I. Giới thiệu chung về công nghệ bê tông đầm lăn

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế, thị trường xây dựng ở Việt Nam ngày càng phát triển. Theo đó có rất nhiều các công nghệ thi công mới cũng được thâm nhập dần vào Việt Nam trong quá trình hội nhập kinh tế quốc tế của đất nước.

Các nhà vật liệu xây dựng qua nghiên cứu nhận thấy rằng lượng nước (N) yêu cầu để đảm bảo quá trình thuỷ hoá xi măng (X) trong khối bê tông là thấp hơn nhiều so với lượng nước được trộn vào hỗn hợp bê tông truyền thống. Mặt khác qua nghiên cứu lí luận về cường độ bê tông phát hiện ra rằng cường độ bê tông Rb tỷ lệ thuận với tỷ lệ N/X (Rb=F(N/X)). Vì vậy, nếu giảm lượng nước trộn thì có thể giảm được lượng xi măng của hỗn hợp mà cường độ bê tông vẫn không thay đổi. Do giảm lượng nước trộn nên bê tông khô như đất, muốn đầm phải sử dụng máy đầm rung thay vì đầm dùi như bê tông truyền thống. Bê tông đầm lăn hình thành từ những ý tưởng rất đơn giản như vậy.

Công nghệ bê tông đầm lăn là loại công nghệ sử dụng bê tông không có độ sụt, được làm chặt bằng thiết bị rung lèn từ mặt ngoài (lu rung). Công nghệ này thích hợp sử dụng cho các công trình bê tông khối lớn, không cốt thép và hình dáng không phức tạp như lõi đập, mặt đường. Việc sử dụng hỗn hợp bê tông khô hơn (không có độ sụt) và đầm lèn bê tông bằng lu rung giúp cho thi công nhanh hơn, rẻ hơn so với dùng công nghệ thi công bê tông truyền thống.

 II. Quá trình phát triển của công nghệ bê tông đầm lăn

Vào năm 1961, đê quây của đập Thạch Môn ở Đài Loan Trung Quốc, năm 1961-1964 đập Alpe Gera ở Ý đã được áp dụng công nghệ bê tông đầm lăn. Đến năm 1975, ở Pakistan trong công việc sữa chữa các công trình, đã áp dụng công nghệ bê tông đầm lăn để thi công. Đây là lần sớm nhất ở các đập cục bộ xuất hiện bê tông đầm lăn.

Đến năm 1980 - 1984 ở Nhật Bản, Anh, Mỹ cũng đã xây dựng xong các đập bê tông đầm lăn. Năm 1986 - 1989 ở Trung Quốc xây dựng xong các đập bê tông đầm lăn Khang Khẩu, Cầu Thiên Sinh, Long Môn Than, Phan Gia Khẩu...

Do hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao mang lại, nên rất nhiều công trình bê tông đầm lăn được xây dựng khắp nơi trên thế giới. Cùng quá trình phát triển đến nay đã hình thành 3 trường phái chính về công nghệ bê tông đầm lăn trên thế giới : Mỹ, Nhật, Trung Quốc. Mặc dù công nghệ bê tông đầm lăn được áp dụng muộn hơn so với các nước phương Tây, song đến nay Trung Quốc với sự nỗ lực và sáng tạo, đã trở thành quốc gia đầu đàn trên thế giới về công nghệ này, thể hiện qua những yếu tố sau:

• Số lượng đập bê tông đầm lăn được xây dựng nhiều nhất so với các nước trên thế giới.
• Số lượng đập cao được xây dựng nhiều nhất so với các nước trên thế giới. Đập cao nhất đã nghiên cứu và thi công là cao gần 200m (đập Long Than).
• Cường độ thi công đạt cao nhất thế giới (thể hiện tính cơ giới hoá cao).
• Đã phát minh ra bê tông biến thái theo đó đã đưa tỷ lệ: bê tông đầm lăn/tổng khối lượng bê tông đập lên cao nhất thế giới. Trình độ thiết kế đập bê tông đầm lăn được thể hiện thông qua tỷ lệ này. Tỷ lệ càng cao thể hiện trình độ càng cao.
• Lần đầu tiên trên thế giới đã áp dụng công nghệ bê tông đầm lăn vào đập vòm trọng lực và ngay cả vòm mỏng.

Về xây dựng đập trọng lực, tính đến 2005 toàn thế giới đã xây dựng được trên dưới 300 đập bê tông đầm lăn với khối lượng tổng cộng khoảng trên 90 triệu m3 bê tông đầm lăn. Từ khi ra đời cho đến nay, việc xây dựng đập bê tông đầm lăn đã và đang phát triển theo các hướng chính, cụ thể như sau:

• Bê tông đầm lăn nghèo chất kết dính (CKD) (hàm lượng CKD < 99kg/m3) do USACE - Mỹ phát triển dựa trên công nghệ thi công đất đắp;
• Bê tông đầm lăn có lượng CKD trung bình (hàm lượng CKD từ 100 đến 149 kg/m3);
• Bê tông đầm lăn giàu CKD: (hàm lượng CKD > 150 kg/m3) được phát triển ở Anh. Việc thiết kế thành phần bê tông đầm lăn được cải tiến từ bê tông thường và việc thi công dựa vào công nghệ thi công đập đất đắp.

Ngoài ra còn một hướng phát triển bê tông đầm lăn khác đó là hướng phát triển RCD của Nhật bản (Japannese Roller Compacted Dams), chuyển từ đập trọng lực bê tông thường sang sử dụng bê tông đầm lăn. Theo hướng này, bê tông đầm lăn có lượng chất kết dính nằm giữa loại bê tông đầm lăn có lượng chất kết dính trung bình và loại bê tông đầm lăn có lượng chất kết dính cao.

Sau hơn 30 năm ứng dụng trên thế giới, công nghệ xây dựng đập bê tông liên tục được cải tiến cả về vật liệu chế tạo và kỹ thuật thi công. Cho tới nay, đập bê tông đầm lăn được thi công xây dựng ở nhiều nước thế giới, ở nơi có nhiệt độ môi trường từ rất thấp cho đến rất cao và có thể trong cả những vùng thường xuyên có mưa lớn.

Bê tông đầm lăn cũng được ứng dụng trong xây dựng mặt đường và sân bãi. Bê tông đầm lăn cho mặt đường lần đầu tiên được áp dụng ở Canada vào năm 1976 tại Caycuse trên đảo Vancouver với diện tích tổng cộng36.000m2. Cho tới nay, hàng chục triệu m2 đường và sân bãi được xây dựng bằng công nghệ bê tông đầm lăn ở các nước Mỹ, Nhật và một số nước khác. Các công trình mặt đường và sân bãi bằng bê tông đầm lăn đều cho hiệu quả sử dụng tốt và giảm chi phí bảo dưỡng.

Ngoài việc áp dụng cho xây dựng đập, mặt đường và sân bãi, bê tông đầm lăn còn được áp dụng được cho các dạng kết cấu khác. Năm 1986 cầu treo lớn nhất thế giới Akashi được khởi công xây dựng tại Nhật Bản. Cây cầu này nối liền đảo Honshu và đảo Shikoku với chiều dài nhịp giữa hai tháp chính 1960m. Đây là công trình đã ứng dụng nhiều công nghệ bê tông tiên tiến như bê tông tự lèn, bê tông đổ trong nước và bê tông đầm lăn. Móng trụ neo cáp của công trình này được thiết kế là bê tông trọng lực khối lớn (hình 3). Để thi công khối móng với khối tích khoảng 200.000m3 trong thời gian ngắn, công nghệ bê tông đầm lăn đã được lựa chọn áp dụng.

Trung tâm thông tin - Viện Kinh tế xây dựng