ĐÁnh giÁ hiỆu quẢ kinh tẾ kỸ thuẬt cỦa bÊ tÔng tỰ lÈn

CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 14 - 2013 85

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA BÊ TÔNG TỰ LÈN (SCC) KHI ỨNG DỤNG CHO ĐẬP XÀ LAN DI ĐỘNG

KS. Lê Sỹ Trọng

PGS.TS Hoàng Phó Uyên Viện Thủy công

Tóm tắt: Đập Xà lan di động là một dạng công trình ngăn sông mới. Công nghệ này đã từng bước hoàn thiện và được ứng dụng rất rộng rãi ở các tỉnh khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, mang lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật – xã hội cao, góp phần lớn vào sự nghiệp phát triển kinh tế đất nước. Đập xà lan với đặc điểm kết cấu mỏng, cốt thép dày yêu cầu cần sử dụng loại bê tông tự lèn có cấp phối liên tục, có khả năng tự điền đầy khuôn đổ mà vẫn đảm bảo tính đồng nhất bằng chính trọng lượng bản thân và không cần đầm. Trong bài viết này, tác giả đi sâu vào việc đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật của bê tông tự lèn khi ứng dụng cho đập xà lan di động. Summary: Caisson Dam is new technology for barrier construction. It’s step by step improve and wide application in Mekong Delta, bring to high economic, technology & social efficiency, big contribution to national socio-economic development. Caisson Dam with thin structure, high density stell need to use Self compacting concrete with many advantage property. In this article, Author would like to evaluate Economic efficiency of Self Compacting Concrete to apply to Caisson Dam. I. ĐẶT VẤN ĐỀ.3

Hiện nay, một số tỉnh vùng Đồng bằng sông Cửu long do yêu cầu chuyển dịch cơ cấu sản xuất, hàng trăm ngàn ha đất trồng lúa đã chuyển sang nuôi trồng thủy sản và đạt hiệu quả cao. Vùng chuyển đổi này ngày càng lớn, lấn sâu vào khu vực trồng lúa ổn định làm nảy sinh mâu thuẫn giữa hai vùng sinh thái mặn để điều tiết nuôi trồng thủy sản và ngọt để trồng lúa. Do đó, việc phân ranh hai vùng sinh thái “Mặn - Ngọt” đòi hỏi phải có giải pháp công trình điều tiết nguồn nước. Mặc dù vậy, công trình lại cần có kết cấu đơn giản, giữ được ngọt, ngăn được mặn, tiêu thoát lũ tốt, ít phải giải tỏa đền bù, thi công lắp đặt dễ dàng và nhanh, đáp ứng yêu cầu giao thông thủy bộ và đặc biệt là có thể di chuyển đến vị trí khác khi có nhu cầu, bản thân kết cấu phải bền vững và có độ tin cậy cao. Xuất phát từ đòi hỏi khắt khe như vậy, các cán bộ khoa học của Viện Thủy công đã nghiên cứu và ứng dụng thành công công nghệ đập xà lan di động, đây là một 3 Người phản biện: TS. Nguyễn Thanh Bằng

bước tiến lớn trong lịch sử xây dựng công trình thủy. "Công nghệ đập xà lan" đã được cấp bằng độc quyền sáng chế, sự ra đời của công nghệ này đã đáp ứng được các yêu cầu bức bách về kinh tế kỹ thuật và xã hội vùng tôm – lúa” [1].

Đập xà lan di động đã và đang được hoàn thiện và ứng dụng rộng rãi ở hầu hết các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long. Đập xà lan di động được tính toán thiết kế với kết cấu nhẹ, thích hợp với nền đất yếu và sự chênh lệch cột nước thấp. Bề dày của kết cấu đập xà lan tại các vách ngăn chỉ từ 10cm đến 18cm. Như vậy, muốn thi công đập xà lan một cách dễ dàng cần phải có loại bê tông chất lượng cao, độ linh động đặc biệt để tự điền đầy vào thành vách của kết cấu đập, đồng thời đảm bảo các yêu cầu về cường độ, độ chống thấm, chống xâm thực. Với yêu cầu như vậy, Trung tâm công trình Đồng bằng ven biển và Đê điều phối hợp với Phòng nghiên cứu vật liệu (Viện Thủy Công) nghiên cứu, sử dụng bê tông tự lèn để thi công đập xà lan di động. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tế đã cho thấy


86 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 14 - 2013

hiệu quả kinh tế - kỹ thuật to lớn của việc ứng dụng bê tông tự lèn cho đập xà lan di động. 2. ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA BÊ TÔNG TỰ LÈN [2]

2.1 Khái niệm về bê tông tự lèn. Bê tông tự lèn (BTTL) là loại bê tông mà hỗn hợp mới trộn xong của nó (hỗn hợp bê tông tươi) có khả năng tự điền đầy các khuôn đổ hoặc cốp pha kể cả những kết cấu dầy đặc cốt thép mà vẫn đảm bảo tính đồng nhất và không cần bất kỳ một tác động cơ học nào từ bên ngoài. Theo các ông Takefumi Shindoh và Yasunori Matsuoka (Nhật Bản) thì BTTL được định nghĩa là “loại bê tông mà hỗn hợp có khả năng dẻo tuyệt vời, không bị phân tầng và có thể điền đầy các kết cấu có cốt thép dày đặc mà không cần đến tác dụng của quá trình đầm”.

2.2 Phân loại bê tông tự lèn. Bê tông tự lèn có nhiều loại khác nhau, dựa vào đặc tính của vật liệu sử dụng để chế tạo có thể chia bê tông tự lèn thành 3 loại: 1) Bê tông tự lèn dựa trên hiệu ứng của bột mịn: Đây là loại bê tông tự lèn chỉ sử dụng phụ gia siêu dẻo hoặc cuốn khí và giảm nước mức độ cao mà không phải dùng đến phụ gia điều chỉnh độ linh động. Độ linh động và tính năng không phân tầng của hỗn hợp bê tông tự lèn đạt được bằng cách điều chỉnh phù hợp tỷ lệ: N/B [nước/bột (xi măng và phụ gia khoáng mịn)]. Loại bê tông này có hàm lượng bột mịn cao hơn so với bê tông truyền thống.

2) Bê tông tự lèn sử dụng phụ gia điều chỉnh độ linh động: Là loại bê tông tự lèn ngoài việc sử dụng phụ gia siêu dẻo giảm nước cao thế hệ mới (polycarboxylate), còn cần phải sử dụng phụ gia điều chỉnh độ linh động (VMA–Viscosity Modifying Admixture) để hỗn hợp bê tông tự lèn tránh khỏi sự phân tầng, tách nước.

3) Bê tông tự lèn sử dụng hỗn hợp cả bột mịn và phụ gia điều chỉnh độ linh động.

2.3 Ưu điểm của bê tông tự lèn. - Tăng độ bền, độ đồng nhất của các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép dùng trong xây dựng.

- Giải quyết được các điều kiện thi công khi mà

bê tông thường không thể đáp ứng được. BTTL đặc biệt phù hợp với các kết cấu có mật độ cốt thép dày đặc, các vị trí kết cấu ở trên cao, điều kiện đầm hoặc thi công khó khăn, v,v… - Đảm bảo độ lèn chặt mà không cần phải đầm.

- Giảm tiếng ồn và sự rung động do quá trình đầm. Rút ngắn thời gian thi công, giảm chi phí nhân công, thiết bị (cho công tác đổ, đầm bê tông và hoàn thiện bề mặt).

- Thiết kế kết cấu và thi công dễ dàng. - Hiệu quả kinh tế lớn.

2.4. Đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật đối với hỗn hợp bê tông tự lèn. Đặc điểm của hỗn hợp bê tông tự lèn. Bê tông tự lèn cũng giống như bê tông thông thường được chế tạo từ các vật liệu cấu thành như chất kết dính xi măng, cốt liệu, nước và phụ gia. Sự khác nhau cơ bản trong công nghệ thi công bê tông tự lèn là không có công đoạn tạo chấn động lèn chặt bê tông. Bê tông tự lèn có khả năng điền đầy cốp pha bằng trọng lượng bản thân nó, BTTL cần đạt khả năng chảy cao đồng thời không bị phân tầng. Vì vậy đặc trưng cơ bản của loại bê tông này là sự cân bằng giữa độ chảy và sự không phân tầng của hỗn hợp bê tông. Để đạt được điều này, BTTL cần có các yêu cầu sau:

- Sử dụng phụ gia siêu dẻo để đạt khả năng chảy cao của hỗn hợp bê tông;

- Sử dụng hàm lượng lớn phụ gia mịn để tăng độ linh động, giảm phân tầng, tách nước của hỗn hợp bê tông;

- Hàm lượng cốt liệu lớn trong bê tông ít hơn so với bê tông thông thường. Yêu cầu kỹ thuật đối với hỗn hợp bê tông tự lèn: - Độ chảy: rót bê tông vào một khuôn hình chóp cụt, đáy dưới có đường kính 32cm, mặt đỉnh có đường kính 16cm. Khi nhấc khuôn lên bê tông tụt xuống và chảy xoè ra với đường kính tối thiểu 65cm. - Thời gian chảy qua phễu: Phễu hình V, miệng phễu có kích thước 490mm (500mm) X 75mm sau đó vuốt một đoạn 425mm với độ



dốc 1: 1 và cuống phễu dài 150mm có mặt cắt 65mm x 75mm. Khi rót bê tông đầy phễu, mở đáy dưới cho hỗn hợp bê tông tự lèn chảy, thời gian chảy hết hỗn hợp bê tông trong phễu khoảng 6s là đạt tiêu chuẩn. 3. KẾT QUẢ ỨNG DỤNG BÊ TÔNG TỰ LÈN CHO ĐẬP XÀ LAN.

Kết quả nghiên cứu BTTL được ứng dụng cho cống T23-T17 ở U Minh - Cà Mau (khẩu độ B=8m, ngưỡng -2.20, đập xà lan dạng phao hộp, không cầu giao thông) và cống Sáu Hỷ

(khẩu độ B=8m, ngưỡng -2.00, đập xà lan bản sườn, cầu giao thông H8, mặt cầu rộng 3m) và hàng loạt công trình khác thuộc Hệ thống công trình Phân Ranh Mặn Ngọt tỉnh Sóc Trăng - Bạc Liêu [4], [5]. Với Mác BTTL yêu cầu là M35. Mác chống thấm sau 28 ngày là W=12 atm. Phòng nghiên cứu vật liệu – Viện Thủy công đã thiết kế thành phần cấp phối BTTL để chế tạo đập xà lan của 2 công trình trên như sau.

Bảng 1. Lượng vật liệu cho 1m3 bê tông tự lèn dùng để chế tạo đập xà lan [4], [5].

Cấp phối vật liệu TT Loại vật liệu Đơn

vị đo T23-T17 Sáu Hỷ 1 Xi măng PC 40 kg 380 420 2 Đá 1 -2 m3 0,385 0,516 3 Đá 0,5 - 1 m3 0,128 4 Cát vàng m3 0,565 0,557 5 Bột đá kg 110 6 Tro bay nhiệt điện kg 90 170 8 Phụ gia siêu dẻo VISCOCRETE lit 7,8 6,8 9 Phụ gia siêu mịn Sikacrete PP1 kg 15 22 7 Nước lít 172 210

Kết quả kiểm tra, đánh giá chất lượng bê tông ngoài hiện trường thông qua thí nghiệm nén mẫu đều đạt và vượt mác thiết kế yêu cầu ở tuổi 28 ngày [7], cụ thể:

TT Loại vật liệu Đơn vị đo Cống T23-T17 Cống Sáu Hỷ 1 Tuổi mẫu kiểm tra ngày 28 28 2 Độ chảy xòe cm 65 2 65 5 3 Cường độ chịu nén trung bình daN/cm2 359,6 361,2 4 Mác chống thấm at 12 12

Một số hình ảnh ứng dụng BTTL để thi công 2 cống Đập xà lan Sáu Hỷ và T23-T17:

Hình 1: Công tác cốt thép và đổ bê tông sàn S1 Đập xà lan cống T23-T17 (Cà Mau)



Hình 2: Thi công bản đáy Đập xà lan cống Sáu Hỷ (Bạc Liêu)

Hình 3: Hoàn thiện thi công xà lan trong hố móng và lai dắt xà lan Sáu Hỷ trên sông

Hình 4: Cống T23-T17 hoàn thiện Hình 5: Cống Sáu Hỷ hoàn thiện

Sau 1 năm kể từ khi bàn giao đưa vào sử dụng, bê tông Đập xà lan của hai cống trên vẫn đanh hoạt động tốt: bê tông không bị thấm, rỗ, ăn mòn và xâm thực, bề mặt bê tông đồng nhất và phẳng nhẵn. 4. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA BÊ TÔNG TỰ LÈN KHI ỨNG DỤNG TRONG THI CÔNG ĐẬP XÀ LAN DI ĐỘNG

Hiệu quả kỹ thuật: Để đảm bảo khả năng nổi và di chuyển trên

sông: Đập xà lan phải có trọng lượng nhẹ, chiều dày cấu kiện bê tông chỉ từ 12 đến 18cm nhỏ hơn rất nhiều so với cống truyền thống (tối thiểu là 40cm), cốt thép dày đặc, do đó rất không thể sử dụng bê tông thường để chế tạo và thi công được. Bê tông tự lèn với Mác cao (M35), có các đặc trưng, tính năng vượt trội, có khả năng chống thấm, chống xâm thực tốt, đã đáp ứng đầy đủ các yêu cầu để chế tạo đập xà lan di động phục vụ công tác ngăn sông



vùng ven biển. Trong khi đó, bê tông thường chỉ áp dụng được cho các cống truyền thống với kết cấu dày, khối lượng công trình lớn và nặng nề.

Hiệu quả kinh tế: Dựa vào thành phần cấp phối bê tông, giá thành bình quân 1m3 bê tông tự lèn lớn hơn gấp khoảng 1,2 ÷ 1,4 lần bê tông thường. Tuy

nhiên, khi áp dụng công nghệ BTTL sẽ tiết kiệm 60-70% chi phí lao động ở công tác đổ, san và bảo dưỡng bê tông, giảm 50% chi phí đầm bê tông, đồng thời giảm chi phí máy móc, giảm chi phí hoàn thiện bề mặt và rút ngắn từ 1,2 đến 1,5 lần thời gian thi công công trình, nhờ đó làm giảm giá thành xây dựng, tiết kiệm ngân sách nhà nước và nâng cao lợi nhuận của các nhà đầu tư.

Bảng 2. Bảng so sánh giá thành cống Đập xà lan sử dụng BTTL và cống truyền thống sử dụng bê tông thường [4], [5], [6].

Giá thành Cống T23-T17 (B=8m)

Cống Sáu Hỷ (B=8m)

Cống Tiểu Dừa B=8m (bê tông thường)

Chi phí xây dựng, thiết bị (đ) 6.933.927.479 6.313.307.494 11.755.642.000

Chi phí đền bù GPMB (đ) 181.856.466 471.386.000 1.915.205.000

Chi phí khác (chi phí quản lý dự án, tư vấn, dự phòng ....) 1.793.889.521 1.996.753.367 2.339.994.000

Tổng dự toán XDCT (đ) 8.909.673.466 8.781.446.861 16.010.841.000 Ghi chú: Cống Tiểu Dừa có các chỉ tiêu kỹ thuật tương đương cống Sáu Hỷ.

Bảng 3: Bảng so sánh tổng giá thành hạng mục bê tông công trình sử dụng bê tông thường (cống truyền thống) và công trình sử dụng bê tông tự lèn (đập xà lan) [4], [5]

Bê tông thường Bê tông tự lèn

STT Công trình

Khối lượng (m3)

Đơn giá (1m3)

Thành tiền (đồng)

Khối lượng (m3)

Đơn giá (1m3)

Thành tiền (đồng)

1 Cống Sáu Hỷ 500,00 2.463.226 1.231.612.884 97,00 2.846.090 276.070.695

2 Cống T23-T17

500,00 2.463.226 1.231.612.884 115,00 2.846.090 327.300.309

Áp dụng cho cống truyền thống Áp dụng cho cống đập xà lan Ngoài ra chưa kể đến các hiệu quả xã hội khi ứng dụng BTTL thi công đập xà lan như: nâng cao mức an toàn lao động cho con người, hạn chế tiếng ồn do không phải sử dụng các thiết bị đầm chặt cho bê tông, giảm ô nhiễm môi trường, cải thiện điều kiện thi công ... 5. KẾT LUẬN

Việc ứng dụng Bê tông tự lèn đã góp phần quan trọng trong việc giải quyết một trong

những vấn đề quan trọng của công nghệ xây dựng đập xà lan di động, góp phần không nhỏ mang lại hiệu quả kinh tế khi ứng dụng công nghệ đập xà lan. Bê tông tự lèn đã đáp ứng đầy đủ các yêu cầu để chế tạo đập xà lan di động phục vụ công tác ngăn mặn giữ ngọt vùng ven biển, cửa sông, nhất là khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, đóng góp đặc biệt quan trọng cho sự phát triển kinh tế xã hội của đất nước.



TÀI LIỆU THAM KHẢO.

[1] Trương Đình Dụ, Trần Đình Hòa, Trần Văn Thái. Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật dự án sản xuất thử nghiệm: Hoàn thiện công nghệ thiết kế, chế tạo và vận hành đập xà lan di động áp dụng cho vùng triều phục vụ các công trình ngăn sông vùng ven biển. 2007. [2] Hoàng Phó Uyên, Nguyễn Quang Bình. Báo cáo tổng kết đề tài: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bê tông tự lèn vào công trình Thủy lợi. 2007.

[3] Trung tâm Công trình đồng bằng ven biển và Đê điều: Dự thảo, hướng dẫn thiết kế, thi công và quản lý vận hành Đập xà lan di động. 2007, biên soạn lần 2 năm 2010. [4] Hồ sơ thiết kế BVTC cống Sáu Hỷ thuộc Hệ thống công trình Phân Ranh Mặn Ngọt, tỉnh Sóc Trăng – Bạc Liêu do Trung tâm công trình ĐBVB và Đê điều – Viện Thủy công lập tháng 10/2010.

[5] Hồ sơ thiết kế BVTC cống T23-T17 thuộc huyện U Minh, Cà Mau do Công ty xây dựng và CGCN Thủy lợi – Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam lập tháng 12/2009.

[6] Hồ sơ thiết kế BVTC cống Tiểu Dừa thuộc huyện U Minh do Công ty Cổ phần TVXD Bạc Liêu lập 2/2009.

[7] Hồ sơ hoàn công cống Sáu Hỷ - Bạc Liêu do Công ty cổ phần Việt Tân Giang lập 7/2011 và hồ sơ hoàn cống T23-T17, Cà Mau do Công ty TNHH Hồng Lâm lập 5/2011.

ĐÁnh giÁ hiỆu quẢ kinh tẾ kỸ thuẬt cỦa bÊ tÔng tỰ lÈn

Documents