nghiên cứu sử dụng đá mạt cho bê tông ứng dụng đối với công trình bản mòng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI





PHẠM QUANG HUY





NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ĐÁ MẠT CHO BÊ TÔNG
ỨNG DỤNG ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH BẢN MÒNG





LUẬN VĂN THẠC SĨ




Hà Nội, 2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI



PHẠM QUANG HUY



NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ĐÁ MẠT CHO BÊ TÔNG
ỨNG DỤNG ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH BẢN MÒNG


Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
Mã số: 60-58-40

LUẬN VĂN THẠC SĨ




Người hướng dẫn khoa học:
TS. Vũ Quốc Vương



Hà Nội, 2013

LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ với đề tài “Nghiên
cứu sử dụng đá mạt cho bê tông ứng dụng đối với công trình Bản Mòng” được hoàn
thành với sự cố gắng nỗ lực của bản thân cùng sự giúp đỡ nhiệt tình của Khoa Công
trình, các thầy cô giáo trường Đại học Thuỷ Lợi, Tổng công ty tư vấn xây dựng Thủy
Lợi Việt Nam, Công ty cổ phần VLXD đô thị Sơn La đã tạo điều kiện và động viên
giúp đỡ về mọi mặt. Tác giả xin chân thành cảm ơn các cơ quan, đơn vị và cá nhân nói
trên.
Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn TS Vũ
Quốc Vương đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ trong thời gian thực hiện luận
văn.
Sự thành công của luận văn gắn liền với quá trình giúp đỡ, động viên cổ vũ của
gia đình, bạn bè và đồng nghiệp. Tác giả xin chân thành cảm ơn.
Trong khuôn khổ luận văn thạc sĩ, do điều kiện thời gian có hạn nên không thể
tránh khỏi những khiếm khuyết, rất mong nhận được ý kiến đóng góp quý báu của các
thầy cô giáo, các anh chị và bạn bè đồng nghiệp.

Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2013
Tác giả


Phạm Quang Huy



LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là Phạm Quang Huy, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của
riêng tôi. Những nội dung và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa
được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào.

Tác giả


Phạm Quang Huy



MỤC LỤC
32TPHẦN MỞ ĐẦU32T 1
32TI 32T 32TTÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI.32T 1
32TII 32T 32TMỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI.32T 1
32TIII 32T 32TCÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU32T 1
32TIV DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC.32T 2
32TCHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐÁ MẠT, CÁT NGHIỀN, GIỚI THIỆU SƠ
LƯỢC VỀ CÔNG TRÌNH BẢN MÒNG
32T 3
32T1.1.32T 32TTổng quan về đá mạt.32T 3
32T1.1.1.32T 32TMỏ đá Bản Khoang (xã Chiềng Ngần, thành phố Sơn La).32T 3
32T1.1.2. Mỏ đá Bản Bó Cón (phường Chiềng An, thành phố Sơn La).32T 5
32T1.2. Tổng quan về cát nghiền.32T 32T8
32T1.2.1. Tình hình nghiên cứu sử dụng cát nghiền trên thế giới.32T 8
32T1.2.2. Tình hình nghiên cứu sử dụng cát nghiền ở Việt Nam.32T 10
32T1.3.32T Giới thiệu sơ lược về công trình Bản Mòng 12
32TKẾT LUẬN CHƯƠNG 1.32T 17
32TCHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, THÍ
NGHIỆM
32T 18
32T2.1. Các tính chất của vật liệu32T 18
32T2.1.1. Chất kết dính xi măng32T 18
32T2.1.2. Tro bay32T 32T19

32T2.1.3. Cốt liệu lớn 22
32T2.1.4. Cốt liệu nhỏ 26



32T2.1.5. Phụ gia hóa sử dụng cho bê tông 30
32T2.1.6. Nước 32
32T2.2 Phương pháp nghiên cứu32T 32
32T2.2.1. Phương pháp xác định các tính chất của nguyên vật liệu sử dụng32T 32
32T2.2.2. Phương pháp xác định tính chất của hỗn hợp bê tông và của bê tông32T 34
32TKẾT LUẬN CHƯƠNG 2.32T 35
32TCHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HỢP LÝ CỦA HỖN HỢP CÁT,
ĐÁ TRONG BÊ TÔNG VÀ THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG
32T 36
32T3.1. Phương pháp thiết kế thành phần bê tông dùng đá mạt32T 36
32T3.1.1. Chọn cấp phối sơ bộ của bê tông32T 36
32T3.1.2. Kết quả cường độ nén của cấp phối bê tông32T 37
32T3.1.3. Nghiên cứu cường độ của bê tông thường bằng phương pháp toán quy hoạch
thực nghiệm
32T 39
32T3.1.3.1. Xây dựng quy hoạch thực nghiệm bậc 1, ba biến để nghiên cứu sự ảnh
hưởng của các nhân tố đến cường độ của bê tông thường.
32T 39
32T3.1.3.2. Kết quả nghiên cứu cường độ nén của bê tông thường sử dụng các loại cốt
liệu nhỏ.
32T 41
32T3.1.3.3. Tìm vùng dừng của các biến nghiên cứu cho bê tông thường.32T 50
32T3.1.4. Nghiên cứu thiết kế thành phần bê tông thường tối ưu sử dụng các loại đá
mạt
32T 51

32T3.1.4.1. Xây dựng quy hoạch thực nghiệm bậc hai, hai biến.32T 51
32T3.1.4.2. Kết quả cường độ nén của bê tông thường sử dụng các loại đá mạt.32T 55
32T3.2. Các thành phần hợp lý của hỗn hợp bê tông32T 64
32T3.2.1. Đá mạt Bản Khoang32T 64
32T3.2.2. Đá mạt Bản Bó Cón32T 65
32T3.2.3. Kiểm tra thành phần hạt của hỗn hợp đá mạt và đá dăm32T 67
32TKẾT LUẬN CHƯƠNG 332T 69



32TCHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG SỬ DỤNG ĐÁ MẠT32T
70
32T4.1. Độ lưu động của bê tông32T 70
32T4.1.1. Độ sụt32T 70
32T4.1.2. Cường độ bám dính của bê tông với cốt thép32T 71
32T4.2. Cường độ bê tông32T 73
32TKẾT LUẬN CHƯƠNG 432T 76
32TKẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ32T 77
32TKẾT LUẬN. 77
32TKIẾN NGHỊ32T 78
32TTÀI LIỆU THAM KHẢO32T 32T79
32TI. TIẾNG VIỆT 79
32TII. TIẾNG ANH32T 80





DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
BTĐM : Bê tông đá mạt

BTCT : Bê tông cốt thép
HHBT : Hỗn hợp bê tông
VLXD : Vật liệu xây dựng
KLTT : Khối lượng thể tích
C : Cát
Đ : Đá
N : Nước
T : Tro
X: : Xi măng
PG : Phụ gia
CL : Cốt liệu
CLL : Cốt liệu lớn
M : Mạt
M+Đ : Mạt+Đá
BBC : Mạt Bản Bó Cón
BK : Mạt Bản Khoang
N/(X+T) : Tỷ lệ Nước trên Xi măng+Tro
C/(X+T) : Tỷ lệ Cát trên Xi măng+Tro
C/(C+Đ) : Tỷ lệ Cát trên Cát+Đá
N/CKD : Tỷ lệ Nước trên Chất kết dính



T/(X+T) : Tỷ lệ Tro trên Xi măng+Tro
N/(C+Đ) : Tỷ lệ Nước trên Cát+Đá
C/CL : Tỷ lệ Cát trên Cốt liệu
N/XM : Tỷ lệ Nước trên Xi măng
CKD : Chất kết dính
CP1 : Cấp phối 1
CP2 : Cấp phối 2

…………………………….
CP13 : Cấp phối 13
HQTN : Hồi quy thực nghiệm
GHT : Giới hạn trên
GHD : Giới hạn dưới
VLĐ1 : Mỏ vật liệu 1
VLĐ2 : Mỏ vật liệu 2
PC : Xi măng Pooclăng-Porland Cements
PCB : Xi măng Pooclăng hỗn hợp-Blended Porland Cements
ASTM : Tiêu chuẩn Mỹ-American Society of Testing and Materials
BS : Tiêu chuẩn Anh-Bristish Standard
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
P : Tiêu chuẩn Pháp
a
R
i
R % : Lượng sót riêng biệt
A
R
i
R % : Lượng sót tích lũy



ρR
v
R : Khối lượng thể tích
ρ
R

R : Khối lượng riêng
R
R
n
R : Cường độ chịu nén
R
R
u
R : Cường độ chịu uốn
R
R
k
R : Cường độ chịu kéo
R
R
x
R : Cường độ chịu nén của xi măng
σ : Khoảng quy hoạch
SW (Slightly weather) : Phong hóa nhẹ
KH : Không bão hòa
BH : Bão hòa

DANH MỤC BẢNG BIỂU
32TBảng 1.1: Bảng thống kê kết quả thí nghiệm mẫu cơ lý đá VLXD (Mỏ đá Bản Khoang,
xã Chiềng Ngần, thành phố Sơn La.
32T 4,5
32TBảng 1.2: Bảng thống kê kết quả thí nghiệm mẫu cơ lý đá VLXD (Mỏ đá Bản Bó Cón,
phường Chiềng An, thành phố Sơn La.
32T 6,7
32TBảng 1.3: Yêu cầu kỹ thuật của cát nghiền.32T 32T9,10
32TBảng 2.1: Các chỉ tiêu cơ lý của Xi măng PCB30 Hoàng Thạch.32T 18
32TBảng 2.2: Thành phần hóa học của tro bay (%)32T 21
32TBảng 2.3: Các chỉ tiêu tính chất của đá dăm 5-10mm32T 23
32TBảng 2.4: Các chỉ tiêu tính chất của đá dăm 10-20mm32T 24
Bảng 2.5: Khối lượng thể tích hỗn hợp của hai cấp hạt đá dăm 25
Bảng 2.6: Các chỉ tiêu tính chất của cốt liệu nhỏ 27
Bảng 2.7: Thành phần hạt của cốt liệu nhỏ 28
Bảng 2.8: Thành phần hạt của cốt liệu nhỏ theo BS 882:1992 29
Bảng 2.9: Các thí nghiệm theo tiêu chuẩn sử dụng nghiên cứu tính chất vật liệu 33
Bảng 2.10: Các thí nghiệm theo tiêu chuẩn nghiên cứu tính chất của hỗn hợp bê tông
và bê tông 34
Bảng 3.1: Thành phần cấp phối sơ bộ của bê tông thường sử dụng các loại cốt liệu nhỏ
khác nhau 37
Bảng 3.2: Cường độ nén của bê tông thường ở các tuổi 7, 14 và 28 ngày 37
Bảng 3.3: Ma trận quy hoạch thực nghiệm bậc 1 với 3 nhân tố ảnh hưởng 40,41
Bảng 3.4: Các giá trị cường độ nén của bê tông sử dụng đá mạt Bản Khoang 42

Bảng 3.5: Cường độ nén của bê tông tuổi 28 ngày theo biến mã X1 khi X3=-1 47
Bảng 3.6: Cường độ nén của bê tông tuổi 28 ngày theo biến mã X1 khi X3=+1 48
Bảng 3.7: Vùng dừng mạt Bản Khoang, mạt Bản Bó Cón 51
Bảng 3.8: Bảng mã hóa các hệ số thực nghiệm mạt Bản Khoang 52
Bảng 3.9: Bảng mã hóa các hệ số thực nghiệm mạt Bản Bó Cón 52
Bảng 3.10: Thành phần cấp phối quy hoạch bê tông sử dụng đá mạt Bản Khoang 53
Bảng 3.11: Thành phần cấp phối quy hoạch bê tông sử dụng đá mạt Bản Bó Cón 54
Bảng 3.12: Cường độ nén tuổi 28 ngày của bê tông thường sử dụng đá mạt Bản
Khoang 55
Bảng 3.13: Cường độ nén tuổi 28 ngày của bê tông thường sử dụng đá mạt Bản Bó
Cón 61
Bảng 3.14: Thành phần hạt của hỗn hợp cốt liệu đá dăm và các loại đá mạt 68
Bảng 4.1: Cường độ bám dính của bê tông với cốt thép 72
Bảng 4.2: Kết quả so sánh cường độ nén của bê tông thường sử dụng cấp phối hạt tự
nhiên và cấp phối hạt tối ưu 74










DANH MỤC HÌNH VẼ
32THình 1.1: Hình ảnh về đá mạt Bản Khoang.32T 5
32THình 1.2 : Hình ảnh về đá mạt Bản Bó Cón.32T 7

32THình 1.3: Mặt bằng công trình Bản Mòng.32T 13
32THình 1.4: Cắt dọc công trình Bản Mòng.32T 14
32THình 1.5: Cắt ngang đập tràn.32T 15
32THình 1.6: Cắt ngang đập không tràn.32T 16
32THình 2.1: Tro bay loại F và cấu trúc hạt tro bay.32T 19
32THình 2.2: Đá dăm 10-20mm và đá dăm 5-10mm.32T 22
32THình 2.3: Biểu đồ xác định thành phần hạt tối ưu của đá 5-10 và 10-20mm.32T 25
32THình 2.4: Đá mạt thay thế cho cát vàng.32T 26
32THình 2.5: Thành phần hạt của các loại cốt liệu nhỏ theo TCVN 7570:2006.32T 28
32THình 2.6: Thành phần hạt của các loại đá mạt theo tiêu chuẩn Anh32T 30
32THình 2.7: Phụ gia hóa dẻo32T 31
32THình 3.1: Cường độ nén của các loại bê tông thường sử dụng cốt liệu nhỏ khác nhau ở
các tuổi 7, 14 và 28 ngày
32T 38
32THình 3.2: Sự phát triển cường độ nén của các loại bê tông ở các tuổi 7, 14 và 28 ngày32T
38
32THình 3.3: Cường độ nén của bê tông tuổi 28 ngày theo biến mã X1 khi X3=-132T 48
32THình 3.4: Cường độ nén của bê tông tuổi 28 ngày theo biến mã X1 khi X3=+132T 49
32THình 3.5: Giao diện chính của phần mềm Design-Expert32T® 7.1 56
32THình 3.6: Nội dung kết hoạch bậc 2 tâm xoay32T 57



32THình 3.7: Điền thông tin hàm mục tiêu32T 57
32THình 3.8: Điền giá trị hàm mục tiêu32T 58
32THình 3.9: Phương trình hồi quy của đá mạt Bản Khoang32T 58
32THình 3.10: Kiểm tra tính tương hợp của mô hình đối với đá mạt Bản Khoang32T 59
32THình 3.11: Mặt biểu diễn quan hệ R28 và các tỷ lệ N/CKD, C/(C+Đ) đá mạt Bản
Khoang
32T 60

32THình 3.12: Các đường đồng mức biểu diễn quan hệ R28 và các tỷ lệ N/CKD, C/(C+Đ)
đá mạt Bản Khoang
32T 60
32THình 3.13: Phương trình hồi quy của đá mạt Bản Bó Cón32T 62
32THình 3.14: Kiểm tra tính tương hợp của mô hình đối với đá mạt Bản Bó Cón32T 62
32THình 3.15: Mặt biểu diễn quan hệ R28 và các tỷ lệ N/CKD, C/(C+Đ) đá mạt Bản Bó
Cón
32T 63
32THình 3.16: Các đường đồng mức biểu diễn quan hệ R28 và các tỷ lệ N/CKD, C/(C+Đ)
đá mạt Bản Bó Cón
32T 63
32THình 3.17: Ảnh hưởng của C/(C+Đ) đến cường độ R28 khi N/CKD = 0.55 đối với đá
mạt Bản Khoang
32T 64
32THình 3.18: Ảnh hưởng của C/(C+Đ) đến cường độ R28 khi N/CKD = 0.4 đối với đá
mạt Bản Khoang
32T 64
32THình 3.19: Ảnh hưởng của C/(C+Đ) đến cường độ R28 khi N/CKD = 0.56 đối với đá
mạt Bản Bó Cón
32T 66
32THình 3.20: Ảnh hưởng của C/(C+Đ) đến cường độ R28 khi N/CKD = 0.36 đối với đá
mạt Bản Bó Cón
32T 66
32THình 3.21: Biểu đồ thành phần hạt của hỗn hợp cốt liệu lớn và các loại đá mạt32T 68
32THình 4.1: Trộn lại hỗn hợp bê tông trước khi thử độ sụt32T 70



32THình 4.2: Thí nghiệm đo độ sụt hỗn hợp bê tông32T 71
32THình 4.3: Cường độ bám dính của bê tông với cốt thép sử dụng các loại đá mạt khác

nhau
32T 72
32THình 4.4: Chuẩn bị khuôn mẫu và mẫu bê tông sau khi tháo khuôn32T 73
32THình 4.5: Ngâm dưỡng hộ và nén mẫu xác định cường độ32T 73
32THình 4.6: Biểu đồ so sánh cường độ nén của bê tông thường sử dụng cấp phối hạt tự
nhiên và cấp phối hạt tối ưu
32T 74





1

PHẦN MỞ ĐẦU
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI.
Gần các công trường khai thác đá để sử dụng cho công trình ngoài việc sản xuất
được đá dăm còn sản sinh ra một số đá mạt. Trong điều kiện khan hiếm cát như hiện
nay việc sử dụng đá mạt để sản xuất bê tông cho công trình không chỉ có ý nghĩa về
mặt khoa học, về mặt kỹ thuật mà còn là việc làm thiết thực và mang lại hiệu quả kinh
tế rõ rệt. Vì vậy việc sử dụng đá mạt trong bê tông sử dụng cho công trình ở gần nơi
khai thác là một việc làm cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao.
Mặt khác, đá mạt-thải phẩm của công nghiệp khai thác và gia công đá, có cỡ hạt
gần giống cát thiên nhiên, có ở nhiều địa phương trên cả nước. Sản phẩm này chỉ được
sử dụng một phần rất nhỏ để rải đường giao thông nông thôn, làm phụ gia cho xi măng.
Phần lớn tồn tại ở các bãi chữa làm tốn diện tích, gây ô nhiễm môi trường. Đề tài luận
văn sau đây xuất phát từ ý tưởng sử dụng đá mạt thay cát vàng trong bê tông “Nghiên
cứu sử dụng đá mạt cho bê tông ứng dụng đối với công trình Bản Mòng”. Vấn đề
này nếu được giải quyết và sử dụng rộng rãi trong sản suất bê tông sẽ không chỉ có ý
nghĩa về mặt thực tiễn, khoa học mà còn đem lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật không nhỏ.

II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI.
- Nghiên cứu tình hình sử dụng đá mạt, cát nghiền ở Việt Nam và trên thế giới.
- Khảo sát thực tế nguồn đá mạt ở một số công trường khai thác đá ở Việt Nam.
- Tiến hành lấy mẫu đá mạt để nghiên cứu, thí nghiệm.
- Thiết kế cấp phối bê tông.
III. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU NGHIÊN CỨU
1. Cách tiếp cận :
- Từ công trình thực tế, tiến hành thí nghiệm để tìm ra cấp phối bê tông hợp lý.

2

2. Phương pháp nghiên cứu :
- Khảo sát thực trạng đá mạt ở một số cơ sở khai thác và gia công đá của một số
tỉnh.
- Nghiên cứu, đánh giá và xem xét ảnh hưởng của các đặc tính kỹ thuật của đá
mạt đến các tính chất của bê tông.
- Dùng phương pháp toán quy hoạch thực nghiệm thiết lập các phương trình hồi
quy, thể hiện quan hệ giữa hàm mục tiêu với các nhân tố ảnh hưởng. Trên cơ sở đó xác
định được thành phần của bê tông đá mạt.
IV. DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC.
- Từ kết quả nghiên cứu đi đến khẳng định có thể sử dụng hỗn hợp đá mạt thay
thế cát tự nhiên mà không làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bê tông trước mắt
cũng như lâu dài.
- Chứng minh được các tính chất của bê tông sử dụng đá mạt đều phù hợp với lý
thuyết chung về bê tông xi măng.
- Thiết kế được cấp phối bê tông sử dụng đá mạt ứng dụng với công trình Bản
Mòng tỉnh Sơn La.

3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐÁ MẠT, CÁT NGHIỀN, GIỚI THIỆU SƠ
LƯỢC VỀ CÔNG TRÌNH BẢN MÒNG
1.1. Tổng quan về đá mạt
Việt Nam có tới 3/4 diện tích là đồi núi và cao nguyên. Việc gia công đá xây
dựng diễn ra ở khắp các địa phương suốt từ Bắc đến Nam để phục vụ cho các công
trình xây dựng ngày càng tăng. Các sản phẩm từ việc gia công khai thác đá có nhiều
loại. Bên cạnh các sản phẩm thu được, hàng năm còn thải ra một lượng đá mạt không
nhỏ.
Ngoài ra ở những vùng thiếu cát thiên nhiên nghiêm trọng như Sơn La, Cao
Bằng, Hà Tĩnh, Bà Rịa-Vũng Tàu, Côn Đảo…đều có trữ lượng đá rất lớn. Vì vậy
nguồn thải phẩm cũng rất dồi dào và có nhiều tính chất tốt, tuy nhiên chưa có các biện
pháp tận dụng vào những mục đích có lợi.
Trong luận văn đã tiến hành khảo sát một số cơ sở khai thác đá như: Mỏ đá Bản
Khoang (xã Chiềng Ngần, thành phố Sơn La), Mỏ đá Bản Bó Cón (phường Chiềng An,
thành phố Sơn La). Đây là những cơ sở gia công khai thác lớn của tỉnh Sơn La. Các
thải phẩm tại đây cũng rất lớn và được sinh ra từ những loại đá tốt. Thực trạng này sẽ
là cơ sở khoa học, cơ sở thực tiễn để xem xét việc sử dụng đá mạt vào thành phần của
bê tông xi măng.
1.1.1. Mỏ đá Bản Khoang (xã Chiềng Ngần, thành phố Sơn La)
Đây là mỏ đá vôi đang khai thác ở bản Khoang, xã Chiềng Ngần, thành phố Sơn
La. Đơn vị quản lý mỏ là doanh nghiệp tư nhân Nhất Trí Thành, trụ sở văn phòng ở tổ
14, phường Quyết Thắng, thành phố Sơn La. Mỏ thuộc dãy núi đá vôi ở bản Khoang,
có chiều dài >500m, chiều rộng từ 200-300m. Đỉnh núi cao trên 50m, sườn núi dốc 40-

60
P
0
P. Mỏ chủ yếu là đá vôi tái kết tinh, màu xám xanh, kiến trúc hạt biến tinh, cấu tạo
khối [1].

4

Bảng 1.1: Bảng thống kê kết quả thí nghiệm mẫu cơ lý đá VLXD [1]
(Mỏ đá Bản Khoang, xã Chiềng Ngần, thành phố Sơn La)
Số hiệu mẫu TN 1510 1511
Trung
bình
Đánh giá theo
tiêu chuẩn
TCVN
1771:1986
Mẫu VLĐ1/1 VLĐ1/2
Vị trí Mỏ VLĐ1
Loại đá Đá vôi tái kết tinh
Mức độ phong hóa SW SW


Lượng ngậm nước tự nhiên KH/BH KH/BH


Dung trọng khô γR
c
R (T/mP
3

P)
2.62 2.56 2.59

Tỷ trọng Δ
2.74 2.74 2.74

Tỷ lệ khe hở ε
0.046 0.070 0.058

Độ khe hở n (%)
4.40 6.60 5.50

Mức hút nước (%)
0.37 0.58 0.48

Cường độ kháng ép:RR
ép
R
(KG/cm
P
2
P)


RR
ép
RP
khô
P(KG/cmP
2

P)
870.70 586.70 728.70

RR
ép
RP
bão hòa
P(KG/cmP
2
P)
827.20 516.30 671.75

Cường độ kháng kéo:RR
kéo
R
(KG/cm
P
2
P)


RR
kéo
RP
khô
P(KG/cmP
2
P)
79.20 52.90 66.05

RR
kéo
RP
bão hòa
P(KG/cmP
2
P)
75.20 46.50 60.85

Cường độ kháng cắt khô




Lực dính kết C (KG/cmP
2
P)
70.00 45.00 57.50


5

Góc ma sát trong ϕ (độ)
39
P
o
P20' 39P
o
P30' 39P
o

P25'

Cường độ kháng cắt bão hòa




Lực dính kết C (KG/cmP
2
P)
65.00 40.00 52.50

Góc ma sát trong ϕ (độ)
39
P
o
P05' 39P
o
P10' 39P
o
P07'

Hệ số biến mềm KR
m

0.95 0.88 0.92

Độ nén dập trong xi lanh IR
d
R

(%)
13.90

Đạt mác 800
Độ mài mòn Los Angeles (%) 30.10

Đạt mác Mm-
II
Hàm lường Sunfat và Sunfit
(%)
0.00

Đạt



0B
Hình 1.1: Hình ảnh về đá mạt Bản Khoang
1.1.2. Mỏ đá Bản Bó Cón (phường Chiềng An, thành phố Sơn La)
Là mỏ đá vôi đang khai thác ở bản Bó Cón, phường Chiềng An, thành phố Sơn
La. Đơn vị chủ quản mỏ là Công ty cổ phần VLXD đô thị Sơn La, trụ sở văn phòng ở
bản Bó Cón, phường Chiềng An, thành phố Sơn La. Mỏ thuộc dãy núi đá vôi bản Bó

6

Cón, có chiều dài >500m, chiều rộng khoảng 200m. Đỉnh núi đá khá bằng và cao trên
50m, sườn núi dốc 80-90
P
0
P. Mỏ chủ yếu là đá vôi tái kết tinh, màu xám trắng, kiến trúc

hạt biến tinh, cấu tạo khối [1].
Bảng 1.2: Bảng thống kê kết quả thí nghiệm mẫu cơ lý đá VLXD [1]
(Mỏ đá Bản Bó Cón, phường Chiềng An, thành phố Sơn La)
Số hiệu mẫu TN 1512 1513
Trung
bình
Đánh giá theo
tiêu chuẩn
TCVN
1771:1986
Mẫu VLĐ2/1 VLĐ2/2
Vị trí Mỏ VLĐ2
Loại đá Đá vôi tái kết tinh
Mức độ phong hóa SW SW


Lượng ngậm nước tự nhiên KH/BH KH/BH


Dung trọng khô γR
c
R (T/mP
3
P)
2.60 2.61 2.61

Tỷ trọng Δ
2.73 2.73 2.73

Tỷ lệ khe hở ε

0.050 0.046 0.05

Độ khe hở n (%)
4.80 4.40 4.60

Mức hút nước (%)
0.42 0.38 0.40

Cường độ kháng ép:RR
ép
R
(KG/cm
P
2
P)


RR
ép
RP
khô
P(KG/cmP
2
P)
856.40 893.30 874.85

RR
ép
RP
bão hòa

P(KG/cmP
2
P)
813.50 848.60 831.05

Cường độ kháng kéo:RR
kéo
R
(KG/cm
P
2
P)

RR
kéo
RP
khô
P(KG/cmP
2
P)
74.50 79.10 76.80

RR
kéo
RP
bão hòa
P(KG/cmP
2
P)
70.70 75.10 72.90

7

Cường độ kháng cắt khô


Lực dính kết C (KG/cmP
2
P)
65.0 70.0 67.50

Góc ma sát trong ϕ (độ)
39
P
o
P50' 39P
o
P40' 39P
o
P45'

Cường độ kháng cắt bão hòa


Lực dính kết C (KG/cmP
2
P)
60.0 65.0 62.50

Góc ma sát trong ϕ (độ)
39
P
o
P10' 39P
o
P30' 39P
o
P20'




1B
Hình 1.2: Hình ảnh về đá mạt Bản Bó Cón
Cả 2 mỏ đá trên mỗi dây chuyền đều được trang bị máy kẹp hàm, máy nghiền
côn do Liên Xô cũ chế tạo. Đá vôi có kích thước từ 0÷300mm được nghiền bằng máy
kẹp hàm rồi qua bộ phận sàng phân ly. Cỡ hạt > 40mm được qua máy nghiền côn.
Toàn bộ đá cát sau máy nghiền côn lại quay về sàng rung để phân loại. Các cỡ hạt <
10mm được qua bộ sàng dốc tự nhiên và cát được chia ra loại 2,5÷5mm và < 2,5mm.
Các cỡ hạt < 10mm chiếm đến 29,8%, bao gồm:
- 14,2% hạt 5≥10mm

8

- 6,9% hạt 2,5≥5mm
- 8,7% hạt < 2,5mm
Như vậy cỡ hạt < 2,5mm còn chiếm tỷ lệ quá ít.
1.2. Tổng quan về cát nghiền
1.2.1. Tình hình nghiên cứu sử dụng cát nghiền trên thế giới

Cát được tạo ra trong quá trình gia công đá thuộc loại cát nhân tạo. Loại cát này
có 2 loại khác nhau. Cát được tạo ra với những dự định trước, có tên là cát công
nghiệp, cát nghiền hay cát gia công. Còn cát tạo ra không có dự định trước được gọi là
đá mạt (thải phẩm của quá trình gia công đá). Giữa cát nghiền và đá mạt có những
điểm giống nhau (đều sinh ra từ đá gốc) và những điểm khác nhau (thành phần hạt,
hình dáng hạt…).
Tại những nước có nền công nghiệp phát triển như Mỹ, Anh, Pháp…cát nghiền
được sản xuất khá nhiều, đặc biệt là ở những nơi thiếu hoặc không có cát thiên nhiên
và ở hầu hết các cơ sở sản xuất đá xây dựng đều có công đoạn sản xuất đá, công đoạn
cuối cùng để tận dụng tài nguyên và bảo vệ môi trường. Ở Bồ Đào Nha, Anh, Pháp,
Italia, Vênêxuêla, cát nghiền đã là nguồn nguyên liệu chính thay cát thiên nhiên trong
bê tông. Ở Bồ Đào Nha hiện có 75 cơ sở sản xuất cát nghiền với tổng công suất đến
800.000 T/năm, ở Anh với tổng công suất khoảng 700.000 T/năm, ở Bắc Irland với
tổng công suất khoảng 4500.000 T.năm [27].
Trên thế giới cát nghiền đã được dùng trong xây dựng các đập nước lớn như đập
Saguling ở Inđônêxia, đập Chonarit trên sông Lakhdar đông Manakesh, đập Jebha ở
Nigieria, đập Grand Maison ở Pháp…
Các cơ sở sản xuất cát nghiền hiện nay đều ở mức cơ giới hóa và tự động hóa
cao, không còn lao động thủ công. Toàn bộ hoạt động của dây chuyền sản xuất đều
được khống chế trong phòng điều khiển. Cốt liệu lớn (5÷80mm) và cốt liệu nhỏ (<

9

5mm) đều được sản xuất trên cùng một dây chuyền. Cốt liệu nhỏ được chia ra làm 2
loại cỡ hạt: cỡ lớn (1,6÷5mm), cỡ nhỏ (< 1,6mm). Tùy theo yêu cầu sử dụng mà phối
trộn 2 loại cỡ hạt trên theo tỷ lệ khác nhau. Các dây chuyền sản xuất đều có hệ thống
rửa cát để tách bớt lượng hạt mịn (< 0,14mm) và tạp chất bẩn. Hàm lượng hạt bụi, bẩn
(< 0,075mm) được giới hạn từ 5÷8%.
Các chỉ tiêu kỹ thuật của cát nghiền được giới thiệu trên bảng 1.3.
Bảng 1.3: Yêu cầu kỹ thuật của cát nghiền

TT Các chỉ tiêu
TCVN (1)
7570-2006
ASTM
C33-90
BS882-
1992
CSA-
A23.1
1 % Lượng lọt sàng

10mm 100 100 100 100

5mm 90-100 95-100 70-100 95-100

2,5mm 80-100 80-100 25-100 80-100

1,25mm 55-90 50-85 15-45 50-90

0,63mm 30-80 25-60 5-25 25-65

0,315mm 10-30 10-30 3-20 10-35

0,15mm 0-10 2-10 0-25 2-10

0,075mm - 5-7 9-16 -
2
Hàm lượng Cl- (%) ≤
Không
chứa

- 0,01-0,05 -
3
Co ngót khô (%) ≤
- - 0,075 -
4
Ôxyt kiềm hòa tan từ
nguồn khác, ngoài xi măng
(kg/m3 bê tông) ≤
- - 0,2 -