CHƯƠNG 1. TONG QUAN VE BE TONG DAM LAN 1.1, Khái niệm về bê tông đầm lăn (BTĐL). Bê tông đầm lăn là một loại bê tông nặng. Trong đó hỗn hợp bê tông.
không có độ sụt, được dim bởi đầm rung, lăn cho các lớp bê tông mỏng hi như không vượt quá 300 đến 600mm. Công nghệ thi công BTĐL đặc biệt hiệu quả khi áp dụng đối với các công trình lớn, mặt bằng thi công rộng như. đường, đê, đập thủy điện, thủy lợi, khối lượng bê tông được thi công càng lớn thì hiệu quả áp dụng công nghệ BTDL càng cao. BTDL là loại bé tông nghéo xi mang sử dụng các nguyên vật liệu tương tự như bê tông thường.
Khác với bê tông thường được đầm chặt bởi thị đưa vào trong lòng khối đổ, BTĐL được làm chat bằng thiết bị rung lên tir mặt ngoài (lu rung). Công nghệ này có thể được xem là sự phát triển quan trọng nhất trong công nghệ đập bê tông trong một phần tư thé kỷ qua. Ap dụng công nghệ BTĐL cho phép nhiều đập mới có tính khả thi về mặt kinh tế do giảm giá thành từ phương pháp thi công nhanh và hàm lượng chất kết dinh thấp. Điểm khác biệt lớn nhất của bê tông đầm lăn với bê tông thường là lượng xi măng và lượng nước dùng thấp hơn so với bê tông thường.
Lượng dùng chất kết dính trong BTDL thay đổi trong phạm vi rộng tir 59 đến 297 kg/m’, trong đó một phần xi măng được thay thé bằng Puzolan, tro bay. nhằm giảm nhiệt thủy hóa, hạn chế phát sinh vết nứt ảnh hưởng đến chất lượng và tuổi thọ công trình [12]. Tay theo lượng dùng CKD mà phân ra các loại BTĐL như sau [16]: + Bê tông đầm lăn nghèo chất kết dinh (CKD) ham lượng (CKD < 99 kg/m’) do USACE - Mỹ phát triển dựa trên công nghệ thi công dat dip; + Bê tông đầm lăn có lượng CKD trung bình (him lượng CKD = 100- 149 kg/m’): -2- + Bê tông đầm lăn giàu CKD ( ham lượng CKD > 150 kg/m’) được. phát triển ở Anh.
Việc thiết kế thành phần BTĐL được cải tiến từ bê tông. thường và thi công dựa vào công nghệ thi công đập đất đắp. Ngoài ra BTĐL còn có hướng phát triển khác, đó lả hướng phát triển RCD của Nhật Ban (Roller CoMPacted Dams), chuyển từ đập trọng lực bê tông thường sang sử dụng BTĐL. Theo hướng này, BTĐL có lượng CKD nằm giữa BTĐL có lượng CKD trung bình và loại BTDL có CKD cao.
Sau hơn 30 năm ứng dụng trên thé giới, công nghệ xây dựng đập BTDL liên tục được cải tiến cả ví \liệu chế tạo và kỹ thu: thi ng. Cho tới nay, đập BTĐI được thi công xây dựng ở nhiều nước trên thé giới, ở nơi có nhiệt độ môi trường khác nhau và có thể trong cá những ving thường. Nhược điểm của BTĐL là độ c \g thắm thấp, do lượng dùng chất kết dính trong BTĐL t Độ đặc chắc của hỗn hợp BTDL sau khi én chat bằng lu rung có thể không đồng nhất, khó đạt giá 19 đặc chắc như đối với bê tông thường. Mặt khác độ đồng nhất của BTĐL kém hơn so với bê tông thường do tính công tác thấp cũng là một yếu tổ ảnh hưởng đến khả năng.
Vào những năm 80 của thé kỷ trước người ta không đặt ra yêu. Hiện nay cùng với sự tiễn bộ về trình độ công nghệ thi công BTĐL, có thé thay thé vỏ bọc bê tông thường bằng BTĐL có độ chống thắm cao. Tại Nhật Bản BTDL yêu cầu phải đạt độ chống thắm như. bê tông thường.
Trung Quốc là nước hiện nay đang xây dựng nhiều đập. BTDL đã chế tạo được BTĐL có độ chống thấm cao. Phần chống thấm bên ngoài dùng BTĐL cấp phối II (cốt igu lớn tổ hợp từ hai loại đá dam, đường kính cốt liệu lớn nhất của cốt liệu 40 mm, giầu chất kết dính ) có độ đồng nhất trong thi công cao, nên chống thắm tốt, phần bên trong dùng cắp phối III (cốt “2B liệu lớn tổ hợp từ 3 loại đá, đường kính lớn nhất của cốt liệu 80 mm hoặc có. thể 100 mm), có lượng dùng chất kết dính thấp.
Sự phát triển của bê tông đầm lăn trên thế Nam. Tình hình ứng dụng BTDL trên thé giới. Tinh kinh tế và thi công thành công BTĐL đã nhanh chóng được công, nhận trên toàn thé giới. Trong những năm từ 1960 đến 1970 có một số đập BTDL được xây dựng kết hợp ý tưởng giữa đập bê tông trong lực đầm lăn và đập đất.
Năm 1961 hỗn hợp bê tông không độ sụt được rải bằng xe ủi đã áp dụng cho đập Alpe Gera tại Halia và đập Manicongan ở Canada. Hỗn hợp bê tông được đầm chặt bằng các loại đầm đài gin sau may úi hoặc dim chặt bang máy ủi [38], giảm được giá thành do giảm lượng dùng xi mang so với bê tông thường, Năm 1961 hỗn hợp cát đá trộn với xi ming được rải và đầm bằng các thiết bị thi công đập đất để xây dựng tường quây của đập Thanh Môn, Dai Loan [4] BTPL chỉ thực sự được chú ý khi giáo sư Jerome Raphael (Mỹ) trình bảy báo cáo “Đập trọng lực tối wu” vào năm 1970, trong đó nêu ra phương. pháp thi công nhanh đập bê tông trọng lực bằng cách sử dụng thiết bị đắp đập đất [38] “Trong những năm 1970, một số công trình ở Mỹ đã đưa vào nghiên cứu BTDL trong phòng thí nghiệm và nghiên cứu thiết kế thử nghiệm tại hiện trường. Những nỗ lực trên tạo nền tảng cho vi xây dựng đập BTĐL đầu tiên trong những nã 80.
Từ 1972 én 1974, Cannon R.W đã có những đóng góp đáng kể về nghiên cứu BTĐL. Ông đưa ra kết quả thí nghiệm bê tông nghéo xi mang, vận. chuyển bằng 6 18, san gat bằng xe ui và dim bằng lu rung. Sau đó Hiệp hội kỳ ole sir quân đội Hoa Ky (USACE) đã thi công các lô bê tông thử nghiệm ở đập Lost Creek.
Năm 1980, lần đầu tiên ở Mỹ sử dụng BTDL dé xây dựng đập. Willow Creek, bang Oregon. Đập cao 52 m, dài 543 m, khối lượng BTDL 331. Đến 1999, Mỹ có hang chục công trình đập BTDL.
Tại Canada đã thiết kế đập bê tông trọng lực kết hợp giữa bê tông thường phía ngoài có tác dụng chống thấm, chịu xâm thực và t động của môi trường còn bên trong lõi đập sử dụng BTL, biện pháp thiết kế này đã giảm chỉ phi công trình tới 20% so với thi công bé tông thường. Ở Anh, Dunstan bắt đầu nghiên cứu tích cực trong phòng thí nghiệm về BTĐL trong. những nim 1970, Tiếp đó, Hiệp hội nghiên cứu và thông tin công nghiệp xây dựng (CIRIA) của Anh đã tiến hành dự án nghiên cứu rộng về BTĐL có sử. dụng tro bay với him lượng lớn.
Các kết quả nghiên cứu được đưa ra thử nghiệm ở trạm xử lý nước Tamara - Coruwall (1976) và thử nghiệm tại công trình đập Wimbledall (1979). Ý tưởng it dung BTĐL có him lượng lớn tro bay sau này được Cục khai hoang Mỹ ( USBR) sử dụng làm cơ sở cho việc thiết kế đập Upper Stillwater cao 90m, dai 815m, khố lượng BTĐL 1. Đặc điểm của công nghệ BTĐL của Mỹ thường gọi Roller ‘CoMPacted Conrete - RCC) là thiên về sử dụng BTĐL nghèo xi mang (hàm lượng chất kết đính dưới 100 kg/m3). Để chống thấm cho đập, thường sử dụng kết cấu tường bê tông thượng lưu bằng bê tông thường đúc sẵn lắp ghép.
hoặc dé tại chỗ bằng cốp pha trượt, kèm theo màng chống thắm bằng v li hữu cơ. n cứu hợp lý đập bê tông”, bắt đầu tiến hành nghiên cứu một cách hệ thống về BTDL, đã dé ra phương pháp thi công mới cho đập bê tông. Năm 1976, tiến hành thí nghiệm hiện trường đê quai thượng lưu đập Đại Xuyên. Năm 1978, sử dụng BTĐLL cho thân đập Shimajigawa cao 89 m, dai 240 m, khối lượng -5- BDL 165.000 m3 trong tổng số 317.000 m3 của bê tông đập.
Năm 1979, bit đầu sử dụng BTĐL cho phần tiếp giáp của đập Đại Xuyên. Cho dé những năm 80 của thé ky 20, Nhật Bản đã xây dựng thành công hing loạt công trình như đập Tamagawa trên sông Tama, năm 1986 cao 72m dài 332m. Năm 1989 Nhật Bản xây dựng đập Nunome trên sông Nunome thuộc tỉnh Nara, đập cao 72m đài 332m .Nhật bản là nước có tốc độ phát triển BTDL nhanh nhất trên thé giới. Tính đến cuối năm 1992, ở Nhật đã có 30 đập BIDL được thi công.
Đến nay Nhật Bản đã hình thành trường phái BTĐL gọi là RCD (Roller-coMPacted dams) gồm thiết kế mặt cắt đập, toán thành. phin bê tông, công nghệ thi công và khổng chế nhiệt độ đập. Đặc điểm của phương pháp RCD là sử dung kết cấu “ving bọc bạc” [26] Trung Quốc bit nghiên cứu ứng dụng BTĐL muộn hơn so với Mỹ và Nhật Bản (1980). Tuy vậy việc ứng dụng công nghệ BTDL được triển khai với tốc độ rit nhanh.
Diu tiên là thủy điện Khang Khẩu tai tỉnh Phúc Kiến (1986) cao 56,8m tiếp đến là Long Môn Than cao 58m, Thiên Sinh Kiều cao 61m, đập Thủy Khẩu, đập Phổ Định. Đến cuối năm 2004, đã xây dựng được 45 đập bê tông đầm lăn trong đó có 7 đập vom, 38 đập trọng lực va 11 đập cao trên 100m|4]. Cho tới nay Trung Quốc đã là một trong những nước phát triển về công nghệ BTĐL. Trong thời kỳ đầu ở Trung Quốc đập được thiết kế theo công nghệ kết hợp giữa bê tông thường và BTBL, theo kiểu kim bọc ngân ( lớp vỏ bọc ig bê tông thường bao lõi đập bằng BTĐL), do ban người ta quan niệm BTĐL có khả năng chống thắm kém hơn so với b thường nếu có cùng mác cường độ nén.
Nhưng hiện nay ở Trung Quốc đã nghiên cứu và thiết kế ứng dụng cấp phối BTL có khả năng chống thắm cao cho đập BTDL. Năm 1993, Trung Quốc xây dựng thành công đập vòm Phỏ Định, cao 75m dài 196m, hoàn toàn bang BTDL, trong đó phía thượng lưu sử dụng BTĐL chống thắm D,„„„=40 mm thay cho bê tông thường, phía hạ lưu sử dụng BTĐL không chống thấm D„„;=80 mm. Theo [4], tính đến 2004, Trung Quốc có hơn 10 đập được thiết ế, thi công với công nghệ BTDL -lồ- chống thắm. Đây là một tiến bộ kỹ thuật bao gồm hang loạt biện pháp tir thiết kế đến thi công xây dụng.
'Về xây dựng đập trong lực, tinh đến 2005, toàn thế giới đã xây dung được trên đưới 300 đập BTĐLL với khối lượng tổng cộng khoảng trên 90 triệu m’ BTDL. Hiện Trung Quốc là quốc gia đang dẫn đầu vẻ số lượng đập BTĐL. sau dé là Hoa Kỳ, Nhật Bản và Tây Ban Nha Bang 1.