nghiên cứu sử dụng cát nghiền thay thế cát thiên nhiên trong bê tông ứng dụng cho đập thủy lợi bản mòng - sơn la

LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sỹ kỹ thuật với đề tài “Nghiên cứu sử dụng cát nghiền thay thế cát thiên nhiên trong bê tông ứng dụng cho đập thủy lợi Bản Mòng – Sơn La” được hoàn thành tại Tr

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật với đề tài “Nghiên cứu sử dụng cát nghiền

thay thế cát thiên nhiên trong bê tông ứng dụng cho đập thủy lợi Bản Mòng – Sơn La” được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy lợi; Phòng

nghiên cứu vật liệu Viện Thủy Công với sự giúp đỡ tận tình của các Thầy, Cô giáo và bạn bè đồng nghiệp Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các

cơ quan, đơn vị và các cá nhân nói trên đã không tiếc thời gian và công sức cùng sẽ chia khó khăn, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả học tập và hoàn thành luận văn này

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Quang Phú, PGS.TS Hoàng Phó Uyên, v.v… Những người thầy đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ các tài liệu và cung cấp các thông tin khoa học quý báu cho luận văn này

Tác giả có được kết quả này chính là sự chỉ bảo ân cần của các Thầy giáo, Cô giáo, cùng sự động viên cổ vũ nhiệt tình của cơ quan, gia đình và bạn bè đồng nghiệp Một lần nữa tác giả xin cảm ơn và ghi nhớ tất cả những đóng góp to lớn đó

Với thời gian và trình độ còn hạn chế, nội dung nghiên cứu rộng, vấn

đề nghiên cứu phức tạp, luận văn có thể còn những khiếm khuyết Rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp chân tình của các Thầy, Cô và bạn bè đồng nghiệp

Xin chân thành cảm ơn./

Hà Nội, ngày 03 tháng 12 năm 2012

Tác giả

Phan Văn Tấn

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là Phan Văn Tấn Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những nội dung và kết quả trình bày trong luận văn là trung

thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào

Tác giả

Phan Văn Tấn

76T

MỤC LỤC

76T

MỞ ĐẦU76T 1

I TÍNH CẤP THIẾT 1

II 76TMỤC ĐÍCH LUẬN VĂN76T 2

76T III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU76T 2

76T IV ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU76T 2

76T V NỘI DUNG VÀ BỐ CỤC CỦA LUẬN 76TVĂN 2

CHƯƠNG 1 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ NGHIÊN CỨU CÁT NGHIỀN TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 4

1.1 Tình hình sản xuất và nghiên cứu cát nghiền trên thế giới 4

1.2 Tình hình sản xuất và nghiên cứu cát nghiền tại Việt Nam 10

1.3 Tổng quan về thiết kế thành phần cấp phối bê tông 16

76T 1.3.1 76TLượng nước trộn bê tông 16

76T 1.3.2 76TLượng xi măng 17

76T 1.3.3 76TLượng dùng cốt liệu lớn 18

76T 1.3.4 76TLượng dùng cốt liệu nhỏ 21

76T 1.4 Kết luận chương 176T 24

76T CHƯƠNG 2 76TYÊU CẦU KỸ THUẬT VÀ CÁC TIÊU CHUẨN THÍ NGHIỆM CÁT NGHIỀN 25

76T 2.1 76TKhái niệm và các tính chất cơ bản của cát nghiền 25

76T 2.1.1 76TKhái niệm cát nghiền (cát nhân tạo) 25

76T 2.1.2 76TTính chất cơ bản của cát nghiền 25

76T 2.1.3 76TYêu cầu kỹ thuật đối với cát nghiền 26

76T 2.2 76TCác tiêu chuẩn thí nghiệm 29

76T 2.3 76TCác đặc tính kỹ thuật của cát nghiền 31

76T 2.3.1 76THình dáng bề mặt hạt cát 31

76T 2.3.2 76TĐộ xốp hổng của cát nghiền 33

CỦA BÊ TÔNG 39

BÊ TÔNG CHO CÔNG TRÌNH THỦY LỢI BẢN MÒNG – SƠN LA 51

4.4 76TThiết kế cấp phối bê tông cho công trình thủy lợi Bản Mòng – Sơn La 72

76T

4.4.1 76TMục đích thiết kế 72

76T 4.4.2 76TThiết kế thành phần cấp phối bê tông M25B6(R60) 73

76T 4.4.2.1 76TVật liệu sử dụng 73

76T 4.4.2.2 76TCác yêu cầu kỹ thuật của bê tông thiết kế 73

76T 4.4.2.3 76TTính toán thiết kế sơ bộ thành phần cấp phối 73

4.4.2.4 Kết quả thí nghiệm kiểm tra và hiệu chỉnh cấp phối 75

4.4.3 Thiết kế thành phần cấp phối bê tông M15B2(R60) 77

4.4.3.1 Vật liệu sử dụng 77

4.4.3.2 Các yêu cầu kỹ thuật của bê tông thiết kế 77

4.4.3.3 Tính toán thiết kế sơ bộ thành phần cấp phối 77

4.4.3.4 Kết quả thí nghiệm kiểm tra và hiệu chỉnh cấp phối 79

4.5 Đánh giá sơ bộ hiệu quả kinh tế sử dụng cát nghiền công trình thủy lợi Bản Mòng – Sơn La 81

4.6 Kết luận chương 4 93

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO 97

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Dây chuyền sản xuất cát nghiền ở châu Âu 6

Hình 1.2 Đập Tam Hiệp (Trung Quốc) 8

Hình 1.3 Saluda Dam Remediation 8

Hình 1.4 Đập Salto Caxias (Brasil) 9

Hình 1.5 Đập Vueltosa (Venezuela) 9

Hình 1.6 Máy nghiền ly tâm sản xuất cát nghiền 12

Hình 1.7 Máy sàng máy rửa đá 12

Hình 1.8 Sản phẩm cát nhân tạo 13

Hình 1.9 Đập A Vương (Quảng Nam) 15

Hình 1.10 Hình chiếu phối cảnh thủy điện Sơn La 15

Hình 1.11 Đập Bản Vẽ (Nghệ An) 16

Hình 1.12 Trạng thái khô, ẩm của vật liệu 17

Hình 1.13 Quan hệ độ rỗng và tỷ lệ cát trong hỗn hợp cốt liệu 21

Hình 2.1 Cát nghiền Bản Mạt – Chiềng Mung 0,15 – 0,315mm (phóng đại 80x) 33

Hình 2.2 Cát tự nhiên 0,15 – 0,315mm (phóng đại 80x) 33

Hình 3.1 Biểu đồ so sánh sự phát triền cường độ của bê tông M20 sử dụng cát nghiền và cát tự nhiên 47

Hình 3.2 Biểu đồ so sánh sự phát triền cường độ của bê tông M30 sử dụng cát nghiền và cát tự nhiên 48

Hình 3.3 Biểu đồ so sánh sự phát triền cường độ của bê tông M40 sử dụng cát nghiền và cát tự nhiên 48

Hình 4.1 Ký hiệu phân khu bê tông đập Bản Mòng 55

Hình 4.2 Biểu đồ quan hệ giữa cường độ nén bê tông tuổi 60 ngày với tỷ lệ N/X 76

Hình 4.3 Biểu đồ quan hệ giữa cường độ nén bê tông tuổi 60 ngày với tỷ lệ N/X 80

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Một số công trình đập BTĐL của Việt Nam sử dụng cát nghiền 14

Bảng 1.2 Thành phần cấp phối bê tông bơm ở Bồ Đào Nha 23

Bảng 1.3 Thành phần cỡ hạt các loại cốt liệu 23

Bảng 2.1 Yêu cầu kỹ thuật của cát nghiền 28

Bảng 2.2 Các tiêu chuẩn thí nghiệm vật liệu 30

Bảng 2.3 Các tiêu chuẩn thí nghiệm tính chất cơ lý của bê tông 31

Bảng 2.4 Hệ số mài tròn của cát 32

Bảng 2.5 Khối lượng thể tích và độ xốp hổng của cát 34

Bảng 2.6 Độ hút nước của cát 37

Bảng 2.7 Bộ sàng tiêu chuẩn 37

Bảng 3.1 Cấp phối bê tông dùng trong thực nghiệm 40

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng hạt mịn tới độ co ngót của bê tông 44

Bảng 3.3 Cường độ chịu nén của các cấp phối bê tông 47

Bảng 4.1 Phân vùng vật liệu đập không tràn 55

Bảng 4.2 Độ sụt bê tông cho các dạng kết cấu 59

Bảng 4.3 Lượng dùng nước cho 1mP 3 Pbê tông vật liệu khô hoàn toàn 59

Bảng 4.4 Hệ số tra A và A' 61

Bảng 4.5 Bảng tra hệ số dư vữa kR d R 63

Bảng 4.6 Bảng tra thể tích đổ đống cốt liệu lớn 64

Bảng 4.7 Một số tính chất cơ lý của xi măng sử dụng 69

Bảng 4.8 Thành phần cỡ hạt và một số tính chất cát nghiền Bản Mạt – Chiềng Mung 70

Bảng 4.9 Khối lượng thể tích, độ hút nước của cát nghiền Bản Mạt – Chiềng Mung 70

Bảng 4.10 Một số tính chất cơ lý đá gốc 70

Bảng 4.11 Tỷ lệ cát/đá dăm DR max R= 60mm và độ rỗng hỗn hợp 71

Bảng 4.12 Một số tính chất của phụ gia hóa dẻo chậm đông kết PlastimentP

®

P

R 72 Bảng 4.13 Ba thành phần cấp phối định hướng 75 Bảng 4.14 Kết quả thí nghiệm các tính chất cơ lý cấp phối 3 thành phần định hướng 75 Bảng 4.15 Thành phần cấp phối bê tông M25B6(R60) – Dmax 60 76 Bảng 4.16 Các tính chất cơ lý của cấp phối bê tông M25B6(R60) Dmax 60 76 Bảng 4.17 Ba thành phần cấp phối định hướng 79 Bảng 4.18 Kết quả thí nghiệm các tính chất cơ lý cấp phối 3 thành phần định hướng 79 Bảng 4.19 Thành phần cấp phối bê tông M15B2(R60) – Dmax60 80 Bảng 4.20 Các tính chất cơ lý của cấp phối bê tông M15B2(R60) Dmax 60 80 Bảng 4.21 Bảng tính toán chi tiết giá thành cát Hòa Bình tại chân công trình 81 Bảng 4.22 Bảng tính toán chi tiết giá thành cát nghiền Bản Mạt – Chiềng Mung tại chân công trình 82

MỞ ĐẦU

I TÍNH CẤP THIẾT

Trong thời gian qua, với tiến trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất

nước, hàng năm ngành xây dựng cần đến hàng trăm triệu tấn cát vàng Trong

khi đó nguồn cát thiên nhiên ngày càng cạn kiệt và khan hiếm Đặc biệt đối

với các tỉnh miến núi như Sơn La là một trong những tỉnh gần như không có

nguồn cát tự nhiên và đang xây dựng rất nhiều các nhà máy thuỷ điện, trong

đó có Nhà máy thuỷ điện Sơn La với nhu cầu khoảng 8 triệu tấn cát/1 năm

Trước tình hình đó, để giải quyết bài toán cung cấp vật liệu cát cho xây dụng

cần phải tìm được loại vật liệu mới để thay thế cát tự nhiên ngày càng trở nên

cấp bách

Để giải quyết vấn đề này, sản xuất và sử dụng cát nhân tạo đang được

coi là giải pháp tối ưu Hầu hết các chuyên gia trong lĩnh vực xây dựng đều

thừa nhận tính ưu việt của cát nhân tạo Khi sử dụng phương pháp này, nó sẽ

giải quyết được bài toán thiếu cát thiên nhiên mà vẫn đảm bảo chất lượng

công trình; mặt khác, khi sử dụng cát nghiền thay thế cát tự nhiên nó còn có

những ưu điểm như: hạt cát đồng đều hơn, có thể điều chỉnh môđun và tỷ lệ

thành phần hạt theo từng yêu cầu cấp phối cho các loại bê tông khác nhau

(như bê tông asphalt, bê tông xi măng, bê tông đầm lăn, bê tông mác cao )

Loại cát này cũng cho phép tiết kiệm xi măng, nhựa đường, rút ngắn thời gian

thi công và tăng tuổi thọ công trình Chính vì lý do trên chúng tôi đã nghiên

cứu đề tài: “Nghiên cứu sử dụng cát nghiền thay thế cát thiên nhiên trong

bê tông ứng dụng cho đập thủy lợi Bản Mòng – Sơn La” nhằm đề xuất việc

dùng cát nghiền thay thế cát thiên nhiên cho các công trình bê tông nói chung

và cho công trình đâp thủy lợi Bản Mòng nói riêng

Formatted: Font color: Auto,

Formatted: Font: 14 pt, Font color:

Auto, Vietnamese (Vietnam)

Formatted: Font: 14 pt, Font color:

Auto, Vietnamese (Vietnam)

Formatted: Font: 14 pt, Font color:

Auto, Vietnamese (Vietnam)

II MỤC ĐÍCH LUẬN VĂN

- Thí nghiệm các tính chất cơ lý vật liệu dùng sản xuất bê tông thi công công trình Bản Mòng;

- Nghiên cứu ảnh hưởng của cát nghiền mỏ đá Bản Mạt – Chiềng Mung (cát nghiền Bản Mạt) đến các tính chất bê tông

- Thiết kế 02 cấp phối bê tông sử dụng cát nghiền Bản Mạt – Chiềng Mung cho công trình hồ chứa nước Bản Mòng – Sơn La; Đánh giá hiệu quả kinh tế;

III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Trong luận văn này, các phương pháp nghiên cứu sau được sử dụng:

- Phương pháp phân tích tổng hợp: Qua nghiên cứu tài liệu trong và ngoài nước về các vấn đề có liên quan, tổng kết các kinh nghiệm thu được từ các dự án thực tế đã sử dụng cát nghiền tại Việt Nam

- Nghiên cứu thực nghiệm: Sử dụng phương pháp thí nghiệm trong phòng để xác định các tính chất và chỉ tiêu cơ lý của vật liệu cát nghiền, đá dăm, xi măng và bê tông

IV ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Vật liệu cát nghiền và bê tông

- Nghiên cứu tiến hành trong phòng thí nghiệm

V NỘI DUNG VÀ BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN

Chương 1 Tình hình sản xuất và nghiên cứu cát nghiền trên thế giới và

tại Việt Nam

Trong chương này Luận văn tiến hành phân tích tổng quan về cát nghiền, công nghệ sản xuất cát nghiền và các ứng dụng; tổng quan về thiết kế thành phần cấp phối bê tông sử dụng cát nghiền ở Việt Nam và trên thế giới

Chương 2 Yêu cầu kỹ thuật và các tiêu chuẩn thí nghiệm cát nghiền

Chương này Luận văn trình bày khái niệm, các tính chất cơ bản và các đặc tính kỹ thuật của cát nghiền; phương pháp và các tiêu chuẩn áp dụng trong nghiên cứu các tính chất cơ lý của cát nghiền cũng như các loại vật liệu

sử dụng trong nghiên cứu

Chương 3 Ảnh hưởng của cát nghiền đến các tính chất của bê tông

Chương này Luận văn tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của cát nghiền đến một số tính chất cơ bản của bê tông: lượng dùng nước, tính công tác, cường độ bê tông, tính chống thấm, v.v…

Chương 4 Ứng dụng cát nghiền trong thiết kế cấp phối bê tông cho công

trình thủy lợi Bản Mòng – Sơn La

Chương này Luận văn tiến hành thiết kế cấp phối bê tông sử dụng cát nghiền Bản Mạt – Chiềng Mung dùng cho công trình thủy lợi Bản Mòng – Sơn La So sánh hiệu quả kinh tế của việc sử dụng cát nghiền Bản Mạt – Chiềng Mung và việc sử dụng cát tự nhiên đưa từ Hòa Bình lên

CHƯƠNG 1 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ NGHIÊN CỨU CÁT

NGHIỀN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM

1.1 Tình hình sản xuất và nghiên cứu cát nghiền trên thế giới

Cát nghiền đã được sản xuất và sử dụng rất lâu Theo các nhà sản xuất

và sử dụng ở các nước phát triển như Anh, Pháp, Đức, Mỹ, Trung Quốc… thì hầu như ở tất cả các dây chuyền sản xuất đá xây dựng đều sản xuất được cát nghiền Các nước thiếu cát tự nhiên phải sử dụng đến cát nghiền: Bồ Đào Nha, Pháp, Anh, Italia, Venezuela… và cát nghiền đã là nguồn cốt liệu sử dụng chính cho bê tông ở các vùng thiếu cát tự nhiên Ở Bồ Đào Nha hiện có

75 cơ sở sản xuất với tổng công suất khoảng 800.000 tấn/năm Ở Anh sản xuất khoảng 700.000 tấn/năm, riêng ở bắc đảo Irland là 450.000 tấn/năm… Đặc biệt cát nghiền được dùng sản xuất dùng cho xây dựng các đập nước lớn như đập Sagulinh ở Indonesia từ đá andesite, đập Chonarit trên sông Lakhdar đông Manakesh từ đá vôi, đập Jebha ở Nigieria từ đá granit, đập Grand Maison của Pháp từ đá gneisquazt, đập Vueltosa của Venezuela [1] Đặc biệt trong đó Trung Quốc là quốc gia ứng dụng công nghệ này thành công nhất như đập Tam Hiệp sử dụng cát nghiền cho đập RCC lớn nhất thế giới

Các cở sở sản xuất hiện nay đều ở mức cơ giới hóa và tự động hoán cao, không còn lao động thủ công trên dây chuyền Toàn bộ hoạt động của dây chuyền sản xuất được khống chế trong phòng điều khiển Cốt liệu lớn (từ 5÷80mm) và cốt liệu nhỏ (<5mm) đều được sản xuất ra trên cùng một dây chuyền Trong đó được bổ sung máy cho nghiền cốt liệu nhỏ Cốt liệu nhỏ (<5mm) đều được phân thành hai loại cỡ hạt

- Cỡ hạt lớn từ 1,6mm (hoặc 2,5mm) đến 5mm Cỡ hạt từ 1,6mm (hoặc 2,5mm) là do từng cơ sở sản xuất quy định

- Cỡ hạt nhỏ là <1,6mm (hoặc <2,5mm)

Tùy theo nhu cầu sử dụng mà phối trộn hai loại cỡ hạt trên theo tỷ lệ yêu cầu

Các dây chuyền sản xuất trên đều có hệ thống rửa cát để tách bớt lượng hạt mịn (<0,15mm) và tạp chất bụi khác Hàm lượng bụi, bùn, sét (<0,075mm) được quy định từ 5÷8%

Loại thiết bị được sử dụng trong dây chuyền là khác nhau, phụ thuộc vào tính chất của đá, thời gian mua sắm thiết bị và công suất dây chuyền Trên thế giới có nhiều công ty sản xuất thiết bị công nghệ sản xuất cát nhưng đáng chú ý nhất là 3 công ty lớn đã cung cấp nhiều thiết bị sản xuất cát nghiền, đó là: Công ty Nordberg (Pháp), Terex (Anh), Svedala (Mỹ) Riêng công ty Nordberg đã cung cấp thiết bị nghiền cát cho các khu vực thuộc Bồ Đào Nha, Italia, Đức, Pháp, Colombia, Tây Ba Nha, Trung Quốc, Venezuela, Indonesia… Công nghệ sản xuất ở các nước gần giống nhau Công đoạn nghiền chia làm 3 giai đoạn [1]

+ Nghiền sơ bộ: Máy nghiền hàm

+ Nghiêng trung gian: Máy nghiền hàm, búa, côn

+ Máy nghiền mịn: Máy nghiền búa, côn, que (trong đó máy nghiền côn loại chất lượng cao (HP) đã có nhiều lợi thế và thay thế hoàn toàn máy nghiền que)

Trong công nghệ bê tông chất lượng cao, bê tông tự lèn cát nhân tạo còn được sử dụng như một thành phần quan trọng trong thành phần cốt liệu Thông thường ở các nước công nghiệp phát triển, cát nhân tạo được sản xuất

ở những vùng thiếu hoặc không có cát tự nhiên và ở hầu hết các cơ sở sản

xuất đá xây dựng như một công đoạn cuối cùng để tận dụng tài nguyên và bảo

vệ môi trường Cát nhân tạo đã trở nên hết sức phổ biến trên thế giới, tại châu

Á là Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc

Hình 1.1 Dây chuyền sản xuất cát nghiền ở châu Âu

Các nước công nghiệp phát triển (G8) chế tạo ra thiết bị nghiền rôto trục đứng dùng ổ bi, để nghiền đá thành cát (gọi là cát nhân tạo) từ hơn 20 năm nay Đến năm 1987, khi Liên Bang Nga phát minh ra "công nghệ gối đệm không khí", công nghệ này ngay lập tức chiếm được nhiều ưu thế hơn so với công nghệ rôto bởi những lý do sau:

Thứ nhất, tỷ lệ lượng cát thu được đến 48%, trong khi thiết bị dùng ổ bi chỉ đạt được 25%

Công nghệ gối đệm không khí cho chất lượng thành phần hạt sản phẩm tốt, đáp ứng được yêu cầu khắt khe trong sản xuất các loại bê tông như: bê tông Asphalt, bê tông nhựa microsell, bê tông ximăng, bê tông dầm lăn và các loại bê tông đặc biệt khác

Bên cạnh đó, chi phí sản xuất cát nhân tạo sử dụng công nghệ gối đệm

không khí rẻ hơn thiết bị sử dụng ổ bi thông thường khoảng 10 lần

Thứ hai, ưu điểm không thể bỏ qua là công nghệ này rất an toàn với môi trường Do đó, thiết bị sản xuất sử dụng công nghệ gối đệm không khí có thể lắp đặt gần khu dân cư

Phạm vi ứng dụng của công nghệ này khá rộng rãi: ngoài sản xuất cát nhân tạo, nó còn được dùng để nghiền các loại quặng trong ngành công nghiệp khai thác khoáng sản, sản xuất gạch, sơn, kính và một số ngành công nghiệp khác

Hiện nay các thiết bị sử dụng công nghệ gối đệm đã được dùng phổ biến tại Liên Bang Nga, Cộng đồng các quốc gia độc lập và được xuất khẩu sang Tây Âu, thay thế dần thế hệ thiết bị sử dụng công nghệ vòng bi

Các nước trên thế giới đã nghiên cứu và ứng dụng thành công công nghệ nghiền đá thành cát nhân tạo để thay thế cho cát tự nhiên và đã rất thành công Ngày nay, công nghệ này đã trở nên quen thuộc và phổ biến trên thế giới, nó vừa giải quyết tốt bài toán về vật liệu và cả bài toán về kinh tế

Một số công trình bê tông khối lớn sử dụng cát nghiền trên thế giới

Hình 1.2 Đập Tam Hiệp (Trung Quốc)

Hình 1.3 Saluda Dam Remediation

Hình 1.4 Đập Salto Caxias (Brasil)

Hình 1.5 Đập Vueltosa (Venezuela)

1.2 Tình hình sản xuất và nghiên cứu cát nghiền tại Việt Nam

Từ trước tới nay ở những vùng thiếu cát tự nhiên thì nguồn cung cấp chính là vận chuyển cát tự nhiên từ nơi khác tới Tuy nhiên việc cung cấp từ

xa tới đang và sẽ gặp nhiều khó khăn, chưa kể nguồn cát tự nhiên ngày càng khan hiếm hơn Ví dụ: nguồn cung cấp cho tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu là từ sông Đồng Nai, do có đập thủy điện Trị An nên cát bị giữ lại ở lòng hồ Nếu không

có biện pháp khắc phục thì trong vài năm tới sẽ không đủ cát để cung cấp [1] Các công trình ở Việt Nam đã nghiên cứu và sử dụng cát nghiền để thay thế một phần hoặc toàn bộ cát tự nhiên như là đập thủy điện A Vương thay thế một phần cát tự nhiên, đập Sông Tranh 2, đập Sơn La thay thế toàn

bộ cát tự nhiên bằng cát nghiền nhân tạo, đập Huội Quảng, đập Bản Chát, Đồng Nai 3 và 4… Ở các công trình này cũng đã có những nghiên cứu đánh giá trước khi đưa vào sử dụng Tuy nhiên cát nghiền có những tính chất khác với cát tự nhiên, nó phụ thuộc rất nhiều vào thành phần đá gốc tạo thành cũng như công nghệ nghiền để tạo thành cát Do đó vẫn cần phải có những nghiên cứu cụ thể và đánh giá kỹ hơn để đảm bảo các điều kiện về kỹ thuật cũng như giá thành, giúp cho công nghệ vật liệu này trở nên phổ biến

Một vấn đề nữa cũng nên cần được quan tâm là làm thế nào để tận dụng được lượng mạt đá trong quá trình nghiền sàng sản xuất đá dăm Lượng mạt

đá này tương đối nhiều chiếm từ 10 tới 20% Nếu ta đem tuyển lựa lại và khống chế các hàm nghiền để lượng mạt đá có cấp phối tốt thì ta hoàn toàn có thể sử dụng chúng như cát nhân tạo để thi công Đặc biệt trong cát nghiền có hàm lượng hạt có đường kính d<0,16mm rất lớn khoảng từ 8-15%, điều này rất có lợi trong công nghệ thi công RCC Điều này đã được nghiên cứu và ứng dụng tại công trình thủy điện A Vương - tỉnh Quảng Nam

Các công trình Thủy điện Sơn La, Bản Vẽ (Nghệ An), A Vương… đã

và đang triển khai đều phải sử dụng cát nhân tạo Việc sử dụng này cho phép

tiết kiệm rất nhiều đá và xi măng mà chất lượng công trình lại bền vững hơn

và thời gian thi công cũng nhanh hơn

Việc dùng cát nhân tạo của nước ta lâu nay cũng chỉ dừng lại cho các công trình thủy điện, vì ở nơi đèo heo hút gió, còn các công trình khác chủ yếu dùng cát tự nhiên, giá rẻ, khỏi phải đầu tư

Đứng trước tình hình khó khăn trên các nhà quản lý và nhân dân đã phần nào có biện pháp khắc phục Ở Cao Bằng, Sơn La, Hà Giang đã có những máy nghiền cát nhỏ để phục vụ tại chỗ Họ nghiền cát từ đá dăm có kính thước <60mm từ nguồn đá vôi Việc sản xuất cát hết sức đơn giản, họ chỉ sử dụng máy nghiền búa, nếu khác hơn thì có thêm sàng để loại bỏ cỡ hạt

to (>5mm) Năng suất máy nghiền búa rất nhỏ, chỉ từ 0,5 ÷ 2 tấn/giờ [1]

Hiện nay Công ty Sông Đà 7 đang sử dụng một dây chuyền nghiền cát nhân tạo của hãng Sandwic để sản xuất cát nghiền theo quy trình như sau:

Một số hình ảnh quy trình sản xuất cát nghiền thực tế tại Việt Nam

Hình 1.6 Máy nghiền ly tâm sản xuất cát nghiền

Hình 1.7 Máy sàng máy rửa đá

Hình 1.8 Sản phẩm cát nhân tạo

Các công trình ở Việt Nam đã nghiên cứu và sử dụng cát nghiền để thay thế một phần hoặc toàn bộ cát tự nhiên như là đập thủy điện A Vương thay thế một phần cát tự nhiên, đập Sông Tranh 2, đập Sơn La thay thế toàn

bộ cát tự nhiên bằng cát nghiền nhân tạo, đập Huội Quảng, đập Bản Chát, Đồng Nai 3 và 4…

Đối với công trình Bản Mòng – Sơn La, [Báo cáo điều chỉnh dự án đầu

tư NP

o

P

455C-TH-BC-ĐCDA01 Hồ chưa nước Bản Mòng – Tỉnh Sơn La] vật liệu

cát tự nhiên rất hiếm do cát tự nhiên từ sông, suối ở địa phương không có, hầu hết phải vận chuyển từ Hòa Bình lên Cát xay từ đá thì rất sẵn và chất lượng tốt, đảm bảo lượng xi măng dùng trong bê tông ít, rất có lợi cho việc kiểm soát ứng suất nhiệt Lợi ích về kỹ thuật khi sử dụng cát xay lớn hơn khi sử dụng cát sông suối để xây dựng Các mỏ đá được khảo sát có đủ trữ lượng và chất lượng

đủ đáp ứng xây dựng công trình đập bê tông Vì vậy đơn vị thiết kế đã đề nghị

sử dụng cát nghiền cho công trình đập Bản Mòng – Sơn La

Bảng 1.1 Một số công trình đập BTĐL của Việt Nam sử dụng cát nghiền

Các đập đã thi công xong

15 Đập thủy lợi Bản Mòng

Một số công trình bê tông khối lớn sử dụng cát nghiền tại Việt Nam

Hình 1.9 Đập A Vương (Quảng Nam)

Hình 1.10 Hình chiếu phối cảnh thủy điện Sơn La

Hình 1.11 Đập Bản Vẽ (Nghệ An)

1.3 Tổng quan về thiết kế thành phần cấp phối bê tông

1.3.1 Lượng nước trộn bê tông

Nước tổng số (total water - NR ts R) trong bê tông gồm nước hút vào bên trong cốt liệu (water absorpted), lúc đó cốt liệu ở trạng thái khô bề mặt và bão hòa bên trong (saturated surface dry) và nước tự do (free water - NR td R) Nước tự do lại gồm nước để thủy hóa xi măng và tạo độ dẻo cho bê tông Trong nước tổng số thì nước do cốt liệu hút vào không ảnh hưởng tới cường độ bê tông [8] Hình 1.12 biểu hiện trạng thái khô ẩm của vật liệu Chính vì vậy ở hầu hết các nước phát triển người ta thiết lập quan hệ cường độ nén với tỷ lệ NR

td R/X chứ không phải

NR ts R/X Tuy nhiên đây cũng chỉ là những quan niệm khác nhau và không ảnh hưởng đến bản chất của vấn đề Lượng nước ban đầu để lựa chọn cũng chỉ là sơ

bộ được đúc kết ra từ các thực nghiệm Với cốt liệu có độ đặc chắc cao (hầu hết

bê tông nặng dùng loại này), có độ hút nước khá ổn định Cốt liệu mịn có độ hút nước từ 0,6 - 0,9%, cốt liệu thô có độ hút nước từ 0,4 - 0,7% Do đó lượng nước

hút vào của cốt liệu thường dao động từ 10 - 14 lít/mP

3

Pbê tông Vì vậy nếu quan niệm theo các nước phát triển thì tỷ lệ N/X thường bé hơn 5 - 7%

Nhìn chung các phương pháp xác định lượng nước trộn trong bê tông đều

áp dụng bảng tra và dựa vào Dmax cốt liệu, độ sụt bê tông tươi, loại bê tông (có phụ gia lôi khí hoặc không có) Riêng phương pháp của Anh thì bảng tra lượng nước sử dụng là nước tự do ứng với các loại cốt liệu thô và mịn là nghiền hoặc không nghiền Lượng nước trộn không chỉ phụ thuộc vào độ sụt và Dmax cốt liệu mà còn phụ thuộc vào môđun độ lớn của cát, loại xi măng, hình dáng bề mặt của loại cốt liệu lớn, khoảng lượng dùng xi măng

Khô hoàn toàn Khô tự nhiên Khô bề mặt, Ướt

Hình 1.12 Trạng thái khô, ẩm của vật liệu

1.3.2 Lượng xi măng

Lượng dùng xi măng đều được tính qua tỷ lệ N/X Các nước đều có đồ thị hoặc bảng tra tỷ lệ N/X và ít phụ thuộc vào cường độ thực tế của xi măng Tuy nhiên do mác xi măng mỗi nước là khác nhau, nên tỷ lệ N/X có dao động lớn Cũng như Bôlômây Skramtaep, Ferret còn đưa ra công thức tính cường

độ bê tông Cường độ bê tông cũng phụ thuộc vào cường độ xi măng, tỷ lệ N/X, chất lượng cốt liệu tương tự như công thức của Bôlômây Skramtaep

Ở nước ta chủ yếu dùng công thức của Bôlômây Skramtaep Nếu người sử dụng có kinh nghiệm để chọn hệ số A hoặc A' trong công thức và có kết quả cường độ xi măng ở 28 ngày thì các kết quả tính toán khá phù hợp với kết quả thực nghiệm và kết quả tính toán của Ferret Việc tính tỷ lệ N/X dựa vào cường độ xi măng như ở nước ta là rất phù hợp với thực tế Hiện nay cường

độ xi măng của các cơ sở sản xuất dao động từ 300 ÷ 500daN/cm2

Như đã biết chỉ có nước tự do mới ảnh hưởng đến cường độ bê tông đóng rắn và độ sụt bê tông tươi Nhưng ở Việt Nam tính tỷ lệ N/X theo nước tổng số Có thể đây cũng chỉ là 1 phép tính để ước định trước lượng xi măng

sử dụng, còn định lượng chính xác xi măng vẫn phải qua kết quả của các mẫu thực nghiệm

1.3.3 Lượng dùng cốt liệu lớn

Tuỳ thuộc vào điều kiện thi công, kích thước kết cấu mà chọn kích thước lớn nhất của cốt liệu lớn (Dmax) Cùng tỷ lệ N/X thì Dmax tăng sẽ cho cường độ lớn Hoặc để giữ nguyên cường độ, Dmax tăng sẽ tiết kiệm xi măng Thông thường có xu hướng chọn Dmax tăng trong các điều kiện có thể

và cho phép, nhất là trong bê tông khối lớn Dmax tăng sẽ giảm lượng nước trộn, nếu giữ nguyên xi măng thì tỷ lệ N/X giảm sẽ làm cường độ tăng [10] Tuy nhiên khi tăng Dmax thì quan hệ cường độ nén và tỷ lệ N/X còn có yếu

tố ảnh hưởng khác, đó là phân bố ứng suất khi chịu lực Nếu Dmax tăng thì tổng diện tích cốt liệu lớn tiếp xúc với vữa xi măng - cát giảm, ứng suất sẽ tập trung và không được phân tán rộng làm cho kết cấu dễ bị phá hủy hơn Trong khi đó các điểm bị phá hủy trong bê tông lại tập trung chủ yếu vào miền tiếp xúc giữa vữa và cốt liệu lớn Chính vì vậy với bê tông mác cao người ta thường sử dụng Dmax bé (5 ÷ 10)

Trong tính toán thành phần bê tông của các nước cho thấy cách xác định lượng cốt liệu lớn rất khác nhau

* Phương pháp của Mỹ (ACI 211 -1 - 97), và của Canada (CSA.A23.1) thể tích cốt liệu lớn được xác định một cách rất đơn giản theo bảng tra Thể tích này phụ thuộc vào Dmax cốt liệu và môđun độ lớn của cát Thể tích cốt liệu lớn tăng khi Dmax tăng và mô đun độ lớn giảm Theo cách tính này có một số nhược điểm nhất là khi lượng dùng xi măng tăng dễ gây ra dính bết vữa do thừa cốt liệu lớn, ít cốt liệu nhỏ

* Phương pháp của Anh đưa ra các đồ thị phần trăm lượng cốt liệu lớn Các đồ thị này rất chi tiết và cụ thể Lượng cốt liệu lớn phụ thuộc vào: tỷ lệ N/X, độ sụt, lượng hạt mịn < 0,6mm Theo cách tính này lượng dùng cốt liệu nhỏ tăng (tức lượng dùng cốt liệu lớn giảm) khi tăng độ sụt, tăng tỷ lệ N/X, giảm hàm lượng hạt < 0,6 mm, Dmax giảm

* Phương pháp của Pháp tính tỷ lệ C/CL hết sức phức tạp và dựa vào: mật độ cốt thép, cốt liệu nghiền mịn hay tự nhiên, thành phần hạt của cát, đá Thừa nhận rằng phương pháp này cho kết quả mật độ các hạt trong hỗn hợp

bê tông rất cao, tức độ rỗng nhỏ Khi sử dụng phương pháp này có thể chủ động phối hợp tỷ lệ cốt liệu có thành phần cho trước để tạo ra đường biểu diễn thành phần hạt lý tưởng Nhưng phương pháp này rất phức tạp không thể

áp dụng rộng rãi cho các phòng thí nghiệm địa phương cũng như tại hiện trường Tuy vậy cũng có thể áp dụng nó trong công việc tính toán lý thuyết về thành phần cấp phối hạt trong bê tông

Ngoài ra, còn có nhiều công trình nghiên cứu về phương pháp thiết kế

bê tông cường độ cao như của DcLarrard [9] Tác giả đưa ra các bước thực hiện như sau:

- Giữ nguyên các yếu tố như tỷ lệ N/X và thể tích hồ xi măng để xác định tỷ lệ cốt liệu mịn/cốt liệu lớn cho tính công tác tốt nhất

- Hiệu chỉnh tỷ lệ N/X để đạt được độ sụt và cường độ nén yêu cầu Theo phương pháp này tỷ lệ C/CL khá lớn và tác giả đã khẳng định rằng bê tông có tỷ lệ C/CL tăng sẽ ít gây ra các rủi ro trong thi công, như ít tách nước, ít phân tầng, độ đồng nhất cao [7] Từ đó tác giả đưa ra các biện pháp áp dụng trong tính toán thành phần bê tông cường độ cao

Theo một số thực nghiệm [3] chứng minh ở tỷ lệ C/CL là 0,45 cho độ rỗng cốt liệu bé nhất (24,8%) như Hình 1.10 Qua các nghiên cứu tác giả đã kết luận rằng tỷ lệ C/CL tối ưu là hơi nhỏ hơn tỷ lệ cho độ rỗng bé nhất (tức

Ở Việt Nam lượng cốt liệu lớn được tính toán theo công thức phụ thuộc vào lượng hồ xi măng (tức lượng dùng xi măng và nước), độ rỗng của cốt liệu lớn, môđun độ nhỏ của cát và có quan tâm đến đặc điểm của bê tông có độ sụt lớn Theo phương pháp tính toán này lượng dùng cốt liệu lớn giảm khi lượng

hồ xi măng tăng, môđun độ lớn của cát tăng, độ rỗng xốp cốt liệu lớn tăng (với cốt liệu lớn có Dmax giảm)

Về nguyên tắc, cách tính lượng cốt liệu lớn như Bôlômây Skramtaep có thể chuyển đổi thành bảng tra thể tích đổ đống cốt liệu lớn, nhằm đơn giản hoá quá trình tính toán Sau khi biến đổi công thức của Bôlômây Skramtaep, thay

Ta có:

)1(1

1000

d x

k r V

γR 0 Rlà khối lượng thể tích xốp hổng của cốt liệu lớn

γR a R là khối lượng riêng của cốt liệu lớn

Trong công thức trên do độ rỗng của hạt cốt liệu rất bé (0,3 - 0,6%) nên tạm cho rằng khối lượng thể tích của hạt cốt liệu lớn bằng khối lượng riêng chính nó Mặt khác với đá có cấp phối tốt thì độ rỗng hổng chủ yếu phụ thuộc vào kích thước hạt lớn nhất (DR

max R) theo xu hướng đá có DR

max Rcao thì độ rỗng giảm

Theo các hướng dẫn sử dụng cốt liệu cho bê tông bơm [4] thì cốt liệu mịn cần có khoảng 45% lọt qua sàng 0,63mm Điều này khó có được trong cát nghiền Cũng chính vì vậy nên dùng thêm khoảng 5-10% cát tự nhiên hạt mịn Đây là một thực tế tại Bồ Đào Nha đã sử dụng tại các trạm trộn bê tông thương phẩm Bảng 1.2 là thành phần bê tông mác 20 và Bảng 1.3 là thành phần cỡ hạt các loại cốt liệu tại Bồ Đào Nha [2] Qua đó cho thấy nếu dùng cốt liệu nhỏ 100% là cát nghiền thì tỉ lệ C/CL rất lớn Nhưng khi cốt liệu nhỏ có thêm cát mịn thì tỉ lệ này giảm hẳn xuống Cốt liệu mịn có ảnh hưởng tới tính chất bê tông tươi nhiều hơn cốt liệu thô [5] Cốt liệu mịn có diện tích bề mặt lớn hơn và

có ảnh hưởng trực tiếp tới lượng hồ xi măng để bao phủ diện tích này Cát có

cỡ hạt < 30 m cho tính dẻo của bê tông tốt hơn Vì vậy cần phải phối hợp các loại cát với nhau cho mỗi loại bê tông riêng biệt Về nguyên tắc thì tỉ lệ C/CL

bé hơn sẽ cho cường độ cao hơn Nhưng để đảm bảo tính công tác vẫn cần phải tăng tỉ lệ này tới mức cho độ sụt cao nhất [5] Nhiều tài liệu cho rằng với cốt liệu mịn sắc cạnh (cát nghiền) cần tăng tỉ lệ C/CL khoảng 4%

Phương pháp tính thành phần bê tông theo BS 5328:1976 lại tính lượng cốt liệu qua tỉ lệ CL/X dựa trên tính công tác của bê tông và tỉ lệ N/X Tỉ lệ C/CL thay đổi rất nhiều theo Dmax của cốt liệu lớn và cỡ hạt của cốt liệu Ví

dụ với bê tông dẻo có cỡ hạt cốt liệu trung bình thô (Cát nghiền) thì tỉ lệ C/CL

từ 0,3 ÷ 0,4 với Dmax= 40mm, hoặc 0,4 ÷ 0,5 với Dmax = 20mm Nhưng với

bê tông dẻo có cỡ hạt cốt liệu trung bình mịn thì tỉ lệ C/CL lại giảm xuống rõ rệt như sau: 0,3 với Dmax = 40mm, hoặc 0,3 ÷0,35 với Dmax = 20mm

Bảng 1.2 Thành phần cấp phối bê tông bơm ở Bồ Đào Nha

12 - 23mm

Loại 3,5 – 12mm

0

100

86,9 26,5

7 1,8

0

100 95,7 65,7 43,6 27,3 16,5 6,3

4

100 90,8 46,3 0,3 0,1

98,9 89,6 64,7 18,8 14,7 1,3 0,6

Nhận xét: Trên thế giới các nước đều có các phương pháp tính toán thành

phần bê tông riêng Nhưng nhìn chung tất cả các phương pháp này đều dựa trên các nguyên tắc cơ bản về lý thuyết bê tông Phương pháp tính toán thành phần bê tông của Việt Nam chủ yếu cũng dựa trên các nguyên tắc cơ bản của

lý thuyết bê tông Tuy nhiên đối với cát nghiền, do đặc tính riêng của nó cần

có bảng tra, hệ số hiệu chỉnh riêng phù hợp mới có thể đem lại hiệu quả kinh

tế, kỹ thụât tốt

1.4 Kết luận chương 1

Việc nghiên cứu và sử dụng cát nghiền thay thế cho nguồn cát tự nhiên đang dần cạn kiệt đã được áp dụng rộng rãi trên thế giới, các kết đạt được đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật cho bê tông

Tại Việt Nam cát nghiền cho bê tông đã được nghiên cứu và sử dụng trong nhiều công trình đập trọng lực tại các vùng thiếu cát tự nhiên đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và đạt được hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao Chính vì vậy, công trình đập thủy lợi Bản Mòng – Sơn La được xây dựng tại vùng hiếm cát

tự nhiên mà là nơi có nhiều mỏ đá đạt yêu cầu sản xuất cát nghiền, vì vậy phương án sử dụng cát nghiền cho bê tông thì công đập Bản Mòng là hợp lý

CHƯƠNG 2 YÊU CẦU KỸ THUẬT VÀ CÁC TIÊU CHUẨN THÍ

NGHIỆM CÁT NGHIỀN

2.1 Khái niệm và các tính chất cơ bản của cát nghiền

2.1.1 Khái niệm cát nghiền (cát nhân tạo)

Cát nhân tạo là loại cát nghiền từ đá, có nhiều tên gọi khác nhau như cát công nghiệp, cát nghiền, cát gia công, cát xay, cát nhân tạo có thành phần cỡ hạt gần tương tự với cát tự nhiên, đảm bảo các yêu cầu về tính chất

cơ lý, hoá và có thể thay thế hoàn toàn hoặc một phần cát tự nhiên trong bê tông và vữa xây dựng Trong công nghệ bê tông chất lượng cao, bê tông đầm lăn, bê tông khối lớn, bê tông tự đầm cát nhân tạo còn được sử dụng như một thành phần quan trọng trong thành phần cốt liệu mà cát tự nhiên không thể thay thế được [1]

Vật liệu chủ yếu để chế tạo cát nghiền là các loại đá như: đá Granit, đá vôi, đá bazan, cuội, sỏi…

2.1.2 Tính chất cơ bản của cát nghiền

Tính chất của cát nghiền thay đổi trong phạm vi rộng, chủ yếu phụ thuộc vào tính chất đá gốc, cỡ hạt Một số tính chất cát nghiền như: thành phần hạt, hình dáng hạt, độ hút nước… Hạt cát đồng đều, có thể điều chỉnh môđun và tỷ lệ thành phần hạt theo từng yêu cầu cấp phối cho các loại bê tông khác nhau (như bê tông asphalt, bê tông xi măng, bê tông đầm lăn, bê tông mác cao đặc biệt ) Loại cát nhân tạo cũng cho phép tiết kiệm xi măng, nhựa đường, rút ngắn thời gian thi công và tăng tuổi thọ công trình

Đa số cát nhân tạo có thành phần hóa học và một số tính chất hóa học,

lý học, cơ học khác với cát tự nhiên, vì vậy để có thể thay thế được cát tự nhiên đảm bảo được các tính chất công nghệ của bê tông cũng như sự ổn đinh lâu dài chất lượng công trình, cần có sự nghiên cứu công phu, khoa học từ

nguồn đá sử dụng đến công nghệ sản xuất và các giải pháp kỹ thuật, công nghệ trong thi công Ưu điểm hơn hẳn của cát nhân tạo so với cát tự nhiên là thành phần hạt đồng đều hơn và được nghiền từ đá ra nên có thể chủ động kiểm soát được chất lượng cũng như số lượng cát phục vụ cho thi công

2.1.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với cát nghiền

Cát nghiền chiếm khoảng 25 ÷ 30% khối lượng bê tông nặng Cát, xi măng và nước trở thành vữa để lấp đầy lỗ hổng giữa các hạt cốt liệu lớn, liên kết các hạt cốt liệu lớn và tạo độ dẻo trong hỗn hợp bê tông Đặc tính kỹ thuật của cát ảnh hưởng nhiều tới tính chất bê tông Vì vậy các nước đều đã quy định yêu cầu kỹ thuật của cát dùng cho bê tông Thông thường yêu cầu kỹ thuật của cát đều nằm chung trong tiêu chuẩn yêu cầu kỹ thuật cốt liệu cho bê tông Nước ta có tiêu chuẩn kỹ thuật cát riêng so với đá dăm và sỏi, nhưng tiêu chuẩn chỉ quy định với cát tự nhiên mà chưa quy định cho cát nghiền như các tiêu chuẩn của các nước khác [1]

Nhìn chung tiêu chuẩn của các nước đối với cốt liệu dùng cho bê tông

có nhiều điểm giống nhau Tuy nhiên cũng có một số điểm khác nhau Có thể tham khảo các chỉ tiêu kỹ thuật cát nghiền trong Bảng 2.1 Ngoài ra các tiêu chuẩn khác cung quy định hàm lượng ClP

P

- Tiêu chuẩn các nước có quy định lượng bụi <0,075mm, nhưng TCVN không quy định Trong khi đó cát nghiền bao giờ cũng có lượng bụi này lớn hơn cát tự nhiên do đá bị vỡ trong quá trình nghiền

- Tiêu chuẩn các nước không khống chế lượng bụi, bùn, sét như ở TCVN Tuy nhiên xác định lượng hạt mịn <0,075mm bằng phương pháp rửa cũng gần như bằng phương pháp xác định hàm lượng bụi, bùn, sét của TCVN

- Tiêu chuẩn các nước quy định rõ lượng CLP

P

-, SOR 3 R, kiềm hòa tan, silic

vô định hình trong cốt liệu TCVN còn quy định chung chung

Như vậy có thể thay thế được cát tự nhiên thì cát nghiền phải thỏa mãn nhiều yêu cầu khắt khe về thành phần cỡ hạt và một số tính chất khác, các yêu cầu đó được thể hiện trong Bảng 2.1

Bảng 2.1 Yêu cầu kỹ thuật của cát nghiền

(1) 1770-1986

Ghi chú: (1) Quy đổi từ lượng sót tích lũy sang lượng lọt qua sàng

(2) Mỗi nước có bộ sàng tiêu chuẩn riêng, nhưng cỡ sàng gần giống loại này (3) Lấy ở giới hạn thấp cho bê tông cường độ cao và bê tông ít chịu mài mòn TCVN 1770 - 1986 là tiêu chuẩn dùng cho cát tự nhiên

2.2 Các tiêu chuẩn thí nghiệm

Các nghiên cứu của Luận văn được tiến hành trên cơ sở kế thừa và phát triển một số kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước về cát nghiền cho bê tông Kết hợp nghiên cứu lý thuyết với thí nghiệm trong phòng nhằm xác định các thông số công nghệ của các loại vật liệu nghiên cứu Sử dụng các tiêu chuẩn, thiết bị thí nghiệm thông dụng ở nhiều nước trên thế giới để nghiên cứu Các tiêu chuẩn thí nghiệm áp dụng trong Luận văn như sau:

- Tiêu chuẩn ngành, từ 14 TCN 63 - 2002 đến 14 TCN 73 - 2002 “Bê tông thủy công và các vật liệu dùng cho bê tông thủy công: Yêu cầu kỹ thuật

- TCXDVN 349: 2005 "Cát nghiền cho bê tông và vữa"

- TCXDVN 322 : 2004 "Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông sử dụng cát nghiền "

- “Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông các loại “ do nhà xuất bản Xây dựng xuất bản năm 2000

- Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam TCXD VN 305: 2004'' Bê tông khối lớn - Quy phạm thi công và nghiệm thu''

- Các tiêu chuẩn thí nghiệm vật liệu và bê tông như trong Bảng 2.2 và 2.3

Bảng 2.2 Các Tiêu chuẩn thí nghiệm vật liệu

Loại vật liệu Các chỉ tiêu cơ lý hoá và yêu cầu kỹ thuật Tiêu chuẩn thí nghiệm

1 Xi măng 1.1 Thời gian bắt đầu và kết thúc đông kết TCVN 6017 : 1995

1.3 Khối lượng riêng TCVN 4030 : 2003 1.4 Độ ổn định thể tích (PP Lơsatơlie) TCVN 6017 : 1999 1.4 Cường độ độ nén TCVN 6016 : 1995

2 Cốt liệu lớn

(đá dăm) 3.1 Thành phần hạt

ASTM C 136; TCVN 7572 : 2006 3.2 Khối lượng thể tích xốp ASTM C29/C29M

TCVN 7572 : 2006 3.3 Độ hút nước bão hoà ASTM C127;

TCVN 7572 : 2006 3.4 Hàm lượng sét cục và hạt mềm yếu TCVN 7572 : 2006

TCVN 7572 : 2006 4.3 Khối lượng riêng, độ hút nước bão hoà ASTM C128;

TCVN 7572 : 2006 4.4 Tạp chất hữu cơ TCVN 7572 : 2006

4.6 Hàm lượng bụi, bùn sét bẩn TCVN 7572 : 2006

Bảng 2.3 Các tiêu chuẩn thí nghiệm tính chất cơ lý của bê tông

thuật

Tiêu chuẩn thí nghiệm

1 Hỗn hợp bê tông 1.1 Chế tạo và bảo dưỡng mẫu bê tông

trong phòng thí nghiệm

ASTM C 1176 – 92; TCVN 3105 : 2007 1.2 Xác định tính công tác HHBT TCVN 3106 1993

2 Bê tông đóng rắn

2.1 Xác định cường độ nén ASTM C 39;

TCVN 3118 : 2007 2.2 Xác định KLTT TCVN 3108 : 2007 2.3 Xác định độ chống thấm CRD C48 – 92;

Trong đó: dR 1 R- là chiều dài hạt (mm)

dR 2 R- là chiều rộng hạt (mm)

dR 3 R- là chiều dày hạt (mm) – Chiều có kích thước nhỏ nhất

nR 0 R, nR 1 R, nR 2 R, nR 3 R, nR 4 R- là số lượng hạt có hình dáng tương ứng với mẫu Tiến hành đánh giá trên một số loại cát nghiền được nghiền từ các loại

đá khác nhau và cát tự nhiên kết quả thu được như trong Bảng 2.4