Định nghĩa
Đá trong bê tông (còn gọi là cốt liệu thô) là thành phần chiếm thể tích lớn nhất trong hỗn hợp bê tông, thường chiếm 60–75% tổng thể tích, có tác dụng tạo bộ khung chịu lực cho khối bê tông sau khi đóng rắn. Đá giúp giảm lượng xi măng sử dụng, hạn chế co ngót nhiệt và tăng độ bền tổng thể của kết cấu. Không có đá, bê tông sẽ co ngót nhiều, nứt nẻ và tốn kém hơn đáng kể.
Đặc điểm kỹ thuật
Kích cỡ hạt tối đa (Dmax) của đá trong bê tông được quy định theo TCVN 7570:2006, phổ biến ở ba cấp: 10 mm, 20 mm và 40 mm. Dmax không được vượt quá 1/4 kích thước nhỏ nhất của cấu kiện, 3/4 khoảng cách thông thủy giữa các thanh cốt thép và 1/3 chiều dày lớp bê tông bảo vệ. Hàm lượng bùn sét bám dính phải dưới 1% theo khối lượng để không làm giảm lực bám dính xi măng–cốt liệu.
Cường độ của đá (cốt liệu thô) phải đạt tối thiểu 1,5 lần cường độ thiết kế của bê tông theo TCVN 7570:2006. Ví dụ, bê tông B30 (cường độ ~30 MPa) yêu cầu đá có cường độ nén ≥ 45 MPa. Độ hao mòn Los Angeles của đá không được vượt quá 50% đối với bê tông thông thường và 40% với bê tông mặt đường.
Phân loại đá theo kích cỡ hạt
| Loại đá | Dmax (mm) | Ứng dụng điển hình |
|---|---|---|
| Đá 1×2 (đá dăm nhỏ) | 10–20 | Bê tông cột, dầm, sàn mỏng; bơm bê tông |
| Đá 2×4 (đá dăm lớn) | 20–40 | Bê tông móng, đập, khối lớn |
| Đá 4×6 | 40–60 | Bê tông khối lớn, đập trọng lực |
| Đá 0,5×1 | 5–10 | Bê tông bơm cự ly xa, cấu kiện mỏng |
Yêu cầu chất lượng đá theo TCVN
| Chỉ tiêu | Giá trị giới hạn | Tiêu chuẩn |
|---|---|---|
| Hàm lượng bùn sét | ≤ 1% (BT thường); ≤ 0,5% (BT M400+) | TCVN 7570:2006 |
| Độ hao mòn Los Angeles | ≤ 50% (BT thường); ≤ 40% (mặt đường) | TCVN 7572-12:2006 |
| Hàm lượng hạt thoi dẹt | ≤ 35% (loại I); ≤ 50% (loại II) | TCVN 7570:2006 |
| Cường độ đá gốc | ≥ 1,5 × cường độ BT thiết kế | TCVN 7570:2006 |
| Độ ẩm | Cần kiểm soát để điều chỉnh W/C | — |
Ứng dụng theo loại kết cấu
Với kết cấu bê tông bơm (pumpcrete), đá phải có Dmax ≤ 1/3 đường kính ống bơm — thông thường dùng đá 10–20 mm với đường ống 75 mm. Với kết cấu khối lớn như đập thủy điện, cho phép dùng đá Dmax 80–150 mm để giảm nhiệt hydrat hóa. Bê tông cọc nhồi thường dùng đá 10–20 mm để đảm bảo khả năng lưu thông trong lồng cốt thép dày.
Ưu điểm / Nhược điểm khi sử dụng đá
Ưu điểm: Đá tạo bộ khung xương cứng, truyền tải trọng hiệu quả, giảm co ngót và nhiệt hydrat hóa, hạ giá thành so với hỗn hợp chỉ dùng xi măng–cát. Cốt liệu thô tốt còn cải thiện mô đun đàn hồi và độ bền mài mòn của bê tông.
Nhược điểm: Đá hạt lớn khiến hỗn hợp khó đổ vào cốp pha phức tạp và khó bơm cự ly xa. Đá bẩn (nhiều bùn sét) làm giảm mạnh cường độ và lực bám dính. Đá thoi dẹt nhiều gây bê tông rỗng tổ ong cục bộ.
Những hiểu lầm phổ biến
Hiểu lầm 1: “Đá to hơn thì bê tông cứng hơn.” Thực tế, kích cỡ đá tối ưu phụ thuộc vào mật độ cốt thép và phương pháp thi công; đá quá to trong kết cấu cốt thép dày có thể tạo khe hổng, giảm cường độ thực tế.
Hiểu lầm 2: “Rửa sạch bề mặt đá là đủ.” Bùn sét có thể thấm sâu vào vi lỗ hổng của đá; cần kiểm tra hàm lượng bùn sét bằng phương pháp thử TCVN 7572-8:2006, không chỉ quan sát bằng mắt thường.
Câu hỏi thường gặp
- Đá 1×2 và đá 2×4 khác nhau thế nào?
- Đá 1×2 có Dmax 10–20 mm, phù hợp với cấu kiện nhỏ và bê tông bơm. Đá 2×4 có Dmax 20–40 mm, dùng cho móng và kết cấu khối lớn, giúp giảm lượng xi măng nhưng khó đổ vào cốp pha phức tạp.
- Tại sao hàm lượng bùn sét phải dưới 1%?
- Bùn sét bao phủ bề mặt hạt đá, ngăn cản sự bám dính của hồ xi măng, làm giảm cường độ bê tông có thể đến 20–30% nếu hàm lượng bùn sét vượt 3%.
- Đá dùng trong bê tông bơm cần điều kiện gì?
- Dmax không vượt 1/3 đường kính ống bơm (thường ≤ 25 mm), hàm lượng hạt thoi dẹt thấp, và tỷ lệ nước/xi măng kiểm soát chặt để đảm bảo độ linh hoạt hỗn hợp.
- Có thể dùng đá tái chế (bê tông phá dỡ) không?
- Được, theo TCVN 12815:2019 về cốt liệu tái chế, nhưng cường độ thường thấp hơn 20–30% so với đá tự nhiên và cần tăng lượng xi măng bù lại.
- Đá ở vùng biển có dùng được không?
- Đá có hàm lượng clorua vượt 0,06% theo TCVN 7570:2006 không được dùng cho bê tông cốt thép vì gây ăn mòn cốt thép. Phải rửa nước ngọt và kiểm tra trước khi sử dụng.
- Tỷ lệ đá/xi măng tối ưu là bao nhiêu?
- Không có tỷ lệ cố định; được xác định qua thiết kế cấp phối bê tông theo TCVN 9340:2012, phụ thuộc vào cường độ yêu cầu, độ sụt và loại xi măng.
- Đá vôi có dùng làm cốt liệu bê tông được không?
- Đá vôi dùng được nếu cường độ ≥ 40 MPa (TCVN 7570:2006), nhưng độ hao mòn Los Angeles thường cao hơn đá granite; cần kiểm tra kỹ với bê tông mặt đường và sàn chịu mài mòn.
- Tại sao phải kiểm soát độ ẩm đá trước khi trộn?
- Đá ẩm mang thêm nước vào hỗn hợp, làm tăng tỷ lệ W/C thực tế, giảm cường độ bê tông. Phải đo độ ẩm và trừ lượng nước tương ứng khi tính toán phối trộn.
Kết luận
Đá trong bê tông là thành phần cốt lõi tạo bộ khung chịu lực, chiếm tỷ lệ thể tích lớn nhất và ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ, độ bền và tính thi công của hỗn hợp. Việc lựa chọn kích cỡ hạt phù hợp (Dmax 10/20/40 mm), kiểm soát hàm lượng bùn sét dưới 1% và đảm bảo cường độ đá gốc ≥ 1,5 lần cường độ bê tông thiết kế là các yêu cầu kỹ thuật bắt buộc theo TCVN 7570:2006.