Cốt liệu bê tông cần đảm bảo yêu cầu gì? Bảng 10 chỉ tiêu theo TCVN

Cốt liệu bê tông (bao gồm cát và đá dăm/sỏi) phải đáp ứng yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 7570:2006 để đảm bảo cường độ, độ bền lâu dài và tính công tác của hỗn hợp bê tông. Mười chỉ tiêu dưới đây là cơ sở kiểm tra và nghiệm thu cốt liệu tại công trình.

1. Thành phần hạt (cấp phối) là gì và tại sao quan trọng?

Thành phần hạt là tỷ lệ phân bố kích thước hạt cốt liệu, xác định bằng sàng theo TCVN 7572-2:2006. Cấp phối tốt đảm bảo lỗ rỗng giữa các hạt nhỏ nhất, tiêu hao ít vữa xi măng để lấp đầy. Cát có modun độ mịn Mk 2,0–3,0 và đá có kích thước hạt liên tục từ Dmax/2 đến Dmax là cấp phối chuẩn cho bê tông kết cấu.

2. Hàm lượng bụi, bùn, sét — ngưỡng tối đa là bao nhiêu?

Theo TCVN 7570:2006: cát dùng cho bê tông cốt thép ≤3%; cát cho bê tông thường ≤5%; đá dăm ≤1%; sỏi ≤1%. Hạt bụi mịn bám bề mặt cốt liệu làm giảm lực dính giữa vữa xi măng và cốt liệu — đây là nguyên nhân trực tiếp làm giảm cường độ bê tông. Kiểm tra theo TCVN 7572-8:2006.

3. Hàm lượng clorua (Cl⁻) — ngưỡng tối đa là bao nhiêu?

Cát dùng bê tông cốt thép: Cl⁻ ≤ 0,05% theo khối lượng cốt liệu khô. Đá dăm và sỏi: Cl⁻ ≤ 0,01%. Cl⁻ gây ăn mòn cốt thép và phá vỡ kết cấu từ bên trong. Kiểm tra theo TCVN 7572-15:2006 tại phòng thí nghiệm được công nhận.

4. Hàm lượng hữu cơ — kiểm tra bằng cách nào?

Kiểm tra bằng phương pháp so màu với dung dịch NaOH 3% (TCVN 7572-9:2006). Màu dung dịch sau thí nghiệm không được đậm hơn màu chuẩn (màu vàng nhạt đến vàng mật ong). Hữu cơ trong cát làm chậm quá trình hydrat hóa xi măng, giảm cường độ sớm và gây ra các vệt ố màu trên bê tông.

5. Độ nén dập của đá dăm — tiêu chuẩn là bao nhiêu?

Theo TCVN 7572-11:2006: đá granite, basalt dùng cho bê tông cường độ cao, độ nén dập ≤ 8%; đá trung bình (cường độ mác BT ≤ M300), độ nén dập ≤ 15%; đá yếu hơn ≤ 25%. Đối với đường giao thông, độ nén dập ≤ 16% cho lớp móng trên. Độ nén dập thấp là cốt liệu cứng, bền hơn.

6. Độ mài mòn Los Angeles (LA) — tiêu chuẩn là bao nhiêu?

Giá trị LA biểu thị phần trăm vật liệu mất đi sau mài mòn trong thùng quay theo ASTM C131. Đá dùng cho bê tông kết cấu: LA ≤ 40–50%; đá dùng cho mặt đường: LA ≤ 25–35%. Granite và basalt thường đạt LA 20–35% — tốt hơn đá vôi thường đạt LA 30–50%.

7. Hàm lượng hạt dẹt trong đá dăm — tại sao cần kiểm soát?

Hạt dẹt (tỷ lệ chiều dài/chiều dày ≥ 3:1) làm khung cốt liệu yếu, dễ gãy dưới tải trọng. TCVN 7570:2006 quy định hạt dẹt trong đá dăm ≤ 15% theo khối lượng. Đá mi (phế thải nghiền đá) thường có hạt dẹt >30% — không đủ tiêu chuẩn dùng cho bê tông kết cấu.

8. Khối lượng riêng và khối lượng thể tích — cần đo để làm gì?

Khối lượng riêng (density) dùng để tính liều lượng cốt liệu từ thể tích sang khối lượng trong thiết kế cấp phối. Khối lượng thể tích xốp ảnh hưởng đến tỷ lệ lỗ rỗng. Cát sông thường có KLR 2,5–2,7 g/cm³; đá granite 2,6–2,8 g/cm³; đá basalt 2,7–3,0 g/cm³. Kiểm tra theo TCVN 7572-4:2006.

9. Độ hút nước — chỉ tiêu này ảnh hưởng gì?

Độ hút nước cao (cốt liệu rỗng xốp) làm cốt liệu hút nước từ vữa xi măng, thay đổi tỷ lệ N/X thực tế. Cát và đá cần được ngâm bão hòa (SSD) trước khi tính toán phối liệu. Đá có độ hút nước >2% là cốt liệu chất lượng kém, thường gặp ở đá vôi phong hóa hoặc đá tái chế.

10. Hàm lượng sulfat (SO₄²⁻) — có quan trọng không?

Quan trọng với công trình trong môi trường ăn mòn. TCVN 7570:2006 quy định SO₄²⁻ trong cốt liệu ≤ 1% (tính theo SO₃). Sulfat phản ứng với nhôm canxi aluminat trong xi măng tạo ettringite, nở thể tích và phá vỡ bê tông từ bên trong — đặc biệt nguy hiểm với bê tông ngầm và bê tông cốt thép lâu dài.

11. Độ ổn định thể tích — kiểm tra thế nào?

Kiểm tra bằng thử nghiệm sunfat (soundness test) theo TCVN 7572-13:2006: ngâm mẫu trong dung dịch Na₂SO₄ 5 lần chu kỳ, tỷ lệ mất khối lượng ≤ 12% với đá dùng cho bê tông kết cấu. Cốt liệu không ổn định thể tích nở vỡ trong điều kiện đóng băng/tan chảy hoặc thay đổi nhiệt độ lớn.

12. Kích thước hạt lớn nhất (Dmax) được phép là bao nhiêu?

Dmax không vượt quá 1/4 kích thước nhỏ nhất của cấu kiện, không vượt quá 3/4 khoảng cách thông thủy giữa cốt thép nhỏ nhất. Thực tế: cột dầm tiết diện nhỏ dùng đá 1×2 (Dmax 20 mm); sàn thông thường dùng đá 1×2; bê tông khối lớn dùng được đá 2×4 (Dmax 40 mm).

13. Có cần kiểm tra lại cốt liệu đã mua nếu lưu kho lâu không?

Có. Cốt liệu lưu kho lâu có nguy cơ nhiễm bẩn (bụi, rác, nước mưa mang tạp chất) và thay đổi độ ẩm ảnh hưởng tỷ lệ trộn. Cát lưu kho >3 tháng, đặc biệt tại khu vực ô nhiễm hoặc ven biển, nên kiểm tra lại Cl⁻ và bụi bùn sét. TCVN 7570:2006 không quy định hạn sử dụng nhưng thực tiễn khuyến cáo tái kiểm tra.

14. Phân biệt “cốt liệu nhỏ” và “cốt liệu lớn” theo tiêu chuẩn?

Theo TCVN 7570:2006: cốt liệu nhỏ (cát) là cốt liệu có kích thước hạt ≤ 5 mm; cốt liệu lớn (đá dăm, sỏi) là cốt liệu kích thước hạt > 5 mm. Cát có thể chứa một lượng nhỏ hạt >5 mm (không quá 5% theo khối lượng). Phân loại này quyết định phương pháp thử nghiệm áp dụng.

15. Ai có thẩm quyền kiểm tra và xác nhận cốt liệu đạt yêu cầu?

Kết quả thử nghiệm phải do phòng thí nghiệm xây dựng được Bộ Xây dựng hoặc Bộ GTVT công nhận (LAS-XD) thực hiện và ký xác nhận. Phiếu thí nghiệm phải ghi đầy đủ phương pháp thử, ngày lấy mẫu, mã số mẫu và kết quả. Chủ đầu tư, giám sát và nhà thầu đều có quyền yêu cầu thử nghiệm độc lập bằng đơn vị thứ ba.

Tham khảo: TCVN 7570:2006 (Cốt liệu cho bê tông và vữa — yêu cầu kỹ thuật), TCVN 7572:2006 (18 phần thử nghiệm cốt liệu), TCVN 9340:2012 (Thiết kế cấp phối bê tông).