Cốt liệu hạt thô và hạt mịn — vai trò khác nhau trong cùng một hỗn hợp bê tông
Cốt liệu hạt thô (kích thước ≥5mm) và hạt mịn (kích thước <5mm) không thay thế nhau mà bổ sung cho nhau trong hỗn hợp bê tông. Hạt thô tạo bộ khung cứng chịu tải, hạt mịn lấp đầy khoảng trống giữa các hạt thô và bọc quanh bề mặt hạt thô. Thiếu một trong hai sẽ làm giảm cường độ và độ bền của bê tông.
Bảng so sánh cốt liệu hạt thô và hạt mịn
| Tiêu chí | Cốt liệu hạt thô | Cốt liệu hạt mịn |
|---|---|---|
| Định nghĩa theo TCVN 7570:2006 | Kích thước hạt ≥5mm (đá dăm, sỏi, đá hộc đập) | Kích thước hạt <5mm (cát tự nhiên, cát nhân tạo) |
| Vật liệu phổ biến | Đá 1×2 (10–20mm), đá 2×4 (20–40mm), sỏi | Cát sông, cát biển đã rửa, cát nhân tạo nghiền |
| Vai trò chính trong bê tông | Tạo khung chịu lực, giảm lượng xi măng cần dùng | Lấp khoảng rỗng giữa hạt thô, tăng tính dẻo hỗn hợp |
| Ảnh hưởng đến cường độ | Quyết định cường độ nén và chịu tải khung bê tông | Ảnh hưởng gián tiếp qua tỉ lệ N/X và độ đặc chắc |
| Độ bám dính với xi măng | Đá đập: cao (bề mặt nhám, góc cạnh); sỏi: thấp hơn 10–20% | Cát nhân tạo: cao (hạt góc cạnh); cát sông: trung bình |
| Yêu cầu bụi bùn sét (TCVN 7570) | ≤1% (đá dăm, sỏi dùng cho bê tông) | ≤3% (cát cho bê tông); ≤10% (cát tô trát thông thường) |
| Chỉ tiêu đặc trưng | Độ nén dập (TCVN 7572-11); mài mòn LA (TCVN 7572-12); hàm lượng hạt dẹt (TCVN 7572-13) ≤15% | Modun độ mịn Mk (TCVN 7572-2); Mk 2.0–3.3 cho bê tông |
| Tỉ lệ trong 1m³ bê tông M200 | 1.050–1.100 kg/m³ (chiếm ~45–48% khối lượng) | 700–750 kg/m³ (chiếm ~30–32% khối lượng) |
| Ảnh hưởng đến tính công tác | Dmax lớn → hỗn hợp cứng hơn, khó bơm, khó đổ cấu kiện mỏng | Mk thấp → hỗn hợp dẻo hơn nhưng cần thêm xi măng/nước |
| Yêu cầu Cl⁻ | Thường không yêu cầu nghiêm ngặt với đá nội địa | ≤0,05% (TCVN 7570) để bảo vệ cốt thép |
| Kiểm tra chất lượng | Độ nén dập, mài mòn, bụi bùn sét, hình dạng hạt | Rây sàng, bụi bùn sét, Cl⁻, khối lượng riêng, tạp chất hữu cơ |
| Giá tham khảo 2024 | Đá 1×2: 200–350k/m³; đá 2×4: 180–300k/m³ | Cát vàng: 200–350k/m³; cát nhân tạo: 250–400k/m³ |
Nguyên tắc phối hợp hạt thô và hạt mịn
Tỉ lệ cát/đá trong bê tông thông thường dao động 0,55–0,75 (theo khối lượng). Khi Dmax của đá tăng (từ 20mm lên 40mm), lượng cát có thể giảm vì hạt thô lấp nhiều không gian hơn. Ngược lại, cốt liệu Dmax nhỏ (đá 0,5×1) cần nhiều cát hơn để đạt độ đặc chắc.
Đường cong cấp phối hợp lý theo Fuller–Thompson cho phép tối ưu tỉ lệ hai nhóm hạt, giảm lượng xi măng và tăng cường độ. Trong thực tế công trường VN, tỉ lệ Đá:Cát ≈ 60:40 đến 65:35 (theo thể tích) được áp dụng phổ biến cho BT M200–M250.
Lỗi thường gặp khi phối liệu
Dùng quá nhiều hạt thô (đá >70%) làm hỗn hợp phân tầng, vữa xi măng không đủ bọc hạt đá. Dùng quá nhiều hạt mịn (cát >50%) làm tăng lượng nước nhào, giảm cường độ và tăng co ngót. Cốt liệu thiếu cỡ hạt trung gian tạo ra nhiều lỗ rỗng, hạ thấp cường độ thực tế dù mác thiết kế đạt yêu cầu.
Tiêu chuẩn áp dụng
TCVN 7570:2006 — Cốt liệu cho bê tông và vữa: quy định yêu cầu kỹ thuật cho cả cốt liệu thô và mịn. TCVN 7572:2006 (18 phần) — Phương pháp thử cốt liệu bê tông và vữa. Phần 2 (thành phần hạt), phần 8 (bụi bùn sét), phần 11 (độ nén dập), phần 12 (mài mòn LA) là các phần kiểm tra bắt buộc trước khi nghiệm thu vật liệu.