lượng bê tông có xét đến hệ 3. Với việc sử dụng hàm lượng tro, xỉ lớn số biến động. sẽ góp phần không nhỏ vào việc giải quyết vấn 88
Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng, chống thiên tai đề môi trường do xả thải của các nhà máy Lời cảm ơn: nhiệt điện và luyện kim hiện nay ở nước ta. Nội dung của bài báo là một phần kết quả Tuy nhiên đây mới là công trình thử nghiên cứu của đề tài cấp Quốc gia nghiệm đầu tiên và các kết quả nghiên KC08.21/16-20 “Nghiên cứu sử dụng kết hợp cứu, thí nghiệm mới chỉ ở giai đoạn ban tro bay nhiệt điện và xỉ lò cao để chế tạo bê đầu, do vậy cần tiếp tục mở rộng nghiên tông chất kết dính kiềm hoạt hóa (không sử cứu thử nghiệm trên các công trình khác dụng xi măng) dùng cho các công trình thủy và theo dõi sự ổn định chất lượng của bê lợi làm việc trong môi trường biển góp phần tông theo thời gian để có những kết luận bảo vệ môi trường”. Các tác giả xin chân thành chính xác hơn về phẩm chất và điều kiện cảm ơn Bộ KHCN, chương trình KC08/16-20 áp dụng loại bê tông này. đã tài trợ kinh phí để thực hiện đề tài này. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Báo cáo chuyên đề 4.2 “Nghiên cứu cơ sở lý thuyết đề xuất phương pháp tính toán thành phần cấp phối bê tông chất kết dính kiềm hoạt hóa sử dụng tro bay nhiệt điện và xỉ lò cao” [2] Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông các loại” theo QĐ số 778/1998/QĐ-BXD ngày 05/9/1998 của Bộ Xây dựng [3] Báo cáo chuyên đề 6.1. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bê tông chất kết dính kiềm hoạt hóa sử dụng kết hợp tro bay nhiệt điện, xỉ lò cao. [4] Báo cáo chuyên đề 6.2. Nghiên cứu xây dựng quy trình thí nghiệm bê tông chất kết dính kiềm hoạt hóa sử dụng kết hợp tro bay nhiệt điện, xỉ lò cao. [5] Báo cáo chuyên đề 6.3. Nghiên cứu xây dựng quy trình thi công bê tông chất kết dính kiềm hoạt hóa sử dụng kết hợp tro bay nhiệt điện, xỉ lò cao. [6] Báo cáo chuyên đề 6.4. Nghiên cứu xây dựng quy trình nghiệm thu bê tông chất kết dính kiềm hoạt hóa sử dụng kết hợp tro bay nhiệt điện, xỉ lò cao. [7] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4453:1995, “Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối – Quy phạm thi công và nghiệm thu”. [8] L. Taerwe, “Evaluation of compound compliance criteria for concrete stregth”, Materials and Structures, 1988, 21, 13-20. 89