BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

HÀ THANH DƯƠNG

NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN VẾT NỨT
ẢNH HƯỞNG TỚI KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA ĐẬP TRỌNG LỰC
BÊ TÔNG ĐẦM LĂN TRONG QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

HÀ THANH DƯƠNG

NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN VẾT NỨT
ẢNH HƯỞNG TỚI KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA ĐẬP TRỌNG LỰC
BÊ TÔNG ĐẦM LĂN TRONG QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
Mã số: 9.58.02.02

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1. PGS.TS. NGUYỄN QUANG HÙNG

Và tác giả chân thành cảm ơn gia đình, 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, các nhà khoa học 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, tháng 1/2019

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.........................................................................vii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU.......................................................................xii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT................................................................xiii
DANH MỤC GIẢI THÍCH CÁC KÝ HIỆU VÀ ĐẠI LƯỢNG.......................xiv
MỞ ĐẦU...............................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài......................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu.............................................................................................. 4
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.......................................................................... 4
3.1. Đối tượng nghiên cứu......................................................................................... 4
3.2. Phạm vi nghiên cứu............................................................................................ 4
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu............................................................ 4
4.1. Cách tiếp cận.................................................................................................. 4
4.2. Phương pháp nghiên cứu................................................................................ 4
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Luận án........................................................... 5
6. Cấu trúc của Luận án............................................................................................. 5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NỨT ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ
NHỮNG VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU...................................................................... 6
1.1. Khái quát về bê tông đầm lăn............................................................................. 6

2.2.1. Khái niệm chung........................................................................................ 30
2.2.2. Kỹ thuật sinh lưới tự thích ứng.................................................................. 31
2.2.3. Kỹ thuật đánh giá sai số............................................................................. 33
2.2.4. Tính toán tự thích ứng trong ANSYS [42]................................................. 35
2.2.4.1. Điều kiện tính toán.............................................................................. 35
2.2.4.2. Các bước tính toán.............................................................................. 35
2.2.4.3. Thực hiện bằng số............................................................................... 36
2.2.5. Nhận xét.................................................................................................... 38
2.3. Phương pháp ứng suất tương đương PTHH tự thích ứng.................................. 38
2.3.1. Nguyên lý tính toán................................................................................... 38
2.3.2. Công thức tính toán................................................................................... 39
2.3.3. Tính toán ứng suất tương đương PTHH tự thích ứng trong ANSYS..........40
2.3.3.1. Các bước tính toán.............................................................................. 40
2.3.3.2. Thực hiện bằng số............................................................................... 41
2.3.4. Nhận xét.................................................................................................... 43
2.4. Mô phỏng quá trình phá hoại BTĐL................................................................. 43
2.4.1. Tiêu chuẩn phá hoại BTĐL........................................................................ 43
2.4.2. Mô phỏng quá trình phát triển vết nứt [42][59].........................................46
2.4.2.1. Mô phỏng quá trình phát triển vết nứt trong ANSYS..........................46
2.4.2.2. Thực hiện bằng số............................................................................... 50

iv


2.5. Xây dựng bài toán tính toán ứng suất và biến dạng đập trọng lực BTĐL bằng
ngôn ngữ lập trình tham số APDL trong ANSYS.................................................... 52
2.5.1. Mô tả kết cấu đập....................................................................................... 52
2.5.2. Xử lý điều kiện biên.................................................................................. 53
2.5.2.1. Vấn đề điều kiện biên nền khi tính toán động..................................... 53
2.5.2.2. Điều kiện biên mô phỏng môi trường vô hạn...................................... 54

3.2.3.3. Kết quả tính toán................................................................................. 83
3.2.3.4. Nhận xét kết quả tính toán.................................................................. 85
3.2.4. Các vết nứt xuất hiện đồng thời................................................................. 85
3.2.4.1. Cơ sở nghiên cứu................................................................................ 85
3.2.4.2. Sơ đồ tính toán.................................................................................... 85
3.2.4.3. Kết quả tính toán................................................................................. 86
3.2.4.4. Nhận xét kết quả tính toán.................................................................. 89
3.3. Kết luận Chương 3............................................................................................ 89

CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN NỨT ĐẬP
BÊ TÔNG ĐẦM LĂN SƠN LA.........................................................................91
4.1. Giới thiệu công trình......................................................................................... 91
4.1.1. Giới thiệu chung........................................................................................ 91
4.1.2. Thông số động đất thiết kế khu vực công trình thủy điện Sơn La..............92
4.1.3. Các vết nứt đập BTĐL Sơn La được phát hiện trong quá trình thi công....93
4.2. Nghiên cứu sự hình thành vết nứt trong thân đập BTĐL Sơn La......................94
4.2.1. Sơ đồ tính toán........................................................................................... 94
4.2.2. Kết quả tính toán........................................................................................ 95
4.2.3. Nhận xét kết quả tính toán......................................................................... 96
4.3 Nghiên cứu sự phát triển nứt trong thân đập BTĐL Sơn La..............................96
4.3.1. Sơ đồ tính toán........................................................................................... 96
4.3.2. Kết quả tính toán........................................................................................ 98
4.3.2.1. Trường hợp vết nứt phát triển tại khối C2........................................... 98
4.3.2.2. Trường hợp vết nứt phát triển tại khối C3......................................... 102
4.4. Đánh giá khả năng chịu tải của đập................................................................ 105
4.5. Kết luận Chương 4.......................................................................................... 105

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...........................................................................106
1. Những kết quả đạt được của Luận án................................................................. 106
2. Những đóng góp mới của Luận án..................................................................... 107

Hình 2. 7. Phân bố ứng suất Von Mises....................................................................... 37
Hình 2. 8. Kết quả tính toán ứng suất trong thân đập.................................................. 38
Hình 2. 9. Sơ đồ quá trình thực hiện tính toán ứng suất tương đương.........................40
Hình 2. 10. Phân bố ứng suất theo phương đứng SY................................................... 41
Hình 2. 11. Phân bố ứng suất theo phương đứng SY tại mặt cắt đáy khối theo PTHH 41

Hình 2. 12. Tính toán ƯSTĐ-PTHH............................................................................ 41
Hình 2. 13. Tính toán ứng suất SBVL......................................................................... 41
Hình 2. 14. So sánh ứng suất phương đứng SY theo PTHH và ƯSTĐ-PTHH............42
Hình 2. 15. So sánh ứng suất phương đứng SY theo SBVL và ƯSTĐ-PTHH.............42
Hình 2. 16. Phương gia cố dưới hệ tọa độ phần tử...................................................... 48
vii


t

Hình 2. 17. Hình biểu thị R ......................................................................................... 49
Hình 2. 18. Quan hệ ứng suất – biến dạng phi tuyến của vật liệu bê tông trong ANSYS
51
Hình 2. 19. Mô hình PTHH tự thích ứng..................................................................... 51
Hình 2. 20. Phân bố chuyển vị tổng............................................................................. 51
Hình 2. 21. Vết nứt tại chân thượng lưu...................................................................... 52
Hình 2. 22. Kết cấu mặt cắt đập bê tông trọng lực....................................................... 53
Hình 2. 23. Biên cản nhớt............................................................................................ 54
Hình 2. 24. Biên đàn hồi – cản nhớt............................................................................ 54
Hình 2. 25. Phần tử lò xo – cản nhớt........................................................................... 56
Hình 2. 26. Mặt cắt ngang đập Đồng Nai 4................................................................. 57
Hình 2. 27. Mô hình hình học...................................................................................... 58
Hình 2. 28. Mô hình PTHH tự thích ứng..................................................................... 58
Hình 2. 29. Phân bố chuyển vị tổng............................................................................. 58

Hình 3. 8. Vết nứt phát triển sau khi chịu tổ hợp tải trọng đặc biệt có động đất..........73
Hình 3. 9. Chuyển vị tại đỉnh đập theo phương ngang trong quá trình động đất.........73
Hình 3. 10. Ứng suất chính lớn nhất trong thân đập tại thời điểm 10s......................... 73
Hình 3. 11. Vết nứt phát triển sau khi chịu tổ hợp tải trọng đặc biệt............................74
Hình 3. 12. Chuyển vị tại đỉnh đập theo phương ngang trong quá trình động đất.......74
Hình 3. 13. Vết nứt trước thời điểm đập bị phá hoại tổng thể...................................... 75
Hình 3. 14. Chuyển vị tại đỉnh đập theo phương ngang đến thời điểm bị phá hoại.....75
Hình 3. 15. Biến dạng do nhiệt độ và ứng suất của khối bê tông do nền kiềm chế......76
Hình 3. 16. Sơ đồ tính toán phát triển vết nứt đứng xuyên từ nền...............................77
Hình 3. 17. Phân bố chuyển vị tổng............................................................................. 78
Hình 3. 18. Vết nứt xuất hiện tại chân TL................................................................... 78
Hình 3. 19. Vết nứt phát triển sau khi chịu tổ hợp tải trọng đặc biệt...........................79
Hình 3. 20. Chuyển vị đỉnh đập theo phương ngang trong quá trình động đất............79
Hình 3. 21. Phát triển vết nứt tại chân thượng lưu đập và chuyển vị ngang tại đỉnh đập
với gia tốc động đất Koyna tăng gấp 2 lần.................................................................. 80
Hình 3. 22. Phát triển vết nứt tại chân thượng lưu đập, tại vị trí vết nứt ban đầu và
chuyển vị ngang tại đỉnh đập với gia tốc động đất Koyna tăng gấp 3 lần....................80
Hình 3. 23. Phát triển vết nứt tại chân thượng lưu đập, tại vị trí vết nứt ban đầu và
chuyển vị ngang tại đỉnh đập với gia tốc động đất Koyna tăng gấp 4 lần....................81
Hình 3. 24. Vết nứt xuất hiện trong thân đập............................................................... 82
ix


Hình 3. 25. Sơ đồ tính toán phát triển vết nứt trong thân đập...................................... 83
Hình 3. 26. Vùng nứt tại chân đập dưới tác dụng cùa tổ hợp tải trọng cơ bản.............83
Hình 3. 27. Phổ chuyển vị tổng dưới tác dụng cùa tổ hợp tải trọng cơ bản.................84
Hình 3. 28. Vết nứt phát triển sau khi chịu tổ hợp tải trọng đặc biệt có động đất........85
Hình 3. 29. Sơ đồ tính toán phát triển vết nứt trong thân đập...................................... 86
Hình 3. 30. Gán áp lực nước lên mặt thượng lưu đập.................................................. 87
Hình 3. 31. Phân bố chuyển vị tổng ứng với tổ hợp cơ bản......................................... 87

Hình 4.21. Mô hình PTHH tự thích ứng.................................................................... 103
Hình 4.22. Phân bố chuyển vị tổng dưới tác dụng của tổ hợp cơ bản........................103
Hình 4.23. Phân bố vết nứt tại chân đập dưới tác dụng của tổ hợp cơ bản................103
Hình 4.24. Phá hoại cục bộ tại vị trí vết nứt dưới tác dụng của tổ hợp cơ bản...........103
Hình 4.25. Gia tốc tại đỉnh đập theo phương ngang.................................................. 103
Hình 4.26. Gia tốc tại đỉnh đập theo phương đứng.................................................... 103
Hình 4.27. Chuyển vị tại đỉnh đập theo phương ngang theo thời gian.......................104
Hình 4.28. Chuyển vị tại đỉnh đập theo phương đứng theo thời gian........................104
Hình 4.29. Phân bố vết nứt tại chân đập dưới tác dụng của tổ hợp cực đoan.............104
Hình 4.30. Phân bố ứng suất chính lớn nhất dưới tác dụng của tổ hợp cực đoan.......104
Hình 4.31. Phá hoại cục bộ tại vị trí vết nứt dưới tác dụng của tổ hợp cực đoan.......104

xi


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Số lượng đập BTĐL tại một số nước trên thế giới....................................... 11
Bảng 1.2. 10 đập BTĐL có thể tích lớn nhất thế giới.................................................. 12
Bảng 1.3. 10 đập BTĐL có chiều cao lớn nhất thế giới............................................... 12
Bảng 1.4. Danh mục các đập BTĐL ở Việt Nam......................................................... 14
Bảng 1.5. Thông kê vết nứt đập Yushi (04/2000) [5]................................................... 16
Bảng 2.1. Chỉ tiêu cơ lý của vật liệu bê tông............................................................... 36
Bảng 2.2. Kết quả tính toán chuyển vị và ứng suất theo phương pháp PTHH.............37
Bảng 2.3. So sánh kết quả tính toán theo hai phương pháp.........................................42
Bảng 2.4. Chỉ tiêu cơ lý của vật liệu bê tông phi tuyến............................................... 51
Bảng 2.5. Chỉ tiêu cơ lý của vật liệu đập và nền.......................................................... 57
Bảng 2.6. Kết quả tính toán chuyển vị và ứng suất...................................................... 59
Bảng 2.7. Chỉ tiêu cơ lý dùng trong tính toán đập Koyna............................................ 62
Bảng 2.8. Chỉ tiêu cơ lý dùng trong tính toán đập Guandi........................................... 64
Bảng 3. 1. Chỉ tiêu cơ lý của vật liệu bê tông phi tuyến.............................................. 70

Ansys Parametric Design Language (Ngôn ngữ thiết kế tham số)

BTCT

Bê tông cốt thép

BTĐL

Bê tông đầm lăn

CIRIA

Construction Industry Research and Information Association (Hiệp
hội nghiên cứu và thông tin công nghiệp xây dựng)

CVC

Conventional Vibrated Concrete (Bê tông thông thường)

ĐHTL

Đại học Thủy Lợi

IDRC

International Development Research Centrer

ICOLD

International Commission On Large Dams (Hội đập lớn thế giới)


Roller Compacted Concrete (Bê tông đầm lăn)

RCCD

Roller Compacted Concrete Dams (Đập BTĐL)

RCD

Roller Compacted Dam (Đập đầm lăn)

SBVL

Sức bền vật liệu

TH1

Tổ hợp tải trọng tĩnh

TLBT

Trọng lượng bản thân

USACE

U.S. Army Corps of Engineers (Hiệp hội kỹ sư quân đội Hoa Kỳ)

USBR

U.S. Bureau of Reclamation (Cục khai hoang Mỹ)



Giá trị ứng suất giải chính xác



Giá trị ứng suất giải gần đúng


eu

Sai số năng lượng



Mức độ hiệu quả dùng để đánh giá sai số

D

Ma trận hằng số đàn hồi

k

Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào loại phần tử

η

Sai số toàn phần của toàn miền tính toán

Nadapt





Hệ số Poisson của vật liệu

ft

Cường độ chịu kéo lớn nhất của bê tông (kN/m )

fc

Cường độ chịu nén lớn nhất của bê tông (kN/m )
Hệ số truyền lực cắt khi vết nứt đóng
Hệ số truyền lực cắt khi vết nứt mở

α
β

2

3

Khối lượng riêng của vật liệu(T/m )
2
2

xiv



làm giảm thiểu khả năng nứt do nhiệt thủy hóa của xi măng và nứt do co ngót của bê
tông; Hơn thế nữa, do tốc độ thi công BTĐL nhanh, nhất là đối với thi công các đập có
mặt bằng thi công rộng, khối lượng bê tông lớn tạo ra giá thành công trình giảm, đạt
hiệu quả kinh tế cao. Tính kinh tế và việc thi công thành công BTDL đã nhanh chóng
được công nhận trên toàn thế giới và được xem là sự phát triển quan trọng nhất trong
công nghệ xây dựng đập trong suốt hơn 40 năm qua. Theo báo cáo của Hội đập lớn thế
giới (Hội nghị quốc tế lần thứ 5 về BTĐL tháng 02/2007), số lượng đập BTĐL không
ngừng tăng lên theo thời gian. Tính đến nay toàn thế giới đã xây dựng được trên 300
1


đập BTĐL phân bố trên 44 quốc gia, đứng đầu là Trung Quốc, Nhật, Mỹ, Braxin, Tây
Ban Nha .v.v…
Mặc dù đi sau các nước trên thế giới và khu vực về việc áp dụng công nghệ BTĐL
trong xây dựng đập. Tuy nhiên, đến nay có thể nói Việt Nam đã chính thức có tên trên
bản đồ công nghệ BTĐL của thế giới. Đã có trên 30 đập trọng lực thi công bằng công
nghệ BTĐL tại Việt Nam. Theo báo cáo của Dustan M.M. tại Hội nghị xây dựng đập
BTĐL, do Tập đoàn điện lực Việt Nam (EVN) tổ chức tại Hà nội tháng 4 năm 2007,
đập BTĐL thủy điện Sơn La đứng thứ 10 về chiều cao và đứng thứ 3 về khối lượng bê
tông trong số 10 đập bê tông lớn nhất thế giới, tính đến năm 2006. Từ năm 2000 trở lại
đây, cùng với sự phát triển của các dự án thủy điện lớn, đập bê tông được xây dựng
khá nhiều. Một vài đập điển hình như; Định Bình (hoàn thành năm 2009, cao 54m);
tiếp theo là các đập Pleikrong (đập trọng lực BTĐL, đây là đập trọng lực BTĐL đầu
tiên ở Việt Nam, cao 73m); A Vương (đập trọng lực BTĐL, cao 83m); Đồng Nai 3
(đập trọng lực BTĐL, cao 108m); Bản Vẽ (đập trọng lực BTĐL, cao 137m); Sơn La
(đập trọng lực BTĐL, cao 138,1m); Huội Quảng (đập trọng lực bê tông truyền thống,
cao 104m), Lai Châu (đập trọng lực BTĐL, cao 137m)…Từ nay đến năm 2020, số
lượng đập lớn sẽ được xây dựng ở Việt Nam không ngừng tăng lên. Một vài đập thủy
điện như Trung Sơn, A Sáp, Sông Bung 4, Thượng Kon Tum, nước trong, Tân Mỹ…
đang dần được hoàn thành trong đó nhiều đập trong số này sử dụng vật liệu BTĐL.

trong và ngoài nước, nguyên nhân gây ra nứt kết cấu công trình thuộc về biến dạng là
chính và chiếm tới 80%, do tải trọng là chính chiếm khoảng 20%. Trong thực tế, sự
hình thành và phát triển nứt thông thường là do ảnh hưởng của kết quả của tác dụng
đồng thời biến dạng và tải trọng. Do vậy, nhận biết chính xác nguyên nhân gây ra nứt
và cơ chế, nghiên cứu điều kiện phát triển vết nứt bê tông, mô phỏng hợp lý tác dụng
vết nứt có ý nghĩa đặc biệt quan trọng.
Từ những năm 60 của thế kỷ 20, nhiều học giả quốc tế vận dụng cơ học rạn nứt, cơ
học phá hủy để nghiên cứu nứt bê tông. Về phương diện kỹ thuật mô phỏng phát triển
vết nứt trên máy tính, nhiều học giả nước ngoài cũng như trong nước cũng đã làm rất
nhiều công việc cụ thể, sử dụng rất nhiều phương pháp mới như: phương pháp phần tử
hữu hạn, phương pháp lưu hình, phương pháp phần tử biên, phương pháp phân hình
hình học. Nhưng nói chung vẫn chưa giải quyết thấu đáo, đặc biệt đối với điều kiện
nghiên cứu ở Việt Nam còn nhiều hạn chế.
Sự phát triển cường độ kháng kháng kéo của bê tông tương đối thấp và đặc biệt là đối
với thời gian đầu phát triển cường độ của BTĐL rất dễ dẫn tới nứt do nguyên nhân
ứng suất kéo gây ra và những vết nứt này thường ảnh hưởng đến tính năng cơ bản của
cấu kiện kết cấu bê tông. Việc mô phỏng hợp lý, có hiệu quả từ đầu đến cuối quá trình
phát sinh phát triển nứt là vấn đề quan trọng của phân tích phần tử hữu hạn trong bài
toán phân tích đập BTĐL trong quá trình thi công cũng như vận hành sau này.

3


Khi Việt Nam sẽ còn xây dựng nhiều đập bê tông trong đó có nhiều đập thi công bằng
công nghệ BTĐL, việc nghiên cứu khống chế nứt và hạn chế phát triển vết nứt là việc
làm cần thiết, nó đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn công trình.
Từ những lý do này, đề tài tập trung đi sâu nghiên cứu sự phát triển của những vùng
ứng suất cục bộ trong thân đập dẫn tới hình thành và phát triển vết nứt ảnh hưởng tới
khả năng chịu tải của đập BTĐL, là một vấn đề vẫn mang tính thời sự và có ý nghĩa
khoa học, thực tiễn góp phần đánh giá khả năng chịu lực của đập trọng lực BTĐL

5.1. Ý nghĩa khoa học
Đã nghiên cứu xây dựng được phần mềm tính nứt kết cấu đập BTĐL bằng ngôn ngữ
lập trình tham số APDL trên nền tảng phần mềm ANSYS sử dụng phương pháp phần
tử hữu hạn tự thích ứng. Phần mềm tính toán đã được kiểm chứng thông qua các
nghiên cứu đã có.
Trên cơ sở phần mềm tính toán đã được kiểm chứng đã tính toán ảnh hưởng một vài
dạng vết nứt tồn tại trong thân đập đối với độ bền của đập BTĐL nói riêng và đập
BTTL nói chung.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
Nghiên cứu đã cung cấp một giải pháp tính toán ứng suất, biến dạng và nứt đối với đập
BTTL bằng phần mềm ANSYS dựa trên ngôn ngữ lập trình tham số APDL sử dụng
phương pháp phần tử tự thích ứng.
Luận án khẳng định lại lần nữa về khả năng đảm bảo an toàn của công trình đập thủy
điện Sơn La khi tồn tại các vết nứt ban đầu chưa được sử lý trong quá trình vận hành.
6. Cấu trúc của Luận án
Ngoài phần Mở đầu, phần kết luận và kiến nghị, luận án được trình bầy trong 4
Chương bao gồm:
Chương 1: Tổng quan về nứt đập BTĐL và những vấn đề nghiên cứu
Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán sự hình thành và phát triển vết nứt đập BTĐL
Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của nứt tới khả năng chịu tải của đập BTĐL
Chương 4: Nghiên cứu sự hình thành và phát triển vết nứt đập BTĐL Sơn La

5


CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NỨT ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ
NHỮNG VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Khái quát về bê tông đầm lăn
1.1.1. Giới thiệu công nghệ bê tông đầm lăn
Bê tông đầm lăn (BTĐL) là loại bê tông sử dụng các nguyên vật liệu tương tự như bê

nhất theo mùa thay vì lưu lượng lớn nhất theo năm như đối với đập bê tông truyền
thống. Do vậy đường kính cống dẫn dòng của đập BTĐL thường nhỏ hơn và chiều cao
đê quai cho đập BTĐL cũng thấp hơn so với phương án đập bê tông truyền thống.
Ngoài ra công trình sớm đưa vào khai thác cũng đem lại hiệu quả kinh tế cao.
1.1.2. Đặc điểm của BTĐL
1.1.2.1. Vật liệu BTĐL
Điểm đặc biệt của vật liệu BTĐL chính là sự cấu thành của hai thành phần chính: vật
liệu hoạt tính và vật liệu phi hoạt tính hỗn hợp vào nhau. Vật liệu hoạt tính thường
dùng có xỉ lò cao và puzơlan; vật liệu phi hoạt tính có đá thạch anh, đá vôi, đá sa
thạch…
Nhiều đập BTĐL được xây dựng trong thời kỳ đầu sử dụng lượng vật liệu chất kết
dính thấp, hiện nay sử dụng lượng chất kết dính cao hơn. Ví dụ như lượng dùng xi
măng trong lượng dùng vật liệu kết dính của đập Upper Still Water (Mỹ) là 79,5 ~
3

92kg/m , lượng trộn puzơlan là 50% ~ 70%; lượng dùng xi măng trong lượng dùng vật
3

liệu kết dính của đập Shimajigawa (Nhật Bản) là 84 ~ 91kg/m , lượng trộn puzơlan là
30% ~ 50%; Trung Quốc dựa vào hàm lượng chất kết dính phân BTĐL thành 3 loại vật
3

3

liệu giàu kết dính 180kg/m , vật liệu vừa kết dính 150kg/m và vật liệu ít kết dính
3

120kg/m , xu thế phát triển hiện nay là sử dụng trộn puzơlan cao để giảm thiểu lượng

7

Đầm nén lớp mỏng
Mỗi lớp đầm nén thông thường được lựa chọn là 30cm; rất hiếm khi sử dụng chiều dày
đầm nén lớn 50cm, 70cm, trong trường hợp mặt bằng rộng thậm chí còn có thể giảm

8


nhỏ chiều dày lớp đầm nén xuống đến 20 ~ 25cm để đáp ứng yêu cầu thi công với tốc
độ nhanh.
Thời gian nghỉ ngắn
Vấn đề chính để đảm bảo chất lượng thi công BTĐL là tốc độ thi công nhanh, đặc biệt
để nâng cao khả năng chống cắt giữa các lớp, thời gian nghỉ giữa các lớp là một trong
những chỉ tiêu quan trọng. Thời gian giãn cách càng ngắn, liên kết giữa các lớp càng
tốt, tính chống thấm cũng được nâng cao.
Đổ liên tục
Do trong thành phần BTĐL có lượng trộn puzơlan và tỏa nhiệt cao nên sau khi bê tông
tăng nhiệt, việc giãn cách thời gian thi công giữa các đợt đổ không có tác dụng nhiều
đối với quá trình tỏa nhiệt của bê tông, mà ngược lại khiến lớp tiếp giáp giữa hai đợt
đổ dễ phát sinh phân tầng. Vì vậy việc thi công liên tục càng nhiều càng tốt dưới điều
kiện quy trình công nghệ cho phép của tổng tiến độ thi công, điều này rất tốt cho cả
tiến độ thi công cũng như quản lý chất lượng, giá thành cũng giảm tương ứng.
Độ linh hoạt thấp
Chỉ tiêu linh hoạt là một trong những chỉ tiêu quan trọng khống chế chất lượng thi
công tại hiện trường. Đầu thập kỷ 80 của thế kỷ 20 Nhật Bản xây dựng đập BTĐL đầu
tiên trên thế giới (đập Shimajigawa, cao 89m) sử dụng giá trị độ linh hoạt (VC) là 10 ~
30s và hình thành phương pháp thi công đập BTĐL Nhật Bản. Trung Quốc sử dụng giá
trị VC khoảng 8s đã nâng cao tính chống thấm và chỉ tiêu chống cắt giữa các lớp.
Đầm nén trên toàn mặt cắt
Các đập BTĐL xây dựng gần đây đa phần đã bỏ hình thức kết cấu bê tông biến thái
bao ngoài BTĐL hay còn gọi là hình thức “vàng bọc bạc”, dùng hình thức kết cấu