Nghiên cứu ứng dụng phụ gia Puzơlan vào công nghệ thi công đập bê tông trọng lực ở Việt Nam

Bộ giáo dục v đo tạo bộ nông nghiệp &ptnt
Trờng đại học thủy lợi
=======XW=======

đỗ hồng hải

nghiên cứu ứng dụng phụ gia puzơlan
Vo công nghệ thi công
Đập bê tông trọng lực ở việt Nam


Chuyên ngành: Xây dựng công trình thuỷ
M số: 62 - 58 - 40 - 01

Luận án tiến sĩ kỹ thuật


Ngời hớng dẫn khoa học
1. pgs.ts Vũ Thanh Te
2. gs.tskh Nguyễn Thúc Tuyên


Hà Nội - Năm 2007

1
Mở đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài luận án
Khi xây dựng đập bê tông trọng lực có khối lợng lớn, cần phải có các biện
pháp giảm nhiệt trong khối bê tông; nếu không, bê tông có thể bị nứt do nhiệt
đặc biệt là ở những vùng khí hậu khắc nghiệt( nóng , khô ). Việc dùng xi măng

hỗn hợp ít toả nhiệt pha puzơlan(tro bay, puzơlan thiên nhiên ), hoặc pha
puzơlan trực tiếp vào bê tông với một tỷ lệ thích hợp là biện pháp thực tế và
hữu hiệu để giảm nhiệt độ trong bê tông. Nớc ta tro bay ít và thiếu, nên vấn đề
cấp thiết là phải nghiên cứu sử dụng puzơlan thiên nhiên đề thay thế tro bay,
chủ động trong thi công các đập bê tông trọng lực đang và sẽ đợc xây dựng
ngày càng nhiều hiện nay. Đề tài "Nghiên cứu ứng dụng phụ gia Puzơlan
vào công nghệ thi công đập bê tông trọng lực ở Việt Nam" nhằm góp phần
giải quyết cấp thiết trên.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài luận án
Nghiên cứu đợc tập trung vào puzơlan Long Phớc ( LP ) làm phụ gia
khoáng hoạt tính (PGKHT) cho bê tông để giảm nhiệt độ bê tông bên trong
khối đổ, giảm ứng suất nhiệt và không phát sinh vết nứt do nhiệt. Một số kết
quả nghiên cứu sử dụng tro bay Phả Lại (PL) đợc so sánh với puzơlan LP.
Qua đó khẳng định đợc khả năng sử dụng puzơlan thiên nhiên thay thế tro bay
trong bê tông khối lớn(BTKL).
3. Nội dung nghiên cứu đề tài luận án
- Nghiên cứu thành phần, cấu trúc và tính chất puzơlan LP là PGKHT.
- Lựa chọn puzơlan thích hợp và loại xi măng cho bê tông của đập.
- Nghiên cứu tác dụng của puzơlan LP đối với tính chất của xi măng và xác
định tỷ lệ puzơlan hợp lý để đạt đợc xi măng ít toả nhiệt.
- Nghiên cứu ứng dụng puzơlan LP vào công nghệ sản xuất BTKL cho thi
công đập trọng lực.
4. Phơng pháp nghiên cứu, thí nghiệm
Ngoài các thí nghiệm các tính chất cơ lý, hoá, còn dùng các phơng pháp
phân tích hiện đại nh phơng pháp rơnghen, nhiệt vi sai (DTA) và chụp ảnh vi
cấu trúc bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) để phân tích các khoáng và cấu
trúc của puzơlan cũng nh xi măng có và không pha puzơlan.
- So sánh đối chiếu các tính chất của puzơlan LP và tro bay Phả Lại
- Kết hợp nghiên cứu về vật liệu với công nghệ sản xuất bê tông để ứng dụng
thi công đập trọng lực Lòng Sông.

- Kết quả nghiên cứu thí nghiệm trong phòng và ở hiện trờng là cơ sở để xây
dựng qui trình, ứng dụng rộng rãi puzơlan vào công nghệ thi công đập bê tông
trọng lực ở n
ớc ta.


2
5. Đánh giá những cái mới của luận án
1.Puzơlan đã đợc thế giới sử dụngvà đã đợc nghiên cứu và sử dụng trong
sản xuất xi măng PCB(18-20%puzơlan). Nhng đây là lần đầu tiên ở nớc ta
nghiên cứu ứng dụng puzơlan thiên nhiên dùng với tỉ lệ cao (35 40%) thay thế
tro bay trong sản xuất xi măng PCB ít tỏa nhiệt hoặc pha trực tiếp vào bê tông
để thi công bê tông đập trọng lực .
2. Nghiên cứu khẳng định puzơlanLP là loại PGKHT đạt tiêu chuẩn ngành thủy
lợi 14TCL105 - 1999 và tiêu chuẩn Mỹ ASTMC618: Độ hoạt tính khá, thành
phần hoạt tính trong puzơlan ( SiO
2
ht
; Al
2
O
3
ht

) phát nhiệt ít, tạo hợp chất bền
trong nớc thích ứng với bê tông thủy công.
3. Đề xuất một số biện pháp thi công: tăng kích thớc khoảnh đổ, thời gian
bảo dỡng ẩm cho bê tông khối lớn dùng phụ gia puzơlan từ 7 - 8 ngày (tiêu
chuẩn TCVN 5592: 1991 là 2 - 4 ngày).
4. Đề xuất dùng phụ gia puzơlan LP 35 - 40% sản xuất xi măng ít tỏa nhiệt dùng

cho đập bê tông trọng lực, thay thế tro bay đang thiếu, giải quyết đợc khó khăn
trong xây dựng các đập bê tông lớn ở nớc ta hiện nay.
6. Cấu trúc của luận án
Luận án gồm phần mở đầu, 4 chơng, kết luận chung, kiến nghị, bảng tài liệu tham
khảo với 80 tài liệu và 7 tài liệu của tác giả đã công bố. Nội dung chính của luận
án đợc trình bày trong 142 trang với 54 bảng, 39 hình và 13 trang phụ lục.

Chơng 1. Tổng quan về bê tông khối lớn dùng cho đập
trọng lực v phụ gia dùng cho bê tông
1.1. Bê tông khối lớn dùng cho đập trọng lực
Đặc tính của BTKL là tính chất nhiệt. Trong BTKL nhiệt không phân tán
đợc nhanh, nên nhiệt độ trong bê tông có thể tăng lên rất nhiều, chênh lệch
nhiệt độ lớn từ đó có thể phát sinh ứng suất kéo lớn, gây vết nứt bê tông do
nhiệt.
Vật liệu bao gồm xi măng ( thờng dùng xi măng ít toả nhiệt ), cốt liệu, phụ
gia khoáng hoạt tính nh puzơlan thiên nhiên (nguồn gốc phún xuất, trầm
tích ) hoặc nhân tạo nh tro bay PGKHT có phản ứng với Ca (OH)
2
trong
bê tông và làm nhiệm vụ nhét kẽ thay xi măng, nhng phát nhiệt rất ít,do đó
làm giảm nhiệt độ trong bê tông, giảm nguy cơ nứt bê tông. PGKHT thiên
nhiên đợc dùng trong xi măng hỗn hợp PCB ở nớc ta và đã đợc dùng cho bê
tông đập ở Mỹ, Brazin, Trung Quốc
Tính chất nhiệt đợc đặc biệt quan tâm nh nhiệt thuỷ hoá của xi măng sự
truyền nhiệt và nhiệt độ trong bê tông. Ngoài ra quan tâm đến các tính chất
khác nh cờng độ, độ thấm nớc, độ bền, tính biến dạng Thành phần bê
tông đợc thiết kế theo phơng pháp riêng của Mỹ (ACI 211. 1.81) hoặc theo
phơng pháp thể tích tuyệt đối dùng cho bê tông nặng nói chung.

3

Nhiệt thuỷ hoá đợc xác định bằng phơng pháp tecmốt, theo các tài liệu [22,
23] hoặc đợc tính theo công thức [21] đối với ximăng poóclăng:
Q
t
= a
t
. C
3
S + b
t
. C
2
S + c
t
C
3
A + d
t
. C
4
AF ;
trong đó: a
t
, b
t
, c
t
, d
t
lần lợt là hệ số kinh nghiệm đặc trng cho sự toả

nhiệt trong bảng 1.3; C
3
S; C
2
S; C
3
A; C
4
AF là thành phần khoáng của xi
măng.
Quá trình thay đổi nhiệt độ chia làm 3 thời kỳ : Tăng nhiệt, giảm nhiệt, ổn
định nhiệt độ nh hình 1.2.
40
20
0 10987
6
5
4321
t
( ngày )
Giảm nhiệt
T
Tăng nhiệt
ổ
n định nhiệ
t
T r
T p
Tmax
( C

)
20
60



Hình 1.2. Quá trình thay đổi nhiệt trong bê tông khối lớn

1.2. Phụ gia cho bê tông khối lớn

1.2.1. Đặt vấn đề : Việc sử dụng phụ gia là vấn đề tất yếu đối với BTKL.
1.2.2. Phân loại phụ gia : Phụ gia hóa học, phụ gia khoáng, phụ gia khác.
1.2.3. Phụ gia khoáng : Phụ gia khoáng hoạt tính và không hoạt tính (đầy)
Phụ gia khoáng hoạt tính ( thiên nhiên hoặc nhân tạo ) nh xỉ hạt lò cao, tro bay
puzơlan, đất sét nung, muội silic Đặc tính của PG KHT là có chứa SiO
2

và Al
2
O
3
vô định hình.
Phụ gia khoáng không có hoạt tính ( phụ gia đầy ) nh cát, thạch anh nghiền
mịn, bột đá
Các loại phụ gia khoáng hoạt tính thờng dùng trong bê tông khối lớn nh:
1. Puzơlan thiên nhiên: Có nguồn gốc núi lửa và nguồn gốc trầm tích.
2. Puzơlan nhân tạo: Tro bay và Xỉ hạt lò cao (Silicafume, metacaolanh,
tro trấu là phụ gia cao cấp đắt tiền không thích hợp cho bê tông khối lớn)

4
Chơng 2: Cơ sở lý thuyết về pG KHT v lựa chọn Puzơlan
cho đập bê tông trọng lực
Mục đích của chơng này là lựa chọn một loại phụ gia khoáng hoạt tính thiên
nhiên (puzơlan) làm đối tợng nghiên cứu đề tài luận án và dùng làm phụ gia
thay thế tro bay để thi công các đập bê tông trọng lực.
2.1. Cơ sở lý thuyết của PGKHT cho xi măng và bê tông.
Sự có mặt của puzơlan không làm thay đổi tính tơng tác của các khoáng của
clanhke nh trong xi măng không pha puzơlan. Tuy nhiên sự tơng tác trong xi
măng pha puzơlan diễn biến theo hai quá trình [52, 53] với những phản ứng sơ
cấp và thứ cấp [53]. Phản ứng sơ cấp xảy ra trong quá trình thứ nhất là tơng
tác của các thành phần khoáng của xi măng với nớc, trong đó có alit
(3CaO.SiO
2
) và belit (2CaO.SiO
2
) nh sau [54]:
2(3CaO.SiO
2
) + 6H
2
O = 3CaO.2SiO
2
.3H
2
O + 3Ca(OH)
2
và 2(2CaO.SiO
2

) + 4H
2
O = 3CaO.2SiO
2
.3H
2
O + Ca(OH)
2

Phản ứng thứ cấp xảy ra trong quá trình thứ hai là tơng tác của thành phần
hoạt tính trong puzơlan (SiO
2
ht
) với Ca(OH)
2
đã đợc sinh ra trong hai phản ứng
trên để tạo ra hydro canxi silicat có công thức chung là CSH(B) theo phản ứng
đợc gọi là phản ứng puzơlan sau đây :
mCa(OH)
2
+ SiO
2
ht
+ nH
2
O = mCaO.SiO
2
.pH
2
O

Hoạt tính của puzơlan càng cao, khả năng tơng tác với vôi càng lớn. Xi
măng pha puzơlan có nhiệt thủy hoá thấp hơn nhiều so với xi măng poóclăng.
Nhiệt thủy hoá sinh ra trong hai quá trình tơng tác hoá học đã nêu trên. Trong
quá trình thứ nhất nhiệt thủy hoá sinh ra do tơng tác của các thành phần
khoáng của clanhke với nớc. Nhiệt thủy hoá cũng sinh ra trong quá trình thứ
hai khi thành phần hoạt tính trong puzơlan tơng tác với Ca(OH)
2
(phản ứng
puzơlan). Có ít tài liệu nói về mức độ sinh nhiệt của phản ứng puzơlan. Tài liệu
[8] cho rằng lợng puzơlan sinh nhiệt bằng 15 50% của nhiệt sinh bởi lợng
xi măng bị puzơlan thay thế. Bê tông pha puzơlan bền sunfat hơn bê tông không
pha puzơlan, vì các nguyên nhân sau đây : (1) Thành phần Ca(OH)
2
dễ hoà tan
đã phản ứng với SiO
2
ht
và tạo thành hydro canxi silicat bền trong nớc; (2) Tính
chống thấm của bê tông đợc nâng cao; (3) Không còn các khoáng có hàm
lợng kiềm cao ( 3 canxi và 4 canxi hydro aluminat ).
Trong trờng hợp bê tông ít xi măng, việc pha puzơlan vào bê tông, ngoài
việc tơng tác với Ca(OH)
2
, puzơlan đợc nghiền mịn sẽ cùng với xi măng nhét
đầy khe kẽ giữa các hạt cát và đá trong bê tông, tạo ra khối bê tông đặc chặt và
tăng độ dẻo của hỗn hợp bê tông, cũng nh tăng tính chống thấm cho bê tông
nh đã nêu trên.
2.2. Lựa chọn puzơlan
Sau khi xem xét về nhiều mặt ( nguồn gốc, địa điểm, sản lợng và kết quả
nghiên cứu trớc đây của Viện vật liệu xây dựng) đã lựa chọn puzơlan LP (Long

Phớc) để nghiên cứu ứng dụng cho đập bê tông trọng lực.

5
IBM . D8. ADV - M au tro bay
0 0-00 1-11 11 (D) - M a gn etite - F e3 O 4 - W L: 1.5 40 6 - C u bic - F a ce-cen tered - Y : 9.38 %
0 0-0 1 5-07 76 (I) - M ullite, sy n - A l6S i2 O 13 - W L: 1 .54 06 - O rth orho m b ic - P rim itive - Y : 2 1.4 0
%
0 1-08 5-09 30 (C) - Q ua rtz - S iO 2 - W L: 1.5 40 6 - H e xago na l - Primitive - Y: 9 0.3 0 %
O perations: Import
File: m au Tro ba y Ph ala i- a nh N am XM B T.raw - Typ e: 2T h /Th locked - Start: 5.0 00 - E nd : 55
.
Lin (Cps)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
100 0
110 0
120 0
130 0
2-Th
5 10 20
d=5.3 7370
d=4.81610

d=4.2 5181
d=3.41820
d=3.39063
d=3.3
3
2.3. Nghiên cứu cơ bản về puzơlan LP của Viện Vật liệu xây dựng
Viện vật liệu xây dựng đã nghiên cứu puzơlan Long Phớc( LP )và bột đá,
chủ yếu dùng làm phụ gia cho xi măng PCB Holcim pha tỷ lệ 18-20% puzơlan
và bột đá. Đây có thể coi là một nghiên cứu cơ bản về puzơlan LP.
2.4. Nghiên cứu bổ xung về puzơlan LP của đề tài luận án
Nghiên cứu của Viện VLXD là nghiên cứu cơ bản ở nhiều địa điểm khác
nhau của khu vực để có những đánh giá chung. NCS đã lấy mẫu puzơlan thực tế
mà nhà máy đang dùng để nghiên cứu tiếp các tính chất của puzơlan LP đợc
nghiền mịn ở nhà máy Holcim và thí nghiệm thêm một số chỉ tiêu, tính chất
nh dới đây có so sánh với tro bay Phả Lại.
2.4.1 Thành phần cấu tạo của puzơlan Long Phớc
Thành phần cấu tạo của puzơlan LP và tro bay Phả lại đợc đa phân tích
bằng máy nhiễu xạ rơngen và đợc biểu thị trên biểu đồ hình 2.8 và 2.9.

Hình 2.8 : Sơ đồ phân tích nhiễu xạ
rơnghen mẫu puzơlan Long Phớc
Hình 2.9 : Sơ đồ phân tích nhiễu xạ
rơnghen mẫu tro bay Phả Lại

Qua biểu đồ thấy rằng trong puzơlan LP có các thành phần khoáng : augite,
pyroxene, analcime, muscovite và anorthite; trong khi đó tro bay chứa quart,
magnetit và mullite.
2.4.2. Mầu sắc của puzơlan Long Phớc và tro bay Phả Lại
2.4.3. Cấu trúc và hình dạng hạt puzơlan Long Phớc và tro bay Phả Lại
Cấu trúc và hình dạng hạt puzơlan LP và tro bay PL đợc nghiên cứu
bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) và đợc biểu thị trong các ảnh hình
2.10 và 2.11.

6












Hình 2.10 : Cấu trúc hạt puzơlan
(phóng đại 10.000 lần)
Hình 2.11 : Cấu trúc hạt tro bay Phả Lại

(phóng đại 10.000 lần)

2.4.4. Thành phần hoá học của puzơlan
Qua phân tích hoá học mẫu puzơlan LP đợc sử dụng ở nhà máy xi măng
Holcim và tro bay PL đợc thành phần puzơlan và tro bay nh trong bảng 2.2.
Bảng 2.2 : Thành phần hoá học của puzơlan Long Phớc và tro bay Phả Lại
Thành
phần hoá, %
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
MgO CaO SO
3
K
2
O Na
2
O TiO
2
MKN
Puzơlan LP 45 13,1 13,3 7,3 7,7 - - - - 3
Tro tuyển PL 1 52,15 21,59 6,46 1,23 1,23 - 0,25 - 6
Tro tuyển PL 2 52,37 21,98 6,51 1,26 1,12 - 0,23 - 6

So sánh thành phần hoá học của puzơlan LP và thành phần hoá học của tro
bay Phả Lại thấy rằng puzơlan LP có thành phần SiO
2
, Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
và MKN
nhỏ hơn, còn CaO và MgO lớn hơn tro bay nhiều. Ngoài ra tổng hàm lợng
SiO
2
+ Al
2
O
3
+ Fe
2
O
3
của puzơlan cũng thấp hơn, chỉ bằng 89% của tro bay.
Tuy nhiên các tổng hàm lợng đó của puzơlan LP và tro bay Phả Lại đều lớn
hơn 70% theo yêu cầu của tiêu chuẩn [31, 32]
2.4.5. Hoạt tính của puzơlan Long Phớc và tro bay Phả Lại
Độ hút vôi của puzơlan LP và tro bay PL đợc xác định theo phơng pháp chuẩn.
Căn cứ vào kết quả thí nghiệm, đối chiếu với TCVN 3735:1982 thấy rằng puzơlan
LP và tro bay PL đều đợc xếp vào loại hoạt tính khá.

Chỉ tiêu hoạt tính cờng độ đợc xác định theo các tiêu chuẩn. Đó là tỷ lệ
tính theo % giữa cờng độ nén của xi măng pha 20% puzơlan theo khối lợng và
cờng độ nén của xi măng gốc. Kết quả thí nghiệm đợc ghi trong bảng 2.5

7
Bảng 2.5 : Chỉ số hoạt tính cờng độ của puzơlan Long Phớc và tro bay Phả Lại
Cờng độ nén của xi măng pha
20% phụ gia khoáng, MPa
Chỉ số hoạt tính cờng độ,
%

Phụgia
khoáng
Cờng độ nén
của xi măng
gốc, Mpa
TN lần 1 TN lần 2
TN lần
1
TN lần
2
T. bình
Puzơlan LP 36,2 37,5 83,0 86,2 84,6
Tro bay PL
43,5
36,38 36,7 83,5 86,2 83,9
Chỉ số hoạt tính cờng độ của puzơlan LP và tro bay PL xấp xỉ nhau và đều
vợt quá 75% là giá trị tối thiểu đợc qui định trong các tiêu chuẩn liên quan.
Chỉ tiêu này cũng thống nhất với chỉ tiêu độ hút vôi của hai loại phụ gia khoáng
đã nêu trên.

2.4.6. Độ mịn của puzơlan Long Phớc và tro bay Phả Lại
Độ mịn của puzơlan LP đợc nghiền ở nhà máy xi măng Holcim và tro bay PL
đợc xác định bằng phơng pháp sàng bằng sàng 0,08 mm nh đối với xi măng và
bằng sàng 0,045 mm đạt yêu cầu của tiêu chuẩn . Ngoài ra cũng xác định tỉ diện
(Blaine) của puzơlan và tro bay bằng 3500 cm
2
/g và 3250 cm
2
/g.
2.5. Kết luận chơng 2
Trong chơng này trình bầy những lý do cơ bản của việc chọn puzơlan LP
làm phụ gia cho xi măng và bê tông khối lớn. Tác giả luận án đã nghiên cứu
qua đó đánh giá các đặc trng kỹ thuật của puzơlanLP dùng cho bê tông đập
trọng lực, để đánh giá toàn diện loại puzơlan này:
- Xác định hàm lợng SiO
2
ht
và Al
2
O
3
ht
vô định hình trong puzơlan tham gia
phản ứng puzơlan;
- Độ hút vôi, độ mịn, màu sắc của puzơlan LP có so sánh với tro bay PL;
- Phân tích nhiễu xạ rơnghen, nhiệt vi sai, để xác định thành phần của các
khoáng trong puzơlan và tro bay;
- ảnh chụp cấu trúc hạt puzơlan LP bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) với
độ phóng đại 10000 lần có so sánh với cấu trúc hạt của tro bayPL;
Tổng hợp các kết quả nghiên cứu của tác giả luận án có kế thừa những kết quả

nghiên cứu của Viện VLXD trớc đây và dựa vào cơ sở lý thuyết về phụ gia
khoáng cho thấy: Puzơlan LP có hoạt tính khá và đạt tất cả các yêu cầu của phụ
gia khoáng dùng cho xi măng và bê tông. Đó là cơ sở khoa học để lựa chọn
puzơlan LP thay thế tro bay sử dụng cho đập bê tông trọng lực là hợp lý. Vấn đề
tiếp theo là phải xác định đợc tỉ lệ thích hợp của puzơlan LP trong xi măng, đảm
bảo yêu cầu của bê tông thủy công về cờng độ, độ chống thấm, độ bền đáp ứng
tiến độ thi công, giá thành và chất lợng công trình. Đó cũng là ý nghĩa kinh tế,
kỹ thuật của luận án.


8
Chơng 3: nghiên cứu ứng dụng puzơlan lp
Trong xi măng dùng cho đập bê tông trọng lực
3.1.Lựa chọn xi măng gốc
Chọn xi măng PC 40 Holcim, do puzơlan LP đang đựơc dùng làm PGKHTđể
sản xuất xi măng PCB Holcim, nếu điều chỉnh hàm lợng thì cũng dễ dàng.
Bảng 3.1 : Thành phần hóa học của clanhke xi măng Holcim
Thành phần hóa SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO MgO SO
3
Na

2
O Ti
2
O MKN
Tỷ lệ% khối lợng 21,6 4,78 3,67 65,24 1,8 0,4 0,62 0,21 0,62
Bảng 3.2 : Thành phần khoáng của xi măng PC 40 Holcim
Thành phần khoáng C
3
S C
2
S C
3
A C
4
AF
Tỷ lệ% khối lợng 64,07 13,62 6,46 11,17
3.2. ảnh hởng của puzơlan LP đối với nhiệt thủy hóa của xi măng
Dùng các tỉ lệ puzơlan LP khác nhau : 15, 25, 30, 35 và 40%. Xác định nhiệt
thủy hóa theo tiêu chuẩn nhà nớc TCVN 6070:1995 [23] ,bảng 3.3.
Bảng 3.3 : Nhiệt thủy hóa của xi măng pha puzơlan Long Phớc, cal/g
Tỉ lệ puzơlan LP trong xi măng, % khối lợng
Thờigian, ngày
0 15 25 30 35 40
3 81,00 66,20 55,15 50,20 40,00 37,00
7 90,12 78,53 70,80 65,34 59,86 55,70
28 100,6 86,22 79,58 72,28 66,48 61,74
0
20
40
60

80
100
120
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Tỷ lệ Puzơlan, %
Nhi ệt thủy hóa, cal /
g
3 ngày 7 ngày 28 ngày


Hình 3.2. Quan hệ giữa nhiệt thủy hóa xi măng và tỉ lệ puzơlan LP


9

Nhiệt thủy hóa, sau thời gian t ngày (Qt) đợc tính toán theo công thức :
Qt = a
t
C3S + b
t
C2S + c
t
C3A + d
t
C4AF (nêu ở Chơng 1)
3.3. ảnh hởng của puzơlan LP đối với cờng độ nén của xi măng
Bảng 3.7 : Cờng độ nén của xi măng
Tỷ lệ puzơlan trong xi măng, % khối lợng
Rn, MPa
0 25 35 40

3 ngày 27,9/100 18,8/64,7 18,2/65,2 15,5/55,6
7 ngày 35,4/100 24,6/69,5 24,2/68,4 23,4/66,1
28 ngày 43,4/100 37,3/85,9 34,2/78,8 33,8/77,9
Ghi chú: Tử số là trị số cờng độ; mẫu số là %của cờng độ xi măng hỗn hợp
so với xi măng gốc (không pha puzơlan) đợc lấy bằng 100% ở tuổi quy định.
0
10
20
30
40
50
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Cờng độ nén Rx, MPa
3 ngày 7 ngày 28 ngày

Hình 3.2. Quan hệ giữa cờng độ nén xi măng và tỉ lệ puzơlan LP
Khi pha puzơlan LP vào xi măng PC 40, cờng độ nén của xi măng giảm đi
rõ rệt. Tỉ lệ pha puzơlan (P) càng tăng, cờng độ nén của xi măng (R
x
) càng
giảm. Điều đó hoàn toàn phù hợp với cơ sở lý thuyết đã viết ở Chơng 2. Đáng
chú ý là khi tỷ lệ pha puzơlan bằng 35% và 40%, thì cờng độ nén 28 ngày và ở
tuổi 7 ngày giảm đi, nhng xi măng vẫn đạt mác 30 .

10
3.4. Độ dẻo tiêu chuẩn và thời gian đông kết của xi măng holcim
Bảng 3.10 : Độ dẻo tiêu chuẩn và thời gian đông kết của xi măng
Thời gian đông kết, phút
Loại xi măng
Độ dẻo tiêu

chuẩn, %
Bắt đầu Kết thúc
PC 40 Holcim 29 125 205
PC 40 thay thế 40% puzơlan LP 32 157 217
PC 40 thay thế 40% tro bay PL 27 160 225
Khi pha puzơlan LP 40% vào xi măng PC 40, cả puzơlan và tro bay đều kéo
dài thời gian đông kết của xi măng, nhng không nhiều lắm. Nh vậy thời gian
đông kết của xi măng pha puzơlan và pha tro bay xấp xỉ nhau.
3.5. Phân tích nhiễu xạ rơn ghen mẫu đá xi măng
Các loại xi măng gốc (PC 40 Holcim) và xi măng đợc thay thế 25%, 35% và
40% khối lợng bằng puzơlan LP đợc phân tích bằng phơng pháp nhiễu xạ
rơn ghen trên máy Siemens D.500. Các biểu đồ rơn ghen của 4 loại xi măng đó
và đợc tổng hợp trong hình 3.7 để so sánh.














Hình3.7 Biểu đồ tổng hợp phân tích nhiễu xạ rơn ghen 4 loại mẫu đá xi măng
PC40 Holcim pha 0%,25%,35%,40% puzơlanLP.
3.6. Phân tích nhiệt vi sai (DTA) mẫu đá xi măng

Phân tích nhiệt vi sai mẫu đá xi măng gốc (PC 40) và mẫu đá xi măng với
40% khối lợng đợc thay thế bằng puzơlan LP trên máy Shimadzu DTA-50.
Kết quả phân tích đợc tổng hợp trên hình 3.10.

11

3.7. Phân tích vi cấu trúc của mẫu đá xi măng
Vi cấu trúc của đá xi măng đợc chế tạo bằng xi măng gốc (PC 40) và xi măng
chứa 40% puzơlan LP. Thí nghiệm đợc tiến hành cho hai nhóm mẫu đợc bảo
dỡng 2 tháng và 6 tháng bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM).
Nh vậy kết quả phân tích vi cấu trúc của xi măng có và không có phụ gia
hoàn toàn phù hợp với lý thuyết và với các kết quả phân tích nhiễu xạ rơn ghen
và nhiệt vi sai đã nêu ở trên. Việc xuất hiện nhiều tinh thể CSH và ít tinh thể
Ca(OH)
2
ở các ảnh hình 3.12 và 3.14 chứng tỏ rằng puzơlan Long Phớc có độ
hoạt tính khá.










Hình 3.11: Vi cấu trúc của đá xi măng gốc
PC 40 tuổi 2 tháng (phóng đại 10.000 lần)
Hình 3.12 : Vi cấu trúc của đá xi măng PCB 40%

puzơlan LP tuổi 2 tháng (phóng đại 10.000 lần)









Hình 3.13: Vi cấu trúc của đá xi măng gốc
PC 40 tuổi 6 tháng (phóng đại 10.000 lần)
Hình 3.14: Vi cấu trúc của đá xi măng PCB40%
puzơlan LP tuổi 6 tháng (phóng đại 10.000 lần)
Hình 3.10 : Biểu
đồ tổng hợp phân
tích DTA hai mẫu
xi măng PC40 và
PCB pha 40%
puzơlan LP



12
3.8. Kết luận chơng 3
Từ kết quả nghiên cứu thí nghiệm ở chơng 3, có thể rút ra một số kết
luận sau đây :
1- Đã xác định đợc thành phần SiO
2
ht

và Al
2
0
3
ht
trong puzơlan LP bằng
30,32% và 7,9%. Do các thành phần này không nhiều, nên puzơlan LP sinh
nhiệt ít. Kết quả cho thấy rằng càng tăng tỉ lệ puzơlan tới mức cho phép 40% thì
nhiệt thủy hóa càng giảm và SiO
2
ht
,Al
2
O
3
ht
tơng tác với Ca(OH)
2
càng nhiều,
tăng đặc chắc cũng nh độ bền của bê tông. Các kết quả phân tích rơnghen và
nhiệt vi sai cũng nh các ảnh vi cấu trúc của đá xi măng có phụ gia và không có
phụ gia chứng tỏ rằng puzơlan LP có hoạt tính khá, đáp ứng đợc yêu cầu của
phụ gia khoáng hoạt tính dùng cho bê tông khối lớn.
2- Việc pha 35% puzơlan LP trong xi măng hỗn hợp của nhà máy xi măng
Holcim tuy có giảm cờng độ nén 28 ngày của xi măng gốc, nhng vẫn đạt
mác 30. Đặc biệt là xi măng PCB Holcim với hàm lợng puzơlan LP 35% cho
nhiệt thủy hóa thấp, ở tuổi 7 ngày nhỏ hơn 60 cal/g, đạt yêu cầu của xi măng ít
toả nhiệt dùng cho bê tông khối lớn phù hợp với tiêu chuẩn nhà nớc TCVN
6069 : 1997 về xi măng ít toả nhiệt.
3 - Khi tăng tỉ lệ puzơlan đến 40% (tỉ lệ cao nhất dùng cho xi măng PCB),

thì cờng độ nén 28 ngày và ở tuổi 7 ngày giảm đi, nhng xi măng vẫn đạt mác
30 . Đó là mác xi măng sử dụng chính cho bê tông mác 15 và 20 dùng cho đập
bê tông và công trình thủy công nói chung theo tiêu chuẩn 14 TCN 114 - 2001
[22]. Nh vậy, tỷ lệ của puzơlanLP trong xi măng PCB là 35 - 40% đảm bảo
đợc các yêu cầu của bê tông trọng lực
4- Việc chọn xi măng gốc là PC 40 Holcim để phối hợp với puzơlan LP
dùng cho phân tích thí nghiệm để xác định tỉ lệ puzơlan trong xi măng là hợp
lý, vì trong xi măng PCB Holcim đã dùng puzơlan LP, nên việc điều chỉnh tỉ lệ
puzơlan theo yêu cầu rất dễ dàng, thuận tiện và trong xi măng hỗn hợp chỉ có
một loại puzơlan LP, nên đảm bảo tính ổn định. Mỏ puzơlanLP trữ lợng dồi
dào ở phía Nam nơi thiếu nguồn tro bay lại đang xây dựng nhiều đập bê tông
lớn nên tận dụng nó để làm phụ gia cho bê tông đập trọng lực.

Chơng 4: ứng dụng puzơlan lP cho thi công đập lòng
sông v công nghệ thi công đập trọng lực ở việt nam.

Qua nghiên cứu ở chơng 3 đã xác định đợc tỉ lệ hợp lý của puzơlan LP
trong xi măng và bê tông dùng cho đập từ 35 ữ 40%. Nếu dùng tỉ lệ 40%, thì có
lợi hơn về mặt giảm nhiệt độ bê tông trong khối đổ. Tuy nhiên đây là lần đầu
tiên sử dụng puzơlan với tỷ lệ cao thay thế tro bay, nên đã dùng ở tỷ lệ 35%
trong xi măng.

13
Trong chơng này trình bày các kết quả nghiên cứu áp dụng puzơlan LP với
tỉ lệ 35% trong BTKL cho thi công đập Lòng Sông và đề xuất một số vấn đề về
công nghệ thi công đập bê tông trọng lực dùng puzơlan thiên nhiên ở Việt Nam.
4.1. Sử dụng puzơlan LP cho thi công đập bê tông trọng lực Lòng Sông
4.1.1. Giới thiệu công trình đập trọng lực Lòng Sông: Đập cao 47 m, dài
232m, ở Bình Thuận, vùng khí hậu có nhiệt độ giao động từ 15
0

C đến 41
0
C.
4.1. 2. Vật liệu sử dụng nghiên cứu thí nghiệm bê tông đập Lòng Sông ở công trình.
4.1.3. Thiết kế thành phần bê tông khối lớn theo phơng pháp thể tích tuyệt đối.
Bảng 4.12 : Thành phần bê tông pha 35% puzơlan LP đã đợc điều chỉnh
Đá
Cờn
g
độ,
MPa
Xi
măng
Pu Nớc
Plast
96
Cát
5ữ20 20ữ40 40ữ60
Độ sụt
7 28
Mác
bê
tông
kg kg lít kg kg kg kg kg cm MPa MPa
Mác
chốn
g

thấm
20 208 112 163 1,6 680 254 381 635 5 171 248 B-6

15 169 91 144 1,3 710 256 384 640 4 133 192 B-4

4.1.4. Thiết kế khoảnh đổ cho công trình đập Lòng Sông
Có các phơng pháp phân khoảnh khác nhau trong xây dựng đập : Phơng pháp
lên đều, phơng pháp hình trụ, phơng pháp so le kiểu xây gạch.
Đối với công trình đập Lòng Sông, sử dụng thiết bị đổ công suất 500 m3/ngày yêu
cầu tiến độ 350 ngày, đã chọn phơng pháp lên đều nh trong Hình 4.4.














4.1.5. Tổn thất độ sụt và phát triển cờng độ bê tông pha puzơlan LP
1. Tổn thất độ sụt của hỗn hợp bê tông pha puzơlan Long Phớc
Độ sụt và tổn thất độ sụt của hỗn hợp bê tông theo thời gian (bảng 4.16 và 4.17).
Hình 4.4 : Phân
khoảnh đổ bê tông
đập Lòng Sông


14

Bảng 4.16 : Độ sụt (cm) của hỗn hợp bê tông có pha và không pha puzơlan LP

Thời gian sau khi trộn xong, phút
Loại bê tông
0 30 60 90 120
Không pha puzơlan 12 10 7 5 4
Pha 35% puzơlan LP 8,5 6 5 4 2,5

Bảng 4.17 : Tổn thất độ sụt (cm) của hỗn hợp bê tông có và không pha puzơlan LP

Thời gian sau khi trộn xong, phút
Loại bê tông
30 60 90 120
Không pha puzơlan 2 5 7 8
Pha 35% puzơlan LP 2,5 3,5 4,5 6
Theo số liệu ở các bảng 4.16 và 4.17 thấy rằng :
- Khi pha 35% puzơlan LP vào bê tông, độ sụt giảm rõ rệt, do puzơlan mịn hơn xi
măng, nên hút nớc nhiều hơn.
- Sau khi trộn bê tông không pha puzơlan tổn thất độ sụt nhanh hơn do nớc mất
nhiều hơn cho thuỷ hoá xi măng pooclăng và hồ xi măng trong bê tông đông đặc nhanh
so với trờng hợp bê tông có pha puzơlan. Nh vậy việc pha puzơlan không làm tăng mà
ngợc lại làm giảm tổn thất độ sụt của hỗn hợp bê tông. Điều này là có lợi cho công tác
thi công.
2. Sự phát triển cờng độ bê tông khối lớn theo thời gian đợc biểu thị bằng hệ số Kt
Thông qua thí nghiệm thực tế K
t
bằng 0,53; 0,78; 0,92; 1; 1,1; 1,7 ứng với tuổi bê tông
bằng 3, 7, 14, 28, 60 và 90 ngày.
4.1.6. Đo nhiệt độ không khí, vật liệu và hỗn hợp bê tông
Nhiệt độ không khí và bức xạ mặt trời ảnh hởng đến nhiệt độ của vật liệu

chế tạo bê tông và ảnh hởng đến nhiệt độ hỗn hợp bê tông. Nhịêt độ hỗn hợp
bê tông lại ảnh hởng đến nhiệt độ bê tông trong khối đổ.
1. Nhiệt độ ở vùng xây dựng đập: Kết quả đo trình bày ở trong bảng 4.21.
2. Đo nhiệt độ của các vật liệu chế tạo bê tông
Kết quả đo đợc trình bày trong bảng 4.22 và rút ra nhận xét.
- Vật liệu trong kho lán giảm so với khi để ngoài trời, khoảng 3ữ 10
0
C.
- Nhiệt độ cốt liệu vào ban đêm thấp hơn ban ngày khoảng 8 ữ 11
0
C.
3. Đo và tính nhiệt độ của hỗn hợp bê tông sau khi trộn
Tính toán nhiệt độ của hỗn hợp bê tông theo công thức :
T
b
=
;
.
NX)Đ0,22(C
.N
n
T.X)
x
T.Đ
d
TC
c
0,22(T
+++
+

+
+

- T
b
là nhiệt độ hỗn hợp bê tông ;- T
cl
, T
x
, T
n
là nhiệt độ cốt liệu, xi măng, nớc;
-
CL, X, N là khối lợng của cốt liệu, xi măng, nớc trong 1m
3
bê tông.


4. Đo nhiệt độ bê tông
a) Đo nhiệt độ hỗn hợp bê tông khi đổ

15
Khoảnh đổ L x B x H
Tâm khối đổ
b) Đo nhiệt độ lớp mặt bê tông
c) Đo nhiệt độ bê tông trong khoảnh đổ.
Mục đích của việc đo T
max
là để đánh giá sự tản nhiệt trong bê tông. T
max

theo
thiết kế,thờng đợc khống chế 52
0
C và T không quá 20
0
C.
Sơ đồ đo nhiệt độ bê tông trong khoảnh đổ đợc biểu thị trong hình 4.7.

1 - Nhiệt kế có dây
2 - Lỗ chừa ở tâm KĐ h= H/2+2,5 cm
để đo nhiệt độ T
max
3 - Lỗ chừa h =8cm
4 - Gờ chỉ
5 - Tấm nắp đậy
6 - Móc xách tay
7 - Nớc đổ cao 5cm
8 - Khoảnh đổ
L x B x H = 12
m
x 8
m
x 2
m



Hình 4.7 : Sơ đồ đo nhiệt độ trong khoảnh đổ
Từ các kết quả đo nhiệt độ ở các thời gian khác nhau, lập bảng 4.24 và vẽ đợc đờng
quan hệ giữa nhiệt độ trong khoảnh đổ bê tông pha puzơlan LP và tro bay PL và thời gian

(t
0C
) sau khi đổ nh trong hình 4.8. Từ đó có thể xác định đợc Tmax.
Bảng 4.24 : Quan hệ giữa nhiệt độ bê tông trong khoảnh đổ và thời gian

Nhiệt độ,
0
C sau Khoảnh đổ

T
0
Ngày
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
18 % puzơlan
LP
58 57.5 55 52 49 47 43 42 39 40 38 37.5
35% puzơlan
LP
43 50.5 48 47 46 44 42 40 39 38.5 37.5 37
35% tro bay PL 45 50 47 46 45 43 41 39 38.5 38 37 36.5

áp dụng các công thức đợc nêu trong tài liệu [77] để tính nhiệt độ trong
khoảnh đổ bê tông T
b
= T
hh
+Q.CKD/C
b
; trong đó T
hh

là nhiệt độ của hỗn hợp bê
tông; Q là nhiệt thủy hóa của xi măng; CKD là hàm lợng chất kết dính trong
1m
3
hỗn hợp bê tông; C
b
là nhiệt dung riêng của bê tông đợc tính theo nhiệt
dung riêng và hàm lợng của xi măng , cốt liệu, nớc trong1m
3
bê tông.

16
0
10
20
30
40
50
60
0 2 4 6 8 1012141618202224
PCB 18 % puzơlan LP Pha 35% puzơlan LP Pha 35% tro bay PL
T
0
C
Ngày


Hình 4.8 : Quan hệ giữa nhiệt độ bê tông khối lớn và thời gian sau khi đổ

4.1.7. Sự toả nhiệt và nhiệt độ của BTKL pha puzơlan Long Phớc

1. Tính nhiệt độ bê tông trong khoảnh đổ (T
max
)
áp dụng công thức tính toán đã đợc nêu trong tài liệu [77], có thể tính
toán đợc gần đúng nhiệt độ bê tông ở tâm khối đổ:
T
max
bê tông mác 20: T
max
= 30 + C
o
5049,96
2687,12
320x40x4,19
=
T
max
bê tông mác 15: T
max
= 30 +
C
o
4847,88
2437,18
26040x4,19x
=

Các giá trị T
max
đã tính toán rất gần với số liệu đo đợc nêu ở phụ lục 2

2. Sự biến đổi nhiệt độ bê tông trong quá trình bảo dỡng.
Để xác định sự biến đổi nhiệt độ bên trong khoảnh đổ trong quá trình bảo
dỡng ẩm, NCS đã đo nhiệt độ ở các khoảnh với chế độ bảo dỡng khác nhau:
Nhóm 1: Khoảnh đổ 1, 2, 3 bảo dỡng 3 ngày
Nhóm 2: Khoảnh đổ 4, 5, 6 bảo dỡng 5 ngày
Nhóm 3: Khoảnh đổ 7, 8, 9 bảo dỡng 7 ngày
Kết quả đo nhiệt độ Tmax tại tâm khoảnh đổ nh bảng 2.27

17
Bảng 4.27: Nhiệt độ Tmax ở tâm khoảnh đổ bê tông trong quá trình bảo dỡng

1 2 3 4 5 6 7 8 9 Khoảnh

Ngày
III - V11 III - V14 III - V15 III - VI14 III - 13A III - IIIA III - III1A III - III3A III - IV3A
1 42.0 43.0 42.5 43.0 43.5 42.5 44.0 43.5 44.0
2 46.5 48.0 47.0 48.0 48.5 48.0 49.0 48.5 48.0
3 47.0 50.0 49.0 49.0 50.0 49.0 51.0 50.0 49.0
4 47.0 49.5 49.0 48.5 49.0 48.5 49.5 49.0 48.0
5 46.5 49.0 48.5 48.0 48.5 48.0 49.0 48.0 47.0
6 46.5 48.5 48.0 47.5 48.0 47.5 47.0 47.5 46.0
7 46 48.0 47.5 47.0 47.5 47.0 46.0 46.5 45.0
8 45.5 47.5 47.0 46.0 46.5 46.5 45.0 45.0 44.5
9 45.0 47.0 46.0 45.0 46.0 46.0 44.0 44.0 43.5
10 44.5 46.5 46.5 44.5 45.5 45.5 43.5 43.0 43.0

Kết quả đo nhiệt độ của các nhóm khoảnh đổ theo thời gian nh hình 4.9
0
10
20

30
40
50
60
70
123456789101112
PCB 18 % puzơlan LP Pha 35% puzơlan LP Pha 35% tro bay PL
T
0
C
Ngày

Hình 4.9: Quan hệ giữa Tmax và thời gian bảo dỡng
Nhận xét:
- Nhóm khoảnh đổ bảo dỡng 3 ngày, nhiệt độ trong khoảnh đổ giảm dần,
nhng do không tiếp tục đợc dỡng ẩm nên nhiệt độ xuống chậm cho đến
ngày thứ 8, 9 vẫn cha đạt 45
0
C.

18
- Nhóm khoảnh đổ bảo dỡng 5 ngày nhiệt độ có giảm hơn, nhng vẫn còn
cao ở ngày thứ 7, 8 cha đạt 45
0
C.
- Nhóm khoảnh đổ bảo dỡng 7 ngày, nhiệt độ từ ngày thứ 5 giảm rõ rệt,
đến ngày thứ 7 có thể đạt Tmax là 45
0
C và tiếp tục giảm dần đến ổn định.
Theo dõi quá trình diễn biến nhiệt độ trong khoảnh đổ cho thấy tính chất

nhiệt của bê tông khối lớn. Khi sử dụng phụ gia puzơlan do phản ứng của
puzơlan xảy ra chậm và kéo dài hơn và puzơlan háo nớc nên việc bảo dỡng
cho bê tông dùng phụ gia puzơlan trong thời gian đầu rất cần thiết và phải kéo
dài cho đến 7 - 8 ngày khi Tmax đạt đến 45
0
C để đổ chồng, Nếu bảo dỡng tốt
sẽ rút ngắn thời gian đổ, điều này có ý nghĩa trong việc tăng tiến độ thi công.
4.2. ứng dụng puzơlan cho công nghệ thi công đập bê tông trọng lực
Từ những kết quả ứng dụng tại hiện trờng và hiệu quả về kinh tế & kỹ
thuật của công trình đã đợc sử dụng trong những năm qua cho phép ta có thể
đa ra một số nhận xét sau :
- Puzơlan thiên nhiên Long Phớc qua gia công nghiền mịn pha vào xi
măng PC 40 Holcim với tỉ lệ 35 ữ 40% đảm bảo tiêu chuẩn nhà nớc TCVN
6069 : 1997 về xi măng ít toả nhiệt dùng để thi công đập bê tông trọng lực.
- Trong điều kiện khí hậu khác biệt cần phải có nghiên cứu bổ xung về ảnh
hởng của môi trờng đến các tính chất của bê tông để điều chỉnh biện pháp
giảm nhiệt cho vật liệu, biện pháp thi công, lựa chọn thời tiết đổ để điều
chỉnh trớc khi sử dụng. Trong quá trình thi công ở đập Lòng Sông hầu hết các
khoảnh đổ đều đợc thi công ở các điều kiện nhiệt độ 15-40
0
C (bảng 4.21),mùa
khô và mùa ma.Nếu ở nhiệt độ<15
0
C vào mùa đông nh ở khu vực phía Bắc
thì càng thuận lợi hơn cho việc khống chế nhiệt độ trong khối đổ
Từ những kết quả trên tác giả đa ra một số vấn đề về ứng dụng puzơlan LP
để thi công đập bê tông trọng lực trong điều kiện khí hậu tơng tự trong cả
nớc.
4.2.1. Lựa chọn công trình, phạm vi áp dụng phụ gia puzơlanLP.
Trong phạm vi đề tài đã chọn đối tợng nghiên cứu là puzơlan LP.Loại xi

măng PCB Holcim pha 35% puzơlan LP có thể sử dụng cho những đập trọng
lực đợc xây dựng trong điều kiện khí hậu tơng tự vùng Nam Trung bộ.
Cũng có thể áp dụng loại xi măng này để xây dựng các đập ở các vùng
khác ở trong nớc, nhng phải nghiên cứu thêm ảnh hởng của khí hậu để lựa
chọn thời gian đổ và biện pháp thi công thích hợp.
Công nghệ thi công bê tông đầm lăn ngày càng phát triển nhng hạn chế
của nó đối với đập nhỏ, mặt cắt mỏng, kết cấu đập có nhiều chi tiết (nhà máy,
tràn, đờng ống, hành lang ) hiện trờng hẹp , công nghệ thi công bê tông
khối lớn có thể khắc phục hạn chế trên.

19
4.2.2. Lựa chọn puzơlan và xi măng để sản xuất xi măng ít toả nhiệt
Puzơlan LP là loại puzơlan có hoạt tính khá qua nghiên cứu đã dùng thay
thế tro bay để sản xuất xi măng ít toả nhiệt. Mỏ puzơlan LP trữ lợng dồi dào
trên 40 triệu tấn nh bảng 1.7 và hình 2.4.
Có thể dùng puzơlan LP để sản xuất xi măng ít tỏa nhiệt để áp dụng rộng
rãi cho khu vực phía Nam, nơi có nhiều công trình đập bê tông trọng lực lớn
đang đợc xây dựng. Tuy nhiên theo tài liệu [59] (bảng 4.14) hiện nay có một
số puzơlan thiên nhiên đã đợc nghiên cứu và sử dụng ở Việt Nam, nên có thể
lựa chọn một loại puzơlan khác ở gần nơi xây dựng và loại xi măng gốc thích
hợp để thí nghiệm lựa chọn tỉ lệ hợp lý, đảm bảo hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.
4.2.3. Qui trình sản xuất bêtông để thi công đập bê tông trọng lực
Có hai phơng án sản xuất bê tông đợc đa ra để lựa chọn, sao cho phù
hợp với hoàn cảnh công trình và đảm bảo hiệu quả kinh tế.
Phơng án 1
Nghiền chung Clanhke và puzơlan ở nhà máy xi măng để
đợc một loại xi măng PCB đặc biệt có hàm lợng puzơlan theo yêu cầu sử
dụng(hình 4.10).
Phơng án 2
. Khi trộn bê tông, cho xi măng PC và puzơlan đã nghiền mịn

riêng rẽ vào máy trộn tại công trờng( hình 4.1).
4.2.4. Phân chia khoảnh đổ trong đập bê tông trọng lực sử dụng puzơlan
Qua phân tích thấy rằng phơng án 1 thuận tiện và phù hợp với công trình
không lớn lắm nh đập lòng sông, còn công trình lớn nên dùng phơng án 2 sẽ
đạt hiệu quả hơn.
Phân chia khoảnh đổ và kích thớc khoảnh đổ là vấn đề rất quan trọng
trong thi công bê tông khối lớn.
Kích thớc khoảnh đổ phải đảm bảo nguyên tắc cơ bản không sinh khe
lạnh, nhng khống chế đợc T
max
nhỏ trong khối đổ, để không sinh ứng suất
nhiệt, tiến độ thi công nhanh, ít khe thi công, ít công lắp dựng ván khuôn .
Đây là bài toán khó đối với mỗi công trình, đặc biệt là những công trình lớn có
kết cấu phức tạp, thời gian thi công nhanh.
Lựa chọn kích thớc khoảnh đổ
Để có cơ sở lựa chọn kích thớc khoảnh đổ hợp lý NCS cũng đã tiến hành
thí nghiệm, đo đạc trên các khoảnh đổ có kích thớc, khối lợng khác nhau (từ
115 - 250m
3
) trong các điều kiện có và không có biện pháp giảm nhiệt đầu vào
với cốt liệu, nớc, xi măng Kết quả thí nghiệm ở bảng 4.29;

20
Bảng 4.29: Nhiệt độ trong các khoảnh đổ có kích thớc khác nhau.
Biện pháp Có biện pháp giảm nhiệt Không có biện pháp giảm nhiệt
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Tên khoảnh đổ
II-
V5,18
II-

III5A
III-
IV1A
III-
VII1
II-73
III-
2A
II-
III5A
III-
VII6
III-
V3A
II-
IV7A
III-
VII7
III-
II3A
Khối lợng, m
3
115 127 150 172 202 243 128 135 149 188 203 216
Nhiệt độ, K
2
,
0
C 26.0 26.5 26.0 26.5 26.5 26.5 26.5 26.0 26.0 26.0 26.0 27.0
Nhiệt độ nớc,
0

C 16.0 17.0 16.5 16.0 16.0 16.0 26.0 26.0 26.0 26.5 27.0 27.5
Nhiệt độ đá,
0
C 20.0 21.5 20.0 21.0 21.5 21.5 26.0 25.5 25.5 26.0 26.5 26.5
Nhiệt độ cát,
0
C 26.0 26.0 26.5 26.0 26.5 26.5 26.0 26.0 26.5 26.0 26.5 26.5
Nhiệt độ Xm,
0
C 27.0 27.0 27.0 27.0 27.0 27.0 27.0 27.0 27.0 27.0 27.0 27.0
Nhiệt độ HHBT,
0
C 27.0 27.5 26.5 27.0 27.0 27.5 28.0 28.5 28.0 28.5 29.0 29.0
Nhiệt độ KĐTmax,
0
C
46.5 47.0 47.0 47.5 48.0 49.0 47.5 48.0 28.5 49.0 49.5 50.0
Từ kết quả thí nghiệm ,vẽ đờng quan hệ kích thớc khoảnh đổ và nhiệt độ tâm
khối đổ đầu vào T
max
(hình 4.14).
40
42
44
46
48
50
52
54
56

58
60
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360
Khi không có giảm nhiệt cho vật liệu
Khi có biện pháp giảm nhiệt cho vật liệu và dỡng hộ ẩm tốt
Tmax
0
C
V, m
3

Hình 4.14. Quan hệ giữa T
max
và kích thớc khoảnh đổ
Nhận xét:
- Qua kết quả đo trên thấy rằng nếu chọn thời điểm thi công thuận lợi,khi
giảm nhiệt độ ban đầu trong khoảnh đổ, có thể giảm T
max
trong bê tông từ 3
5
o
C. Đây là cơ sở để có thể tăng kích thớc khối đổ của đập, tăng tiến độ thi
công, giảm các chi phí ván khuôn và xử lý khe thi công.

21
- Khi sử dụng 35% puzơlan LP, nếu thi công trong điều kiện thời tiết có
nhiệt độ nhỏ hơn 25
o
C kết hợp với các giải pháp giảm nhiệt cho vật liệu có thể
tăng khối lợng khoảnh đổ từ 250m

3
đến 360m
3
trên cơ sở lựa chọn H/L=0,2
tính toán tăng kích thớc khoảnh đổ hợp lý H từ 2-2,5m.
Quan hệ giữa T
max
và khoảnh đổ đợc thể hiện ở hình 4.14. Tuy nhiên, ở
kích thớc lớn còn có những diễn biến phức tạp về nhiệt trong khoảnh đổ, nên
khi áp dụng phải có những thí nghiệm dần từ thấp đến cao trong các điều kiện
khí hậu cụ thể và dỡng hộ ẩm phải theo đúng quy trình để giảm nhiệt độ hỗn
hợp bê tông tối thiểu, thì mới có thể tăng đợc kích thớc khoảnh đổ, tăng tiến
độ thi công, giảm chi phí trong thi công.
4.2.5 Lựa chọn thời gian đổ :Việc chọn thời gian đổ hợp lý trong năm, trong
tháng, trong ngày có ý nghĩa rất quan trọng ảnh hởng đến giá thành công
trình. Nếu nhiệt độ môi trờng thi công < 25
0
C khi thi công với khối đổ có
chiều cao H 2 mm, V
đ
< 240 m
3
, thì chỉ cần làm nhà có mái che, tránh nắng
cho các loại vật liệu. Nếu do buộc phải thi công trong điều kiện nhiệt độ môi
trờng > 30
0
C, yêu cầu tiến độ nhanh thì phải tính toán các biện pháp hạ nhiệt
độ của nớc, cát, đá (hầm làm lạnh vật liệu), dùng các biện pháp bảo dỡng
và các giải pháp hợp lý khác.
4.2.6. Vận chuyển, san, đầm: Bê tông khối lớn có phơng pháp thi công nói

chung tơng tự nh bê tông thờng. Tuy nhiên trong bê tông có sử dụng lợng
phụ gia puzơlan lớn để cải thiện tính chất của bê tông, nên cần chú ý thời gian
vận chuyển, chiều dày đổ, thiết bị san đầm hợp lý.
4.2.7. Bảo dỡng ẩm bê tông: Từ thí nghiệm ở hiện trờng Lòng sông cho
các khoảnh đổ ở bảng 4.27 và đờng quan hệ Tmax với thời gian bảo dỡng
ẩm càng chứng tỏ yêu cầu bảo dỡng của bê tông pha phụ gia puzơlan phải
kéo dài liên tục từ 7 - 8 ngày để đảm bảo ổn định nhiệt trong khoảnh
đổ<45
0
C và chất lợng bê tông.
4.3. Kết luận chơng 4.
Chơng 4 của luận án đề cập đến vấn đề ứng dụng puzơlan LP vào xây
dựng đập Lòng Sông và công nghệ thi công đập nói chung đã giải quyết đợc
những vấn đề sau đây :
1. Xác định thành phần bê tông khối lớn dùng cho đập bằng phơng pháp
thể tích tuyệt đối thờng dùng cho bê tông nặng. Khi đó phải thay thế Rx bằng
R
CKD
và thay thế
X
N
bằng
PX
N
+
. Xác định sự phát triển cờng độ BTKL dùng
puzơlan LP thông qua hệ số quy đổi cờng độ ở các tuổi.

22
2. Đo nhiệt độ không khí, nhiệt độ vật liệu đầu vào và nhiệt độ hỗn hợp bê

tông sau khi trộn và trong khoảnh đổ để từ đó có giải pháp giảm nhiệt độ vật
liệu đầu vào để giảm nhiệt độ hỗn hợp bê tông và bê tông trong khoảnh đổ.
Tính toán và thí nghiệm hiện trờng để xác định thời gian bảo dỡng ẩm hợp
lý, thời gian bảo dỡng ẩm cần kéo dài 7 8 ngày cho đến khi tiến hành đổ
chồng .
3. Đề xuất giải pháp giảm nhiệt độ vật liệu, nhiệt độ hỗn hợp bê tông khi
đổ, tăng cờng bảo dỡng ẩm để tăng kích thớc khoảnh đổ hợp lý, từ 2-
2,5m tăng tiến độ thi công, giảm chi phí thi công trong việc bố trí thiết bị, lắp đặt
cốt pha phù hợp với năng lực thiết bị và công nghệ tiên tiến hiện nay.
4. Từ kết quả phân tích thí nghiệm với tỉ lệ puzơlan 35 - 40% và kết quả
sản xuất xi măng PCB 35% puzơlan LP ít tỏa nhiệt sử dụng cho công trình
Lòng Sông đã đề xuất những ứng dụng puzơlan cho công nghệ thi công bê tông
khối lớn xây dựng đập bê tông trọng lực. Nêu lên phạm vi ứng dụng loại xi
măng này cho khu vực phía Nam và những khu vực có khí hậu tơng tự trong
cả nớc.

KếT LUậN CHUNG V KIếN NGHị
Trong luận án đã có các phần kết luận riêng cho từng chơng, ở đây chỉ
nêu lên một số kết luận chính và kiến nghị nh sau:
1. Kết luận chung
1. Trong hoàn cảnh nớc ta thiếu tro bay để sử dụng trong xây dựng đập
bê tông trọng lực, có thể thay thế tro bay bằng puzơlan thiên nhiên nghiền mịn
trộn ở tỷ lệ 35 - 40% để sản xuất xi măng ít tỏa nhiệt dùng cho đập bê tông
trọng lực, phù hợp với tiêu chuẩn nhà nớc TCVN 6069:1997 .
2. Puzơlan LP là phụ gia khoáng hoạt tính đạt yêu cầu tiêu chuẩn ngành
thủy lợi 14 TCN 105-1999 và tiêu chuẩn Mỹ ASTMC 618. Puzơlan LP có hoạt
tính khá (độ hút vôi 100mg/g; chỉ số hoạt tính cờng độ bằng 85%); thành phần
hoạt tính trong puzơlan không nhiều (SiO
2
ht

= 30,32%; Al
2
O
3
ht
= 7,9%),
puzơlan tham gia phát nhiệt ít, phản ứng puzơlan tạo nên hyđroxit canxi silicat
khó hòa tan, bền sunphat, tăng đặc chắc, thích hợp với bê tông thủy công.
3. Qua thực tế ứng dụng với tỷ lệ 35% puzơlan, ở môi trờng <29
0
C,
chiều cao khoảnh đổ H <
2m, B x L = 10 x 12m thì chỉ cần dùng các biện
pháp đơn giản ( nhà che vật liệu, nớc ) là đủ khống chế nhiệt độ Tmax trong
khối đổ. Nếu có biện pháp giảm nhiệt độ vật liệu (thiết bị làm lạnh) chọn thời
tiết đổ hợp lý dới 27
0
C thì có thể tăng kích thớc khoảnh đổ V>350m
3
; H >
2-2,5m để tăng tiến độ và giảm chi phí trong thi công.

23
4. Thời giản bảo dỡng ẩm các khoảnh đổ bê tông khối lớn sử dụng phụ
gia puzơlan không thể là từ 2 - 4 ngày theo tiêu chuẩn TCVN 5592:1991, mà
phải kéo dài 7 - 8 ngày. Việc bảo dỡng ẩm không những làm tăng cờng độ
của bê tông mà còn đảm bảo giảm nhanh nhiệt độ Tmax < 45
0
C để rút ngắn
thời gian đổ các khoảnh tiếp theo.

2. Kiến nghị
1. Cần khảo sát và quy hoạch các nguồn phụ gia khoáng hoạt tính puzơlan trên
cả nớc để đa vào áp dụng ở các công trình xây dựng gần nguồn phụ gia. Nh vậy,
sẽ giảm đợc chi phí vận chuyển, đem lại hiệu quả kinh tế trong xây dựng .
2. Nên sản xuất xi măng PCB ít tỏa nhiệt ở một số nhà máy xi măng ở các
địa phơng khác nhau hoặc chuyên môn hóa sản xuất riêng xi măng pooclăng
và puzơlan nghiền mịn để cung cấp theo đơn đặt hàng cho nơi sử dụng.
3. Nghiên cứu đa puzơlan vào công nghệ thi công bê tông đầm lăn để giải
quyết tình trạng khan hiếm tro bay, khai thác sử dụng tốt nguồn phụ gia khoáng
thiên nhiên dồi dào trong nớc sẽ mang lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao trong
xây dựng.
4. Trớc khi sử dụng puzơlan cho một dự án lớn, cần có sự nghiên cứu thí
nghiệm nghiêm túc cho từng loại puzơlan và xi măng, có thí nghiệm đo trong
phòng và đo đạc hiện trờng, đánh giá, đúc rút kinh nghiệm thực tế để vật liệu
này đợc sử dụng rộng rãi đem lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật cao trong xây
dựng công trình thủy lợi, thủy điện lớn hiện nay.


24
các ti liệu của tác giả đ công bố
1. Đỗ Hồng Hải - Sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính tro bay thi công đập bê
tông Tân Giang.
Tạp chí Tài nguyên nớc, số 4-2002
2. Đỗ Hồng Hải Nghiên cứu vai trò của phụ gia khoáng hoạt tính trong bê
tông khối lớn và thiết lập qui trình thi công đập Lòng Sông tỉnh Bình Thuận
Luận văn Thạc sĩ, 3 - 2002.
3. Đỗ Hồng Hải Sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính puzơlan thi công đập
Lòng Sông.
Tạp chí Công trình thủy lợi: Đê đập - Hồ chứa, số 6 - 2003
4. Đỗ Hồng hải Puzơlan Long Phớc phụ gia khoáng đợc chọn dùng cho

đập bê tông trọng lực Lòng Sông.
Tạp chí Nông nghiệp và PTNT, số 18 - 2005
5. Đỗ Hồng Hải Xi măng hỗn hợp đặc biệt dùng cho đập bê tông trọng lực
Lòng Sông.
Tạp chí Nông nghiệp và PTNT, số 21 - 2005
6. Nguyễn Thúc Tuyên, Đỗ Hồng Hải, Nguyễn Tiến Trung Tro bay hãy
hiểu thêm về nó.
Tạp chí Ngời xây dựng, số 10 - 2005
7. Đỗ Hồng Hải Xác định nhiệt thuỷ hoá xi măng cho đập Lòng Sông.
Tạp chí Nông nghiệp và PTNT, số 1 - 2006



Chú thích: Các số bảng và số tài liệu trong bản tóm tắt này cũng
là số bảng và số tài liệu tham khảo ghi trong luận án