Tháng 9, dưới cái nắng gắt gao miền Tây Nghệ An, sông Hiếu chậm rãi chảy qua 2 cống xả sâu của đập chính hồ chứa nước Bản Mồng. Đập chính của cụm công trình thủy lợi này là loại đập bê tông trọng lực, dài hơn 200m, cao hơn 45m, lừng lững vươn lên từ lòng sông.

Trộn bê tông bằng đá lạnh

Theo ông Hoàng Xuân Thịnh - GĐ Ban Quản lý đầu tư và xây dựng thủy lợi 4, ở đây nếu hỏi ai là người hiểu rõ nhất về hồ Bản Mồng thì câu trả lời chỉ có thể là Trần Văn Tạo, Phó ban Quản ký dự án hồ chứa nước Bản Mồng.

Chuyện về hồ thủy lợi này, ông Tạo có thể kể cả ngày không hết, nhưng ấn tượng nhất trong số đó là hành trình đi tìm phương án thi công con đập bê tông trọng lực khổng lồ dưới điều kiện thời tiết nắng nóng gay gắt của xứ này. 

Sau khi kiểm tra một vòng công trường, kỹ sư thủy lợi năm nay bước sang tuổi 60 bắt đầu kể: “Với khối lượng lên đến hàng trăm ngàn m3, để thi công được đập chính thì có một yêu cầu bắt buộc là khống chế nhiệt độ bê tông tại hiện trường phải dưới 28 độ C”.

Theo đó, ở những hạng mục bê tông có khối lượng lớn, nếu không đảm bảo được mức nhiệt nói trên thì sau khi đổ sẽ xảy ra hiện tượng nứt toác do nhiệt độ trong lõi tăng cao, giãn nở không đều.

“Thời điểm đó, mỗi trạm trộn bê tông sẽ được xây kèm một trạm sản xuất nước đá”, ông Tạo nhớ lại. Những cây đá lớn sau khi ra lò sẽ được nghiền nhỏ để trộn bê tông, khối lượng cụ thể được tính toán theo từng ngày, tùy thuộc vào thời tiết, nhiệt độ môi trường khi đổ bê tông.

“Vào những ngày mát trời, chúng tôi không cần sử dụng đến đá lạnh, thay vào đó chỉ cần dùng nước đã được làm mát ở mức 2 – 4 độ C là đã đảm bảo được yêu cầu nhiệt của bê tông tại hiện trường dưới 28 độ C”, Phó ban Quản ký dự án hồ chứa nước Bản Mồng cho biết thêm.

Ở các công trình lớn như đập của hồ Bản Mồng, nếu bê tông tại hiện trường thi công quá 28 độ C thì sẽ xảy ra hiện tượng nứt toác do giãn nở không đều. Ảnh: Tùng Đinh.

Ngoài dùng đá lạnh, có một số biện pháp cũng được áp dụng để tăng tối đa hiệu quả khi đổ bê tông đập chính Hồ Bản Mồng như thi công vào ban đêm hay xây nhà che cho cát, đá, xi măng kết hợp phun nước để làm mát và duy trì độ ẩm của vật liệu. Nhưng đó chưa phải tất cả, độc đáo nhất, sáng tạo nhất trong quá trình thi công đập Bản Mồng chính là việc sử dụng tro bay, thu từ khói của các nhà máy nhiệt điện làm vật liệu trộn bê tông.

Theo Ban Quản lý dự án hồ chứa nước Bản Mồng, trong giai đoạn thi công bê tông, có 4 nhà thầu tham gia xây dựng bao gồm: Tổng Công ty xây dựng Thủy lợi 4, Tổng Công ty 36 (Bộ Quốc phòng), Công ty TNHH một thành viên Đầu tư và xây dựng Hoàng Dân, Công ty TNHH Hòa Hiệp.

Để đáp ứng tiến độ, 4 nhà thầu này xây dựng 4 trạm trộn bê tông riêng biệt, đi kèm với đó là 4 trạm làm đá lạnh. Lúc cao điểm, có ngày cả công trường đổ đến 3.000 m3 bê tông và khi đó 4 trạm làm đá này phải hoạt động liên tục mới đủ.

Đã có 4 trạm làm đá lạnh được xây dựng cùng với 4 trạm bê tông của các nhà thầu để thi công hồ Bản Mồng. Ảnh: Tùng Đinh.

Lợi ích của tro bay với công trình thủy lợi

“Để giảm nhiệt độ thủy hóa của bê tông khi đổ đập, Bộ NN-PTNT đã tổ chức nghiên cứu đề tài khoa học đầu tiên của ngành thủy lợi về việc sử dụng tro bay của nhà máy nhiệt điện làm phụ gia bê tông, do viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đảm nhận”, ông Trần Văn Tạo cho biết thêm.

Về bản chất, tro bay chính là tàn dư của than trong khói của các nhà máy nhiệt điện. Để thu được tro bay, người ta bố trí một hệ thống làm lạnh ở tầng đầu tiên của ống khói. Sau khi tro ngưng tụ và rơi xuống, hệ thống phễu hứng sẽ gom lại để chuyển đi đổ bê tông.

Khi ứng dụng làm phụ gia bê tông, tro bay có rất nhiều ưu điểm. Đầu tiên phải kể đến là độ mịn cao, cao hơn rất nhiều so với xi măng nên giúp bề mặt bê tông đạt độ mịn lớn. Ngoài ra, tro bay cũng có độ kết dính, mặc dù không bằng xi măng nhưng đặc tính này giúp nó có thể chiếm đến 30% trong bê tông.

Tuy nhiên, ưu điểm lớn nhất để tro bay góp mặt trong các công trình bê tông khổng lồ đó là không sinh nhiệt khi trộn. “Xi măng có nhiệt thủy hóa cao, khiến bê tông trộn xong bị nóng. Vấn đề này được giải quyết hoàn toàn khi sử dụng tro bay làm phụ gia”, Phó ban Quản lý dự án hồ chứa nước Bản Mồng giải thích.

Nếu như bê tông bình thường phải chờ ít nhất 3 ngày cho khối cũ giảm nhiệt mới đổ được khối mới thì bê tông tro bay có thể thi công liên tục. Nguyên nhân là nhiệt trong khối bê tông tro bay vừa thấp vừa có khả năng tản nhanh hơn bê tông thường.

Ứng dụng 30% tro bay làm phụ gia bê tông giúp dự án tiết kiệm được khoảng 80 tỷ đồng từ chênh lệch giá với xi măng và tiết kiệm thời gian thi công. Ảnh: Tùng Đinh.

Rõ ràng là có nhiều ưu điểm, nhưng để trở thành một phần của công trình thủy lợi lớn nhất tỉnh Nghệ An, tro bay cũng phải trải qua một cuộc cạnh tranh khốc liệt với nhiều vật liệu, trong đó đối thủ đáng gờm nhất là đá Puzolan.

Tro bay và đá Puzolan đều là những phụ gia hoạt tính, thay thế một phần xi măng, giảm nhiệt thủy hóa khi trộn bê tông, tránh tăng nhiệt độ và gây nứt nẻ trong bê tông khối lớn. Trong đó, đá Puzolan có thể được khai thác tại một số mỏ ở Nghĩa Đàn (Nghệ An) hay Nông Cống (Thanh Hóa).

Nếu so về hiệu quả kinh tế, tro bay và đá Puzolan gần như tương đương nhau nhưng việc đập chính hồ Bản Mồng sử dụng tro bay làm phụ gia là vì vật liệu này góp phần giảm áp lực về vấn đề môi trường tại các nhà máy nhiệt điện. “Trước đây, các công trình thủy điện hay dùng đá Puzolan vì nguồn cung tro bay còn hạn chế. Tuy nhiên, trong giai đoạn hiện nay tro bay dồi dào, vừa có hiệu quả trong thi công, vừa giảm áp lực ô nhiễm môi trường”, Giám đốc Ban 4 Hoàng Xuân Thịnh làm rõ thêm.

Việc dùng tro bay làm phụ gia, chiếm 30% khối lượng bê tông khi thi công đập chính hồ Bản Mồng đã giúp tiết kiệm được 80 tỷ đồng cho dự án. Theo Giám đốc Hoàng Xuân Thịnh, con số 80 tỷ này không chỉ là chênh lệch chi phí giữa tro bay và xi măng mà còn bao gồm hiệu quả về tiến độ.

Sau thành công ở Bản Mồng, các đơn vị của Bộ NN-PTNT có hoạt động liên quan đến đập thủy lợi bê tông trên cả nước đều được bố trí về đây học tập kinh nghiệm. Ngoài ra, Bộ NN-PTNT cũng quyết định, tất cả các dự án có khối lượng trên 1.000 m3 bê tông thì đều phải sử dụng phụ gia tro bay.

Hiện Dự án hồ Bản Mồng đã hoàn thành được khoảng 95% khối lượng và đang chờ được giải quyết một số vướng mắc để có thể đi vào hoạt động trong năm 2023. Ảnh: Tùng Đinh.