Cốt liệu có mấy loại?
Cốt liệu trong xây dựng được phân loại theo ba tiêu chí chính: kích thước hạt, nguồn gốc hình thành và khối lượng riêng. Theo kích thước hạt — tiêu chí phổ biến nhất — có hai loại chính: cốt liệu mịn và cốt liệu thô. Mỗi loại lại có các phân nhóm nhỏ hơn tùy theo tiêu chuẩn áp dụng.
Phân loại theo kích thước hạt
Ranh giới phân chia giữa cốt liệu mịn và cốt liệu thô được quy định tại kích thước sàng 4,75 mm (TCVN 7570, ASTM C33) hoặc 5 mm (một số tiêu chuẩn châu Âu). Đây là phân loại quan trọng nhất vì ảnh hưởng trực tiếp đến thiết kế cấp phối bê tông.
Cốt liệu mịn (Fine Aggregate)
Cốt liệu mịn có cỡ hạt từ 0,075 mm đến 4,75 mm, đặc trưng bởi mô đun độ lớn Mx. Theo TCVN 7570, cát được chia thành hai loại: loại I (Mx ≥ 2,5) dùng cho bê tông cường độ cao; loại II (Mx = 1,5–2,5) dùng cho bê tông thường và vữa xây.
- Cát tự nhiên (cát sông): hạt tròn nhẵn, thạch anh thuần, ít bụi — lý tưởng cho bê tông
- Cát nghiền: nghiền từ đá cứng, hạt góc cạnh, Mx cao hơn cát sông cùng cỡ — tốt cho vữa trát
- Cát biển: hàm lượng muối clorua cao, cần rửa kỹ trước khi dùng cho bê tông có cốt thép
- Cát đen (cát mỏ): thường có khoáng vật phi thạch anh, dùng chủ yếu cho vữa xây
Cốt liệu thô (Coarse Aggregate)
Cốt liệu thô có cỡ hạt lớn hơn 4,75 mm, phân thành các cấp phối: 5–10 mm, 10–20 mm và 20–40 mm. Kích thước hạt lớn nhất Dmax được chọn dựa trên chiều dày cấu kiện và khoảng cách cốt thép để đảm bảo đầm chặt đều.
- Đá dăm: đá tự nhiên nghiền vỡ, hình dạng góc cạnh, tăng bám dính với hồ xi măng và nhựa đường
- Sỏi cuội: hạt tròn nhẵn từ lòng sông/suối, dễ thi công hơn nhưng bám dính kém hơn đá dăm
- Đá mi (screening): cỡ hạt 2–5 mm, thường dùng để bổ sung cấp phối hoặc làm lớp đệm đường
Phân loại theo nguồn gốc hình thành
| Nhóm | Loại cụ thể | Đặc điểm nổi bật | Ứng dụng điển hình |
|---|---|---|---|
| Tự nhiên – đá cứng | Granite, basalt, quartzite | Cứng, LA ≤ 30% | Bê tông cường độ cao, đường cao tốc |
| Tự nhiên – đá mềm | Limestone, dolomite | Dễ nghiền, LA 35–50% | Bê tông thường, vữa |
| Tự nhiên – trầm tích | Cát sông, sỏi suối | Tròn, sạch, ít bụi | Bê tông dân dụng |
| Nhân tạo – nghiền | Cát nghiền, đá dăm nghiền | Góc cạnh, kiểm soát cỡ hạt | Bê tông nhựa, bê tông cường độ cao |
| Nhân tạo – tái chế (RCA) | Bê tông tái chế | Hút nước cao, cường độ thấp hơn | Nền đường, bê tông không kết cấu |
| Nhân tạo – phụ phẩm | Xỉ lò cao, tro bay | Pozzolan, giảm nhiệt thủy hóa | Bê tông khối lớn, móng công trình |
Phân loại theo khối lượng riêng
Khối lượng riêng xác định loại bê tông mà cốt liệu đó có thể tạo ra. Cốt liệu thông thường tạo bê tông nặng (2.200–2.500 kg/m³); cốt liệu nhẹ tạo bê tông nhẹ cách nhiệt; cốt liệu nặng tạo bê tông chắn bức xạ.
- Cốt liệu thông thường: khối lượng riêng 2,4–2,8 g/cm³ (đá granite, cát sông)
- Cốt liệu nhẹ: khối lượng riêng < 2,0 g/cm³ (keramzit, pumice, perlite nở)
- Cốt liệu nặng: khối lượng riêng > 3,0 g/cm³ (barit, magnetit, thép vụn)
Lựa chọn cốt liệu theo ứng dụng
Việc lựa chọn loại cốt liệu phụ thuộc vào mác bê tông thiết kế, điều kiện môi trường và yêu cầu thi công. Không có loại cốt liệu nào “tốt nhất” tuyệt đối — chỉ có loại phù hợp nhất với mục đích cụ thể.
- Bê tông cường độ cao (≥ B40): đá dăm granite/basalt, cát loại I (Mx ≥ 2,5), tỉ lệ w/c ≤ 0,45
- Bê tông thường (B20–B30): đá dăm limestone hoặc sỏi, cát loại II
- Vữa xây, vữa trát: cát sông hoặc cát nghiền, Mx = 1,5–2,5
- Bê tông nhựa đường: đá dăm góc cạnh (angular), LA ≤ 30%, angularity ≥ 45°
- Bê tông nhẹ: keramzit (đất sét nung nở), đá pumice tự nhiên
Câu hỏi thường gặp
- Cát và đá dăm có thể thay thế nhau không?
- Không. Mỗi loại đảm nhận vai trò khác nhau trong cấp phối bê tông — cát lấp đầy khoảng rỗng giữa các hạt đá dăm. Thiếu hoặc thừa một trong hai đều làm suy giảm cường độ và tính công tác.
- Sỏi có tốt hơn đá dăm không?
- Sỏi cho hỗn hợp bê tông dễ thi công hơn nhờ hạt tròn, nhưng lực bám dính với hồ xi măng thấp hơn đá dăm. Đá dăm được ưu tiên cho bê tông cường độ cao và bê tông nhựa đường.
- Cốt liệu tái chế có dùng được trong bê tông kết cấu không?
- Có thể, nhưng cần tuân thủ TCVN 9029 và giới hạn tỉ lệ thay thế (thường ≤ 30%) do hút nước cao và cường độ thấp hơn cốt liệu nguyên sinh.