Nghiên cứu giảm thấm cho kênh tưới sử dụng mương hộp bê tông lưới thép vỏ mỏng sản xuất bằng công nghệ rung lắc

LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Tạ Văn Dƣơng, học viên cao học lớp CH21C11 - Khoa Công trình - Trƣờng Đại
học Thủy lợi.
Tôi là tác giả của bài luận văn này, với đề tài: Nghiên cứu giảm thấm cho kênh tƣới
sử dụng mƣơng hộp bê tông lƣới thép vỏ mỏng sản xuất bằng công nghệ rung lắc.
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các nội dung và kết quả
nghiên cứu là trung thực, chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Một số tài liệu đƣợc thu thập thực tế tại nhà máy Busadco Thái Bình, các thí nghiệm
trong phòng tại phòng thí nghiệm vật liệu xây dựng - Trƣờng đại học Thuỷ Lợi đƣợc
thực hiện chung với học viên Nguyễn Quốc Hƣng nên một số kết quả và hình ảnh sử
dụng trong luận văn có dạng tƣơng tự nhau. Tuy nhiên, hƣớng nghiên cứu của tác giả
là độc lập nên không có sự trùng lặp về nội dung luận văn.
Tác giả

Tạ Văn Dƣơng

i


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và nghiên cứu luận văn đề tài “Nghiên cứu giảm thấm cho
kênh tưới sử dụng mương hộp bê tông lưới thép vỏ mỏng sản xuất bằng công nghệ
rung lắc”, tác giả đã nhận được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình, chu đáo của các
nhà khoa học, các chuyên gia và đồng nghiệp.
Tác giả đặc biệt xin bày tỏ lòng cảm ơn tới thầy giáo Phó Giáo sư, Tiến sĩ Vũ Quốc
Vương đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo nhiều vấn đề quý báu trong nghiên cứu khoa
học nói chung cũng như trong bản thân luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong khoa Công trình, bộ môn
Vật liệu xây dựng, Bộ môn Quản lý xây dựng, phòng Đào tạo Đại học và sau Đại học
trường đại học Thuỷ Lợi đã tạo điều kiện giúp đỡ về các tài liệu, thông tin khoa học kỹ
thuật và đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho luận văn.

Tác giả xin chân thành cảm ơn các cán bộ, nhân viên Công ty TNHH một thành viên
Thoát nước và Phát triển đô thị tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu (BUSADCO) tại tỉnh Thái
Bình đã tạo điều kiện giúp đỡ tiếp cận công nghệ sản xuất, cung cấp tài liệu, tư liệu
trong suốt quá trình tác giả thực hiện luận văn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn cán bộ, nhân viên phòng thí nghiệm vật liệu xây dựng
LAS-XD101 - Công ty cổ phần tư vấn xây dựng và thương mại Hà Nội Thăng Long đã
hỗ trợ, giúp đỡ trong công tác thí nghiệm mẫu với các mẫu đối chứng để làm sáng tỏ
và phong phú cho luận văn.
Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã
động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn.
Tác giả thực hiện đề tài luận văn này với mong muốn là góp một phần nhỏ bé vào việc
nghiên cứu, khắc phục hiện tương thấm qua bê tông, đặc biệt là bê tông vỏ mỏng. Bê
tông vỏ mỏng với nhiều ưu điểm như nhẹ, mức độ thi công cơ giới cao, đã, đang và sẽ
được sử dụng nhiều trong lĩnh vực xây dựng, công nghệ sản xuất loại bê tông này
cũng phát triển không ngừng. Do trình độ của tác giả có hạn nên luận văn không thể
tránh khỏi những tồn tại và hạn chế, tác giả rất mong nhận được mọi ý kiến đóng góp,
ii


trao đổi chân thành. Tác giả rất mong những vấn đề còn tồn tại sẽ được tác giả phát
triển ở mức độ nghiên cứu sâu hơn góp phần đưa những kiến thức khoa học vào phục
vụ sản xuất.
Hà Nội, tháng 03 năm 2017

Tạ Văn Dƣơng

iii


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU.................................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................................ 1
2. Mục đích của đề tài: .............................................................................................................. 2
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................................ 2
4. Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................... 3
5. Dự kiến kết quả đạt đƣợc ...................................................................................................... 3
6. Nội dung luận văn gồm các chƣơng mục sau đây ............................................................... 3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MƢƠNG HỘP BÊ TÔNG LƢỚI THÉP VỎ MỎNG KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CHO XÂY DỰNG HỆ THỐNG KÊNH TƢỚI .......................... 5
1.1. Tổng quan về mƣơng hộp bê tông lƣới thép vỏ mỏng ..................................................... 5
1.2. Tổng quan về việc sử dụng các sản phẩm bê tông lƣới thép vỏ mỏng cho ngành thuỷ
lợi trong nƣớc và trên thế giới................................................................................................... 7
1.2.1. Tình hình thế giới ............................................................................................................ 7
1.2.2 Tình hình Việt Nam ....................................................................................................... 10
1.2.3 Khả năng áp dụng của MHBTLTVM trong xây dựng hệ thống kênh tƣới................ 12
1.3. Hiểu biết về thấm qua bê tông, nguyên nhân và ảnh hƣởng của thấm qua bê tông đến
chất lƣợng và tuổi thọ của kênh tƣới sử dụng MHBTLTVM............................................... 13
1.3.1. Hệ số thấm và độ chống thấm của bê tông .................................................................. 13
1.3.2. Độ đặc của bê tông ........................................................................................................ 18
1.3.3. Nguyên nhân và ảnh hƣởng của thấm qua bê tông đến chất lƣợng và tuổi thọ của
kênh tƣới sử dụng MHBTLTVM ........................................................................................... 19
Kết luận chƣơng 1.................................................................................................................... 21
CHƢƠNG 2: CÔNG NGHỆ RUNG LẮC SẢN XUẤT MƢƠNG HỘP BÊ TÔNG LƢỚI
THÉP VỎ MỎNG ................................................................................................................... 22
2.1. Quá trình phát triển các phƣơng pháp đầm lèn chặt hỗn hợp bê tông. ......................... 22
2.1.1. Lịch sử phát triển của đầm lèn chặt hỗn hợp bê tông ................................................. 22
2.1.2. Một số tính chất cơ bản về lƣu biến của hỗn hợp bê tông ảnh hƣởng đến độ đầm lèn
chặt ............................................................................................................................................ 27
2.1.3. Kết luận .......................................................................................................................... 33
2.2. Những công nghệ mới ứng dụng trong đầm lèn chặt hỗn hợp bê tông (ĐLCHHBT). 33
2.2.1. Công nghệ bê tông tự lèn (BTTL):............................................................................... 33

iv


2.2.2. Công nghệ bê tông ly tâm: ........................................................................................... 35
2.2.3. Công nghệ rung ép: ....................................................................................................... 37
2.2.4. Công nghệ rung lõi: ...................................................................................................... 39
2.2.5. Công nghệ rung bàn:..................................................................................................... 40
2.3. Giới thiệu công nghệ rung lắc chế tạo bê tông đúc sẵn thành mỏng ............................ 41
2.3.1. Rung lèn chặt hỗn hợp bê tông .................................................................................... 41
2.3.2. Bản chất của rung làm chặt hỗn hợp bê tông .............................................................. 43
2.3.3. Công nghệ rung lắc: ...................................................................................................... 44
2.3.4. Ƣu điểm của công nghệ rung lắc: ................................................................................ 50
2.3.5. Nhƣợc điểm công nghệ rung lắc: ................................................................................. 50
2.3.6. Khả năng và thành tựu của công nghệ rung lắc .......................................................... 51
Kết luận chƣơng 2 ................................................................................................................... 52
CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THÀNH PHẦN BÊ TÔNG SẢN XUẤT
MƢƠNG HỘP BÊ TÔNG LƢỚI THÉP VỎ MỎNG BẰNG CÔNG NGHỆ RUNG LẮC53
3.1. Thí nghiệm đánh giá độ chống thấm của bê tông sản xuất mƣơng hộp bê tông lƣới
thép vỏ mỏng bằng công nghệ rung lắc ................................................................................. 53
3.1.1. Mục đích của thí nghiệm: ............................................................................................. 53
3.1.2. Chỉ tiêu kỹ thuật thành phần bê tông: .......................................................................... 53
3.1.3. Thiết kế thành phần bê tông theo TCVN .................................................................... 59
3.1.4. Thí nghiệm cƣờng độ và độ bền thấm của bê tông theo tỷ lệ pha trộn. .................... 65
3.2. Đánh giá độ bền của cấu kiện mƣơng hộp bê tông lƣới thép vỏ mỏng sản xuất bằng
công nghệ rung lắc. ................................................................................................................. 73
3.3. Đánh giá hiệu quả và khả năng sản xuất cấu kiện mƣơng hộp bê tông lƣới thép vỏ
mỏng sản xuất bằng công nghệ rung lắc. ............................................................................... 73
3.3.1. Hiệu quả về rung làm chặt hỗn hợp bê tông ............................................................... 73
3.3.2. Hiệu quả về lợi nhuận ................................................................................................... 74
3.3.2. Hiệu quả về môi trƣờng ................................................................................................ 74

3.3.3. Khả năng sản xuất cấu kiện MHBTLTVM bằng công nghệ rung lắc ...................... 74
3.4. Đánh giá hiệu quả và khả năng áp dụng cấu kiện mƣơng hộp bê tông lƣới thép vỏ
mỏng sản xuất bằng công nghệ rung lắc trong xây dựng hệ thống kênh tƣới. .................... 75
3.4.1. Hiệu quả về mặt kinh tế - xã hội .................................................................................. 75
3.4.2. Hiệu quả về mặt kỹ thuật .............................................................................................. 75
v


3.4.3. Khả năng áp dụng cấu kiện MHBTLTVM sản xuất bằng công nghệ rung lắc trong
xây dựng hệ thống kênh tƣới .................................................................................................. 75
3.4.4. Kết luận .......................................................................................................................... 77
Kết luận chƣơng 3.................................................................................................................... 77
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................................ 78
1. Kết luận ................................................................................................................................ 78
2. Kiến nghị .............................................................................................................................. 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 81
PHỤ LỤC: CÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TẠI PHÒNG LAS 381 ................................ 85

vi


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1: Các chỉ tiêu kỹ thuật của xi măng poóc lăng bền sun phát theo yêu cầu kỹ
thuật của Tiêu chuẩn TCVN 6067:2004 ........................................................................53
Bảng 3.2: Các chỉ tiêu kỹ thuật của xi măng poóc lăng bền sun phát Kim Đỉnh PCsr40
.......................................................................................................................................55
Bảng 3.3: Kết quả phân tích thành phần hạt của cát có nguồn gốc từ sông Thao, Lâm
Thao, Phú Thọ tại nhà máy Busadco Thái Bình ............................................................ 55
Bảng 3.4: Các chỉ tiêu vật lý của cát vàng Sông Thao, Phú Thọ ..................................56
Bảng 3.5: Kết quả phân tích thành phần hạt của đá dăm 0,5x1 tại nhà máy Busadco

Thái Bình .......................................................................................................................57
Bảng 3.6: Các chỉ tiêu vật lý của đá dăm 5x10mm .......................................................58
Bảng 3.7: Những chỉ tiêu đặc trƣng cho độ chặt bê tông [2] ........................................59
Bảng 3.8: Phân loại hỗn hợp bê tông theo chỉ tiêu độ cứng và độ linh động [2] ..........59
Bảng 3.9: Lƣợng nƣớc dùng cho bê tông (lít/m3 bê tông) [18] ....................................60
Bảng 3.10: Hệ số chất lƣợng vật liệu A và A1 [18] ......................................................62
Bảng 3.11: Bảng xác định hệ số dƣ vữa Kd ..................................................................63
Bảng 3.12: Tổng hợp thành phần của 1m3 hỗn hợp bê tông theo lý thuyết dùng để thí
nghiệm độ chống thấm theo công nghệ rung lắc ........................................................... 65
Bảng 3.13: Kết quả thí nghiệm nén mẫu .......................................................................69
Bảng 3.14: Kết quả thí nghiệm thấm mẫu bê tông tại phòng thí nghiệm Vật liệu xây
dựng - Trƣờng đại học Thuỷ Lợi ...................................................................................70
Bảng 3.15: Kết quả thí nghiệm thấm mẫu bê tông tại phòng thí nghiệm chuyên ngành
xây dựng LAS-XD101...................................................................................................71
Bảng 3.16: Kết quả thí nghiệm kiểm tra chất lƣợng bê tông bằng phƣơng pháp không
phá hủy, siêu âm kết hợp súng bật nảy ..........................................................................72
Bảng 3.17: Kết quả thí nghiệm xác định độ chống thấm nƣớc của bê tông ..................72

vii


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1: Quá trình phá huỷ kết cấu bê tông cốt thép do ăn mòn (nguồn Internet) .......... 1
Hình 1.1: Hình dạng cơ bản đốt mƣơng [1] .................................................................... 5
Hình 1.2. Cầu máng Pontsyllte xứ Wales - Vƣơng quốc Anh (nguồn: internet) ............ 7
Hình 1.3. Cầu máng Magdeburg qua sông Elber miền trung nƣớc Đức (nguồn:
internet) ........................................................................................................................... 8
Hình 1.4. Kênh chuyển nƣớc ElDorado, California (nguồn: internet) ............................ 9
Hình 1.5. Sản xuất cấu kiện MHBTLTVM tại Malaysia (nguồn: internet) .................. 10
Hình 1.5: Xây dựng mƣơng bê tông thành mỏng tại huyện Cẩm Xuyên - Hà Tĩnh Nguồn: Sƣu tầm............................................................................................................. 12

Hình 1.6: Sự phụ thuộc của hệ số thấm của bê tông Kt vào thể tích của các macro .... 16
Hình 1.7: Sự phụ thuộc của hệ số thấm của bê tông Kt vào tỷ lệ N/X ......................... 16
Hình 1.8: Ảnh hƣởng của tuổi bê tông đến độ thấm nƣớc B của nó. ............................ 17
Hình 2.1: Dụng cụ đầm thủ công - Đầm chày bằng gang ............................................. 23
Hình 2.2: Tính lƣu biến của bê tông tƣơi ...................................................................... 27
Hình 2.3: So sánh diện tích bề mặt giữa hạt thô nhiều góc cạnh và hạt tròn trơn ........ 31
Hình 2.5: Sơ đồ sản xuất cấu kiện bê tông đúc sẵn bằng công nghệ ly tâm ................. 35
Hình 2.6: Phân tích chuyển động của chất điểm M trong mặt phẳng có ma sát XOY . 43
Hình 2.7: Mô hình thiết bị rung hai phƣơng ................................................................. 44
Hình 2.8: Mô hình thiết bị rung một phƣơng thẳng đứng ............................................. 44
Hình 2.9: Chi tiết cấu tạo đầm rung lắc do công ty BUSADCO chế tạo ...................... 46
Hình 3.1: Biểu đồ thành phần hạt của cát. .................................................................... 56
Hình 3.2: Biểu đồ thành phần hạt của đá dăm 0,5x1,0 ................................................. 57
Hình 3.3: Máy đầm rung tại phòng thí nghiệm vật liệu xây dựng - Trƣờng đại học
Thủy Lợi ........................................................................................................................ 66
Hình 3.4: Mẫu lập phƣơng (15x15x15)cm .................................................................... 66
Hình 3.5: Thí nghiệm nén mẫu lập phƣơng (15x15x15)cm .......................................... 67
Hình 3.6: Đọc kết quả nén mẫu lập phƣơng (15x15x15)cm (hình cắt từ clip) ............. 67
Hình 3.8: Mẫu hình trụ bọc Parafin............................................................................... 68
Hình 3.9: Thiết bị thí nghiệm ........................................................................................ 68
Hình 3.10: Đặt mẫu vào thiết bị thí nghiệm .................................................................. 68

viii


Hình 3.11: Lắp thiết bị và tiến hành gia tăng áp lực thấm lên mẫu .............................. 68
Hình 3.12: Biểu đồ so sánh về cƣờng độ nén mẫu giữa mẫu chính và mẫu đối chứng 70
Hình 3.13: Biểu đồ so sánh về cƣờng độ nén mẫu giữa mẫu chính (M22) và mẫu đối
chứng (M27) tại phòng thí nghiệm Las 381. .................................................................72

ix


DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT

Ký hiệu

STT

Chú thích

1

BT:

Bê tông

2

BTCT:

Bê tông cốt thép

3

BTXM:

Bê tông xi măng

4

X:

Xi măng

5

N:

Nƣớc

6

CL:

Cốt liệu

7

CLL:

Cốt liệu lớn

8

CLN:

Cốt liệu nhỏ

9

C:

Cát

10

Đ:

Đá

11

CKD

Chất kết dính

12

N
:
X

Tỷ lệ nƣớc trên xi măng

13

C
:
CKD

Tỷ lệ cát trên chất kết dính

14

PCsr:

Xi măng Pooclăng bền sun - phát

15

Dmax :

Đƣờng kính lớn nhất của cốt liệu tƣơng ứng với
cỡ sàng có lƣợng sót tích lũy nhỏ hơn và gần
10% nhất

16

Dmin:

Đƣờng kính nhỏ nhất của cốt liệu tƣơng ứng với
cỡ sàng có lƣợng sót tích lũy lớn hơn và gần
90% nhất

17

ai,%:

Lƣợng sót riêng biệt

18

A%:

Lƣợng sót tích luỹ

x


Ký hiệu

STT

Chú thích

19

Mdl:

Mô - đun độ lớn

20

:

Khối lƣợng riêng

21

v :

Khối lƣợng thể tích

22

Sn:

Độ sụt của bê tông

23

Rn:

Cƣờng độ chịu nén của bê tông

24

Ryc:

Cƣờng độ yêu cầu

25

Rx:

Cƣờng độ chịu nén của xi măng

26

QCVN:

Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia

27

TCVN:

Tiêu chuẩn Việt Nam

28

TCXDVN:

Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

29

TCN:

Tiêu chuẩn Ngành

30

MHBTLTVM:

Mƣơng hộp bê tông lƣới thép vỏ mỏng

31

BUSADCO:

Công ty TNHH một thành viên Thoát nƣớc và
Phát triển đô thị tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu

xi



MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Thấm gây ăn mòn bê tông và bê tông cốt thép là vấn đề khá phổ biến trong xây dựng
nói chung và trong xây dựng kênh tƣới nói riêng. Kênh tƣới thƣơng làm việc trong môi
trƣờng có mực nƣớc thay đổi và nếu đƣợc xây dựng trong vùng có tính xâm thực lớn
nhƣ vùng ven biển thì nguy cơ bị ăn mòn phá huỷ kết cấu là rất lớn. Trong khi môi
trƣờng xung quanh chỉ ăn mòn đƣợc lớp bảo vệ ngoài thì thấm qua bê tông lại có thể
gây ăn mòn cốt thép bên trong khiến kết cấu bị phá huỷ nhanh hơn (hình 1). Nhiều
công trình tuổi thọ dự kiến khoảng 30 năm đã bị hƣ hỏng nặng sau 20÷25 năm sử
dụng thậm chí ngắn hơn 10÷15 năm nếu bị ăn mòn đồng thời cả ngoài lẫn trong do tác
hại của dòng thấm. Chi phí cho sửa chữa, khắc phục chiếm từ (30÷70)% chi phí đầu
tƣ xây dựng.

Hình 1: Quá trình phá huỷ kết cấu bê tông cốt thép do ăn mòn (nguồn Internet)
(Từ trái qua phải: trƣớc khi bị ăn mòn; bắt đầu bị ăn mòn; cốt thép nở thể tích làm nứt
bề mặt; phá huỷ kết cấu)
Trong xây dựng hệ thống kênh tƣới hiện nay cấu kiện mƣơng hộp bê tông lƣới thép vỏ
mỏng (MHBTLTVM) là một giải pháp thi công mang lại nhiều lợi ích về kinh tế và kỹ
thuật. Nó đƣợc sử dụng rộng rãi không chỉ ở Việt Nam mà cả ở trên thế giới trong lĩnh
vực xây dựng kênh tƣới. Tuy nhiên, không giống nhƣ các sản phẩm bê tông đúc sẵn
truyền thống khác, MHBTLTVM có những đặc điểm riêng về thành phần và cấu trúc

nhƣ:
- Cốt liệu thô bị khống chế loại hạt có đƣờng kính nhỏ làm tăng bề mặt riêng, làm tăng
cản trở trong quá trình làm chặt;
1


- Chiều dày lớp bảo vệ cốt thép mỏng lại vƣớng cốt thép, ván khuôn cũng làm tăng các
yếu tố cản trở trong quá trình làm chặt.
Các phƣơng pháp sản xuất hiện đại nhƣ công nghệ ly tâm, rung bàn, rung lõi, rung
ép... khắc phục đƣợc cơ bản các vấn đề trên cho chất lƣợng sản phẩm rất tốt, đồng đều,
đáp ứng đƣợc đòi hỏi, yêu cầu chịu lực, chống thấm. Tuy nhiên, các dây chuyền này
lại quá tốn kém trong việc đầu tƣ dây chuyền thiết bị cũng nhƣ quá trình vận hành, duy
tu, bảo dƣỡng. Mặt khác, về hình dạng sản phẩm bị giới hạn, chỉ phù hợp nhất với các
hình dạng đối xứng trục nhƣ trụ tròn, vuông đều cạnh. Trong khi các phƣơng pháp
rung đúc truyền thống bằng bàn rung một phƣơng đƣợc áp dụng rộng rãi có giá thành
đầu tƣ thấp, đa dạng đƣợc sản phẩm nhƣng chất lƣợng sản phẩm lại không đồng đều
với nhiều hiện tƣợng rỗ bề mặt do bị phân tầng, tách lớp trong quá trình rung đúc. Nhà
sản xuất lại tốn thêm chi phí sửa chữa các khuyết tật đó làm tăng thêm chi phí sản xuất
mà hiệu quả chịu lực và chống thấm vẫn không đƣợc cải thiện là bao.
Thực tiễn đó đòi hỏi phải có một giải pháp hợp lý trong việc cải thiện chất lƣợng đầm
chặt hỗn hợp bê tông trong quá trình rung đúc sản phẩm. Và giải pháp rung lắc đƣợc
đề xuất nhƣ một hƣớng đi đúng đắn để giải quyết những vấn đề trên. Đề tài: “Nghiên
cứu giảm thấm cho kênh tƣới sử dụng mƣơng hộp bê tông lƣới thép vỏ mỏng sản
xuất bằng công nghệ rung lắc” đƣợc đề xuất nhằm đạt đƣợc các kết quả về lý thuyết
và thực nghiệm chứng minh đƣợc khả năng tăng hiệu quả đầm chặt, tăng khả năng
chịu lực đặc biệt là tăng mác chống thấm của sản phẩm mƣơng hộp bê tông lƣới thép
vỏ mỏng.
2. Mục đích của đề tài:
- Chứng minh công nghệ rung lắc sản xuất cấu kiện MHBTLTVM có khả năng chống
thấm tốt hơn công nghệ rung một phƣơng truyền thống, đáp ứng đòi hỏi và nhu cầu

thực tế.
- Đánh giá khả năng ứng dụng cấu kiện MHBTLTVM sản xuất bằng công nghệ rung lắc
trong xây dựng hệ thống kênh tƣới.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tƣợng nghiên cứu: là mác chống thấm của cấu kiện MHBTLTVM
2


- Phạm vi nghiên cứu: là mác chống thấm của cấu kiện MHBLTVM sản xuất bằng
thiết bị rung lắc so với sản xuất bằng thiết bị rung một phƣơng truyền thống.
4. Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu
- Cách tiếp cận là với phƣơng pháp đầm rung một phƣơng truyền thống sản xuất cấu
kiện MHBTLTVM có cƣờng độ và độ chống thấm cao, trong khi phƣơng pháp đầm
rung lắc đƣợc chứng minh về mặt lý thuyết là có khả năng khắc phục đƣợc vấn đề trên.
- Phƣơng pháp nghiên cứu: Kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm thông qua các thí
nghiệm và tính toán.
+ Về mặt lý thuyết: Làm rõ cơ chế làm chặt hỗn hợp bê tông bằng thiết bị đầm rung lắc,
những ƣu điểm so với thiết bị rung một phƣơng; tính toán thành phần bê tông dùng để
sản xuất cấu kiện MHBTLTVM theo Tiêu chuẩn hiện hành.
+ Về mặt thực nghiệm: Thí nghiệm so sánh cƣờng độ, mác chống thấm của cấu kiện
MHBTLTVM sản xuất theo công nghệ rung lắc với công nghệ rung một phƣơng.
5. Dự kiến kết quả đạt đƣợc
- Chứng minh đƣợc khả năng sản xuất đƣợc cấu kiện MHBTLTVM theo công nghệ
rung lắc có mác chịu lực và mác chống thấm cao hơn công nghệ rung một phƣơng;
- Làm rõ khả năng áp dụng cấu kiện MHBTLTVM trong xây dựng kênh tƣới.
6. Nội dung luận văn gồm các chƣơng mục sau đây
Chƣơng 1: Tổng quan về bê tông lƣới thép vỏ mỏng - Khả năng áp dụng cho xây dựng hệ
thống kênh tƣới:
1.1. Tổng quan về mƣơng hộp bê tông lƣới thép vỏ mỏng;
1.2. Tổng quan về việc sử dụng các sản phẩm bê tông lƣới thép vỏ mỏng cho ngành

thuỷ lợi trong nƣớc và trên thế giới;
1.3. Phân tích hệ số thấm và ảnh hƣởng của thấm đến chất lƣợng và tuổi thọ của hệ
thống kênh tƣới sử dụng các sản phẩm mƣơng hộp bê tông lƣới thép vỏ mỏng sản xuất
bằng công nghệ rung lắc.

3


Kết luận chƣơng 1.
Chƣơng 2: Công nghệ rung lắc sản xuất mƣơng hộp bê tông lƣới thép vỏ mỏng;
2.1. Quá trình phát triển các phƣơng pháp đầm lèn chặt hỗn hợp bê tông;
2.2. Những công nghệ mới ứng dụng trong đầm lèn chặt hỗn hợp bê tông;
2.3. Giới thiệu công nghệ rung lắc chế tạo bê tông đúc sẵn thành mỏng;
Kết luận chƣơng 2.
Chƣơng 3: Nghiên cứu chế tạo thành phần hỗn hợp bê tông sản xuất mƣơng hộp bê
tông lƣới thép vỏ mỏng bằng công nghệ rung lắc giảm thấm.
3.1. Thí nghiệm và hiệu chỉnh thành phần hỗn hợp bê tông sản xuất mƣơng hộp bê
tông lƣới thép vỏ mỏng bằng công nghệ rung lắc;
3.2. Đánh giá độ bền của cấu kiện mƣơng hộp bê tông lƣới thép vỏ mỏng sản xuất
bằng công nghệ rung lắc;
3.3. Đánh giá hiệu quả và khả năng sản xuất cấu kiện mƣơng hộp bê tông lƣới thép vỏ
mỏng sản xuất bằng công nghệ rung lắc.
3.4. Đánh giá hiệu quả và khả năng áp dụng cấu kiện mƣơng hộp bê tông lƣới thép vỏ
mỏng sản xuất bằng công nghệ rung lắc với công thức giảm thấm trong xây dựng hệ
thống kênh tƣới.
Kết luận chƣơng 3.
Kết luận và kiến nghị.
Tài liệu tham khảo.
Các phụ lục kèm theo.

4


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MƢƠNG HỘP BÊ TÔNG LƢỚI THÉP VỎ
MỎNG - KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CHO XÂY DỰNG HỆ THỐNG KÊNH
TƢỚI
1.1. Tổng quan về mƣơng hộp bê tông lƣới thép vỏ mỏng
Theo [1] mƣơng hộp bê tông lƣới thép vỏ mỏng là sản phẩm BTCT đúc sẵn có chiều
dày danh nghĩa của thành không lớn hơn 80mm. Khác với các công trình vỏ mỏng
khác đƣợc thi công tại chỗ bằng các công nghệ phun vữa hoặc đổ bê tông tại chỗ,
MHBTLTVM đƣợc chế tạo sẵn trong các nhà máy hoặc sân bãi pôligôn và chuyển đến
hiện trƣờng xây lắp dƣới dạng cấu kiện đã hoàn thiện có khả năng chịu lực hoặc có
những tính chất nhất định theo yêu cầu [2]. Ngƣời ta tổ chức sản xuất các loại sản
phẩm BTLTVM khác nhau trên các dây chuyền khác nhau. Trên mỗi dây chuyền
thƣờng sản xuất các chi tiết có chủng loại giống nhau hoặc gần giống nhau.
* Về hình dạng, MHBTLTVM đƣợc chia thành 02 loại:
- Mƣơng có tiết diện dạng U đáy phẳng (hình 1a);
- Mƣơng có tiết diện dạng U đáy cong (hình 1b).

Hình 1.1: Hình dạng cơ bản đốt mương [1]
* Về đặc điểm cấu trúc: do yêu cầu về kích thƣớc sản phẩm có sự khác biệt với các
loại sản phẩm bê tông đúc sẵn thông thƣờng khác, BTLTVM có những đặc điểm đặc
trƣng cho cấu trúc của nó, trong đó chủ yếu là tính đồng nhất cao, hạt nhỏ, chứa hàm
lƣợng đá xi măng cao, độ rỗng và bề mặt riêng của pha rắn đƣợc nâng cao.
5


Cấu kiện MHBTLTVM yêu cầu sử dụng cốt liệu nhỏ để đảm bảo điều kiện vỏ mỏng
(không lớn hơn 80mm) nên bề mặt riêng lớn làm tăng lƣợng nƣớc cần thiết của hỗn
hợp bê tông, làm tăng khả năng cuốn theo không khí vào trong hỗn hợp khi đầm. Do

đó, để thu đƣợc hỗn hợp có cùng cƣờng độ và độ lƣu động trong hỗn hợp BTVM phải
tăng khoảng (10÷20)% lƣợng nƣớc so với bê tông thông thƣờng, dẫn đến bê tông
thƣờng có tỷ lệ khe rỗng lớn so với bê tông thông thƣờng khi có cùng năng lƣợng đầm
[2]. Để giảm tỷ lệ khe rỗng, tăng tính đặc chắc của bê tông cần thiết phải tăng lƣợng
bột mịn (xi măng hoặc phụ gia khoáng) hoặc giảm lƣợng nƣớc. Khi giảm lƣợng nƣớc
thì công đầm bê tông phải tăng lên thì mới đạt đƣợc độ đặc chắc yêu cầu do ma sát
giữa các hạt tăng.
Tóm lại, đối với cấu kiện MHBTLTVM do yêu cầu cốt liệu nhỏ, lƣợng nƣớc bị khống
chế để đảm bảo độ sụt nên muốn đạt đƣợc độ đặc chắc, tăng độ bền thấm cần quan tâm
lớn đến công nghệ đầm bê tông.
* Về lớp bảo vệ cốt thép: lớp bảo vệ cốt thép là lớp bê tông bọc bên ngoài cốt thép
cách ly cốt thép, ngăn chặn sự phá hoại của môi trƣờng bên ngoài (chủ yếu là sự ăn
mòn cốt thép do nƣớc hoặc không khí ẩm gây ra). Để đảm bảo chịu lực cốt thép phải
đặt sát ra mép ngoài vùng chịu kéo của cấu kiện. Nếu chiều dày này quá nhỏ sẽ không
đảm bảo chức năng bảo vệ, trong khi nếu quá dày thì bề mặt vùng chịu kéo thƣờng bị
nứt khi chịu lực do khả năng chịu kéo của bê tông kém. Đối với bê tông thông thƣờng,
lớp bê tông dày thì lớp bảo vệ cốt thép có thể đạt từ 2÷5cm là đảm bảo khả năng chịu
kéo. Tuy nhiên đối với BTLTVM thì bề dày tổng của cấu kiện đƣợc khống chế rất
mỏng (không lớn hơn 80mm) nên khi cốt thép bị đẩy ra sát mép vùng chịu kéo, lớp
bảo vệ cốt thép chỉ từ (1,2÷3)cm và khó có thể tăng thêm.
* Về công nghệ sản xuất: Nhƣ phân tích trong phần tính cấp thiết của đề tài, các
phƣơng pháp đầm truyền thống (đầm 01 phƣơng) cho hiệu quả đầm chặt không cao,
khi thời gian đầm lâu hỗn hợp bê tông dễ bị phân tầng, tách lớp, các phƣơng pháp đầm
hiện đại thì chi phí đầu tƣ quá tốn kém.
Nhƣ vậy, có thể thấy rằng cấu kiện MHBLTVM khác biệt với các cấu kiện đúc sẵn
thông thƣờng khác chủ yếu bởi 03 đặc điểm là cấu trúc, vật liệu chế tạo và lớp bảo vệ
6


cốt thép. Do đó, trong nghiên cứu cũng nhƣ áp dụng sản xuất thực tế ngƣời ta phải

quan tâm đến các đặc điểm này để nâng cao chất lƣợng của sản phẩm.
1.2. Tổng quan về việc sử dụng các sản phẩm bê tông lƣới thép vỏ mỏng cho
ngành thuỷ lợi trong nƣớc và trên thế giới.
1.2.1. Tình hình thế giới
Trên thế giới, sản phẩm BTLTVM nói chung, đƣợc sử dụng vào các công trình thủy
lợi rất rộng rãi nhƣ các loại ống dẫn nƣớc có khả năng chịu lực lớn có thể thay thế ống
thép, các loại cửa van trong các công trình tƣới hoặc tiêu, các loại cấu kiện dạng máng
dẫn nƣớc với kích thƣớc vỏ rất mỏng, cầu máng vƣợt sông, suối hay vƣợt các công
trình khác [3].
Có những công trình cầu máng mà tính năng sử dụng cũng nhƣ giá trị nghệ thuật cao
đƣợc thế giới ghi nhận nhƣ: Hệ thống cầu máng Pontsyllte là một hệ thống cầu máng ở
Wales, Vƣơng quốc Liên Hiệp Anh, năm 2009 đã đƣợc Unesco công nhận là di sản
văn hóa của nhân loại (hình 1.2).

Hình 1.2. Cầu máng Pontsyllte xứ Wales - Vương quốc Anh (nguồn: internet)
7


Cầu máng Magdeburg qua sông Elbe tại miền Trung nƣớc Đức (hình 1.2) nối các kênh
Mittelland ở phía Đông và Elbe - Havel ở phía Tây tạo nên tuyến giao thông thủy quan
trọng từ thủ đô Berlin và miền Đông tới các trung tâm công nghiệp lớn bên bờ sông
Rhein ở miền Tây. Nhờ có cầu máng Magdeburg này mà tàu bè không phải đi vòng và
tránh đƣợc nhiều khó khăn khác. Cầu máng này dài 918m, dài nhất Châu Âu rộng 34m
và sâu 4,25m, 2 bên cầu máng có hành lang rộng rãi cho ngƣời đi bộ.

Hình 1.3. Cầu máng Magdeburg qua sông Elber miền trung nước Đức (nguồn:
internet)
Các cầu máng này đƣợc lắp ghép từ các cấu kiện bê tông cốt thép thành mỏng có mặt
cắt lớn với cốt thép đã đƣợc dự ứng lực để tăng cƣờng khả năng chịu lực.
Kênh chuyển nƣớc ElDorado, California tại Mỹ (hình 1.4):

8


Hình 1.4. Kênh chuyển nước ElDorado, California (nguồn: internet)
Điểm chung của các công trình này là tại các nƣớc phƣơng Tây do làm chủ đƣợc công
nghệ sản xuất hiện đại cho phép họ sản xuất các loại cấu kiện có kích thƣớc lớn, đa
dạng về kiểu dáng, các sản phẩm có khả năng chịu lực lớn, tính chống thấm lớn. Còn ở
các nƣớc đang phát triển nhƣ châu Phi, châu Á, việc đầu tƣ dây chuyền công nghệ hiện
đại quá tốn kém, nên nhiều nơi, dây chuyền sản xuất còn rất thô sơ, bán thủ công. Điển
hình nhƣ ở Malaysia, nhiều nơi ngƣời ta sản xuất cấu kiện MHBTLTVM bằng các
máy rung một phƣơng, bảo dƣỡng trong điều kiện môi trƣờng tự nhiên không có dây
chuyền khép kín (hình 1.5)

9


Hình 1.5. Sản xuất cấu kiện MHBTLTVM tại Malaysia (nguồn: internet)
Nhƣ vậy, có thể thấy rằng cấu kiện BTLTVM ra đời và phát triển tạo ra các sản phẩm
đƣợc sử dụng ngày càng rộng rãi trong ngành thuỷ lợi và chúng cũng thể hiện những
tính năng ƣu việt của chúng nhƣ kết cấu nhẹ, độ bền cao, hình dáng đẹp tiết kiệm vật
liệu đồng thời lại có thể đƣợc chế tạo hàng loạt với chất lƣợng đồng nhất nhờ các công
nghệ rung đúc cơ giới hoá. Các sản phẩm đã thoả mãn đƣợc yêu cầu của nhân loại về
tiết kiệm vật liệu, năng lƣợng khi mà các tài nguyên này ngày càng cạn kiệt và việc
khai thác chúng gây tổn thất nặng nề về môi trƣờng.
1.2.2 Tình hình Việt Nam
Sau nhiều năm đầu tƣ, với mục tiêu chủ yếu là đảm bảo an ninh lƣơng thực quốc gia
tiến tới xuất khẩu. Đến nay, cả nƣớc đã có 75 hệ thống thuỷ lợi vừa và lớn, rất nhiều
hệ thống thuỷ lợi nhỏ với tổng giá trị tài sản cố định khoảng 60.000 tỷ đồng (chƣa kể
giá trị đất và công sức nhân dân đóng góp). Các hệ thống thuỷ lợi năm 2000 đã đảm

10


bảo tƣới cho 3 triệu ha đất canh tác, tiêu 1,4 triệu ha đất tự nhiên ở các tỉnh Bắc Bộ,
ngăn mặn 70 vạn ha, cải tạo 1,6 triệu ha đất chua phèn ở đồng bằng sông Cửu Long.
Năm 2000, diện tích lúa đƣợc tƣới cả năm gần 7 triệu ha chiếm 84% diện tích lúa. Các
công trình thuỷ lợi còn tƣới trên 1 triệu ha rau màu, cây công nghiệp và cây ăn quả.
Lƣợng nƣớc sử dụng cho nông nghiệp rất lớn. Theo tính toán năm 1985 đã sử dụng 41
tỷ m3 chiếm 89,8% tổng lƣợng nƣớc tiêu thụ, năm 1990 sử dụng 46,9 tỷ m3 chiếm 90%
và năm 2000 khoảng trên 60 tỷ m3 [4, 5].
Với sự ra đời và phát triển của cấu kiện MHBTLTVM, hiện nay, cả nƣớc đã có nhiều
tỉnh, thành phố cấp phép, khuyến khích sử dụng các sản phẩm BTLTVM trong xây
dựng các công trình thuỷ lợi, đặc biệt là các công trình kênh mƣơng nội đồng. UBND
tỉnh Vĩnh Phúc, UBND tỉnh Thái Bình là những tỉnh đầu tiên chấp thuận cho phép sử
dụng rộng rãi sản phẩm mƣơng hộp BTCT thành mỏng đúc sẵn trong xây dựng tại bê
tông hóa kênh cấp III và nâng cấp các công trình thủy lợi xây dựng nông thôn mới.
UBND thành phố Vinh cũng đã chấp thuận cho phép sử dụng rộng rãi sản phẩm
mƣơng hộp BTCT thành mỏng đúc sẵn trong xây dựng cải tạo nâng cấp hệ thống thoát
nƣớc đô thị thành phố Vinh, Nghệ An [4]. Tại Hà Tĩnh là dự án cải tạo kênh mƣơng
nội đồng huyện Cẩm Xuyên. Tại Nam Định là dự án Hệ thống thuỷ lợi chuyển đổi cơ
cấu cây trồng tỉnh Nam Định [6]...
Tại Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh, hai trung tâm lớn nhất cả nƣớc về kinh tế, văn
hoá, xã hội tình hình ứng dụng các sản phẩm BTLTVM cũng đang phát triển mạnh.
Các công ty thuỷ lợi tại các địa phƣơng này đã và đang nghiên cứu, đánh giá hiện
trạng hệ thống thuỷ lợi nội đồng và đƣa vào xây dựng thí điểm một số hạng mục bằng
sản phẩm BTLTVM, nhƣ tại công ty Thuỷ lợi sông Đáy tại dự án kênh tƣới trạm bơm
Đoài Khê [7], dự án xây dựng trạm bơm xóm Cát, huyện Ứng Hoà [8].
Sản phẩm đã đƣợc đƣa vào công bố giá Liên Sở Tài chính - Xây dựng của tỉnh BRVT, Tp HCM, Khánh Hòa, Nghệ An, Thái Bình, Vĩnh Phúc, Nam Định,..vv....
Sản phẩm bê tông vỏ mỏng cũng đƣợc nhiều đơn vị tƣ vấn có uy tín khuyến cáo sử
dụng trong các dự án vốn trong nƣớc cũng nhƣ nƣớc ngoài. Ví dụ: Hợp phần “Hỗ trợ

thể chế cho nâng cao hiệu quả tƣới tại một khu vực thí điểm Gia Bình của hệ thống
11


thủy nông Bắc Hƣng Hải” do liên danh Trung tâm tƣ vấn PIM- GRET (Tổ chức
nghiên cứu và chuyển giao công nghệ của Pháp) thực hiện với mục tiêu nâng cao hiệu
quả sử dụng nƣớc dựa trên việc cải thiện cơ sở hạ tầng thủy lợi và nâng cao năng lực
cho các cơ quan liên quan trong quản lý nƣớc ở địa phƣơng theo phƣơng pháp dựa vào
cộng đồng. Một trong những hoạt động quan trọng của tƣ vấn là hỗ trợ địa phƣơng xây
dựng kế hoạch phát triển cơ sở hạ tầng thủy lợi và đề xuất thứ tự ƣu tiên nâng cấp, sửa
chữa các công trình thủy lợi trong khu tƣới mẫu nhằm sử dụng hiệu quả quỹ phát triển
cơ sở hạ tầng địa phƣơng do AFD hỗ trợ (1,8 triệu EURO). Đối với hạng mục cứng
hóa kênh, sau khi so sánh các phƣơng án, ngƣời dân địa phƣơng đã thống nhất lựa
chọn công nghệ kênh bê tông vỏ mỏng đúc sẵn, chủ yếu là kênh Parabol bê tông cốt
sợi thép để áp dụng cứng hóa cho các tuyến kênh tại khu thí điểm Gia Bình.

Hình 1.5: Xây dựng mương bê tông thành mỏng tại huyện Cẩm Xuyên - Hà Tĩnh Nguồn: Sưu tầm
1.2.3 Khả năng áp dụng của MHBTLTVM trong xây dựng hệ thống kênh tưới.
MHBTLTVM với ƣu điểm mỏng, nhẹ, khả năng chịu lực cao, bền, đẹp, giá thành hạ
khoảng (10÷20)% so với các loại mƣơng hộp thông thƣờng là sản phẩm xoá bỏ đƣợc
hầu hết các nhƣợc điểm của các loại mƣơng truyền thống [4].

12


Với kết cấu mỏng, nhẹ MHBTLTVM không đòi hỏi phải xử lý nền phức tạp, không
đòi hỏi phải có thiết bị thi công công suất lớn mà chỉ cần các phƣơng tiện thi công nhỏ,
thô sơ cũng có thể thi công đƣợc nên với nhiều mặt bằng nhỏ hẹp vẫn có thể hoàn
thành.
Khả năng chịu lực cao do công nghệ chế tạo mới giúp cho cấu kiện chịu va đập tốt

hơn, giảm mài mòn, tăng khả năng chống thấm bảo vệ cốt thép, tăng tuổi thọ công
trình. Ngoài ra, nhờ kết cấu bền, nhẹ nên có thể tái sử dụng khi thay đổi quy hoạch, kế
hoạch sản xuất dẫn đến điều chỉnh hệ thống kênh mƣơng.
Các sản phẩm hiện nay đƣợc chế tạo theo công nghệ rung lắc với ván khuôn định hình
và dầu bôi trơn mới làm tăng tính thẩm mỹ, cải thiện cảnh quan các công trình thuỷ
lợi. Không những thế độ nhẵn của bề mặt sản phẩm tốt hơn các loại kênh thông thƣờng
nên giảm độ nhám thuỷ lực, tăng lƣu lƣợng, giảm đƣợc kích thƣớc mặt cắt.
Giá thành của sản phẩm hạ hơn so với các sản phẩm đúc sẵn thông thƣờng do tiết kiệm
đƣợc nguyên liệu và công sản xuất nên khả năng hoàn thành việc kiên cố hoá kênh
mƣơng đồng thời hoàn thành tiêu chí nông thôn mới ở các địa phƣơng trở nên khả thi
hơn rất nhiều.
Ngoài ra, sản phẩm còn rất phù hợp với các Chủ trƣơng của Đảng, Nhà nƣớc và Chính
phủ trong lĩnh vực xây dựng nói chung, thuỷ lợi nói riêng nhƣ sử dụng vật liệu không
nung, chống biến đổi khí hậu, tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên...
1.3. Hiểu biết về thấm qua bê tông, nguyên nhân và ảnh hƣởng của thấm qua bê
tông đến chất lƣợng và tuổi thọ của kênh tƣới sử dụng MHBTLTVM.
1.3.1. Hệ số thấm và độ chống thấm của bê tông
Hệ số thấm là một đại lƣợng vật lý đặc trƣng cho tính thấm nƣớc của vật liệu, nó bằng
tỷ số giữa tích của lƣợng nƣớc và chiều dài đƣờng đi với tích của chênh lệch cột nƣớc,
diện tích và thời gian tiếp xúc của vật liệu với nƣớc. Hệ số thấm có đơn vị của vận tốc
(m/s, cm/s...). Ở đây, trong giới hạn nghiên cứu của đề tài là tính thấm của bê tông cốt
thép vỏ mỏng nên tác giả sẽ không đề cập đến các loại vật liệu khác.
Tính thấm nƣớc của bê tông là một chỉ tiêu rất quan trọng đối với bê tông thuỷ công

13