Luận văn thạc sĩ nghiên cứu công nghệ bê tông tự lèn để thi công cánh tràn piano đập dâng văn phong tỉnh bình định

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu công nghệ bê tông tự lèn ứng dụng thi công cánh tràn piano đập dâng tại Bình Định, đảm bảo hiệu quả kỹ thuật và kinh tế.

• Chuyên ngành: Công nghệ xây dựng
• Đề tài: Nghiên cứu công nghệ bê tông tự lèn thi công cánh tràn piano đập dâng Văn Phong Bình Định
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Địa điểm: Bình Định

Tóm tắt

I. Tổng quan về công nghệ bê tông tự lèn

Công nghệ bê tông tự lèn là một phương pháp thi công hiện đại, được áp dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng có kết cấu phức tạp. Bê tông tự lèn không cần đầm nhưng vẫn đảm bảo độ đặc chắc và các tính chất cơ lý như bê tông thông thường. Phương pháp này đặc biệt hữu ích trong các công trình có mật độ cốt thép dày đặc hoặc kết cấu mỏng, nơi việc đầm bê tông truyền thống gặp nhiều khó khăn. Đập dâng Văn Phong tại Bình Định là một ví dụ điển hình cho việc ứng dụng công nghệ này trong thi công cánh tràn piano.

1.1 Khái niệm và đặc điểm của bê tông tự lèn

Bê tông tự lèn là loại bê tông có khả năng tự điền đầy khuôn đổ mà không cần tác động cơ học từ bên ngoài. Đặc điểm nổi bật của loại bê tông này là độ chảy xòe cao và khả năng không bị phân tầng. Để đạt được điều này, bê tông tự lèn cần sử dụng phụ gia siêu dẻo và hàm lượng lớn phụ gia mịn. Công nghệ này giúp rút ngắn thời gian thi công và giảm thiểu ô nhiễm tiếng ồn, đặc biệt phù hợp với các công trình trong khu dân cư đông đúc.

1.2 Ứng dụng bê tông tự lèn trên thế giới

Bê tông tự lèn bắt đầu được nghiên cứu và ứng dụng tại Nhật Bản từ năm 1983. Các công trình lớn như cầu Akashi Kaikyo, sân vận động Fukuoka Dome, và bể chứa dầu Osaka Gas đã sử dụng hàng trăm nghìn mét khối bê tông tự lèn. Công nghệ này không chỉ giúp rút ngắn thời gian thi công mà còn giảm đáng kể chi phí nhân công. Tại Việt Nam, bê tông tự lèn cũng đang được nghiên cứu và ứng dụng trong các công trình thủy lợi và công trình công cộng.

II. Nghiên cứu công nghệ và thành phần cấp phối bê tông tự lèn

Nghiên cứu về công nghệ bê tông tự lèn tập trung vào việc thiết kế thành phần cấp phối phù hợp để đảm bảo các tính chất cơ lý của bê tông. Quá trình này bao gồm việc lựa chọn vật liệu, tính toán tỷ lệ phối trộn, và thực hiện các thí nghiệm kiểm tra. Thi công cánh tràn piano tại đập dâng Văn Phong đòi hỏi một thành phần cấp phối tối ưu để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật khắt khe.

2.1 Nguyên tắc thiết kế thành phần cấp phối

Thiết kế thành phần cấp phối bê tông tự lèn dựa trên nguyên tắc cân bằng giữa độ chảy và khả năng không phân tầng của hỗn hợp bê tông. Các yếu tố quan trọng bao gồm tỷ lệ nước/xi măng, hàm lượng phụ gia siêu dẻo, và kích thước cốt liệu. Quy trình thiết kế thường tuân theo các tiêu chuẩn quốc tế như JSCE và EFNARC, đảm bảo hỗn hợp bê tông đạt được các tính chất cơ lý cần thiết.

2.2 Thí nghiệm và hiệu chỉnh thành phần cấp phối

Các thí nghiệm về tính công tác và tính chất cơ lý của bê tông tự lèn được thực hiện để hiệu chỉnh thành phần cấp phối. Các chỉ tiêu như độ chảy xòe, thời gian đông kết, và cường độ nén được kiểm tra kỹ lưỡng. Kết quả thí nghiệm giúp xác định thành phần cấp phối tối ưu, đảm bảo hỗn hợp bê tông đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và điều kiện thi công tại đập dâng Văn Phong.

III. Xây dựng biện pháp thi công bê tông tự lèn cho cánh tràn piano

Việc thi công cánh tràn piano tại đập dâng Văn Phong đòi hỏi một quy trình thi công chặt chẽ và khoa học. Công nghệ bê tông tự lèn được áp dụng để giải quyết các khó khăn trong việc đổ và đầm bê tông tại các kết cấu mỏng và phức tạp. Quy trình thi công bao gồm các bước chuẩn bị, đổ bê tông, và kiểm soát chất lượng để đảm bảo công trình đạt tiêu chuẩn kỹ thuật.

3.1 Quy trình thi công và kiểm soát chất lượng

Quy trình thi công bê tông tự lèn bao gồm các bước chuẩn bị vật liệu, trộn bê tông, đổ bê tông, và kiểm tra chất lượng. Việc kiểm soát chất lượng được thực hiện thông qua các thí nghiệm tại hiện trường và phòng thí nghiệm. Các chỉ tiêu như độ chảy xòe, thời gian đông kết, và cường độ nén được theo dõi chặt chẽ để đảm bảo hỗn hợp bê tông đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.

3.2 Lựa chọn thiết bị và ván khuôn

Việc lựa chọn thiết bị và ván khuôn phù hợp là yếu tố quan trọng trong thi công bê tông tự lèn. Các thiết bị như máy trộn, xe bơm bê tông, và hệ thống ván khuôn được lựa chọn dựa trên điều kiện thi công và yêu cầu kỹ thuật của công trình. Ván khuôn cần đảm bảo độ kín và chắc chắn để hỗn hợp bê tông tự lèn có thể điền đầy khuôn đổ một cách hiệu quả.

IV. Đánh giá hiệu quả kinh tế và kỹ thuật của bê tông tự lèn

Việc sử dụng bê tông tự lèn trong thi công cánh tràn piano tại đập dâng Văn Phong mang lại nhiều lợi ích về mặt kỹ thuật và kinh tế. Công nghệ này giúp rút ngắn thời gian thi công, giảm chi phí nhân công, và nâng cao chất lượng công trình. Đánh giá hiệu quả kinh tế và kỹ thuật là bước quan trọng để khẳng định tính khả thi và lợi ích của việc ứng dụng bê tông tự lèn trong các công trình tương tự.

4.1 Hiệu quả kỹ thuật

Bê tông tự lèn đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật khắt khe như cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo, và độ chống thấm. Các thí nghiệm cho thấy bê tông tự lèn có khả năng chống co ngót và từ biến tốt hơn so với bê tông truyền thống. Điều này giúp nâng cao tuổi thọ và độ bền vững của công trình.

4.2 Hiệu quả kinh tế

Việc sử dụng bê tông tự lèn giúp giảm chi phí nhân công và thời gian thi công. So sánh với bê tông truyền thống, bê tông tự lèn có giá thành cao hơn nhưng mang lại hiệu quả kinh tế tổng thể tốt hơn do giảm thiểu các rủi ro và nâng cao chất lượng công trình. Điều này khẳng định tính khả thi và lợi ích của việc ứng dụng công nghệ này trong các công trình xây dựng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ BÊ TỔNG TỰ LÈN VÀ ĐIỀU KIỆN ỨNG DỤNG 1. KHÁI QUÁT VỀ BÊ TÔNG TỰ LÈN 1. Khái niệm bê tông tự lèn Bê tông, bê tông cốt thép là loại vật liệu được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các công trình xây dựng. Bê tông có rất nhiều ưu điểm, nổi trội nhất là khả năng chịu lực, tuổi thọ cao, dễ tạo hình và tận dụng được các nguồn vật liệu tại địa phương.

Trong lĩnh vực xây dựng nó là loại vật liệu chiếm ưu thế nhất. Trong khi sử dụng, các chuyên gia xây dựng đã phối hợp với các nhà khoa học về lĩnh vực vật liệu nhằm khai thác triệt để các ưu điểm, khắc phục những tồn tại của bê tông, bê tông cốt thép, vì thế đã có những công nghệ sản xuất và thi công mới ra đời, đó chính là công nghệ bê tông tự lèn. Bê tông tự lèn là loại bê tông mà hỗn hợp mới trộn xong của nó (hỗn hợp bê tông tươi) có khả năng tự điền đẩy các khuôn đổ hoặc cốp pha kể cả những kết cấu dầy đặc cốt thép, mà vẫn đảm bảo tính đồng nhất bằng chính trọng lượng bản thân và độ chảy xòe cao, không cần bất kỳ một tác động cơ học nào từ bên ngoài [2]. Hay nói một cách đơn giản: Bê tông tự lèn chính là bê tông, mà hỗn hợp của nó khi đổ không cần đầm nhưng sau khi đông cứng, kết cấu bê tông vẫn đảm bảo độ đặc chắc và các tính chất cơ lý như bê tông thông thường cùng mác.

Bê tông tự lèn thường được sử dụng trong các điều kiện khó khăn không thể sử dụng máy đầm như: Kết cấu công trình có mật độ cốt thép dày đặc, giao diện đan xen phức tạp; Các kết cấu dạng thanh, mảnh hoặc mỏng khó sử dụng máy đầm để đầm bê tông; Gia cố và sữa chữa kết cấu bê tông có 13 vách mỏng hình thể phức tạp đồng thời có cốt thép; Thi công công trình bê tông ở khu dân cư đông đúc, có thể giảm bớt ô nhiễm và tiếng ồn, nâng cao tiến độ thi công. Đặc điểm và phân loại của bê tông tự lèn a. Về cơ bản bê tông tự lèn cũng giống như bê tông thông thường được chế tạo từ các vật liệu như chất kết dính xi măng, cốt liệu, nước và phụ gia. Sự khác nhau cơ bản trong công nghệ thi công bê tông tự lèn là không có công đoạn tạo chấn động để làm chặt bê tông.

Bê tông tự lèn cần đạt khả năng chảy cao đồng thời không bị phân tầng tách nước. Vì vậy đặc trưng cơ bản của loại bê tông này là sự cân bằng giữa độ chảy và sự không phân tầng của hỗn hợp bê tông. Để đạt được điều này, bê tông tự lèn cần có các yêu cầu sau: - Sử dụng phụ gia siêu dẻo để đạt khả năng chảy dẻo cao của hỗn hợp bê tông; - Sử dụng hàm lượng lớn phụ gia mịn để tăng độ linh động của hỗn hợp vữa bê tông; - Hàm lượng cốt liệu lớn trong bê tông ít hơn so với bê tông thông thường. Ngoài các đặc tính cơ bản nói trên, đặc tính chế tạo và thi công của bê tông tự lèn cũng khác so với bê tông thường như sau: - Sự bắt đầu và kết thúc ninh kết của bê tông tự lèn có khuynh hướng chậm hơn so với bê tông thường.

- Khả năng bơm của bê tông tự lèn cao hơn so với bê tông thường. - Do sự nhạy cảm với vật liệu đầu vào trong khi trộn nên bê tông tự lèn có yêu cầu về kiểm tra chất lượng, kiểm tra sản xuất và kiểm tra thi công khắt khe hơn bê tông thường. 14 - Do không thực hiện việc rung động làm chặt, yêu cầu quan tâm đến thời gian duy trì tính công tác của hỗn hợp vữa lớn hơn bê tông thường b. Phân loại Bê tông tự lèn có thể có nhiều loại khác nhau, việc phân loại chúng trên thế giới cũng chưa có tiêu chuẩn nào quy định.

Dựa vào đặc tính của vật liệu sử dụng để chế tạo có thể chia BTTL thành 3 loại [2]: (1) Bê tông tự lèn dựa trên hiệu ứng của bột mịn: Đây là loại BTTL chỉ sử dụng phụ gia siêu dẻo hoặc cuốn khí và giảm nước mức độ cao, mà không phải dùng đến phụ gia điều chỉnh độ linh động. Độ linh động và tính năng không phân tầng của hỗn hợp BTTL đạt được bằng cách điều chỉnh phù hợp tỷ lệ N/B [nước / bột (xi măng và phụ gia khoáng mịn)]. Loại bê tông này có hàm lượng bột mịn cao hơn so với bê tông truyền thống; (2) Bê tông tự lèn sử dụng phụ gia điều chỉnh độ linh động: Là loại BTTL ngoài việc sử dụng phụ gia siêu dẻo giảm nước cao thế hệ mới (polycar boxylate), còn cần phải sử dụng phụ gia điều chỉnh độ nhớt (VMA – Viscosity Modifying Admixture) để hỗn hợp BTTL tránh khỏi sự phân tầng, tách nước. Việc sử dụng phụ gia điều chỉnh độ nhớt đã làm giảm được hàm lượng bột mịn trong loại BTTL này so với loại BTTL dựa trên hiệu ứng của bột mịn; (3) BTTL sử dụng hỗn hợp cả bột mịn và phụ gia điều chỉnh độ nhớt.

TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG TỰ LÈN TRÊN THẾ GIỚI Bê tông tự lèn (BTTL) bắt đầu được nghiên cứu ở Nhật bản từ năm 1983 và được áp dụng từ năm 1988 nhằm mục đích nâng cao độ bền vững cho các kết cấu công trình xây dựng. Hiện nay BTTL đã được sử dụng rộng rãi trên các công trình xây dựng với quy mô lớn.000 m3 bê tông tự lèn được sử dụng làm các bến thả neo của cầu Akashi Kaikyo với khoảng cách giữa hai trụ đến 1991m, dài nhất thế giới. Nhờ việc ứng dụng 15 công nghệ bê tông tự lèn mà thời gian thi công công trình này đã rút ngắn được 20% [9]. Số lượng các công trình xây dựng được ứng dụng loại bê tông tự lèn ở Nhật ngày càng tăng lên.

Nhà máy lọc xăng dầu Murano đã sử dụng 200.000 m3 bê tông tự lèn và thi công với tốc độ 500m3/ngày. Năm 1993 tại sân vận động Fukuoka Dome đã có 10.000 m3 bê tông tự lèn được sử dụng để thi công vòm dốc 45o và khung chịu lực với cốt thép dày đặc (hình 1.[10] Tại công trình đường hầm của thành phố Yokohama, hơn 40 m3 bê tông tự lèn đã được sử dụng để thi công mặt bên trong ở độ sâu 20 m. Năm 1998, trong khi xây dựng công trình bể chứa dầu Osaka Gas (Osaka –Nhật bản) đã sử dụng 12.000 m3 bê tông tự lèn cho kết cấu bê tông dự ứng lực. Với việc sử dụng công nghệ bê tông tự lèn, công trình này đã rút ngắn được 18% thời gian thi công và giảm hơn 60% nhân công lao động cho công tác bê tông (từ 150 người xuống còn 50 người), giảm 12% tổng chi phí cho công tác thi công bê tông [11].

Lần đầu tiên tại Hàn Quốc, công ty Gas Hàn Quốc kết hợp với công ty Taisei – Nhật bản đã sử dụng 256.000 m3 bê tông tự lèn để xây dựng 8 bể chứa gas với đường kính 78,58m, chiều dày thành bể là 1,7m và chiều sâu 75m tại đảo Inchon [12]. Trung Quốc đã sử dụng bê tông tự lèn vào thi công tháp Macao tại Hồng Kông với chiều cao tháp là 138m. Hơn 500 m3 bê tông tự lèn đã được dùng để thi công các kết cấu của tháp từ độ cao 120 m trở lên [8]. Bê tông tự lèn đã được sử dụng rất hiệu quả khi thi công xây dựng các công trình có mật độ cốt thép dày đặc [13].

Tại Đài Loan, bê tông tự lèn đã được nghiên cứu từ những năm 1990. Việc ứng dụng bê tông tự lèn vào các công trình xây dựng ở Đài Loan chỉ được tiến hành vào năm 1999, và chủ yếu tại các công trình xây dựng cầu, 16 đường cao tốc, bể chứa dầu …, năm 2000, tổng khối lượng bê tông tự lèn dùng trong xây dựng ở Đài Loan xấp xỉ 220.000 m3 (chiếm 0,3%) và đến năm 2001 đã vượt trên 600. Bê tông tự lèn cũng đã được sử dụng tại Thái Lan từ những năm 1992 vào những công trình xây dựng như: 4.000m3 cho đường ống dẫn nước, đường ống, cầu của hệ thống cung cấp nước cho tháp làm lạnh của Nhà máy chế tạo than đá tỉnh Lampang; 432 m3 cho cầu vượt đường cao tốc tỉnh Patum thani; 429 m3 cho các cột cao của toà nhà Ofice Building ở Băng cốc [16] Philipin cũng đã sử dụng bê tông tự lèn vào các công trình xây dựng. Cụ thể là khách sạn Eaton Holiday ở Makaticao 71 tầng đã sử dụng gần 2.500 m3 bê tông tự lèn trong thi công [17].

Thụy Sỹ cũng đã sử dụng bê tông tự lèn vào các công trình xây dựng đường ray tầu hoả ngầm dưới đất với khối lượng 2. Nhờ việc sử dụng bê tông tự lèn nên thời gian thi công đã được rút ngắn từ 207 ngày xuống còn 93 ngày [18]. Bê tông tự lèn đã được áp dụng trong thi công các công trình có mật độ cốt thép dày đặc tại Mỹ từ những năm 90 của thế kỷ 20. Đó là tại các công trình West Valley - New York, Societ Tower–Cleveland - Ohio, Toà nhà Bankers Hall - Alberta với khối lượng bê tông lớn hơn 9.

Đặc biệt trong những năm gần đây bê tông tự lèn đã được nghiên cứu và chấp nhận bởi các hiệp hội AASHTO, SCDOT và PCI, do vậy bê tông tự lèn đã và sẽ được ứng dụng rộng rãi vào thi công các công trình cầu lớn trong tương lai [19,20]. Ngoài ra, các nước châu âu khác như Đan mạch, Đức, Nauy, Italia Pháp. Đang tiếp tục nghiên cứu và sử dụng ngày một rộng rãi bê tông tự lèn trong thi công các công trình đường ngầm, hầm tuy nen, bể chứa. Một số hình ảnh ứng dụng bê tông tự lèn tại nhật bản và trên thế giới 17 Hình 1.

Sử dụng BT tự lèn cho Mố neo của cầu Akashi-Kaikyo Hình 1. Sử dụng BT tự lèn cho Sân vận động Fukuoka Hình 1. Sử dụng BT tự lèn cho bể chứa ga tại Osaka Hình 1. Thi công bê tông tự lèn cho cấu kiện đúc sẵn 18 1.

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG BÊ TÔNG TỰ LÈN Ở VIỆT NAM [2] Công nghệ bê tông tự lèn vẫn là một công nghệ còn khá mới đối với các nhà xây dựng của Việt nam, nhất là đối với ngành xây dựng thuỷ lợi. Trong công tác nghiên cứu và ứng dụng tại một số Viện nghiên cứu như: Viện KHCN Xây dựng, Viện khoa học Thủy lợi, Viện KHCN giao thông vận tải, trường ĐH xây dựng Hà nội, trường ĐH Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh.