Sử dụng hiệu quả cát nhân tạo, tro bay thi công đập bê tông trọng lực

Cả hai công trình đều là đập bê tông trọng lực với tổng khối lượng bê tông các loại hơn một triệu m3. Công tác bê tông được bắt đầu từ nửa đầu năm 2019 và cơ bản hoàn thành vào cuối năm 2021. Với khối lượng bê tông rất lớn cộng với tiến độ thi công nhanh nên việc tìm kiếm, khảo sát đánh để giá chất lượng, trữ lượng các nguồn vật liệu dùng cho bê tông là hết sức quan trọng, đặc biệt phải tối ưu hóa thành phần cấp phối bê tông vừa đảm bảo mọi yêu cầu kỹ thuật cho bê tông các loại vừa mang lại hiệu quả kinh tế là chuyện không dễ.

Ở nước ta, với tốc độ xây dựng nhanh nên nguồn tài nguyên cát tự nhiên bị khai thác một cách cạn kiệt đã đến mức báo động. Hiện tượng khai thác cát quá mức dẫn đến xói mòn và sạt lở sông ngòi, làm mất cân bằng sinh thái, ảnh hưởng đời sống của dân khu vực ven sông. Đứng trước nguy cơ đó Chính phủ đã ban hành Chỉ thị số 03/CT-TTg ngày 30/03/2015; Thông báo số 357/TB-VPCP ngày 06/11/2015 và Thông báo số 161/TB-VPCP ngày 24/03/2017 Quy định của pháp luật về phòng, chống vi phạm pháp luật trong hoạt động khai thác cát, sỏi.

Ông Dương Minh Quang – Tổng giám đốc C47 cho biết, đối với hai dự án Tân Mỹ và Đồng Mít, nguồn cát tự nhiên rất khan hiếm, có chất lượng không ổn định. Vì vậy, C47 đã đầu tư dây chuyền sản xuất cát nhân tạo (cát nghiền từ đá) để thay thế cát tự nhiên tại hai dự án trên.

Điểm nổi bật của sản phẩm cát nghiền là kiểm soát được nguồn đá đầu vào không lẫn tạp chất bùn sét, điều chỉnh được mô-đun độ lớn cỡ hạt và lượng hạt mịn dưới sàng 0,14 mm cao hơn cát tự nhiên rất nhiều nên thích hợp cho các loại bê tông công trình thuỷ, bê tông khối lớn, bê tông đầm lăn, bê tông tự đầm… chủ động trong việc sản xuất, cung cấp cốt liệu cho bê tông đảm bảo tiến độ thi công công trình.

Hai công trình bê tông khối lớn Tân Mỹ và Đồng Mít, đều nằm ở vùng có nhiệt độ môi trường cao và thay đổi nhiệt độ trong năm rất lớn. Vì vậy, cần phải giảm lượng dùng xi măng trong bê tông đến mức tối thiểu nhằm giảm đến mức tối đa nhiệt sinh ra trong bê tông. Mặc khác theo Quyết định số 452/QĐ-TTg ngày 12/4/2017 và Chỉ thị số 08/CT-TTg ngày 26/3/2021 của Thủ tướng Chính phủ và văn bản 401/BNN-XD ngày 21/01/2019 của Bộ NN&PTNT cần đẩy mạnh sử dụng tro, xỉ của nhà máy nhiệt điện. Để đáp ứng yêu cầu này, Phòng thí nghiệm LAS-XD 325 thuộc C47 đã tìm kiếm, thí nghiệm nguồn tro bay, xỉ lò cao nghiền mịn phù hợp, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của dự án để thiết kế thành phần cấp phối bê tông sử dụng cho hai dự án trên. Việc sử dụng tro bay, xỉ để giảm một phần xi măng trong bê tông có nhiều ưu điểm như: Giảm lượng nước trộn; giảm lượng dùng xi măng nên sẽ giảm nhiệt thuỷ hoá của bê tông; tăng độ chống thấm, độ đặc chắc cho cấu trúc bê tông thuỷ công; tăng cấp phối hạt mịn nên tăng độ dẻo, tăng độ bền môi trường sunfat cho bê tông và đặc biệt giảm giá thành cho bê tông.

Vì bê tông hai công trình thuỷ lợi Tân Mỹ và Đồng Mít đều sử dụng cát nghiền và tro bay nên phải cần thí nghiệm nhiều loại phụ gia để có cơ sở chọn loại phụ gia tương thích với các vật liệu tại công trình.

Theo ông Nguyễn Văn Chín – Trưởng phòng thí nghiệm LAS-XD 325, Phòng đã thí nghiệm nhiều loại phụ gia hóa như: Sika; Lotus; Grace; Mapei; Basf; Silkroad; Vinkems... để so sánh các tính năng kỹ thuật và giá thành của từng loại bê tông, từ đó có cơ sở chọn loại phụ gia phù hợp với vật liệu sử dụng từng nơi mà hiệu quả nhất cả về các tính năng kỹ thuật lẫn kinh tế để đưa vào sử dụng cho bê tông.

Trong bê tông thuỷ công, yêu cầu độ chống thấm cao nên cần tổng lượng hạt mịn của chất kết dính trong các cấp phối bê tông phải cao hơn bê tông thông thường 15%. Do đó, việc bổ sung lượng hạt mịn cho hỗn hợp bê tông cần dùng tro bay và xỉ là rất cần thiết để tăng khả năng chống thấm cho cấu trúc bê tông thuỷ công. Trong công tác tổ chức thi công bê tông khối lớn thì việc lập tiến độ chi tiết để đổ chồng, đổ kề các khối đổ rất quan trọng vì kích thước khoảnh đổ phải đảm bảo nguyên tắc cơ bản không sinh ứng suất nhiệt nhưng lại phải đảm bảo được tiến độ thi công nhanh, giảm khe thi công phải xử lý đánh xờm, giảm diện tích lắp dựng ván khuôn…

Đây là bài toán khó đối với mỗi công trình, đặc biệt là những công trình đập bê tông trọng lực có kết cấu phức tạp, thời gian thi công nhanh. Muốn đạt được tiến độ thi công tốt nhất cần chọn thời gian giãn cách các khoảnh đổ là ngắn nhất cho phép. Vì vậy, cần có biện pháp kiểm soát, phân tích diễn biến nhiệt độ của hỗn hợp bê tông; khống chế nhiệt độ bê tông tại khối đổ đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và biện pháp thi công để gradient nhiệt độ khối bê tông không vượt quá giá trị cho phép, tránh gây nứt trong kết cấu bê tông thì mới có cơ sở đẩy nhanh được tiến độ thi công.

Khi bê tông có sử dụng tro bay và xỉ sẽ giảm nhiệt độ lớn nhất và chênh lệch nhiệt độ giữa các vùng trong khối đổ bê tông để chống gây nứt kết cấu bê tông

Khi sử dụng tro bay và xỉ để thay thế một phần xi măng trong bê tông khối lớn sẽ giảm nhiệt thuỷ hoá của xi măng sinh ra trong bê tông. Khi cấp phối bê tông dùng tro bay sẽ giảm nhiệt độ tại khối đổ từ 60C đến 120C so với cấp phối bê tông không dùng tro bay nên sẽ rút ngắn thời gian chờ để đổ chồng, đổ kề các khối đổ liền kề tiếp theo. Ngoài ra, khi bê tông có sử dụng tro bay và xỉ sẽ giảm nhiệt độ lớn nhất và chênh lệch nhiệt độ giữa các vùng trong khối đổ bê tông để chống gây nứt kết cấu bê tông.  

Tổng lượng tiêu thụ tro bay dùng cho bê tông hai công trình phần khối lượng do C47 thi công khoảng 147.000 tấn. Việc tiêu thụ tro bay từ các nhà máy nhiệt điện sẽ giảm phát thải và diện tích đổ thải, giảm chi phí cho biện pháp xử lý tại bãi thải sẽ giảm gây ô nhiễm môi trường.

Việc sử dụng cát nghiền, tro bay cho bê tông sẽ làm tăng độ bền của các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, nâng cao chất lượng, mỹ thuật, tăng tuổi thọ và sự bền vững, giảm giá thành xây dựng. Đặc biệt C47 chủ động trong dây chuyền sản xuất cát nghiền đảm bảo kế hoạch cung cấp để đẩy nhanh tiến độ thi công đập bê tông trọng lực, sớm đưa hai công trình Hệ thống thuỷ lợi Tân Mỹ và hồ chứa nước Đồng Mít vào sử dụng đúng tiến độ và sớm phát huy hiệu quả Kinh tế - Xã hội của dự án, giảm thiểu tác động môi trường do việc khai thác cát sỏi, phát thải tro bay gây ra.