Công nghệ Bê tông Đầm lăn RCC

BÊ TÔNG ĐẦM LĂN
(BÀI GIẢNG CAO HỌC)
Mục lục
Mục lục II
BÊ TÔNG ĐẦM LĂN (BÀI GIẢNG CAO HỌC) 1
1. SƠ LƯỢC VỀ SỰ PHÁT TRIỂN 1
2. TÍNH ƯU VIỆT CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 3
2.1. Thi công nhanh 3
2.2. Kinh tế 3
3. NHỮNG VẤN ĐỀ TỒN TẠI HIỆN NAY CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 4
3.1. Vấn đề chất lượng mặt kết hợp của tầng bê tông 4
3.2. Kết cấu chống thấm của bê tông đầm lăn 4
3.3. Khống chế nhiệt độ và đặt khe ngang 4
3.4. Thi công nhanh công trình lớn 4
3.5. Tính bền vững của bê tông đầm lăn 4
CHƯƠNG 1. VẬT LIỆU HỢP THÀNH BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ THIẾT KẾ CẤP PHỐI. 6
1.1. VẬT LIỆU HỢP THÀNH BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 6
1.1.1. XI MĂNG 6
1.1.2. CỐT LIỆU 6
1.1.3. CHẤT ĐỘN 6
1.1.4. CHẤT PHỤ GIA 10
1.2. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 10
1.2.1. NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA THIẾT KẾ CẤP PHỐI 10
1.2.2. CÁC LOẠI CẤP PHỐI CHỦ YẾU 12
1.2.3. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CẤP PHỐI 13
CHƯƠNG 2. TÍNH CHẤT KỸ THUẬT CHỦ YẾU CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 18
2.1. TÍNH CÔNG TÁC CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 18
2.2. XÁC ĐỊNH ĐỘ CÔNG TÁC CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ NGUYÊN
NHÂN CHỦ YẾU ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ CÔNG TÁC: 19
2.2.1. Xác định độ công tác của hỗn hợp 19
2.2.2. Các nhân tố chủ yếu ảnh hưởng trị số VC 19

2.3. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA
CÁC ĐIỀU KIỆN THI CÔNG ĐỐI VỚI TỐC ĐỘ CHẶT CỦA HỖN HỢP 20
2.3.1. Biên độ và tần số rung 20
2.3.2. Áp lực rung 20
2.4. TÍNH CHỐNG PHÂN LY CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ BIỆN PHÁP
GIẢM THIỂU PHÂN LY 21
2.4.1. Cường độ chống nén 21
2.4.2. Cường độ chống kéo 22
2.4.3. Cường độ chống cắt 23
2.4.4. Đặc tính biến dạng do chịu lực của bê tông đầm lăn: 23
2.5. TÍNH VẬT LÝ VÀ TÍNH BỀN VỮNG CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 23
2.6. TÍNH NHIỆT HỌC CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 23
2.6.1. Thuỷ hoá nhiệt của keo dính: 23
2.6.2. Nhiệt độ tuyệt đối của bê tông đầm lăn: 24
2.6.3. Hệ số đạo ôn, hệ số dẫn nhiệt, tỉ lệ và hệ số nở dài của bê tông đầm lăn: 24
2.6.4. Tính chống va đập mài mòn của bê tông đầm lăn: 24
2.6.5. Tính chống ăn mòn hoá học của bê tông đầm lăn: 24
II
Chương 3. TRỘN BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 25
3.1. MÁY TRỘN RƠI TỰ DO VÀ CƯỠNG BỨC 25
3.1.1. Máy trộn rơi tự do: 25
3.1.2. Máy trộn kiểu cưỡng bức: 26
3.2. MÁY TRỘN LIÊN TỤC VÀ MÁY TRỘN GÁO 26
3.2.1. Máy trộn liên tục: 26
3.2.2. Máy trộn gáo: 27
Chương 4. VẬN CHUYỂN BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 28
4.1. XE BEN TỰ ĐỔ 28
4.1.1. Loại hình: 28
4.1.2. Bố trí đường đi: 28
4.1.3. Tình trạng lốp xe: 29

4.1.4. Cách bốc rỡ: 29
4.2. BĂNG CHUYỀN 30
4.2.1. Máy cấp vật liệu: 31
4.2.2. Máy rải hỗn hợp bê tông: 31
4.3. DỐC TRƯỢT 33
4.4. ỐNG CHẢY CHÂN KHÔNG NGHIÊNG 34
4.4.1. Tính cơ lý của bê tông đầm lăn chuyển bằng ống chảy chân không nghiêng: 34
4.4.2. Kết cấu của hệ thống ống chảy chân không nghiêng: 37
Chương 5. SAN VÀ ĐẦM BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 39
5.1. SAN BÊ TÔNG 39
5.1.1. Máy ủi hoặc máy san bê tông: 39
5.1.2. Máy rải bê tông: 39
5.1.3. Máy rải đơn giản: 40
5.2. ĐẦM LĂN 40
5.2.1. Đặc tính chủ yếu của đầm rung: 40
5.2.2. Các loại đầm rung: 41
5.3. NGUYÊN NHÂN ẢNH HƯỞNG HIỆU QUẢ ĐẦM RUNG: 42
5.3.1. Tần số biên độ rung: 42
5.3.2. Tốc độ di chuyển của máy đầm: 42
5.3.3. Trọng lượng tĩnh của đầm rung: 42
5.3.4. Năng lượng đầm chặt 42
5.3.5. Lượng nước sử dụng cho một đơn vị thể tích bê tông: 43
5.4. PHƯƠNG THỨC LÊN CAO THÂN ĐẬP 43
5.4.1. Phán đoán theo độ chín của bê tông: 45
5.4.2. Phán đoán theo thời gian ninh kết ban đầu của bê tông: 45
5.4.3. Phán đoán theo thời gian sau khi hỗn hợp ra khỏi máy trộn: 46
Chương 6. CÔNG TÁC MẶT ĐẬP VÀ THI CÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU ĐẶC
BIỆT 47
6.1. XỬ LÝ MẶT KHE 47
6.1.1. Tạo nhám mặt tầng: 47

6.1.2. Đổ vật liệu đệm nối tiếp khe: 48
6.2. TẠO KHE 48
6.2.1. Dùng máy cắt bê tông để tạo khe: 49
6.2.2. Để lỗ (hoặc khoan) tạo khe: 49
6.2.3. Chôn tấm tạo khe: 49
6.2.4. Ván khuôn tạo khe: 50
6.3. CHÔN THIẾT BỊ QUAN TRẮC 50
III
6.3.1. Đào rãnh chôn: 51
6.3.2. Đào lỗ chôn: 51
Chương 7. VÁN KHUÔN 53
7.1. CÁC LOẠI VÁN KHUÔN 53
7.1.1. Ván khuôn công son: 53
7.1.2. Ván khuôn trượt: 53
7.1.3. Ván khuôn bê tông đúc sẵn: 54
7.1.4. Ván khuôn lưới thép: 55
7.1.5. Không dùng ván khuôn: 55
7.2. ÁP LỰC BÊN CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 56
7.3. CƯỜNG ĐỘ NEO GIỮ CỦA THÉP NEO 58
Chương 8. THI CÔNG KẾT CẤU CHỐNG THẤM ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 60
8.1. CÁC LỌAI KẾT CẤU CHỐNG THẤM ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 60
8.1.1. Chống thấm bằng bê tông thường: 60
8.1.2. Chống thấm bằng bê tông đầm lăn: 60
8.1.3. Chống thấm bằng màng mỏng: 61
8.1.4. Chống thấm bằng hỗn hợp bitum: 61
8.1.5. Chống thấm bằng bê tông bù ngót: 61
8.2. THI CÔNG KẾT CẤU CHỐNG THẤM ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 61
8.2.1. Bê tông đầm lăn (tầng chống thấm): 61
8.2.2. Chống thấm bằng hỗn hợp Bitum: 62
8.2.3. Bê tông bù ngót: 64

8.2.4. Màng mỏng chống thấm: 65
Chương 9. KHỐNG CHẾ CHẤT LƯỢNG TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG ĐẬP BÊ
TÔNG ĐẦM LĂN 67
9.1. KHỐNG CHẾ CHẤT LƯỢNG NGUYÊN VẬT LIỆU GỐC 67
9.1.1. Xi măng: 67
9.1.2. Tro bay: 68
9.1.3. Cát: 68
9.1.4. Đá: 69
9.1.5. Chất phụ gia: 69
9.2. KHỐNG CHẾ CHẤT LƯỢNG TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 69
9.3. KHỐNG CHẾ CHẤT LƯỢNG MẶT KHOẢNH ĐỔ 74
9.3.1. Khống chế các công việc đổ đống, san, đầm lăn: 74
9.3.2. Kiểm tra hiện trường thời gian ninh kết ban đầu của bê tông đầm lăn: 75
9.3.3. Thiết bị thử và phương pháp thử: 77
9.3.4. Khống chế mức khô ẩm của hỗn hợp bê tông đầm lăn: 79
9.3.5. Kiểm tra và khống chế đầm chặt tương đối: 79
9.3.6. Dùng máy đo mật độ hạt để đo dung trọng đầm chặt: 80
9.3.7. Dùng đồng hồ đo đầm chặt để khống chế dung trọng đầm chặt: 86
9.4. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ NGHIỆM THU 88
9.4.1. Mẫu nhiều: 88
9.4.2. Mẫu ít: 89
Chương 10. CÁC VÍ DỤ VỀ ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 91
10.1. ĐẬP ĐẢO ĐỊA XUYÊN CỦA NHẬT BẢN 91
10.1.1. Công nghệ đổ bê tông và máy thi công: 91
10.1.2. Khống chế chất lượng: 92
10.2. ĐẬP WILLOW CREEK CỦA MỸ 93
10.3. ĐẬP UPPER STILL WATER CỦA MỸ 95
IV
10.4. ĐẬP NGỌC XUYÊN CỦA NHẬT 96
10.5.1. Đặc điểm thi công: 96

10.5.2. Biện pháp khống chế nhiệt độ: 96
10.5.3. Cường độ bê tông đầm lăn: 97
10.5. ĐẬP KHÁNG KHẨU CỦA TRUNG QUỐC 97
10.6. CÁC ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN KHÁC 98
10.6.1. Đập Elk Creek của Mỹ: 98
10.6.2. Đập Auweite cuả Pháp: 98
10.6.3. Đập Nirput và Walvistan của Nam Phi: 98
V
BÊ TÔNG ĐẦM LĂN (BÀI GIẢNG CAO HỌC)
1. SƠ LƯỢC VỀ SỰ PHÁT TRIỂN
Bê tông đầm lăn là loại dùng đầm rung làm cho bê tông đặc chắc. Trong quá
trình cạnh tranh ác liệt giữa đập bê tông thông thường và đập đất đá, đã nảy sinh ra
đập bê tông đầm lăn. Do sự phát triển của lý luận lực học về đất đã nới rộng, hạn chế
của đập đất đá đối với vật liệu xây dựng, tăng thêm khả năng sử dụng vật liệu xây
dựng tại chỗ đối với đập. Các công trình đất đá lớn mới sử dụng thi công cơ giới để
tăng nhanh tốc độ thi công, giảm giá thành đập đá, về mặt kinh tế đã chiếm được ưu
thế vì vậy mà phát triển mạnh mẽ. Trong đó các đập của thế giới có chiều cao từ 15m
trở lên thì đập bê tông mới chỉ chiếm 38% (tính đến năm 1950), từ năm 1951 đến 1977
tụt xuống còn 25%, từ 1978 đến 1982 lại tụt lùi thêm một bước chỉ còn 16,5%. Ngược
lại với thời gian trên thì số lượng đập vòm bê tông xây dựng ở các thung lũng vùng
sông hẹp lại tăng lên. Cho nên tỉ lệ giảm số lượng đập bê tông lớn hơn tỉ lệ như trên
phản ánh.
Năm 1972 cũng tại địa điểm trên trong hội nghị ''thi công kinh tế đập bê tông''
R.W. Cannon có đưa ra luận điểm xây đập bê tông dùng đất nện'' phát triển thêm một
bước ý tưởng của Raphael. Cannon giới thiệu dùng xe ben chở bê tông nghèo theo sau
máy đầm, ông kiến nghị dùng phương thức cốp pha trượt ngang phía thượng lưu và hạ
lưu thì dùng bê tông giàu. Theo ông thì phương thức vận chuyển bê tông bằng xe ben
chưa hẳn là tốt nhất.
Năm 1973, trong hội nghị quốc tế về đập lớn lần thứ 11, Moffat đưa ra luận vấn
đề ''nghiên cứu bê tông nghèo khô dùng trong thi công đập trọng lực'' cũng kiến nghị

áp dụng bê tông nghèo khô đã từng sử dụng 50 năm trước ở Luki nước Anh để sửa
đập, dùng xe lu để đầm. Ông dự tính với con đập cao 40m trở lên thì giá thành giảm
15%.
Năm 1982 Mỹ xây dựng đập trọng lực bê tông đầm lăn đầu tiên trên thế giới,
đập Willow Creek. Đập này cao 52m, chiều dài trục đập 543m, không có rãnh ngang
dọc. Hàm lượng keo dính trong bê tông đầm lăn chỉ có 66 kg/m
3
. Chiều dày tầng đầm
là 30 cm đổ liên tục để lên cao. Với 331.000m
3
bê tông đầm lăn mà chỉ đổ trong 5
tháng là xong. So với đập bê tông thường thì thời gian thi công rút ngắn được 1~1,5
năm, giá thành chỉ bằng 40% giá thành của đập bê tông thông thường và bằng 60%
của đập đá hộc. Đập Willow Creek đã chứng minh một cách đầy đủ ưu thế vô cùng lớn
về kinh tế và tốc độ của đập bê tông đầm lăn. Việc xây dựng thành công của đập bê
tông đầm lăn đã thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng trên nước Mỹ và trên các nước
toàn thế giới.
Tính đến cuối năm 1991 toàn thế giới có 75 đập bê tông đầm lăn, có 17 cái
đang ở giai đoạn thi công. Trong số đang thi công đập trọng lực bê tông đầm lăn thì
cao nhất là đập Cung Lạn của Nhật cao 155 m. Ngoài đập trọng lực còn xây xong 2
đập vòm trọng lực: là đập Knellpoort của Nam Phi cao 50m và Wolwedans cao 70m.
Đập vòm bê tông đầm lăn cao 75m ở Phổ Định - Quí Châu - Trung Quốc đang trong
giai đoạn thi công.
Bảng 1. Đập bê tông đầm lăn đã, đang và sắp xây dựng của Trung Quốc
Tên đập Địa chỉ
Loại
hình
Nơi dùng
bê tông đầm
lăn

Cao
(m)
Đỉnh
dài
(m)
Lượng
bê tông
(1000m
3
)
Ghi chú
Kháng khẩu Phúc Đập Toàn đập 56.8 122 4.2 Đã xong
1
Tên đập Địa chỉ
Loại
hình
Nơi dùng
bê tông đầm
lăn
Cao
(m)
Đỉnh
dài
(m)
Lượng
bê tông
(1000m
3
)
Ghi chú

Kiến trọng lực
Cầu Thiên
sinh
Quảng
Tây
Đập
trọng lực
Đập tràn,
đoạn ngăn
nước
58.7 470 7.8 Đã xong
Long môn
than
Phúc
Kiến
Đập
trọng lực
Toàn đập 57.5 149 7.3 Đã xong
Phan gia
khẩu
Hà Bắc
Đập
trọng lực
Đập tràn,
đoạn ngăn
28.8 227 1.5 Đã xong
Vinh điạ
Quảng
Tây
Đập

trọng lực
Toàn đập 56.3 136 6.0 Đã xong
Van an
Giang
Tây
Đập
trọng lực
Đập tràn,
đoạn ngăn
45.0 160 7.0
Đã đầm
xong
Mã hồi
Tứ
xuyên
Đập
trọng lực
Đập tràn,
đoạn ngăn
24.0 605 10.0 Đã xong
Nham than
Quảng
Tây
Đập
trọng lực
Đập tràn,
đoạn ngăn
110.0 498 32.5 Đã xong
Đồng giai tử
Tứ

Xuyên
Đập
trọng lực
Đập tràn,
đoạn ngăn
82.0 513 41.0 Đã xong
Thuỷ khẩu
Phúc
Kiến
Đập
trọng lực
Đập tràn,
đoạn ngăn
100.0 791 45.0 Đã xong
Quảng bá
Quảng
Đông
Đập
trọng lực
Toàn đập 43.5 130 4.2 Đã xong
Quan âm các
Liên
Minh
Đập
trọng lực
Đập tràn,
đoạn ngăn
52.0 1049 123.0 Đã xong
Cẩm giang
Quảng

Đông
Đập
trọng lực
Toàn đập 60.4 157 18.2 Đã xong
Đệ đại
Quảng
Hải nam
Đập
trọng lực
Đập tràn,
đoạn ngăn
57.0 65.0 48.5 Đã xong
Phổ định Quí châu
Đập
trọng lực
Toàn đập 75.0 195 10.3 Đã xong
Ôn tuyền bảo Hà bắc
Đập
trọng lực
Toàn đập 48.5 5.6 Đã xong
Bảo châu tự
Tứ
xuyên
Đập
trọng lực
Đập tràn,
đoạn ngăn
132.0 524 50.0 Sắp làm
Thuỷ đông
Phúc

kiến
Đập
trọng lực
Toàn đập 63.0 140 8.0 Thiết kế
Sơn tồn
Phúc
kiến
Đập
trọng lực
Toàn đập 65.0 320 18.0
Đào lân khẩu Hà bắc
Đập
trọng lực
Bộ phận đập 81.5 537 7.5
Miên hoa
than
Phúc
kiến
Đập
trọng lực
Toàn đập 111 303 54.8
Lâm giang
Giang
minh
Đập
trọng lực
Bộ phận đập 104.0 531 142
Đại triều sơn Vân nam
Đập
trọng lực

Toàn đập 120 480 8.5
Uyển giao
Triết
giang
Đập
trọng lực
Toàn đập 83.0 32
2
Tên đập Địa chỉ
Loại
hình
Nơi dùng
bê tông đầm
lăn
Cao
(m)
Đỉnh
dài
(m)
Lượng
bê tông
(1000m
3
)
Ghi chú
Giang a Hồ nam
Đập
trọng lực
Toàn đập 128 105.6
Tư lâm Quí châu

Đập
trọng lực
Toàn đập 84.0 62
Trường
thuận
Hồ bắc
Đập
trọng lực
Toàn đập 83.0 14
Thạch bàn
thuỷ
Tứ
xuyên
Đập
trọng lực
Toàn đập 84.0 44.4
Long than
Quảng
tây
Đập
trọng lực
Bộ phận đập
210/192
*
353/270
*
* Thời kỳ cuối/Thời kỳ đầu
Bảng 2. Đê quai bê tông đầm lăn xây ở Trung Quốc
Tên công trình Loại đập
Nơi áp

dụng
Cao
(m)
Đỉnh dài
(m)
Lượng bê
tông
(10000m
3
)
Thương du Nham
than
Đập trọng
lực
Toàn bộ 52 278 17.2
Hạ lưu Nham than
Đập trọng
lực
Toàn bộ 42 260 11.3
Đê bao Cách hà
nham
Đập trọng
lực
Toàn bộ 40 291 10.0
Đê bao Vạn an
Đập trọng
lực
Toàn bộ 24 234 5.4
Đê dẫn dòng thuỷ
khẩu

Đập trọng
lực
Toàn bộ 40.5 523 20
2. TÍNH ƯU VIỆT CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN
2.1. Thi công nhanh
Bảng 3. Tốc độ thi công đập bê tông đầm lăn của một số công trình xây dựng
Tên đập
Lượng bê
tông
(1000m
3
)
Thời gian
thi công
Khối lượng đổ lớn
nhất
trong ngày (m
3
)
Liễu kê 33.10 < 5 tháng 4460
Middle Fozk 4.21 45 ngày 1530
Galessville 16.00 70 ngày 5700
Monksville 22.10 < 5 tháng 9760
Copper field 14.00 < 4 tháng 2600
Đê bao Cách hà nham 12.00 35 ngày 7930
Elk Creek 76.50 Giữa chừng dừng do sự cố 9474
Đê bao Nham than 30.50 97 ngày 8184
Đê chủ Nham than 32.50 10681
2.2. Kinh tế
Bảng 4. So sánh tính kinh tế của các loại đập (1.000.000 USD)

3
Tên đập
Giá dự toán
Giá quyết toán của đập
bê tông đầm lăn
Đập bê tông
đầm lăn
Đập
đất đá
Đập bê tông
thường
Đập đá
đổ
Liễu kê 17,3 39,1 25,1 14,1
Galesville 14,7 15,3 17,3 12,7
Monksville 18,1 20,5 33,6 25,6 17
Upperstillwater 75,9 82 60,6
3. NHỮNG VẤN ĐỀ TỒN TẠI HIỆN NAY CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN
Đập bê tông đầm lăn phát triển rất nhanh, số lượng đập đã xây ngày càng lớn,
loại hình kiểu đập trọng lực phát triển theo hướng đập trọng lực vòm và đập vòm. Hiện
đang còn không ít các kỹ thuật còn phải nghiên cứu, vấn đề tồn tại chủ yếu bao gồm 5
điểm sau:
3.1. Vấn đề chất lượng mặt kết hợp của tầng bê tông
Sau khi xây xong đập Liễu Kê vào mùa xuân năm 1983, hồ chứa nước lần đầu
tiên trữ nước có độ cao đến 15,2m, ở cống thoát nước và ở mặt đập hạ lưu lập tức xuất
hiện thấm nước lớn, tổng lượng nước thấm lên đến 170 l/s. Theo phân tích thì nước
thấm chủ yếu đến từ mặt tầng đầm. Qua thí nghiệm chống cắt đứt tại hiện trường của
một công trình ở Trung Quốc chứng minh rằng lực kết hợp trong tầng bê tông đầm lăn
là 1,6 MPa, còn lực kết hợp mặt tầng không xử lý gì cả chỉ có 0,8 MPa, nghĩa là bằng
50% nội tầng. Lực kết hợp mặt tầng rải vữa xi măng cát là 1,25 MPa bằng 78% nội

tầng. Điều này chứng tỏ mặt tầng thi công đầm lăn là một khâu rất yếu. Khi độ cao với
chỉ tiêu chống cắt mặt tầng tăng, làm thế nào để nâng cao chất lượng kết hợp mặt tầng
để thoả mãn chiều cao đập đang còn là vấn đề chờ giải quyết.
3.2. Kết cấu chống thấm của bê tông đầm lăn
Như trên đã nói, chất lượng kết hợp mặt tầng đầm không tốt là nguyên nhân
thấm nước. Với những người đã xây nhiều đập bê tông đầm lăn thường lấy mặt thượng
lưu của đập bê tông thường làm tác dụng chống thấm. Có một số đập đơn độc áp dụng
tầng chống thấm thượng lưu, một số ít đập lấy ngay đập bê tông đầm lăn để chống
thấm. Hiện tại thì ưu tiên
3.3. Khống chế nhiệt độ và đặt khe ngang
Vấn đề đặt khe ngang của đập vòm bê tông đầm lăn càng trở nên quan trọng.
Với tình hình nào thì phải tạo khe ngang? Kết cấu khe ngang ra sao? Sau khi đã tạo
khe ngang thì làm thế nào để hồi phục lại tính nguyên vẹn của đập vòm? Tất cả các
vấn đề này từ lý luận đến công nghệ đều còn cần phải nghiên cứu tiếp.
3.4. Thi công nhanh công trình lớn
Quy mô đập ngày càng lớn, yêu cầu cường độ thi công ngày càng tăng. Việc
ứng dụng thi công cơ giới trong các công trình vừa và nhỏ sẽ không đáp ứng được nhu
cầu thi công cường độ cao. Những năm gần đây việc đổ bê tông, vừa trộn vừa vận
chuyển liên tục đã ngày càng nhiều, đây cũng chính là nhu cầu của tình hình phát triển.
3.5. Tính bền vững của bê tông đầm lăn
Lượng xi măng ít, trộn nhiều tro bay đã làm cường độ thời kỳ đầu của bê tông
giảm sút, nhưng niên hạn càng tăng thì cường độ càng phát triển, cho tới thời kỳ sau
4
(như là 180 ngày, 356 ngày) thì cường độ sẽ cao hơn cường độ của bê tông thường.
Tuy thế cho đến tận ngày nay, tính năng trường kỳ (ví dụ 50 năm, 100 năm) của loại
bê tông này như thế nào còn chưa rõ, bởi vì công trình đập bê tông đầm lăn ''già'' nhất
cũng chỉ mới hơn 10 năm. Việc triển khai nghiên cứu tính bền vững của bê tông đầm
lăn tuy khó nhưng mà vô cùng bức thiết.
5
CHƯƠNG 1. VẬT LIỆU HỢP THÀNH BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

VÀ THIẾT KẾ CẤP PHỐI
1.1. VẬT LIỆU HỢP THÀNH BÊ TÔNG ĐẦM LĂN
Bê tông đầm lăn là hỗn hợp tạo thành bởi 6 lọai vật liệu là xi măng, chất độn,
nước, cát, đá và chất phụ gia. Trong bê tông đầm lăn, chất phụ gia có tác dụng làm
chậm đông cứng, giảm lượng nước và dẫn khí v.v
1.1.1. XI MĂNG
Xi măng được dùng trong bê tông đầm lăn có chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu là phải
phù hợp các tiêu chuẩn nhà nước hiện hành.
1.1.2. CỐT LIỆU
Cốt liệu dùng trong bê tông đầm lăn bao gồm cốt liệu mịn (cát) và cốt liệu thô
(đá). Cốt liệu có thể lấy từ thiên nhiên (cát sông, đá cuội), cũng có thể do máy móc tạo
ra (cát nhân tạo, đá dăm). Tỉ lệ cốt liệu của bê tông đầm lăn chiếm 85%~90% trong
lượng bê tông.
1.1.2.1. Cốt liệu thô
Yêu cầu phải sạch, chắc, có hình dạng hạt hợp lý và tỉ lệ, không chứa quá nhiều
các chất gây hại. Khi đường kính của cục cốt liêụ lớn nhất vượt quá 80m, thì trong quá
trình thi công sự phân ly cốt liệu sẽ nghiêm trọng nhất. Sử dụng cốt liệu to nhất có
đường kính 40m hoặc bé hơn thì hiện tượng phân ly giảm rõ rệt; nhưng phải tăng
lượng vữa cát và keo dính như vậy sẽ gây khó cho việc khống chế nhiệt độ.
1.1.2.2. Cốt liệu mịn
Yêu cầu chất lượng cốt liệu mịn của bê tông đầm lăn cũng cơ bản giống cốt liệu
mịn dùng cho bê tông thường. Cốt liệu mịn phải sạch, không chứa quá nhiều chất độc
hại và tạp chất hữu cơ. Modun độ mịn từ 2,20 đến 3,00 là vừa phải.
1.1.2.3. Cốt liệu tổng hợp
Cấp phối cốt liệu của bê tông đầm lăn từ cấp phối cốt liệu loại ưu theo phân loại
thông thường đến hỗn hợp cốt liệu không phân loại (còn gọi là cốt liệu thống nhất
hoá) đều được dùng. Sử dụng cốt liệu hỗn hợp có thể đơn giản hoá thậm chí bỏ hẳn
công nghệ sàng cốt liệu, có thể lấy nguyên liệu tại chỗ đạt hiệu quả kinh tế.
1.1.3. CHẤT ĐỘN
1.1.3.1. Tác dụng của chất độn

Phương pháp có hiệu quả trộn chất độn vào bê tông.
Thông thường chất độn trong bê tông đầm lăn phải có hoạt tính, nó có thể là tro
bay, xỉ quặng lò cao đã nghiền, cũng có thể là tro núi lửa hoặc nguyên liệu khác của
núi lửa. Các chất độn này có tác dụng nâng cao tính công tác của hỗn hợp cũng như xi
măng vậy. Ngoài ra, các chất độn này tiềm ẩn hoạt tính, có thể phản ứng thuỷ hoá lần
thứ hai với xi măng tạo ra sản phẩm thuỷ hoá là hydioxyt canxi, chất thuỷ hoá này có
tính kết dính ổn định, có tác dụng quan trọng nâng cao tính năng kỹ thuật của bê tông.
1.1.3.2. Đặc tính của chất độn
6
Như trên đề cập, chất độn của bê tông đầm lăn có thể là tro bay, xỉ quặng lò cao
đã nghiền, cũng có thể là tro núi lửa hoặc tro núi lửa khác.
1) Thành phần hoá học chủ yếu của chất độn
Các tạp chất có trong bã quặng luyện thép là SiO
2
, Al
2
O
3
v.v dưới tác dụng
của nhiệt độ cao cùng với đá vôi nung chảy thành, thành phần hoá học chủ yếu là CaO,
SiO
2
, Al
2
O
3
, chiếm tỉ lệ 90% trở lên trong xỉ quặng. Xỉ quặng nóng chảy được làm
lạnh đột ngột (nước, khí nén hoặc hơi nước) hình thành kết cấu dạng thuỷ tinh là chính
gọi là ''xỉ quặng lò cao hạt hoá'' có hoạt tính cao.
Tro bay dùng trong bê tông đầm lăn là bụi tro bay (fly ash) do ống khói lò cao

đốt than toả ra. Thông thường thì thành phần hóa học chủ yếu của tro bay là SiO
2
,
Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
và CaO, trong đó SiO
2
, Al
2
O
3
có hàm lượng lớn nhất, tổng hàm lượng
của chúng tới 60% trở lên. Hàm lượng Al
2
O
3
, hoạt tính và SiO
2
hoạt tính quyết định
hoạt tính của tro bay.
Thành phần hoá học và hoạt tính của tro nham khác nhau và tuỳ thuộc xuất xứ
của tro núi lửa. Nham và tro núi lửa đem trộn vào bê tông đầm lăn thì phải nghiền nhỏ
gần được như xi măng rồi lại phải kiểm định xem có phù hợp mới được dùng.
2) Đặc tính cơ bản của tro bay

(1) Đặc tính vật lý của tro bay:
Dùng kính hiển vi quang học hoặc kính hiển vi điện tử có thể rõ ràng quan sát
các hạt tro bay và diện mạo của nó, trên diện mạo có thể chia làm 3 lọai theo độ hạt
thô hay mịn: Hạt tròn, hạt nhiều lỗ và hạt bất qui tắc.
Tiêu chuẩn GB1596 của Trung Quốc qui định áp dụng sàng hơi để xác định dư
lượng qua sàng 45µm. Độ mịn của tro bay cũng có thể dựa vào tỉ lệ diện tích bề mặt to
nhỏ để đánh giá. Tỉ lệ diện tích bề mặt có thể dùng phương pháp thấu khí để xác định,
nguyên lý là dưới tác dụng chênh áp nhất định khi định lượng thổi qua mẫu thử chịu
trở lực lớn hay bé để phản ánh tốc độ khí thổi qua mẫu thử mà xác định tỉ lệ diện tích
bề mặt. Tỉ lệ diện tích bề mặt của tro bay vào khoảng 1600~3500 cm
2
/g. khi dùng tỉ lệ
diện tích bề mặt để biểu thị độ mịn thì phải chú thích rõ về phương pháp thử.
Tiêu chuẩn GB1596 của Trung Quốc qui định tro bay cấp I, II, III tỉ lệ cần nước
không được lớn hơn 95%, 105%, 115%.
Thông thường bản thân tro bay không có tính kết dính, nhưng ở nhiệt độ
thường khi có nước thì tro bay phản ứng hoá học với vôi để tạo thành chất thuỷ hoá có
tính kết dính (chủ yếu là keo dính silicat canxi thủy hoá).
(2) Đặc tính cấu tạo của tro bay: Nguồn hoạt tính của tro bay chủ yếu từ thuỷ
tinh thể có trong tro bay, nó quyết định tính năng thuỷ hoá ninh kết cứng hoá. Đặc tính
cấu tạo tro bay thuỷ tinh thể có thể mượn đặc tính kết cấu thuỷ tinh thể để miêu tả.
7
Hình 1-1: Kết cấu oxyt silicat thể thuỷ tinh
(3) Hiệu ứng của tro bay: Kỳ thực tro bay trộn vào bê tông đã phát huy các hiệu
năng bê tông không chỉ có hoạt tính tiềm ẩn mà là tổng hợp hiệu ứng trên nhiều mặt.
Bao gồm tác dụng giảm nước, tác dụng làm đặc và tác dụng dàn đều; thành phần hoạt
tính của tro bay sinh ra các hiệu ứng hoá học cũng như tác dụng lý hoá của vật liệu
trưng tập các hạt nhỏ, phân tán trong vữa xi măng của các hạt tro bay. Tất cả các hiệu
năng trên gọi tổng hợp lại là hiệu ứng của tro bay. Hiệu ứng tro bay bao gồm: Hiệu
ứng hình thái, hiệu ứng hoạt tính và hiệu ứng tập hợp.

(4) Đánh giá các hiệu ứng của tro bay:
* Phương pháp tỉ suất lượng nước cần: Tỉ số lượng nước cần của tro bay càng
nhỏ, ở mức độ nhất định phản ánh chất lượng càng tốt.
* Phương pháp tỉ số cường độ: là phương pháp đánh giá hiệu ứng tro bay bằng
cách so sánh cường độ của xi măng tro bay vữa cát với cường độ của xi măng bột
thạch anh vữa cát.
3) Đánh giá phẩm chất tro núi lửa và tro nham kết
(1) Thí nghiệm hoạt tính tro núi lửa: Theo GB 2847-81, để dung dịch xi măng
trộn 30% nguyên liệu chất tro núi lửa trong tủ nhiệt độ không đổi 40
0
C, sau 7 ngày thì
đo trị suất oxyt can xi và độ kiềm (OH
-
). Xem hình 1-2, sơ đồ hoạt tính, để phán đoán
hoạt tính tro núi lửa của chất trộn. Điểm thí nghiệm rơi xuống phía dưới đường cong là
đạt.
8
Hình 1-2: Hoạt tính tro núi lửa
(2) Thí nghiệm so sánh cường độ chống nén của hỗn hợp xi măng portland:
Theo qui định của GB 2847-81, so sánh cường độ chống nén 28 ngày của xi măng
portland vữa cát và xi măng portland vữa cát trộn 30% tro núi lửa. Tỉ lệ cường độ này
lớn hơn 62% là đạt.
(3) Thí nghiệm tỉ số lượng nước cần: So sánh lượng nước cần để trộn 30% tro
núi lửa vào xi măng vữa cát có độ lưu động là 130 ± 5 mm, với lượng nước cần để trộn
xi măng vữa cát chưa trộn tro núi lửa ở cùng một điều kiện như nhau, cùng có độ lưu
động như nhau. Nó phản ánh lượng nước cần thiết nhiều hay ít để nguyên liệu đạt đến
cùng một độ lưu động.
4) Đánh giá phẩm chất xỉ quặng
Sau đây sẽ giới thiệu 2 phương pháp thường dùng để đánh giá hoạt tính của xỉ
quặng.

(1) Phương pháp hoá phân tích: Thành phần hoá học có thể là một phương diện
để đánh giá hoạt tính của xỉ quặng.
Theo tiêu chuẩn Trung Quốc GB 203 qui định, chất lượng xỉ quặng có thể dùng
hệ số chất lượng K để đánh giá.
K =
22
32
TiONaOSiO
OAlMgOCaO
++
++
Hệ số chất lượng càng lớn thì hoạt tính của xỉ quặng càng cao. Hệ số chất lượng
của xỉ lò cao thường không bé hơn 1,2.
(2) Phương pháp thí nghiệm cường độ: Đem trộn đều hỗn hợp xỉ, xi măng portland và
thạch cao để được xi măng xỉ quặng, và giữ cho lượng trộn và độ mịn không thay đổi.
Với phương pháp thử tiêu chuẩn lần lượt thí nghiệm cường độ xi măng xỉ quặng và xi
măng thuần theo 7 ngày và 28 ngày. Theo công thức sau để tính cường độ:
Cường độ xi măng xỉ quặng
R
tỉ lệ
=
Cường độ xi măng thuần (1 - tỉ lệ % xỉ quặng trộn thêm)
Khi tỉ lệ cường độ là 1 chứng tỏ xỉ quặng không có hoạt tính. Tỉ lệ cường độ
càng lớn thì hoạt tính xỉ quặng càng cao.
9
1.1.4. CHẤT PHỤ GIA
Trộn chất giảm nước vào có thể giảm trị số VC của hỗn hợp cải thiện tích tụ
dính hoặc tính chiết ly. Đặc điểm thi công xây dựng bê tông đầm lăn có diện tích lớn,
yêu cầu thời gian ninh kết ban đầu của chất độn phải dài để giảm bớt khe lạnh xuất
hiện, cải thiện đặc tính kết dính mặt tầng thi công, vì thế mà phải trộn chất phụ gia

vào. Bê tông đầm lăn ở những vùng giá rét còn phải tính đến việc trộn vào chất dẫn
khí, để nâng cao tính chống đông của nó.
Những công trình đã xây dựng ở Trung Quốc sử dụng chất giảm nước chậm
đông là Sulfat canxi gốc chất gỗ, có chức năng chính là giảm bớt nước, còn có hiệu
quả làm chậm ninh kết nhất định. Mỹ qui định trong thi công đầm lăn dùng chất giảm
nước ASTMC
494
loại A, và chất chậm đông ASTMC
494
loại B và loại D. Trộn chất
chậm đông vào ngoài việc kéo dài thời gian ninh kết ban đầu của hỗn hợp ra, còn có
tác dụng làm chậm tốc độ toả nhiệt thuỷ hoá xi măng, giảm thấp tốc độ toả nhiệt thời
kỳ đầu của bê tông.
1.2. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG ĐẦM LĂN
1.2.1. NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA THIẾT KẾ CẤP PHỐI
Thiết kế cấp phối có những đặc điểm sau:
(1) Bê tông trộn phải thoả mãn chỉ tiêu cường độ và độ bền vững, vừa phải thoả
mãn giới hạn nhiệt độ tuyệt đối. Cố gắng sử dụng lượng xi măng ít mà trộn nhiều chất
độn.
(2) Khống chế hợp lý tỉ lệ cốt liệu to nhất với các cốt liệu khác, tăng vừa phải tỉ
lệ cát để tránh tình trạng xảy ra hiện tượng phân ly nặng và không chặt trong quá trình
thi công.
(3) Trong thiết kế cấp phối phải xét đến việc trộn chất phụ gia vào bê tông.
(4) Phải xét đến mặt liên quan trực tiếp giữa tính năng bê tông sau khi đông
cứng với tỉ lệ nước keo.
(5) Tỉ lệ pha trộn cuối cùng nói chung phải được xác định qua thí nghiệm đầm
lăn hiện trường.
10
Hình 1-3: Quá trình thiết kế cấp phối bê tông đầm lăn
1.2.1.1. Các nguyên tắc chung phải tuân thủ khi thiết kế cấp phối

''Quy tắc tỉ lệ nước xi''. Tức là hỗn hợp bê tông đầm lăn cũng như hỗn hợp bê
tông thường đều phục tùng ''qui tắc lượng nước cần'' điều chỉnh trị số VC, cần tăng
giảm lượng nước và tỉ lệ cát. Khi giữ cho VC không đổi, điều chỉnh tỉ suất nước keo
thì cần duy trì lượng nước dùng không đổi, tăng giảm lượng keo dính và tỉ lệ cát với
thể tích bằng nhau đổi lẫn cho nhau có thể đạt đến biến đổi tỉ lệ nước keo từ đó mà
điều chỉnh cường độ bê tông mà không làm ảnh hưởng đến lượng nước dùng và trị số
VC.
1.2.1.2. Nguyên tắc xác định tham số cấp phối:
(1) Nguyên tắc xác định F/(C+F) hoặc (F/C)
(2) Nguyên tắc xác định W/(C + F)
(3) Nguyên tắc xác định (C + F + W)/S
(4) Nguyên tắc xác định tỉ lệ cát
Khống chế
chất lượng
Cường độ
thiết kế
Điều kiện hoàn
cảnh của bê tông
Niên hạn
thiết kế
Cường độ
pha chế
Loại mác xi
măng
Lượng trộn
tro bay
Phẩm chất
tro bay
Tính bền lâu Tỉ suất nước
keo

Tính năng
cơ học
Loại cốt liệu
Tỉ lệ vữa cát Yêu cầu độ
công tác
Đường kính cốt
liệu lớn nhất
Cấp phối sơ
bộ
Tỉ lệ cát Cấp phối cốt
liệu
Độ công tác Cường độ Tính bền
vững
Hiệu chỉnh
mẫu thử
11
1.2.1.3. Chiều dày lớp vữa của hạt cốt liệu và lượng vữa dùng của hỗn hợp bê tông:
Trong quá trình trộn bê tông thì mỗi hạt cốt liệu đều được bao bọc ra ngoài một
lớp vữa mỏng hay dày (như hình 1-4).
Hình 1-4: Tầng vữa giới hạn quanh cốt liệu
Lượng vữa keo dính trong hỗn hợp bê tông đầm lăn nhiều hay ít trực tiếp
ảnh hưởng đến tính vật lý và tính năng thi công của bê tông. Vấn đề vẫn còn tồn tại
của hỗn hợp bê tông đầm lăn là lượng dùng vữa tối ưu, lượng tối ưu này chịu ảnh
hưởng của nhiều yếu tố:
(1) Năng lượng rung động cấp cho hỗn hợp
(2) Chủng loại cốt liệu, cấp phối và đặc tính bề mặt hạt
(3) Tỉ lệ nước keo và tỉ lệ chất độn
1.2.2. CÁC LOẠI CẤP PHỐI CHỦ YẾU
Cho đến nay việc áp dụng bê tông đầm lăn ở các nước, trên góc độ tài liệu mà
nói thì có 3 loại cấp phối chủ yếu:

1.2.2.1. Bê tông đầm lăn vữa keo dính cố kết cát đá dăm
Lượng chất kết dính không lớn hơn 110 kg/m
3
. Trong đó lượng tro bay hoặc
chất độn khác nhau chiếm không quá 30% tổng trọng lượng keo dính. Loại bê tông
này dùng ít keo dính, muốn được tính dễ đầm phải thực tăng lượng nước cần, cho nên
tỉ lệ nước keo lớn, đạt tới 0,95~1,50. Như vậy sẽ làm cho cường độ của hỗn hợp thấp,
tính chống thấm và tính bền lâu kém. Đập Willow Creek, đập Galesville và đập Elk
Creek của Mỹ sử dụng một bộ phần bê tông đầm lăn là loại này.
1.2.2.2. Bê tông đầm lăn nghèo khô
Loại bê tông này còn gọi là bê tông đầm lăn cấp phối nghèo. Lượng keo dính
trong bê tông là 120~130 kg/m
3
, trong đó chất độn chiếm 25%~30% tổng trọng lượng
chất keo. Loại bê tông này dùng keo dính không nhiều, phải tăng lượng nước vừa phải
để thoả mãn yêu cầu đầm lăn. Tỉ lệ nước keo thường là 0,70 ~ 0,90. Do tỉ lệ chất độn
thấp nên nhiệt độ tuyệt đối của bê tông cao. Tỉ lệ nước keo tương đối lớn, tính chống
thấm không tốt. Một số đập bê tông đầm lăn của Nhật đều áp dụng cấp phối loại này.
1.2.2.3. Bê tông đầm lăn hàm lượng tro bay cao
Lượng keo dùng trong bê tông đầm lăn này là 140~170 kg/m
3
, chất độn chiếm
50% ~ 70% tổng trọng lượng keo. Loại bê tông này chia làm 2 loại: Cấp phối 1 có chất
keo là 140 ~ 170 kg/m
3
chất độn chiếm 50%~60%, gọi là bê tông đầm lăn dùng keo
12
vừa; Cấp phối 2 có lượng keo chiếm 180~250 kg/m
3
, trong đó chất độn chiếm

60%~75%, gọi là bê tông đầm lăn dùng keo nhiều. Từ năm 1985 trở lại ở Trung Quốc
tuyệt đại đa số bê tông đầm lăn có lượng keo là 140~170 kg/m
3
, lượng tro bay trộn có
xu thế tăng dần. Ap dụng bê tông đầm lăn cấp phối 2, tăng lượng dùng keo nâng tỉ lệ
trộn tro bay. Thực tiễn thi công chứng minh, cơ bản đạt đến mục dự kiến, nhưng nhiệt
độ tối đa của bê tông cao mang lại một số khó khăn trong việc khống chế nhiệt độ.
1.2.3. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CẤP PHỐI
Phương pháp thiết kế cấp phối cho đến nay vẫn chưa có qui định thống nhất.
Sau đây sẽ giới thiệu cách thiết kế cấp phối của công trình mang tính đại diện.
1.2.3.1. Các bước chung khi thiết kế cấp phối
Thiết kế cấp phối bê tông đầm lăn có thể chia là 6 bước sau:
1. Sưu tập tài liệu cần thiết cho công tác thiết kế cấp phối:
2. Thiết kế sơ bộ cấp phối:
(1) Xác định sơ bộ tham số cấp phối. Trong các công trình bê tông đầm lăn lớn
trong nước phần lớn chia cốt liệu thô thành 3 cấp lớn, vừa, nhỏ và chiếm tỉ lệ là 4:3:3
hoặc 3:4:3. Đường kính lớn nhất của cốt liệu thô và tỉ lệ xác định xong tức là xác định
xong tham số của cấp phối.
Chọn tham số cấp phối W/(C + F), F/(C + F) (hoặc F/C), (C + F + W)/S (hoặc
W, α) và S/(S + G) (hoặc β) có thể tiến hành theo các cách sau:
* Phương pháp chọn thí nghiệm đơn nguyên nhân:
* Phương pháp chọn thiết kế thí nghiệm chính giao:
* Phương pháp chọn loại công trình tương tự:
(2) Lượng dùng các nguyên liệu trong tính toán mỗi mét khối bê tông đầm lăn:
* Phương pháp thể tích tuyệt đối: Phương pháp này giả định thể tích của hỗn
hợp bê tông đầm lăn bằng tổng các thể tích tuyệt đối của các nguyên vật liệu hợp
thành và thể tích không khí trong hỗn hợp bê tông, tức là:
α+
γ
+

γ
+
ρ
+
ρ
+
ρ
.10
GSWFC
GSWFC
= 1000
Trong đó:
- C, F, W, S, G: Lượng xi măng, chất độn, nước, cát và đá trong mỗi m
3
bê
tông đầm lăn (kg/m
3
).
- ρ
C
, ρ
F
, ρ
W
: mật độ xi măng, chất độn, nước (g/cm
3
).
- γ
G
, γ

S
: mật độ biểu quan của cát, đá (g/cm
3
).
- α: Số phần trăm hàm lượng khí của hỗn hợp bê tông đầm lăn, khi không
trộn chất dẫn khí, có thể lấy α = 1~3.
Căn cứ vào tham số đã chọn được, có thể tìm ra lượng dùng nguyên liệu của
mỗi m
3
bê tông.Trạm máy cắt thuỷ điện Sa Kê Khẩu - Phúc Kiến và đập thuỷ điện
Đồng Giai Tử - Tứ Xuyên đã áp dụng phương pháp này trong thiết kế cấp phối bê
tông đầm lăn.
* Phương pháp mật độ biểu quan giả định (Phương pháp dung trọng giả định):
Phương pháp này giả định mật độ biểu quan của hỗn hợp bê tông đầm lăn trộn được là
một trị số đã biết γ
con
, do đó có:
C + F + W + S + G = γ
con
Các ký hiệu trong công thức cũng có ý nghĩa như ở trên.
13
Căn cứ vào các tham số đã chọn để tìm ra lượng các nguyên liệu cần cho mỗi
một m
3
bê tông đầm lăn. Đập cấp 2 Thiên Sinh Kiều, đập Đại Quảng đã áp dụng
phương pháp này vào thiết kế cấp phối bê tông đầm lăn.
* Phương pháp bao lấp: Phương pháp này dựa vào vữa keo dính bao bọc hạt cát
và lấp các khe hở của cát để tạo thành vữa cát, vữa cát bao bọc cốt liệu thô và lấp vào
khe hở của cốt liệu thô hình thành bê tông. Lấy α, β làm chỉ tiêu đánh giá, α là tỉ lệ thể
tích của vữa keo dính với thể tích của cát, β là tỉ lệ thể tích vữa cát với thể tích khe hở

cốt liệu thô. Xét tới việc để lại một dư thừa nhất định thì các trị số của α, β đều phải
lớn hơn 1. Với bê tông đầm lăn, thì α thường lấy 1,1 ~ 1,3; β lấy 1,2 ~ 1,5. Do đó:
WFC
WFC
ρ
+
ρ
+
ρ
= α.
S
S
'
S.P.10
γ
1000 - 10.V
α
-
G
G
γ
= β.
G
G
'
G.P.10
γ
Từ đó tìm được:
GG
G

1
P.10
.
V.101000
G
γ
+








γ
β
−
=
α
;
SS
S
G
G
1
'
P.10
.
G.

'
P.10
.
S
γ
+








γ
α








γ
β
=
Nếu tham số cấp phối là W/(C + F) = K
1
, F/(C + F) = K

2
thì:
C =
F2
2
C2
21
1
S
S
).K1(
K1
K1
K.K
K
S.
'
P.10
.
ρ−
+
ρ
+
−
+









γ
α
; F =
C.
K1
K
2
2
−
; W = K
1
.(C + F)
Trong các công thức trên:
- P
S
, P
G
: tỉ lệ khe hở trạng thái đầm chặt của cát và đá
- V
α
: tỉ lệ phần trăm thể tích lỗ hổng của bê tông.
- γ'
S
, γ'
G
: mật độ tích tụ trạng thái đầm chặt của cát và đá (dung trọng rung
chặt).

Các ký hiệu khác có ý nghĩa như trên. Căn cứ vào các công thức trên để tính ra
lượng nguyên liệu dùng cho mỗi mét khối bê tông đầm lăn.
3. Điều chỉnh trộn thử:
Theo cấp phối xác định sơ bộ để lấy các nguyên vật liệu mà tiến hành thí
nghiệm, xác định trị số VC của hỗn hợp. Nếu trị số VC lớn hơn yêu cầu của thiết kế,
thì phải giữ nguyên tỉ lệ nước keo rồi tăng lượng nước dùng. Nếu dùng VC thấp hơn
yêu cầu thiết kế, có thể duy trì tỉ lệ cát không đổi mà tăng thêm cốt liệu. Nếu tính
chống phân ly của hỗn hợp kém, thì có thể giữ nguyên tỉ lệ vữa cát, tăng vừa phải tỉ lệ
cát. Ngược lại thì giảm bớt tỉ lệ cát đi.
Sau khi điều chỉnh trộn thử xong, thì xác định mật độ biểu quan thực tế của hỗn
hợp rồi tính ra lượng dùng các nguyên liệu của cấp phối thực tế.
4. Xác định cấp phối trong nhà:
Cấp phối bê tông có được cho điều chỉnh trộn thử, trong đó tỉ lệ nước keo chưa
chắc đã thoả đáng, phải tiến thêm một bước kiểm nghiệm lại chỉ tiêu cường độ và tính
bền vững. Thông thường áp dụng 3 loại cấp phối khác nhau. Một trong số đó là cấp
phối thông qua điều chỉnh trộn thử tìm được. Trị số tỷ lệ nước keo của 2 loại cấp phối
còn lại tăng 0.05 hoặc giảm 0,05 so với trị số cấp phối của điều chỉnh trộn thử. Lượng
14
nước dùng của 3 cấp phối bằng nhau, tỉ lệ cát sẽ điều chỉnh một chút theo trị số VC.
Với mỗi cấp phối, chế tạo các mẫu thử cường độ và độ bền theo yêu cầu, bảo dưỡng
đến đúng kỳ rồi tiến hành thí nghệm, căn cứ vào kết quả thí nghiệm để xác định cấp
phối trong nhà.
5. Quy đổi cấp phối hiện trường thi công:
Cấp phối trong nhà do thí nghiệm mà có, thường là nguyên liệu cát đá ở trạng
thái cơ bản là khô. Nguyên liệu cát đá ở công trường thì trạng thái có nước, thực tế
khác với phòng thí nghiệm cho nên khi cân trọng lượng thực tế của nguyên vật liệu
hiện trường thì phải căn cứ vào tình trạng có nước của chúng để tiến hành qui đổi. Giả
thiết cát ở hiện trường thi công có tỷ lệ hàm nước là a%, tỷ lệ hàm nước của đá là b%,
thì qui đổi cấp phối trong nhà ra cấp phối thi công, và lượng vật liệu cần của chúng là:
C = C'; F = F'; S = S' (1 + a%)

G = G' (1 + b%); W = W' - S'.a% - G'.b%
Trong công thức trên, C', F', W', S', G' là lượng dùng các nguyên vật liệu cấp
phối trong nhà. C, F, W, S, G là lượng dùng các nguyên vật liệu cấp phối thi công. Khi
hàm lượng cát đá của công trường có đường kính quá kém ngoài phạm vi qui định thì
cũng phải tiến hành qui đổi cấp phối trong nhà.
6. Thí nghiệm đầm lăn hiện trường và điều chỉnh cấp phối:
Trong điều kiện hiện tại, trước khi tiến hành thi công bê tông đầm lăn cho một công
trình phải thí nghiệm đầm lăn. Mục đích là ngoài việc xác định tham số thi công, kiểm
nghiệm lại tình hình vận hành và phối hợp của hệ thống thi công sản xuất, đề ra các
biện pháp quản lý thi công ra, còn phải thông qua thí nghiệm đầm lăn hiện trường để
kiểm tra tính thích nghi của thiết bị thi công đối với cấp phối bê tông đầm lăn thiết kế
(bao gồm tính có thể đầm, tính dễ đầm chắc) cũng như tính chống phân ly của hỗn
hợp. Khi cần có thể điều chỉnh theo tình hình thí nghiệm đầm lăn.
1.2.3.2. Thí dụ thực tế về thiết kế cấp phối bê tông đầm lăn của một công trình điển hình
Thiết kế cấp phối bê tông đầm lăn đập Kháng Khẩu - Phúc Kiến:
(1) Yêu cầu thiết kế: Yêu cầu thiết kế sơ bộ bê tông đầm lăn đập Kháng Khẩu:
Trên mặt thượng lưu thân đập có tầng chống thấm, trong đập dùng cấp phối 3 cấp bê
tông đầm lăn, trị số VC của hỗn hợp khống chế ở 10~24s, bê tông niên hạn 90 ngày có
cường độ chống nén R
d
= 9,8 MPa, suất đảm bảo 85%, chống thấm niên hạn 90 ngày
có chỉ tiêu S
4
, nhiệt độ chênh lệch của thân đập khống chế dưới 10~14
0
C, thiết kế mật
độ biểu quan bê tông là 2320 kg/m
3
.
(2) Nguyên vật liệu: Bột mịn trong cát chiếm 6,6%~15,2%, hàm lượng vượt

đường kính hạt chiếm 7%~23%, modun độ mịn giao động trong khoảng 2,8~3,3. Dùng
xi măng Portland mác 425 (Mác thực tế đạt 525) của Nhà máy xi măng Quảng Bình
sản xuất, trong đó hàm lượng clanke là 92%. Chất độn là tro bay do Nhà máy điện
Trâu Vũ thu hồi qua bộ lọc tĩnh điện. Chất phụ gia là Sulfat canxi chất gỗ do Nhà máy
sợi trơ Khai Sơn - Cát Lân sản xuất.
(3) Chọn tham số cấp phối: Chọn tham số cấp phối theo phương pháp thiết kế
thí nghiệm chính giao, dùng bảng chỉnh giao L
9
(3
4
) để bố trí thí nghiệm. Mức của các
tham số chọn (mục) xem bảng.
Bảng 1.1. Mục và mức thiết kế chính giao
Mục W/(C + F) F/C (C + F +W)/S S/(S+G)
Mức 0,50 0,60 0,70 1,0 1,2 1,4 0,35 0,40 0,45 0,32 0,34 0,36
15
Qua khảo sát trị số VC, mật độ biểu quan, cường độ chống nén của bê tông niên
hạn 7 ngày và 28 ngày, sơ bộ chọn tham số cấp phối theo W/(C+F) = 0,60, F/C=1,2,
(C+F+W)/S = 0,40, (S+G) = 0,33.
(4) Thí nghiệm trong nhà: Đưa các tham số cấp phối trên vào các công thức sau
để tìm lượng dùng các nguyên liệu:







=+
=++

=
=+
γ=++++
K)GS/(S
KS/)WFC(
nC/F
m)FC/(W
GSWFC
P
con
Trong đó m, n, K
P
và K là các tham số cấp phối đã định, còn các ký hiệu khác
như trên.
Qua điều chỉnh trộn thử được cấp phối bê tông và các tính năng như bảng 1-2.
Bảng 1.2. Cấp phối bê tông đề xuất để thí nghiệm đầm lăn hiện trường
(trộn 0,2% sulfat can xi chất gỗ)
Lượng dùng các vật liệu
của mỗi m
3
bê tông (kg)
Một số tính năng kỹ thuật của bê tông
C F W S G VC (s) R
28
(MPa) R
90
(MPa) S
n
γ
con

(kg/m
3
)
80 95 105 700 1448 16 14,7 27,2
≥
S12 2374
65 91 101 728 1415 12 10,4 21,0 - 2364
65 85 94 704 1488 20 13,6 22,9 S12 2350
(5) Thí nghiệm đầm lăn hiện trường: Cấp phối dùng trong thí nghiệm hiện
trường tại đập Kháng Khẩu do Hội nghị mở rộng lãnh đạo công trình nghiên cứu và
quyết định, sau khi thí nghiệm đầm lăn hiện trường thì tiến hành điều chỉnh. Việc tiến
hành điều chỉnh cấp phối nhằm đối phó các vấn đề còn tồn tại trong thí nghiệm đầm
lăn hiện trường bao gồm: nhằm phù hợp với tính năng của thiết bị trộn, dung tích 1 cối
trộn giảm còn 80% lượng định mức của máy trộn. Để giảm bớt cốt liệu thô phân ly,
đem cấp phối đá lớn:nhỡ:nhỏ trước là 4:3:3 nay đổi lại là 3:4:3, tương ứng tăng hàm
lượng cát, từ đó mật độ biểu quan của bê tông giảm đi, thông qua hiệu chỉnh để thoả
mãn yêu cầu ổn định thân đập. Xét thấy cường độ bê tông vượt tương đối nhiều, nên
lượng keo dính giảm xuống còn 140 kg/m
3
, trong đó lượng xi măng là 60 kg/m
3
, lượng
dùng nước đơn vị lấy 98~100 kg/m
3
. Sau cùng xác định được cấp phôi và một số tính
năng như bảng 1-3.
Bảng 1.3. Cấp phối thực dụng của bê tông đầm lăn và một phần kết quả thí nghiệm
tính năng.
Lượng dùng các vật liệu
của mỗi m

3
bê tông (kg)
V
C
(s)
γ*
con
(kg/m
3
)
Cường độ chống nén (MPa)
Nhiệt độ
tối đa (
0
C)
Mác
chốn
g
thấm
C F W S G
Can
xi
gỗ
3d 7d
28
d
90d
180
d
365

d
28d
Cuố
i
cùn
g
(90d)
6
0
8
0
9
8
79
8
137
0
0,2
8
13 2324
4,
1
6,
4
9,8
20,
5
23,5 24,4
13,
7

14,2 ≥ S
12
* Dung trọng cấp phối II
(6) Hiệu quả thực dùng: Thực tiễn thi công đập Kháng Khẩu chứng minh, cấp
phối xác định bởi thí nghiệm đầm lăn thì thi công tính năng tốt. Trị số VC trung bình
16
lấy mẫu miệng máy là 15s (n = 371 lần) Hiện trường dùng máy đo mật độ thuỷ phân
hạt nhân và phương pháp đo thử, dung trọng nén chặt trung bình của bê tông đầm lăn
là 2355 kg/m
3
(2616 lần đo), đạt 97,9% dung trọng lý luận. Cường độ chống nén niên
hạn 90 ngày lấy mẫu ở miệng máy thoả mãn yêu cầu thiết kế.
17
CHƯƠNG 2. TÍNH CHẤT KỸ THUẬT CHỦ YẾU CỦA BÊ
TÔNG ĐẦM LĂN
Bê tông đầm lăn trước khi cứng hoá gọi là hỗn hợp bê tông đầm lăn. Nó phải có
tính công tác tốt, dễ thi công, để đảm bảo thu được chất lượng xây dựng tốt. Sau khi
hỗn hợp bê tông đầm lăn cứng hoá phải có các tính năng vật lý tốt nhằm đảm bảo cho
công trình có thể an toàn chịu được tải trọng thiết kế và tính bền vững cần thiết.
Trong chương này sẽ chú trọng giới thiệu về tính công tác và các nhân tố ảnh
hưởng đến tính công tác của hỗn hợp bê tông đầm lăn, các tính năng vật lý, tính bền
vững của bê tông sau khi cứng hoá; kết cấu và ảnh hưởng của nó tới tính năng bê tông.
2.1. TÍNH CÔNG TÁC CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN
Toàn bộ hàm nghĩa tính công tác của hỗn hợp bê tông đầm lăn bao gồm độ
công tác, tính co, tính ổn định và tính dễ đầm chắc. Hỗn hợp bê tông đầm lăn có tính
công tác tốt là phải có tính thích nghi của độ công tác với thiết bị thi công và điều kiện
hoàn cảnh thi công (như nhiệt độ không khí, độ ẩm tương đối v.v ); tính co tốt là dưới
tác dụng của ngoại lực nhất định có thể biến dạng co ngót vừa phải; tính ổn định tốt là
trong quá trình thi công hỗn hợp không bị phân ly; tính dễ đầm chắc là dưới tác dụng
đầm rung của thiết bị thi công dễ đầm chắc.

(Vibrating Compacted Value, tức là thời gian cần bao nhiêu giây từ lúc rung đến khi
bề mặt toát ra vữa).
Việc làm chắc hỗn hợp bê tông đầm lăn tại hiện trường là dùng đầm rung. Đầm
rung truyền sóng rung động cho hỗn hợp bê tông đồng thời cho áp lực động làm cho
hỗn hợp chắc dần lên. Ở trong phòng thí nghiệm dùng bệ rung (hoặc máy rung bề mặt)
để cung cấp sóng rung cho hỗn hợp, còn nén ép bề mặt thì dùng áp lực động mô
phỏng. Quan sát thí nghiệm thấy, ở rung ép sơ kỳ, hỗn hợp nhanh chóng chìm xuống,
chủ yếu là do tác dụng của lực rung và lực nén đã lấp đầy các vị trí khung rỗng có
trong nội bộ hỗn hợp, quá trình này diễn ra rất nhanh. Sau đó các cốt liệu trong hỗn
hợp chuyển động nhảy và tự điều chỉnh vị trí dưới tác dụng của trọng lực và lực rung
nén. Dưới tác dụng rung động vữa biến thành thể lỏng. Các phần tử tạo thành hỗn hợp
dần dần chèn ép các khoảng rỗng xung quanh mà đẩy không khí ra, làm cho hỗn hợp
đầm chặt dần. Sau khi rung động ngừng thì vị trí tương đối của các phần tử tạo nên
hỗn hợp về cơ bản cũng không thay đổi nữa.
Xét từ góc độ lưu biến học, cốt liệu và vữa trong hỗn hợp bê tông dưới tác dụng
của sóng rung mà chuyển động nhảy, hệ số độ dính của vữa ở trạng thái rung động
giảm đi, vữa tự do tương ứng tăng lên. Do đó mà ứng lực khuất phục và hệ số dính co
của hỗn hợp đều giảm. Trong quá trình rung động, cốt liệu tiến hành xắp xếp lại, vữa
được lấp đầy các khe rỗng, giữa các cốt liệu, không khí bị đẩy ra.
18
2.2. XÁC ĐỊNH ĐỘ CÔNG TÁC CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN
VÀ NGUYÊN NHÂN CHỦ YẾU ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ CÔNG
TÁC:
2.2.1. Xác định độ công tác của hỗn hợp
Hiện tại đa phần các nước đều dùng trị số VC để biểu thị độ công tác của hỗn
hợp bê tông đầm lăn. Xác định trị số VC bằng cách đổ hỗn hợp theo qui định vào ống
chứa đường kính trong 240 mm, chiều cao trong là 200mm. Với tình trạng trọng lực,
tần số và biên độ rung theo qui định, đo xem thời gian bao nhiêu giây kề từ lúc bắt đầu
rung đến khi trên mặt hỗn hợp nổi vữa. Trị số VC trên một mức độ nhất định phản ánh
đặc tính lưu biến của hỗn hợp. Trị số này to hay bé là mức độ phản ánh đặc tính lưu

biến của hỗn hợp. Chúng ta có thể lấy trị số VC là một chỉ tiêu để đánh giá độ công tác
và tính năng thi công của hỗn hợp bê tông đầm lăn. Trị số VC lớn hay nhỏ tuỳ thuộc
vào năng lượng đầm rung, điều kiện nhiệt độ, độ ẩm môi trường, hiện trường thi công
để mà chọn, thông thường lấy 10 ± 5s là phù hợp.
2.2.2. Các nhân tố chủ yếu ảnh hưởng trị số VC
Trị số VC của hỗn hợp bê tông đầm lăn chịu ảnh hưởng của nhân tố đa dạng,
chủ yếu là tỉ lệ nước keo và lượng dùng vữa cho một đơn vị, lượng dùng và đặc tính
của cốt liệu thô mịn, lượng trộn và đặc tính của tro bay. Chất phụ gia và thời gian để
chờ đợi hỗn hợp v.v
1. Tỉ lệ nước keo và lượng vữa dùng cho 1 đơn vị:
2. Đặc tính và lượng dùng cốt liệu mịn:
3. Đặc tính của cốt liệu thô:
4. Đặc tính và lượng độn của tro bay:
Theo tình hình chung, tro bay càng mịn, bề mặt thô nháp, nhiều lỗ, hạt tơi tán
càng nhiều, hàm lượng than càng nhiều thì tính cần nước càng lớn. Trong tình trạng
lượng độn tro bay và tỉ lệ nước keo không đổi, lượng nước cần của tro bay càng lớn thì
vữa keo càng đặc. Chiều dày lớp vữa giới hạn bao quanh cốt liệu càng lớn, thể tích vữa
tự do càng nhỏ, trị số VC càng lớn. Nếu lượng dùng keo và tỷ lệ nước keo nhất định,
tăng lượng độn tro bay, lực nội tụ của vữa hơi tăng (vì đa số tro bay của Trung Quốc
có lượng dùng nước lớn), cho nên trị số VC của hỗn hợp cũng tăng. Nhưng khi lượng
độn tro bay vượt qua một trị số nhất định thì lượng tro bay tăng, thể tích vữa keo tăng
chiếm địa vị chủ đạo đối với ảnh hưởng đến trị số VC, khi đó ngược lại trị số VC lại
giảm đi. Nhưng sử dụng tro bay có tỉ lệ dùng nước nhỏ hơn 100% thì lượng tro bay
tăng lên, trị số VC của hỗn hợp giảm đi.
5. Chất phụ gia:
Do các chất phụ gia trộn vào ảnh hưởng đến lực nội tụ của thể vữa vì vậy ảnh
hưởng đến chiều dày lớp vữa giới hạn và thể tích vữa tự do, tiến hơn là ảnh hưởng đến
chiều dày lớp vữa của hỗn hợp. Nói chung trộn chất giảm nước hoặc chất dẫn khí có
thể làm cho trị số VC giảm. Mức độ ảnh hưởng tùy theo lượng trộn và phẩm chất khác
nhau của chất phụ gia.

6. Thời gian chờ đợi của hỗn hợp:
Thời gian để chờ đợi của hỗn hợp kéo dài, chất keo dính trong hỗn hợp không
ngừng thuỷ phân và hút nước, nước trong hỗn hợp bay hơi làm trị số VC của hỗn hợp
tăng lớn.
19
2.3. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ ẢNH
HƯỞNG CỦA CÁC ĐIỀU KIỆN THI CÔNG ĐỐI VỚI TỐC ĐỘ
CHẶT CỦA HỖN HỢP
2.3.1. Biên độ và tần số rung
Quá trình đầm chặt dưới tác dụng rung động của hỗn hợp bê tông đầm lăn là kết
quả truyền sóng rung động trong hỗn hợp.
Thí nghiệm chứng tỏ, trong tình trạng giữ cho biên độ rung không đổi, tần số
rung tăng lên, thì thời gian nổi vữa của hỗn hợp giảm đi (xem hình 2-8). Gia tốc rung
tăng, thì thời gian nổi vữa giảm (hình 2-9). Kết quả thí nghiệm đã chứng thực lý luận
kể trên.
2.3.2. Áp lực rung
Bảng 2-1: Ảnh hưởng của áp lực bề mặt đối với thời gian ra vữa
Áp lực bề mặt (KPa) 1,304 2,618 3,923 6,973 8,277 10,896
Thời gian ra vữa
Giới hạn trên 43 30 25 21 11 10
Giới hạn dưới 25 25 14 9 8 7
3. Chiều dày tầng đổ thi công:
Nếu tầng quá dày, mặc dù đã tăng thời gian đầm rung nhưng hỗn hợp ở phía dưới vẫn
khó mà đầm chặt theo yêu cầu. Chiều dày tầng đổ hợp lý còn tuỳ thuộc tính năng của
thiết bị đầm và xác định theo thực tế thí nghiệm hỗn hợp bê tông đó, nhằm đạt mục
đích hiệu suất thi công cao, mà chất lượng bê tông đầm lại chắc, đều. Chiều dày đổ bê
tông đầm lăn không được để chiều dày đầm chặt nhỏ hơn 3 lần đường kính cốt liệu lớn
nhất nếu không sẽ ảnh hưởng đến độ đầm chặt.
20