Hướng dẫn khống chế nhiệt độ trong đập bê tông
Tài liệu bao gồm 2 phần (hay 2 tiết):
Phần 1: Nguyên lý khống chế nhiệt ở đập bê tông và những biện pháp cơ bản
Phần 2: Tính toán trường nhiệt độ trong đập trọng lực
Trong vài ngày tới, BBT sẽ đăng tiếp phần 2. Mời bạn đọc đón xem.
Tiết 1 : Nguyên lý khống chế nhiệt ở đập bê tông và những biện pháp cơ bản
Đầu thế kỷ 20, đối với vấn đề quá trình thay đổi nhiệt trong thân đập bê tông và hậu quả của nó người ta chưa biết nhiều, vì thế trong thiết kế và thi công thiếu sự chú ý cần thiết. Sau đó trong thực tế phát hiện trong thân đập xuất hiện nhiều khe nứt có tính chất không giống nhau, đã làm rõ ứng suất nhiệt là nguyên nhân chủ yếu làm xuất hiện khe nứt ở đập bê tông thể tích lớn, từ đó mới bắt đầu đi sâu nghiên cứu vấn đề thay đổi nhiệt độ, vấn đề ứng suất nhiệt và biện pháp khống chế nhiệt. Thực tế đã thu được rất nhiều thành tựu. Trước mắt trong thiết kế bất kỳ một đập trọng lực bê tông lớn nào đều đã đặt vấn đề biện pháp chống nứt và khống chế nhiệt là trong những nội dung quan trọng. Trong tiết này sẽ có một số thuyết minh tổng hợp.
I. Thay đổi nhiệt độ trong đập bê tông và hậu quả của nó
Đập bê tông sau khi đã đổ, nhiệt độ sẽ có sự thay đổi phức tạp làm cho nhiệt độ phát sinh thay đổi, nguyên nhân chủ yếu như sau:
(1) Bê tông trong thời kỳ xi măng hoá cứng, thuỷ hoá nhiệt phát tán làm cho nhiệt độ trong bê tông lên cao.
(2) Nhiệt độ khi bê tông đã đổ vào khối đổ và nhiệt độ môi giới xung quanh (chủ yếu là nhiệt độ không khí) không giống nhau, từ đó tồn tại chênh lệch nhiệt ban đầu làm cho nhiệt độ thay đổi.
(3) Nhiệt độ vật môi giới xung quanh phát sinh thay đổi hoặc do nhiệt độ không khí khi đổ bê tông thay đổi đến nhiệt độ ổn định, hoặc thay đổi theo chu kỳ.
Do những nguyên nhân ở trên, giữa các điểm trong nội bộ khối bê tông, và do tác dụng của thuỷ hoá nhiệt, nhiệt độ sẽ lên cao. Thời gian đoạn nhiệt độ tăng lên này không dài, vì thuỷ hoá nhiệt trong vòng 28 ngày sẽ phát tán hết. Rồi sau đó nhiệt độ sẽ xảy ra xu thế lên cao và hạ thấp (trong quá trình hạ xuống có dao động phức tạp). Thời kỳ hạ xuống này có thể trải qua hơi dài.
Cuối cùng khi các loại ảnh hưởng ban đầu (thuỷ hoá nhiệt chênh lệch nhiệt độ ban đầu, chênh lệch giữa nhiệt độ ổn định và nhiệt độ đổ bê tông) dần dần mất đi, nhiệt độ tại điểm này đạt đến kỳ ổn định. Lúc này nhiệt độ sẽ tuỳ theo sự biến động có tính quy luật của nhiệt độ bên ngoài mà thể hiện biến động rất nhỏ hoặc đều đều. Tất nhiên những vấn đề nêu ở trên là xu thế chung, nếu như dùng nhân công khống chế đối với nhiệt độ thì đường cong biến hoá của nó có thay đổi rất lớn.
Những thay đổi về nhiệt độ này tại sao lại có thể sản sinh ra nứt nẻ nhiệt độ? Tóm lại là sau khi nhiệt độ phát sinh thay đổi thì thể tích của bê tông theo đó mà co dãn. Khi khối bê tông không được tự do, mặt co dãn bị hạn chế hoặc bị ràng buộc thì sinh ra ứng suất nhiệt độ. Khi ứng suất kéo vượt quá cường độ của bê tông thì sinh ra nứt. ứng suất nhiệt độ và khe nứt về đại thể có thể chia ra làm hai loại. Trước tiên xét về mặt chỉnh thể, sau khi đưa vào khối đổ nhiệt độ của bê tông lên cao rất nhanh, sau đó lại xuống thấp, thể tích dãn nở và sau đó dần dần co lại. Trong quá trình co lại của khối bê tông lại gặp phải một loại gò ép nào đấy thì sinh ra ứng suất kéo hoặc khe nứt. Đặc điểm của loại khe nứt là phát sinh ở những nơi biến dạng bị ràng buộc và khống chế nghiêm trọng nhất như ở nơi gần nền đá hoặc nơi bê tông cũ. Đồng thời thời gian phát sinh của nó cũng rất chậm vì như trên kia đã đề cập đến, quá trình hạ nhiệt của bê tông là chậm chạp. Muốn đề phòng loại khe nứt này, nguyên tắc chính là phải giảm thấp nhiệt độ cao nhất của bê tông làm cho nhiệt độ chênh lệch giữa nhiệt độ ổn định và nhiệt độ cao nhất được thu nhỏ lại.
Tiếp đến là quá trình thay đổi nhiệt độ trong khối bê tông, nhiệt độ phân bố không đều, vùng biên giới nhiệt độ giáp ranh nơi trung tâm có nhiệt độ trung tâm, như vậy trong nội bộ khối sinh ra nhiệt độ bậc thang từ đó dẫn đến ứng suất nhiệt. Loại ứng suất nhiệt này và khe nứt bất kỳ lúc nào đều có thể phát sinh, nhất là sau khi đổ bê tông không lâu thì phát sinh nhiều nhất vì lúc này trong nội bộ bê tông nhiệt độ tăng lên rất cao cùng với nhiệt độ thấp ở bên ngoài dễ hình thành bậc thang nhiệt độ rất lớn. Sau khi đổ bê tông, nếu khí hậu bên ngoài có sự đột biến cũng dễ xuất hiện loại khe nứt này. Loại khe nứt này phần nhiều sản sinh khi nhiệt độ bậc thang ở nơi cao nhất quá nửa phát sinh trên cạnh. Muốn đề phòng loại khe nứt này, vấn đề chủ yếu là phải loại bỏ triệt để nhiệt độ bậc thang, giảm bớt chênh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài chứ không phải hạ thấp nhiệt độ tuyệt đối của bê tông.
Chính vì thế khống chế nhiệt ở bê tông có hai nội dung sau đây: Một là giảm thiểu chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ cao nhất của bê tông với nhiệt độ ổn định. Mặt khác còn phải làm cho nhiệt độ các điểm đều đặn không hình thành dốc đứng.
Yêu cầu thứ ba là làm cho thân đập nhanh chóng đạt đến nhiệt độ ổn định cuối cùng để tiến hành xử lý bịt khe, làm mất sự đe doạ ứng suất nhiệt tương đối lớn phát sinh trở lại. Về điểm này đối với đập vòm, đập trọng lực chỉnh thể và đập trọng lực có khe dọc thẳng đứng là rất quan trọng.
Từ đó cho thấy nội dung khống chế nhiệt ở đập bê tông là nhiều mặt, trong đó khống chế nhiệt cao nhất và nhanh chóng phát tán nhiệt lượng là khâu chủ yếu song không phải là toàn bộ nội dung.
Cũng có lúc chúng tôi muốn tiến hành những công việc ngược lại, tức là thêm nhiệt cho bê tông và giữ nhiệt lại. Ví dụ ở những khu vực giá rét nhất là về mùa đông, khi đổ bê tông phải tăng nhiệt độ vật liệu trộn bê tông sử dụng ván khuôn để giữ nhiệt, bề mặt lộ ra cũng phải che đậy. Khi chênh lệch nhiệt độ ban đầu quá lớn, nhiệt độ không khí đột nhiên hạ thấp, khối bê tông không nên để lộ ra trong thời dài mà nên kịp thời bảo hộ. Nên đề phòng nhiệt độ trong khối bê tông thấp hơn nhiệt độ ổn định quá nhiều. Nhưng trong chương này chúng tôi vẫn chỉ hạn chế luận bàn về nội dung chủ yếu trong khống chế nhiệt, đó là những vấn đề về khống chế nhiệt cao nhất và tăng tốc độ toả nhiệt.
Nên chỉ ra ứng suất nhiệt mặc dù là nguyên nhân chủ yếu sinh ra khe nứt, nhưng những nhân tố khác cũng có thể dẫn đến khe nứt như ứng suất kết cấu, ứng suất co ngót, hiện tượng ứng suất tập trung cục bộ, v.v. Đồng thời với việc tiến hành khống chế nhiệt còn phải tiêu trừ những nguyên nhân có hại thứ yếu này (xem Tiết 7 trong Chương này).
Download (PDF; 611KB)
(www.vncold.vn)
|