Tài liệu đánh giá chất lượng các mỏ đá trên địa bàn tỉnh khánh hòa ảnh hưởng đến cường độ bê tông.

MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH9 MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài: .......................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu: .................................................................................... 1 3. Mục tiêu nghiên cứu: ..................................................................................... 1 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: ................................................................ 1 5. Phương pháp nghiên cứu: .............................................................................. 2 6. Cơ sở khoa học và thực tiễn: ......................................................................... 2 7. Kết quả đạt được và vấn đề còn tồn tại: ........................................................ 2 8. Cấu trúc luận văn: .......................................................................................... 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐÁ DĂM VÀ BÊ TÔNG...................................... 4 1.1. Tổng quan về đá xây dựng tại tỉnh Khánh Hòa ................................................... 4 1.2. Tính chất cơ lý của đá dăm dùng trong bê tông. ................................................. 8 1.2.1. Chức năng của đá dăm: ................................................................................. 8 1.2.2. Một số chỉ tiêu của đá dăm: .......................................................................... 8 1.3. Tính chất cơ lý của bê tông. ................................................................................ 9 1.3.1. Chức năng của bê tông: ................................................................................ 9 1.3.2. Phân loại bê tông: ....................................................................................... 10 1.3.3. Phạm vi ứng dụng. ...................................................................................... 11 1.3.4. Thành phần của bê tông: ............................................................................. 12 1.4. Cường độ của bê tông: ....................................................................................... 13 Kết luận chương 2: ................................................................................................... 13 CHƯƠNG 2. XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐÁ DĂM VÀ CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG BẰNG THỰC NGHIỆM ................................................................. 14 2.1. Các chỉ tiêu cơ lý của đá dăm: ........................................................................... 14 2.1.1. Lấy mẫu thử: ............................................................................................... 14 2.1.2. Xác định thành phần hạt: ............................................................................ 15 2.1.3. Xác định khối lượng riêng, khối lượng thể tích: ........................................ 18 2.1.4. Xác định khối lượng thể tích xốp và độ rỗng: ............................................ 23 2.1.5. Xác định hàm lượng bụi, bùn, sét trong cốt liệu: ....................................... 25 2.1.6. Xác định cường độ của đá gốc:................................................................... 27 2.1.7. Xác định độ nén đập: .................................................................................. 29 2.1.8. Xác định độ hao mòn khi va đập của cốt liệu lớn trong máy Los Angeles: 31 2.1.9. Xác định hàm lượng hạt thoi dẹt trong cốt liệu lớn: ................................... 34 2.2. Cách xác định cường độ bê tông bằng phương pháp thực nghiệm: .................. 36 2.2.1. Khái niệm về cường độ của bê tông: .......................................................... 36 2.2.2. Nội dung phương pháp thí nghiệm xác định cường độ: ............................. 37 Kết luận chương 2: ................................................................................................... 38 CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA ĐÁ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG ...................................................................................... 39 3.1. Mục đích: ........................................................................................................... 39 3.2. Kết quả thí nghiệm cốt liệu và mẫu thí nghiệm bê tông: .................................. 41 3.2.1. Thành phần cấp phối đá: tại 3 mỏ khác nhau. ............................................ 41 3.2.2. Thành phần cấp phối liên quan: .................................................................. 48 3.2.3. Tỷ lệ cấp phối: ............................................................................................ 52 3.2.4. Quá trình đúc mẫu: ..................................................................................... 56 3.2.5. Quy trình thí nghiệm bê tông: ..................................................................... 58 3.2.6. Thiết bị thí nghiệm ...................................................................................... 59 3.3. Kết quả thí nghiệm: ........................................................................................... 60 3.3.1. Công thức tính toán: ................................................................................... 60 3.3.2. Kết quả thí nghiệm:..................................................................................... 60 3.4. Tổng hợp và nhận xét về kết quả thí nghiệm: ................................................... 71 3.4.1. Kết quả các chỉ tiêu cơ lý của đá dăm: ....................................................... 71 3.4.2. Kết quả mẫu nén bê tông tại 3 mỏ Bồ Đà- Núi Sầm- Hòn thị .................... 72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 76 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................. 77 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN. . TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CÁC MỎ ĐÁ TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KHÁNH HÒA ẢNH HƯỞNG ĐẾN CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG Học viên: NGUYỄN XUÂN HÒA Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp Mã số: 60.58.02.08 - Khóa: K33 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tên đề tài: Quality evaluation of stonequarry in Khanh Hoa province affects the concrete strength. TÓM TẮT: Chất lượng của thành phần cốt liệu chủ yếu để sản xuất bê tông ảnh hưởng rất lớn đến cường độ bê tông, trong đó có đá dăm.Tỉnh Khánh Hòa là địa phương có nguồn đá phục vụ xây dựng dồi dào, chất lượng tốt và đồng đều. Các nghiên cứu thực nghiệm quan hệ giữa chất lượng đá và cường độ bê tông tại các địa phương ở Việt Nam còn khá hạn chế. Trên cơ sở nghiên cứu tính chất cơ lý của đá dăm tại 3 mỏ đá điển hình (mỏ đá Hòn Thị- Diên Khánh, mỏ đá Bồ Đà- Vạn Ninh, mỏ đá Núi Sầm- Ninh hòa) tỉnh Khánh Hòa tiến hành đúc mẫu thí nghiệm bê tông với ba cấp bền B20, 22.5 và 27.5. Thí nghiệm xác định cường độ bê tông ở 3,7,14 và 28 ngày tuổi của 3 nhóm mẫu (mỗi nhóm 6 viên) để đánh giá ảnh hưởng của chất lượng đá đến cường độ bê tông. Kết quả số liệu thí nghiệm thực tế cung cấp cơ sở để tham khảo và sử dụng tiết kiệm, hợp lý hơn nguồn đá xây dựng trong công tác thiết kế và thi công xây dựng tại tỉnh Khánh Hòa. Từ khóa: Đá dăm; Bê tông; Cường độ bê tông; Cấp phối; Tính chất cơ lý ABSTRACT: The quality of the main aggregates for concrete production greatly affects the concrete strength, including crushed stone. Khanh Hoa province has abundant sources of good quality stone for construction. Empirical studies on the relationship between stone quality and concrete strength in localities in Vietnam are still limited. Based on the study of the mechanical properties of stone at three typical quarries (Hon Thi - Dien Khanh, Bo Da Van Ninh, Nui Sam - Ninh Hoa) in Khanh Hoa province, concrete samples with three classes of concrete strength of B20, 22.5 and 27.5 are casted. Concrete strength was tested at 3, 7, 14 and 28 days for 3 groups (6 samples for one group) to evaluate the effect of stone quality on concrete strength. The results of the actual test data will provide the basis to refer and use construction stone more economical and reasonalbe in the design and construction work in Khanh Hoa province. Keywords: Crushed stone; Concrete; Concrete strength; Mixture; Mechanical properties DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ASTM: Tiêu chuẩn Mỹ. B: Cấp độ bền của bê tông. M: Mác bê tông. N/X: Nước/xi măng. TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam. TB: Trung bình. Rb : Cường độ của bê tông. Rk: Cường độ chịu kéo của bê tông. Rn : Cường độ chịu nén của bê tông. Ru : Cường độ chịu uốn của bê tông. DANH MỤC CÁC BẢNG Số Tên bảng hiệu 1.1. Tính chất cơ lý trung bình của đá xây dựng trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa Tiềm năng khoáng sản sản xuất đá xây dựng trên địa bàn tỉnh Khánh 1.2. Hòa theo thống kê của Liên đoàn Bản đồ Địa chất miền Nam 1.3. Thành phần hạt của cốt liệu lớn: 1.4. Hàm lượng bùn, bụi, sét trong cốt liệu lớn 1.5. Mác của đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập 1.6. Hệ số tính đổi kết quả Kích thước lỗ sàng tiêu chuẩn dùng để xác định thành phần hạt của cốt 2.1. liệu 2.2. Khối lượng mẫu thử tuỳ thuộc vào kích thước lớn nhấtcủa hạt cốt liệu 2.3. Kích thước thùng đong thí nghiệm Kích thước của thùng đong phụ thuộc vào kích thước hạt lớn nhất của 2.4. cốt liệu 2.5. Khối lượng mẫu thử hàm lượng bùn, bụi, sétcủa cốt liệu lớn 2.6. Kích thước mắt sàng trong thí nghiệm xác định độ nén dập 2.7. Khối lượng mẫu cốt liệu lớn dùng để thử độ hao mòn va đập 2.8. Số lượng bi thép sử dụng trong máy Los Angeles 2.9. Khối lượng mẫu thử hạt thoi dẹt 3.1. Kết quả cấp phối đá dăm mỏ đá Bồ Đà- Vạn Ninh 3.2. Kết quả các chỉ tiêu cơ lý đá dăm mỏ Bồ Đà (Đá Ryolit) 3.3. Kết quả cấp phối đá dăm mỏ đá núi Sầm- Ninh Hòa 3.4. Kết quả các chỉ tiêu cơ lý đá dăm mỏ đá núi Sầm (Đá Andesit). 3.5. Kết quả cấp phối đá dăm mỏ đá Hòn Thị. 3.6. Kết quả các chỉ tiêu cơ lý đá dăm mỏ đá Hòn Thị (Đá Andesit) 3.7. Kết quả cấp phối cát tại mỏ cát Diên Lâm 3.8. Kết quả các chỉ tiêu cơ lý xi măng Nghi Sơn (PCB 40) 3.9. Kết quả các chỉ tiêu cơ lý nước máy trộn bê tông 3.10. Bảng kết quả tính toán cấp phối bê tông với mỏ đá Bồ Đà 3.11. Bảng kết quả tính toán cấp phối bê tông với mỏ đá Núi Sầm. 3.12. Bảng kết quả tính toán cấp phối bê tông với mỏ đá Hòn Thị. Bảng kết quả tính toán cấp phối bê tông với mỏ đá: Bồ Đà, Núi Sầm, 3.13. Hòn Thị. 3.14. Bảng tổng kết kết quả nén mẫu bê tông sử dụng các mỏ Bồ Đà – Núi Trang 6 7 8 8 9 13 15 16 23 24 27 31 32 33 35 42 43 44 45 46 47 50 51 51 52 52 53 53 54 Số hiệu 3.15. 3.16. 3.17. 3.18. 3.19. 3.20. 3.21. Tên bảng Sầm – Hòn Thị Bảng kết quả nén mẫu bê tông sử dụng đá mỏ Bồ Đà Bảng kết quả nén mẫu bê tông sử dụng đá mỏ Núi Sầm Bảng kết quả nén mẫu bê tông sử dụng đá mỏ Hòn Thị Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm đá Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm nén bê tông B20(Mác 250) Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm nén bê tông B22,5(Mác 300) Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm nén bê tông B27.5(Mác 350) Trang 60 64 67 71 72 72 72 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu 1.1. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 2.7. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8. 3.9. 3.10. 3.1.1. 3.12. 3.13. 3.14. 3.15. Tên bảng Một vài loại đá dùng trong xây dựng Bộ sàng cát Các loại hình dáng của khối cốt liệu Phễu chứa vật liệu Thùng rửa cốt liệu Xi lanh bằng thép có đáy rời Máy Los Angeles Thước kẹp Hoạt động khai thác tại mỏ đá Bồ Đà Biểu đồ thành phần hạt của đá dăm mỏ đá Bồ Đà Mỏ đá núi Sầm- huyện Ninh Hòa Biểu đồ thành phần hạt của đá dăm mỏ đá núi Sầm- Ninh Hòa Hoạt động chế biến đá tại mỏ đá Hòn Thị. Biểu đồ thành phần hạt của đá dăm mỏ đá Hòn Thị Mỏ cát tại Diên Lâm Biểu đồ thành phần hạt của cát tại mỏ cát Diên Lâm Thiết bị thử độ sụt bê tông Đúc mẫu thử bê tông Thí nghiệm nén bê tông Biểu đồ sử dụng cấp phối của bê tông có cấp độ bền B20 theo thời gian của 3 mỏ đá. Biểu đồ sử dụng cấp phối của bê tông có cấp độ bềnB22,5theo thời gian của 3 mỏ đá. Biểu đồ sử dụng cấp phối của bê tông có cấp độ bềnB27,5 theo thời gian của 3 mỏ đá. Biểu đồ so sánh cường độ nén cấp bền B20;22,5;27,5 của 3 mỏ đá. Trang 5 16 20 23 26 29 32 34 42 42 44 44 46 46 49 50 57 58 59 73 73 74 74 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài: Theo xu hướng phát triển ngành xây dựng hiện nay, việc nghiên cứu sự ảnh hưởng của vật liệu đến chất lượng công trình là không thể thiếu, một trong những yếu tố quan trọng là việc đánh giá chất lượng đá đến cường độ bê tông. Chất lượng của thành phần cốt liệu chủ yếu để sản xuất bê tông ảnh hưởng rất lớn đến cường độ bê tông, trong đó có đá dăm. Tỉnh Khánh Hòa là địa phương có nguồn đá phục vụ xây dựng dồi dào, chất lượng tốt và khá đồng đều. Các nghiên cứu thực nghiệm quan hệ giữa chất lượng đá và cường độ bê tông tại các địa phương ở Việt Nam còn hạn chế. Để tạo điều kiện cho các nhà tư vấn thiết kế, các đơn vị thi công và các doanh nghiệp khai thác đá sử dụng hợp lý nguồn khoáng sản theo quy hoạch tổng thể của địa phương. Với những lý do trên, đề tài của luận văn “Đánh giá chất lượng các mỏ đá trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa ảnh hưởng đến cường độ bê tông” là một nghiên cứu định hướng thiết thực, giúp nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn tài nguyên, tạo điều kiện phát triển ngành sản xuất vật liệu xây dựng, sử dụng hiệu quả nguồn đá xây dựng vào kết cấu bê tông trong hoạt động xây dựng. 2. Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu thực nghiệm chất lượng đá của các mỏ đá trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa ảnh hưởng đến cường độ bê tông. 3. Mục tiêu nghiên cứu: - Biết được chất lượng đá của các mỏ trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa ảnh hưởng đến cường độ bê tông và rút ra nhận xét, kết luận. - Xác định các chỉ tiêu cơ lý của đá và sự ảnh hưởng đến cường độ của bê tông, để tính toán chất lượng các cấu kiện trong công trình xây dựng. Nhằm phục vụ hoạt động thiết kế và thi công xây dựng tại tỉnh Khánh Hòa. - Hướng tới sử dụng tiết kiệm, hợp lý nguồn đá xây dựng tại địa phương. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: a.Đối tượng nghiên cứu: 2 Nghiên cứu tính chất cơ lý của đá dăm tại 3 mỏ đá điển hình tại tỉnh Khánh Hòa (mỏ đá Hòn Thị tại Diên Khánh, mỏ đá Bồ Đà tại Vạn Ninh, mỏ đá Núi Sầm tại thị xã Ninh hòa) ảnh hưởng đến cường độ bê tông. b.Phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu trong phạm vi của bê tông B20, (M250); B22.5, (M300) và B27.5, (M350) qua thực tế tiến hành đúc mẫu thí nghiệm. - Số liệu nghiên cứu thống kê trong 3 nhóm mẫu, mỗi nhóm 6 viên mẫu được thí nghiệm ở 3 ngày, 7 ngày, 21 ngày và 28 ngày tuổi, đá được lấy từ 3 mỏ đá khác nhau trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa. Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3118:1993. 5. Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến các chỉ tiêu cơ lý của đá dăm và cường độ bê tông. Các TCVN về vật liệu và bê tông. - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Xác định các chỉ tiêu cơ lý của đá dăm và thí nghiệm thực nghiệm xác định cường độ của bê tông để thu thập số liệu, thống kê và đánh giá các kết quả đạt được. 6. Cơ sở khoa học và thực tiễn: - Nghiên cứu các chỉ tiêu cơ lý của đá dăm qua thực tế lấy mẫu thí nghiệm. - Nghiên cứu trong phạm vi của bê tông B20, 22,5 và 27,5 (Mác 250, 300 và 350) qua thực tế tiến hành đúc và nén mẫu thí nghiệm. - Theo Tiêu chuẩn Việt Nam. 7. Kết quả đạt được và vấn đề còn tồn tại: - Đưa ra một nghiên cứu cụ thể về đánh giá chất lượng đá đến cường độ bê tông trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa. - Khẳng định chất lượng đá dăm chất lượng đảm bảo sử dụng trong bê tông thông thường và bê tông mác cao, phù hợp với hoạt động thi công xây dựng nhà ở thông thường và sử dụng được trong các công trình đòi hỏi chất lượng bê tông cường độ cao tại tỉnh Khánh Hòa. - Công nghệ sản xuất đá còn hạn chế ảnh hưởng đến chất lượng đá dăm. 8. Cấu trúc luận văn: Luận văn gồm 3 chương: 3 Chương 1: Tổng quan về đá dăm và bê tông. Chương 2: Xác định các chỉ tiêu cơ lý của đá dăm và cường độ bê tông bằng thực nghiệm. Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm. Kết luận và Kiến nghị. 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐÁ DĂM VÀ BÊ TÔNG 1.1. Tổng quan về đá xây dựng tại tỉnh Khánh Hòa Trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa có rất nhiều khu vực chứa đá granite đá Andesite và Ryolite có thể khai thác, chế biến thành đá xây dựng. ((Nguồn: Báo cáo quy hoạch thăm dò, khai thác và sử dụng khoáng sản tỉnh Khánh Hòa (giai đoạn 2016 đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030) - Sở Tài nguyên và Môi trường Khánh Hòa, tháng 01năm 2018.)) Các loại đá này được chia thành 2 nhóm như sau: Nhóm 1: Đá granit hay đá hoa cương là một loại đá mácma xâm nhập phổ biến có thành phần axít. Granit có kiến trúc hạt trung tới thô, khi có các tinh thể lớn hơn nằm nổi bật trong đá thì gọi là kiến trúc porphia hay nổi ban. Granit có màu hồng đến xám tối hoặc thậm chí màu đen, tùy thuộc vào thành phần hóa học và khoáng vật cấu tạo nên đá. Các khối granit lộ ra trên mặt đất ở dạng khối và có xu hướng tròn cạnh khi bị phong hóa. Granit đôi khi xuất hiện ở dạng trũng tròn được bao bọc bởi các dãy đồi được hình thành từ quá trình biến chất tiếp xúc nhiệt hay sừng hóa. Granit hầu hết có cấu tạo khối, cứng và xù xì, và được sử dụng rộng rãi làm đá xây dựng.Tỷ trọng riêng trung bình là 2.75 g/cm3 độ nhớt ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn là ~ 4.5 x 1019 Pa.s.Granit xuất phát từ tiếng Latinh là granum, nghĩa là hạt để nói đến cấu trúc hạt thô của đá kết tinh. Thành phần khoáng vật: Tỷ lệ trung bình của các thành phần khoáng vật trong granit trên thế giới được xếp loại theo phần trăm khối lượng theo thứ tự giảm dần như sau: SiO2 - 72.04%; Al2O3 - 14.42%; K2O - 4.12%; Na2O - 3.69%; CaO 1.82%; FeO - 1.68%; Fe2O3 - 1.22%; MgO - 0.71%; TiO2 - 0.30%; P2O5 0.12%; MnO - 0.05% 5 Nhóm 2: Andesit là một loại đá mácma phun trào có thành phần trung tính, với kiến trúc ẩn tinh đến ban tinh. Về tổng thể, nó là loại đá trung gian giữa bazan và dacit. Thành phần khoáng vật đặc trưng gồm plagiocla với pyroxen hoặc hornblend. Magnetit, zircon, apatit, ilmenit, biotit, và granat là các khoáng vật phụ thường gặp.[1]Fenspat kiềm có thể có mặt với số lượng nhỏ. Sự phổ biến của tổ hợp fenspat-thạch anh trong andesit và các đá núi lửa khác được minh hoạ trong các biểu đồ QAPF. Hàm lượng tương đối của kiềm và silica được minh hoạ trong biểu đồ TAS. Đá Andesit Đá Ryolit Hình 1.1. Một vài loại đá dùng trong xây dựng Đá Andesit, Ryolit phân bố nhiều ở khu vực Diên Khánh, xã Phước Đồng – TP Nha Trang, Ninh Hòa, Vạn Ninh… của tỉnh. Đá mácma chia theo thành phần SiO2 và theo môi trường thành tạo được miêu tả trong bảng bên dưới. Thành phần (% SiO2) Trung gian Mafic Phương thức diễn Felsic (> 66 %) (52 - 66% ) (45 - 52% ) ra Xâm nhập Granit Điôrit Gabbrô Phun trào Riôlit Anđêsit Bazan Siêu mafic (< 45% ) Periđôtit - Đá mácma xâm nhập: Đá mácma xâm nhập được tạo thành khi dung dịch macma nguội đi và các tinh thểkhoáng vật kết tinh chậm bên trong vỏTrái Đất. Các tinh thể kết tinh rõ 6 ràng, các đá loại này thường có cấu tạo đặc sít. Sự kết tinh của dung dịch mácma trong giai đoạn sau có môi trường thuận lợi để hình thành loại đá có kích thước hạt rất to như pegmatit. Các đá xâm nhập có mặt trong các dãy núi cổ và hiện đại, tuy nhiên chúng chỉ có trên các lục địa. - Đá mácma phun trào: Đá mácma phun trào được thành tạo khi dung dịch mácma phun trào lên trên bề mặt đất; có sự giải phóng các chất khí có trong dung dịch macma một cách mãnh liệt, các đá macma phún xuất thường có cấu tạo rỗng xốp. Trên mặt đất, do nguội lạnh nhanh, macma không kịp kết tinh, hoặc chỉ kết tinh được một bộ phận với kích thước tinh thể rất nhỏ, chưa hoàn chỉnh, còn đại bộ phận tồn tại ở dạng vô đình hình, trong đá có lẫn nhiều bọt khí (do đang sôi và bị nguội lạnh nhanh): đó là dạng macma phún xuất chặt chẽ. Ví dụ Đá diabazơ, bazan, andezit. Có tính chất rỗng nhẹ, cứng và rất giòn. Sử dụng làm cốt liệu cho bê tông nhẹ, dùng làm phụ gia hoạt tính cho bê tông và xi măng… Tính chất cơ lý trung bình của 2 nhóm đá như sau: Bảng 1.1. Tính chất cơ lý trung bình của đá xây dựng trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Chỉ tiêu cơ lý Độ ẩm tự nhiên Độ ẩm bão hoà Tỷ trọng γ Độ rỗng Cường độ kháng nén khô Cường độ kháng nén bão hoà Mô đun đàn hồi E10 Góc ma sát trong φ Lực dính C Đơn vị Nhóm 1 % 0,46 % 0,21 g/lit 2,64 % 9,12 2 kG/cm 820 - 1.110 2 kG/cm 920 2 kG/cm 1,75 o độ ( ) 32 2 kG/cm 198 Nhóm 2 0,39 0,91 2,74 2,93 1.218 1.020 1,70 37 205 ((Nguồn: Báo cáo quy hoạch thăm dò, khai thác và sử dụng khoáng sản tỉnh Khánh Hòa (giai đoạn 2016 đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030) - Sở Tài nguyên và Môi trường Khánh Hòa, tháng 01năm 2018.)) 7 Với đặc điểm nêu trên, đá Andesit và Ryolit khu vực Khánh Hòahoàn toàn đáp ứng yêu cầu để sản xuất đá xây dựng thông thường theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 7570:2006 - Cốt liệu cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật, cụ thể là: Đá làm cốt liệu lớn cho bê tông phải có cường độ thử trên mẫu đá nguyên khai hoặc mác xác định thông qua giá trị độ nén dập trong xi lanh lớn hơn 2 lần cấp cường độ chịu nén của bê tông khi dùng đá gốc phún xuất, biến chất; lớn hơn 1,5 lần cấp cường độ nén của bê tông khi dùng đá gốc trầm tích. Trên địa bàn tỉnh Khánh Hòahiện nay có 79 điểm có khoáng sản có thể sản xuất đá xây dựng với tổng trữ lượng tài nguyên dự báo là 23.616.628.000 m3. Diện tích, trữ lượng tài nguyên theo dự báo như bảng 1.2: Bảng 1.2. Tiềm năng khoáng sản sản xuất đá xây dựng trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa theo thống kê của Liên đoàn Bản đồ Địa chất miền Nam TT Vị trí khu mỏ 1 2 3 TP Nha Trang Huyện Vạn Ninh Huyện Ninh Hòa Huyện Diên Khánh Huyện Cam Lâm Huyện Khánh Vĩnh Huyện Khánh Sơn Thành phố Cam Ranh Tổng cộng 4 5 6 7 8 Số điểm có khoáng sản 4+13 3+6 10+4 Tổng trữ lượng TN dự báo (1000m3) Đá Granit Đá Andesit, Ryolit 1.593.535 1.259.947 1.415.750 183.650 2.374.650 115.274 3+9 1.430.200 526.692 3+4 86.000 381.250 7 3.019.255 0 3+3 8.296.175 2.075.000 3+4 177.500 1.000.000 58 18.393.065 5.541.813 8 1.2. Tính chất cơ lý của đá dăm dùng trong bê tông. 1.2.1. Chức năng của đá dăm: Đá là cốt liệu lớn dùng cho bê tông là hỗn hợp các loại cốt liệu có kích thước từ 5mm đến 70mm có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong hỗn hợp bê tông, thông thường đá chiếm 85 đến 90% thể tích khô của bê tông. Đá ứng dụng cho bê tông thông thường là đá 1x2 còn gọi là đá 20mm (đá dăm) được sử dụng nhiều nhất trong các hạng mục bê tông. 1.2.2. Một số chỉ tiêu của đá dăm: 1.2.2.1. Thành phần hạt: Cốt liệu lớn có thể được cung cấp dưới dạng hỗn hợp nhiều cỡ hạt hoặc các cỡ hạt riêng biệt. Thành phần hạt của cốt liệu lớn, biểu thị bằng lượng sót tích luỹ trên các sàng, được quy định trong bảng sau: Bảng 1.3. Thành phần hạt của cốt liệu lớn: Kích thước lỗ sàng (mm) 100 70 40 20 10 5 Lượng sót tích lũy trên sàng, % khối lượng, ứng với kích thước hạt liệu nhỏ nhất và lớn nhất, (mm) 5-10 0 0-10 90-100 5-20 0 0-10 40-70 90-100 5-40 0 0-10 40-70 … 90-100 5-70 0 0-10 40-70 … … 90-100 10-40 0 0-10 40-70 90-100 - 10-70 0 0-10 40-70 … 90-100 - 20-70 0 0-10 40-70 90-100 - 1.2.2.2. Hàm lượng bụi, bùn, sét trong cốt liệu lớn: Tuỳ theo cấp bê tông không vượt quá giá trị quy định trong bảng sau: Bảng 1.4. Hàm lượng bùn, bụi, sét trong cốt liệu lớn Cấp bê tông - Cao hơn B30 - Từ B15 đến B30 - Thấp hơn B15 Hàm lượng bùn, bụi, sét, % khối lượng, không lớn hơn 1,0 2,0 3,0 9 1.2.2.3. Cường độ đá: Đá làm cốt liệu lớn cho bê tông phải có cường độ thử trên mẫu đá nguyên khai hoặc mác xác định thông qua giá trị độ nén dập trong xi lanh lớn hơn 2 lần cấp cường độ chịu nén của bê tông khi dùng đá gốc phún xuất, biến chất; lớn hơn 1,5 lần cấp cường độ chịu nén của bê tông khi dùng đá gốc trầm tích. Mác đá dăm xác định theo giá trị độ nén dập trong xi lanh được quy định trong Bảng 1.5. Bảng 1.5. Mác của đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập Mác đá dăm* Độ nén dập trong xi lanh ở trạng thái bão hoà nước, % khối lượng Đá trầm tích Đá phún xuất xâm Đá phún xuất nhập và đá biến chất phun trào 140 Đến 12 Đến 9 120 Đến 11 Lớn hơn 12 đến 16 Lớn hơn 9 đến 11 100 Lớn hơn 11 đến 13 Lớn hơn 16 đến 20 Lớn hơn 11 đến 13 80 Lớn hơn 13 đến 15 Lớn hơn 20 đến 25 Lớn hơn 13 đến 15 60 Lớn hơn 15 đến 20 Lớn hơn 25 đến 34 40 Lớn hơn 20 đến 28 30 Lớn hơn 28 đến 38 20 Lớn hơn 38 đến 54 * Chỉ số mác đá dăm xác định theo cường độ chịu nén, tính bằng MPa tương đương với các giá trị 1 400; 1 200; ...; 200 khi cường độ chịu nén tính bằng kG/cm2. 1.2.2.4. Độ hao mòn khi va đập của cốt liệu lớn thí nghiệm trong máy Los Angeles: không lớn hơn 50% khối lượng. 1.2.2.5. Hàm lượng hạt thoi dẹt trong cốt liệu lớn: không vượt quá 15 % đối với bê tông cấp cao hơn B30 và không vượt quá 35 % đối với cấp B30 và thấp hơn. 1.2.2.6. Tạp chất hữu cơ trong đá: Xác định theo phương pháp so màu, không thẫm hơn màu chuẩn. 1.3. Tính chất cơ lý của bê tông. 1.3.1. Chức năng của bê tông: - Tính năng cơ học của bê tông là chỉ các loại cường độ và biến dạng. 10 - Tính năng vật lý là chỉ tính co ngót, từ biến, khả năng chống thấm, cách nhiệt, ... của bê tông. 1.3.2. Phân loại bê tông: Có nhiều cách phân loại bê tông, thường theo 3 cách. 1.3.2.1. Phân loại theo khối lượng thể tích: Đây là cách phân loại được dùng nhiều nhất vì khối lượng riêng của các thành phần tạo nên bê tông gần như nhau (đều là khoáng chất vô cơ) nên khối lượng thể tích của bê tông phản ánh độ đặc chắc của nó. Theo cách phân loại này có thể chia bê tông thành 4 loại: Bê tông đặc biệt nặng: γ0 >2500kG/m3, chế tạo bằng các cốt liệu đặc chắc và từ các loại đá chứa quặng. Bê tông này ngăn được các tia X và tia γ. Bê tông nặng (còn gọi là bê tông thường): γ0= (1800 – 2500), chế tạo từ các loại đá đặc chắc và các loại đá chứa quặng. Loại bê tông này thường được dùng phổ biến trong xây dựng cơ bản và dùng để sản xuất các cấu kiện chịu lực. Bê tông nhẹ: γ0 = (500 - 1800) kG/m3, gồm bê tông chế tạo từ cốt liệu rỗng thiên nhiên, nhân tạo và bê tông tổ ong không cốt liệu, chứa một lượng lớn lỗ rỗng khí. Bê tông đặc biệt nhẹ: γ0 < 500 kG/m3, có cấu tạo tổ ong với mức độ rỗng lớn, hoặc chế tạo từ các loại rỗng nhẹ có độ rỗng lớn (không cát). 1.3.2.2. Phân loại theo chất kết dính: - Bê tông xi măng: Chất kết dính là xi măng và chủ yếu là xi măng pooc lăng và các loại xi măng khác. - Bê tông silicat: Chế tạo từ nguyên liệu vôi cát silic nghiền, qua xử lí chưng hấp ở nhiệt độ và áp suất cao. - Bê tông thạch cao: Chất kết dính là thạch cao hoặc xi măng thạch cao. - Bê tông xỉ: Chất kết dính là các loại xỉ lò cao trong công nghiệp luyện thép hoặc xỉ nhiệt điện, phải qua xử lí nhiệt ẩm ở áp suất thường hay áp suất cao. 11 - Bê tông polime: Chất kết dính là chất dẻo (polime) và phụ gia vô cơ. 1.3.2.3. Phân loại theo phạm vi sử dụng: - Bê tông công trình: Sử dụng ở các kết cấu và công trình chịu lực, yêu cầu có cường độ thích hợp và tính chống biến dạng. - Bê tông công trình cách nhiệt: Vừa yêu cầu chịu được tải trọng vừa cách nhiệt, dùng ở các kết cấu bao che. - Bê tông cách nhiệt: Bảo đảm yêu cầu cách nhiệt của các kết cấu bao che có độ dày không lớn. - Bê tông thủy công: Ngoài yêu cầu chịu lực và chống biến dạng, cần có độ chống thấm và tính bền vững trong môi trường xâm thực cao. - Bê tông làm đường: Dùng làm tấm lát mặt đường, làm đường băng sân bay, ... loại bê tông này cần có cường độ cao, tính chống mài mòn lớn và chịu được sự biến đổi lớn về nhiệt độ và độ ẩm. - Bê tông ổn định hóa học: Ngoài yêu cầu thỏa mãn các chỉ tiêu kĩ thuật khác, cần chịu được tác dụng xâm thực của các dung dịch muối axit, kiềm và hơi của các chất này mà không bị phá hoại hay giảm tuổi thọ công trình. - Bê tông chịu lửa: Chịu được tác dụng lâu dài của nhiệt độ cao khi sử dụng. 1.3.3. Phạm vi ứng dụng. - Bê tông ngày nay được sử dụng rộng rãi trong các ngành xây dựng và trở thành một trong những vật liệu xây dụng chủ yếu - Xây dựng công nghiệp: Kết cấu chịu lực nhà 1 tầng và nhiều tầng, ống khói, bun ke, xi lô, móng máy, hành lang vận chuyển ..., Công trình cấp thoát nước... - Xây dựng dân dụng. - Xây dựng công trình giao thông: Cầu, đường, tà vẹt, âu tàu, cầu tàu, vỏ hầm xe điện ngầm... -Xây dựng công trình thủy lợi: Trạm bơm, máy dẫn nước, đập, thủy điện,... 12 - Xây dựng công trình quốc phòng: Công sự kiên cố, doanh trại,... - Xây dựng công trình thông tin. 1.3.4. Thành phần của bê tông: 1.3.4.1. Xi măng: Việc lựa chọn xi măng là đặc biệt quan trọng trong việc sản xuất bê tông, có nhiều loại xi măng khác nhau, xi măng mác càng cao thì khả năng kết dính càng tốt và chất lượng thiết kế bê tông tăng lên. Tuy nhiên giá thành của xi măng mác cao là lớn vì vậy khi thiết kế bê tông vừa phải đảm bảo chất lượng đúng yêu cầu kĩ thuật và giải quyết tốt bài toán kinh tế. 1.3.4.2. Cốt liệu nhỏ (Cát): Cát dùng trong sản xuất bê tông có thể là cát thiên nhiên hay cát nhân tạo kích thước hạt từ 0.14 - 5(mm). Chất lượng cát phụ thuộc vào thành phần khoáng, thành phần tạp chất, thành phần hạt,... 1.3.4.3. Cốt liệu lớn (Đá dăm): Đá dăm có nhiều loại phụ thuộc vào kích cỡ của đá, do đó tùy thuộc vào loại bê tông mà ta chọn kích thước đá phù hợp. 1.3.4.4. Nước: Nước dùng trong sản xuất bê tông phải đáp ứng đủ tiêu chuẩn để không ảnh hưởng xấu đến khả năng đông kết của bê tông và chống ăn mòn kim loại. 1.3.4.5. Chất phụ gia: Thường có hai loại phụ gia - Loại phụ gia hoạt động bề mặt: loại phụ gia này mặc dù được sử dụng một lượng nhỏ nhưng có khả năng cải thiện đáng kể tính chất của hỗn hợp bê tông và tăng cường nhiều tính chất khác của bê tông. - Loại phụ gia rắn nhanh: loại phụ gia này có khả năng rút ngắn quá trình rắn chắc của bê tông trong điều kiện tự nhiên cũng như nâng cao cường độ bê tông. - Đối với đề tài nghiên cứu này ta không sử dụng phụ gia. 13 1.4. Cường độ của bê tông: Xác định cường độ của bê tông theo thời gian theo tiêu chuẩn TCVN 3118:1993. Cường độ nén từng viên mẫu bê tông (Rn) được tính bằng (daN/cm2) theo công thức: Rn P F Trong đó: P - Tải trọng phá hoại, (daN); F - Diện tích chịu lực nén của viên mẫu, (cm2); α - Hệ số tính đổi kết quả thử nén các viên mẫu bê tông kích thước khác chuẩn về cường độ của viên mẫu kích thước 150x150x150 (mm). Giá trị α lấy theo Bảng 1.6 Bảng 1.6. Hệ số tính đổi kết quả Hình dáng và kích thước của mẫu (mm) Mẫu lập phương 100x100x100 150x150x150 200x200x200 300x300x300 Mẫu trụ 71,4x143 và 100x200 150x300 200x400 Hệ số tính đổi α 0,91 1,00 1,05 1,10 1,16 1,20 1,24 Kết luận chương 1: Vật liệu đá dăm dùng làm bê tông được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng cơ bản của nước ta. Đánh giá chất lượng đá ảnh hưởng đến cường độ bê tông là vấn đề rất cần thiết nhằm đạt đến hiệu quả sử dụng của vật liệu trong bê tông. Trong thiết kế và thi công nhiều cấu kiện bê tông cốt thép, việc nghiên cứu thực nghiệm chất lượng đá ảnh hưởng đến cường độ bê tông là công tác thường xuyên và liên tục, vấn đề này sẽ được nghiên cứu trong các chương sau.