(Luận Văn Thạc Sĩ) Nghiên Cứu Công Nghệ Vật Liệu Mới Sửa Chữa Hư Hỏng Mặt Đê Bê Tông Áp Dụng Cho Hệ

LỜI CẢM ƠN

Sau khoảng thời gian học tập và làm Luận văn với sự giúp đỡ vô cùng quý

báu, tận tâm của thầy giáo TS Vũ Quốc Vương và các thầy giáo, cô giáo trong

trường Đại học Thuỷ Lợi, bạn bè đồng nghiệp cùng với sự nỗ lực cố gắng học tập,

tìm tòi, nghiên cứu, tích lũy kinh nghiệm thực tế của bản thân, tác giả đã hoàn thành

luận văn thạc sĩ với đề tài: “Nghiên cứu công nghệ vật liệu mới sửa chữa hư

hỏng mặt đê bê tông áp dụng cho hệ thống đê sông Thái Bình ”

Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới lãnh đạo trường Đại học Thủy Lợi,

Phòng Đào tạo đại học và sau đại học, khoa Công trình và các thầy cô đã tham gia

giảng dạy trong thời gian qua, đã tạo điều kiện thuận lợi để tác giả có thể hoàn

thành khóa học và Luận văn của mình.

Đặc biệt tác giả cũng xin được gửi lời cảm ơn tới TS. Vũ Quốc Vương; các

thầy giáo chuyên ngành Vật liệu xây dựng đã hướng dẫn, cung cấp thông tin khoa

học cho tác giả trong quá trình thực hiện Luận văn này.

Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp những

người đã động viên, tạo điều kiện cho tác giả trong suốt quá trình học tập và nghiên

cứu vừa qua.

Do hạn chế về thời gian, kiến thức lý luận còn chưa sâu, kinh nghiệm thực tế

còn ít, nên Luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận

được các ý kiến đóng góp cũng như chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo và bạn bè

đồng nghiệp để Luận văn được hoàn thiện hơn.

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2014

Tác giả luận văn

NGUYỄN THỊ XUÂN

BẢN CAM KẾT

Tôi là: Nguyễn Thị Xuân

Học viên lớp: 19 C12

Tôi xin cam đoan luận văn Thạc sĩ với đề tài: “Nghiên cứu công nghệ vật

liệu mới sửa chữa hư hỏng mặt đê bê tông áp dụng cho hệ thống đê sông Thái

Bình ” là công trình nghiên cứu của bản thân tôi. Các thông tin, tài liệu, bảng biểu,

hình vẽ… lấy từ nguồn khác đều được trích dẫn nguồn đầy đủ theo quy định. Nếu

có gì sai trái, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm theo quy định của nhà trường.

Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2014

Tác giả luận văn

NGUYỄN THỊ XUÂN

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1

I. Tính cấp thiết của đề tài...........................................................................................1

II. Mục tiêu của Đề tài: ...............................................................................................2

III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: ..........................................................2

IV. Các kết quả đạt được:............................................................................................2

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÊ TÔNG CHO

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÊ Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI ..........................3

1.1. Tổng quan về tình hình sử dụng bê tông cho các công trình đê trên thế giới......3

1.2. Tổng quan về tình hình sử dụng bê tông cho các công trình đê ở Việt Nam.......8

1.2.1. Tổng quan về hệ thống đê cửa sông và đê biển từ Quảng Ninh đến Quảng

Nam .............................................................................................................................8

1.2.2. Sơ lược về bê tông mặt đường, mặt đê tại Việt Nam......................................15

1.3. Kết luận chương 1 ..............................................................................................17

CHƯƠNG 2. THỰC TRẠNG MẶT ĐÊ BÊ TÔNG CỦA CÁC TUYẾN ĐÊ

THUỘC HỆ THỐNG SÔNG THÁI BÌNH...........................................................18

2.1. Tổng quan tình hình đê điều và vai trò của đê điều đối với thành phố Hải

Phòng.........................................................................................................................18

2.1.1. Hệ thống sông Thái Bình ................................................................................18

2.1.2. Hệ thống đê sông Hồng và sông Thái Bình ....................................................19

2.1.3. Mạng lưới sông và hệ thống cửa sông trên địa bàn thành phố Hải Phòng .....20

2.1.4. Hệ thống đê điều thành phố Hải Phòng ..........................................................22

2.2. Phân tích nguyên nhân hư hỏng mặt đê và ảnh hưởng đến kết cấu công trình..25

2.2.1.Tính toán kết cấu mặt đường bê tông cho đê Hải Phòng.................................25

2.2.2. Phân tích nguyên nhân gây hư hỏng mặt đê ...................................................31

2.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng tình trạng hư hỏng mặt đê đến kết cấu và sự làm việc

của đê.........................................................................................................................40

2.3. Kết luận chương 2 ..............................................................................................43

CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC HƯ HỎNG MẶT ĐÊ

BÊ TÔNG THUỘC HỆ THỐNG SÔNG THÁI BÌNH .......................................44

3.1. Giải pháp thường sử dụng để khắc phục hư hỏng mặt đê bê tông.....................44

3.1.1 Sửa chữa hư hỏng khe co giãn .........................................................................44

3.1.2 Sửa chữa các vết nứt trên tấm ..........................................................................44

3.1.3 Sửa chữa các miếng vỡ góc cạnh .....................................................................46

3.1.4 Sửa chữa cục bộ ...............................................................................................47

3.2. Giải pháp dùng vật liệu mới nhằm tăng độ bền cho mặt đê bê tông..................48

3.2.1 Khái niệm về bê tông tự lèn .............................................................................49

3.2.2 Đặc điểm và vật liệu của bê tông tự lèn...........................................................50

3.3. Thiết kế thành phần BTTL.................................................................................55

3.3.1 Vật liệu sử dụng ...............................................................................................55

3.3.2 Thiết kế thành phần bê tông tự lèn...................................................................61

3.4. Công nghệ sản xuất BTTL và đánh giá hiệu quả kinh tế...................................67

3.4.1 Công nghệ sản xuất BTTL ...............................................................................67

3.4.2 Công nghệ sửa chữa hư hỏng mặt đê bằng BTTL ...........................................68

3.4.3 Đánh giá hiệu quả kinh tế.................................................................................68

3.5. Kết luận chương 3 ..............................................................................................72

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................73

1. Kết luận .................................................................................................................73

2. Kiến nghị...............................................................................................................74

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................75

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

BTTL, SCC : Bê tông tự lèn

BTT : Bê tông thường

BTXM : Bê tông xi măng

PC : Xi măng Pooclăng

Rbh : Cường độ bê tông bão hòa

Rkhô : Cường độ bê tông không bão hòa

PCB : Xi măng Pooclăng hỗn hợp

TCVN : Tiêu chuẩn Việt nam

X : Xi măng

B : Bột

CKD : Chất kết dính

N/X : Tỉ lệ nước/xi măng theo khối lượng

X/N : Tỉ lệ xi măng /nước theo khối lượng

C : Cát

Đ : Đá

PG : Phụ gia hóa

M : Phụ gia khoáng mịn

A : Không khí

CP : Cấp phối bê tông

PL : Phụ lục

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Sử dụng xà lan bê tông để xây dựng đê biển ..............................................4

Hình 1.2. Đê biển Afsluidijk sau khi hoàn thành........................................................5

Hình 1.4. Bản đồ dự án Zuiderzee Works project ......................................................5

Hình 1.3. Đê biển Markerwaard sau khi hoàn thành ..................................................5

Hình 1.5. Đê biển Edogawa – Tokyo, Nhật Bản ...................................................6

Hình 1.6. Đê biển ở Norderney...................................................................................6

Hình 1.7. Giethoorn, Hà Lan với hệ thống kênh rạch hòa lẫn kiến trúc nhà cổ điển .7

Hình 1.8. Bờ sông Kamo ở trung tâm Kyoto- Nhật Bản ...........................................7

Hình 1.9. Đê bờ trái sông Yodo ở Osaka- Nhật Bản ..................................................7

Hình 1.10. Một đoạn đê sông Elbe, Berlin, Đức.........................................................8

Hình 1.11. Đê biển Cát Hải, Hải Phòng....................................................................11

Hình 2.1. Mạng lưới sông suối thành phố Hải Phòng...............................................21

Hình 2.2. Nứt nẻ mặt đê bê tông trên tuyến đê tả Văn Úc........................................23

Hình 2.3. Một đoạn mặt đê bị hư hỏng do xe cơ giới ...............................................23

Hình 2.4. Hiện trạng mặt đê hư hỏng trên tuyến đê hữu sông Cấm .........................24

Hình 2.5. Mặt đê hư hỏng trên tuyến đê tả Thái Bình ..............................................24

Hình 2.6. Một đoạn mặt đê trên tuyến đê tả Thái Bình ............................................24

Hình 2.7. Mặt cắt ngang thiết kế đê tả sông Cấm .....................................................31

Hinh 2.8. Mô hình Winkler.......................................................................................33

Hình 2.9. Sơ đồ mô tả trạng thái ứng suất của nền – mặt đường dưới tác dụng của

tải trọng bánh xe........................................................................................................35

Hình 2.10. Dạng đường nứt điển hình của mặt đường bê tông.................................35

Hình 2.11. Nứt dẻo mặt đường bê tông trên tuyến đê tả sông Cấm - Hải Phòng .....37

Hình 2.12. Nứt do cắt mối nối chậm.........................................................................38

Hình 2.13. Nứt trên diện rộng ...................................................................................38

Hình 2.14. Vỡ nông...................................................................................................39

Hình 2.15. Vỡ sâu .....................................................................................................39

Hình 2.16. Vỡ cạnh khe ............................................................................................39

Hình 2.17. Cấu tạo mặt đê.........................................................................................40

Hình 2.18. Hiện tượng sạt lở mái đê .........................................................................42

Hình 2.19. Hiện tượng lún sụt nền đất đắp ...............................................................42

Hình 2.20. Nền đê bị co rút, rạn nứt..........................................................................42

Hình 2.21. Hư hỏng cống do mối nối cống bị hư hỏng, trần cống bị sụt..................43

Hình 3.1 . Máy cắt vết nứt bê tông xi măng..............................................................45

Hình 3.2. Mặt cắt vá mặt đường................................................................................45

Hình 3.3. Mặt bằng vá mặt đường ............................................................................46

Hình 3.4. Sửa chữa vết nứt góc nhọn........................................................................46

Hình 3.5. Mở rộng rãnh bằng cắt miếng ...................................................................47

Hình 3.6. Hình dạng tro bay dưới kính hiển vi .........................................................60

Hình 3.7. Trộn bê tông tự lèn tại phòng thí nghiệm..................................................64

Hình 3.8. Thí nghiệm đo độ chảy xòe của hỗn hợp bê tông .....................................65

Hình 3.9. Đúc mẫu và kiểm tra cường độ nén ..........................................................66

Hình 3.10. Sơ đồ công nghệ sản xuất bê tông tự lèn ................................................68

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Thành phần và chỉ tiêu cơ lí của bê tông mặt đê cũ ..................................48

Bảng 3.2 Thành phần hóa học của xi măng PC40 Bút Sơn ......................................55

Bảng 3.3 Thành phần khoáng của xi măng PC40 Bút Sơn.......................................55

Bảng 3.4 Tính chất vật lí của xi măng PC40 Bút Sơn ..............................................56

Bảng 3.5 Chỉ tiêu tính chất vật lí của cát ..................................................................57

Bảng 3.6 Thành phần hạt của cát ..............................................................................57

Bảng 3.7 Chỉ tiêu cơ lí của đá dăm ...........................................................................58

Bảng 3.8 Cấp phối hạt của đá dăm............................................................................58

Bảng 3.9 Thành phần hóa học của Tro bay (%)........................................................59

Bảng 3.10 Thành phần hóa học của Tro tuyển Phả Lại ............................................59

Bảng 3.11 Thành phần cấp phối của BTTL tính toán...............................................63

Bảng 3.12 Thành phần cấp phối BTTL điều chỉnh lượng nước trộn bằng thực

nghiệm ......................................................................................................................65

Bảng 3.13 Kết quả kiểm tra thí nghiệm độ chảy xòe và cường độ...........................67

Bảng 3.14 Bảng thành phần cấp phối BTTL mác 30................................................67

Bảng 3.15 Bảng so sánh thành phần bê tông ............................................................69

Bảng 3.16 Bảng tổng hợp kinh phí (bê tông thường) ...............................................70

Bảng 3.17 Bảng tổng hợp kinh phí (bê tông tự lèn)..................................................71

1

MỞ ĐẦU

I. Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam có đường bờ biển dài trên 3260 km, trải dài từ Móng Cái (Quảng

Ninh) đến Hà Tiên (Kiên Giang) với 29 tỉnh và thành phố tiếp giáp với biển. Hiện

nay dọc ven biển Việt Nam đã có hệ thống đê biển kết hợp với đê cửa sông với các

qui mô khác nhau được hình thành từ lâu, bảo vệ cho sản xuất, dân sinh kinh tế của

các vùng trũng ven biển. Đây là một nguồn tài sản lớn của đất nước; nếu được tu

bổ, nâng cấp phù hợp, thì hệ thống đê biển và đê cửa sông sẽ là cơ sở vững chắc tạo

đà phát triển kinh tế, phục vụ sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước.

Ngược lại, nếu không được đầu tư bảo vệ, củng cố nâng cấp, thì cơ sở hạ tầng này

có thể bị hư hỏng, giảm hiệu quả của các tuyến đê.

Thành phố Hải Phòng nằm trong vùng hạ lưu, nơi tập trung toàn bộ 11 nhánh

sông chính của hệ thống sông Thái Bình với tổng chiều dài trên 275 km, chuyển tải

toàn bộ lượng dòng chảy lũ hệ thống sông Thái Bình và một phần lũ sông Hồng ra

biển qua bốn cửa sông. Điều kiện địa lý tự nhiên đã tạo nên cho Hải Phòng nhiều

lợi thế về tài nguyên đất, tài nguyên nước, giao thông vận tải, thuỷ sản… Đó là

những điều kiện thuận lợi cho phát triển kinh tế-xã hội. Song, Hải Phòng cũng là

nơi thường xuyên chịu ảnh hưởng của các yếu tố thiên tai bão, lũ, triều cường và

các hệ quả của nó như sóng, nước dâng do bão, úng lụt, bồi lắng và xói lở bờ bãi,

xâm nhập mặn…, gây ảnh hưởng đến sự ổn định và phát triển bền vững kinh tế - xã

hội của Thành phố. Vì vậy, các công trình đê điều đóng góp một phần không nhỏ

trong sự phát triển của thành phố Hải Phòng.

Từ năm 1975 đến nay, nước ta bước vào sự nghiệp công nghiệp hoá - hiện

đại hoá, nên các công trình thuỷ lợi được xây dựng bằng bê tông ngày càng nhiều

với chất lượng và tuổi thọ được nâng cao hơn. Hiện nay, ở các công trình đê điều ưu

tiên sử dụng bê tông trong việc cứng hóa mặt đê, trên cơ sở đó tạo điều kiện cho

việc sử dụng kết hợp mặt đê làm đường giao thông. Tuy nhiên hiện tượng hư hỏng ,

nứt rỗ mặt đê bê tông trong các công trình đê dẫn đến hư hỏng các kết cấu công