Nghiên Cứu Và Ứng Dụng Bê Tông Đầm Lăn Sử Dụng Vật Liệu Địa Phương Trong Thi Công Đường

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu nghiên cứu chế tạo bê tông đầm lăn sử dụng vật liệu địa phương làm đường phục vụ công tác thi công, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Nguyễn Thị Kim Oanh
• Người hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hữu Hanh – Khoa Vật liệu xây dựng Trường Đại học Xây dựng Hà Nội
• Trường học: Trường Đại học Thủy Lợi và Trường Đại học Xây dựng Hà Nội
• Chuyên ngành: Vật liệu xây dựng
• Đề tài: Nghiên cứu chế tạo bê tông đầm lăn sử dụng vật liệu địa phương làm đường phục vụ công tác thi công
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ BÊ TÔNG ĐẦM LĂN
• 1.1. Đặc điểm của bê tông đầm lăn
• 1.2. Lịch sử ra đời của bê tông đầm lăn và các ứng dụng công nghệ bê tông đầm lăn ở một số nước trên thế giới
• 1.3. Các hướng phát triển BTĐL trên thế giới
• 1.4. Nhu cầu phát triển và tình hình nghiên cứu công nghệ BTĐL trong nước
• 1.5. Các quan điểm và phương pháp thiết kế thành phần BTĐL
• 1.5.1. Theo quan điểm địa kỹ thuật
• 1.5.2. Theo quan điểm bê tông
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên vật liệu sử dụng
• 2.2. Phụ gia khoáng
• 2.3. Phụ gia hoá học
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp lèn chặt khi đúc mẫu BTĐL trong phòng thí nghiệm
• 2.4.2. Phương pháp xác định tính công tác của hỗn hợp BTĐL
• 2.4.3. Hệ số lèn chặt tương đối
• 2.4.4. Phương pháp xác định hệ số chống trơn trượt cho mặt đường
• 2.4.5. Phương pháp xác định thời gian đông kết hỗn hợp BTĐL
• 2.5. Nghiên cứu lựa chọn thành phần bê tông đầm lăn
• 2.5.1. Thiết kế thành phần hạt
• 2.5.2. Thiết kế cấp phối bê tông đầm lăn dựa trên nguyên vật liệu đã thí nghiệm
• 2.5.3. Thiết kế sơ bộ cấp phối bê tông đầm lăn theo phương pháp ACI 211-3R-02
• 2.5.4. Thiết kế tối ưu cấp phối bê tông đầm lăn
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN ỨNG DỤNG CHO HỆ THỐNG ĐƯỜNG THI CÔNG CỦA THỦY ĐIỆN BẮC NÀ – BẮC HÀ – LÀO CAI
• 3.1. Giới thiệu về Công trình Thủy Điện Bắc Nà – Bắc Hà – Lào Cai
• 3.2. Tính công tác của hỗn hợp BTĐL
• 3.3. Tổn thất tính công tác của hỗn hợp BTĐL
• 3.4. Thời gian đông kết
• 3.5. Tính chất cơ học của BTĐL
• 3.5.1. Cường độ nén BTĐL
• 3.5.2. Mô đun đàn hồi của BTĐL
• 3.5.3. Khả năng chống mài mòn
• 3.6. Tính chất vật lý của BTĐL
• 3.6.1. Hệ số lèn chặt tương đối của BTĐL cấp phối tối ưu
• 3.6.2. Khối lượng thể tích của BTĐL
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ THI CÔNG BẰNG THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH HIỆN TRƯỜNG
• 4.1. Công nghệ chế tạo và thi công bê tông đầm lăn làm đường phục vụ công tác thi công
• 4.2. Một số kết quả đạt được khi ứng dụng nghiên cứu công nghệ bê tông đầm lăn làm đường phục vụ công tác thi công của Công trình Thủy Điện Bắc Nà – Bắc Hà – Lào Cai
• 4.3. Đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU

Tóm tắt

I. Tổng quan về bê tông đầm lăn

Bê tông đầm lăn (BTĐL) là loại vật liệu xây dựng được sử dụng rộng rãi trong các công trình lớn như đập thủy điện và mặt đường. Khác với bê tông thường, BTĐL được đầm chặt bằng thiết bị rung lèn từ bên ngoài, cho phép sử dụng hỗn hợp bê tông khô và ít chất kết dính hơn. Công nghệ này mang lại nhiều lợi ích như giảm chi phí, tăng tốc độ thi công và tận dụng vật liệu địa phương. BTĐL đã được ứng dụng từ những năm 1960 tại các nước như Canada, Italia và Đài Loan, và hiện đang được phát triển mạnh ở Việt Nam, đặc biệt trong lĩnh vực thi công đường bộ và thủy điện.

1.1. Đặc điểm kỹ thuật của BTĐL

BTĐL có độ cứng cao, được thi công bằng phương pháp lu lèn, giúp giảm thiểu nhu cầu về cốt pha và nhân công. Hỗn hợp bê tông này thường có độ sụt bằng 0, phù hợp cho các công trình khối lớn. Công nghệ này cũng cho phép sử dụng các phụ gia khoáng như tro bay để cải thiện tính chất cơ lý của bê tông, đồng thời giảm thiểu tác động môi trường.

1.2. Lịch sử và ứng dụng của BTĐL

Công nghệ BTĐL bắt đầu được áp dụng từ những năm 1960 tại các công trình như đập Aipe Gera (Italia) và đập Manicogan (Canada). Tại Việt Nam, BTĐL chủ yếu được sử dụng trong xây dựng đập thủy điện, điển hình là đập Sơn La. Tuy nhiên, việc ứng dụng BTĐL trong thi công đường bộ vẫn còn hạn chế, đòi hỏi nghiên cứu sâu hơn để tối ưu hóa hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.

II. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng vật liệu địa phương như cát đen Sông Hồng và đá dăm để chế tạo BTĐL. Các phương pháp nghiên cứu bao gồm thiết kế thành phần hạt, xác định tính công tác của hỗn hợp bê tông và đánh giá các tính chất cơ lý như cường độ nén, mô đun đàn hồi và khả năng chống mài mòn. Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng vật liệu địa phương không chỉ giảm chi phí mà còn đảm bảo chất lượng của BTĐL.

2.1. Nguyên vật liệu sử dụng

Các nguyên vật liệu chính bao gồm cát đen Sông Hồng, đá dăm và phụ gia khoáng như tro bay. Cát đen được sử dụng để bổ sung lượng hạt mịn, trong khi đá dăm đảm bảo độ cứng và độ bền của bê tông. Phụ gia khoáng giúp cải thiện tính công tác và cường độ của hỗn hợp bê tông.

2.2. Phương pháp thiết kế thành phần BTĐL

Phương pháp thiết kế thành phần BTĐL dựa trên tiêu chuẩn ACI 211-3R-02, bao gồm thiết kế sơ bộ và tối ưu hóa cấp phối bê tông. Quá trình này đảm bảo hỗn hợp bê tông đạt được các yêu cầu về tính công tác, cường độ và độ bền.

III. Ứng dụng BTĐL trong thi công đường bộ

Nghiên cứu này đã ứng dụng BTĐL trong hệ thống đường thi công của công trình Thủy điện Bắc Nà – Bắc Hà – Lào Cai. Kết quả cho thấy, BTĐL có khả năng chịu tải tốt, thời gian đưa vào sử dụng nhanh và chi phí thấp hơn so với bê tông thông thường. Điều này khẳng định tiềm năng lớn của BTĐL trong việc thay thế các loại vật liệu truyền thống trong thi công đường bộ.

3.1. Tính chất cơ lý của BTĐL

Các thí nghiệm đã chứng minh rằng BTĐL có cường độ nén đạt 20MPa, mô đun đàn hồi cao và khả năng chống mài mòn tốt. Những tính chất này đáp ứng đầy đủ yêu cầu kỹ thuật cho đường thi công.

3.2. Hiệu quả kinh tế kỹ thuật

Việc sử dụng BTĐL giúp giảm chi phí vật liệu và nhân công, đồng thời rút ngắn thời gian thi công. Điều này mang lại lợi ích kinh tế đáng kể cho các dự án xây dựng đường bộ.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Bê tông đầm lăn (BTĐL) là một loại vật liệu xây dựng có khả năng chịu lực tốt, tuổi thọ cao và tận dụng được nguồn vật liệu địa phương, được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng đập thủy điện và mặt đường giao thông. Từ những năm 1960, công nghệ BTĐL đã được áp dụng thành công tại nhiều quốc gia như Canada, Mỹ, Nhật Bản và Trung Quốc, với hàng trăm công trình đập và hàng nghìn km đường giao thông sử dụng loại bê tông này. Ở Việt Nam, BTĐL chủ yếu được dùng trong xây dựng đập trọng lực thủy điện, ví dụ như đập thủy điện Sơn La với gần 3 triệu m³ BTĐL, tuy nhiên ứng dụng trong xây dựng đường giao thông còn hạn chế.

Nhu cầu phát triển hạ tầng giao thông và thủy điện tại Việt Nam trong giai đoạn 2011-2020 rất lớn, với kế hoạch xây dựng 1.600 km đường cao tốc và nhiều nhà máy thủy điện mới. Theo ước tính, khoảng 1,2 đến 1,5 triệu m³ bê tông được sử dụng cho các công trình đập và đường giao thông, trong đó BTĐL có tiềm năng thay thế bê tông truyền thống nhằm giảm chi phí và rút ngắn thời gian thi công. Đặc biệt, BTĐL có ưu điểm như giảm lượng xi măng sử dụng, không cần cốt pha phức tạp, thi công nhanh và giảm số lượng khe nối.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là chế tạo BTĐL mác 20MPa sử dụng vật liệu địa phương để làm đường phục vụ công tác thi công cho công trình Thủy điện Bắc Nà – Bắc Hà – Lào Cai. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào hệ thống đường vận hành thi công của công trình này, với mục đích nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật, giảm giá thành và rút ngắn thời gian đưa đường vào sử dụng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai quan điểm thiết kế thành phần BTĐL chính:

• Quan điểm địa kỹ thuật (ĐKT): Xem hỗn hợp BTĐL như đất gia cố xi măng, tập trung vào độ ẩm tối ưu và khối lượng thể tích khô lớn nhất để đạt độ đặc chắc cao nhất. Phương pháp này dựa trên nguyên lý lèn đất của Proctor, xác định độ ẩm tối ưu và năng lượng lèn để tối ưu hóa khối lượng thể tích khô. Các lỗ rỗng không được lấp đầy hoàn toàn bởi hồ xi măng, và hàm lượng xi măng thường thấp hơn 120 kg/m³.

• Quan điểm bê tông: Thiết kế dựa trên mối quan hệ giữa cường độ nén và thành phần hỗn hợp, với mục tiêu lượng hồ xi măng đủ để lấp đầy khoảng trống giữa các hạt cốt liệu, giảm độ rỗng và tăng cường tính chống thấm. Các phương pháp thiết kế theo quan điểm này bao gồm phương pháp giàu hồ CKD của USBR, phương pháp của Hiệp hội kỹ sư quân đội Mỹ (EM-1110-2-2006), phương pháp RCD Nhật Bản, phương pháp ACI 211.3R-2002 và phương pháp RCCD Trung Quốc.

Các khái niệm chính trong nghiên cứu gồm: tính công tác của hỗn hợp BTĐL (độ cứng Vebe), hệ số lèn chặt tương đối, cường độ nén, mô đun đàn hồi, khả năng chống mài mòn và thời gian đông kết.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Sử dụng nguyên vật liệu địa phương gồm xi măng PC40 Kim Đỉnh, cát đen Sông Hồng, đá dăm khai thác tại Hà Nam và phụ gia khoáng tro tuyển Phả Lại (TTPL) làm phụ gia khoáng hoạt tính.

• Phương pháp phân tích: Thí nghiệm trong phòng thí nghiệm xác định tính công tác (bằng thiết bị Vebe cải tiến), cường độ nén, mô đun đàn hồi, khả năng chống mài mòn, hệ số lèn chặt tương đối và thời gian đông kết của hỗn hợp BTĐL. Thiết kế thành phần bê tông dựa trên phương pháp quy hoạch thực nghiệm, phối hợp thành phần hạt cốt liệu theo phương pháp số học để đạt cấp phối hạt tối ưu theo tiêu chuẩn ACI 325-10R.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn chuẩn bị vật liệu, thí nghiệm phòng thí nghiệm, thử nghiệm hiện trường và đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật tại công trình Thủy điện Bắc Nà – Bắc Hà – Lào Cai.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Thiết kế thành phần BTĐL mác 20MPa: Sử dụng tỷ lệ 50% tro tuyển Phả Lại thay thế xi măng trong hỗn hợp, đạt cường độ nén sau 28 ngày khoảng 20MPa, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cho đường thi công. Hàm lượng xi măng giảm giúp hạ giá thành và giảm nhiệt thủy hóa trong khối bê tông.

2. Tính công tác và hệ số lèn chặt: Hỗn hợp BTĐL có độ cứng Vebe phù hợp, thời gian đông kết được kiểm soát bằng phụ gia hóa dẻo Sikament R4, giúp kéo dài thời gian thi công và tăng khả năng bám dính giữa các lớp bê tông. Hệ số lèn chặt tương đối đạt trên 95%, đảm bảo độ đặc chắc và khả năng chịu lực của mặt đường.

3. Tính chất cơ học và vật lý: Cường độ nén mẫu trụ đạt 20MPa sau 28 ngày, mô đun đàn hồi và khả năng chống mài mòn đáp ứng yêu cầu sử dụng cho đường thi công. Khối lượng thể tích của BTĐL đạt khoảng 2.3 tấn/m³, phù hợp với tiêu chuẩn xây dựng.

4. Hiệu quả kinh tế kỹ thuật: So với bê tông truyền thống mác 20MPa, BTĐL giảm được khoảng 15-20% chi phí vật liệu và nhân công do không cần cốt pha và hoàn thiện bề mặt. Thời gian thi công rút ngắn từ 3-5 ngày xuống có thể sử dụng ngay sau khi lu lèn xong, tăng tốc độ thông xe và giảm ảnh hưởng đến tiến độ công trình.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng vật liệu địa phương như cát đen Sông Hồng, đá dăm Hà Nam và tro tuyển Phả Lại làm phụ gia khoáng là khả thi và hiệu quả trong chế tạo BTĐL mác 20MPa. Việc phối hợp thành phần hạt cốt liệu theo tiêu chuẩn ACI 325-10R giúp đạt được độ đặc chắc cao, giảm hiện tượng phân tầng và tăng tính ổn định của hỗn hợp.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, tỷ lệ phụ gia khoáng 50% trong chất kết dính phù hợp với các công trình BTĐL tại Mỹ và Trung Quốc, đồng thời phù hợp với điều kiện vật liệu và khí hậu Việt Nam. Việc sử dụng phụ gia hóa dẻo kéo dài thời gian đông kết giúp cải thiện tính công tác, phù hợp với điều kiện thi công thực tế.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ quan hệ cường độ nén theo thời gian, biểu đồ cấp phối hạt cốt liệu và bảng so sánh chi phí thi công giữa BTĐL và bê tông truyền thống, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả kỹ thuật và kinh tế của công nghệ.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Khuyến khích áp dụng BTĐL làm đường thi công tạm thời: Các chủ đầu tư và nhà thầu nên sử dụng BTĐL mác 20MPa với vật liệu địa phương để giảm chi phí và rút ngắn thời gian thi công, đặc biệt cho các công trình thủy điện và giao thông có quy mô lớn. Thời gian áp dụng dự kiến trong vòng 1-3 năm.

2. Phát triển quy trình thi công chuẩn: Xây dựng hướng dẫn kỹ thuật thi công BTĐL, bao gồm quy trình trộn, rải, lu lèn và bảo dưỡng, đồng thời đào tạo kỹ thuật viên và công nhân để đảm bảo chất lượng thi công. Chủ thể thực hiện là các đơn vị thi công và cơ quan quản lý xây dựng.

3. Tăng cường nghiên cứu và thử nghiệm vật liệu: Tiếp tục nghiên cứu các loại phụ gia khoáng và hóa học phù hợp với điều kiện Việt Nam nhằm nâng cao tính năng BTĐL, giảm chi phí và tăng độ bền. Thời gian nghiên cứu 2-3 năm, do các viện nghiên cứu và trường đại học thực hiện.

4. Xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật và quy chuẩn: Bộ Xây dựng và các cơ quan chức năng cần ban hành tiêu chuẩn kỹ thuật riêng cho BTĐL làm đường thi công, tạo cơ sở pháp lý và kỹ thuật cho việc áp dụng rộng rãi công nghệ này trên toàn quốc.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý dự án xây dựng: Giúp hiểu rõ về công nghệ BTĐL, đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật và lựa chọn giải pháp thi công phù hợp cho các công trình thủy điện và giao thông.

2. Kỹ sư thiết kế và thi công: Cung cấp kiến thức về thiết kế thành phần bê tông, phương pháp thi công và kiểm soát chất lượng BTĐL, từ đó nâng cao hiệu quả và chất lượng công trình.

3. Các viện nghiên cứu và trường đại học: Là tài liệu tham khảo để phát triển nghiên cứu sâu hơn về vật liệu xây dựng, công nghệ thi công và ứng dụng BTĐL trong điều kiện Việt Nam.

4. Nhà sản xuất vật liệu xây dựng: Hỗ trợ trong việc phát triển sản phẩm xi măng, phụ gia khoáng và hóa học phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của BTĐL, mở rộng thị trường và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Câu hỏi thường gặp

1. BTĐL khác gì so với bê tông truyền thống?
   BTĐL có độ sụt bằng 0, thi công bằng phương pháp lu lèn thay vì đầm rung, sử dụng lượng xi măng thấp hơn và không cần cốt pha phức tạp, giúp giảm chi phí và tăng tốc độ thi công.

2. Vật liệu địa phương có ảnh hưởng thế nào đến chất lượng BTĐL?
   Vật liệu địa phương như cát đen Sông Hồng, đá dăm Hà Nam và tro tuyển Phả Lại được nghiên cứu và phối hợp đạt tiêu chuẩn kỹ thuật, đảm bảo tính công tác, cường độ và độ bền của BTĐL.

3. Thời gian đông kết của BTĐL có thể kiểm soát như thế nào?
   Sử dụng phụ gia hóa dẻo kéo dài thời gian đông kết, giúp tăng tính công tác và khả năng bám dính giữa các lớp bê tông, phù hợp với điều kiện thi công thực tế.

4. BTĐL có thể ứng dụng cho loại đường nào?
   BTĐL thích hợp cho đường tạm thi công, đường có tốc độ thiết kế ≤ 60 km/h, sân bãi, đường nội bộ công trường và các công trình giao thông có yêu cầu chịu lực vừa phải.

5. Lợi ích kinh tế khi sử dụng BTĐL là gì?
   Giảm khoảng 15-20% chi phí vật liệu và nhân công, rút ngắn thời gian thi công từ 3-5 ngày xuống có thể sử dụng ngay sau khi lu lèn, giảm chi phí bảo dưỡng và tăng hiệu quả đầu tư.

Kết luận

• Bê tông đầm lăn mác 20MPa sử dụng vật liệu địa phương như xi măng PC40, cát đen Sông Hồng, đá dăm Hà Nam và tro tuyển Phả Lại có thể chế tạo thành công, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cho đường thi công công trình thủy điện Bắc Nà – Bắc Hà – Lào Cai.
• Phương pháp thiết kế thành phần bê tông dựa trên phối hợp cấp phối hạt và tỷ lệ phụ gia khoáng 50% giúp giảm lượng xi măng, hạ giá thành và cải thiện tính công tác.
• Tính công tác, cường độ nén, mô đun đàn hồi và khả năng chống mài mòn của BTĐL đạt tiêu chuẩn, cho phép sử dụng làm mặt đường tạm thi công với hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao.
• Ứng dụng công nghệ BTĐL giúp rút ngắn thời gian thi công, giảm chi phí nhân công và vật liệu, đồng thời tận dụng được nguồn vật liệu địa phương sẵn có.
• Đề xuất xây dựng quy trình thi công chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật và tiếp tục nghiên cứu phát triển vật liệu để mở rộng ứng dụng BTĐL trong xây dựng giao thông và thủy điện tại Việt Nam.

Các đơn vị quản lý dự án, nhà thầu và viện nghiên cứu nên phối hợp triển khai áp dụng công nghệ BTĐL trong các công trình mới, đồng thời hoàn thiện tiêu chuẩn kỹ thuật và đào tạo nhân lực để nâng cao hiệu quả thi công.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 1. Đặc điểm của bê tông đầm lăn Bê tông đầm lăn (BTĐL) là loại bê tông sử dụng các nguyên liệu tương tự như bê tông thường. Khác với bê tông thường được đầm chặt bằng thiết bị rung đưa vào trong lòng khối đổ, bê tông đầm lăn là loại bê tông có độ cứng, thi công đầm chặt bằng các thiết bị rung lèn từ mặt ngoài (lu rung). Công nghệ này phù hợp cho các công trình bê tông khối lớn như làm đập, mặt đường.

Việc đầm lèn bê tông bằng lu rung cho phép sử dụng hỗn hợp bê tông khô, ít chất kết dính hơn bê tông thường nhờ vậy đối với một số đập và đường bê tông thi công bằng công nghệ này nhanh hơn và rẻ hơn so với công nghệ đổ bê tông truyền thống. Công nghệ BTĐL thường được áp dụng thích hợp cho thi công đập bê tông trọng lực và mặt đường, sân bãi. Công nghệ bê tông đầm lăn áp dụng cho thi công đường giao thông so với công nghệ thi công thông thường có các ưu điểm sau: - Phương pháp thi công không phức tạp, tương tự như thi công asphalt, lớp mặt đường sử dụng BTĐL (mặt đường BTĐL) được xây dựng không cần hoặc rất ít các khe nối, không cần phải có ván khuôn, máy rải chuyên dụng và các loại thanh truyền lực. Do có các tính năng ưu việt như vậy nên việc xây dựng mặt đường bằng BTĐL rất đơn giản.

- Tốc độ thi công nhanh, đặc biệt so với thi công bằng công nghệ bê tông thông thường. Có thể sử dụng vật liệu khai thác tại chỗ của địa phương; - Lượng dùng xi măng thấp, có thể sử dụng một số sản phẩm phụ hoặc phế thải công nghiệp giúp hạ giá thành vật liệu so với bê tông xi măng thông thường; - Có khả năng chịu nước cao hơn asphalt. Lịch sử ra đời của bê tông đầm lăn và các ứng dụng công nghệ bê tông đầm lăn ở một số nước trên thế giới. Mặc dù công nghệ BTĐL được áp dụng rất sớm từ những năm 1960 để xây dựng đập Aipe Gera (Italia), đê quai Thạch Môn (Đài Loan), đập Manicogan (Canada), Hochiti (Mexico) và ở nhiều nước khác, nhưng cho đến năm 1970 tại hội 6 nghị về “xây dựng nhanh các đập bê tông”, việc xây dựng đập bê tông trọng lực bằng công nghệ BTĐL mới chính thức được giáo sư Jermo Raphael (Trường Đại học California – Bekerley Mỹ) trình bày trong bản tham luận “Đập trọng lực tối ưu”.

Vì vậy các tài liệu của Hiệp hội bê tông Mỹ (ACI) khi sắp xếp lịch sử phát triển công nghệ bê tông khối lớn đã chọn mốc này làm khởi đầu cho công nghệ BTĐL. Trong những năm từ 1960 đến 1970, một vài công trình đã được các kỹ sư kết cấu và địa chất công trình thiết kế với ý tưởng độc đáo là kết hợp những ưu điểm của đập bê tông và đập đất đắp. Một ví dụ điển hình là đập Aipe Gera (Italia) cao 172m, do kỹ sư kết cấu Giulio Gentile thiết kế đã hoàn thành năm 1964. So với đập bê tông truyền thống được làm hoàn toàn bằng bê tông thì đập này được xây dựng với giá rẻ hơn.

Sự giảm giá thành đã đạt được là do giảm được lượng dùng xi măng trong bê tông cho lõi đập nơi có đòi hỏi thấp hơn về cường độ và độ bền. Một sự kết hợp giữa công nghệ bê tông truyền thống và công nghệ BTĐL đã được các nhà thiết kế đập bê tông ở Quebec Montreal (Canada) phát triển và áp dụng. Trong công trình này, bê tông khối lớn cho lõi đập được đổ và san bằng xe ủi và được đầm lèn bằng lu rung. Tường cánh đập phía thượng lưu được đổ bằng bê tông thường có lượng dùng xi măng lớn và thi công bằng cốp pha trượt theo phương đứng.

Các mạch ngừng thi công tường (có sử dụng băng chặn nước) được đặt cách nhau 15m. Tường cánh đập phía hạ lưu được thi công bằng công nghệ thi công đúc sẵn. Với cách làm này, việc thi công đập Quebec đã giảm được khoảng 20% giá thành và giảm thời gian thi công từ 2 đến 3 lần so với thi công bằng công nghệ bê tông thường. Từ năm 1971 đến năm 1977 ở Anh người ta bắt đầu triển khai nghiên cứu BTĐL trong các phòng thí nghiệm của Trường Đại học Newcastle.

Trong những năm cuối của thập kỷ 70, Hiệp hội nghiên cứu và Thông tin Công nghiệp xây dựng đã tiến hành dự án nghiên cứu rộng về BTĐL có sử dụng tro bay với hàm lượng lớn. Dự án này do Ban quản lý nước miền Tây Nam – Anh thực hiện. Ngoài việc tiến hành thí nghiệm trong các phòng nghiên cứu, các thử nghiệm thực tế đã được tiến hành ở trạm xử lý nước Tamara – Coruwall vào năm 1976 và việc thử nghiệm 7 với quy mô lớn đã được tiến hành ở công trình đập Wimbleball vào năm 1979. Tuy công việc này đã không đưa đến kết quả triển khai ứng dụng rộng rãi BTĐL vào các đập lớn khác ở Anh nhưng ý tưởng sử dụng công nghệ BTĐL với một hàm lượng lớn tro bay đã được Tổng Cục khai hoang Mỹ (United State Bureau of Recramation – USBR) sử dụng làm cơ sở cho việc thiết kế và thi công đập Upper StillWater trên nhánh sông Rock – bang Utah.

Đập này được thi công vào năm 1987 với chiều cao 90m dài 815m, Khối tích bê tông khoảng 1.000m3 Năm 1972 ở Mỹ, Canyon đã đưa ra kết quả thí nghiệm bê tông nghèo xi măng sử dụng cốt liệu có cấp phối cố định, vận chuyển bằng ôtô tự đổ, san gạt bằng xe ủi và đầm bằng lu rung ở đập Tim Fost. Sau đó Hiệp hội các kỹ sư quân sự Mỹ (USACE) đã thi công các lô bê tông thí nghiệm hiện trường ở Jackson – Missisipi và đập Lost Creaker – Oregon trong khoảng năm 1972 – 1973. Năm 1980, lần đầu tiên ở Mỹ sử dụng BTĐL để xây dựng đập Willow Creek trên nhánh sông Willow bang Oregon với chiều cao 52m, chiều dài 543m, khối tích BTĐL 331. Năm 1988 đập Elk Creek được xây dựng trên nhánh sông Elk bang Orogon với chiều cao 76m, chiều dài 786m với khối tích BTĐL là 1.

Đến nay đã có hàng chục công trình đập bê tông lớn được xây dựng ở Mỹ bằng công nghệ BTĐL. Năm 1974 các kỹ sư Nhật Bản cũng đã bắt đầu nghiên cứu sử dụng BTĐL với mục đích rút ngắn thời gian thi công và hạ giá thành công trình đập. Trong những năm thập kỷ 80, hàng loạt các công trình BTĐL đã được xây dựng như đập Tamagawa trên sông Tama tỉnh Akita. Đập này cao 100m dài 442m.

Tính đến cuối năm 1992, ở Nhật đã có 30 đập BTĐL đã được thi công. Nhật Bản cũng đã xây dựng và hoàn thiện phương pháp tổng hợp thiết kế mặt cắt đập, tính toán thành phần bê tông, công nghệ thi công và khống chế nhiệt độ bê tông đập. Phương pháp này thường được gọi là phương pháp RCD (Roller – Compacted Dams) Ở Tây Ban Nha đập Santa Eugenia xây dựng trên sông Xallas năm 1988 cao 85m dài 285m cũng được sử dụng với BTĐL với khối tích là 319. Ngoài ra Tây Ban Nha còn xây dựng nhiều đập khác ứng dụng công nghệ BTĐL như đập Castiblanco de los Arryos, Los morales.

8 Ở Pháp công nghệ BTĐL được ứng dụng khi xây dựng đập Les Olli vertest. Đập này cao 36m, dài 225m sử dụng khoảng 80. Năm 1975, ở Pakistan BTĐL đã được sử dụng để sửa chữa đập Tarbela. Kỷ lục thế giới về tốc độ đổ bê tông đã được lập ở công trình này, với tốc độ trung bình 9.

Đến năm 1980 công trình này đã được hoàn thành với tổng khối lượng đổ BTĐL lên tới 2. Liên Xô (cũ) cũng bắt đầu việc nghiên cứu bê tông khô ít xi măng cho các đập trọng lực từ giữa thập kỷ 70 của thế kỷ trước. Công nghệ này được bắt đầu ở Viện nghiên cứu khoa học thuỷ công vào năm 1975. Năm 1979 – 1980 các kỹ sư Liên Xô đã tiến hành đổ thực nghiệm một số bloc loại bê tông trên tại đập nhà máy thuỷ điện Crupxkai.

Sau đó BTĐL chính thức sử dụng ở nước này trên công trình đập thuỷ điện Taskumirr xây dựng trên sông Narin vào năm 1984 cao 75m, dài 320m, khối lượng BTĐL là 85. Công trình đập BTĐL này đã được hoàn thành vào năm 1988. Sau đó một loạt các đập thuỷ điện khác như Burexop, Cuvinsko lần lượt được xây dựng vào các năm tiếp theo bằng công nghệ BTĐL.[7] Năm 1978, Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu công nghệ BTĐL. Năm 1980- 1981 tại tỉnh Tứ Xuyên, đường bê tông của nhà máy thủy điện Long Nhai đã tiến hành thí nghiệm Bê tông đầm lăn taị hiện trường.

Năm 1983, tại Hạ Môn tỉnh Phúc Kiến đã tiến hành thí nghiệm hiện trường BTĐL. Năm 1984-1985, Bê tông đầm lăn đã chính thức được dùng để xây dựng đê quai và tường cửa lấy nước của nhà máy thủy điện Cát Khê Khẩu. Năm 1985, phần giáp nền của tường âu thuyền đập Cát Châu trên sông Trường Giang cũng đã tiến hành thí nghiệm 2 lần đầm nén hiện trường. Sau đó đập Đồng Nhai Tử và đập phụ của Nhà máy Thủy điện Ngưu Nhật Khê cũng đã sử dụng BTĐL.

Tháng 5 năm 1985, Tại Trung Quốc đập BTĐL đầu tiên đã xây dựng thành công là đập Keng Khẩu tại huyện Đại Điền, tỉnh Phúc Kiến, Tính đến năm 2005, Trung Quốc đã, đang xây dựng và thiết kế tổng cộng là 125 đập BTĐL, trong đó có 98 đập trọng lực, 27 đập vòm bằng BTĐL (có 26 đập cao trên 100m, trong đó 19 đập trọng lực và 7 đập vòm); đập cao nhất thế giới là đập Long Than (cao 216,5m). Mặc dù có áp dụng công nghệ BTĐL tương đối muộn 9 nhưng Trung Quốc lại là nước có tốc dộ phát triển công nghệ này rất nhanh. Trong gần 20 năm đã có trên 50 đập BTĐL được xây dựng do Trung Quốc tự thiết kế và thi công. Năm 1986 đập bê tông đầu tiên chính thức được thi công là đập thuỷ điện Khanh Khẩu tại tỉnh Phúc Kiến.

Sau đó, năm 1988, công trình thuỷ điện Diệp Thán với công suất 1210MW được khởi công xây dựng. Ban đầu tường đập vây cao 52m, dài 342m, được thiết kế bằng bê tông đổ theo công nghệ truyền thống nhưng thực tế đòi hỏi phải thi công tường đập này trong 5 tháng để tránh lũ. Công nghệ bê tông thông thường với tốc độ đổ dâng cao 10m/tháng đòi hỏi phải mất hơn 5 tháng mới hoàn thành nên không đáp ứng được tiến độ đảm bảo xây dựng an toàn móng công trình trong mùa lũ năm sau.