Nghiên cứu chế tạo bê tông cát sử dụng cát mịn Quảng Bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

NGUYỄN HUỲNH MINH TUẤN

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG CÁT
SỬ DỤNG CÁT MỊN QUẢNG BÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT


HÀ NỘI - 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

NGUYỄN HUỲNH MINH TUẤN

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG CÁT
SỬ DỤNG CÁT MỊN QUẢNG BÌNH

Ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Dân dụng & Công nghiệp
Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Nguyễn Tiến Dũng

HÀ NỘI - 2016

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn, tôi luôn
nhận được sự quan tâm giúp đỡ tận tình của tập thể các thầy, cô giáo trong
Trường Đại học Giao thông Vận tải nói chung và bộ môn Vật liệu xây dựng
nói riêng, gia đình, đồng nghiệp và bạn bè.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Tiến Dũng, người
hướng dẫn khoa học, người Thầy đã tận tình chỉ bảo tôi trong quá trình hoàn
thành luận văn.
Ngoài ra tôi cũng chân thành cảm ơn các cơ quan thuộc thành phố
Đồng Hới, các Cơ sở vật liệu xây dựng tại Quảng Bình, Nhà máy gạch không
nung tại Quảng Bình, Sở Xây dựng tỉnh Quảng Bình đã giúp đỡ tôi rất nhiều
trong việc thu thập số liệu và báo cáo nghiên cứu tính cơ lý của vật liệu.
Mặc dù luận văn đã được hoàn thành sau một thời gian nghiên cứu
nghiêm túc nhưng do thời gian cũng như khả năng còn nhiều hạn chế, thiết bị
thí nghiệm còn thiếu thốn, khó có thể không có những thiếu sót, tồn tại khiếm
khuyết trong bài viết của tôi.
Kính mong nhận được sự đóng góp chân thành từ các thầy, cô giáo.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Tác giả

Nguyễn Huỳnh Minh Tuấn


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU..........................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG CÁT VÀ GẠCH BÊ TÔNG. 4
1.1. Tổng quan về bê tông cát.........................................................................4
1.1.1. Khái niệm................................................................................................4
1.1.2. Tình hình sử dụng cát mịn trong xây dựng trên thế giới và tại Việt Nam
...........................................................................................................................8
1.2. Tổng quan về gạch bê tông....................................................................13
1.2.1. Khái niệm..............................................................................................13
1.2.2. Các tiêu chuẩn và yêu cầu kỹ thuật.......................................................19
1.2.3. Nguyên tắc chế tạo................................................................................22
1.2.4. Tính chất và ưu điểm của gạch bê tông.................................................24
CHƯƠNG 2: NGHİÊN CỨU THİẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG
CÁT VÀ CHẾ TẠO GẠCH BÊ TÔNG SỬ DỤNG CÁT MỊN QUẢNG
BÌNH...............................................................................................................34
2.1. Các yêu cầu chung..................................................................................34
2.1.1. Vật liệu chế tạo bê tông cát...................................................................34
2.1.2. Thiết kế thành phần bê tông cát.............................................................43
2.2. Công nghệ chế tạo gạch bê tông sử dụng cát mịn Quảng Bình..........51
2.2.1. Quy trình làm gạch bê tông tại Quảng Bình..........................................52
2.2.2. Một số loại gạch bê tông chế tạo thực nghiệm......................................60
CHƯƠNG 3 : XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG CÁT
VÀ GẠCH BÊ TÔNG CÁT SỬ DỤNG CÁT MỊN QUẢNG BÌNH.........63
3.1. Cường độ chịu nén của bê tông cát.......................................................63
3.2. Cường độ chịu nén của gạch bê tông....................................................64
3.2.1. Phương pháp thí nghiệm.......................................................................65
3.2.2. Kết quả thí nghiệm................................................................................67
3.3. Độ hút nước của gạch bê tông...............................................................69


3.3.1. Phương pháp thí nghiệm.......................................................................69

3.3.2. Kết quả thí nghiệm................................................................................71
3.4. Độ rỗng của gạch bê tông......................................................................72
3.4.1. Phương pháp thí nghiệm.......................................................................72
3.4.2. Kết quả thí nghiệm................................................................................74
3.5. Độ cong vênh và khuyết tật bên ngoài..................................................74
3.5.1. Phương pháp thí nghiệm.......................................................................74
3.5.2. Kết quả thí nghiệm................................................................................76
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................................78
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................81


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Sai lệch kích thước..........................................................................20
Bảng 1.2. Một số kích thước thông dụng........................................................20
Bảng 1.3. Khuyết tật ngoại quan cho phép.....................................................21
Bảng 1.4. Quy định cường độ nén và độ hút nước..........................................22
Bảng 2.1: Một số chỉ tiêu chính của cát mịn Quảng Bình...............................37
Bảng 2.2. Thành phần hạt các loại cát ở Quảng Bình.....................................38
Bảng 2.3: Các chỉ tiêu kỹ thuật của xi măng Sông Gianh PCB40..................41
Bảng 2.4. Thành phần hóa học của xi măng Sông Gianh PCB40..................41
Bảng 2.5. Thành phần khoáng vật của xi măng Sông Gianh PCB40.............41
Bảng 2.6. Thành phần hóa học của bột đá vôi................................................42
Bảng 2.7. Thành phần hạt của bột đá vôi........................................................43
Bảng 2.8: Mối quan hệ cường độ đặc trưng và cường độ yêu cầu..................45
Bảng 3.1 Kết quả thí nghiệm...........................................................................64
Bảng 3.2: Hệ số hình dạng K theo kích thước mẫu.........................................66
Bảng 3.3: Cường độ chịu nén của gạch đặc....................................................67
Bảng 3.4 : Cường độ chịu nén gạch 2 lỗ.........................................................67
Bảng 3.5 : Cường độ chịu nén gạch 6 lỗ.........................................................68
Bảng 3.6 : Độ hút nước của gạch....................................................................72

Bảng 3.7 : Độ rỗng của gạch...........................................................................68
Bảng 3.8 : Các yêu cầu về khuyết tật ngoại quan...........................................74
Bảng 3.9 : Kết quả thí nghiệm các khuyết tật ngoại quan...............................76


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Con đường La teste et Le Pyla ở thủ phủ Bordeau.........................10
Hình 1.2: Đường thử nghiệm đề tài “Nghiên cứu sử dụng cát duyên hải miền
Trung làm mặt đường bê tông xi măng cát trong xây dựng đường giao thông
nông thôn”.......................................................................................................12
Hình 1.3: Tòa nhà Giáo Hội tại San Pedro de Atacama, Chile được xây dựng
bằng vật liệu gạch không nung........................................................................15
Hình 1.4: Một dây chuyền sản xuất gạch bê tông trên thế giới.......................15
Hình 1.5: Khu đô thị cao cấp VinCom Village được xây dựng bằng gạch
không nung......................................................................................................18
Hình 1.6: Nhà văn hóa tỉnh Quảng Bình đang được xây dựng bằng vật liệu
gạch bê tông....................................................................................................19
Hình 1.7: Một số hình dáng cơ bản của gạch tiêu chuẩn................................20
Hình 1.8: Các bước làm gạch bê tông.............................................................23
Hình 1.9: Dây chuyền sản xuất gạch bê tông tại Việt Nam.............................24
Hình 2.1: Lấy mẫu cát mịn tại mỏ cát Võ Ninh, Quảng Ninh,Quảng Bình....35
Hình 2.2: Lấy mẫu cát mịn tại mỏ cát Chánh Hòa, Bố Trạch, Quảng Bình....36
Hình 2.3: Lấy mẫu cát mịn tại mỏ cát Thanh Thủy, Lệ Thủy,Quảng Bình.....36
Hình 2.4: Lấy mẫu cát mịn tại mỏ cát Sen Thủy, Lệ Thủy,Quảng Bình.........37
Hình 2.5: Thành phần hạt của cát mịn tại 4 mỏ cát tại Quảng Bình...............39
Hình 2.6: Đá 0-5 tại mỏ đá Áng Sơn - Quảng Bình........................................40
Hình 2.7:Thành phần hạt cát mịn, đá mạt và thành phần hạt hỗn hợp............40
Hình 2.8: Nhà máy gạch không nung COSEVCO I tại Quảng Bình..............53
Hình 2.9: Hệ thống dây chuyền ép gạch không nung tại nhà máy COSEVCOI
.........................................................................................................................53

Hình 2.10: Quy trình sản xuất gạch bê tông tại nhà máy COSEVCO I - Quảng
Bình.................................................................................................................54
Hình 2.11: Bãi nguyên vật liệu sản xuất gạch bê tông....................................55


Hình 2.12: Cân định lượng và trộn nguyên liệu..............................................56
Hình 2.13: Hệ thống băng tải..........................................................................56
Hình 2.14: Máy ép định hình và hệ thống khuôn mẫu....................................57
Hình 2.15: Các pallet được chồng lên nhau để đưa ra bảo hộ.........................58
Hình 2.16: Xe nâng đưa các pallet chứa gạch tới vị trí dưỡng hộ...................58
Hình 2.17: Nơi dưỡng hộ sản phẩm trong nhà................................................59
Hình 2.18: Công nhân xếp gạch ra bãi thành phẩm........................................59
Hình 2.19: Bãi thành phẩm tập kết sản phẩm hoàn thiện để xuất xưởng........60
Hình 3.1: Tiến hành thí nghiệm nén mẫu trụ...................................................63
Hình 3.2: Tiến hành thí nghiệm ép mẫu..........................................................66
Hình 3.3: Tiến hành cân mẫu thí nghiệm sau khi khô ráo và để nguội...........70
Hình 3.4: Tiến hành ngâm mẫu vật.................................................................70
Hình 3.5: Dùng khăn ấm thấm về mặt mẫu thử..............................................71
Hình 3.6: Đo kích thước dài , rộng , cao của mẫu thử....................................72
Hình 3.7: Đổ cát vào lỗ rỗng của mẫu thử......................................................73
Hình 3.8: Ép sát cạnh thước lá lên bề mật viên gạch để xác định độ cong vênh
.........................................................................................................................75


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Bê tông xi măng là vật liệu quan trọng chiếm một khối lượng rất lớn
trong các công trình xây dựng. Cốt liệu lớn (đá dăm, sỏi) là một trong những

vật liệu chính để chế tạo bê tông xi măng. Tuy nhiên, ở một số vùng, nguồn
vật liệu này khan hiếm hoặc có chi phí khai thác tương đối lớn trong khi có
nguồn cát dồi dào, dễ dàng khai thác. Mặt khác, theo tiêu chuẩn yêu cầu kỹ
thuật về cốt liệu cho bê tông và vữa (TCVN 7570: 2006), cát dùng để chế tạo
bê tông thường có kích thước hạt chủ yếu (90-100%) từ 0,14 ÷ 5mm với
môđun độ lớn từ 2÷3,2. Bởi vậy một lượng lớn cát trong tự nhiên không đạt
các chỉ tiêu này và không được sử dụng để chế tạo bê tông thông thường,
hoặc chỉ được chế tạo vữa và bê tông cấp thấp có phạm vi áp dụng hẹp. Vấn
đề đặt ra là làm thế nào để tận dụng có hiệu quả nguồn vật liệu cát sẵn có ở
từng địa phương. Bê tông cát là một loại bê tông xi măng chỉ sử dụng cốt liệu
nhỏ. Hỗn hợp cốt liệu nhỏ này được tạo nên bởi các loại cát có môđun độ lớn
khác nhau sao trên cở sở tối ưu hoá độ đặc. Đây là một loại vật liệu mới cần
được nghiên cứu để đưa ra ứng dụng thực tế phù hợp với đặc điểm của từng
công trình ở các địa phương khác nhau.
Hiện nay ở vùng duyên hải miền Trung nói chung và tỉnh Quảng Bình
nói riêng, việc tìm kiếm, khai thác đá dăm có thành phần hạt đạt tiêu chuẩn để
chế tạo bê tông thông thường đang gặp nhiều khó khăn. Việc ứng dụng bê
tông cát sẽ tận dụng được nguyên liệu cát sẵn có tại địa phương và đem lại
hiệu quả kinh tế bởi yếu tố tại chỗ và dễ dàng khai thác, vận chuyển.
Mặt khác, các loại vật liệu không nung đang được các sở ban ngành của
tỉnh Quảng Bình đặc biệt quan tâm vì chất lượng cao, giá thành rẻ lại rất thân
thiện với môi trường và có thể sử dụng nguồn vật liệu sẵn có tại địa phương là
nguồn cát mịn dồi dào.


2

Xuất phát từ điều kiện thực tế đó, đề tài “Nghiên cứu chế tạo bê tông
cát sử dụng cát mịn Quảng Bình” nhằm nghiên cứu chế tạo, đánh giá một số
đặc tính kỹ thuật quan trọng của bê tông cát và gạch bê tông sử dụng nguồn

cát mịn tại tỉnh Quảng Bình.
2. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là vật liệu cát mịn khu vực Quảng
Bình và sản phẩm bê tông cát, gạch bê tông cát sử dụng cát mịn Quảng Bình.
3. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của đề tài là các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của bê
tông cát và gạch bê tông (theo Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6477-2011: Gạch
bê tông) cát sử dụng cát mịn Quảng Bình.
4. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Thiết kế thành phần bê tông cát sử dụng cát mịn ở tỉnh Quảng Bình trên
cơ sở nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm;
Chế tạo gạch bê tông cát sử dụng cát mịn ở tỉnh Quảng Bình;
Xác định các đặc tính cơ lý bê tông cát và của gạch bê tông cát sử dụng
cát mịn ở tỉnh Quảng Bình bao gồm: cường độ chịu nén, độ hút nước và độ rỗng;
Đánh giá khả năng ứng dụng của gạch bê tông sử dụng cát mịn ở tỉnh
Quảng Bình.
5. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu sử dụng trong đề tài là nghiên cứu lý thuyết
kết hợp với thực nghiệm.
Các tiêu chuẩn thiết kế và yêu cầu kỹ thuật của bê tông xi măng và của
gạch bê tông dùng trong các công trình dân dụng và công nghiệp tại Việt Nam
là tiêu chí đánh giá mức độ phù hợp của sản phẩm thu được.


3

6. Kết cấu của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận-kiến nghị và tài liệu tham khảo, nội dung
luận văn được chia làm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về bê tông cát và gạch bê tông.

Chương 2: Nghiên cứu thiết kế thành phần bê tông cát và chế tạo gạch
bê tông sử dụng cát mịn Quảng Bình.
Chương 3: Xác định các chỉ tiêu cơ lý của bê tông cát và gạch bê tông
cát sử dụng cát mịn Quảng Bình.


4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG CÁT VÀ GẠCH BÊ TÔNG
1.1. Tổng quan về bê tông cát
1.1.1. Khái niệm
Bê tông cát là một loại bê tông hạt mịn có thành phần cơ bản bao gồm
cát, xi măng, chất độn mịn và nước. Cùng với các thành phần cơ bản này và
để thảo mãn một số yêu cầu sử dụng, các chất phụ đặc biệt khác cũng có thể
thêm vào như đá dăm, phụ gia hóa học. Một số thành phần khác như sợi, chất
tạo màu vẫn dùng như bê tông truyền thống.
Khi thành phần bê tông cát có đá dăm với tỷ lệ Đá dăm/Cát <0,7 thì
được gọi là bê tông cát nặng. Thành phần hạt của bê tông cát sử dụng cấp
phối liên tục từ 0 tới 8mm với tỉ lệ lượng lọt sàng 4mm và lượng sót trên sàng
4mm là nhỏ hơn 0,7.
Như vậy bê tông cát được phân biệt với bê tông thông thường bởi hàm
lượng cát lớn hơn, không sử dụng đá dăm hoặc sử dụng hàm lượng đá dăm
thấp và có thêm chất độn mịn để cải thiện cấp phối thành phần hạt của hỗn
hợp cốt liệu.
Bê tông cát khác vữa xi măng ở thành phần : Vữa thông thường sử
dụng hàm lượng xi măng cao và không sử dụng các loại chất độn.
Cũng giống như bê tông thông thường, yêu câu cơ bản của bê tông cát là
phải đảm bảo tính công tác và đạt cường độ ở tuổi quy định. Ngoài ra bê tông
cát phải thoả mãn các yêu cầu khác như độ chống thấm, ổn định với môi
trường và giá thành hợp lý.

Phân loại bê tông cát:
Dựa theo thành phần đặc tính của bê tông cát, có thể phân loại bê tông
cát như sau:
Phân loại theo chất độn mịn:
- Bê tông cát dùng chất độn mịn là các loại bột mịn (filler) trơ như bột
đá, bột cát nghiền (điển hình là bột đá vôi), loại bột này chỉ có vai trò lấp đầy


5

lỗ rỗng giữa các hạt cát, qua đó làm tăng độ đặc chắc của bê tông cát.
- Bê tông cát dùng chất độn mịn là các bột mịn hoạt tính (có khả năng
phản ứng với các sản phẩm thuỷ hoá của xi măng ở điều kiện thường, điển
hình là Ca(OH)2). Các loại bột này có thể là muội silic (SF), tro bay (FA), tro
trấu (RHA), xỉ lò cao (GGBFS). Các loại bột mịn hoạt tính có khả năng cải
thiện cấu trúc đá xi măng, đặc biệt là vùng tiếp xúc giữa phần đá xi măng và
cốt liệu, làm tăng độ đặc chắc của vùng này. Đây chính là cơ sở để chế tạo bê
tông cát tính năng cao.
- Phân loại theo tỷ lệ đá dăm trộn thêm vào:
Bê tông cát có cốt liệu lớn: hàm lượng các hạt có kích thước >5mm
chiếm đến 30% khối lượng của hỗn hợp cốt liệu.
Bê tông cát không có cốt liệu lớn, thành phần cốt liệu chỉ có cát (cỡ hạt
<5mm).
- Phân loại theo tính năng sử dụng:
+Bê tông cát thường: có cường độ chịu nén (Rb) từ 20 đến 45 Mpa;
+Bê tông cát chất lượng cao: có cường độ cao (R b>45Mpa) và các đặc
tính về độ bền cao như khả năng chống thấm, khả năng chống mài mòn tốt..
+Bê tông cát tự đầm: bê tông cát có tính công tác cao, dùng cho các
cấu kiện phức tạp khó đầm lèn.
+Bê tông cát cốt sợi: bê tông cát trộn thêm cốt sợi (sợi thép, sợi carbon,

sợi thủy tinh, sợi thực vật…) để tăng cường sức kháng kéo cho bê tông.
Thành phần bê tông cát:
- Cát: Cát là thành phần chính của bê tông cát. Cát sử dụng có thể là cát
bồi, cát mỏ hoặc cát nghiền từ đá khối hay đá vụn và có thành phần hạt phù
hợp với tiêu chuẩn Việt Nam hay quốc tế. Yêu cầu quan trọng đối với cát là
độ sạch của nó. Hàm lượng tạp chất lớn sẽ làm tăng lượng dùng xi măng và
có thể dẫn tới phá hoại cấu trúc của bê tông nên phải khống chế chặt chẽ.
- Các hạt mịn (chất độn hạt mịn):
Một trong nhữn yếu tố quyết định đến cường độ và độ bền của bê tông


6

là tối ưu hoá độ đặc của hỗn hợp cốt liệu. Khi hỗn hợp cốt liệu có độ đặc hợp
lý sẽ cho phép giảm hàm lượng lượng xi măng và bê tông đạt được cường độ
cao. Để đạt được độ đặc hợp lý cần chú ý đến cấp phối của hỗn hợp cốt liệu,
cũng như năng lượng đầm chặt bê tông.
Sự khác nhau giữa bê tông thường, bê tông cát và vữa xi măng cát chủ
yếu dựa trên sự khác nhau về cấp phối thành phần hạt. Độ đặc tối ưu, khi xét
về mặt cấp phối thành phần hạt tuân theo nguyên tắc: các hat mịn lấp đầy lỗ
rỗng của các hạt lớn.
Hàm lượng hạt mịn thông thường sử dụng từ 70-220 kg/m3 và thậm chí
lớn hơn. Các đặc tính của chúng có ảnh hưởng lớn đến các tính chất của hỗn
hợp bê tông. Vì vậy cần lưu ý đến nguồn gốc, hình dạng và kích thước của hạt
mịn.
Các hạt mịn ngoài vai trò đặc biệt quan trọng là thay thế một phần xi
măng trong bê tông cát và tăng độ đặc chắc cho bê tông cát thì các hạt mịn
còn làm tăng độ chảy và chống phân tầng cho hỗn hợp bê tông. Các loại hạt
mịn có thể là các loại phụ gia khoáng hoạt tính như tro bay, muội silic, xỉ lò
cao, tro nhiệt điện, tro trấu và các loại phụ gia khoáng trơ như bột đá, mêta

kaolin..
Xi măng:
Giống như bê tông thường, xi măng sử dụng để chế tạo bê tông cát
thường là xi măng pooclăng. Sự lựa chọn xi măng bắt đầu từ việc lựa chọn
mác xi măng để vừa đảm bảo đạt mác bê tông thiết kế, vừa đảm bảo yêu cầu
kinh tế.
Nước: Nước dùng để chế tạo bê tông cát cần tuân thủ tiêu chuẩn giống
như bê tông thông thường.
Phụ gia hoá học: Có thể sử dụng các loại phụ gia như trong bê tông
truyền thống. Sự lựa chọn loại và hàm lượng phụ gia được được cân nhắc dựa
trên các kết quả thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và các mẻ trộn thử tại
hiện trường.


7

Các chất khác: Tùy theo yêu cầu sử dụng, có thể đưa thêm vào bê tông
cát cốt sợi phân tán, đá dăm hoặc bột màu.
Sợi được dùng để giảm co ngót ở tuổi sớm, tăng sức kháng kéo cho bê
tông cát.
Bê tông cát có thể có thêm một lượng đá dăm nhỏ với tỷ lệ Đá dăm/Cát
nhỏ hơn 0,7. Đá dăm được phân tán trong cát và không hình thành cấu trúc
khung cốt liệu lớn. Việc thêm đá dăm có thể cải thiện một số tính chất cho bê
tông cát như từ biến, co ngót, cường độ và tính công tác.
Các đặc tính của bê tông cát
- Một số đặc điểm đặc trưng của bê tông cát:
+ Một trong các đặc tính của bê tông cát là cần nhiều nước hơn bê tông
thường. Đặc tính này là do tỉ diện tích lớn của cốt liệu trong hỗn hợp bê tông cát.
+ Khi hỗn hợp bê tông cát và hỗn hợp bê tông thường có cùng một độ
dẻo như nhau, do bê tông cát có cỡ hạt nhỏ hơn nên việc trộn, đổ (hoặc bơm),

đầm và hoàn thiện hỗn hợp bê tông cát dễ dàng hơn so với hỗn hợp bê tông
thường. Vì vậy, khi sử dụng bê tông cát có thể tiết kiệm được năng lượng khi
trộn, đổ, đầm và hoàn thiện.
+ Bê tông cát sử dụng các bột mịn làm vai trò cốt liệu nhỏ, nên có hiệu
quả trong việc tăng độ chặt, tạo ra cường độ cao hơn.
+ Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông cát cao hơn so với cường độ
chịu kéo khi uốn của bê tông thường có cường độ chịu nén tương đương.
+ Cường độ chịu nén của bê tông cát đạt yêu cầu về cường độ tối thiếu
quy định của bê tông cát khi thiết kế và cao xấp xỉ bằng cường độ chịu nén
của bê tông thường.
+Tính dính bám với cốt thép của bê tông cát giống như bê tông thường.
+ Co ngót của bê tông cát: Nếu bê tông cát mịn làm việc trong môi
trường thông thường thì co ngót của bê tông cát lớn hơn đáng kể so với bê
tông thường. Hiện tượng co ngót do bay hơi nước của bê tông cát mịn có thể
được hạn chế bằng cách lựa chọn chế độ bảo dưỡng thích hợp.


8

Co ngót dẻo của bê tông xi măng thường xảy qua các giai đoạn: giai
đoạn 1 (từ 0 - 1 giờ) chưa co ngót, thể tích vật liệu hơi tăng một ít; giai đoạn 2
(từ 1 - 5 giờ) co ngót phát triển nhiều nhất và có tốc độ khá cao; giai đoạn 3
(từ 5-24 giờ) co ngót chậm lại, vật liệu không co ngót tự do như giai đoạn 2,
tổng giá trị tích lũy nhiều hơn nên dễ hình thành vết nứt ở những vị trí đạt đến
cường độ chịu kéo tới hạn. Co ngót dẻo của bê tông cát cao hơn so với bê
tông thường. Một trong những biện pháp hạn chế co ngót xảy ra trong bê tông
cát là chú ý bảo dưỡng ở giai đoạn từ 1-5 giờ; hoặc có thể thay thế bột đá vôi
bằng tro bay hoặc phụ gia khoáng hoạt tính khác để tăng độ đặc chắc cho
vùng tiếp giáp giữa cốt liệu và đá xi măng, từ đó cải thiện được tác động co
ngót của bê tông cát.

Từ biến của bê tông cát cao hơn khoảng 20% so với từ biến của bê tông
thường. Tuy nhiên khi cường độ càng cao, thì từ biến của bê tông cát càng
nhỏ.
1.1.2. Tình hình sử dụng cát mịn trong xây dựng trên thế giới và tại Việt
Nam
1.1.2.1 Trên thế giới
Ở nhiều nước trên thế giới hiện nay, nguồn cốt liệu dùng để sản xuất bê
tông xi măng đang ngày càng cạn kiệt. Nhiều nước có nguồn cát mịn phong
phú nhưng chưa hoặc ít được sử dụng làm cốt liệu cho bê tông. Vấn đề đặt ra
là cần phải tận dụng các nguồn vật liệu này để thay thế cho các vật liệu truyền
thống trước đây.
Tại Peru, Oman hay Algeria trữ lượng cát mịn ở đây rất nhiều, mặt
khác tại các khu vực này việc khai thác đá dăm và sỏi để vận chuyển đến các
công trường xây dựng là rất khó khăn và đắt đỏ, vì vật giải pháp nghiên cứu
và đưa cát mịn vào xây dựng được đặc biệt quan tâm tại nước này.Vì vậy, các
giải pháp nghiên cứu và đưa cát mịn vào xây dựng được đặc biệt quan tâm tại
các nước này và một số công trình xây dựng ở đây đã sử dụng bê tông có
chứa cát mịn từ 20-45%. Sau khi nghiên cứu cho thấy bê tông sử dụng cát


9

mịn có thể thay thế bê tông thông thường và giải quyết một số vấn đề dân sinh
xã hội khi sử dụng được lượng lớn cát mịn.
Một trong những ứng dụng lớn nhất của cát mịn trong xây dựng là sử
dụng cát mịn để làm bê tông cát. Bê tông cát là một trong những thành tựu
của ngành khoa học Vật liệu xây dựng. Nó đã được nghiên cứu một cách quy
mô và được đưa vào sử dụng ở rất nhiều quốc gia như Nga, Pháp, Mỹ... Tại
Pháp, bê tông cát được quan tâm và nghiên cứu vào những năm 1970-1980.
Dự án quốc gia về bê tông cát đã được hình thành trong khuôn khổ “ dự án

quốc gia Nghiên cứu và phát triển “ (SABLOCKRETE) và bắt đầu với sự hợp
tác của các nước Nga, Ma Rốc, Mỹ, An-giê-ri..... Dự án này đã được đánh giá
là một trong những dự án quy mô nhất về bê tông cát. Những kết quả của dự
án này đã được công nhận trên thế giới và giúp các nước Bắc Phi như Algeri,
Maroc, Ghana, A rập.... sử dụng bê tông cát để xây dựng rất hiệu quả.
Thực tế, nguồn khai thác cát là rất phong phú và trong lĩnh vực xây
dựng dân dụng và cầu đường thì việc sử dụng cốt liệu lớn, cũng như việc khai
thác đá ngày càng bị hạn chế do làm mất cân bằng sinh thái. Một trong những
ứng dụng điển hình của bê tông cát trong xây dựng cầu đường là con đường
La teste et Le Pyla ở thủ phủ Bordeaux, Pháp đã được xây dựng bằng vật liệu
bê tông cát. Nguồn cát lấy tại khu vực cồn cát Pyla, cồn cát cao nhất châu Âu
(Hình 1.1).


10

Hình 1.1: Con đường La teste et Le Pyla ở khu vực Bordeaux, CH Pháp
1.1.2.2 Tại Việt Nam
Với đường bờ biển dài hơn 3000 km và hệ thống sông ngòi dày đặc, trữ
lượng cát mịn ở Việt Nam rất dồi dào và đa dạng. Mặt khác, nhu cầu xây
dựng các công trình ven biển sử dụng bê tông xi măng cũng ngày càng tăng.
Trước tình hình đó, các nhà khoa học trong nước đã chú ý đến việc nghiên
cứu sử dụng nguồn cát mịn tự nhiên để sản xuất bê tông xi măng. Các đề tài
nghiên cứu sử dụng cát đen, cát mịn trong xây dựng đã được nhiều trường đại
học như Đại học Giao thông vận tải, Xây dựng, Thuỷ lợi... quan tâm nghiên
cứu.
Từ năm 1962, Viện Kỹ thuật Giao thông Vận tải (nay là Viện khoa học
công nghệ Giao thông Vận tải) đã tổng hợp một số tài liệu nghiên cứu trên thế
giới, chủ yếu của Pháp về sử dụng cát mịn làm bê tông xi măng. Sau đó, đã
tiến hành thí nghiệm đúc mẫu bê tông xi măng sử dụng cát mịn kiểm tra

cường độ của bê tông xi măng ở các độ tuổi từ 7 ngày cho đến 6 tháng. Một
số kết luận và kiến nghị bước đầu về sử dụng vật liệu này để chế tạo bê tông
xi măng đã được giới thiệu ở thông tin khoa học kỹ thuật ở Bộ Thuỷ Lợi và
được báo cáo trong Hội nghị Bê tông và bê tông cốt thép miền Bắc lần thứ
nhất (năm 1970).


11

Trong các năm 1968 - 1969, Viện nghiên cứu khoa học thuỷ lợi và
trường Đại học Thuỷ lợi kết hợp với Cục Hải quân nghiên cứu dùng cát mịn
để chế tạo bê tông và vữa. Do hoàn cảnh chiến tranh, thiết bị phân tán, việc
thí nghiệm gặp nhiều khó khăn nên chưa đạt được kết quả yêu cầu.
Năm 1976, Viện khoa học Công nghệ xây dựng Báo cáo đề tài nghiên
cứu khoa học cấp bộ, viện khoa học công nghệ xây dựng, Hà Nội đã có đề tài
nghiên cứu sử dụng cát mịn làm bê tông thủy công.
Năm 2011, đề tài cấp Bộ của PGS.TS Nguyễn Thanh Sang “Nghiên
cứu sử dụng cát duyên hải miền Trung làm mặt đường bê tông xi măng cát
trong xây dựng đường giao thông nông thôn” đã nêu rõ vật liệu cát đụn duyên
hải miền Trung đa phần có thành phần hóa học đảm bảo khả năng sử dụng
cho bê tông xi măng, môđun độ mịn của cát đạt từ 1,2-1,89; hàm lượng
bụi,bùn sét đều nằm trong giới hạn tiêu chuẩn để làm vữa và bê tông. Tác giả
đã cho biết cường độ kéo khi uốn của bê tông cát cao hơn đáng kể so với
cường độ kéo khi uốn của bê tông thường cùng mức cường độ chịu nén và
đây là đặc tính quan trọng khi sử dụng cho mặt đường ô tô. Cường độ kéo uốn
của bê tông cát SC30, CASC30, FASC30 cao hơn so với mức tiêu chuẩn quy
định lần lượt là 25%, 35% và 28 % và như vật về đặc tính chống nứt và dính
bám của bê tông cát với cốt thép sẽ cải thiện đáng kể. Tác giả cũng đã nêu ra
cường độ chịu nén loại CAS30 cao xấp xỉ bằng cường độ chịu nén bê tông
thường (đạt 98%) và cao hơn so với cường độ của bê tông cát sử dụng cát tự

nhiên và bê tông cát có sử dụng tro bay lần lượt là 5% và 8%. Ngoài ra, các
đặc tính về độ bền của bê tông cát, tính chất co ngót hay tính chất về nhiệt của
bê tông cát đều đáp ứng được so với bê tông thường. Một đoạn đường bằng
vật liệu bê tông cát đã được chế tạo thử nghiệm trong khuôn khổ đề tài này.


12

Hình 1.2: Đường thử nghiệm đề tài “Nghiên cứu sử dụng cát duyên hải
miền Trung làm mặt đường bê tông xi măng cát trong xây dựng đường
giao thông nông thôn”
Năm 2014, nhóm nghiên cứu Trung tâm Vật liệu Xây dựng Miền Nam,
Viện Vật liệu xây dựng, thuộc Bộ xây dựng báo cáo đề tài “Nghiên cứu sử
dụng cát mịn vùng ĐBSCL chế tạo bê tông và vữa xây dựng”. Theo báo cáo
này, trong những năm qua, ngành sản xuất bê tông của Việt Nam, nhất là khu
vực phía Nam, đang đối mặt với tình trạng khan hiếm cát chất lượng tốt.
Trong khi đó, nguồn cát mịn tập trung nhiều ở Đồng Tháp, An Giang, Bến Tre
với trữ lượng rất dồi dào (hơn 850 triệu m3) chủ yếu chỉ dành cho san lấp; cát
sử dụng cho bê tông còn hạn chế bởi hàm lượng bụi, bùn, sét lớn, đặc biệt
môđun độ lớn chủ yếu tập trung từ 0,7 - 2,0. Điều này dẫn đến sự lãng phí lớn
nguồn tài nguyên thiên nhiên. Do đó, việc nghiên cứu sử dụng cát mịn vùng
ĐBSCL cho chế tạo bê tông là hết sức cần thiết, nhằm đơn giản hóa khâu thiết
kế cấp phối và sử dụng nguyên vật liệu đầu vào sẵn có tại địa phương, góp
phần giải quyết khó khăn về khan hiếm cát hạt thô trong xây dựng hiện nay và
trong tương lai không xa. Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu sử dụng cát mịn
vùng ĐBSCL làm cốt liệu chế tạo bê tông tới cường độ chịu nén 60MPa và
vữa xây dựng; xây dựng hướng dẫn sử dụng cát mịn vùng ĐBSCL để chế tạo
bê tông và vữa xây dựng; lập quy trình xử lý cát nhiễm mặn, lẫn nhiều tạp
chất. Nhóm đề tài đã tiến hành khảo sát sự phân bố và trữ lượng cát vùng

13

ĐBSCL, nghiên cứu các tính chất cơ lý hóa của cát, nghiên cứu sửdụng các
loại phụ gia dùng trong bê tông có sử dụng cát mịn, lựa chọn thành phần cấp
phối bê tông và vữa sử dụng cát mịn trong vùng có /không phối trộn với cát
nghiền. Trong quá trình nghiên cứu, nhóm đề tài đã áp dụng các phương pháp
hóa lý tiêu chuẩn và phi tiêu chuẩn; các phương pháp thí nghiệm cơ lý tiêu
chuẩn để khảo sát các tính chất của nguyên vật liệu sử dụng, bê tông và hỗn
hợp bê tông. Ngoài ra, nhóm đề tài còn ứng dụng phương pháp quy hoạch
thực nghiệm nghiên cứu để khảo sát tỷ lệ phối hợp các vật liệu thành phần (xi
măng Holcim PCB 40, cát nghiền, cát mịn, phụ gia siêu dẻo gốc
polycacboxylat, nước), cũng như một số yếu tố ảnh hưởng đến các tính chất
của hỗn hợp bê tông và bê tông có sử dụng cát mịn vùng ĐBSCL. Đề tài đã
đưa ra được quy trình xử lý sàng rửa để loại bỏ các tạp chất có hại trong cát.
Cát sau khi sàng rửa có các tính chất cơ lý đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn hiện
hành. Đề tài đã sử dụng cát mịn vùng ĐBSCL để chế tạo bê tông cho một số
cấu kiện tại nhà máy bê tông ly tâm Thủ Đức. Kết quả thí nghiệm trên cấu
kiện cho thấy các tính chất bê tông sử dụng cát mịn tương đương với cát hạt
thô tại nhà máy đang sản xuất. Nhóm đề tài cũng xây dựng thành công hướng
dẫn sử dụng cát mịn vùng ĐBSCL để chế tạo bê tông và vữa xây dựng; đồng
thời đưa ra đề xuất về nâng cao khả năng chống thấm ion clo cho bê tông sử
dụng cát mịn bằng các phương pháp như thêm các loại phụ gia khoáng hoạt
tính để có thể mở rộng phạm vi ứng dụng của loại bê tông này.
1.2. Tổng quan về gạch bê tông
1.2.1. Khái niệm
Gạch bê tông là một loại gạch được sản xuất theo phương pháp rung ép
từ hỗn hợp bê tông cứng dùng cho các công trình xây dựng. Đây là một loại
gạch không nung có nguyên liệu chính là cát, đá mạt, xi măng và phụ gia mà
sau nguyên công định hình bằng lực nén thì tự đóng rắn và đạt được các yêu

cầu về cường độ chịu nén, độ hút nước, độ thấm nước ... mà không cần nung


14

ở nhiệt độ cao. Cường độ của gạch bê tông được gia tăng nhờ lực ép hoặc
rung hoặc cả ép lẫn rung lên viên gạch trong quá trình tạo hình.
Gạch bê tông là sản phẩm gạch làm từ nguyên liệu chính là xi măng,
cát, đá dăm sau khi pha trộn theo tỷ lệ nhất định rồi được ép bằng máy với
cường độ cao do vậy mà sản phẩm có cường độ và độ bền tốt, thích hợp cho
việc xây dựng tường chịu lực.
Gạch bê tông cốt liệu sản xuất ra dùng để thay thế gạch đất sét nung
truyền thống đang làm lãng phí tài nguyên đất và hủy hoại môi trường. Công
nghệ sản xuất sạch không gây ra khí thải độc hại ảnh hưởng đến môi trường.
Về bản chất của sự liên kết tạo hình, gạch bê tông khác hẳn gạch đất
nung truyền thống. Quá trình sử dụng gạch bê tông, do các phản ứng hoá
đá của nó trong hỗn hợp tạo gạch sẽ tăng dần độ bền theo thời gian. Tất cả các
tổng kết và thử nghiệm trên đã được cấp giấy chứng nhận: Độ bền, độ rắn
viên gạch bê tông tốt hơn gạch đất sét nung đỏ và đã được kiểm chứng ở tất
cả các nước trên thế giới: Mỹ, Đức, Trung Quốc, Nhật Bản,...
Mặc dù gạch bê tông được dùng phổ biến trên thế giới nhưng ở Việt
Nam gạch bê tông vẫn chiếm tỉ lệ thấp.
1.2.1.1. Tình hình sử dụng gạch bê tông trên Thế giới và ở Việt Nam
* Trên thế giới:
Trên thế giới, gạch bê tông đã phát triển mạnh và là sản phẩm phổ biến
trong xây dựng. Tại các nước phát triển, gạch bê tông chiếm tỉ lệ cao (trên
70%), gạch đất nung chiếm tỉ lệ thấp (chủ yếu là các loại gạch trang trí, có giá
thành cao, không sử dụng cho xây tường). Ngay tại Trung Quốc, trước đây
cũng chỉ có gạch nung truyền thống, hiện nay gạch không nung nói chung đã
chiếm tới 60% tỉ trọng. Gạch bê tông cường độ cao, khối lượng thể tích nhỏ,

giá thành hạ và quan trọng là thi công tiện lợi, nhanh chóng.


15

Hình 1.3: Tòa nhà Giáo Hội tại San Pedro de Atacama, Chile được xây
dựng bằng vật liệu gạch không nung

Hình 1.4: Một dây chuyền sản xuất gạch bê tông trên thế giới


16

Tại châu Âu và các nước phát triển ở châu Á, từ thập niên 60,70 của thế
kỷ trước việc sản xuất gạch không nung đã phát triển mạnh, tới nay đã gần
thay thế gạch đất sét nung. Vật liệu không nung chiếm thị phần ngày càng lớn
do chính phủ nhiều quốc gia sớm có những chính sách hỗ trợ để loại vật liệu
này có thể cạnh tranh với vật liệu nung. Điển hình như Trung Quốc đã ban
hành lệnh cấm sản xuất, sử dụng gạch đất sét nung ở 170 thành phố từ năm
2003. Thái Lan tuy chưa ban hành chính sách khuyến khích vật liệu không
nung, nhưng quản lý chặt chẽ việc sử dụng đất dai, do đó vật liệu nung có giá
cao hơn rất nhiều vật liệu không nung. Bên cạnh đó, yếu tố thị trường điều tiết
khiến công nghiệp vật liệu không nung ở Thái Lan rất phát triển. Tại Ấn Độ,
gạch không nung nói chung và gạch bê tông nói riêng đang có xu hướng trở
thành vật liệu phổ biến, chiếm khoảng 24% tổng lượng vật liệu xây dựng.
Tại các nước phát triển, vật liệu không nung chiếm khoảng 60% tổng
vật liệu xây dựng, gạch đất sét nung chỉ chiếm khoảng 10 - 15 %. Tại Mỹ,
những chương trình xây dựng xanh đang có chiều hướng tăng với tốc độ đáng
kể do chính sách ưu đãi và khuyến khích của chính quyền địa phương và liên
bang, có tới 1/3 các công trình xây dựng thương mại mới là các công trình

xanh, hoàn toàn xây dựng bởi vật liệu thân thiện với môi trường như vật liệu
không nung.
* Tại Việt Nam:
Ở Việt Nam, nhu cầu về vật liệu xây dựng rất cao do nước ta đang
trong giai đoạn phát triển. Dự báo đến năm 2020 nhu cầu sử dụng gạch của
nước ta là khoảng 42 tỷ viên, nhưng hiện tại vật liệu không nung chỉ chiếm
khoảng 8 - 10% tổng vật liệu xây xây dựng. Tính đến năm 2014, cả nước có
hơn 1.000 dây chuyền sản xuất gạch không nung với công suất 7 triệu
viên/năm trở lại, 50 dây chuyền công suất từ 7 - 40 triệu viên/năm.
Gạch chưng áp (AAC) có 22 doanh nghiệp đầu tư dự án, trong đó có 9
nhà máy hoạt động. Gạch bê tông bọt 17 dây chuyền, nhưng hoạt động cầm
chừng. Ở Việt Nam vật liệu không nung phát triển chậm do thói quen sử dụng