Nghiên cứu sử dụng cát nhiễm mặn sông Cổ Chiên tỉnh Trà Vinh để sản xuất bê tông

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN VĂN TÂM

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NHIỄM MẶN
SÔNG CỔ CHIÊN TỈNH TRÀ VINH
ĐỂ SẢN XUẤT BÊ TÔNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình dân dụng
và công nghiệp
Mã số: 85 80 201

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2019


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. TRƢƠNG HOÀI CHÍNH

Phản biện 1: PGS.TS. ĐẶNG CÔNG THUẬT

Phản biện 2: TS. NGUYỄN HUY GIA

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình dân
dụng và công nghiệp họp tại Trường Đại học Bách khoa Đà
Nẵng vào ngày 09 tháng 11 năm 2019

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Học liệu và Truyền thông Trường Đại học Bách khoa,
Đại học Đà Nẵng
- Thư viện Khoa Xây dựng dân dụng & Công nghiệp,
Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cần thiết của đề tài
Bê tông là loại vật liệu phổ biến thường được sử dụng cho kết
cấu bê tông và bê tông cốt thép, các loại kết cấu này chiếm đến 60%
các loại kết cấu xây dựng. Bê tông truyền thống với thành phần gồm:
cốt liệu lớn (đá dăm, sỏi), cốt liệu nhỏ (cát), xi măng, nước và phụ
gia, thường được đánh giá khả năng chịu lực bằng chỉ tiêu cường độ
chịu nén. Cường độ chịu nén là chỉ tiêu quan trọng nhất của hỗn hợp
bê tông, nó đánh giá khả năng chịu tải của hỗn hợp bê tông dưới tác
dụng của trọng lượng bản thân hoặc sự rung động. Việc sử dụng bê
tông truyền thống cho các công trình xây dựng đã trở nên cực kỳ phổ
biến hiện nay.
Tuy nhiên, tại một số vùng, địa phương ở nước ta việc khai
thác và sử dụng nước, cát đạt các chỉ tiêu cơ lý cho cấp phối bê tông
truyền thống gặp rất nhiều khó khăn như: vùng thường xuyên ngập
mặn, vùng hải đảo ngoài khơi xa…việc chế tạo bê tông truyền thống
gặp rất nhiều khó khăn và chi phí thường tăng cao hơn nhiều lần so
với các vùng khác. Vì vậy, cần có một loại hỗn hợp bê tông mới như
“hỗn hợp bê tông sử dụng nước ngọt, cát nhiễm mặn”....để giải quyết
các vấn đề trên hoặc để tận dụng nguồn vật liệu dồi dào sẵn có ở địa

phương nhằm giảm bớt chi phí xây dựng công trình cho các vùng
ven sông Tây nam bộ bị nhiễm mặn theo mùa.
Hiện nay tại sông Cổ Chiên thuộc địa bàn tỉnh Trà Vinh có các
mỏ cát với trữ lượng tương đối lớn, tuy nhiên cát sông Cổ Chiên có
lẫn phù sa và nhiễm mặn theo mùa. Do vậy nguồn cát này từ trước
đến nay địa phương chỉ dùng để san lấp mặt bằng, mà chưa có
nghiên cứu sử dùng nguồn cát này sản xuất bê tông để sử dụng cho
các công trình trên địa bàn tỉnh. Hiện tại, nguồn cát dùng làm cốt liệu
trong bê tông ở địa phương phải nhập từ các tỉnh như: An Giang,
Đồng Nai, Cam-Pu-Chia… Vì vậy, nếu tận dụng được nguồn tài


2

nguyên thiên nhiên có sẵn, cát sông Cổ Chiên khu vực tỉnh Trà Vinh,
sẽ mang lại hiệu quả kinh tế rất lớn trong xây dựng công trình cho
tỉnh Trà Vinh nói chung và khu vực Tây Nam bộ nói riêng. Với
những lý do sau:
- Tiến độ thi công công trình nhanh nhờ vật liệu sẵn có ở địa
phương, giảm thời gian vận chuyển;
- Giảm nguồn ô nhiễm bụi và tiếng ồn do vận chuyển vật liệu,
tạo môi trường làm việc an toàn hơn.
Chính vì lý do nêu trên, nên nội dung “Nghiên cứu sử dụng
cát nhiễm mặn sông Cổ Chiên tỉnh Trà Vinh để sản xuất bê
tông” được tác giả lựa chọn làm đề tài luận văn của học viên. Để tiến
hành nghiên cứu sự phát triển cường độ chịu nén của bê tông B15,
B20 theo cấp phối chuẩn, khi sử dụng xi măng PCB40 với vật liệu
được khai thác tại chỗ, sẽ là tiền đề cho việc thiết kế thành phần cấp
phối chính xác cho bê tông B15, B20 sử dụng cát sông Cổ Chiên làm
cốt liệu sau này. Giúp cho các kỹ sư thiết kế có thêm lựa chọn sử

dụng vật liệu địa phương cho phương án kết cấu, các đơn vị thi công
có cơ hội tiếp cận với loại cấp phối vật liệu này.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng xi măng pooclăng hỗn hợp PCB40 (của
nhà máy xi măng Hà Tiên), cát sông (sông Cổ Chiên tỉnh Trà Vinh),
nước máy (do Công ty Cấp thoát nước tỉnh Trà Vinh cung cấp), đá
1x2cm (Biên Hòa thuộc tỉnh Đồng Nai), để sản xuất bê tông có cấp
độ bền B15, B20 với thời gian khảo sát đến 90 ngày từ ngày đúc bê
tông.
3. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài
Đóng góp vào cơ sở lý luận việc hình thành loại bê tông không
cốt thép, sản xuất từ cát sông nhiễm mặn, một trong những vật liệu
sẵn có tại các địa phương ven biển như là tỉnh Trà Vinh, để ứng dụng
trong xây dựng công trình dân dụng và giao thông.


3

Từ kết quả nghiên cứu có thể áp dụng vào việc sản xuất những
cấu kiện, sản phẩm bê tông không cốt thép từ cát sông Cổ Chiên bị
nhiễm mặn, thay cho nguồn cát dùng sản xuất bê tông tại tỉnh Trà
Vinh phải nhập từ các tỉnh khác trong cả nước. Góp phần giảm giá
thành xây lắp công trình, khi sử dụng vật liệu có sẵn, tại chỗ mang
lại hiệu quả kinh tế cao hơn.
4. Phƣơng pháp và nội dung nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu: Sử dụng phương pháp nghiên cứu
tính toán lý thuyết kết hợp thí nghiệm thực nghiệm.
- Nội dung nghiên cứu:
+ Nghiên cứu thiết kế và tính toán thành phần hỗn hợp bê tông
cấp độ bền B15, B20 với thành phần cốt liệu cát có nhiễm mặn và

không nhiễm mặn sông Cổ Chiên tỉnh Trà Vinh.
+ So sánh kết quả số liệu thí nghiệm.
5. Kết quả
Tổng hợp số liệu thu thập được từ các thí nghiệm, tiến hành
phân tích khoa học để xây dựng biểu đồ phát triển cường độ theo
thời gian của bê tông B15, B20 khi sử dụng cát sông Cổ Chiên nhiễm
mặn và nước máy địa phương.
6. Kết cấu luận văn
Ngoài Mở đầu, Kết luận và kiến nghị trong luận văn có
các chương sau:
Chƣơng 1: Tổng quan về bê tông và các loại vật liệu cấu
thành.
Chƣơng 2: Phương pháp thực nghiệm phân tích thành
phần vật liệu và cường độ chịu nén của bê tông.
Chƣơng 3: Thí nghiệm và kết quả cường độ chịu nén của
bê tông sử dụng cát thường và cát nhiễm mặn, khu vực sông Cổ
Chiên tỉnh Trà Vinh.


4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ CÁC VẬT LIỆU
CẤU THÀNH
1.1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ CÁC VẬT LIỆU CẤU
THÀNH
1.1.1. Tổng quan về bê tông
Theo nghiên cứu của các nhà khoa học thì bê tông đã có từ rất
lâu trong lịch sử. Cách đây khoảng 2 ngàn năm, những người dân La
Mã đã biết sử dụng tro núi lửa trộn với nước nhào nặn sẽ được một

khối đất dẻo và cứng như đá sau khi khô, đây được coi là dạng bê
tông đầu tiên của nhân loại, để tạo nên những công trình nổi tiếng
như: những bến cảng, các con đê chắn sóng, đấu trường Colosseum ở
thủ đô Rome…
1.1.2. Các loại vật liệu cấu thành.
- Xi măng, nước, cát, đá (sỏi), phụ gia
1.2. NGUYÊN LÝ HÌNH THÀNH BÊ TÔNG THÔNG QUA
PHẢN ỨNG THỦY HÓA XI MĂNG
- Phản ứng thủy hóa của xi măng Pooclăng
- Quá trình rắn chắc của xi măng
1.3. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VỀ ẢNH
HƢỞNG CỦA CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI ĐẾN CHẤT
LƢỢNG CỦA BÊ TÔNG
Thiết kế thành phần bê tông, việc xác định cấp phối cốt liệu và
các tính chất kỹ thuật của cốt liệu là đặc biệt quan trọng, ảnh hưởng
rất lớn đến đặc tính kỹ thuật của bê tông, như cường độ chịu nén, độ
lưu động của bê tông…
Ở các nước trên thế giới, đã có nhiều nhà khoa học nghiên cứu
thành phần hạt của cấp phối đá dăm (hay sỏi, sạn) hay cấp phối bê
tông nhựa, bê tông xi măng theo các dạng đường cong liên tục khác


5

nhau. Việc nghiên cứu một phần dựa trên cơ sở lý thuyết, còn phần
lớn dựa trên cơ sở thực nghiệm.
1.3.1. Đƣờng cong cấp phối lý tƣởng của Fuller
1.3.2. Công thức cấp phối của Talbot
1.3.3. Các nghiên cứu của Kozul và Darwin (1997); Neville,
A (2000)

- Nghiên cứu của Kozul và Darwin (1997).
- Nghiên cứu của Neville, A (2000).
1.3.4. Lý thuyết cấp phối tốt nhất của B.B. Okhônina và
N.N. Ivanov
1.4. NHẬN XÉT CHƢƠNG 1
- Đối với bê tông thường các đặc tính của nó phụ thuộc vào
hàm lượng và chất lượng của các vật liệu chế tạo bê tông.
+ Cốt liệu nhỏ và lớn (cát và đá) chiếm một khối lượng và thể
tích lớn trong hỗn hợp bê tông (thường chiếm 80 85%). Cỡ hạt,
cấp phối hạt và những đặc trưng chất lượng khác của chúng có ảnh
hưởng lớn đến tính chất của hỗn hợp bê tông. Nếu thay đổi cỡ hạt và
cấp phối hạt của hỗn hợp cốt liệu thì tổng diện tích mặt ngoài của cốt
liệu sẽ biến đổi trong phạm vi đáng kể và nếu một lượng nước nhào
trộn không đổi, tính lưu động của hỗn hợp bê tông thay đổi rõ rệt.
+ Hàm lượng cát và chất lượng cát trong hỗn hợp cốt liệu, ảnh
hưởng lớn đến tính chất của hỗn hợp bê tông. Hỗn hợp bê tông có
một hàm lượng cát tối ưu sẽ đảm bảo cho bê tông đạt được yêu cầu
tính công tác, độ đặc chắc và cường độ với lượng dùng xi măng và nước bé nhất hoặc với lượng dùng nước nhào trộn không đổi, hỗn hợp
bê tông có hàm lượng cát tối ưu sẽ đạt tính lưu động tốt nhất.
+ Cường độ gắn kết giữa hạt cốt liệu và đá xi măng quyết định
bởi những đặc tính sau đây của cốt liệu đá thiên nhiên: Hình dạng
hạt, đặc tính cấu tạo của đá gốc, trạng thái bề mặt, lượng tạp chất sét,
bụi làm giảm sự tiếp xúc giữa cốt liệu và đá xi măng.


6

- Như vậy, bê tông là loại vật liệu rất quan trọng được sử dụng
phổ biến trong xây dựng cơ bản phục vụ cho mọi ngành kinh tế quốc
dân. Chất lượng của bê tông phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó

cấp phối cốt liệu, chất lượng cốt liệu và hàm lượng N/X để sản xuất
bê tông có ảnh hưởng lớn đến cường độ của bê tông xi măng.
CHƯƠNG 2
PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH
PHẦN VẬT LIỆU VÀ CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG
2.1. ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƢỜNG TÂY NAM BỘ VIỆT NAM
2.1.1. Đặc điểm chung
2.1.2. Đặc điểm khu vực tỉnh Trà Vinh
* Về địa hình:
* Trữ lượng cát trên lòng sông Cổ Chiên và sông hậu
2.2. PHƢƠNG PHÁP VÀ CÁC CHỈ TIÊU CẦN ĐÁNH GIÁ
KHI SỬ DỤNG CÁT NHIỄM MẶN
2.2.1. Phƣơng pháp đánh giá
- TCVN 7570:2006 “Cốt liệu cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ
thuật”
2.2.2 Các chỉ tiêu cần đánh giá
2.3. PHƢƠNG PHÁP VÀ CÁC CHỈ TIÊU CẦN ĐÁNH GIÁ
KHI SỬ DỤNG ĐÁ DĂM
2.3.1. Phƣơng pháp đánh giá
- TCVN 7570:2006 “Cốt liệu cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ
thuật”
2.3.2. Các chỉ tiêu cần đánh giá
2.4. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CƢỜNG ĐỘ NÉN CỦA BÊ
TÔNG BẰNG THỰC NGHIỆM (THEO TCVN 3118:1993)
2.4.1. Thiết bị thử
Thiết bị thử gồm:


7

- Máy nén.
- Thước lá kim loại.
- Đệm truyền tải ( Sử dụng nén các nửa viên mẫu đầm sau khi
uốn gẫy).
2.4.2. Chuẩn bị mẫu thử
- Đúc mẫu
- Bảo dưỡng mẫu thử
Việc bảo dưỡng các mẫu bê tông cho đến trước khi thí
nghiệm, được tiến hành theo quy định của TCVN 3105 : 1993.
2.4.3. Tiến hành thử mẫu
- Xác định diện tích chịu lực của mẫu.
- Xác định tải trọng phá hoại mẫu.
Lực tối đa đạt được là giá trị tải trọng phá hoại mẫu.
2.4.4. Tính kết quả
Cường độ nén từng viên mẫu bê tông (R) được tính bằng
daN/cm2 (kg/cm2) theo công thức:
R=α
Cường độ chịu nén của bê tông được xác định từ các giá trị
cường độ nén của các viên trong tổ mẫu bê tông như sau: So sánh
các giá trị cường độ nén lớn nhất và nhỏ nhất so với cường độ nén
của viên mẫu trung bình.
2.5. NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CƢỜNG ĐỘ NÉN
CỦA BÊ TÔNG
2.5.1. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng muối chứa trong cát
nhiễm mặn
2.5.2. Đá xi măng
2.5.3. Hàm lƣợng và tính chất của cốt liệu
2.5.4. Cấu tạo của bê tông (công nghệ đầm chặt)
2.5.5. Thời gian (tuổi bê tông)
2.5.6. Phụ gia

2.5.7. Môi trƣờng bảo dƣỡng


8

2.5.8. Điều kiện thí nghiệm
2.6. NHẬN XÉT CHƢƠNG 2
Để xác định ảnh hưởng của cát sông Cổ Chiên có nhiễm mặn
và không nhiễm mặn đến cường độ chịu nén của bê tông, tác giả tiến
hành đúc mẫu và thí nghiệm nén mẫu ở các ngày tuổi: 3, 7, 14, 28,
60, 90, nhằm mục đích:
- Xác định sự phát triển cường độ chịu nén của bê tông ở hai
loại cấp phối (được thiết kế theo Quyết định 1329/QĐ-BXD của Bộ
xây dựng, với cấp độ bền B15 và B20) đã chọn theo thời gian;
- Vẽ biểu đồ thể hiện sự phát triển cường độ nén của các mẫu
thí nghiệm theo thời gian ứng với từng loại cấp phối đã lựa chọn, từ
đó so sánh và đánh giá được sự ảnh hưởng của cát nhiễm mặn đến sự
phát triển cường độ nén của bê tông.
CHƯƠNG 3
THÍ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN
CỦA BÊ TÔNG SỬ DỤNG CÁT KHÔNG NHIỄM MẶN VÀ
CÁT NHIỄM MẶN, KHU VỰC SÔNG CỔ CHIÊN TỈNH
TRÀ VINH
3.1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
- Trên cơ sở so sánh và đánh giá sẽ rút ra được các kết luận
cần thiết về ảnh hưởng của cát bị nhiễm mặn sông Cổ Chiên đến sự
phát triển cường độ nén của bê tông. Từ đó tìm ra nguyên nhân của
các ảnh hưởng và đề xuất biện pháp khắc phục nhằm tiến tới mục
đích quan trọng là sử dụng cát bị nhiễm mặn sông Cổ Chiên tỉnh Trà
Vinh làm vật liệu để sản xuất bê tông đáp ứng được các yêu cầu kỹ

thuật cần thiết đối với bê tông có cấp độ bền đến B20.
3.2. VẬT LIỆU SỬ DỤNG ĐỂ CHẾ TẠO MẪU
Vật liệu sử dụng để sản xuất mẫu bê tông xi măng bao gồm:
Xi măng Pooclăng PCB40 Hà Tiên, cát sông Cổ Chiên, đá dăm thuộc


9

mỏ đá Biên Hoà tỉnh Đồng Nai và nước do nhà máy cấp nước thành
phố Trà Vinh cung cấp.
3.2.1. Xi măng (chất kết dính)
- Xi măng là thành phần chất kết dính để liên kết các hạt cốt
liệu với nhau tạo ra cường độ cho bê tông. Chất lượng và hàm lượng
xi măng là yếu tố quan trọng quyết định cường độ cho bê tông. Tùy
theo yêu cầu của loại bê tông có thể dùng các loại xi măng khác
nhau, như: xi măng pooc lăng, xi măng pooc lăng bền sunfat, xi
măng pooc lăng puzolan, xi măng pooclăng hỗn hợp...
3.2.2. Cốt liệu nhỏ (cát)
* Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý cát sông Cổ Chiên
mùa không bị nhiễm mặn.
- Kết quả thí nghiệm cát sông Cổ Chiên, thu được cụ thể như
bảng 3.1.
- Nhận xét: Cát sông Cổ Chiên là cát mịn có các chỉ tiêu cơ lý,
cơ bản đáp ứng yêu cầu để sản xuất bê tông theo TCVN 7570:2006.
Tuy nhiên, về thành phần hạt ( lượng tích lũy trên sàng 0.14mm,
94.14% 90% ) chưa hoàn toàn phù hợp.

Biểu đồ 3.1. Thành phần hạt của cát sông Cổ Chiên

10

* Chỉ tiêu cơ lý cát sông Cổ Chiên mùa nhiễm mặn (cát nhiễm
mặn).
- Thành phần hạt cát sông Cổ Chiên mùa không nhiễm mặn và
mùa bị nhiễm mặn là như nhau. Về các chỉ tiêu cơ lý, mức độ nhiễm
mặn (hàm lượng muối) có trong cát khác nhau. Cụ thể xem ở bảng
3.3.
- Nhận xét: Cát nhiễm mặn sông Cổ Chiên có chứa hàm lượng
muối NaCl (ion Cl- : 0,04 < 0,05%) và hàm lượng sulfat (SO3: 0,01<
1%) thấp, đảm bảo yêu cầu để sản xuất bê tông theo TCVN
7570:2006 và TCXD 127:1985.
3.2.3. Cốt liệu lớn (đá dăm)
Đá dăm 1x2 dùng thí nghiệm để đúc mẫu bê tông là đá Biên
Hòa - Đồng Nai, mang đi thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý tại phòng Las
817.
- Kết quả thí nghiệm đá dăm 1x2 Biên Hòa, thu được như ở
bảng 3.4.

Biểu đồ 3.2. Thành phần hạt của đá dăm 1x2 mỏ đá
Biên Hòa


11

- Nhận xét: Đá dăm 1x2 dùng đúc mẫu bê tông thí nghiệm có
các chỉ tiêu cơ lý và thành phần hạt đảm bảo yêu cầu dùng sản xuất
bê tông theo tiêu chuẩn TCVN 7570 : 2006.
3.2.4. Nƣớc
Dùng nước sinh hoạt do nhà máy thuộc công ty cấp thoát nước

thành phố Trà Vinh cung cấp, để sản xuất và bảo dưỡng mẫu bê
tông, nên đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật.
3.2.5. Phụ gia
Đề tài nghiên cứu sự phát triển cường độ chịu nén của các mẫu
bê tông một cách tự nhiên để đánh giá kết quả. Do đó trong hỗn hợp
bê tông không sử dụng phụ gia.
3.3. TÍNH TOÁN THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CHO BÊ TÔNG
CẤP ĐỘ BỀN B15 VÀ B20
- Xác định cấp phối bê tông là tìm ra tỷ lệ hợp lý để phối hợp
các loại nguyên vật liệu như: nước, xi măng, cát, đá (hoặc sỏi) để có
được một hỗn hợp bê tông và bê tông đạt các yêu cầu về mặt kỹ thuật
và kinh tế.
- Thành phần của bê tông thường được biểu thị khối lượng xi
măng (kg) và thể tích cốt liệu (m3), nước (lít). Cũng có thể biểu thị
bằng tỷ lệ về khối lượng (hoặc thể tích) trên một đơn vị khối lượng
(hoặc thể tích) xi măng.
- Để tính toán thành phần hỗn hợp bê tông cần phải biết trước
những điều sau:
+ Yêu cầu về bê tông: Cường độ bê tông yêu cầu, yêu cầu về
mác chống thắm và khả năng chống xâm thực, chống mài mòn…
Thường người ta lấy cường độ chịu nén của bê tông sau 28 ngày
dưỡng hộ làm cường độ yêu cầu.
+ Yêu cầu về nguyên vật liệu: Như mác và loại xi măng, loại
cát, đá dăm hay sỏi và các chỉ tiêu cơ lý của chúng.


12

+ Tính chất của công trình: Công trình làm việc trong môi
trường nào, trên khô hay dưới nước, có ở trong môi trường xâm thực

mạnh không ?
+ Đặc điểm của kết cấu công trình: Kết cấu có cốt thép hay
không có cốt thép, cốt thép dày hay thưa, diện tích của công trình
rộng hay hẹp... Mục đích là để lựa chọn độ dẻo của hỗn hợp bê tông
và độ lớn của đá (sỏi) cho hợp lý.
+ Điều kiện thi công: Thi công bằng cơ giới hay thủ công.
- Hiện nay, có rất nhiều phương pháp thiết kế thành phần cấp
phối bê tông khác nhau như: Phương pháp tra bảng hoàn toàn;
Phương pháp thực nghiệm hoàn toàn; Phương pháp tính toán kết hợp
với thực nghiệm.
- Trong nội dung giới hạn của đề tài, tác giả sử dụng phƣơng
pháp tra bảng để xác định cấp phối bê tông có cấp độ bền B15 và
B20 theo Quyết định số 1329/QĐ-BXD ngày 19/12/2016 của Bộ
trưởng Bộ Xây dựng về công bố định mức sử dụng vật liệu trong xây
dựng.
3.3.1. Chọn độ sụt (SN) cho hỗn hợp bê tông
Lựa chọn độ sụt của hỗn hợp bê tông (SN, cm) căn cứ vào đặc
điểm của loại kết cấu, mật độ cốt thép và phương pháp thi công; chỉ
tiêu độ sụt thường được lựa chọn theo bảng 3.6.
Trong phạm vi của đề tài, tác giả lựa chọn độ sụt chung cho
hỗn hợp bê tông có cấp độ bền B15, B20 là: SN = 6 ÷ 8 cm.
3.3.2. Xác định lƣợng nƣớc (N) cho một mét khối bê tông
3.3.3. Xác định tỉ số xi măng/nƣớc (X/N)
- Đối với bê tông thường có:
Rb = A.Rx.

1,4
=

+ 0,5

- Đối với bê tông cường độ cao có:
Rb = A1.Rx.

2,5.

2,5.
=

- 0,5


13

Trong đề tài tác giả sẽ xác định tỉ số X/N đối với bê tông
thông thường, theo công thức được tính toán như sau:
Rb = A.Rx.

=

+ 0,5.

3.3.4. Tính hàm lƣợng xi măng
- Hàm lượng xi măng cho 1m3 bê tông được xác định theo
công thức sau:
X=

N (kg)

3.3.5. Tính toán hàm lƣợng cốt liệu lớn (đá dăm)

- Để xác định sơ bộ hàm lượng cốt liệu lớn, ta dựa vào nguyên
tắc thể tích tuyệt đối của các thành phần vật liệu cần cho 1m3 bê tông
(xi măng, nước, cốt liệu nhỏ, cốt liệu lớn) tạo nên một thể tích đặc
chắc và đúng bằng 1000 lít. Hàm lượng cốt liệu lớn cho 1m3 bê tông,
xác định trên cơ sở đảm bảo mật độ cốt liệu lớn và vữa hợp lý trong
bê tông. Được tính toán như sau:
Đ=

( kg)

3.3.6. Tính toán hàm lƣợng cốt liệu nhỏ (cát)
- Hàm lượng cốt liệu nhỏ (cát) cho 1m3 bê tông được xác định
trên cơ sở tổng thể tích tuyệt đối của vật liệu thành phần bảo đảm sau
khi hình thành cho 1m3 hay 1000lít. Không kể thể tích các bọt khí
chiếm khoảng 0,3÷2,5% đối với bê tông thông thường. Hàm lượng
cát được xác định bằng công thức sau:
C = [ 1000 -

-

-

].

(kg)

* Từ các kết quả có được ở các bước tính toán trên ta thành lập
được bảng thành phần cấp phối chuẩn cho 1m3 bê tông tương ứng
với các loại cấp phối đã chọn. Trong đề tài này, thành phần cấp phối
cho 1m3 bê tông theo định mức ban hành kèm theo Quyết định số

1329/QĐ-BXD, như ở bảng 3.13.


14

- Với khối lượng thể tích xốp của cốt liệu đá và cát đã thí
nghiệm:
+ Đá dăm 1x2 Biên Hòa, có
= 1,432 g/cm3 = 1432 kg/m3.
+ Cát sông Cổ Chiên, có
= 1,373 g/cm3 = 1373 kg/m3.
- Ta có lượng vật liệu cụ thể cần cho 1m3 vữa bê tông của từng
loại cấp phối như ở bảng 3.14.
- Định mức cấp phối vật liệu 1m3 bê tông sử dụng cát mịn, có
mác từ M300 trở xuống (khi sử dụng xi măng PCB 40) được tính
theo các mức tương ứng quy định, đồng thời điều chỉnh theo nguyên
tắc và trị số sau.
+ Lượng xi măng tăng thêm 5%
+ Lượng cát giảm 12%
+ Lượng đá tăng tương ứng với hiệu số khối lượng cát giảm đi
và xi măng
tăng lên.
3.4. QUY TRÌNH ĐÚC MẪU (Theo TCVN 3105: 1993)
3.4.1. Tính toán liều lƣợng vật liệu cho mẻ trộn
- Xác định số viên mẫu cần đúc:
Mẫu hỗn hợp bê tông trong phòng thí nghiệm được chế tạo
theo nguyên tắc là dùng vật liệu đúng như vật liệu hiện trường; cân
đong vật liệu đảm bảo sai số không vượt quá 1% đối với xi măng,
nước trộn và phụ gia, 2% đối với cốt liệu. Mẫu bê tông được đúc
thành các viên theo tổ mẫu. Tổ mẫu cần đúc cho chỉ tiêu thí nghiệm

cường độ chịu nén ở một độ tuổi là 3 viên. Đề tài này đánh giá cường
độ chịu nén của hai loại cấp phối ở các ngày tuổi 3, 7, 14, 28, 60, 90
ngày. Vậy số viên cần đúc ứng với mỗi loại cấp phối là: 3*6=18
viên.
Kích thước cạnh nhỏ nhất của mỗi viên tùy theo cỡ hạt lớn
nhất (Dmax) của cốt liệu dùng để chế tạo bê tông và chỉ tiêu cần thí
nghiệm theo TCVN 3105:1993. Cụ thể như bảng 3.15
- Xác định thể tích mẻ trộn Vm (dm3):


15

Thể tích của một mẻ trộn lấy bằng 1,2÷1,5 lần thể tích tổng số
viên cần đúc, nhưng không nhỏ hơn 8 lít. Vậy với số viên cần đúc
của một loại cấp phối là: 3*6=18 viên, ta chọn thể tích của một mẻ
trộn là 21 viên (Vm= 1,5x1,5x1,5x21= 70,875 dm3).
- Xác định khối lượng vật liệu cho một mẻ trộn:
Dựa trên cơ sở lý thuyết "thể tích tuyệt đối” có nghĩa là tổng
thể tích tuyệt đối (hoàn toàn đặc) của vật liệu trong 1m3 bê tông bằng
1000 lít”. Tùy thuộc vào số lượng mẫu, kích thước mẫu bê tông cần
đúc thí nghiệm mà ta xác định khối lượng xi măng, (Xm), cát (Cm), đá
(Dm), nước (Nm) cho một mẻ trộn tính bằng kg, được xác định theo
các công thức sau:
Xm =

Vm; Dm =

Vm; Cm =

Vm; Nm =

Vm
3.4.2. Trộn hỗn hợp bê tông và xác định độ sụt (SN, cm)
- Vật liệu cân đong theo khối lượng đã xác định của một mẻ
trộn, trộn thành hỗn hợp bê tông theo TCVN 3105:1993. Hỗn hợp bê
tông được trộn đều, đồng nhất. Thời gian trộn bê tông bằng máy trộn,
hợp lý như bảng 3,17.
3.4.3. Chọn khuôn đúc và tiến hành đúc mẫu
- Chọn khuôn đúc mẫu: Các viên mẫu bê tông được đúc trong
các khuôn kín, không thấm nước, không gây phản ứng với xi măng
và có bôi chất chống dính lên các bề mặt tiếp xúc với hỗn hợp.
Khuôn đúc mẫu phải đảm bảo độ cứng và ghép chắc chắn để không
làm sai lệch kích thước, hình dáng viên đúc vượt quá qui định ở mục
3.4 của “TCVN 3105:1993”. Mặt trong của khuôn phải nhẵn phẳng
và không có các vết lồi lõm sâu quá 80 micrômét. Độ không phẳng
các mặt trong của khuôn hình lập phương, khuôn đúc mẫu lăng trụ,
không được vượt quá 0,05mm trên 100mm dài. Độ lệch góc vuông
tạo bởi các mặt kề nhau của khuôn không vượt quá ± 50.
3.4.4. Quy trình bảo dƣỡng mẫu (Theo TCVN 3105:1993)


16

Các mẫu đúc dùng để thí nghiệm, phải được bảo dưỡng kể từ khi
đúc xong đến ngày thử mẫu. Thời gian giữ mẫu trong khuôn từ 16÷24
giờ đối với bê tông có mác 100 trở lên, 2 hoặc 3 ngày đêm đối với bê
tông có phụ gia chậm đông rắn hoặc có mác 75 trở xuống. Tất cả các
viên mẫu được ghi ký hiệu rõ ở mặt không trực tiếp chịu tải.
3.5. QUY TRÌNH NÉN MẪU VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
3.5.1. Quy trình nén mẫu

Các viên mẫu thử được đúc theo tỉ lệ cấp phối đã xác định và
bảo dưỡng theo tiêu chuẩn TCVN 3105:1993. Viên mẫu được thí
nghiệm cường độ chịu nén theo độ tuổi (n: ngày), cường độ nén mẫu
xác định theo tiêu chuẩn TCVN 3118:1993. Mẫu thử chuẩn sẽ được
tiến hành thử nén theo quy trình sau:
+ Chuẩn bị mẫu thử theo số hiệu và độ tuổi thí nghiệm, các
thiết bị và dụng cụ hỗ trợ cho thiết bị nén. Kiểm tra và chọn hai mặt
chịu nén của các viên mẫu thử theo mục 2.5 của TCVN 3118:1993;
+ Xác định các số liệu đầu vào: xác định diện tích mặt chịu lực
các viên mẫu thử, đo đến độ chính xác tới 1mm các cặp cạnh song
song của hai mặt chịu nén của mẫu lập phương, xác định diện tích
hai mặt chịu nén trên và dưới theo các giá trị trung bình của các cặp
cạnh đã đo. Diện tích chịu lực của mẫu khi đó chính là trung bình số
học diện tích của hai mặt.
+ Chọn thang lực thích hợp của máy, để khi nén tải trọng phá
hoại nằm trong khoảng 20 80% tải trọng cực đại của thanh lực nén
đã chọn;
+ Đặt mẫu vào máy nén sao cho một mặt chịu nén đã chọn
nằm đúng tâm thớt dưới của máy. Vận hành máy cho mặt trên của
mẫu nhẹ nhàng tiếp cận với thớt trên của máy. Tiếp đó tăng tải liên
tục với vận tốc không đổi bằng 6 ± 4 daN/cm2 trong một giây cho tới
khi mẫu bị phá hoại;
+ Xác định tải trọng phá hoại mẫu trên máy nén;


17

+ Tính kết quả và ghi vào biên bản thử cường độ nén cho các
viên mẫu.
3.5.2. Kết quả thí nghiệm - Cƣờng độ nén mẫu

Kết quả nén mẫu thu được bằng máy nén bê tông Model:
TYA - 2000 ( Serial N0:176 ) tại phòng thí nghiệm “Las 817” thuộc
Công ty cổ phần tư vấn - xây dựng và Môi trường Duy Thành. Địa
chỉ ấp Đầu Bờ, xã Hòa Thuận, huyện Châu Thành, tỉnh Trà Vinh;
xem ở bảng 3.19.
Kết quả được biểu diễn trên biểu đồ sau:

Biểu đồ 3.3. Sự phát triển cường độ của mẫu thí nghiệm cấp phối
1 (B15)


18

Kết quả được biểu diễn trên biểu đồ sau:

Biểu đồ 3.4. Sự phát triển cường độ của mẫu thí nghiệm cấp phối
2 (B20)
3.6. NHẬN XÉT CHƢƠNG 3
- Đối với cấp phối 1.
+ Cấp phối 1 (cát sông mùa không nhiễm mặn - nước máy: gọi
cấp phối 1a và cát sông mùa nước bị nhiễm mặn - nước máy: gọi cấp
phối 1b) có sự phát triển cường độ nén mạnh trong thời gian đầu
(3,7,14,28 ngày đầu) và đều đạt mác yêu cầu. Cấp phối 1a cường độ
nén phát triển trung bình là 21,3%, cấp phối 1b cường độ nén phát
triển trung bình 15,8%. Như vậy, cấp phối 1a phát triển cường độ
nhanh và mạnh hơn so với cấp phối 1b.
Cấp phối 1b có sự phát triển cường độ nén mạnh trong thời gian
đầu, là do lượng muối có trong cát nhiễm mặn đóng vai trò chất xúc tác
làm tăng nhanh sự ninh kết của bê tông trong giai đoạn đầu, kết quả này
phù hợp với nghiên cứu của Lê Văn Bách (2006).

19

+ Cấp phối 1a cường độ nén phát triển mạnh nhất trong giai
đoạn từ 3 đến 14 ngày tuổi và đã đạt mác yêu cầu ở 14 ngày tuổi
(21,2MPa). Sau 28 ngày tuổi, cường độ nén vẫn tiếp tục tăng nhẹ.
Đến hết thời gian nghiên cứu 90 ngày cường độ nén đạt 27,4 MPa,
cao hơn bê tông thường (cấp phối chuẩn) cùng ngày tuổi là 37%.
+ Cấp phối 1b cường độ nén cũng tăng mạnh trong giai đoạn
đầu, nhưng chậm hơn cấp phối 1a và chỉ đạt mác yêu cầu ở 28 ngày
tuổi (đạt 21,8MPa). Sau 28 ngày tuổi, cường độ nén tăng rất chậm,
không đáng kể. Đến hết thời gian nghiên cứu 90 ngày cường độ nén
đạt 23,7 MPa, cao hơn bê tông thường (cấp phối chuẩn) cùng ngày
tuổi là 18,5%.
Bảng 3.23. So sánh cường độ nén mẫu cấp phối 1 với cấp phối chuẩn
Độ tuổi
mẫu thí
nghiệm
(n: ngày)
28
90

Cấp
phối
1a
24,8
27,4

Cƣờng độ nén mẫu (MPa)

Mẫu thí nghiệm
Cấp
Chênh
Cấp
Cấp
phối
lệch
phối
phối
chuẩn
(%)
chuẩn
1b
20
24
21,8
20
20
37
23,7
20

Chênh
lệch
(%)
9,0
18,5

- Đối với cấp phối 2.
+ Cấp phối 2 (cát sông mùa không nhiễm mặn - nước máy: gọi

cấp phối 2a và cát sông mùa bị nhiễm mặn - nước máy: gọi cấp phối
2b) có sự phát triển cường độ nén mạnh trong thời gian đầu
(3,7,14,28 ngày) và đều đạt mác yêu cầu tương tự như ở cấp phối 1.
Cấp phối 2a cường độ nén phát triển trung bình 19,3%, cấp phối 2b
cường độ phát triển trung bình 17,2%. Như vậy, cấp phối 2a phát
triển cường độ nhanh và mạnh hơn so với cấp phối 2b.
+ Cấp phối 2a cường độ nén tăng đều trong 28 ngày đầu và đạt
mác yêu cầu ở 28 ngày tuổi (28,4MPa). Sau 28 ngày tuổi, cường độ
nén vẫn tiếp tục tăng nhẹ. Đến hết thời gian nghiên cứu 90 ngày


20

cường độ nén đạt 31,8MPa, cao hơn bê tông thường (cấp phối chuẩn)
cùng ngày tuổi là 27,2%.
+ Cấp phối 2b cường độ nén cũng tăng đều trong giai đoạn
đầu, nhưng chậm hơn cấp phối 2a và đạt mác yêu cầu ở 28 ngày tuổi
(26,4MPa). Sau 28 ngày tuổi cường độ nén của mẫu tăng rất chậm,
không đáng kể. Đến hết thời gian nghiên cứu 90 ngày cường độ nén
đạt 27,6MPa, cao hơn bê tông thường (cấp phối chuẩn) cùng ngày
tuổi là 10,4%.
Bảng 3.24. So sánh cường độ nén mẫu cấp phối 2 với cấp phối chuẩn
Độ tuổi
mẫu thí
nghiệm
(n: ngày)
28
90

Cấp

phối
2a
28,4
31,8

Cƣờng độ nén mẫu (MPa)
Mẫu thí nghiệm
Cấp
Chênh
Cấp
Cấp
phối
lệch
phối
phối
chuẩn
(%)
chuẩn
2b
25
13,6
26,5
25
25
27,2
27,6
25

Chênh
lệch

(%)
6,0
10,4

Biểu đồ 3.5 .So sánh cường độ mẫu cấp phối 1a và 1b


21

Biểu đồ 3.6 .So sánh cường độ mẫu cấp phối 2a và 2b
Bảng 3.25. So sánh cường độ nén mẫu cấp phối 1a và 1b; 2a và 2b
Độ tuổi
mẫu thí
nghiệm
(n: ngày)
3
7
14
28
60
90

Cấp
phối
1a
12,0
16,3
21,2
24,8
26,7

27,4

Cƣờng độ nén mẫu (MPa)
Mẫu thí nghiệm
Cấp
Cấp
Cấp
Chênh
phối
phối
phối
lệch (%)
1b
2a
2b
12,3
-2,5
13,9
13,4
14,2
14,8
18,6
17,7
17,7
19,8
24,3
22,7
21,8
13,7
28,4

26,5
23,1
15,5
31,2
27,3
23,7
15,6
31,8
27,6

Chênh
lệch (%)
3,7
5,1
7,0
7,2
14,3
15,2

Như vậy, sự phát triển cường độ nén của bê tông được sản
xuất từ cấp phối sử dụng cát sông Cổ Chiên nhiễm mặn, không


22

nhiễm mặn và nước máy với cấp độ bền B15 và B20 phù hợp quy
luật phát triển cường độ nén theo thời gian như bê tông thông
thường.
- Bê tông sản xuất từ cát sông bị nhiễm mặn và nước máy sau
khi đạt mác yêu cầu ở 28 ngày tuổi cường độ bê tông tăng chậm,

không đáng kể; bê tông sản xuất từ cát sông không nhiễm mặn và
nước máy, sau 28 ngày tuổi cường độ bê tông vẫn tiếp tục tăng nhẹ.
- Bê tông cùng một cấp phối B15, B20 sản xuất từ cát sông
không nhiễm mặn, nước máy có cường độ chịu nén ở các ngày tuổi
(7,14,28,60,90) đều cao hơn bê tông được sản xuất từ cát sông bị
nhiễm mặn, nước máy.


23

KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ
1. KẾT LUẬN
Từ các kết quả đã thí nghiệm, tác giả có các kết luận như sau.
- Hàm lượng muối chứa trong cát sông Cổ Chiên nhiễm mặn
có ảnh hưởng đến sự phát triển cường độ chịu nén theo ngày tuổi của
bê tông, cụ thể:
+ Muối trong cát nhiễm mặn tác động làm đẩy nhanh sự phát
triển cường độ chịu nén của bê tông trong giai đoạn 7 14 ngày tuổi
đầu.
+ Muối trong cát nhiễm mặn tác động làm suy giảm nhanh sự
phát triển cường độ chịu nén của bê tông sau 28 ngày tuổi, thông qua
các phản ứng hóa học để hình thành các khoáng kém bền gây mềm
hóa bê tông theo thời gian.
- Chỉ sử dụng cát sông Cổ Chiên không bị nhiễm mặn hoặc bị
nhiễm mặn với nước máy để sản xuất bê tông sử dụng trong các kết
cấu không cốt thép có cấp độ bền B20 (M250).
2. KIẾN NGHỊ
- Qua kết quả thí nghiệm kiến nghị sử dụng cát sông Cổ Chiên
khai thác ở mùa không bị nhiễm mặn, mùa bị nhiễm mặn và nước
máy để sản xuất bê tông có cấp độ bền đến B20 (M250) vào ứng

dụng thử nghiệm một vài công trình cụ thể trên địa bàn tỉnh Trà
Vinh. Trên cơ sở đó theo dõi, đánh giá khả năng ứng dụng loại kết
cấu sử dụng bê tông này trong thực tiễn, nếu đảm bảo các yêu cầu
theo quy định, thì chuyển giao công nghệ này rộng rãi trong thi công
xây dựng. Nhằm tận dụng hiệu quả nguồn khoáng sản dối dào tại các
sông khu vực Tây Nam bộ, trong đó có tỉnh Trà Vinh.
- Cát sông Cổ Chiên có lẫn nhiều phù sa, do đó cần phải rửa
sạch cát đảm bảo phù hợp theo tiêu chuẩn TCVN 7570:2006, trước
khi sử dụng để sản xuất bê tông.