Tình hình ứng dụng BTĐL trên thế giới.

-14-



sư quân đội Hoa Kỳ (USACE) đã thi công các lô bê tông thử nghiệm ở đập

Lost Creek. Năm 1980, lần đầu tiên ở Mỹ sử dụng BTĐL để xây dựng đập

Willow Creek, bang Oregon. Đập cao 52 m, dài 543 m, khối lượng BTĐL

331.000 m3. Đến 1999, Mỹ có hàng chục công trình đập BTĐL.

Tại Canada đã thiết kế đập bê tông trọng lực kết hợp giữa bê tông

thường phía ngoài có tác dụng chống thấm, chịu xâm thực và tác động của

môi trường còn bên trong lõi đập sử dụng BTĐL, biện pháp thiết kế này đã

giảm chi phí công trình tới 20% so với thi công bê tông thường. Ở Anh,

Dunstan bắt đầu nghiên cứu tích cực trong phòng thí nghiệm về BTĐL trong

những năm 1970. Tiếp đó, Hiệp hội nghiên cứu và thông tin công nghiệp xây

dựng (CIRIA) của Anh đã tiến hành dự án nghiên cứu rộng về BTĐL có sử

dụng tro bay với hàm lượng lớn. Các kết quả nghiên cứu được đưa ra thử

nghiệm ở trạm xử lý nước Tamara - Coruwall (1976) và thử nghiệm tại công

trình đập Wimbledall (1979). Ý tưởng về sử dụng BTĐL có hàm lượng lớn

tro bay sau này được Cục khai hoang Mỹ ( USBR) sử dụng làm cơ sở cho

việc thiết kế đập Upper Stillwater cao 90m, dài 815m, khối lượng BTĐL

1.125.000m3. Đặc điểm của công nghệ BTĐL của Mỹ (thường gọi Roller

CoMPacted Concrete - RCC) là thiên về sử dụng BTĐL nghèo xi măng (hàm

lượng chất kết dính dưới 100 kg/m3). Để chống thấm cho đập, thường sử

dụng kết cấu tường bê tông thượng lưu bằng bê tông thường đúc sẵn lắp ghép

hoặc đổ tại chỗ bằng cốp pha trượt, kèm theo màng chống thấm bằng vật liệu

hữu cơ.

Các kỹ sư Nhật Bản tiến hành nghiên cứu và thi công các công trình

BTĐL muộn hơn. Năm 1974, Nhật Bản đã xây dựng kế hoạch “Nghiên cứu

hợp lý đập bê tông”, bắt đầu tiến hành nghiên cứu một cách hệ thống về

BTĐL, đã đề ra phương pháp thi công mới cho đập bê tông. Năm 1976, tiến

hành thí nghiệm hiện trường đê quai thượng lưu đập Đại Xuyên. Năm 1978,

sử dụng BTĐL cho thân đập Shimajigawa cao 89 m, dài 240 m, khối lượng



-15-



BTĐL 165.000 m3 trong tổng số 317.000 m3 của bê tông đập. Năm 1979, bắt

đầu sử dụng BTĐL cho phần tiếp giáp nền của đập Đại Xuyên. Cho đến

những năm 80 của thế kỷ 20, Nhật Bản đã xây dựng thành công hàng loạt

công trình như đập Tamagawa trên sông Tama, năm 1986 cao 72m dài 332m.

Năm 1989 Nhật Bản xây dựng đập Nunome trên sông Nunome thuộc tỉnh

Nara, đập cao 72m dài 332m …Nhật bản là nước có tốc độ phát triển BTĐL

nhanh nhất trên thế giới. Tính đến cuối năm 1992, ở Nhật đã có 30 đập BTĐL

được thi công. Đến nay Nhật Bản đã hình thành trường phái BTĐL gọi là

RCD (Roller-coMPacted dams) gồm thiết kế mặt cắt đập, tính toán thành

phần bê tông, công nghệ thi công và khống chế nhiệt độ đập. Đặc điểm của

phương pháp RCD là sử dụng kết cấu “vàng bọc bạc” [26].

Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu ứng dụng BTĐL muộn hơn so với Mỹ

và Nhật Bản (1980). Tuy vậy việc ứng dụng công nghệ BTĐL được triển khai

với tốc độ rất nhanh. Đầu tiên là thủy điện Khang Khẩu tại tỉnh Phúc Kiến

(1986) cao 56,8m tiếp đến là Long Môn Than cao 58m, Thiên Sinh Kiều cao

61m, đập Thủy Khẩu, đập Phổ Định…Đến cuối năm 2004, đã xây dựng được

45 đập bê tông đầm lăn trong đó có 7 đập vòm, 38 đập trọng lực và 11 đập

cao trên 100m[4]. Cho tới nay Trung Quốc đã là một trong những nước phát

triển về công nghệ BTĐL. Trong thời kỳ đầu ở Trung Quốc đập được thiết kế

theo công nghệ kết hợp giữa bê tông thường và BTĐL, theo kiểu kim bọc

ngân ( lớp vỏ bọc bằng bê tông thường bao lõi đập bằng BTĐL), do ban đầu

người ta quan niệm BTĐL có khả năng chống thấm kém hơn so với bê tông

thường nếu có cùng mác cường độ nén. Nhưng hiện nay ở Trung Quốc đã

nghiên cứu và thiết kế ứng dụng cấp phối BTĐL có khả năng chống thấm cao

cho đập BTĐL. Năm 1993, Trung Quốc xây dựng thành công đập vòm Phổ

Định, cao 75m dài 196m, hoàn toàn bằng BTĐL, trong đó phía thượng lưu sử

dụng BTĐL chống thấm Dmax=40 mm thay cho bê tông thường, phía hạ lưu

sử dụng BTĐL không chống thấm Dmax=80 mm. Theo [4], tính đến 2004,

Trung Quốc có hơn 10 đập được thiết kế, thi công với công nghệ BTĐL



-16-



chống thấm. Đây là một tiến bộ kỹ thuật bao gồm hàng loạt biện pháp từ thiết

kế đến thi công xây dựng.

Về xây dựng đập trọng lực, tính đến 2005, toàn thế giới đã xây dựng

được trên dưới 300 đập BTĐL với khối lượng tổng cộng khoảng trên 90 triệu

m3 BTĐL. Hiện Trung Quốc là quốc gia đang dẫn đầu về số lượng đập BTĐL

sau đó là Hoa Kỳ, Nhật Bản và Tây Ban Nha.

Bảng 1.1. Số lượng đập BTĐL tại một số nước trên thế giới

Tên

Quốc

Gia



Số

đập

đã

xây

dựng



Thể

tích

BTĐL



Tỷ lệ

Tỷ lệ

theo theo K.

S.lượng lượng%

%

(103 m3)



Tên

Quốc

Gia



Số

đập

đã

xây

dựng



Thể

tích

BTĐL

(103



Tỷ lệ

theo

S.lượng

%



Tỷ lệ

theo K.

lượng

%



m3)



Châu Âu



Châu á

T.Quốc



57



28.275



20



30.50



Pháp



6



234



2.1



0.25



Nhật Bản



43



15.465



15.09



16.68



Hy Lạp



3



500



0.7



0.54



Kyrgystan



1



100



0.35



0.11



Italy



1



262



0.35



0.28



Thái Lan



3



5.248



1.05



5.66



Nga



1



1.200



0.35



1.29



Inđonesia



1



528



0.35



0.57



T.B. Nha



22



3.164



7.72



3.41



105



49.616



36.8



53.56



Tổng:



35



5.384



11.9



5.81



Tổng:

Nam Mỹ



Châu Phi



Argentina



1



590



0.35



0.64



Algeria



2



2.760



0.7



2.98



Brazil



36



9.440



12.63



10.18



Angola



1



757



0.35



0.82



Chile



2



2.170



0.7



2.34



Eritrea



1



187



0.35



Colombia



2



2.974



0.7



3.21



Ma Rốc



11



2.044



3.86



2.20



Mexico



6



840



2.1



0.91



Nam Phi



14



1.214



4.91



1.31



Tổng:



51



16.014



16.48



17.27



Tổng:



29



6.962



10.17



7.51



Bắc Mỹ



Châu úc



Canada



2



622



0.7



0.67



Australia



9



596



3.15



0.64



Hoa Kì



37



5.081



12.98



5.48



Khác



17



7.534



5.96



8.13



Tổng:



39



5.703



13.68



6.15



Tổng



26



92.712



-17-



Hình 1.1. Tỷ lệ áp dụng BTĐL theo các hướng khác nhau trên thế giới

1.2.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng bê tông đầm lăn ở Việt Nam.

Công nghệ thi công BTĐL là công nghệ mới phát triển rất nhanh chóng

trên thế giới do tính cơ giới hóa cao, tiến độ thi công nhanh, công trình sớm

được đưa vào khai thác, hiệu quả kinh tế mang lại to lớn, chính vì vậy việc áp

dụng công nghệ BTĐL vào Việt Nam là điều cần thiết. Nó đã thu hút sự quan

tâm đặc biệt của các nhà nghiên cứu, quản lý, thiết kế, thi công các cơ quan

kỹ thuật có liên quan trực tiếp đến công tác thi công bê tông đầm lăn và các

công trình thuỷ công tại Việt Nam. Năm 1990 Viện Khoa học Thuỷ lợi đã

nghiên cứu phụ gia khoáng cho BTĐL [22]. Ngày 16 tháng 10 năm 1995 Bộ

Thuỷ lợi (cũ) ra quyết định số 1570 QĐ/QLXD phê duyệt NCKT công trình

thủy lợi Tân Giang (Ninh Thuận) thống nhất phương án công trình đầu mối là

đập bê tông trọng lực chọn phương án cao. Trên cơ sở quyết định 1570

QĐ/QLXD, HEC-1 đã tiến hành nghiên cứu thiết kế đập Tân Giang theo hai

phương án bê tông trọng lực truyền thống và bê tông trọng lực đầm lăn. Đây

là lần đầu tiên BTĐL được nghiên cứu vào công trình thực tế ở Việt Nam.

Ngày 20 tháng 9 năm 1997 Bộ Nông nghiệp và PTNT ra quyết định số 2425

NN/ĐTXD/QĐ phê duyệt đập đầu mối công trình Tân Giang là BTĐL, trong

đó sử dụng kết cấu “vàng bọc bạc”. Do nhiều lý do, khi thi công, đập Tân



-18-



Giang được điều chỉnh thành đập bê tông truyền thống và đã thi công hoàn

thành vào năm 2003. Mặc dù vậy, các kết quả nghiên cứu thiết kế đập BTĐL

Tân Giang đã tích luỹ nhiều kinh nghiệm quý báu về thiết kế đập BTĐL, sử

dụng tro bay và phụ gia [28]. Các cấp phối bê tông M15 và M20 có cốt liệu

Dmax tới 100 mm và lượng tro bay Phả Lại là 25 - 33% so với xi măng để

khống chế nứt do ứng suất nhiệt được đưa vào quy trình xây dựng đập Tân

Giang [36].

Công trình BTĐL xây dựng đầu tiên của Việt Nam là đập thuỷ điện

Pleikrông tại tỉnh KonTum với chiều cao 71m được thiết kế bởi Công ty Tư

vấn Xây dựng điện I, khởi công xây dựng năm 2003. Tiếp đó hàng loạt công

trình đập thuỷ điện được thi công và chuẩn bị xây dựng bằng BTĐL (bảng

1.6) [14,23], thủy điện Bản Vẽ với 1.2x106 m3 BTĐL, hồ chứa nước Định

Bình: 0,24x106 m3 BTĐL, công trình thủy điện Sê San 4: 0.8x106 m3, công

trình thủy điện Sơn La: 3.1 x106 m3 BTĐL, Đồng Nai 4: 1.4x106 m3, Định

Bình: 0.24x106 m3 BTĐL và sắp tới là hồ chứa nước Nước Trong, tỉnh Quảng

Ngãi. Do công nghệ BTĐL ở nước ta mới được áp dụng, nên việc thiết kế và

thi công đập BTĐL vẫn thiên về biện pháp an toàn, tức là sử dụng BTĐL bên

trong lõi đập không có hoặc có yêu cầu chống thấm thấp. Cấp phối BTĐL có

lượng chất kết dính cao hơn so với bê tông cùng loại của các đập trên thế giới.

Đập thủy điện Pleikrông, BTĐL mác M15 tuổi 180 ngày, Dmax cốt liệu 40mm,

lượng chất kết dính 290 kg (80 kg xi măng +210 kg Puzơlan). Do hàm lượng

chất kết dính lớn nên cường độ bê tông thường vượt mác yêu cầu khá nhiều từ

30-40%, mặt khác phần BTĐL được sử dụng cho lõi đập nên không yêu cầu

khả năng chống thấm. Các kết quả thí nghiệm trong phòng cho thấy BTĐL

chỉ đạt được cường độ chống thấm từ B2÷B4. Đập Định Bình tỉnh Bình Định

do Công ty Tư vấn Xây dựng thủy lợi 1 thiết kế đang được xây dựng bằng

BTĐL, tường chống thấm mác M25 W8 bằng bê tông thường, tiếp theo là lớp