Thiết kế cấp phối hỗn hợp bê tông đầm lăn cho Đập Định Bình – kết quả và kinh nghiệm.[22/07/09]

THIẾT KẾ CẤP PHỐI HỖN HỢP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN CHO ĐẬP ĐỊNH BÌNH – KẾT QUẢ VÀ KINH NGHIỆM

                                                                             

  PGS.TS.Hoàng Phó Uyên

                                                                               ThS. Nguyễn Quang Bình

Viện Thủy Công - Viện Khoa họcThủy lợi Việt Nam

 

I. Đặt vấn đề

 Công trình đầu mối Hồ chứa nước Định Bình thuộc tỉnh Bình Định, đập ngăn sông tạo hồ chứa được thiết kế và phê duyệt thi công bằng công nghệ bê tông đầm lăn (BTĐL). Đây là đập BTĐL lần đầu tiên được thiết kế và thi công trong ngành Thủy lợi.

Áp dụng công nghệ thi công bê tông đầm lăn theo các nhà khoa học nhận định là có nhiều ưu việt hơn so với bê tông truyền thống như: Lượng chất kết dính ít so với bê tông truyền thống do đó giảm giá thành công trình và giảm được lượng nhiệt thuỷ hoá của xi măng. Thời gian thi công nhanh, không cần ghép ván khuôn, cơ giới hoá cao. Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ thi công BTĐL cũng gặp những hạn chế: Việc thi công đòi hỏi hệ thống thiết bị máy móc trang bị hiện đại đồng bộ, đội ngũ thi công phải có chuyên môn cao, quá trình quản lý chất lượng trong thi công BTĐL đòi hỏi rất nghiêm ngặt vì tốc độ thi công nhanh lại trên diện rộng, hỗn hợp BTĐL khô nên rất dễ xảy ra sự phân tầng cốt liệu.v.v…Mặt khác, khả năng chống thấm của bê tông đầm lăn kém hơn so với bê tông truyền thống, tính liên kết giữa các lớp đầm cũng là một điểm yếu để nước dễ thấm qua. Với những lý do trên việc nghiên cứu thiết kế thành phần cấp phối BTĐL phải đồng thời đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật ứng với các thiết bị thi công đồng thời sản phẩm BTĐL phải đạt được các chỉ tiêu và tính chất cơ lý theo yêu cầu thiết kế, và giảm thiểu lượng dùng xi măng.

Hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều nước áp dụng thi công bê tông đầm lăn cho các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện lớn như: Đài Loan, Mỹ, Anh, Canada, ấn độ, Liên Xô, Nhật, Trung Quốc...Nhưng có ba nước phát triển mạnh công nghệ này là Mỹ, Nhật, Trung Quốc. Mỗi nước có một quan điểm riêng và kèm theo đó là các phương pháp thiết kế kèm theo.  Mỹ theo quan điểm quan tâm đến tiến độ thi công nhanh và tính kết khối, cường độ và tính chống thấm của bê tông không phải là mục tiêu chính, vì vậy chỉ dùng ít xi măng nên hỗn hợp BTĐL thuộc loại nghèo hồ. Bê tông đầm lăn của Nhật thuộc loại giàu hồ.  Trung Quốc là nước đi sau trong lĩnh vực này nên người Trung Quốc rút được kinh nghiệm và kết hợp giữa hai trường phải Mỹ và Nhật. Hiện nay Trung Quốc là nước phát triển nhất trong công nghệ bê tông đầm lăn.

Qua quá trình nghiên cứu, tìm hiều lâu dài của các chuyên gia trong ngành Thuỷ lợi, so sánh phân tích và đánh giá các phương pháp, qua các hội nghị, hội thảo,  Viện Khoa học Thủy lợi, nay là Viện KHTL Việt Nam lựa chọn phương pháp thiết kế của Trung Quốc vì phương pháp thiết kế của Trung Quốc có nhiều thuận lợi:

Kết hợp được những điểm mạnh của phương pháp Mỹ và Nhật, giá thành công trình phù hợp với kinh tế Việt nam, Việt nam đã nhiều lần cử các đoàn cán bộ sang Trung Quốc học hỏi kinh nghiệm, tài liệu và tiêu chuẩn thiết kế thi công đã được biên dịch và biên soạn đầy đủ có nhiều điểm giống so với các tiêu chuẩn của Việt Nam.

II: Quá trình nghiên cứu thiết kế thành phần BTĐL:

Quá trình nghiên cứu thành phần cấp phối BTĐL gồm hai giai đoạn: Giai đoạn thiết kế thành phần trong phòng và Thi công đầm nén hiện trường.

Theo thiết kế BTĐL dùng thi công đập gồm hai mác cấp phối II-M200B6R90Đmax40 và cấp phối III- M150B4R90Đmax60 .

Áp dụng quy phạm SL48-94 của Trung Quốc và  các tiêu chuẩn, quy phạm của nhà nước và nước ngoài có liên quan.

2.1. Công tác nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.

Công việc thiết kế trong phòng được tiến hành tại phòng thí Nghiên cứu Vật liệu - Viện KHTL- Hà nội.

2.1.1.Kết quả thí nghiệm  vật liệu

   Vật liệu lựa chọn sử dụng gồm: Xi măng PCB40 - Nghi Sơn, PCB40 - Bỉm Sơn, PCB30 - Bỉm Sơn,  cát vàng sông Kôn, đá dăm gốc Granit, tro bay Phả Lại, phụ gia hoá học của hãng Sika (TM20 và Plastimen 96), Công ty tư vấn thí nghiệm Công trình giao Thông 1 (PA95 và PA 2000).

a. Các chỉ tiêu tính chất của PCB – 40 Bỉm Sơn.

Bảng 1. Tính chất cơ lý của xi măng PCB – 40 Bỉm sơn