Luận văn thạc sĩ nghiên cứu sử dụng xi măng bền sun phát và cát sông cổ chiên trong cấp phối để sản xuất bê tông công trình bị xâm nhập mặn tỉnh trà vinh

..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐÀM THIÊN ÂN

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XI MĂNG BỀN SUN-PHÁT
VÀ CÁT SÔNG CỔ CHIÊN TRONG CẤP PHỐI
ĐỂ SẢN XUẤT BÊ TÔNG CHO CÔNG TRÌNH
BỊ XÂM NHẬP MẶN TỈNH TRÀ VINH

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình dân dụng và cơng nghiệp
Mã số: 8580201

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. TRƢƠNG HỒI CHÍNH

Đà Nẵng - Năm 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tác giả.
Các số liệu và kết quả tính tốn đưa ra trong luận văn là trung thực và
chưa từng được ai công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Tác giả luận văn

Đàm Thiên Ân

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN

Đề tài: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XI MĂNG BỀN SUN PHÁT VÀ CÁT
SÔNG CỔ CHIÊN TRONG CẤP PHỐI ĐỂ SẢN XUẤT BÊ TƠNG CƠNG
TRÌNH BỊ XÂM NHẬP MẶN TỈNH TRÀ VINH
Học viên: Đàm Thiên Ân Chuyên ngành: KTXD CT Dân dụng và Công nghiệp
Mã số: 85 80 201 - Khóa 35 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt: Bê tơng là vật liệu xây dựng phổ biến trong xây dựng. Bê tông
truyền thống đƣợc chế tạo bởi chất kết dính (xi măng), cốt liệu lớn (đá dăm, sỏi),
cốt liệu nhỏ (cát tự nhiên), nƣớc và phụ gia. Tại khu vực đồng bằng Sông Cửu
Long, cát sông đƣợc dùng phổ biến làm vật liệu để san lấp mặt bằng xây dựng,
một số ít dùng làm cốt liệu nhỏ để chế tạo bê tông thông thƣờng.Tuy nhiên, tại
một số vùng, địa phƣơng ở nƣớc ta việc khai thác và sử dụng nƣớc, cát đạt các
chỉ tiêu cơ lý cho cấp phối bê tông truyền thống gặp rất nhiều khó khăn nhƣ:
vùng thƣờng xuyên ngập mặn, vùng hảo đảo ngồi khơi xa,…việc chế tạo bê
tơng truyền thống gặp rất nhiều khó khăn và chi phí thƣờng tăng cao hơn nhiều
lần so với các vùng khác. Vì vậy, cần có một loại hỗn hợp bê tơng mới nhƣ “hỗn
hợp bê tông sử dụng nƣớc, cát sông”... để giải quyết các vấn đề trên hoặc để tận
dụng nguồn vật liệu dồi dào sẵn có ở địa phƣơng nhằm giảm bớt chi phí xây
dựng cơng trình cho các vùng ven sơng vùng Tây Nam Bộ bị nhiễm mặn theo
mùa. Để tiến hành nghiên cứu sự phát triển cƣờng độ chịu nén của bê tông B15,
B20 theo cấp phối chuẩn, khi sử dụng xi măng poóc lăng hỗn hợp mác 40 - bền
sun phát trung bình (đƣợc ký hiệu PCB40-MS) với vật liệu đƣợc 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 xi măng PCB40-MS sau này. Giúp cho các kỹ sƣ thiết kế có
thêm lựa chọn sử dụng vật liệu địa phƣơng cho phƣơng án kết cấu, các đơn vị thi
cơng có cơ hội tiếp cận với loại cấp phối vật liệu này dùng cho công trình bị xâm
nhập mặn.

Từ khóa - Cấp phối bê tơng; Sông Cổ Chiên; Cường độ chịu nén; Bền
sun phát trung bình; Xâm nhập mặn.


Tocpic: RESEARCH ON USING DURABLE SULPHATE CEMENT
AND DEEP-FRIED RIVER SAND IN GRADING TO PRODUCE
CONCRETE WORKS SALINE INTRUSION IN TRA VINH PROVINCE
Summary: Concrete is a common building material in construction.
Traditional concrete is made of binder (cement), large aggregate (crushed stone,
gravel), small aggregate (natural sand), water and additives. In the Mekong Delta
region, river sand is commonly used as a material for construction site leveling, a
small number is used as a small aggregate to make common concrete. In our
country, the exploitation and use of water and sand meet the physical and
mechanical criteria for traditional concrete gradients, which meet many
difficulties such as: areas of frequent mangroves, islands in the offshore, ...
Constructing traditional concrete faces many difficulties and costs often increase
many times higher than other regions. Therefore, it is necessary to have a new
concrete mixture such as "concrete mixture using water, river sand" ... to solve
the above problems or to take advantage of the abundant sources of locally
available materials in order to reduce construction costs for saline coastal areas
in the Southwest region with seasonal salinity. In order to conduct research on
the development of compressive strength of concrete B15, B20 according to the
standard grade, when using portland cement mixed grade 40 - medium sun
resistance (denoted PCB40-MS) with objects materials exploited on the spot,
will be the premise for the design of precision grading components for concrete
B15, B20 using cement PCB40-MS later. Providing design engineers with the
option of using local materials for structural options, construction units have
access to this type of material for saline intrusion works.
Keywords - Concrete gradation; Co Chien River; Compressive strength;
Medium strength durable sun; Salinization.

MỤC LỤC
TRANG BÌA
LỜI CAM ĐOAN

TRANG TĨM TẮT TIẾNG ANH
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 2
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................3
4. Phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................................3
5. Bố cục luận văn...................................................................................................3
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ CÁC VẬT LIỆU CẤU THÀNH ..4
1.1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ CÁC VẬT LIỆU CẤU THÀNH ...............4
1.2. NGUYÊN LÝ HÌNH THÀNH BÊ TƠNG THƠNG QUA PHẢN ỨNG
THỦY HĨA CỦA XI MĂNG ...................................................................................7
1.3. MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP SỬ DỤNG BÊ TÔNG BỀN SUN PHÁT GIẢM
THIỂU NGUY CƠ BỊ TẤN CÔNG BỞI CÁC YẾU TỐ XÂM THỰC CHO BÊ
TÔNG VÀ CỐT THÉP .............................................................................................. 8
1.4. ẾT LUẬN ..........................................................................................................9
CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM PHÂN TÍCH ĐẶC TÍNH HĨA
HỌC CỦA CÁT SƠNG VÀ CƢỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG ...............10
2.1. ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƢỜNG TÂY NAM BỘ VIỆT NAM ............................... 10
2.1.1. Đặc điểm chung .......................................................................................... 10
2.1.2. Đặc điểm ở khu vực tỉnh Trà Vinh ............................................................. 11
2.2. PHƢƠNG PHÁP VÀ CÁC CHỈ TIÊU CẦN ĐÁNH GIÁ HI SỬ DỤNG CÁT

SÔNG CỔ CHIÊN MÙA NƢỚC HÔNG NHIỄM MẶN .....................................15
2.2.1. Phƣơng pháp đánh giá ................................................................................15
2.2.2. Các chỉ tiêu cần đánh giá khi sử dụng cát sông Cổ Chiên .......................... 15


2.3. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CƢỜNG ĐỘ NÉN CỦA BÊ TÔNG BẰNG
THỰC NGHIỆM (Theo TCVN 3118:1993) ............................................................. 15
2.3.1. Thiết bị thử ..................................................................................................16
2.3.2. Chuẩn bị mẫu thử ........................................................................................ 16
2.3.3. Đúc mẫu ......................................................................................................18
2.3.4. Bảo dƣỡng mẫu ........................................................................................... 20
2.3.5. Tiến hành thử .............................................................................................. 20
2.3.6. Tính kết quả ................................................................................................ 21
2.3.7. Những yếu tố ảnh hƣởng đến cƣờng độ nén của bê tông ........................... 22
2.4. ẾT LUẬN ........................................................................................................25
CHƢƠNG 3. THÍ NGHIỆM THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƢỜNG ĐỘ CHỊU
NÉN CỦA BÊ TƠNG ............................................................................................... 26
3.1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM ...............................................................................26
3.2. VẬT LIỆU SỬ DỤNG ĐỂ CHẾ TẠO MẪU.................................................... 26
3.2.1. Xi măng (Chất kết dính) .............................................................................26
3.2.2. Cốt liệu nhỏ (cát) ........................................................................................ 28
3.2.3. Cốt liệu lớn (đá dăm) ..................................................................................31
3.2.4. Nƣớc............................................................................................................34
3.2.5. Phụ gia (nếu có). ......................................................................................... 34
3.3. TÍNH TỐN THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CHO BÊ TÔNG CẤP B15, B20 ...34
3.3.1. Chọn độ sụt (SN) cho hỗn hợp bê tông. ..................................................... 34
3.3.2. Xác định lƣợng nƣớc (N) cho một mét khối bê tông. .................................34
3.3.3. Xác định tỉ số xi măng/nƣớc (X/N). ........................................................... 35
3.3.4. Tính hàm lƣợng xi măng.............................................................................35
3.3.5. Tính tốn hàm lƣợng cốt liệu lớn (đá dăm) ................................................36

3.3.6. Tính tốn hàm lƣợng cốt liệu nhỏ (cát). ..................................................... 36
3.4. QUY TRÌNH ĐÚC MẪU (Theo TCVN 3015:1993) ........................................38
3.4.1. Tính tốn liều lƣợng vật liệu cho mẻ trộn ..................................................38
3.4.2. Trộn hỗn hợp bê tông và xác định độ sụt ................................................... 40
3.4.3. Chọn khuôn đúc và tiến hành đúc mẫu ....................................................... 40
3.4.4. Quy trình bảo dƣỡng mẫu (Theo TCVN 3015:1993) .................................40
3.5. QUY TRÌNH NÉN MẪU VÀ ẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ................................ 41


3.5.1. Quy trình nén mẫu ...................................................................................... 41
3.5.2. ết quả thí ngiệm ........................................................................................ 41
ẾT LUẬN VÀ IẾN NGHỊ................................................................................... 47
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM HẢO ..................................................................48
PHỤ LỤC
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)
BẢN SAO ẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC
PHẢN BIỆN.


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Bảng trị số α .............................................................................................. 21
Bảng 3.1. Thành phần hạt của cát Sông Cổ Chiên .................................................... 28
Bảng 3.2. hối lƣợng thành phần hạt cát trên từng cở sàng .....................................30
Bảng 3.3. Bảng Tính chất cơ lý cát sông Cổ Chiên mùa nƣớc không nhiễm mặn ...31
Bảng 3.4.Tính chất cơ lý của đá 1x2 cm Biên Hịa................................................... 32
Bảng 3.5. Thành phần hạt của đá Biên Hòa .............................................................. 33
Bảng 3.6. Bảng ích thƣớc viên mẫu ứng với cốt liệu lớn ......................................38
Bảng 3.7. Bảng tính kết quả thí nghiệm cƣờng độ nén củabê tông cấp độ bền B15
cho các mẫu thí nghiệm ứng với các ngày tuổi (3; 7; 14; 28; 60; 90)....42
Bảng 3.8. Bảng tính kết quả thí nghiệm cƣờng độ nén củabê tông cấp độ bền B20

cho các mẫu thí nghiệm ứng với các ngày tuổi (3; 7; 14; 28; 60; 90)....44


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1. Một số hình ảnh dùng cát sơng Cổ Chiên san lấp mặt bằng (SLMB)
cơng trình .................................................................................................2
Hình 1.1. Pha trộn các thành phần ..............................................................................4
Hình 1.2. Các thành phần khác có trong vật liệu bê tơng ..........................................5
Hình 1.3. Cấu trúc bê tơng .......................................................................................... 6
Hình 1.4. Đoạn đê biển ở xã Trƣờng Long Hòa, huyện Duyên Hải đƣợc tỉnh
Trà Vinh xây dựng kiên cố ......................................................................8
Hình 2.1. Bản đồ khu vực Tây Nam Bộ (ĐBSCL) ................................................... 10
Hình 2.2. Bản đồ tỉnh Trà Vinh .................................................................................12
Hình 2.3. Máy nén mẫu ............................................................................................. 16
Hình 2.4. Mẫu thử nén 03 ngày tuổi ..........................................................................18
Hình 2.5. Trộn vữa và kiểm tra độ sụt .......................................................................19
Hình 2.6. Đúc mẫu định hình .................................................................................... 19
Hình 2.7. Bảo dƣỡng mẫu bê tơng đã tháo khn ..................................................... 20
Hình 3.1. Xi măng PCB 40 sử dụng để chế tạo mẫu cấp phối 1 ............................... 27
Hình 3.2. Xi măng PCB 40-MS sử dụng để chế tạo mẫu cấp phối 2 ........................ 28
Hình 3.3. Biểu đồ thành phần hạt của cát sơng Cổ Chiên .........................................30
Hình 3.4. Thí nghiệm đá dăm .................................................................................... 32
Hình 3.5. Biểu đồ thành phần hạt của đá dăm 1x2 Biên Hịa. ..................................33
Hình 3.6. Biểu đồsự phát triển cƣờng độ nén của bê tơng cấp độ bền B15 các mẫu
thí nghiệm ứng với các ngày tuổi (3; 7; 14; 28; 60; 90) ....................... 43
Hình 3.7. Sự phát triển cƣờng độ nén của bê tơng cấp độ bền B20 các mẫu thí
nghiệm ứng với các ngày tuổi (3; 7; 14; 28; 60; 90) ............................ 45


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Bê tơng là loại vật liệu phổ biến thƣờng đƣợc 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, nƣớc và phụ gia, thƣờng đƣợc đánh giá khả năng chịu lực bằng chỉ
tiêu cƣờng độ chịu nén. Cƣờng độ chịu nén là chỉ tiêu quan trọng nhất của hỗn hợp
bê tơng, nó đánh giá khả năng chịu tải của hỗn hợp bê tông dƣới tác dụng của trọng
lƣợng bản thân hoặc sự rung động. Việc sử dụng bê tông truyền thống cho các cơng
trình xây dựng đã trở nên cực kỳ phổ biến hiện nay.
Tuy nhiên, tại một số vùng, địa phƣơng ở nƣớc ta việc khai thác và sử dụng
nƣớc, cát đạt các chỉ tiêu cơ lý cho cấp phối bê tơng truyền thống gặp rất nhiều khó
khăn nhƣ: vùng thƣờng xuyên ngập mặn, vùng hảo đảo ngoài khơi xa,…việc chế
tạo bê tông truyền thống gặp rất nhiều khó khăn và chi phí thƣờng tăng cao hơn
nhiều lần so với các vùng khác. Vì vậy, cần có một loại hỗn hợp bê tông mới nhƣ
“hỗn hợp bê tông sử dụng nƣớc, cát sông”...để giải quyết các vấn đề trên hoặc để
tận dụng nguồn vật liệu dồi dào sẵn có ở địa phƣơng nhằm giảm bớt chi phí xây
dựng cơng trình cho các vùng ven sơng vùng Tây Nam Bộ bị nhiễm mặn theo mùa.
Hiện nay tại sông Cổ Chiên thuộc địa bàn tỉnh Trà Vinh có các số mỏ cát với
trữ lƣợng tƣơng đối lớn, tuy nhiên cát sơng Cổ Chiên có lẫn ít phù sa, cỡ hạt nhỏ và
nhiễm mặn theo mùa. Do vậy nguồn cát này từ trƣớc đến nay địa phƣơng chỉ dùng
để san lấp mặt bằng, mà chƣa có nghiên cứu sử dùng nguồn cát này sản xuất bê
tông để sử dụng cho các cơng trình trên địa bàn tỉnh. Hiện tại, nguồn cát dùng làm
cốt liệu trong bê tông trên địa bàn tỉnh Trà Vinh phải vận chuyển từ các tỉnh nhƣ:
huyện Tân Châu tỉnh An Giang, tỉnh Đồng Nai, nƣớc Cam-Pu-Chia,… Vì vậy, nếu
tận dụng đƣợc các nguồn tài nguyên thiên nhiên có sẵn, cát ven sơng khu vực Trà
Vinh (Sơng Cổ Chiên) sẽ mang lại hiệu quả kinh tế rất lớn trong xây dựng cơng
trình cho tỉnh Trà Vinh nói chung và khu vực thành phố Trà Vinh nói riêng. Với
những lý do sau:

- Tiến độ thi công nhanh nhờ vật liệu sẵn có trên cơng trƣờng, giảm thời gian
vận chuyển;


2

- Giảm nguồn ô nhiễm bụi và tiếng ồn do vận chuyển vật liệu, tạo mơi trƣờng
làm việc an tồn hơn;
- Đảm bảo chất lƣợng cho các cơng trình chịu ảnh hƣởng của nƣớc sông bị
xâm nhập mặn, nƣớc biển.
Do vậy, việc chọn đề tài “Nghiên cứu sử dụng xi măng bền sun phát và cát
sông Cổ Chiên trong cấp phối để sản xuất bê tơng cơng trình bị xâm nhập mặn
tỉnh Trà Vinh” là cần thiết và hợp lý.

Hình 1. Một số hình ảnh dùng cát sơng Cổ Chiên san lấp mặt bằng (SLMB)
cơng trình
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng xi măng poóc lăng hỗn hợp mác 40 - bền sun phát trung
bình, cátkhu vực tỉnh Trà Vinh, cát sông Cổ Chiên, nƣớc máy (Công ty Cấp thốt
nƣớc Trà Vinh), đá 1x2cm (Biên Hịa thuộc tỉnh Đồng Nai), để sản xuất bê tơng có
cấp độ bền B15, B20 với thời gian khảo sát đến 90 ngày từ ngày đúc mẫu bê tông.
Giúp cho các kỹ sƣ thiết kế có thêm lựa chọn sử dụng vật liệu địa phƣơng
cho phƣơng án vật liệu cấp phối bê tông, các đơn vị thi cơng có cơ hội tiếp cận với
loại cấp phối vật liệu này dùng cho cơng trình bị xâm nhập mặn.


3

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tƣợng nghiên cứu: Sử dụng cốt liệu cát không nhiễm mặn (cát sơng Cổ

Chiên) và xi măng pc lăng hỗn hợp mác 40 - bền sun phát trung bình (PCB40MS) để sản xuất hỗn hợp bê tông B15, B20 và xi măng PCB40 Hà Tiên để so sánh.
- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu bê tông cấp độ bền B15, B20
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Sử dụng phƣơng pháp tính tốn lý thuyết kết hợp thí nghiệm thực nghiệm
để nghiên cứu thiết kế và tính tốn thành phần hỗn hợp bê tông cấp độ bền B15,
B20 sử dụng cốt liệu cát mùa nƣớc khơng nhiễm mặn.
5.Bố cục luận văn
Luận văn có bố cục nhƣ sau:
Mở đầu
Chƣơng 1: Tổng quan về bê tông và các vật liệu cấu thành
Chƣơng 2: Phƣơng pháp thực nghiệm phân tích đặc tính hóa học của cát
sơng và cƣờng độ chịu nén của Bê tơng.
Chƣơng 3: Thí nghiệm và kết quả cƣờng độ chịu nén của bê tông sử
dụng xi măng PCB 40 Hà Tiên xi măng PCB40-MS với cát khu vực sông Cổ
Chiên tỉnh Trà Vinh
Kết luận và Kiến nghị.


4

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG
1.1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ CÁC VẬT LIỆU CẤU THÀNH
Về khái niệm bê tơng là một hỗn hợp gồm keo dính và ngun liệu. Keo
dính bao gồm xi măng pc lăng và nƣớc, giúp liên kết các nguyên liệu thô (đá,
sỏi,...) và nguyên liệu mịn (cát, đá mạt, đá xay,...). Thông qua một phƣơng trình
hóa học gọi là hydrat hóa, các chất này sẽ đóng rắn và làm cho tất cả kết dính với
nhau thành 1 khối cứng nhƣ đá.
Trong quá trình này, chìa khóa dẫn đến một tính chất đáng chú ý: bê tơng có

tính dẻo dai khi mới pha trộn và bền cứng khi đóng rắn. Những tính chất này giải
thích tại sao một vật liệu nhƣ bê tơng lại có thể xây dựng các tòa nhà chọc trời,
cầu, vỉa hè, xa lộ, cơng trình giao thơng.

Hình 1.1. Pha trộn các thành phần
Chìa khóa để đạt đƣợc một khối bê tơng bền vững đúng với khái niệm nằm
ở sự phân chia và pha trộn tỉ mỉ các thành phần bê tông. Một mẫu khơng có bột xi
măng để lấp đầy các khoảng trống giữa các cát đá thì sẽ khó đặt và tạo ra bề mặt
thô. Một mẫu với một lƣợng lớn bột xi măng sẽ dễ dàng đặt và tạo ra một bề
mặtbê tông nhẵn, tuy nhiên, cách làm nhƣ thế khơng đem lại hiệu quả và có thể dễ


5

dàng bị nứt.
Các tính chất hóa học của xi măng poóc lăng chỉ thực sự hữu dụng khi có sự
hiện diện của nƣớc. Trộn xi măng và nƣớc theo tiêu chuẩn nhất định tạo thành
một chất giúp kết dính đá và cát. Thơng qua một phƣơng trình hóa học gọi là
hydrat hóa, chất ấy sẽ đơng kết lại và tạo thành một khối bê tông chắc chắn.
Độ tốt của keo dính sẽ quyết định đến những đặc tính của bê tơng. Sức mạnh
của keo dính, lần lƣợt, phụ thuộc vào tỷ lệ nƣớc và xi măng. Tỷ lệ nƣớc-xi măng
là trọng lƣợng của nƣớc trộn chia cho trọng lƣợng của xi măng. Bê tông nhẹ đƣợc
sản xuất bằng cách giảm tỷ lệ nƣớc-xi măng càng nhiều càng tốt mà không làm
mất khả năng thi công, cho phép bê tông đặt và hợp nhất đúng cách.
Một mẫu bê tông thiết kế hợp lý sẽ có khả năng thi cơng tốt và có độ bền lẫn
sức mạnh cần thiết. Thơng thƣờng, một mẫu bê tơng sẽ có khoảng 10 đến 15 phần
trăm xi măng, 60 đến 75 phần trăm cát đá và 15 đến 20 phần trăm nƣớc. Khơng
khí tiếp xúc bề mặt bê tơng cũng có thể chiếm từ 5% đến 8%. Tuỳ vào công dụng,
các thành phần và khối lƣợng sẽ cho ra các loại bê tông khác nhau phù hợp cho
từng nhu cầu và mục đích sử dụng.

Hình 1.2. Các thành phần khác có trong vật liệu bê tơng


6

Gần nhƣ bất kỳ nguồn nƣớc tự nhiên không mùi khơng vị nào cũng có thể
đƣợc sử dụng làm nƣớc trộn bê tông. Các thành phần tạp chất quá mức nếu có ở
nƣớc trộn khơng chỉ có thể ảnh hƣởng đến thời điểm đông cứng và sức mạnh
của vật liệu bê tơng mà cịn có thể gây ra hiện tƣợng nở hoa, rỗ tổ ong, nhuộm
màu, ăn mòn cốt thép và giảm độ bền của bê tông. Thông số kỹ thuật thƣờng đặt
ra các giới hạn về clorua, sulfat, kiềm, và chất rắn có ở nƣớc trộn trừ khi các phép
thử đã đƣợc thực hiện để xác định mức độ ảnh hƣởng của các tạp chất có trong
nƣớc trộn trên bê tông.
Mặc dù hầu hết những loại nƣớc uống đều thích hợp để trộn các loại bê tơng
nhƣng vẫn phải đƣợc lựa chọn cẩn thận. Nguyên liệu thƣờng chiếm 60% đến 75%
tổng khối lƣợng xi măng. Loại và kích thƣớc của nguyên liệu phụ thuộc vào độ
dày và mục đích của sản phẩm.
Các phần xây dựng tƣơng đối mỏng đòi hỏi phải có cốt liệu thơ nhỏ, mặc dù
cốt liệu có đƣờng kính lên tới 6 inch đã đƣợc sử dụng trong các con đập lớn. Sự
thay đổi kích thƣớc hạt một cách liên tục là điều mong muốn để sử dụng chất kết
dính một cách hữu hiệu. Ngồi ra, ngun liệu phải sạch sẽ và khơng có bất kỳ
vấn đề nào có thể ảnh hƣởng đến cấu trúc bê tơng.

Hình 1.3. Cấu trúc bê tơng


7

1.2. NGUN LÝ HÌNH THÀNH BÊ TƠNG THƠNG QUA PHẢN ỨNG

THỦY HĨA CỦA XI MĂNG
Sự khởi đầu của hydrat hóa:
Ngay sau lúc nguyên liệu, nƣớc và xi măng đƣợc kết hợp, bê tông sẽ cứng
lại. Đa số những loại xi măng poóc lăng đều là xi măng thủy lực và sẽ cứng lên
thơng qua một phƣơng trình hóa học đƣợc gọi là hydrat hóa. Trong phản ứng này,
một nút đƣợc hình thành trên bề mặt của mỗi hạt xi măng. Nút phát triển và mở
rộng đến khi nó liên kết với các nút từ các hạt xi măng khác hoặc dính chặt vào
các nguyên liệu liền kề.
Một khi mà đƣợc pha trộn kỹ lƣỡng và có thể sử dụng, nó sẽ đƣợc đặt trong
khuôn mẫu trƣớc khi bê tông trở nên q cứng.
Trong q trình sắp đặt, bê tơng củng cố để thu gọn trong các khuôn mẫu
cũng nhƣ loại bỏ các lỗ hổng tiềm ẩn, chẳng hạn nhƣ rỗ tổ ong.
Đối với dạng tấm, bê tông giữ nguyên tại vị trị đặt cho đến khi độ ẩm trên bề
mặt biến mất, sau đó một cái tay nổi bằng gỗ hoặc bằng kim loại đƣợc sử dụng để
làm phẳng. Quá trình làm phẳng sẽ tạo ra một kết cấu bê tơng bền vững nhƣng
hơi thơ, có độ chống trƣợt tốt. Nếu bề mặt đã mịn, cứng và dày thì sẽ tiến đến quá
trình tiếp theo là trán thép.
Việc tu dƣỡng sẽ tiến hành sau khi bề mặt bê tông tiếp xúc đủ cứng để chống
lại sự ăn mịn hóa học. Tu dƣỡng đảm bảo q trình hydrat hóa liên tục của xi
măng để tăng cƣờng độ cứng liên tục. Bê tông sẽ tu dƣỡng bằng cách phun sƣơng
hoặc bằng cách sử dụng vải giữ ẩm nhƣ khăn lụa hay bông. Các phƣơng pháp tu
dƣỡng khác nhằm ngăn ngừa sự bốc hơi nƣớc bằng cách niêm phong bề mặt bằng
nhựa hoặc các chất phun độc đáo gọi là các hợp chất tu dƣỡng.
Các kỹ thuật đƣợc sử dụng cho bê tông trong thời tiết cực lạnh hoặc nóng để
bảo dƣỡng. Việc này sẽ giúp bê tông giữ ẩm đƣợc lâu hơn, trở nên cứng hơn và
bền hơn khi nó hồn thiện. Tỷ lệ cứng phụ thuộc vào thành phần và độ mịn của xi
măng, tỷ lệ pha trộn, điều kiện dƣỡng ẩm và nhiệt độ môi trƣờng. Bê tông sẽ tiếp
tục bền chắc hơn theo từng thời điểm. Hầu hết sự hydrat hóa và sự vững chắc theo
thời gian sẽ xảy ra mạnh mẽ trong tháng đầu tiên của chu trình sống của bê tơng,
nhƣng hydrat hóa vẫn tiếp diễn ở tốc độ chậm hơn trong nhiều năm tiếp theo đó.

8

1.3. MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP SỬ DỤNG BÊ TÔNG BỀN SUN PHÁT
GIẢM THIỂU NGUY CƠ BỊ TẤN CÔNG BỞI CÁC YẾU TỐ XÂM THỰC
CHO BÊ TÔNG VÀ CỐT THÉP
Phƣơng pháp 1: Chế tạo xi măng có hàm lƣợng tricalcium aluminate thấp
khi nghiền với một lƣợng thạch cao phù hợp gọi là xi măng pooc lăng bền sun
phát. Chủng loại xi măng này đƣợc các nƣớc áp dụng và phổ biến nhất theo tiêu
chuẩn Mỹ ASTM C150, tiêu chuẩn này chia xi măng pooc lăng bền sun phát
thành 02 loại: Type II - quy định hàm lƣợng C3A < 8% và Type V - quy định
hàm lƣợng C3A < 5%.

Hình 1.4. Đoạn đê biển ở xã Trường Long Hòa, huyện Duyên Hải được
tỉnh Trà Vinh xây dựng kiên cố
Phƣơng pháp 2: Xi măng pooc lăng hỗn hợp bền sun phát, sử dụng phụ gia
khống hoạt tính trộn với xi măng pooc lăng (xi măng pooc lăng có hàm lƣợng
C3A > 8%) làm giảm hàm lƣợng C3A trong xi măng. Tuy nhiên, khi có thành
phần phụ gia khống sẽ ảnh hƣởng đến các tính chất bền lâu của xi măng. Xi
măng hỗn hợp bền sun phát đƣợc quy định các chỉ tiêu kỹ thuật trong tiêu chuẩn


9

ASTM C595 và C1157. Hai tiêu chuẩn này cũng phân loại xi măng thành 02
nhóm: Type MS (bền sun phát trung bình) và type HS (bền sun phát cao), trong
đó chỉ tiêu quan trọng nhất là thử độ bền lâu của xi măng trong môi trƣờng sun
phát ở tuổi 6 tháng và 12 tháng.
1.4. KẾT LUẬN

- Đối với bê tông thƣờng các đặc tính của nó phụ thuộc vào hàm lƣợng và
chất lƣợng của các vật liệu chế tạo bê tông.
- Cốt liệu nhỏ và lớn (cát và đá dăm) chiếm một khối lƣợng và thể tích lớn
trong hỗn hợp bê tông.
- Cỡ hạt, cấp phối hạt và những đặc trƣng chất lƣợng khác của chúng có ảnh
hƣởng lớn đến tính chất của hỗn hợp bê tơng.
- Hàm lƣợng cát và chất lƣợng cát trong hỗn hợp cốt liệu, ảnh hƣởng lớn đến
tính chất của hỗn hợp bê tơng.
- Hỗn hợp bê tơng có một hàm lƣợng cát tối ƣu sẽ đảm bảo cho bê tông đạt
đƣợc yêu cầu về tính lƣu động, độ đặc chắc, Cƣờng độ…
Nhƣ vậy, chất lƣợng của bê tông phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó cấp
phối cốt liệu, chất lƣợng cốt liệu và hàm lƣợng N/X để sản xuất bê tơng có ảnh
hƣởng lớn đến cƣờng độ của bê tông xi măng.
- Sản phẩm xi măng bền sun phát có ƣu điểm đáp ứng đƣợc cho xây dựng
mọi cơng trình nhƣ: Nhà dân dụng, nhà cao tầng, cầu đƣờng, kè biển,...và các cơng
trình đặc biệt dùng trong mơi trƣờng có nƣớc mặn nhƣ cầu cảng biển, chống xâm
thực trong các mơi trƣờng, có cƣờng độ nén cao, cƣờng độ uốn, độ bền hóa học
cao, phù hợp với khí hậu Việt Nam nói chung,trên địa bàn tỉnh Trà Vinh nói riêng.
- Ƣu điểm của xi măng bền sun phát: Giảm thiểu ăn mòn kết cấu thép do
ngăn chặn đƣợc ion Cl-;
; Đảm bảo tính chất bê tơng và bảo đảm an tồn cho
kết cấu thép trong môi trƣờng xâm thực bởi sun phát và môi trƣờng nhiễm phèn,
axit.; Giảm phản ứng kiềm, cốt liệu tăng cƣờng độ bền của bê tông; cƣờng độ cao,
đặc biệt càng về sau cƣờng độ & độ bền càng tăng, làm tăng tuổi thọ cơng trình;


10

CHƯƠNG 2
PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM PHÂN TÍCH ĐẶC TÍNH HĨA

HỌC CỦA CÁT SÔNG 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
- Tây Nam Bộ trƣớc hết là một không gian địa lý liền kề liên tục. Đây là vùng
đồng bằng (sông Cửu Long) cùng một vài dãy núi thấp ở miền tây tỉnh An Giang,
Kiên Giang; Phía Đơng Bắc tiếp giáp Vùng Đơng Nam Bộ, phía tây bắc giáp
Campuchia, phía tây giáp vịnh Thái Lan, phía đơng giáp Biển Đông. Tây Nam Bộ
gồm 13 tỉnh thành sau: Bến Tre, Bạc Liêu, Cà Mau, Thành phố Cần Thơ, Đồng
Tháp, Hậu Giang, iên Giang, Long An, Sóc Trăng, Tiền Giang, Trà Vinh, Vĩnh
Long, An Giang với diện tích khoảng 40.000 km vng, là vùng đất đƣợc hình
thành từ những trầm tích phù sa và đƣợc bồi dần qua những kỷ nguyên thay đổi của
mực nƣớc biển.

Hình 2.1. Bản đồ khu vực Tây Nam Bộ (ĐBSCL)


11

Tây Nam Bộ là vùng đồng bằng châu thổ do sơng Cửu Long (Mê-kơng) tạo
nên, với độ cao trung bình so với mực nƣớc biển khoảng 2m, độ dốc trung bình là 1
cm/km. Đây là vùng đồng bằng thấp và ngập nƣớc, chịu ảnh hƣởng mạnh của thủy
triều, tạo nên một vùng chịu ảnh hƣởng mặn đến nửa diện tích, đƣợc giới hạn trong
phạm vi bởi các dịng sơng, kênh, rạch chảy trong lãnh thổ của Việt Nam, đƣợc
nhận lƣu lƣợng nƣớc từ 2 dịng chính của sơng Mê Kơng là sơng Hậu Giang và
sơng Tiền Giang (hay cịn đƣợc gọi là sông Tiền Và sông Hậu).
- Tây Nam Bộ thuộc vùng đặc trƣng của khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích
đạo, nhiệt độ trung bình từ 26 đến 28 độ C, hầu nhƣ ổn định quanh năm, lƣợng mƣa
trung bình năm dao động từ 1.101mm đến 2.245mm/năm . Chế độ nắng cao, Số giờ
nắng trung bình năm dao động từ 2.290 đến 2.769 giờ/năm, nền nhiệt ẩm phong
phú, ánh nắng dồi dào, thời gian bức xạ dài, nhiệt độ và tổng tích ơn cao. Biên độ

nhiệt ngày đêm giữa các tháng trong năm thấp và ơn hịa. Độ ẩm trung bình hàng
năm khoảng từ 80

82%. Khí hậu hình thành trên hai mùa chủ yếu quanh năm là

mùa khô và mùa mƣa. Mùa mƣa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khơ từ tháng 12 tới
tháng 4.
Tồn vùng là một hệ thống mở biến nhịp với chế độ thuỷ văn. Hoạt động hỗn
hợp của sông và biển qua từng giai đoạn đã hình thành nên dạng hình đất phù sa
phì nhiêu dọc theo đê ven sơng và dọc theo một số giồng cát ven biển, có cả đất
phèn trên trầm tích đầm mặn trũng thấp nhƣ vùng Đồng Tháp Mƣời, tứ giác Long
Xuyên - Hà Tiên, tây nam sông Hậu và bán đảo Cà Mau.
2.1.2. Đặc điểm ở khu vực tỉnh Trà Vinh
Tỉnh Trà Vinh nằm ở phía Đơng Nam của vùng đồng bằng sông Cửu Long,
nằm giữa 2 con sông lớn là sông Cổ Chiên và Sông Hậu, tọa độ địa lý từ 9 031’5’’
đến 10004’5’’ vĩ độ Bắc và 105057’16’’ đến 1060 36’04’’ kinh độ Đơng. Phía Bắc
giáp với tỉnh Vĩnh Long, phía Đơng và Đơng Bắc giáp tỉnh Bến Tre bởi sơng Cổ
Chiên, phía Tây và Tây Nam giáp với tỉnh Sóc Trăng bởi sơng Hậu, phía Đơng giáp
biển Đơng với hơn 65 km bờ biển. Tỉnh Trà Vinh có 09 đơn vị hành chính cấp
huyện trực thuộc, gồm thành phố Trà Vinh, 07 huyện và 01 thị xã.
Tỉnh Trà Vinh nằm giữa 2 sông Cổ Chiên và sông Hậu, một mặt giáp biển
Đông (dài 65 km), có 2 cửa sơng (Cung Hầu và Định An) là 2 cửa sông quan trọng
của vùng đồng bằng sông Cửu Long thông thƣơng qua biển Đông với cả nƣớc và


12

quốc tế; Trà Vinh cịn có hệ thống đƣờng quốc lộ 53, 54 và 60 qua Tỉnh, nối Trà
Vinh với các tỉnh khác trong vùng và ngồi vùng.

Hình 2.2. Bản đồ tỉnh Trà Vinh
* Về địa hình:
Trà Vinh là vùng đồng bằng ven biển nằm phần cuối của hạ lƣu sông


13

Cửu Long, là vùng châu thổ đƣợc hình thành lâu đời cùng vời vùng đất trẻ mới bồi.
Địa hình Trà Vinh có đặc trƣng điển hình của vùng đồng bằng ven biển, chịu ảnh
hƣởng bởi sự giao thoa giữa sông và biển tạo nên các vùng trũng, phẳng xen lẫn
các giồng cát dạng hình cánh cung phần lồi hƣớng ra biển, về phía biển, các giồng
cát cao và mở rộng hơn. Cao trình phổ biến của Tỉnh khoảng 0,4 1,0 m, chiếm
66% diện tích đất tự nhiên.
* Đặc trƣng khí tƣợng - thủy văn:
- Đặc trƣng khí tƣợng:
Tỉnh Trà Vinh nằm trong vùng nhiệt đới có khí hậu mát mẻ quanh năm, ít bị
ảnh hƣởng bởi lũ. Các yếu tố khí hậu, nhiệt độ, ánh sáng, lƣợng nƣớc bốc hơi và
lƣợng mƣa đƣợc phân bổ đều khá rõ rệt giữa 2 mùa mƣa (từ tháng 5 đến tháng 11)
và mùa khô (từ tháng 12 đến tháng 4).
+ Nhiệt độ.
Số liệu quan trắc giai đoạn 2013 2017 tại Trạm Càng Long cho thấy nhiệt độ
trung bình năm dao động trong khoảng 27 0C 27,40C. Thông thƣờng nhiệt độ thấp
nhất vào tháng 1, cao nhất vào tháng 4 và tháng 5.
+ Số giờ nắng.
Tồn tỉnh có tổng số giờ nắng trung bình 7,7 giờ/ngày. Số liệu quan trắc giai
đoạn 2013

2017 cho thấy số giờ nắng trung bình hàng tháng trong năm dao động

trong khoảng 188

230 giờ, cao nhất vào năm 2015. Số giờ nắng cao nhất vào

tháng 3, 4 hoặc tháng 5 và thấp nhất vào tháng 9, tháng 10.
+ Chế độ gió.
Do có địa hình bằng phẳng nên tồn vùng có chế độ gió tƣơng đối giống nhau.
Gió đổi chiều rõ rệt theo mùa và có hƣớng thịnh hành trùng với hƣớng gió mùa
tồn khu vực, tốc độ gió trung bình năm khoảng 3,0

3,9 m/s. Trong thời gian từ

tháng 1 đến tháng 4 có “gió chƣớng” hƣớng vng góc với bờ biển và trùng hƣớng
với sông, kênh thông ra biển nên làm cho nƣớc sông, kênh dâng lên đẩy nƣớc mặn
vào sâu hơn.
+ Lƣợng mƣa.
Theo số liệu quan trắc giai đoạn 2013 ÷ 2017, lƣợng mƣa trung bình năm từ


14

120,0 ÷ 198,7 mm, phân bố khơng đều và phân hóa mạnh theo thời gian và khơng
gian. Về thời gian mƣa, có 90% lƣợng mƣa năm tập trung vào mùa mƣa bắt đầu từ
tháng 5 đến tháng 11. Càng về phía biển, thời gian mƣa càng ngắn dần, tức là mùa
mƣa bắt đầu muộn nhƣng kết thúc sớm.
+ Độ ẩm.
Độ ẩm khơng khí phụ thuộc vào lƣợng mƣa và nhiệt độ khơng khí. Độ ẩm
khơng khí tại Trà Vinh biến đổi theo hai mùa rõ rệt. Độ ẩm có trị số cao nhất vào
tháng mùa mƣa (từ tháng 5 đến tháng 11) dao động trong khoảng 85 ÷ 90%. Độ ẩm
có trị số thấp hơn vào mùa khơ (từ tháng 12 đến tháng 4) thay đổi từ 77 ÷ 90%.
- Đặc trƣng thủy văn:

Trà Vinh chịu ảnh hƣởng mạnh của chế độ bán nhật triều biển Đông thông
qua 2 sông lớn (sông Cổ Chiên và sông Hậu) và mạng lƣới kênh rạch chằng chịt.
Đây là chế độ bán nhật triều khơng đều, ngày có 2 lần triều lên và 2 lần triều
xuống, hàng tháng có 2 kỳ triều cƣờng (vào ngày 1 và 15 âm lịch) và 2 kỳ triều kiệt
(vào ngày 7 và 23 âm lịch). Ảnh hƣởng thủy triều giảm dần từ biển vào sâu trong
nội đồng, chủ yếu là vùng ven biển.
Nƣớc mặttheo hệ thống các con sông, kênh rạch thông ra biển, mặn xâm
nhập sâu vào nội địa. Mùa mƣa ranh giới mặn bị đẩy lùi ra biển, mùa khô (tháng 12
đến tháng 4) lƣu lƣợng dòng chảy giảm, mặn lại lấn sâu vào đồng bằng. Sự xâm
nhập mặn ở khu vực ĐBSCL rất phức tạp, mỗi vùng có đặc điểm khác nhau.
Nƣớc mặn theo thủy triều xâm nhập vào sâu trên sông Cổ Chiên và sơng
Hậu. Độ mặn trung bình tháng và độ mặn lớn nhất trong năm thƣờng xuất hiện
trong tháng 3 hoặc tháng 4 hàng năm. Chiều dài xâm nhập của độ mặn 4‰ khoảng
50÷57 km.
* Trữ lƣợng cát trên lịng sơng Cổ Chiên và sông hậu
Sông Cổ Chiên và sông Hậu là phần hạ lƣu của các nhánh sông Cửu Long và
là cửa ngõ của sông Cửu Long trƣớc khi nƣớc đổ ra biển. Qua cơng tác thăm dị và
đánh giá tài ngun cát trên 02 lịng sơng, có tổng trữ lƣợng cát là 64.599.716 m3,
gồm.
- Trên lịng sơng Hậu có 6 thân cát, gồm 11 mỏ với trữ lƣợng là: 14.472.740
m cát.
3


15

- Trên lịng sơng Cổ Chiên có 3 thân cát, gồm 23 mỏ cát với trữ lƣợng
là: 50.126.976 m3 cát.
2.2. PHƢƠNG PHÁP VÀ CÁC CHỈ TIÊU CẦN ĐÁNH GIÁ KHI SỬ DỤNG
CÁT SÔNG CỔ CHIÊN MÙA NƢỚC KHÔNG NHIỄM MẶN

2.2.1. Phƣơng pháp đánh giá
Phƣơng pháp đánh giá cát biển đƣợc tiến hành theo các tiêu chuẩn sau:
- TCVN 7570:2006 “Cốt liệu cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật”;
- TCVN 7572:2006 “Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phƣơng pháp thử”.
2.2.2. Các chỉ tiêu cần đánh giá khi sử dụng cát sông Cổ Chiên
- hối lƣợng thể tích, g/cm3;
- hối lƣợng riêng, g/cm3;
- Độ xốp, %;
- Hàm lƣợng bụi, bùn, sét, %;
- Độ hấp thụ nƣớc, %;
- Hàm lƣợng tạp chất hữu cơ, xác định so với màu chuẩn;
- Độ ẩm, %;
- Mô đun độ lớn;
- Lƣợng hạt lớn hơn 5mm, %;
- Hàm lƣợng ion clo (Cl-), %;
- Hàm lƣợng sulfat (SO3), %;
2.3. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CƢỜNG ĐỘ NÉN CỦA BÊ TÔNG BẰNG
THỰC NGHIỆM(Theo TCVN 3118:1993)
Để đánh giá cƣờng độ chịu nén của các loại bê tơng, tác giả đã sử dụng
phƣơngpháp thí nghiệm theo tiêu chuẩn TCVN 3118:1993 “Bê tông nặng - Phƣơng
pháp xác định cƣờng độ chịu nén”


16

2.3.1. Thiết bị thử

Hình 2.3. Máy nén mẫu
Thiết bị thử bao gồm:
- Máy nénTYA-2000-China

- Thƣớc lá kim loại;
- Cân điện tử;
2.3.2. Chuẩn bị mẫu thử
- Chuẩn bị mẫu thử nén theo nhóm mẫu, mỗi nhóm mẫu gồm 3 viên.
- Viên chuẩn để xác định cƣờng độ nén của bê tông là viên mẫu lập phƣơng
kích thƣớc 15x15x15cm. Các viên mẫu khác mẫu trên phải quy đổi khi tính tốn.
- ết cấu sản phẩm yêu cầu mẫu thử ở trạng thái nào thì phải nén mẫu thử ở
đúng tuổi và trạng thái đó.
- iểm tra và chọn hai mặt chịu nén của các viên mẫu thử sao cho:
+ he hở lớn nhất giữa chúng với thƣớc thẳng đặt áp sát xoay theo các
phƣơng khơng đƣợc vƣợt q 0,05mm trên 100mm tính từ điểm tì thƣớc.