Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết Một số kết quả nghiên cứu nâng cao tính chống thấm cho bê tông đầm lăn giới thiệu đến các bạn những nội dung về xu hướng sử dụng bê tông đầm lăn chống thấm thay bê tông thường, tính chất của bê tông đầm lăn Việt Nam, độ chống thấm của bê tông đầm lăn,... Đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn chuyên ngành Kiến trúc - Xây dựng.
MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TÍNH CHỐNG THẤM CHO BÊ TÔNG ĐẦM LĂN PGS.TS Lê Minh, Th.S Nguyễn Tiến Trung TS Hồng Phó Un, Th.S Nguyễn Quang Bình Viện KH Thủy lợi Tóm tắt: Bài viết giới thiệu kết bước đầu nghiên cứu Viện Khoa học Thủy lợi nhằm nâng cao tính chống thấm BTĐL đạt CT-6 biện pháp sử dụng phụ gia hóa häc, phụ gia xử lý bề mặt Xu hướng sử dụng bê tông đầm lăn chống thấm thay bê tông thường Các đập bê tông đầm lăn trọng lực kiểu cũ có dạng kết cấu điển hình “vàng bọc bạc” Trong đó, bê tơng đầm lăn đƣợc sử dụng làm lõi đập Bao bọc xung quanh lớp vỏ bê tông thƣờng chống thấm cao dày 2-3 m Hầu hết đập trọng lực bê tông đầm lăn Nhật Trung Quốc đƣợc xây kỷ XX dùng kết cấu Đối với chúng, ngƣời ta không đặt yêu cầu chống thấm cho bê tông đầm lăn lõi đập Trung Quốc nƣớc dẫn đầu việc nghiên cứu áp dụng bê tông đầm lăn chống thấm cao để xây dựng đập bê tơng đầm lăn Năm 1986 Trung Quốc hồn thành đập bê tông đầm lăn Khanh Khẩu, cao 57m, theo kiểu “vàng bọc bạc” Chỉ năm sau (1989) Trung Quốc xây dựng thành công đập trọng lực bê tông đầm lăn Thiên Sinh Kiều (cao 61 m), sử dụng bê tông đầm lăn chống thấm bê tông cấp phối thay bê tông thƣờng Năm 1993, Trung Quốc hồn thành đập vòm bê tơng đầm lăn (đập Phổ Định, cao 75 m), sử dụng bê tông đầm lăn chống thấm R90200, W6 Năm 1999, Trung Quốc xây dựng xong đập bê tông đầm lăn cao Trung Quốc (đập Giang Á, cao 131 m) sử dụng bê tông đầm lăn R90 200, W6 Tính đến năm 2004, Trung Quốc có 10 đập sử dụng bê tông đầm lăn chống thấm cao thay cho bê tông thƣờng Việc sử dụng bê tông đầm lăn chống thấm đƣợc Trung Quốc tiêu chuẩn hóa tài liệu “Nguyên tắc thiết kế đập bê tông đầm lăn tổng quan thi công đập bê tông đầm lăn” Các kinh nghiệm Trung Quốc đƣợc Việt Nam tiếp thu đƣa vào công trình Cơng trình Việt Nam đƣợc thiết kế sử dụng bê tông đầm lăn chống thấm đập thủy điện Sơn La cao 139 m, R365200 CT8, CT10, thiết kế kỹ thuật Cơng trình thủy lợi Định Bình sử dụng bê tơng đầm lăn chống thấm CT4, thi công gần xong Tuy nhiên đập bê tông đầm lăn chống thấm CT4 công trình thủy lợi Định Bình khơng thay lớp vỏ bê tơng chống thấm Sắp tới có số cơng trình thủy điện thủy lợi sử dụng bê tơng đầm lăn chống thấm thay bê tông thƣờng nhƣ Bản Vẽ, Nƣớc Trong Vì vậy, việc nghiên cứu nâng cao chống thấm cho bê tông đầm lăn để thay bê tông thƣờng nhu cầu cấp thiết nƣớc ta Mục tiêu, nội dung phương pháp nghiên cứu 2.1 Mục tiêu nghiên cứu: Trong khuôn khổ đề tài cấp Bộ, thực năm 2006 - 2007, Viện Khoa học Thủy lợi tiến hành nghiên cứu giải pháp nhằm tạo bê tơng đầm lăn có độ chống thấm CT6 (tƣơng đƣơng W6 Trung Quốc) để phục vụ xây dựng đập bê tông trọng lực số hồ chứa cơng trình thủy lợi 2.2 Nội dung phương pháp nghiên cứu: Nội dung đề tài nghiên cứu số giải pháp để nâng cao chống thấm bê tông 21 đầm lăn Cụ thể là: Sử dụng phụ gia hóa học; cải thiện tính chất phụ gia khống pudolan; sử dụng phụ gia tạo khống kết tinh; tối ƣu hóa thiết kế cấp phối thành phần hạt cốt liệu Trên sở kế thừa kết nghiên cứu cơng trình có ngồi nƣớc, đề tài tiến hành thực nghiệm bổ sung, từ xác định khái quát mức độ nâng cao chống thấm cho bê tông đầm lăn giải pháp cụ thể 2.3 Vật liệu sử dụng: Vật liệu sử dụng cho nghiên cứu gồm loại thông thƣờng nhƣ: xi măng, cát, đá, phụ gia khống, phụ gia hóa học Các vật liệu phải đạt yêu cầu kỹ thuật để làm bê tông thủy công: Xi măng PC 40 Chinfon; Tro bay nhiệt điện Phả Lại; Pudolan Phong Mỹ; Pudolan Gia Quy - Vũng Tàu; Cát vàng sông Lô: module độ lớn - 2,59; Đá dăm gốc ba dan, Dmax - 40 mm; Phụ gia giảm nƣớc chậm ninh kết PLASTIMENT 96; Phụ gia siêu dẻo VISCO CRETE 3000; Phụ gia khí SIKA AER; Phụ gia khống kết tinh: INDOSEAL hãng RADCRET (Mỹ) 2.4 Thiết bị phương pháp thí nghiệm độ chống thấm bê tơng đầm lăn: Thiết bị TN thấm BTĐL đƣợc sử dụng cho nghiên cứu gồm loại: + Máy TN thấm nhãn hiệu MATEST Ý gồm khuôn Dùng cho TN mẫu bê tơng đầm lăn hình hình trụ (mẫu khoan) + máy TN thấm Trung Quốc: gồm khn, sử dụng mẫu bê tơng hình cơn, thí nghiệm độ chống thấm theo quy định tiêu chuẩn TCVN 3116-1993 Kết thí nghiệm nhận xét Đề tài chƣa tổng kết nghiệm thu nên dƣới giới thiệu số kết đạt đƣợc từ nghiên cứu chuyên đề [1,2,3] 3.1 Kết khảo sát tính chất bê tơng đầm lăn Việt Nam Đã khảo sát tính chất bê tơng đầm lăn cơng trình đập Pleikrong, Sesan 4, Định Bình Sơn La Đây đập bê tông đầm lăn tiêu biểu đƣợc xây dựng ngành thủy điện thủy lợi Đặc điểm kỹ thuật cấp phối bê tơng đầm lăn cơng trình nêu bảng đến bảng Việc lấy mẫu đƣợc tiến hành bãi đổ đầm thử nghiệm trƣớc thi cơng thức đập Nõn khoan bê tơng có đƣờng kính 150 mm, đƣợc đƣa phòng thí nghiệm để gia cơng thí nghiệm tính chất lý theo tiêu chuẩn TCVN 239: 2000, TCVN 3113, 3115, 3116 3118: 1993 Kết khảo sát đánh giá tính chất bê tơng đầm lăn cơng trình bảng Bảng : Đặc điểm kỹ thuật số đập BTĐL khảo sát Tên đập Pleikrong Chiều cao, m 71 SeSan 87 Định Bình 47 Sơn La 22 215 Loại bê tơng M150 Dmax 40 R180 M150 Dmax 50 R365 M150 Dmax60R90 M200 Dmax 40, R90 M200 Khối lượng bê tông, m3 300.000 Địa điểm Tỉnh Kontum 850.000 Tỉnh Gia Lai 240.000 Yêu cầu chống thấm Không yêu cầu Không yêu cầu CT2, CT4 Tỉnh Bình Định 3.000.000 Tỉnh Sơn La CT8,CT10 Dmax50 R365 Bảng : Thành phần cấp phối bê tông đầm lăn đập Pleikrong Tên đập Thành phần cấp phối (kg) Mác Tỉ lệ X.măng bê Puzơlan Tổng Phụ Cát Đá Tuổi N/CDK PC40 Nƣớc tông Gia Qui CDK gia hoá 5-10 K Đỉnh Pleikrong 150 180 0.50 80 210 290 145 - 728 Đá Đá 10-20 20-40 272 478 614 Bảng : Thành phần cấp phối bê tông đầm lăn đập SêSan Thành phần cấp phối (kg) Mác X.măng Phụ Đá bê Tỉ lệ Puzơlan Tổng Cát Đá Đá Tên đập Tuổi PC40 Nƣớc gia 12,5tông N/CDK Gia Qui CDK 5-12,5 25-50 K Đỉnh hoá 25 SeSan 150 365 0.65 80 160 240 155 - 729 665 425 239 Bảng 4: Thành phần cấp phối bê tơng đầm lăn đập Định Bình Tên đập Định Bình Mác Tỉ lệ Ximăng bê Tuổi Tro bay Tổng N/CDK PCB 40 tông Phả Lại CDK Bỉm Sơn Thành phần cấp phối (kg) Nƣớc Phụ gia hoá Cát Đá 5-20 Đá 20-40 Đá 40-60 150 90 105 140 245 122 2,49 772 526 215 600 200 90 126 141 267 132 2,70 746 852 468 - Bảng : Thành phần cấp phối bê tông đầm lăn đập Sơn La Thành phần cấp phối (kg) Mác Xi măng Cát Tên đập Tỉ lệ Tro bay Tổng Phụ gia Đá bê Tuổi PC 40 Nƣớc nghiền N/CDK Phả Lại CDK hố 5-10 tơng Bỉm Sơn Sơn La 200 365 60 140 200 123 1,5 - 2,0 892 376 Đá Đá 10-20 20-50 493 587 Bảng : Kết thí nghiệm tiêu lý mẫu khoan BTĐL trường Tên đập Mác bê tông thiết kế vƣợt thiết kế M150, Dmax 50, R365 190 ngày M150, Dmax 60, R90, vƣợt Pleikrong M150, Dmax 40, R180 SeSan Định Tuổi BTĐL thời điểm khoan mẫu, ngày Khối lƣợng thể tích, kg/m3 Cƣờng độ nén, daN/cm2 Độ hút nƣớc, % Độ chống thấm, atm tuổi 2390 171 5,88 tuổi 2418 2424 153 232 5,67 5,12 23 Bình Sơn La M200, Dmax 40, R90 M200, Dmax 50, R365 thiết kế 300 Kết khảo sát thí nghiệm mẫu khoan BTĐL đập Pleikrong, SeSan 4, Định Bình Sơn La cho thấy : - Thành phần cấp phối BTĐL cơng trình tƣơng đối khác nhau, đặc biệt lƣợng chất dính kết tỉ lệ phụ gia khống chất dính kết Điều tuổi quy định mác bê tơng tính chất cốt liệu cơng trình khác - Bê tơng đầm lăn cơng trình Việt Nam khơng có u cầu chống thấm thiết kế tƣờng chống thấm bê tông thƣờng phía thƣợng lƣu - Bê tơng đầm lăn cơng trình đập Định Bình có cƣờng độ nén vƣợt cao so với yêu cầu Độ chống thấm đạt CT2 bê tông mác 150 CT bê tơng mác 200 (có thể coi nhƣ tƣơng đƣơng W2, W4 Trung Quốc) - Kết thí nghiệm cho thấy bê tơng đầm lăn Định Bình, Sơn La dùng phụ gia khoáng tro bay phụ gia hố học có độ chống thấm tốt so với bê tơng đầm lăn dùng phụ gia khống hoạt tính puzơlan (Pleikrong, SeSan 4) Cấp phối bê tơng cơng trình đập Định Bình Sơn La có tỉ lệ N/CKD thấp so với hai cơng trình lại - Lƣợng phụ gia khống hoạt tính cấp phối BTĐL cơng trình chiếm lớn so với BTĐL mác Trung Quốc Việt Nam dùng 140 đến 210 kg/m3, 2413 2549 318 220 4,75 4,95 4 TQ không 110 kg/m3 Điều cát thiếu cỡ hạt từ 0,08 đến 0,14mm nên phải tăng lƣợng dùng phụ gia khống để bù đắp Nhìn chung, kết khảo sát đánh giá BTĐL cơng trình Định Bình Sơn La cho thấy việc đảm bảo độ chống thấm BTĐL khó đạt so với đảm bảo cƣờng độ Nhất điều kiện đồng thời phải giảm lƣợng xi măng nhiều tốt để khống chế nứt ứng suất nhiệt 3.2 Kết nghiên cứu sử dụng phụ gia hoá học để nâng cao chèng thấm BTĐL Đề tài sử dụng cấp phối bê tông đầm lăn mác 200 tuổi 90 ngày, độ công tác Vebe 10-15 giây Thành phần cấp phối đƣợc thiết kế theo phƣơng pháp Trung Quốc Phụ gia sử dụng phụ gia hóa hãng SIKA (Thụy Sĩ) sản xuất Việt Nam, gồm: hóa dẻo PLASTIMENT 96, siêu dẻo VISCOCRETE 3000 phụ gia khí SIKAAER Các cấp phối BTĐL sử dụng phụ gia hóa học có thành phần xi măng, cát, đá, phụ gia khống giống với cấp phối không phụ gia (đối chứng) Riêng lƣợng nƣớc đƣợc điều chỉnh để đảm bảo tính cơng tác (chỉ số Vebe) giống nhƣ cấp phối bê tông đối chứng Thành phần cấp phối BTĐL, tỷ lệ phụ gia sử dụng kết thí nghiệm đƣợc trình bày bảng Bảng 7: Thành phần cấp phối BTĐL có phụ gia hóa học TT Ký hiệu Loại, % phụ gia hóa học Bê tông dù ng phụ gia Tro bay Phả Lại M-0 Mẫu đối chứng khơng phụ gia M-1 Có Plastiment 96, 0.6lit/100kg CDK M-2 Có Viscocrete 3000, 1lit/100 kg CDK M-3 Có Sika Aer, 0.1 lit/100 kg CDK Bê tông dù ng phụ gia Puzơlan Gia Qui L-0 Mẫu đối chứng không phụ gia L-1 Có Plastiment 96, 0.5lit/100kg CDK 24 N/CKD Chất kết dính N Xi măng PGK (kg) (kg) (kg) Cát Đá PG (kg) (kg) (lÝt) 0.58 0.53 0.46 0.56 135 122 107 130 85 85 85 85 147 147 147 147 735 735 735 735 1455 1455 1455 1455 0.63 0.53 156 130 90 90 156 156 726 726 1437 1437 1.23 1.4 2.32 0.23 M4-1 Có Viscocrete 3000, 1lit/100 kg CDK 0.45 M4-2 Có Sika Aer, 0.1 lit/100 kg CDK 0.59 111 144 90 90 156 156 726 726 1437 2.46 1437 0.25 Bảng : Kết thí nghiệm tính tiêu lý BTĐL có phụ gia hóa học TT Kí hiệu Độ công tác, giây (chỉ số Vebe) Bê tông dùng phụ gia Tro bay Phả Lại M-0 12 M-1 14 M-2 11 M-3 14 Bê tông dùng phụ gia Puzơlan Gia Qui L-0 14 L-1 M4-1 M4-2 12 15 13 Cƣờng độ nén, daN/cm2 Độ chống thấm, atm 28 ngày 90 ngày 171 229 282 165 236 317 396 224 131 147 167 215 135 204 223 160 Các kết thí nghiệm bảng cho thấy: - Cả loại phụ gia hóa học nói góp phần cải thiện đáng kể tính cơng tác, cƣờng độ độ chống thấm BTĐL - Các phụ gia giảm nƣớc thông thƣờng tăng độ chống thấm BTĐL lên cấp (2atm) so với đối chứng - Độ chống thấm BTĐL tăng lên cách rõ rệt sử dụng loại phụ gia siêu dẻo hệ mới, cao khoảng atm so với đối chứng Hiệu tăng chống thấm giảm tỷ lệ N/ CKD - Phụ gia khí cải thiện tính cơng tác BTĐL nhƣng không làm tăng cƣờng độ độ chống thấm BTĐL Điều hàm lƣợng khí BTĐL tăng lên sử dụng phụ gia khí, dẫn đến triệt tiêu tác dụng việc giảm tỷ lệ N/CKD - Với loại phụ gia hóa học, BTĐL dùng tro bay Phả Lại có cƣờng độ độ chống thấm cao so với bê tơng dùng pudolan Gia Qui Có thể pudolan Gia Quy có hệ số hoạt tính tro bay Phả Lại, nên phản ứng với Ca(OH)2 tạo gel silicat canxi để lấp vào lỗ rỗng đá xi măng 3.3 Kết nghiên cứu nâng cao chống thấm BTĐL phụ gia khoáng kết tinh Phụ gia tạo khoáng kết tinh hoá chất có khả thấm sâu vào bê tơng tham gia phản ứng với Ca(OH)2 đá xi măng tạo khống Nhận xét BT khơng có khả chống thấm BT khơng có khả chống thấm dạng tinh thể Đề tài sử dụng dung dịch Indoseal hãng RADCRET (Mỹ) để thí nghiệm Việc xử lý Indoseal chống thấm cho mẫu thí nghiệm đƣợc thực theo quy trình hƣớng dẫn nhà sản xuất Thành phần cấp phối BTĐL kiểm tra mẫu có phụ gia siêu dẻo ( M-1 M4-1 bảng 7) 3.3.1.Ảnh hưởng phụ gia Indoseal đến cấu trúc bê tông Sau xử lý mẫu bê tông phụ gia Indoseal, tiến hành nghiên cứu cấu trúc phƣơng pháp theo dõi kính hiển vi điện tử Quan sát cấu trúc mẫu theo thời gian thấy có khống bao bọc hạt tro bay pudolan Muốn biết loại khoáng đƣợc hình thành cần tiếp tục tiến hành phân tích thành phần khoáng đá xi măng Tuy nhiên, điều khơng thành cơng lƣợng khống tạo q ít, khơng đủ rõ để nhận biết 3.3.2 Ảnh hưởng phụ gia Indoseal đến độ cứng bề mặt bê tơng Thí nghiệm cƣờng độ bề mặt bê tông sau xử lý phụ gia Indoseal phƣơng pháp sử dụng súng bật nảy Sử dụng loại súng Tecnotest Italia, phạm vi đo từ 10-70 N/mm2 Áp dụng tiêu chuẩn TCXD 239 : 2005 Tiến hành đo trị số bật nảy 25 bê tông trƣớc sau xử lý phụ gia để so sánh đánh giá hiệu Kết đo trị số bật nảy cho thấy cƣờng độ bề mặt hầu nhƣ không tăng so với đối chứng, chứng tỏ sản phẩm kết tinh có tác dụng lấp đầy lỗ rỗng đá xi măng làm tăng khả chống thấm nhƣng khơng có khả nâng cao cƣờng độ bê tông 3.3.3 Ảnh hưởng phụ gia Indoseal đến độ chống thấm Sau 03 ngày xử lý chống thấm Indoseal, tổ mẫu đối chứng có xử lý Indoseal đƣợc đồng thời đƣa vào 02 máy thử thấm hiệu MATES Italia Tiến hành thí nghiệm độ chống thấm theo TCVN 3116 – 1993 Kết thí nghiệm thấm chi tiết thử mẫu tổ mẫu đƣợc liệt kê cụ thể bảng Bảng 9: Độ chống thấm mẫu BTĐL xử lý Indoseal TT Loại mẫu Mẫu dùng tro bay, đối chứng Mẫu dùng tro bay, có xử lý Mẫu dùng pudolan, đối chứng Mẫu dùng pudolan, có xử lý Từ kết thí nghiệm với phụ gia xử lý bề mặt ta thấy: - Phụ gia dạng thẩm thấu Indoseal không ảnh hƣởng nhiều tới độ cứng bề mặt bê tông - Phụ gia dạng thẩm thấu Indoseal có khả tăng độ chống thấm nƣớc BTĐL lên cấp (2atm) nhờ phản ứng tạo khoáng dẫn đến tăng độ đặc đá xi măng Kết luận - Việt Nam chƣa có kinh nghiệm thực tế sử dụng BTĐL chống thấm thay bê tông thƣờng, nhƣng việc áp dụng công nghệ Việt Nam Ký hiệu mẫu IDS-0-T IDS-1-T IDS-0-P IDS-1-P Độ chống thấm CT-6 CT-8 CT-4 CT-6 có sở khoa học có tính khả thi - Trong phòng thí nghiệm, sử dụng phụ gia hố dẻo siêu dẻo hệ tăng độ chống thấm BTĐL từ đến atm nhờ giảm tỷ lệ N/CKD; sử dụng phụ gia tạo khống để xử lý bề mặt tăng độ chống thấm gần 2atm nhờ tăng độ đặc đá xi măng - Cần tiếp tục nghiên cứu biện pháp khác (tối ƣu hoá thành phần cốt liệu, phƣơng pháp thí nghiệm, yếu tố thi cơng…) để giảm lƣợng dùng chất kết dính tăng độ chống thấm BTĐL Việt Nam./ TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Báo cáo chuyên đề “Khảo sát đánh giá tính chất số bê tông đầm lăn dùng Việt Nam” Viện KHTL, 2006 2- Báo cáo chuyên đề “Nghiên cứu sử dụng phụ gia hoá học để nâng cao chống thấm cho bê tơng đầm lăn cơng trình thủy lợi” Viện KHTL, 2006 3- Báo cáo chuyên đề “Nghiên cứu biện pháp silicat hố bề mặt bê tơng phụ gia khoáng kết tinh để nâng cao chống thấm cho bê tơng đầm lăn cơng trình thủy lợi” Viện KHTL, 2007 Summary: SEVERAL STUDIED RESULTS ON INCREASING THE WATER IMPERMEABILITY OF RCC By Assoc Prof Le Minh, ME Nguyễn Tien Trung Dr Hoang Pho Uyen, ME Nguyen Quang Binh Institute for Water Resources The article introduces the initial studied results on increasing the water impermeability of RCC at Vietnam Institute for Water Resources.The plasticizer, supper plasticizer and surface treatment admixture are used to obtain the grade of impermeability W6 Ng-êi ph¶n biƯn: TS Ngun Nh- Oanh 26 ... “Khảo sát đánh giá tính chất số bê tông đầm lăn dùng Việt Nam” Viện KHTL, 2006 2- Báo cáo chuyên đề Nghiên cứu sử dụng phụ gia hoá học để nâng cao chống thấm cho bê tơng đầm lăn cơng trình thủy... khác - Bê tơng đầm lăn cơng trình Việt Nam khơng có u cầu chống thấm thiết kế tƣờng chống thấm bê tông thƣờng phía thƣợng lƣu - Bê tơng đầm lăn cơng trình đập Định Bình có cƣờng độ nén vƣợt cao. .. chuyên đề [1,2,3] 3.1 Kết khảo sát tính chất bê tơng đầm lăn Việt Nam Đã khảo sát tính chất bê tơng đầm lăn cơng trình đập Pleikrong, Sesan 4, Định Bình Sơn La Đây đập bê tông đầm lăn tiêu biểu đƣợc