Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Phi Lân Người bảo, hướng dẫn tận tình mặt khoa học q trình thực luận văn Tơi xin chân thành cám ơn bạn đồng nghiệp Phịng thí nghiệm Công ty TNHH MTV Lâm Phú Thành, giúp đỡ tơi nhiều q trình thực cơng tác thí nghiệm cho đề tài Tơi xin chân thành cảm ơn tận tình hướng dẫn, bảo thầy cô trường Đại học Xây dựng, đặc biệt thầy cô giáo thuộc Bộ môn Cầu Hầm suốt q trình học tập tơi thời gian vừa qua Cuối cùng, xin cám ơn gia đình, người thân, bạn bè chia sẻ khó khăn tạo điều kiện cho tơi hồn thành luận văn Đà Nẵng, tháng 09 năm 2013 Tác giả luận văn Hoàng Nguyên Sơn Học viên: Hoàng Nguyên Sơn Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU Sự cần thiết phải nghiên cứu Mục đích phạm vi nghiên cứu Kết cấu luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái quát bê tông tự đầm 1.2 Sự phát triển tình hình nghiên cứu ứng dụng BTTĐ giới 12 1.3 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng bê tông tự đầm Việt Nam 15 1.4 Những yêu cầu nguyên tắc BTTĐ 17 1.5 Thành phần vật liệu bê tông tự đầm 1.5.1 Bột khoáng 1.5.2 Xi măng 1.5.3 Chất độn 1.5.4 Cốt liệu 1.5.5 Phụ gia 18 18 19 19 20 21 1.6 Thiết kế hỗn hợp BTTĐ 1.6.1 Một số phương pháp thiết kế BTTĐ 1.6.2 Thành phần vật liệu BTTĐ 22 22 26 1.7 Một số phương pháp thí nghiệm đánh giá khả làm việc BTTĐ 1.7.1 Thử độ chảy xoè 1.7.2 Thí nghiệm độ linh động khả chảy BTTĐ (phễu chữ V ) 1.7.3 Thí nghiệm kiểu hình hộp, chữ U, vịng J chữ L 1.7.3.1 Thí nghiệm kiểu hình hộp (Box Type) 1.7.3.2 Thí nghiệm kiểu chữ U (U Type) 1.7.3.3 Phương pháp thử vòng J (J ring: ASTM C 1621/C 1621M) 1.7.3.4 Thí nghiệm kiểu hộp chữ L 26 27 28 29 29 29 30 31 1.8 Tính chất BTTĐ sau hình thành cường độ 1.8.1 Cường độ chịu nén 1.8.2 Cường độ chịu kéo 1.8.3 Mơ đun đàn hồi 1.8.4 Từ biến 1.8.5 Co ngót 1.8.6 Hệ số giãn nở nhiệt 1.8.7 Lực dính với cốt thép thường cốt thép ứng suất trước 1.8.8 Khả chống cắt mặt phẳng đổ 1.8.9 Khả chống phá hủy nhiệt độ cao 1.8.10 Độ bền 34 34 34 34 34 35 36 36 36 36 37 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BÊ TÔNG TỰ ĐẦM M40Mpa VÀ BÊ TÔNG THƯỜNG M40Mpa 38 2.1 NGUỒN VẬT LIỆU 2.1.1 Về đá xây dựng: 2.1.2 Vật liệu cát xây dựng: 2.1.3 Đá vơi 38 38 39 39 2.2 LỰA CHỌN, THÍ NGHIỆM CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU 2.2.1 Lựa chọn vật liệu 2.2.1.1 Cốt liệu thô (Đá 5x10) 2.2.1.2 Cốt liệu mịn (Cát): 2.2.1.3 Xi măng 2.2.1.4 Chất độn 2.2.1.5 Phụ gia khoáng phụ gia siêu dẻo 40 40 40 40 40 40 40 Học viên: Hoàng Nguyên Sơn Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp 2.2.2 Thí nghiệm tiêu lý cốt liệu thô 2.2.2.1 Cốt liệu thô đá 0,5x1 2.2.2.2 Cốt liệu đá 1x2 Hình 2.6 Biểu đồ thành phần hạt đá 1x2 2.2.3 Thí nghiệm tiêu lý cốt liệu mịn 2.2.4 Thí nghiệm tiêu lý xi măng 41 41 42 42 43 44 2.3 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG 45 2.3.1 Thiết kế thành phần cấp phối Bê tông tự đầm 45 2.3.1.1 Thành phần cấp phối 45 2.3.1.2 Kiểm tra kết đúc mẫu đại trà 45 2.3.2 Thiết kế thành phần cấp phối Bê tông thơng thường M40Mpa, đá 1x2, độ sụt SN=(6-8)cm, mẫu hình trụ (15x30)cm 47 2.3.2.1 Thành phần cấp phối 47 2.4 SO SÁNH ĐÁNH GIÁ LOẠI BÊ TÔNG 2.4.1 Kết thí nghiệm loại bê tơng 2.4.2 Biểu đồ biểu diễn trình phát triển cường độ loại bê tông 2.4.3 Đánh giá chung 49 49 50 51 2.5 Một số hình ảnh trộn thử đúc mẫu bê tông thử nghiệm 52 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BTTĐ VÀO MỐI NỐI DỌC, DẦM NGANG, BẢN MẶT CẦU 55 3.1 MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU 55 3.1.1 Thiết lập mơ hình nghiên cứu đánh giá khả làm việc BTTĐ BTTT cho dầm ngang, mặt cầu: 55 3.1.1.1 cấu tạo mơ hình: 55 3.1.1.2 Kiểm tra độ đồng mẫu thử trước thí nghiệm cườn độ: 56 3.1.1.3 Kiểm tra khả chịu lực thí nghiệm uốn 57 3.2.1 Thiết lập mơ hình nghiên cứu đánh giá khả làm việc BTTĐ BTTT cho mối nối dọc dầm T: 60 3.2.1.1 Cấu tạo mơ hình: 60 3.1.1.2 Kiểm tra độ đồng mẫu thử trước thí nghiệm cường độ: 60 3.2.2.2 Kiểm tra khả chịu lực thí nghiệm uốn 62 3.3 ĐÁNH GIÁ CHỈ TIÊU KINH TẾ 3.3.1 Tính tốn giá thành cho 1m3 Bê tông thường Bê tông tự đầm 3.3.2 Đánh giá tiêu kinh tế tổng thể kết cấu nhịp 65 66 67 3.4 CÔNG NGHỆ THI CÔNG BTTĐ 3.4.1 Công nghệ thi công bê tông tự đầm 3.4.1.1 Chuẩn bị vật liệu 3.4.1.2 Trộn bê tông 3.4.1.3 Quy trình thời gian trộn BTTĐ 3.4.1.4 Kiểm sốt chất lượng sản phẩm 68 68 68 69 70 71 ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG BÊ TÔNG TỰ ĐẦM VÀO MỘT SỐ KẾT CẤU KHÁC TRONG XÂY DỰNG CẦU 76 3.6.1 Ứng dụng BTTĐ thi công kết cấu đúc sẵn 76 3.6.2 Ứng dụng BTTĐ để thi công kết cấu đổ chỗ 78 3.6.3 Sử dụng BTTĐ để sửa chữa kết cấu bê tông cũ, bị khuyết tật 80 3.6.4 Sử dụng BTTĐ để thi công kè bê tông - đá hộc đổ đống 81 3.5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 Kế t luận: 82 Kiế n nghi:̣ 82 MỘT SỐ HÌNH ẢNH CƠNG TÁC THÍ NGHIỆM Học viên: Hoàng Nguyên Sơn 83 Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp MỞ ĐẦU Sự cần thiết phải nghiên cứu Vào cuối năm 1990 năm đầu 2000, Việt Nam thiết kế thi công nhiều kết cấu nhịp dầm Bê tông cốt thép dự ứng lực dầm T, L nhịp =24, 33m lắp ghép mối nối dọc dầm ngang Sau thời gian sử dụng công trình cầu xuất hư hỏng kết cấu nhịp Qua công tác kiểm tra, kiểm định lại chất lượng cơng trình cầu người ta phát công tác bê tông cho mối nối liên kết dầm đa phần không đảm bảo chất lượng (chủ yếu bị rỗ, nước) công tác thi công (công tác đầm lèn bê tông) Với chất lượng bê tông mối nối giảm làm cho hệ số phân bố ngang dầm tác dụng làm tăng mức độ chịu lực lên dầm chủ, rung lắc kết cấu nhịp Từ hình ảnh cập nhật từ cơng tác kiểm định cầu tuyến đường vận chuyển phục vụ phát triển kinh tế xã hội ngành công nghiệp nhôm giai đoạn thuộc địa phận tỉnh Lâm Đồng, cho thấy công tác thi công mối nối dọc, dầm ngang cịn nhiều sai sót: : Học viên: Hoàng Nguyên Sơn Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp Hầu hết nguyên nhân dẫn đến hư hỏng kết cấu mối nối dọc, dầm ngang, mặt cầu đa phần chất lượng bê tông thi công không đảm bảo, gồm có: - Bê tơng rổ dạng tổ ong; - Mất nước vị trí tiếp giáp Bê tơng cũ mới; - Do hàm lượng cốt thép vị trí mối nối dọc cao bê tơng có độ linh động thấp nên hồ xi măng bao bọc hết cốt thép dẫn đến cốt thép kết cấu khơng làm việc giống lý thuyết tính tốn; - Bề dày bê tông kết cấu tương đối mỏng, thi cơng khơng có đầm rung, sử dụng đầm dùi độ chặt bê tơng không đạt yêu cầu; - Công tác tưới bảo dưỡng, giữ ẩm không đạt yêu cầu kỹ thuật dẫn đến bê tông bị nước; - Công tác giám sát chất lượng thi cơng lỏng lẻo có chủ quan khối lượng ít, thi cơng lắc nhắc… Để khắc phục nhược điểm ta dựa đặc tính vốn có loại bê tơng để áp dụng vào thi công hợp lý Trong xem xét tông thể loại Bê tông ta nhận thấy Bê tông tự đầm loại vật liệu phù hợp cho kết cấu nêu Bê tông tự lèn bê tơng có khả chảy trọng lượng thân làm đầy hồn tồn cốp pha, chí nơi dày đặc cốt thép mà không cần tác động học mà đảm bảo tính đồng Nói cách khác, bê tơng tự lèn bê tơng có khả tự lèn chặt Khả tự lèn chặt lực tiềm tàng bê tơng có liên quan đến khả đổ Với khả này, bê tơng làm đầy lèn chặt góc cạnh cốp pha trọng lượng thân mà khơng cần đầm q trình đổ bê tơng Bê tơng tự lèn giống bê tông thông thường chế tạo từ vật liệu cấu thành chất kết dính xi măng, cốt liệu, nước phụ gia Sự khác công nghệ thi công bê tông tự lèn khơng có cơng đoạn tạo chấn động lèn chặt bê tông Ðể làm đầy cốp pha trọng lượng thân nó, bê tơng tự lèn cần đạt khả chảy cao đồng thời không bị phân tầng Vì đặc trưng loại bê tông cân độ chảy khơng phân Học viên: Hồng Ngun Sơn Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp tầng hỗn hợp bê tông Ðạt điều này, bê tơng tự lèn cần có u cầu sau: - Sử dụng phụ gia siêu dẻo để đạt khả chảy dẻo cao hỗn hợp bê tông; - Sử dụng hàm lượng lớn phụ gia mịn để tăng độ linh động vữa xi măng; - Hàm lượng cốt liệu lớn bê tơng so với bê tơng thơng thường Ngồi đặc tính nói trên, đặc tính chế tạo thi cơng bê tông tự lèn khác so với bê tông thường sau: - Sự bắt đầu kết thúc ninh kết bê tơng tự lèn có khuynh hướng chậm so với bê tông thường; - Khả bơm bê tông tự lèn cao so với bê tông thường; - Do nhạy cảm lớn dẫn đến dao động chất lượng cố trộn vật liệu nên bê tơng tự lèn có u cầu kiểm tra chất lượng, kiểm tra sản xuất kiểm tra thi công khắt khe bê tông thường; - Do không thực việc rung động làm chặt, yêu cầu quan tâm đến thời gian trì chất lượng độ chảy lớn bê tông thường Kể từ phát triển Nhật Bản năm 1988, BTTĐ chấp nhận rộng rãi Nhật, Châu Âu Mỹ tính vượt trội Trong năm gần đây, có tín hiệu cho thấy dần chấp nhận Việt Nam thơng qua việc sử dụng số kết cấu giới hạn kết cấu thành mỏng, ống thép nhồi bê tông, vị trí dày đặc cốt thép đầu dầm, đầu cột, đầu tháp cầu dây văng, dầm hộp… Tuy nhiên, cịn mẻ nhà thiết kế, thi công quan quản lý ngành Đa số ứng dụng đến giới hạn cho việc thi công vị trí khó khăn, kết cấu nhỏ dày đặc cốt thép, kết cấu thành mỏng, hẹp, ống thép nhồi bê tông Ở Việt Nam thời gian gần triển khai nhiều dự án xây dựng nhà cao tầng, cơng trình cầu lớn có nhiều dạng kết cấu phức tạp việc sử dụng BTTĐ sử dụng vật liệu chỗ vào thực tế xây dựng đem lại lợi ích đáng kể mặt kinh tế kỹ thuật Công nghệ BTTĐ lan rộng toàn Thế giới, nguyên nhân khắc phục nhược điểm cường độ bê tông thông thường Tuy Học viên: Hoàng Nguyên Sơn Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp nhiên, hiểu biết BTTĐ khu vực có phần hạn chế, tập trung vào số quan nghiên cứu, trường Đại học, số hãng cung cấp phụ gia số nhà máy sản xuất cấu kiện đúc sẵn Tính thương mại hóa loại bê tông khu vực chưa cao Một nguyên nhân dẫn đến việc BTTĐ chưa áp dụng phổ biến điều kiện cấp phối nghiêm ngặt, đặc biệt chưa có hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn thiết kế, thi công cho việc áp dụng vật liệu cách đầy đủ rõ ràng Cũng chưa có nhiều nghiên cứu, ứng dụng sử dụng vật liệu sẵn có địa phương để chế tạo BTTĐ, loại vật liệu có nhiều tính mà so với bê tơng truyền thống khơng có Trong thực tế ngành cầu số kết cấu mang tính chất cốt yếu q trình chịu lực song chưa quan tâm cách mức mặt chất lượng ngun nhân dẫn đến kết cấu mau xuống cấp, thời gian sử dụng kết cấu khơng theo lý thuyết tính tốn Cụ thể kết cấu dầm ngang, mối nối dọc kết cấu nhịp dầm T, I lắp ghép sử dụng loại với bê tơng dầm chủ, cơng tác thi công cho cấu kiện không áp dụng giống thi công dầm chủ điều kiện thi công khác (khi thi cơng dầm chủ ta có hệ thống đầm rung chấn động, việc thi công cấu kiện thực bố trí lắp ghép đầm rung dầm chủ) Theo thống kê cố hỏng hóc cầu cho thấy đa phần kết cấu nhịp dầm lắp ghép tập trung hư hỏng chủ yếu mối nối dọc, dầm ngang, mặt cầu dọc theo mối nối (bê tông vị trí đa phần dẫn đến hư hỏng bị rỗ, nước) Với đặc tính ưu việt bê tông tự đầm cho phép khắc phục phần chất lượng bê tông cấu kiện mà bê tông thông thường không đáp ứng việc giám sát đầm lèn bê tông không chu đáo Mục đích phạm vi nghiên cứu Mục đích nghiên cứu đánh giá khả chịu lực kết cấu hẹp có hàm lượng cốt thép cao sử dụng bê tông tự đầm so với Bê tơng thơng thường để có sở áp dụng cho kết cấu thực tế Học viên: Hoàng Nguyên Sơn Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp Phạm vi nghiên cứu giới hạn việc xây dựng cấp phối phù hợp sử dụng cốt liệu địa phương đáp ứng yêu cầu BTTĐ độ chảy xoè, khả tự làm đầy, khả chảy xuyên qua khu vực hạn chế đảm bảo yêu cầu cường độ, độ bền, độ ổn định đánh giá so sánh với bê tông thông thường cấp ứng dụng vào cấu kiện điều kiện thi cơng Trên sở ta tiến hành bước cụ thể sau: Thiết kế cấp phối BTTĐ, Bê tơng thường thích hợp sử dụng cốt liệu địa phương phù hợp với việc thi công kết cấu mối nối dọc, dầm ngang; So sánh, đánh giá phát triển cường độ độ bền BTTĐ so với Bê tông thường Ứng dụng BTTĐ vào kết cấu mơ hình giả định có tiết diện hẹp hàm lượng cốt thép cao để so sánh đánh giá khả chịu lực Kết cấu luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục tài liệu tham khảo, luận văn chia làm chương sau: Chương 1: Tổng Quan Chương 2: Nghiên cứu thiết kế thành phần bê tông tự đầm M40Mpa, bê tông thường M40Mpa độ sụt (6-:-8) cm, sử dụng cốt liệu có mỏ vật liệu thành phố Đà Nẵng Chương 3: Nghiên cứu ứng dụng Bê tông tự đầm vào thi công mối nối dọc, dầm ngang, mặt cầu cơng nghệ thi cơng BTTĐ Học viên: Hồng Nguyên Sơn Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái quát bê tông tự đầm BTTĐ tiến quan trọng công nghệ bê tông nhiều thập kỷ qua Việc bê tông đúc chỗ thiếu tính đồng khơng đầm kỹ bị phân tầng làm giảm chất lượng bê tông, làm ảnh hưởng đến khả chịu lực kết cấu tuổi thọ cơng trình BTTĐ phát triển nhằm đảm bảo cho bê tông đạt độ đồng nhất, tự làm đầy vị trí ván khn tự chảy qua kết cấu có cốt thép dày đặc kết cấu có tiết diện hẹp, mỏng mà khơng cần rung động đảm bảo chất lượng theo yêu cầu Bê tông tự đầm phát triển Nhật Bản vào cuối năm 1980, sử dụng chủ yếu cho kết cấu có nhiều cốt thép vùng động đất (Bouzoubaa Lachemi, 2001) Bê tơng tự đầm mơ tả loại vật liệu hiệu cao, loại vật liệu tự lấp đầy nơi ván khn đầm chặt trọng lượng thân mà khơng cần rung động khoảng cách thép kết cấu hẹp Bê tơng tự đầm sử dụng điều kiện khó khăn khác khơng thể sử dụng máy đầm như: đổ bê tông nước, cọc nhồi, bệ máy cột tường gia cố Độ linh động cao BTTĐ làm cho đổ vào khn mà khơng cần rung Kể từ đời năm 1983, sử dụng rộng rãi xây dựng Nhật Bản (Okamura Ouchi, 2003) Gần đây, loại bê tông sử dụng rộng rãi nhiều nước giới cho ứng dụng khác nhiều hình dạng kết cấu khác Bê tông tự đầm coi "sự phát triển mang tính cách mạng xây dựng bê tông nhiều thập kỷ" Ban đầu phát triển nhằm bù đắp thiếu hụt lao động có tay nghề ngày tăng, đến sử dụng cho công tác bê tông đổ chỗ bê tông đúc sẵn nhà máy Lợi ích kinh tế mà mang lại kiểm chứng : a Xây dựng nhanh hơn; b Giảm nhân lực công trường; c Thi cơng dễ dàng hơn; Học viên: Hồng Nguyên Sơn Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp d Độ đồng đông đặc hoàn toàn; e Bề mặt hoàn thiện tốt hơn; f Nâng cao độ bền; g Sức dính bám tăng; h Dễ dàng thiết kế thành phần bê tông; i Giảm tiếng ồn khơng có chấn động; j Mơi trường làm việc an tồn Tính tự đầm bê tông thể qua khả biến dạng cao mẻ trộn vữa mà thể qua khả chống phân tầng cốt liệu thô vữa bê tông qua khoảng giới hạn thép Tính đồng BTTĐ cịn thể khả khơng bị phân tầng vận chuyển thi công Hiện nay, chế tạo BTTĐ có độ linh động cao khả chống phân tầng cách: Thêm nhiều hàm lượng hạt mịn, giảm hàm lượng cốt liệu thô; Giảm tỷ lệ nước / Hàm lượng bột, (Hàm lượng bột xi măng cộng với chất độn tro bay, muội thạch anh v.v.); Sử dụng phụ gia siêu dẻo Do hàm lượng hạt mịn cao cấu trúc vật liệu bên BTTĐ cho thấy giống với bê tơng chất lượng cao có tính tự đầm Do hàm lượng cốt liệu thơ thấp giai đoạn đầu kết cấu bê tơng khơng có khuyết tật lớp bảo vệ đảm bảo có khả chống lại yếu tố bên sau hình thành cường độ Tuy nhiên, BTTĐ có số vấn đề như:  Bê tơng tự đầm có mơ đun đàn hồi thấp hơn, ảnh hưởng đến đặc tính biến dạng kết cấu bê tông dự ứng lực;  Chùng dão co rút cao nên ảnh hưởng đến mát ứng suất độ võng theo thời gian BTTĐ bao gồm chủ yếu xi măng, cốt liệu mịn, thô chất độn tro bay, muội silíc, nước, phụ gia siêu hóa dẻo chất gia cố Thành phần BTTĐ tương tự bê tông truyền thống, để đạt hỗn hợp có tính linh động cao người ta thêm vào số chất độn tro bay, chất độn thủy tinh, bột đá vôi, muội thạch anh v.v Học viên: Hoàng Nguyên Sơn 10 Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp * Đổ bê tông bằng máng đổ thùng đổ Hình 3.28: Máng đổ bê tơng Bơm bê tơng phương pháp thi công tốt bê tơng tự đầm, ngồi sử dụng thêm phương pháp khác máng đổ thùng đổ Khi dùng máng đổ đầu máng phải đặt vị trí xa kết cấu cần đổ máng rút dần lên trình đổ Khi thi cơng vị trí cao tường mỏng nên sử dụng thêm ống dẫn (ống tremie) bê tông Ống dẫn nên đặt vị trí đáy kết cấu ln ngập bê tơng đổ để tránh tượng bọt khí Ống đổ Hình 3.29: Đổ bê tơng bằng ống đổ * Hồn thiện bề mặt Với bê tơng tự đầm, kết cấu sau đổ bê tơng thường có bề mặt đẹp Tuy nhiên kết cấu có bề mặt rộng lớn thiết phải sử dụng biện Học viên: Hoàng Nguyên Sơn 75 Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp pháp hoàn thiện bề mặt sau thi công Một giải pháp tối ưu dùng trượt (Vibrating Floats) để hoàn thiện bề mặt kết cấu phẳng, không dốc Bề mặt trượt thường làm thép để tăng hiệu trượt thường gắn hệ thống rung động nhẹ nhằm làm ‘tan’ lớp hồ bắt đầu se lại bề mặt bê tơng Hình 3.30: Hồn thiện bề mặt BTTĐ(ảnh Internet) 3.5 ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG BÊ TÔNG TỰ ĐẦM VÀO MỘT SỐ KẾT CẤU KHÁC TRONG XÂY DỰNG CẦU Trong phần trước tác giả luận văn khảo sát đặc điểm thuộc tính BTTĐ, sau tiến hành lựa chọn vật liệu thiết kế số thành phần cấp phối bê tông tự đầm đáp ứng yêu cầu đề Như vậy, khả chế tạo cấp phối BTTĐ sử dụng vật liệu địa phương hồn tồn thực Tuy nhiên, việc áp dụng vào thực tế xây dựng sao, hiệu mang lại vấn đề phải xem xét Như trình bày trên, lý thuyết BTTĐ sử dụng cho tất kết cấu mà bê tông truyền thống sử dụng Tuy nhiên tuỳ vào yêu cầu cụ thể mà ta tính tốn để sử dụng vật liệu cách hợp lý hiệu khơng áp dụng cách máy móc vào toàn kết cấu xây dựng Trên sở ưu, nhược điểm tính vượt trội BTTĐ so với bê tơng thường đề xuất số kết cấu sau mà sử dụng BTTĐ cho hiệu cao mặt kinh tế kỹ thuật 3.6.1 Ứng dụng BTTĐ thi công kết cấu đúc sẵn Hiện kết cấu bê tông đúc sẵn ngày sử dụng nhiều hiệu hẳn mặt kinh tế khả quản lý chất lượng Việc Học viên: Hoàng Nguyên Sơn 76 Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp sử dụng bê tông tự đầm cho cấu kiện đúc sẵn mang lại nhiều lợi ích kinh tế tính vượt trội Trong ngành xây dựng cầu, bê tơng tự đầm đúc sẵn sử dụng cho nhiều loại kết cấu khác nhau, từ kết cấu phần thân trụ, xà mũ hay kết cấu phần dầm mặt cầu Việc sử dụng bê tông tự đầm đúc sẵn cho kết cấu cầu cho phép kiểm soát đặc tính bê tơng trạm trộn, nâng cao khả kiểm soát đảm bảo việc bảo dưỡng bê tông sau đổ tiến hành cách thích hợp, đồng thời dễ dàng việc sử dụng cơng nhân có tay nghề cao thi công Do vậy, sản phẩm bê tông tự đầm đúc sẵn thường có chất lượng cao hơn, tin cậy độ bền tốt so với sản phẩm thi cơng ngồi cơng trường Hình 3.31: Một số kết cấu đúc sẵn sử dụng BTTĐ cho hiệu cao Hiệu việc sử dụng BTTĐ cho kết cấu bê tông đúc sẵn mang lại :  Giảm thời gian thi cơng: Có thể rút ngắn khoảng (20-25)% thời gian thi công tiết kiệm khoảng 30% chi phí nhân cơng so với bê tơng thường  Giảm chi phí không sử dụng đầm : Do sử dụng đầm q trình thi cơng nên giảm chi phí cho cơng tác Theo tính Học viên: Hoàng Nguyên Sơn 77 Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp tốn, chi phí sử dụng đầm 1m3 bê tông thường chiếm khoảng 2-2.5% giá thành 1m3 bê tông (nguồn : Báo cáo hội thảo thiết kế sử dụng bê tông tự đầm 11/2002 - David J Martin, giám đốc Marketing Công ty Precast Master Builders, Inc tổ chức lần bắc Mỹ )  Giảm chi phí bảo dưỡng ván khuôn, tăng tuổi thọ ván khuôn số lần sử dụng  Việc giảm thiểu tiếng ồn thi công bê tông tự đầm cải thiện đáng kể điều kiện làm việc công nhân 3.6.2 Ứng dụng BTTĐ để thi công kết cấu đổ chỗ Như đề cập, việc thi công kết cấu BTTĐ trường hồn tồn thực có đầy đủ thiết bị kiểm tra thiết bị trộn đạt yêu cầu Thực tế cho thấy BTTĐ sử dụng hiệu cho kết cấu sau : + Bê tông khối lớn, trụ cầu, trụ tháp Các kết cấu bê tông khối lớn mố neo, bệ móng… sử dụng BTTĐ để thi cơng tiết kiệm nhiều chi phí, đặc biệt rút ngắn thời gian thi công đáng kể Thường áp dụng cho kết cấu này, trạm sản xuất bê tông lắp dụng cơng trình, thi cơng cần trộn bê tông đổ vào kết cấu thông qua hệ thống ống dẫn Như tiết kiệm thời gian, chi phí vận chuyển cơng đầm lớn Hình 3.32:1- Dầm ngang; 2-Mố neo; 3-Tháp cầu Thuận Phước, Đà Nẵng Đối với kết cấu Trụ, trụ tháp cầu thường nước cách xa bờ, việc sử dụng BTTĐ dẫn trực tiếp từ trạm sản xuất đến vị trí đổ phương án tối ưu Với phương án này, sau lắp dựng ván khn, BTTĐ sản xuất từ trạm bơm trực tiếp vào ván khuôn mà không cần làm hệ thống sàn đạo, xà Học viên: Hoàng Nguyên Sơn 78 Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp lan hay đường dẫn Đặc biệt thuận tiện thi công cao mà không cần phải bố trí sàn cơng tác, tiết kiệm tối đa chi phí đầm + Thi cơng dầm ngang mối nối dầm dọc cầu + Kết cấu tường mỏng Đây kết cấu khó thi cơng bề dày kết cấu nhỏ, cốt thép dày chiều cao lớn Nếu dùng bê tông truyền thống phải phân đoạn để thi cơng tốn nhiều cơng đầm mà chất lượng khó kiểm sốt Vì phương án sử dụng BTTĐ lựa chọn tối ưu khắc phục nhược điểm trên, rút ngắn thời gian thi công, giảm công đầm mà đảm bảo chất lượng Đặc biệt kết cấu yêu cầu tính thẩm mỹ cao việc sử dụng BTTĐ đáp ứng yêu cầu bề mặt BTTĐ sau hồn thiện đẹp Hình 3.33: Kết cấu tường mỏng thi cơng bằng BTTĐ bề mặt hồn thiện + Ống thép nhồi bê tông Kết cấu ống thép nhồi bê tông ngày sử dụng nhiều xây dựng, đặc biệt ngành xây dựng cầu kết cấu vòm Nguyên nhân kết cấu ống thép nhồi bê tơng có số điểm lợi vượt trội so với kết cấu thép bê tông cốt thép kết cấu bê tông cốt cứng Sự làm việc đồng thời ứng suất phân bố theo hướng mặt cắt đạt tới mức tối ưu Vỏ thép bên chịu sức kéo chịu uốn tốt, đồng thời độ cứng kết cấu ống thép nhồi bê tông tăng môđun đàn hồi vỏ thép lớn bê tông nhiều Cường độ chịu nén bê tông tăng lên đáng kể hiệu ứng bó chống nở hơng ống thép, bê tơng bên làm giảm khả ổn định cục vỏ thép Học viên: Hoàng Nguyên Sơn 79 Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp Hình 3.34: Lao lắp kết cấu vịm ống thép nhồi bê tơng cầu Đồng Trù QL5-HN Cầu Cần Giuộc – Khu thị nam Sài Gịn (Ảnh tham khảo) Do tiết diện ống thép nhỏ, lại lao lắp, hợp long xong thi công phần bê tông bên thi cơng bê tơng truyền thống chất lượng khó kiểm sốt Ngược lại sử dụng BTTĐ với ưu điểm vượt trội như: Độ linh động tuyệt vời, khả tự lấp đầy, khả chảy qua vật cản không bị phân tầng, để bơm vào ống thép hiệu cao yên tâm chất lượng Để thi công bê tông kết cấu này, sau lao lắp xong, bê tông bơm từ phía lên đến đầy ống dừng lại Để đảm bảo bê tông lấp đầy ống thép ta bố trí số lỗ thơng vị trí cao kết cấu 3.6.3 Sử dụng BTTĐ để sửa chữa kết cấu bê tông cũ, bị khuyết tật Trong q trình thi cơng kết cấu bê tơng bình thường số trường hợp khó tránh khỏi vài vị trí cốt thép khơng bao bọc bê tông Hoặc số kết cấu q trình khai thác bê tơng bị vỡ, bong tróc lịi cốt thép chủ làm giảm tiết diện chịu lực Để sửa chữa kết cấu này, phương án sử dụng bê tông tự đầm lựa chọn hiệu mà đạt yêu cầu Để đạt hiệu cao việc sửa chữa kết cấu thiết phải thiết kế thành phần cấp phối bê tông với cốt liệu phù hợp với điều kiện cụ thể cho sau sửa chữa vị trí phải lấp đầy bê tơng Đồng thời sau làm lớp bê tơng bong tróc cần có biện pháp tăng cường độ dính bám hai lớp bê tơng cũ để chúng làm việc trình khai thác sử dụng Hình 3.35 Một số kết cấu BTCT bị hư hỏng cần sửa chữa Học viên: Hoàng Nguyên Sơn 80 Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp 3.6.4 Sử dụng BTTĐ để thi công kè bê tông - đá hộc đổ đống Việc đắp đê quai, kè làm đập ngăn nước số dự án lấn biển, sông, hồ để xây dựng cơng trình, khu thị (chẳng hạn khu đô thị Đa Phước-Đà Nẵng) người ta thường sử dụng kè BTCT, đê kè đá hộc đổ đống đổ vật liệu đắp vào làm mặt xây dựng Tuy nhiên, dùng bê tơng cốt thép để xây dựng chi phí xây dựng lớn khó thi cơng đặc biệt vị trí có độ sâu lớn Nếu chọn phương án đắp đá hộc làm đê quai bề rộng đê phải lớn cần lượng đá lớn đáp ứng yêu cầu mà chất lượng khơng đảm bảo bị sóng biển liên lục đánh vào Một phương án đề xuất dùng bê tông – đá hộc đổ đống để xây dựng bờ kè, đê quai làm tường ngăn nước Theo phương án này, sau đóng cọc ván thép theo suốt chiều dài kè (phân đoạn kè), dùng đá hộc kích thước lớn đổ vào đến cao độ yêu cầu Sau dùng bê tơng tự đầm đổ vào thân kè thơng qua số vị trí chừa sẵn theo phương pháp vữa dâng Bê tông lấp đầy khe trống viên đá hộc Phương pháp dễ thi công mà tiết kiệm nhiều chi phí Vëtrêchỉìa âäøbã täng Âạhäü c h C c vạn thẹp Läùchỉìa âäøbã täng C c vạn thẹp b Âạhäü c Hình 3.36: Phương pháp thi cơng kè bê tông tự đầm – đá hộc đổ đống Học viên: Hoàng Nguyên Sơn 81 Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kế t l ̣n:  Với tính của bê tơng tự đầ m cho phép khắ c phu ̣c đươ ̣c những sai sót cho kế t cấ u mối nố i dọc, dầ m ngang  Khi thay thế Bê tông tông thông thường Bê tông tự đầ m đố i với kế t cấ u có tiết diêṇ he ̣p, hàm lươ ̣ng cớ t thép cao thì khả chiụ lực tăng lên khoảng 15% so với Bê tông thường  Giá thành khối bê tông tự đầ m cao Bê tông thông thường khoảng 1.4 lầ n song so sánh cho tồn bơ ̣ kế t cấ u nhip̣ thì giá thành tăng lên không đáng kể khoảng 1% Kiế n nghi:̣ Trong cơng trình cầu, mơ ̣t sớ kế t cấ u có điề u kiê ̣n thi công khó, đòi hỏi chấ t lươ ̣ng và mỹ thuâ ̣t cao thì nên thay thế Bê tông thường Bê tơng tự đầ m Học viên: Hồng Nguyên Sơn 82 Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp MỘT SỐ HÌNH ẢNH CƠNG TÁC THÍ NGHIỆM * Chuẩn bị đúc mẫu: Học viên: Hoàng Nguyên Sơn 83 Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp * Bảo dưỡng tháo mẫu : * Kiểm tra bề mặt: Học viên: Hoàng Nguyên Sơn 84 Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp * Siêu âm mẫu: * Đánh dấu mẫu nén mẫu: Học viên: Hoàng Nguyên Sơn 85 Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp * Mẫu sau thí nghiệm: Học viên: Hồng Ngun Sơn 86 Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Học viên: Hoàng Nguyên Sơn Luận Văn tốt nghiệp 87 Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO GS.TS Phạm Duy Hữu, TS Đào Văn Đông (2009), Vật liệu xây dựng mới, NXB Giao thông Vận tải Phạm Huy Chính (2007), Thiết kế thành phần bê tông, NXB Xây Dựng PGS.TS Phạm Duy Hữu (2005), Công nghệ bêtông bêtông đặc biệt, NXB Xây Dựng KS Nguyễn Xuân Bích (2005), Sửa chữa và gia cố kết cấ u Bê tông cố t thép, NXB Khoa ho ̣c kỹ thuâ ̣t, Hà Nô ̣i Viện Khoa học công nghệ Xây dựng-Bộ Xây dựng, Hà Nội tháng 10/2007, Tài liệu tập huấn chuyên đề công nghệ bê tông tiên tiến Lê Hồng Anh, Nguyễn Tuấn Việt, Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng (2008), Nghiên cứu ứng dụng bê tông tự lèn xây dựng đường ô tô, sân bay, Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh Viên nghiên cứu khoa học lần thứ 6, Đại học Đà Nẵng 2008 Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ kéo uốn TCVN 3119:1993 TS Nguyễn Thanh Bằng, Ths Phạm Đức Trung (2006), Ảnh hưởng của phụ gia khoáng hoạt tính Silica – fume đến tính chấ t của bê tông, Viê ̣n KHCN Xây dựng, The European Guidelines for Self-Compacting concrete-Specification, Production and use Tháng 5/2005 10.Self-compacting Concrete Hajime Okamura and Masahiro Ouchi Received 14 November 2002, accepted 30 March 2003- Hội thảo bê tông chất lượng cao Quyển số 1, mục 1, phần 5-15 11.Application of Self-compacting concrete in Japan, Europe and the United State Masahiro Ouchi, Kochi University of Technology, Kochi Japan Sadaaki Nakamura, PC bridge Company, Ltd., Tokyo, Japan Thomas Osterberg and Sven-Erik Hallberg, Swedish National Road Administration, Borlange, Sweden Myunt Lwin, Federal Highway Administration, Washington, D.C., U.S.A Học viên: Hoàng Nguyên Sơn 88 Lớp Xây dựng cầu hầm 2010 Trường Đại học Xây dựng – Khoa sau đại học Luận Văn tốt nghiệp 12.Cracking Tendency of Self-Compacting Concrete Subjected to Restrained Shrinkage: Experimental Study and Modeeling Philippe Turcry, Ahmed Loukili, Khalil haidar, Gilles Pijaudier-Cabot, Abdeldjelil Belarbi - R&DO Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique GeM, UMR CNRS 6183, Ecole Centrale de Nantes, BP 92101, F-44321 Nantes cedex 3, France 13 ASTM C494/C494M-99a, Standard Specification for Chemical Admixtures for concrete 14 BROOKS, J Elasticity, shrinkage, creep and thermal movement Advanced Concrete Technology-Concrete properies, Edited by Jonh Newman and Ban Seng Choo, ISBN 7506 5104 0, 2003 15 HARRISON, TA Early-age thermal crack control on concrete CIRIA Report 91, Revised edition 1992 ISBN 86017 3291 16 SONEBI, M, WENZHONG, Z and GIBBS, J Bond of reinforcement in selfcompacting concrete – July-August 2001 17 CATHER, R Concrete and fire exposure Advanced Concrete TechnologyConcrete properies, Edited by Jonh Newman and Ban Seng Choo, ISBN 7506 5104 0, 2003 18 DEN UIJL, J.A., Zelfverdichtend Beton, CUR Rapport 2002-4 Onderzoek in opdracht van CUR Commissie B79 Zelfverdichtnd Beton, Stichting CUR, ISBN 90 3760 242 19 Economic Impact of SCC in Precast Application David J Martin - Sr Marketing Manager, Precast Master Builder, Inc 20 Self-Compacting Concrete for Presressed bridge Girders Bulent Erkmen – In Partial Fullfilement of the Requirements for the Dgree of Doctoral Philosophy 21 Comparative Performance of High early Strength and Consolidating Concrete for Use in Precast Bridge Beam Construction Clay Naito, Geoff Học viên: Hoàng Nguyên Sơn 89 Lớp Xây dựng cầu hầm 2010