Nghiên cứu thiết kế thành phần Bê tông tự đầm dùng cho công trình xây dựng tại tỉnh Quảng Ngãi

Nghiên cứu thiết kế thành phần Bê tông tự đầm dùng cho công trình xây dựng tại tỉnh Quảng Ngãi

1. Lý do lựa chọn đề tài

Đất nước ngày càng phát triển và lớn mạnh, trình độ dân trí, đời sống người dân ngày một cải thiện và nâng cao, hưởng thụ của đại bộ phận người dân cũng đang dần thay đổi. Bên cạnh đó, dân số ngày càng tăng nhanh, đặc biệt là dân số đô thị đã làm cho đất đai ngày càng bị thu hẹp và đắt đỏ, vì vậy cần phải có giải pháp sử dụng đất, sử dụng không gian một cách hiệu quả. Các công trình xây dựng có khẩu độ vượt nhịp lớn, kết cấu thanh mảnh, các nhà cao tầng ra đời là một lựa chọn phù hợp để có thể đáp ứng các điều kiện về mỹ quan công trình, cảnh quan đô thị, về sử dụng đất, sử dụng không gian và mang lợi ích về kinh tế – xã hội và nó là một phần tất yếu của phát triển đô thị, phát triển kinh tế vùng, thể hiện được sức mạnh và trình độ của một địa phương, vùng miền và đất nước.

Thực trạng thi công các công trình xây dựng hiện nay ở Việt Nam nói chung và địa phương tỉnh Quảng Ngãi nói riêng ta thấy còn nhiều vấn đề cần phải giải quyết: khả năng vượt nhịp, mỹ quan công trình và chiều cao công trình vẫn còn bị hạn chế bởi tính năng vật liệu, chất lượng thi công công trình khó kiểm soát, tình trạng tai nạn lao động trong quá trình xây dựng diễn ra ngày một nhiều, phứp tạp và đặc biệt quá trình thi công xây dựng thường bị kéo dài. Trong khi đó xét về nguồn tài nguyên cát, đá và các loại phụ gia khoáng cần thiết khác tại các vùng miền, địa phương trên cả nước lại hết sức phong phú và đang dạng.

Việc nghiên cứu, lựa chọn và ứng dụng các loại vật liệu, công nghệ thi công tiên tiến vào các công trình xây dựng hiện nay nhằm phù hợp với điều kiện của Việt Nam, điều kiện các vùng miền và cho riêng ở địa bàn tỉnh Quảng Ngãi là điều hết sức cần thiết. Xuất phát từ lý do trên, tôi chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế thành phần Bê tông tự đầm dùng cho công trình xây dựng tại tỉnh Quảng Ngãi” để làm đề tài nghiên cứu.

BTTĐ là loại bê tông có độ linh động cao, có thể tự chảy dưới tác dụng của trọng lượng bản thân để lấp đầy hoàn toàn ván khuôn ngay cả khi có mật độ bố trí cốt thép dày đặc mà không cần đầm rung. Đồng thời các thành phần bê tông vẫn giữ nguyên tính đồng nhất trong suốt quá trình vận chuyển và thi công.

Ngày nay công nghệ BTTĐ đã lan rộng trên toàn Thế giới, nguyên nhân là do nó khắc phục được một số nhược điểm của bê tông thông thường. Dù vậy, ở Việt Nam và khu vực nó vẫn còn hạn chế, các hiểu biết về BTTĐ chỉ tập trung vào một số ít các cơ quan nghiên cứu, các trường Đại học, một số hãng cung cấp phụ gia. Chính vì lẽ đó mà tính thương mại hóa của loại bê tông này tại các địa phương, vùng miền trên cả nước là chưa cao. Vì vậy, vấn đề đặt ra ở đây là để đưa loại vật liệu BTTĐ vào sử dụng cho các công trình xây dựng trong thời gian đến, cần phải đi sâu nghiên cứu các vấn đề sau:

1. Cần phải nghiên cứu kỹ hơn về những tính chất cơ lý của BTTĐ, có được đầy đủ những tính chất trên thì việc đưa sản phẩm vào xây dựng các công trình mới bảo đảm độ tin cậy và nâng cao hiệu quả kinh tế.

2. BTTĐ là sản phầm phụ thuộc vào điều kiện môi trường và thành phần cấp phối, độ ẩm vật liệu đầu vào để tạo ra nó. Vì vậy, rất cần thiết phải tiến hành nghiên cứu đến việc sử dụng cốt liệu địa phương để sản xuất BTTĐ.

3. Một số kết cấu công trình xây dựng dùng bê tông truyền thống để thi công, do một số nguyên nhân khác nhau dẫn đến chưa đảm bảo về mặt thẩm mỹ, độ bền hoặc thi công trong điều kiện khó khăn tuy vẫn đạt yêu cầu về chất lượng nhưng hiệu quả kinh tế thì chưa cao.

2. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là để đi sâu nghiên cứu tính khả thi của việc sử dụng BTTĐ tại địa phương bằng cách khảo sát các thuộc tính cơ bản của các loại vật liệu dùng trong BTTĐ và độ bền của hỗn hợp bêtông sau khi sử dụng.

Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là tiến hành khảo sát đối với sự phát triển cường độ của một thiết kế cấp phối BTTĐ phù hợp bằng việc sử dụng cốt liệu địa phương. Các mục tiêu cụ thể:

1. Để thiết kế cấp phối BTTĐ phù hợp sử dụng cốt liệu địa phương.

2. Để đánh giá sự phát triển cường độ và độ bền của BTTĐ.

3. Để có thể ứng dụng BTTĐ vào thực tế sản xuất.

Ý nghĩa của nghiên cứu này nhằm cung cấp một số thông số thực tế của BTTĐ sử dụng vật liệu địa phương. Từ đó đề xuất sử dụng loại vật liệu này trong xây dựng các công trình xây tại tỉnh Quảng Ngãi trong thời gian tới.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu này là thiết kế thành phần BTTĐ bằng việc sử dụng các loại vật liệu sẵn có ở địa phương.

Phạm vi của nghiên cứu của đề tài giới hạn trong việc tính toán, thiết kế thành phần cấp phối BTTĐ có cường độ chịu nén 40Mpa và 50Mpa sử dụng cốt liệu địa phương đáp ứng được các đặc tính về độ chảy xoè, khả năng tự làm đầy, khả năng chảy xuyên qua các khu vực hạn chế, khả năng chống phân tầng và đảm bảo các yêu cầu về cường độ, độ bền, độ ổn định và các yêu cầu khai thác khác của bê tông.

4. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết kết hợp phương pháp thực nghiệm.

5. Kết cấu luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, phụ lục và tài liệu tham khảo, luận văn được chia làm 3 chương như sau:

Chương 1: Tổng Quan.

Chương 2: Nghiên cứu thiết kế thành phần BTTĐ có cường độ chịu nén 40Mpa, 50Mpa.

Chương 3: Công nghệ thi công BTTĐ và đề xuất ứng dụng BTTĐ vào một số kết cấu, công trình xây dựng tại tỉnh Quảng Ngãi.

Chương 1

TỔNG QUAN

1.1. KHÁI QUÁT VỀ BÊTÔNG TỰ ĐẦM

BTTĐ ra đời và áp dụng đầu tiên vào những năm cuối thập kỷ 80 tại Nhật Bản. Khả năng chảy lỏng tuyệt vời có thể tự lấp đầy mọi nơi trong cốp pha kết hợp với đặc tính chống phân tầng đã khiến cho loại bêtông này có thể đầm chặt bằng chính trọng lượng bản thân của nó mà không cần rung động ngay cả khi khoảng cách các thanh thép trong kết cấu hẹp. BTTĐ cũng có thể được sử dụng trong các điều kiện khó khăn khác khi không thể sử dụng máy đầm như: đổ bêtông dưới nước, cọc nhồi, bệ máy và cột hoặc tường gia cố… Độ linh động cao của BTTĐ làm cho nó có thể đổ vào khuôn mà không cần tác dụng chấn động của các loại đầm.

1.2. SỰ PHÁT TRIỂN VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BTTĐ TRÊN THẾ GIỚI

Năm 1988, sản phẩm đầu tiên của BTTĐ được sản xuất và cho đến những năm của thập niên 1990, Nhật Bản bắt đầu phát triển và sử dụng rộng rãi loại vật liệu BTTĐ.

Tại Châu Âu, BTTĐ đã được sử dụng từ những năm đầu của thập kỷ 70. Năm 1996, nhiều nước Châu Âu đã thành lập dự án “Sản xuất hợp lý và cải thiện môi trường bằng cách sử dụng BTTĐ” nhằm khám phá ý nghĩa các tính năng tích cực của BTTĐ, để ứng dụng và phát triển BTTĐ vào thực tế xây dựng các công trình.

1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG BTTĐ Ở VIỆT NAM

Từ năm 1999-2001, trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh đã nghiên cứu thành công BTTĐ có sử dụng bột đá vôi.

Năm 2008, khoa Xây dựng Cầu đường trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng đã nghiên cứu ứng dụng BTTĐ dùng cho đường sân bay. Kết quả nghiên cứu đã được áp dụng vào công trình xây dựng cảng Cái Mép Thị Vải.

Những năm gần đây, các trường Đại học, các Viên nghiên cứu vẫn tiếp tục nghiên, ứng dụng và BTTĐ đã bắt đầu được sử dụng tại một số công trình xây dựng nhà cao tầng, các công trình cầu, các công trình thủy lợi v.v..

1.4. NHỮNG YÊU CẦU VÀ NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA BTTĐ

Hạn chế hàm lượng cốt liệu thô Vg

Sử dụng phụ gia siêu dẻo

Giảm tỉ lệ

Nước/ Bột (W/F)

Hình 1.7. Nguyên tắc cơ bản để sản xuất BTTĐ

1.5. THÀNH PHẦN VẬT LIỆU CỦA BTTĐ

Thành phần vật liệu được sự dụng để sản xuất BTTĐ giống như các thành phần trong sản xuất bêtông truyền thống nhưng trong BBTĐ chứa ít cốt liệu hơn, nhiều bột mịn hơn và đặc biệc là phải có một lượng phụ gia siêu hóa dẻo.

1.6. THIẾT KẾ HỖN HỢP BTTĐ

Hiện nay, chưa có một phương pháp chuẩn mực để thiết kế cấp phối BTTĐ. Tuy nhiên, nhìn chung trình tự thiết kế chung cấp phối có thể được tiến hành như sau:

• Hàm lượng cốt liệu thô (tất cả các hạt lớn hơn 4 mm và nhỏ hơn kích thước tối đa của cốt liệu) không đổi trong khoảng 28-35% khối lượng bê tông hoặc 700-900 kg / mét khối bê tông;
• Hàm lượng cốt liệu mịn (tất cả các hạt lớn hơn 0,125 mm và nhỏ hơn 4 mm) là không đổi trong khoảng 40-50% khối lượng vữa;
• Tỷ lệ nước/bột trong khoảng 0,8-1,1 (theo thể tích), tùy thuộc vào tính chất của bột (xi măng và bột – các hạt nhỏ hơn 0,125 mm).

Liều lượng phụ gia siêu dẻo và tỷ lệ nước/bột cuối cùng được xác định thông qua thử nghiệm hỗn hợp để đảm bảo khả năng tự đầm. Quá trình thử nghiệm được tiến hành bằng dụng cụ U- Flow, độ chảy xoè và thí nghiệm phễu V.

1.7. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA BTTĐ

Bảng 1.3. Các phương pháp thí nghiệm đánh giá khả năng làm việc của BTTĐ

1.8. TÍNH CHẤT CỦA BTTĐ SAU KHI HÌNH THÀNH CƯỜNG ĐỘ

1.9. CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ ỨNG DỤNG BTTĐ VÀO XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

• Các dự án có khối lượng bê tông lớn, thời gian thi công kéo dài, mác bê tông yêu cầu cao.
• Các công trình sử dụng kết cấu thành mỏng, dày đặc cốt thép, ống thép nhồi bê tông, công trình nhà cao tầng, đập xà lan di đông.

1.10. KẾT LUẬN CHƯƠNG

• Việc áp dụng công nghệ BTTĐ vào xây dựng các công trình trên thế giới là bước nhảy vọt về công nghệ thi công bê tông và hiện nay đã có nhiều nước trên thế giới ứng dụng.
• Ở Việt Nam công nghệ BTTĐ từng ngày đang dần được nghiên cứu ứng dụng rộng rãi, đặc biệt là trong công tác xây dựng các công trình có kết cấu mỏng và mật độ cốt thép dày, sửa chữa các hư hỏng và các kết cấu công trình thi công bị khuyết tật. Vì vậy, BTTĐ cần được nghiên cứu một cách đầy đủ hơn nữa từ khâu vật liệu chế tạo, thiết kế đển công nghệ thi công.

CHƯƠNG 2

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BTTĐ CÓ CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN 40Mpa, 50Mpa

2.1. SƠ LƯỢC VỀ MỘT SỐ MỎ VẬT LIỆU TẠI QUẢNG NGÃI

2.2. LỰA CHỌN, THÍ NGHIỆM CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU

Tiến hành thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu đầu vào như thực hiện đối với bê tông truyền thống.

2.3. THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BTTĐ

2.3.1. Các yêu cầu về đặc tính của BTTĐ

Bảng 2.9. Yêu cầu về đặc tính của BTTĐ 40Mpa và 50 Mpa

2.3.2. Lựa chọn và thiết kế cấp phối

Bảng 2.11. Thành phần vật liệu cho 1m³ bê tông 40Mpa (cấp phối 2)

2.3.3. Cường độ chịu nén của cấp phối bê tông

Bảng 2.18. Kết quả tổng hợp cường độ chịu nén của cp1&2-40Mpa

Bảng 2.19. Thành phần vật liệu cho 1m³ bê tông 50Mpa (Cấp phối 1)

Bảng 2.27. Kết quả tổng hợp cường độ chịu nén của cp1&2-50Mpa

Từ kết quả trên, có thể kết luận rằng việc sử dụng vật liệu sẵn có ở địa phương tỉnh Quảng Ngãi, kết hợp với tro bay và phụ gia siêu hóa dẻo để sản xuất loại BTTĐ có cường độ chịu nén lên đến 50Mpa là thực hiện được.

2.3.4. Cường độ chịu kéo khi uốn của cấp phối bê tông

Kết quả thí nghiệm cho ta thấy khả năng chịu kéo khi uốn của loại vật liệu BTTĐ tương tự như bê tông truyền thống, giá trị cường độ chịu kéo khi uốn dao động từ (10 – 15)% của R_n.

2.3.5. Độ đồng nhất của bê tông

Kết quả siêu âm mẫu cho thấy hệ số biến động C_v của BTTĐ tại các mẫu bê tông dao động từ (0,9-1,2)% đối với cấp phối thiết kế 40Mpa và từ (0,7-1)% đối với cấp phối 50Mpa, số liệu biến động này được đánh giá là biến động nhỏ, tức là bê tông có độ đồng nhất cao.

2.3.6. Cấp chống thấm của bê tông

Kết quả thí nghiệm chống thấm của các mẫu đúc tại phòng thí nghiệm Las XD-350 cho thấy BTTĐ sử dụng phụ gia tro bay ngoài khả năng đạt cường độ thiết kế sớm, có tính đồng nhất cao thì khả năng chống thấm của nó cũng rất tốt so với bê tông truyền thống có cùng cường độ. Đạt cấp B10 (40Mpa) và lớn hơn B10 (50Mpa).

2.4. MỘT SỐ CẤP PHỐI BTTĐ ÁP DỤNG CHO MỘT SỐ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

Để mở rộng ứng dụng vào một số công trình, tác giả tiến hành thiết kế thêm một số cấp phối sau:

2.4.1. Cấp phối BTTĐ dùng cho kết cấu có kích thước lớn, khoảng cách cốt thép lớn (≥ 150mm)

Đề xuất sử dụng cấp phối 2 – 40Mpa hoặc cấp phối 1 – 50Mpa đã thiết kế ở trên để áp dụng vào các loại kết cấu này. Thành phần cấp phối như Bảng 2.11 và Bảng 2.19.

2.4.2. Cấp phối BTTĐ dùng cho kết cấu tường mỏng, kết cấu có bề dày nhỏ, mật độ cốt thép dày

Bảng 2.34. Thành phần vật liệu cho 1m³ bê tông 40Mpa dùng cho kết cấu tường mỏng kết cấu có bề dày nhỏ, mật độ cốt thép dày

2.4.3. Cấp phối BTTĐ dùng để sửa chữa kết cấu cũ, khuyết tật

Bảng 2.35. Thành phần vật liệu cho 1m³ bê tông 40Mpa dùng để sửa chữa kết cấu

2.5. SO SÁNH TÍNH HIỆU QUẢ GIỮA BTTĐ VỚI BÊTÔNG THƯỜNG

2.5.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật

BTTĐ có tính năng vượt trội về độ bền, độ đồng nhất và khả năng chống thấm cao, có tính chống kiềm và tính bền sulfat, đồng thời đó nó có khả năng tự chảy, tự đầm chặt và khả năng chống phân tầng cực tốt so với bê tông thông thường. BTTĐ được coi là sự thay thế hoàn hảo cho các loại bê tông thông thường về các đặc tính làm việc.

2.5.2. Chi phí vật liệu cho một đơn vị bê tông và giá thành công trình

Chi phí vật liệu cho 1m³ BTTĐ cao gấp khoảng 1,38 lần so với chi phí vật liệu sản xuất loại bê tông truyền thống có cùng cường độ. Tuy nhiên, khi tính chi phí cho toàn bộ công trình, xét đến sự phát triển của công nghệ xây dựng thì việc sử dụng vật liệu BTTĐ để xây dựng công trình mang lại hiệu quả sau: Rút ngắn được tiến độ thi công, giảm được tai nạn lao động, sớm hoàn vốn công trình. Khi áp dụng công nghệ mới, tiên tiến (đập xà lan di động) thì bê tông được sử dụng ít hơn, các chi phí phát sinh khác cũng được giảm đi.

2.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG

• Từ kết quả trên, có thể kết luận rằng việc sử dụng vật liệu sẵn có ở địa phương tỉnh Quảng Ngãi, kết hợp với tro bay và phụ gia siêu hóa dẻo để sản xuất loại BTTĐ có cường độ chịu nén 40Mpa, 50Mpa là thực hiện được.
• Cường độ chịu nén của BTTĐ phát triển nhanh trong thời gian 7 ngày đầu, sau 7 ngày cường độ chịu nén của nó phát triển tương tự như bê tông truyền thống. Cường độ chịu kéo khi uốn của loại vật liệu BTTĐ cũng tương tự như bê tông truyền thống, giá trị cường độ chịu kéo khi uốn dao động từ (10 – 15)% của R_n^.
• Kết quả siêu âm mẫu cho thấy hệ số biến động C_v của BTTĐ tại các mẫu bê tông dao động từ (0,9-1,2)% đối với cấp phối thiết kế 40Mpa và từ (0,7-1)% đối với cấp phối 50Mpa, số liệu biến động này được đánh giá là biến động nhỏ, tức là bê tông có độ đồng nhất cao.
• Kết quả thí nghiệm chống thấm cho thấy BTTĐ sử dụng phụ gia khoáng tro bay có khả năng chống thấm tốt hơn so với bê tông truyền thống có cùng cường độ, cấp chống thấm của BTTĐ 40Mpa đạt đến cấp B10, cấp chống thấm của BTTĐ 50Mpa đạt > cấp B10.
• Chi phí vật liệu cho 1m³ BTTĐ gấp 1,38 lần so với chi phí vật liệu sản xuất loại bê tông truyền thống có cùng cường độ.

CHƯƠNG 3

CÔNG NGHỆ THI CÔNG BTTĐ VÀ ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG BTTĐ VÀO MỘT SỐ KẾT CẤU, CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG TẠI ĐỊA PHƯƠNG

3.1. ĐIỀU KIỆN THI CÔNG THỰC TẾ

3.2. SẢN XUẤT VÀ THI CÔNG BTTĐ

Việc sản xuất sản phẩm BTTĐ nên được tiến hành tại trạm trộn, nơi có thiết bị vận hành đồng bộ và vật liệu đã được kiểm tra chất lượng.

3.2.1. Chuẩn bị vật liệu

Bảng 3.1. Yêu cầu về chỉ tiêu kỹ thuật của vật liệu dùng cho BTTĐ

3.2.2. Trộn bê tông

Hiện nay có hai công nghệ trộn bê tông chủ yếu là công nghệ trộn ướt và công nghệ trộn khô. Tuy nhiên công nghệ trộn ướt sẽ giúp cho việc kiểm soát chất lượng bê tông tươi được dễ dàng hơn do được trộn tại trạm với các thiết bị và phần mềm tính toán khối lượng của từng thành phần trong cấp phối trộn một cách chính xác và tự động.

3.2.3. Thiết bị trộn và quy trình trộn hổn hợp BTTĐ

3.2.3.1. Thiết bị trộn

Cũng như bê tông truyền thống, BTTĐ đều có thể được trộn với bất kỳ thiết bị trộn nào có đủ các tính năng yêu cầu để sản xuất bê tông như thùng trộn kiểu có cánh, thùng trộn kiểu rơi tự do v.v…

3.2.3.2. Quy trình trộn hổn hợp BTTĐ

Do có hàm lượng hồ xi măng cao và độ linh động lớn nên việc trộn BTTĐ rất dễ xuất hiện hiện tượng bong bóng khí trong hỗn hợp. Hiện tượng này thường dễ xuất hiện khi sử dụng thùng trộn kiểu rơi tự do (xe mix) hơn là khi sử dụng thùng trộn kiểu có cánh. Hiện tượng này có thể tránh được nếu lượng nước và phụ gia được thêm vào một cách từ từ trong suốt quá trình trộn. Để thuận tiện cho quá trình thi công có thể tham khảo quy trình và thời gian trộn sử dụng cho máy trộn cưỡng bức như sau:

Hình 3.1. Sơ đồ tóm tắt quy trình trộn BTTĐ

3.2.4. Kiểm soát chất lượng sản phẩm

3.2.4.1. Kiểm soát chất lượng vật liệu

BTTĐ rất nhạy cảm với sự thay đổi về tính chất vật lý của các thành phần trong hỗn hợp bê tông cũng như sự thay đổi về độ ẩm của cốt liệu, thành phần hạt và cấp phối của cốt liệu. Vì vậy bất kỳ sự thay đổi nào về vật liệu đều phải được kiểm soát.

3.2.4.2. Kiểm soát chất lượng bê tông

Hình 3.2. Quy trình kiểm soát chất lượng sản phẩm BTTĐ

3.2.5. Vận chuyển bê tông đến cấu kiện, đổ bê tông và hoàn thiện bề mặt

3.2.6. Nhân lực tham gia công đoạn chế tạo và thi công

Cán bộ, công nhân tham gia phải có:

• Phải được đào tạo, có kiến thức chuyên môn về BTTĐ.
• Phải nắm vững quy trình, quy chế vận hành.
• Phương thức kiểm tra, giám sát vật liệu, quá trình chế tạo bê tông và thi công bê tông trong nhà máy hoặc trên công trường.
• Phải có đạo đức nghề nghiệp.

3.2.7. Bảo dưỡng bê tông

Đặc điểm của BTTĐ là thi công nhanh nên áp dụng rất hiệu quả với bê tông khối lớn, cho nên việc bảo dưỡng bê tông gắn liền với bê tông khối lớn. BTTĐ do có hàm lượng hạt mịn cao nên để hạn chế co ngót và nứt, việc bảo dưỡng ban đầu cho bê tông thực hiện càng sớm càng tốt.

3.2.8. Xác nhận và kiểm tra hiện trường

So với bê tông truyền thống, điểm khác biệt của BTTĐ là việc chấp nhận sản phẩm hàng hoá chưa có đủ hệ thống văn bản pháp lý quy định cũng như tiêu chuẩn hoá. Do đó, bên cạnh việc kiểm tra thông thường thông qua các phiếu giao hàng, việc kiểm tra chất lượng bê tông tại công trường trước khi tiến hành thi công cần tuân thủ các yêu cầu về chất lượng, các chỉ tiêu thiết kế.

3.3. ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG BTTĐ VÀO MỘT SỐ KẾT CẤU XÂY DỰNG

3.3.1. Ứng dụng BTTĐ trong thi công các kết cấu đúc sẵn

3.3.2. Ứng dụng BTTĐ để thi công các kết cấu đổ tại chỗ

3.3.3. Sử dụng BTTĐ sửa chữa kết cấu bê tông cũ, các kết cấu bị khuyết tật

3.3.4. Sử dụng BTTĐ thi công kè bê tông – đá hộc đổ đống

3.3.5. Sử dụng BTTĐ liên kết các thùng chìm và với nền ở dự án đê biển [12]

3.4. ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG BTTĐ ĐỂ SỬA CHỮA BẢN ĐÁY BTCT TẠI CÁC CÔNG TRÌNH CẢNG

3.4.1. Đặc điểm đối với việc sửa chữa bản đáy BTCT

Phương pháp thi công được thực hiện ngược với phương pháp thi công bê tông thông thường. Đây là khó khăn lớn nhất của công nghệ sửa chữa các hư hỏng lớp dưới.

3.4.2. Yêu cầu đối với công nghệ sửa chữa

• Đảm bảo được sự dính bám liền khối cùng tham gia chịu lực giữa bê tông cũ ở phía trên và bê tông mới ở phía dưới.
• Phục hồi khả năng chịu lực của công trình đảm bảo được theo yêu cầu của thiết kế ban đầu hoặc đáp ứng được yêu cầu nâng cấp tải trọng cho công trình.
• Đảm bảo được tính dễ thực hiện trong quá trình thi công.
• Tính ổn định của công nghệ sửa chữa để đảm bảo chất lượng thi công.

3.4.3. Nguyên tắc chung của công nghệ

• Bê tông cấp từ trên xuống bằng phương pháp bơm tạo áp lực hoặc rót qua lỗ khoan xuyên thủng tại ô bản bản mặt.
• Vật liệu bê tông sử dụng phải có độ sụt/độ chảy cao – BTTĐ là lựa chọn tối ưu.
• Nghiên cứu tạo ra kết cấu có khả năng đảm bảo tính liên kết liền khối cùng tham gia chịu lực giữa hai lớp bê tông.
• Chỉ các công tác chuẩn bị như: đục phá lớp bê tông hỏng, thi công các kết cấu tăng cường, thi công cốt thép, lắp đặt ván khuôn thì phải tiến hành dưới gầm bến. Công tác bơm bê tông được tiến hành trên mặt bến.

3.4.4. Nội dung đề xuất công nghệ sửa chữa bản đáy BTCT

3.4.4.1. Nghiên cứu về vật liệu

Ở chương 2 của đề tài, tại mục 2.4.3 tác giả luận văn đã nghiên cứu thiết kế thành phần BTTĐ dùng để sửa chữa kết cấu cũ, khuyết tật tại Bảng 2.35. Sử dụng thành phần cấp phối BTTĐ này để sửa chữa bản đáy BTCT.

3.4.4.2. Nghiên cứu về công nghệ thi công

Cùng với việc nghiên cứu về vật liệu, để có tính thuyết phục, nhằm ứng dụng loại vật liệu BTTĐ vào sửa chữa các hư hỏng bản đáy BTCT ở các cầu cảng tại Quảng Ngãi trong tương lai, tác giả luận văn đã tiến hành thêm một số thí nghiệm để xác định khả năng dính bám, độ linh động của vữa bê tông và khả năng cùng làm việc của bê tông mới và cũ khi bê tông hình thành cường độ, cụ thể:

Thí nghiệm 1: Nén mẫu để so sánh cường độ chịu nén, từ đó có kết luận về khả năng dính kết giữa bê tông mới và bê tông cũ, khả năng cùng làm việc đồng thời.

Thí nghiệm 2: Kiểm tra khả năng chịu kéo khi uốn đối với các mẫu dầm 15x15x60m.

Kết quả cho thấy cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo khi uốn giữa mẫu nguyên trạng và mẫu sửa chữa có giá trị gần như nhau. Như vậy, có thể khẳng định khả năng làm việc giữa bê tông cũ và mới là rất tốt.

3.4.4.3. Đề xuất công nghệ sửa chữa bản đáy BTCT tại cầu cảng PTSC – Dung Quất

Đặc điểm chung của phá hủy kết cấu bê tông cốt thép là do cốt thép trong bê tông bị ăn mòn gây hình thành vết nứt trên bề mặt bê tông, dẫn đến phá hủy hoàn toàn lớp bê tông bảo vệ, bê tông và cốt thép không còn làm việc đồng thời hoặc cốt thép bị ăn mòn gây giảm diện tích tiết diện cốt thép làm giảm sức kháng xuống tới mức gây nguy hiểm cho trạng thái giới hạn chịu lực.

Xác định công nghệ thi công: Với các điều kiện thủy văn, điều kiện thi công và điều kiện về kết cấu công trình, tác giả luận văn chọn loại vật liệu BTTĐ D_max 5mm để sửa chữa bản đáy, thi công bằng phương pháp bơm tạo áp lực.

Trình tự và phương pháp tiến hành thi công sửa chữa: Thi công sửa chữa bản đáy BTCT được tiến hành theo trình tự sau:

• Phá bỏ lớp bê tông đáy bản đã bị hư hỏng, khoan tạo lỗ bơm vữa, lỗ thoát hơi.
• Thiết kế và thi công các chốt thép để đảm bảo sự liên kết liền khối cùng tham gia chịu lực giữa bê tông mới và bê tông cũ.
• Sửa chữa, tăng cường cốt thép để đảm bảo khả năng chịu lực cho kết cấu.
• Lắp đặt hệ thống thanh chống, ván khuôn đáy bản. Trong quá trình lắp dựng ván khuôn cần chú ý đến độ kín khít của ván khuôn và tùy thuộc vào kích thước khoang bản đáy cần sửa chữa, các kỹ sư thiết kế sẽ tính toán thiết kế chi tiết các kích thước của các thanh chống, ván khuôn.
• Lắp hệ thống bơm và tiến hành bơm vữa sửa chữa bản đáy.

3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG

• Công nghệ thi công BTTĐ cũng tương tự như bê tông truyền thống. Tuy nhiên, vật liệu đầu vào để sản xuất BTTĐ có yêu cầu khắc khe hơn, chúng phải cùng nguồn, cùng lô và độ ẩm bề mặt của cốt liệu không được sai số quá ± 0,5%. Nhân lực tham gia trong thi công BTTĐ đòi hỏi phải có một trình độ hiểu biết nhất định về những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bê tông.
• BTTĐ có khả năng tự chảy để lấp đầy ván khuôn, khả năng chống phân tầng tốt, khả năng tự đầm, dính bám tốt với bê tông cũ nên nó rất phù hợp để ứng dụng vào thi công sửa chữa các kết cấu bê tông hư hỏng, các kết cấu khuyết tật, các vị trí mà bê tông truyền thống thi công không thể đạt chất lượng được.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. KẾT LUẬN

• Bê tông tự đầm cũng được cấu thành từ các vật liệu cơ bản như bê tông truyền thống, nhưng đòi hỏi vật liệu có chất lượng cao hơn. Điểm khác biệt so với bê tông truyền thống là trong khi thi công không cần đầm nén, rung, chính vì vậy hỗn hợp BTTĐ có những đặc tính riêng. Đặc tính quan trọng nhất của nó là khả năng ổn định độ đồng đều của hỗn hợp bê tông tươi trong quá trình tự chảy, mà không gây ra hiện tượng phân tầng, tách nước.
• Với vật liệu sẵn có ở địa phương tỉnh Quảng Ngãi, kết hợp với tro bay nhiệt điện Phả Lại và phụ gia siêu hóa dẻo Vicorete 3000-20 ta có thể phối trộn sản xuất được loại BTTĐ đảm bảo các đặc tính công tác theo yêu cầu và phù hợp với mục đích sử dụng. Có thể chế tạo được các cấp phối bê tông có D_max thay đổi từ 20mm đến 5mm phụ thuộc vào từng cấu trúc của cấu kiện, phương pháp thi công, điều kiện thi công và cường độ chịu nén là 40Mpa, 50Mpa và có thể đến 60Mpa.
• Độ linh động cao, khả năng tự làm đầy, khả năng chảy qua các vật cản và không bị phân tầng của BBTĐ làm cho nó có tính ứng dụng cao trong công trình xây dựng đặc biệt là những vị trí dày đặc cốt thép, kết cấu thành mỏng, các kết cấu có điều kiện thi công khó khăn như ở dưới nước, ở trên cao, kết cấu dầm, cột xiên… Đặc biệt trong công tác sửa chữa kết cấu bị tổ ong, những kết cấu chịu lực bị hư hỏng trong quá trình khai thác thì việc sử dụng BTTĐ là giải pháp hiệu quả nhất.
• Khi sử dụng BTTĐ cho các kết cấu xây dựng sẽ giảm được chi phí nhân công, giảm chi phí máy thi công, rút ngắn được thời gian thi công, giảm được tại nạn lao động, hạn chế đáng kể độ ồn khi thi công. Mặt khác, BTTĐ có sử dụng phụ gia khoáng tro bay phần nào sẽ giải quyết được lượng dư thừa tro bay hiện nay tại các nhà máy nhiệt điện.

Tuy nhiên, sản phẩm BTTĐ vẫn có một số vấn đề hạn chế sau:

• Bê tông tự đầm có mô đun đàn hồi luôn thấp hơn loại bê tông truyền thống có cùng cường độ thiết kế, điều này có thể sẽ ảnh hưởng đến đặc tính biến dạng của kết cấu bê tông dự ứng lực.
• Chùng dão và co ngót cao hơn nên ảnh hưởng đến mất mát ứng suất và độ võng theo thời gian.
• Chi phí vật liệu cho 1m³ BTTĐ gấp khoảng từ 1,3 đến 1,5 lần so với chi phí vật liệu sản xuất loại bê tông truyền thống có cùng cường độ.

2. KIẾN NGHỊ

Để BTTĐ sớm đi vào thực tiễn trong các công trình xây dựng tại Việt Nam nói chung và địa phương tỉnh Quảng Ngãi nói riêng cần giải quyết một số vấn đề sau:

• Cần có thêm nhiều nghiên cứu hơn nữa cả về vật liệu, công nghệ chế tạo, thi công BTTĐ và điều kiện ứng dụng BBTĐ vào xây dựng các công trình. Đặc biệt chú ý đến các công trình có các yêu cầu đặc biệt, ẩn chứa nhiều rủi ro, chi phí đầu tư cao, thời gian thi công kéo dài để tận dụng tối đa những ưu điểm của BTTĐ và khắc phục những hạn chế (nếu có) cho phù hợp với tình hình thực tế.
• Cần sớm nghiên cứu ban hành hệ thống văn bản pháp lý để tạo hành lang cho BTTĐ sớm có cơ sở đi vào thực tiễn.

Hạn chế của đề tài:

• Việc điều tra đánh giá các loại vật liệu tại địa phương chưa được thực hiện một cách đầy đủ, đề tài mới chỉ ra một số mỏ, nguồn vật liệu hiện đang khai thác và chọn một mỏ để làm đại diện rồi tiến hành thiết kế thành phần cấp phối BTTĐ.
• Chưa nghiên cứu được những đặc tính của BTTĐ khi đông cứng như ảnh hưởng của môi trường biển đến kết cấu, môđun đàn hồi, co ngót và từ biến, độ dính bám với cốt thép v.v..

Hướng phát triển của đề tài:

• Nghiên cứu phát triển BTTĐ cường độ cao và siêu cao áp dụng cho ngành xây dựng các công trình cầu, cảng biến, công trình nhà cao tầng và các công trình khác.
• Nghiên cứu ứng dụng BTTĐ vào các kết cấu xây dựng khác như kè bê tông đá hộc lấn sông biển và BTTĐ sử dụng cho công trình đê biển v.v..

LIỆN HỆ:

SĐT+ZALO: 0935568275

E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\CONG TRINH GIAO THONG\NGUYEN PHI PHUONG\SAU BAO VE\TOM TAT