Nghiên cứu sử dụng cát nghiền tại thành phố đà nẵng thay thế cát sông cho bê tông thương phẩm dùng trong công trình cầu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

VŨ HOÀNG TRÍ

“NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NGHIỀN TẠI THÀNH PHỐ

C
C

ĐÀ NẴNG THAY THẾ CÁT SÔNG CHO BÊ TÔNG THƢƠNG
PHẨM DÙNG TRONG CƠNG TRÌNH CẦU”

R
L
T.

DU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2020


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

VŨ HOÀNG TRÍ

“NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NGHIỀN TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ
NẴNG THAY THẾ CÁT SÔNG CHO BÊ TÔNG THƢƠNG

PHẨM DÙNG TRONG CƠNG TRÌNH CẦU”

C
C

R
L
T.

Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thông

DU

Mã số : 85.80.205

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. HUỲNH PHƢƠNG NAM

Đà Nẵng - Năm 2020


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai
công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn

C

C

Vũ Hồng Trí

DU

R
L
T.


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................ 1
1. Tính cấp thiết của đề tài.................................................................................................. 1
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ....................................................................................... 2
2.1. Mục tiêu tổng quát: ................................................................................................. 2
2.2. Mục tiêu cụ thể: ....................................................................................................... 2
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .................................................................................. 2
3.1. Đối tƣợng nghiên cứu: ............................................................................................ 2
3.2 Phạm vi nghiên cứu: ................................................................................................ 2
4. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................................ 3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ........................................................................................ 4
6. Bố cục luận văn .............................................................................................................. 4
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG SỬ DỤNG CÁT NGHIỀN THAY THẾ
CÁT TỰ NHIÊN TRONG MỘT SỐ HẠNG MỤC CỦA CƠNG TRÌNH CẦU. ............. 5
1.1. Hỗn hợp bê tông và bê tông sử dụng cát nghiền ......................................................... 5
1.1.1. Khái niệm về cát nghiền. ...................................................................................... 5
1.1.2. Khái niệm về hỗn hợp bê tông trộn sẵn, bê tông thông thƣờng. .......................... 5
1.1.3. Khái niệm về bê tông sử dụng cát nghiền và đá phế phẩm < 5 mm. ................... 6
1.2. Đặc điểm của bê tông đƣợc thay thế bằng cát nghiền, đá phế phẩm nhỏ hơn 5 mm. 6

1.2.1. Tính chất của cát nghiền và đá phế phẩm nhỏ hơn 5 mm ................................... 6
1.2.2. Một số đặc điểm của hỗn hợp bê tông và bê tông sử dụng cát nghiền ................ 7
1.2.3. Tính kinh tế của hỗn hợp bê tông và bê tông sử dụng cát nghiền và đá phế phẩm
nhỏ hơn 5 mm (đá mạt) .................................................................................................. 7
1.3. Tình hình nghiên cứu và sử dụng bê tơng bê tông đƣợc thay, thế bằng cát nghiền tại
Đà Nẵng, Việt Nam và trên thế giới. .................................................................................. 8
1.3.1. Tình hình ứng dụng bê tông sử dụng cát nghiền trên thế giới ............................. 8
1.3.2. Tình hình ứng dụng bê tơng sử dụng cát nghiền ở Việt Nam ............................ 10
1.2.3. Tình hình ứng dụng bê tông sử dụng cát nghiền ở Đà Nẵng. ............................ 11
1.4. Kết luận chƣơng 1 ..................................................................................................... 11
CHƢƠNG 2. KHẢO SÁT NGUỒN VẬT LIỆU VÀ THÍ NGHIỆM CÁC CHỈ TIÊU CƠ
LÝ CỦA VẬT LIỆU DÙNG TRONG NGHIÊN CỨU................................................... 12
2.1. Đề xuất vật liệu nghiên cứu: ...................................................................................... 12
2.1.1. Cốt liệu nhỏ: ....................................................................................................... 12
2.1.2. Cốt liệu lớn: ....................................................................................................... 12
2.1.3. Chất kết dính và phụ gia: ................................................................................... 12
2.2. Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu (đá dăm, cát nghiền, cát sông, xi măng). 12
2.2.1: Cốt liệu lớn (đá dăm):........................................................................................ 12
2.2.2: Cốt liệu nhỏ (Cát sông): .................................................................................... 14

C
C

DU

R
L
T.

2.2.3: Chất kết dính (Xi măng): ................................................................................... 16
2.2.4: Cốt liệu nhỏ (Cát nghiền):. ................................................................................ 17
2.2.4.1. Mẫu cát nghiền Hố chuồn, xã Hòa Ninh - TP Đà Nẵng............................. 17
2.2.4.2. Mẫu đá phế phẩm: Hố chuối ...................................................................... 19
2.2.4.3. Mẫu đá phế phẩm: Đà Sơn (A) ................................................................... 20
2.2.4.4. Mẫu đá phế phẩm: Đà Sơn (II) ................................................................... 21
2.2.4.5. Mẫu đá phế phẩm: Phƣớc tƣờng ................................................................ 23
2.3. Xử lý nguồn đá mạt theo yêu cầu kỹ thuật của cát nghiền và nghiên cứu, đề xuất cải
tạo nguồn đá phẩm trên địa bàn. ....................................................................................... 25
2.3.1. Lựa chọn vật liệu dùng cho nghiên cứu và cải tạo tính chất của vật liệu ......... 25
2.3.1.1. Một số phƣơng pháp xử lý thành phần hạt mịn trong sản xuất cát nghiền
hiện nay. ................................................................................................................... 26
2.3.1.2. Xử lý thành phần hạt mịn và thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu ..... 27
2.3.2. Tính tốn phối trộn các tỷ lệ sử dụng Cát sông/Cát nghiền dùng trong cấp phối
bê tông: ......................................................................................................................... 29
2.4. Đề xuất cấp phối và thực nghiệm xác định cấp phối chuẩn ...................................... 30
2.4.1. Cơ sơ thiết kế cấp phối: ..................................................................................... 30
2.4.2. Cấp phối thiết kế: ............................................................................................... 33
2.5. Kết luận chƣơng 2. .................................................................................................... 35
CHƢƠNG 3. ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP BÊ TƠNG VÀ BÊ TƠNG SỬ
DỤNG CÁT NGHIỀN TRONG CƠNG TRÌNH CẦU. HIỆU QUẢ KINH TẾ ............. 36
3.1. Độ lƣu động, thời gian suy giảm độ lƣu động của hỗn hợp bê tông. ........................ 36
3.1.1. Cơ sơ tiến hành thí nghiệm: ............................................................................... 36
3.1.2. Q trình thực hiện: ........................................................................................... 36
3.1.3. Kết quả thí nghiệm: ............................................................................................ 37
3.1.3.1. cấp phối bê tông thiết kế: C30; Độ sụt: 16 ± 2 cm. .................................... 37
3.1.3.2. cấp phối bê tông thiết kế: C40; Độ sụt: 16 ± 2 cm. .................................... 39
3.1.3.3. cấp phối bê tông thiết kế: C50; Độ sụt: 16 ± 2 cm. .................................... 40
3.2. Cƣờng độ bê tông. ..................................................................................................... 41
3.2.1. Q trình thực hiện: ........................................................................................... 41

3.2.2. Kết quả thí nghiệm: ............................................................................................ 42
3.2.2.1. cấp phối bê tông thiết kế: C30 (7 ngày tuổi) .............................................. 43
3.2.2.2. cấp phối bê tông thiết kế: C40 (7 ngày tuổi) .............................................. 44
3.2.2.3. cấp phối bê tông thiết kế: C50 (28 ngày tuổi) ............................................ 45
3.3. Mô đun đàn hồi của bê tơng. ..................................................................................... 46
3.3.1. Q trình thực hiện: ........................................................................................... 46
3.3.2. Xử lý và tính tốn kết quả: ................................................................................. 47
3.3.2.1. Tính tốn giá trị thí nghiệm mơ đun đàn hồi theo phƣơng pháp thử ASTM
C469:94 ................................................................................................................... 47

C
C

DU

R
L
T.


3.3.2.2. Tính tốn giá trị mơ đun đàn hồi theo TCVN 11823-5:2017 và cƣờng độ
chịu nén của mẫu thử:.............................................................................................. 48
3.3.2.3. Nhận xét kết quả thí nghiệm: ...................................................................... 49
3.4. Cƣờng độ chịu kéo..................................................................................................... 51
3.4.1. Quá trình thực hiện: ........................................................................................... 51
3.4.2. Xử lý và tính tốn kết quả: ................................................................................. 52
3.4. Hiệu quả kinh tế......................................................................................................... 54
3.5. Kết luận chƣơng 3. .................................................................................................... 54
CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 56
4.1. Kết luận: .................................................................................................................... 56

4.2. Kiến nghị: .................................................................................................................. 56

C
C

DU

R
L
T.


TÓM TẮT
“NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NGHIỀN TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
THAY THẾ CÁT SÔNG CHO BÊ TÔNG THƢƠNG PHẨM DÙNG TRONG
CƠNG TRÌNH CẦU”
Học viện: Vũ Hồng Trí
Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng
Khóa K37 - Trƣờng Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng
Tóm tắt: - Hiện nay, cát sông đang dần khan hiếm do nhu cầu xây dựng tăng cao. Ngoài ra sự khai thác
cát sông quá mức sẽ ảnh hƣởng nghiêm trọng đến môi trƣờng. Tuy nhiên cát là thành phần không thể
thiếu trong bê tơng, nên việc tìm kiếm và nghiên cứu vật liệu thay thế cát sông là hết sức cần thiết. Chính
vì lẽ đó, đề tài tập trung vào nghiên cứu khảo sát, đánh giá nguồn vật liệu phế phẩm đá mạt tại địa
phƣơng theo các tính chất cơ lý của cát nghiền, từ đó thiết kế và thực nghiệm các thành phần cấp phối
theo định hƣớng thay thế cho cát sông trong hỗn hợp bê tông nhƣng vẫn đảm bảo về tính cơng tác (độ
sụt), khả năng lƣu giữ độ sụt trong hỗn hợp bê tông thƣơng phẩm, các tính chất cơ lý về cƣờng độ chịu
nén, cƣờng độ chịu kéo, mô đun đàn hồi của bê tông trong lĩnh vực Cầu nói riêng, nhằm đƣa ra hƣớng
giải quyết nguồn vật liệu phế phẩm trong sản xuất đá và vấn đề khan hiếm nguồn cát sông trên địa bàn.
- Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, sau khi tiến hành bƣớc xử lý thành phần hạt mịn của đá phế
phẩm để đảm bảo theo yêu cầu kỹ thuật của cát nghiền, nguồn vật liệu này sau khi thay thế cho cát sông

theo các tỷ lệ phối trộn, vẫn đảm bảo đƣợc tính cơng tác cho hỗn hợp bê tơng thƣơng phẩm, cƣờng độ,
mô đun đàn hồi của bê tông sử dụng trong cơng trình Cầu.
- Các nội dung và thảo luận chi tiết sẽ đƣợc trình bày ở luận văn này.

C
C

R
L
T.

DU

Từ khóa: cát nghiền, thay thế cát, độ sụt, cƣờng độ, mô đun đàn hồi.

“A STUDY ON USING CRUSHED SAND IN DA NANG CITY REPLACING
RIVER SAND FOR COMMERCIAL CONCRETE IN BRIDGE
CONSTRUCTION”
Abstract Currently, river-sand is gradually scarce due to high construction demand. In addition,
excessive exploitation of river sand will seriously affect the environment. However, sand is an
indispensable component for concrete, so finding and researching alternative materials for river sand is
very necessary. Therefore, curent topic focuses on researching, surveying and assessing the local source
of waste stone based on the mechanical properties of crushed sand. Then, design and experiment of the
grading components to replace river sand in the concrete mixture, but still ensures workability (slump),
slump retention capacity in the commercial concrete mixture, physical properties of compressive
strength, tensile strength, elastic modulus of concrete, in order to provide solution for the source of waste
materials in stone production and the scarcity of river sand.
The research results show that, after processing the fine grained composition of the waste stone
to ensure the technical requirements of the crushed sand, this material still ensure the workability of
commercial concrete mixes, strength, elastic modulus of concrete used in the Bridge project.

The detailed discussion will be presented in this thesis.
Keywords: crusshed-sand , sand replacement, slump of concrete, strength, elastic modulus.


1
CÁC KÝ HIỆU:
f'c
f'r

Cƣờng độ chịu nén bê tông
Cƣờng độ kéo chẻ bê tông
TỪ NGỮ VIẾT TẮT

BTXM
HHBT
TCVN

Bê tông xi măng
Hỗn hợp bê tông
Tiêu chuẩn Việt Nam

C
C

DU

R
L
T.

2
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
2.15
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10

Tên bảng

Trang

Kết quả thí nghiệm cơ lý của đá dăm
Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của đá dăm
Kết quả thí nghiệm cơ lý của cát sơng
Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của cát sơng
Kết quả thí nghiệm cơ lý của xi măng
Kết quả thí nghiệm thành phần hạt Cát nghiền Hố Chuồn.
Kết quả thí nghiệm thành phần hạt Đá phế phẩm < 5mm Hố Chuối.
Kết quả thí nghiệm thành phần hạt Đá phế phẩm < 5mm Đà Sơn (A).
Kết quả thí nghiệm thành phần hạt Đá phế phẩm < 5mm Đà Sơn (II).
Kết quả thí nghiệm thành phần hạt Đá phế phẩm < 5mm Phƣớc
Tƣờng.
Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của cát nghiền đã xử lý
Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của cát nghiền
Thành phần hạt phối trộn theo các tỉ lệ của cát sông/cát nghiền
Thành phần cấp phối bê tông thiết kế C30 và C40
Thành phần cấp phối bê tơng thiết kế C30 và C50
Kết quả theo dõi tính công tác của hỗn hợp bê tông C30. SN: 16±2 cm
Kết quả theo dõi tính cơng tác của hỗn hợp bê tơng C40. SN: 16±2 cm
Biểu đồ theo dõi tính công tác của hỗn hợp bê tông C50. SN: 16 ± 2
cm
Kết quả thí nghiệm cƣờng độ mẫu bê tơng thiết kế C30.
Kết quả thí nghiệm cƣờng độ mẫu bê tơng thiết kế C40.
Kết quả thí nghiệm cƣờng độ mẫu bê tơng thiết kế C50.
Kết quả thí nghiệm mơ đun đàn hồi của bê tông
Bảng giá trị mô đun đàn hồi tính theo TCVN 11823-5:2017

Tổng hợp giá trị mơ đun đàn hồi theo tính tốn và thí nghiệm
Kết quả thí nghiệm cƣờng độ kéo chẻ của bê tông

13
14
15
16
17
18
19
21
22

C
C

DU

R
L
T.

24
28
28
30
34
35
38
39

40
43
44
45
48
49
49
53


3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Số hiệu
hình vẽ
1.1
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6.
2.7.
2.8.
2.9.
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
2.15

2.16
2.17
2.18
2.19
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12

Tên hình vẽ

Trang

Cát nghiền dùng trong xây dựng
Mỏ đá Hố Chuồn
Biểu đồ thành phần hạt của đá dăm Dmax = 20, phối trộn
Khu khai thác, tập kết Cát sông tại khu vực Cầu Hà Nha.
Biểu đồ thành phần của cát sông
Đá dăm và đá phế phẩm khai thác của mỏ đá Hố Chuồn
Biểu đồ thành phần của cát nghiền Hố Chuồn
Mỏ đá Hố Chuối
Biểu đồ thành phần của Đá phế phẩm < 5mm Hố Chuối.

Mỏ đá Đà Sơn (A)
Biểu đồ thành phần của Đá phế phẩm < 5mm Đà Sơn (A).
Mỏ đá Đà Sơn (II)
Biểu đồ thành phần của Đá phế phẩm < 5mm Đà Sơn (II).
Mỏ đá Phƣớc Tƣờng

C
C

R
L
T.

Biểu đồ thành phần của Đá phế phẩm < 5mm Phƣớc Tƣờng
Thiết bị rửa, trong quá trình sản xuất cát nghiền
Cát nghiền đã qua quá trình sàng ƣớt.
Gạn rửa, xử lý hạt mịn của cát nghiền.
Biểu đồ thành phần hạt của cát nghiền đã xử lý.
Biểu đồ thành phần hạt phối trộn cát sơng - cát nghiền.
Kiểm sốt nhiệt độ của hỗn hợp bê tông theo điều kiện hỗn hợp bê
tông tƣơi.
Kiểm tra khả năng duy trì độ lƣu động của hỗn hợp bê tơng theo
thời gian.
Biểu đồ theo dõi tính cơng tác của hỗn hợp bê tông C30. SN: 16 ±
2 cm
Biểu đồ theo dõi tính cơng tác của hỗn hợp bê tơng C40. SN: 16 ±
2 cm
Biểu đồ theo dõi tính công tác của hỗn hợp bê tông C50. SN: 16 ±
2 cm
Dƣỡng hộ mẫu bê tông

Nén mẫu xác định cƣờng độ
Biểu đồ phát triển cƣờng độ của bê tông C30 theo thời gian
Biểu đồ phát triển cƣờng độ của bê tông C40 theo thời gian
Biểu đồ phát triển cƣờng độ của bê tơng C40 theo thời gian
Thí nghiệm mơ đun đàn hồi của mẫu
Biểu đồ quan hệ giữa mô đun đàn hồi và tỷ lệ Cát sông/cát nghiền

DU

5
13
14
15
16
17
18
19
20
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
37

37
38
39
41
42
42
43
44
45
47
50


4
3.13
3.14
3.15
3.16

Biểu đồ quan hệ giữa mô đun đàn hồi và cƣờng độ nén mẫu
Thí nghiệm cƣờng độ kéo chẻ của bê tơng
Hình dạng phá hủy của mẫu thí nghiệm kéo chẻ
Biểu đồ quan hệ giữa cƣờng độ chịu nén và cƣờng độ kéo chẻ bê
tông

C
C

DU

R
L
T.

50
52
52
53


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong thời gian qua, trên lĩnh vực xây dựng đang rất nan giải tình trạng sử dụng và
khai thác cát tự nhiên một cách tràn lan, thiếu hụt trầm trọng nguồn cung cấp cho xây
dựng và đơ thị hóa hiện nay. Hệ lụy của vấn đề này đối với cả nƣớc nói chung và địa
bàn Quảng Nam, Đà Nẵng nói riêng là tình trạng cạn kiệt nguồn vật liệu cát, “cung
không đủ cầu” nạn khai thác cát một cách ồ ạt, trái phép diễn biến phức tạp…gây ra
tình trạng xóa mịn, sạt lở nghiêm trọng trên nhiều nhánh sông ở các địa phƣơng. Vấn
nạn ô nhiễm môi trƣờng, tác động nguồn nƣớc sinh hoạt, tình hình an ninh trật tự phức
tạp gây nên nhiều sự bức xúc trong nhân dân…
Cũng trong lĩnh vực xây dựng, để đáp ứng nhu cầu phát triển của xây dựng cơ bản

C
C

trên địa bàn thành phố Đà Nẵng và tỉnh Quảng Nam hiện nay có trên 10 đơn vị với hơn

R
L

T.

20 trạm bê tông thƣơng phẩm chuyên cung cấp bê tơng cho hầu hết các cơng trình xây
dựng trên địa bàn, tình trạng khai thác tại các mỏ đá dăm để phục vụ sản xuất tạo ra

DU

một lƣợng lớn nguyên liệu là đá mạt, nhƣng hiện nay chỉ sử dụng để san lấp cho các
cơng trình dân dụng nhỏ hoặc dùng cho cấp phối đá dăm nền đƣờng và bê tơng nhựa
đƣờng. Một lƣợng lớn cịn lại trở thành phế phẩm tồn lại các mỏ khai thác, gây nên
tình trạng ơ nhiễm mơi trƣờng khơng khí và mơi trƣờng nƣớc do các thành phần hạt
mịn, bụi trong đó gây ra. Để giải quyết các vấn đề về khan hiếm nguồn cát sông và sản
phẩm từ khai thác đá (đá mạt). Ngày 9/6/2017 chính phủ đã ra nghị quyết số 46/NQCP về “Giải pháp khắc phục tình trạng khan hiếm cát xây dựng ở một số địa phƣơng;
các giải pháp sản xuất vật liệu thay thế cát tự nhiên để hạn chế tình trạng khai thác cát
lịng sơng”; cùng với đó, các văn bản của Bộ Xây dựng tại: Cơng văn số 1313/BXDVLXD ngày 09/6/2017 gửi Thủ tƣớng Chính phủ về việc “Giá cát xây dựng, đề xuất
các giải pháp”; Công văn số 1421/BXD-VLXD ngày 22/6/2017 về việc “Đề nghị Uỷ
ban nhân dân các tỉnh thành phố trực thuộc Trung ƣơng chỉ đạo các cơ quan liên quan
tính tốn cân đối cung cầu cát xây dựng và vật liệu san lấp, hạn chế sử dụng cát tự
nhiên khai thác từ lịng sơng để làm vật liệu san lấp, sử dụng cát tự nhiên tiết kiệm có
hiệu quả, đặc biệt sử dụng cát nghiền nhân tạo cho bê tông và vữa thay thế cát tự


2
nhiên”; Cơng văn số 1531/BXD-VLXD ngày 05/7/2017 gửi Văn phịng Chính phủ về
việc “Tăng cƣờng quản lý nhà nƣớc đối với hoạt động khai thác kinh doanh cát, sỏi”.
Với những thực trạng trên, đề tài tập trung vào nghiên cứu khảo sát, đánh giá nguồn
vật liệu phế phẩm đá mạt tại địa phƣơng theo các tính chất cơ lý của cát nghiền, từ đó
thiết kế và thực nghiệm các thành phần cấp phối theo định hƣớng thay thế cho cát sông
trong hỗn hợp bê tông nhƣng vẫn đảm bảo về tính cơng tác (độ sụt), khả năng lƣu giữ
độ sụt trong hỗn hợp bê tơng thƣơng phẩm, các tính chất cơ lý về cƣờng độ chịu nén,

cƣờng độ chịu kéo, mô đun đàn hồi của bê tông trong lĩnh vực Cầu đƣờng nói riêng,
nhằm đƣa ra hƣớng giải quyết nguồn vật liệu dƣ thừa tại các mỏ khai thác đá và giải
pháp thay thế nguồn cát sông đang cạn kiệt hiện nay.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

C
C

2.1. Mục tiêu tổng quát:

Nghiên cứu sử dụng phế phẩm đá mạt (theo các tính chất cơ lý của cát nghiền) ở

R
L
T.

một số mỏ tại Đà Nẵng dùng để thay thế nguồn cát sông trong hỗn hợp bê tông và bê
tông thƣơng phẩm dùng cho cơng trình Cầu.

DU

2.2. Mục tiêu cụ thể:

Nghiên cứu ảnh hƣởng của hàm lƣợng đá mạt (cát nghiền chƣa xử lý) đến các
tính chất cơ lý và đặc trƣng cƣờng độ của bê tơng, từ đó thiết kế và thực nghiệm các
cấp phối bê tông với Mác C30; C40; C50 (Mpa) đang đƣợc sử dụng phổ biến hiện nay
trong các cơng trình Cầu.
So sánh đặc trƣng tính cơng tác, cƣờng độ, mô đun đàn hồi, cƣờng độ kéo chẻ
của hỗn hợp bê tông và bê tông đƣợc thay thế giữa cát sông với cát nghiền, làm cơ sở
đề xuất khả năng áp dụng trong bê tông thƣơng phẩm sử dụng trong cơng trình cầu.

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tƣợng nghiên cứu:
Đá phế phẩm (đá mạt) trên địa bàn thành phố Đà Nẵng và bê tông sử dụng cát
nghiền.
3.2 Phạm vi nghiên cứu:
Nghiên cứu sử dụng đá mạt (theo tính chất cơ lý của cát nghiền) trên địa bàn
thành phố Đà Nẵng thay, thế cho cát sông để chế tạo:
Hỗn hợp bê tông thƣơng phẩm đảm bảo các tính cơng tác


3
+ Độ lƣu động
+ Tính lƣu giữ độ sụt.
- Bê tông dùng trong một số hạng mục của Cầu (Mác thực hiện nghiên cứu C30,
C40, C50)
+ Đạt các giá trị về cƣờng độ
+ Modyl đàn hồi
+ Cƣờng độ kéo chẻ
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phƣơng pháp luận nghiên cứu của đề tài là kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm:
- Nghiên cứu lý thuyết.
Thu thập, tìm hiểu các tài liệu hiện có về u cầu kỹ thuật, thi cơng, đảm bảo chất

C
C

lƣợng đối với hỗn hợp bê tông và bê tơng thƣơng phẩm dùng trong cơng trình cầu.
- Nghiên cứu thực nghiệm:

R

L
T.

Khảo sát một số nguồn phế phẩm tại các mỏ đá trên địa bàn thành phố Đà Nẵng.
Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đá mạt, cát sông, đá dăm, xi măng.

DU

Nghiên cứu xử lý cải tạo nguồn đá phế phẩm hiện có theo quy trình sản xuất và
yêu cầu kỹ thuật của cát nghiền để đƣa vào cấp phối bê tông.
Thiết kế các hỗn hợp BTXM thông thƣờng và BTXM sử dụng cát nghiền (theo
nguồn đá phế phẩm đã cải tạo)
Quy hoạch số lƣợng mẫu thí nghiệm cho từng loại hỗn hợp bê tông.
Thực hiện phối trộn cát sông và các nghiền theo các tỷ lệ đảm bảo các tính chất
cơ lý của vật liệu. Từ đó thí nghiệm kiểm tra tính cơng tác của hỗn hợp bê tơng sử
dụng cát phối trộn.
Chế bị và thí nghiệm kiểm tra cƣờng độ chịu nén ở tuổi 3; 7; 28 ngày của các tổ
mẫu bê tông tƣơng ứng với các tỷ lệ phối trộn hai loại cát trong các mác bê tông C30;
C40; C50.
Xác định cƣờng độ chịu kéo chẻ, mô đun đàn hồi của các tổ mẫu bê tơng có sử
dụng và khơng sử dụng cát nghiền.
Từ các mối quan hệ trên lý thuyết cộng với kết quả thực nghiệm phân tích, đánh
giá để đƣa ra kết luận.


4
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Xác định đƣợc thành phần cấp phối, phƣơng pháp sử dụng, các đặc trƣng công
tác của hỗn hợp bê tông và cƣờng độ của mẫu bê tông đƣợc chế tạo bằng vật liệu thay
thế.

Ứng dụng thực tế: Có thể ứng dụng trong lĩnh vực sản xuất bê tông thƣơng
phẩm cung ứng trong thi cơng cơng trình Cầu
Sử dụng nguồn vật liệu dƣ thừa từ các mỏ khai thác đá xây dựng. Thay thế
nguồn vật liệu cát sơng đang khan hiếm và tình trạng khai thác trái phép gây sạt lở, ô
nhiễm môi trƣờng hiện nay.
Phục vụ cho thi công, thiết kế, khai thác các cơng trình giao thơng.
6. Bố cục luận văn
Chƣơng 1. Tổng quan về bê tông sử dụng cát nghiền thay thế cát tự nhiên trong
một số hạng mục của công trình cầu.

C
C

Chƣơng 2. Khảo sát nguồn vật liệu và thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu

R
L
T.

dùng trong nghiên cứu

Chƣơng 3. Đánh giá tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông sử dụng cát nghiền
trong công trình cầu.

DU

Chƣơng 4. Kết luận và kiến nghị


5

Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG SỬ DỤNG CÁT NGHIỀN THAY THẾ
CÁT TỰ NHIÊN TRONG MỘT SỐ HẠNG MỤC CỦA CƠNG TRÌNH CẦU.
1.1. Hỗn hợp bê tơng và bê tông sử dụng cát nghiền
1.1.1. Khái niệm về cát nghiền.
Cát nghiền là loại cát đƣợc nghiền từ đá, có nhiều tên gọi khác nhau nhƣ cát
công nghiệp, cát nghiền, cát gia cơng,..., có thành phần cỡ hạt gần tƣơng tự với cát tự
nhiên, đảm bảo các yêu cầu về tính chất cơ lý, hóa và có thể thay thế hồn tồn hoặc
một phần cát tự nhiên trong bê tơng và vữa xây dựng. Trong công nghệ bê tông chất
lƣợng cao cát nhân tạo còn đƣợc sử dụng nhƣ một thành phần quan trọng trong thành
phần cốt liệu. Thông thƣờng ở các nƣớc công nghiệp phát triển, cát nhân tạo đƣợc sản
xuất ở những vùng thiếu hoặc khơng có cát tự nhiên và ở hầu hết các cơ sở sản xuất đá
xây dựng việc sản xuất cát nhân tạo nhƣ là một công đoạn cuối cùng để tận dụng tài
nguyên và bảo vệ mơi trƣờng. [1]

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.1. Cát nghiền dùng trong xây dựng
1.1.2. Khái niệm về hỗn hợp bê tông trộn sẵn, bê tông thông thường.
Hỗn hợp Bê tông trộn sẵn gồm chất kết dính, cốt liệu đặc chắc, nƣớc và phụ gia
(nếu có) đƣợc trộn kỹ và chuyển cho ngƣời sử dụng. Theo đó, hỗn hợp bê tơng trộn sẵn
cũng là:
Hỗn hợp bê tông do ngƣời sử dụng chế tạo nhƣng không phải ở ngay tại nơi thi
công (hiện trƣờng).

Hỗn hợp bê tông đƣợc chế tạo tại công trƣờng nhƣng không phải do ngƣời sử
dụng thực hiện. [14]


6
Bê tông là vật liệu đá nhân tạo đƣợc cấu thành từ ba thành phần: cốt liệu (thô và
mịn), đá xi măng và hệ thống lỗ rỗng, mao quản. Cốt liệu chiếm từ 60-75% tổng khối
lƣợng bê tông đƣợc chia thành 2 phần gồm có cốt liệu thơ và cốt liệu mịn. Cốt liệu thô
thƣờng là đá dăm, sỏi, sỏi dăm có vai trị là khung chịu lực chính cho bê tông sau khi
đƣợc hồ xi măng gắn kết lại, đồng thời đảm bảo khả năng chống co ngót cho bê tơng.
Cốt liệu nhỏ thƣờng là cát có vai trị chèn lấp lỗ rỗng do cốt liệu lớn để lại, tăng độ đặc
chắc cho bê tơng. Bê tơng đƣợc hình thành từ hỗn hợp bê tơng sau khi đóng rắn [18].
1.1.3. Khái niệm về bê tông sử dụng cát nghiền và đá phế phẩm < 5 mm.
Bê tông sử dụng cát nghiền là sản phẩm đƣợc hình thành từ quá trình đóng rắn của
hỗn hợp bê tơng đƣợc thay thế hồn tồn hoặc một phần cốt liệu nhỏ (Cát sơng) trong
thành phần cấp phối. Thành phần cát nghiền thay thế cho cát sơng phải đảm bảo đƣợc

C
C

các tính chất cơ lý của vật liệu nhỏ dùng trong hỗn hợp, có tác dụng thay thế hoặc cải
thiện một phần các tính chất của bê tông. Cấp phối sử dụng cát nghiền nên sử dụng cát

R
L
T.

có lƣợng hạt từ 2,5 mm đến 5 mm không lớn hơn 20 % và lƣợng hạt nhỏ hơn 0,15 mm
từ 5 % đến 15 %. Để cải thiện tính dẻo của bê tơng, ở những nơi có cát tự nhiên hạt

DU

mịn nhƣ: cát sơng, cát biển… nên rửa sạch và dùng ở tỷ lệ từ 5 % đến 10 %. Với bê
tông bơm và bê tông có yêu cầu mác chống thấm, nên sử dụng cát hỗn hợp (cát nghiền
+ cát tự nhiên) có mơ đun độ lớn từ 2,2 đến 2,7 [3].
1.2. Đặc điểm của bê tông đƣợc thay thế bằng cát nghiền, đá phế phẩm
nhỏ hơn 5 mm.
1.2.1. Tính chất của cát nghiền và đá phế phẩm nhỏ hơn 5 mm
Cát nghiền hoặc đá phế phẩm < 5 mm sau khi đƣợc xử lý có thành phần cỡ hạt gần
tƣơng tự với cát tự nhiên, đảm bảo các yêu cầu về tính chất cơ lý, hóa và có thể thay thế
hồn tồn hoặc một phần cát tự nhiên trong bê tông và vữa xây dựng [19] . Ƣu điểm
của cát nghiền so với cát tự nhiên là độ sạch, độ hút nƣớc thấp hơn và độ bám dính cao.
Cát tự nhiên có thể bị bao phủ bởi tạp chất sét mịn có khả năng tăng tính dẻo cũng nhƣ
tính liên kết dẻo trong bê tông tƣơi tăng nhƣng lại ảnh hƣởng tiêu cực đến bê tơng đóng
rắn. Theo nghiên cứu [19], nếu đƣợc nghiền từ cùng một nguồn, thì cát nghiền có khối
lƣợng thể tích tƣơng tự nhƣ cốt liệu lớn, nên độ tách vữa có phần đƣợc hạn chế. Thời
gian đơng kết của bê tông và vữa cũng bị ảnh hƣởng bởi hàm lƣợng muối hòa tan và tạp


7
chất hữu cơ có trong cốt liệu. Khi sử dụng cát nghiền cả hai hàm lƣợng này đều thấp vì
vậy ít ảnh hƣởng đến thời gian đông kết của bê tơng.
So với cát nghiền thì đá phế phẩm < 5 mm (đá mạt) có thành phần và tính chất phụ
thuộc nhiều vào nguyên liệu và công nghệ sản xuất cũng nhƣ nhiều yếu tố khác và có sự
biến động mạnh giữa các cơ sở sản xuất khác nhau, do đó cần có những biện pháp kiểm
sốt chặt chẽ chất lƣợng của mạt đá ở các cơ sở sản xuất đó, từ đó có thể đƣa ra những
quy định chung đối với loại vật liệu này nếu đƣợc áp dụng đại trà.
Cát sản xuất đƣợc thực hiện bằng cách nghiền cốt liệu theo kích cỡ phù hợp để sử
dụng làm cốt liệu mịn. Hình dạng khơng đều và các hạt mịn hơn góp phần cải thiện
cƣờng độ nén, so với hỗn hợp cát tự nhiên [1].

1.2.2. Một số đặc điểm của hỗn hợp bê tông và bê tông sử dụng cát nghiền

C
C

Nghiên cứu ảnh hƣởng của cát nghiền đến tính chất của bê tông, J.K.Kim [23] đã
cho thấy cƣờng độ chịu nén và chịu kéo khi uốn các mẫu có tỷ lệ N/X từ 0,4 đến 0,6

R
L
T.

làm từ cát nghiền gần bằng các mẫu dùng cát tự nhiên. Cƣờng độ chịu nén, và đặc biệt,
cƣờng độ chịu kéo khi uốn của mẫu bê tông sử dụng cát hỗn hợp (50% cát nghiền +

DU

50% cát tự nhiên) lớn hơn mẫu sử dụng toàn bộ cát nghiền hoặc cát tự nhiên. Phát triển
cƣờng độ chịu nén, chịu kéo khi uốn ở các tuổi từ 3 ngày đến 90 ngày của bê tông dùng
cát nghiền, cát nghiền + cát tự nhiên, cát tự nhiên về cơ bản là nhƣ nhau.
Nghiên cứu sử dụng cát nghiền chế tạo bê tông tự đầm mác cao ứng dụng trong
cơng trình xây dựng, [17] của sinh viên NCKH cũng chỉ ra đƣợc rằng, việc sử cát
nghiền hoặc đá phế phẩm < 5 mm sau khi đƣợc xử lý, cho cấp phối bê tông chịu ảnh
hƣởng rất lớn bởi thành phần hạt cốt liệu đến tính cơng tác của hỗn hợp bê tơng.
1.2.3. Tính kinh tế của hỗn hợp bê tông và bê tông sử dụng cát nghiền và đá
phế phẩm nhỏ hơn 5 mm (đá mạt)
Phân tích đƣợc thực hiện về ảnh hƣởng của cát sản xuất trong chi phí của bê tơng
cho thấy rằng khơng có sự thay đổi đáng kể về chi phí đối với hỗn hợp với việc thay
thế hoàn toàn cát sản xuất bằng cát tự nhiên. Cát sản xuất mang lại lợi thế kinh tế quan
trọng ở những vùng có sẵn cát tự nhiên hoặc ở các thành phố nơi chi phí vận chuyển

cao. Việc sử dụng cát sản xuất trong ngành xây dựng giúp ngăn ngừa thiệt hại không
cần thiết cho môi trƣờng và cung cấp khai thác tối ƣu các nguồn tài nguyên.


8
1.3. Tình hình nghiên cứu và sử dụng bê tơng bê tông đƣợc thay, thế bằng cát
nghiền tại Đà Nẵng, Việt Nam và trên thế giới.
1.3.1. Tình hình ứng dụng bê tông sử dụng cát nghiền trên thế giới
Sử dụng cát nhân tạo để thay thế nguồn cát tự nhiên đã đƣợc đƣa vào nghiên cứu
trên nhiều quốc gia nhƣ Hoa Kỳ, Nhật Bản, Anh, Pháp, Ấn độ... từ nhiều thập kỷ
trƣớc. Ngay từ đầu cát nhân tạo đã đƣợc hƣớng quan tâm giải quyết hai vấn đề chính:
Giải quyết lƣợng phế thải trong các hoạt động sản xuất phục vụ xây dựng ngày càng
gia tăng và bảo vệ nguồn cát tự nhiên đang dần cạn kiệt. Trong những thập kỷ gần đây,
sản phẩm nhân tạo này cũng trở thành một vấn đề giải quyết kinh tế và nguồn cung,
khi mà giá cả nguồn cát tự nhiên ngày một tăng cao, tình trạng khai thác gây ảnh
hƣởng mơi trƣờng nặng nề, ngày một khan hiếm. Đồng thời, sản phẩm phế thải từ khai

C
C

thác đá ở các mỏ gia tăng chi phí lƣu trữ, bãi chứa và xử lý mơi trƣờng.
Bài toán tái chế, sử dụng vật liệu nhân tạo đã trở thành điểm quan trọng trong

R
L
T.

chiến lƣợc xây dựng bền vững trên toàn thế giới, cũng nhƣ là yếu tố quan trọng của sự
phát triển bền vững nói chung, đặc biệt là ở Nhật bản (Tamura et al.2002) và Ba Lan

DU

(Ajdukiewicz 2005) [24]. Ngay từ những năm 1960, Nhật Bản vẫn là một nƣớc hoàn
toàn sử dụng cát tự nhiên trong xây dựng. Nhƣng chỉ khoảng 10 năm sau, kinh tế phát
triển nhanh, tất yếu dẫn đến bùng nổ trong xây dựng tại Nhật Bản. Cát tự nhiên vừa
thiếu, vừa bị khai thác tràn lan, làm suy thối mơi trƣờng tại các con sông, cửa biển.
Các quy định thắt chặt việc khai thác cát tự nhiên đã đƣợc đƣa ra, mở ra thời kỳ phát
triển kỹ thuật sản xuất cát nghiền hay cát nhân tạo sử dụng trong xây dựng. Cát, sỏi tự
nhiên tại các con sông, suối đã đƣợc Nhật Bản hạn chế khai thác từ những năm 1970,
khi đánh thuế rất cao đối với ngƣời khai thác. Chỉ một lƣợng nhỏ đƣợc sử dụng trong
những ngành công nghiệp, dịch vụ đặc thù. Cát biển bị cấm khai thác kể từ những năm
2000, thay cho quy định hạn chế trƣớc đó. Quốc gia Nhật Bản đã hƣớng đến sử dụng
cát nhân tạo nghiền từ các loại đá trong tự nhiên hoặc bê tơng tháo dỡ từ các cơng trình
cũ. Tùy thuộc vào kích cỡ của nghiền khác nhau mà cát, sỏi nhân tạo đƣợc sử dụng
làm bê tông, san lấp hay xây trát. Riêng đối với cát nhân tạo đƣợc dùng làm cốt liệu
trong sản xuất bê tông đƣợc Nhật Bản quy định và quản lý rất chặt chẽ. Nhật Bản đã
ban hành hai tiêu chuẩn JISA5005, JISA5012 để quy định về chất lƣợng đạt chuẩn của
cát nhân tạo sử dụng cho sản xuất bê tông. Những cơ sở sản xuất có đƣợc giấy chứng


9
nhận này mới đƣợc phép sản xuất cát nhân tạo sản xuất bê tông. Quốc gia Nhật Bản
xem việc khai thác cát, sỏi tự nhiên là hủy hoại môi trƣờng sống hoang dã tại các con
sông, con suối hay khu vực bờ biển. Lịch sử cũng cho thấy, thời điểm hạn chế khai
thác cát tự nhiên, giá cát bị đẩy lên cao cũng là lúc kỹ thuật sản xuất cát nhân tạo đã có
bƣớc ngoặt, tạo đà cho các máy nghiền đá thành cát của nƣớc này xuất khẩu đi khắp
thế giới.
Tại Ấn Độ đã có một sáng kiến lớn trong việc phát triển cơ sở hạ tầng nhƣ cơng
trình cầu, đƣờng cao tốc, dự án điện và cấu trúc cơng nghiệp, cơng trình cầu v.v., để
đáp ứng u cầu của tồn cầu hóa. Trong những năm gần đây, cơng nghệ bê tơng đã có

những tiến bộ đáng kể dẫn đến sự cải thiện về mặt kinh tế về cƣờng độ của bê tơng.
Khai thác cát từ lịng sơng đang diễn ra gây cạn kiệt tài nguyên cát. Sự khan hiếm của

C
C

cát tự nhiên do nhu cầu lớn nhƣ vậy trong các hoạt động xây dựng đang phát triển đã
buộc phải tìm ra vật thay thế phù hợp. Một trong những cách rẻ nhất và dễ nhất để thay

R
L
T.

thế cát tự nhiên là nghiền đá tự nhiên để có đƣợc cát nhân tạo có kích thƣớc và cấp độ
mong muốn. Ngun nhân chính của nghiên cứu là tính chất khơng thể phục hồi của

DU

cát tự nhiên và nhu cầu ngày càng tăng cao của ngành xây dựng. Vì vậy, tìm kiếm một
vật liệu khác cho cát sông đã trở thành một điều cần thiết. Cách thay thế rẻ nhất và dễ
nhất cho cát tự nhiên là sản xuất cát bằng cách nghiền đá hoặc tái chế nguồn phế phẩm
từ sản xuất đá để tạo thành phần cát nhân tạo có cỡ hạt mong muốn bằng các phƣơng
pháp phù hợp.
Tại Hoa Kỳ, việc nghiên cứu và ứng dụng vật liệu cát nhân tạo trong lĩnh vực bê
tông đƣợc quan tâm rất lớn. các công bố nghiên cứu, bao gồm M. Prem Anand đã báo
cáo kết quả điều tra thực nghiệm về tác dụng của cát nghiền trong bê tông kết cấu bằng
cách thay thế cho cát sông và phát triển bê tông hiệu suất cao. Nghiên cứu cũng xác
định và so sánh sự khác biệt về tính chất của bê tơng chứa cát sông và cát nghiền. Các
thử nghiệm đã đƣợc thực hiện bằng cách sử dụng một số thí nghiệm nhƣ kiểm tra khả
năng làm việc của hỗn hợp, kiểm tra nén, kiểm tra độ bền kéo và kiểm tra uốn, vv [19].

Swapnil S. Fate đã nghiên cứu ảnh hƣởng của việc sử dụng cát nghiền đến các tính
chất của bê tông và xem xét các thông số ảnh hƣởng khác nhau của nó đến khả năng
làm việc, độ bền và cƣờng độ nén đã đƣợc nêu rõ trong bài báo [19] …


10
1.3.2. Tình hình ứng dụng bê tơng sử dụng cát nghiền ở Việt Nam
Trong nƣớc, việc tiến hành nghiên cứu và ứng dụng các sản phẩm cát nghiền, xử
lý phế phẩm từ các mỏ khai thác đá đang đƣợc triển khai và bƣớc đầu có những kết
quả hiệu quả. Nhiều hội thảo khoa học công nghệ của một số tỉnh nhƣ Sơn La, Quảng
Ninh, Thanh Hóa, Thừa Thiên Huế, Bà Rịa Vũng Tàu ...bàn về các giải pháp và nghiên
cứu sử dụng vật liệu cát nghiền thay thế nguồn cát sơng. Năm 2018, Thủ tƣớng Chính
phủ cũng giao Bộ Xây dựng nghiên cứu, xử lý “Cát nhân tạo – Tiềm năng và thách
thức với Việt Nam”.
Ngày 06/04/2020, Bộ Xây dựng đã có Quyết định số 447/QĐ-BXD về việc thành
lập hội đồng tƣ vấn đánh giá nghiệm thu kết quả thực hiện nhiệm vụ: “Nghiên cứu thay
thế cát tự nhiên sử dụng trong bê tông và vữa xây dựng bằng cát nghiền từ phế thải xây

C
C

dựng”, mã số RD 46-18 do trƣờng Đại học giao thơng vận tải chủ trì thực hiện. Kết
quả nghiên cứu cũng đƣa ra đƣợc một số giải pháp xử lý nguồn phế phẩm từ các mỏ đá

R
L
T.

, xây dựng các dây chuyền công nghệ xử lý để sản phẩm phù hợp với cát nghiền.
Năm 2015, sở xây dựng tỉnh Thừa Thiên Huế cũng đã công bố về kết quả nghiên

DU

cứu “tìm nguồn nguyên liệu làm vật liệu xây dựng thay thế cát lịng sơng trên địa bàn
tỉnh Thừa Thiên Huế” hƣớng đến sản phẩm sử dụng là cát nghiền, đồng thời sản phẩm
nghiên cứu còn đi sau về các tính chất đặc trƣng của bê tơng nhƣ xác định cƣờng độ
chịu nén, chịu kéo khi uốn, mô đun đàn hồi, khả năng chống thấm, chống mài mịn bê
tơng …
Ngồi ra, trong hệ thống quy trình, quy phạm tiêu chuẩn việt nam cũng đã ban
hành một số tiêu chuẩn về các nghiên dùng cho bê tông và vữa.
TCVN 9205-2012 - Cát nghiền cho bê tông và vữa, phạm vi áp dụng: Tiêu chuẩn
này áp dụng cho cát nghiền đƣợc sản xuất bằng cách nghiền các loại đá tự nhiên có cấu
trúc đặc chắc đến các cỡ hạt đạt yêu cầu dùng để chế tạo bê tông và vữa [2].
TCVN 9382:2012 - Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông sử dụng cát nghiền,
phạm vi áp dụng: Tiêu chuẩn này áp dụng cho bê tông xi măng với cốt liệu nhỏ là cát
đƣợc nghiền từ các loại đá thiên nhiên. Hƣớng dẫn này sử dụng trong thiết kế bê tông
với cƣờng độ nén tới 60 Mpa [3].


11
1.2.3. Tình hình ứng dụng bê tơng sử dụng cát nghiền ở Đà Nẵng.
Hiện nay tại Đà Nẵng chỉ có các báo cáo đánh giá khảo sát nguồn vật liệu, trữ
lƣợng khai thác của các mỏ đá. Các sản phẩm phế phẩm của các mỏ chỉ phục vụ cho
các công tác san lấp mặt bằng và sản xuất cấp phối đá dăm cho thi công nền đƣờng. Sản
phẩm cát nghiền (sau khi đƣợc xử lý nguồn đá thải nhỏ hơn 5 mm) chỉ phục vụ cho cấp
phối bê tông nhựa của một số trạm.
1.4. Kết luận chƣơng 1
Nhƣ vậy, có thể thấy rằng việc nghiên cứu và ứng dụng cát nghiền bao gồm từ
sản xuất hoặc tái chế sản phẩm thừa từ sản xuất đá dăm đã đƣợc các nƣớc trên thế giới
tiến hành từ rất lâu và đã đã đƣợc nhiều kết quả thực tiễn kinh tế, nhu cầu phát triển hạ

tầng, giải quyết vấn nạn môi trƣờng... Tuy nhiên, vấn đề nghiên cứu và tìm ra bài tốn

C
C

sử dụng hiệu quả trên các đặc thù vùng miền ở Việt Nam còn khá mới mẻ, chỉ đƣợc
quan tâm trong những năm gần đây. Các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu đã và

R
L
T.

đang có những kết quả ban đầu phù hợp cho xu hƣớng ứng dụng trong thực tiễn hiện
nay. Vấn đề này cũng đƣợc chính phủ và các bộ ngành liên quan đang bắt đầu quan
tâm rất sát sao.

DU

Từ những thực tế trên, nghiên cứu cũng cần hƣớng giải quyết một số yêu cầu
đầu vào của nguồn vật liệu. Thiết kế và kiểm tra đặc tính cơng tác của hỗn hợp bê tông
sao cho hợp lý khi sử dụng trong các hạng mục hƣớng đến. Thực hiện kiểm tra cƣờng
độ của bê tông với việc sử dụng hợp lý cát nghiền, đá thải nhỏ hơn 5 mm, từ đó thí
nghiệm một số chỉ tiêu u kiểm tra khả năng ứng dụng trong bê tông thƣơng phẩm
dung trong công trình Cầu.


12
Chƣơng 2. KHẢO SÁT NGUỒN VẬT LIỆU VÀ THÍ NGHIỆM CÁC CHỈ TIÊU
CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU DÙNG TRONG NGHIÊN CỨU
2.1. Đề xuất vật liệu nghiên cứu:

2.1.1. Cốt liệu nhỏ:
Đối với vật liệu Cát nghiền và đá phế phẩm nhỏ hơn 5 mm (đá mạt), đây là đối
tƣợng nghiên cứu của đề tài nên các mẫu sẽ đƣợc lấy ở nhiều mỏ đá khác nhau, phân
bố rải rác trên địa bàn thành phố Đà Nẵng để tiến hành thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý đầu
vào và lựa chọn nguồn hợp lý để phục vụ cho nghiên cứu.
- Cát nghiền, đá phế phẩm nhỏ hơn 5 mm: Đƣợc lấy tại 5 mỏ đá phân bố rải rác
trên địa bàn thành phố Đà Nẵng.
+ Mẫu cát nghiền Hố chuồn, xã Hòa Ninh, Hòa Vang, TP Đà Nẵng.
+ Mẫu đá phế phẩm: Hố chuối, phƣờng Hòa Khánh Bắc, Liên chiểu, Đà Nẵng.

C
C

+ Mẫu đá phế phẩm: Đà Sơn (A và II), phƣờng Hòa Khánh Nam, Liên chiểu,

R
L
T.

Đà Nẵng.

+ Mẫu đá phế phẩm: Phƣớc Tƣờng, phƣờng Hịa Phát, Cẩm lệ, Đà Nẵng.

DU

- Cát sơng: Cát hạt thô, nguồn: Hà Nha - huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam
2.1.2. Cốt liệu lớn:

Quá trình khảo sát, tìm hiều nguồn vật liệu phục vụ cho nghiên cứu, đề tài lựa
chọn nguồn vật liệu cốt liệu lớn gồm hai loại đá Dmax = 20 mm và Dmax = 10 mm để

tiến hành phối trộn 2 loại đá nhằm đảm bảo tính chất cơ lý, thành phần hạt của mẫu vật
liệu đạt chất lƣợng theo quy trình 7570:2006 [7]
- Đá dăm:
Dmax = 20 mm, nguồn: Hố chuồn, xã Hòa Ninh, huyện Hòa Vang, TP Đà Nẵng.
Dmax = 10 mm, nguồn: Hố chuồn, xã Hòa Ninh, huyện Hòa Vang, TP Đà Nẵng.
2.1.3. Chất kết dính và phụ gia:
- Xi măng: Nghi sơn PCB 40.
- Phụ gia: Hỗn hợp bê tông nghiên cứu hƣớng đến tính cơng tác của hỗn hợp cần
kéo dài và tính năng lƣu động cao. Bê tơng u cầu phát triển sớm cƣờng độ, nên đề tài
lựa chọn dịng phụ gia siêu hóa dẻo gồm: BASF 8585 và BASF 8713
2.2. Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu (đá dăm, cát nghiền, cát sông, xi
măng).
2.2.1: Cốt liệu lớn (đá dăm):


13
Nguồn cung cấp: Mỏ đá Hố chuồn, xã Hòa Ninh - huyện Hịa Vang - TP Đà Nẵng.

C
C

Hình 2.1. Mỏ đá Hố chuồn

R
L
T.

Q trình thí nghiệm mẫu đá dăm Dmax = 20 mm đƣợc thực hiện theo TCVN 7572:
2006 [6], kết quả đƣợc thống kê theo bảng sau:

DU

Bảng: 2.1. Kết quả thí nghiệm cơ lý của đá dăm
Các chỉ tiêu thí
nghiệm

Đơn vị

Kết quả

Mẫu 1

Mẫu 2

Trung bình

Tiêu Chuẩn
thí nghiệm

Tỷ lệ phối trộn theo khối lượng hai (02) loại Đá: 5 x 10 và 5 x 20 (mm)
Đá 5 x 10 mm: 20 (%); Đá 5 x 20 mm: 80 (%)
Khối lƣợng riêng

(g/cm3)

3.056

3.056

3.06

Khối lƣợng thể tích

(g/cm3)

3.011

3.008

3.01

Khối lƣợng thể tích xốp

(Kg/m3)

1,540

1,541

1,540

"

Độ hổng

(%)

48.87

48.78

48.8

"

Độ hút nƣớc

(%)

0.49

0.51

0.5

"

Lƣợng bùn, bụi, sét

(%)

0.344

0.316

0.3

TCVN 7572-6:06

Hàm lƣợng hạt thoi dẹt

(%)

14.69

14.71

14.7

TCVN 7572-13:06

TCVN 7572-4:06


14
Bảng: 2.2. Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của đá dăm
Thành phần cấp phối hạt
Cỡ sàng

Lƣợng sót từng sàng

Lƣợng sót tích lũy

(mm)

(%)

(%)

40

0.00

0.00

20

5.49

5.49

10

56.28

61.77

5

35.13

96.90

<5

3.10

100.00

C

C

R
L
T.

DU

Hình 2.2. Biểu đồ thành phần hạt của đá dăm Dmax = 20, phối trộn
Mẫu đá dăm phối trộn có thành phần hạt nằm trong phạm vi cho phép và đạt các
yêu cầu về chỉ tiêu cơ lý đối với cốt liệu dùng cho bê tông theo TCVN 7570:2006 [7]
2.2.2: Cốt liệu nhỏ (Cát sông):
Nguồn cung cấp: Hà Nha – Huyện Đại Lộc – tỉnh Quảng Nam.
Đây là nguồn cung cấp cát sơng chính cho các cơng trình xây dựng, trạm bê
tông thƣơng phẩm, … trên địa bàn thành phố Đà Nẵng.