Ứng dụng phụ gia Pugơlan, Tro bay làm phụ gia bê tông trong xây dựng đập thủy điện ở Việt Nam

Trong những năm gần đây, các công trình xây dựng ở nư­ớc ta ngày càng có quy mô quy mô lớn, đòi hỏi phải có những loại bê tông tính năng cao phục vụ những mục đích đặc biệt như­: Thi công kết cấu chịu va chạm; chống thấm … Các loại bê tông này phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật về: c­ường độ cao, phát triển nhanh, dễ chảy, khả năng điền đầy cao, ổn định kích th­ước, bám dính tốt, không phân tầng, tách nước, không rạn nứt, bền với điều kiện khí hậu, kháng va đập, chịu rung động, có khả năng bảo vệ cốt thép, chống thấm v.v.    Vì vậy, công nghệ thi công bê tông, sử dụng phụ gia để cải tạo tính chất của bê tông, đặc biệt là các biện pháp thi công khống chế nhiệt độ ban đầu, giảm ứng suất nhiệt trong bê tông khối lớn, tăng độ bền vững, kéo dài tuổi thọ công trình, đảm bảo sự an toàn trong quản lý, sử dụng đối với các đập lớn là vấn đề mang tính khoa học, kinh tế và thực tiễn vô cùng to lớn … Hiện nay, Tổng công ty Sông Đà đã ứng dụng Puzơlan, tro bay làm phụ gia bê tông trong xây dựng các Đập công trình Thủy điện Plêikrông, công trình Thủy điện Bản Vẽ và sắp tới là công trình Thủy điện Sơn La… 1. Các biện pháp khống chế nhiệt trong bê tông khối lớn    Có nhiều biện pháp để giảm ứng suất nhiệt trong bê tông khối lớn như: Dùng xi măng ít tỏa nhiệt; giảm thiểu l­ượng dùng xi măng; tăng Dmax; độn đá hộc; làm lạnh nước cốt liệu; giảm chiều dày khối l­ượng khoảng đổ; dùng ống tỏa nhiệt … Trong các biện pháp trên thì biện pháp sử dụng các loại phụ gia hoạt tính để thay thế một phần xi măng, giảm nhiệt thủy hóa - nguyên nhân tăng nhiệt độ trong bê tông tạo nên ứng suất gây nứt nẻ trong bê tông khối lớn là biện pháp khống chế nhiệt có hiệu quả nhất. 2. Nguyên tắc áp dụng phụ gia khoáng hoạt tính Puzơlan, tro bay trong xây dựng công trình bê tông khối lớn    Có nhiều loại phụ gia khoáng hoạt tính có tính chất lý hóa có thể thay thế xi măng để giảm thiểu xi măng trong bê tông như Tro bay, Puzơlan, xỉ lò cao v.v… Các loại phụ gia trên phải đảm bảo yêu cầu chính : + Tổng lư­ợng (SiO2+ Al2O3 + FeO3)% lớn hơn 70% + Hàm l­ượng SO3 % nhỏ hơn 4% + Độ ẩm % nhỏ hơn 3% + Mất khi nung % nhỏ hơn 10% + Chỉ số hoạt tính 28 ngày lớn hơn 75% + Độ mịn (sót sàng 45 mm) % nhỏ hơn 34% - Puzơlan là vật liệu Silic hoặc Silic và Alumin, có ít hoặc không có tính dính kết, nhưng ở dạng hạt mịn và mặt của nước, ẩm sẽ có tác dụng hóa học với Canxi Hiđrôxít ở nhiệt độ thường để tạo thành hợp chất chất có tính chất dính kết. Puzơlan thiên nhiên nguyên khai hay qua nung phù hợp với các yêu cầu áp dụng như một vài loại đất Diatomit, đá mảnh Opan và Diệp thạch, tro núi lửa hoặc đá bột, trong đó có loại qua nung và không qua nung, các loại vật liệu khác yêu cầu được nung để cho các tính chất thỏa mãn như một vài loại đất và Diệp thạch. - Tro bay là chất thải dạng mịn là kết quả của việc đốt cháy than nghiền hoặc than bột chứa Antraxít hoặc than chứa Bitan, chúng thỏa mãn các yêu cầu sử dụng, các loại tro bay này có tính chất như­ Puzơlan.   Thuỷ điện Sê San 3A - Hạng mục cửa nhận nước - Cường độ ban đầu của bê tông dùng xi măng Pooclăng và Puzơlan dự đoán là thấp hơn bê tông xi măng Pooclăng, nhưng càng về sau thì cường độ đạt thiết kế. 3. Nguồn phụ gia khoáng hoạt tính Puzơlan, Tro bay Puzơlan cho công trình    Phụ gia tro bay là sản phẩm của nhà máy nhiệt điện, là loại phụ gia có độ mịn và hoạt tính rất cao. Do hình dạng và cấu trúc hình cầu của nó nên yêu cầu dùng nước thường giảm đi.    Nguồn tro bay có nhiều ở Úc, Trung Quốc … nơi có nhiều nhà máy nhiệt điện và núi lửa hoạt động. ở Việt Nam sản phẩm nhà máy nhiệt điện Phả Lại trong năm 1998 – 2000 đủ cung cấp cho công trình đập Bái Thượng và đập Tân Giang.    Đập Tân Giang là đập bê tông trọng lực có chiều cao gần 40m, khối lượng 130.000 m3 bê tông. Đập được xây dựng ở Ninh Thuận vùng có khí hậu nắng nóng khô hạn nhất của đất nước, không thích hợp thi công bê tông.    Đập đã sử dụng phụ gia tro bay từ 63 – 73 kg tro bay cho 1m3bê tông, sử dụng nguồn tro bay ở nhiệt điện Phả Lại. Quá trình thi công đã khống chế được nhiệt độ cho phép, không phát sinh nứt do ứng suất nhiệt trong bê tông. Kiểm tra cường độ, độ chống thấm … đạt yêu cầu của bê tông thủy công. Đập đã được Hội đồng nghiệm thu đánh giá cao về chất lượng kỹ thuật, mỹ thuật và đã phát huy hiệu quả từ năm 2001.    Phụ gia hoạt tính Puzơlan thiên nhiên theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3735:1982 ở dạng nguyên khai hoặc đã gia nhiệt để tăng hoạt tính, nó được pha trộn vào xi măng để được xi măng Pooclăng Puzơlan theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4033:1995. Puzơlan thiên nhiên bao gồm đất Diatonit, đá phún suất, tro núi lửa, đá bột, đá bazan … Puzơlan chứa nhiều ôxít Silíc vô định hình có hoạt tính, tức là có tác dụng ở nhiệt độ thường với Ca(OH)2 sinh ra khi xi măng thủy hóa để tạo thành CaO.SiO2.nH2O bền vững cả trong điều kiện ẩm ướt trong nước.     Ở Việt Nam, phụ gia khoáng từ trước đến nay được nghiên cứu sử dụng chủ yếu cho sản xuất xi măng. Từ năm 1960, mỏ Puzơlan ở Sơn Tây, đây là loại phún suất sau khi nung trở thành Puzơlan có độ hoạt tính cao, nhưng nhược điểm là màu đỏ gạch. ở miền Trung và miền Nam nước ta có sẵn đá bazan, nhiều mỏ đá đ­ược sử dụng như­ Nông Cống (Thanh Hóa), Phủ Quỳ (Nghệ An), Núi Voi (Quảng Ngãi), Bến Tân (Đồng Nai), Mui Rùa, Núi Đất (Bà Rịa). Phụ gia được nghiền cùng với Clanhke xi măng tỷ lệ 10 – 15%.    Ở phía Nam nhiều nơi có Puzơlan, nhưng chưa được đánh giá và tổ chức khai thác có tính công nghiệp để sử dụng, duy chỉ có 2 nguồn cung cấp Puzơlan đang được khai thác để sử dụng cho sản xuất xi măng hỗn hợp (PCB) là: Puzơlan thiên nhiên lấy tại Tỉnh Bà Rịa. Nguồn Puzơlan thiên nhiên lấy từ Tỉnh Bà Rịa đã được áp dụng trong xây dựng Đập của công trình Thuỷ điện Plêikrông mà Tổng Công ty Sông Đà đang thi công đã phát huy được hiệu quả rất tốt, đáp ứng được về số lượng, chất lượng và yêu cầu kỹ thuật đề ra.    Bảo dưỡng bê tông đầm lăn tại công trình thuỷ điện Pleikrông     Tính chất Puzơlan lấy tại tỉnh Bà Rịa đang đ­ược khai thác ổn định, nghiền tại nhà máy có thiết bị tự động, độ mịn tiêu chuẩn sử dụng để sản xuất xi măng Sao Mai PCB -30 tỷ lệ 18% có chất lượng rất tốt. Qua thí nghiệm kiểm chứng Puzơlan tại Viện Khoa học Công nghệ xây dựng (Bộ Xây dựng) và các kết quả thí nghiệm bê tông có sử dụng Puzơlan theo mác thiết kế ứng với các tỷ lệ ở Tr­ường Đại học Xây dựng cho thấy Puzơlan tại Bà Rịa đáp ứng được tiêu chuẩn phụ gia khoáng hoạt tính có tác dụng thay thế xi măng giảm nhiệt thủy hóa trong bê tông khối lớn. KS. Dương Khánh Toàn - Tổng giám đốc công ty Sông Đà(theo "VLDĐĐ")