Tối ưu hóa điều kiện chống thấm để thiết kế cấp phối bê tông đầm lăn cho đập

 71 
TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KIỆN CHỐNG THẤM 
ĐỂ THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG ĐẦM LĂN CHO ĐẬP 
KS. Nguyễn Sỹ Tuân - Tập đoàn Sông Đà 
TS. Nguyễn Quang Phú - Đại học Thủy lợi 
ThS. Nguyễn Thành Lệ - Bộ Nông nghiệp và PTNT 
Tóm tắt: Thiết kế cấp phối bê tông đầm lăn (BTĐL) cho 2 loại bê tông M20B6R90 và 
M15B2R90 sử dụng hai loại xi măng PC40 Hoàng Mai và PC40 Kim Đỉnh; phụ gia khoáng 
Puzơlan Núi Voi - Huyện Sơn Tịnh - Idico; Puzơlan Phong Mỹ; tro bay Phả lại; phụ gia kéo dài thời 
gian đông kết: TM25 của hãng Sika, LK-SR của Viện Công nghệ Xây dựng; phụ gia giảm nước: 
Sikament R2000AT(N) của hãng Sika. Lựa chọn cấp phối bằng việc tối ưu hoá theo điều kiện chống 
thấm. Kết quả thí nghiệm bê tông đạt mác chống thấm và cường độ thiết kế yêu cầu. Khi sử dụng xi 
măng Kim Đỉnh, cường độ R90 đạt 31.0÷33.8 MPa cho loại BTĐL M20B6R90 và đạt 17.9÷19.4 
MPa cho loại BTĐL M15B2R90. Việc thay thế bằng xi măng PC40 Hoàng Mai, kết quả thay đổi 
không đáng kể: cường độ của BTĐL M20B6R90 R90 đạt 30.5÷32.9 MPa và BTĐL M15B2R90 đạt 
17.7÷18.7 MPa. 
1. Đặt vấn đề 
Bê tông đầm lăn (BTĐL) mới được nghiên 
cứu và áp dụng trong những năm 60 của thế kỷ 
trước. Nhưng với những ưu điểm vượt trội so 
với bê tông truyền thống trong thi công đập, đặc 
biệt là với những đập có khối lượng lớn, nó đã 
được công nhận và được nhiều nước trên thế 
giới áp dụng vào thực tế như Mỹ, Nhật Bản, 
Trung Quốc... 
Công nghệ thi công BTĐL mới được áp dụng 
tại Việt Nam trong thời gian gần đây trong các 
công trình Thủy lợi và Thủy điện, song tốc độ 
phát triển rất nhanh. Hiện nay, hầu hết các đập 
bê tông lớn của các công trình Thủy lợi, Thủy 
điện đang và sẽ thi công có sử dụng công nghệ 
thi công BTĐL như đập Sơn La, Bản Chát, A 
Vương, Sông Tranh, Plejkrông, Đập Định Bình, 
Đập Nước Trong , qua đó cho thấy tốc độ ứng 
dụng công nghệ BTĐL trong thi công đập ở 
nước ta là rất nhanh và có tính phổ biến rộng rãi 
cho các vùng trong cả nước. 
Đặc điểm của BTĐL là loại bê tông nghèo xi 
măng, lượng dùng xi măng chỉ bằng khoảng 25-
30% so với bê tông thường. Vì thế, nhược điểm 
của BTĐL dùng cho đập là khả năng chống 
thấm nước rất kém. Để khắc phục nhược điểm 
này của BTĐL thì cần phải lựa chọn vật liệu và 
thiết kế thành phần cấp phối của BTĐL một 
cách hợp lý; kết hợp với biện pháp thi công để 
đạt được một sản phầm bê tông có tính đặc chắc 
cao nhất, nhằm nâng cao khả năng chống thấm 
nước cho BTĐL. Đây là một bài toán mà các 
nhà khoa học về vật liệu, thiết kế, thi công của 
Việt Nam đang phải tìm lời giải để áp dụng 
ngay vào việc thi công đập BTĐL với điều kiện 
và trình độ thi công, trình độ kỹ thuật của các 
cán bộ kỹ thuật ngành xây dựng Thủy điện, 
Thủy lợi hiện có của nước ta. 
Hiện nay, Việt Nam chưa có nhiều công bố 
kết quả nghiên cứu khả năng chống thấm cho 
công trình BTĐL, vì vậy việc nghiên cứu để 
thiết kế thành phần BTĐL đảm bảo khả năng 
chống thấm có tính cần thiết, sẽ làm cơ sở để 
thiết kế đập nhằm giảm giá thành công trình 
mà vẫn đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật. Việc 
thành công về nâng cao khả năng chống thấm 
cho đập sẽ là kinh nghiệm và tài liệu tham 
khảo hữu ích cho các đập BTĐL thi công sau 
này. 
 2. Vật liệu nghiên cứu 
2.1. Xi măng 
Xi măng gồm hai loại: Xi măng PC40 Hoàng 
Mai và PC40 Kim Đỉnh. Kết quả thí nghiệm xi 
măng được thể hiện như trong bảng 1 
 72 
Bảng 1. Kết quả thí nghiệm xi măng 
Chỉ tiêu thí nghiệm Phương pháp thử Đơn vị 
Xi măng PC40 
Kim Đỉnh 
Xi măng PC40 
Hoàng Mai 
Khối lượng riêng TCVN: 4030-2003 g/cm
3 3.10 2.99 
Độ mịn (lượng sót trên sàng 0,08) TCVN: 4030-2003 % 1.03 1.75 
Thời gian bắt đầu đông kết TCVN: 6017-1995 phút 128 145 
Thời gian kết thúc đông kết TCVN: 6017-1995 phút 215 245 
Độ ổn định thể tích TCVN: 6017-1995 mm 1.67 1.97 
Giới hạn bền nén, tuổi 3 ngày TCVN: 6016-1995 N/mm
2 32.50 29.1 
Giới hạn bền nén, tuổi 28 ngày TCVN : 6016-1995 N/mm
2 49.27 46.0 
2.2. Cốt liệu mịn (cát) 
Cát vàng có cấp phối tốt, độ sạch đạt yêu cầu. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của cát được 
thể hiện trong bảng 2. 
Bảng 2. Các tính chất cơ lý của cát 
Kết quả thí nghiệm Chỉ tiêu thí nghiệm 
M1 M2 M3 
Khối lượng riêng, g/cm3 2.64 2.64 2.65 
Khối lượng thể tích xốp, g/cm3 1.41 1.43 1.44 
Độ hổng , % 46.52 46.03 45.58 
Lượng bùn, bụi, sét, % 0.95 0.87 0.83 
Hàm lượng mica, % 0.1 0.1 0.11 
Mô đun độ lớn 2.61 2.65 2.66 
Tạp chất hữu cơ Đạt Đạt Đạt 
SiO2 hoà tan: mMol/lít 7.52 7.46 7.59 Kiềm cốt liệu 
Độ giảm kiềm: mMol/lít 71.59 71.47 71.66 
2.3. Cốt liệu thô (đá) 
Đá dăm được phân ra 3 cỡ hạt: 5-20mm, 20-40mm, 40-60mm; kết quả thí nghiệm các tính chất 
cơ lý của đá dăm như trong bảng 3. 
Bảng 3. Các tính chất cơ lý của đá dăm 
Kết quả thí nghiệm Chỉ tiêu thí nghiệm 5-20mm 20-40mm 40-60mm 
Khối lượng riêng, g/cm3 2.73 2.73 2.72 
Khối lượng thể tích xốp, g/cm3 1.29 1.37 1.39 
Khối lượng thể tích lèn chặt, g/cm3 1.56 1.59 1.50 
Hàm lượng bùn bụi bẩn, % 0.67 0.43 0.33 
Hàm lượng thoi dẹt, % 17.67 15.40 14.17