Nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ bê tông đến tính chống thấm các công trình thủy lợi

i

M CL C
DANH M C CÁC T

VI T T T .................................................................................iii

DANH M C CÁC B NG .............................................................................................. iv
PH N M

U .............................................................................................................. 1

I. TÍNH C P THI T C A

TÀI. ............................................................................... 1

II. M C TIÊU VÀ N I DUNG NGHIÊN C U ............................................................. 2
2.1. M c tiêu nghiên c u .................................................................................................. 2
2.2. N i dung nghiên c u ................................................................................................. 2
III. CÁCH TI P C N VÀ PH

NG PHÁP NGHIÊN C U ........................................ 2

3.1. Cách ti p c n. ............................................................................................................ 2
3.2. Ph

ng pháp nghiên c u. .......................................................................................... 3

IV. K T QU D
CH

KI N

T

C ........................................................................... 3

NG I: T NG QUAN V NGHIÊN C U CH NG TH M CÁC LO I BÊ

TÔNG TRONG CÔNG TRÌNH TH Y L I VÀ GI I THI U CÔNG TRÌNH B N
MÒNG .............................................................................................................................. 4
1.1. KHÁI NI M V C

NG

VÀ TÍNH TH M N

C C A BÊ TÔNG ........... 4

1.1.1. Khái ni m chung .................................................................................................... 4
1.1.2. Khái ni m v c

ng đ ( R) c a bê tông ................................................................ 5

1.1.3. Khái ni m v h s th m ( Kt) c a bê tông ............................................................ 6
1.1.4. Khái ni m v mác ch ng th m (B) c a bê tông ..................................................... 6
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN C U VÀ

NG D NG NÂNG CAO KH N NG

CH NG TH M CHO BÊ TÔNG CÔNG TRÌNH TH Y L I TRÊN TH GI I ........ 7

1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN C U VÀ

NG D NG NÂNG CAO KH N NG

CH NG TH M CHO BÊ TÔNG CÔNG TRÌNH TH Y L I
1.4. GI I THI U S L

VI T NAM. ........... 10

C V CÔNG TRÌNH B N MÒNG ................................... 18

1.4.1. Gi i thi u chung v d án .................................................................................... 18
c đi m v công trình B n Mòng....................................................................... 20

1.4.2.

1.4.3. Tình hình v t li u đ a ph
CH

NG II: V T LI U S

ng .............................................................................. 24

D NG VÀ PH

NG PHÁP NGHIÊN C U .............. 30

2.1. PH

NG PHÁP NGHIÊN C U ........................................................................... 30

2.1.1. Ph

ng pháp nghiên c u các tính ch t c a nguyên v t li u s d ng ................... 30

2.1.2. Ph

ng pháp nghiên c u tính ch t c a h n h p bê tông và bê tông .................... 31


ii

2.1.3. Ph

ng pháp thi t k thành ph n bê tông ............................................................ 32

2.1.4. Ph

ng pháp toán quy ho ch th c nghi m. ......................................................... 32

2.2. TÍNH CH T NGUYÊN V T LI U S

D NG.................................................... 36

2.2.1. Ch t k t dính - Xi m ng ....................................................................................... 36
2.2.2. C t li u l n ........................................................................................................... 37
2.2.3. C t li u nh - Cát nghi n...................................................................................... 45
2.2.4. Tro bay ................................................................................................................. 48
2.2.5. Ph gia hóa s d ng cho bê tông .......................................................................... 51
2.2.6. N

CH

c.... ................................................................................................................. 53

NG 3: NGHIÊN C U THI T K THÀNH PH N BÊ TÔNG CÁT NGHI N 54

3.1. THI T K THÀNH PH N C P PH I BÊ TÔNG CÁT NGHI N ...................... 54
3.1.1. Ph
CH

ng pháp l a ch n s b thành ph n c p ph i BTCN ................................... 54

NG 4: K T QU NGHIÊN C U M I QUAN H GI A C

NG

, MÁC

CH NG TH M VÀ H S TH M C A BÊ TÔNG ................................................. 85
4.1. NGHIÊN C U TÍNH CH T C LÝ BTCN ......................................................... 85
4.2. K T QU QUAN H GI A C

NG

VÀ MÁC CH NG TH M B, H S

TH M Kth C A BÊ TÔNG . ....................................................................................... 87
K T LU N VÀ KI N NGH ........................................................................................ 92
TÀI LI U THAM KH O .............................................................................................. 93
TI NG VI T .................................................................................................................. 93

TI NG ANH .................................................................................................................. 93
PH L C 1: N I DUNG PH

NG PHÁP QUY HO CH B C 1 HAI M C T I

U VÀ B C 2 TÂM XOAY ......................................................................................... 95


iii

DANH M C CÁC T

VI T T T

BTCN

Bê tông cát nghi n

BT L

Bê tông đ m l n

HHBT

H n h p bê tông

BT

Bê tông

N/X

T l n

C/(C+ )

T l cát trên c t li u - M c ng m cát

R7, 28, 90 (MPa)

C

Kth 28, 90 (cm/s)

H s th m các tu i 28, 90 ngày

X

Xi m ng

TB

Tro bay

CN

Cát nghi n

c và xi m ng

ng đ nén các tu i 7, 28, 90 ngày

ád m
N

N

c

CL

C t li u

CKD

Ch t k t dính


iv

DANH M C CÁC B NG
B
0

Tên b ng bi u

Trang

B ng 1.1: H s quy đ i đ i v i t ng m u

6

B ng 1.2: Chi u dày l p ch ng th m BT L c p ph i 2
c a Trung Qu c
B ng 1.3: K t qu đánh giá BT L và bê tông th

m t s đ p

ng đ làm đ

ng

8
9

B ng 1.4: S d ng ph gia trong m t s c p ph i BT L ch ng th m

12

B ng 1.5: Thành ph n c p ph i BT L

14

nh Bình

B ng 1.6: Thành ph n c p ph i v a liên k t công trình nh Bình
B ng 1.7: C p ph i BT L mác 200B6 và 200B8 công trình N c
Trong

15

B ng 1.8: K t qu thí nghi m đ m nén hi n tr

18

ng N

c Trong

B ng 1.9: B ng th ng kê k t qu thí nghi m m u c lý đá VLXD m
VL 1
B ng 1.10: B ng th ng kê k t qu thí nghi m m u c lý đá VLXD
m VL 2
B ng 1.11: B ng tính toán tr l

ng VLXD đá m VL 1 và VL 2

17

25
27
29

B ng 2.1 Các thí nghi m theo tiêu chu n s d ng nghiên c u tính ch t
v t li u

31

B ng 2.2 Các thí nghi m theo tiêu chu n nghiên c u tính ch t c a h n
h p bê tông và bê tông

32

B ng 2.3:: Các ch tiêu c lý c a xi m ng PCB40 Mai S n

37

B ng 2.4: Các tính ch t c lý c a đá d m

39

B ng 2.5: Thành ph n h t c a đá d m 5-20

40

B ng 2.6: Thành ph n h t c a đá d m 20-40

40

B ng 2.7: Thành ph n h t c a đá d m 40-60

41

B ng 2.8: Thành ph n h t c a đá d m 60-80

41

B ng 2.9: S ph thu c đ x p vào ki u s p x p c a h t:

43

v

B ng 2.10 : S ph thu c c a đ r ng vào s ph i h p các c p h t

44

B ng 2.11: K t qu l a ch n t l ph i h p

46

B ng 2.12: Yêu c u k thu t c a cát nghi n

47

B ng 2.13: Các tính ch t c lý c a cát B n M t

48

B ng 2.14: Thành ph n h t c a cát B n M t
B ng 2.15: Thành ph n h t c a tro bay nhi t đi n

48

B ng 2.16: Thành ph n hóa h c c a tro bay (%)

51

B ng 2.17: K t qu thí nghi m ph gia hóa h c

54

B ng 3.1: M t s lo i mác bê tông c n s d ng cho B n Mòng

55

B ng 3.2: C p ph i BTCN M25R60B6 c b n s d ng
xi m ng PCB30 Mai S n, Ph gia SSA
B ng 3.3: C p ph i 3 thành ph n đ nh h

51

56

ng c a BTCN

s d ng xi m ng PCB30 Mai S n, ph gia SSA

57

B ng 3.4: K t qu thí nghi m c ng đ nén các c p ph i BTCN
M250R60B6
s d ng xi m ng PCB30 Mai S n

57

B ng 3.5: C p ph i BTCN M25R60B6 c b n s d ng xi m ng PCB40
Mai S n, Ph gia SSA

58

B ng 3.6: C p ph i 3 thành ph n đ nh h
m ng PCB40 Mai S n, ph gia SSA

58

ng c a BTCN s d ng xi

B ng 3.7: K t qu thí nghi m c ng đ nén c p ph i BTCN
M250R60B6
đ nh h ng s d ng xi m ng PCB40 Mai S n

59

B ng 3.8: B ng c p ph i 3 thành ph n đ nh h ng các mác bê tông s
d ng xi m ng PCB30 Mai S n, ph gia Silkroad

60

B ng 3.9: B ng c p ph i 3 thành ph n đ nh h ng các mác bê tông s
d ng xi m ng PCB40 Mai S n, ph gia Silkroad

61

B ng 3.10: C p ph i các mác bê tông ch n

62

B ng 3.11: B ng t ng h p k t qu thí nghi m các c p ph i s d ng xi

m ng PCB 30 Mai S n

63

B
1


vi

B ng 3.12: B ng t ng h p k t qu thí nghi m các c p ph i s d ng xi
m ng PCB40 Mai S n

64

B ng 3.13 : Thành ph n c p ph i s d ng cho công trình B n Mòng

65

B ng 3.14: Thành ph n c p ph i quy ho ch bê tông cát nghi n

67

B ng 3.15: C ng đ nén tu i 7,28,90 ngày và mác th m tu i 28,90
ngày trong quy ho ch c a bê tông cát nghi n

68

B ng 4.1: Thành ph n c p ph i t i u v c

87

ng đ tu i 90 ngày

B ng 4.2: Thành ph n c p ph i t i u v h s th m tu i 90 ngày

87

B ng 4.3: K t qu nghiên c u c p ph i t i u

87

B ng 4.4: K t qu thí nghi m mác ch ng th m B và h s th m Kt c a
BTCN M20 các tu i 28, 90 ngày

88

B ng 4.5: K t qu thí nghi m mác ch ng th m B và h s th m Kt c a
BTCN M20 các tu i 28, 90 ngày

89

B ng 4.6: K t qu thí nghi m mác ch ng th m B và h s th m Kth c a
BTCN M20 các tu i 28, 90 ngày

90

B ng 4.7: K t qu thí nghi m c ng đ , mác ch ng th m B và h s
th m Kth c a bê tông công trình th y l i các tu i 28, 90 ngày

91


vii

DANH M C CÁC HÌNH VÀ

TH

Tên hình và đ th
Hình: 1.1: M u khoan nõn RCC t i đ p

Trang

nh Bình – Ki m tra c

ng

đ nén và mác th m
Hình 1.2: X lý ch ng th m cho thân đ p -

p

nh Bình

Hình 1.3: M u khoan xác đ nh mác th m bê tông t i HCN N

12
c

14

Trong
Hình 1.4: Thí nghi m nâng cao kh n ng ch ng th m cho bê tông
RCC t i N

12

14

c Trong dùng h n h p ch ng th m XYPEC

Hình 1.5: M t s công trình th y l i đang b phá h y do th m n

c

17

Hình 1.6: C t ngang đ p tràn

22

Hình 1.7: C t ngang đ p không tràn

23

Hình 2.1: Quy ho ch th c nghi m theo ph

ng pháp leo d c

33

Hình 2.2: Bãi ch a đá d m công trình B n Mòng – S n La

38

Hình 2.3: Các lo i c t li u dùng dùng nghiên c u

39

Hình 2.4: Các ki u s p x p c a h t c t li u

42

Hình 2.5: Tro bay lo i F

48

Hình 2.6: C u trúc h t tro bay

48

Hình 3.1: Bi u đ quan h c

ng đ nén bê tông và l

ng dùng xi m ng

56

Hình 3.2: Bi u đ quan h c

ng đ nén bê tông và l

ng dùng xi m ng

58

Hình 3.3: Giao di n chính c a ph n m m Design-Expert® 7.1

68

Hình 3.4: N i dung k ho ch b c 2 tâm xoay

68

Hình 3.5: i n thông tin hàm m c tiêu

68

Hình 3.6: i n giá tr hàm m c tiêu

69

Hình 3.7: Ph

69

ng trình h i quy

Hình 3.8: Ki m tra tính t

ng h p c a mô hình

70


viii

Hình 3.9: M t bi u di n quan h R7 và các t l N/CKD, C/(C+ )
Hình 3.10: Các đ

ng đ ng m c bi u di n quan h R7 và các t l

N/CKD, C/(C+ )

70
71

Hình 3.11: nh h

ng c a C/(C+ ) đ n c

ng đ R7 khi N/CKD = 0.7

71

Hình 3.12: nh h

ng c a N/CKD đ n c

ng đ R7 khi C/(C+ ) = 0.4

72

Hình 3.13: Ph

ng trình h i quy

Hình 3.14: Ki m tra tính t

72

ng h p c a mô hình

Hình 3.15: M t bi u di n quan h R28 và các t l N/CKD, C/(C+ )
Hình 3.16: Các đ

ng đ ng m c bi u di n quan h R28 và các t l

N/CKD, C/(C+ )
Hình 3.17: nh h

ng c a C/(C+ ) đ n c

ng đ R28 khi N/CKD =

ng c a N/CKD đ n c

ng đ R28 khi C/(C+ ) =

0.7
Hình 3.18: nh h
0.4
Hình 3.19: Ph

ng trình h i quy

Hình 3.20: Ki m tra tính t

ng h p c a mô hình

ng đ ng m c bi u di n quan h R90 và các t l

N/CKD, C/(C+ )
Hình 3.23: nh h

ng c a C/(C+ ) đ n c

ng đ R90 khi N/CKD =

ng c a N/CKD đ n c

ng đ R90 khi C/(C+ ) =

0.7
Hình 3.24: nh h
0.4
Hình 3.25: Ph

ng trình h i quy

Hình 3.26: Ki m tra tính t

73
74

74

75
75

Hình 3.21: M t bi u di n quan h R90 và các t l N/CKD, C/(C+ )
Hình 3.22: Các đ

73

ng h p c a mô hình

76
76
77

77

78
78
79

Hình 3.27: M t bi u di n quan h Kth28 và các t l N/CKD, C/(C+ )

79

Hình 3.28: Các đ

80

ng đ ng m c bi u di n quan h Kth28 và các t l


ix

N/CKD, C/(C+ )
Hình 3.29: nh h

ng c a C/(C+ ) đ n Kth28 khi N/CKD = 0.7

80

Hình 3.30: nh h

ng c a N/CKD đ n Kth28 khi C/(C+ ) = 0.4

81

Hình 3.31: Ph

ng trình h i quy

Hình 3.32: Ki m tra tính t

81

ng h p c a mô hình

Hình 3.33: M t bi u di n quan h Kth90 và các t l N/CKD, C/(C+ )
Hình 3.34: Các đ

ng đ ng m c bi u di n quan h Kth90 và các t l

N/CKD, C/(C+ )

82
82
83

Hình 3.35: nh h

ng c a C/(C+ ) đ n Kth90 khi N/CKD = 0.7

83

Hình 3.36: nh h

ng c a N/CKD đ n Kth90 khi C/(C+ ) = 0.4

84

Hình 4.1: Xác đ nh đ s t c a BTCN

86

Hình 4.2:

86

s t BTCN đ t 9 – 11cm

Hình 4.3: úc m u xác đ nh c

ng đ

86

Hình 4.4: Nén m u BTCN

86

Hình 4.5: Thí nghi m xác đ nh h s th m

87


1

PH N M
TÍNH C P THI T C A

I.

U

TÀI.

Bê tông, bê tông c t thép là lo i v t li u s d ng r t ph bi n trong công trình
xây d ng nói chung và công trình th y l i nói riêng b i vì bê tông nó có nhi u
u đi m n i b t kh n ng ch u l c, tu i th cao và có th t n d ng v t li u đ a
ph

ng n i có công trình xây d ng. Các công trình th y l i, th y đi n có yêu

c u v tu i th cao, s h h ng c a công trình có nh h

ng r t l n đ n kinh t

xã h i. M t trong nh ng nguyên nhân gây h h ng đó là s th m n
tông.
n

c qua bê

c bi t công trình th y l i, th y đi n ch y u ti p xúc v i môi tr

c, trong môi tr

ng n

c có ch a các tác nhân n mòn nh Cl-, Na+, CO2,

NH3,…N u bê tông có ch t l

cao thì s ng n đ

ng

c hi n t

ng t t, đ c ch c ít l r ng tính ch ng th m n
ng th m n

c

c vào bê tông thì không gây ra hi n

t

ng n mòn thép d n t i phá h y k t c u bê tông. Ng

l

ng thì n

t

ng n c t thép và phá h y k t c u bê tông làm gi m tu i th c a công trình.

c l i bê tông kém ch t

c d th m vào k t c u bê tông gây ra n mòn c t thép gây ra hi n

Vì v y trong công trình th y l i, th y đi n kh n ng ch ng th m trong bê

tông là h t s c quan tr ng.

n

c ta hi n nay khi thi t k bê tông cho công trình

th y l i c ng đã chú tr ng đ n vi c nâng cao kh n ng ch ng th m cho bê tông.
Hi n nay, ph n l n các công trình xây d ng th y l i do Vi t Nam thi t k và
thi công v n s d ng mác ch ng th m làm c s đ đánh giá kh n ng ch ng
th m n

c c a bê tông nh ng công trình xây d ng th y đi n do t p đoàn đi n

l c EVN làm ch đ u t l i dung h s th m Kt đ đánh giá. Chính vì v y vi c
xác đ nh s
c n thi t.

nh h

ng gi a c

ng đ và tính ch ng th m c a bê tông là h t s c


2

II.

M C TIÊU VÀ N I DUNG NGHIÊN C U

2.1. M c tiêu nghiên c u
-

Nghiên c u s phát tri n c ng đ và kh n ng ch ng th m c a bê tông s
d ng cát nghi n dùng cho công trình h ch a n c B n Mòng - S n La.
a ra m i quan h c a c

-

ng đ nén và mác ch ng th m c a bê tông

các tu i 7, 28, 90 ngày.
-

Nghiên c u ph

ng pháp đánh giá m i quan h c a c

ng đ bê tông đ n

tính ch ng th m c a h th ng các công trình th y l i.
2.2. N i dung nghiên c u
th c hi n m c tiêu: “Nghiên c u nh h

ng c a c

ng đ bê tông đ n tính

ch ng th m các công trình th y l i”, đ tài có trách nhi m gi i quy t các n i
dung khoa h c sau:

-

Nghiên c u t ng quan v nâng cao kh n ng ch ng th m các lo i bê tông
trong công trình th y l i

vi t nam và trên th gi i.

-

Nghiên c u và l a ch n nguy n v t li u s d ng

-

Nghiên c u thi t k thành phân bê tông s d ng cát nghi n

-

Nghiên c u các tính ch t c lý c a bê tông s d ng cát nghi n và đ a ra
m it

ng quan gi a c

ng đ nén và kh n ng ch ng th m c a bê tông

III. CÁCH TI P C N VÀ PH
3.1.
-

NG PHÁP NGHIÊN C U

Cách ti p c n.

Nghiên c u tài li u trong và ngoài n

c liên quan đ đ a ra c s khoa

h c c a vi c nghiên c u.
-

B ng ph

ng pháp th c nghi m nghiên c u các tính ch t c a các lo i bê

tông, t đó đ a ra m i t

ng quan gi a c

ng đ nén và mác ch ng th m.


3

3.2.
-

Ph

ng pháp nghiên c u.

S d ng các ph

ng pháp nghiên c u tiêu chu n (TCVN, TCXDVN,

TCN, ASTM...) và không tiêu chu n (ph
-

ng pháp quy ho ch th c

nghi m, các ph

ng pháp thí nghi m đ xu t...).

S d ng các ph

ng ti n nghiên c u hi n đ i đ nghiên c u các tính ch t

c a v t li u và các s n ph m nghiên c u.
IV. K T QU D
- Xây d ng đ

KI N

T

c m i quan h g a c

C
ng đ bê tông và mác ch ng th m, h s

th m.

-

ánh giá s d ng k t qu đ t đ

c đ l a ch n áp d ng khi s d ng và thi

công công trình th y l i.
- Ki n ngh đ thi t k c

ng đ và đ ch ng th m cho các công trình th y l i.


4

CH
NG I: T NG QUAN V NGHIÊN C U CH NG TH M CÁC
LO I BÊ TÔNG TRONG CÔNG TRÌNH TH Y L I VÀ GI I THI U
CÔNG TRÌNH B N MÒNG
KHÁI NI M V C
TÔNG

1.1.

NG

VÀ TÍNH TH M N

1.1.1. Khái ni m chung
Bê tông là lo i v t li u đá nhân t o nh n đ

C C A BÊ

c b ng cách đ khuôn và làm

r n ch c m t h n h p h p lí bao g m ch t k t dính, n

c, c t li u (cát, s i hay

đá d m) và ph gia. Thành ph n h n h p bê tông ph i đ m b o sao cho sau m t
th i gian r n ch c ph i đ t đ

c nh ng tính ch t cho tr

c nh c

ng đ , đ

ch ng th m v.v... H n h p nguyên li u m i nhào tr n g i là h n h p bê tông
hay bê tông t
đ

i. H n h p bê tông sau khi c ng r n, chuy n sang tr ng thái đá

c g i là bê tông Trong bê tông, c t li u đóng vai trò là b khung ch u l c. H

ch t k t dính bao b c xung quanh h t c t li u, chúng là ch t bôi tr n, đ ng th i
l p đ y kho ng tr ng và liên k t gi a các h t c t li u. Sau khi c ng r n, h ch t
k t dính g n k t các h t c t li u thành m t kh i t

ng đ i đ ng nh t và đ

cg i

là bê tông.
u đi m l n nh t c a bê tông chính là c
m t trong nh ng nh
qua).

ng đ ch u nén cao. Tuy nhiên

c đi m c a bê tông là tính th m (bê tông b n

c th m

i u này gây n mòn c t thép trong bê tông và phá ho i k t c u bê tông,

gi m tu i th công trình.
C
thông th

ng đ nén và tính th m c a bê tông có m i t
ng khi c

ng quan nh t đ nh,

ng đ bê tông cao, bê tông có tính đ c ch c, hàm l

r ng mao quan nh , khí đó kh n ng ch ng th m c a bê tông t t h n. Ng
c

ng l
c l i,

ng đ nén c a bê tông th p, ch ng t k t c u bê tông kém đ c ch c, s hình

thành l r ng l n và mao qu n là cao h n (ch a xét đ n bi n pháp thi công và
ph

ng pháp đ m ch t h n h p bê tông), khi đó n

c r t d th m qua bê tông

hay kh n ng ch ng th m c a bê tông kém.
Các công trình th y l i s d ng ch y u là bê tông kh i l n (BT L và bê
tông cát nghi n...), m t trong nh ng yêu c u c a bê tông kh i l n là h n ch


5

nhi t th y hóa trong bê tông tránh gây n t k t c u và phá ho i công trình, dó đó
bê tông s d ng ch y u là bê tông mác th p tu i dài ngày, và s d ng các lo i
xi m ng có nhi t th y hóa th p. L
v i thông th

ng dùng xi m ng trong HHBT c ng gi m so

ng. Mác bê tông th p đ ng ngh a v i mác th m c a bê tông gi m.

Vì v y, c n nghiên c u và đ a ra nh ng đánh giá v s t
c

ng quan gi a

ng đ nén và kh n ng ch ng th m c a bê tông ng d ng nâng cao kh n ng

ch ng th m cho các công trình th y l i.
1.1.2. Khái ni m v c ng đ ( R) c a bê tông
Kh n ng ch u l c c a bê tông đ c xác đ nh thông qua c
nén c a m u. M u nén có th là m u l p ph

ng đ ch u

ng ho c m u tr . Xác đ nh c

ng

đ ch u nén theo TCVN 3118:1993
C

ng đ

daN/cm2(Kg/cm2) đ

nén t ng viên m u bê tông (R) đ

c tính b ng

c tính theo công th c sau:

R =α

P
F

Trong đó :
- P là t i tr ng phá ho i, tính b ng daN;
- F di n tích ch u l c c a viên m u, tính b ng cm2;
- a H s tính đ i k t qu th nén viên m u bê tông kích th
chu n v c

ng đ c a viên m u chu n kích th

c viên

c 150x150x150mm

Giá tr a l y theo b ng 1.1
B ng 1.1 H s quy đ i đ i v i t ng m u
Hình dáng và kích th c c a m u(mm)
H s tính đ i
-

M u l p ph

ng

100x100x100

0.91

150x150x150

1.00

200x200x200

1.05

300x300x300

1.10


6

Hình dáng và kích th
-

c c a m u(mm)

H s tính đ i

M u tr

71,4X143 và 100x200

1.16

150x300

1.20

200x400

1.24

1.1.3. Khái ni m v h s th m ( Kt) c a bê tông
Theo tài li u “ ACI 116R-90 Cement and Concrete Terminology”, h s th m
đ

c đ nh ngh a là t c đ n

c ch y ra thành dòng qua m t đ n v di n tích c a

v t li u x p ( đây bê tông c ng đ
građien th y l c
đ

c coi là v t li u x p) d

i m t đ n v

nhi t đ tiêu chu n ( i u ki n Vi t Nam là 27oC ± 2oC). Kt

c tính theo công th c Darcy có d ng nh sau:
Kt =

Vn a
, m/gi ;
S(P1 − P2 ).t

Trong đó: Vn – Th tích n

c th m qua kh i bê tông, m3;

a- Chi u d y kh i bê tông, m;
S – Di n tích ti t di n c a kh i bê tông mà n

c th m qua,

m2;
P1, P2 – Áp su t th y t nh hai m t kh i bê tông, mét c t n c;
t- Th i gian n

c th m qua m u bê tông, gi ;

1.1.4. Khái ni m v mác ch ng th m (B) c a bê tông
Mác ch ng th m là kh n ng c a bê tông không cho n

c th m qua d

i áp

l c th y t nh. Khi thí nghi m xác đ nh đ ch ng th m c a t m u (6 viên hình
tr , kích th

c 150 x 150 mm ) là c p áp l c l n nh t mà

viên m u ch a b n
th m n

c th m qua. T áp l c n

c (áp l c mà t i đó d ng vi c th ) tr

bê tông B.

c mà

trong đó 4 trong 6

đó 4 trong 6 viên đã b

đi 2 s cho mác ch ng th m c a


7

1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN C U VÀ NG D NG NÂNG CAO KH
N NG CH NG TH M CHO BÊ TÔNG CÔNG TRÌNH TH Y L I
TRÊN TH GI I
Bê tông đ m l n (BT L) là b c phát tri n đ t phá trong công ngh đ p
bê tông kh i l n.

u đi m n i b t c a BT L là s d ng ít xi m ng, ch b ng

kho ng 25-30% so v i bê tông th
thành, đ t hi u qu kinh t cao.

ng, t c đ thi công nhanh, nên gi m giá

Nh

c đi m c a BT L là ch ng th m kém.

Vì v y, các đ p bê tông đ m l n ki u c ch s d ng BT L làm lõi đ p, bao b c
xung quanh là l p v bê tông th
này th

ng ch ng th m dày 2 - 3 m. K t c u đ p ki u

ng g i là “vàng b c b c”. Nó đ

c s d ng ph bi n

h u h t các n

c

cho đ n cu i th k XX.
Xu th s d ng bê tông đ m l n ch ng th m thay cho bê tông th
đ

c hình thành và phát tri n m nh

XX. N m 1989, Trung Qu c là n

ng

Trung Qu c t nh ng n m 90 c a th k

c đ u tiên trên th gi i xây d ng thành công

đ p tr ng l c Thiên Sinh Ki u, cao 61 m, hoàn toàn b ng bê tông đ m l n. Tính
đ n 2004, Trung Qu c có h n 10 đ p bê tông m i ki u này. Vi c s d ng BT L
ch ng th m thay cho bê tông th

ng đem l i hi u qu kinh t cao nh đ n gi n

hoá quá trình thi công.
Vi t Nam b t đ u nghiên c u BT L t nh ng n m 90 c a th k XX.
N m 2003, Vi t Nam kh i công xây d ng đ p bê tông đ m/;;’’; l n đ u tiên, đ p
th y đi n Pleikrong, cao 71m, k t c u “vàng b c b c”. Vài n m g n đây, Vi t
Nam b t đ u nghiên c u áp d ng BT L ch ng th m cao thay cho bê tông
th

ng đ xây d ng đ p bê tông tr ng l c. Ví d : BT L công trình th y l i

N

c Trong ( đang xây d ng) dùng mác R90150B2 và R90200B6. Nhi u công

trình th y đi n dùng BT L ch ng th m cao nh th y đi n S n La ( mác R 365
200 CT10) , đang thi t k thi công th y đi n B n V ,
và A V

ng Nai 3,

ng Nai 4

ng hoàn toàn BT L có đ ch ng th m B6 đ n B8.

Trung Qu c đã xây d ng thành công hàng ch c công trình đ p BT L cao t 57
đ n 132 m, s d ng BT L ch ng th m c p ph i 2 thay bê tông th
đ ph bi n 20 MPa, ch ng th m đ n B12 (b ng 1.2).

ng, c

ng


8

B ng 1.2 Chi u dày l p ch ng th m BT L c p ph i 2 m t s đ p c a Trung Qu c

TT

Tên công
trình

1

Giang Á

2

Miên Hoa
Than
i Tri u S n

3

Lo i đ p

Chi u
cao đ p
( m)

Mác bê tông
và mác
ch ng th m

Chi u dày
l p ch ng
th m l n
nh t (m)

T l
v ic t
n c

Tr ng l c

131

R90 20B12

8

1/15

nt

113

R90 20B8

7

1/15

nt

111

R90 20B8

7

1/15

4

Bách S c

nt

130

R90 20B8

8

1/20

5

H ch a s 2
sông Phân Hà

nt

88

R90 20B8

4

1/20

6

Thông Kê

nt

86,5

R90 20B6

5

1/15

7

S nT

nt

64,6

R90 10B6

4

1/15

8

Song Kê

nt

60

R180 20B6

3

1/15

9

Cao Châu

nt

57

R90 20B6

4

1/12

10

Vinh

nt

57

R90 10B6

4

1/12

11

Ph

vòm kép

75

R90 20B6

6,5

1/10,6

12

Sa Bài

vòm đ n

132

R90 20B8

11

1/10,5

13

Long Th

vòm kép

80

R90 20B8

6,5

1/12

14

L m Hà Kh u

vòm kép

100

R90 20B8

6

1/15

a
inh

K t qu thí nghi m trong phòng c a Công ty ki m đ nh v t li u thu c

Hi p h i xi m ng Canada t ng h p
l

b ng 2 cho th y có th ch t o BT L ch t

ng cao (high performance roller compacted concrete) đ làm đ

đ trên 40MPa, h s th m r t nh , kho ng 10-13 m/s.

ng, c

ng


9

B ng 1.3. K t qu đánh giá BT L và bê tông th
nv

Ch tiêu

ng đ làm đ

ng

BT L

BT th

300

360

104

155

ng

1. Thành ph n c p ph i
- xi m ng
-N

kg/m3
3

c

l/m

3

- Cát

kg/m

849

815

- á 5-14mm

kg/m3

1222

1010

l/m3

0,6

-

- Ph gia cu n khí DAREX-EH

l/m3

-

0,047

- Ph gia gi m n

l/m3

-

0,576

3

l/m

-

0,418

- Ch s Vebe sau 10 phút

sec

60

-

- Ch s Vebe sau 30 phút

sec

90

-

- Ph gia gi m n

c CATEXOL1000N

c BRDA-20

- Ph gia siêu d o ADVA 140
2. Tính ch t h n h p bê tông

3

- Dung tr ng

kg/m

2476

2327

- Hàm l

%

-

7,0

mm

-

20

-

ng khí

s t

3. Tính ch t bê tông đóng r n
-C

ng đ nén 3 ngày

MPa

44,9

30,4

-C

ng đ nén 7 ngày

MPa

57,0

34,9

-C

ng đ nén 28 ngày

MPa

66

44,8

-C

ng đ u n 3 ngày

MPa

5,6

5,0

-C

ng đ u n 7 ngày

MPa

7

4,9

-C

ng đ u n 28 ngày

MPa

8,3

5,5

-

hút n

%

2,4

5,1

-

r ng

%

6,0

11,2

m/s

5,0 x10-13

0,1 x 10-13

- H s th m

c

đ n 14,0 đ n 9,0 x
x 10-13

10-13


10

1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN C U VÀ NG D NG NÂNG CAO KH
N NG CH NG TH M CHO BÊ TÔNG CÔNG TRÌNH TH Y L I
VI T NAM.
Vi n Khoa h c th y l i Vi t Nam đã ti n hành nghiên c u trong ph m vi
phòng thí nghi m m t s bi n pháp v t li u nh m nâng cao ch ng th m cho
BT L nh m đ t mác 200B6 nh : s d ng ph gia hóa h c (ph gia hoá d o
Plastiment 96, ph gia siêu d o Viscocrete 3000, ph gia cu n khí Sika Aer, ph
gia kéo dài đông k t TM 30); s d ng ph gia khoáng (Tro bay Ph l i đã s lý
có l

ng m t khi nung d

i 6%; Puz lan Gia Quy - V ng Tàu; s d ng hóa

ch t k t tinh ( Indoseal) đ quét b m t ; tr n m t đá đ t i u hóa thành ph n
h t c t li u nh . ã rút ra m t s k t qu đáng chú ý sau đây:
V il

ng dùng xi m ng t

ng đ

ng thì c p ph i thì BT L dùng tro bay

có đ ch ng th m cao h n so v i dùng pudolan 1-2atm.

ó là vì tro bay có c u

t o h t hình c u, b m t nh n, có l i cho tính l u đ ng c a BT L., trong khi các
h t pudolan có b m t xù xì thô ráp, đòi h i t ng l

ng n

c tr n.

Vi c s d ng ph gia hoá d o, siêu d o và ch m đông k t k t làm gi m rõ
r t N/CKD, t 0,58 xu ng 0,53 và 0,48 d n đ n nâng cao rõ r t đ ch ng th m
c a BT L. N u dùng ph gia siêu d o th h 3 thì c

ng đ có th t ng h n 1,5

l n so v i đ i ch ng
Các m u BT L đ

c quét ph gia k t tinh có th t ng đ ch ng th m lên

1 c p (2atm) so v i m u đ i ch ng. Các ph gia k t tinh t

ng t nh Indoseal

th m th u vào bê tông và ph n ng v i Ca(OH)2 có trong bê tông, làm t ng đ
c ng b m t và t ng ch ng th m.
Khi s d ng cát sông t nhiên làm c t li u nh cho BT L, c n b sung
h tmnd

i sàng 0,14mmm. B ng cách ph i h p cát t nhiên sông Lô v i m t

đá Hòa Th ch, đã đ a c p ph i h t c a cát h n h p v sát vùng t i u khuy n
cáo theo EM 1110-2-2006, gi m đ r ng c a cát, d n đ n gi m l
m ng so v i đ i ch ng.

ng dùng xi


11

S d ng đ ng th i các ph gia khoáng, ph gia hóa và t i u hóa thành
ph n c t li u nh có th t o ra m t s c p ph i BT L mác 200 B6 ( xem b ng
1.4). C p ph i 5 và 6 đ
th p t

ng đ

c coi là kinh t k thu t t t nh t, có l

ng xi m ng

ng m u c p ph i 2 c a mác R90200B6 t i công trình Ph

nh,

Trung Qu c (1993) .
B ng 1.4- S d ng ph gia trong m t s c p ph i BT L ch ng th m

M u

XM,
kg/m3

Tro

Puz lan

bay,
kg/m3

kg/m3

PG

PG

Hóa

M t

hóa

siêu

ch t k t

đá,

d o

d o

tinh

kg/m3

kg/m kg/m

kg/

3

3

m3

R90,
daN/
cm2

CT,
atm

1

85

147

-

-

-

2,32

-

396

8

2

90

-

156

-

-

2.32

-

273

6

3

85

147

-

-

1,4

-

0,2

317

6

4

90

-

156

-

1,4

-

0,2

234

6

5

85

125

-

35

1,4

-

-

238

6

6

95

-

130

40

1,5

-

-

238

6

 M t s bi n pháp v t li u áp d ng t i công trình th c t
a). Công trình
Công trình
Nam đ

nh Bình
nh Bình (Bình

nh) là công trình th y l i đ u ti n

Vi t

c thi công theo công ngh bê tông đ m l n, kh i công n m 2006, hoàn

thành n m 2008.

p đ

ch ng th m M250 B8

c thi t k theo ph
phía th

ng án t

ng bê tông c t thép

ng l u, ti p theo là l p BT L ch ng th m

M200B4 và cu i cùng là BT L tr ng l c M150B2.
Vi n Khoa h c th y l i đã ti n hành l a ch n v t li u và thi t k c p ph i
BT L mác 150B2 và 200 B4 c a công trình

nh Bình.


12

Hình: 1.1: M u khoan nõn RCC t i đ p

nh Bình – Ki m tra c

ng đ

nén và mác th m

Hình 1.2: X lý ch ng th m cho thân đ p V t li u đ

p

nh Bình

c ch n s d ng g m: Xi m ng PCB 40 Nghi S n, PCB 40

B m S n, cát vàng sông Côn có mô đun đ l n 2,8-3,1; đá d m g c granit. Ph


13

Plastiment 96 và ph gia ch m đông k t TM 20 c a hãng SIKA

gia hóa d o
Vi t Nam..

Các bi n pháp v t li u đ
đ gi m n

c tr n, gi m l

c áp d ng bao g m: s d ng ph gia hóa d o

ng dùng xi m ng. Ph gia ch m đông k t có tác

d ng kéo dài th i gian b t đ u đông k t c a BT L trên 12 gi , nh m t ng
c

ng liên k t gi a các l p trong quá trình thi công. Sau th i gian ngh giãn

cách, tr

c khi đ ch ng lên kh i BT L đóng r n, dùng v a liên k t r i lên b

m t BT L c đã đ

c làm s ch. Mác v a liên k t cao h n mác bê tông n n 50

Tro bay đ

daN/cm2.

c dùng v i t l cao so v i xi m ng, x p x 1:1, nh m

b sung ngu n h t m n thi u h t trong cát t nhiên và t ng th tích h xi m ng
đ t ng đ ch ng th m. Bi n pháp dùng tro bay bù vào l

ng h t m n còn thi u

trong cát t nhiên, tuy không t i u, nh ng h p lý vì phù h p kh n ng chu n b
v t li u và trình đ thi công công trình lúc đó. Pudolan đ

c dùng nh

bi n

pháp d phòng, thay th tro bay khi c n thi t.
C p ph i BT L và v a liên k t c a công trình

nh Bình nêu

B ng 1.5- Thành ph n c p ph i BT L
Mác

XM,

BT

kg

Tro

bay,
kg

N

c, Cát,
lit

kg

á 5-

á 20-

b ng 1.5 và 1.6

nh Bình
á 40-

20mm, 40mm, 60mm,
kg

kg

Kg

Ph

Ph

gia

gia P-

TM20,

96,

lit

lít

150B2

105

140

122

772

526

215

600

2,1

0

150B2

70

175

110

772

531

219

605

1,47

0,42

200B4

126

141

132

746

852

468

0

2,25

0


14

B ng 1.6: Thành ph n c p ph i v a liên k t công trình

Mác

XM,

v a

kg

Kh i

Tro

N

bay,

c,
lit

kg

Cát,

l u

l

kg

đ ng,

tích

cm

kg/m3

ng th

C

nh Bình
ng đ

nén 7 ngày,
daN/cm2

C

ng

đ nén
28 ngày,
daN/cm2

25

580

200

370

978

22

215

235

310

20

512

170

360

1092

21

2134

200

248

Trong quá trình thi công, các c p ph i trên đ t yêu c u k thu t đ ra,
đ m b o tính công tác VC, c
b). Công trình N

ng đ , đ ch ng th m thi t k .

c Trong

pđ um iN

c Trong (Qu ng Ngãi) là công trình th y l i đ u tiên

thi t k hoàn toàn b ng BT L, không có t
th
th

ng l u.

ng ch ng th m b ng bê tông th

p cao 69m, k t c u ch ng th m g m t

ng

ng BT L bi n thái phía

ng l u dày kho ng 1m , ti p đ n là BT L mác 200B6, cu i cùng là BT L

mác 150 B2..

Hình 1.3: M u khoan xác đ nh mác

Hình 1.4: Thí nghi m nâng cao kh n ng

th m bê tông t i HCN N

ch ng th m cho bê tông RCC t i N

c Trong

c

Trong dùng h n h p ch ng th m XYPEC


15

C ng t i công trình n

c Trong, B Nông nghi p và PTNT cho phép th

nghi m mác BT L 200B8 t i m t s kho nh đ t i đ p . Vi c th nghi m này
nh m rút kinh nghi m cho các công trình có yêu c u ch ng th m cao trong t
lai.

ng

ng th i góp ph n hoàn thi n c p ph i mác 200B6 c a công trình.
Các gi i pháp v t li u áp d ng cho công trình N

ph gia hóa d o gi m n

c Trong g m: s d ng

c th h m i 2000 AT đ gi m l

ng xi m ng; kéo dài

th i gian b t đ u đông k t c a bê tông ít nh t 12 gi b ng ph gia ch m đông k t
TM 25 đ tránh sinh khe l nh trong thi công; s d ng b t đá dolomit Ph Lý
thay cho m t ph n tro bay đ t ng đ ch ng th m; s d ng ph gia khoáng tro
bay Ph L i v i l

ng thích h p đ đ m b o đ l

ng h xi m ng trong bê tông;

dùng v a liên k t có mác cao h n BT L m t c p ( 5 Mpa) đ x lý b m t ti p
giáp gi a các kh i đ ; quét ph b m t th

ng l u khi hoàn thi n b ng hóa ch t

k t tinh XYPEC đ t ng ch ng th m .
D

i đây là m t s k t qu c th l a ch n v t li u và t i u hóa thành

ph n c p ph i BT L ch ng th m
 Thi t k c p ph i BT L 200B8 th nghi m
V t li u s d ng cho BT L th nghi m 200B8 đ
N
l

c Trong, g m: Xi m ng Kim
ng sót sàng 0,14mm d

i 1%;

c l y t công trình

nh PC 40; Cát vàng sông N

c Trong, có

á d m g c gnai-granit, khai thác t i m S n

Trung 2, phân c 5-20mm và 20-40mm; Ph gia khoáng ho t tính dùng tro bay
Ph L i ch t l

ng t t, có l

ng m t khi nung d

i 6%, ch s ho t tính 28 ngày

đ t trên 78%; Ph gia hóa h c dùng lo i hóa d o ch m đông k t và siêu d o
ch m đông k t có bán s n

Vi t Nam.

Trong thi t k ban đ u mác BT L mác 200B6 ( n m 2008), Vi n Khoa
h c th y l i dùng tro bay và pudolan đ b sung h t m n cho cát t nhiên, gi ng
nh thi t k BT L

nh Bình.

i u này thu n ti n cho thi công nh ng ch a t i

u v m t s d ng v t li u, vì tro bay và pudolan có đ m n cao, d n đ n t ng
l

ng n

c tr n yêu c u. Vì v y, khi thi t k mác BT L 200B8, chúng tôi s


16

d ng s d ng b t đá dolomit Ph Lý thay cho m t ph n tro bay, nh m b sung
h t m n cho cát t nhiên. Thành ph n h t c a b t đá đ
nghi m, sao cho phù h p v i cát c th .
c n có l

i v i cát sông N

ng sót sàng 0,14mm không quá 5% .

h n so v i

c ch n thông qua th c
c Trong, b t đá

l u đ ng c a BT L ch n cao

nh Bình m t chút ( VC không quá 9-10 sec)

K t qu nghiên c u cho th y, vi c dùng b t đá làm ch t đ n thay m t
ph n tro bay có th nâng cao ch ng th m cho BT L. V i l
115 kg/m3 có th đ t mác 200B8, t

ng đ

ng dùng xi m ng

ng m u BT L m t s công trình đã

xây d ng c a trung Qu c.
 Hi u ch nh c p ph i 200B6
L

ng dùng xi m ng ban đ u c a c p ph i mác 200B6 là 125 kg/m3. N m

2009 Phòng nghiên c u v t li u (Vi n Th y công- Vi n Khoa h c th y l i Vi t
Nam) b sung thành ph n b t đá, hi u ch nh các c p ph i BT L mác 200B6.
ng dùng xi m ng 20 kg/m3 so v i c p ph i ban đ u (b ng

K t qu là gi m l
1.7).

Vi c thi t k và s d ng v a liên k t mác M25 ti n hành t
v i công trình

ng t nh đ i

nh Bình.

B ng 1.7: C p ph i BT L mác 200B6 và 200B8 công trình N
Mác

XM,

BT

kg

Tro

B t

bay,

đá,

kg

kg

Cát,
kg

á 5-

á 20-

20mm, 40mm,
Kg

kg

N

c,

lít

PGch m
đông
k t, lít

c Trong
PG
gi m
n

c,
lít

200B6

125

218

0

713

672

668

115

0,5

0,8

200B6*

105

135

142

661

751

620

113

1,0

0,6

200B8

115

127

143

653

754

616

115

0,8

1,38

K t qu thi công thí nghi m đ m nén hi n tr

ng t i công trình N

c

Trong ch ng minh các c p ph i 200B6 hi u ch nh và 200B8 đ t yêu c u thi t k
và đ m b o thi công thu n l i (b ng 1.8) T k t qu này, Vi n KHTL Vi t Nam