Cốt liệu mịn là gì? Vì sao dùng cát nghiền? Tạp chất hữu cơ?

Cốt liệu mịn là gì? Vì sao phải dùng cát nghiền trong bê tông?

Cốt liệu mịn là thuật ngữ kỹ thuật chuyên ngành. Theo tiêu chuẩn Việt Nam thì cốt liệu có thành phần hạt nhỏ hơn 5mm (qua sàng 5mm) thì được gọi là cốt liệu mịn.

Để hiểu đơn giãn hơn thì cốt liệu mịn gồm có cát tự nhiên, cát nghiền, hoặc phối trộn cả hai loại này. Để sử dụng trong bê tông, cốt liệu mịn phải tuân theo yêu cầu quy định trong TCVN 7570: 2006 hoặc ASTM C33 (tiêu chuẩn kỹ thuật cho cốt liệu trong bê tông).

Ở miền Nam Việt Nam, có ba nguồn cốt liệu mịn được sử dụng trong bê tông (FM: Mô-đun độ lớn):

• Cát sông Đồng Nai: FM = 2.40 (tốt- nhưng không có số lượng lớn để cung cấp)
• Cát sông Mêkông: FM = 1.1 –1.6 (quá mịn)
• Cát nghiền: FM = 4.0 (quá thô)

Về tổng quan, thì sự kết hợp giữa cát sông và cát nghiền hay hỗn hợp cốt liệu mịn có mô đun độ lớn FM lớn hơn 2.0 và đến 3.3 là phù hợp để sản xuất bê tông mác cao (từ B30 trở lên).

Khi cát sử dụng trong bê tông quá mịn thì cấp phối bê tông sẽ không có tính kinh tế, vì cát quá mịn sẽ làm tăng lượng nước trộn, do đó phải tăng lượng xi măng.

Khi cát sử dụng quá thô sẽ làm bê tông thô ráp và không có tính công tác vì bê tông chứa quá nhiều khoảng trống giữa các hạt, hồ xi măng không lấp đầy được hết các khoảng trống này.

Theo tiêu chuẩn ASTM C33, một cấp phối hạt tốt cho cốt liệu mịn dùng trong bê tông phải có đường cấp phối hạt nằm giữa hai đường giới hạn như hình dưới.

Tại miền nam Việt Nam, rất khó tìm được loại cát đáp ứng được yêu cầu về cấp phối hạt theo tiêu chuẩn ASTM C33. Trong thực tế, cát Mêkông được kết hợp với cát nghiền để đạt được cấp phối hạt tốt nhất.

Hình: Cấp phối hạt tốt cho cốt liệu mịn trong bê tông

Tạp chất hữu cơ

Cốt liệu mịn phải không chứa lượng tạp chất hữu cơ có hại. Cốt liệu mịn chứa lượng tạp chất hữu cơ quá lớn sẽ làm trì hoãn sự đông kết cuœa bê tông, giảm cường độ và độ bền của bê tông.

Cốt liệu mịn trước khi sử dụng nên được kiểm tra hàm lượng hữu cơ theo tiêu chuẩn TCVN 7572-9 : 2006 hoặc ASTM C40 (Phương pháp kiểm tra hàm lượng tạp chất hữu cơ của cốt liệu mịn trong bê tông).

Khi mẫu cốt liệu được thử nghiệm cho ra màu tối hơn màu chuẩn, hay là lớn hơn màu số 3 trong bảng so màu, thì mẫu cốt liệu sẽ được xem là chứa hàm lượng tạp chất hữu cơ có hại. Khi đó, nên có thêm những thử nghiệm để đánh giá trước khi sử dụng để trộn bê tông.

Tạp chất khác

Bùn, bụi, sét. Những tạp chất này cũng có những tác động xấu đến bê tông. Chính vì vậy, trước khi sử dụng để trộn bê tông nên có những thử nghiệm để kiểm tra hàm lượng các tạp chất này tuân theo tiêu chuẩn:

• TCVN 7572-8 : 2006 (Phương pháp thí nghiệm kiểm tra hàm lượng bùn, bụi, sét), hoặc
• ASTM C117 (phương pháp thí nghiệm kiểm tra hàm lượng hạt mịn hơn 0.075mm).

Hình: Kiểm tra hàm lượng tạp chất hữu cơ bằng bảng so màu

Phản ứng kiềm- cốt liệu

Đối với bê tông làm việc trong môi trường ẩm ướt, môi trường không khí ẩm, hoặc tiếp xúc trực tiếp với mặt đất ẩm (nền móng, cầu, đường hầm…), cốt liệu (mịn và thô) không được chứa các thành phần có thể phản ứng với hàm lượng kiềm trong bê tông tạo ra phản ứng kiềm – cốt liệu. Phản ứng giãn nở này có thể gây nứt trong bê tông, làm giảm cường độ và độ bền của bê tông.

Khả năng phản ứng kiềm-cốt liệu của cốt liệu nên được kiểm tra theo tiêu chuẩn TCVN 7572-14: 2006 (Xác định khả năng phản ứng kiềm-cốt liệu) hoặc ASTM C289 (Phương pháp hóa học), ASTM C1260 hoặc ASTM C227 (Phương pháp sử dụng thanh vữa).