MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG THI CÔNG

MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN
ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG THI CÔNG.
Tóm tắt:
Ứng dụng công nghệ bê tông đầm lăn trong xây dựng đường ngày càng
trở thành nhu cầu cấp thiết, do những tính chất ưu việt của công nghệ
này đem lại như thi công nhanh, giá thành công trình thấp. Ngoài các
đặc trưng cơ lý cần đạt được thì việc đảm bảo tính công tác tốt luôn là
một trong những yêu cầu cơ bản đối với bất kỳ một loại hỗn hợp bê tông
nào, nó đặc trưng cho mức độ dễ thi công để có thể đầm chặt tối đa hỗn
hợp, chính vì thế đánh giá được mức độ tổn thất tính công tác cần được
xem xét. Bên cạnh đó, hỗn hợp bê tông cũng cần được thi công trong
thời gian mà xi măng chưa bắt đầu đông kết. Do vậy, việc xác định một
số tính chất như tính công tác, thời gian đông kết, hệ số lèn chặt là thiết
yếu, cho việc đảm bảo chất lượng thi công bê tông đầm lăn ngoài hiện
trường.
Abtract


The application of roller-compacted concrete technology in road
construction is increasingly becoming an urgent need, given the superior
properties of this technology, such as fast construction and low cost. In
addition to the mechanical properties to be achieved, good workability is
always one of the basic requirements for any concrete mix, which
characterizes the ease of application that can be achieved. Compounding
maximum mixing, thus assessing the degree of impairment of work
needs to be considered. In addition, concrete mixtures should be applied
during the time when the cement has not yet started to solidify.
Therefore, the determination of some properties such as workability,
setting time, tightening coefficient is essential for the quality assurance
of roller compacted concrete in the field.
Từ khóa: Bê tông đầm lăn, thi công, tính công tác, thời gian ninh kết, hệ

số lèn chặt
1.

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong quá trình phát triển với sự xuất hiện của nhiều vật liệu mới và
công nghệ thi công liên tục được cải tiến đã thúc đẩy sự ra đời của nhiều


loại mặt đường, trong đó phải kể đến công nghệ bê tông đầm lăn. Bê
tông đầm lăn (BTĐL) là bê tông không có độ sụt được đầm chặt bằng lu
rung với thành phần tương tự như bê tông xi măng. Công nghệ này bắt
đầu được áp dụng từ những năm 60 ở một số nước như Canada, Italia,
Đài loan và sau đó đã được lần lượt áp dụng ở nhiều nước khác nhờ các
đặc tính ưu việt như tốc độ thi công nhanh, giá thành thấp so với bê tông
thông thường, đặc biệt là cho một số đập thủy lợi, thủy điện lớn. Đối với
công nghệ mới này, sự lựa chọn loại vật liệu sử dụng, sau đó là chất
lượng và lượng dùng của chúng là nhân tố chính ảnh hưởng đến chất
lượng và giá thành của sản phẩm. Giống như với bê tông thông thường,
các thành phần vật liệu của BTĐL gồm: chất kết dính, cốt liệu, nước và
phụ gia hóa học. Tuy nhiên điểm khác giữa hai loại bê tông này là chất
kết dính sử dụng cho BTĐL ngoài xi măng còn có thêm phụ gia khoáng
được xem như là thành phần bắt buộc. Phụ gia khoáng có vai trò quan
trọng trong việc cải thiện các tính chất của bê tông và thỏa mãn các yêu
cầu cần thiết trong qui trình thi công.


Ở Việt Nam những năm gần đây, hàng loạt các công trình thủy điện
được xây dựng mà ở đó vai trò của BTĐL đã thực sự được khẳng định.
Tuy nhiên, việc ứng dụng BTĐL vào xây dựng hạ tầng giao thông chưa

có nhiều. Trong khi đó hàng loạt các công trình đường giao thông qua
các vùng thường xuyên chịu lũ lụt, các bãi đỗ xe, sân cảng và sân bãi các
công trình công nghiệp lớn, đang và sẽ được xây dựng trong tương lai
gần.
Đã có một số đề tài nghiên cứu đánh giá tính chất cơ học, tính chất vật lý
của vật liệu, để từ đó đề xuất ra các phạm vi ứng dụng khác nhau của
chúng [2,3]. Song song với công việc đó, thì việc đáng giá những tính
chất ảnh hưởng đến chất lượng thi công như tính công tác, tính đông kết,
hệ số lèn chặt là vô cùng cần thiết. Điều này góp phần hoàn thiện hơn về
các khía cạnh của vật liệu để đáp ứng thực tế trong xây dựng đường ở
Việt Nam.
2.

MỘT SỐ TÍNH CHẤT ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG THI
CÔNG

2.1. Tính công tác và độ tổn thất tính công tác


Đặc điểm BTĐL là được đầm chặt bằng phương pháp lu lèn, cường độ
bê tông phụ thuộc rất lớn vào tính công tác của BTĐL, khi nhiệt độ tăng
cao, độ ẩm không khí xuống thấp, kết hợp với gió, đặc biệt là vào mùa
khô, lượng bốc hơi nước trên bề mặt BTĐL sau khi rải xảy ra nhanh,
làm cho bề mặt lớp bê tông sau khi rải (khoảng 3cm ở phía trên) có độ
ẩm giảm, tính công tác của BTĐL giảm theo. Quá trình này dẫn đến
công tác lu lèn bị ảnh hưởng do hàm lượng nước trong BTĐL rất thấp,
tiệm cận với độ ẩm tối ưu để đạt độ chặt lớn nhất.
Việc mất nước bề mặt khi bức xạ mặt trời cao làm cho một phần bề mặt
bên trên của lớp BTĐL không đủ lượng nước để thủy hóa xi măng, bề
mặt thường dễ bị bong tróc sau khi thi công, trong khi phần bên dưới

vẫn đảm bảo độ chặt theo yêu cầu. Dựa theo nhiều kết quả thực nghiệm
và các công trình thực tế sử dụng BTĐL như trong các tài liệu [1,2,4,5]
cho thấy, nếu độ cứng của hỗn hợp bê tông trên 40 giây khó có thể đảm
bảo độ chặt của bê tông trong quá trình lu lèn, thậm chí không thể lu
được. Ngược lại, nếu độ cứng của hỗn hợp bê tông dưới 20s thì trong
quá trình thi công thường gây ra hiện tượng dợn sóng không đảm bảo


được độ bằng phẳng cho mặt đường. Do vậy mà độ cứng của BTĐL nên
trong khoảng 30s – 40s là phù hợp với điều kiện môi trường ở Việt Nam.
Tổn thất tính công tác có thể được hiểu là mức độ thay đổi độ cứng của
hỗn hợp BTĐL theo thời gian ở điều kiện môi trường khí hậu. Trong
phạm vi nghiên cứu các mẫu thí nghiệm chủ yếu được tiến hành đo đạc
ở khu vực Hà Nội.
Sử dụng thiết bị Vebe cải tiến , trình tự tiến hành theo ASTM C1170 để
xác định độ cứng của BTĐL có các thành phần đều thỏa mãn theo tiêu
gồm đá Sunway Hà Nội, cát Sông Lô, xi măng Bút Sơn PC40 và tro bay
VinaF&C Phả Lại. Tiến hành thí nghiệm đo độ cứng của các mẫu BTĐL
với tỷ lệ N/CKD là 0,38 trong các điều kiện nhiệt độ môi trường khác
nhau dao động từ 200C đến 300C và ở các thời gian khác nhau. Trong 4
mẫu thí nghiệm, 3 mẫu sử dụng cốt liệu ở trạng thái ẩm bão hoà khô
mặt, 1 mẫu còn lại sử dụng cốt liệu ở trạng thái khô, kết quả đo trong
bảng 1.


Theo kết quả thí nghiệm tổn thất tính công tác theo thời gian với các loại
phụ gia khoáng, tỷ lệ N/CKD khác nhau thể hiện trên hình 1 thấy rằng
xu hướng của các đường khá giống nhau, về cơ bản nếu thời gian thi
công càng lâu thì mức độ tổn thất càng tăng lên do tác động của môi
trường. Nhiệt độ môi trường càng cao thì mức độ tổn thất càng nhanh,

điều này có thể rõ ràng thấy được nguyên nhân là do sự bay hơi của
nước trong hỗn hợp BTĐL làm hỗn hợp trở nên cứng hơn. Điều này rất
quan trọng khi khống chế thời gian thi công rải và lu lèn. Hỗn hợp
BTĐL sử dụng cốt liệu khô (đường số 4 hình 1) có tốc độ tổn thất tính
công tác cao hơn so với hỗn hợp sử dụng cốt liệu làm ẩm từ trước.
2.2. Thời gian đông kết


Ngoài việc đảm bảo tính công tác có độ cứng 30s – 40s, cần xác định
thời gian đông kết của BTĐL để hỗn hợp BTĐL sau khi trộn cần được
tiến hành thi công nhanh chóng, để tránh hỗn hợp khó đầm.
Trình tự các bước tiến hành thí nghiệm trong phòng xác định thời gian
đông kết như sau:
– Từ hỗn hợp vữa BTĐL sau khi trộn, dùng sàng 5mm sàng lấy khoảng
22 lít vữa chất kết dính – cát;
– Cho vữa chất kết dính – cát rải đều vào 6 khuôn 150x150x150mm mỗi
khuôn đổ 2 lớp, mỗi lớp chọc 25 cái bằng thanh chọc D16mm. Đặt các
khuôn lên bàn rung, trên mặt đặt cục tải trọng lèn tính toán sao cho áp
lực lèn khoảng 2400 ¸ 2500Pa (5,4KG ¸ 5,6KG). Mở máy rung để các
mẫu được rung và bị lèn chặt. Thời gian rung bằng thời gian xác định trị
số độ cứng;
– Sau khi đúc xong dùng dụng cụ đo lực cản cắm xuyên để kiểm tra
cường độ kháng xuyên của vữa. Mỗi lần cắm đầu xuyên các vị trí cắm
phải cách nhau 25 mm trở lên;
– Lập bảng kết quả độ kháng xuyên của mẫu theo thời gian.


– Lập biểu đồ quan hệ độ kháng xuyên – thời gian. Căn cứ vào kết quả
cụ thể, ở chỗ điểm ngoặt của đồ thị chia tập hợp kết quả thành 2 nhóm.
Dùng phương pháp bình phương nhỏ nhất để xác định 2 đường thẳng

tương quan của hai nhóm. Lấy thời gian ứng với vị trí giao của 2 đường
thẳng làm thời gian bắt đầu đông kết của BTĐL.
Xác định thời gian đông kết của BTĐL được tiến hành theo phương
pháp đo độ kháng xuyên của vữa BTĐL. Kết quả thí nghiệm được thể
hiện trên bảng 2 và hình 2.


Từ kết quả thí nghiệm rút ra nhận xét: Việc sử dụng tro làm PGK cho
BTĐL đã đem lại hiệu quả kéo dài thời gian đông kết cho hỗn hợp
BTĐL từ hơn 8 h tăng lên thành gần 10 giờ. Sự kéo dài thời gian đông
kết của hỗn hợp BTĐL tạo điều kiện thuận lợi cho thi công BTĐL trong
điều kiện nắng nóng Việt Nam.
2.3. Hệ số lèn chặt
Đầm chặt là quá trình nhờ ngoại lực bên ngoài làm tăng độ chặt của vật
liệu do hai mặt cấu thành:
– Dưới tác dụng của lực chấn động, làm cho lực ma sát trong bê tông
giảm rõ rệt, các hạt nhỏ ở trạng thái trôi nổi mà hình thành thể lỏng. Các
hạt cốt liệu thô thì phát sinh xê dịch, sắp xếp lại cấu thành khung cốt
liệu, đồng thời vữa cát lấp vào các lỗ hổng giữa vật liệu mà dần dần chặt
lại.
– Lực chấn động phải đủ để khắc phục lực ma sát trong và lực dính giữa
các hạt mới có thể hóa lỏng và nới lỏng sự tiếp xúc giữa các hạt thô,
đồng thời còn cần phải có lực đập nén đẩy đủ mới có thể làm cho bê
tông nội bộ dần chặt lại.


Quá trình đầm lăn, năng lượng hoặc công đầm mà bê tông thu được là
bao nhiêu có quan hệ rất lớn với hiệu quả chấn động đầm chặt. Đạt đến
độ chặt nào đó, đơn vị thể tích của bê tông cần bao nhiêu năng lượng,
điều này có quan hệ với rất nhiều yếu tố như năng lượng dẫn ra từ bánh

xe chấn động, biên độ và tần số của đầm chấn động, tốc độ chạy, trọng
lượng tĩnh của đầm chấn động.
– Trong phòng thí nghiệm, sau khi cho hỗn hợp vào khuôn và đặt lên
thiết bị đầm rung đo độ công tác, thì thời gian để hỗn hợp đạt độ chặt tối
đa là tổng thời gian để hỗn hợp lèn chặt đến khi ko có sự thay đổi về
chiều dầy hỗn hợp. Mặc dù chỉ là kết quả thí nghiệm trong phòng, xong
nó lại là tiền đề cho việc xác định độ lèn chặt tối đa của hỗn hợp ngoài
hiện trường.
Chất lượng đầm nén nên theo độ đầm chặt để khống chế, độ chặt tương
đối của bê tông thường biểu thị bằng:
D= .100%

(1)

trong đó: D là độ chặt tương đối của bê tông (gọi là độ chặt), %; g t là
dung trọng thực đo thực tế của bê tông, kg/m3;


– Xác định thể tích của hỗn hợp BTĐL trong thùng sau khi thí nghiệm
chỉ số độ cứng bằng cách dùng thước kẹp chính xác tới 0.01mm đo
khoảng cách từ miệng thùng đến mặt trên của tấm nhựa trong. Lấy giá
trị trung bình của 5 điểm đo cách đều nhau trên miệng thùng cộng với
chiều dày tấm cho khoảng cách từ miệng thùng đến mặt mẫu. Sau khi đo
tiến hành cân toàn bộ thùng và mẫu:

trong đó: là khối lượng thùng và mẫu, kg; là khối lượng thùng, kg; R là
bán kính thùng, m; h là chiều cao thùng, m; d là khoảng cách đo trung
bình từ miệng thùng đến mặt mẫu, m;
g0 là dung trọng độ chặt lý thuyết (chỉ trọng lượng đơn vị thể tích khi
nén chặt tuyệt đối, thường dùng thực đo dung trọng chặt lớn nhất để thay

thế, kg/m3.

là khối lượng của các thành phần xi măng, phụ gia pu zơ lan, cát, đá,
nước; là khối lượng thể tích của các thành phần xi măng, tro bay, cát, đá,


nước. Kết quả xác định hệ số lèn chặt từ hỗn hợp BTĐL M300 như
trong bảng 3.

Theo kinh nghiệm thực tế thi công BTĐL, nếu độ chặt giảm đi 10% thì
cường độ BTĐL giảm theo khoảng 20%, vì thế độ chặt cần phải coi
trọng đầy đủ. Dung trọng chặt lý luận của bê tông có tính vật lý liên tục,
khi hỗn hợp trộn bê tông tỷ lệ phối hợp không thay đổi, trị số của nó là
một hằng số nhưng trong thi công do sự thay đổi độ đầm chặt thì dung
trọng đo được của bê tông cũng thay đổi. Thay đổi dung trọng tức phản
ánh sự thay đổi độ đầm chặt cho nên có thể dùng hiện trường thi công
đầm nén trực tiếp đo dung trọng ướt của bê tông để đạt được mục đích
tìm hiểu chất lượng đầm nén của bê tông. Khống chế đối với dung trọng
ướt của bê tông thực chất là khống chế đối với độ đầm chặt.


2.4. Một số biện pháp bảo đảm chất lượng cho BTĐL ngoài hiện
trường
Hỗn hợp BTĐL sau khi được trộn đạt được tính công tác cần thiết với độ
cứng thử trên thiết bị Vebe cải tiến từ 30s – 40s được chuyển đến hiện
trường bằng xe tự đổ. Sau đó hỗn hợp được rải bằng máy rải với chiều
rộng và chiều dày theo thiết kế. Sau khi rải, thay vì được đầm chặt bằng
thiết bị đầm dùi như bê tông thường, BTĐL được làm chặt từ mặt ngoài
bằng xe lu với tải trọng lèn và thời gian lèn thích hợp. Sau khi kết thúc
quá trình làm chặt, bề mặt bê tông được hoàn thiện lại bằng xe lu lốp.

Sau 1 ngày tiến hành cắt khe co theo thiết kế để chống nứt cho bê tông.
Một số hình ảnh thi công mặt đường và sân bãi bằng công nghệ BTĐL
được mô tả trên các hình 4 đến hình 7.


Trong điều kiện nắng nóng ở Việt Nam, nhất là vào mùa hè nhiệt độ lên
tới 40oC thì độ tổn thất sẽ rất lớn nên khó lu lèn. Chính vì thế, hỗn hợp
BTĐL rất cần áp dụng một số biện pháp để giảm thiểu mức tổn thất tính
công tác như:
– Làm ẩm cốt liệu để tăng độ ẩm cho bề mặt lớp bê tông, đồng thời cần
tính toán cẩn thận để lượng nước bù vẫn đủ để đảm bảo tính công tác
nhưng không làm giảm cường độ bê tông, ảnh hưởng đến công tác lu
lèn.
– Bố trí trạm trộn bê tông đủ công suất đáp ứng nhu cầu thi công liên tục
của thiết bị rải, lu lèn, tránh xảy ra trình trạng xe rải, xe lu phải chờ đợi,
việc xe rải dừng thường xuyên tạo nên sự không bằng phẳng tại các vị trí


xe dừng chờ bê tông. Bê tông sau khi ra khỏi máy rải không quá 60 phút
phải được lu lèn ngay, bánh xe lu cần được làm ẩm thường xuyên. Chú ý
đến biện pháp che phủ trong quá trình vận chuyển, để tránh nước bay
hơi gây nên tổn thất công tác của hỗn hợp.
– Vật liệu trộn trong BTĐL lượng dùng nước tương đối ít, trong quá
trình thi công phải giữ cho bề mặt luôn luôn ẩm để đảm bảo sự kết hợp
giữa các lớp được tốt. Sau khi BTĐL đầm nén đã cứng, cũng giống như
bê tông thường phải giữ một nhiệt độ và độ ẩm thích đáng để làm cho xi
măng không ngừng thuỷ hoá được tiến hành bình thường, vì thế đối với
BTĐL trong quá trình từ san rải đến đầm nén đều phải chú ý giữ trạng
thái ẩm ở mặt khối đổ (có thể dùng phương pháp phun mù để giữ mặt
khối đổ ẩm ướt).

– Sau khi đông cứng nên chú ý giữ nhiệt độ và độ ẩm để đảm bảo cho
phản ứng thuỷ hoá trong xi măng được tiến hành làm cho cường độ bê
tông phát triển bình thường.
3.

KẾT LUẬN


Do đặc thù xây dựng trong mỗi loại công trình nên yêu cầu về chỉ số
công tác của hỗn hợp BTĐL dùng cho đường và đập có sự khác nhau.
Tuy nhiên, dù cho mục đích xây dựng là gì thì tổn thất công tác đều tác
động trực tiếp đến chất lượng công trình. Trong xây dựng thủy điện,
BTĐL được xây dựng thành các lớp nên việc đòi hỏi cần sự dính kết tốt
giữa các lớp, nên nếu BTĐL thi công không kịp thời, mức độ tổn thất
công tác lớn, sẽ ảnh hưởng đến chất lượng dính bám giữa các lớp làm
giảm chất lượng công trình, chỉ số Vebe thường khoảng 12s¸17s. Còn
đối với xây dựng công trình giao thông thì chỉ số Vebe khoảng 30s ¸ 40s,
để đảm bảo thi công BTĐL không bị gợn sóng, nhưng nếu mức độ tổn
thất vượt quá mức cho phép cũng sẽ làm cho hỗn hợp bị cứng khó thi
công, lượng nước bay hơi ảnh hưởng đến chất lượng thủy hóa của xi
măng làm chất lượng công trình không được đảm bảo.
Bên cạnh đó, thời gian lu lèn thích hợp cho hỗn hợp BTĐL là cần được
rải và kết thúc lu lèn trong khi xi măng chưa bắt đầu đông kết. Trong
trường hợp muốn kéo dài thời gian thi công cần phải bổ sung phụ gia
chậm đông kết.


Tuy nhiên, do trong phòng thí nghiệm thiết bị nén rung chặt để xác định
độ công tác hợp lý Vebe khác với phương thức dùng năng lượng chấn
động đầm lèn lên hỗn hợp BTĐL trong thi công ngoài hiện trường, nên

hiệu quả đầm chặt có như nhau hay không thì vẫn cần phải tiến hành
thực nghiệm hiện trường tùy thuộc vào điều kiện vật liệu, khí hậu, thiết
bị thi công thực tế tại công trình xây dựng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn (2006), Bộ tài liệu dịch
1

Anh Việt, Trung Việt về bê tông đầm lăn trong đề tài “Dịch, hiệu
đính, biên tập và in ấn các tài liệu về bê tông đầm lăn”.
Nguyễn Quang Hiệp (2005), Nghiên cứu ứng dụng công nghệ

2

bê tông đầm lăn cho thi công đường & đập trọng lực, Luận án
tiến sĩ kỹ thuật.
Nguyễn Thị Thu Ngà (2016), Nghiên cứu các thông số chủ yếu

3

của bê tông đầm lăn trong tính toán kết cấu mặt đường ô tô và
sân bay, Luận án tiến sĩ kỹ thuật.
David R. Luhr, Design and Construction of Roller – Compacted

4

Concrete Pavement for Container Terminals, Portland Cement
Association,


Jan R. Prusinski, P.E., Leed – AP (2013), Roller Compacted

5
Concrete: A- value – Added Pavement Solution.
National Concrete Pavement Technology Center (2011), Guide
6

for roller compacted concrete pavements, Iowa State University.