giáo trình công nghệ xây dựng BTCT

MÔN HỌC:

CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG

CÔNG TRÌNH BÊ TÔNG
Giảng viên: TS. Dương Đức Tiến
Bộ môn: Công nghệ & Quản lý xây dựng

1


CÔNG NGHỆ THI CÔNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

1

2

KHÁI QUÁT VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG BÊ
TÔNG ĐẦM LĂN
VẬT LIỆU DÙNG CHO BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ THIẾT KẾ CẤP
PHỐI

3

THI CÔNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

4

THI CÔNG KẾT CẤU CHỐNG THẤM ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

5

6

QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG ĐẬP
BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

DÙNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN ĐỂ SỬA CHỮA ĐẬP



I. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

 Bê tông đầm lăn là một loại bê tông không có độ sụt được rải và đầm
chặt bằng các thiết bị thi công đường, đập đất công suất lớn.
Thiết bị rải và đầm chặt RCC:
Xe ủi hay xe rải bê tông atphan
Lu rung bánh thép
Lu bánh hơi (để hòan thiện bề mặt).
 Bê tông đầm lăn – Roller Compacted Concrete (RCC) gồm hai dạng
chính:
 Bê tông đầm lăn dùng cho mặt đường (RCCP).
 Bê tông đầm lăn dùng cho đập (RCC).


I. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

 Yêu cầu đối với RCCP:
R  25MPa cho phép thông xe.
Dmax  25 mm.
 Yêu cầu đối với RCC dùng cho đập:
Cường độ thiết kế chọn 90, 120, hay 180 ngày và một số rất ít

trường hợp là 365 ngày, giao động trong khỏang 13  18MPa
Ngoài cường độ nén, RCC dùng cho đập cần thoả mãn yêu cầu
thiết kế về cường độ kéo, cường độ kháng cắt, khối lượng thể tích, hệ
số thấm.
Dmax cốt liệu thay đổi:
Một số nước châu Âu, châu Mỹ sử dụng Dmax = 50 mm.
Nhật Bản dùng Dmax = 80 mm,
Trung Quốc dùng Dmax = 40 mm và 60 mm.


I. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

 So với bê tông thường hay còn gọi là bê tông lèn chặt bằng gia công
chấn động - conventional vibrated concrete (CVC), RCC có lượng dùng
CKD nhỏ:
CKD  100–150 kg/m3
– RCC nghèo chất kết dính
CKD = 100–150 kg/m3
– RCC giầu hồ mức trung bình
CKD  150–200 kg/m3 hay cao hơn – RCC giầu hồ
Nước trong RCC chỉ chiếm 5 – 6% hàm lượng chất khô.


I. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN
Tây Ban Nha (24)
Trung Quốc (170)

Marocco (22)
Mỹ (48)

Nhật (53)

Me xi co (12)
Việt Nam (24)

Brazil (44)

South Africa (16)

Các nước có số lượng đập BTĐL > 10
đập tính đến năm 2011

Australia (14)


47.4

43.3

40

High-paste RCC dams
Medium- paste RCC dams

0

1996

2002

16.9
12.8
13.3

Lean RCC dams
Hard -fill dams
Unknown
2.8
0.8

0.6
3.2

10

1.4
1.1

20

RCD
18.6
15.4
16.1

30

21.7
18.5
12.7

Tỷ lệ phần trăm

50

53.4

60

2006

Năm

Sự phát triển đập công nghệ RCC
trên thế giới

73.8

70

Tỷ lệ phần trăm

Có 5 loại đập RCC theo chất kết dính:
•RCC cực nghèo
•RCC nghèo (Tổng lượng <99kg/m3)
•RCC theo tiêu chuẩn Nhật Bản
•RCC trung bình (Tổng lượng từ 100 150kg/m3)
•RCC giàu chất kết dính (Tổng lượng
>150 kg/m3)

80

High-paste RCC dams

60

Medium- paste RCC
dams

50
40

Lean RCC dams

30
20

Hard -fill dams
11.4

10.8

10

4

0
2006
Năm

I. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

TT

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Quốc gia

Số lượng đập BTĐL

Tỷ lệ so với thế giới (%)

Trung Quốc
Nhật
Mỹ
Braxin
Tây Ban Nha
Việt Nam
Ma rốc
Phía Nam Châu Phi

Australia
Mê xi cô

170
53
48
44
24
24
22
16
14
12

33
10,3
9,3
8,5
4,6
4,6
4,3
3,1
2,7
2,3


I. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

Lưu vực

Diện tích
lưu vực
(km2)

Nhà máy thủy điện
Đã xây

Đang thiết kế
và quy hoạch

1

Lô-Gâm

17.200

1

2

2

Đà

52.500

1

5

3

Mã-Chu

-

0

2

4

Cả

27.200

0

2

5

Vũ Gia

10.370

0

5

6

Ba

14.000

1

2

7

Sêsan

11.450

3

3

8

Srepok

12.300

0

4

9

Đồng
Nai

17.600

6

9

Khác

1

7

Cộng

13

41


I. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

TT

Tên đập

1
2
3
4
5

Pleikrong
A Vương
Định Bình
Sea San 4
Bình Điền

6
7
8
9
10
11
12
13

Khe Bố
Hủa Na
Huội Quảng
Sơn La
Bản Vẽ
Đồng Nai 3
Đak rinh
Bản Chát

Tỉnh

H (m)

Kon Tum
71
Quảng Nam
83
Quảng Nam
55
Gia Lai
104
Thừa Thiên Huế 75

Nghệ An
Sơn La
Sơn La
Nghệ An
Đắc Nông
Quảng Ngãi
Lai Châu

35
90
99
138
136
108
100
130

Bắt đầu
KL
Kết thúc
đổ BTĐL m3x103
2005
2006
2005
2005
2006

326
260
183
753
300

2007
2008
2008
2009
2009

2007
2009
2009
2008
2007
2008
2011

2009

2011
2011
400 2012
2700 2012
1520 2011
1138 2011
1200 2011


I. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

TT

Tên đập

14
15
16
17
18
19
20
21

Đồng Nai 4
Nước Trong
Đồng Nai 2
Sông Tranh 2

TĐ Đak Mi 4
Sông Bung 4
Trung Sơn
Hương Điền

22
23
24

Sông Bung 2
Sông Côn 2
Thượng Kon Tum

Bắt đầu
KL
Kết thúc
đổ BTĐL m3x103

Tỉnh

H (m)

Đắc Nông
Quảng Ngãi
Lâm Đồng
Quảng Ngãi
Đồng Nai
Quảng Nam
Thanh Hóa
Thừa Thiên

Huế
Quảng Ngãi
Quảng Nam
Kon Tum

128
69
80
97
90
114
88
83

2009
2009
2010
2010
2011
2011
2011
2011

1305
450
786
1030
720
764
810

260

2012
2011
2013
2013
2014
2014
2014
2014

95
50
73

2011
2005
2009

-

2014


I. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

TT

Tên nước

Tổng số đập

Đập cao 100 m trở lên

Tỷ lệ (%)

1

Trung Quốc

170

41

24,1

2

Việt Nam

24

08

33,33

3

Nhật

53

18

33,96

4

Iran

10

02

20

5

Thổ Nhĩ Kỳ

08

02

25

6

Tây Ban Nha

24

01

4,2

7

Ấn Độ

04

01

25

Bảng: Các nước có đập cao hơn 100 m đang thi công nhiều nhất


I. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

TT

Tên đập

Nước

Chiều
cao
(m)

Chiều
dài
(m)

Thể tích
BTĐL
(103m3)

Tổng thể tích
BT
(103m3)

1

Long Than

Trung Quốc

217

849

4952

7458

2

Guangzhao

Trung Quốc

201

412

820

2870

3
4

Miel 1
Guanyinyan

Colombia
Trung Quốc

188
168

188
1250

1669
6473

1669

9364

5
6

Urayama
Jin’angiao

Nhật
Trung Quốc

156
156

372
640

1594
2400

1860
3920

7
8
9
10

Mlyagase
Ralco

Takizawa
Sơn La

Nhật
Chi Lê
Nhật
Việt Nam

155
155
140
139

400
155
424
900

1537
1596
810
2700

2000
1596
1800
4800

Bảng: Mười đập BTĐL cao nhất thế giới tính đến 2011

I. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

TT

Tên đập

Nước

Chiều
cao
m

Chiều
dài
m

Thể tích
BTĐL
103m3

Tổng thể
tích BT
103m3

1

Tha Dan

Thái Lan

95

2600

4900

5400

2

Long Than

Trung Quốc

217

849

4952

7458

3

Sơn La

Việt Nam

139

900

2960

4600

4

Beydag

Thổ Nhĩ Kỳ

91

280

2700

3200

5

Yeywa

Myanma

134

680

2450

2800

6

Balse

Trung Quốc

131

734

1995

2672

7

Bản Chát

Việt Nam

70

420

1700

1700

8

Ben Harown

Algêri

118

714

1690

1900

9

Miel 1

Colombia

188

188

1669

1669

10

Koudiat
Acerdoune

Algiêri

121

500

1650

1850

Bảng: Mười đập có khối lượng BTĐL lớn nhất thế giới tính đến 2011


II. VẬT LIỆU SỬ DỤNG CHẾ TẠO RCC

XM

CỐT LIỆU THÔ

CHẤT ĐỘN

NƯỚC

CỐT LIỆU MỊN

CHẤT PHỤ GIA

1. Xi măng
2. Chất độn (Phụ gia khoáng)
3. Cốt liệu
3.1.Cốt liệu nhỏ
3.2.Cốt liệu lớn
4. Chất phụ gia hóa
 Giảm nước
 Kéo dài thời gian ninh kết ban đầu: làm chậm tốc độ toả nhiệt
thuỷ hoá xi măng, giảm thấp tốc độ toả nhiệt thời kỳ đầu
 Chất dẫn khí chống đông: những vùng giá rétg


1. XI MĂNG

1.1. Định nghĩa và phân loại

 Xi măng là thành phần quan trọng trong bê tông, ta có thể
định nghĩa xi măng như sau: Xi măng là loại bột mịn màu
xám khi trộn với nước tạo thành hồ dẻo có khả năng rắn
chắc lại và cho cường độ.
 Trong xi măng poóclăng gồm 4 loại khoáng chính đó là:
3CaO.SiO2
:
(C3S) - gọi là khoáng Alít
2CaO.SiO2
:
(C2S) - gọi là khoáng Belít

3CaO.Al2O3
:
(C3A)
4CaO.Al2O3.Fe2O3 : (C4AF)
Tỷ lệ % của các khoáng xi măng phụ thuộc vào loại xi măng.


1. XI MĂNG

Theo tiêu chuẩn ASTM C150 xi măng poóclăng thường có ký hiệu
Type – I có thành phần khoáng như sau:
C3S
=
42 – 67 %
C2S
=
8 – 31 %
C3A
=
5 – 14 %
C4AF
=
6 – 12 %
CaSO4
=
2,6 – 3,4 %
CaO(Fr.)
=
0 – 1,5 %
MgO

=
0,7 – 3,8 %
MKN.
=
0,6 – 2,3 %
Các khoáng xi măng khi thuỷ hoá (tác dụng với nước) cho sản phẩm có
khả năng dính kết gọi là sản phẩm mới tạo thành (hay còn gọi là sản
phẩm hyđrát) vôi và kèm theo tỏa nhiệt:
2[ 3CaO.SiO2] + 6 H2O
3 CaO2SiO23H2O + 3Ca(OH)2 + Q
2[2CaO.SiO2] + 4 H2O
3 CaO2SiO23H2O + Ca(OH)2 + Q
3CaO.Al2O3 + 6H2O
3 CaOAl2O36H2O + Q


1. XI MĂNG

Tất cả các khoáng clanker khi thuỷ hoá đều toả nhiệt. Lượng nhiệt toả ra
của các khoáng khác nhau cũng khác nhau. Do vậy nhiệt thuỷ hoá của xi
măng phụ thuộc vào loại xi măng.
Có thể xác định được nhiệt thuỷ hoá của xi măng khi biết nhiệt thuỷ hoá
của các khoáng như nêu trong bảng sau:
Bảng 1: Nhiệt thuỷ hoá của các khoáng tinh khiết:

Loại khoáng
C3S
C2S
C3A
C4AF

Nhiệt thuỷ hoá
J/g
502 x 54,1%
260 x 16,6%
867 x 10,8%
419 x 9,1%

Cal/g
120
62
207
100


1. XI MĂNG

 Xi măng được phân loại dựa vào các thuộc tính cơ bản. Ở mỗi nước có cách phân
loại riêng của mình.
+ Ở Việt Nam xi măng được phân thành 7 loại chủ yếu sau:
 Xi măng poóclăng
: TCVN 2682 – 1999
 Xi măng poóclăng puzơlan
: TCVN 4033 – 1995
 Xi măng poóclăng xỉ lò cao
: TCVN 4316 - 1985
 Xi măng poóclăng bền sun phát : TCVN 6067 – 2004
 Xi măng poóclăng ít toả nhiệt
: TCVN 6069 – 1995
 Xi măng poóclăng hỗn hợp

: TCVN 6260 – 1997
 Xi măng poóclăng trắng
: TCVN 5691 - 2000
+ Theo tiêu chuẩn Mỹ, xi măng poóclăng được phân thành 5 loại chính – ASTM C150:
TYPE I: Xi măng poóclăng thường
TYPE II: Xi măng poóclăng nhiệt thuỷ hoá trung bình
TYPE III: Xi măng poóclăng rắn nhanh
TYPE III: Xi măng poóclăng nhiệt thuỷ hoá thấp
TYPE V: xi măng poóclăng bền sun phát


1. XI MĂNG

Tại Việt Nam, xi măng tương đương loại TYPE II và TYPE III của
ASTM C150 phù hợp cho việc sử dụng trong RCC dùng cho đập hầu
như không tồn tại.
Xi măng poóclăng trộn lẫn tức xi măng poóclăng hỗn hợp có nhiệt
thuỷ hoá vừa phải, tuy nhiên nếu sử dụng bổ sung một lượng phụ gia
khoáng lớn thì sự phát triển cường độ không đạt yêu cầu.

Do đó hiện nay chủ yếu sử dụng loại xi măng không pha phụ gia, tức
xi măng poóclăng đạt yêu cầu TCVN 2682 – 1999.


1. XI MĂNG

Một số phương pháp thử cơ bản kiểm tra chất lượng xi măng:

Chất lượng của xi măng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố và thay đổi theo
thời gian. Tiêu chuẩn Việt Nam quy định yêu cầu kỹ thuật đối với từng

loại xi măng (xem phần phân loại). Để xác định tính chất của xi măng,
cần sử dụng các phương pháp thử do tiêu chuẩn quy định, ví dụ:
 TCVN 4030 – 2003: Xi măng. Phương pháp xác định độ mịn
 TCVN 4031 – 1985: Xi măng. Phương xác định độ dẻo tiêu chuẩn,
thời gian đông kết và tính ổn định thể tích
 TCVN 4032 – 1985: Xi măng. Phương pháp xác định giới hạn bền
uốn và nén
 Và các phương pháp thử khác.
 Tiêu chuẩn ASTM và BS cũng có các quy định tương ứng.


 Một số phương pháp thử xi măng.


Phương pháp thử độ mịn của xi măng theo phương pháp Blaine. Hình 1.



Phương pháp xác định độ dẻo tiêu chuẩn và thời gian đông kết của xi măng.Hình 2.
Hình 1: Dụng cụ Blaine

Hình 2: Dụng cụ vika


 Một số phương pháp thử xi măng.



Phương pháp xác định độ ổn định thể tích. Hình 3.
Phương pháp xác định giới hạn độ bền nén .

Hình: Máy trộn vữa xi măng – cát

Hình 3: Khâu Lechatelie


 Một số phương pháp thử xi măng.


Bộ khuôn tiêu chuẩn. Hình 4.



Bàn dằn sử dụng để lèn chặt vữa xi măng – cát. Hình 5.

Hình 5: Bàn dằn sử dụng để lèn chặt vữa xi măng – cát.

Hình 4: Bộ khuôn tiêu chuẩn 40 x 40
x160 mm