Tài liệu Luận án tiến sĩ kỹ thuật nghiên cứu ảnh hưởng của một số chỉ tiêu cơ lý theo thời gian của bê tông đầm lăn đến tiến độ thi công đập bê tông trọng lực ở việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI LÊ QUỐC TOÀN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ CHỈ TIÊU CƠ LÝ THEO THỜI GIAN CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN ĐẾN TIẾN ĐỘ THI CÔNG ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI LÊ QUỐC TOÀN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ CHỈ TIÊU CƠ LÝ THEO THỜI GIAN CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN ĐẾN TIẾN ĐỘ THI CÔNG ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Mã số: NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC Xây dựng công trình thủy 62.58.40.01 1. GS.TS Vũ Thanh Te 2. PGS.TS Đỗ Văn Lượng HÀ NỘI, NĂM 2015 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án Lê Quốc Toàn i LỜI CÁM ƠN Sau thời gian thực hiện, với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của các Thầy và các bạn bè đồng nghiệp, Luận án tiến sĩ: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chỉ tiêu cơ lý theo thời gian của bê tông đầm lăn đến tiến độ thi công đập bê tông trọng lực ở Việt Nam” đã hoàn thành. Tác giả xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đến Ban Giám Hiệu, Phòng đào tạo Đại học và sau đại học, Bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng, Khoa Công trình Trường Đại học Thuỷ Lợi đã giúp đỡ tạo điều kiện tốt nhất cho NCS trong thời gian thực hiện Luận án. Xin đặc biệt cám ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của GS.TS. Vũ Thanh Te, PGS.TS. Đỗ Văn Lượng. Các Thầy đã tạo điều kiện tốt nhất cho NCS trong quá trình học tập và hoàn thành Luận án. Tác giả chân thành cám ơn các đồng nghiệp và bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình học tập và thực hiện Luận án. Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế, chắc chắn Luận án không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả kính mong các Thầy Cô chỉ bảo, các đồng nghiệp đóng góp ý kiến để tác giả có thể hoàn thiện, tiếp tục nghiên cứu và phát triển đề tài. Hà Nội, ngày 20 tháng 10 năm 2015 Tác giả luận án Lê Quốc Toàn ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH .......................................................................... ix DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................... xiv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................. xvii MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU ĐẶT RA VỚI LUẬN ÁN ........................................... 5 1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của BTĐL trên thế giới ....................................5 1.1.1. Lịch sử hình thành BTĐL..............................................................................5 1.1.2. Tình hình ứng dụng BTĐL trên thế giới .......................................................6 1.2. Tình hình xây dựng đập BTĐL ở Việt Nam ........................................................7 1.3. Tổng quan các kết quả nghiên cứu ở trong nước và trên thế giới về BTĐL ........8 1.3.1. Về thiết kế kết cấu mặt cắt đập BTĐL ..........................................................8 1.3.2. Kết quả nghiên cứu về BTĐL trên thế giới .................................................11 1.3.2.1. Kết quả nghiên cứu về BTĐL tại Pháp ................................................11 1.3.2.2. Kết quả nghiên cứu về BTĐL tại Mỹ ...................................................11 1.3.2.3. Kết quả nghiên cứu về BTĐL tại Nhật Bản .........................................15 1.3.2.4. Kết quả nghiên cứu về BTĐL tại Trung Quốc .....................................16 1.3.2.5. Nhận xét các phương pháp thiết kế cấp phối BTĐL ............................18 1.3.3. Những nghiên cứu về BTĐL tại Việt Nam .................................................19 1.3.3.1. Về thiết kế cấp phối BTĐL ..................................................................19 1.3.3.2. Các kết quả nghiên cứu về phụ gia khoáng ..........................................20 1.3.3.3. Nghiên cứu về vật liệu chống thấm cho BTĐL....................................21 1.3.3.4. Những nghiên cứu về nhiệt trong BTĐL .............................................22 1.3.3.5. Những nghiên cứu về công nghệ thi công BTĐL ................................22 1.4. Những vấn đề tồn tại cần nghiên cứu về BTĐL, vấn đề nghiên cứu đặt ra đối với luận án .................................................................................................................23 1.4.1. Những vấn đề tồn tại cần nghiên cứu về BTĐL..........................................23 1.4.1.1. Về chất lượng kết hợp mặt tầng của BTĐL .........................................23 1.4.1.2. Về nâng cao khả năng chống thấm của BTĐL.....................................23 iii 1.4.1.3. Về tiến độ thi công đập BTĐL .............................................................24 1.5. Kết luận Chương 1 .............................................................................................25 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ĐỂ XÁC ĐỊNH CẤP PHỐI VÀ CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN .............................................................................................. 27 2.1. Những nhân tố ảnh hưởng đến các chỉ tiêu cơ lý của BTĐL .............................27 2.2. Lựa chọn vật liệu sử dụng trong nghiên cứu chế tạo cấp phối BTĐL ...............29 2.2.1. Vật liệu sử dụng cho cấp phối BTĐL-P (BTĐL sử dụng phụ gia puzơlan)29 2.2.1.1. Xi măng ................................................................................................29 2.2.1.2. Phụ gia khoáng .....................................................................................30 2.2.1.3. Nước .....................................................................................................30 2.2.1.4. Cốt liệu nhỏ ..........................................................................................31 2.2.1.5. Cốt liệu lớn ...........................................................................................31 2.2.1.6. Phụ gia hóa dẻo đông kết chậm ............................................................33 2.2.2. Vật liệu sử dụng cho cấp phối BTĐL-T (BTĐL sử dụng phụ gia tro bay) .33 2.2.2.1. Xi măng ................................................................................................33 2.2.2.2. Phụ gia khoáng .....................................................................................33 2.2.2.3. Nước .....................................................................................................34 2.2.2.4. Cốt liệu nhỏ ..........................................................................................34 2.2.2.5. Cốt liệu lớn ...........................................................................................35 2.2.2.6. Phụ gia mịn ...........................................................................................36 2.2.2.7. Phụ gia hóa dẻo đông kết chậm ............................................................36 2.3. Phương pháp xác định cấp phối BTĐL tối ưu....................................................36 2.3.1. Phương pháp xác định cấp phối BTĐL .......................................................36 2.3.2. Lý thuyết quy hoạch thực nghiệm trong thiết kế cấp phối BTĐL tối ưu ....37 2.4. Các phương pháp thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của BTĐL ................41 2.4.1. Thí nghiệm xác định cường độ nén của BTĐL [36] ...................................42 2.4.1.1. Tiêu chuẩn thí nghiệm ..........................................................................42 2.4.1.2. Mẫu thí nghiệm.....................................................................................42 2.3.1.3. Thiết bị thí nghiệm ...............................................................................42 2.4.1.4. Công thức xác định ...............................................................................43 iv 2.4.2. Thí nghiệm xác định cường độ kéo của BTĐL[36] ....................................43 2.4.2.1. Tiêu chuẩn thí nghiệm ..........................................................................43 2.4.2.2. Mẫu thí nghiệm.....................................................................................43 2.4.2.3. Thiết bị thí nghiệm ...............................................................................44 2.4.2.4. Công thức xác định ...............................................................................44 2.4.3. Thí nghiệm xác định biến dạng co ngót của BTĐL [36] ............................44 2.4.3.1. Tiêu chuẩn thí nghiệm ..........................................................................44 2.4.3.2. Mẫu thí nghiệm.....................................................................................44 2.4.3.3. Thiết bị thí nghiệm ...............................................................................45 2.4.3.4. Công thức xác định ...............................................................................45 2.4.4. Thí nghiệm xác định modul đàn hồi của BTĐL [36] ..................................45 2.4.4.1. Tiêu chuẩn thí nghiệm ..........................................................................45 2.4.4.2. Mẫu thí nghiệm.....................................................................................46 2.4.4.3. Thiết bị thí nghiệm ..............................................................................46 2.4.4.4. Công thức xác định ...............................................................................47 2.4.5. Thí nghiệm xác định tính chất nhiệt của BTĐL [36] ..................................47 2.4.5.1. Tiêu chuẩn thí nghiệm ..........................................................................47 2.4.5.2. Mẫu thí nghiệm.....................................................................................48 2.4.5.3. Thiết bị thí nghiệm ...............................................................................48 2.4.5.4. Công thức xác định ...............................................................................48 2.4.6. Thí nghiệm xác định nhiệt trong BTĐL [36] ..............................................48 2.4.6.1. Phạm vi và tiêu chuẩn áp dụng .............................................................48 2.4.6.2. Mục đích sử dụng .................................................................................49 2.4.6.3. Mẫu thí nghiệm.....................................................................................49 2.4.6.4. Thiết bị thí nghiệm ...............................................................................49 2.4.6.5. Trình tự thí nghiệm...............................................................................49 2.5. Xác định cấp phối BTĐL ...................................................................................50 2.5.1. Xác định cấp phối BTĐL-P tối ưu ..............................................................50 2.5.2. Xác định cấp phối BTĐL -T tối ưu .............................................................55 2.6. Kết luận Chương 2 .............................................................................................59 v CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN MỘT SỐ CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN ........................................................................................ 60 3.1. Nghiên cứu diễn biến một số chỉ tiêu cơ lý của BTĐL ......................................60 3.1.1. Nghiên cứu quá trình phát triển cường độ nén (Rn) của BTĐL ..................60 3.1.1.1. Cường độ nén của BTĐL cấp phối BTĐL-P........................................60 3.1.1.2. Cường độ nén của BTĐL cấp phối BTĐL-T .......................................61 3.1.1.3. Nhận xét về quá trình phát triển cường độ nén của BTĐL ..................61 3.1.2. Nghiên cứu quá trình phát triển cường độ kéo (Rk) của BTĐL ..................62 3.1.2.1. Cường độ kéo của cấp phối BTĐL-P ...................................................62 3.1.2.2. Cường độ kéo của cấp phối BTĐL-T ...................................................63 3.1.2.3. Diễn biến quá trình phát triển cường độ kéo của BTĐL ......................63 3.1.2.4. Tốc độ tăng trưởng cường độ nén, kéo của BTĐL ..............................64 3.1.3. Nghiên cứu biến dạng co ngót của BTĐL ...................................................65 3.1.3.1. Nghiên cứu biến dạng co ngót do nhiệt của BTĐL ..............................65 3.1.3.2. Nghiên cứu hệ số biến dạng nhiệt của BTĐL ......................................66 3.1.3.3. Nghiên cứu biến dạng co ngót do mất nước (co khô)của BTĐL .........67 3.1.4. Nghiên cứu hệ số truyền nhiệt, hệ số dẫn nhiệt...........................................69 3.1.4.1. Hệ số truyền nhiệt.................................................................................69 3.1.4.2. Hệ số dẫn nhiệt .....................................................................................69 3.1.5. Nghiên cứu modul đàn hồi của BTĐL ........................................................70 3.1.5.1. Modul đàn hồi chống nén tĩnh của BTĐL............................................70 3.1.5.2. Modul đàn hồi chống kéo của BTĐL ...................................................72 3.1.6. Nghiên cứu sự tăng nhiệt tối đa của BTĐL.................................................74 3.2. Công nghệ thi công và diễn biến nhiệt, nứt do ứng suất nhiệt trong BTĐL ......78 3.2.1. Về công nghệ thi công đập BTĐL...............................................................78 3.2.1.1. Trộn bê tông đầm lăn [5] ......................................................................78 3.2.1.2. Vận chuyển bê tông đầm lăn [5] ..........................................................78 3.2.1.3. Công tác thi công mặt đập[5] ...............................................................79 3.2.2. Về diễn biến nhiệt và nứt do nhiệt trong quá trình thi công đập BTĐL .....80 3.2.2.1. Diễn biến nhiệt trong thi công đập BTĐL............................................80 3.2.2.2. Nứt do ứng suất nhiệt trong BTĐL ......................................................81 vi 3.3. Kết luận Chương 3 .............................................................................................83 CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ANSYS VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA BTĐL ĐỂ KIỂM ĐỊNH TIẾN ĐỘ THI CÔNG ĐẬP ĐỒNG NAI 4 .................................................................. 85 4.1. Phần mềm ANSYS và khả năng tính toán phân tích nhiệt, ứng suất nhiệt ........85 4.1.1. Khả năng tính toán nhiệt, ứng suất nhiệt của phần mềm ANSYS [46]......85 4.1.2. Những hạn chế khi tính toán nhiệt và ứng suất nhiệt đập BTĐL bằng phần mềm ANSYS .........................................................................................................86 4.1.3. Những nội dung bổ sung trong phần mềm ANSYS để tính toán nhiệt và ứng suất nhiệt đập BTĐL ......................................................................................86 4.2. Xây dựng bài toán phân tích nhiệt đập BTĐL trong phần mềm ANSYS ..........87 4.2.1. Cơ sở phân tích nhiệt bằng phần mềm ANSYS [46] ..................................87 4.2.1.1. Lý thuyết kinh điển truyền nhiệt học....................................................87 4.2.1.2. Phân tích nhiệt bằng phần mềm ANSYS .............................................87 4.2.2. Xây dựng bài toán .......................................................................................92 4.2.2.1. Mô hình tính toán .................................................................................92 4.2.2.2. Tham số đầu vào của mô hình ..............................................................93 4.2.2.3. Phân tích mô phỏng thi công BTĐL bằng phần mềm ANSYS ............93 4.3. Giới thiệu công trình thủy điện Đồng Nai 4, một số chỉ tiêu thiết kế BTĐL .....94 4.3.1. Giới thiệu công trình ...................................................................................94 4.3.2. Đặc trưng về nhiệt của BTĐL và đá nền .....................................................95 4.3.3. Diễn biến các chỉ tiêu cơ lý của BTĐL-P theo thời gian ............................96 4.4. Sử dụng phần mềm ANSYS tính toán diễn biến nhiệt, ứng suất nhiệt và xác định tốc độ thi công hợp lý kiểm định đập BTĐL Đồng Nai 4 (cấp phối BTĐL-P) 97 4.4.1. Các kịch bản trong thi công .........................................................................97 4.4.1.1. Cơ sở xây dựng các kịch bản thi công BTĐL ......................................97 4.4.1.2. Các kịch bản thi công BTĐL kiểm định cho đập Đồng Nai 4 .............98 4.4.2. Diễn biến nhiệt, ứng suất nhiệt ứng với từng kịch bản thi công BTĐL ......99 4.4.2.1. Kịch bản 1.............................................................................................99 4.4.2.2. Kịch bản 2...........................................................................................104 4.4.2.3. Kịch bản 3...........................................................................................107 4.4.2.4. Kịch bản 4...........................................................................................111 vii 4.4.2.5. Kịch bản 5...........................................................................................114 4.4.2.6. Kịch bản 6...........................................................................................118 4.4.2.7. Nhận xét và lựa chọn kịch bản ...........................................................122 4.5. Tính toán nhiệt và ứng suất nhiệt kiểm định đập BTĐL Đồng Nai 4 theo cấp phối BTĐL-T ...........................................................................................................125 4.5.1. Các kịch bản tính toán ...............................................................................126 4.5.2. Kết quả tính toán .......................................................................................126 4.5.2.1. Kịch bản 1...........................................................................................126 4.5.2.2. Kịch bản 2...........................................................................................131 4.5.2.3. Kịch bản 3...........................................................................................134 4.5.3. Phân tích kết quả tính toán ........................................................................139 4.6. Kết luận Chương 4 ...........................................................................................140 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .................................................. 145 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 146 viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1. 1. Tỷ lệ sử dụng BTĐL theo các hướng khác nhau (12/2006) ...........................6 Hình 1. 2. Phân bố các đập BTĐL đã và đang XD (Hội Đập lớn và PTNN 12/2005) ...7 Hình 1. 3. Các kết cấu chống thấm mặt thượng lưu đập BTĐL của Mỹ ........................9 Hình 1. 4. Mô phỏng mặt cắt đập BTĐL Nhật Bản ........................................................9 Hình 1. 5. Mô phỏng mặt cắt đập BTĐL của Trung Quốc............................................10 Hình 1. 6. Một số mặt cắt đập BTĐL của Việt Nam .....................................................10 Hình 1. 7. Sơ đồ mô phỏng quy trình nghiên cứu về tiến độ thi công BTĐL ..............25 Hình 2. 1. Sơ đồ mô tả đối tượng công nghệ .................................................................37 Hình 2. 2. Sơ đồ hộp đen ...............................................................................................38 Hình 2. 3. Sơ đồ mô phỏng quy trình thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của BTĐL .......................................................................................................................................42 Hình 2. 4. Máy đầm rung bề mặt cải tiến kiểu ZW-5....................................................43 Hình 2. 5. Thiết bị đo modul đàn hồi ............................................................................46 Hình 2. 6. Giao diện chính của phần mềm Design-Expert® 7.1 ...................................52 Hình 2. 7. Nội dung kế hoạch bậc 2 tâm xoay ..............................................................52 Hình 2. 8. Điền thông tin hàm mục tiêu ........................................................................52 Hình 2. 9. Điền giá trị hàm mục tiêu .............................................................................53 Hình 2. 10. Phương trình hồi quy ..................................................................................53 Hình 2. 11. Kiểm tra tính tương hợp của mô hình ........................................................53 Hình 2. 12. Đồ thị tương quan tỷ lệ PGK/CKD và tỷ lệ N/CKD với Rn365 BTĐL -P ...54 Hình 2. 13. Các đường đồng mức tương quan giữa tỷ lệ PGK/CKD và tỷ lệ N/CKD với Rn365 BTĐL -P ........................................................................................................54 Hình 2. 14. Phương trình hồi quy cường độ BTĐL -T tuổi 90 ngày ...........................56 Hình 2. 15. Kiểm tra tính tương hợp của mô hình ........................................................57 Hình 2. 16. Đồ thị tương quan giữa tỷ lệ PGK/CKD và N/CKD với Rn90 của BTĐL - T .......................................................................................................................................57 Hình 2. 17. Các đường đồng mức biểu diễn tương quan giữa tỷ lệ PGK/CKD và N/CKD với Rn90 của BTĐL - T .....................................................................................58 ix Hình 3. 1. Biểu đồ tương quan Rn ở các tuổi khác nhau của cấp phối BTĐL-P ...........60 Hình 3. 2. Biểu đồ quan hệ cường độ nén ~ thời gian cấp phối BTĐL-T ....................61 Hình 3. 3. Biểu đồ quan hệ cường độ nén ~ thời gian 2 cấp phối BTĐL-P&BTĐL-T.62 Hình 3. 4. Biểu đồ tương quan Rk theo ngày tuổi của cấp phối BTĐL-P .....................63 Hình 3. 5. Biểu đồ tương quan Rk theo ngày tuổi của cấp phối BTĐL-T .....................63 Hình 3. 6. Biểu đồ tương quan Rk theo ngày tuổi của BTĐL-P&BTĐL-T ..................64 Hình 3. 7. Diễn biến nhiệt độ tại các điểm khác nhau trong khối bê tông ....................66 Hình 3. 8. Biểu đồ quan hệ BDCN ~ thời gian BTĐL-P .............................................67 Hình 3. 9. Biểu đồ quan hệ BDCN ~ thời gian cấp phối BTĐL-T ...............................68 Hình 3. 10. Biểu đồ quan hệ BDCN ~ thời gian 2 cấp phối BTĐL-P & BTĐL-T .......68 Hình 3. 11. Diễn biến phát triển modul đàn hồi của cấp phối BTĐL -P .......................71 Hình 3. 12. Diễn biến phát triển modul đàn hồi của cấp phối BTĐL -T ......................71 Hình 3. 13. Diễn biến phát triển modul đàn hồi của BTĐL-P&BTĐL-T .....................72 Hình 3. 14. Mô phỏng diễn biến nhiệt của BTĐL theo thời gian..................................75 Hình 3. 15. Sơ đồ mô phỏng quy trình thi công BTĐL................................................78 Hình 3. 16. Quá trình thay đổi nhiệt độ của khối bê tông .............................................81 Hình 4. 1. Phân vùng vật liệu trong thân đập ................................................................92 Hình 4. 2. Toàn cảnh thi công đập BTĐL Đồng Nai 4 .................................................95 Hình 4. 3. Khai báo các thông số nhiệt độ ....................................................................99 Hình 4. 4. Bảng khai báo thông số tốc độ thi công đập.................................................99 Hình 4. 5. Trường nhiệt độ trong thân đập sau 120 ngày TC tại CT 396.0, TH1 .......100 Hình 4. 6. Trường nhiệt độ trong thân đập khi TC đến cao trình đỉnh đập TH1 ........100 Hình 4. 7. Bảng khai báo thông số tốc độ thi công đập...............................................100 Hình 4. 8. Trường nhiệt độ trong thân đập sau 120 ngày, cao trình 380.0 (TH2) ......101 Hình 4. 9. Trường nhiệt độ trong thân đập sau 200 ngày, cao trình 396.0 (TH2) ......101 Hình 4. 10. Trường nhiệt độ trong thân đập khi TC đến cao trình đỉnh đập ...............101 Hình 4. 11. Phổ ứng suất kéo S1 khi đập TC đến cao trình 406.0m ............................102 Hình 4. 12. Phổ ứng suất nhiệt theo phương ngang đến cao trình 406.00 ..................102 x Hình 4. 13. Biểu đồ ứng suất suất nhiệt theo phương ngang tại các cao trình khi thi công đập đến cao trình 406.0m....................................................................................102 Hình 4.14. Trường nhiệt độ thân đập sau 120 ngày TC đến cao trình 396.0 (TH1) ...104 Hình 4.15. Trường nhiệt độ trong thân đập khi TC đến cao trình đỉnh đập (TH1) .....104 Hình 4.16. Trường nhiệt độ trong đập sau 120 ngày tại cao trình 380.0 (TH2) .........105 Hình 4.17. Trường nhiệt độ trong đập sau 200 ngày, tại cao trình 396.0 (TH2) ........105 Hình 4. 18. Trường nhiệt độ trong thân đập khi TC đến cao trình đỉnh......................105 Hình 4. 19. Phổ ứng suất kéo S1 khi đập TC đập đến cao trình 406.0m .....................106 Hình 4. 20. Phổ ứng suất nhiệt theo phương X (phương ngang) CT 406.0m .............106 Hình 4. 21. Biểu đồ ứng suất suất nhiệt theo phương X (phương ngang) tại các cao trình khi thi công đập đến cao trình 406.0m................................................................106 Hình 4. 22. Trường nhiệt độ trong thân đập sau 120 ngày tại cao trình 396.0 (TH1) 108 Hình 4. 23. Trường nhiệt độ trong thân đập tại cao trình đỉnh đập (TH1) ..................108 Hình 4. 24. Trường nhiệt độ trong thân đập sau 120 ngày tại cao trình 380.0,(TH2) 109 Hình 4. 25. Trường nhiệt độ trong thân đập sau 200 ngày, tại cao trình 396.0 (TH2)109 Hình 4. 26. Trường nhiệt độ trong thân đập khi TC đến cao trình đỉnh......................109 Hình 4. 27. Phổ ứng suất kéo S1 khi đập TC đập đến cao trình 406.0m .....................110 Hình 4. 28. Phổ ứng suất nhiệt theo phương ngang tại cao trình 406.0m ...................110 Hình 4. 29. Biểu đồ ứng suất suất nhiệt theo phương X tại các cao trình khi thi công đập đến cao trình 406.0m ............................................................................................110 Hình 4. 30. Trường nhiệt độ trong đập sau 120 ngày, cách đáy đập 24m...................112 Hình 4. 31. Trường nhiệt độ trong đập sau 200 ngày, cách đáy đập 40m...................112 Hình 4. 32. Trường nhiệt độ trong đập sau 625 ngày, đến cao trình đỉnh...................112 Hình 4. 33. Phổ ứng suất kéo S1 khi thi công đập đến cao trình 386.0m ....................113 Hình 4. 34. Phổ ứng suất phương X thi công cao trình 386.0m .................................113 Hình 4. 35. Biểu đồ ứng suất suất theo phương ngang tại các cao trình khi thi công đập đến cao trình 386.0m ...................................................................................................113 Hình 4. 36. Trường nhiệt độ trong đập sau 120 ngày, cách đáy đập 30m...................115 Hình 4. 37. Trường nhiệt độ trong đập sau 200 ngày, cách đáy đập 50m...................115 Hình 4. 38. Trường nhiệt độ trong đập sau 504 ngày, đến cao trình đỉnh...................115 xi Hình 4. 39. Phổ ứng suất kéo S1 khi thi công đập đến cao trình 386.0m ....................116 Hình 4. 40. Phổ ứng suất phương ngang thi công cao trình 386.0m ...........................116 Hình 4. 41. Biểu đồ ứng suất suất theo phương X (phương ngang) tại các cao trình khi thi công đập đến cao trình 386.0m ..............................................................................117 Hình 4. 42. Trường nhiệt độ trong thân đập sau 120 ngày TC tại CT 404.0, TH1 .....118 Hình 4. 43. Trường nhiệt độ trong thân đập sau 312 ngày TC đến CT đỉnh, TH1 .....118 Hình 4. 44. Trường nhiệt độ trong thân đập sau 120 ngày TC tại CT 384.8, TH2 .....119 Hình 4. 45. Trường nhiệt độ trong thân đập sau 200 ngày TC tại CT 404.0, TH2 .....119 Hình 4. 46. Trường nhiệt độ trong thân đập sau 520 ngày TC đến CT đỉnh, TH2 .....119 Hình 4. 47. Phổ ứng suất kéo S1 khi đập TC đến cao trình 426.0m ............................120 Hình 4. 48. Phổ ứng suất theo phương ngang đến cao trình 426.0m ..........................120 Hình 4. 49. Biểu đồ ứng suất suất theo phương X (phương ngang) tại các cao trình khi thi công đập đến cao trình 426.0m ..............................................................................121 Hình 4. 50. Tiến độ thi công đập Đồng Nai 4 theo phương án chọn ..........................124 Hình 4. 51. Biểu đồ nhiệt theo thời gian tại cao trình 370.59m (0C-Ngày) (Cách mép hạ lưu 30 m) .................................................................................................................125 Hình 4. 52. Biểu đồ nhiệt độ theo thời gian theo số đo thực tế tại công trình đập Đồng Nai 4 cao trình 370,59m ..............................................................................................125 Hình 4. 53. Trường nhiệt độ trong thân đập sau 120 ngày TC tại CT 396.0, TH1 .....127 Hình 4. 54. Trường nhiệt độ trong thân đập khi TC đến cao trình đỉnh đập TH1 ......127 Hình 4. 55. Trường nhiệt độ trong thân đập tại thời điểm sau 120 ngày TC đến CT 380.0 (TH2) .................................................................................................................127 Hình 4. 56. Trường nhiệt độ trong thân đập sau 200 ngày, cao trình 396.0 (TH2) ....128 Hình 4. 57. Trường nhiệt độ trong thân đập khi TC đến cao trình đỉnh đập ...............128 Hình 4. 58. Phổ ứng suất kéo S1 khi đập thi công đến cao trình 406.0m ....................128 Hình 4. 59. Phổ ứng suất theo phương X (phương ngang) khi thi công đập đến cao trình 406.0m.................................................................................................................129 Hình 4. 60. Biểu đồ ứng suất suất theo phương X (phương ngang) tại các cao trình khi thi công đập đến cao trình 406.0m ..............................................................................129 Hình 4. 61. Trường nhiệt độ trong thân đập sau 120 ngày TC tại CT 396.0, TH1 .....131 xii Hình 4. 62. Trường nhiệt độ trong thân đập khi TC đến cao trình đỉnh đập TH1 ......131 Hình 4. 63. Trường nhiệt độ trong thân đập tại thời điểm sau 120 ngày thi công đến cao trình 380.0 (TH2) ..................................................................................................131 Hình 4. 64. Trường nhiệt độ trong thân đập sau 200 ngày, cao trình 396.0 (TH2) ....132 Hình 4. 65. Trường nhiệt độ trong thân đập khi TC đến cao trình đỉnh đập ...............132 Hình 4. 66. Phổ ứng suất kéo lớn nhất S1 khi đập TC đến cao trình 406.0m..............132 Hình 4. 67. Phổ ứng suất theo phương X (phương ngang) khi thi công đập đến cao trình 406.0m.................................................................................................................133 Hình 4. 68. Biểu đồ ứng suất theo phương X (phương ngang) tại các cao trình khi thi công đập đến cao trình 396.0m....................................................................................133 Hình 4. 69. Trường nhiệt độ trong thân đập sau 120 ngày TC tại CT 396.0, TH1 .....135 Hình 4. 70. Trường nhiệt độ trong thân đập khi TC đến cao trình đỉnh đập TH1 ......135 Hình 4. 71. Trường nhiệt độ trong thân đập tại thời điểm sau 120 ngày thi công đến cao trình 380.0 (TH2) ..................................................................................................135 Hình 4. 72. Trường nhiệt độ trong thân đập sau 200 ngày, cao trình 396.0 (TH2) ....136 Hình 4. 73. Trường nhiệt độ trong thân đập khi TC đến cao trình đỉnh đập ...............136 Hình 4. 74. Phổ ứng suất kéo S1 khi đập TC đến cao trình 406.0m ............................136 Hình 4. 75. Phổ ứng suất khi thi công đập đến cao trình 406.0m ...............................137 Hình 4. 76. Biểu đồ ứng suất theo phương X (phương ngang) tại các cao trình khi thi công đập đến cao trình 406.0m....................................................................................137 xiii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. 1. Hệ số phương trình hồi quy tham khảo........................................................17 Bảng 1. 2. Lượng dùng nước theo cốt liệu (l/m3 bê tông) ............................................17 Bảng 1. 3. Mức ngậm cát tham khảo .............................................................................18 Bảng 1. 4. Thành phần cấp phối BTĐL đập thủy điện Sơn La .....................................20 Bảng 2. 1. Các tính chất cơ lí của xi măng PCB40 Fico ...............................................29 Bảng 2. 2. Các tính chất cơ lý của phụ gia khoáng puzơlan mỏ 4A .............................30 Bảng 2. 3. Thành phần hạt của cát sử dụng cho cấp phối BTĐL-P ..............................31 Bảng 2. 4. Các tính chất cơ lý của cốt liệu nhỏ sử dụng cho cấp phối BTĐL-P ...........31 Bảng 2. 5. Các tính chất cơ lý của đá sử dụng cho cấp phối BTĐL-P ..........................32 Bảng 2. 6. Thành phần hạt của đá sử dụng cho cấp phối BTĐL-P ...............................32 Bảng 2. 7. Các tính chất cơ lý của xi măng PC 40 Hà Tiên 1 .......................................33 Bảng 2. 8. Các tính chất cơ lý của tro bay Formosa ......................................................34 Bảng 2. 9. Thành phần hạt của cát sử dụng cho cấp phối BTĐL-T ..............................35 Bảng 2. 10. Các tính chất cơ lý của cát sử dụng cho cấp phối BTĐL-T .......................35 Bảng 2. 11. Các tính chất cơ lý của đá dùng cho cấp phối BTĐL -T ...........................35 Bảng 2. 12. Bảng thành phần hạt của đá sử dụng cho cấp phối BTĐL - T ...................36 Bảng 2. 13. Giá trị tay đòn α của điểm quy hoạch ........................................................41 Bảng 2. 14. Bảng mã hóa hệ số thực nghiệm ................................................................50 Bảng 2. 15. Thành phần các cấp phối BTĐL - P thực nghiệm .....................................51 Bảng 2. 16. Kết quả cường độ nén BTĐL - P ...............................................................51 Bảng 2. 17. Thành phần cấp phối BTĐL - P đạt cường độ cao nhất ............................54 Bảng 2. 18. Lượng dùng vật liệu cấp phối BTĐL- P tối ưu ..........................................55 Bảng 2. 19. Thành phần cấp phối thực nghiệm sử dụng điều chỉnh .............................55 Bảng 2. 20. Mã hóa các hệ số thực nghiệm ...................................................................55 Bảng 2. 21. Thành phần các cấp phối BTĐL - T thực nghiệm .....................................56 Bảng 2. 22. Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối BTĐL - T .......................56 Bảng 2. 23. Thành phần cấp phối BTĐL - T có cường độ cao nhất .............................58 Bảng 2. 24. Lượng dùng vật liệu của cấp phối BTĐL-T có cường độ cao nhất ...........58 Bảng 2. 25. Thành phần cấp phối BTĐL-T thực nghiệm điều chỉnh ............................58 xiv Bảng 3. 1. Tổng hợp kết quả cường độ nén mẫu BTĐL -P...........................................60 Bảng 3. 2. Cường độ nén mẫu cấp phối BTĐL-T .........................................................61 Bảng 3. 3. Cường độ nén cấp phối BTĐL-P theo tính toán ..........................................61 Bảng 3. 4. Cường độ nén cấp phối BTĐL-T theo tính toán ..........................................61 Bảng 3. 5. Tổng hợp kết quả cường độ kéo (Rk) mẫu cấp phối BTĐL-P .....................62 Bảng 3. 6. Cường độ kéo (Rk) mẫu cấp phối BTĐL-T .................................................63 Bảng 3. 7. Cường độ kéo của 2 CP BTĐL-P&BTĐL-T tính theo tương quan hồi qui 64 Bảng 3. 8. So sánh tốc độ tăng trưởng cường độ kéo, nén của BTĐL ..........................64 Bảng 3. 9. Diễn biến nhiệt độ tại các điểm khác nhau trong khối bê tông ....................65 Bảng 3. 10. Hệ số biến dạng nhiệt của đá [37] ..............................................................66 Bảng 3. 11. Ảnh hưởng của hàm lượng CL đến hệ số biến dạng nhiệt của vữa cát .....66 Bảng 3. 12. Một số hệ số biến dạng nhiệt của BTĐL ...................................................67 Bảng 3. 13. Biến dạng co ngót thể tích của BTĐL .......................................................67 Bảng 3. 14. Kết quả nghiên cứu về các hệ số nhiệt vật lý của BTĐL ...........................70 Bảng 3. 15. Kết quả thí nghiệm modul đàn hồi của BTĐL ...........................................71 Bảng 3. 16. Nhiệt thủy hóa chất kết dính khi sử dụng lượng phụ gia khoáng ..............76 Bảng 3. 17. Thời gian đạt nhiệt độ lớn nhất theo lượng phụ gia khoáng ......................76 Bảng 4. 1. Ký hiệu và đơn vị sử dụng trong phân tích nhiệt .........................................88 Bảng 4. 2. Phần tử dùng trong phân tích nhiệt ..............................................................89 Bảng 4. 3. Các chỉ tiêu về nhiệt của BTĐL đập Đồng Nai 4 ........................................95 Bảng 4. 4. Các chỉ tiêu về cơ lý của đá nền ...................................................................96 Bảng 4. 5. Hệ số truyền nhiệt đối lưu ............................................................................96 Bảng 4. 6. Nhiệt độ không khí trung bình /tháng tại khu vực thi công công trình........96 Bảng 4. 7. Các kịch bản thi công BTĐL kiểm định đập Đồng Nai 4............................98 Bảng 4. 8. Tổng hợp kết quả tính toán ứng suất nhiệt trong đập kịch bản 1...............103 Bảng 4. 9. Tổng hợp kết quả tính toán ứng suất nhiệt trong đập kịch bản 2...............107 Bảng 4. 10. Tổng hợp kết quả tính toán ứng suất nhiệt trong đập kịch bản 3.............111 Bảng 4. 11. Tổng hợp kết quả tính toán ứng suất nhiệt trong đập kịch bản 4.............114 Bảng 4. 12. Tổng hợp kết quả tính toán ứng suất nhiệt trong đập kịch bản 5.............117 xv Bảng 4. 13. Tổng hợp kết quả tính toán ứng suất nhiệt trong đập kịch bản 6.............122 Bảng 4. 14. Bảng so sánh kết quả tính toán nhiệt độ theo các kịch bản (0C) ..............122 Bảng 4. 15. Chênh lệch nhiệt cho phép theo chiều cao đập và chiều dài khối đổ ......123 Bảng 4. 16. Bảng so sánh kết quả tính toán ứng suất nhiệt theo các kịch bản ............123 Bảng 4. 17. Các kịch bản thi công cấp phối BTĐL-T kiểm định đập Đồng Nai 4 .....126 Bảng 4. 18. Tổng hợp kết quả tính toán ứng suất nhiệt trong đập kịch bản 1.............130 Bảng 4. 19. Tổng hợp kết quả tính toán ứng suất nhiệt trong đập kịch bản 2.............134 Bảng 4. 20. Tổng hợp kết quả tính toán ứng suất nhiệt trong đập kịch bản 3.............138 Bảng 4. 21. Tổng hợp kết quả tính toán nhiệt cấp phối BTĐL-T ...............................138 Bảng 4. 22. Tổng hợp kết quả tính toán ứng suất nhiệt BTĐL-T ...............................139 Bảng 4. 23. Tổng hợp kết quả tính nhiệt và ứng suất nhiệt đập ĐN 4 với 2 cấp phối 139 xvi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BDCN : Biến dạng co ngót. BDKGCH : Biến dạng kéo giãn cực hạn. BT : Bê tông. BTĐL : Bê tông đầm lăn (Roller Compacted Concrete). BTKL : Bê tông khối lớn. C : Cát. CKD : Chất kết dính. CL : Cốt liệu. CP : Cấp phối. CVC : Bê tông thường (Conventional Vibrated Concrete). Đ, ĐD : Đá, đá dăm. GEVR : BTĐL làm giàu vữa (gọi tắt là bê tông làm giàu). HSDN : Hệ số dẫn nhiệt. HSTN : Hệ số truyền nhiệt. KB : Kịch bản. KLTT : Khối lượng thể tích (Ký hiệu γ tấn/m3...). MDĐH : Modul đàn hồi. MMTB : Máy móc thiết bị. N : Nước. NL : Nhiệt lượng. N/CKD : Tỷ lệ Nước/Chất kết dính. P : Puzơlan. PG : Phụ gia. PGK, PGKHT: Phụ gia khoáng, phụ gia khoáng hoạt tính. PGK/CKD : Tỷ lệ phụ gia khoáng/chất kết dính. PGM : Phụ gia mịn. xvii PP : Phương pháp. PVC : Polyvinyl clorua - nhựa nhiệt dẻo được tạo thành từ phản ứng trùng hợp vinylclorua. QCVN : Quy chuẩn Việt Nam. S1 : Ứng suất chính. t : Thời gian. T : Tro bay. T0 : Nhiệt độ. TC : Thi công. TCN : Tiêu chuẩn ngành. TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam. TCXDVN : Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam. TH : Trường hợp. TK : Thiết kế. TN : Thí nghiệm. ƯS : Ứng suất. Vc : Độ cứng Vebe, độ công tác. VL : Vật liệu. X : Xi măng. X/CKD : Tỷ lệ Xi măng/Chất kết dính. YCKT : Yêu cầu kỹ thuật. xviii