Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu ứng dụng đá mạt cho bê tông trong công trình thủy

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích xây dựng công trình thủy nghiên cứu sử dụng đá mạt cho bê tông ứng dụng đối với các công trình bản, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề

• Tác giả: Phạm Quang Huy
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Quốc Vương
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Đá Mạt Trong Bê Tông Cho Công Trình Thủy
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• ĐỀ TÀI. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
• CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU NGHIÊN CỨU
• KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐÁ MẠT, CÁT NGHIỀN, GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CÔNG TRÌNH BẢN MÔNG
• 1.1. Tổng quan về đá mạt
• 1.2. Mỏ đá Bản Khoang (xã Chiềng Ngần, thành phố Sơn La)
• 1.3. Mỏ đá Bản Bồ Cón (phường Chiềng An, thành phố Sơn La)
• 1.4. Tổng quan về cát nghiền
• 1.4.1. Tình hình nghiên cứu sử dụng cát nghiền trên thế giới
• 1.4.2. Tình hình nghiên cứu sử dụng cát nghiền ở Việt Nam
• 1.5. Giới thiệu sơ lược công trình Bản Mông
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Các tính chất của vật liệu
• 2.2. Chất kết dính xi măng
• 2.3. Cốt liệu lớn
• 2.4. Cốt liệu nhỏ
• 2.5. Phụ gia hóa sử dụng cho bê tông
• 2.6. Phương pháp nghiên cứu
• 2.6.1. Phương pháp xác định các tính chất của nguyên vật liệu sử dụng
• 2.6.2. Phương pháp xác định tính chất của hỗn hợp bê tông và của bê tông
• 2.6.3. Phương pháp thiết kế thành phần bê tông
• 2.6.4. Phương pháp toán quy hoạch thực nghiệm các tính chất của bê tông
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HỢP LÝ CỦA HỖN HỢP CÁT, ĐÁ TRONG BÊ TÔNG VÀ THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG
• 3.1. Phương pháp thiết kế thành phần bê tông dùng đá mạt
• 3.2. Chọn cấp phối sơ bộ của bê tông
• 3.3. Kết quả cường độ nén của cấp phối bê tông
• 3.4. Nghiên cứu cường độ của bê tông thường bằng phương pháp toán quy hoạch thực nghiệm
• 3.4.1. 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
• 3.4.2. Kết quả nghiên cứu cường độ nén của bê tông thường sử dụng các loại cốt liệu nhỏ
• 3.4.3. Tìm vùng dừng của các biến nghiên cứu cho bê tông thường
• 3.4.4. Nghiên cứu thiết kế thành phần bê tông thường tối ưu sử dụng các loại đá mạt
• 3.5. Kết quả cường độ nén của bê tông thường sử dụng các loại đá mạt
• 3.6. Các thành phần hợp lý của hỗn hợp bê tông
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG SỬ DỤNG ĐÁ MẠT
• 4.1. Độ lưu động của bê tông
• 4.2. Cường độ bám dính của bê tông với cốt thép
• 4.3. Cường độ bê tông
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về đá mạt và ứng dụng trong bê tông

Đá mạt, một sản phẩm phụ từ quá trình khai thác và gia công đá, đã được nghiên cứu để ứng dụng trong bê tông cho các công trình thủy. Việc sử dụng đá mạt thay thế cho cát tự nhiên không chỉ góp phần bảo vệ môi trường mà còn tối ưu hóa chi phí sản xuất. Trong điều kiện nguồn cát thiên nhiên ngày càng khan hiếm, đá mạt trở thành một lựa chọn khả thi, đặc biệt là ở các vùng như Sơn La, nơi có nguồn đá mạt dồi dào. Nghiên cứu cho thấy đá mạt có thể cải thiện các tính chất của bê tông, từ cường độ đến độ bền, phù hợp cho các công trình thủy. Việc áp dụng công nghệ bê tông hiện đại trong sản xuất bê tông từ đá mạt cũng giúp nâng cao hiệu quả kinh tế cho các dự án xây dựng.

1.1. Tình hình nghiên cứu đá mạt trên thế giới

Trên thế giới, việc sử dụng đá mạt trong bê tông đã được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi. Các nước như Ấn Độ, Brazil và một số nước châu Âu đã tiến hành nhiều nghiên cứu về vật liệu xây dựng từ đá mạt, khẳng định tính khả thi và hiệu quả của nó. Các nghiên cứu này chỉ ra rằng đá mạt không chỉ giảm thiểu chi phí mà còn cải thiện tính chất cơ lý của bê tông. Sự thành công của các ứng dụng này đã mở ra hướng đi mới cho ngành xây dựng, đặc biệt là trong bối cảnh biến đổi khí hậu và các vấn đề môi trường ngày càng nghiêm trọng.

1.2. Tình hình nghiên cứu đá mạt tại Việt Nam

Tại Việt Nam, việc nghiên cứu và ứng dụng đá mạt trong bê tông vẫn còn hạn chế. Tuy nhiên, một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng đá mạt từ các mỏ như Bản Khoang và Bản Bó Cón có chất lượng tốt và có thể thay thế cho cát tự nhiên trong sản xuất bê tông. Các kết quả thí nghiệm cho thấy đá mạt có thể cải thiện cường độ nén và độ bền của bê tông, góp phần làm giảm chi phí xây dựng. Việc khuyến khích sử dụng đá mạt không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn vật liệu xây dựng bền vững hơn.

II. Phân tích tính chất của bê tông sử dụng đá mạt

Nghiên cứu về tính chất bê tông sử dụng đá mạt cho thấy nhiều ưu điểm nổi bật. Đầu tiên, đá mạt có khả năng cải thiện cường độ nén của bê tông, điều này rất quan trọng trong các công trình thủy. Các thí nghiệm cho thấy cường độ nén của bê tông sử dụng đá mạt có thể đạt được mức tối ưu tương đương hoặc thậm chí vượt trội hơn so với bê tông truyền thống. Thứ hai, khả năng bám dính của bê tông với cốt thép cũng được cải thiện, tạo ra một sản phẩm cuối cùng có độ bền cao hơn. Ngoài ra, việc sử dụng đá mạt cũng giúp giảm thiểu lượng nước cần thiết trong quá trình trộn, từ đó cải thiện tính chất lưu động của bê tông.

2.1. Cường độ bám dính của bê tông

Cường độ bám dính của bê tông với cốt thép là một yếu tố quan trọng trong thiết kế kết cấu. Các nghiên cứu cho thấy rằng bê tông sử dụng đá mạt có cường độ bám dính tốt hơn so với các loại bê tông khác, nhờ vào cấu trúc hạt của đá mạt. Điều này không chỉ tăng cường độ bền cho các cấu kiện mà còn giảm thiểu nguy cơ nứt, hư hỏng trong quá trình sử dụng. Việc cải thiện cường độ bám dính cũng cho phép giảm thiểu lượng cốt thép cần thiết, từ đó tiết kiệm chi phí cho các dự án xây dựng.

2.2. Độ lưu động của bê tông

Độ lưu động của bê tông là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng thi công. Nghiên cứu cho thấy đá mạt có khả năng cải thiện độ lưu động của bê tông, giúp dễ dàng hơn trong việc thi công và tạo hình. Điều này đặc biệt quan trọng trong các công trình thủy, nơi mà việc đổ bê tông cần phải diễn ra nhanh chóng và hiệu quả. Việc tối ưu hóa độ lưu động còn giúp giảm thiểu lượng nước sử dụng, từ đó nâng cao chất lượng và độ bền của bê tông.

III. Đề xuất ứng dụng đá mạt trong công trình thủy

Việc ứng dụng đá mạt trong bê tông cho các công trình thủy được coi là một giải pháp bền vững và hiệu quả. Để thực hiện điều này, cần có sự phối hợp giữa các nhà nghiên cứu, nhà thầu và các cơ quan chức năng trong việc phát triển các tiêu chuẩn kỹ thuật cho việc sử dụng đá mạt. Các nghiên cứu thực nghiệm cần được tiến hành để xác định tỷ lệ phối trộn tối ưu giữa đá mạt và các loại cốt liệu khác, nhằm đảm bảo chất lượng và hiệu suất của bê tông. Ngoài ra, việc xây dựng các mô hình dự báo về hiệu quả kinh tế khi sử dụng đá mạt cũng cần được thực hiện để thuyết phục các nhà đầu tư và chủ đầu tư.

3.1. Phát triển tiêu chuẩn kỹ thuật

Để ứng dụng đá mạt một cách hiệu quả trong bê tông, việc phát triển tiêu chuẩn kỹ thuật là rất cần thiết. Các tiêu chuẩn này sẽ đảm bảo rằng đá mạt được sử dụng đáp ứng đủ các yêu cầu về chất lượng và an toàn. Việc xây dựng tiêu chuẩn cũng giúp tạo ra một cơ sở pháp lý vững chắc cho việc sử dụng đá mạt trong ngành xây dựng, từ đó khuyến khích các nhà thầu áp dụng trong các dự án công trình thủy.

3.2. Mô hình dự báo hiệu quả kinh tế

Mô hình dự báo hiệu quả kinh tế khi sử dụng đá mạt cần được xây dựng dựa trên các dữ liệu thực tế từ các công trình đã áp dụng. Việc này không chỉ giúp các nhà đầu tư thấy được lợi ích kinh tế mà còn tạo động lực cho việc áp dụng đá mạt trong xây dựng. Các mô hình này có thể bao gồm các yếu tố như chi phí nguyên liệu, chi phí thi công và thời gian hoàn thành dự án. Sự thành công của các mô hình dự báo sẽ là minh chứng cho tính khả thi và hiệu quả của việc sử dụng đá mạt trong bê tông cho các công trình thủy.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam có khoảng 75% diện tích là đồi núi và cao nguyên, tạo điều kiện thuận lợi cho khai thác đá xây dựng. Tuy nhiên, tình trạng khan hiếm cát tự nhiên ngày càng nghiêm trọng, đặc biệt tại các vùng như Sơn La, Cao Bằng, Hà Tĩnh, Bà Rịa - Vũng Tàu. Theo ước tính, nhu cầu cát vàng cho xây dựng năm 2000 đã lên tới 700 triệu m³, trong đó công trình thủy điện Sơn La sử dụng khoảng 8.000 m³ bê tông, với lượng cốt liệu mịn tương đương. Việc vận chuyển cát từ nơi khác đến ngày càng khó khăn và không bền vững. Trong bối cảnh đó, việc tận dụng đá mạt – sản phẩm thải từ quá trình khai thác và gia công đá – làm nguyên liệu thay thế cát vàng trong bê tông là một giải pháp thiết thực, vừa giảm thiểu ô nhiễm môi trường, vừa tiết kiệm chi phí.

Luận văn tập trung nghiên cứu sử dụng đá mạt cho bê tông ứng dụng trong công trình Bản Mông, tỉnh Sơn La, nhằm đánh giá tính khả thi và hiệu quả kỹ thuật của việc thay thế cát vàng bằng đá mạt. Nghiên cứu khảo sát nguồn đá mạt tại các mỏ đá Bản Khoang và Bản Bó Cón, phân tích tính chất vật liệu, thiết kế cấp phối bê tông và đánh giá các đặc tính cơ lý của bê tông đá mạt. Thời gian nghiên cứu tập trung vào giai đoạn 2012-2013, tại khu vực Sơn La, với mục tiêu cung cấp giải pháp vật liệu xây dựng bền vững, phù hợp với điều kiện địa phương và yêu cầu kỹ thuật của công trình thủy lợi.

Việc nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển vật liệu xây dựng thân thiện môi trường, giảm áp lực khai thác cát tự nhiên, đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cho các công trình thủy lợi tại vùng núi phía Bắc Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về vật liệu xây dựng, đặc biệt là bê tông cốt thép và bê tông xi măng pooclăng. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

• Lý thuyết về bê tông cốt liệu: Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần cốt liệu (đá mạt, cát nghiền, đá dăm) đến tính chất cơ lý của bê tông, bao gồm cường độ nén, độ bám dính với cốt thép, và độ lưu động của hỗn hợp bê tông.

• Mô hình toán quy hoạch thực nghiệm: Sử dụng phương pháp toán học và thống kê để thiết kế thí nghiệm, xây dựng các phương trình hồi quy thể hiện mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng (tỷ lệ nước/xỉ, tỷ lệ cốt liệu mịn, tỷ lệ cốt liệu lớn) và các chỉ tiêu chất lượng bê tông (cường độ nén, độ sụt).

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: đá mạt (fine aggregate), cát nghiền (manufactured sand), xi măng pooclăng PCB30, tro bay loại F, phụ gia hóa dẻo - chậm đông kết, cường độ nén bê tông, độ lưu động hỗn hợp bê tông, thành phần hạt cốt liệu, và quy hoạch thực nghiệm bậc hai.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các mỏ đá Bản Khoang và Bản Bó Cón tại Sơn La, bao gồm mẫu đá mạt, đá dăm và cát vàng tự nhiên. Các mẫu vật liệu được phân tích tính chất cơ lý theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và một số tiêu chuẩn quốc tế như ASTM, BS.

Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

• Khảo sát thực trạng và lấy mẫu: Thu thập mẫu đá mạt tại các mỏ, xác định thành phần hạt, độ mịn, độ hút nước, khối lượng thể tích, và các chỉ tiêu cơ lý khác.

• Thí nghiệm vật liệu: Xác định tính chất của xi măng, tro bay, cốt liệu lớn và nhỏ, phụ gia hóa học, theo các tiêu chuẩn TCVN 2682:1999, TCVN 7570:2006, ASTM C618, ASTM C494.

• Thiết kế cấp phối bê tông: Áp dụng phương pháp thể tích tuyệt đối và toán quy hoạch thực nghiệm bậc một và bậc hai để xác định tỷ lệ thành phần tối ưu cho bê tông đá mạt.

• Phân tích số liệu: Sử dụng phần mềm Design-Expert® 7.6 để xây dựng mô hình hồi quy, kiểm tra tính tương hợp và đánh giá ảnh hưởng của các biến đến cường độ nén và tính chất bê tông.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2012-2013, với các giai đoạn khảo sát, thí nghiệm, phân tích và tổng hợp kết quả.

Cỡ mẫu thí nghiệm gồm nhiều mẫu bê tông với các cấp phối khác nhau, được thử nghiệm ở các tuổi 7, 14 và 28 ngày để đánh giá sự phát triển cường độ và tính ổn định của bê tông đá mạt.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Đá mạt có đủ điều kiện thay thế cát vàng trong bê tông: Kết quả thí nghiệm cho thấy đá mạt từ mỏ Bản Khoang và Bản Bó Cón có các chỉ tiêu cơ lý như khối lượng riêng (2.60 - 2.65 g/cm³), độ hút nước (0.4%), độ mài mòn Los Angeles khoảng 30%, phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 7570:2006. Cường độ nén bê tông sử dụng đá mạt đạt từ 25 đến 32 MPa ở tuổi 28 ngày, tương đương hoặc cao hơn bê tông dùng cát vàng.

2. Ảnh hưởng của thành phần hạt đến tính chất bê tông: Thành phần hạt của đá mạt có tỷ lệ hạt mịn (<0.14 mm) chiếm khoảng 13%, đóng vai trò như vi cốt liệu, giúp cải thiện cấu trúc bê tông. Mô hình hồi quy cho thấy tỷ lệ nước trên xi măng và tỷ lệ cốt liệu mịn ảnh hưởng lớn đến cường độ nén, với hệ số tương quan R² trên 0.95.

3. Tính lưu động và độ bám dính của bê tông đá mạt: Độ sụt của hỗn hợp bê tông đá mạt đạt khoảng 8-10 cm, đảm bảo tính công tác tốt. Cường độ bám dính giữa bê tông và cốt thép đạt trung bình 2.5 MPa, cao hơn 10% so với bê tông sử dụng cát vàng, nhờ bề mặt hạt đá mạt sắc cạnh và sạch tạp chất.

4. Hiệu quả kinh tế và môi trường: Sử dụng đá mạt tận dụng nguồn thải tại chỗ, giảm chi phí vận chuyển và khai thác cát tự nhiên. Đồng thời, giảm diện tích bãi thải đá mạt, hạn chế ô nhiễm môi trường tại các khu vực khai thác.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính giúp bê tông đá mạt đạt hiệu quả kỹ thuật là do đá mạt có bề mặt nhám, sắc cạnh, không chứa tạp chất hữu cơ, tạo liên kết tốt với xi măng. So với cát vàng tự nhiên có bề mặt tròn, đá mạt giúp tăng cường độ bám dính và cường độ nén bê tông. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về cát nghiền và đá mạt trong bê tông, như các công trình xây dựng đập thủy điện tại Pháp, Indonesia.

Mô hình toán quy hoạch thực nghiệm giúp tối ưu hóa thành phần bê tông, giảm số lượng thí nghiệm nhưng vẫn đảm bảo độ tin cậy cao. Biểu đồ phân tích cho thấy vùng tối ưu về tỷ lệ nước/xỉ và cốt liệu mịn giúp đạt cường độ nén tối đa mà không làm giảm tính lưu động.

Việc áp dụng bê tông đá mạt tại công trình Bản Mông không chỉ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật mà còn góp phần phát triển vật liệu xây dựng bền vững, giảm áp lực khai thác cát tự nhiên, phù hợp với xu hướng bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế địa phương.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng rộng rãi bê tông đá mạt trong các công trình xây dựng tại vùng núi: Khuyến khích các chủ đầu tư và nhà thầu sử dụng đá mạt thay thế cát vàng trong bê tông, đặc biệt tại các khu vực có nguồn đá mạt dồi dào như Sơn La, Cao Bằng, Hà Giang. Thời gian thực hiện trong 1-3 năm tới nhằm giảm áp lực khai thác cát tự nhiên.

2. Xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật cho bê tông đá mạt: Bộ Xây dựng phối hợp với các viện nghiên cứu hoàn thiện tiêu chuẩn về thành phần hạt, tính chất vật liệu và cấp phối bê tông đá mạt, làm cơ sở pháp lý cho việc kiểm soát chất lượng và áp dụng trong thi công.

3. Đầu tư trang thiết bị và công nghệ nghiền đá hiện đại: Các doanh nghiệp khai thác đá cần nâng cấp dây chuyền nghiền, phân loại đá mạt để đảm bảo kích thước hạt phù hợp, giảm lượng hạt bụi và tạp chất, nâng cao chất lượng bê tông. Chủ thể thực hiện là các doanh nghiệp khai thác và chế biến vật liệu xây dựng trong vòng 2 năm.

4. Tăng cường đào tạo và chuyển giao công nghệ cho kỹ sư, công nhân xây dựng: Tổ chức các khóa đào tạo về thiết kế cấp phối bê tông đá mạt, kỹ thuật thi công và kiểm tra chất lượng, nhằm nâng cao năng lực thực hiện và giám sát công trình. Thời gian triển khai trong 6-12 tháng, do các trường đại học và viện nghiên cứu chủ trì.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Chủ đầu tư và nhà thầu xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện: Nắm bắt được giải pháp vật liệu thay thế cát vàng, giúp giảm chi phí và đảm bảo chất lượng công trình.

2. Các doanh nghiệp khai thác và chế biến vật liệu xây dựng: Có cơ sở khoa học để đầu tư công nghệ nghiền đá, tận dụng đá mạt làm nguyên liệu sản xuất bê tông.

3. Các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành xây dựng: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, mô hình toán quy hoạch thực nghiệm và kết quả thí nghiệm để phát triển nghiên cứu tiếp theo.

4. Cơ quan quản lý nhà nước về xây dựng và môi trường: Sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo để xây dựng chính sách, tiêu chuẩn kỹ thuật và quy định về sử dụng vật liệu xây dựng thân thiện môi trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Đá mạt có thể thay thế hoàn toàn cát vàng trong bê tông không?
   Nghiên cứu cho thấy đá mạt có thể thay thế hoàn toàn cát vàng trong bê tông thường M20 mà không làm giảm cường độ và tính chất công tác. Tuy nhiên, cần kiểm soát kỹ thành phần hạt và chất lượng đá mạt để đảm bảo hiệu quả.

2. Bê tông sử dụng đá mạt có độ bền và độ bám dính như thế nào?
   Bê tông đá mạt có cường độ nén đạt 25-32 MPa ở tuổi 28 ngày, độ bám dính với cốt thép cao hơn khoảng 10% so với bê tông dùng cát vàng, nhờ bề mặt hạt đá mạt nhám và sạch tạp chất.

3. Phương pháp thiết kế cấp phối bê tông đá mạt có gì khác biệt?
   Luận văn áp dụng phương pháp toán quy hoạch thực nghiệm bậc hai để xác định tỷ lệ thành phần tối ưu, khác với phương pháp thể tích tuyệt đối truyền thống, giúp giảm số lượng thí nghiệm và tăng độ chính xác.

4. Việc sử dụng đá mạt có ảnh hưởng đến môi trường không?
   Sử dụng đá mạt tận dụng nguồn thải từ khai thác đá, giảm diện tích bãi thải và ô nhiễm môi trường, đồng thời giảm khai thác cát tự nhiên, góp phần bảo vệ tài nguyên thiên nhiên.

5. Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu cho các công trình khác ngoài Bản Mông không?
   Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng cho các công trình xây dựng tại các vùng có nguồn đá mạt tương tự, đặc biệt là các công trình thủy lợi, thủy điện ở vùng núi phía Bắc Việt Nam, với điều chỉnh phù hợp theo điều kiện địa phương.

Kết luận

• Đá mạt từ các mỏ Bản Khoang và Bản Bó Cón có tính chất phù hợp để thay thế cát vàng trong bê tông xây dựng công trình thủy lợi.
• Bê tông sử dụng đá mạt đạt cường độ nén 25-32 MPa, độ bám dính với cốt thép cao hơn bê tông truyền thống, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
• Phương pháp toán quy hoạch thực nghiệm giúp tối ưu thành phần bê tông, giảm thí nghiệm nhưng vẫn đảm bảo độ tin cậy cao.
• Việc sử dụng đá mạt góp phần giảm chi phí, bảo vệ môi trường và phát triển vật liệu xây dựng bền vững tại các vùng núi.
• Đề xuất áp dụng rộng rãi bê tông đá mạt trong 1-3 năm tới, đồng thời xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật và nâng cao năng lực thi công.

Next steps: Triển khai thí điểm tại các công trình xây dựng, hoàn thiện tiêu chuẩn kỹ thuật, đào tạo nhân lực và nâng cấp công nghệ nghiền đá.

Call to action: Các nhà quản lý, doanh nghiệp và chuyên gia xây dựng cần phối hợp để thúc đẩy ứng dụng bê tông đá mạt, góp phần phát triển ngành xây dựng bền vững và thân thiện môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: ‘ONG QUAN VE ĐÁ MAT, CAT NGHIÊN, GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VE CÔNG TRÌNH BẢN MONG 11. Tổng quan về đá mat Việt Nam có tới 3/4 diện tích là đổi núi và cao nguyên. Việc gin công đã xây dụng diễn ra ở khắp các địa phương subt tr Bắc đến Nam để phục vụ cho các công tình xây dựng ngày cảng tăng. Các sản phim từ việc gia công khai thie đá có nhiều log.

Bên cạnh các sản phẩm thu được, hàng năm côn thải ra một lượng đã mat không nhỏ. Ngoài ra ở những vùng thiểu cát thiên nhiên nghiêm trong như Sơn La, Cao Bằng, Hà Tinh, Bà Rịa Vũng Tàu, Côn Đảo.đễu có trừ lượng để rất lớn. Vì vậy nguồn thải phẩm cũng rất dồi dio và có nhiễu tinh chit tt, tuy nhiễn chưa có các biện pháp tận dụng vào những mục dich có lợi “rong luận văn đã tiền hành khảo sát một số cơ sở khai thác đá như: Mỏ đã Bản Khoang (xã Chiéng NgÌn, thành phổ Son La), Mỏ đá Bản Bó Cón (phường Chiéng An, thành phố Sơn La). Diy là những cơ sở gia công khai thée lớn của inh Sơn La.

Các thải phẩm tại đây cũng rit lớn và được inh ra từ những lại đá tốc Thực trạng này sẽ là cơ sở khoa bọc, cơ sở thực tiễn dé xem xét việc sử dụng đã met vào thành phần của bê tông xi mang. Mé đá Bản Khoang (xã Chiềng Ngần, thành phố Sơn La) "Đây là mỏ đã vôi đang khai thắc ở bản Khoang, xã Chiéng Ngằn, thành phổ Sơn La. Đơn vị quản lý mỏ là doanh nghiệp tư nhân Nhắt Trí Thành. trụ sở văn phòng ở tổ 14, phường Quyết Thủ thành phổ Sơn La.

Mỏ thuộc day núi đá vôi ở bản Khoang, cổ chiều dài >500m, chiều rộng 200-300m. Binh núi cao trên SOm, sưởn n đốc 40- 60". Mé chủ yếu là đá vôi tái kết tinh, màu xám xanh, kiến dc hạt biển tinh, cầu tạo khối [1] "Bảng 1.1: Bằng thing ke két quả thi nghiện mẫu cơ lý đá VEXD [1] (M6 đủ Bản Khoang, xã Ching Ngân, thành phố Som La) Số hiệu mẫu TN i510] 150 inh game Min VLĐI/I | VLĐI/2 | Tene | gạuchuận Vị trí Mo VLDI bình TCVN Loại đá. Đá vôi tái kết tinh 1771:1986 "Mức độ phong hóa sw | sw Lượng ngậm nước tự nhiên KH/BH | KH/BH Dung trọng khô ý: (T/m') 262 256 259 Ty tong A 24 | 2 24 Ty lệ khe hở 00/6 | 0000 | 0058 Độ khe hở n(%) 440 | 660 550 Mức hút nước (%) 0ẠT | 0ẤS Oa8 Cường độ kháng ép/Rụ; (G/em') Regl!® (KG/emŸ) 870.85 Cường độ kháng cắt khô Lực dính kết C (KG/em`) 2000 | 4500 | 5750 Góc ma sát trong 9 (độ) 39920 | 39°30" 3925 Cường độ kháng cắt bão hòa Lực dính kết C (KG/em”) 6500 | 4000 5250 Góc ma sát tong ọ (độ) 3905 | 3910 Hệ số biến mềm Ky 095 | 088 nến đập tong xi lanh Ly 1390 Đàn mác $00 Đạt mic Mm- Độ mài mòn Los Angeles (%) | 30.10 " Ham lường Sunfat và Sunfit (i 0.

+ Hình ảnh về đá mat Bản Khoang 1. Mé đá Bản Bó Cón (phường ChiỀng An, thành phổ Sơn La) LA mo đá vôi dang khai th ở bản B6 Cón, phường Chiéng An, thành phd Sơn La. Đơn vị chủ quản mỏ là Công ty cỗ phần VLXD đô thị Sơn La, trụ sở văn phòng ở ‘bin Bồ Cón, phường Chiéng An, thành phố Sơn La. Mỏ thuộc day núi đá vôi bản BO “Cón.

có chiều dài >500m, chiều rộng khoảng 200m. Dinh núi đá khá bằng và cao trên 30m, sườn núi dốc 80-90”. Mo chủ yêu là đã vôi tái kết tỉnh, màu xám trứng, kiến trúc Bảng 1.2: Bảng thng ke Kết quả thí nghiệm mẫu cơ lý đá VLXD [1] (Mé đá Bản Bỏ Cén, phường Chiéng An, thành phố Som La) Số hiệu mẫu TN 152 | 153 Mẫu vipat | vipa | Tong | ensue Vins Mo VLĐ2 Đình TCVN Loại đá ‘Da vôi tái kết tình HITE 1986 Mite độ phong hóa sw | sw Tượng ngậm nước tự nhiên | KH/BH | KH/BH Dung trọng khô †; (T/m`) 260 261 261 Ty tong A 23 | 2232, 2 Tỷ lệ khe hở 0050 | 0.046 | 005 Độ khe hở n 2) 480 | 440 460 Mức hút nước (%) 042 0438 040 Cường độ khíng ép Ry (&G/em') Ret (KG/em”) 85640 | 89330 | 874.60 83105 Cường độ kháng kéo:R,s,.80 Rust" (KGlem") 7070 | 75:10 | 7290 Cường độ kháng cắt khô. Lực dính kết C (KG/emˆ) 650 | 700 6750 Góc @ (49) ma sắt Hong 39950 | 3940" 395 Cường độ kháng cắt bão hòa Lực dính kết C (KG/em°) 600 | 650 6250 Góc ma sắt trong (độ) 39910 | 3930, 3990 Hình 1.2: Hình ảnh về đá mat Bản Bỏ Cán Cả 2 mo đá trên mỗi diy chuyỂn đều được trang bị may kẹp him, máy nghiỄn côn do Liên Xô cũ chế tạo.

Đá vôi có kích thước từ 0+300mm được nghién bằng máy kẹp hàm rồi qua bộ phận sàng phân ly. Cỡ hạt > 40mm được qua mấy nghiỄn côn “Toàn bộ đá cát sau máy nghiền côn lại quay vẻ sảng rung dé phân loại. Các cỡ bạt < 10mm được qua bộ sàng dốc tự nhiên và cát được chia ra loại 2,5+Smm và < 2. Các cỡ hạt < 10mm chiếm đến 29.8%, bao gồm - 142% hat 210mm ~ 6.7% hạt < 25mm Như vậy cỡ hạt < 2.5mm còn chiếm tỷ lệ quá ít 12.

Tổng quan về cát nghiền 1. Tình hình nghiên cứu sử dụng cát nghién trên thé giới “Cát được tạo ra trong quá trình gia công đá thuộc loại cát nhân ạo. Loại cất này số 2 loại khác nhau. Cát được lạo ra với những dự định trước, có lên là cất công nghiệp, cát nghiỄn hay et gia công.

Còn cát tạo ra không có dự định trước được gọi là đã mot (hải phẩm của quá tình gia công đá). Giữa cát nghiễn và đã mat có những điểm giống nhau (đều sinh ra từ đã gốc) và những điểm khác nhau (thành phần hạt, hình đáng hạt. Tại những nước có nén công nghiệp phát triển như Mỹ, Anh, Pháp.ct nghiỄn được sản xuất khá nhiều, đặc biệt là ở những nơi thiểu hoặc không có cất thiên nhiên. và ở hầu hết các cơ sở sản xuất đá xây dụng đều cỏ công đoạn sẵn xuất đá, công đoạn cuối cùng để tận dụng tài nguyên và bảo vệ môi trường.

Ở Bồ Đào Nha, Anh, Pháp, Talia, VênÊxuêla, cát nghiễn đã là nguồn nguyên liệu chính thay cát thiên phiên rong cs lông. Ở Bồ Dio Nha hiện có 75 cơ sở sản xuất cất nghiễn 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.năm (27) “Trên thé gi cát nghiền đã được dùng trong xây dựng các dip nước lớn như đập. Saguling ở InđônÊxia, đập Chonari trên sông Lakhdar đông Manakesh, đập. Jebha ở Nigieria, đập Grand Maison ở Pháp.

Các cơ sở sản xuất cát nghiễn hiện nay đều ở mức cơ giới hóa và tự động hóa cao, không côn lao động tha công. Toàn bộ hoại động của dây chuyễn sản x ất đều được khống chế trong phòng điều khiển. Cốt liệu lớn (5280mm) và cốt liệu nhỏ (< 5mm) đu được sin xuất trên cũng một dây chuyển. Cố liệu nhỏ được chia ra làm 2 loại cỡ hat: cỡ lớn (1,6+5mm), cỡ nhỏ (< 1.

Tùy theo yêu cầu sử dụng ma phốt trộn 2 loại cỡ hạt trên theo tỷ lệ khác nhau. Các dây chuyển sản xuất đều có hệ thống, rita cát để tách bớt lượng hạt mịn (< 0,14mm) và tap ct ban, Ham lượng hạt bụi (<0,075mm) được giới han từ 548%. CCác chỉ êu kỹ thuật của cất nghin được giới thiệu tên bảng L3.3: Yêu cầu kỹ thuật của cát nghiền tr Cức ch êu TCVN(I) | ASTM | BS882- | CSA- T570-2006 | C33-90 1992 A231 1 9% Lượng lot sàng l0mm 100 100 | 100 | 100 Smm 30100 | 95100 | 70-100 | 95-100 2.5mm 30-100 | 30-100 | 25-100 | 0100 125mm 4590 | 5085 | 1545 | 5090 068mm 3080 | 2560 | 525 | 2565 0315mm 1040 | 1030 | 3⁄30 | 1035 015mm 040 | 240 | 025 | 240 0015mm - st | 96 | - 2 | Hàm lượng CL- (6< Keone |. |00L005| - 3 ÍCangótkhôŒ)< : ~ | 00 | Oxyt kiệm hòa tan từ 4 | nguồn khác, ngoài ỉ măng | - - 02 - (kg/m3 bê tông) < 10 5_ | Hàm lượng $03 (%) < 1 - - ' 6 |Ôwyhiievôđinhhinh< | 50mmoM | - - - Độ nở (%) do phản ứng, ASR ở 6 thing < 5_ | Lượng bùn, bụi, sét (%) < 3 - - - Qua khảo sắt các đặc tính kỹ thuật của cít nghign có thé nhận xét chung về tiêu chun cất nghiều như sau - Giới hạn hạt 0,15+5mm cho phép nằm trong một giải ring, vì vậy các loại đá iat có thé hỏa mẫn yêu cầu này ~ Mắc độ cho phếp cỡ hạt mịn < 0,lốmm khí lớn vì trong cát nghiền cỡ hạ này không phải là sét bụi mà là đá bị nghién vụn.

Điều này cũng phù hợp với thực tế về đá mat ở nước ta ~ Tiêu chuẩn của các nước đều cho phép sử dụng hạt < 0,075mm, Điều này cũng phù hợp với thực át nghiền và đá mat ở Việt Nam. ~ Tiêu chuẩn các nước đối với cát nghién có quy định rõ lượng Cr, SO; kiểm hòa tan, Silic vô định hình (TCVN quy định chung chung), 1. Tình hình nghiên cứu sử dụng cát nghiền ở Việt Nam theo báo cáo quy hoạch VLXD [21], (22), tổng nhu cầu cát vàng ở những vùng thiểu cát vàng dùng cho bê tông, gạch không nung, năm 2000 là 700. Riêng cho công trình thủy điện Son La (với phương ấn cao 25m), tổng khỗi lượng bê tông sử dụng là 8.000 mÌ, trong đó bể tổng dim lăn là 5.

Lượng cốt liệu mịn của công trinh là 8.000 mì, Với khối lượng cốt liệu mịn không lồ này, không thể vận chuyển từ nơi khác đến mà phải có nguồn cung ấp tại chỗ. a ‘Tir trước tới nay ở những vùng thiểu cát tự nhiên thi nguồn cung cấp chính là vận chuyển từ nơi khác đến. Việc này đã và đang gặp nhiều khó khăn, chưa kể nguồn cá tự nhiên ngày cing trở nên khan hiểm, Nếu không có biện pháp khắc phục thi trong vòng 5 năm tới sẽ không đủ cát cung cắp cho xây dựng, Đứng trước tỉnh hình khó khăn trên, ở một số nơi như Cao Bằng, Sơn La, Hà Giang đã bước đầu có những biện pháp khắc phục: xây dựng những tram nghién cát dé phục vụ tại chỗ. Cát được nghiền từ đá dim kích thước < 60mm.

Công nghệ sản xuất đơn giản: chi sử dụng máy nghiền búa, có thể thêm công đoạn sing để loại bỏ hạt > 5mm, Năng suit máy nghiền búa rất nhỏ (0.