LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ với đề tài “Nghiên
cứu sử dụng đá mạt cho bê tông ứng dụng đối với công trình Bản Mòng” được hoàn
thành với sự cố gắng nỗ lực của bản thân cùng sự giúp đỡ nhiệt tình của Khoa Công
trình, các thầy cô giáo trường Đại học Thuỷ Lợi, Tổng công ty tư vấn xây dựng Thủy
Lợi Việt Nam, Công ty cổ phần VLXD đô thị Sơn La đã tạo điều kiện và động viên
giúp đỡ về mọi mặt. Tác giả xin chân thành cảm ơn các cơ quan, đơn vị và cá nhân nói
trên.
Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn TS Vũ
Quốc Vương đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ trong thời gian thực hiện luận
văn.
Sự thành công của luận văn gắn liền với quá trình giúp đỡ, động viên cổ vũ của
gia đình, bạn bè và đồng nghiệp. Tác giả xin chân thành cảm ơn.
Trong khuôn khổ luận văn thạc sĩ, do điều kiện thời gian có hạn nên không thể
tránh khỏi những khiếm khuyết, rất mong nhận được ý kiến đóng góp quý báu của các
thầy cô giáo, các anh chị và bạn bè đồng nghiệp.

Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2013
Tác giả Phạm Quang Huy
LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là Phạm Quang Huy, 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.


2.1.4. Cốt liệu nhỏ 25
2.1.5. Phụ gia hóa sử dụng cho bê tông 29
2.1.6. Nước 31
2.2 Phương pháp nghiên cứu 31
2.2.1. Phương pháp xác định các tính chất của nguyên vật liệu sử dụng 31
2.2.2. Phương pháp xác định tính chất của hỗn hợp bê tông và của bê tông 33
2.2.3. Phương pháp thiết kế thành phần bê tông 33
2.2.4. Phương pháp toán quy hoạch thực nghiệm các tính chất của bê tông 34
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HỢP LÝ CỦA HỖN HỢP CÁT,
ĐÁ TRONG BÊ TÔNG VÀ THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG 43
3.1. Phương pháp thiết kế thành phần bê tông dùng đá mạt 43
3.1.1. Chọn cấp phối sơ bộ của bê tông 43
3.1.2. Kết quả cường độ nén của cấp phối bê tông 43
3.1.3. Nghiên cứu cường độ của bê tông thường bằng phương pháp toán quy hoạch
thực nghiệm 45
3.1.3.1. Xây dựng quy hoạch thực nghiệm bậc 1, ba biến để nghiên cứu sự ảnh
hưởng của các nhân tố đến cường độ của bê tông thường. 45
3.1.3.2. Kết quả nghiên cứu cường độ nén của bê tông thường sử dụng các loại cốt
liệu nhỏ. 48
3.1.3.3. Tìm vùng dừng của các biến nghiên cứu cho bê tông thường.
57
3.1.4. Nghiên cứu thiết kế thành phần bê tông thường tối ưu sử dụng các loại đá
mạt 58
3.1.4.1. Xây dựng quy hoạch thực nghiệm bậc hai, hai biến. 58
3.1.4.2. Kết quả cường độ nén của bê tông thường sử dụng các loại đá mạt. 62
3.2. Các thành phần hợp lý của hỗn hợp bê tông 71
3.2.1. Đá mạt Bản Khoang 71

N : Nước
T : Tro
X: : Xi măng
PG : Phụ gia
CL : Cốt liệu
CLL : Cốt liệu lớn
M : Mạt
M+Đ : Mạt+Đá
BBC : Mạt Bản Bó Cón
BK : Mạt Bản Khoang
N/(X+T) : Tỷ lệ Nước trên Xi măng+Tro
C/(X+T) : Tỷ lệ Cát trên Xi măng+Tro
C/(C+Đ) : Tỷ lệ Cát trên Cát+Đá
N/CKD : Tỷ lệ Nước trên Chất kết dính
T/(X+T) : Tỷ lệ Tro trên Xi măng+Tro
N/(C+Đ) : Tỷ lệ Nước trên Cát+Đá
C/CL : Tỷ lệ Cát trên Cốt liệu
N/XM : Tỷ lệ Nước trên Xi măng
CKD : Chất kết dính
CP1 : Cấp phối 1
CP2 : Cấp phối 2
…………………………….
CP13 : Cấp phối 13
HQTN : Hồi quy thực nghiệm
GHT : Giới hạn trên
GHD : Giới hạn dưới
VLĐ1 : Mỏ vật liệu 1

: Cường độ chịu kéo
R
x
: Cường độ chịu nén của xi măng
σ : Khoảng quy hoạch DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Bảng thống kê kết quả thí nghiệm mẫu cơ lý đá VLXD (Mỏ đá Bản Khoang,
xã Chiềng Ngần, thành phố Sơn La. 4,5
Bảng 1.2: Bảng thống kê kết quả thí nghiệm mẫu cơ lý đá VLXD (Mỏ đá Bản Bó Cón,
phường Chiềng An, thành phố Sơn La 6,7
Bảng 1.3: Yêu cầu kỹ thuật của cát nghiền. 9,10
Bảng 2.1: Các chỉ tiêu cơ lý của Xi măng PCB30 Hoàng Thạch. 17
Bảng 2.2: Thành phần hóa học của tro bay (%) 20

Bảng 4.1: Cường độ bám dính của bê tông với cốt thép 78
Bảng 4.2: Kết quả so sánh cường độ nén của bê tông thường sử dụng cấp phối hạt tự
nhiên và cấp phối hạt tối ưu 80
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Hình ảnh về đá mạt Bản Khoang. 5
Hình 1.2 : Hình ảnh về đá mạt Bản Bó Cón. 7
Hình 1.3: Mặt bằng công trình Bản Mòng. 13
Hình 1.4: Cắt dọc công trình Bản Mòng. 14
Hình 1.5: Cắt ngang đập tràn. 15
Hình 1.6: Cắt ngang đập không tràn. 16
Hình 2.1: Tro bay loại F và cấu trúc hạt tro bay. 18
Hình 2.2: Đá dăm 10-20mm và đá dăm 5-10mm. 21
Hình 2.3: Biểu đồ xác định thành phần hạt tối ưu của đá 5-10 và 10-20mm. 24
Hình 2.4: Đá mạt thay thế cho cát vàng. 25
Hình 2.5: Thành phần hạt của các loại cốt liệu nhỏ theo TCVN 7570:2006. 27
Hình 2.6: Thành phần hạt của các loại đá mạt theo tiêu chuẩn Anh 29
Hình 2.7: Phụ gia hóa dẻo 30
Hình 2.8: Quy hoạch thực nghiệm theo phương pháp leo dốc 35
Hình 3.1: Cường độ nén của các loại bê tông thường sử dụng cốt liệu nhỏ khác nhau ở
các tuổi 7, 14 và 28 ngày 44
Hình 3.2: Sự phát triển cường độ nén của các loại bê tông ở các tuổi 7, 14 và 28 ngày

Hình 3.20: Ảnh hưởng của C/(C+Đ) đến cường độ R28 khi N/CKD = 0.36 đối với đá
mạt Bản Bó Cón 73
Hình 3.21: Biểu đồ thành phần hạt của hỗn hợp cốt liệu lớn và các loại đá mạt 75
Hình 4.1: Trộn lại hỗn hợp bê tông trước khi thử độ sụt 76
Hình 4.2: Thí nghiệm đo độ sụt hỗn hợp bê tông 77
Hình 4.3: Cường độ bám dính của bê tông với cốt thép sử dụng các loại đá mạt khác
nhau 78
Hình 4.4: Chuẩn bị khuôn mẫu và mẫu bê tông sau khi tháo khuôn 79
Hình 4.5: Ngâm dưỡng hộ và nén mẫu xác định cường độ 79
Hình 4.6: Biểu đồ so sánh cường độ nén của bê tông thường sử dụng cấp phối hạt tự
nhiên và cấp phối hạt tối ưu 80
1

PHẦN MỞ ĐẦU
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI.
Gần các công trường khai thác đá để sử dụng cho công trình ngoài việc sản xuất
được đá dăm còn sản sinh ra một số đá mạt. Trong điều kiện khan hiếm cát như hiện
nay việc sử dụng đá mạt để sản xuất bê tông cho công trình không chỉ có ý nghĩa về
mặt khoa học, về mặt kỹ thuật mà còn là việc làm thiết thực và mang lại hiệu quả kinh
tế rõ rệt. Vì vậy việc sử dụng đá mạt trong bê tông sử dụng cho công trình ở gần nơi
khai thác là một việc làm cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao.

hưởng xấu đến tính chất của bê tông trước mắt cũng như lâu dài.
- Từ các phương trình hồi quy tính công tác của bê tông đá mạt đều phù hợp với
lý thuyết chung về bê tông xi măng.
- Đưa ra được phương pháp xác định thành phần hạt hợp lý của đá mạt để cải
thiện tính chất sử dụng của bê tông đá mạt. 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐÁ MẠT, CÁT NGHIỀN, GIỚI THIỆU SƠ
LƯỢC VỀ CÔNG TRÌNH BẢN MÒNG
1.1. Tổng quan về đá mạt
Việt Nam có tới 3/4 diện tích là đồi núi và cao nguyên. Việc gia công đá xây
dựng diễn ra ở khắp các địa phương suốt từ Bắc đến Nam để phục vụ cho các công
trình xây dựng ngày càng tăng. Các sản phẩm từ việc gia công khai thác đá có nhiều
loại. Bên cạnh các sản phẩm thu được, hàng năm còn thải ra một lượng đá mạt không
nhỏ.
Ngoài ra ở những vùng thiếu cát thiên nhiên nghiêm trọng như Sơn La, Cao
Bằng, Hà Tĩnh, Bà Rịa-Vũng Tàu, Côn Đảo…đều có trữ lượng đá rất lớn. Vì vậy
nguồn thải phẩm cũng rất dồi dào và có nhiều tính chất tốt, tuy nhiên chưa có các biện
pháp tận dụng vào những mục đích có lợi.
Trong luận văn đã tiến hành khảo sát một số cơ sở khai thác đá như: Mỏ đá Bản
Khoang (xã Chiềng Ngần, thành phố Sơn La), Mỏ đá Bản Bó Cón (phường Chiềng An,
thành phố Sơn La). Đây là những cơ sở gia công khai thác lớn của tỉnh Sơn La. Các

Lượng ngậm nước tự nhiên KH/BH KH/BH Dung trọng khô γ
c
(T/m
3
)
2.62 2.56 2.59

Tỷ trọng Δ
2.74 2.74 2.74

Tỷ lệ khe hở ε
0.046 0.070 0.058

Độ khe hở n (%)
4.40 6.60 5.50

Mức hút nước (%)
0.37 0.58 0.48

Cường độ kháng ép:R
ép

(KG/cm
2
)
79.20 52.90 66.05

R
kéo
bão hòa
(KG/cm
2
)
75.20 46.50 60.85

Cường độ kháng cắt khô

Lực dính kết C (KG/cm
2
)
70.00 45.00 57.50 5

Góc ma sát trong ϕ (độ)
39
o
20' 39
o
30' 39
o

13.90

Đạt mác 800
Độ mài mòn Los Angeles (%) 30.10

Đạt mác Mm-
II
Hàm lường Sunfat và Sunfit
(%)
0.00

Đạt
0B
Hình 1.1: Hình ảnh về đá mạt Bản Khoang
1.1.2. Mỏ đá Bản Bó Cón (phường Chiềng An, thành phố Sơn La)
Là mỏ đá vôi đang khai thác ở bản Bó Cón, phường Chiềng An, thành phố Sơn
La. Đơn vị chủ quản mỏ là Công ty cổ phần VLXD đô thị Sơn La, trụ sở văn phòng ở
bản Bó Cón, phường Chiềng An, thành phố Sơn La. Mỏ thuộc dãy núi đá vôi bản Bó

6

Cón, có chiều dài >500m, chiều rộng khoảng 200m. Đỉnh núi đá khá bằng và cao trên
50m, sườn núi dốc 80-90
0
. Mỏ chủ yếu là đá vôi tái kết tinh, màu xám trắng, kiến trúc
hạt biến tinh, cấu tạo khối [1].
Bảng 1.2: Bảng thống kê kết quả thí nghiệm mẫu cơ lý đá VLXD [1]

Độ khe hở n (%)
4.80 4.40 4.60

Mức hút nước (%)
0.42 0.38 0.40

Cường độ kháng ép:R
ép

(KG/cm
2
) R
ép
khô
(KG/cm
2
)
856.40 893.30 874.85

R
ép
bão hòa
(KG/cm
2
)
813.50 848.60 831.05


2
)
65.0 70.0 67.50

Góc ma sát trong ϕ (độ)
39
o
50' 39
o
40' 39
o
45'

Cường độ kháng cắt bão hòa Lực dính kết C (KG/cm
2
)
60.0 65.0 62.50

Góc ma sát trong ϕ (độ)
39
o
10' 39
o
30' 39
o
20'


Italia, Vênêxuêla, cát nghiền đã là nguồn nguyên liệu chính thay cát thiên nhiên trong
bê tông. Ở Bồ Đào Nha hiện có 75 cơ sở sản xuất cát nghiền với tổng công suất đến
800.000 T/năm, ở Anh với tổng công suất khoảng 700.000 T/năm, ở Bắc Irland với
tổng công suất khoảng 4500.000 T.năm [27].
Trên thế giới cát nghiền đã được dùng trong xây dựng các đập nước lớn như đập
Saguling ở Inđônêxia, đập Chonarit trên sông Lakhdar đông Manakesh, đập Jebha ở
Nigieria, đập Grand Maison ở Pháp…
Các cơ sở sản xuất cát nghiền hiện nay đều ở mức cơ giới hóa và tự động hóa
cao, không còn lao động thủ công. Toàn bộ hoạt động của dây chuyền sản xuất đều
được khống chế trong phòng điều khiển. Cốt liệu lớn (5÷80mm) và cốt liệu nhỏ (<

9

5mm) đều được sản xuất trên cùng một dây chuyền. Cốt liệu nhỏ được chia ra làm 2
loại cỡ hạt: cỡ lớn (1,6÷5mm), cỡ nhỏ (< 1,6mm). Tùy theo yêu cầu sử dụng mà phối
trộn 2 loại cỡ hạt trên theo tỷ lệ khác nhau. Các dây chuyền sản xuất đều có hệ thống
rửa cát để tách bớt lượng hạt mịn (< 0,14mm) và tạp chất bẩn. Hàm lượng hạt bụi, bẩn
(< 0,075mm) được giới hạn từ 5÷8%.
Các chỉ tiêu kỹ thuật của cát nghiền được giới thiệu trên bảng 1.3.
Bảng 1.3: Yêu cầu kỹ thuật của cát nghiền
TT Các chỉ tiêu
TCVN (1)
7570-2006
ASTM
C33-90
BS882-
1992
CSA-
A23.1
1 % Lượng lọt sàng