Công nghệ mới  
Ứng dụng công nghệ bê tông tự lèn trong thi công đập xà lan di động cho các công trình thủy lợi vùng triều

Đặt vấn đề:

Hiện nay, một số tỉnh vùng Đồng bằng sông Cửu long do yêu cầu chuyển dịch cơ cấu sản xuất, nên hàng trăm ngàn ha đất trồng lúa kém hiệu quả đã chuyển sang nuôi trồng thủy sản đạt kết quả cao. Vùng chuyển đổi này càng ngày càng lớn, lấn sâu vào khu vực trồng lúa ổn định làm nẩy sinh mâu thuẫn về tranh chấp nguồn nước giữa hai vùng sính thái Mặn để điều tiết nuôi trồng thủy sản và Ngọt để trồng lúa . Do đó, việc phân ranh hai vùng sinh thái “ Mặn – Ngọt “ đòi hỏi phải có giải pháp công trình điều tiết nguồn nước theo yêu cầu sản xuất đặc thù này. Mặc dù vậy, công trình lại cần có kết cấu đơn giản, giữ được ngọt, ngăn được mặn, tiêu thoát lũ tốt, không phải giải tỏa đền bù, thi công lắp đặt dễ dàng, đáp ứng yêu cầu giao thông thủy bộ và đặc biệt là có thể di chuyển đến vị trí khác khi có nhu cầu thay đổi vị trí nhưng bản thân kết cấu phải bền vững và có độ tin cậy cao. Xuất phát từ đòi hỏi khắt khe như vậy, các cán bộ khoa học của  Trung tâm công trình Đồng bằng ven biển và đê điều - Viện Thủy công đã  nghiên cứu công nghệ Đập xà lan di động, đây  là một thành công lớn trong lịch sử xây xựng công trình thủy và  "Công nghệ đập xà lan" đã được cấp bằng độc quyền sáng chế, sự ra đời của công nghệ này đã đáp ứng được các yêu cầu bức bách về kinh tế kỹ thuật và xã hội vùng tôm – lúa “ [1].

            Đập xà lan di động chế tạo từ bê tông cốt thép là loại đập đã và đang được Viện Thủy công chế tạo hàng loạt và đưa vào sử dụng tại các tỉnh Cà mâu, Sóc trăng, Cần thơ. Đập xà lan di động được tính toán thiết kế với kết cấu nhẹ, thích hợp với nền đất yếu và sự chênh lệch cột nước thấp. Bề dầy của kết cấu đập xà lan tại các vách ngăn chỉ từ 12 đến 18cm có cốt thép từ 12 đến 18mm. Như vậy, muốn thi công đập xà lan một cách dễ dàng phải cần có loại bê tông chất lượng cao, độ linh động đặc biệt để tự điền đầy vào thành vách của kết cấu đập và đạt cường độ nén thiết kế và độ chống thấm, chống ăn mòn cao. Với yêu cầu như vậy, Trung tâm công trình đồng bằng ven biển và đê điều kết hợp với phòng Nghiên cứu Vật liệu (Viện Thủy công) sử dụng bê tông tự lèn trong xây dựng các công trình có hình dáng kết cấu phức tạp, cốt thép dầy đặc, yêu cầu chất lượng cao là một bước tiến quan trọng trong công nghệ thi công bê tông cốt thép [ 2 ] và áp dụng rât hiệu quả trong thi công đập xà lan di động.

1.      Khái niệm về bê tông tự lèn

 

Bê tông tự lèn ( BTTL ) là một loại bê tông mà hỗn hợp mới trộn xong của nó ( hỗn hợp bê tông tươi ) có khả năng tự điền đầy các khuôn đổ hoặc cốp pha kể cả những kết cấu dầy đặc cốt thép mà vẫn đảm bảo tính đồng nhất bằng chính trọng lượng bản thân và độ chẩy xòe, không cần bất kỳ một tác động cơ học nào từ bên ngoài . Như vậy, có thể nói bê tông tự lèn là bê tông, mà hỗn hợp của nó khi đổ không cần đầm nhưng sau khi đông cứng, kết cấu bê tông vẫn đảm bảo độ đặc chắc và các tính chất cơ lý như bê tông thông thường cùng mác [ 2 ].

2.      Đặc điểm của BTTL và vật liệu chế tạo BTTL

 

Bê tông tự lèn có thể chia ra làm 03 loại:

- BTTL dựa trên hiệu ứng  của bột mịn, độ linh động và tính năng không phân tầng của hỗn hợp bê tông đạt được bằng cách điều chỉnh phù hợp tỷ lệ N/B  [nước/bột ( xi măng và phụ gia khoáng mịn )];

-  BTTL sử dụng phụ gia để điều  chỉnh độ linh động ,  đó là loại bê tông sử dụng phụ giaVMA ( Viscosity Modifying Admixture ) để cho hỗn hợp bê tông có độ linh động tốt nhưng không bị phân tầng tách nước;

- BTTL sử dụng hỗn hợp cả hai hiệu ứng là bột mịn và phụ gia điều chỉnh độ linh động.

Bê tông tự lèn cũng được cấu thành từ các vật liệu cơ bản ( chất kết dính, cốt liệu, nước, phụ gia ) như bê tông truyền thống nhưng điều khác biệt là khi thi công không cần đến việc đầm nén, do vậy nó có những tính năng riêng. Tính năng quan trọng nhất là khả năng ổn định độ đồng đều của hỗn hợp bê tông tươi trong quá trình tự chẩy mà không gây ra hiện tượng phân tầng, tách nước, mặt khác mật độ cốt liệu lớn được phân bố đều khắp trong khối đổ. Để có được khả năng này cần phải có được sự phối hợp sử dụng các vật liệu một cách tối ưu trong khi thiết kế thành phần cấp phối của hỗn hợp bê tông tự lèn. Các tỷ lệ thành phần vật liệu trong hỗn hợp BTTL có ảnh hưởng và quyết định đến tính tự lèn của hỗn hợp bê tông cụ thể như sau:

- Lượng nước trộn trong BTTL ( N/CKD ) chỉ nằm trong khoảng từ 0,3÷ 0,4 tùy theo mác BTTL do yêu cầu của thiết kế;

- Phụ gia cho BTTL phải là loại phụ gia đảm bảo có đồng thời hai tính chất, đó là giảm lượng nước trộn xuống tới mức tối thiểu giữ cho hỗn hợp BTTL có độ linh động cao ( đường kính chẩy xòe của hỗn hợp bê tông từ 68 ÷ 70 cm ) nhưng không được gây ra sự phân tầng tách nước . [ 3 ] Các phụ gia cho BTTL thường được sản xuất từ một trong các gốc : Napthalene sulfonat, Melamin sulfonat, polycarboxylate và Amino sulfonat… [ 4 ];

- Bột khoáng mịn, gồm loại hoạt tính và trơ có nguồn gốc từ thiên nhiên và  nhân tạo có cấu tạo hình cầu, dễ phân tán, bao bọc các hạt cốt liệu và làm giảm tương tác giữa các hạt, góp phần làm tăng độ linh động của hỗn hợp BTTL [ 5 ];

- Cốt liệu lớn trong BTTL thường ít hơn so với bê tông truyền thống. Nếu lượng cốt liệu lớn cao thì ảnh hưởng đến khả năng tự lèn của hỗn hợp bê tông tươi và có hiện tượng kết khối cốt liệu.

3.      Ứng dụng công nghệ BTTL vào việc thi công đập xà lan di động

 

Đập xà lan di động được chế tạo trên bờ sau khi đạt cường độ quy định của bê tông sẽ tiến hành hạ thủy cho nổi trên sông và lai dắt đến hố móng và đánh chìm. Sau khi nghiên cứu thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và thực tế thử trên cửa van công trình Cống Ngọc Hùng – Nghĩa Hưng – Nam Định,  Viện Thủy công đã quyết định sử dụng bê tông tự lèn để sản xuất đập xà lan di động.

Bê tông tự lèn có các tính chất cơ lý hoàn toàn giống như bê tông truyền thống có cùng mác và có thể áp dụng cho các kết cấu bê tông , bê tông cốt thép đặc biệt phù hợp cho các kết cấu mỏng, dầy cốt thép như đập xà lan di động [ 2 ].

- Thành phần cấp phối BTTL dùng để chế tạo đập xà lan:

Với mác BTTL yêu cầu là M35;

Độ chẩy xòe của hỗn hợp bê tông là D = 70 ± 2 cm;

Mác chống thấm sau 28 ngày của mẫu là W = 12 atm;

   Phòng NC Vật liệu đã thiết kế thành phần cấp phối BTTL như trong bảng 1.

Bảng 1. Lượng vật liệu cho 1m3 bê tông tự lèn dùng để chế tạo đập xà lan

 

 

 

Loại vật liệu

Đơn vị đo

Khối lượng vật liệu

1

Xi măng PC 40

kg

380

2

Đá 1 -2

m3

0,385

3

Đá 0,5 - 1

m3

0,128

4

Cát vàng

m3

0,565

5

Bột đá

kg

110

6

Tro bay nhiệt điện

kg

90

7

Nước

lit

172

8

Phụ gia siêu dẻo VISCOCRETE

lit

7,8

9

Phụ gia siêu mịn PP1

kg

15,0

- Các loại phụ gia có đặc tính phù hợp tiêu chuẩn ASTM C494 loại G và ASTM C 1017. Bột đá và tro bay có thể thay thế bằng puzôlan thiên nhiên nghiền mịn.

 

 

 

- Công tác kiểm tra chất lượng BTTL khi thi công đập xà lan di động phải phù hợp tiêu chuẩn TCVN 3118:  1993.

Đập xà lan là dạng kết cấu mỏng, cốt thép dầy khi dùng BTTL phải có ván khuôn kín khít thì mới đảm bảo bề mặt bê tông nhẵn đặc và chống thấm tốt. Công tác thi công BTTL cho xà lan phải tuân theo quy trình riêng của Trung tâm CT Đồng bằng ven biển đã thiết kế trong tài liệu [ 1 ].

4. Kết luận:

 

            - Bê tông tự lèn đã đáp ứng đầy đủ các yêu cầu để chế tạo đập xà lan di động phục vụ công tác ngăn sông vùng ven biển. Kết quả nghiên cứu này đã áp dụng thi công các công trình ngăn mặn giữ ngọt tại tỉnh Cà Mau (Cống Minh Hà- huyện Trần Văn Thời );

            - Khi thi công bê tông tự lèn cần chú ý tuân thủ nghiêm ngặt các quy định và yêu cầu quản lý chất lượng trong quy trình kỹ thuật thi thi công của từng công trình đập xà lan di động.

Tài liệu tham khảo:

 

1. Trương Đình Dụ , Trần Đình Hòa, Trần Văn Thái. Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật dự án sản xuất thử nghiệm: Hoàn thiện công nghệ thiết kế, chế tạo và vận hành đập xà lan di động áp dụng cho vùng triều phục vụ các công trình ngăn sông vùng ven biển. 2007.

2. Hoàng Phó Uyên, Nguyễn Quang Bình. Báo cáo tổng kết đề tài: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bê tông tự lèn vào công trình Thủy lợi. 2007.

3. M. collepardi. Self-Compacting Concrete: What is new? Seventh CANMET/ACI International Conference on Superplasticizers and other Chemical Admixture in Concrete. ISBN 0 – 87031 – 127 – 1.

4. T.Sugamata, M. Hibino, M. Ouchi. A study of Particle Dispersion Effect of polycarboxylate Based Superplasticizers.

5. Trần Thị Hồng Thúy. Báo cáo tổng kết đề tài: Nghiên cứu chế tạo bê tông tự lèn sử dụng vật liệu sẵn có tại Việt Nam. 2004.

 

PGS.TS Hoàng Phó Uyên

 

 

 
 
Các bài liên quan
 Ứng dụng công nghệ mới trong thiết kế xây dựng công trình ngăn sông trong tình hình biến đổi khí hậu ngày nay (03/12/2010)
 Giải pháp công nghệ “Đập phao liên hợp” phục vụ xây dựng công trình ngăn sông lớn (02/12/2010)
 Công nghệ khoan phụt áp lực cao _ jet grouting (12/10/2010)
 Công nghệ Jet-grouting hỗ trợ xây dựng tầng ngầm các cao ốc đô thị (08/10/2010)
 Các công nghệ mới trong xây dựng Đập ngăn sông (08/10/2010)