I. Tổng Quan Nghiên Cứu Bê Tông Chống Thấm Thủy Lợi 55 Ký Tự
Bê tông và bê tông cốt thép là vật liệu phổ biến trong xây dựng, đặc biệt là trong các công trình thủy lợi. Ưu điểm của bê tông là khả năng chịu lực tốt, tuổi thọ cao và sử dụng được vật liệu địa phương. Tuy nhiên, các công trình thủy lợi, thủy điện đòi hỏi tuổi thọ cao, và sự hư hỏng có thể gây ảnh hưởng lớn đến kinh tế xã hội. Một trong những nguyên nhân gây hư hỏng là sự thấm nước qua bê tông. Đặc biệt, các công trình này thường xuyên tiếp xúc với môi trường nước chứa các tác nhân ăn mòn như Cl-, Na+, CO2, NH3. Nếu bê tông đặc chắc, ít lỗ rỗng và có tính chống thấm cao, hiện tượng ăn mòn cốt thép sẽ được ngăn chặn, kéo dài tuổi thọ công trình. Ngược lại, bê tông kém chất lượng dễ bị thấm nước, gây ăn mòn cốt thép, nở cốt thép và phá hủy kết cấu. Do đó, khả năng chống thấm là yếu tố quan trọng trong bê tông thủy công.
1.1. Khái Niệm Cường Độ và Tính Thấm Nước Bê Tông
Bê tông là vật liệu đá nhân tạo được tạo thành từ chất kết dính, nước, cốt liệu (cát, sỏi, đá dăm) và phụ gia. Hỗn hợp bê tông phải đảm bảo đạt được các tính chất như cường độ và độ chống thấm sau khi rắn chắc. Ưu điểm lớn nhất của bê tông là cường độ chịu nén cao. Tuy nhiên, một trong những nhược điểm của bê tông là tính thấm nước. Điều này gây ăn mòn cốt thép và phá hoại kết cấu bê tông, giảm tuổi thọ công trình. Cường độ nén và tính thấm của bê tông có mối tương quan nhất định. Thông thường, khi cường độ bê tông cao, bê tông có tính đặc chắc, hàm lượng lỗ rỗng mao quản nhỏ, khí đó khả năng chống thấm của bê tông tốt hơn.
1.2. Mác Chống Thấm Bê Tông B Là Gì
Mác chống thấm là khả năng của bê tông không cho nước thấm qua dưới áp lực thủy tĩnh. Khi thí nghiệm xác định độ chống thấm của tổ mẫu (6 viên hình trụ, kích thước 150 x 150 mm ) là cấp áp lực lớn nhất mà ở trong đó 4 trong 6 viên mẫu chưa bị nước thấm qua. Từ áp lực nước mà ở đó 4 trong 6 viên đã bị thấm nước (áp lực mà tại đó dừng việc thử) trừ đi 2 sẽ cho mác chống thấm của bê tông B.
II. Thách Thức Giải Pháp Chống Thấm Bê Tông Thủy Lợi 58 Ký Tự
Các công trình thủy lợi sử dụng chủ yếu là bê tông khối lớn (BTĐL và bê tông cát nghiền). Một trong những yêu cầu của bê tông khối lớn là hạn chế nhiệt thủy hóa để tránh gây nứt kết cấu. Do đó, bê tông thường sử dụng là bê tông mác thấp tuổi dài ngày và các loại xi măng có nhiệt thủy hóa thấp. Lượng dùng xi măng trong hỗn hợp bê tông cũng giảm so với thông thường. Mác bê tông thấp đồng nghĩa với mác thấm của bê tông giảm. Vì vậy, cần nghiên cứu và đánh giá sự tương quan giữa cường độ nén và khả năng chống thấm của bê tông để nâng cao khả năng chống thấm cho các công trình thủy lợi. Hiện nay, phần lớn các công trình xây dựng thủy lợi do Việt Nam thiết kế và thi công vẫn sử dụng mác chống thấm làm cơ sở để đánh giá khả năng chống thấm nước của bê tông nhưng công trình xây dựng thủy điện do tập đoàn điện lực EVN làm chủ đầu tư lại dung hệ số thấm Kt để đánh giá.
2.1. Tình Hình Nghiên Cứu Chống Thấm Bê Tông Trên Thế Giới
Bê tông đầm lăn (BTĐL) là bước phát triển đột phá trong công nghệ đập bê tông khối lớn. Ưu điểm nổi bật của BTĐL là sử dụng ít xi măng, chỉ bằng khoảng 25-30% so với bê tông thường, tốc độ thi công nhanh, nên giảm giá thành, đạt hiệu quả kinh tế cao. Nhược điểm của BTĐL là chống thấm kém. Vì vậy, các đập bê tông đầm lăn kiểu cũ chỉ sử dụng BTĐL làm lõi đập, bao bọc xung quanh là lớp vỏ bê tông thường chống thấm dày 2 - 3 m. Kết cấu đập kiểu này thường gọi là “vàng bọc bạc”. Nó được sử dụng phổ biến ở hầu hết các nước cho đến cuối thế kỷ XX.
2.2. Ứng Dụng Bê Tông Chống Thấm Thủy Lợi Tại Việt Nam
Việt Nam bắt đầu nghiên cứu BTĐL từ những năm 90 của thế kỷ XX. Năm 2003, Việt Nam khởi công xây dựng đập bê tông đầm lăn đầu tiên, đập thủy điện Pleikrong, cao 71m, kết cấu “vàng bọc bạc”. Vài năm gần đây, Việt Nam bắt đầu nghiên cứu áp dụng BTĐL chống thấm cao thay cho bê tông thường để xây dựng đập bê tông trọng lực. Ví dụ: BTĐL công trình thủy lợi Nước Trong ( đang xây dựng) dùng mác R90150B2 và R90200B6. Nhiều công trình thủy điện dùng BTĐL chống thấm cao như thủy điện Sơn La ( mác R 365 200 CT10) , đang thiết kế thi công thủy điện Bản Vẽ, Đồng Nai 3, Đồng Nai 4 và A Vương hoàn toàn BTĐL có độ chống thấm B6 đến B8.
III. Phương Pháp Thiết Kế Bê Tông Cát Nghiền Chống Thấm 59 Ký Tự
Nghiên cứu này tập trung vào việc thiết kế thành phần bê tông cát nghiền (BTCN) cho công trình hồ chứa nước Bản Mòng - Sơn La. Mục tiêu là nghiên cứu sự phát triển cường độ và khả năng chống thấm của bê tông sử dụng cát nghiền. Đề tài cũng đưa ra mối quan hệ của cường độ nén và mác chống thấm của bê tông ở các tuổi 7, 28, 90 ngày. Phương pháp đánh giá mối quan hệ của cường độ bê tông đến tính chống thấm của hệ thống các công trình thủy lợi cũng được nghiên cứu. Các nội dung khoa học được giải quyết bao gồm: Nghiên cứu tổng quan về nâng cao khả năng chống thấm các loại bê tông trong công trình thủy lợi ở Việt Nam và trên thế giới, nghiên cứu và lựa chọn nguyện vật liệu sử dụng, nghiên cứu thiết kế thành phân bê tông sử dụng cát nghiền, nghiên cứu các tính chất cơ lý của bê tông sử dụng cát nghiền và đưa ra mối tương quan giữa cường độ nén và khả năng chống thấm của bê tông.
3.1. Vật Liệu Sử Dụng Trong Nghiên Cứu Bê Tông Cát Nghiền
Nghiên cứu sử dụng các loại vật liệu như xi măng PCB40 Mai Sơn, cốt liệu lớn (đá dăm), cốt liệu nhỏ (cát nghiền) và phụ gia hóa học. Các tính chất của nguyên vật liệu được nghiên cứu kỹ lưỡng để đảm bảo chất lượng bê tông. Các thí nghiệm được thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN, TCXDVN, TCN và ASTM. Phương pháp toán quy hoạch thực nghiệm cũng được áp dụng để tối ưu hóa thành phần bê tông.
3.2. Phương Pháp Nghiên Cứu Tính Chất Bê Tông Cát Nghiền
Các phương pháp nghiên cứu tiêu chuẩn (TCVN, TCXDVN, TCN, ASTM.) và không tiêu chuẩn (phương pháp quy hoạch thực nghiệm, các phương pháp thí nghiệm đề xuất) được sử dụng. Các phương tiện nghiên cứu hiện đại được sử dụng để nghiên cứu các tính chất của vật liệu và các sản phẩm nghiên cứu. Bằng phương pháp thực nghiệm nghiên cứu các tính chất của các loại bê tông, từ đó đưa ra mối tương quan giữa cường độ nén và mác chống thấm.
IV. Kết Quả Nghiên Cứu Cường Độ Mác Chống Thấm 56 Ký Tự
Nghiên cứu đã xây dựng được mối quan hệ giữa cường độ bê tông và mác chống thấm, hệ số thấm. Kết quả đạt được được đánh giá để lựa chọn áp dụng khi sử dụng và thi công công trình thủy lợi. Các kiến nghị được đưa ra để thiết kế cường độ và độ chống thấm cho các công trình thủy lợi. Cường độ nén và mác thấm tuổi 28,90 ngày trong quy hoạch của bê tông cát nghiền được xác định. Thành phần cấp phối tối ưu về cường độ tuổi 90 ngày và hệ số thấm tuổi 90 ngày cũng được tìm ra.
4.1. Mối Quan Hệ Giữa Cường Độ và Mác Chống Thấm Bê Tông
Kết quả nghiên cứu cho thấy có mối tương quan chặt chẽ giữa cường độ nén và mác chống thấm của bê tông. Cường độ nén cao thường đi kèm với mác chống thấm cao hơn. Tuy nhiên, mối quan hệ này còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như thành phần cấp phối, loại xi măng sử dụng và điều kiện bảo dưỡng.
4.2. Ứng Dụng Kết Quả Nghiên Cứu Vào Thực Tế
Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để lựa chọn thành phần cấp phối bê tông phù hợp cho các công trình thủy lợi cụ thể. Việc lựa chọn đúng thành phần cấp phối sẽ giúp đảm bảo bê tông có cường độ và khả năng chống thấm đáp ứng yêu cầu thiết kế, từ đó kéo dài tuổi thọ công trình.
