Dựa trên chỉ dẫn lựa chọn thành phần cốt liệu của Bộ xây dựng [8], vật liệu truyền thống để chế tạo bê tông là cát, đá dăm, xi măng Portland và nước. Tuy nhiên, do tình trạng khai thác quá mức các vật liệu này, đặc biệt là khai thác cát tại các sơng ngịi gây ảnh hưởng xấu đến tự nhiên. Vì vậy, vấn đề cấp bách là cần thiết phải tìm các nguồn vật liệu thay thế cho các vật liệu truyền thống này. Các nghiên cứu đã sử dụng phế phẩm bột đá thay thế một phần cho cát [16] và tro bay thay thế một phần cho xi măng [5, 9, 11, 12, 17]. Trong đó, lượng bột đá và tro bay được thay thế thường gặp cho cát và xi măng vào khoảng 10% đến 30%.
Tại miền Trung, mỗi năm Nhà máy nhiệt điện Vũng Áng – Hà Tĩnh phát sinh khoảng 1 triệu tấn phế phẩm tro và xỉ, và tại các mỏ đá tồn tại một lượng lớn phế
phẩm là bột đá. Hai phế phẩm này đã và đang được các nhà máy chế tạo bê tông tại khu vực miền Trung sử dụng thay thế một phần cho cát và xi măng. Dựa trên tham khảo các nghiên cứu [5, 9, 11, 12, 16, 17] và từ việc tham khảo số liệu thực tế tại các trạm trộn bê tông tại miền Trung, nghiên cứu chọn tro bay thay thế cho 20% xi măng và bột đá thay thế cho 20% cát, vật liệu thí nghiệm chế tạo bê tông được thể hiện như Bảng 3.1.
Vật liệu sử dụng thí nghiệm được lấy từ các nguồn sau:
• Cát lấy ở nguồn sơng Vu Gia, tỉnh Quảng nam và chỉ tiêu cơ lý của cát được trình bày trong Bảng 3.2.
• Bột đá lấy tại Mỏ đá Phước Tường, thành phố Đà Nẵng (Hình 3.1c) và chỉ tiêu cơ lý của bột đá trình bày ở Bảng 3.3.
• Đá dăm có nguồn tại Đà Nẵng (Hình 3.1d) và thành phần hạt được mơ tả ở Bảng 3.4.
• Xi măng sử dụng loại PC50 Sơng Gianh (Hình 3.1a) và chỉ tiêu cơ lý được trình bày trong Bảng 3.5.
• Tro bay lấy nguồn từ Nhà máy nhiệt điện Vũng Áng, Hà Tĩnh (Hình 3.1b) và chỉ tiêu cơ lý trình bày trong Bảng 3.6.
• Nước sử dụng nước sinh hoạt tại thành phố Đà Nẵng.
a) Xi măng b) Tro bay
c) Bột đá d) Đá dăm
Bảng 3.1. Lựa chọn vật liệu thí nghiệm Vật liệu Giá trị (%) Cốt liệu bé Cát 80% Bột đá 20% Cốt liệu lớn Đá dăm 100% Chất kết dính Xi măng 80% Tro bay 20%
Bảng 3.2. Chỉ tiêu cơ lý của cát
TT Chỉ tiêu cơ lý thí nghiệm Đơn vị Kết quả
1 Khối lượng riêng g/cm3 2,246
2 Khối lượng thể tích xốp g/cm3 1,49
3 Độ ẩm % 0,45
4 Mô đun độ lớn mm 2,85
5 Hàm lượng bùn, bụi, sét % 0,42
6 Thành phần hạt Đạt
Bảng 3.3. Chỉ tiêu cơ lý của bột đá
TT Chỉ tiêu cơ lý thí nghiệm Đơn vị Kết quả
1 Khối lượng riêng g/cm3 2,909
2 Khối lượng thể tích xốp g/cm3 1,57
3 Độ ẩm % 0,45
4 Mô đun độ lớn mm 2,92
5 Hàm lượng bùn, bụi, sét % 0,37
Bảng 3.4. Chỉ tiêu cơ lý của đá
TT Chỉ tiêu cơ lý thí nghiệm Đơn vị Kết quả
1 Khối lượng riêng g/cm3 2,794
2 Khối lượng thể tích xốp g/cm3 1,33 3 Độ ẩm % 0,45 4 Hàm lượng hạt thoi dẹt % 7,2 5 Hàm lượng bùn, bụi, sét % 0,3 6 Độ hao mòn khi va đập % 10,88 7 Thành phần hạt Đạt
Bảng 3.5. Chỉ tiêu cơ lý của xi măng PC50 Sông Gianh
TT Chỉ tiêu cơ lý thí nghiệm Yêu cầu Đơn vị Kết quả
1 Khối lượng riêng xi măng g/cm3 3,14
2 Độ mịn (Lượng sót tích lũy trên sàng 0.09mm) ≤ 10 % 4,1
3 Lượng nước tiêu chuẩn % 27,5
4 Thời gian đông kết Bắt đầu ≥ 45 Phút 63
Kết thúc ≤ 420 Phút 325
5 Độ ổn định thể tích ≤ 10 mm 6,5
6 Cường độ chịu nén 3 ngày ≥ 18 N/mm
2 34,2 28 ngày ≥ 40 N/mm2 53,8
Bảng 3.6. Chỉ tiêu cơ lý của tro bay
TT Chỉ tiêu cơ lý thí nghiệm Yêu cầu Đơn vị Kết quả
1 Khối lượng riêng g/cm3 2,284
2 Tổng các Oxít: SiO2+Al2O3+Fe2O3 ≥ 70 % 82
3 Hàm lượng SO3 ≤ 5 % 0,21
4 Khối lượng trên sàng 45µm ≤ 40 % 29,7
5 Lượng nước yêu cầu ≤ 100 % 96,5