PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

NGHIÊN CỨU VÀ LUẬN BÀN VỀ
PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

ThS. Nguyễn Như Oanh

NCS. Đại học Vũ Hán - Trung Quốc

Đập bê tông đầm lăn là loại bê tông có sự khác biệt so với bê tông dẻo thông thường. Nó có lượng dùng cát lớn, lượng dùng xi măng nhỏ, thường dùng lượng vật liệu hỗn hợp với tỷ lệ lớn. Hỗn hợp BTĐL không có tính dẻo, hiện rõ trạng thái phân tán, rời rạc, nhưng hỗn hợp BTĐL vẫn có những đặc điểm giống như bê tông thông thường là sau khi đầm lèn chặt, nó cũng ngưng kết và cứng hoá. Đặc biệt là vật liệu kết dính qua quá trình thuỷ hoá sinh ra các sản phẩm dính kết các hạt cốt liệu thành một thể hoàn chỉnh, cường độ cũng tăng liên tục theo tuổi của bê tông. Do hàm lượng vữa vật liệu kết dính trong bê tông đầm lăn tương đối ít nên tính kết dính của hỗn hợp tương đối kém, BTĐL có phương pháp thi công giống như thi công đắp vật liệu cát, đất đá, cho nên có thể xem hỗn hợp bê tông đầm lăn như là loại vật liệu hỗn hợp cát, đất, đá. Đó là tổng hợp các hệ rắn, thể lỏng, và thể khí. Sự đầm lèn của hỗn hợp BTĐL để tăng độ chặt khác so với bê tông thông thường, đó là dùng đầm rung lèn chặt từng tầng bê tông. Hỗn hợp BTĐL được máy đầm rung, chấn động và tác dụng của lực nén làm chặt lại, có thể tích rắn chắc, làm vị trí các hạt khi rắn chắc sẽ đạt tới vị trí mới, sinh ra sự thay đổi vị trí tương đối giữa các hạt tiếp xúc lẫn nhau. Các hạt nhỏ bị dồn lèn lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt lớn, không khí trong lỗ rỗng bị dồn đẩy ra ngoài. Hỗn hợp bê tông dần dần bị lèn chặt. Ngoài ra vữa vật liệu kết dính trong hỗn hợp BT có tính thay đổi khi tiếp xúc, trong khi đầm lèn do sự thay đổi sự keo kết mà dung dịch keo gọi là "hoá lỏng" nên có tính lưu động nhất định, dần dần lấp đầy lỗ rỗng, làm không khí bị đẩy ra ngoài. Do vậy, độ đầm lèn chặt của bê tông đầm lăn ngoài có đặc điểm cơ bản giống bê tông thông thường còn có một số đặc tính giống như thi công như đầm lèn vật liệu đất.

Chính vì hỗn hợp bê tông đầm lăn và BTĐL sau khi cứng hoá có một số đặc tính giống như bê tông và vật liệu hỗn hợp cát, đất, đá, nên tỷ lệ phối hợp bê tông đầm lăn có thể tiến hành thiết kế cơ bản theo nguyên lý của bê tông thông thường, cũng có thể tiến hành thiết kế gần như vật liệu đất đắp. Các nguyên lý, phương pháp thiết kế bê tông đầm lăn được xem hỗn hợp BTĐL như là bê tông thông thường, cường độ bê tông và các tính năng khác có thể tuân theo mối quan hệ với tỷ lệ N/CKD được Abrams thành lập từ năm 1918.

Trong hỗn hợp bê tông cần yêu cầu có lượng vữa đầy đủ để nhét đầy lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu lớn, thì hỗn hợp bê tông mới được lèn chặt hoàn toàn, bê tông mới không có lỗ rỗng. Nguyên lý, phương pháp thiết kế đầm đất sẽ xem hỗn hợp bê tông đầm lăn như là loại đất giầu xi măng. Thiết kế tỷ lệ phối hợp của nó dựa vào quan hệ giữa độ chặt, hàm lượng nước và căn cứ vào máy móc ở hiện trường có thể xác định được khả năng đầm chặt của hỗn hợp ứng với hàm lượng nước tối ưu.

Nhưng hỗn hợp bê tông sau khi lèn chặt, lượng bột vữa thông thường không thể lấp đầy được lỗ rỗng, giữa các hạt cốt liệu.



I. PHÂN LOẠI CẤP PHỐI CHỦ YẾU BTĐL

Bê tông đầm lăn từ thí nghiệm trong phòng đến thí nghiệm hiện trường sau đó ứng dụng vào thi công công trình từ góc độ vật liệu xem xét, chúng ta có thể phân thành 3 loại hình cấp phối chủ yếu như sau:

1. Vữa vật liệu kết dính cố kết cát, đá trong BTĐL :

“Vữa vật liệu kết dính cố kết cát, đá” trong BTĐL cũng có thể gọi là bê tông đầm lăn "nghèo". Trong loại hình bê tông này, tổng liệu vật liệu kết dính không lớn hơn 110kg/m3; trong đó bột tro bay hoặc là vật liệu hỗn hợp khác có lượng dùng không vượt quá 30% tổng lượng vật liệu kết dính (CKD), một số ít loại bê tông có thể đạt 50%; Do lượng dùng vật liệu kết dính trong loại bê tông này ít, để đầm lèn đạt yêu cầu phải tăng lượng nước cho đến khi thực hiện được. Do vậy, tỷ lệ N/CKD tương đối lớn, thông thường đạt đến 0.95 ¸ 1.50. Điều này làm cho cường độ bê tông sẽ giảm thấp, tính bền và tính chống thấm sẽ kém. Trong loại bê tông này vữa vật liệu kết dính không đủ để nhét đầy lỗ rỗng của cát nên độ rỗng bê tông sẽ lớn.

Khi thiết kế công trình sử dụng loại bê tông này, chỉ mục đích lợi dụng vữa vật liệu kết dính để kết dính vật liệu cát, đá thành một thể hoàn chỉnh, như là một bộ phận thân đập, sự ổn định đập do trọng lượng bản thân của bê tông còn để chịu lực và phòng thấm cho thân đập thì dùng loại bê tông khác hoặc là vật liệu chống thấm. Nên tiến độ xây dựng công trình đạt tốc độ nhanh và đạt được mục đích kinh tế. Ví dụ Đập Willow Creek ở Mỹ, đập Galesville, đập Elk Creek, ... vv đã sử dụng một phần bê tông đầm lăn thuộc loại hình cấp phối này cho bê tông đầm lăn. Ở tỉnh Quảng Tây - Trung Quốc, trong thân đập của Nhà máy thuỷ điện Bách Long Nam đã dùng loại cấp phối này cho bê tông đầm lăn.

Vì loại bê tông này do lượng dùng vật liệu kết dính ít, tính dính kết của hỗn hợp kém, cốt liệu dễ phát sinh hiện tượng phân tầng, nhưng độ tăng nhiệt độ của bê tông thấp, khi thi công có thể dễ dàng khống chế nhiệt độ của bê tông. Thiết bị thi công loại bê tông này không những có thể dựa vào kết cấu chống thấm ở thượng lưu mà còn phảI dựa vào cường độ yêu cầu của bê tông không quá lớn nên dễ chọn và sử dụng, đối với các đập loại vừa và nhỏ rất thích hợp với vật liệu loại hình bê tông này.

2. Loại bê tông đầm lăn khô, nghèo :

Loại bê tông này cũng gọi được là bê tông đầm lăn có tỷ lệ phối hợp "nghèo". Lượng dùng vật liệu kết dính trong loại bê tông này từ 120 ¸ 130 kg/m3, trong đó vật liệu hỗn hợp chỉ chiếm 25 - 30% tổng lượng vật liệu kết dính. Với loại bê tông này, do lượng dùng vật liệu kết dính không nhiều, với lượng nước dùng tăng, để xác định được khả năng thoả mãn yêu cầu của hỗn hợp bê tông, tỷ lệ N/CKD thường từ 0.70 ¸ 0.90. Do tỷ lệ vật liệu độn hỗn hợp tương đối thấp, nên gia tăng nhiệt của bê tông khá cao, khi tỷ lệ N/CKD của loại bê tông này tương đối lớn, thì tính chống thấm giảm, thường không dùng cho tầng chống thấm của thân đập mà chỉ làm bê tông bên trong thân đập. Trong quá trình thi công các tầng và độ nghỉ giữa các lớp từ 2 - 5 ngày có thể lợi dụng lượng nhiệt phát tán ở bề mặt đỉnh các lớp bê tông để tránh sinh khe lạnh giữa các tầng, nên sử dụng phương pháp bàn chải sắt rải cát đánh sạch bề mặt các lớp sẽ làm cải thiện được chất lượng dính kết bề mặt các tầng. Ở Nhật Bản khi xây dựng đập BTĐL đều sử dụng loại tỷ lệ phối hợp BTĐL này làm bê tông bên trong thân đập còn mặt ngoài đập thì sử dụng loại bê tông dẻo thông thường.

3. Bê tông đầm lăn có hàm lượng bột tro bay cao :

Lượng vật liệu kết dính trong loại BTĐL này từ 140 - 250 kg/m3, trong đó bột tro bay chiếm từ 50% đến 75% so với tổng lượng vật liệu kết dính. Loại bê tông này phân thành 2 loại: 1) Loại 1: lượng dùng vật liệu kết dính từ 140 ¸ 170 kg/m3, trong đó bột tro bay chiếm từ 50% ¸ 60%, gọi là bê tông đầm lăn có lượng dùng vật liệu kết dính trung bình; 2) Loại 2: Có lượng dùng vật liệu kết dính 180 - 250 kg/m3, trong đó tro bay chiếm từ 60% đến 70%, được gọi là bê tông đầm lăn có lượng dùng vật liệu kết dính cao. Trước đây Bê tông có lượng dùng vật liệu kết dính thấp, lượng dùng XM khá thấp, sự phát nhiệt trong bê tông nhỏ, nhưng chất lượng dính kết bề mặt giữa các tầng thi công rất khó khống chế. Và thường dùng bê tông này làm bê tông bên trong thân đập, mặt thượng lưu đập xây dựng tầng chống thấm bằng Bê tông khác. Sau này dùng Bê tông có lượng dùng vật liệu kết dính tăng cao hơn (nhiều bằng hai lần cấp phối bê tông trước đây), nhiệt thuỷ hoá tăng cao hơn, chất lượng dính kết bề mặt của các tầng thi công so với trước dễ khống chế hơn, bê tông có tính năng chống thấm tốt hơn (đặc biệt là tính năng chống thấm của bề mặt các tầng thi công) so với trước đây. Nó không chỉ làm bê tông bên trong thân đập, mà cũng có thể dùng làm tầng chống thấm mặt thượng lưu của đập.

Ở Trung Quốc, từ năm 1985 bê tông đầm lăn đã sử dụng, đa số là bê tông đầm lăn có lượng dùng vật liệu kết dính từ 140 ¸ 170 kg/m3, lượng tro bay dùng có xu thế dần càng tăng lên. Ví dụ như năm 1985, nhà máy thuỷ điện Sa Khê Khẩu ở tỉnh Phúc Kiến, bê tông đầm lăn tường chắn cửa dẫn nước, có lượng trộn bột tro bay là 57%. Sau đó khi xây dựng tường vây của Nhà máy thuỷ điện Nham - Nan và bê tông đập Thiên Sinh Cầu II ở tỉnh Quảng Tây, lượng trộn bột tro bay được dùng là 61% và 70%. Những năm gần đây Trung Quốc đã triển khai nghiên cứu những ảnh hưởng của lượng dùng xi măng và lượng trộn bột tro bay đối với bê tông đầm lăn, kết quả là lượng dùng xi măng thấp, hàm lượng bột tro bay cao thì bê tông sẽ có những tính năng ưu việt. Do vậy, BTĐL có loại tỷ lệ cấp phối này đang được dùng rộng rãi. Ở Trung Quốc, tại các mặt thượng lưu của đập vòm Phổ Định - tỉnh Quý Châu, mặt thượng lưu đập của kho nước 2 - Phân Hà - tỉnh Sơn Đông, mặt thượng lưu đập Nhà máy thuỷ điện Miên Hoa Nan - tỉnh Phúc Kiến đều sử dụng BTĐL loại 2 này. Tại một đập ở Mỹ đã sử dụng loại BTĐL lượng dùng vật liệu kết dính cao, hàm lượng bột tro bay cao. Vật liệu kết dính của nó là 254kg/m3, lượng dùng xi măng chỉ 80 kg/m3 hàm lượng bột tro bay tới 69%; Tư tưởng chỉ đạo để chế tạo BTĐL cho đập đó là phải khắc phục hiện tượng phân tầng cốt liệu thô, cải thiện chất lượng dính kết bề mặt các tầng, không bị gián đoạn trong thi công, do đó đã sử dụng bê tông đầm lăn có cấp phối loại 2 này, lượng dùng vật liệu kết dính tăng lên nhiều và nâng cao tỷ lệ trộn bột tro bay. Thực tiễn thi công thấy rõ, về cơ bản đạt được các yêu cầu đề ra, nhưng lượng nhiệt toả ra trong Bê tông tăng lên cao làm cho việc khống chế nhiệt độ có khó khăn nhất định.



II. NGUYÊN LÝ CƠ BẢN THIẾT KẾ CẤP PHỐI BTĐL

BTĐL là một loại bê tông rất khô, không có tính lưu động. Sau khi đầm lèn rất khó thu được bê tông có độ đặc chắc cao. Phương pháp rải đổ liên tục với các lớp mỏng để xây dựng lên đập bê tông đầm lăn nên khi thiết kế cấp phối bê tông đầm lăn tự nó đã có đặc điểm là bê tông phải rất khô, nguyên tắc xác định các tham số tỷ lệ phối hợp và nguyên lý thiết kế cấp phối bê tông có sự khác biệt với bê tông thông thường.

1. Đặc điểm của thiết kế cấp phối.

1. Để không gây trở ngại đến thi công đầm lèn bê tông, thông thường dưới điều kiện nhất định, trong thân đập không nên thiết kế đặt ống nước lạnh, do phải đổ rải liên tục, lượng nhiệt phát tán thông qua bề mặt các lớp bê tông sẽ giảm khi thi công đổ rải các tầng, do nguyên nhân nhiệt độ tăng dần trong bê tông...vv. Khi thiết kế phải cân nhắc khi chế tạo bê tông, vừa phải thoả mãn các yêu cầu về, cường độ, tính bền vừa phải hạn chế sự tăng nhiệt trong bê tông. Dù rằng lượng dùng xi măng tương đối thấp, nhưng tỷ lệ vật liệu hỗn hợp thì lại lớn.

2. Do đặc tính hỗn hợp bê tông rất khô cứng, phân tán và dễ phân tầng, nên trong thiết kế cấp phối bê tông phải khống chế đường kính lớn nhất của cốt liệu thô, và tỷ lệ hợp lý giữa các cấp hạt cốt liệu, lượng dùng cát thoả đáng, để trong quá trình thi công tránh xuất hiện sự phân tầng nghiêm trọng và hiện tượng không có khả năng đầm chặt được.

3. Trong thiết kế cấp phối bê tông đầm lăn thường phải cân nhắc xen nên pha loại phụ gia gì vào bê tông.

4. Coi hỗn hợp bê tông đầm lăn tương tự như vật liệu đất để đầm lèn hoặc xác định phương pháp thi công công trình, xác định lượng dùng nước đơn vị tối ưu, còn phải cân nhắc các tính năng của bê tông sau khi cứng hoá và mối tương quan trực tiếp giữa tỷ lệ N/CKD.

5. Cấp phối để được đưa ra thi công - thường phải thông qua thí nghiệm bê tông tại hiện trường để quyết định.

2. Nguyên tắc thiết kế cấp phối bê tông đầm lăn :

Để tiến hành thiết kế cấp phối bê tông đầm lăn tốt, chúng ta cần phải hiểu biết và nắm vững, tuân thủ những nguyên tắc thiết kế cấp phối bê tông như sau:

a) Thiết kế cấp phố bê tông đầm lăn phải tuân theo nguyên tắc của bê tông thông thường:

Theo kết quả thí nghiệm vật liệu đều thấy rõ, bê tông đầm lăn sau khi cứng hoá, sau khi đã lèn chặt thì cường độ của nó và tỷ lệ N/CKD có mối quan hệ mật thiết, nếu tỷ lệ N/CKD của hỗn hợp bê tông càng lớn, cường độ bê tông đầm lăn sau khi cứng hoá có quy luật càng giảm thấp. Cũng có thể nói rằng, cường độ BTĐL sau khi cứng hoá phù hợp với "tỷ lệ N/CKD xác định". Định trước tỷ lệ N/CKD, để thiết kế cấp phối sơ bộ và sau đó điều chỉnh cấp phối đã tính được.

Các thí nghiệm khác cũng thấy rõ rằng, với các điều kiện khác không đổi, giá trị VC của hỗn hợp BTĐL phụ thuộc vào lượng nước dùng cho 1 đơn vị thể tích bê tông và tỷ lệ giữa lượng Nước so với lượng dùng vật liệu kết dính (trong một phạm vi nhất định) quan hệ này thay đổi không lớn. Cũng giống như bê tông thông thường, nó phụ thuộc vào" Lượng nước yêu cầu xác định". Trong các phương pháp thiết kế cấp phối bê tông đầm lăn, đều trực tiếp hoặc gián tiếp ứng dụng nguyên tắc cơ bản này. Để điều chỉnh giá trị VC của hỗn hợp bê tông và duy trì cường độ bê tông không thay đổi, cần giữ nguyên tỷ lệ N/CKD và giảm lượng nước dùng và lượng cát. Để giữ cho giá trị VC không đổi, có thể điều chỉnh tỷ lệ N/CKD thì sẽ điều chỉnh được cường độ bê tông; Nếu giữ nguyên lượng nước dùng, giảm lượng dùng vật liệu kết dính và lượng cát. Lượng vật liệu kết dính và lượng cát thay đổi thì thể tích bê tông có thể thay đổi, tỷ lệ N/CKD thay đổi có thể điều chỉnh được cường độ bê tông mà không ảnh hưởng đến lượng nước dùng và giá trị VC của bê tông.

b) Tuân theo nguyên tắc xác định những tham số cấp phối bê tông :

Tham số tỷ lệ phối hợp BTĐL bao gồm:

+ Nước và mối quan hệ giữa lượng dùng vật liệu kết dính so với nước; đó là tỷ lệ W/(C+F).

+ Quan hệ giữa tỷ lệ lượng vật liệu hỗn hợp so với lượng dùng vật liệu kết dính - F/(C+F) hoặc là F/C.

+ Mối quan hệ giữa lượng dùng cát so với tổng lượng cốt liệu cát, đá trong bê tông ® S/(S+G)

+ Mối quan hệ giữa lượng vữa vật liệu kết dính so với lượng cát: ® (C+F+W)/S hoặc hệ số a biểu thị lượng vữa đủ và dư thừa để nhét đầy lỗ rỗng các hạt cát. Để thiết kế ra loại bê tông thoả mãn đầy đủ yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật, khi xác định các tham số cấp phối phải tham khảo những nguyên tắc dưới đây:

1. Nguyên tắc xác định tỷ lệ F/(C+F) hoặc F/C trong BTĐL:

Tỷ lệ này càng lớn, không chỉ tiết kiệm xi măng, cải thiện một số tính năng của bê tông mà còn có thể giảm giá thành mà còn sử dụng được phế thải, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Do vậy, nguyên tắc xác định tỷ lệ F/(C+F) là từ yêu cầu tính năng kỹ thuật của bê tông, để lựa chọn được giá trị tham số tương đối thoả mãn với yêu cầu.

2. Nguyên tắc xác định W/(C+F):

Tỷ lệ W/(C+F) trong BTĐL lớn hay nhỏ sẽ trực tiếp ảnh hưởng đến tính năng thi công của hỗn hợp bê tông và các tính chất kỹ thuật của bê tông sau khi cứng hoá. Với lượng dùng vật liệu kết dính nhất định, tỷ lệ N/CKD càng lớn thì giá trị VC của hỗn hợp sẽ giảm (nhỏ) cường độ bê tông tăng và tính bền giảm thấp. Ngược lại với giá trị VC tăng, cường độ bê tông sau cứng hoá và tính bền được cải thiện. Nếu như với lượng dùng xi măng không đổi, tỷ lệ F/(C+F) tăng lớn lên, thì tỷ lệ W/(C+F) giảm thấp, điều đó có lợi cho việc phát huy hoạt tính của vật liệu hỗn hợp trong bê tông, cường độ và tính bền của bê tông tăng cao. Trong điều kiện về cường độ yêu cầu và tính bền của bê tông như nhau, có thể đạt được hiẹu quả về kinh tế cao; do đó nguyên tắc xác định tỷ lệ W/(C+F) càng lớn thì lượng dùng xi măng sẽ càng nhỏ.

3. Nguyên tắc xác định tỷ lệ: (C+F+W)/S:

Tỷ lệ vữa cát lớn hay nhỏ là nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến giá trị VC của hỗn hợp bê tông; cũng là nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của bê tông.

Khi lượng dùng cát tăng, thì giá trị VC giảm nhỏ, dưới điều kiện năng lượng đầm chấn động nhất định, độ đầm chặt của bê tông sẽ nâng cao, nếu tỷ lệ vữa cát tăng lên quá lớn, không chỉ tạo nên giá trị VC giảm quá nhỏ, không thể thi công đầm lèn được, mà còn làm cho lượng dùng vật liệu kết dính gia tăng. Do vậy, nguyên tắc xác định tỷ lệ lượng vữa cát là: với năng lượng đầm chấn động nhất định đối với hỗn hợp bê tông để thoả mãn được yêu cầu thi công với giá trị VC định trước, thường giá trị VC nhỏ.

4. Nguyên tắc xác định lượng cát:

Lượng cát lớn hay nhỏ trực tiếp ảnh hưởng đến khả năng thi công của hỗn hợp bê tông, đến cường độ và tính bền của bê tông sau khi cứng hoá. Lượng cát quá lớn, hỗn hợp bê tông khô cứng, rời rạc, giá trị VC lớn, khó đầm lèn chặt, cường độ bê tông thấp, tính bền kém. Lượng cát quá nhỏ, vữa cát không đủ để nhét đầy lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu thô và bao bọc mặt ngoài các hạt cốt liệu, giá trị VC của hỗn hợp cũng lớn, cốt liệu thô dễ bị phân tầng, độ đặc của bê tông giảm thấp, cường độ và tính bền giảm. Do vậy, khi xác định tỷ lệ phối hợp bê tông, cần phải chọn lượng dùng cát tối ưu. Gọi là lượng cát tối ưu, để duy trì hỗn hợp bê tông có tính chống phân tầng tốt và đạt được giá trị VC theo yêu cầu thi công, lượng dùng vật liệu kết dính ít nhất.

3. Nguyên lý thiết kế cấp phối bê tông đầm lăn :

Cho đến nay có 2 nguyên lý cơ bản để tiến hành thiết kế cấp phối bê tông đầm lăn, đó là nguyên lý “phối chế vật liệu đất”và nguyên lý “phối chế bê tông”. Nhưng cho dù là nguyên lý cơ bản nào, thì xuất phát điểm cơ bản của nguyên lý thiết kế cấp phối bê tông đầm lăn là: lượng vữa vật liệu kết dính phải đủ bao bọc các hạt cốt liệu thô mà còn đủ để có thể lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu nhỏ, vữa cát bao bọc các hạt cốt liệu thô, hình thành lên bê tông có độ đặc đồng đều, đạt được các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật. Khi tiến hành thiết kế cấp phối bê tông, còn cần phải hiểu rằng lượng vữa vật liệu kết dính có thể không thể lấp đầy lỗ rỗng các hạt cốt liệu nhỏ và lượng vữa cát không đủ để lấp đầy lỗ rỗng các hạt cốt liệu thô; nhưng về cơ bản, phải xem xét đến điều kiện hiện trường thi công và điều kiện trong phòng thí nghiệm có sự khác nhau, nên phải gia tăng thêm một lượng vữa chất kết dính thích đáng và cần có dư thêm một lượng vữa cát. Cuối cùng là cần phải thông qua thí nghiệm đầm lèn ở hiện trường để kiểm nghiệm lại cấp phối thiết kế của bê tông xem có thoả mãn với với khả năng thi công ở ngoài hiện trường không.

a). Nguyên lý vật liệu đất .

Nguyên lý vật liệu đất coi hỗn hợp bê tông đầm lăn như là loại vật liệu đất hay như xi măng đất. Thiết kế cấp phối của nó là dựa trên quan hệ giữa hàm lượng nước trong đất và độ đầm chặt. Như là đối với một lượng cốt liệu nhất định và vật liệu kết dính, Làm thí nghiệm trong phòng dùng phương pháp đầm chấn động, ở hiện trường dùng phương pháp đầm lèn ép để xác định lượng nước dùng đơn vị tối ưu của nó. Từ lực đầm động trong phòng và độ đầm chặt có thể đưa ra độ lèn và lực lèn ép tương ứng của máy đầm lèn ở hiện trường. Phương pháp nguyên lý vật liệu đất với nguyên tắc là đối với một lực đầm lèn nhất định tìm được một "hàm lượng nước tối ưu". Dựa vào hàm lượng nước tối ưu này, hỗn hợp bê tông đầm lăn sau khi đầm lăn có thể đạt được tỷ trọng khô lớn nhất. Lực đầm lèn càng lớn, tỷ trọng khô lớn nhất có thể tăng lên khi, hàm lượng nước tối ưu giảm xuống. Với phương pháp nguyên lý đất, tỷ trọng khô lớn nhất được dùng làm chỉ tiêu thiết kế.

b). Nguyên lý bê tông .

Phương pháp phối chế bê tông coi hỗn hợp bê tông đầm lăn như là bê tông dẻo thông thường. Cường độ nén và các tính năng khác của nó tuân theo quan hệ giữa tỷ lệ N/CKD được Abrams thành lập từ năm 1918 của, đó là giả sử cốt liệu sạch và rắn chắc thì độ đặc, cường độ nén và tỷ lệ N/CKD tồn tại mối quan hệ với nhau, tỷ lệ N/CKD tăng lên thì cường độ bê tông sẽ giảm, nên khi thiết kế cấp phối bê tông cần dựa vào mối quan hệ giữa cường độ nén và tỷ lệ N/CKD, đối với một lượng cốt liệu và vật liệu kết dính nhất định, nếu duy trì độ đầm lèn của hỗn hợp BTĐL, thì khi tỷ lệ N/CKD của hỗn hợp càng lớn, cường độ BTĐL sau khi cứng hoá có quy luật càng giảm. Vì vậy, tỷ lệ N/CKD được dùng làm chỉ tiêu thiết kế quan trọng.

Phương pháp nguyên lý phối chế bê tông được xem sự lấp đầy, lên chặt lẫn nhau giữa các loại vật liệu trong bê tông là cơ sở để tính toán.

Trong hỗn hợp BTĐL phải có đủ nhiều lượng vữa vật liệu kết đính để bao bọc và nhét đầy lỗ rỗng các hạt cốt liệu nhỏ, và lượng vữa cát đủ nhiều để bao bọc và nhét đầy lỗ rỗng có hạt cốt liệu thô, hình thành lên loại bê tông siêu khô cứng và đồng nhất.

c). Liên hệ giữa hai nguyên lý:

Quan hệ giữa hai nguyên lý có thể dùng tỷ lệ N/CKD của bê tông và cường độ nén của bê tông có quan hệ đường cong, biểu đồ 2.3 biểu thị " bê tông đầm chặt không hoàn toàn có hai đường cong chấm chấm biểu thị quan hệ giữa dung trọng và hàm lượng nước tối ưu, và trang thái thông thường là đường cong liền. Trong đó đường cong a là ứng với lực đầm nén tương đối nhỏ, đường b đối với lực đầm lén tương đối lớn, và có hàm lượng nước tương đối nhỏ, xem xét trong hỗn hợp BTĐL còn có một lượng không khí nhất định, nên mối quan hệ giữa cường độ nén và tỷ lệ N/CKD thực tế của bê tông đầm lăn khi đầm chặt hoàn toàn với lý thuyết thì vẫn tồn tại một lượng không khí nhất định. Dù sao thì BTĐL có thể dùng hai loại nguyên lý trên để tiến hành thiết kế cấp phối, nhưng thông thường thì nên dựa vào nguyên lý của bê tông để tiến hành thiết kế sơ bộ. Do cường độ bê tông ngoài sự liên quan đến đầm lèn, mà còn liên quan đến sự dính kết. Khi mức độ đầm lén và mức độ dính kết càng cao, thì cường độ nén của bê tông thì càng lớn, nói một cách khác cường độ của bê tông phương pháp đất chủ yếu là do mức độ đầm chặt. Hỗn hợp bê tông theo nguyên lý đất mà nói, bề mặt bê tông sau khi đầm lèn chấn động nhẹ, vẫn xuất hiện chưa đầy đủ lượng vữa trên bề mặt, trong bê tông vẫn không đủ lượng vữa để lấp đầy lỗ rỗng cốt liệu, do vậy hỗn hợp bê tông không thể có khả năng kết dinh hoàn toàn. Bảo đảm bề mặt bê tông sau khi đầm lèn nhẹ đã xuất hiện đủ lượng vữa không chỉ có khả năng nâng cao được năng lực kết dính giữa bề mặt các lớp, đồng thời cũng nói lên rằng hỗn hợp bê tông này có khả năng chống sự phân tầng của cốt liệu rất tốt.


Tạp chí KHKT Thủy lợi và môi trường