Hiệu quả ứng dụng bê tông chất lượng siêu cao cho công trình cầu nghiên cứu cho cầu dân sinh An Thượng - Thành phố Hưng Yên

iện UHPC hiện nay cũng phức tạp hơn nhiều
so với cấu kiện NC, do UHPC sử dụng cốt liệu mịn, dễ phát tán trong không khí, hơn nữa, những
54
Tấn, T. V., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
sợi thép có đường kính nhỏ cũng có thể gây thương tích cho công nhân trong quá trình sản xuất. Nên
nhóm nghiên cứu cũng đề xuất 2 chỉ tiêu vào nhóm hiệu quả xã hội là Khả năng cải thiện mức độ ảnh
hưởng đến sức khỏe của người lao động và Khả năng cải thiện mức yêu cầu trang bị bảo hộ lao động.
Khi so sánh 2 phương án thì cũng lấy phương án sử dụng NC làm gốc. Kết quả được trình bày trong
Bảng 6.
Bảng 6. Các chỉ tiêu xã hội của 2 PA
STT Chỉ tiêu (i) Đơn vị PA dùng UHPC PA dùng NC Trọng số (%)
1 Tính thẩm mỹ của dầm cầu điểm 3,764 3 2,952
2 Tính thẩm mỹ của toàn bộ cầu điểm 3,653 3 3,151
3 Khả năng cải thiện mức độ ảnh
hưởng đến sức khỏe của người
lao động trong chế tạo và lắp
dựng cầu
điểm 2,931 3 3,030
4 Khả năng cải thiện mức yêu cầu
trang bị bảo hộ lao động trong
chế tạo và lắp dựng cầu
điểm 2,972 3 3,054
Theo ý kiến chuyên gia, phương án sử dụng UHPC sẽ cải thiện tính thẩm mỹ cho cả dầm và cho
toàn bộ cầu khi so sánh với phương án sử dụng NC nhưng cũng sẽ gây ảnh hưởng đến sức khỏe người
lao động hơn và cần yêu cầu trang bị bảo hộ lao động nhiều hơn cho công nhân.
c. Kết quả so sánh tổng hợp
Hàm mục tiêu là chỉ tiêu tổng hợp không đơn vị đo với hướng biến thiên là càng nhỏ càng tốt. Căn
cứ vào kết quả xác định giá trị của các chỉ tiêu, trọng số của từng chỉ tiêu được xác định bằng phương
pháp chuyên gia, việc tính toán chỉ tiêu tổng hợp không đơn vị đo của từng phương án được thể hiện
ở Bảng 7.
Bảng 7. Bảng tính chỉ tiêu tổng hợp không đơn vị đo
STT Tên chỉ tiêu (i)
Trọng số
(Wi), %
Giá trị các chỉ tiêu đã
được làm mất đơn vị đo
Kết quả tính trị số
không đơn vị đo
PUHPCi P
NC
i V
UHPC
i V
NC
i
1 2 3 4 5 6=3×4 7=3×5
I Nhóm chỉ tiêu kỹ thuật
1 Tuổi thọ dầm cầu 3,303 0,5 0,5 1,652 1,652
2 Tuổi thọ toàn bộ cầu 3,250 0,5 0,5 1,625 1,625
3 Khối lượng dầm cầu 2,877 0,184 0,816 0,529 2,348
4 Khối lượng toàn bộ cầu 2,743 0,452 0,548 1,241 1,502
5 Khả năng vượt nhịp của
dầm cầu
3,266 0,437 0,563 1,428 1,838
6 Chiều cao thông thuyền của
dầm cầu
2,874 0,449 0,551 1,291 1,583
7 Thời gian đúc dầm cầu 2,646 0,375 0,625 0,992 1,654
55
Tấn, T. V., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
STT Tên chỉ tiêu (i)
Trọng số
(Wi), %
Giá trị các chỉ tiêu đã
được làm mất đơn vị đo
Kết quả tính trị số
không đơn vị đo
PUHPCi P
NC
i V
UHPC
i V
NC
i
1 2 3 4 5 6=3×4 7=3×5
8 Thời gian cẩu, lắp dầm cầu
cầu ngoài hiện trường
2,606 0,333 0,667 0,869 1,737
9 Tổng thời gian xây dựng
toàn bộ công trình cầu
2,879 0,476 0,524 1,371 1,508
10 Chu kỳ duy tu, bảo dưỡng
cầu
2,863 0,5 0,5 1,432 1,432
11 Mức độ đơn giản trong khâu
chế tạo dầm cầu về mặt kỹ
thuật thi công
2,792 0,551 0,449 1,538 1,254
12 Mức độ đơn giản trong khâu
chế tạo dầm cầu về mặt tổ
chức thi công
2,692 0,536 0,464 1,443 1,249
13 Mức độ đơn giản trong khâu
cẩu lắp dầm về mặt kỹ thuật
thi công
2,629 0,492 0,508 1,293 1,335
14 Mức độ đơn giản trong khâu
cẩu lắp dầm về mặt tổ chức
thi công
2,641 0,493 0,507 1,302 1,338
15 Mức độ đơn giản khi thi
công toàn bộ cầu về mặt kỹ
thuât thi công
2,725 0,511 0,489 1,392 1,334
16 Mức độ đơn giản khi thi
công toàn bộ cầu về mặt tổ
chức thi công
2,715 0,508 0,492 1,380 1,335
II Nhóm chỉ tiêu kinh tế
1 Chi phí ĐTXD của cầu 3,245 0,471 0,529 1,529 1,716
2 Chi phí ĐTXD của dầm cầu 3,010 0,411 0,589 1,237 1,773
3 Chi phí bảo trì cầu (cho
cả vòng đời được tính chiết
khấu về hiện tại)
2,962 0,484 0,516 1,434 1,528
4 Chi phí vòng đời tài chính
của cầu
2,908 0,473 0,527 1,377 1,531
5 Suất đầu tư/1 m2 mặt cầu 2,932 0,471 0,529 1,382 1,551
6 Mức nội địa hóa của cầu 2,826 0,507 0,493 1,433 1,393
7 Hao phí lao động sống/1m2
mặt cầu
2,746 0,465 0,535 1,276 1,469
III Nhóm chỉ tiêu môi trường
1 Mức tiêu hao năng lượng
của dầm cầu
2,479 0,483 0,517 1,198 1,281
56
Tấn, T. V., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
STT Tên chỉ tiêu (i)
Trọng số
(Wi), %
Giá trị các chỉ tiêu đã
được làm mất đơn vị đo
Kết quả tính trị số
không đơn vị đo
PUHPCi P
NC
i V
UHPC
i V
NC
i
1 2 3 4 5 6=3×4 7=3×5
2 Mức tiêu hao năng lượng
của toàn bộ cầu
2,557 0,460 0,540 1,176 1,381
3 Mức phát thải khí CO2 của
dầm cầu
2,509 0,358 0,642 0,897 1,612
4 Mức phát thải khí CO2 của
toàn bộ cầu
2,558 0,425 0,575 1,087 1,470
5 Tác động môi trường trong
quá trình chế tạo và thi công
dầm cầu
2,847 0,361 0,639 1,027 1,820
6 Tác động môi trường trong
quá trình chế tạo và thi công
toàn bộ cầu
2,960 0,433 0,567 1,282 1,678
7 Tác động môi trường trong
quá trình vận hành cầu
2,902 0,500 0,500 1,451 1,451
8 Tác động đến môi trường
của cầu trong suốt vòng đời
(thông qua việc phân tích
vòng đời Life Cycle Assess-
ment - LCA)
2,871 0,478 0,522 1,373 1,498
IV Nhóm chỉ tiêu xã hội
1 Tính thẩm mỹ của dầm cầu 2,952 0,443 0,557 1,309 1,643
2 Tính thẩm mỹ của toàn bộ
cầu
3,151 0,451 0,549 1,421 1,730
3 Mức độ ảnh hưởng đến sức
khỏe của người lao động
trong chế tạo và lắp dựng
cầu
3,030 0,506 0,494 1,533 1,497
4 Mức yêu cầu trang bị bảo
hộ lao động trong chế tạo và
lắp dựng cầu
3,054 0,502 0,498 1,534 1,520
Chỉ tiêu tổng hợp không đơn vị đo của phương án 45,734 54,266
Với kết quả tính toán chỉ tiêu tổng hợp không đơn vị đo của phương án sử dụng UHPC là 45,734
điểm, phương án sử dụng NC là 54,266 điểm thì phương án sử dụng hệ dầm UHPC có hiệu quả kinh
tế - kỹ thuật tổng hợp cao hơn so với phương án sử dụng hệ dầm NC trong mô hình đánh giá cho cầu
dân sinh An Thượng.
57
Tấn, T. V., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
4. Kết luận
Từ kết quả nghiên cứu đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của phương án sử dụng UHPC cho xây
dựng cầu dân sinh An Thượng so với phương án sử dụng NC rút ra được kết luận như sau:
- Điểm mạnh của UHPC so với NC:
+ Tính chất cơ lý và tính năng kỹ thuật vượt trội;
+ Độ bền cao hơn.
- Điểm yếu của UHPC so với NC:
+ Chi phí đầu tư ban đầu cho 1 m3 cấu kiện UHPC cao hơn nhiều;
+ Tác động môi trường tính cho 1 m3 cấu kiện UHPC cao hơn.
Tuy nhiên hiệu quả của UHPC thể hiện ở việc khai thác tính ưu việt về cơ lý và kỹ thuật của UHPC
làm cho khối lượng xây dựng công trình sử dụng cấu kiện UHPC nhỏ hơn khối lượng xây dựng công
trình sử dụng cấu kiện NC khi giải quyết bài toán so sánh tổng thể công trình cầu, từ đó dẫn đến việc
sử dụng UHPC có hiệu quả cao hơn so với việc sử dụng NC, cụ thể như sau:
- Hiệu quả tổng hợp thông qua chỉ tiêu tổng hợp không đơn vị đo cho thấy phương án xây dựng
cầu UHPC có lợi ích hơn so với phương án xây dựng cầu dùng NC;
- Chi phí ĐTXD của hệ dầm cầu dùng UHPC nhỏ hơn hệ dầm cầu dùng NC;
- Chi phí vòng đời của toàn bộ cầu của phương án dùng UHPC nhỏ hơn so với phương án dùng NC;
- Tác động môi trường của hệ dầm cầu dùng UHPC nhỏ hơn phương án dùng NC;
- Tác động môi trường của cả công trình cầu của phương án dùng UHPC nhỏ hơn so với phương
án dùng NC.
Từ những đánh giá trên đây cho thấy việc phát triển và ứng dụng UHPC cho xây dựng công trình
cầu nói riêng và xây dựng công trình nói chung hứa hẹn mang lại lợi ích cao hơn, cần phải được
khuyến khích.
Tuy nhiên cũng phải thấy rằng việc sử dụng UHPC thay thế cho NC trong xây dựng công trình cần
phải được tính toán, so sánh cho từng trường hợp cụ thể bởi lẽ không phải trường hợp nào khi dùng
UHPC cũng có hiệu quả hơn so với phương án dùng NC. Có thể khẳng định tổng quát rằng phương
án dùng UHPC chỉ có hiệu quả cao hơn phương án dùng NC khi dùng UHPC làm giảm đáng kể khối
lượng xây dựng công trình do khai thác được tính năng kỹ thuật vượt trội của UHPC.
Tài liệu tham khảo
[1] Stengel, T., Schießl, P. (2014). Life cycle assessment (LCA) of ultra high performance concrete (UHPC)
structures. Eco-efficient Construction and Building Materials, Elsevier, 528–564.
[2] Russell, H. G., Graybeal, B. A. (2013). Ultra-high performance concrete: A state-of-the-art report for the
bridge community. The Federal Highway Administration, Report No: FHWA-HRT-13-060.
[3] Alkaysi, M., El-Tawil, S., Liu, Z., Hansen, W. (2016). Effects of silica powder and cement type on
durability of ultra high performance concrete (UHPC). Cement and Concrete Composites, 66:47–56.
[4] Lee, C. D., Kim, K.-B., Choi, S. (2013). Application of ultra-high performance concrete to pedestrian
cable-stayed bridges. Journal of Engineering Science and Technology, 8(3):296–305.
[5] Ultra High Performance Concrete – Pathway to Commercialization (2011). Ultra High Performance
Concrete (UHPC) Workshop. Department of Homeland Security - Science and Technology, Columbia
University, New York City, NY.
[6] Tadros, M. K., Morcous, G. (2009). Application of ultra-high performance concrete to bridge girders.
Final Reports & Technical Briefs fromMid-America Transportation Center, Report No: SPR-P1(08)P310,
University of Nebraska-Lincoln.
58
Tấn, T. V., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
[7] Stengel, T., Schießl, P. (2009). Life cycle assessment of UHPC bridge constructions: Sherbrooke foot-
bridge, Kassel Ga¨rtnerplatz footbridge and Wapello road bridge. Architecture Civil Engineering Environ-
ment Journal, 1:109–118.
[8] Chọn, N. V. (1996). Những cơ sở lý luận về kinh tế đầu tư và thiết kế xây dựng. Tủ sách sau đại học,
Trường Đại học Xây dựng.
[9] Chọn, N. V. (2001). Kinh tế đầu tư (Tập 1). Nhà xuất bản Thống kê.
[10] Chọn, N. V. (2001). Kinh tế đầu tư (Tập 2). Nhà xuất bản Thống kê.
[11] Chọn, N. V. (2003). Kinh tế đầu tư xây dựng. Nhà xuất bản Xây dựng.
[12] Bakhoum, E. S., Brown, D. C. (2012). Developed sustainable scoring system for structural materials
evaluation. Journal of Construction Engineering and Management, 138(1):110–119.
[13] Bakhoum, E. S., Brown, D. C. (2015). An automated decision support system for sustainable selection of
structural materials. International Journal of Sustainable Engineering, 8(2):80–92.
59